פיקוד העורף הגל השקט

הגדרת ישובים להתרעה
      הגדרת צליל התרעה

      טכנולוגיה בשטח: חשבון דיפרנציאלי ותפילת נעילה

      מדוע אנו צריכים שלושה דיפרנציאלים ומתי הם מפריעים לנו? כיצד מבטלת נעילת הדיפרנציאל את פעולתו הרעה? הבה ונציץ בגחונו של עכבר השטח

      סטילס: רמי גלבוע, יצרן

      טכנולוגיה בשטח: דפרנציאל (יח"צ , רמי גלבוע, יצרן)
      אפילו מהלך מתלים מצוין, אינו מבטיח מספיק אחיזה הנחוצה למעבר מכשול. כדי לנצל כל שביב אחיזה, נחוצה גם נעילת דיפרנציאל

      לאחר שדיברנו על מערכת המתלים, הגיע הזמן לראות כיצד ניתן להתגבר על מגבלות מהלך המתלים; אנו מתייחסים למצב בו מהלך המתלה אינו מספיק כדי להבטיח קשר הדוק של הצמיג עם הקרקע, ואז מגיע אובדן אחיזה ובעקבותיו – עצירת התקדמות. המפתח להמשך ההתקדמות היא העובדה שבדרך כלל, כאשר שני צמיגים מאבדים אחיזה, שני האחרים אוחזים היטב בקרקע. כתבתי 'בדרך כלל' מכיוון שבמקרה של קרקע חלקה וטובענית מאוד,( חול עמוק או בוץ למשל), גם שני צמיגים לא יכולים להבטיח אחיזה והתקדמות.

      טכנולוגיה בשטח: דפרנציאל (אתר יצרן , רמי גלבוע)
      נעילת דיפרנציאל תהיה אפקטיבית ביותר בשטח בעל אחיזה גבוהה, סלעים או אדמה מהודקת. בחול רך, הנעילה מאוד לא יעילה

      מדוע אנו צריכים דיפרנציאל?

      כולנו יודעים על קיומו של מכלול מסתורי בשם דיפרנציאל (מלשון Different), בכל רכב מודרני האמור לנוע על הכביש. הצורך בדיפרנציאל נובע מהעובדה שבזמן פנייה, כל אחד מארבעת גלגלינו עושה מרחק אחר: הגלגלים החיצוניים עושים דרך ארוכה יותר מזו שעושים הפנימיים, הקדמיים מתגלגלים מהר יותר מהאחוריים. הדיפרנציאל יודע להעביר מידה שו?נ?ה של כוח לכל גלגל, בהתאם למתבקש מרדיוס הסיבוב: אם, למשל, הטנדר שבתמונה מתקדם במהירות 6 קמ"ש ומתחיל לפנות שמאלה, הרי הגלגל האחורי-ימני צריך לנוע - פחות או יותר, אל תתפסו אותי במילה - במהירות 8 קמ"ש, והאחורי-שמאלי ב-4 קמ"ש. הגלגל הקדמי-ימני צריך להתקדם במהירות 9 קמ"ש, והקדמי-שמאלי יסתפק, נגיד, ב-5 קמ"ש... מספרים אלה תלויים במידות הרכב וברדיוס הסיבוב.

      טכנולוגיה בשטח: דפרנציאל (אתר יצרן)
      כל גלגל צריך לעבור מרחק שונה באותו פרק זמן, ומכאן הבדלי המהירות בין הגלגלים. ללא דיפרנציאלים ועל אספלט, פנייה הדוקה הייתה גורמת נזק למכלולי הרכב

      הפרשי המהירות בין הגלגלים השונים אינם מפריעים בזמן נהיגת שטח, מכיוון שהצמיגים מסוגלים להחליק על פני קרקע נמוכת אחיזה (דיונה רטובה, בדוגמא המצולמת). אבל על גבי אספלט בעל אחיזה גבוהה נוצרים עומסים גדולים על הצמיגים והמכלולים המכניים: אם גלגל אחד צריך להסתובב מהר יותר מהשני, מופעל עומס מכאני שבסופו של דבר, ישבור משהו – מכלול הנעה, צירייה, צמיגים יישחקו.

      כדי לאפשר לכל גלגל להסתובב במהירות המתאימה לו,הומצא הדיפרנציאל. באופן מסורתי הייתי אמור לבלבל לכם עכשיו את המוח עם קו?רו?נ?ה-פ?יניו?ן וס?ט?ל?יט?ים, ספירת שיניים ושאר הסברים טרחניים.אבל היום ארשה לעצמי לדלג בעליזות על פני הקטע המשמים, ואסתפק בציון העובדה כי הדיפרנציאל בנוי מערב-רב של גלגלי שיניים, המשכילים לזהות איזה גלגל מסתובב מהר יותר, ולשלוח אליו יותר כוח.

