מהו משקל בלתי מוקפץ?

עולם הרכב והדו-גלגלי מלא בהמון מושגים טכניים שלא תמיד מעניינים את כל הנהגים/רוכבים. וזה בסדר. אבל כשאנחנו רוצים להבין קצת יותר במכניקה של איך דברים עובדים – ולעיתים גם איך סט-אפ ברכב/אופנוע אחד עובד בצורה הרבה יותר טובה מאשר אותם מכלולים שנמצאים ברכב/אופנוע אחר – כדאי להתחיל לשים לב לפרטים הקטנים, וכחלק מזה כדאי להתחיל להכיר מושגים.

אז הנה, כשירות לציבור ובתשובה לשאלות שקיבלתי בפרטי, קחו לכם כמה מילים על אחד המושגים הטכניים שיכולים להשפיע בצורה משמעותית על ביצועי כלי הרכב/אופנוע שלכם – הרי הוא ה"משקל הבלתי מוקפץ".

הערה: במאמר זה אתייחס גם לכלי רכב מרובי גלגלים וגם לאופנועים דו/תלת-גלגליים באותו משפט, וזאת משום שהקונספט של משקל בלתי מוקפץ עובד בצורה זהה בין אם מדובר באופנוע ספורט מושחז, ברכב עתיר ביצועים, במזדה ליסינג שלכם, באופנוע אדוונצ'ר גבוה, בג'יפ שתופר תוואי שטח קשים ואפילו בקטנוע שליחויות עירוני. מה שעובד באחד עובד בשני, והשאלה היא רק כמה תשומת לב אנחנו מקדישים לכל סוג כלי רכב/אופנוע. 

אם תקראו את כל הכתבה תבינו גם אתם למה הפחתה של 2-3 ק"ג במשקל הג'אנטים שלכם תשפר את ביצועי הכלי באופן משמעותי, מצד שני איך שימוש בג'אנטים עם שפיצים ובצמיגים כבדים יעשו בדיוק להיפך, ואיך כל זה מתחבר להתנהגות זריזה יותר של האופנוע שלכם.

אז בואו נתחיל. קודם כל קצת מושגים:

"משקל בלתי מוקפץ" (או "unsprung weight" באנגלית, ומלשון "קפיץ" בעברית) הוא המסה של כל מה שאיננו נתמך על ידי מערכת הבולמים/מתלים של כלי הרכב. למשל, צמיגים, ג'אנטים, צירי גלגל, דיסקי בלימה, קאליפרים, מתלים או זרועות שאליהם מחוברים הגלגלים, גל הינע, דיפרנציאל וציריות (בכלי רכב) והחלק התחתון (שזז) בתוך מבנה הבולמים – כל אלה משקל בלתי מוקפץ. בגדול תחשבו על זה ככה: כל מה שהקפיצים במתלים של כלי הרכב לא מקפיצים מעלה מטה – הוא משקל בלתי מוקפץ.

בנוסף צריך לזכור שהרוב המכריע של המשקל הבלתי מוקפץ הוא מסה מסתובבת ולא סטטית. עוד מעט תבינו עד כמה גדולה ההשפעה שלו על ביצועי כלי הרכב.

לדוגמה, אם זה האופנוע שלנו – כל מה שצבוע בכחול הוא המשקל הבלתי מוקפץ (נתעלם לרגע מהזרוע של הגלגל האחורי וכן גלגל השיניים האחורי שנמצאים בצד הנגדי ולא רואים אותם):

לעומתו, כל מה שנכנס תחת הקטגוריה של "משקל מוקפץ" כולל את המסה של חלקי כלי הרכב שנתמכת על ידי מערכת הבולמים/מתלים, את החצי העליון של הבולמים והמתלים, השלדה, המנוע והשמן שבתוכו, מערכת הפליטה על שלל צינורותיה, מיכל הדלק והנוזל שבו, צינורות הבלימה והנוזל שבהם, מערכת התאורה, הרדיאטור והנוזלים שבו, הפירינג (או הגוף/הבודי של הרכב), תא המטען וכל תכולתו, הגלגל הרזרבי שנמצא בתוכו, המושבים (וכל מה שבתוך הרכב), והרוכב/נהג + נוסע/ים – אפילו תכולת מיכל המים לשפריצר של הוישרים או תכולת הכוס הקטנה שבה אתם שמים את המטבעות שיש לכם בכיסים – כל זה משקל מוקפץ.

