למתלי הרכב ישנו תפקיד חשוב מאוד במכונית, לחבר את הגלגלים לגוף המכונית. הגלגלים הקדמיים חייבים להיות חופשיים להסתובב כאשר הנהג מסובב את ההגה. הגלגלים המונעים, בין אם קדמיים או אחוריים, חייבים להיות חופשיים להסתובב עם כיוון ההנעה.
מבחינת נוסעי הרכב, תפקידם למנוע טלטולים בתא הנוסעים במהלך נסיעה בכביש משובש, לא סלול ובכבישים עם בורות ובמפרים. לצורך כך המתלים מצוידים בקפיצים ובולמי זעזועים. המתלים ברכב מסייעים במניעת פגיעות גב קבועות ומונעות נזק רפואי לטווח רחוק.
מהם מתלי הרכב?
זה חלק במכונית הסופג את מרבית הכוחות שמקבלת המכונית מנסיעה על הכביש ומוודאת שתא הנוסעים נשאר יציב וללא טילטולים. במקרה שיש בכביש סלעים קטנים, בורות גדולים או במפרים מתלי הרכב מטפלים בכולם. זוהי הבנה רגילה שיש לנו, שתפקיד המתלים ברכב הוא לספוק זעזועים ולהקל על הנהיגה ברכב לא רק כאשר נראית בליטה או סדק בכביש. מהם הדברים האחרים שעושים המתלים ברכב?
תפקיד מתלי הרכב
תפקיד המתלים ברכב היא לספק נוחות לתא הנוסעים, לוודא שהמכונית נשארת במגע עם הקרקע וכי לנהג יש שליטה על הצמיגים בכל מצב אשר מושגת באמצעות מגע רציף של הצמיגים עם הכביש. שלושת הגורמים שמתלי הרכב משפרים הם נוחות, מגע ובקרה.
נבין כיצד המתלים ברכב מספקים נוחות לנהג ולאנשים בתוך מכונית על ידי ההבנה כיצד פועל מתלי הרכב וכיצד הוא עובד. הבנת עבודת מתלי הרכב תסייע גם בהבנת הגורמים האחרים, מגע ובקרה.
עבודה מתלי הרכב
מתלי הרכב עובד על עקרון פיזור הכוח שכולל המרת כוח לחום ובכך מסיר את ההשפעה שהכוח היה עושה. היא משתמשת בקפיצים, בבולמים ובתומכות כדי להשיג זאת. קפיץ יחזיק את האנרגיה ואילו דמפר (מַנְחֵת) ימיר אותה לחום.
קפיץ לאחסון האנרגיה
תפקידו של קפיץ במערכת מתלים הוא לאגור את האנרגיה שנו.
כאשר המכונית עוברת מהמורה, קפיץ או סליל אוגרים את אנרגיה על ידי דחיסת בוכנה ובכך
הופכים כל סוג של כוח לאנרגיה. כמות האנרגיה שקפיץ יכול להחזיק תלויה במספר גורמים. בין הגורמים ניתן למנות בין היתר את אורך, חומר הקפיץ ומקדם הקפיץ. קפיצים מסוימים עשויים להיות מסוגלים להחזיק יותר אנרגיה אך עם חומר שאינו עמיד, הקפיץ עלול להישבר.
ישנם שני סוגים של קפיצים המשמשים למתלים ברכב, קפיץ סלילי וקפיץ עלים. קפיץ סליל הוא אחד הנפוץ ביותר שייתכן שראיתם. קפיץ עלים משמש על ציר מוצק ומשמש במשאיות ובעל יכולת אחסון אנרגיה גבוהה מאוד בהשוואה לקפיץ סלילי.
בולמי זעזועים להמרת האנרגיה
האנרגיה המאוחסנת על ידי הקפיצים צריכה לעבור למקום אחר. ללא העברת האנרגיה ואפילו ירידה קלה בהעברת האנרגיה, המכונית תקפוץ בכל סדק בכביש. לאחר שהקפיץ אוגר את האנרגיה, הדמפר או בולמי הזעזועים מתחילים לעבוד. בתוך הבולם נמצא בוכנה ובה חורים קטנים עם שמן בלחץ. כאשר הקפיץ מעביר את האנרגיה לבולם הבוכנה עוברת דרך השמן בלחץ באמצעות אנרגיית הקפיץ. מעבר אנרגיה בשמן מייצר חום ובעצם ממיר את אנרגיית הבליטה בכביש לאנרגיית חום וסופג את האנרגיה שהייתה גורמת לקפיצת המכונית.
בבולמים החדשים התגובה למהירויות גבוהות מהירה יותר. ככל שהמכונית שלך מהירה יותר כך הבלימת הזעזועים גדולה יותר. זה לא אומר שאתה צריך לנסוע לתוך בורות ב 80 קמ"ש, כי זה יהרוג את גוף המכונית.
תמוכות במתלי הרכב
חיבור של שתי התמוכות הוא בעצם בולם זעזועים עטוף בקפיץ סלילי.
