Nokkrar spurningar og svör vegna greina um hættulegar jeppabreytingar

Eftirfarandi spurningar bárust frá einum af lesendum vefsíðunnar. Leó M. Jónsson svarar.

a) Hvaða áhrif ertu að meina þegar þú talar um massatregðuna. Eru það áhrif á stýrisbúnað við að stýra bílnum eða ertu að tala um hvernig allur bíllinn hegðar sér með stærri/þyngri hjól (áhrif við að breyta stefnu bílsins alls eða bara framdekkjanna)?

Svar: Mér finnst stundum eins og jeppabreytingamenn vilji ekki viðurkenna að stærð dekkja undir bíl skipti máli (því það henti þeim einfaldlega ekki). En menn komast ekki framhjá áhrifum miðflóttaaflsins hve mikil sem óskhyggjan kann að vera. (Í Fréttablaðinu 10/6/04 er t.d.eftirfarandi haft orðrétt eftir Skúla Þórðarsyni, á bls. 12 í frétt af niðurstöðum könnunar verkfræðistofunnar Orion á slysatíðni breyttra jeppa: ,,.... og að stærð dekkja skipti þar engu máli". Annað hvort er ekki rétt eftir manninum haft eða hann hefur ekki næga þekkingu á því sem hann er að tala um). Og af því minnst er á þessa könnun Orions þá finnst mér rétt að nefna að niðurstöður hennar, hvort sem þær eru marktækar eða ekki, hafa ekkert með gagnrýni mína á jeppabreytingar að gera og breyta í engu því sem ég hef sagt um þær breytingar á jeppum sem ég tel vera hættulegar (ég hef ekkert á móti breytingum sem unnar eru af fagmönnum og til þess gerðar að auka notagildi jeppa og eru í samræmi við gildandi lög og reglur).

Hvers vegna gengur jeppamönnum erfiðar en öðrum að skilja áhrifamátt flóttaafls - hvers vegna virðast þeir ekki vilja skilja mismuninn á stefnutregðu stórs hjóls og lítils, hvers vegna vilja þeir ekki viðurkenna áhrifamátt gíró-jafnvægisbúnaðar til að minnka veltu skipa, til að halda áttavitum í jafnvægi í flugvélum o.s.frv. Hvers vegna ættu þessir stefnuvirku kraftar að hætta að virka þegar þeir komast í snertingu við íslenska jeppabreytingamenn? (hvers vegna rífa þeir ekki svinghjólin úr vélunum til að auka vélaraflið úr því massatregða þess skiptir engu máli?)

Og í framhaldi má spyrja hvernig í ósköpunum eigi að halda uppi vitrænum skoðanaskiptum við menn sem neita tilvist ákveðinna eðlisfræðilegra lögmála (skoðanabræður þeirra fyrr á öldum nenntu ekkert að hlusta á svona röfl eins og t.d. að jörðin væri ekki flöt - heldur snöruðu ,,rugludöllunum" bara beint á grillið).

Tökum tvær reiðhjólagjarðir, aðra litla með 14 tomma þvermáli en hina stóra með 26 tomma þvermáli. Haldi maður gjörðinni á milli handa með taki á ásnöfunum og láti hana snúast finnur maður greinilega að gjörðin hefur ákveðna stefnutregðu - hún leitast við að stefna í snúningsáttina og beita þarf ákveðnu átaki til að breyta stefnu gjarðarinnar svo lengi sem hún snýst. Greinilegur munur finnst á því að stefnutregða stærri gjarðarinnar er meiri en þeirra litlu - meira átak þarf til að breyta stefnu hennar jafnvel þótt snúningshraðinn sé mun minni. Ástæðan fyrir þessu er miðflóttaaflið - stefnutregða massa sem snýst (stefnuvirknin er vegna hringferlikraftsins). Í eðlisfræðinni (dynamik) er snúningsvægi hjóls margfeldi massatregðu og vinkilhröðunar þess en massatregða hjóls margfeldi massa og radíusar í öðru veldi. Við kennslu, m.a. í eðlisfræði, hefur reynst mjög áhrifaríkt að láta nemendur prófa þetta sjálfa með reiðhjólagjörðum.


Um síðari lið spurningarinnar: Stefnutregða bíls á ákveðnum hraða sem fer beint af augum er því meiri sem hjól hans eru þyngri. Það gefur augaleið að þegar krafti (frá stýri) er beitt til að breyta stefnu bílsins nýtist stefnutregða framhjólanna að hluta til að beina bílnum í ákveðna stefnu. Það gefur einnig augaleið að álag á stýrisbúnað eykst með aukinni massatregðu framhjóla.

