עולמם המופלא של הדיפרנציאלים/פרק ז' – על אחיזה, אבדן אחיזה ומה שבינהם

נכנסים ל"עולמם של הגדולים". נותנים לרכב את אחד המכשירים החשובים ביותר - אם לא החשוב שבם - בהתמודדותו נגד אובדני האחיזה והפעולה השלילית של הדיפרנציאל. קבלו את נועל הדיפרנציאל

897454154
פרק 7 מתוך 8 בסידרה הדיפרנציאלים


מאבדים אחיזה

מנגנוני הנעילה המתקדמים של הדיפרנציאל השלישי – מתוחכמים ככל שיהיו – לא סיפקו תשובה לבעיה המתעוררת  בעת שאחד הגלגלים מאבד אחיזה ומאפשר ל"פעולה השלילית" לתפוס פיקוד ולהשליט משטר של אובדן תנועה.

בואו נצא למסע קצר אל נבכי אובדן האחיזה. נבדוק עד מתי מאפשרת כל אחת משיטות ההנעה המוכרות לנו את המשך התנועה – ובתכ'לס מה הרגע שבו הרכב יאבד את יכולת התנועה שלו.

רכב בעל הנעת 4X2  - ברגע שאחד מגלגליו המניעים מאבד אחיזה.

רכב בעל הנעת 4X4 רגילה ומחוברת (או רכב בעל הנעת 4X4 קבועה שהדיפרנציאל המרכזי שלו נעול) -  ברגע ששני גלגלים – אחד בכל סרן מניע – מאבדים אחיזתם.

רכב בעל הנעת 4X4 קבועה שהדיפרנציאל המרכזי שלו אינו נעול – ברגע שאחד מגלגליו – לא משנה איזה מהם – מאבד אחיזה.

מחפשים פתרון

אובדני אחיזה בסרנים, הגוררים אחריהם נטרול יכולת תנועה חלקי או מלא של הרכב, הביאו לפיתוחם של מנגנונים מתוחכמים שתפקידם היה להערים על אלמנט ה"פעולה השלילית".

במרוצת 30 השנים האחרונות, קמו חברות מדף רבות שמרכולתן העיקרית: מנגנוני נעילה חלקיים, או מלאים, עבור הדיפרנציאלים.

הגדילו לעשות חלק מיצרני הרכב בהוציאם, כבר מפס הייצור, רכבי שטח המצוידים ב"נעילה רוחבית/מלאה" מובנת  – אם בסרן אחורי בלבד (פאג'רו, פראדו, היילקס, מגנום, פטרול ועוד) אם בשני הסרנים (טויוטה לנדקרוזר 80 ומרצדס G ).

באופן סכמתי ניתן לחלק את כלל הדיפרנציאלים המשודכים לסרנים בכלי רכב לשלושה סוגים: חסרי נעילה  – המכונים גם משוחררים, פתוחים, קונבנציונאליים – ועליהם הרחבנו בשלושת הפרקים הראשונים; נעולים חלקית – המכונים גם מגבילי החלקה/סחרור; נעולים באופן מלא – המכונים גם נעילה 100% או נועלים רוחביים.

דיפרנציאל מגביל החלקה (סחרור) – LSD

לגלגל פנימי, בכל רכב, קיימת נטייה לאבד אחיזה ולהסתחרר בעת פנייה – נטייה טבעית בגין העברת המשקל לגלגל החיצוני. הנטייה ל"סחרור" הגלגל הפנימי – גדלה ככל שתנאי האחיזה לגלגל זה ירודים: כניסה מהירה לסיבוב, מרכז כובד גבוה, מנוע עתיר "סוסים" ועוד.

המצב הגרוע ביותר הוא ברכב בעל הנעת 4X2 אחורית שבו הסיכוי לסחרור גלגל פנימי בעת פניה עלול להביא למצב של חוסר תנועה.

