מבין הרכיבים האוטומטיביים ברכב - אלה המייצרים או מעבירים תנועה - תיבת ההילוכים זכתה להתקדמות האיטית ביותר, ביחס לפוטנציאל הטמון בה. אמנם, גם הדיפרנציאל לא בילה יותר מדי זמן על לוחות השרטוט, אך ממילא פוטנציאל הפיתוח שלו קטן יותר. המנוע הוא הרכיב העיקרי עמו אוהבות החברות להתמודד ולפתח, על אף שהמנוע נשאר כאשר היה – בוכנות המסובבות גל ארכובה באמצעות שרפת דלק שמקורו במאובנים – ההספקים הסגוליים של המנועים (כ^ס לליטר, כ^ס לק^ג/מנוע, כ^ס לטון), עלו והשתפרו עם השנים, כמו גם אמינות המנועים, צריכת הדלק שלהם וניקיונם היחסי.
ומה ביחס לגלגלי השיניים? על אף הקידמה הנראית לעין היום, רוב השינויים שעברו על תיבות ההילוכים עם השנים אינם רעיונות מקוריים של השנים האחרונות, אלא פיתוחים מתקדמים יותר של רעיונות שהוצגו עוד בתקופת מלחמת העולם השנייה, כאשר בכבישים הסתובבו אקזמפלרים מוטוריים שיוצרו על-ידי כל סדנה מזדמנת. בתיבות הידניות לא חל כמעט כל שינוי משחר ההיסטוריה (שלהן...), בעוד שפיתוח התיבות האוטומטיות לסוגיהן התקדם בצעדים איטיים, עם מעט קפיצות מדרגה מרשימות, שחלקן נסקרו בכתבות הקודמות. טוב מאוחר מאשר לעולם לא, ולכן נראה בשנים האחרונות כי יצרני המכוניות מבינים שלא די בייצור מנועים מתקדמים, יש להשקיע יותר בפיתוח הדרך שבה ההספק המיוצר על-ידי המנוע יגיע בסופו של דבר לצמיגים.
הבשורה על-פי אודי
כך אנו חוזים היום במאמצים חובקי עולם וחובקי גלגלות לפיתוח תיבות רציפות. מהסיבות שפורטו
בכתבה הקודמת, ברור כי התיבה הרציפה היא זאת המביאה לידי הביטוי הטוב ביותר את רצועת הכוח של המנוע. אך גם לתיבה הרציפה חסרונות, אף אם המתכננים הצליחו להתגבר על המגבלה שבהעברת המומנט בשל מבנה הרצועה: התיבה הרציפה אינה מסייעת לנהג בבלימה, שכן היא אינה מורידה הילוכים בעת ההאטה, ובטיחות אקטיבית, המושגת באמצעות האצה פתאומית על-ידי הורדת הילוך (קיק דאון), היא מושג זר לה. זאת ועוד: על מנת למנוע החלקה בין הרצועה לבין הגלגלות עליהן היא יושבת, הגלגלות לוחצות על הרצועה בכוח יתר, הגורם לצריכת דלק מוגברת ולשחיקה. בתיבות אלה ידוע גם אפקט ^הגומייה^ - הפרש במהירויות בין המנוע לבין התיבה וחוסר התאמה בין מהירות הנסיעה לסל^ד המנוע.
בשנתיים האחרונות הופיעו מספר תיבות הילוכים רציפות ומתקדמות, כאשר שתיים מהן מתבססות על תפיסה וטכנולוגיה שונות. פיאט הציגה תיבה רציפה עם ממיר מומנט ובעיקר: שישה או שבעה יחסי העברה קבועים הניתנים לשילוב ידני א-לה טיפטרוניק. אולם, המשך השימוש ברצועת גומי הגביל את התיבה למנועים בעלי מומנט בינוני ומטה. אודי הציגה תיבה רציפה דומה בשם ^מולטיטרוניק^, עם הבדל חשוב אחד: רצועת מתכת. מהעבר השני של הגלובוס, במקום בו השמש זורחת, פיתחה ניסאן את הדור הבא של התיבות הרציפות, לאחר ה- M6-Hyper CVT, והעניקה לרך הנולד את השם ^אקסטרויד^. לא סתם מתמקדים אנו בשתי תיבות אלה כאן, שכן הן כיום המילה האחרונה בתחום זה, עד שיודחו על ידי תיבות צעירות, מתקדמות ומושכות יותר, תרתי משמע...