      טכנולוגיה בשטח: דפרנציאל (אתר יצרן , רמי גלבוע)
      דיפרנציאל על סרן חי, נראה כמו ביצת ברזל גדולה ומסיבית; דיפרנציאל מרכזי או רוחבי בין מתלים עצמאיים, הוא מכלול רבוע שאינו בולט לעין

      במכונית כביש רגילה (4X2) נחוץ רק דיפרנציאל אחד, בין שני הגלגלים המניעים (בדרך כלל, הקדמיים). רכב שטח בעל הנעת '4X4 זמני' (טנדר, רנגלר, רקסטון) מצויד בשני דיפרנציאלים רוחביים, האחד במרכז הסרן האחורי, השני בין הגלגלים הקדמיים. רכבי שטח מודרניים בעלי '4X4 קבוע' (לנד קרוזר, לנד רובר, גרנד צ'ירוקי) מתהדרים בדיפרנציאל שלישי, מרכזי-אורכי, המאפשר הפרש מהירויות גם בין הגלגלים הקדמיים לאחוריים. בעזרת הדיפרנציאלים אנו מתגלגלים לנו על הכביש הסלול, נטולי מודעות למהומה המכנית המתרחשת מתחת לרגלינו – בבלימה ובתאוצה, עדרי סוסים משוגרים לפינות שונות של הרכב, ומאפשרים נסיעה יציבה ונטולת משברים מכניים. הדיפרנציאלים מחלקים את כוח המנוע בפרופורציות משתנות, על פי מהירות הנסיעה ורדיוס הפניות שאנו מבצעים.

      טכנולוגיה בשטח: דפרנציאל (יח"צ , רמי גלבוע, יצרן)
      ברכב בעל הנעת 4X4 קבועה, יש שלושה דיפרנציאלים: שני רוחביים מלפנים ומאחור,ואחד מרכזי-אורכי. לכל רכב 4X4 קבוע, יש מנגנון לנעילה מרכזית. נעילות רוחביות מותקנות רק במידה ומתבקשת עבירות גבוהה במיוחד

      מה הבעיה?

      הבעיה מתחילה כאשר הפרש המהירויות בין הגלגלים אינו נובע מפנייה הדוקה, אלא מאובדן אחיזה בשטח (וגם בנהיגת כביש ספורטיבית, עליה לא נדבר היום). כאשר, למשל, גלגל קדמי-ימני מאבד אחיזה עם פני השטח, הוא מתחיל להסתובב מהר יותר מהקדמי-שמאלי; בגלל הפרש המהירויות חושב הדיפרנציאל הנבער שהרכב פונה שמאלה, ואז הוא מעביר עוד יותר כוח לצד ימין, ומפחית את העברת הכוח אל הגלגל הקדמי-שמאלי שדווקא מסוגל להעביר את כוח המנוע לקרקע... לעתים קרובות מלווה מצב כזה גם באובדן אחיזה של הגלגל האחורי-שמאלי, ואז אנו ב"הצלבת-סרנים" קלסית, בה מנותב כוח המנוע אל שני הגלגלים מחוסרי האחיזה. במקרה הטוב נעצרת התקדמות הרכב; במקרה הרע ייתן הנהג גז גדול, יטגן את הצמיג ויגזור צירייה.

      טכנולוגיה בשטח: דפרנציאל (אתר יצרן , רמי גלבוע)
      ללא נעילה רוחבית או מערכת בקרת משיכה, הגלגל האחורי-שמאלי מסתחרר באוויר, ו'גוזל' את כוח המנוע מהגלגל האחורי-ימני, שיכול היה לקדם את הרכב. במצב המצולם, גם הקדמי-ימני אינו מסוגל להעביר הרבה כוח אל הקרקע. ללא נעילות רוחביות, הרכב יתקשה להתקדם

      מה הפתרון?

