דינאמיקה והתנהגות
מאפייני בטיחות אקטיבית

התכונות המיוחדות של הבטיחות האקטיבית מפצות על שגיאות הנהג, כאשר הדבר ניתן, כדי למנוע את התוצאות המסוכנות האפשריות. חשוב לזכור שהמערכות החדשות אינן מיועדות רק לנהגים חסרי ניסיון. גם נהגים ותיקים, הבטוחים בעצמם, עלולים לעשות שגיאות כאשר הם עומדים בפני מצבים בלתי צפויים או כאשר הם נוהגים בכלי רכב שאינם מכירים היטב. הודות למערכות הבטיחות החדישות ניתן לפעול ולתקן טעויות של הנהג בשיעור רב יותר מאשר ניתן היה עד היום.

שלושה גורמים באים לידי ביטוי בכל תאונת דרכים אפשרית: הנהג, המכונית, והסביבה הקרובה למקום ההתרחשות. הרכיב המרכזי בכל ההתרחשות הוא, כמובן, כלי הרכב עצמו, אשר מקבל מן הנהג את הוראות ההתנהגות ברגע של משבר וחייב להגיב עליהן. פעולת נהיגה קריטית, אשר תוצאתה יכולה להיות תאונה, מחולקת לשלוש דרגות: הראשונה, מצב של קדם תאונה, כאשר קיימת סכנה בסיסית המתעצמת בשל תנאי מזג אוויר גרועים, נתיב נסיעה משובש, רכב לקוי או התנהגות הנהג. אחר כך באות הפרעות חיצוניות, המעוררות את המשבר עד כדי מצב של תאונה. משך זמן תגובת הנהג לנסיבות אלה הוא ארוך יחסית ולכן החשש לתאונה בשל התנאים החיצוניים הופך להתרחשות ודאית. ברור לגמרי, שככל שרמת הסכנה הסביבתית לתאונה גבוהה יותר – גבוה יותר הסיכוי שרכב, הנוסע בתנאים אלה, אכן ייקלע למצב תאונה. אם הנהג יגיב נכון והמכונית תציית לתגובתו – תחלוף סכנת התאונה, אולם בתגובת נהג שגויה, ומכונית שאינה נענית לתגובה נכונה, התאונה היא בלתי נמנעת.

במהלך דברים זה יש ארבע נקודות קריטיות, אשר בעזרתן יכולה המכונית לסייע לנהג. אם הנהג יושב בנוחות, יש לו שדה ראייה רחב, כך שהבקרה והשליטה במכונית הן קלות, המכונית מצמצמת את מצב הסכנה הכללי. שנית, מכונית יציבה תקטין עד למינימום את התפתחותה של סיטואציה קריטית למצב של תאונה, עוד בטרם החל הנהג להגיב על המתרחש.

שלישית, כאשר הנהג מגיב, על המכונית להיענות במהירות ובאופן צפוי כדי לצמצם את רמת הסכנה במהירות האפשרית.

רביעית, אם התרחשה תאונה, על המכונית מוטלת המשימה לצמצם את תוצאותיה בגוף ובנפש על ידי התנהגותה במצב שלאחר התאונה. נקודה רביעית ואחרונה זו מוגדרת כבטיחות פסיבית, בעוד ששלוש הנקודות הקודמות נופלות תחת ההגדרה של בטיחות אקטיבית. במילים אחרות: תנאים לקיומה של בטיחות אקטיבית מסייעים למניעת תאונה, ואילו תנאי לקיומה של בטיחות פסיבית מקטינה את פגיעות הנוסעים לאחר התרחשות תאונה.

מה מעניק לרכב המודרני בטיחות אקטיבית?

הנקודה החשובה ביותר היא שאיכות כל פעולה מקדימה של הנהג תלויה חד-משמעית בכלים שמעמידה לרשותו המכונית.

תשתית כבישים יעילה, באמצעות מחלפים ידידותיים ותמרורים ברורים, עשויה להיות אמצעי אקטיבי חשוב, כדי להקל על התוצאות של פעולה שגויה כלשהי מצד הנהג, מאחר שכמעט תמיד ניתן למנוע תאונה על ידי פעולה מקדימה נכונה ומיומנת. ננסה להתמקד בעיקרי המערכות והאמצעים המעניקים לרכב המודרני בטיחות אקטיבית.

הכלים החשובים ביותר הם אמצעי הניהוג. ההיגוי הוא המרכיב הקריטי; דרך ההגה אתה מקבל את המידע הישיר והמהיר על המתרחש בין הגלגלים לכביש, ובאמצעות ההגה יש לך את היכולת הישירה והמהירה ביותר לתקן את הטעון תיקון. התכונות המיוחדות של הבטיחות האקטיבית משפרות את סביבת הנהג כדי להפחית עד כמה שניתן את חוסר תשומת הלב והשגיאות של הנהג. המטרה של הבטיחות האקטיבית היא לאפשר "נהיגה רגילה אך בטוחה יותר".

השליטה של הנהג על כלי רכבו מתבצעת על ידי העברת כוחות מהרכב לכביש באמצעות הצמיגים. למשל, זינוק והאצה מתבצעים על ידי העברת כוח מהמנוע דרך תיבת ההילוכים לגלגלי הרכב, גורמים להם להסתובב ותוך כדי כך הגלגלים באמצעות הצמיגים דוחפים את הכביש אחורה, אך משום שאין ביכולתם להזיזו, זז הרכב קדימה.

"בטיחות אקטיבית" אמורה למנוע מהנהג את ההתנסות ב"בטיחות פסיבית" (כלומר, עדיף למנוע מראש תאונה ולא לסמוך על יציאה בשלום ממנה).

בעת בלימה מאיטים הבלמים או עוצרים את גלגלי הרכב. כוחות בלימה אלה מועברים מהגלגלים לכביש דרך הצמיגים ובמידה שהצמיגים יוצרים חיכוך עם הכביש, ייבלם הרכב. היגוי או הפניית הרכב נעשה על ידי הפניית הגלגלים לכיוון כלשהו, ובשל החיכוך בין הצמיגים והכביש, מופנה חרטום הרכב לכיוון המבוקש.

מכאן נובע שמידת השליטה של הנהג בכלי רכבו תלויה לחלוטין בשיעור הכוחות שהצמיגים יכולים להעביר לכביש. שיעור כוחות זה תלוי במספר גורמים: במקדם החיכוך בין סוליית הצמיג והכביש, אך גם בגורם נוסף שהרי גם אם מקדם חיכוך זה יהיה מאוד גבוה אין בכך לעזור, כשהצמיג אינו נוגע בכביש או כשהמגע אינו חזק דיו.

אין די בצמיגים מעולים ברכב כדי להבטיח שליטה של הנהג על רכבו, אלא דרושה גם הצמדת הצמיג אל הכביש כדי לאפשר שליטה על הרכב, או להשיג אחיזת כביש. תפקיד הצמדת הצמיגים לכביש מופקד בידי המתלים.

באיכותיות מבין מכוניות המאה ה-21, אחיזת הכביש היא פנטסטית, ובסטנדרטים חדשים בכל הקשור להתנהגות כביש, וזאת אפילו על כביש משובש. אחיזת כביש משופרת מושגת בסיוע מגוון מערכות אלקטרוניות מתוחכמות, ובאמצעות קשיחות לפיתול ולכפיפה של שילדת הרכב.

המתלים הם מכלול החלקים שמחברים את הגלגל למרכב, כגון זרועות, קפיצים ובולמי זעזועים. ככל שזה נשמע פשוט, לשם תכנון מתלים נדרשת מידה גדולה מאוד של מומחיות. יש במערכת זו הרבה מאוד משתנים, כגון שיעור הקפיצות, שיעור השיכוך (על ידי בולמי הזעזועים) והזוויות השונות, ומהמתכנן נדרש למצוא את השילוב הנכון בין כל המשתנים האלה. מתלים טובים יאפשרו לגלגלים להיצמד לכביש מרבית הזמן בזווית הנכונה, דבר שיגביר את יכולת העברת הכוחות לכביש על ידי הצמיגים.

גורם נוסף שמשפיע על אחיזת הכביש של כלי הרכב הוא הכוח או המשקל שמטיל הגלגל על הכביש. דברים אלה עלולים להישמע מוזרים, כי מקובל להניח שהמשקל הוא גורם נתון, אך לא כך הוא.

בעת הנסיעה, החיכוך של הרכב עם האוויר יוצר כוחות אווירודינמיים, כוחות אלה יכולים להיות כוחות עילוי או כוחות הורדה. אם צורת המרכב של הרכב יוצרת כוחות עילוי, ככל שמהירות הנסיעה גדולה יותר יהיה חלק גדול יותר ממשקל המכונית באוויר ועל כן יהיה פחות משקל על הגלגלים, דבר שיפחית את החיכוך בין הצמיג לכביש ועל כן תפחת גם מידת אחיזת הכביש.

צורה אווירודינאמית נכונה של הרכב יוצרת במהלך נסיעתו כוחות הורדה, המגבירים את משקלו וכן את החיכוך בין הצמיג לכביש, דבר שמגדיל את יכולת הבלימה והפנייה של המכונית.

בכלי רכב זה יוכל הנהג בשעת חירום לבלום במרחק קצר יותר, להפנות את מכוניתו בתפנית חדה יותר מבלי להחליק, ולברוח ממעורבות בתאונה.

גם למנוע השפעה של ממש על הבטיחות האקטיבית. תגובה מהירה עשויה להקדים את תגובת הרכב לחמיקה ממצב חירום, ומסייעת למנע אותו במצבים שונים.

התנהגות בנסיעה

חקר בנוגע לסיכון בדרכים

הקרן למחקר בבטיחות בדרכים – A.A Foundation for Road Safety Research הזמינה מחקר מאוניברסיטת ניו-קסטל באנגליה, לבדיקת הנושא:

"כיצד מתייחס הציבור לסיכונים בדרך ומה משפיע על עמדותיהם כלפי אמצעים להגברת הבטיחות בדרכים."

לפי דברי המחברים, ממצאי המחקר מצביעים על התנהגות אינסטינקטיבית ולא תמיד רציונאלית של הנהגים; על מאבקי כוח בשליטה על חלוקת שטח טריטוריאלי בכביש, ועל התנהגות בהתאם למה שהנהגים תופסים כזכויותיהם הצודקות ולא בהתאם לתפיסת סיכון ובטיחות נסיעתם.

לאור הממצא שלנהגים היה חסר מידע הקשור לזרם התנועה ולסדר העדיפות במקום, מוצע ליישם את דרישת המהנדסים מזה שנים; הקפדה יתרה על בניית תשתית דרכים ברורה, מסודרת ומובנת לכל נהג מעצם מהותה. רשת דרכים כזו המכתיבה את משטר התנועה ע"י סימני דרך, תמרורים ושאר רמזים ויזואליים, המבליטים באופן ברור לכל משתמשי הדרך את סדר העדיפות בתנועה.

בעניין תפיסות נהגים, הקשורות בהולכי רגל, התברר כאשר משתנה תפקידו והוא נמצא מאחורי ההגה, הוא הופך לנהג המתעלם לעתים מהולכי רגל אחרים. לכן, כיוון שהולכי רגל מהווים את הקבוצה החלשה ביותר, ומצויים בתחתית הסולם בשליטה על הדרך, צריך לחפש כל אמצעי אפשרי כדי להגן עליהם. לכן, קיימת הצדקה להמשיך בכיוון של הפרדה פיסית ברורה בין תנועת הולכי רגל לתנועת רכב, ולחפש פתרונות נוספים להבטחת הולכי רגל.

עמדות נהגים, כלפי היבטים שונים של הבטיחות בדרכים, ובהם אמצעי המנע שדורגו כיעילים ביותר על ידי המרואיינים, הם אלה שנדרשים להם ויתורים אישיים גבוהים במונחים של נוחות או חופש, כגון: פסי האטה, איסור נהיגה במהירויות גבוהות, סגירת רחובות באזורי מגורים, מבחנים שנתיים לנהגים קשישים וכד'. דעות הציבור הקשורות בגורמי תאונות דרכים מושפעות מחינוך ומפרסום בכלי התקשורת.

הכנה לנסיעה

בטיחות הנסיעה תלויה במידה רבה באופן נהיגתו של האוחז בהגה.לפני הנסיעה חשוב לבדוק ש:
• הראות טובה, החלונות נקיים והמראות מכוונות כהלכה.
• הדלתות הקדמיות והאחוריות סגורות היטב.
• כל הנוסעים חגרו חגורות בטיחות, כולל היושבים מאחור.
• המושב הקדמי ומשענות הראש מותאמים. השפה העליונה של משענת הראש צריכה להיות בגובה העיניים בקירוב.
• אין הפרעות לרגלי הנהג, ותחושת דוושת הבלם רגילה.
• מחווני, נורות הביקורת והאזהרה פועלים.

כיצד להתאים נכון את תנאי הישיבה
• אם המושב נמוך מדי, ניתן להוסיף ריפוד או כרית מתחת לאגן.
• אם המושב גבוה מדי, ניתן, לעתים, להרחיק את המושב לאחור, בתנאי שהשינוי לא יצור מרחק מופרז מן הדוושות. לעתים, אין שינוי אפשרי פרט להחלפת המכונית למתאימה יותר.
• לתמיכה מלאה של עמוד השדרה ניתן להזקיף את המושב, או לדאוג לתמיכה מתאימה במותניים (קיימים גלילי תמיכה מיוחדים למטרה זו), המשנה את זווית עמוד השדרה.
• לתמיכה צווארית ניתן לדאוג על ידי הצמדת תומך למושב, במקום המתאים.

מהירות הנסיעה

תנאי הראות והדרך, עומס התנועה, ומצבה של המכונית, מחייבים לעתים להקטין את מהירות הנסיעה. המהירות המירבית המותרת קובעת את תקרת המהירות לתנאים אופטימאליים. הנהג קובע את המהירות המתאימה לזמן ולמקום, בתנאי שאינה גבוהה מההגבלה הקיימת. מהירות זו נקראת "מהירות סבירה".

