המיתלים באופנוע

מאת: דני אליקים – מוטוריקה

מערכת המתלים באופנוע כוללת את בולמי הזעזועים והקפיצים ומשמשת כמכלול המחבר בין הגלגלים לשלדה, המערכת כוללת את המתלה הקדמי ואת המתלה האחורי.

תפקיד המתלים

• שיכוך וספיגת מהמורות מהדרך
• שמירה על מגע רציף של הגלגל עם הכביש
• שיפור נוחות הרכיבה

מבנה בולמי הזעזועים

קיימים סוגים רבים של בולמי זעזועים אך עקרון פעולתם ומבניהם הבסיסי דומה. הבולמים מורכבים מצינורות העשויים מתכת קשה ומצופים בד"כ כרום ניקל לשם שיפור שטח פנים חלק וקשה. צינורות הבולם ממוקמים בתוך גוף הבולם העשוי מיציקת אלומיניום וצורתו כגליל. כשהבולם מורכב, צינור הבולם יכול לנוע פנימה והחוצה בתוך גוף הבולם. בתוך מכלול הבולם נמצאת בוכנה שעליה מותקנים שסתומים חד כיוונים ודרכה עובר השמן. תפקידה לרסן את מהירות סגירה או פתיחת הבולם. בין צינור הבולם לגוף הבולם נמצא קפיץ השואף להשאיר את הבולם במצב פתוח ומתנגד לסגירתו. תפקיד הקפיץ הוא לספוג את האנרגיה המועברת אליו כשהגלגל עובר על מכשול או מהמורה ולשמור על לחץ קבוע של הגלגל עם הכביש.

עקרון פעולת בולם הזעזועים

בולמי הזעזועים המותקנים באופנוע הם בולמי זעזועים הידראוליים המשככים ומרסנים את פעולת הקפיץ ע"י הזרמת שמן דרך מעברים צרים בבוכנת הבולם. כאשר אנו מזרימים את שמן הבולמים דרך מעבר צר, אנו גורמים לעליית לחץ השמן ולהתנגדות על הבוכנה שדוחסת אותו, התנגדות זו גורמת להאטת מהירות הבוכנה. ככל ששמן הבולמים יהיה בעל צמיגות גבוהה יותר, כך פעולת הבוכנה תהיה איטית יותר.

 

מושגים כלליים:

• שכוך כווץ (compression damping) – ההתנגדות ההידראולית הפועלת על הבולם בזמן סגירתו.
• שכוך החזרה (rebound damping) – ההתנגדות ההידראולית הפועלת על הבולם בזמן פתיחתו.
• עומס קפיץ (Preload) – הכוח ההתחלתי שהקפיץ טעון בו. למאפיין זה של הקפיץ יש השפעה מרכזית על קשיחות המתלה. באופנועים מודרניים, עומס הקפיץ הראשוני כמעט תמיד ניתן לכוונון על ידי הרוכב כדי להתאימו למשקל הרוכב ולאופי הרכיבה.
• פרוגרסיביות (Progressive) – מתלה נאלץ לתפקד במצבים המשתנים מעומס קל לעומס קיצוני. לשם כך מתלים מסוימים מתוכננים עם תכונת הפרוגרסיביות שמספקת קשיחות גבוהה בעומס קיצוני ורכות יחסית בעומס קל. הפרוגרסיביות מושגת בדרך כלל באמצעות קפיץ בעל צפיפות משתנה או ע"י מערכת מנופים (במתלה אחורי).
• משקל מוקפץ ובלתי מוקפץ – כשהגלגל נע על פני הדרך ועולה על מהמורה, הגלגל נחבט לכוון מעלה ומכווץ את קפיץ הבולם. הכוח הנספג בקפיץ הינו מכפלה של עוצמת המכה (התלויה במהירות ובחוזק) ובמסה הנמצאת מתחת לקפיץ. מסה זו נקראת "משקל בלתי מוקפץ". המשקל שנמצא מעל לקפיץ נקרא "משקל מוקפץ". ככל שהמשקל הבלתי מוקפץ יהיה קטן יותר כך יהיה קל יותר למתלה לרסן את מהמורות הדרך ויכולת העקיבה של הגלגל תהיה טובה יותר. ככל שמשקל זה יהיה גדול יותר כך מומנט ההתמד החל על המתלה יהיה גדול יותר מה שיגרום להקפצת הגלגל וליכולת עקיבה קטנה. להבדיל, ככל שהמשקל המוקפץ יהיה גדול יותר, כך יכולת הספיגה של בולמי הזעזועים תהיה טובה יותר והנסיעה תהיה חלקה יותר. לאור סיבות אלו, יצרני האופנועים שואפים להקטין במידת האפשר את המשקל הבלתי מוקפץ ע"י שימוש בסגסוגות מגנזיום לחישוקי הגלגלים וצמצום החלקים המורכבים מתחת לקפיץ.
• סאג סטטי (Static SAG) – זהו המרחק שהמתלה עובר בין המצב הפתוח ביותר לבין מצב המתלה עם משקל האופנוע.
• סאג דינאמי (Dynamic SAG) – זהו המרחק שהמתלה עובר בין המצב הפתוח ביותר לבין מצב המתלה עם משקל האופנוע הרוכב והציוד הקבוע.

