כנהוג במקומותינו, ולעניין זה ^מקומותינו^ הם כבישי ארה^ב והפרובינציה המזרח-תיכונית שלה, המצאת התיבה האוטומטית מצאה חן בעיני נהגים רבים. בתחילה, תיבה אוטומטית נחשבה לשיא האבזור הניתן לרכישה, כאשר רק שועי הארץ או פקידי הממשלה ואנ^ש זכו למכונית עם ידית ההילוכים שלא היה צריך להפעילה. רוב ^עמך^ ישראל המשיך להשתרך בדרכים, גם אם לא היו אז פקוקות, במכוניות אירופאיות ידניות, ומספר יפניות מדרג ז' (עד לשינוי המגמה, ותודה לסדאם חוסיין...).
למטה אוטומט, למעלה פחות
האירופאים, שרואים במכונית יותר מאשר אמצעי למעבר בין יעדים, החליטו כי יש מקום לשלב בין תיבה אוטומטית לידנית. הסנונית הראשונה בעולם הרכב הסדרתי (אם נתעלם מהתיבה המהפכנית של סיטרואן טרקסיון-אוואנט, שלא הגיעה לכלל יצור ומהתיבות של מכוניות פורמולה 1), הייתה הטיפטרוניק של פורשה. במחיר השווה לכל נפש, בתנאי שהנפש הנה נצר למשפחת בנקאים ממונקו לפחות, אפשר היה לשים יד על התיבה הסיקוונסיאלית הראשונה.
כאשר יצאה פורשה עם הטיפטרוניק לראשונה כאופציה ב-911 בשנת 90', הייתה זאת למעשה תיבה אוטומטית עם אפשרות תפעול ידנית. פורשה תרמה את הרעיון, ZF - יצרן התיבות הגדול באירופה - תכנן את התיבה ו^בוש^ את הפיקוד האלקטרוני. המחשב בתיבה כלל 5 תוכניות למצבי נהיגה שונים. אם, לדוגמא, המחשב זיהה במצב ^אוטומט^ נהיגה בסל^ד גבוה ועזיבת דוושת התאוצה בפתאומיות, הוא אימץ את תוכנית ה^ספורט^. בנהיגה ידנית, התיבה העלתה הילוך לאחר חציית הקו האדום, גם אם הנהג לא רצה בכך, על מנת לשמור על המנוע. כפורצי דרך ובנדיבות של מנצחים, התירה פורשה לאודי ולמיצובישי לייצר את התיבה (מן הסתם תמורת סכום סמלי...). במקביל, החלו הונדה, ב.מ.וו, טויוטה וקרייזלר בפיתוח תיבה דומה משלהם. נכון להיום, התיבות בפיז'ו 607, ביונדאי XG וכנראה גם בוולוו (הגירטרוניק) מיוצרות בהיתר של פורשה. בהיות תיבות אלה אוטומטיות במהותן, למרות תחושת הנהג כי הוא ^שותף^ יותר בנהיגה, עדיין התיבות הללו אינן מהירות יותר מתיבות אוטומטיות רגילות.
יוצאת מגדר הרגיל היא תיבת ששת ההילוכים החדשה של ZF, המותקנת בב.מ.וו 7 החדשה: תיבה זו, המציעה הפחתה של 5%-7% בצריכת הדלק יחד עם שיפור בביצועים, מכילה גם 30% רכיבים פחות (וכבר אמרנו - יותר רכיבים שווה יותר הסתברות לתקלות) ושוקלת 13% פחות מתיבת 5 ההילוכים הקיימת בב.מ.וו.
בתיבה הסיקוונסיאלית המודרנית, יש אפשרות בחירה בין מצב אוטומטי למצב ידני. על מנת לאפשר זאת, מכילה התיבה רכיבים אלקטרוניים, המפוקדים על-ידי יחידת פיקוד ממוחשבת. יחידה זו מקבלת נתונים כמו מצב המצערת, מהירות המוצא, סל^ד, בחירת אופי הנהיגה ע^י הנהג וכד', ופוקדת על מנגנון הידראולי, הפותח וסוגר שסתומים בהתאם. בתיבות המודרניות, המחשב גם מפצה על התנהגות בסיסית לקויה של תיבת הילוכים אוטומטית: כאשר הנהג מוריד את הרגל מהמצערת, בדרך כלל התיבות הללו מעלות הילוך. רק כאשר הוא לוחץ שוב על הדוושה, התיבה תוריד הילוך. בפיקוד הממוחשב כיום, המחשב מבין שאם הנהג הוריד את הרגל בפתאומיות, כנראה שהוא יבלום. כאשר דוושת הבלם נלחצת, המחשב נותן הוראה לתיבת ההילוכים להוריד הילוך, וכך התיבה מסייעת בבלימה. דוגמא לתיבה כזו, הפועלת באופן מצוין בתחום זה, הנה התיבה האוטומטית AL4 המותקנת בדגמי סיטרואן, פיז'ו ורנו מ-99'.