המהירות הסבירה היא זו שכל נהג קובע לעצמו, ובה הוא מרגיש את עצמו בטוח. ביכולתו לשלוט על הרכב בכל עת, ויכול להתגבר על מצבי חירום, כדי למנוע תאונה.

יש להקטין את המהירות בשעות הלילה ובמזג אוויר גרוע. אין להיכנס לעקומת דרך במהירות גבוהה ואין להאיץ בכוח עד לרגע היציאה מן העקומה. חשוב להאט בעת נסיעה, באזורים, שבהם הולכי רגל רבים, גני ילדים ובתי ספר, ולהיות ערוכים לעצור בכל עת.

הגורמים העיקריים לתאונות דרכים, הם: אי שמירת מרחק, עקיפות מסוכנות, וסטייה ממסלול הנסיעה. מהירות גבוהה יותר מהמותר בכבישים בינעירוניים טובים, לא מגדילה משמעותית את תאונות הדרכים (סוגיה במחלוקת בכבישי ישראל).

הפסקות – במהלך הנסיעה חשוב לשנות כל תנוחה ממושכת, כדי למנוע נזק מצטבר. שינוי תנוחה כולל: עמידה ליד הרכב, מתיחה לאחור (יישור אחורי בעמידה) תוך תמיכת הידיים במותניים. שחרור מתח באזור הכתפיים והצוואר ייעשה על ידי סיבובים קלים של הראש מצד לצד, ושל הכתפיים קדימה ואחורה.

כללים בעת נהיגה
• חשוב לנהוג בצורה מתגוננת, ולצפות תמיד את הבלתי צפוי.
• יש לנהוג לפי מצב התנועה, תנאי הדרך ומזג האוויר.
• אין להיצמד לרכב מלפנים! חובה לשמור על מרחק בטחון של שתי שניות לפחות.
• אסור לסמוך על הנהגים האחרים – גם הם עלולים לטעות!
• עקיפת מכונית תתבצע רק כאשר הנהג בטוח לחלוטין, שהדרך פנויה. אחרי העקיפה יש להמתין, עד שרואים במראה את המכונית הנעקפת, ורק אז לחזור לנתיב הימני.

• יש להקפיד על נסיעה בנתיב הימני בלבד, ולעקוף בזהירות דרך נתיבים אחרים. אין לסטות מנתיב הנסיעה ללא איתות, ומבלי לוודא שהנתיב הסמוך פנוי.
• עם הופעת סימני עייפות – יש לעצור למנוחה, ולנטוש את הכביש המהיר.
• אין לנסוע בשולי הדרך, פרט למקרים בהם החוק מתיר זאת. אסור לעקוף בשוליים!
• יש להימנע מבלימה חזקה, לאחר הירידה לשוליים, ואין להטות את ההגה בפתאומיות.
• חשוב להקפיד על רענון ומנוחה, במהלך נסיעות ארוכות.
• אין להטעין את המכונית במטען יתר, ואין להסיע נוסעים רבים מהמותר בחוק וברישיונות.
• גם באור ירוק ברמזור חשוב להיזהר, ולבדוק כי אין רכב אחר בצומת, או רכב הנוסע לקראת הצומת.
• חשוב להיכנס לצומת פנויה בלבד, ורק במצב שניתן לפנותה ללא הפרעה.
• יש להימנע מהפתעת הולכי רגל במעברי החצייה או בכל דרך אחרת.
• יש להדליק אורות מעבר בראות גרועה, בשעות הדמדומים, ועם עלות השחר, ובייחוד בכביש דו סטרי צר.
• בעת דיבור בטלפון סלולארי, הכרחי לנהוג כאשר שתי הידיים אוחזות בהגה. השתמש בדיבורית והקדש את מלוא תשומת הלב לנהיגה עצמה.

נסיעה במעלה ובמורד

בעלייה יש לנסוע מימין לכביש ואין לעקוף. יש להשתמש בתיבת ההילוכים לצורך הפחתת המהירות. המנוע ישמש כבלם, ויחסוך בלאי מואץ של רפידות הבלם ושחיקתן.

בעת עצירה, לצורך טיפולים או תיקונים, יש להחנות את הרכב בשוליים, במרחק בטוח מהכביש. חשוב להפעיל את תאורת החירום – האורות המהבהבים – ולהשתמש במשולש אזהרה כדי להרתיע נהגים אחרים.

נהיגת לילה

נהיגת לילה אינה דומה לנהיגת יום. על הנהג להיות ערני מאוד, ובעל תגובה מהירה שבעתיים. בטיחות הנהיגה תלויה ביכולתו של הנהג לקלוט את תמונת המצב שמסביבו ולהגיב בהתאם. בשעות החשיכה לנִרַאות כלי הרכב חשיבות רבה ביותר.

גם נהיגה בערפל מגבילה את הראות. הערפל בדומה לסופות חול ואבק יוצר אשליה, שאורות הרכב חודרים מבעד לערפל, אולם בפועל אלומת האור מוחזקת על ידי הערפל ומרחק הראות מוגבל ביותר. בנסיעה בערפל יש להדליק את אורות המעבר, ולהימנע משימוש באורות דרך. יש להקפיד במיוחד על נהיגה איטית, ועל נסיעה בנתיב הימני בלבד.

מנגנון הראייה מספק את מירב המידע לנהג, ולכן יש לאפשר לו לפעול במלוא היעילות. לצורך הראייה נדרש מקור אור כלשהו. בתאורת יום, השמש מאירה את העצמים הניידים והנייחים, ואילו בחשיכה, אנו מאירים את תוואי הדרך בתאורת הרכב. הארה נכונה חיונית גם לשמירה על ערנות הנהג, וגם להקטנת המאמץ של עיני הנהג הגורם להתעייפותו. כידוע, עייפות הנהג גורמת, לא אחת, לתאונות דרכים, בשל חוסר יכולתו של הנהג לקבל החלטות מהירות במצבי חירום.

נהיגת חורף

גשם ראשון

בכל שנה, מיד לאחר הגשם הראשון, מתרחשות תאונות רבות בכל רחבי הארץ. הללו גורמות לפגיעות חמורות בנפש וברכוש. הכביש, הופך בוצי וחלק, וסכנת ההחלקה הופכת ממשית. לכן חייב הנהג להתאים את נהיגתו למצב החדש.

הוראות לנהיגת חורף

לפני היציאה לדרך יש לבדוק לחץ אוויר בצמיגים ולוודא תקינות של המגבים. חשוב לנקות שמשות, מראות ופנסים. החוק החשוב ביותר לנהיגה בכבישים רטובים הוא לנהוג ברגישות ולהימנע מפעולות פתאומיות בעת האצה, בלימה או היגוי. לכן, בנהיגה בחורף, יש לשמור יותר מרחק מהמכונית שלפנינו, ולהאט ממרחק גדול יותר לפני – עקומות, פניות, צמתים, ומעברי חצייה, על מנת שהבלימה הסופית תהיה קלה ועדינה.

בנהיגת חורף חייב הנהג לתפקד ביעילות יתר, למרות התנאים המכבידים שנוספו בשל מצב הדרך ומצב מזג האוויר.

כאשר קיימת סכנת החלקה, יש ללחוץ על דוושת המצמד. במקרה של תיבת הילוכים אוטומטית – יש להסיט את ידית הבורר למצב "N". יש לנסות להמשיך את מסלול הרכב באמצעות פעולת ההגה. ככל שתנאי הדרך והתנועה מאפשרים, יש להפעיל את הבלמים בצורה שלא יינעלו ליותר מאשר חלקי השנייה, אחרת יאבד הנהג כליל את השליטה על היגוי הרכב.

הולכי רגל

הולך רגל הולך בלבוש כבד, מסורבל ולרוב כהה. יש לקחת זאת בחשבון. כמו כן, השימוש במטריות המגינות מהגשם, מסתיר חלק מהתמונה.

השפעת האלכוהול

ממחקר שנערך באוניברסיטת ניו-יורק, להשפעת האלכוהול על תפקוד הנהג, עולה כי האלכוהול הוא אויבו הרציני ביותר של הנהג. לפי תוצאות המחקר, שצוטט בעיתון הפנימי של חברת החשמל, אצל אדם, השותה שתי כוסות ויסקי, נצפות התופעות הבאות:
• תגובת העין איטית.
• שיבושים בראייה מרחבית.
• נפגעת חדות העין.
• זמן הסתגלות האישון לסנוור גדל מ-7 שניות לכ-32 שניות.
• זמן התגובה הכולל גדל ב: 15-25 אחוזים.
• נפגמת יכולת ההערכה של מרחקים ומהירויות.
• כושר ההבחנה בפרטים פגום.
• הנהג מרבה לדבר.
• הביטחון העצמי גדל ועימו הנכונות לקחת סיכונים.
• ערכי המוסר מופחתים.
• התפקוד הכללי בנהיגה נפגע ב: 25-49 אחוזים.

ראוי לציין, כי פחית בירה שקולה לכוסית ויסקי, או לכוס יין, מבחינת כמות האלכוהול. וגם מי ששותה פחות משתי כוסיות, כשירותו נפגמת, והוא מסתכן בנהיגה.

גורמים נוספים המשפיעים על כושר הנהיגה ועל תגובת הנהג הם כושר הראייה וכושר השמיעה.

כושר הראייה המינימאלי הוא – 6/12 בעין אחת לפחות, ושדה הראייה הראוי שלא יפחת מ-130 מעלות לפחות. הנהג רשאי להסתייע במשקפיים או עדשות מגע כדי להתאים את ראייתו לכושר האמור.

כושר השמיעה בלחש מינימאלי הנדרש, לא יפחת מ-35 דציבלים ממרחק של 3 מטר באוזן אחת, או 50 דציבלים ממרחק 1 מטר באוזן אחת, ו-45 דציבלים ממרחק 1.5 מטר באוזן השנייה.

הגורם המכאני בנסיעה

מבחינים בגורמים רבים ושונים לתרחיש תאונת דרכים. קשה לבודד גורם אחד או להצביע על גורם מרכזי, אם כי הנתונים היבשים מצביעים בעיקר על הגורם האנושי. בדרך כלל תאונה נגרמת משילוב של שלושה גורמים: אופן נהיגתו של האוחז בהגה, סביבת האירוע והגורם המכאני ברכב.

נהג מאומן עשוי להימנע מתאונה, גם אם ינהג בתנאי סביבה קשים או ברכב לא בטיחותי. על הנהג מוטלת חובת הזהירות, הפעלת שיקול הדעת, הימנעות מנהיגה תוקפנית, התנהגות זהירה, הענקת תשומת לב מספקת בדרך – תוך התחשבות בכל הנסיבות, ערנות לסביבה, וצפייה מראש של העלול להתרחש, וכל זאת כדי למנוע תאונה מבעוד מועד.

תנאי סביבה נאותים עם רכב בטיחותי עשויים לפצות, במידה מסוימת, על נהיגה פרועה או פזיזה. רכב בטיחותי יכול להתגבר, במידה רבה, על תנאי דרך נחותים, עקומות חדות, שיפועים, וכדומה. החוק אוסר לנהוג ברכב שמצבו הטכני ירוד, העלול לגרום לרעש, להפרעה, לנזק או לסכנה לנמצאים בתוכו או על ידו, לעוברי הדרך האחרים או לרכושם. מפרסומי הלשכה המרכזית לסטטיסטיקה, המבוססים על נתוני המשטרה, הגורם המכאני משפיע מעט מאוד על התרחשות תאונות הדרכים בישראל, אולם ממצאים מעמיקים מחו"ל מצביעים על שיעור גדול, המגיע עד לידי 10 אחוז ואף יותר, מכלל התאונות – שנגרמו עקב כשל מכאני ישיר או עקיף.

מובן על כן, מדוע קשה לאתר את הגורם הישיר לתאונה. היא מתרחשת, כשמופר איזון המערכת הכוללת. חוסר האיזון יכול להיגרם על ידי אחד הגורמים, שיכול תוך תגובת שרשרת לשתף את יתר הגורמים.

השפעת מערכת הבלמים על הבטיחות

רכב נע במהירות גבוהה – יוצר אנרגיה קינטית אדירה. מערכת הבלמים נועדה לבלום את התנועה, באמצעות הצמיגים המפתחים חיכוך בינם ובין הכביש. על הבלמים לספק את הכוח לבלימת הגלגלים ככל שנדרש כדי לעצור את הרכב ביעילות. הבלימה מתבצעת על ידי חיכוך שבין רפידות הבלם לבין משטח הפלדה של דיסק הבילום.

ככל שמשטחי פני החיכוך מתחממים יותר, יורד שיעור החיכוך ביניהם, עד לאובדן כושר הבילום. קירור דיסקי הבלימה והתופים נחוץ לפעולתה התקינה של המערכת.

הקירור נעשה על ידי הגדלת שטח פני החיכוך כדי לזרז את העברת החום לאוויר, וכן על ידי הזרמת אוויר רב לכיוון הדיסקים או התופים.

כוונת דיסקים מאווררים, היא לשתי צלחות הדיסק המחוברות ביניהן באמצעות רגליות מרווח, כדי לאפשר את הזרמת האוויר בין השתיים. בכך מכפילים את שטח המגע עם האוויר ומזרזים את זרימת החום מהדיסק אל האוויר החיצון. החום הנוצר מחיכוך זה מועבר גם לנוזל הבלמים, ועל כן חשוב להשתמש בנוזל מתאים לתקן.

יכולת בלימה חזקה ומאוזנת תורמת לבטיחות האקטיבית של הרכב המודרני, ולרוב מותקנים ארבעה בלמי דיסק כשהקדמיים מאווררים.

בדור הבא של הבלמים, יחליפו כבלים חשמליים את מערכות הבלמים ההידראולית.

