הדיפרנציאל - אי אפשר בלעדיו אך צריך לדעת לחיות איתו

הדיפרנציאל הוא החלק המאפשר לרכב לנוע בסיבוב כאשר הגלגל החיצוני עובר דרך ארוכה יותר מאשר הגלגל הפנימי. כל אחד מהגלגלים מקבל ''כוח'' בהתאם לרדיוס הסיבוב, כך שהם יכולים לנוע במהירות שונה. זהו החלק אשר שומר על שלמות מכלולי ההנעה של הרכב ושומר על בטיחות הרכב והנוסעים בו.

הדיפרנציאל הוא חלק מכאני, ''טיפש'' לגמרי - המורכב מגלגלי שיניים, המאפשר לכל אחד מהגלגלים המחוברים אליו לנוע באופן עצמאי ולקבל ''כוח'' מהמנוע (דרך מערכת ההינע) בהתאם לרמת האחיזה שלהם בקרקע ולרדיוס הסיבוב שאותו הם צריכים לעבור. (חשוב לדעת: ללא אחיזה של הגלגל בקרקע אין ''כוח'' אלא רק מהירות). הדיפרנציאל מורכב מסט של גלגלי שיניים חיצוניים אשר נקראים ''קורונה'' ו-''פיניון'', הם אלו המניעים את כל בית הדיפרנציאל אשר מחובר לציריות ומשם לגלגלים. את שני הגלגלים החיצוניים מחברים גלגלי שיניים פנימיים הנקראים ''סטליטים'' - לווינים. כאשר גלגלי השיניים החיצוניים מסתובבים באותו הקצב (בכביש ישר), גלגלי השיניים הפנימיים אינם מסתובבים והדיפרנציאל מסתובב כיחידה אחת.

כאשר גלגלי השיניים החיצוניים מסתובבים בקצב שונה (לדוגמה: בסיבוב), הגלגלים שביניהם (הסטליטים), מסתובבים בכיוון ההפוך ואחד כנגד השני. תנועה יחסית זו מאפשרת חלוקה של המהירות (והכוח) בתוך הדיפרנציאל והעברתו באופן יחסי לגלגלים.

לשם ההפשטה: הדיפרנציאל עובד לפי העיקרון לפיו ה''כוח'' (המהירות) עובר לגלגל ש''קל'' לו יותר.

דיפרנציאל רוחבי (בין גלגל ימין לבין גלגל שמאל) קיים בכל רכב הנע על הכביש (כן, גם ברכב 2X4 רגיל). ברכב 4X4 קיימים 2 דיפרנציאלים רוחביים - אחד בסרן הקדמי ואחד בסרן האחורי. ברכב 4X4 הנע באופן קבוע בהנעה כפולה (כמו בלנד-רובר או בלנד-קרוזר מהדגמים החדשים וכו') קיים דיפרנציאל שלישי, אורכי, המחלק את הכוח בין הסרן הקדמי לסרן האחורי.


לחצו על הרמזור כדי לראות את קו הסיבוב השונה של כל גלגל
לחצו כאן כדי לראות כיצד הדיפ' מסתובב

איך מסתובבת רכבת (ללא דיפרנציאל) על הפסים? צפו בפררופסור ריצ'רד פיינמן מסביר זאת: How the train stays on the track :

הצלבה

המגבלה בדיפרנציאל רגיל היא חוסר היכולת שלו לזהות החלקה מלאה של אחד מהגלגלים (לכן הוא ''טיפש''). במצב שבו אחד מהגלגלים על אותו הסרן מחליק, יעבור כל הכוח (המהירות, לשם הדיוק) שמגיע לאותו הסרן לגלגל המחליק, זאת לפי העיקרון לפיו הכוח עובר לגלגל ש''קל'' לו יותר. במצב זה של החלקה או הצלבה (גלגל אחד מקדימה ללא אחיזה וגלגל אחר מאחור ללא אחיזה) רכב ה-4X4 שלנו לא ינוע! הפתרון הפשוט ביותר הוא להימנע ממצבים אלו, אם על-ידי עקיפה של המכשולים שיביאו להצלבה, אי כניסה לשטחים שבהם יש אחיזה מוגבלת ו/או תכנון טוב של ציר ההתקדמות והמהירות בהתאם לתנאי הדרך.

