הילוכים
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
תיבת הילוכים ("גיר בוקס") היא התקן המתאם בין "התקן מניע" (מנוע בנזין מנוע דיזל או מנוע חשמלי) לבין "התקן מונע" כלשהו, ומאפשר לשנות את היחס בין מהירויותיהם ובין עצמת המומנט שהם מפעילים זה על זה. מהירות הסיבוב עומדת ביחס הפוך למומנט המופעל, ולכן שילוב תיבת ההילוכים להילוך נמוך מגבירה את מומנט ההתקן המניע, ומאפשרת לו להתגבר ביתר קלות על ההתנגדות שההתקן המונע מפעיל נגדו.
תיבות ההילוכים נפוצות בכלי תחבורה: ניתן להבחין בהשפעת המעבר בין ההילוכים השונים בעת האצת הרכב, על ידי התבוננות במחוג מד סיבובי המנוע (מד הסל"ד) העולה ויורד לסירוגין, בעוד המהירות הנמדדת על ידי מד המהירות עולה בהדרגתיות. דבר זה נובע משינוי יחס הגדלים של גלגלי השיניים המשולבים בתיבת ההילוכים, המאפשר למנוע להניע את כלי הרכב במהירות רצויה, תוך הורדת סיבובי המנוע לרמה נמוכה יותר ככל שפוחתת ההתנגדות שמפעיל נגדו כלי הרכב.
קיימים שלושה סוגים של תיבות הילוכים:
- תיבת הילוכים ידנית, שבה, החלפת הילוך נעשית על ידי הנהג, באמצעות מוט ההילוכים ודוושת המצמד.
- תיבת הילוכים אוטומטית, תיבה הכוללת מנגנון המאפשר לרכב להחליף הילוך בעצמו, ללא צורך בהתערבות מצד הנהג.
- תיבת הילוכים חצי-אוטומטית (או "אוטו-קלאץ'"), בה, החלפת הילוך נעשית על ידי הנהג, אך הפעלת המצמד נעשית על ידי הרכב.
[עריכה] גלגל שיניים
ערך מורחב – גלגל שיניים
כדי להבין בצורה טובה כיצד פועלת תיבת הילוכים, יש להבין את אופן פעולתם של גלגלי השיניים. תפקידם של גלגלי השיניים הוא להגדיל את המומנט תוך הפחתה של המהירות או להגדיל את המהירות תוך הפחתה של המומנט. אם גלגל שיניים שהיקפו שלושים סנטימטר (או שלושים שיניים), יסובב גלגל שיניים שהיקפו עשרה סנטימטר (או עשר שיניים), הרי שהמהירות שתתקבל היא פי שלושה מהמהירות שנכנסה. אבל, המומנט שיתקבל יקטן פי שלושה מהמומנט שנכנס. דבר נוסף המתקבל על ידי שילוב גלגלי שיניים – האפשרות לשנות את כיוון הסיבוב. למשל, אם גלגל שיניים אחד מסתובב בכיוון השעון, גלגל השיניים שיוצמד אליו יסתובב כנגד כיוון השעון. כיוון תנועת גלגלי השיניים השתנה, אך המהירות הסופית נותרה זהה.
[עריכה] סוגי גלגלי שיניים
ישנם שני סוגי גלגלי שיניים עיקריים בתיבת הילוכים:
- גלגל שיניים בעל שן ישרה (Spur): גלגל שיניים זה הוא זול יחסית. אך החיסרון בו הוא שאין שילוב טוב בין גלגלי השיניים. ולכן, גלגלי השיניים מכים אחד את השני. על ידי ההכאה הם יוצרים קול יבבה (כמו של ההילוך האחורי).
- גלגל שיניים בעל שן אלכסונית- חלזוני (Helical): בגלגלי שיניים אלו ישנו שילוב טוב בין השיניים, מה שתורם לפעולה שקטה ויעילה. אבל, גלגלי שיניים אלו יקרים יותר מגלגלי שיניים בעלי שן ישרה.
[עריכה] חלקי מערכת העברת הכוח בה יש שינוי במהירות הסיבוב
- תיבת הילוכים (יורחב בהמשך).