חיבור כל החלקים במתלי הרכב
דיברנו על האופן שבו החלקים עובדים לבד עכשיו נדון כיצד הם פועלים יחדיו וכיצד הם מספקים נוחות, מגע ושליטה ברכב שלך.
ישנם רכיבים שאינם נמצאים בין המכונית למתלי הרכב ולכן הם אינם נתמכים על ידי המתלים. רכיבים לא קפיצים אלה כוללים צירים, מיסבי רכזות וכל חלק במתלים. צמיגים יכולים להיחשב גם כמשקל ללא קפיצים אולם מכיוון שהצמיג עשוי גומי, כך שיש לו ריפוד כלשהו אז לא נחשיב אותם במשקל הכולל.
נתבונן במצב הבא, הגלגל בצד ימין קדמי נכנס לבור, זה יגרום לקפיץ על הצמיג לאגור את האנרגיה שהייתה גורמת למכונית להקפוץ. אנרגיה זו נספדת על ידי בולם הזעזועים וממירה אותה לחום. ללא בולמי זעזועים הקפיץ היה מקפיץ את המכונית בצד ימין מה שיגרום לקפיץ השמאלי לספוג את הכוח והמכונית תמשיך לקפוץ עד שהכוח ידעך.
כך פועלים רכיבי המתלים והעקרון הבסיסי העומד מאחורי עבודתו. עם זאת, זה לא מסתיים כאן מכיוון שיש מספר סוגים של מתלים המפעילים שימוש במערכי גלגלים לעבודה ומספקים שליטה לרכב. בהמשך נדון ביישור הגלגלים ובסוגים אלה.
כיצד מתלי הרכב מספקים שליטה?
לפני שנדע כיצד מתלים מספקים שליטה ומהם סוגי המתלים השונים עלינו להבין מהו יישור גלגלים או כיוון פרונט וכיצד זה עוזר לסוגי המתלים השונים.
יישור גלגלים (כיוון פרונט)
בדיוק כפי שהם מרמז, יישור גלגלים זהו יישור
הגלגלים ביחס לציר ההיגוי. ישנם סוגים של יישור גלגלים המסייעים למתלי הרכב.
ציר היגוי - זה הציר בו הגלגל יסתובב עליו.
רדיוס קרצוף- המרחק שצמיג צריך להסתובב כדי לעשות סיבוב.
לפני שנתחיל ביישור גלגלים וסוגיו עלינו ללמוד על זווית ציר ההיגוי וכיצד הוא מסייע ביישור הגלגל.
זווית ציר ההיגוי
הציר עליו מסתובב גלגל הוא ציר ההיגוי. אפשר לראות שאף אחד מהגלגלים אינו ישר ויש להם זווית נטיה.
יחד עם שיפוע חיובי מסייע בהפחתת רדיוס הקרצוף אשר מצדו מפחית בלאי של צמיגים. זה גם מקטין את הלחץ על הגלגלים מה שגורם למכונית להתרומם קלות. מדוע המכונית מתרוממת ואיך זה עוזר לנו?
כאשר צמיג מסתובב בשיפוע הוא הולך גם לכיוון הסיבוב והוא גם נוטה לרדת כלפי מטה. פעולה זאת דוחקת את הכביש, מכיוון שהכביש לא יכוללהידחק הוא נפעיל לחץ בחזרה על הגלגל שגורם לעליה קטנה של הרכב. תופעה זאת קוראת רק במהלך סיבוב הגלגל. זו הסיבה שלפעמים מורידים את הידיים מההגה לאחר סיבוב המכונית שלך חוזרת למצב הרגיל שלה שנוסע ישר קדימה. זה מאפשר לגלגלים לחזור באופן מיידי לנהיגה ישר ולתת לרכב זמן התאוששות מהיר. כאשר לוקחים סיבוב גדול וכאשר המכונית מואצת ההגה חוזר אוטומטית למצב הרגיל שלו.
נטיית ציר ההגה היא גם מרכיב הכרחי כמעט בכל יישור הגלגלים ונחוץ כדי להבין כיצד שאר יישור הגלגלים עובד.
זווית קִמוּר, שיפוע, קמבר
הזווית שעושה הצמיג והציר האנכי של המכונית נקראת קמור, שיפוע או קמבר. אם אתה מסתכל על המכונית מלפנים זו הזווית בה אתה יכול לראות את הצמיגים יוצאים החוצה או נכנסים פנימה.
אבל מעולם לא ראית אותם נכנסים פנימה או החוצה נכון? זה בגלל שהזוויות האלה ממש קטנות וכמעט לא נראות לעין. הם עדיין ממלאים תפקיד מרכזי ביציבות המכונית ובעזרת המתלים. ישנם שני סוגים של שיפוע, חיובי ושלילי.
שיפוע חיובי הוא כאשר החלק העליון של הצמיג נוטה כלפי חוץ מה שהופך אותו כך שהחלק הפנימי הוא לכיוון המכונית ואילו החלק העליון פונה כלפי חוץ.