בחירת אופי הנהיגה על-ידי הנהג מתבצעת בתיבות בהן יש מצב ^רגיל^, ^ספורט^ (בו החלפות ההילוכים תתרחשנה בסל^ד גבוה מהרגיל) ו^שלג^ (במצב זה הנסיעה תתחיל בהילוך שני, למניעת ^פרפור^ הגלגלים בשלג, ומצב זה יתנתק אוטומטית במהירות מעל 80 קמ^ש) או בתיבות בהן מותקנת ^חשיבה^ עצמית של מחשב התיבה, בטכנולוגיה של ^לוגיקה עמומה^ - Fuzzy Logic. בטכנולוגיה זו, התיבה ^לומדת^ את אופי הנהיגה של הנהג, על-ידי השוואת נתונים לזיכרון, אליו הוזנו תנאי נסיעה שונים. כאשר המחשב מגיע למסקנה כי הנהג נוהג במאפיינים שהם בתחום המתאים לאחד המאפיינים שהוזנו לזיכרונו, הוא מתחיל לפקד על התיבה בהתאם. לדוגמא, אם נהג נוהג למשוך את הסל^ד, תוך מספר החלפות המחשב יזהה את האופי, ויתחיל להעלות את הסל^ד בו מוחלפים ההילוכים. עבור ^נהגים של יום ראשון^, הנוהגים ב-60 קמ^ש בנתיב השמאלי, תותאם החלפת הילוכים בסל^ד נמוך, על מנת לחסוך בדלק.
ידנית בבסיס, אוטומטית בהופעה
תיבה כזו עלולה לסרס נהגים, במקרים רבים. הבעיה העיקרית היא כי התיבה מתאימה עצמה לנהג ולא לאופי המשתנה של הנהיגה, כך שהתגובה שלה לשינוי בדרישות אינה מיידית. לא מעט נהגים סולדים מהתערבות בוטה בשיקוליהם. בכלל, קשה לטעון כי התיבה מכירה את הנהג באופן אינטימי לאחר שלוש לחיצות על דוושה אחת. אשר על כן, מספר חברות ייצרו תיבות ידניות בתפעול אוטומטי.
הפיתוח הגיע, כמובן, מפורמולה 1, והוצג לראשונה על-ידי פרארי בדגם ה- F355 F1. בתחילת עונת 1989 זכה נייג'ל מנסל במירוץ ברזיל, במגרש הבית של איירטון סנה ז^ל ומול אלן פרוסט יבל^א. מאז, אומצה תיבה זאת על-ידי כל קבוצות הפורמולה 1, עד שלבסוף היא ^ירדה לכביש^ כמו (המצאות) רבות וטובות אחרות. ביצועי התיבה הזו הראו שמירה על רמת הביצועים כמו בתיבת הידנית בעלת שישה הילוכים של ה-355 ה^רגילה^. פרארי החליפה את מנגנון החלפת ההילוכים הרגיל במצמד אלקטרוני ובמנגנון הידראולי לשילוב ההילוכים. לתיבה היו שלושה אופני פעולה: מצב ^אוטומטי^ מלא, לנהיגה עירונית, בו המחשב ביצע את החלפות ההילוכים עפ^י קריאת הסל^ד, העומס ומצב המצערת. העברת ההילוכים במצב זה לא הייתה חלקה כמו בתיבה אוטומטית רגילה, בגלל היעדר ממיר המומנט. המצב השני היה ^ספורט^, ובו הנהג החליף את ההילוכים תוך לחיצה על כפתורים בחישורי ההגה והמצב השלישי הנו ^חצי-אוטומטי^ - במצב זה ההילוכים מתחלפים לבד, אך רק כאשר המנוע מגיע ל-6000 סל^ד, על מנת להקנות לנהג יתר נוחיות בנהיגה, ללא החלפת הילוכים ועם ביצועים ^סבירים^...