רוב התיבות, כבר ציינו, מונעות באמצעות רצועה, בתחילה הייתה זו מגומי ובאחרונות ממתכת, שיוצרה על-ידי יצרן הרצועות המומחה מהולנד, מפעל ואן-דורן. באודי החליפו את הרצועה בשרשרת מתכת, המורכבת מ-1025 חוליות ו-75 פיני חיבור. השרשרת, שחוליותיה מסודרות ב-13 ו-14 שכבות לסירוגין, דומה במבט ראשון לשרשרת אופניים. השרשרת גמישה כמעט כמו רצועה בצורת V, אך חזקה יותר, כך שהיא מסוגלת להתמודד עם מומנט הגבוה מ-30 קג^מ, כמו זה המפותח על-ידי מנוע ה-3.0 ליטר V6 (30.6 קג^מ ב-3200 סל^ד). שימוש ביחס העברה נמוך של 1:6.05, שאין לו אח ורע גם בתיבות ידניות, כמו גם שילוב חיישן מומנט, על-מנת להתאים את הלחץ על השרשרת בדיוק למידה הנדרשת, מביא לידי חיסכון בדלק של 0.2 ליטר ל-100 ק^מ, ביחס לאודי A6 עם תיבה ידנית של 5 הילוכים.
כאשר דנו בתיבה האוטומטית הקונבנציונלית, ראינו כי לממיר המומנט, רכיב הכרחי בהן, יש חסרונות שעיקרם הפסד הספק והחלקה מסוימת. ברוב התיבות הרציפות, המצמד הנו אלקטרו-הידראולי או ממיר מומנט. המצמד האלקטרו-הידראולי מגיב ללחיצת דוושת התאוצה, הסוגרת מעגל חשמלי ומפעילה אותו. באודי החליטו לנסות שיטה אחרת: מצמד רב-דיסקתי, מקורר בשמן ונשלט על-ידי המחשב. מבנה זה מונע הפסדי הספק מחד, ומאפשר הזנת תכניות תחילת נסיעה, המגיבות לפי עוצמת הלחיצה על הדוושה מאידך. בנוסף, תוכנת מצב ^זחילה^, לפקקי התנועה הבלתי נמנעים, הנעדרת מתיבות רציפות אחרות.
המוח האלקטרוני הקטן שאחראי על התיבה, מתוכנת גם על שישה יחסי העברה ^ידניים^ - הסטת ידית ההילוכים ימינה, מעמידה בפני הנהג מצב סיקוונסיאלי, המאפשר לו להעלות או להוריד הילוך לפי רצונו, באמצעות הבורר או לחצנים הקבועים בהגה. כך יכול גם הנהג להסתייע בתיבה לצורכי האטה ובלימה. בוכנות הידראוליות המפקדות על הגלגלות תקבענה את המרווחים על-פי ההילוך הנבחר. גם אם לא בחר הנהג באופציה הידנית, המחשב יזהה, לפי העומס, אם הנסיעה היא במעלה או במורד, וישנה את יחס ההעברה בהתאם, כולל סיוע בבלימת מנוע בירידה.
אז אם הכל כל כך טוב, אז מה רע? בפועל - שום דבר. הטוב בכל העולמות מתנקז לתיבה אחת: גם זולה וקלה מתיבה אוטומטית רגילה, גם חוסכת דלק ובעלת ביצועים כמו תיבה ידנית (המולטיטרוניק מאיצה מאפס למאה בעשירית שנייה
מהר מהתיבה הידנית שבדגם הזהה). ורק עניין האמינות ממתין למבחן הזמן.
ההצעה של ניסאן
היפאנים מנסים משהו אחר וההימור של ניסאן נועז אפילו יותר. הרכיב העיקרי בתיבה הרציפה, הרצועה, הוחלף כאן בשני זוגות מחליקים, המתגלגלים להם בין הגלגלות. המחליקים דנן אינם סקטים, אלא גלגלי פלדה חזקים המונחים בין שני גלגלים קוניים. כאשר המחליקים הללו, בעלי מקדם חיכוך המאפשר להעביר את התנועה, אך בלי להאט אותה, מונחים כך שצדם הפונה לגלגל הכניסה מהמנוע יושב על הקוטר הקטן ביותר של הגלגל, בעוד צדם השני מונח על הצד החיצוני ביותר של גלגל המוצא, מתקבל יחס העברה גדול, המתאים להילוך ראשון. שינוי זווית תנוחת המחליקים על הגלגלים תביא ליחס העברה אחר. בשל הגיאומטריה המגבילה (הגדלת הגלגלים תביא להגדלת המחליקים, שתביא להרחקת הגלגלים ולתיבה גדולה, כבדה ומסורבלת יותר), יחס ההעברה של התיבה מגיע ^רק^ עד ל-4.4:1.
השינוי בזויות התנוחה של המחליקים הוא רציף, ועל כן מתקבלת תיבה רציפה. כמו באודי כך כאן; לתיבה שישה יחסי העברה קבועים המאפשרים נהיגה ^ידנית^ בגיר ^סיקוונסיאלי^.