כוון המתלים והסאג

כוון המתלים הוא אינדיווידואלי. הפרמטרים המשפיעים על הכוון הם: משקל הרוכב, אופי הרכיבה, מטרת הרכיבה וציוד נלווה.

• מתלים לא מכוונים לא ירסנו את מהמורות הדרך ויגרמו להורדה מיציבות האופנוע.
• סאג נמוך מדי יגרום למצב שכאשר אנו נכנסים לשקע בכביש או כשאנו מאיצים (במתלה קדמי), מהלך המתלה יהיה קצר מאד דבר המבטל את השפעת ותפקוד המתלה.
• סאג גבוה מדי יגרום לקיצור מהלך המתלה, דבר שיכול לגרום לנעילת בולם במהמורות.

המתלה קדמי

ניתן להבחין בין מספר סוגים של בולמים קדמיים:

• בולם זעזועים קונבנציונלי בעל תא יחיד – בולם זה נפוץ בקטנועים ובאופנועים קטנים ובינוניים. הבולם מורכב מגוף הבולם העשוי יציקת אלומיניום הממוקם בחלק התחתון של הבולם ואליו מחובר ציר הגלגל. צינור הבולם מחובר אל משולשי ההיגוי. בתחתית הבולם מחוברת בוכנת הבולם אל גוף הבולם דרך צינורית חלולה שבחלקה העליון נמצאת הבוכנה. הבוכנה נעה בתוך חלקו הפנימי של צינור הבולם. בזמן פעולת הבולם שמן עובר בתוך הבוכנה ועובר אל הצינורית החלולה ומשם דרך נקבים הקדוחים בה אל גוף הבולם. מעבר השמן דרך הבוכנה גורם להאטת הבוכנה ולריסון תנודות הקפיץ. בבולם זה פעולת הריסון מתבצעת רק על פעולת ההחזרה של הבולם.

• בולם זעזועים קונבנציונלי בעל בוכנה נפרדת (Cartridge) – בולם זה דומה במבנהו החיצוני לבולם בעל התא היחיד אך פעולת הריסון מתבצעת ע"י יחידת בולם זעזועים נפרדת המותקנת בתוך הבולם. במבנה זה, צינור הבולם וגוף הבולם משמשים רק כמקשרים ומובילים בין הגלגל הקדמי למשולש ההיגוי ודרוכים בניהם ע"י הקפיץ. הבולם הפנימי מורכב מצילינדר המחובר לחלקו התחתון של גוף הבולם ובוכנת הבולם הנעה בתוכו מחוברת לחלקו העליון של צינור הבולם. מבנה זה מאפשר שליטה מרבית על מהירות שיכוך הכווץ והחזרה ועל פעולה מדויקת של הבולם גם בתנאים קשים.

