1940 מביאה את בשורת הג'יפ
הימים ימי מלחמת העולם השניה, האמריקאים עדיין לא במשחק הגדול אך מבינים שהכל שאלה של זמן ומוטב להכין את גיסותיהם כנדרש, לקראת המערכה הגדולה. בשנת 1940 מפרסם הצבא האמריקאי מכרז ביו מפעלי הרכב ועיקריו: דרישה לרכב מודיעין קשוח וקל, עם עבירות גבוהה בכל תנאי שטח ויכולת נשיאה של שלושה לוחמים ומכונת ירייה. הצבא גם מפרט בדרישתו מה מרחק הסרנים הרצוי ומה מפשקם ועיקר העיקרים מדגיש שהרכב חייב להיות בעל הנעה כפולה – הנעה לכל ארבעת הגלגלים.
בנטהם, חברת רכב קטנה וממזרית, היא הראשונה לעמוד בתנאי המכרז. אבל איפה שכסף גדול מדבר לא היה להם סיכוי של ממש. וכך, אחרי ייצור של כ-1,500 כלי רכב, מועבר פס הייצור הסדרתי לשני הענקים פורד וויליס.
החל מתחילת שנת 1942, ועד תום מלחמת העולם השנייה, מייצרים מפעלי וויליס ופורד מעל 600 אלף רכבי 4X4 סדרתיים, המקבלים את השם: Jeep. האגדה קמה לתחייה.
בשורת ההנעה הכפולה
יותר מכל דבר אחר התייחד הג'יפ החדש במערכת ההינע שלו. נכון, לפני הג'יפ היו בעולם יצרנים שפיתחו וייצרו רכבי 4X4 (הנעה כפולה לשני הסרנים) אך הללו היו בדרך כלל משאיות כבדות או רכבי ניסוי שלא ממש התרוממו בפסי ייצור סדרתיים.
והנה ה-Jeep.
מערכת ההנעה הכפולה בג'יפ התהדרה בתוספת של תיבת העברה ולה שני תפקידים:
האחד – לאפשר העברת הנעה גם אל גלגלי הסרן הקדמי, להפוך את כל ארבעת גלגלי הג'יפ ל"מניעים".
השני – לאפשר שינוי יחסי העברה – הקטנת מהירות הרכב על חשבון תוספת כוח (מצב שקיבל את הביטוי המיתולוגי Front Special , או בקצרה – Low).
ייצור רכב ה-4X4 החדש חייב מן הסתם תוספת דיפרנציאל בסרן הקדמי – לאותם מקרים בהם יצטרפו גם הם לשרשרת ההינע כגלגלים מניעים וידרשו למצוא את הנוסחה שתאפשר להם להסתובב, למרות חיבורם הקשיח, במהירויות שונות.
בעיות ועוד בעיות
לא חלפו ימים רבים ואמריקה הצטרפה למלחמה ובעקבותיה ה- Jeep. ההתלהבות רבה מביצועיו של הרכב החדש נמהלה בדיווחים פחות משמחים – כשלים מכניים לא מוסברים התגלו במערכת ההינע של הרכב החדש. מטריד עוד יותר היה הדיווח על מספר מצבי התהפכות תמוהים במהלך נסיעה בכבישים יבשים, לכאורה חפים מבעיות בטיחות.
נשלחו מומחים, נעשו חקירות, הוסקו מסקנות והתקבלו המלצות.
אז מה היה לנו? כמובן – אשמת הדרג המפעיל, הנהגים.
הללו, לא הטמיעו את הוראות היצרן שהיו ברורות ונחרצות:
כביש יבש - נוסעים במצב 4X2 – הנעה לשני גלגלים אחוריים בלבד.
שטח, וכביש בעל מקדם אחיזה ירוד - נוסעים במצב 4X4 – הנעה לכל ארבעת הגלגלים.
אז מה היה לנו? הנהגים שברכבם התגלו סימני הכשל נהגו לנסוע בכביש היבש במצב 4X4 – אם מתוך שכחה, אם מתוך חוסר ידיעה.
מדוע אם כן חשף הג'יפ את מכלוליו ונוסעיו לבעיות – בנוסעו במצב 4X4 בכביש היבש?
התשובה קשורה קשר הדוק לעולמם של הדיפרנציאלים.
אם תדלגו לפרקים הקודמים תזכרו שבמהלך נסיעה בסיבוב נוצרים הבדלים בקשתות, בהיקפים, של הגלגלים, כל הגלגלים!!