שיפוע שלילי פירושו שחלקו העליון של הצמיג פנימה לכיוון המכונית ואילו החלק התחתון רחוק מהמכונית הפונה כלפי חוץ.
שיפוע שלילי יהפוך את רכב ליציב יותר בזמן פניה ופחות יציב זמן נסיעה בקו ישר. זה הופך את הקאמבר השלילי ליותר שימושי במכוניות מירוץ מכיוון שיציבות המכונית חשובה הכרחי יותר בזמן פניה מאשר נסיעה בקו ישר. לעומת זאת, שיפוע חיובי משמש בכלי רכב רגילים שאינם זקוקים לפניות חדות במהירות גבוהה ומסופקים על מנת להעניק חווית נהיגה נוחה.
זווית גַלגִלִית, קסטר
זווית שנעשית על ידי ציר ההיגוי עם הציר האנכי כשמסתכלים על מכונית הצידה. הציר האנכי הוא קו ישר שעובר באמצע הצמיג בעוד ציר ההיגוי נוטה כפי שראינו למעלה ובכך יוצר זווית עם הציר האנכית. כשמסתכלים על המכונית מהצד וכאשר ציר ההיגוי 'מאחורי' הציר האנכי זה נקרא גלגלית חיובית. לא נדון על קסטר שלילית מכיוון שאין צורך בזווית קסטר שלילית. שים לב שזוויות אלה הן ממש קטנות ורוב הזוויות המוצגות הן הגזמה כדי לעזור להבין כיצד זוויות אלה פועלות.
בזמן סיבוב, גלגל בעל זווית קסטר חיובית הצמיג "ירצה" לחזור למצבו הרגיל ולנסוע בקו ישר. נהג הרכב מונע זאת מכיוון שבזמן פניה הנהג מסובב את ההגה. בסוף הפניה, הנהג מפסיק להפעיל כח על ההגה והמכונית חוזרת לנסוע ישר. ממש קשה לנהוג במכונית ללא זווית קסטר חיובית במהירות גבוהה, מכיוון שתצטרך לישר את ההגה כל הזמן כדי להתמודד עם צמיגי הרכב.
זווית קסטר הופכת אותה גם כך שהצמיג שלך תמיד הולך לכיוון הנסיעה. בקיצור, כשאתה עושה סיבוב במקום להחליק הצידה הצמיג יפנה לכיוון הנסיעה. אתה לראות זאת בגלגלי עגלת קניות או בכיסא משרדי.
זווית בוהן פנימית ובוהן חיצונית
כדי להבין את ההבדלים בין שניהם אתה צריך להסתכל על המכונית מלמעלה. אם הצמיגים הקדמיים רחוקים יותר מהצמיגים האחוריים זה נקרא בוהן החוצה. הגלגלים הקדמיים יותר פנימה בהשוואה לגלגלים האחוריים הופכים אותו לבוהן פנימה.
זווית הבוהן החיצונית משמשת בהנעה אחורית ועוזרת לשמור על הצמיגים ישרים כאשר מכונית מתקרבת לסיבוב. זווית הבוהן הפנימית משמשת בהנעה קדמית להשגת אותה תוצאה. העבודה שלהם, לעומת זאת, שונה לחלוטין. הבוהן פנימית משתמשת בנטיית ציר ההגה. כאשר המכונית מתקרבת לפינה היא נוטה להסתובב, במהלך הסיבוב הבוהן הפנימית תרצה להחזיר את מקומה למצב המקורי בגלל נטיית ציר ההגה שגורמת לה לרצות לחזור למצב הרגיל שלה (דיברנו על כך קודם). זה גורם לכך שכשמכונית מבצעת פניה הצמיגים פונים לכיוון הפניה במקום להחליק החוצה בזמן הסיבוב. פעולה זאת מפחיתה את בלאי הצמיגים ומפחיתה את הלחץ על המתלים.
שימוש בבוהן חיצונית משמש בהנעה קדמית והוא הכרחי באמת לבצע פניות ולשמירה על נסיעה ברכב ישר. בתנאים רגילים בגלל נטיית ציר ההגה, הצמיגים רוצים להיכנס פנימה. כך שאם הצמיגים היו במצב נייטרלי, כלומר ללא בוהן חיצונית, זה יגרום לזווית בוהן חיצונית. אנחנו רוצים למנוע זאת מכיוון שבהנעה הקדמית יש מעט תת היגוי כשאתה מבצעים פניה. אם המכונית נכנסת לבוהן פנימית בזמן פניה, היא תוסיף עוד היגוי תת-מה שמקשה באמת על הפניה. בוהן חיצונית, לעומת זאת, מונעת את שני הדברים הללו על ידי מניעת מהצמיגים להיכנס לבוהן פנימית כשנוסעים ישר ונותנים היגוי יתר כדי להתמודד עם תת ההיגוי של הפניה.