נעילת דיפרנציאל

אם בכל זאת החלטתם להיכנס לשטח טכני שבו קיימים קטעי עבירות אתגריים יותר משבילי קק''ל, תוכלו להיעזר בנעילת הדיפרנציאל (בהנחה שהמנגנון קיים ברכב). הנעילה היא מנגנון מכאני בשליטת הנהג או מנגנון אוטומטי, מכאני או אלקטרוני ואף ממוחשב, המאפשר לחלק את הכוח לכל אחד מהגלגלים בצורה שווה או שונה לפי הצורך. מנגנון הנעילה מבטל למעשה את פעילות הדיפרנציאל. נעילת הדיפרנציאל מאפשרת להתגבר על סיטואציה שבה גלגל אחד נמצא במצב של חוסר אחיזה וכל הכוח של הרכב מגיע אליו - דבר המונע מהגלגל שעל הקרקע ובאחיזה להניע את הרכב.

ישנן מספר שיטות לנעילת דיפרנציאל:

1. השיטה המכאנית שבשליטת הנהג - באמצעות כבל או מערכת פניאומאטית גורם הנהג לנעילת מערכת גלגלי השיניים שבתוך הדיפרנציאל (המפורסמת שבהם היא הנעילה של חברת ARB האוסטרלית) 2. נעילה מכאנית באמצעות מנגנון חשמלי המותקנת ברכב בפס הייצור. הנעילה קיימת כיום ברכבי טויוטה, מיצובישי ועוד. 3. השיטה האוטומטית - בית הדיפרנציאל מורכב מיותר חלקים וכולל מערכת של קפיצים (או מנגנוני התנגדות אחרים). כאשר הפרש המהירויות בתוכו גדול יותר מהמתוכנן, ננעל בית הדיפרנציאל בלחץ הקפיצים (המפורסמות שבהן הן הנעילות החצי אוטומטיות של חברת דטרויד האמריקאית, או נעילות מוגבלות ההחלקה LSD המגיעות מפסי הייצור של יצרני הרכב). 4. השיטה הממוחשבת/האלקטרונית - מערכת החיישנים (כמו של ה-ABS) מזהה החלקה ואז נועלת את הברקס של הגלגל המחליק. מכיוון שעכשיו ''קשה'' לגלגל, עובר הכוח לגלגל שעל הקרקע. ''נעילה'' זו מגיעה רק מפס הייצור ומקובלת ברכבים היוקרתיים יותר (פטנט דומה ופשוט ניתן לבצע באופן ידני עם שתי ידיות ברקס יד אשר שולטות כל אחת על צד אחר של הרכב). 5. מנגנון ויסקוזי - מערכת נעילה הבנויה על דסקיות וביניהן נוזל בעל צמיגות מתאימה המשמש כמצמד אוטומטי. בזמן שאחת מהיציאות שבדיפרנציאל מחליקה ומסתובבת מהר מדי יחסית לשנייה ננעל המצמד ונועל את הדיפרנציאל. המנגנון הויסקוזי מקובל בדרך כלל בדיפרנציאל המרכזי ומובילות השימוש בו הן האאודי קוואטרו ודגמי סובארו 4X4 החדשים.


איך עובדת הנעילה במצב פתוח ומצב נעול

אז מתי נועלים? מתי משלבים 4X4? ואת מי נועלים?

לטיפ שטח בנושא נעילות דיפרנציאל - הקליקו כאן

סרטון מקסים מ-1930 המסביר כיצד עובד דיפרנציאל

לכתבות טכניות בנושא דיפרנציאל ומערכות אלקטרוניות: