פיתוח וקידמה בדרך לשטח
השנים שחלפו, מיום הולדתו בשנת 1942, עדכנו ורככו קמעא את הג'יפ המיתולוגי אך בבסיסו הוא נותר נאמן למקור: מלהיב, שונה, עוקר סלעים מקצועי אך גם ספרטני, קופצני, משחרר ברגים, מרעיד עצמות ובעל מוניטין נמוך בכל הקשור לתנועה רצופה ללא תקלות…
במהלך שנות ה-60 החלה להסתמן מהפכה בתפיסת העולם השיווקית של חברות הרכב. במועצת המנהלים של יצרני הרכב הגדולים הבינו את חשיבות הגדלת מעגל המשתמשים ברכבי שטח : "בואו ונרחיב את קהל היעד הרחק מגבולות משתמשי הג'יפ – לא רק מוסדות שעיסוקם שטח ואנשי מקצוע קשוחים שבאמתחתם פרק נכבד בהלכות אחזקה ונהיגה. בואו נאפשר לכל מי שמעוניין ברכב שטח לרכוש כזה מבלי שיזדקק למנוי קבוע במוסכים, ידע רחב באחזקה ושעות עיסוי להפגת מתח שרירים".
אמרו ועשו. ניסאן יצרו את הפטרול, טויוטה את הלנדקרוזר 80, ג'יפ את הואגוניר וביוני 1970, אחרון ברשימה, הופיע הריינג'רובר האנגלי מבית היוצר של לנדרובר.
מה היה בו?
הריינג הופיע אחרון ברשימה אך היה הראשון בהשפעתו הממכרת, בסחרור אליו הכניס אלפי רוכשים חדשים ומאות אלפים אחרים שפנטזו עליו. לא בכדי.
הריינג'רובר, יותר משלושת האחרים, היה צירוף של הטוב בכל העולמות: רכב שטח שמתנהג כמו צ'יטה מהירה וחרישית בכביש וכמו עז הרים פירנאית בין גבנוני השטח.
היה זה הריינג' שאיפשר לאקדמאים, עצמאיים, מנהלים בכירים וכל מי שהממון בכיסו, לחדור למשעולים ונקיקים שעד אותו יום היו נחלתם הבלעדית של מקצוענים בלבד.
עדיין, חדירתו המדהימה לשווקי העולם, נוחותו המופלגת ואפילו דיפוני העץ בלוח המחוונים שלו – כל אלו לא היו מהווים עילה מספקת על מנת להקדיש לו פרק בכתבת הדיפרנציאלים.
בשורת שלושת הדיפרנציאלים
היה זה הריינג'רובר, ראשון בין כלי הרכב הסדרתיים, שהרים בגאווה רבה, החל מרגע הופעתו, את דגל ה-4X4 הקבוע (היה זה 11 שנים תמימות לפני הופעת מכונית הכביש הראשונה שצוידה בהנעת 4X4 קבוע – האאודי קוואטרו המפורסמת).
משמעות החידוש הטכנולוגי שהושתל בקרבי הריינג'רובר הייתה מרחיקת לכת – מאותו יום יכלו רוכשי הריינג', הם לבדם בין כלל הרכבים, לנסוע במצב 4X4 כל הזמן, בכל תנאי הדרך.
איך זה התאפשר? מתכנני הריינג'רובר מקמו בתוך תיבת העברה שלו דיפרנציאל נוסף, שלישי. תפקידו של הדיפרנציאל הנוסף היה לאפשר, בעת הצורך, ויסות נכון של מהירותו הסיבובית של המנוע בין שני הסרנים. הסרן קדמי זקוק בעת פניה – בשל מרחקים גדולים יותר שחולפים גלגליו ביחס לגלגלי סרן אחורי – לקבל מנה גדולה יותר? אין בעיה.
למושבו המרופד היטב של הריינג'רובר עליתם ואל הכביש היבש ופניותיו הישרתם מבטכם. נפתרו הקושיות מתי ואיפה מותר להשתמש במצב 4X4 – הריינג' נסע כל הזמן במצב 4X4 – והוא תוכנן כך שידע לעשות זאת כראוי.
וכך, אם נהגתם ברכב 4X4 אחר מריינג'רובר, כזה המצויד בשני דיפרנציאלים בלבד, מן החוכמה היה לא לנסות ולנסוע במצב 4X4 בכביש היבש, בפרט לא בעיקולי הדרך שאחרת הסיכויים להכנסת מערכות ההינע של רכב כזה לתעוקות מכניות - ובמקרים קיצוניים גם בעיות בטיחותיות – היו שקופים לחלוטין (ראו פרקים קודמים וגם בהמשך).
למה 4X4 קבוע?
על מה ולמה המהומה, מה בעצם החשיבות הגדולה בנסיעה במצב 4X4 קבוע?
כוח הדחף המגיע ממנוע הריינג'רובר לגלגליו מתחלק בין ארבעת גלגלי הרכב ולא רק בין שניים (כפי שקורה בכל יתר רכבי 4X4 הנוסעים בכביש היבש במצב הנעה 4X2). כתוצאה ישירה מכך לכל אחד מגלגלי הריינג' מגיעה מנה מוקטנת של כוח דחף - 25% בלבד (בעיגול הכרחי לטובת הדוגמא) במקום 50% (עיגול הכרחי כנ"ל) המגיעים לכל אחד משני הגלגלים האחוריים ברכב 4X4 אחר.
כפועל ישיר מכך גדלה בטיחותו האקטיבית של הריינג'רובר על פני מתחריו. יתר בטיחות אקטיבית משמעותה – הגדלת יכולתו של הרכב לשרוד את תנאי הדרך הקשים תוך סלחנות גבוהה יותר לטעויות נהג.
רכב בעל הנעת 4X4 קבועה יכול להצהיר בגאווה על מזעור תעוקות מכניות. סחרורים, החלקות, תת היגוי והיגוי יתר.
ברכב כזה קיים ניצול טוב יותר של כוח דחף המנוע לגלגלים – החל ממשיכה טובה יותר בכביש וכלה באחיזה טובה יותר בסיבוב.
דוגמא: במהלך פנייה אתם מחליטים שהגיעה העת להאיץ. טעיתם. אתם מאיצים מוקדם מידי, או חזק מידי. במידה ובידכם רכב בהנעת 4X2 כל המומנט מחולק בין שני גלגלים בלבד – (50% בכל צמיג). הכוח שמגיע לצמיגים "גדול עליהם". הם לא מצליחים לתרגם את הכוח הנ"ל לאחיזה וגלגול ומכאן קצרה הדרך לסחרור ואובדן שליטה (תופעות של היגוי יתר – הקטנת קוטר הסיבוב או תת היגוי – הגדלת קוטר הסיבוב תלוי בסוג ההנעה, בזוית הפניה ובכוח המתפרץ).
אם בידכם רכב 4X4 בהנעה קבועה, כמו הריינג'רובר, הכוח מחולק כאמור בארבע פינות הרכב (25% בכל צמיג), פחות כוח דחף לצמיג, סיכוי גבוה יותר לשמר את האחיזה.
אושר ומיד אחר כך מבוכה
הדיפרנציאל השלישי, הזכאי גם לשמות: הדיפרנציאל האורכי ו/או הדיפרנציאל המרכזי – להבדיל מהדיפרנציאלים הממוקמים על הסרנים עצמם המכונים בהתאמה: רוחבי קדמי ו/או רוחבי אחורי – העלה חיוכים של אושר אצל רוכשי הריינג'רובר החדש.
כל מי שזכה לטעום טעמה של נסיעה עם הריינג'רובר, נשבע בסיומה של אותה נסיעה – שמעולם, אבל מעולם, הוא לא חווה רכב שטח המסוגל לצלוח את כבישי האי הבריטי, הצרים והמפותלים, ביציבות, נוחות ובטיחות שכזאת. ימות המשיח.
ואז הם הגיעו לשטח.