- דיפרנציאל: יש לו יחס הפחתה די גדול (בערך 1 ל-3) בין הסבבת (Pinion) לבין גלגל העטרת (Ring gear או Crown).
- צמיג: יש לחלק את המומנט שמגיע מהדיפרנציאל ברדיוס הצמיג כדי למצוא את המומנט שמגיע אל הכביש.
[עריכה] מצמד (Clutch)
ערך מורחב – מצמד
המצמד נמצא בין המנוע לבין תיבת ההילוכים. המצמד מורכב משתי דסקיות המוצמדות בכוח זו לזו. באפשרות הנהג לגרום להפרדה בין שתי דסקיות אלו, מה שקוטע את התנועה הסיבובית מהמנוע אל הגלגלים דרך תיבת ההילוכים. המצמד נועד כדי להפריד ולחבר את המנוע בצורה הדרגתית: בזמן התחלת הנסיעה, בעצירה, ועל מנת להחליף הילוכים. המנוע צריך להיות מופרד מהגלגלים כי יש הבדל בסל"ד של המנוע בהילוכים השונים. לדוגמה, בהילוך ראשון במהירות של 20 קמ"ש מנוע הרכב פועל ב-3,000 סל"ד ובהילוך שני, במהירות זו, המנוע פועל ב-2,000 סל"ד בלבד. לכן, צריך לפריד את המנוע מהגלגלים, לשלב להילוך הבא, לחכות שהסל"ד ירד, ואז בערך ב- 2,000 סל"ד, לשלב שוב. (המנוע לא יכול להתגבר על הפער הזה- של 1,000 סל"ד לכן צריך להפריד אותו, להגיע לסל"ד הנכון- ורק אז לשלב).
[עריכה] מטרותיה של תיבת ההילוכים
- לכל מנוע יש תחום סל"ד (סיבובים לדקה) שבו הוא אופטימלי (בין שיא המומנט לשיא ההספק), ההילוכים בנויים כך שישמרו את המנוע בתחום הסל"ד היעיל במהירויות הנסיעה השונות.
- אם מנוע מגיע לסף כלשהו של סל"ד (באזור הקו האדום), הוא עלול להינזק בצורה בלתי הפיכה. לכן, על ידי שימוש נכון בתיבת ההילוכים שומרים עליו שלא ייהרס.
- מתחת לתחום סל"ד מסוים, המומנט של המנוע נמוך מאוד, ולכן יש להכפיל אותו, על מנת שיהיה מספיק מומנט להתחיל את הנסיעה (דרושה תוספת מומנט בגלל כוחות חיכוך שונים שפועלים רק שהרכב ללא תנועה).
- למה אין לרכב אין סוף הילוכים? הסיבה לכך היא: על המכונית בתנועתה פועלים כוחות הגדלים ככל שהמהירות עולה. לכן צריך להתאים את המומנט של ההילוך הסופי למומנט שמתנגד לתנועת הרכב. ככל שהרכב יגביר את המהירות ויעלה הילוכים שיקטינו את המומנט, תאוצת הרכב תקטן – עד להשוואה בין מומנט המנוע (דרך מערכת העברת הכוח) לבין המומנט שמתנגד לתנועת המכונית. לסיכום: מהירות הרכב הסופית, מוגבלת במקרים רבים בגלל שלל כוחות הפועלים על הרכב.
- אם ניצור יחס הפחתה ארוך אחד בתיבת הילוכים (הילוך אחד), הרי שהרכב לא יוכל להתחיל לנוע, כי לא יהיה מספיק מומנט לתחילת הנסיעה בסל"ד הנמוך. ואילו בהילוך ראשון רגיל, כבר בתחילת הנסיעה המנוע נמצא בסל"ד מספיק גבוה, בו יש כבר מספיק מומנט לתחילת הנסיעה (כמו כן, ככל שיש יותר מומנט, הרכב מאיץ טוב יותר).
- אם ניצור יחס הפחתה אחד קצר, אז המהירות הסופית תהיה מוגבלת בגלל שיש למנוע סל"ד מרבי שאחריו הוא ייהרס (באזור הקו האדום).
