תיבת הילוכים - טכנולוגיה בהילוך גבוה

לפני שנים מספר קראתי במגזין אופנועים על מוטציה מוטורית הזויה במיוחד. היה זה מפלץ דו גלגלי, אשר איזה אוסטרלי הלום בירה שתל בו חתיכה ממנוע של מטוס ספיטפייר ויצא לקרוזינג בסיבובי סרק היכן שהוא. ומה היה מיוחד ביצירה? המנוע היה מחובר לגלגל האחורי דרך מצמד בריא בלבד, כלומר בלי תיבת הילוכים. הייתה סיבה אחת טובה לזה שלא היה שם גיר, חוץ מחוסר מקום באופנוע לגיר בגודל מלא. פשוט לא היה צריך שם תיבת הילוכים. אז למה אצלכם באוטו יש?

באמת למה?

כדי להבין את הצורך בתיבת הילוכים כדאי להיזכר בפעם האחרונה בה רכבתם על אופניים. נכון שהייתם צריכים יחסי העברה שונים בעת רכיבה במישור ובעת רכיבה בעלייה? כך גם המנוע שלכם. למנוע בעירה פנימית יש אופן מסוים בו הוא מייצר את כוחו. עקב העובדה כי המנוע שורף דלק, כדי לייצר תנועה קווית ואז להמירה תנועה סיבובית, הכוח צריך מספר מסוים של סיבובים כדי להתבטא בחיים האמיתיים. היות ורובנו משתמשים במשהו בסביבות ה-100 כוחות סוס, כדי להזיז יותר מטון של ברזל, פלסטיק ודלק, אנחנו צריכים להשתדל להעמיס על המנוע החלש שלנו רק היכן שנוח לו, כלומר באזור רצועת הכוח של המנוע.

תיבת הילוכים היא מנגנון מכאני, המאפשר למנוע לפעול בתחום רצועת הכוח שלו במהירויות נסיעה שונות. תיבת ההילוכים עושה שימוש בשילובים שונים של גלגלי שיניים בקטרים שונים, כדי לקחת את סיבובי המנוע ולתרגמם למהירויות סיבוב (או כיוונים שונים – אחורי וקדמי) שונות בגלגלי הרכב. רגע, אז למה האופנוע הפסיכי ההוא לא היה צריך גיר? טוב, באמת לא היה שם מקום וחוצמזה אף אחד לא התכוון שהפסיכים שרוכבים עליו ינועו במהירויות גבוהות, אז סידרו להם יחס העברה אחד ויחיד ושלחו אותם להסתדר בעצמם. ומה אם הם לא יסתדרו? שישתו עוד פחית בירה.

קו הגבול

תיבות הילוכים, בניגוד לכל דבר בצבא, אפשר לחלק לשני סוגים: ידניות ואוטומטיות. תיבות ידניות מותקנות בכלי רכב העושים שימוש בדלק דל אוקטן, המצריך ערבוב בלתי פוסק ולעומתן תיבות אוטומטיות מותקנות בכלי רכב הנהנים מדלק דל ערבוב. ציבור הנהגים מתחלק בהתאם למערבבים ולאלה שאינם. מערבבי הדלק נהנים ממנגנון מכאני פשוט המערב מצמד (קלאץ'), אשר מצמיד את תיבת ההילוכים אל המנוע, משם התנועה עוברת דרך מספר צרופים של גלגלי שיניים. מספר הצרופים הוא מספר יחסי העברה – החל משניים בתיבות דלות יחסית ועד לעשרות יחסי העברה, המשמשים משאיות כבדות וכדומה (בהם נוהגים אנשים המכורים לערבוב, כנראה).

לפני שנים מספר היה פשוט למדי לכתוב את הכתבה הזו, משום שבשימוש אוטומוטיבי היה רק סוג אחד של תיבות אוטומטיות, היום יש שני סוגים עיקריים: תיבות הילוכים אוטומטיות סטנדרטיות ותיבות רציפות. כדי להמשיך את הבלבול רק נספר כי היום ישנו זן נוסף, אשר מתרבה כמו ארנבים חרמנים במיוחד והוא התיבות הידניות המאוטמטות (אולי באנגלית תבינו: automated manual), מה שמכונה באופן ג'נרי תיבות רובוטיות. אלה הן תיבות ידניות לכל דבר ועניין, אשר מצוידות במנועים חשמליים אשר מערבבים את הדלק ובמחשב הפוקד עליהם כיצד ומתי לערבב. לצורך סדרת כתבות זו נתייחס אליהן כתיבות ידניות.

מהי תיבה אוטומטית ומה רע בה?

אופס, לא יפה להתחיל בלהעליב, אז ניתן איזו מחמאה או שתיים. תיבת הילוכים אוטומטית מורידה עומס מהנהג, כי יש לו פחות דברים להתעסק איתם. תיבה אוטומטית מורידה עומס ממכלולים אחרים בשרשרת העברת הכוח (דיפרנציאל, ציריה וכו'), בגלל האופי בו היא מעבירה את הכוח. ומהו האופי. בניגוד לחיבור הישיר של המצמד אשר מצמיד את המנוע לגיר הידני, לגיר האוטומטי פטנט אחר, הנקרא ממיר מומנט, אשר אינו חיבור מכאני ישיר בין השניים ובצורה הפשוטה ביותר אפשר להסביר את מבנהו כשתי מניפות, אשר מעבירות תנועה מהמנוע לגיר דרך אמבט של שמן.

זהו בדיוק המקום בו אתם יכולים לעצור ובפעם הבאה שיציעו לכם רייס של אוטו אוטומטי וידני, תוכלו להגיד מייד שזה לא כוחות. ממיר המומנט לבדו אחראי לחלק ניכר מאובדן כוח המנוע בדרך אל הגלגלים ולחלק ניכר מבזבוז הדלק הנובע מכך (מצד שני הוא אחראי גם לחלקות העברת ההילוכים). עם השנים טיפלה הטכנולוגיה בחלק ממגרעות אלה, על ידי נעילה מכאנית של ממיר המומנט, אשר שיפרה את הניצולת, אך עדיין מדובר במערכת פחות נכונה מהיבט של חיסכון, תפוקה ויעילות. וזה רק חלק מהסיפור, שכן גיר אוטומטי גדול, כבד, מסורבל, מסובך ויקר מגיר ידני.

חסרון משמעותי של הגיר האוטומטי בהשוואה לגיר הידני צומצם בשנים האחרונות – מספר יחסי ההעברה. בעבר הלא רחוק גיר אוטומטי היה מזן אחד, פלנטרי, אשר היה בעל שלושה יחסי העברה בלבד. באותם ימים גיר ידני הציע ארבעה וחמישה יחסי העברה, אשר סיפקו למנוע יותר אפשרויות לפעול בהתאמה למהירות הנסיעה. בימינו, כאשר לגיר ידני של מכוניות פרטיות יש לכל היותר 6 יחסי העברה דווקא לגיר אוטומטי יכול להיות יתרון התאמה, משום שלמרצדס למשל גיר אוטומטי עם 7 יחסי העברה ולאחרונה הודיעה ZF על השקתו הקרובה של גיר אוטומטי עם 8 יחסי העברה. אבל מסתבר כי גם זה אינו מספיק ועל יתרונות הגיר הרציף תוכלו לקרוא בכתבה הבאה בנושא.

קישורים מעניינים

כיצד עובד גיר אוטומטי. המקור: howstuffworks
כיצד עובד גיר ידני. המקור: howstuffworks