Stærri dekk/hjól þýða aukin þyngd og aukin massatregða. Til að draga úr massatregðu (og jafnframt til að gera hreyfingar bíls þægilegir og auka veggrip) eru notaðar léttari felgur. Gallinn er bara sá að sportfelgur, eins og þær sem notaðar eru á flestum breyttum jeppum eru ekki úr títaníum- magnesíum-blönduðu áli, en slíkar felgur eru léttar og dýrar, heldur úr óvönduðum álblöndum og oft þyngri en felgur sömu stærðar úr stáli.

b) Þetta er úr greininni eftir þig:
"Þótt stærri dekk hafi meira veggrip nægir það ekki til að yfirvinna skrikunina nema þegar ekið er löturhægt."
Hvað áttu við og hvernig kemstu að þessari niðurstöðu?

Svar: Hér er setning slitin úr samhengi: Sé næsta setning lesin til enda kemur fram við hvað er átt því þar segir; ,,Við eðlilegar aðstæður og hóflegan ökuhraða stafar ekki alvarlegri hættu af þessum ,,heimatilbúna hönnunargalla" .... Það er hins vegar í hálku sem breyttur jeppi, á stórum ónegldum dekkjum, verður margfalt hættulegri en óbreyttur jeppi - því með hálkunni minnkar veggrip dekksins og verður minna en sem nemur hliðarkraftinum, þ.e. skrikuninni, sem massatregða hjólsins veldur" (dekkið tekur stjórnina - bíllinn verður stjórnlaus).

Það er af þessum ástæðum sem ég og fleiri eru þeirrar skoðunar að breyttir jeppar ættu allir að vera á negldum dekkjum að vetri til, þ.e. séu þeir t.d. á stærri dekkjum en t.d. 33" eða hvar sem þau mörk yrðu sett.
Mér er ekki kunnugt um að íslenskir verk- og tæknifræðingar með vélatækni sem sérgrein hafi yfirleitt sérmenntun á sviði fartækjafræði (automotive engineering) og því efast ég um að margir þeirra viti hvað skrikun (Slip angle) er sem fylgifiskur hringferilkrafts hjóls (Self-aligning torque) og gef ég ekkert fyrir doktorsgráður sem menn skreyta sig með í því samhengi (ég hef þekkt verkfræðinga með doktorsgráðu sem var varla treystandi til að skafa undan nöglunum á sér - án þess að slasa sig ....). Hjá GM I Tech (áður GM Technical Institute í Flint, Michigan) var m.a. notuð kennslubók sem nefndist: Theory and Practice of Chassis Tuning en hún er eftir Jan P. Norbye, MSAE/MASTM. (Útgefandi: Sports Car Press, New York 1974, ISBN 0-85113-076-3). Þar segir á bls. 88: ,,The difference between the line the wheels are pointed on and the line they actually travel, is called slip angle." og í framhaldi á bls. 92: ,, Self-aligning torque is the torque generated in the revolving wheel. It tends to make the wheel travel straight and therefore tends to straighten out the car. It is valuable to the driver, because it gives a mesure of the force required to steer the car, but engineers try to avoid going to excess, as a very high self-aligning torque tends to make power steering a necessity. (leturbreyting mín). og ..... ,,and a light wheel has a lower self-aligning torque than a heavy wheel. Self-aligning torque increases the slip angle builds up ...."

Þessi bók Jan P. Norby var gefin út á 8. áratugnum og hefur lengi verið ein af helstu ,,biblíum" um undirvagnshönnun bíla. Hún mun enn vera fáanleg hjá þeim sem versla með notaðar bílabækur.

Það er mikilvægt að gera sér grein fyrir því að massatregða hjóla er ekki einungis neikvætt fyrirbrigði - þvert á móti er hún nauðsynleg til að bíll láti eðlilega að stjórn (sé stöðugur í stýri). Hins vegar gefur augaleið að sé hún of mikil leitast hjólin við að ráða stefnu bílsins - einhvers staðar skerast línur og massatregðan ,,tekur völdin".

c) Hversu mikil áhrif telurðu að stærri dekk hafi á aksturseiginleika jeppa? T.d. hvað er aukningin á tregðu stór hluti af þeim kröftum sem verka á bíl á miklum hraða? Hefurðu reiknað út þessa massatregðu og borið t.d. saman original dekk sem bíll kemur á við t.d. 38" dekk? Er þetta ráðandi hluti í stýriskröftum eða beygju á bíl?

