הכתבה פורסמה במגזין אוטו בגיליון 206.
למי שלא קרא את הכתבה הראשונה בסדרה,
מומלץ להתחיל ממנה.
בלמי כוח- על ארבעה בנים דיברה התורה
עם עליית משקל המכוניות ומהירותן בשנות ה-50', הוברר כי גם מערכת בלמים הידראולית דורשת מהנהג מאמץ רב בבלימה. אצו-רצו המהנדסים לפתח מנגנון עזר לנהג, על מנת לייעלה. הפתרון הראשון שנבחר היה להשתמש בתת הלחץ הקיים כבר במכונית, ולתעלו לתגבור כוח הבלימה. תת לחץ נוצר בסעפת היניקה, כאשר הבוכנות יורדות בצילינדרים, גורמות לתערובת האוויר והדלק להישאב לתוך תאי השריפה. צינור שחובר מסעפת היניקה לתוף הבלם הראשי (הבוסטר), יצר תת לחץ בצדה אחד של הבוכנה. הבוכנה חולקה על ידי דיאפרגמה לשני חלקים, האחד מחובר לצינור תת הלחץ והשני לפתח לאוויר החיצוני. בעת הלחיצה על הדוושה, נפתח פתח לכניסת אוויר בלחץ רגיל מהסביבה. האוויר בלחץ הרגיל דחף את הדיאפרגמה לכיוון תת הלחץ, ותנועה זו הגבירה את הכוח המופעל על הבוסטר, תוך דרישת מאמץ מופחת מהנהג. החיסרון העיקרי היה בצורך לדאוג לפעולת המנוע כל העת, שכן תת הלחץ נוצר רק כשהבוכנות יוצרות אותו. כביית מנוע במורד הכביש יכולה להסתיים בחוסר יכולת לבלום את הרכב.
מתכנני הרכב הכבד, משאיות ואוטובוסים, גילו עד מהרה כי מה שניתן לבצע בחוסר אוויר, קרי- תת לחץ, קל וחומר שיבוצע עם אוויר בלחץ. לרכב הכבד יתרון לגודל: יכולת להקצות מקום למדחס אוויר וחשוב מכך: למיכל האוויר הדחוס הנדרש על מנת שניתן יהיה להשתמש בו בכל עת. אך החלפת תת הלחץ באוויר בלחץ הייתה רק תחילת הדרך. אם יש לנו כבר מאגר זמין של אוויר דחוס, ניתן להשתמש בו להפעלת נעלי הבילום עצמן, ולא רק לשם תגבור כוח הבלימה. כך הוסב הרכב הכבד למעצורי אוויר, שיעילותם רבה ביותר – אוויר דחוס מגיב מהר יותר מאשר שמן, הוא אינו מתחמם כמו השמן בפעולתו והצנרת המשמשת אותו היא צנרת קשיחה ופשוטה. חסרונו היחיד הוא יכולת ספיחת המים על ידו, המורידה את יעילותו רבות, כמו גם גרימת קורוזיה בצנרת ובמערכת. האוויר הדחוס מייצר מים במיכל בו הוא נתון, שכן אדי המים הנמצאים באוויר מתעבים בעת שינוי טמפרטורת המיכל. זו הסיבה שלאחר חניית לילה, חייב נהג משאית או אוטובוס לנקז מים ממיכל האוויר, ולהתחיל בנסיעה רק לאחר שלחץ האוויר חזר לרמה המינימלית הנדרשת, כאשר נורית וזמזם האזהרה מפסיקים להתריע. גודל המדחס והנפח הנדרש למיכל האוויר הדחוס מנעו אימוץ השיטה ברכב נוסעים, על אף יעילות הבלימה הרבה המושגת באמצעותה.
הדור השלישי של בלמי הכוח התפתח עם פיתוח הגה הכוח (
טכנולוגיה, אוטו 204), והתבסס על שימוש בלחץ הידראולי לתגבור הבלימה. כפי שפעולת הואקום סייעה ללחץ השמן להיבנות ללא מאמץ מצד הנהג, כך עשה גם השמן. משאבת השמן, שבמכוניות מודרניות משמשת הן את הגה הכוח והן את בלמי הכוח, דוחפת שמן בלחץ לבוסטר, מסייעת לכוחות הבלימה. החיסרון, כמו במערכת תת-לחץ, נעוץ בעובדה שהמנוע חייב לפעול.
על מנת להתגבר על חיסרון זה, וכחלק מהתנועה לשחרור החשמל, פנתה התעשייה לבלמים מתוגברים באופן הידרו-אלקטרי. כלומר- תגבור חשמלי למערכת הידראולית. התגבור הוא אמנם של שמן, אך הוא מוזרם באמצעות משאבה חשמלית, שאינה תלויה בפעולת המנוע. כך הוגברה הבטיחות, וכך נוצר גם צרכן חשמל חדש, המתווסף לכל עשרות צרכני החשמל האחרים ברכב, (בב.מ.וו סדרה 7 ספרנו 80 מנועים חשמליים!), מחייב את תעשיית הרכב לעבור למערכות של 42 וולט. על שינוי זה עוד נכתוב בעתיד הלא רחוק.
ליל חניה
על אף כל השיפורים במערכות ההפעלה, מערכת הבלמים חייבת גיבוי. הגיבוי חייב להיות בלתי תלוי בפעולת המנוע או במתג ההצתה. ובתחום זה לא חל כמעט כל שינוי מאז הומצאו הבלמים. בלם החנייה, אותו הנד-ברייק מפורסם, נותר בשיממונו הטכנולוגי, גם אם היעיל. בין אם היה זה באמת בלם יד, כמקובל, או אותה דוושה קטנה המוחבאת בשמאל מִדְרך הנהג, כדרכם של היצרנים האמריקאים, בסופו של דבר, בקצה, בלם החנייה פעל באופן די פרימיטיבי: כבל פלדה המחובר ישירות לידית בלם החנייה, שעם משיכתה הוא נמשך אף הוא, נועל את נעלי הבילום כנגד התוף. החיסרון נעוץ ביתרון: הפעלה מכאנית פשוטה למדי, מחד גיסא, אך מחייבת כיוון כבל הפלדה כך שמשיכת הידית באמת תגרום לנעילת הבלמים, מאידך גיסא, ובאופן שווה בשני הגלגלים. ובלי להתכוון, יצרו המתכננים שני שימושים נוספים לבלם החניה: הראשון, באופן ברור, הוא בלם חירום- בעת כשל במערכת הבלמים המופעלת על ידי אוויר/שמן/חשמל (מחק את המיותר), עדיין ניתן לנהג לבלום את הרכב תוך משיכת בלם החנייה. כמובן, אין הוא יעיל כמו בלימה על ארבעת הגלגלים, שכן הוא פועל על האחוריים בלבד, אך זה יותר טוב מכלום. ואם כבר הוא בולם רק את הגלגלים האחוריים, הרי לך עזר לנהיגה ספורטיבית וירטואוזית: בלימת הגלגלים האחוריים בלבד מאפשרת לבצע סיבובי 180 מעלות מושלמים. רק זאת יש לזכור – יש מכוניות בהן בלם החניה בולם את הגלגלים הקדמיים (סובארו ליאונה, כדוגמא). ניסיון ביצוע פנייה כזו במערכת בלימה קדמית, איך לומר, ממש לא רצוי ועלול להסתיים רע.
נגן דיסקים
הרבה בטרם בא נגן הדיסקים לעולם, וכבר נגנו במכוניות דיסקים אחרים. הואיל וביעילות בלימה עסקינן, נעשו כל העת ניסיונות לשיפורה. כרגיל, הפתרון נהגה על ידי תעשיית המטוסים, שהתקינה בלמי דיסק כבר בשנות ה- 40. פתרון זה אומץ ברכב נוסעים רק בשנת 1965. לבלמי דיסק יתרונות רבים על פני בלמי תוף: עוצמת הבלימה חזקה יותר, שכן הבלימה מתבצעת על ידי שני ^נשכנים^ (קליפרים) משני צדי הדיסק ובמרחק גדול יותר ממרכזו, הם קלים יותר שכן אינם כוללים את התוף, הנושא במרבית המשקל בבלמי תוף, פיזור החום מהם טוב יותר והם אינם מהווים מאגר מים נייד בחורף, כפי שעלול לקרות לבלמי התוף. בטרם נסביר את היתרון המהותי, של הגדלת יעילות הבלימה, שומה עלינו להסביר כיצד בנוי אותו דיסק עלום.
לטבור הגלגל מחוברת צלחת פלדה מלוטשת (דיסק), שפניה חלקים ככל שניתן. הצלחת מסתובבת עם הגלגל. למתלה הגלגל מחובר מנגנון הבלימה המורכב משתי נעלי בילום החובקות את דיסק הפלדה משני צדדיו. מנגנון זה אינו מסתובב, כמובן, אלא נמצא במצב נייח. עם הלחיצה על דוושת הבלם, מוזרם שמן במערכת כמו במערכת רגילה. השמן מגיע לבוכנה, המפעילה לחץ על נעלי הבילום, ואלה מצדן נעות לכיוון הדיסק ומפעילות עליו כוח חיכוך, שתוצאתו האטת תנועת הדיסק, ומטבע הדברים והחיבור המכני- מואט גם הגלגל. להבדיל מבלמי תוף, בבלמי דיסק לא קיים קפיץ הדואג להחזיר את נעלי הבילום למקומם הראשוני. החזרתן מתבצעת תוך התבססות על שני מרכיבים: האחד הוא מעין אטם קפיצי היושב מאחורי הבוכנה המפעילה את נעלי הבילום, והשני נובע מתכונה בלתי ניתנת לפתרון, של תנודות הגלגל בעת סיבובו. הואיל ולעולם הגלגל והדיסק לא יהיו מאוזנים לחלוטין, במהלך סיבובם נוצר נדנוד, גם של חלקי מילימטר, כך שבהיעדר לחץ שמן לאחר הרפיית הדוושה, הדיסק עצמו דוחף את נעלי הבילום כלפי חוץ.