חשוב לדעת שרוב המשקל המוקפץ הוא מסה סטטית, שאיננה מסתובבת.

בהגזמה:

בניגוד לציור כאן למעלה, הגלגלים של רוב כלי הרכב שנראה על הכביש אינם כאלה גדולים. ולכן, ברוב המקרים, אם נשים את כל רכיבי הרכב שהם חלק מהמשקל הבלתי מוקפץ על צד אחד של מאזני משקל, ועל הצד השני נשים את כל רכיבי הרכב שהם חלק מהמשקל המוקפץ, ברור לנו שהצד של המשקל המוקפץ כבד משמעותית מהצד של המשקל הבלתי מוקפץ.

לכל אחד משני המושגים שציינתי לעיל יש השפעה שונה על ביצועי כלי הרכב, וההבנה שלהם היא קריטית לשיפור הביצועים. למרות זאת, למשקל הבלתי מוקפץ יש משמעות קריטית לביצועי כלי הרכב – הרבה יותר מאשר למשקל המוקפץ.

נתחיל עם משקל מוקפץ. הוא "דוחף" את כלי הרכב כלפי מטה, אל הצמיגים שלו, ועל ידי כך גם אחראי בין היתר לחיכוך ביניהם לבין המשטח שעליו נוסע כלי הרכב או האופנוע – ומכאן גם לאחיזה טובה יותר. אבל למשקל מוקפץ יש גם השפעה שלילית על ביצועי כלי הרכב: ככל שהמשקל המוקפץ גבוה יותר, כך הרכב או האופנוע "יושב נמוך" יותר על המתלים שלו, וזה בסופו של דבר פוגע ביכולת המנוע להאיץ, פוגע ביכולת הבלמים לעצור, מגדיל את תצרוכת הדלק, ובהתאם לחלוקתו של המשקל הזה – יכולה גם להשפיע לרעה על הגלגול הצידי של כלי הרכב בעת פניות וליצור תחושה של רכב שקשה לשנות איתו כיוון.

כדי להקטין משקל מוקפץ בכלי רכב יומיומי רגיל נסיר ממנו כל דבר שאינו חיוני לתפקודו ולמטרתו (תחשבו לדוגמה על רכב שהבגאז' שלו עמוס, או רכב שלוקח כמות נוסעים גדולה – תחושת הנהיגה בו תהיה שונה מאשר אותו רכב כשהוא ריק ממטען ומנוסעים). פינוי תא המטען או הארגזים של אופנוע האדוונצ'ר שלכם מכל הזבל שאתם סוחבים בו (ולא, אתם לא באמת צריכים את הכל בפנים) הוא מעשה חכם ולא מסובך יותר מדי, ותהיה לו השפעה חיובית על ביצועי הכלי.

כמובן שפינוי תא המטען מג'אנק יכול לקדם אותנו רק עד למקום מסויים ולא מעבר לכך. מי שמחפש להוריד משקל מוקפץ בצורה רצינית (רייסרים וכאלה) יכנס לפרוייקטים של הפחתת משקל על ידי הורדת מושבים או אלמנטים לא חשובים, החלפת חלקי בודי ממתכת בחומרים אחרים קלים יותר כמו קרבון ולעיתים גם שינויים בתא המנוע. מי שהולך לקיצוניות יכול להפשיט את כלי הרכב מכל פרט או אלמנט שאינו נחוץ לנסיעה, מה שאומר גם תא נוסעים ערום לחלוטין ואפילו הסרת אלמנטים כמו חומר בידוד רעש, מושבים לא נחוצים, מערכת סטריאו, מזגן, גלגל רזרבי ועוד.

גם באופנועים כמובן ניתן כמובן להוריד משקל בלתי מוקפץ, אבל כמות החלקים שאותם אפשר לפרק או להחליף היא מצומצמת יחסית למה שאפשר לעשות במכונית. באופנוע אפשר להוריד ארגזים ולהחליף חלקי פלסטיק או חלקי מתכת בקרבון, להחליף מערכת פליטה בפול סיסטם קל משקל ועוד (אלא אם אתם רוכבים על הארלי/אינדיאן או משהו דומה, ואז ממילא יש לכם המון ק"ג של ברזלים שאפשר להוריד).