למחליקים יתרון על רצועות ושרשרות - הם חזקים יותר ואינם אלסטיים כמותם; האלסטיות היא תכונה מגונה בהקשר של תיבה רציפה. כך יכולה התיבה לטפל במומנט של 40 קג^מ המפותח על-ידי מנוע ה-6VQ המוגדש של ניסאן. נתון זה כבר מביא את התיבה לביצועים המתאימים לשילובה כמעט בכל רכב סדרתי. זאת ועוד: העובדה שגלגלי כניסת הכוח ומוצאו יושבים על ציר אחד, בניגוד לתיבות בהן הגלגלים יושבים עם צירים המקבילים זה לזה, מאפשרת לארוז את התיבה במבנה אורכי, לשלבה עם מנוע אורכי ולהניע את הגלגלים האחוריים. כך זה נעשה כבר כיום בדגמי הסדריק והגלוריה של ניסאן, המשווקים, איך לא, רק ביפאן. ברם-אולם, יש גם אור בקצה המנהרה: תיבה זו מצאה מקום גם בפרימרה המשווקת גם בארץ.
תוצרת הארץ
עוד הנכם קוראים שורות אלה, יושבים מהנדסים טרוטי עיניים מול תוכנות התיב^ם שלהם, במחלקות הפיתוח של יצרני הרכב ותיבות ההילוכים בכל העולם, ומנסים להמציא את התיבה הבאה. ואולי דווקא כאן יש מקום להתגאות בהמצאה מקומית. המצאה שעליה כתב פורת ז^ל בגיליון ^אוטו^ 175, ובינתיים, למרות שלא זרמו יותר מדי מים בירדן, התקדמה צעד ענק לקראת יישומה. המדובר בהמצאתו של יוסי אבידור מרמת השרון, הפשוטה כדי ^איך לא חשבו על זה קודם?^. אלא שיוסי הצליח לפתור מספר בעיות טכניות הכרוכות בשיטתו, ולא רק לפתור: בימים אלה התבשר כי המצאתו נרשמה כפטנט על-ידי רשם הפטנטים בארה^ב, על כל תשעת סעיפיה, ללא הסתייגויות, והנה בתהליך רישום כפטנט כלל עולמי. הישג מרשים מאוד.
מספר גלגלי שיניים (שישה כבר מאפשרים לתיבה להיחשב כרציפה), מסודרים על ציר אחד בצורה רציפה כחרוט, כאשר לכל גלגל, שהוא בעל צורה קונית, מספר שיניים קטן יותר מקודמו. בהנחה כי הציר נושא הגלגלים הנו ציר הכניסה מהמנוע, התנועה מועברת לציר המוצא באמצעות גלגל שיניים יחיד, הנע לאורך ציר המקביל לקו החרוט של גלגלי הכניסה. מנוע חשמלי יסיע את הגלגל היחיד וישלבו כל פעם בגלגל אחר מתאים, על-פי המומנט והמהירות הנדרשים. כל גלגלי השיניים מתוכננים כך שכל הפרמטרים הנדרשים לתכנון השילוב תואמים. נשמע פשוט, לא? אכן כן, אלא שבדרך היה צריך להתגבר על בעיות שונות, בעיקר בתחום מעבר הגלגל היחיד מגלגל חרוטי אחד לבא אחריו. יוסי אבידור פתר את הבעיה באמצעות מנגנון סנכרון פשוט וחכם, המתבסס על מתן חופש מסוים לגלגלים החרוטיים על צירם, בתוספת קפיצי פיתול בטבורם.
לתיבה יש אפשרות בלימת מנוע בסיוע ההילוכים. כמובן, ניתן לתפעל את התיבה כתיבה ידנית מלאה עם מספר הילוכים מוגדר מראש, או כולם (אם יש לכם כוח להעביר 10 הילוכים...).
לפני עריכת תחשיבים מדויקים, נראה כי התיבה תהיה זולה מתיבות רציפות אחרות, כולל הפשוטות ביותר, בלמעלה מ-50%. תיבה זאת היא היחידה בעולם המשלבת גלגלי שיניים לתיבה רציפה, ואלה זולים לייצור. גם המוח האלקטרוני, שישלוט על תזוזת הגלגל היחיד, אינו מסובך. גם היעדר לחץ הידראולי או פנאומטי מוזיל ומפשט, כמו גם תורם לאמינות התיבה ולחיסכון באנרגיה.
יוסי אבידור מתכוון לרוץ עם הפטנט קדימה; לעניין משקיעים פוטנציאלים ויצרני רכב ותיבות הילוכים, על מנת להיכנס לתכנון מפורט של התיבה. אין ספק כי עם פטנט רשום, דרכו תהיה קלה יותר, גם אם לא סוגה בשושנים. ומי יודע, אולי בעוד שנים מספר ניסע במכוניות עם תיבת הילוכים כחול-לבן.