[עריכה] מבנה תיבת הילוכים בסיסית
ישנו גל קצר (Input Shaft) שיוצא מהמצמד וממשיך מעט לתוך תיבת ההילוכים, בקצהו מחובר גלגל שיניים. גם על הגל הנגדי (Layshaft) מחובר גלגל שיניים. לאורכו של הגל הנגדי ישנם עוד כ-5 גלגלי שיניים. לכל גלגל שיניים בגל הנגדי יש גלגל שיניים מקביל על גל שלישי (Output Shaft) שהוא המשכו של הגל הראשוני (אך אינו מחובר אליו). גלגל שיניים זה משולב אליו תמידית.
גלגלי השיניים על הגל השלישי אינם מחוברים לגל בצורה קשיחה. כלומר, הם יכולים לנוע אף אם הגל לא נע. וכן, לעצור אף אם הגל נע. כדי לחבר את גלגלי השיניים לגל (כל פעם גלגל שיניים אחד בלבד!), ישנם שיניים שנקראות Dog thoot, שיניים אלו מחוברות בצורה קשיחה אל הגל וכאשר הן ידחפו הן יתחברו אל גלגל השיניים מן הצד, מה שגורם לו להתחבר בצורה קשיחה אל הגל.
כעת הכוח עובר דרך ארבעה גלגלי שיניים מן הכניסה אל תיבת ההילוכים ועד היציאה: גלגל השיניים על הגל הראשוני, גלגל השיניים המקביל אליו, גלגל השיניים על הגל השני וגלגל השיניים המקביל, על הגל השלישי (גל היציאה). במבנה כזה של תיבת הילוכים, צריך לשלב הילוכים בשיטת "גז ביניים" (Double-clutch): 1. לחיצה על המצמד והעברת הילוך לניוטרל.
2. מתן גז, כך שהמנוע יעבוד בסל"ד של ההילוך הבא.
3. לחיצה על המצמד והגז יחד- והעברה להילוך הבא.
4.שחרור דוושת המצמד.
הסבר הפעולות: 1. העברה לניוטרל משחררת את גלגל השיניים משיני הכלב (והפרדת המנוע מהגלגלים – יש נתק בתיבת ההילוכים).
2. האצת גלגל השיניים למהירות של שיני הכלב (שהיא פרופורציונלית למהירות הרכב, כי שיני הכלב תמיד "מחוברות" לגלגלים). לדוגמה, אם צריך להוריד מהילוך שני לראשון: בהילוך ראשון במהירות של 20 קמ"ש מנוע הרכב פועל ב-3,000 סל"ד. ובהילוך שני, במהירות זו, המנוע פועל ב-2,000 סל"ד בלבד. לכן נאיץ את גלגל השיניים (של ההילוך הבא – הילוך ראשון) למהירות פרופורציונית ל- 20 קמ"ש, קרי- 3,000 סל"ד. כעת שיני הכלב, שנמצאות במהירות פרופורציונית ל- 20 קמ"ש (כי הן מחוברות לגלגלים שנעים ב- 20 קמ"ש) נמצאות באותה מהירות בדיוק של גלגל השיניים.
3. כעת יש לשלב את ההילוך הבא.
4. שחרור המצמד- כדי לחבר חזרה את המנוע לגלגלים.
בצורה כזאת ניתן להעביר הילוך ללא שימוש במצמד (גם בתיבות הילוכים רגילות), אך דבר זה לא מומלץ – כי הביצוע של גז ביניים אינו מושלם (מבחינת סל"ד מדויק).
[עריכה] תיבת הילוכים עם סנכרון (Synchronism)
בתיבות ההילוכים החדשות יותר (כלומר, במכוניות של ימינו), ישנו סנכרון בנוסף לשיני הכלב, הסנכרון הוא כעין שרוול העשוי מתכת רכה (מבנהו המדויק של הסנכרון משתנה בין יצרני הרכב השונים). בצדו של גלגל השיניים (במקום שמורכבות השיניים שמשתלבות עם שיני הכלב) ישנה בליטה קצרה. כאשר משלבים הילוך, השרוול עולה על הבליטה, הם מתחברים (אך לא בצורה קשיחה), ואז גלגל השיניים מואץ למהירות של שיני הכלב. כעת שיני הכלב נמצאות במהירות של גלגל השיניים, ולכן הם משתלבים יחדיו (ללא שימוש בגז ביניים).