חשוב לדעת שעבור 99% מהנהגים או הרוכבים – להפחתה של כמה ק"ג בודדים במשקל מוקפץ תהיה השפעה מינימלית ואולי אפילו בלתי מורגשת על ביצועי כלי הרכב או האופנוע. כדי שההשפעה הזו תורגש באמת – צריך להיכנס לפרוייקט של הפחתת משקל רצינית של הרבה ק"ג ממשקל הרכב/אופנוע, והאמת היא שפרוייקט כזה ככל הנראה לא מתאים לכל אחד (בגלל עלויות, פרקטיות ושיקולים אחרים). 

לעומת זאת, למשקל הבלתי מוקפץ יש, כמו שכתבתי קודם, משמעות קריטית ויש לו השפעה עצומה על ביצועי כלי הרכב או האופנוע, בין היתר מהסיבה שרוב המשקל הבלתי מוקפץ מורכב ממסה מסתובבת שיש לה מומנט תנועה ואפקט ג'ירוסקופי, ושצריך להשקיע אנרגיה כדי לסובב אותה או לעצור אותה או לשנות את כיוון התנועה שלה במישור. למעשה, נהוג לומר שדרושה בערך פי 3 יותר אנרגיה כדי להאיץ משקל בלתי מוקפץ מסתובב מאשר את המשקל המוקפץ הסטטי.

כך למשל, אם נפחית בכ- 5 ק"ג את המשקל מכל ג'אנט של רכב ספורטיבי (ובסה"כ נפחית את המשקל הבלתי מוקפץ ב- 20 ק"ג) על ידי מעבר לשימוש בחישוקים קלי משקל לעומת מה שהגיע סטוק ברכב – ההשפעה של הפחתת משקל זו על הרכב תהיה שקולה להפחתה של כ- 60 ק"ג מהמשקל המוקפץ באותו רכב. ברכבי ספורט, הפחתה כזו משמעותה לעיתים חיתוך זמנים משמעותי בהקפות או מירוצי דראג. כמובן שבמקרים כאלה לא נעצור בהפחתת המשקל הבלתי מוקפץ אלא נעשה אותה כחלק מפרוייקט כולל שמטרתו הפחתת משקל בכל פרמטר אפשרי.

לעיתים, שינויים פשוטים יחסית יאפשרו לנו להשיל כמה ק"ג טובים המשקל הבלתי מוקפץ. לדוגמה, ברכבי ספורט רבים יש אפשרות להשתמש בצמיגים מסוג Run Flat שמאפשרים נהיגה גם אם חטפנו פנצ'ר ברכב. צמיגים אלה מאופיינים לרוב בדפנות קשיחות יותר וגם במשקל כבד יותר מאשר צמיג דומה ללא תכונת "ראנפלאט". צמיגים אלה כמובן עוזרים לנו בעת תקלה אבל הם כבדים משמעותית מצמיגים דומים ללא תכונת עמידות בפני פנצ'רים, ולכן אם אנחנו מחפשים ביצועים, סביר להניח שהחלפת הצמיגים ברכב לצמיגים עתירי ביצועים אבל ללא תכונת עמידות בפני פנצ'רים תשפר את התנהגות הרכב, את התאוצה ואת הנהיגה על באמפים.

וגם ההפוך הוא נכון: אם נגדיל את המשקל של גלגלי הרכב על ידי שימוש בג'אנט כבד יותר או צמיגים כבדים יותר (או שניהם) – נפגע בביצועי הרכב בהשוואה לאותו רכב העושה שימוש בסט-אפ קל יותר.

לדוגמה, רכב עם חישוק וצמיג כבדים מימין, לעומת חישוק וצמיג קלים משמאל:

למשקל בלתי מוקפץ יש השפעה על היכולת של הבולמים של כלי הרכב להתמודד עם באמפים או עם כביש קופצני: כשגלגלי כלי הרכב מגיעים אל הבאמפ במהירות מסויימת – הם חוטפים ממנו מכה בעוצמה מסויימת (למשל 2G). אם משקל הגלגלים עצמו גבוה, העוצמה של החבטה הזו שמגיעה אל הבולמים תהיה גבוהה יותר מאשר נסיעה באותו רכב על אותו כביש ומעבר על אותו באמפ באותה מהירות – אבל עם גלגלים קלים יותר. ומכאן הבולמים יעבדו פחות קשה, ולרוב הנסיעה תרגיש חלקה יותר.