זאת אומרת – ההבדלים אינם רק בין במרחקים אותם עוברים גלגלי פנים הסיבוב מול החיצוניים (ימניים מול שמאליים בכל אחד מהסרנים) אלא גם בין קדמיים לאחוריים באותו צד (קדמי ימני מול אחורי ימני; קדמי שמאלי מול אחורי שמאלי).
בקצרה, במהלך סיבוב כל אחד מהגלגלים עושה דרך שונה וממילא נזקק למהירות סיבובית שונה.
אם נתבונן, לדוגמא, בדרך שמתווים גלגלי הג'יפ בעת נסיעה קדימה, במהלך פניה ימינה, ניווכח שאת הדרך הארוכה ביותר עושה גלגל קדמי שמאלי, אחריו אחורי שמאלי, אחריהם קדמי ימני ולבסוף אחורי ימני.
הדרך שעושה גלגל קדמי שמאלי תקרא להלן X
הדרך שעושה גלגל אחורי שמאלי, כאמור מרחק שונה, תקרא להלן Y.
כמעט תמיד, למעט במכוניות ניסוי לא סדרתיות עם היגוי אחורי, X גדול מ-Y
אם הדרך אותה עובר במהלך סיבוב גלגל קדמי שמאלי = X אזי הדרך אותה עובר, באותו סיבוב, גלגל קדמי ימני = – X (מרחק קטן יותר).
אם הדרך אותה עובר במהלך סיבוב גלגל אחורי שמאלי = Y
אזי הדרך אותה עובר, באותו סיבוב, גלגל אחורי ימני = – Y (מרחק קטן יותר).
יוצא מכך שכאשר נחבר את סכום המרחקים אותם עוברים שני גלגלי סרן קדמי, בעת פנייה, ניווכח שהם גדולים יותר מסכום המרחקים שעוברים שני גלגלי סרן אחורי:
X) + X-) גדול יותר מ Y) + Y-)
וכאן, בנוסחה הפשוטה שלמעלה, טמון שורש הבעיה.
תיבת ההעברה בג'יפ מעבירה תנועה סיבובית שווה לשני הדיפרנציאלים – זה שעל הסרן הקדמי וזה שעל האחורי. התיבה אינה מסוגלת, כפי שמתבקש מהתרחיש מעלה, לחלק תנועה סיבובית שונה לסרנים – מוגדלת, עבור הגלגלים הקדמיים.
נכון, הדיפרנציאלים הנמצאים על הסרנים "יודעים", כפי שעוצבו משחר המצאתם, לפצות בעת סיבוב על הצרכים השונים בין הגלגלים המשודכים לסרן שלהם אך במקרה האמור, כשהרכב נע בהנעת 4X4, מסתבר שזה לא מספיק טוב – צריך גם מנגנון שיוכל לפצות על: הצרכים השונים המתפתחים בין שני הסרנים.
מסקנה – רק אם דיפרנציאל הסרן הקדמי היה מקבל מנה גדולה יותר של סל"ד מעמיתו דיפרנציאל הסרן האחורי הייתה יכולה להתבצע חלוקה נכונה, צודקת, בין ארבעת גלגלי הג'יפ. תיבת ההעברה של הג'יפ לא ידעה "לספק את הסחורה".
וכך, מגיע נהגנו לסיבוב ימינה בכביש יבש כאשר, אוי לאותה בושה, הוא אינו מודע כלל לבעיה המתוארת מעלה ומנגנון ה4X4 שלו משולב. כאשר מערכת ההינע נמצאת במצב 4X4 והרכב נמצא בפניה הסרן הקדמי אמור לקבל יותר מהירות סיבובית – בוא נאמר, לשם הדוגמא, 60% מהתנועה הסיבובית של המנוע (אותם יעביר, בשם אותה דוגמא, בחלוקה פנימית של 35% לקדמי השמאלי ו25% לקדמי ימני). לדאבונו ודאבון הג'יפ זה לא מה שקרה. התנועה הסיבובית מחולקת שווה בשווה, 50-50 – בין שני הסרנים.
הדיפרנציאל הקדמי עושה עם המנה המצומצמת, הלא מתאימה, כמיטב יכולתו ומעביר – נאמר 27% לקדמי שמאלי ו23% לקדמי ימני – עדיין חסרה מהירות סיבובית נוספת הדרושה כל כך לגלגלי הסרן הקדמי.