אבל, מכיוון שהסינכרונים עשויים ממתכת רכה, הן נשחקות לאחר זמן מה – ושילוב ההילוך הופך קשה יותר, מה שמצריך את החלפת המצמדים הסינכרוניים, או שימוש בגז ביניים. אם משלבים להילוך לא נכון, הסנכרון יאלץ להאיץ יותר את גלגל השיניים מה שיגרום לבלאי מהיר יותר של הסנכרון, או במקרה הגרוע יותר, אם הסנכרון לא הצליח להתאים את מהירות שיני הכלב למהירות גלגל השיניים, גלגל השיניים יפגוש את שיני הכלב במהירות, מה שישחק אותן (ישמע רעש של גריסה). כמו כן, עלול להיווצר מצב שאי אפשר לשלב את ידית ההילוכים להילוך הרצוי (למשל, אם יורידו מהילוך חמישי לראשון, בנסיעה מהירה, ההילוך לא יכנס).
[עריכה] הילוך אחורי
ההילוך האחורי בדרך כלל אינו מסונכרן ואינו חלזוני (אלא עשוי משן ישרה). הוא בנוי מגלגל שיניים על הגל הנגדי וגלגל שיניים מקביל לו על גל היציאה (אך הם אינם משולבים כמו שאר השיניים, אלא יש בינם מרחק), בשילוב ההילוך מוסט גלגל שיניים שלישי (על גל נוסף-Idler Shaft) שמתחבר בינם, מה שהופך את כיוון הסיבוב. הילוך זה בדרך כלל קצר יותר מההילוך הראשון – מה שנותן יותר כוח, אך פוגם במהירות הסופית שלו. מכיוון שגלגלי השיניים של הילוך זה אינם עשויים משיניים חלזוניות – מטעמים כלכלים, הוא משמיע קול יבבה צורם בנסיעה מהירה לאחור. מכיוון שהילוך זה אינו מסונכרן – והשילוב מתבצע על ידי הסטת גלגל שיניים, אם ישלבו להילוך אחורי תוך כדי נסיעה – ישמע רעש של גריסה מגלגלי השיניים. גם אם ישלבו להילוך אחורי בעצירה, אך מיד לאחר תנועה לפנים, עלול להיווצר קושי בשילוב, וזאת בגלל שגלגלי השיניים שבתיבת ההילוכים ממשיכים לנוע מכוח האינרציה בזמן שהמנוע מנותק מהם (שדוושת המצמד לחוצה). לכן, מומלץ לשלב לניוטרל לפני השילוב להילוך האחורי, לשחרר את המצמד, כך שגלגלי השיניים ינועו לאט יותר- ורק אז לשלב אליו. ישנם רכבים בעלי יותר מהילוך אחורי אחד (למשל, Unimogשל חברת מרצדס וטנקים).
[עריכה] מנגנון השילוב
בתיבת ההילוכים, כל צמד מצמדים סינכרונים (או רק המצמדים – בתיבת הילוכים ללא סינכרון), מחוברים יחד במוט. למשל, המצמדים של הילוך ראשון ושני מחוברים יחד במוט, כך, שאם נזיז את המוט אחורה, המצמד של ההילוך הראשון ישתלב, והמצמד של ההילוך השני יצא משילוב. אם המוט יושאר באמצע, שני מצמדים אלו לא יהיו משולבים. כל פעם יכול להבחר רק הילוך אחד שישולב. במצב ניוטרל, ידית ההילוכים תהיה במרכז (אך לאו דווקא באמצע), כך שכל המצמדים יהיו רפויים. כדי להעביר את תנועתה של ידית ההילוכים אל תיבת ההילוכים, משתמשים בשטנגות (מוטטת), תפקידן לקשר בין ידית ההילוכים, לבין מוטות השילוב של תיבת ההילוכים (שים לב, ידית ההילוכים אינה מורכבת תמיד מעל תיבת ההילוכים) אנימציה חשובה.
