משעה שהחלו כל יצרני הצמיגים לייצר צמיגים רדיאליים, נאלצו אלה לנסות ולבַדֵל את תוצרתם מזו של האחרים, אחרת מדוע שתירכש דווקא תוצרתם?
כך הפך חישוק הגומי השחור והפשוט לפריט אופנתי, שלא לומר עיצובי, עד כדי כך שחברת פרדשטיין הגרמנית, ששכרה את שירותי המעצב ג'וג'ארו, מתהדרת כי צמיג ה"אולטראק" החדש מתוצרתה הוא בעל ההופעה היפה ביותר. עניין של טעם, איך לומר, ושפטו אתם לפי התמונה משמאל.
הפעם נבחן את מבנה הצמיג הרדיאלי והחומרים ממנו הוא מיוצר, בסיוע המהנדס דוד פלדמן, ממחלקת הפיתוח והניסויים ב"אליאנס" בחדרה.
הצמיג פנים רבים לו
בסופו של דבר, כל הצמיגים מיועדים לתפקד באופן דומה. מדוע, אם כך, מבנם וצורתם כה שונים בין היצרנים השונים? מעבר לתשובה הנזכרת לעיל, של תופעת הבידול הטבעית ליצרנים המתמודדים על אותו שוק, התשובה נעוצה באמת ברצונות השונים של כל יצרן להטביע את חותמו על הצמיג, באופן שישפר את יכולתו. דא עקא, כי למגינת לב היצרנים, רבים ממאמצים אלה הם מאמצי סרק, שכן הנהג הממוצע, ולא רק בארצנו, לא יודע להבדיל בין איכויות צמיגים והתנהגויותיהם, ומרכיב העלות הופך להיות לשיקול הכמעט בלעדי בעת רכישת צמיגים. אך דבר אחד ברור לכל היצרנים - גם אם איכות אינה דבר המוערך על-ידי הנהגים, הרי חוסר איכות, ובפרט בתחום הבטיחות, הינו הרה אסון ליצרן, כפי שנראה בהמשך הסדרה כאשר נבחן את פרשיית פיירסטון וצמיגי האקספלורר.
הגם שבמבט ראשון הצמיג נראה כמקשה אחת של גומי שחור, הוא ממש אינו כזה. צמיג מכיל חומרים רבים, כאשר רשימה חלקית כוללת גומי טבעי, גומי סינטטי, פלדה, ניילון, ראיון, פיברגלס, פוליאסטר, סיבי אראמיד, כרומו-בוטיל, ברומו-בוטיל, דבקים ושרפים, סיליקה, פחמן, מלח קובלט, נוגדי חמצון, נוגדי אוזון ועוד. דוגמא למשקל יחסי של כל מרכיב בצמיג סטנדרטי למכונית נוסעים של גודייר, השוקל כ-11 ק"ג, מראה כי כ-2.5 ק"ג הם של שמונה סוגי גומי טבעי, משקל דומה יש לפחמן שחור, נותן הצבע לצמיג, כחצי ק"ג של חוטי פלדה לחגורה, חצי ק"ג של סיבי ראיון או ניילון, חצי ק"ג לחוטי פלדה לטבעת התושבת, כק"ג וחצי של 40 סוגי דבקים, שרפים, חומרי צבע וכימיקלים אחרים וכשלושה ק"ג של חמישה סוגי גומי סינתטי.
הואיל והצמיג גויס גם לצה"ל, הוא קיבל על עצמו להתחלק לשלושה חלקים: הסוליה, הדופן וטבעת תושבת החישוק. כל חלק משלושה אלה נושא בתפקיד שונה, וכנגזר מכך, תהליך ייצורו ומבנהו שונים.
באופן עקרוני, הצמיג הרדיאלי בנוי משלד של חוטי פלדה ואריג הגוף. אריג הגוף נמצא בזוית של 90 מעלות ביחס לכיוון הנסיעה (זו הסיבה לשם הצמיג, מלשון "רדיוס"), וחוטי הפלדה ערוכים כחגורה היקפית (steel belted). צפיפות חוטי הפלדה קובעת את קשיחות הצמיג והיא נמדדת במספר חוטים לאינץ'.
כזכור (או אולי לא), בפרק הראשון בסדרה הסברנו את ההבדל העקרוני בין צמיג דיאגונלי וזה הרדיאלי, והוא שבצמיג הדיאגונלי הדופן והסוליה היו מקשה אחת, בעוד שבצמיג רדיאלי הם נפרדים. העיוות שנוצר בצמיגים הדיאגונליים עקב חיבור זה, גרם להתחממות הצמיג, והואיל והתחממות היא אנרגיה האובדת מהצמיג, פחות אנרגיה עברה לכביש וצריכת הדלק הייתה גבוהה יותר. מסיבה זו, דופן הצמיג הרדיאלי עשויה בעיקר מראיון או מפוליאסטר, בעלי מקדם התפשטות חום נמוך יותר מניילון. ניילון הוא חומר בעל תכונה של התכווצות בחום, והתחממות הצמיג עלולה לגרום לעיוותים בדופנו, אם ייעשה שימוש בניילון. שימוש כזה אכן היה לאורך כמה עשרות שנים, מאז המצאת הניילון ב-1935 ע"י חברת דו-פון, שנתפס כחומר הפלא לכל שימוש, ועד לפיתוח החומרים המתקדמים יותר, דוגמת אלה הנזכרים למעלה. אלא שגם החומרים המתקדמים ביותר אינם עומדים בפני הפגיעה הכימית של האוזון, אותה פגיעה הגורמת לסדקים בדופן הצמיג, הנראים כסדקי התייבשות. בצמיגים היום מוכנסים חומרים נוגדי חמצון ואוזון, על מנת שהצמיג ישמור על גמישותו גם תחת קרינת השמש הקופחת. דופן הצמיג היא גם זו הנושאת את תו הזיהוי שלו, אך נושא זה יפורט בנפרד בגיליון הבא.
סוליית הצמיג היא החלק החשוב ביותר, שכן היא זו שבאה במגע עם הכביש ותחלואיו, והיא זו שנושאת על גבה את משימת העמידות בשחיקה, יותר מכל חלק אחר בצמיג. פני הסוליה מחורצים באופן שונה בין כל דגם של צמיגים, אך מדוע זה?
ושאבתם מים בששון
לחירוץ הצמיגים נודעת חשיבות רבה ביותר ביכולת תפקוד הצמיג. לו היינו נוסעים תמיד על כבישים ישרים, ללא פניות ובמזג אוויר יבש, לא היינו נזקקים לחריצים בצמיגים. מן המפורסמות הוא, כי שטח המגע של הצמיג בכביש קטן כשיש עליו חריצים. זאת ועוד: ללא חריצים, הצמיג היה שקט הרבה יותר, שכן תנועת האוויר דרכם גורמת לרעש רוח ולתהודה המגבירה את הרעש הזה. הדוגמא הקיצונית לצמיגים נטולי חריצים היא צמיגי הסליקס במירוצי הפורמולה 1, עד לפני מספר שנים, אז נאסרו צמיגים חלקים, ונחרצו בהם ארבעה חריצים אורכיים, על מנת להקטין את כוח האחיזה ולהגביל את המהירות. אולם מיד כשמתחיל לרדת גשם, מחליפות הקבוצות את נעלי הגומי לכאלה המחורצות לרוב. הואיל ובמכוניותינו היום-יומיות מצב הכביש משתנה חליפות, ואין בכוונת אף לא אחד מהאוחזים בהגה להחליף את צמיגיו כל אימת שמתקדרים השמיים, הצמיג הסטנדרטי חייב להיות בעל יכולת תפקוד גם בכביש רטוב. בשל צמיגות המים נדרש להם פרק זמן מסוים כדי לפנות את הדרך בפני הגלגל. החריצים מקטינים את המרחק שעל המים לעבור עד למפלט הקרוב (החריץ, שגם דואג לפנות את המים העודפים), ובכך מעלים משמעותית את המהירות בה עדיין יצליח הצמיג לחדור את המים ולהגיע אל הכביש. כאשר חוצים סף זה, המים משמשים כתווך בין הגוף הנמצא מעליהם לבין זה שמתחתם, ולענייננו - בין הצמיג לבין הכביש. או אז הם גורמים לצמיג לצוף על פניהם, דבר הרה אסון, שכן ההיגוי והבלמים אינם יעילים במצב זה. המהירות בה הצמיג חודר את המים תלויה לא רק במרחק בין החריצים, אלא גם בלחץ שמפעיל הצמיג על הכביש (והמים) ולכן צמיג רחב יותר יהיה בסיכון גבוה יותר למצב ציפה.