זכרו: לכל ק"ג שנפחית במשקל הבלתי מוקפץ יש השפעה משמעותית גדולה יותר על ביצועי כלי הרכב מאשר הפחתה של אותו ק"ג במשקל המוקפץ, אבל לא רק בתאוצה אלא גם בהאטה וכן בשינויי כיוון.

נחזור רגע ונתמקד באופנועים: למשקל הבלתי מוקפץ יש כאמור גם אפקט ג'ירוסקופי. הגלגלים (ודיסקי הבלימה המחוברים אליהם) וגם גלגל השיניים האחורי (אלא אם יש לכם גל הינע באופנוע) שואפים להמשיך להסתובב באותו מישור תלת-ממדי בו הם מסתובבים, וכל ניסיון להוציא אותם מהמישור הזה כדי להתחיל להטות את האופנוע הצידה על מנת לפנות מחייב השקעה של אנרגיה. תחשבו על צעצוע ג'ירוסקופ של ילדים שממשיך להסתובב גם כשהוא נשען על קצה של עט, וגם אם תנסו להזיז את העט הצידה, הג'ירוסקופ ישמור על מישור הסיבוב שלו. כך גם גלגלי האופנוע שואפים להמשיך להסתובב במישור שבו הם מסתובבים כעת, וככל שהמשקל של הגלגלים (ג'אנטים, צמיגים ודיסקי בלימה) גבוה יותר, כך לאפקט הג'ירוסקופי השפעה חריפה יותר. אגב, גם ברכב זה נכון אם כי שם התחושה שונה כיוון שהפניית רכב הצידה אינה מחייבת הטייה של הגלגל כדי לפנות.

ישנם יצרני אופנועים שילכו צעד קדימה כדי להפחית עוד יותר את ההשפעה של האפקט הג'ירוסקופי על ההתנהגות הספורטיבית של האופנוע שלהם, וכך נמצא, למשל, קראנק שמסתובב הפוך באופנועי קצה מסויימים. טכנולוגיה זו נכנסה לשימוש במירוצי מוטוג'יפי כבר לפני שנים אצל הונדה, סוזוקי, ימאהה ודוקאטי, אבל לאחרונה אנחנו רואים אותה מגיעה גם לאופנועי כביש ספורטיביים – בעיקר כאלה יקרים יותר.

בנוסף, באופנועי ספורט איכותיים עושים שימוש בחישוקי פורג'ד (שעולים לא מעט) במקום חישוקים יצוקים ששוקלים יותר, ואפילו חישוקי קרבון באופנועי ספורט קיצוניים (שעולים הון). באופנועים המתחרים במוטוג'יפי עוברים להשתמש בדיסקי בלימה מקרבון כדי להקטין עוד יותר את המשקל הבלתי מוקפץ (וכמובן גם לקבל בלימה טובה יותר).

לדוגמה, חישוק פורג'ד:

לדוגמה, ג'אנט קרבון:

והפוך: זו הסיבה שאופנוע עם חישוק בקוטר 21" מקדימה ירגיש "עצל" יותר ובעל היגוי כבד יותר מאשר אופנוע עם מנוע ובולמים זהים העושה שימוש בחישוק בקוטר 17". וזו גם הסיבה מדוע בדגמי אופנועים שבהם יש אפשרות להתקין חישוקי "שפיצים" (שהם כבדים יותר מאשר חישוקים רגילים) גם הם ירגישו עצלים יותר בפקודות היגוי מאשר אילו הייתם משתמשים באותו אופנוע בחישוקים "רגילים". ככל שההפרש בין משקלי החישוקים יהיה גדול יותר, כך תרגישו בהבדל גדול יותר בזריזות האופנוע (הערה: נתעלם לרגע מהשפעות אחרות על ההיגוי כמו מושגי Trail, Rake ועוד).

ההשפעה על קוטר הגלגל ועוביו לא מוגבלת לגלגל הקדמי, אלא כמובן מושפעת גם מהמבנה והסידור של הגלגל האחורי. 

לדוגמה, יפה יפה אבל איך הוא פונה?