כשהנהג ילחץ על הדוושה, יועבר אות אלקטרוני למחשב, שיפעיל את משאבות האופן האלקטרו-מכאנית בכל גלגל וגלגל. פעולת בלימה חלקית תוכל להתבצע גם ללא שהנהג לוחץ על "דוושת" הבלם. המטרה היא לייצב את הרכב בלי שהנהג מתערב בתהליך.

השפעת הבלמים על מרחק הבלימה, כיוון הבלימה, ויציבות הרכב היא קריטית מבחינה בטיחותית. מערכת למניעת נעילת גלגלים משפרת את אחיזת הרכב בכביש, תוך שמירת היכולת לשליטה במערכת ההיגוי.

דוושה בודדה למצערת ובלם

המצאה בטיחותית זו נועדה לקצר את פרק הזמן העובר מרגע ההחלטה לבלום ועד לביצוע הפעולה עצמה. הפיתוח שמקורו בשבדיה, משלב את דוושת ההאצה ודוושת הבלימה לדוושה אחת, המשמשת כמצערת ובלם. ההמצאה עברה בדיקות של הרשות לבטיחות בדרכים בשבדיה ואושרה לשימוש.

בדיקות שנערכו הוכיחו כי לנהג הממוצע נדרשות 0.2 שניות להעברת הרגל מדוושת תאוצה לדוושת הבלם במקרה חירום. זמן שווה למרחק של 5 מטרים במהירות של 90 קמ"ש. לדברי הממציא, הדוושה המשולבת יכולה להציל חיים.

הדוושה הבודדה נעה על שני צירים שונים. הראשון, בדומה לתנועת הדוושות המוכרות לנו, משמש כמצערת. עקב הרגל משמש כנקודת ציר ותנועת כף הרגל בתנועה רגילה מיועדת להאצה. הציר השני משמש לתנועה אופקית לאחור, ואחראי על הבלימה.

מנגנון אלקטרומגנטי נועל את הבלם למקומו ומונע בלימה כלשהי בעת ההאצה. ההסתגלות לדוושה מהירה מאוד ואינה דורשת התאמה או אימון מיוחד. אולם, החשש הוא שתחושת הבטיחות תעודד נהיגה פזיזה מדי.

דוושה אלקטרונית לבלם

הדוושה האלקטרונית היא רק עוד צעד לקראת שיטת "בלימה על ידי חוט". על פי שיטה זו תסולק כל ההידראוליקה מהרכב, אלא שלכך מתנגדים מומחי הבלמים בתעשיית הרכב, המצהירים כי גם בעתיד הם רוצים להגיע בריאים ושלמים הביתה.

מרצדס הצליחה להכניס את מרבית תכונות בקרת הבלמים המודרנית ליחידה אחת, המכונה "סנסיטרוניק". בליבה של המערכת ישנה אספקה הידראולית בלחץ גבוה עם הפעלה חשמלית, היכולה להפעיל כוח רב משל בלמי כוח רגילים ובמהירות רבה יותר. בעת לחיצה על דוושת הבלם המכונית מתייחסת כך כאל המלצה דיגיטאלית, ולא כאל הוראה פיסית. הודות למערך חיישנים דיגיטאליים, המערכת מסוגלת למדוד את מהירות העברת הרגל מדוושת ההאצה לדוושת הבלם, כשתנועה מהירה מכינה את הבלמים לעצירת חירום. אם לוחצים לאחר מכן על הדוושה במלוא העוצמה, פועל הבלם בכל כוחו לעצירת הרכב במרחק הקצר ביותר. בביצוע פניות, מעביר הבלם לחץ אל הגלגלים החיצוניים שבהם יש אחיזה רבה יותר.

במידה והרכב מתחיל להסתחרר, מועבר לחץ גבוה יותר לגלגל המתאים, על מנת לתקן את ההחלקה.

מערכת למניעת נעילת גלגלים בבלימה – A.B.S

החיכוך בין הגלגל לכביש – חשוב במיוחד לבטיחות הנסיעה. ככל שיש כוח חיכוך רב יותר בין הגלגלים לכביש – הנסיעה בטוחה יותר. גלגל נעול, אינו מסוגל להעביר כוחות צד יעילים. אפילו כוחות קטנים ביותר גורמים לסטייה של גלגל נעול ממסלול התקדמותו. רק כאשר הגלגלים מסתובבים, הם מסוגלים להעביר כוחות לכביש, להיצמד אליו ולהפנות את הרכב על פי הנחיות הנהג. ככל שהחלקתם קטנה יותר-העברת הכוח משתפרת. הדבר נכון גם בעת בלימה ובעת האצה.

בבלמים רגילים, במצב חירום דרושות לחיצות חוזרות על הבלמים (פמפום) כדי להאט. על הנהג מוטל להרגיש מתי הגלגלים ננעלים, ולהרפות מהבלמים לפני שהמכונית תיהפך לטיל בלתי ניתן לניהוג. כשגלגל אחד ננעל, אין עוד תועלת ביכולת הבלימה של כל הארבעה. מומחים רבים רואים בבלימה הממוחשבת את המערכת הראשונה בה תרם המחשב תרומה קרדינאלית ביחסי הגומלין בתנועה שבין הנהג, הרכב והסביבה.

השיטה של בלימת A.B.S היא הפיתוח החשוב ביותר בתחום הבטיחות האקטיבית, ומאפשרת להגיע למלוא פיצוי הפוטנציאל של הבלימה בדרכים משובשות ובכביש רגיל.

בלחיצה מיידית על דוושת הבלם, נוטים גלגלי האופן להינעל. סוליית הצמיגים נשחקת, אך חמור יותר הוא אובדן היציבות הכיוונית והחלשות כושר האחיזה בכביש. מכאן לא רב

המרחק לאובדן שליטה, התהפכות ותאונה. ומעשית, נתונים לחסדיהם של הכוחות הפועלים על הרכב, כגון: משקל, מצב הכביש, מצב הצמיגים וכוח ההתמדה.

בבלימת מכונית פרטית, הנהג מעביר כוח, באמצעות רגלו, למשאבת בלם מרכזית, וממנה אל משאבות האופן בכל הגלגלים. בתנאים רגילים, חיכוך הרפידות מול תופי הבלימה ודיסקיות הבלימה מאט את תאוצת הגלגלים עד לעצירה הסופית, אך בבלימת חירום ננעלים הגלגלים עוד לפני העצירה המוחלטת של הרכב. מערכת מניעת נעילת גלגלים, שהינה צורך בטיחותי מובהק, נכנסת בשלב זה לתמונה ומבצעת אוטומטית את פעולת ה"פמפום" על כל גלגל בנפרד. מרחק הבלימה במרבית המקרים הוא הקצר ביותר, היציבות נשמרת ואחיזת הכביש מעולה. תכונה חיובית נוספת היא אפשרות השליטה בהיגוי – לאורך כל הדרך, ללא קשר עם מידת חלקלקות הכביש, באותם שברירי שנייה בהם ננעלים הגלגלים.

צמיגי הרכב מפתחים את החיכוך הגדול ביותר בינם לבין הכביש. מעטים הנהגים שבמצב שבו הגלגלים ממשיכים להסתובב אך נמצאים על סף ההחלקה, מסוגלים לשלוט על כוח הלחיצה בדוושת הבלמים ולהביא את הצמיגים למצב זה של טרם החלקה. לכן, בשנים האחרונות התרחב השימוש במערכת בלמים מבוקרי מחשב (A.B.S), שמונעת מצמיגי הרכב להגיע למצב החלקה, ללא קשר לחוזק הלחץ על דוושת הבלמים.

מערכת בלמי A.B.S מבוקרת על ידי מיקרו-מחשב, המגיב במהירות רבה מאוד על שינוי אותות המגיעים מחיישני הגלגלים. האותות מופיעים בצורת גלים סינוסואידליים, ובתדירות עד 6000 הרץ. ביכולתה לאתר נטייה לנעילה של גלגל בתוך מילי-שניות, להעביר הוראות להפעלת שסתומים אלקטרו-מגנטיים עד 15 פעמים בשנייה, ובו זמנית להפעיל את משאבת נוזל הבלמים.

בשעת הפעלת מערכת ה-A.B.S, דוושת הבלם רוטטת בצורה מורגשת למדי. הקרקוש שנשמע אינו מעיד על תקלה. זה פשוט קול הלפיתה והשחרור בפעולה. חשים ברטט הזה גם בנהיגת חורף, ויש לקבל זאת כאזהרה בנסיעה על כביש חלק.

מספר נקודות לציון
• הנהג יכול לנתק את המערכת, מבלי לעצור את הרכב.
• במקרה של תקלה באחד האופנים מתנתק האופן הנגדי.
• בהפעלת המערכת, אין הצמיגים משאירים סימני בלימה רציפה, ובעת תאונה קיימת בעיה לאמוד את מהירות הרכב.
• אורך חיי הצמיגים יגדל, אך אין אפשרות לבדוק במדויק את מרחק הבלימה ולקבוע את מהירות הנסיעה.
• המערכת אינה משנה את ביצועיה, לפי מצב הכביש, בין אם הוא רטוב או יבש.
• על אף הפעולות הרבות שעושה המערכת, עד לעצירה המוחלטת של הרכב – מרחק הבלימה קצר יחסית במירב תנאי הנסיעה. בתנאי דרך מסוימים, כגון בשלב ובכביש מצופה, מרחק הבלימה מתארך.

בלימה עם בקרה אלקטרונית – E.B.S

מערכת E.B.S (Electronic Braking System) היא מערכת בלימה אלקטרונית שפותחה כדי להבטיח את ביצועי הבלימה המרביים ואת אמינותם. המערכת משפרת את ביצועי ה- A.B.S אולם אינה מחליפה אותה.

יתרונות מערכת בלימה פנאומטית עם בקרה אלקטרונית

בלימה בטוחה יותר ומרחקי בלמים קצרים יותר, היות שהמערכת מפעילה את הבלמים בצורה שווה.

בלאי רפידות בלם מופחת ואמינות לטווח ארוך. שימוש במיכלי אוויר קטנים יותר, נדרשים פחות צינורות אוויר ופחות רכיבים במערכת הבלימה. קצב שחיקת רפידות אחיד מלפנים ומאחור. בנוסף על כך מיעוט חלקים מצמצם את שירותי התחזוקה.

חיישנים מזהים תקלות ומספקים מידע לתחזוקה מונעת ודיאגנוסטיקה אמינה יותר.

כמערכת בלמי אוויר רגילה, דוושת הבלם המשמשת כשסתום, מעבירה את לחץ האוויר לבלמי השירות באמצעות ווסת. לעומת זאת, בשיטה החדשה, משתמשים בבקר אלקטרוני. הנהג אינו מפעיל יותר את דוושת הבלם לצורך אספקת לחץ למערכת הבלמים, אך כאשר הוא לוחץ על הדוושה נקבעת ההאטה הדרושה באופן אלקטרוני וללא השהייה. לנהג יש תחושה רגישה יותר בעת לחיצה על דוושת הבלמים והבלימה הופכת לבטיחותית יותר.

בעת לחיצה על דוושת הבלם, אות חשמלי נשלח ליחידת הבקרה האלקטרונית, במקום אוויר. חיישנים מודדים את המשתנים, כגון: שחיקת רפידות הבלם, טמפרטורת הרפידות, עומס על הסרנים ומהירות הגלגל.

הבלמים מופעלים על ידי לחץ אוויר כשל המערכת הרגילה וכל התהליך מתרחש כמעט ללא זמן תגובה.

בלימה אלקטרו-הידראולית

למערכת זו יש יתרונות בטיחותיים עצומים, שבאים לידי ביטוי בהקטנת מרחק העצירה ובשיפור יציבותו הדינאמית של הרכב, באמצעות מערכת ה-EPS שמאפשרת למחשב לבלום כל גלגל וגלגל בנפרד, תוך התרחקות מסף ההתהפכות.

בשנים הקרובות נראה יותר ויותר יצרנים העוברים למערכות בלימה אלקטרו-הידראולית, וזאת עד שהתקינה תאפשר להשתמש במערכות אלקטרוניות לחלוטין. קצה מערכת הבלמים עודנו קונבנציונאלי, עם מערכת הידראולית ודיסקיות בלימה. אולם במקום מגבר בלם (בוסטר) הידראולי כבד מותקנת משאבה חשמלית שיוצרת לחץ הידראולי על פי הנחיות חשמליות המתקבלות מחיישן שמותקן תחת דוושת הבלם.

באמצעות ארבעה שסתומים, נשלטים חשמלית, המערכת מפזרת לכל אחד מארבעת הגלגלים עוצמות בלימה שונות, וזאת בהתאם להנחיית מערכת בקרת היציבות.

מערכת בקרת סחרור A.S.R / T.C.S

מערכת בקרת סחרור היא במידה מסוימת תחליף להנעה כפולה. היא שולטת על הגלגל המסתחרר – הן על ידי המנוע באמצעות המצערת, תזמון ההצתה או ההזרקה, או על ידי פעולת בלימה.

עם שילוב בקרת מנוע ובלמים, מערכת זו עדיפה על דיפרנציאל בעל נעילה אוטומטית, ובמיוחד אם הרכב מצויד במערכת למניעת גלגלים בבלימה – A.B.S, כאשר אותות מהירות סיבוב הגלגלים כבר מצויות ברכב. זו יכולה להיות הסיבה לדרישה הגוברת והולכת למערכות A.S.R, המשולבות עם A.B.S, בסוגי כלי רכב שונים.

סחרור, כידוע, מונע את יכולת העברת הכוח למשטח הכביש שתחת הגלגל וגורם להחלקת האופנים המניעים בעת האצה. ברכב בעל הנעה קדמית, גורם סחרור האופנים להפחתת יציבות ההיגוי – תופעה הדומה בתוצאותיה לנעילת האופנים הקדמיים, כאשר האחוריים מסתחררים. התוצאה היא, אובדן יציבות הנסיעה, קרי – הרכב מוטה לצד.