Svar: Hluta af þessu hefur þegar verið svarað. Öðru er ekki hægt að svara því aksturseiginleikar bíls eru ekki neitt eitt einangrað fyrirbrigði heldur samansafn margra mismunandi þátta, og sumra huglægra, svo sem stöðugleika, veggrips, fjöðrun/mýkt, hreyfingu, ólíkum viðbrögðum o.s.frv. Varðandi massatregðuna þá hef ég áður bent á að hún er nauðsynleg. Einnig þarf að hafa í huga að ,,eðlileg" massatregða framhjóla (eða þeirra hjóla sem beygja) eykur stýrieiginleika bíls. En það er eins með þetta fyrirbrigði og annað að gæta verður hófs. Það sem ég hef aðallega verið að gagnrýna er aukið álag á óbreyttan (óstyrktan) stýrisbúnað jeppa sem stór hjól hafa, ekki einungis vegna massatregðu heldur einnig vegna þess átaksarms sem stór hjól mynda við ákveðnar aðstæður á stýrisliði (högg). Útreikningur á mismunandi massatregðu misjafnlegra stórra dekkja/hjóla er sýndur í töflu í greininni ,,Hættulegir breyttir jeppar" á vefsíðu undirritaðs (www.leoemm.com).


Stýrisbúnaður

a) Af hverju er stýrismaskína (snekkja) betri en tanntangarstýri, hvað er það sem gerir tannstangarstýri veikara en hefðbundna stýrismaskínu?

Svar: Ég hef ekki haldið því fram að snekkjustýrisvél sé betri en tannstangarstýri heldur bent á að snekkjubúnaðurinn er sterkari - eða réttara sagt að tannstangarstýrisvél, sem kemur sem frumbúnaður í jeppa á 29" dekkjum, sé ekki nógu sterkur búnaður fyrir sama jeppa eftir að honum hefur verið breytt og sett undir hann stærri dekk. Tannstangarstýrisvélar eru mismunandi að gæðum eins og annað í mismunandi tegundum bíla, sumar þola jafnvel ekki 33" dekk. Munurinn á þessum tveimur tegundum stýrisvéla (það er reyndar álitamál hvor þeirra telst hefðbundin núorðið), bæði kostir og gallar, liggur í hönnuninni. Tannstangarstýrisvél er t.d. ekki talin nægilega sterk fyrir stærri vinnubíla (þeir eru undantekningarlaust með stýrissnekkju). Það sem einkum hefur reynst varasamt í breyttum jeppum eru togliðir í endum tannstangarstýrisvélar - þegar þeir rýmast vegna slits getur högg á hjól valdið því að þeir slitna út úr skálinni og bíllinn verður stjórnlaus (og það hefur oftar en einu sinni gerst - eins og fagmenn vita en fúskarar skella skollaeyrum við). Mér er kunnugt um að við mælingar, sem gerðar hafa verið hjá Iðntæknistofnun á Keldnaholti, hafi þessir togliðir slitnað úr við mismunandi togálag, allt frá 10 tonnum og niður fyrir 5 tonn. Annars dugar flestum, með fagþekkingu, að skoða snekkjustýrisvél við hlið tannstangarstýrisvélar til að gera sér grein fyrir um hvað málið snýst.

b) Með það að tannstangarstýri sé með fleiri slithluti en venjulegur stýrisbúnaður með maskínu, hvernig færðu það út?

Svar: Þessu hefur þegar verið svarað, s.br. togliðirnir tveir á móti einum lið á sektorsarmi snekkjuvélar.

c) Þetta stendur í greininni "Meira um jeppabreytingar":

"Tæknifróðir menn á sviði jeppa vita nákvæmlega hvað ég er að tala um. Ég tók einnig fram að gagnrýni mín ætti við tannstangarstýri sem ekki væru sérstaklega styrkt (og á þar m.a. við öflugri stýrisvél,
/snekkju/stýristjakk) en það er einmitt mergurinn málsins að fæstir breyttir jeppar eru með styrktan tannstangar- stýrisgang eða sterkari búnað - en ættu að vera það."
Áttu þarna við að jeppar með tannstangarstýri ættu frekar að vera með sterkari/styrktan stýrisgang en jeppar með hefðbundna stýrismaskínu? Hvernig kemstu að þessari niðurstöðu?

Svar: Þessu er reyndar svarað í svari við a). Hins vegar má bæta því við að eflaust er hægt að fá sterkbyggðari tannstangarstýrisvélar (eftirbúnað) fyrir jeppa en þær sem eru í þeim upphaflega. Það er heldur ekkert leyndarmál að gæði eru mismunandi. Ég fer hins vegar ekki frekar út í þá sálma því þá yrði ég að nefna ákveðnar tegundir bíla. Nóg eru nú lætin samt. Hins vegar bendi ég mönnum á að kynna sér lýsingar á stöðluðum breytingapökkum sem helstu breytingaverkstæði bjóða (þær upplýsingar eru t.d. á vefsíðum sumra fyrirtækja). Þá mun koma í ljós að 38" breyting hjá sumum þeirra innifelur kostnað vegna þess að tannstangarstýri er skipt út fyrir snekkjustýrisvél. Og liggur þá beinast við að spyrja viðkomandi fyrirtæki um ástæðu þess.

Netfang höfundar

Upphaflega greinin um hættulega breytta jeppa