הגדולה בתיבה מסוג כזה, והחוכמה ההנדסית שעמדה מאחוריה, היא הפעולה המכנית של החלפת ההילוך בתוך אלפיות שניה: מרגע הלחיצה על הכפתור בהגה, המחשב מנתח את מצב המצערת, הסל^ד והעומס, סוגר את המצערת האלקטרונית, מנתק את המצמד ופוקד על היחידה ההידראולית להעביר הילוך. כאשר מיכאל שומאכר עושה זאת במירוץ גרנד פרי, השהיית החלפה במאיות שנייה תגרום לכניסה מאוחרת לפנייה. תחת האצה חזקה, התיבה תחליף הילוך ב-8000 סל^ד (בתיבה הסדרתית, כמובן) בתוך 15 מאיות שניה. מסיבה זו, אין הפסד ביצועים בתיבה זו. מחיר ומשקל התיבה, שפותח על-ידי פרארי ביחד עם מגנטי-מרלי (אף היא חברה-בת של פיאט) תחת השם ^סלספיד^, הנו במחצית הדרך בין תיבה ידנית לאוטומטית. במודנה 360, שיפרה פרארי את התוכנה, בפרט בתחום הורדת ההילוכים, בעוד שהחומרה נותרה, מוצלחת כאשר הייתה. התיבה אומצה על-ידי אלפא-רומיאו ב-156, אף כי עודנה ורוסנה מעט, כולל הפחתת מספר ההילוכים ל-5. גם ב.מ.וו לא שקטה על שמריה, ובערך באותו הזמן בו פרארי הציגה את ה-355, הציגה ב.מ.וו את הM-Sequential- ב-3M. התיבה עבדה בדומה לתיבה של פרארי, אך עשתה שימוש בידית הילוכים רגילה, ובה נגרם הפסד ביצועים מזערי, בשל השהייה גדולה יותר בהעברת ההילוכים.
על מנת לאפשר לדלת העם לנהוג במכוניות בעלת תיבה ידנית אך עם תפעול חצי-אוטומטי ואף אוטומטי, הומצאו תיבות בעלות תפעול רגיל, ללא דוושת מצמד. התיבה, העולה רק מעט יותר מתיבה ידנית, משתמשת במצמד חשמלי, כפי שתואר בכתבה הקודמת, כדוגמת ה^טווינגו Easy^. תיבה זאת, אותה ניתן למצוא בסאאב (^סנסוניק^ הוא השם), או בסמארט, מקלה על הנהיגה, בשל ביטול דוושת המצמד ומהווה פשרה זולה בין תיבה ידנית רגילה לכזאת עם תפעול אוטומטי. לתיבות החדישות מנועי עזר, האחראים על הפרדה, סנכרון ושילוב.
לתיבה זאת יתרונות רבים: היא קלה, זולה והמכניקה שלה פשוטה. יש לה גם חסרונות: באותו מובן שהיא גם אוטומטית וגם ידנית היא לא זה ולא זה. ובעיקר: ההשהיה בשילוב ההילוכים הנגרמת בגלל הצורך בסנכרון בזמן השילוב מעצבנת לא מעט.
שילוב רציף ובעיית המומנט
אולם, אם יורשה לי לנחש, התיבה האוטומטית בעלת גלגלי השיניים, תפנה את מקומה בעתיד לתיבה האוטומטית האולטימטיבית: התיבה הרציפה. אברהם פורת ז^ל, כתב לא פעם על תיבות רציפות - זה היה ה^בייבי^ שלו, והוא אף העלה רעיון מהפכני לתיבה רציפה מקורית, שהוצגה בפני מנהלי הפיתוח של ב.מ.וו ופיז'ו, שמצאו בה עניין רב. היינו בעיצומה של עבודה לבניית סימולצית פעולה של התיבה, לשם הצגתו ליצרנים פוטנציאליים, כאשר הכל נקטע.
ומה כל כך מיוחד בתיבה הרציפה?