וכך, למרות הצורך של גלגלי סרן קדמי למנה מוגדלת של סיבובי מנוע מול גלגלי סרן אחורי, גל ההינע הקדמי שולח אל דיפרנציאל הסרן הקדמי את אותה מנה בדיוק המגיעה עם גל ההינע האחורי לדיפרנציאל הסרן האחורי.
גלגלי הסרן הקדמי, המתווים כאמור דרך ארוכה יותר מזו שעושים גלגלי הסרן האחורי,</u> זקוקים להסתובב מהר יותר – בגלל הדרך הארוכה יותר שהם עושים. אם הרכב היה נע בהנעת 4X2 אחורי לא היתה בעייה – הגלגלים הקדמיים, משוחררים מכל חיבור מכני למנוע, היו מסתובבים בכל מהירות שהיתה נדרשת מול הדרך אותה הם עוברים.
אופס. אנחנו במצב 4X4. כאן בדיוק נוצרים ניגודי האינטרסים – גל ההינע הקדמי אינו מסוגל לספק את הסחורה - מהירותו הנוצרת על ידי המנוע, איטית יותר.
לא טוב.
גל ההינע הקדמי "מכריח" את גלגלי סרן קדמי להסתובב באותה מהירות כמו גלגלי סרן אחורי – הוא למעשה מאט אותם !!! מישהו, או משהו, יצטרך לוותר – המערכת ממש לא אוהבת את הנגזרת המכנית של פעולה זאת.
במקרים ה"קלים" כוחות הפיתול יגרמו לתעוקה מכנית חזקה על מכלול ההינע הקדמי עד כדי פיתולים, גזירות, שברים. במקרים הקיצוניים – כאשר גל ההינע מצליח לגרום להאטה של הגלגלים וכל המנגנונים המכניים עומדים בפרץ ואינם קורסים – מה שיקרה בפועל זה התנגדות של ההגה לסיבוב. הוא מחזיר מלחמה. גל ההינע שמאט אותו "רומז" לו שהדרך הקלה להתמודד עם הבעייה היא… ליישר את הסיבוב - תת היגוי מוגבר. כאן כבר מתעוררת סכנה בטיחותית של ממש: ירידה לשוליים בפנייה שמאלה. כניסה לנתיב הנגדי בעת פנייה ימינה. אופס.
אחרי שהוסקו מסקנות, הומלצו המלצות ויושמו ההוראות החדשות/ישנות- עדיין נותרה פתוחה, בפני אלו שאוהבים לשאול – שאלה אחת נוספת.
מכיוון שלא קיימים שיעורי גיאומטריה נפרדים לכביש יבש, כביש רטוב ושטח, מסתבר שהמרחקים השונים אותם עוברים גלגלי סרן קדמי ואחורי בעת סיבוב בכביש היבש תקפים גם לכביש הרטוב ולשטח. זאת אומרת הבעיה שגרמה לאותם מומחים אמריקאים לבוא, לחקור ולהמליץ המלצות, נותרה בעינה.
אז אולי יקום מישהו ויסביר איך זה ייתכן שלמרות שנתוני הפתיחה לבעיה זהים – בכביש היבש, הרטוב ובשטח – הלכה למעשה אין כל בעיה? איך זה שבעת כניסה לעקומה במצב 4X4 בשטח, או בכביש הרטוב, כל המנגנונים מתפקדים כיאות – ללא שברים מכניים והרכב מקפיד לשמור על כיוון התנועה הרצוי מבלי לגלות נטיות התאבדות? יתר על כן, איך זה שיצרני הג'יפ, מלכתחילה, ממליצים בהוראות התפעול לנהג: "בשטח סעו במצב 4X4" – מבלי לסייג: "למעט בפניות"…?
התשובה קצרה – הבדלי אחיזה.
"אחיזה" היא תולדה של מקדם חיכוך, שטח מגע הצמיג עם הקרקע ומשקל הרכב הלוחץ על הצמיג לתוך התווך הקרקעי. אפשר גם לומר שאחיזה היא כמות ההתנגדות לגלגול הנוצרת בין הצמיג לבין הקרקע. ככל שהאחיזה קטנה כך גדלים הסיכויים שהצמיג יתחיל להסתחרר ולהפך.
בדרך כלל נחשב אובדן אחיזה לעניין שלילי - והנה, דווקא כאן, בבסיס מנגנון ההפעלה של מערכת הינע 4X4 כפי שהורכבה על הג'יפ, מתברר כי שני צדדים לה לאחיזה.