תוך פרק זמן קצר פשטה מבוכה רבה בקרב רוכשי רינג'רובר גאים. אותם נהגי ריינג'רובר, שערכו טיולים משותפים עם ידידים בעלי רכבי שטח סטנדרטיים, גילו לתדהמתם ולבושתם, שמידי פעם, עת הגיעו למכשול בו גלגל בודד ברכב היה מאבד אחיזתו, נעצר הרינג'רובר לחלוטין, ללא יכולת לייצר תנועה קדימה.
זמן קצר קודם לכן, או אחר כך, מול אותו מכשול, היו שועטים קדימה עמיתיהם, על רכביהם המיושנים, כאילו ולא היו דברים מעולם. "מה קרה" שאלו את עצמם בעלי הריינג'רובר המבוישים – "איך זה שדווקא אנחנו, המצוידים בפאר טכנולוגית רכבי השטח, מפסידים בהתמודדות לענתיקות הללו?"
מחדדים את הבעייה:
בואו נניח שבגישה למכשול האמור, בכל אחד מכלי הרכב שהתעמתו אתו, איבד גלגל בודד בסרן קדמי את אחיזתו – בעוד כל יתר הגלגלים נמצאים באחיזה טובה.
להזכירכם, עקרון "הפעולה השלילית" מבטיח שתמיד, בכל מצב, תועבר מלוא התנועה הסיבובית – בסרן שגלגלו איבד אחיזתו – לכיוון אותו גלגל שאיבד אחיזתו.
הרכב הסטנדרטי, בעל שני הדיפרנציאלים, גי'פ לטובת הענין, איבד אומנם את יכולתו לייצר תנועה בסרן הקדמי אך גלגלי הסרן האחורי, מנותקים מהבעיה, גאים באחיזתם המלאה, לא התרגשו מהצרות שפקדו את חזית הרכב – דחפו והוציאו את ה-4X4 הסטנדרטי מהבעיה.
* * *
כמו ברכב 4X4 סטנדרטי גם בריינג'רובר, כל התנועה הסיבובית, בסרן שאיבד אחיזה, עברה לכיוון הגלגל שאיבד אחיזתו – ובכך "נוטרלה" יכולתו של סרן זה לגלגל את הרכב קדימה.
"החידוש" הלא נעים בסיפור המעשה שייך למה שהתרחש בין הסרן האחורי והדיפרנציאל המרכזי. שחקן החיזוק של הריינג'רובר, הדיפרנציאל המרכזי, התנהג במכשול כמו כל דיפרנציאל – הוא "חש" היכן יש פחות התנגדות ולשם העביר יותר תנועה. וכך קרה שבעקבות ה"אותות" שזרמו אליו – מכיוון הסרן הקדמי שאיבד אחיזתו – "שאב" הדיפרנציאל המרכזי את כל התנועה הסיבובית שיועדה עבור הסרן האחורי (שגלגליו כאמור באחיזה מושלמת !!) והעבירה בשלמותה לגלגל שאיבד אחיזה בסרן הקדמי !!!
סוף טוב
עם שלושה גלגלים סטטיים חסרי תנועה, וגלגל אחד, זה שאיבד אחיזה, מסתובב בטירוף באוויר, עמדה לה פאר הטכנולוגיה הבריטית מבלי יכולת לייצר תנועה, נכלמת ומבוישת.
בברור שערכו מבוישי הריינג'רובר, עם מנהלי השרות של לנדרובר במחוזותיהם, הסתבר כי יש תשובה למצב המביך. שוב מסתבר כי לפני שמתחילים לנהוג ברכב מומלץ לקרוא בעיון את חוברת הנחיות היצרן – ולהיצמד אליהן (RTFM ). מסתבר כי ל 'ידית הקטנה' בריינג'רובר, זו המפעילה את תיבת ההעברה, התוסף תפקיד - אותו לא הכירו רוכשי הריינג' מרכבי השטח הקודמים שלהם – נעילתו של הדיפרנציאל המרכזי. הנעילה בטלה את מנגנון פעולת הדיפרנציאל המרכזי והפכה את הריינג'רובר – כל עוד הוא במצב "נעול" - לרכב בעל שני דיפרנציאלים בלבד, כמו הג'יפ הסטנדרטי.