אחריו מתייצב רכב בעל הנעת 4X2 קדמית – מכיוון שבעת סיבוב המשקל עובר בדרך כלל קדימה (האטה לפני סיבוב זוכרים?) ייתכן וגלגלו הקדמי הפנימי יוותר עם אחיזה כלשהי וישמר את התנועה

הטוב מבין כולם – רכב הנע בהנעת 4X4 קבוע אם תיוותר אחיזה באחד הגלגלים הפנימיים – קדמי או אחורי – הרכב יספק את הסחורה.

בארצו של הדוד סם כמעט ולא שמעו עד למילניום הנוכחי על הנעות קדמיות.

כל כלי הרכב שנעו שם על הכבישים היו מצוידים בהנעת 4X2 – אחורית כמובן. אופס.

מה עשו? דיפרנציאל מגביל החלקה -  Limited Slip Differential   או בקיצור - LSD

דיפרנציאל מגביל החלקה/סחרור, הינו מנגנון המורכב בתוך בית הדיפרנציאל האחורי ומרסן את נטיית הסחרור של הגלגל הפנימי.

איך הוא עושה זאת? יוצר התנגדות על הציריה שלו ועל ידי כך משמר אחיזה ותנועה רצויה לגלגל החיצוני.

ישנם מספר סוגים של LSD  המאופיינים במנגנוני פעולה שונים: דיסקות חיכוך (סוג של מצמד רב שכבתי), קוני (סוג של מצמד בעל יחידה חיכוך בודדת) תשלובת גלגלי שיניים חלזונית וגם ויסקוזי.

מבין שלושת השיטות הפחות ידידותית היא זו של דיסקות החיכוך. במנגנון זה קיימת התנגדות חיכוך קבועה לפעולת הדיפרנציאל, אפילו במהירויות מאוד נמוכות, והדבר עלול להשפיע בעיקר במהלך פניות. כמו כן דיסקות חיכוך הדיפרנציאל, כמו כל דיסקות מצמד אחרות, חשופות להתחממות, בלאי מכני מואץ ולעיתים כשל מנגנון (בעקבות שימוש תכוף הגורם לאובדן יעילותם).

LSD עובד בערכים של בין 25 ל-40 אחוזי נעילה/אובדן אחיזה ברכב פרטי. בין 25-70 אחוזי נעילה/אובדן אחיזה ברכב שטח.

ומכאן לשטח.

עלייה. גלגלי סרן קדמי, מעוטי המשקל, הם תמיד הראשונים לאבד אחיזתם. הרבה פעמים זה קורה שבריר שנייה לפני שגם אחד הגלגלים האחוריים (שעליהם מרבית משקל הרכב והאחיזה המשופרת) יסתחרר וישבית את השמחה בסרן האחורי.

רכב חסר מנגנון LSD  ייעצר בשלב הזה, יחדל מנסיעה.

במידה והרכב מצויד בדיפרנציאל מסוג LSD המנגנון יבלום את הגלגל האחורי המסתחרר – כל עוד הוא מסתחרר בערכים שבין 25% ל70% – יעביר תנועה כלשהי לגלגל השני  – בעל האחיזה -  ויגרום לסרן האוחז, האחורי, להמשיך ולדחוף קדימה.

יתרונו של LSD בכביש – יודע להקטין את נטיית הגלגל הפנימי לסחרור בעת פנייה. יתרונו של LSD בשטח -  קטן, ממזרי, מורגש אבל לא פריצת דרך שיודעת לתת תשובה מלאה לאובדני אחיזה.

צעד קדימה – נעילה מלאה

כל מצב של עמידה במקום ואובדן אחיזה בו זמנית בשני הסרנים (דוגמא – נסיעה איטית בשטח "טכני" עתיר "הצלבות") – לא יאפשר ל- LSD לעשות את העבודה. אובדן האחיזה יהיה גדול עליו והמנגנון לא יצליח לנעול ולהעביר תנועה לגלגל שנותר עם אחיזה.

על מנת לחלץ את הרכב ממצבים קיצוניים בשטח – גלגלים באובדן אחיזה מלא -  יש צורך במנגנון אחר – נעילה מלאה.