מעגלי בטיחות בודקים במחזוריות של שתי שניות, את תפקוד ותקינות המרכיבים האלקטרוניים. בנוסף, מבוקרים זמני תגובת השסתומים הסולונואידיים וכן תפקוד המחשב המרכזי. בדרך כלל, לכל גלגל מורכבים שסתומי בלימה דיפרנציאליים נפרדים. אם אחד מהגלגלים המניעים מתחיל להסתחרר, מהירות המנוע מוקטנת מייד באמצעות מעגל בקרה אלקטרוני. האטת המהירות מתבצעת עד שמומנט הפיתול של המנוע מגיע לערך המתאים. הבקרה מגדילה את לחץ הבלימה באורח אוטומטי, מבלי שהנהג יצטרך ללחוץ על דוושת הבלם. יש לציין כי שינוי הפיקוד האלקטרוני מתרחש תוך מיליונית השנייה.

מערכת סיוע לבלימת חרום E.B.A

מערכת סיוע לבלימה, המפרשת לחיצה מהירה ופתאומית על דוושת הבלימה כבלימת חרום ומוסיפה אוטומטית לחץ נוסף על הדוושה כדי להגיע לעצירה מלאה. כשמרפים מהדוושה, מתאימה המערכת את עצמה ומפחיתה מהלחץ שסופק.

מהנדסי פיתוח של מספר יצרניות רכב מצאו שנהגים רבים לא מפעילים מספיק כוח על דוושת הבלם על מנת להפעיל את מערכת ה-A.B.S כבלימת חרום. מגבר בלם מכאני, אשר מגביר בפועל את הכוח המופעל על דוושת הבלם ללא תלות בנהג (משקל / גיל / מין), מביא לביצוע עצירה אופטימאלית בבלימת חרום.

מערכת חלוקת עוצמת הבלימה E.B.D

מערכת E.B.D מקצה באופן דינאמי את עוצמת הבלימה לגלגלים בעלי האחיזה הגבוהה ביותר, כדי לשפר את הבלימה. עיקר החלוקה מבוצע בין הבלמים הקדמיים לבין הבלמים האחוריים, על ידי בקרה אלקטרונית. תפקוד המערכת מושג על ידי שילוב התוכנה הייחודית במודול מערכת למניעת נעילת גלגלים בבלימה – A.B.S. כמו כן נכללים בה מספר רכיבים ושסתומים הידראוליים.

למעשה, מערכת חלוקת עוצמת הבלימה האלקטרונית ממלאת את מקומם של שסתומי מגבילי הבלמים האחוריים, ובכך מפשטת ואף מוזילה את מערכת הבלמים ההידראולית הרגילה של הרכב. ניתן להפעיל את הבלמים בעוצמה מרבית שונה – גבוהה יותר בקדמיים ופחותה יותר באחוריים.

הבקרה האלקטרונית הינה חלק בלתי נפרד ומשלים למערכת מניעת גלגלים בבלימה. התוצאה בפועל היא חלוקה יעילה יותר של הפעלת בלמי הרכב ושיפור התנהגותו הדינאמית. בבלימת חרום נמנע אובדן השליטה במערכת ההיגוי ובד בבד מעניקה שליטה על גלגל ההגה.

נוזל בלמים

אובדן תכונותיו של נוזל הבלמים הוא יותר פונקציה של זמן, מאשר מרחק הנסיעה שהרכב גמע. למען בטיחות הנסיעה, נחוץ להחליף את נוזל הבלמים מעת לעת; הוא סופח אליו לחות ומים, גם כשהרכב חונה, או מאוחסן. בדרך כלל היצרנים ממליצים להחליפו כל שנתיים או שלוש.

נוזל הבלמים עשוי לרוב מג'ליקול, שהוא חומר סינטטי, שתפקידו להעביר את כוח לחיצת דוושת הבלם אל עבר בוכנות האופן בגלגלים, לצורך בלימת הרכב. התקנים הבינלאומיים מגדירים תכונות רבות ומחייבות, כגון: צמיגות מתאימה, יציבות בטמפרטורות גבוהות, יציבות כימית, עמידה בפני קורוזיה, נקודת רתיחה יבשה ונמוכה, עמידות בחמצון, נדיפות נמוכה, עמידות בטמפרטורות נמוכות ומניעת תקיפת אטמי גומי.

בלם דיסק מגע מלא

בלם המגע המלא מספק כוח באמצעות דחיסת דיסקית חיכוך בין שתי דיסקיות אחרות, כאשר סרעפת עגולה מפעילה עליהם לחץ הידראולי. יש כמה יתרונות לבלם זה:

הוא נתון להרבה פחות שחיקה ולבעיות כגון עיוותים בדיסקיות וזה יאריך את חיי הבלמים, הוא מאפשר בלימה בעלת עוצמה רבה יותר, והלחץ הנמוך של המערכת ההידראולית יכול לאפשר את יצור המכלול המרכזי מפלסטיק.

הדיסקיות נתונות במארז דמוי תוף, המשגר את עוצמת הבלימה באמצעות חריצים התואמים את קצה הדיסקית. הלחצים השווים מחלקים את העומס על פני שטח גדול בהרבה לעומת בלמי דיסק רגילים. לחץ ההידוק מפוזר בצורה שווה, ומפחית את הרעידות הנוצרות לעתים כאשר שטח המגע אינו עגול לחלוטין או מחוספס.

מגבר בלם אלקטרוני

ישנם נהגים שאינם מסוגלים להפעיל את הבלמים במלוא כוחם במצבי חירום, בשל מגבלותיהם הגופניות. בכך הם מסכנים את עצמם ואת האחרים. במשאיות קלות ובאוטובוסים מקבלים הבלמים תגבור על ידי מגבר אוויר דחוס, המעלה את הלחץ במידה ומשולבת מערכת הידראולית בהן. ואילו מערכת בלמים, שבה אוויר דחוס מוזרם על ידי הדוושה ישירות אל סנדלי הבלם, אינה מתוגברת כי אין בה מגבר.

בלמי כוח הם מערכת בלמים המתוגברת על ידי מגבר. במערכת כזאת מופעלים על דוושת הבלם שני כוחות: כוח רגלו של הנהג וכוח המסופק על ידי המגבר כמנגנון נוסף. על פי חקר שערכה חברת טויוטה לבדיקת תגובתם של 208 נהגים בני 18 עד 70, עולה כי כ-53% הפעילו את הבלמים כהלכה, 42% הפעילו את הבלמים במידה לא מספקת, 5% הנותרים כמעט ולא יכלו להפעיל את הבלמים.

בלם מכאני חדש שפותח על ידי חברת ניסן כולל יחידת הגברה לתת-לחץ. היחידה רגישה למהלך של דוושת הבלם. מהלך ארוך יותר מתגבר על כוחו המכוון מראש של קפיץ בקרה. בכך מוכנס אוויר רב יותר לתא האחורי של המגבר ובזאת מתווסף כוח למוט הדחיף של הצילינדר הראשי. אין במערכת זו מיכל וואקום חיצוני ולכן מבנהו פשוט. מרחק העצירה מתקצר ב-15% כאשר מפעילים 75% מכוח הבלימה.

חברת טויוטה הציגה מגבר בלם הידראולי מבוקר אלקטרונית הפועל בשילוב עם מערכת מניעת גלגלים בבלימה ובקרת יציבות הרכב. המערכות המשולבות מפעילות אוטומטית של הבלם, בכל אופן בנפרד, כדי לקיים יציבות ומשיכה מבוקרת.

מאיטים ברכב כבד

בעתיד סביר כי נראה מערכות האטה אלקטרוניות במכוניות הפרטיות והקלות, היות ושמירת מרחק בכביש ושמירת מהירות קבועה, כך מסתבר, היא משימה בטיחותית חשובה מכדי שניתן להפקיד את ביצועה בידי נהג אנושי.

נכון להיום, נהוג להשתמש במאיטים באוטובוסים, משאיות ורכב כבד לשיפור ביצועים, או ליתר דיוק: לקבלת רמת בטיחות רצויה במהירות גבוהה יותר.

סוגי המאיטים שבשימוש:

מאיט בלם פליטת מנוע

מאיט זה הוא למעשה מצערת, המותקנת בצינור הפליטה. המבנה שלה פשוט וזול, דומה לשסתום פרפר. הפעלת המאיט חוסמת את פתח יציאת גזי הפליטה ממנוע הדיזל, ובכך מגדילה את הלחץ על הבוכנות בעת מהלך הפליטה.

יעילות בלם הפליטה אינה גבוהה. השימוש במאיט בלם פליטה רגיל – מוגבל על כן, למשאיות קלות יחסית.

מאיט מנוע מסוג ג'ייקובס

בלם מנוע "ג'ייקובס" – מבוסס על עקרון השחרור של לחץ הדחיסה עם סיום מהלך הפליטה. השחרור מבוצע על ידי פתיחה של שסתומי הפליטה (בסוף מהלך הפליטה). כך מבוטל הלחץ, אשר היה חוזר ודוחף את הבוכנה כלפי מטה, לאחר סיום הדחיסה. בשיטה זו – הפתיחה של שסתומי הפליטה מבוצעת בשלב ההתחלה של הזרקת הדלק. על כן – היא מתאימה למנועי דיזל בלבד עם גל שסתומים מתאים.

מאיט "ג'ייקובס" הינו יעיל מאוד, ומגדיל במידה רבה את כוח הבלימה של המנוע. בתחילה הותקן מאיט "ג'ייקובס" במנועי "קאמינס" האמריקאיים בלבד. עם השנים שופר המאיט והותקן גם במנועי משאיות ורכב כבד של יצרנים אחרים.

מאיט הידראולי

ברכב כבד פועל מאיט הידראולי, בדרך כלל, ישירות על גל ההינע – בין תיבת ההילוכים לסרן המניע. עוצמת מומנט הבלימה – נקבעת לפי כמות השמן הנדחסת בין להבי הרוטור והסטטור במאיט (אלה בנויים בשיפוע – כדי לקבל מומנט בלימה גבוה). הנהג מפעיל באמצעות דוושת הבלם, או ידית, את שסתום האוויר והדוחק שמן לעבר כפות המאיט ההידראולי. האנרגיה הקינטית של הבלימה – מומרת לחום. המאיט אינו יכול לפזר על פני המשטחים שלו את כל החום – על כן עובר חלק מהחום למערכת הקירור של הרכב.

יתרונות המאיט ההידראולי
• מומנט הבלימה קבוע, ללא תלות בהילוך המשולב.
• עיקר עומס הבלימה – נספג על ידי המאיט ההידראולי (בכך פוחת העומס על יתר מכלולי הרכב הכבד).
• חיסכון ניכר בעלויות התחזוקה – בשל צמצום השימוש בבלמי השירות והרפידות.
• אמינות גבוהה ופעולה שקטה מאוד בכל תנאי דרך ונסיעה.
• יעילות בלתי מוגבלת, גם בבלימה ממושכת (שומר על חום המנוע בנסיעה ארוכה במדרון. החום מסולק על ידי מערכת הקירור).
• אין חשש להפעיל את בלמי השירות, גם לאחר פעולה ארוכה וממושכת של המאיט.
• מתאים וחשוב במיוחד ברכב המוביל חומרים מסוכנים ודליקים (כי אין חשש להופעה של ניצוץ חשמלי או השראה אלקטרו-מגנטית).

מאיט חשמלי-אלקטרוני (אלקטרומגנטי)

מאיט חשמלי-אלקטרומגנטי מעניק לרכב כבד המצויד בו כוח האטה מדויק, אמין וזמין. שימוש נכון במאיט כזה מביא לחיסכון ניכר בחיי הבלמים, כי הוא מפחית את הצורך להשתמש בהם, הבלמים אינם מתחממים ונשארים זמינים ויעילים לבלימת חירום.

מאיט חשמלי מוכן לפעולה מיד עם תחילת הנסיעה. הנהג יכול לווסת את פעולת המאיט לכמה מצבים. כדי לשמור על יציבות הרכב – רצוי לערוך הפסקה קצרה כאשר עוברים ממצב אחד לאחר ביחידת המאיט (במיוחד כאשר הרכב נוסע עם מטען קל או ללא מטען כלל).

בנסיעה עירונית: השימוש במאיט חוסך בלאי של הבלמים, מונע עצירה פתאומית ותורם לנוחות הנסיעה.

בנסיעה מחוץ לעיר: המאיט מאפשר נסיעה מהירה יותר, חיסכון בדלק והאטה יעילה.

בנסיעה בתנאי שטח קשים: מומלץ לשלב שימוש במאיט, יחד עם מומנט ההאטה של תיבת ההילוכים – כדי לנצל את אפקט הבלימה של המנוע עצמו ולשמור על מהירות רצויה בעיקולים, ירידות ופניות חדות.

בנסיעה במורד תלול: לאחר שהרכב מגיע למהירות המבוקשת – רצוי להשאיר את יחידת המאיט במצב 2, כדי להשיג יציבות מירבית. יתכן כי יהיה צורך מדי פעם להשתמש בבלמים – כדי לווסת את מהירות הרכב בהתאם למסלול, במיוחד בפניות.

נסיעה בתנאי שלג, קרח ובוץ: מחייבת זהירות יתרה. יש לעיין בהוראות יצרן הרכב. בדרך כלל ניתן להשתמש ביחידת המאיט ביעילות גם בכביש חלק. השימוש במאיט במצבים כאלה – מחייב נקיטת אמצעי זהירות נוספים. רצוי לנסות תחילה את שני השלבים הראשונים של המאיט ולראות כיצד הרכב מגיב.

בנסיעה ברכב כבד במיוחד: על הנהג להיעזר גם בבלמי השירות וגם באפקט הבלימה של המנוע. על הנהג לוודא כי כל המערכות פועלות ביעילות מירבית.