[עריכה] תיבת הילוכים סיקווסיאלית Sequential gearbox
כדי להקל על הנהג למצוא את ההילוך הנכון, ישנן תיבות הילוכים, שמנגנון השילוב הפנימי שלהן שונה. מה שמאפשר, על ידי דחיפת ידית ההילוכים קדימה – העלאת הילוך, ועל ידי משיכת ידית ההילוכים אחורה – הורדת הילוך. מבנה תיבת הילוכים זו זהה למבנה תיבת ההילוכים הרגילה – למעט מנגנון השילוב. המנגנון בנוי מגלגלי שיניים המורכבים על מוטות קצרים מחורצים, על ידי הזזת ידית ההילוכים הם מסתובבים, ומוטות השילוב, שנעים בחריצים, עוברים להילוך הנכון. מנגנון שילוב דומה נמצא גם באופנועים. לתיבת הילוכים זו יש מספר יתרונות על פני תיבת הילוכים רגילה:
1. בתצורה הרגילה, כדי לחליף הילוך נדרשות לעיתים מספר פעולות. כדי להעביר מהילוך רביעי לחמישי, למשל, צריך לדחוף את המוט קדימה, ימינה ואז קדימה. בתיבה הסיקווסיאלית, צריך רק לדחוף קדימה או למשוך אחורה.
2. אין צורך לחשוב על הפעולות הנדרשות, רק לדחוף או למשוך.
3. בתיבת הילוכים רגילה, צריך לזכור איזה הילוך משולב כעת – כדי למצוא את ידית ההילוכים. בתיבה סיקווסיאלית, היא תמיד באותו מקום.
4. לעולם לא יתבצע שילוב להילוך שגוי (למשל, במקום להעביר להילוך חמישי – הורדה שגויה לשלישי, מה שעלול לגרום להרס המנוע). יתרון נוסף של התיבה הוא החיסכון במקום: ישנה מסילה אחת לתנועה קדימה ואחורה, בעוד שבתיבות הילוכים רגילות יש שלוש או ארבע מסילות.
חשוב להבדיל בין תיבת הילוכים סיקווסיאלית לבין טיפטרוניק. לתיבת הילוכים סיקווסיאלית יש מצמד רגיל, ומכלול פנימי של תיבת הילוכים ידנית. בעוד, שבתפעול טיפרוניק, המכלול הפנימי הוא של תיבת הילוכים אוטומטית, לנהג אין שליטה על ה"מצמד האוטומטי" (ממיר המומנט), ומחשב הרכב הוא הקובע, בסופו של דבר, על העלאת הילוך בתיבות מסוימות (Over rolling), וכן על הורדת ההילוך. בנוסף, העברת ההילוך לוקחת יותר זמן.
[עריכה] Dog transmission
[עריכה] מבנה התיבה
את מקומם של גלגלי השיניים החלזוניים והרגישים, ממלאים גלגלי שיניים בעלי שן ישרה. תיבת הילוכים זו אינה מצוידת בסינכרונים, אלא בשיני כלב בלבד, ומכאן שמה- Dog Gear. החלל שנוצר מהוצאת הסינכרונים מנוצל כמרחב נוסף לגלגלי השיניים, מה שמאפשר את הרחבת השן ב- 20%, דבר התורם לחוזקה של תיבת ההילוכים. מה עוד, שהחומרים מהם מיוצרת התיבה הינם איכותיים יותר. כמו כן, הגלים חזקים יותר, וישנם מיסבים טובים יותר, התורמים להפחתת החיכוך. תיבת הילוכים משופרת, עלולה להיות קלה יותר, מה שיתרום לתגובות מצערת טובות יותר – כי המשקל המסתובב קטן.
[עריכה] החלפת הילוך
בחלק מתיבות ההילוכים האלו צריך להעביר הילוך על ידי גז-ביניים, בגלל המחסור בשיני כלב. אבל ישנן תיבות הילוכים שאינן מצוידות בסינכרונים ובכל זאת ניתן להעביר הילוך ללא שימוש בגז – ביניים, וזאת בגלל חוזקן הרב של שיני הכלב, מה שמאפשר העברת הילוך מהירה מהרגיל – כי בתיבה מסונכרנת, ידית ההילוכים נעה פעמיים – שילוב סינכרון ושילוב שיני הכלב, אבל בתיבה ללא סינכרון, השילוב הוא רק באמצעות שיני הכלב.