ולפני הכל בוא ונאמר בקול גדול נעילה = ביטול. מכאן, כל אימת שנשתמש במושג נעול (100%) אנחנו מתכוונים בעצם ל"ביטול פעולת הדיפרנציאל והפיכתו לכעין ציר קשיח, ללא ממסרת שמווסתת מומנטים וסל"דים. ברזל שמעביר את כל מה שמקבל שווה בשווה בין שני הגלגלים (כמעט מדוייק. ראו במאמר הבא).

עד כמה נעילה מלאה משפרת את יכולת התנועה?

נעילה מלאה המותקנת על סרן אחד בלבד (אחורי לשם הדוגמא) תאפשר לגלגל סרן אחורי, במידה ויש לו אחיזה, לחלץ את הרכב מהבעיה.

שני גלגלי סרן אחורי אבדו אחיזתם? – לא תעזור נעילת הדיפרנציאל הרוחבי האחורי.

מה עושים? מתקינים נעילה רוחבית נוספת  – בסרן הקדמי.    

שלושה גלגלי רכב אבדו אחיזתם? רכב הנעול קדימה ואחורה יחלץ עצמו מהבעייה בגין גלגל בודד שעדיין אוחז.

ארבעת גלגלי הרכב אבדו את אחיזתם? … אין מה לעשות נגד חוקי הפיזיקה – המפתח לתנועה על הקרקע נמצא בחיקה של האחיזה. אין אחיזה בארבעת הגלגלים? לא תהיה תנועה אפילו שהרכב נעול לחלוטין.

למה ממליצים תמיד על נעילה רוחבית אחורית ולא על קדמית?

באיזה תוואי שטח אתם מוצאים את מרבית הבעיות להמשך תנועה? אם נתמקד לרגע בקרקע קשה טרשית נראה מיד כי נקודות הכשל העיקריות נמצאות בתוואים של מעלות  – מדרגה קטנה, או עליה ארוכה ומתמשכת. זה יכול להיות מתלול בעל "קרקע מנותקת" (תחוחה או דרדרתית) או "סתם" מצבור מדרגות זדוניות. כך או כך, הבעיות הן בדרך כלל מול מתלולים.

היכן נמצא מרבית משקל הרכב במתלולים? על הצמיגים האחוריים כמובן. יותר משקל? יותר אחיזה. נקודה. זאת בדיוק הסיבה הראשונית, המיידית, להתקנת נעילה רוחבית מאחור ולא מלפנים במקום שבגין אחיזתו המשופרת טובים סיכוייו לשלוף את האס המנצח.

סיבה נוספת למיקום נועל רוחבי מאחור קשורה לבטיחות – דמיינו כשל במנגנון הנעילה הגורם לו להישאר נעול בעת כניסה לעקומה בכביש. אופס. נעילת סרן אחורי תהיה בהחלט לא נעימה אך ניתנת לשליטה. נעילה לא מתוכננת של סרן קדמי? קטסטרופה.

סיכום עד כאן

רכב המצויד בנעילה מלאה – בעדיפות לנעילה כפולה בשני הסרנים – מאפשר התמודדות רכה קלה ואיטית יותר עם מכשולים אותם, במידה וינסה לעבור ללא נעילות דיפרנציאל יהיה חייב, ל"תקוף" במהירויות שיא – תוך סיכון בטיחותי וסבירות גבוהה לנזקים מכניים. יתר על כן יהיו מקומות בהם רכב המצויד בדיפרנציאל רגיל – וגם כזה בעל LSD – "ירימו ידיים" בעוד רכב נעול יעבור גם יעבור.

מכאן שנעילת דיפרנציאל רוחבית היא בהחלט מכשיר עזר ממדרגה ראשונה לנהג רכב השטח. בצוותא – עם צמיגים, קפיצים ובולמים משופרים, יכולה נעילה כזאת, בעיקר כפולה, להצעיד את הרכב לדרגת עבירות שלא הייתה מוכרת לכם מעולם.

פרקים נוספים בסדרה

הפרק הקודם: עולמם המופלא של הדיפרנציאלים/פרק ו' – נועלים את המרכזי באופן אוטומטי
הפרק הבא: עולמם המופלא של הדיפרנציאלים/פרק ח' – נועלי הדיפרנציאל הרוחבי

תגיות:  

השאר את תגובתך