לב המערכת הנו רצועת הנעה גמישה אך חזקה - הרצועה מסתובבת בין שתי גלגלות חרוטיות (קוניות), שהמרחק בין שפתי כל גלגלת משתנה באמצעות בוכנות הידראוליות או מוטות בפיקוד חשמלי (סולנוידים). כאשר המרחק גדל, הרצועה ^נופלת^ לכיוון מרכז הגלגלת, כך שהיקף הגלגל, מבחינתה, קטן, וכך מושג יחס העברה כשל הילוך גבוה. כאשר המרחק קטן, הרצועה נדחקת כלפי חוץ, וכאילו היא סובבת על גלגל גדול יותר - משמע מומנט גדול יותר, השווה להילוך נמוך יותר. הואיל ואורך הרצועה הוא נתון ובלתי ניתן לשינוי, הקטנת הקוטר בגלגלת אחת מחייבת הגדלת הקוטר בגלגלת השנייה, וכך נוצר יחס ההעברה. משום ששינוי המרחק בין שפתי הגלגלות יכול להתבצע בתזוזות של חלקי מילימטר, יכולים להיווצר אינסוף יחסי העברה - בצורה זו, יכול המנוע לפעול תמיד בתחום המיטבי שלו (רצועת הכוח; זוכרים? אם לא, קראו
כאן) וכך, למול כל עומס יותאם יחס העברה אופטימלי. יחס ההעברה משתנה באופן רציף, ולא בקפיצות הנובעות מיחסי העברה קבועים כמו בתיבה בעלת גלגלי שיניים, ולכן היא נקראת CVT - Continuous Variable Transmission.
הפיתוח הראשון של תיבה כזאת היה בדאף 33 - רצועת גומי ארוכה, שחיברה את המנוע לציר האחורי, וסובבה את הציר ביחס משתנה, בהתאם לעליית העומס. אך כאן קבור הכלב. נקודת התורפה של המערכת, עד היום, הייתה הרצועה, נכון יותר, יכולתה להעביר את המומנט הגדול. וזאת גם הסיבה שהיא התפתחה במכוניות קטנות בלבד, בעלות מנועים צנומי מומנט. בשנות ה-80 ניתן היה למצוא את התיבה הרציפה בפורד פיאסטה, פיאט אונו וסובארו ג'אסטי - כולן עם מנועים בנפח הקטן מ-1300 סמ^ק. מחד גיסא, על הרצועה להיות חזקה מספיק על מנת להעביר את המומנט. מאידך גיסא, היא חייבת להיות גמישה ובעלת חיכוך גבוה עם הגלגלות, על מנת שלא תיווצר החלקה ביניהם וכך גם אבדן הספק. יתר חיכוך עלול לגרום להאטת הגלגלות. הרצועות הראשונות, מגומי, סבלו מכך שהאלסטיות שלהן ^בלעה^ חלק מהמומנט. הרצועות המודרניות הן רצועות מתכת גמישות.
התפתחות הרצועה הביאה לאימוצה במכוניות בעלות נפח מנוע גדול יותר: בתחילה הונדה סיוויק בנפח 1600 סמ^ק, ואח^כ ניסאן בפרימרה 2000 המשווקת ביפאן.
ניסאן, יחד עם סובארו, נחשבת כמובילה בתחום פיתוח התיבות הרציפות, בפרט מאז השיקה את ה- Hyper-CVT-M6 - תיבה רציפה אוטומטית, בעל אפשרות תפעול ידני של 6 הילוכים (על אף שכמובן ניתן להגדיר הרבה יותר יחסי העברה ^ידניים^). התיבה טיפלה ב-190 כ^ס ובמומנט של 21 קג^מ - הישג שיא בעת הצגת התיבה. התיבה הצטיינה בהעברת הילוכים ^ידנית^ חלקה, תודות לשימוש בממיר מומנט כבתיבה אוטומטית רגילה. תיבה כזאת, מתקדמת ועם ממיר מומנט לתחושה טבעית יותר עם תחילת הנהיגה הוצגה על-ידי פיאט בצמוד לפונטו החדשה; עדיין ללא צורך להתמודד עם רמת מומנט גבוהה.
אך לא לעולם חוסן - ב-1999 יצאה אודי עם תיבה חדשה, המולטיטרוניק, הטוענת לכתר התיבות הרציפות/ידניות לעומס גבוה. תיבה זאת שודכה בתחילה למנוע ה-2.8 ליטר V6 של ה- A6 (כיום צמודה למנועי אודי נוספים). על התיבה המתוחכמת הזו ועל הפיתוח העתידי של תיבות רציפות – בכתבה הבאה.