מערכת אינטגראלית לבלימת משאית

לאלקטרוניקה יש תפקיד חשוב ברכב כבד: לצמצום זמן התגובה המכאנית של בלמי האוויר ושיפור יעילות הבלימה. מרגע שהנהג לוחץ על דוושת הבלמים במשאית הרגילה ועד שהם מופעלים ביעילות חולף זמן ממושך הנדרש לבניית לחץ אוויר גבוה בבוסטרים. זהו חסרון בטיחותי מובהק, היות וכל חלקיק שנייה נוסף גורם להתארכות מרחק הבלימה.

מערכת אינטגראלית חדישה, שעברה אינסוף בדיקות בטיחותיות, משלבת בתוכה את בלמי האוויר יחד עם פיקוד אלקטרוני. היתרון הוא בהפחתת זמן ההשהיה ליצירת לחץ אוויר מקסימאלי.

השסתומים המבוקרים חשמלית מצויים קרוב לבוסטרים, וזמן בניית הלחץ מתקצר.

ההפעלה האלקטרונית של הבלמים מאפשרת בנייה מיידית בכל הבוסטרים, ובכלל זה בנגרר או בנתמך המרוחקים מהמדחס. היתרון הגדול של החשמל, בניגוד לאוויר הדחוס, הוא שהוא מועבר בצורה מיידית. בעת לחיצה על דוושת הבלימה מועבר זרם חשמלי לסולנואידים הממוקמים ליד הסרנים ומוכנס מיידית לחץ אוויר לבוסטרים. בפועל, מרחק הבלימה הכללי של הרכב מתקצר, וכך גם מספר תאונות הדרכים.

יתרון נוסף של המערכת האינטגראלית מושג בהקטנת הבלאי על צנרת האוויר והדליפות המטרידות. הדור האחרון של בלמי המשאיות, כולל בתוכו חיישן מיוחד המותקן על וו הגרירה או על צלחת הגרירה, כאשר המשאית והגרור בולמים במידה שווה, לא נוצרים כוחות אורכים על התקן הגרירה. בהופעת הפרשי כוחות, מופעלת מערכת הבקרה המווסתת אוטומטית את לחץ הבלימה במשאית או בגרור, עד שהכוחות האורכיים שמופעלים על וו הגרירה מתקרבים לאפס.

פעולה זו מגדילה את רמת הבטיחות בבלימה ומבטלת את הצורך בידית הבלימה הידנית הקיימת, המאפשרת את בלימת הגרור בלבד.

בלימה אלקטרונית

הבלימה האלקטרונית (brake wire system) מיועדת להחליף את מערכות הבלימה ההידראולית, המותקנת כיום במכונית. יתרונה הגדול נובע מבקרת המחשב ומאמינות משופרת. בתכנון בדיקת אפשרות שהמערכת תבצע בלימה אוטומטית ברגע שקרני הלייזר של מערכת מזהה את התאונה המתקרבת. שילובה עם בקרת השיוט עשויה להפחית משמעותית את התאונות.

במערכת זו אין ניפּלים, צנרת הידראולית וזרנוקי גומי. גם נוזל הבלמים ילך בעקבות שוט המרכבה יתעלם תופעת הנזילות. המערכת עצמה היא פשוטה יותר מההידראולית ומרבית מרכיביה ניתנים למחזור. דוושת הבלם מייצרת אות חשמלי המשודר אל מפעיל אלקטרו-מכאני המחובר לבלמים. המפעיל יוצר את כוח החיכוך הבא במגע עם מכלול הבלם.

טכנולוגיה זו נועדה לחסוך במשקל, ולשלב יחדיו את מערכת הבלמים עם ההיגוי והמתלים, לשיפור ייצוב הרכב והבטיחות האקטיבית. אבות הטיפוס של הבלמים החשמליים שהוצגו, גדולים במימדיהם משל היחידה ההידראולית המוחלפת, אולם המשקל מופחת כתוצאה ממעבר מלהבי בלמים מברזל יצוק ללהבים מתרכובת פחמן. אחת מהדרישות לבלימה על חוט, היא מערכת בת 42 וולט, המחליפה את המערכת הסטנדרטית בת 12 וולט.

הפעולה המכאנית היחידה בבלימה אלקטרונית היא לחיצה של הנהג על דוושת הבלמים. הנהג אמנם ממשיך ללחוץ כהרגלו על הדוושה ואילו מערכת הבקרה הממוחשבת מתרגמת את המהלך לכוח שהנהג מעוניין להפעיל בעת הבלימה.

בקרת מחשב לבלימה אלקטרונית

דרישות רשויות הבטיחות באירופה מחייבות שכל בלם יתפקד עצמאית לשם מניעת קריסה במערכת החשמלית. בכדי לעמוד בדרישות הפרידו את מערכת התוכנה, כך שכל יחידה הינה נפרדת. המערכת הבסיסית כוללת את היחידות הבאות:
1. יחידת כוח עצמאית למערכת הבלמים, המתפקדת גם כאשר שאר המערכות החשמליות ברכב תקרוסנה.
2. מערכת בקרה ממוחשבת שמהווה את הליבה של המערכת.
3. ארבע יחידות הפעלה חשמליות שעוצרות בפועל את גלגלי הרכב.
4. מודול דוושה, המתרגם את מהירות תנועת רגלו של הנהג ושל עוצמתו, לפעולה מעשית שנדרשת על ידי הנהג מבלמי הרכב.
5. ממשקים אלקטרוניים היוצרים אינטגרציה בין מערכת הבלמים לבין שאר המערכות ברכב.

בפיתוח מצוי כעת מערך תקשורתי חדש, שמטרתו להבטיח שכל המסרים יועברו מיידית ובתזמון מדויק ורציף ליעדם. רכיבי המערכת יכולים לפעול במידה מסוימת של עצמאות, אך יחד עם זאת להוות חלק ממכלול אחד – כאשר בין כל הרכיבים יש תקשורת והעברת מידע תמידית. המערכת צריכה להיות אמינה מאוד לאורך זמן, וכן להבטיח שכשל ביחידה אחת לא יגרום לכשל כללי.

בלמי דיסק חשמליים לרכב כבד

כמעט בכל המשאיות של היום מותקנים בלמי דיסק בכל הגלגלים, אולם הלקוח יכול לבחור עדיין את אופציית בלמי התוף בגלגלים האחוריים ובגרורים. זו רק שאלה של זמן עד היעלמות השריד ההיסטורי של בלמי התוף גם מהמשאיות האמריקאיות המדדות מעט מאחור.

בלמי דיסק חשמליים הם התשובה אולטימטיבית לבלימת המשאיות והאוטובוסים ביום המחר. המערכת החדשה מופעלת במלואה בסיוע זרם חשמלי, ועוצמת הבלימה לכל גלגל וגלגל בנפרד תווסת בהתאם לדרישות הנהג ואילוצי הנסיעה והדרך. יסתיים עידן לחץ האוויר, מדחסים, צנרת, ווסתים, שסתומים ויתר האביזרים.

להפעלת בלמים חשמליים במהירות ובדִּיוק – השפעה של ממש על שיפור הבטיחות הדינאמית. להפעלה החשמלית לא נדרש זמן בכדי לבנות לחץ אוויר, כפי שנדרש כיום, ולכן בלימת החירום תהיה מהירה ואפקטיבית, כשהתוצאות באות לביטוי במרחקי בלימה קצרים יותר.

השליטה המוחלטת על בלימת כל גלגל וגלגל בנפרד תאפשר תפקוד יעיל יותר של המערכת למניעת נעילת גלגלים בבלימה, תשפר את התנהגות ההיגוי ותפחית את הסבירות שהנהג יגיע לסף התהפכות.

מקדימור בלם חדיש

חיישן מקדים אור בלם חדיש הוצג לאחרונה, כאשר לחיישן זה עתידים להתווסף מספר תפקידים נוספים. הראשון שבהם הוא להפעיל את אורות בלימת הרכב מיד כשהמערכת מבחינה בתאונה המתקרבת, בדרך זו ניתן להפחית את הסיכון שהרכב ייפגע מאחור על ידי רכב אחר שלא שמר מרחק ביטחון מתאים. אות הבלימה האחורי יופעל עוד בטרם הלחיצה על דוושת הבלימה, ובמקרים רבים עוד בטרם עזיבת כף הרגל את דוושת ההאצה. אפשרות נוספת היא להעביר פולסים לכף רגלו של הנהג דרך הדוושה. העברת הרטט מעוררת את הנהג ושומרת על דריכותו וערנותו בטרם התאונה. פרק הזמן הנוסף מאפשר לנהג לנקוט בפעולות אקטיביות על מנת להפחית את סכנת ההיפגעות בתאונה.

בקרת זינוק בעלייה ונסיעה בירידה

מערכת בקרה אלקטרונית משולבת, השולטת על ההינע והבלימה, בו זמנית, ברכבי 4X4 מתקדמים. בתחילת נסיעה בעלייה תלולה, כשתוואי הדרך אינו מאפשר אחיזה יעילה, מתחפרים ומסתחררים גלגלי ההינע. הרכב נוטה להידרדר לאחור, מחליק ומאבד שליטה על קו נסיעתו במסלול ההתקדמות הרצוי.

מערכת בקרת זינוק בעליה (HAC) נכנסת לפעולה, מאפשרת התקדמות ללא סחרור גלגלים ושליטה מלאה על קו ההתקדמות. מערכת בקרת נסיעה בירידה, עושה את אותה הפעולה, אבל הפוך. בירידה תלולה, כשתוואי הדרך אינו מאפשר אחיזה יעילה, ננעלים הגלגלים בבלימה, תוך החלקת הרכב ואיבוד שליטה על קו נסיעתו. הרכב צובר תאוצה ומדרדר במדרון. מערכת בקרת נסיעה במדרון (DAC) נכנסת לפעולה, ומאפשרת דרדור איטי במדרון, תוך בלימה מבוקרת עם שליטה מלאה על יציבות הרכב.

מערכת V.S.C לבלימה אלקטרונית

מערכת בלימה אלקטרונית ומתוחכמת שנועדה לתת מענה לכל המצבים בהם קיים תת היגוי, היגוי יתר או החלקה של אחד הגלגלים על הכביש, ובכך מונעת החלקה בזמן סיבוב בכביש חלק, או בתנועה פתאומית של ההגה, ועוזרת לשמור על שליטה ויציבות המכונית.

בשילוב בקרת סחרור, מניעת נעילת גלגלים בבלימה וחלוקת כוח הבלימה בין הגלגלים בצורה אופטימאלית – נשמרת יציבות המכונית גם אם נתקעים למצב מסוכן המצריך לבלום בבת אחת, וגם במצבי תאוצה על כביש חלק.

אם לדוגמא יש מצב של היגוי יתר, המחשב יאט את מהירותו של גלגל אחד, של זוג גלגלים, או אפילו של ארבעתם, וזאת בכדי לאפשר היגוי תקין שיבטיח את יציבותו של הרכב במהלך הסיבוב.

הדור הבא של מערכות הבלימה האלקטרונית, מתוצרת חברות BOSCH, ITT ו- DELPHI – מחליף לחלוטין את המערכות המכאניות המבוססות על לחץ שמן או לחץ אוויר. הנהג ימשיך כהרגלו ללחוץ על דוושת הבלם, אלא שכל מה שיפעיל ידמה לפוטנציומטר, המשנה את כמות האלקטרונים הזורמים בעורקי הבלימה. מנוע חשמלי קטן, שיותקן במקום בוכנה בכל גלגל וגלגל, יוזיל את מחיר המערכת וימנע את הצורך במערכות עזר מתוחכמות להמרת פקודות המחשב האלקט-רוניות – לפעולות מכאניות מורכבות. לא עוד נזילות בלמים, צנרת, משאבה מרכזית ומכאניקה.

השפעת ההיגוי על הבטיחות

מערכת ההיגוי מבצעת פעולה דינאמית מורכבת ביותר. באמצעות סיבוב גלגל ההגה לכיוון הנסיעה הנדרש, עליה להבטיח: אחיזה טובה של גלגלי ההיגוי בתנאי עומס ודרך משתנים, הטיית והפניית הגלגלים בזוויות היגוי מתאימות, החזרת כיוון הגלגלים למסלול הנסיעה הישר בתום הסיבוב, ומניעת סטיות בנסיעה ישרה. ההגה משפיע על כושר תמרון הרכב ובטיחותו בנסיעה. בעבר, בטרם התגבש השימוש בהגה כוח, היה יחס העברה של תיבת ההגה איטי מאוד. במצבי חירום היתה לכך השפעה על כושרו של הנהג למנוע תאונה.

בהגה כוח המנגנון מופעל בלחץ הידראולי, המתקבל מכוח המנוע, ומגביר את כוח הנהג. הגה כוח מקל את סיבובי ההגה, מאפשר תגובה ושליטה מהירה, ומונע את עייפות הנהג. ראוי לציין: בעת תקלה במערכת ההידראולית, יפעל הגה הכוח כהגה מכאני רגיל, אם כי קשה לתפעול. בהגה כוח, גלגל ההגה יציב ופחות מושפע מטלטולי הדרך. יחד עם זאת נשמרת, על פי רוב, תחושת ההיגוי, והשליטה על גלגל ההגה טובה במקרה של תקר בצמיג קדמי.

ברכב בעל דינאמיות "היגוי חסר", או כפי שמכונה תת היגוי, נטיית הרכב בסיבוב היא להגדיל את רדיוס הפנייה, כאילו שהרכב מסרב לפנות. על הנהג להגדיל את מידת סיבוב ההגה עם הגדלת מהירות הנסיעה בעקומה נתונה, אחרת הוא פשוט ימשיך לפנים. הטיה חזקה מדי של ההגה לתוך הסיבוב עלולה לגרום להחלקה של הצמיגים הקדמיים, במיוחד בכביש רטוב. למניעת החלקת הגלגלים הקדמיים וסטיית הרכב אל מחוץ לעקומת הסיבוב הרצוי, יש להרפות מעט מגלגל ההגה ולהאט את מהירות הנסיעה.