      כדי למנוע את הקטסטרופה, עלינו לכפות על שני הגלגלים (או על שני הסרנים) מהירות סיבוב אחידה; את זה נוכל לעשות על ידי נטרול זמני של פעולת הדיפרנציאל = 'נעילה' של שתי הציריות היוצאות מהדיפרנציאל אל הגלגלים. הגלגל שאיבד אחיזה יישאר חסר תועלת, זה נכון, אבל הגלגל השני ימשיך לקדם את הג'יפ – דווקא מכיוון שהוא מוצמד היטב אל הקרקע והוא נהנה מאחיזה טובה. נעילת דיפרנציאל רוחבי (אחורי או קדמי) משפרת את עבירות הרכב באופן מדהים, בעיקר על קרקע בעלת אחיזה גבוהה. יש ג'יפאים הסבורים כי רכב שאינו מסוגל לסובב את ארבעת הגלגלים באותה מהירות, "זה לא ג'יפ". כלומר, בלי שלוש נעילות, זה בכלל לא מעניין.

      נעילה נשלטת על ידי הנהג היא מנגנון מופלא ואפקטיבי אבל הוא יקר למדי, ויש בו סיכונים. דיפרנציאל נעול (בעיקר קדמי, אבל לא רק) מגביל מאוד את ההיגוי, הוא מסוגל להביא אותנו למקומות טכניים על סף התהפכות, ובתפעול שגוי הוא עלול לגרום נזק מכאני רב. נעילת דיפרנציאל על הכביש עלולה להסתיים בתאונה חמורה, ממש לא מומלץ.

      תפילת נעילה

      מזה כתריסר שנים, כמעט לכל רכב שטח (או 'כאילו-שטח') יש בקרת משיכה אלקטרונית, מערכת המבצעת סימולציה לא רעה של אפקט הנעילה. רוב קוראינו לא יזדקקו לשום דבר מקצועי יותר ממערכת בקרת משיכה, אבל כדאי לדבר בקצרה על עולם הברזלים הישנים.

      את הדיפרנציאלים (מרכזי, אחורי או קדמי) ניתן לנעול בכמה שיטות. הפתרון הזול ביותר הוא דיפרנציאל מוגבל אחיזה, LSD. מנגנון זה מותקן בתוך הסרן האחורי, והוא מגביל את הפרש המהירויות האפשרי בין הגלגלים האחוריים. כאשר הפרש המהירויות גדול מדי, מעביר ה-LSD חלק מהכוח גם אל הגלגל האפקטיבי יותר. ה-LSD זול ואוטומטי, אבל האפקטיביות שלו מוגבלת והוא נשחק עם הזמן.

      טכנולוגיה בשטח: דפרנציאל (אתר יצרן , רמי גלבוע)
      בהרבה טנדרים מותקן LSD, לפעמים בצירוף למערכת בקרת משיכה. מכלול הדיפרנציאל מסומן בירוק, במרכזו של הסרן החי. את הנעילה עצמה לא רואים מבחוץ, זהו מנגנון פנימי

      נעילה רוחבית אולטימטיבית היא נעילה נשלטת, על ידי הנהג. בחלק מרכבי טויוטה, ג'יפ או מרצדס, למשל, יש נעילה רוחבית חשמלית. ג'יפאים רבים מרכיבים נעילות נשלטות מתוצרת ARB, OX או בולסטר. אלו נעילות מצוינות הפועלות בעזרת מדחס אוויר, וניתן להרכיב אותן על הסרן האחורי ו/או הקדמי. זה מוצר יקר למדי, כ-10,000 שקלים לסרן אחורי ועוד כ-6000 לנעילה קדמית. נקודת התורפה של נעילות אלה היא רמת אמינות התלויה בצנרת לחץ אוויר, אטמים ושסתומים.

      שועלי שטח מתקינים נעילות אוטומטיות, מסוג 'דטרויט', למשל. אלו נעילות המופעלות ומשתחררות מעצמן, מעניקות רמת אמינות ועבירות גבוהה מאוד. מחירן נמוך יחסית ל'נשלטות' אבל הן לא מומלצות לנהגים חדשים או לרכבי שטח עירוניים, מכיוון שיש לדעת לנהוג בהן על הכביש. כל הנעילות המכאניות דורשות ניסיון והבנה עמוקה, זהו אבזר שממש לא מומלץ לנהגים מתחילים. אם רכשתם רכב משומש עם נעילה שכזו, אל תפעילו אותה ללא הדרכה מקצועית, ראו הוזהרתם!

      טכנולוגיה בשטח: דפרנציאל (יח"צ , רמי גלבוע, יצרן)
      כאשר מגיע גלגל למשטח חלקלק, קרח למשל, הוא מאבד אחיזה (מסומן אדום). ללא נעילה הוא היה מסתחרר, ו'שואב' אליו את כוח המנוע. עם נעילה הוא מאפשר לגלגל הנגדי (מסומן ירוק-צהוב) להמשיך למשוך את הרכב

      ניצחונם של הגמדים האלקטרוניים

      כזה היה עולמנו עד תחילת שנות האלפיים, ואז הפציעה לנד רובר עם מערכת בקרת משיכה אלקטרונית, Traction Control בפי הבריטים. במרוצת השנים יישמו רוב יצרני העולם טכנולוגיה זו המשתמשת ברכיבי מערכת ה-ABS, לצורך השבחת אחיזת הקרקע.

