תפריט

חגיגה רובוטית: יום הולדת 15 למצמד הכפול

פולקסווגן מציינת 15 שנים לתיבת ההילוכים ששינתה לעד את הקשר בין המנוע לגלגלים. הדרך לא הייתה קלה, אבל הגאונות ההנדסית מנצחת
שיתוף ב facebook
שיתוף ב google
שיתוף ב twitter
שיתוף ב linkedin

יום ההולדת ה-15 לתיבת ההילוכים בעלת צמד המצמדים מחלק את עולם חובבי הרכב לשני מחנות: מצד אחד ניצבים רבים, כמוני, שסבורים שמדובר בהמצאה גאונית שמשלבת את הטוב בכל העולמות, ומנגד נמצאים מי שנרתעים מן התקלות שהן מנת חלקה של כל טכנולוגיה חדשה, ומדגישים את מחירם הגבוה של תיקונים במערכת מורכבת כזאת.

 

 

אבל לפני שצוללים אל נבכי גלגלי השיניים והקלאטשים, כדאי להתחיל בברכת יום הולדת לחברת פולקסווגן אשר ממש בימים אלה, לפני 15 שנים, הייתה יצרנית הרכב הראשונה שקפצה למים הקרים והציגה תיבת הילוכים כפולת מצמדים במכונית סדרתית. הרעיון הטכנולוגי שמאחורי התיבה הרובוטית כפולת מצמדים נהגה כבר בשנות ה-30 של המאה הקודמת על-ידי הממציא הצרפתי אדולף קגרס (Kégresse), אלא שהטכנולוגיה לא הייתה בשלה אז כדי להוציא אותו לפועל. חברת פורשה, שהתלהבה מן הקונספט, ניסתה גם היא לפתח את הרעיון ועבדה עליו משנות ה-60 ועד לשנות ה-80 המאוחרות, אבל הראשונים שהצליחו לפתח ולייצר תיבה "עממית" ולהכניס אותה לייצור סדרתי היו אנשי BorgWarner האמריקנים שחתמו על הסכם ראשוניות עם קבוצת פולקסווגן.

תיבות ההילוכים הרובוטיות כפולות המצמדים הראשונות מייצור סדרתי יוצרו במפעלים של קבוצת פולקסווגן תחת רישיון של BorgWarner. אלה היו תיבות עם "מצמדים רטובים" (טבולים בשמן) ועם 6 יחסי העברה, והן הושקו בשנת 2003 בפולקסווגן גולף R32. זמן קצר לאחר מכן הושקה הטכנולוגיה הזאת גם באאודי TT, ושנה לאחר מכן היא הוצמדה גם למנוע דיזל ב"חיפושית החדשה" של שנת 2004.
בשנת 2008 פולקסווגן הציגה חידוש עולמי נוסף: תיבת הילוכים רובוטית בעלת שני מצמדים "יבשים" עם 7 יחסי העברה, וזו פותחה על-ידי חברת LuK Clutch Systems ויוצרה גם היא במפעלים של קבוצת פולקסווגן. עד לאותה שנה חוברו תיבות רובוטיות בעלות מצמד כפול רק למכוניות עם מנועים רוחביים עם הנעה קדמית או כפולה, וב-2008 הציגה אאודי תיבת מצמד כפול רטוב למנועים שמותקנים לאורך.

 

הייחוד של תיבות הילוכים בעלות מצמד כפול נובע מכך שהן משלבות לא רק בין העיקרון המכאני של תיבת הילוכים "ידנית" עם גלגלי שיניים שמשולבים זה לזה באמצעות בורר לבין "רובוט", או מערכת שמבצעת את הפעולה הזאת באופן אוטומטי, אלא בין שתי תפיסות עולם שונות: זו של השוק האירופאי, שמעדיף תיבות ידניות, לבין אלה של השווקים האמריקני והיפני (וגם הישראלי) שבהם שולטת התיבה האוטומטית.

במערב אירופה של תחילת שנות ה-2000 עמד שיעור החדירה של תיבות אוטומטיות קונבנציונליות על כ-14% בלבד, וגם זה בעיקר במכוניות יוקרה. בארה"ב, באותה תקופה, כמעט 90% מן המכוניות החדשות נמכרו עם תיבות אוטומטיות קונבנציונליות עם ממיר מומנט. האירופאים העדיפו תיבות ידניות לא רק מפני שהן היו זולות וקלות יותר, אלא גם מפני שהן חסכוניות בדלק ביחס לתיבות אוטומטיות, ועיקר העיקרים: הן יוצרות תחושת שליטה טובה יותר של הנהג במכונית, וסנסציה יותר "ספורטיבית" של העברת הכח מן המנוע לגלגלים.

תיבות רובוטיות כפולות מצמד – שעל פעולתן הפיזית נרחיב בכתבה נפרדת – מחלקות (באופן סכמטי) את תיבת ההילוכים הידנית לשני חלקים, כאשר לכל חלק יש מצמד (קלאטש) נפרד, ובשעה שמצמד אחד סגור (וכך ההילוך משולב) המצמד האחר פתוח. מצמד אחד מחבר את ההילוכים האי-זוגיים (1, 3, 5, ובתיבות שונות גם 7, וכן את ההילוך האחורי), והאחר את ההילוכים הזוגיים (2, 4 ו-6). סגירת ופתיחת המצמד מבוצעת באמצעות מערכת רובוטית – הידראולית או חשמלית – והיא נשלטת על-ידי מחשב.
התוצאה היא תמסורת שמסוגלת לשלב הילוכים במהירות הרבה יותר גבוהה מאשר שילוב ידני (העברת הילוך אורכת כמה מאיות שנייה) והיא מאפשרת צמצום משמעותי בתצרוכת הדלק – עד כדי 20% ביחס לתיבה אוטומטית קונבנציונלית וכ-5-7% ביחס לתיבה ידנית.

מאז שפולקסווגן הציגה את התיבה הרובוטית כפולת המצמד, שאותה היא מכנה DSG (ראשי תיבות של Direct-Shift Gearbox באנגלית או Direkt-Schalt-Getriebe בגרמנית), היא ייצרה ומכרה כבר יותר מ-26 מיליון מכוניות עם תיבות כאלה ברחבי העולם.
מנתונים שפולקסווגן פרסמה לרגל יום ההולדת 15 ל-DSG עולה שבשנת 2018 הותקנות תיבות כאלה ביותר מ-40% מן המכוניות מדגם גולף שנמכרו בעולם, כמעט 30% בפולו, ויותר מ-50% בטיגואן. בישראל, מדינה שנהגיה לא ממש בעניין של תיבות ידניות – מגיעים שיעורי ההתקנה ליותר מ-90% ברוב דגמי פולקסווגן, אאודי, סיאט וסקודה אשר לא מצוידים בתיבות אוטומטיות קונבנציונליות.

 

 

פולקסווגן הייתה אמנם חלוצה לפני המחנה אבל בעקבותיה דלקו רבות מיצרניות הרכב, למעט אלה שדבקו בתיבות רציפות (טויוטה, הונדה, סובארו) או אוטומטיות קונבנציונליות (ג'נרל מוטורס, מאזדה, פיג'ו-סיטרואן).
בורג וורנר, כאמור, הייתה היצרנית הסדרתית הראשונה של תיבות כפולות מצמד בעלות מצמדים כפולים רטובים, ולאחר שהסתיימה תקופת הראשוניות שלה עם קבוצת פולקסווגן היא החלה לספק (או העניקה רישיון שימוש) גם לחברת ניסאן (שעושה שימוש במגוון סוגי תיבות הילוכים בדגמיה השונים) וליצרניות נוספות.

אחד משיתופי הפעולה המעניינים שלה הוא עם מיזם משותף בסין אשר שייך ל-12 יצרניות רכב סיניות, ובמסגרתו מיוצרות תיבות רובוטיות כאלה ומשמשות את כל היצרניות האלה בשוק הסיני. שיתוף פעולה מעניין נוסף של בורג וורנר הוא עם מגנטי מרלי האיטלקית, במסגרת חברה שנקראת "פיאט מערכות כח טכנולוגיות". חברה זאת מייצרת תיבות כפולות מצמדים עבור קבוצת פיאט-קרייזלר.
חברת LuK האמריקנית פיתחה, כאמור, את תיבת המצמדים היבשים עם 7 יחסי העברה אשר משמשת בעיקר במכוניות הקטנות והבינוניות של קבוצת פולקסווגן.

היצרנית השנייה בגודלה של תיבות רובוטיות היא גטראג (Getrag) הגרמנית (ששייכת כיום לקבוצת מאגנה). גטראג פיתחה תיבות בעלות 7 יחסי העברה עבור מספר לא מבוטל של יצרניות, בהן פורד, וולוו, קרייזלר (לפני רכישת קרייזלר ע"י פיאט), ב.מ.וו, רנו (ודאצ'יה), מיצובישי, וגם עבור מרצדס ופרארי.

יונדאי-קיה פיתחה את תיבת המצמד הכפול שלה בעצמה, היא הוצגה לראשונה כקונספט בשנת 2009 ובייצור סדרתי מוגבל ראשון (ב'וולוסטר') בשנת 2011. התיבות האלה מיוצרות עבור יונדאי וקיה על-ידי חברת יונדאי דימוס, ומשנת 2015 הן מוצעות כבר במגוון דגמים של שתי החברות, כולל גם ב'איוניק' וב'נירו' ההיבירידיות.

בתוך המהפיכה הגדולה הזאת נאלם קולן של שתיים מן היצרניות הגדולות והמובילות בעולם של תיבות הילוכים – ZF הגרמנית ו'אישין' היפנית. ZF נטלה אמנם את הפיתוח העצמאי של פורשה והכניסה אותו לייצור סדרתי, אבל היא לא מגיעה בשוק הזה אף לא לאחוז קטן ביחס לנוכחות שלה בשוק האוטומטי-קונבנציונלי.

גטראג, כמו גם חברת FEV הגרמנית, פיתחו גם תיבות רובוטיות כפולות מצמדים שמשולבות עם מערכות היברידיות, והפיתוח של FEV יוצא דופן בכך שיש בו 10 יחסי העברה ושהם יכולים להיות משולבים בנפרד בין מנוע הבעירה הפנימית למנוע החשמלי. בשוליים פועלות גם חברות קטנות שמתמחות בתיבות להספקים (ומומנט) גבוהים במיוחד, כמו חברת גרציאנו האיטלקית שמספקת תיבות כאלה למק-לארן, היצרנית הבריטית של מכוניות-על, וחברת ההנדסה והייעוץ הבריטית ריקארדו שבנתה את התיבה הרובוטית לבוגאטי וירון, שם היא מתמודדת עם 1,001 כוחות סוס ו-130 קג"מ.

לא עובר חלק

כאמור, תיבות הילוכים רובוטיות בעלות מצמד כפול הן המצאה גאונית, אבל הן לא נטולות בעיות, והראשונה בהן היא תחושת ההחלקה של המצמדים במהירויות זחילה, בזינוק מעמידה, ובעיקר בנסיעה איטית בעת טיפוס במדרון, למשל ביציאה מחניה.
תחושה זאת מתקבלת בגלל היעדרו של ממיר המומנט שקיים בתיבות אוטומטיות קונבנציונליות (ואחראי על אובדני כח שמבזבזים דלק), והיא הולכת ומופחתת במהלך השנים ככל שיחידות הבקרה האלקטרוניות, ומערכות ההפעלה המכאניות, משתפרות.

תיבות רובוטיות זקוקות גם לשמנים מתאימים ולתוספי שמן ייחודיים להן, ובמהלך השנים התגלו תקלות סדרתיות גם במערכות האלקטרוניות וגם במערכות הפיזיות השונות בחלק מן הדגמים. קבוצת פולקסווגן, למשל, נאלצה לבצע קריאה לתיקון של יותר מ-2.6 מיליון מכוניות עם תיבות DSG 7 בשנת 2013, וזאת לאחר שהתגלתה תקלה סדרתית בשוק הסיני, אלא שבמקרה הזה נדמה שהחברה יכולה היית לחסוך לעצמה לא מעט בושת פנים לו אנשיה היו קשובים יותר למה שהתרחש בשוק הישראלי בשנים שקדמו לקריאה לתיקון.

הגרמנים, שלא כל כך האמינו (כך נדמה, על פי השמועות) לשיעור הגבוה במיוחד של תקלות בתיבות שלהם בישראל – "הפילו" על הנציגים הישראלים שלהם להתמודד לבדם עם הבעיות במשך תקופה ארוכה. היבואנים אמנם עשו עבודה די טובה בהקשר הזה, אלא שמאחורי הקלעים נגרם נזק תדמיתי חסר תקנה לטכנולוגיה בכלל ולקבוצת פולקסווגן בפרט. לימים הוגשה גם תביעה ייצוגית כנגד הקבוצה בישראל, ובמסגרתה פיצתה היצרנית עשרות אלפי בעלי רכב.

 

 

מי שלא למדו מן הטעות של פולקסווגן היו אנשי פורד, שבתיבות הרובוטיות שלהם התגלו מספר תקלות נפרדות. בשונה מקבוצת פולקסווגן, אשר לא רק טיפלה טוב יותר בלקוחות שלה אלא גם פועלת בעיקר בשוק הפרטי עם מותגים עם מיצוב טוב יותר – אצל פורד נגרמה קטסטרופה "מושלמת". אחרי מספר שנות החדרה מוצלחות של פיאסטה, מונדיאו, S-MAX ובעיקר פוקוס – תקלות משביתות בתיבות ההילוכים הרובוטיות (ותזמון לא מוצלח עם קשיים נוספים של היצרנית) – השמידו לגמרי את המכירות של רוב הדגמים האירופאים של פורד בישראל.

החברה האמריקנית, שלא דאגה לכבות את השריפות כשעוד היו קטנות, לא רק "אכלה את הדגים המסריחים" (המכירות צנחו כמעט לאפס) אלא גם "גורשה מן העיר" (היא נאלצה לשלם עשרות מיליוני שקלים במסגרת תביעה ייצוגית שהוגשה כנגדה).

הבעיות של פולקסווגן ופורד אמנם מעידות על מחלות ילדות של הטכנולוגיה הזאת, ועל כך שהיא כנראה יותר מורכבת מאשר תיבות הילוכים רציפות, למשל, אבל לא רק שהן לא ראשונות מסוגן (רנו ופיג'ו-סיטרואן ייצרו תיבת הילוכים אוטומטית קונבנציונלית מקוללת וגרועה פי כמה במשך כמעט שני עשורים) – הן גם נובעות הרבה יותר מאטימות ויהירות של יצרניות הרכב מאשר מן הטכנולוגיה עצמה.

תיבות הילוכים רובוטיות כפולות מצמדים הופיעו בעולם בשלהי ימי מנוע הבעירה הפנימית, והן יתפתחו הלאה גם בעידן של מערכות הנעה היברידיות. בהמשך, ככל שמנועים חשמליים יניעו יותר ויותר כלי רכב כנראה שיהיה מעט מאד צורך בתיבות הילוכים בכלל.