במידה והכביש עליו נוסע הג'יפ רטוב הרי שתנאי האחיזה שלו ירודים. בכביש כזה, או לחילופין בשטח ה"יודע" לספק אובדן אחיזה חלקי, קבוע, תאפשר האחיזה הירודה לגלגלי הסרן הקדמי להחליק רגעית, להגיע למהירות הדרושה להם ועל ידי כך לבטל את מעגל הצרות האופייני לנהיגה במצב 4X4 בכביש היבש. והרי לכם אובדן אחיזה עם כובע חיובי (מכאן, וזה כבר מקום למאמר נפרד על כללי נהיגה בשטח, רכבי שטח שממסרת ההנעה שלהם דומה לזו של הג'יפ – ראו פירוט בהמשך- טוב יעשו אם בתנאי גשם, קרח ושלג ובעיקר בכבישים מפותלים ייסעו כל הזמן במצב 4X4).
עוד בעיות המתעוררות בנסיעה במצב 4X4 בכביש היבש
כביש ישר לחלוטין, נסיעה רגילה
מערכת 4X4 ב"סגנון הג'יפ" עלולה לגרום צרות, במידה ותופעל, אפילו במצב שלכאורה חף מכל בעיות -נסיעה בקו ישר.
לחצי ניפוח - חובה לשמור על לחצי ניפוח נכונים כאלה שישמרו כל הזמן על הקפי גלגלים זהים. במידה והקף צמד גלגלים קדמי יהיה שונה מזה של האחוריים בגין לחצי ניפוח שגויים/לא תואמים למצב הרכב – תיווצר בעייה.
הגלגלים בעלי ההיקף הקטן יותר חייבים להסתובב מהר יותר (הקף קטן יותר עושה את אותה דרך באותו זמן – מחייב מהירות סיבובית גבוהה יותר). אופס.
מכיוון שכל ארבעת הגלגלים מקבלים ממערכת ההינע מהירות סיבובית שווה צמד הגלגלים בעלי ההיקף הקטן יותר לא יעמוד במשימתו – גל ההינע המחובר אליו יאט את מהירותו.</u> רע מאוד. התוצאה? החלקה קבועה (גם אם בלתי מורגשת בתא הנוסעים). הקטנה משמעותית של תוחלת חיי הצמיג. כוחות פיתול. תעוקה מכנית. לא טוב.
בלימה - בעת האטה באמצעות בלמים מנגנון הבלימה, במרבית כלי הרכב, מעביר באופן אוטומטי 70-80% מכוח הבלימה לכיוונם של הגלגלים קדמיים. במידה והרכב נוסע במצב של 4X4 מתקיים כעין חיבור קשיח בין גלגלי סרן קדמי ואחורי (באמצעות גל ההינע הקדמי המחובר לתיבת ההעברה שבצדה השני מחוברת לגל ההינע האחורי). וכך, בעת בלימה יקבלו הגלגלים האחוריים תוספת בלום שאינה דרושה להם. תוספת הבלום עלולה לגרום לנעילת הגלגלים האחוריים, החלקתם ובעקבות כך סבסוב הרכב. מכיוון שנעילת הגלגלים האחוריים היא תולדה של עבודת הבלמים הקדמיים – שם הגלגלים אינם מחליקים – קיים סיכוי גבוה שגם כלי רכב 4X4 עם מערכת ABS לא ישחרר אתכם מהצרה אליה נקלעתם.
יציאה מהמקום, ממצב עמידה, תוך סיבוב ההגה עד קצה מהלכו – אם תצאו לדרך ממצב עמידה כשאתם "שוברים" את ההגה עד סוף מהלכו ו"יורדים" על דוושת הגז ייתכן והרכב כלל לא יאות לזוז ממקומו. במידה ו"יסכים" לצאת לדרך הוא יעשה זאת תחת מחאה רועשת - תוך סחרור גלגלים. כך, או כך, התעוקה המכנית על רכיבי ההינע תהיה גבוהה באופן מסוכן וקיים סיכוי גבוה לשברים במערכת (במידה ומדובר ברכב ידני ו"לחגיגה" תצרפו גם זריקת מצמד העניינים יוחרפו עוד יותר).
כוחות הפיתול שתוארו במהלך הפרק בעת נסיעה במצב 4X4 זכו למספר כינויים בשפה האנגלית והרי מקבץ מייצג: Transmition Windup ,Driveline Windup , Driveline Binding או Axle Binding.
תגובות אחרונות