התהפכויות לא מעטות נגרמו כתוצאה מחוסר מודעות ותשומת לב להתנהגות הרכב בעת תת היגוי, ולחוסר בלחץ אוויר תקין בצמיגים השפעה תורמת.

לעומת זאת, ברכב בעל "היגוי יתר", נטיית הרכב הינה להקטין את רדיוס הפנייה, על ידי תנועת החלק החיצוני כלפי חוץ. על הנהג להקטין את מידת ההיגוי עם הגדלת מהירות הנסיעה בעקומה. לעתים פועל הנהג, עקב היגוי יתר, הפוך מהרצוי. הוא בולם ומסבסב את הגלגלים האחוריים תוך החלקתם. תאונות דרכים רבות נגרמו כתוצאה מכך בעת בלימה בכביש רטוב. סיבות תורמות להיגוי יתר הן תוצאה מניפוח הצמיגים הקדמיים בלחץ גבוה מהוראות היצרן וכן מחלוקת המשקל באופן לא פרופורציונאלי ברכב והעמסת יתר בתא המטען.

גלגל הגה הניתן לכיוון

נועד לנוחותו של הנהג, בהתאמה לתנוחת הנהיגה האופטימאלית. לגלגל ההגה חשיבות רבה בזמן התאונה. למניעת פגיעה קטלנית בונים אותו רך למדי וקעור – לספיגת עוצמת מכה אפשרית של נהג בלתי חגור. מוט ההגה אף הוא מתוכנן לספוג את המכה ולהישבר, כדי להגן על בטן הנהג.

הנדסת מהיגוי לשיפור הבטיחות

בזמן פנייה – הרכב נמצא בשיווי משקל בין הכוח הצנטריפוגלי השואף להרחיקו מהמרכז, לבין כוחות הצד המתפתחים בצמיגים. הרכב מתנהג בעת פנייה באחת מהדרכים הבאות:

היגוי חסר: רדיוס הסיבוב גדול; הרכב נוטה "להתעצל" בביצוע הפנייה ונעשית פנייה רחבה ובטוחה.

היגוי יתר: רדיוס הסיבוב קטן יותר: הרכב נוטה "להפנות חרטום" לכיוון הסיבוב, תוך "זריקת זנב". מהירות הנסיעה משפיעה מאוד על מידת ההיגוי, אולם אינה קובעת את סוג ההיגוי. כך יכול "היגוי יותר מתון" להפוך ל"היגוי יותר מסוכן" כשהמהירות גבוהה. כמו כן, גורמת המהירות לרכב להגיע לגבול ביצועיו בעת נסיעה בעקומה. ואז, בהשפעת התאוצה הצנטריפוגלית החזקה עלול סוג ההיגוי להשתנות.

מנגנון ההטיה של גלגלי ההיגוי – משפיע על התנהגות הרכב בכביש, ומושפע מגורמים רבים, כגון: קשיחות המערכת, צורת המתלים, המרחק בין הסרנים ורוחב הסרנים.

זוויות היגוי

כדי שלמערכת ההיגוי תהיינה תכונות היגוי טובות, במקביל לשחיקה מינימאלית של הצמיגים – חיוני שזוויות ההיגוי של הגלגלים תהיינה בדיוק כמוגדר במפרט היצרן.

קיימות חמש זוויות היגוי, אשר תפקידיהן:
• ייצוב הרכב בעת נסיעה.
• הקטנת ההשפעה של הכוחות השונים, הפועלים על הרכב בזמן נסיעה.
• פיזור אחיד של משקל המכלולים.
• הקטנת בלאי ונצילות מרבית של הצמיגים.
• הקלה על פעולת ההיגוי ושליטה יעילה בתנאי דרך ומהירות משתנים.
• יישור אוטומטי של האופנים לאחר ביצוע פנייה.
• קביעת מיקום וכיוון של גלגלי ההיגוי ביחס למרכב.
• הקטנת החופשים במערכת ההגה.

תכונות הגה כוח הידראולי

הגה כוח נועד לשפר את חיי הנהג העירוני, בכל מצבי הנסיעה והתמרון, במהירויות נמוכות ובינוניות. הגה כוח נחוץ במיוחד במכוניות המצוידות בצמיגים בעלי חתך רחב.

יתרונות
• הגה קל ומהיר, להקלת חיי הנהג ולמניעת עייפותו בנסיעה ממושכת.
• גלגל הגה יציב ופחות מושפע מטלטולי הדרך. יחד עם זאת נשמרת, על פי רוב, תחושת ההיגוי.
• דורש פחות סיבובים לתמרון ופחות עבודת הגה מאומצת.
• מעניק שליטה טובה במקרה של תקר בצמיג קדמי.

חסרונות
• חוסר תשומת לב או תנועה חפוזה מצד הנהג, עלולים לגרום לסטייה מיידית של הרכב.
• נגרמת שחיקה מואצת של סוליות הצמיגים הקדמיים, כתוצאה מכושר תמרון מעולה והיגוי קל בחניות.
• נדרשת תוספת עלות ראשונית ותחזוקה שוטפת.
• מתחייבת הקפדה על לחץ אוויר אחיד בצמיגים הקדמיים.

עקרון הפעולה

מערכת הגה כוח הידראולי מורכבת ממשאבה, המופעלת על ידי מנוע המכונית ויוצרת לחץ גבוה. כאשר הנהג מסובב את גלגל ההגה לאחד הצדדים הוא אינו משקיע כוח רב, משום שהוא פותח בהדרגה שסתום המעביר דרכו את לחץ הנוזל ההידראולי אל תיבת ההגה. בניגוד להגה מכאני רגיל, אין צורך להשקיע מאמץ כדי להתגבר על הכוחות הפועלים על גלגלי הסרן הקדמי.

בקרת היגוי אלקטרונית

מערכות היגוי הידראוליות, בעלות כוח הגדלה קבוע, סובלות ממגרעות חמורות. ההיגוי כבד למדי במהירות תמרון נמוכה ורופף מדי בזמן שהרכב נע במהירות גבוהה. הן תלויות בכוח ההידראולי שמקורו בפעולת המנוע ונזקקות לחיבור לרצועת הנעה, משאבה וצנרת. הפתרון צריך להיות אמין וקל משקל, עם יכולת תקשור למחשב בקרת המהירות.

כיום מותקנות מערכות בקרה המאפשרות את שינוי יחס ההגברה בהתאם למהירות הנסיעה או המנוע. הבקרות מאפשרות לרכב שאינו מצוי בנסיעה או נע במהירות נמוכה, להפחית את הכוח הדרוש כדי להפנות את ההגה. מחשב בקרת כוח היגוי מֶחָשב את זווית ההיגוי ואת מהירות הנסיעה, ומקשיח את ההיגוי בנסיעה מהירה.

במערכות הגה כוח נפוצות, זווית פתיחת השסתום תלוי בכוח ההיגוי. נתיב מעקף מחבר בין תאי הגלילים בתיבת התמסורת, ובכך מפקח השסתום הסולנוארי על עוצמת זרימת השמן במעקף. להבדיל, ביחידת בקרה אלקטרונית מתקבל אות קלט אנלוגי מחיישן מהירות הרכב בלבד. מעגל המרת תדירות למתח, ממיר את האותות הבאים מחיישן המהירות למתח, בשיעור יחס ישיר למהירות הרכב.

הטענה הקשה ביותר נגד מערכת היגוי חשמלית, היא העובדה שאינה בעלת רגישות ותחושה חלקה, כפי שיש למערכות ההידראוליות. הפתרון מושג בסיוע חיישן מומנט. עם סיבוב ההגה מנטר חיישן המומנט את הכוח שהנהג מפעיל על ההגה והמידע מועבר ליחידת בקרה אלקטרונית. יחידת הבקרה שולחת אות למנוע החשמלי של ההגה. המנוע מפעיל את הכוח המדויק הדרוש למסרק ההגה לשם ביצוע פקודת הנהג, תוך קבלת משוב מהכביש ותוך חיקוי פעולתן של היחידות הרגילות.

הגה כוח חשמלי

הגה כוח חשמלי נועד להחליף את המערכת ההידראולית הותיקה, ומכונה לפיכך היגוי כוח "יבש". בעוד המערכות ההידראוליות הנוכחיות מספקות לחץ תמידי וצורכות אנרגיה, הרי המנוע החשמלי מופעל רק בשעת הצורך ומפחית את צריכת הדלק.

המערכת החדשה מכונה E-STEER ומסוגלת להפעיל את פס השיניים או את מוט ההגה. פיתוח זה מאפשר גמישות בהתקנה של המכללים. התמסורת חשה בשני משתני כניסה: המומנט שמפעיל הנהג על ההגה ומהירות הרכב. שני הנתונים מוזרמים ליחידת הבקרה האלקטרונית, אשר מנתחת אותם באמצעות אלגוריתם מחשב ומגדירה את כמות וכיוון הסיוע הדרוש.

אי תלות במהירות המנוע הופכת את המערכת לאידיאלית גם עבור מכוניות חשמליות.

חיישן מומנט מגלה תנועה בגלגל ההגה וממיר אותה לאותות המועברים ליחידת בקרה, שם המידע מועבד יחד עם מידע כגון מהירות הרכב וזוויות ההיגוי. מערכת בקרה אלקטרונית שולטת על מנוע חשמלי המפיק את התנועה המתאימה, דרך גלגל הפחתה, ומעביר אותה למוט משונן ומשם לגלגלים. החיישן הינו מסוג הולכה משתנת. מכלול החיישן כולל גל כניסה, מוט פיתול, גל יציאה, ליבה ושני סלילים. לרוב ממוקמת היחידה על גלגלי השיניים, במקטע גלגל הסבבת.

מוט פיתול ממוקם בצידו הפנימי של גל הכניסה ומחבר בין צד ההיגוי לבין צד גלגל הסבבת. יחידה זו נעה בתגובה לכוח ההיגוי ותגובת הכביש בכל עת שמופעל גלגל ההגה. מוליך משתנה נוצר משני סלילים המותקנים סביב בית גל הסבבת וליבה, העשויה ממתכת לא ברזלית, הנעה אנכית על פני מחליק.

לסלילים אלו מסופק מתח ישר כתוצאה מפעולת מיתוג של טרנזיסטור. כאשר הליבה נעה אנכית, בהתאם לזווית הפיתול של מוט הפיתול, מידת ההתנגדות לזרם חילופין של כל סליל משתנה בהתאם. יחידת הבקרה מאתרת את השינויים ומשתמשת בהם לשם קביעת מאמץ ההיגוי וכיוון ההיגוי.

מערכת ההגה החדשנית מתאימה גם לעומסים על ציר קדמי העולים על 1200 קילוגרם, ומאפשרת שימוש גם במשאיות קלות. גלגל ההגה ממשיך לשמש כמכשיר הפלט והקלט, ולהיזון חוזר של הנהג עם הרכב והכביש. כמו כן נשמרת תחושת ההגה, כיוון שהכוח מועבר על הנהג כל הזמן באמצעות תכנות התוכנה המשולבת במערכת האלקטרונית.

עבור יצרניות הרכב מתורגם ההיגוי החשמלי לחסכון ניכר בתכנון וביצור הרכב. אין יותר צורך במערכות הידראוליות מורכבות ויקרות, משקל הרכב מופחת ומושג יותר מרחב לשיפור התכנון של מערכות הבטיחות הפסיבית של הרכב המודרני. מודול ההיגוי ניתן להרכבה קלה ומהירה ברכב, וכך מופחת באופן משמעותי זמן ההרכבה בפס הייצור.

אין יותר צורך להשתמש בשמן הידראולי מזיק לסביבה, אין יותר צורך לתחזק את המערכות ההידראוליות וניתן להסתפק בבדיקת היגוי באמצעות ציוד דיאגנוסטיקה בלבד. היגוי כוח חשמלי ממשיך לפעול גם כשהמכונית נגררת ומנועה כבוי. בטכנולוגיה האחרונה מייצרים מוטות משוננים בעלי יחס משתנה, שבה הפרופורציה של מאמץ ההיגוי משתנה במקביל להגדלת זוויות ההיגוי.

היגוי אקטיבי

מערכת חדשנית השולטת בדייקנות במצב גלגלי ההיגוי הקדמיים בהתאם לפקודות הנהג. היגוי אקטיבי משפר את הזריזות, נוחות ובטיחות הרכב המודרני, ומשלים באופן אידיאלי את פעולת בקרת היציבות הדינאמית. המערכת בעלת חיבור מכאני בין גלגל ההגה לגלגלים, ומבטיחה שליטה מלאה על כל פעילויות ההיגוי, אף אם מתגלה כשל באחת ממערכות העזר.

המערכת פועלת באמצעות גלגלי שיניים ומנוע חשמלי הנמצא בתוך התמסורת הפלנטארית במוט ההגה. ביכולתה להיכנס לפעולה, בהתאם לצורך, להגדלה או להקטנת זווית ההיגוי של הגלגלים הקדמיים. מרכיב נוסף הוא בקרת הכוח בהיגוי. קשר הגומלין בין שתי מערכות אלו קובע את זווית ההיגוי בתלות דרישת הנהג ומצב הכביש.

מערכת היגוי מקובלת מהווה פשרה בין שתי קצוות מהירויות הנסיעה. שיטת ההיגוי האקטיבי מציבה סטנדרט חדש של בטיחות בכבישים: סרן כניסה אחד מחובר להגה והשני מופעל באמצעות מנוע חשמלי דרך מערכת התמסורת, ובכך יכול להקטין את יחס התמסורת. כוחות ההיגוי לסיבוב הגלגלים אינם נקבעים על ידי מנוע חשמלי, אלא על ידי מערכת כוח נפרדת, כמקובל במערכת היגוי רגילה, עם משוב אמיתי.