[עריכה] חסרונות
לתיבת הילוכים כזו יש מספר חסרונות:
- רעש צורמני בשעת הנסיעה. בגלל, השימוש בגלגלי שיניים בעלי שן ישרה, מה שגורם לרעש כמו של הילוך אחורי. רעש כזה מפריע לנסיעה יום יומית, אך פחות מורגש בנהיגת מרוצים וראלי – בגלל הרעש החיצוני של הנסיעה. את בעיית הרעש אפשר היה למנוע בעזרת שימוש בגלגלי שיניים בעלי שיניים אלכסוניות, אבל, הן יקרות יותר ורגישות יותר למכות.
- נדרשת מיומנות גבוהה יותר בהחלפת ההילוכים.
[עריכה] Quick Shift
QuickShift הוא התקן Aftermarket (כלומר, התקן שאותו יש לרכוש לאחר קניית הרכב) המאפשר החלפת הילוכים מהירה יותר. ההבדל בין תיבה הילוכים רגילה לתיבה עם QuickShift הוא בעיקר במבנה המוטות המקשרים, שם יש הבדל במנוף קטן שמחובר לידית, כאשר משנים את אורכו, התנועה הופכת להיות מהירה יותר, אך קשה יותר. מה שעלול ליצור קשיים בהחלפת הילוך כאשר השמן שבתיבת ההילוכים קר. הבדל נוסף הוא באיכות החומרים, למשל, טבעות מתכת איכותיות יותר, מה שמונע חופש בידית. בעיה נוספת היא שילוב שגוי להילוך לא מתאים, שעלול להרוס את המנוע. דרך נוספת להעברת הילוכים מהירה יותר, מושגת בעזרת חיתוך ידית ההילוכים (קיצור), כך שהתנועה הנדרשת – קצרה יותר. שיטה זו לא משנה את המכניזם של המוטות המקשרים, והשיפור בזמן ההחלפה – קטן יותר.
[עריכה] הילוכים אוטומטיים
הנהיגה ברכב עם תיבת הילוכים אוטומטית פשוטה בהרבה מנהיגה ברכב עם גיר ידני מכיוון שאין צורך להשתמש במצמד או להעביר הילוכים. כדי לנוע לפנים, בכל מהירות, יש להסיט את מוט ההילוכים לסימון Drive או D, וללחוץ על דוושת התאוצה.
תיבה אוטומטית היא מנגנון פחות יעיל מאשר הילוכים ידניים, זאת משתי סיבות: ראשית, לגיר אוטומטי מצוי יש רק שלושה או ארבעה הילוכים קדמיים, בעוד שלגיר ידני מצוי בדרך כלל חמישה. הדבר יוצר הבדל ניכר בתצרוכת הדלק וביכולת ההאצה של הרכב. סיבה נוספת הינה מנגנון שנקרא "ממיר מומנט", אשר מחליף את המצמד בתיבה האוטומטית. מנגנון זה יוצר חיבור בלתי-ישיר בין המנוע לתיבת ההילוכים, כדי לאפשר ניתוק חופשי ביניהם ללא התערבות הנהג (הניתוק, הנחוץ בעת עצירה ובעת העברת הילוך, נעשה בגיר ידני באמצעות המצמד). בעוד שמצמד יוצר חיבור פיזי ישיר בין המנוע לתיבת ההילוכים, ממיר המומנט מעביר את הכוח דרך ממסר שמן הידראולי, דבר שגורם לאיבוד כוח ניכר, עשרה אחוזים לערך - וכתוצאה, לתאוצה גרועה ולצריכת דלק מוגברת. כיום בממירי המומנט החדישים יש מצמד גישור אשר נועל את ממיר המומנט בשיוט ומאפשר חסכון מה בצריכת הדלק.
בקרת גיר אוטומטי מכאנית או אלקטרונית פשוטה נחשבת למיושנת כיום ומוחלפת על ידי מנגנוני בקרה משופרים כגון Tiptronic של חברת פורשה, ו-DSG של קונצרן VAG. מנגנונים אלו כוללים מצב "בקרה ידנית", המאפשר לנהג לבקש מהרכב הילוך ספציפי, למרות שבבסיסה התיבה עדיין אוטומטית. בנוסף, מנגנונים אלו לרוב לא עוברים להילוך גבוה שלא לצורך, ובכך עוזרים בהאטה בירידות. לעיתים תיבות אלו אף מורידות הילוכים בבלימה כדי להוסיף את כוח הבלימה של המנוע. בבקרת תיבה אוטומטית "קלאסית", לעומת זאת, ברגע שהנהג עוזב את דוושת התאוצה התיבה עוברת להילוך הגבוה ביותר ומתנתקת מהמנוע - דבר ששווה-ערך ללחיצה על המצמד ברכב ידני.