ומדוע בלמי דיסק עדיפים על בלמי תוף? היתרונות הגלומים בהם כולם טכניים ונוגעים ליעילות הבלימה ולתחושת הנהג, כאשר החיסרון היחיד הוא מחירם הגבוה יותר. יעילות הבלימה מושגת על ידי הפעלת כוח במרחק גדול יותר ממרכז הסיבוב של הגלגל. בחיים אנו יודעים שאם אנו רוצים לבלום גוף מסתובב, קל יותר לעשות זאת ככל שנרחיק את נקודת העצירה ממרכז הסיבוב. כך, למשל, קל יותר לבלום תנועה של דלת כבדה כשאנו אוחזים בידיתה ולא בסמוך לציריה. אמנם, ניתן להגדיל את מרחק נעלי הבילום ממרכז הגלגל גם בבלמי תוף, אלא שאז נצטרך תופים גדולים יותר, אלה משמעם משקל גדול יותר (הרבה יותר), והתוצאה היא התמדה (אינרציה) גדולה יותר של הגלגל ועבודה קשה יותר לנעלי הבילום. כך, בבלמי דיסק אנו יכולים לקבל קוטר גדול בתשלום משקל מועט, שכן הדיסקים הם דקים באופן יחסי, והפעלת כוח הבלימה על היקפם מביא לבלימה יעילה יותר. זאת ועוד- הפעלת הכוח משני צדי הדיסק, כשנעלי הבילום חובקות אותו, יעילה יותר מאשר לחיצה כנגד ההיקף בבלמי תוף.
מתחמם, חם, רותח!
ומה עוד? כבר שנינו שהחום הנוצר בבלמים הוא הרסני ליכולת הבלימה ויש לקררם מהר ככל שניתן. הדיסקים המסתובבים באוויר החופשי מתקררים טוב יותר מאשר התופים בעלי הדופן העבה, וכך אנו מקבלים יכולת בלימה חוזרת טובה יותר. גם פתחי זרימת אוויר לעבר הדיסקים, המנתבים אוויר קר הנוצר בשל מהירות הנסיעה, מסייעים טוב יותר לבלמי הדיסק להתקרר מאשר לבלמי התוף. בנוסף, בדיסקים קיים כר נרחב לפעילות פיתוחית, שתאפשר פינוי חום טוב יותר. לדוגמא: דיסקים שבהם נקדחו חורים על היקף הדיסק, כפי שניתן לראות באופנועים רבים (פשוט בגלל ששם זה נראה לעין טוב יותר מאשר במכוניות). הרעיון מאחורי קדחים אלה פשוט: שטח המגע למעבר אוויר גדל באופן משמעותי, בשעה ששטח המגע לנעלי הבילום לא משתנה. כלומר- לשטח הפנים של הדיסק אנו מוסיפים את השטח הבא במגע עם האוויר בהיקף כל קדח, ומגדילים את שטח מעבר החום לאוויר, שכן האוויר הזורם דרך הקדחים מקרר ישירות את ^ליבת^ הדיסק. בבלמי תוף פתרון כזה אינו מעשי, בשל המבנה הפיזי והכוחות השונים הפועלים עליהם. יתרונות נוספים של הקדחים הם הורדת משקל הדיסק ומתן פתח ליציאת האבק הנוצר כתוצאה משחיקת פני רפידות הבלם. האבק הנוצר כתוצאה מכך מתמקם לו בדרך כלל על פני הדיסק ופוגע ביעילות הבלימה. שיטה נוספת שנהגתה היא חריצת חריצים בעלי צורה מיוחדת על פני הדיסק. חריצים אלה דואגים ^לגלח^ את פני רפידות הבלם, ולהעמיד בכל פעם שכבה חדשה. מובן כי אורך חיי הרפידות קצר יותר, אך הבלימה במהלך חייהן טובה יותר. על כן משמשת שיטה זו בעיקר במכוניות מירוץ. לחריצים תפקיד נוסף: הדבק המדביק את רפידות הבלם משחרר גזים בעת התחממותו. גז זה עלול לשמש ככרית אוויר בין הרפידה לבין הדיסק ולפגום ביעילות הבלימה. חריצים אלה מאפשרים לגז להתנקז החוצה ולמנוע תופעה זו.
וכאן אנו שבים לשאלת היסוד: אם בלמי הדיסק כה טובים, מדוע אינם מותקנים בכל המכוניות ובכל הגלגלים? התשובה, כרגיל, טמונה בעלויות: חומרי הדיסק, שיטות הייצור, הדיוק הנדרש בהרכבה, כל אלה מעלים את עלויות הבלמים, ובתעשייה המייצרת ייצור המוני, כל דולר הפרש משמעו מיליוני דולרים בראייה שנתית ומכונית יקרה יותר. אבל, ללא ספק, נהג ברכב בעל דיסקים בכל הגלגלים הוא נהג הבטוח יותר ביכולת הבלימה, מרחק הבלימה הקצר יותר ויכולת שיקום יכולת הבלימה לאחר בלימה ממושכת. אשר על כן, המלצת מדור זה היא חד משמעית- לכו רק על זה!