יחידת כוח וחיישנים שונים עוקבים אחרי פקודות הנהג ותנאי הנהיגה הקיימים, ומתקשרים באמצעות רשת התקשורת של המכונית עם יחידת הבקרה של היציבות הדינאמית. במהירויות גבוהות פועל המפעיל נגד כיוון ההיגוי, והופך את יחס התמסורת של ההיגוי לבלתי ישיר, דבר המקטין את האחיזה בגלגלים הקדמיים. במצבים קיצוניים, ההיגוי האקטיבי משנה את מצב הגלגלים שנקבע על ידי הנהג, לייצוב יעיל ומהיר יותר של הרכב.

בעת פנייה חדה או בתמרון הרכב לחנייה במרווח מצומצם, יחוש הנהג מייד את הפחתת הכוח בהיגוי. די הוא שנדרש לסובב את גלגל ההגה, מנעילה לנעילה, בשני סיבובים בלבד, במקום בשלושה, על ידי הקטנת זוויות ההגה במהירויות נמוכות ובינוניות. ידי הנהג יישארו בגלגל ההגה, ובפיתולי דרך קשים כמעט שאין צורך בהצלבת ידיים. הדבר מבטיח הפעלה פשוטה של כפתורי ההגה ותגובות בטוחות ומהירות במצבי הנהיגה השונים.

במהירות גבוהה, על הנהג מוטל לסובב את גלגל ההגה יותר מאשר במהירות נמוכה, לאחיזה יעילה של הגלגלים הקדמיים ושמירה על ערנותו בנסיעה של הנהג. יעילות זו משפרת את יציבות הנסיעה בקו ישר ומונעות טעויות נפוצות של סיבוב חפוז של גלגל ההגה כתגובה לפחד רגעי. כאשר המכונית מסתובבת סביב צירה האנכי, קיים סיכון שהנהג יאבד שליטה על רכבו. מערכת ההיגוי האקטיבית נכנסת לפעולה, מחלישה את הנטייה לסבסוב ומייצבת את המכונית.

היגוי על ארבעת הגלגלים

היגוי 4X4 גלגלים, משפר באופן ניכר את יכולת ההיגוי ויציבות הרכב, בתנאי נסיעה שונים: במהירויות נמוכות, כושר התמרון עולה, בסיוע הגלגלים, כאשר האחוריים משנים את כיוון פנייתם, בניגוד לכיוון הקדמיים, והרכב מתמרן כמלגזה. ואילו במהירויות גבוהות, ההיגוי האחורי נוטה להסתובב, במקביל לגלגלים הקדמיים, והיציבות משתפרת, בעת מעבר מנתיב לנתיב, ונמנעת בריחת הזנב.

בטנדרים ובמשאיות קלות, היגוי בכל ארבעת הגלגלים מאפשר להקטין בצורה משמעותית את רדיוס הסיבוב של הרכב. לפיכך, הוא דורש מהנהג פחות תמרונים בנסיעה קדימה ואחורה תוך כדי סיבוב גלגל ההגה ימינה ושמאלה. הפעולות הללו מוכרות היטב למי שנדרש להגיע עם הרכב עד לנקודת ההעמסה והפריקה בתוך איזור בנוי וצפוף. פעולה זו חוסכת בזמנו של הנהג לביצוע תמרונים, והוא יכול לנצל טוב יותר את זמן העבודה, בנוסף לכך קטנה השחיקה ברכיבים המכאניים של מערכת ההיגוי.

המערכת מפחיתה את קוטר הסיבוב ב-20% לערך, ודורש מהנהג פחות תמרונים שבהם הוא נוהג לנסוע קדימה ואחורה. בסיוע מנוע חשמלי, מתוכננת המערכת להטות את הגלגלים האחוריים עד 12 מעלות לכל כיוון.

למערכת ההיגוי מסוג "קוודראסטיר" יש ארבעה מצבי פעולה שמבוקרים ונשלטים במלואם על ידי מחשב. מצב הפעולה נקבע על ידי לחצן פעולה שמותקן בלוח המחוונים. שינוי מצב הפעולה יכול להתבצע רק בעת שהגלגלים הקדמיים ישרים. במהירויות גבוהות מבוצעת ההטיה של הגלגלים האחוריים כלפי אותו כיוון שאליו מוטים הגלגלים הקדמיים, בצורה מתונה. מטרת המחשב נועדה למנוע הטיה חדה במהירויות גבוהות.

בתמרון עירוני ובביצוע פרסות איטיות, מוטים הגלגלים האחוריים לכיוון הפוך מהקדמיים. ואילו במצב גרירה, ההיגוי האחורי פחות מתון ככל שמהירויות הנסיעה גבוהות יותר. לעקיפת חירום של מכשול מסוכן, למשל, המחשב פוקד להניע את הגלגלים האחוריים כנגד הכוחות הזוויתיים, כדי למנוע עומסי צד מצטברים בתמרון במהירות גבוהה.

מוט שליטה במקום גלגל הגה

הגה אקטיבי מהפכני, שמקורו בטכנולוגיית החלל, הוצג לאחרונה. המערכת עושה שימוש במוט היגוי מטיפוס תעופתי, האמור להחליף את גלגל ההגה המסורתי.

מיקום מוט ההגה בצידו האחד של הנהג, מפנה את לוח המחוונים לראות טובה יותר, ובמקרה של התנגשות, לא קיימת סכנה של הטחת הנוהג בגלגל ההגה. מיקום המוט במרכז הרכב יאפשר להוריד גם את עלויות הייצור. מעתה לא יהיה צורך בתכנון ובייצור נפרדים של מערכת ימינית או שמאלית, ויאפשר גם לנוסע שיושב ליד הנהג לשלוט על הרכב ולהחליף את הנהג הרגיל, בלי שהנהג והנוסע יחליפו ביניהם מושבים. גם נוחות הנהג משתפרת הודות ליכולתו להשעין את זרועו על המסעד תוך כדי הפעלת הסטיק.

האלקטרוניקה מחליפה את כל הרכיבים המכאניים שבאמצעותם הנהג שולט ברכב. כל פעולות ההיגוי, הבלימה, ההאצה והאיתות יבוצעו על ידי מוט שליטה בודד, וכל המערכת תהיה אלקטרונית לחלוטין ותבוקר באמצעות מחשב, שיתווך בין דרישות הנהג לבין אילוצי הבטיחות. המחשב יוכל למתן היגוי מסוכן שעלול להיווצר משילוב כלשהו של תנאי דרך גרועים, היגוי חד מדי או בלימה חזקה.

השפעת המתלים על הבטיחות

תפקידי המתלה ברכב
• בידוד תנודות והקטנת השפעות הדרך על הרכב ומכלליו, על ידי ספיגת זעזועים ושיכוך רעידות הרכב וקפיצותיו, באמצעות קפיצים ובולמי זעזועים. שמירת מגע הדוק בין ארבעת הגלגלים לכביש. דבר זה מבטיח אחיזת כביש טובה בבלימה, בהאצה, בדרך משובשת, בסיבובים וברוח צד חזקה.
• ייצוב הרכב ומניעת הטיית הרכב בסיבובים.
• קיום תנועה אנכית של כל אחד מהגלגלים כלפי המרכב, בעת הפעלת כוחות דחיפה, משיכה או בלימה על הרכב, תוך שמירה מרבית על זוויות ההיגוי.
• חלוקת עומס הרכב על כל ארבעת הגלגלים, גם כשפני הדרך אינם ישרים.

מתלים קשים תורמים לאחיזת כביש וליציבות מירבית בנסיעה, ומתלים רכים מפנקים את הנהג ומעניקים לו נוחות בנסיעה. המתלים השימושיים הם פשרה; כמו שמיכה קצרה מדי – או שמכסה את הרגליים או שמכסה את הכתפיים.

נהוג לחלק את המתלים לשני

סוגים עיקריים:
• המתלה הקשיח – שני הגלגלים מחוברים לקצותיה של קורה קשיחה. כל שינוי במצבו של אחד הגלגלים, גורמת לשינוי שפיעת הגלגל השני. מתלה זה פשוטה וזול יחסית, מקנה לרכב יציבות כנגד רוח צד, שחיקת הצמיגים אחידה, ומקבילות הגלגלים נשמרת בכל מצב. אולם, הוא תופס נפח רב, משפיע הדדית על הגלגלים, כבד יחסית ומפחית את נוחות הנסיעה.
• המתלה הנפרד – כל אחד מאופני הסרן מתחבר בנפרד אל המרכב. הקינמטיקה מתוכננת לאפשר, לכל גלגל, תנועה אנכית נפרדת, שאינה משפיעה על הגלגל השני. זהו סוג המתלה המקובל היום, במרבית המכוניות. המתלה הנפרד, מרסן ביעילות את התנודות, משפר את נוחות הנסיעה בכבישים משובשים, ומאפשר לשפר את הגיאומטריה בעת התכנון. שינוי הגמישות הוא בהתאם לתנאי הדרך והמעמס, ללא תלות בין אופן אחד למקבילו. שיכוך המתלה הנפרד מעניק למכונית בטיחות נסיעה, המשולבת בנוחות. בין הסוגים המקובלים: מתלה מטוטלת, מתלה טלסקופי של דה-דיון, מתלה זרוע נגררת ומתלה עצמות עצה כפולות.

תכנון מתלים

ככל שזה נשמע פשוט, נדרשת מידה גדולה של מומחיות לשם תכנון מתלים. מתלים טובים יצמידו את הגלגלים לכביש, דבר שיגביר את יכולת העברת הכוחות לכביש. יש במערכת המתלים משתנים רבים, כגון שיעור השיכוך על ידי בולמי הזעזועים, צורת הזוויות ועוד. המתכנן נדרש למצוא את ההרמוניה בין כל המשתנים הבאים:

• יחס השיכוך של בולמי הזעזועים לעומת שיעור הקפיצים למציאת הפשרה המתאימה בין נוחות הנסיעה לבין הצמדתם של הגלגלים והצמיגים לכביש.
• הכוח שמטיל משקלו של הרכב על הכביש. לכאורה, המשקל הוא גורם נתון וקבוע, אך בפועל הוא משפיע על אחיזת הכביש.

• היחס בין המשקל שאינו נתמך על ידי הקפיצים, לבין המשקל הנתמך על ידם. ככל שהמשקל שאינו נתמך גדול יותר מזה שנתמך, ישאפו הגלגלים לשהות זמן רב יותר באוויר, דבר שיפחית את אחיזת הכביש של הרכב.

חלקי המתלה העיקריים

שתי היחידות העיקריות במתלה הן הקפיץ ובולם הזעזועים. הקפיץ האלסטי משכך את הרעידות ומונע את מעברן למרכב הרכב, אלא שאז ממשיך המרכב לקפץ ויחד איתו נוטה הגלגל להינתק מהכביש ולאבד את אחיזתו. תפקידו של בולם הזעזועים הוא לרסן את תנודות הקפיץ, ולהבטיח, כי הגלגל יאחוז תמידית בכביש. בולם הזעזועים בנוי מצילינדר מעובד היטב, שבו נעה בוכנה מחוררת. תנועת הבוכנה מאלצת את הנוזל לזרום מתא אחד לשני ובכך להאט את התנועה.

מייצבים

תפקידם לייצב את הרכב, בעיקר בסיבובים חדים, ולמנוע את הטיית המרכב. כמו כן, תורמים לשמירה על תנועת אופנים אחידה בנסיעה, והקטנת השפעות הדרך על הרכב ומכלליו.

סוגי הקפיצים המקובלים

במכוניות הפרטיות והמסחריות מקובלים קפיצים ספיראליים, קפיצי עלים, קפיצי פיתול וקפיצי גז/נוזל הידראולי.

א. קפיצים ספיראליים – השימושיים ביותר במכוניות פרטיות, יתרונותיהם:
• משקלם נמוך, לשיפור נוחות הנסיעה.
• מימדיהם קטנים, לנוחות שילובם עם מרכב הרכב.
• מחירם נמוך, בזכות ייצורם מתיל פלדה קפיצי המגולגל בטכניקה פשוטה.
• נטולי חיכוך מכאני ורעשים.

ב. קפיצי פיתול – זוכים לעדנה מחודשת. מתאימים למכוניות בינוניות וקטנות. ניתן לכוונם מכאנית ולשנות את מרווח גחונם בהתאם לצורך. קומפקטיים וחוסכים משקל ונפח.

ג. קפיצי עלים – נפוצים בעיקר במסחריות ובטנדרים בזכות: מחירם, פשטותם ואמינותם. קפיצי עלים אינם זקוקים לדחיפים או לזרועות בקרה, לצורך ריתומם למרכז, והם בעלי ריסון מכאני עצמי.

במכוניות המודרניות ממעיטים לשלב קפיצי עלים משום חסרונותיהם המרובים. בין מגבלותיהם: ריסון מוגבל ולא אחיד, נפח ומשקל רב, רעשים מכאניים ועיוות המקבילות בין הסרנים במעבר במכשולים ובסיבובים.

ד. קפיצי גז – כדוגמת אלה שהותקנו ב"מיני-מטרו" – תאי הנוזל של שני הגלגלים מחוברים ביניהם בצינור, לשם השוואת העומסים על המרכב ואיזונו. עוד בשימוש מתלה הידרופנאומטי כדוגמת סיטרואן.

מתלים אקטיביים

מימד חדש לבטיחות הנסיעה

האלקטרוניקה הצליחה, במתלים האקטיביים, להתגבר על מגבלות הפיסיקה של המכללים המכאניים, ולהעניק "מימד חדש" לבטיחות הנסיעה. המערכת מורכבת מחיישנים ומחשב, הפועלים הידראולית, ומעלים ומורידים את הגלגלים: הן כתגובה לפני השטח, והן כתגובה לדינאמיקה של הרכב. החיישנים מזינים את המחשב בנתונים, אודות תנוחתם ותנועתם של הרכב וגלגליו. המחשב פוקד על המערכת ההידראולית – להרים את הגלגל, ולהורידו.