מנגנון ה-DSG מאפשר לנהוג ברכב כאילו היה רכב אוטומטי לכל דבר, אך למעשה המנגנון משתמש בשני מצמדים מופעלים באופן אלקטרוני ובשישה הילוכים קדמיים. הדבר עשוי ליצור יעילות גבוהה יותר משל גיר ידני. לרכב יש מצמד להילוכים האי-זוגיים ומצמד נפרד לזוגיים. כשהרכב משולב להילוך, הוא צופה את ההילוך הבא, ומחבר את המצמד הבלתי-פעיל אליו. כשהעברת ההילוך מתבצעת, יש צורך רק להפעיל את המצמד, והדבר מאפשר העברת הילוך מהירה וחלקה. ניתן לנהוג במנגנון זה במצב אוטומטי לחלוטין או במצב "בקרה ידנית" שמאפשר בחירת הילוך.
[עריכה] חסרונות ההילוכים האוטומטיים
לרוע המזל, הילוכים אוטומטיים, ובמיוחד המיושנים שבהם, מאפשרים רק שליטה מועטת ברכב, יחסית להילוכים הידניים. פרק הזמן הממושך שלוקח לתיבה להעביר הילוך עלול להיות קריטי במצבי חירום (השהייה זו קיימת גם בגיר מסוג "Tiptronic"), וברוב המקרים הוא אף בלתי נסבל. בתיבה אוטומטית גם לא ניתן להשאר בהילוך נמוך מספיק לפני סיבוב בכדי להעזר בכוח המנוע ליציאה ממנו.
תיבה אוטומטית היא מנגנון סבוך בהרבה לעומת תיבת הילוכים ידנית : יש בה שסתומים הידראוליים וחשמליים רבים, יחידת פיקוד אלקטרונית, ממיר מומנט ורכיבים רבים אחרים הנוטים להתקלקל בתכיפות גבוהה יותר מאשר תיבה ידנית, בעיקר בשל התחממות הנוזל ההידראולי בעומס ואובדן תכונותיו המסככות. לכן גם תיקונה של תיבה אוטומטית יקר בהרבה מזה של תיבה ידנית, המכילה רק גלגלי שיניים ממתכת.
בנוסף, מחקרים מראים שמוח האדם מתאים יותר להפעלה מאשר להשגחה, מה שגורם לנהגים רבים בכלי רכב אוטומטיים לנהוג בחוסר ריכוז ובחוסר התחשבות בתנועה שמסביבם. מהסיבות שהוזכרו נהגים מיומנים רבים מעדיפים לדבוק בגיר הידני.
[עריכה] אופן הפעולה
[עריכה] תיבת הילוכים אוטומטית מיושנת
תיבת ההילוכים האוטומטית, מתבססת על גלגלי שיניים, מערכות מצמדים ושמן ייעודי. כדי לשלוט על ההילוכים, נעזרת התיבה בשני נתונים:
- מהירות הרכב - מתורגמת ללחץ שמן בעזרת התקן הממוקם בציר היציאה של תיבת ההילוכים. ככל שמהירות הסיבוב של הציר תהיה גבוה יותר, כך לחץ השמן יהיה גבוה יותר.
- מאמץ המנוע - יכול להימדד בשני אופנים: 1. בהתאם למידה בה נלחצת דוושת התאוצה על ידי הנהג. 2. בהתאם לוואקום הנוצר במנוע. הוואקום נוצר בזמן שהבוכנות של המנוע שואבת אוויר מתוך סעפת היניקה של המנוע. אם המצערת פתוחה, הוואקום שיווצר יהיה קטן יותר.