רגע לא סיימנו. זו גם אחת הסיבות מדוע רוב היצרנים עברו כבר מזמן לשימוש במזלג הפוך מקדימה: במזלג "רגיל" החלק העבה של הצינורות – שמכיל את הקפיצים ואת השמן – נמצא מחובר לציר גלגל – מה שמוסיף למשקל הבלתי המוקפץ – ואילו החלק הדק שנע בתוכו מחובר למשולשי ההיגוי. במזלג הפוך זה בדיוק ההפך, והחלק הדק, הקל יותר, מחובר לציר הגלגל, מה שאומר פחות משקל בלתי מוקפץ, ואילו החלק העבה, הכבד יותר מחובר למשולשי ההיגוי (למזלג הפוך יש יתרונות נוספים כמו קשיחות מבנית אבל נתעלם מאלו לרגע בכתבה זו).

לדוגמה, מזלג הפוך מימין לעומת מזלג "רגיל" משמאל:

וזו גם הסיבה לשימוש בזרוע חד צידית באופנועי קצה ספורטיביים ולשימוש בבולם מונו-שוק במקום צמד בולמים מאחור, ועוד. כל זה במטרה להפחית עד כמה שאפשר את המשקל הבלתי מוקפץ.

זרוע חד צידית עם ג'אנט קל, מוגזם:

וזו אגב, הסיבה לכך שהתקנת חומרים מונעי תקרים בגלגלי אופנוע יביאו להפחתה מורגשת בביצועי האופנוע – גם בתאוצה אבל בעיקר בשינויי כיוון, וזאת בגלל האפקט הג'ירוסקופי המוגבר כתוצאה מתוספת משקל לגלגלים.

באופנועים שהם מלכתחילה בעלי אופי "עצל" ועם רוכבים שלא באמת מודעים להתנהגות הכלי שלהם – כל זה לא משנה. הם נוסעים עם סנדלי שורש וקסדת 3/4 בפקקים באיילון על אופנוע ה"אדוונצ'ר" שלהם שמתגאה בלוגו של פרופלור (או כל לוגו אחר כדי שלא נעליב מותג ספציפי כי לא זו הכוונה) עם המון מזוודות וארגזים ותיקי צד מלאים בשיט שהם בחיים לא משתמשים בו, הפלאפון שלהם מול העיניים במתקן שמסתיר להם חצי מהדרך, הם נוסעים רק בקו ישר וברגע שהם מגיעים לסיבוב הם מורידים רגליים או בולמים למהירות נמוכה. לרוכבים כאלה כל זה לא משנה, מבחינתם תן להם רק את המוזיקה הנכונה ברמקולים – ועדיף כמה שיותר רועש – וזה מה שעושה להם שמח. וזה בסדר. 

אבל באופנועים יותר ספורטיביים ועם רוכבים שרגישים להתנהגות הכלי שלהם – אם אתם כן אוהבים את הרכיבה האגרסיבית, את הזריזות, את ההטיות המהירות והחריפות, את ההיפר-אקטיביות של האופנוע שלכם – תחשבו טוב טוב האם אתם רוצים לשפר את ביצועיו הדינאמיים או שאתם רוצים לסרס אותו ולהפוך אותו ל… נו הבנתם. אם קודם לכן הייתם צריכים רק לחשוב ואולי לבצע פקודת היגוי הפוך מזערית כדי לגרום להטיית האופנוע, כעת תצטרכו להשקיע אנרגיה משמעותית יותר וזמן התגובה לפקודת ההטייה יגדל משמעותית. נקודה למחשבה.

לסיכום:

למשקל בלתי מוקפץ יש השפעה קריטית על הביצועים והיכולת הדינאמית של כלי הרכב או האופנוע שלכם. ככל שתקטינו את המשקל הבלתי מוקפץ בכלי הרכב שלכם (גם במכונית אבל בעיקר באופנוע) – תזכו לתאוצה טובה יותר, בלימה טובה יותר, שינוי כיוון מהיר יותר (וכאמור באופנועים השינוי יורגש משמעותית), ולהתנהגות טובה יותר של הבולמים של כלי הרכב. ולהיפך.

כל התמונות נלקחו מהאינטרנט (למשל מכאן וכאן ומכאן) והן שייכות לבעליהן.