החריצים אמורים גם לפנות את המים שנכלאו בין הצמיג לכביש, ולכן כיוונם, כפי שניתן לראות בכל צמיג, הוא ממרכז הסוליה כלפי חוץ, בכיוון סיבוב הגלגל. כאשר הצמיג פוגש בשלולית, נדחפים המים ממרכזו כלפי חוץ. החריצים מוליכים את המים לכתפי הסוליה ומשם הם מפונים מחוץ לצמיג. ושוב, ככל שהצמיג רחב יותר, נדרש לפנות יותר מים הנכלאים בינו לבין הכביש, ולתכנן את החריצים כך שספיקת המים דרכם, ובעיקר במהירות המרבית, תהיה מספיקה.
חריצים חרוצים
לחריצים נכון תפקיד נוסף: עומקם מהווה מדד לרמת שחיקת הצמיג, וכאשר עומקם יורד מתחת לגבול נתון, הצמיג פסול. מהאמור לעיל, ברור מדוע. צמיג שחריציו נשחקו אינו יכול לספק את ספיקת המים הנדרשת על מנת לשמור על תכונות האחיזה שלו. לאורך החיים של הצמיג אחראית, בעיקר, התרכובת ממנה מורכב הצמיג. ככל שהתרכובת קשה יותר, הצמיג יהיה בעל התנגדות גבוהה יותר לשחיקה, אך מצד שני האחיזה שיספק תהיה נמוכה יותר, והצמיג יחליק מוקדם יותר. צמיג בעל תרכובת רכה יותר, יהיה "דביק" יותר, אך גם בעל אורך חיים קצר בהרבה.
אך בחריצים ובמבנם לא סיימנו את מבנה הסוליה: במבט מקרוב על הצמיג, נוכל לראות כי הקוביות המרכיבות את פני הסוליה אינן בעלות גודל אחיד וזהה. הסיבה לכך היא ההתמודדות עם בעיית הרעש שהצמיג מייצר. עפ"י החוק האמריקאי, הרעש המרבי המותר מהצמיגים הוא 85 דציבל (db), בשעה שהרעש המהווה הפרעה לאוזן האנושית הוא db90. באירופה, לעומת זה, הדרישה היא לרעש שאינו עולה על db75. במחקרים רבים שנעשו הוברר כי האוויר הזורם בין החריצים נדחס ומגביר מהירותו, ויוצר רעש הנשמע כשריקה. גם היום ניתן לשמוע רעש זה, בעיקר כשמשאית עוברת סמוך לך בכביש במהירות גבוהה. על מנת לשבור את גלי הקול, פני הסוליה עשויים מקוביות בגדלים שונים, כך שלא ייווצר תדר אחיד ומונוטוני, שהוא הגורם הלא-נעים לאוזן האנושית. סידור הקוביות אינו אקראי: היום עושות את הסידור תוכנות מחשב המבצעות סימולציה של זרימת האוויר בין החריצים. בעבר, החישוב היה נעשה באופן ידני, בפתרון של משוואות תנועה רבות.
התפקיד האחרון של החריצים קשור אף הוא לתחום הדינמי: כל עוד הרכב נוסע ישר, החריצים משפיעים רק בפינוי המים וברעש. אך משעה שהרכב נכנס לפנייה, וכוחות רוחביים מתחילים להביע דעתם, החריצים בכתפי הסוליה מסייעים בייצוב הצמיג ומסייעים לדופן בעמידה בכוחות אלה.
טבעת נישואין
החלק הפנימי בצמיג, אותו "חור", הוא בעל חשיבות רבה - זהו החלק באמצעותו נשען הצמיג על החישוק (הג'אנט, בעברית-מוסכית תקנית). טבעת פנימית זו מורכבת מקבוצה של חוטי פלדה משוכים, בעלי גמישות מוגבלת, על מנת שכתוצאה מהתפתחות הכוחות בצמיג, לא יימתחו החוטים ויגרמו לצמיג להתנתק מהחישוק. חוטי הפלדה אגודים כקבוצה ויצוקים בתוך גומי מיוחד, בעל צורה התואמת את פני הטבעת החיצונית של החישוק. צורה זו, אגב, היא תקנית אצל כל יצרני החישוקים, על מנת שכל צמיג, של כל יצרן, יתאים לכל חישוק של כל יצרן.
המרכיב האחרון בצמיג הוא חלקו הפנימי, הקשור למושג הנקרא "טיובלס" - ללא אבוב. על מרכיב זה ועל תעודת הזהות המוטבעת על הצמיג – בפעם הבאה.
[email protected]