      טכנולוגיה בשטח: דפרנציאל (יח"צ , רמי גלבוע, יצרן)
      דיסקאברי 5TD היה הרכב הראשון בו הותקנה מערכת בקרה אלקטרונית; בקרת משיכה טובה צריכה להגיב במהירות לאובדני אחיזה, כדי לצמצם את ההיסוס בהעברת הכוח לגלגלים בעלי האחיזה

      כבר הסברנו שהבעיה עם דיפרנציאל 'פתוח' היא, שהוא מאפשר את בריחת כוח המנוע אל הגלגל שאיבד אחיזה. באמצעות חיישני ה-ABS מזהה מערכת ה-TC סחרור של גלגל שאיבד אחיזה; תוך שברירי שניה בולמת אותו המערכת, באמצעות רפידות הבלם הרגילות. בלימת הסחרור מונעת זליגת הכוח לכיוון הגלגל הסורר, והדיפרנציאל ימשיך להעביר את כוח המנוע גם אל הגלגל השני, שיש לו אחיזה טובה בקרקע. מערכת TC מבקרת את סחרורם של ארבעת הגלגלים, ומאפשרת לשלושת הדיפרנציאלים (מרכזי, אחורי וקדמי) להעביר כוח אל אותם גלגלים המצויים במגע טוב עם הקרקע. המערכת האלקטרונית פחות אפקטיבית משתי נעילות רוחביות נשלטות, אבל היא שקופה למשתמש, בטיחותית וזולה מאוד לייצור.

      טכנולוגיה בשטח: דפרנציאל (אתר יצרן , רמי גלבוע)
      עם הגמדים האלקטרוניים, גם מלכת הכביש יכולה לרדת לשטח ולנופף בגלגליה

      עם TC, הנהג לא צריך לעשות כלום; כאשר נבלמת התקדמותו הוא שומר על סל"ד מתון (בהילוך כוח, כמובן, 1200-1500 סל"ד יציב), כוח המנוע יתרוצץ בין שלושת הדיפרנציאלים, ישמעו תיקתוקים ורעידות ולאחר היסוס של שניה או שתיים, ימשיך הרכב להתקדם. אם הרכב אינו ממשיך להתקדם לאחר 10-5 שניות, צריך לסגת לאחור ולנסות נתיב גישה אחר, או טקטיקה שונה. הגדילו לעשות חלק מהיצרנים ובנוסף למערכת TC, התקינו גם נעילות דיפרנציאל מכאניות. הגמדים האלקטרוניים (חיישני מהירות וזווית, מנגנוני ג'יירו זעירים) מנתחים כל הזמן את התקדמות הרכב, זווית ההיגוי, תנאי הקרקע ושיפועי הצד. בעת הצורך יינעלו הגמדים אפילו את הדיפרנציאל האחורי ו/או המרכזי, ויעניקו לרכב עבירות הדומה לזו של רכב כפול נעילות מכאניות.

      טכנולוגיה בשטח: דפרנציאל (אתר יצרן , רמי גלבוע)
      צג דיגיטלי מראה לנהג את מצב הנעילות (כאן, נעולות באדום), הצלבת ה'סרנים', מצב ההיגוי וכיו"ב. זה עדיין לא מייתר את תפקיד הנהג!

      אבל אפילו מערכת מתוחכמת כזו, אינה פתרון קסמים – באין מהלך מתלים טוב (זה המצב ברוב רכבי השטח המודרניים), התקדמות הרכב תלויה באחיזה שיש לגלגל בודד או לשני גלגלים בלבד. זה לא תמיד מספיק כדי להבטיח התקדמות. מעבר לכך, המערכות האלקטרוניות מופעלות רק לאחר שהתרחש אובדן אחיזה, ויש להן זמן תגובה. בדיוק בפער זמנים זה עלולה להתרחש התקיעה הגדולה, ולכן יש יתרון גדול לנעילה מכאנית נשלטת – אתה נועל אותה לפני הכניסה למכשול, ויכול לזרום באיטיות ובעקביות לאורך מעבר, עליו עלולה להיתקע חללית השטח המודרנית ביותר.

      סרטוני הדרכה:

      ג'יפים ו-4X4

      לנד רובר

      עוד הרבה פנאי ושטח בוואלה! רכב