• בולם זעזועים "הפוך" –  בולם זה זהה לבולם בעל הבוכנה הנפרדת בהבדל קטן והוא שהוא מותקן הפוך. זאת אומרת שצינור הבולם (המתכתי) נמצא כעת בחלקו התחתון של הבולם ואילו גוף הבולם מותקן בתוך משולש ההיגוי. כעת הצילינדר של הבולם מותקן על צינור הבולם ואילו הבוכנה מותקנת על גוף הבולם. סידור זה גורם למבנה חזק וקשיח יותר של הבולם. על צינורות הבולם פועלים כוחות גדולים המתקבלים כתוצאה של בלימות חזקות ופגיעה במהמורות בדרך. כוחות אלו מתגברים ככל שאנו עולים במעלה הבולם (הזרוע גדלה), עד שמגיעים לנקודת החיבור במשולש ההיגוי ששם בעצם הנקודה החלשה ביותר במתלה הקדמי. הפתרון לחיזוק הנקודה החלשה הוא הגדלת קוטר הבולם, אך אם נגדיל את קוטר צינור הבולם בבולם קונבנציונלי, נצטרך להגדיל יותר את קוטר גוף הבולם, כך שיתקבל בולם מסורבל בעל ממדים גדולים. הפתרון אם כן היה להפוך את הבולם כך שחלקו הרחב יותר יהיה למעלה, כך מתקבל מתלה קשיח וחזק יותר מבלי להגדיל את גודלו ומשקלו.

• בולם בעל "תא כפול" (Twin Chamber) – בולם זה מותקן במספר דגמים של אופנועי שטח מקצועיים. מבנה בולם זה שונה ממבנה הבולמים שהכרנו קודם. השינוי העיקרי מתבטא בהעלאת המכלול המרסן אל חלקו העליון של הבולם ושימוש בשתי בוכנות – אחת לשיכוך הכווץ ואחת לשיכוך ההחזרה. במבנה זה של הבולם, שמן הבולמים נמצא בתא סגור ואינו בא במגע עם האוויר, דבר המביא לעבודה מדויקת מאד של הבולם גם במאמץ רב ולביטול הקצפת השמן ויצירת בועיות אוויר שנוצרות בעקבות פעולה מהירה של הבולם.

 

המתלה האחורי

המתלה האחורי מורכב מזרוע המשמשת כנדנדה שצידה הקדמי מחובר לשלדה ע"י ציר המאפשר את תנועתה מעלה ומטה ובצידה האחורי מחובר הגלגל האחורי. בין הזרוע לשלדה ממוקם הבולם האחורי המורכב מבולם הידראולי ומקפיץ המותקן בחלקו החיצוני של הבולם. הבולם האחורי מחובר לזרוע ע"י מערכת מנופים (Links), המאפשרים את שינוי יחס העברת התנועה מהזרוע לבולם ע"י שינויי הזווית של המנופים ועל ידי כך משנים את מהירות התנועה של הבולם לאורך תנועת הזרוע. מערכת זו גורמת למהלך פרוגרסיבי (משתנה) של הבולם האחורי. במהלכי מתלה קצרים כמו מעבר מכשול קטן, המתלה יהיה רך ונוח וככל שמהלך הזרוע יהיה ארוך יותר כך (מכשול גדול) מהירות סגירת הבולם תהיה מהירה יותר, דבר הגורם להקשחת המתלה. במערכות מתלה מסוימות (כדוגמת KTM), הבולם האחורי מותקן ישירות על הזרוע ללא חיבור מנופים. בבולם זה קיימת מערכת פנימית המאפשרת את המהלך הפרוגרסיבי.

בקטנועים ובדגמים מסוימים של אופנועי קאסטום, קיימים שני בולמי זעזועים המחוברים בשני צדי הזרוע בחלקה האחורי ללא מנופים. מבנה זה של מתלה בסיסי וזול מאד אך גורם למהלך מתלה קצר ויכולת ספיגת מהמורות קטנה.