בטיולם הבא כבר יכלו בעליו של הריינג'רובר להמשיך ולשמר את כל יתרונות ה4-X4 הקבוע שלו בנסיעתם בכבישים, ובהגיעם לשטח נעלו את הדיפרנציאל המרכזי, השוו כוחות עם הג'יפ המיתולוגי ו…הסוף לבושה.
דיפרנציאל מרכזי – זהירות מהפעלה שגויה
אתם כבר יודעים שדיפרנציאל מרכזי שלא ינעל לפני כניסה לשטח בעייתי עלול לגרום לכם לעצירה ו…אוי לאותה בושה. מסתבר כי אין זו הבעיה היחידה המתעוררת בגין אי נעילת הדיפרנציאל המרכזי.
בעת נסיעה בשטח צמיגיו של הרכב נתונים לשינויי אחיזה תכופים, כמעט קבועים, גם אם מינוריים.
דרכי כורכר, בוץ, חול, דרדרות, מהמורות, חריצים, תלוליות. כולם עלולים לייצר תנאי אחיזה שונה בין צמיגים: על אותו סרן, בין שני הסרנים.
אם הדיפרנציאל המרכזי לא נעול הוא יידרש -כמעט כל הזמן - לתת פתרונות לצרכים התכופים, גם אם כאמור מינוריים, המתפתחים בין הגלגלים/צמיגים השונים. על פניו זה נראה פתרון עדיף. פחות בלאי לצמיגים, פחות תעוקה מכנית בשרשרת העברת התנועה. אבל מסתבר כי יש מחיר לכך. דיפרנציאל מרכזי שלא ננעל לפני כניסה לשטח "יידרש" לעבודה ממושכת, כמעט רצופה – בגין אותם הבדלי אחיזה תכופים, כמעט קבועים. עבודה רצופה כעין זאת לא תוכננה עבורו על ידי היצרן ומן הסתם גם אינה מומלצת ובלתי רצויה. וכל כך למה? הדיפרנציאל המרכזי קטן המידות מסתובב במהירות עצומה – 3-4 פעמים מהר יותר ממהירותם הסיבובית של גלגלי הרכב. הדיפרנציאל איננו בנוי מחומרים מרוכבים, או ייחודיים ובשל כך פעולה ממושכת שלו, ללא הפסקות, עלולה לגרום להתחממות יתר של רכיביו, לעיתים עד כדי התכתם. מכל האמור לעיל מתבקשת המסקנה הבאה: בהיבטי שמירת מכלוליו, וגם בהיבטי הנהיגה השוטפת - מומלץ לנעול את הדיפרנציאל המרכזי מייד עם הירידה לשטח (למעט שבילים רחבים וכבושים המיועדים גם לכלי רכב פרטיים).
הלאה. ברגע שגלגל כלשהו, ברכב 4X4 סטנדרטי ללא דיפרנציאל מרכזי, מאבד את אחיזתו, הסטליטים של אותו דיפרנציאל מסתובבים במהירות כפולה ממהירותם הרגילה בישורת (מהירות כפולה ממהירות העטרה המחוברת לבית הדיפרנציאל). לאורך זמן אין בכך משום "תוספת בריאות" למכלולים, משום התפתחות תנאי חום מוגדלים בהם ובסביבתם (חום גדול מהמתוכנן הוא האויב הגדול של מערכת מכנית). ברכבי 4X4 בעלי שלושה דיפרנציאלים בהם הנהג שכח לנעול את הדיפרנציאל המרכזי – הבעיה מוחרפת. כל כוח המנוע יישלח לגלגל הבודד שאיבד אחיזה – ז"א כל התנועה הסיבובית של מערכת ההנעה, כולל זאת שיועדה לגלגלי הסרן השני, נשלחת לכיוון הדיפרנציאל של הסרן שבו הגלגל שאיבד אחיזה ומשם לפלנטאר בודד ולסטליטים המסובבים אותו ולציריה בודדת. מה צפוי? התחממות כל כך חזקה של ממסרת הדיפרנציאל הרוחבי עד כדי ריתוך גלגלי השיניים לציריה, או לבית הדיפרנציאל.
עוד לא סיימנו. דמיינו נהג שטח חדש, על רכב מסוג 4X4 קבוע, יוצא להתמודד עם מכשולים בשטח. לא אחטא לאמת אם אצהיר כאן, מניסיוני הדל, שהתחושה העיקרית האופפת הרבה נהגים חדשים, ספונים מאחורי הגה רכב ה- 4X4 קבוע החדש שלהם היא: "אין מה שיעצור את הרכב המדהים הזה". האם יש להם על מה להסתמך? האם הם יודעים כיצד להפעיל נכוו את תיבת ההעברה? כנראה שלא. לא אטעה הרבה אם אטען כאן כי ביציאתם הראשונה לשטח – ואצל רבים מהם גם ביציאותיהם הבאות לשטח – פני הדברים בסביבת הנהג יראו כך: ידית קטנה במצב H לא נעול (כמו מצב כביש); תיבת ההילוכים במצב D ; דוושת התאוצה לחוצה כמעט עד לרצפה.
עכשיו בואו נראה מה קורה ברכב הנ"ל ברגע שגלגל בודד מתרומם באוויר (מצב שכיח ביותר בשטח: תולדת הגעה מעט אלכסונית למכשול, או הגעה בניצב לפני שטח שאינם מפולסים). ככל שהנהג ימשיך ויתעקש לנסות ולטפס – ולא יבין שהרכב עבר את גבולות האחיזה – כך תמצא עצמה תיבת ההילוכים הולכת ומחליפה הילוכים לכיוון הגבוהים ביותר, והגלגל שבאוויר, אליו מועברת כל המהירות הסיבובית מכל שלושת הגלגלים, יסתחרר במהירות מטורפת. כשינחת חזרה לקרקע הוא ייעצר במכה אחת. מכיוון שזמן התאוטה בעת העצירה שואף לאפס הכוח ההפוך שיתפתח בציריה יהיה כמעט אין סופי.
הסבר קצר: פעולת כוח לאורך זמן נקראת מתקף. חוק השני של ניוטון קובע: כוח = מסה X תאוצה . במקרה שלנו התאוצה משנה כיוון – הופכת לתאוטה –בזמן אפסי. כתוצאה מכך מתפתח מתקף אלים במיוחד – נוצר מומנט אדיר, ההפוך בכיוונו לזה של תנועת הציריה. המומנט האדיר יוצר לחצים גדולים מאוד על הציריה. הלחצים צריכים להשתחרר לאיזשהו מקום. מכיוון שהציריה היא גוף קשיח מסתבר כי "קל" יותר לגזור אותה מאשר להתפרק כאנרגיית חום. האם זה ההסבר מאחורי גזירת ציריות מסיבית ברכבי 4X4 קבועים ומפוארים כדוגמת הטויוטה פראדו ?
עוד לא סיימנו. עד עכשיו הרחבנו בנזקי תפעול שגוי בגין אי נעילת דיפרנציאל מרכזי. מה ייקרה בתסריט הפוך? מה ייקרה אם דיפרנציאל מרכזי יינעל בתנאי שטח שבהם אינו אמור להיות נעול – דוגמת שביל רחב וכבוש הכולל פיתולים ועקומות חדים עד כדי סיבוב על המקום? במקרה כזה נעילתו של הדיפרנציאל מרכזי עלולה לגרום נזק. וגם הסבר לכך: לכל אורכה של "רכבת ההינע" ייווצרו כוחות פיתול חזקים בין גל ההינע הקדמי האיטי (המקבל את מהירותו מהמנוע – מהירות זהה לזו של גל ההינע האחורי) ובין גלגלי סרן קדמי שבגין הדרך הארוכה יותר אותה הם חולפים (ביחס לגלגלי הסרן האחורי) זקוקים, וגם מנסים, להסתובב במהירות גבוהה יותר מהמהירות הסיבובית הנשלחת אליהם באמצעות גל ההינע. התוצאה? מלחמת ברזלים שסופה, בכל מקרה, לא טוב (תסריט זהה בדיוק עלול לקרות ברכב 4X4 רגיל, בעל שני דיפרנציאלים, שבמקומות כגון אלו ייסע במצב 4X4 ולא במצב 4X2. ראו גם פרק קודם).
תגובות אחרונות