על פי היחס בין שני הנתונים האלה, יודעת התיבה האוטומטית להעביר הילוכים. לדוגמה, כאשר הרכב מאיץ, דוושת התאוצה לחוצה עד סופה, ורק כאשר מהירות הרכב תהיה מספיק גבוהה, ההילוך יוחלף (כלומר, ככל שהדוושה לחוצה יותר, תידרש מהירות גבוהה יותר כדי להעביר הילוך). כאשר הנהג מרפה מדוושת התאוצה, נדרשת מהירות נמוכה יותר לעבור להילוך הבא, ולכן, התיבה תעבור להילוכים הבאים (כמו שקורה בירידה במדרון).
גלגלי השיניים בתיבת ההילוכים האוטומטית משולבים זה בזה בקביעות. כאשר, בהילוכים השונים, גלגלי השיניים יסתובבו לכיוונים שונים. גלגלי השיניים מורכבים כממסרה פלנטרית. כך שעל ידי נעילת גלגלי השיניים, ניתן להשיג יחס הפחתה שונה (מהירות שונה). השמן המוזרם ממשאבת השמן (בעזרת הפיקוד של השסתומים), שולט על מצמדים שנועלים גלגלי שיניים מסוימים למקומם, כך שיחס ההפחתה משתנה.
[עריכה] הילוכים באופניים
גם אופניים מצוידות במערכת הילוכים. החל מאופניים המצוידות בהילוך אחד קבוע, וכלה באופניים המצוידות במספר רב של הילוכים. על פי רוב, השילוב בין גלגלי השיניים נעשה בעזרת שרשרת. באופניים בהם יש הילוך אחד קבוע, גלגל השיניים המניע (המחובר לדוושות), גדול מגלגל השיניים המונע (המחובר לציר הגלגל האחורי). באופניים בעלי מספר הילוכים, נמצאים על אחד הצירים או על שניהם מספר גלגלי שיניים בגדלים שונים. כאשר גלגל השיניים הגדול ביותר הוא המונע, וגלגל השיניים הקטן ביותר הוא המניע (גלגל השיניים המחובר לדוושות), תתקבל מהירות נסיעה איטית, אך מומנט רב יועבר לפני הדרך (כביש, מסלול עפר וכדומה), כך שהרוכב יוכל להאיץ גם בשטח משופע. כאשר גלגל השיניים הגדול ביותר הוא המניע, וגלגל השיניים הקטן ביותר הוא המונע, תתקבל מהירות נסיעה גבוהה.
[עריכה] אופן פעולת ההילוכים באופניים
כדי לקבל יחסי העברה שונים, יש לשלב זוגות גלגלי שיניים שונים. דבר זה מושג על ידי הסטת השרשרת בין גלגלי השיניים. כדי להסיט את השרשרת, משתמש רוכב האופניים בידיות קטנות, הנמצאות, על פי רוב, על כידון האופניים. הידיות מותחות כבלי מתכת דקים המתוחים לאורך שלדת האופניים. כבלי המתכת מזיזים מנגנון שתפקידו להסיט את השרשרת בין גלגלי השיניים השונים. ישנם מספר מנגנונים להסטת השרשרת:
- זרוע מתכת קצרה (במקרה שגלגלי השיניים נמצאים על הציר של הדוושות) המסיטה את השרשרת ימינה ושמאלה בין ההילוכים השונים.
- השרשת עוברת דרך גלגל שיניים קטן, גלגל שיניים זה מורכב על זרוע מתכתית, כך שהכבלים הדקים מסיטים את הזרוע ימינה ושמאלה.
לכל ציר עם גלגלי שיניים יש ידית האחראית להסטת השרשרת. הידיות בהם משתמש הרוכב כדי להחליף את ההילוכים מופיעות בתצורות שונות:
- ידיות בהם ישנה הסטה קבועה בין הילוך להילוך (מצוידות במחוג קטן המורה על ההילוך)
- ידיות המותחות את הכבלים ללא מרווח קבוע בין הילוך להילוך. במקרה כזה, נדרש הרוכב להסיט לבד את הידית עד שירגיש בהעברת ההילוך.
- ידיות עם הסטה קבועה. אך לכל ציר יש שתי ידיות, אחד להעלות הילוך ואחד להוריד.
- מערכת העברת הילוכים המורכבת על ידיות האחיזה בדומה להפעלת המצערת באופנוע.