 

מבנה המתלה האחורי

זרוע (Swing Arm) – הזרוע האחורית עשויה מפרופיל חלול של אלומיניום או פלדה, לקבלת חוזק בפיתול וכוחות צד וגם שמירה על משקל בלתי מוקפץ קטן. בחלקה הקדמי נמצא בסיס הזרוע שבתוכו נמצאים מיסבי מחטים ובתוכם מושחל ציר הזרוע המקבע אותה לשלדה. סמוך לבסיס הזרוע נמצא מקום עיגון מנופי הבולם האחורי. בחלקה האחורי של הזרוע קדוחה תעלה שבתוכה מותקנים מותחני הגלגל האחורי המאפשרים את הזזת הגלגל לאורך הזרוע על מנת לכוון את מתח השרשרת. בדגמי אופנועים מסוימים מותקנת זרוע אחורית צידית העוברת דרך צד אחד של הגלגל. במקרה זה, הזרוע עשויה מיציקת אלומיניום. צורה זו של הזרוע מקנה קשיחות טובה יותר בכוחות צד ובמראה נחשק יותר, אך יצורה מסובך ויקר.

הבולם האחורי (Rear Shock) – הבולם האחורי שונה במבנהו מהבולמים הקדמיים, אך אופן פעולתו דומה. הבולם מורכב מגוף הבולם העשוי בצורת גליל שבתוכו נעה בוכנת הבולם. גוף הבולם מחובר לשלדת האופנוע באמצעות ציר אל גוף הבולם מחובר תא נוסף המקושר אל החלל הפנימי של הבולם ובתוכו נמצא גז (חנקן) בלחץ גבוה. הגז מבודד מחלל גוף הבולם באמצעות בוכנה או דיאפרגמה. בתוך גוף הבולם נמצאת הבוכנה המורכבת מדסקה מחוררת שעליה מותקנות דסקיות קפיציות משני צידיה הסותמות את קדחי הבוכנה. בוכנת הבולם מחוברת למנופי הזרוע האחורית. חלל גוף הבולם מלא בשמן בולמים וכשהבולם סגור אין אוויר בכלל בבולם. כאשר הבוכנה נעה בתוך הבולם וגורמת להקטנת נפחו, היא גורמת להפרש לחצים בין שני צידיה ולמעבר של שמן בחרירי הבוכנה תוך כדי כווץ הדסקיות הקפיציות. מעבר השמן בין התאים גורם ללחיצת הדיאפרגמה או הבוכנה ולדחיסת הגז בבולם. דחיסת הגז שומרת שלא יתפתחו בועיות אוויר בשמן הבולמים ומשמשת כהתנגדות נוספת בסגירת הבולם.

חשוב מאד: בשל העובדה שהבולם האחורי טעון בגז בלחץ גבוה מאד, אין לנסות לפתוח אותו ו/או לבצע בו כל סוג של טיפול למעט כיוונים במקומות המיועדים לכך.

 

תחזוקת הבולמים

• כעיקרון – טיפול בבולמי הזעזועים יתבצע ע"י בעל מקצוע מוסמך בעל ידע וניסיון בתיקון בולמים. תפקידינו כרוכבים לדאוג שצינורות הבולם יהיו נקיים משאריות בוץ וחול, שהם הגורם העיקרי לפריצת מחזירי השמן ולנזילת השמן מהבולם. באופנועי שטח מומלץ לשטוף במים את צינור הבולם וגוף הבולם ולייבשם לאחר מכן. במקרים של בוץ קיצוני מומלץ להוריד את מגן האבק ולנקות את החול והבוץ בחלקו הפנימי של מגן האבק.
• במידה והבולמים הקדמיים שלנו מוגנים בשרוולי גומי (גרמושקות), עלינו לוודא כי הן לא קרועות או קשות, מכיוון שהם הגורם הראשון המגן לנו על הבולמים מפני לכלוך ובוץ ובמקרה שקיים קרע בשרוול, לכלוך יכול להיכנס פנימה ולהישאר בבולם תוך כדי גרימת נזק. מגני הבולם (גומי או פלסטיק קשיח) שומרים על הבולם גם מפני פגיעות של אבנים הניתזים (בעיקר בשטח) אל סביבת הבולם ועלולים לפגוע בו.
• במקרה של נזילת שמן מהבולם יש להחליף את מחזירי השמן. אם מחליפים שמן או מחזיר שמן באחד הבולמים יש להחליף את השמן גם מהבולם השני.
• בהחלפות שמן בולמים – יש להשתמש אך ורק בשמן בולמים ייעודי ועדיף על פי המלצת היצרן. ניתן לשנות את צמיגות השמן לפי דרישה או נוחות הרוכב.