מעמס המופיע, כתוצאה מעומס בפנייה, נחזה מראש. המחשב מגיב ע"י משלוח יתר לחץ לתמוכות החיצוניות, על מנת להתנגד להטיית המרכב.

יתרונות המתלים האקטיביים

במתלה האקטיבי, המחשב מבקר כל גלגל בנפרד, בכל עת הנסיעה, והוא מסוגל להכתיב כל תנועה מבוקשת, בכל עת שהיא. תנועות ש"קפיצים רגילים" פשוט אינם מסוגלים לבצע, בשל מגבלה טכנית.

בעת עלייה על כביש משובש, יתאימו את עצמם המתלים לאופי וסוג הפעולה, כדי שהמתלה יספוג את זעזועי המהמורות, וימנע את העברתן למרכב.

בנסיעה בכביש מהיר, יקשיחו את עצמם המתלים, וימנעו את תגובות השיוט, המאפיינות רכב בעל מתלים רכים מדי. כניסה מהירה מדי לסיבוב, תקשיח מיידית את המתלים החיצוניים הנלחצים. ובלימת פתאום, תמנע את צלילת חרטום הרכב.

הבקרה הממוחשבת נועדה לספק את הדרישות המנוגדות, באופן אופטימאלי – שליטה ברכב – הן לנסיעה רכה, וכן לאופי נסיעה קשיח.

נסיעה מבוקרת מחשב, גורמת לשיכוך מדויק ומותאם של מנחת הזעזועים. בחלק ניכר מהפיתוחים, בשנים האחרונות, יכול הנהג לבחור, בין אופי נסיעה יציב, לבין אופי נסיעה אוטומטי, באמצעות מתג ידני. כך שיוענק למתלה כוונון ספורטיבי ויציב בנסיעה מהירה.

בשעת בלימה או תאוצה הופך השיכוך לקשוח, כדי להפיק שליטה טובה יותר.

מתלים פנאומטיים, ואלקטרו-הידראוליים

משאבה חשמלית ללחץ שמן ומנגנון אוטומטי, מכוונים את גובה המרכב – מעל פני מסלול הנסיעה. המערכת מעניקה ארבעה יתרונות בו זמנית:
• מבטיחה יציבות ואחיזת דרך ברמה גבוהה, ללא תלות במשקל המטען.
• מצמידה את הסרנים לקרקע, תוך הגדלת כושרה של המכונית להאט באופן יציב.
• משפרת את איכות הנהיגה בכל תנאי הדרך.
• באמצעות כפתור, מאפשרת המערכת להגביה את הרכב למצב עליון, לשם היחלצות משקיעה, או לצורך מעבר מעל מכשול בדרך.

נוזלים מגנטיים למערכת המתלים

שיטה חדשנית זו – מתוכננת ליישום בבולמי זעזועים, הגה כוח ומערכות מתלים באמצעות נוזל הידראולי על בסיס סיליקון, אשר בתוכו מרחפים חלקיקי ברזל. בעזרת זרם חשמל – ניתן לשלוט על סמיכות הנוזל. כאשר מעבירים זרם חשמלי – גוברת עוצמתו של השדה המגנטי והחומר הופך במהירות מנוזל דליל לחומר כמעט מוצק.

אב טיפוס של מערכת זו – פותח על ידי חברת "דלפי". אין בה חלקים נעים, היא כוללת בוכנה, נוזל מגנטוראולוגי וסליל מגנטי. התגובות המהירות – מסייעות למערכות להגיב מאות פעמים לתנועת הגלגל, במעברו על פני מהמורה או שקע, והיא מבטלת לחלוטין את גלגול המכונית בפניות.

בקרת יציבות למניעת התהפכות

מערכות הנהיגה הממוחשבות המודרניות משפרות את בקרת היציבות באמצעות חיישנים אלקטרונים בכל מיקרו שנייה. תפקידה היסודי של מערכת בקרת היציבות לנתב את המכונית לכיוון הנסיעה שאליו הנהג מכוון אותה. בתנאי נסיעה רגילים המכונית מגיבה באיטיות לשינוי ההיגוי בפנייה בעת פעולת תת-היגוי, ואילו בהיגוי יתר הגלגלים האחוריים נוטים להסתחרר. הנתונים המתקבלים מהתאוצה האופקית וסבסוב הרכב מאפשרים להפעיל אוטומטית את בלם ימין או שמאל או את שני הבלמים בו בזמן. קיים מגוון של מערכות בקרת יציבות, הנבדלות ביניהן בדרכי תגובתן ובמידת תחכומן. ייעודן להשלים את מערכות מניעת נעילת גלגלים בבלימה ומניעת סחרור הגלגלים בהאצה, ולשפר את דינאמיקת הפנייה. רכיבי תוכנת היציבות האלקטרונית של חברת בוש הגרמנית כוללים, לצד רכיבי ה-ABS ו-ASR, חיישנים המודדים את זווית ההגה, מהירות הסבסוב והתאוצה הרוחבית, וכן שני מחשבים זעירים בעלי עוצמה גבוהה.

החיישן הבודק את מצב ההגה מאפשר למערכת להשתלט על הבלמים במקרה של חריגה מהשוואת הנקודה שאליה רוצה הנהג להגיע לנקודה שהרכב סוטה. למחשב דינאמיקת הרכב מגיע מידע רב מהנתונים המשתנים של סיבוב הרכב סביב עצמו במישור הכביש, וכן מהמהירות והתאוצה הרוחבית. הנתונים מעובדים ומוחזרים למודל המתמטי המצוי בזיכרונו של המחשב. כאשר הרכב פונה בשיעור סבסוב גבוה או נמוך מדי, המחשב נותן פיקוד למערכת ההידראולית להפעיל סלקטיבית את הבלימה כדי שהמגע של הצמיג בכביש יהיה היעיל ביותר.

במידה והנהג זקוק לעזרה, יוצרת המערכת מומנט סיבוב מתקן. הכוח המופעל באמצעות אחיזת אחד הגלגלים מאיץ או מאט את שיעור סיבוב הרכב. לדוגמא, אם חלקה האחורי של המכונית נזרק בפניה שמאלה, המערכת מפעילה בלימה קצרה בגלגל הימני-קדמי. בעת הצורך, מערכת ההנעה מפחיתה את מומנט הפיתול המועבר לגלגלי ההינע באמצעות מצערת תזמון ההצתה או בהורדת הילוך בתמסורת האוטומטית הממוחשבת. בדור המערכות האחרון ניתן לווסת את עוצמת הבלימה בחירום ובין הגלגלים, תוך כדי פנייה, וזאת מתוך מטרה להשגת מירב הבלימה האופטימאלית. במשאיות וברכב כבד פותחו מערכות המסייעות לנהג שלא להיכנס למצבים מסוכנים, שעלולים לגרום להתהפכות רכבו, באמצעות הנחיה ומתן אותות אזהרה. מתוך הנחה שנהג חדש שאינו מכיר את מגבלות היציבות של המשאית, לא ינסה ללמוד זאת רק מניסיונו האישי, מתקבלות אותות אזהרה ממערכת חיישנים האומדת את משקל המטען וגובה מרכז הכובד, בנוסף על המהירות והתאוצה בכיוונים השונים של הרכב. בדרך זו מצטמצמות ההתהפכויות והתאונות, הגורמות לאבדות בנפש ולהוצאות כספיות מיותרות.

מערכת ייצוב אלקטרונית – E.S.P

מערכת אלקטרונית לייצוב ולמניעת החלקה, השולטת במדויק ובזמן אמת על התנהגות הרכב בכביש במצבי חירום. היא שואבת מידע מסוללה של חיישנים, שעוקבים בין השאר אחרי נטיית הגוף בפניות, בתאוצה הצדדית ובזוויות ההיגוי של גלגל ההגה.

מחשב מרכזי מעבד באופן רצוף את הנתונים ומזהה מקרים, שבהם נוצר חוסר התאמה בין הנתונים בשטח לבין הערכים המתוכננים. על פי נתוני חברת סקניה, לדוגמא, יכולה משאית עמוסה שמצוידת במערכת E.S.P להיכנס לפנייה נתונה במהירות גבוהה יותר בכ-15 קמ"ש מאשר משאית ללא מערכת זו, מבלי להסתכן באיבוד שליטה.

מערכת הייצוב מותקנת בדגמים שבהם קיימת מערכת בלמים אלקטרונית – E.B.S, הנשלטת על ידי פקודות מחשב המנוע. המערכת מווסתת את לחצי הבלימה בנפרד בכל גלגל, ללא קשר לתגובת הנהג, ומאפשרת שליטה מדויקת בכל עת.

מניעת התהפכות מבוקרת מחשב

הרחבה של מערכת בקרת הייצוב היא המערכת למניעת התהפכות, המופעלת באמצעות חיישנים שמזהים את התאוצה הצדדית ואת מהירות הגלגלים. הנהג שמקבל בעוד מועד התרעה על התפתחות של מצב מסוכן, כתוצאה מביצוע תמרונים חדים ושגויים. אם הנהג מתעלם מההתרעות, מזהה המחשב כי ההתהפכות היא בלתי נמנעת, ושולחת פקודות להפחתת כוח המנוע עד ליציאה מהמצב המסוכן.

כ-20% מהתאונות המדווחות בארה"ב הן התהפכות, ועל פי הסטטיסטיקה נהרגו בהן כמחצית מההרוגים בתאונות דרכים שבהן מעורב רכב בודד. בטכנולוגיה החדישה, מאתרים בזיהוי מוקדם את ההתהפכות המתקרבת. הזיהוי מאפשר לנצל בצורה אופטימאלית את שאר אמצעי ההגנה הפסיביים, כגון כריות אוויר ומותחנים מוקדמים לחגורות הבטיחות.

חיישני האצה מודדים את האצת הרכב בציר האופקי והאנכי ומספקים נתונים למערכת הבקרה. אליהם מצטרף חיישן שיעור הסטייה שקובע את המהירות שבה הרכב מסתובב סביב ציר האורך שלו. האלגוריתם שתוכנת במחשב, נעזר במידע שזורם אליו מהחיישנים על מנת להעריך את שיעור ההטיה של הרכב, והמידע שמגיע מחיישני ההאצה מספק למחשב אינדיקציה של סוגי ההתהפכות הצפויה.

החיישנים מצופים במשטחי סיליקון, המאפשרים חסינות מכאנית טובה, עמידות גבוהה בשינויי טמפרטורה ואורך חיים רב. חברת בוש התאימה יחידות מארז פלסטיק קטנות לאמצעי הבקרה הקומפקטיים, כך שהחיישנים יפעלו ללא כל מגבלה גם בתנאי נסיעה קשים.

יועץ יציבות לרכב כבד

באמצעות אותות אזהרה והנחיות, מסייע יועץ היציבות לנהג להימנע מלהיכנס למצבים מסוכנים שעלולים לגרום להתהפכות המשאית. נקבעו שלושה מסרים לנהג שנותנים מידע על מצב יציבות הרכב: יציבות בטוחה, יציבות ממוצעת ויציבות מעורערת. הנהג, במקביל, יכול לצפות בצג קטן המראה לו בקביעות את רמת היציבות המתאימה לאותו הרגע.

אסור שנהג חדש, שטרם מכיר את המגבלות הדינאמיות של הרכב הכבד, ילמד זאת בעצמו. הסכנה גדלה כאשר הרכב המתהפך מוביל חומרים מסוכנים, אולם כל התהפכות עלולה לגרום לאבידות בנפש ולהוצאות כספיות גבוהות. המתקן האלקטרוני לייעוץ על יציבות הרכב הכבד מסייע לנהגים חסרי ניסיון, ונותן תזכורת תמידית לשמירה על היציבות, תוך שיפור מיומנויות הנהיגה, בדומה למיומנויות הנהיגה החסכונית. החיישנים בודקים את המהירות והתאוצה בכיוונים השונים של הרכב, כולל אומדן למשקל ולגובה מרכז הכובד של המטען.

ברכב כבד תומך, מתקבל המידע גם מהחיישנים שמותקנים על צלחת הריתום. מידע זה מאפשר ליחידת המחשב להעריך את גובה מרכז הכובד בהתאם לעומס הקיים בכל רגע ורגע על הצלחת. חיישנים נוספים קובעים עד כמה קרוב התומך לסף ההתהפכות.

פלט המחשב משמיע לנהג הודעה מילולית בהתאם למידת היציבות של הרכב. האזהרות ניתנות לרישום גם ביחידה לרישום נתונים המתעדת את ביצועי המשאית ומכלליה. בציי רכב ניתן לרכז את הרישומים, ולפי הצורך להדריך נהגים בשיטות נהיגה זהירות. בהתאם, המערכת מאותתת לבקרה האלקטרונית להקטין את עוצמת המנוע ולהפעיל את הבלמים.

הצמיג כחוליית הקישור עם הכביש

הצמיג הוא חוליית הקישור של הרכב עם הכביש, ותפקידו לתרום את חלקו היחסי ביציבות ובבטיחות הנסיעה יותר מחלקו של כל מכלול אחר.

יצרניות הרכב והצמיגים מתחרות בשיפורים מתמידים, והדגש בעת האחרונה מושם על צמיגים בעלי התנגדות גלגול נמוכה – במטרה לשפר את יעילות צריכת הדלק.

מאחר שלהתנגדות הגלגול השפעה רבה על אורך חיי הצמיג ועל צריכת הדלק, מנסות היצרניות לשפרו במספר גורמים מרכזיים:
• אלסטיות רבה של הצמיג, כך שגם במהירות גבוהה יוכל לחזור לצורתו הראשונית, עוד בטרם סגירת המעגל לאחר סיבוב שלם על פני הדרך.
• גמישות אופטימאלית, לצורך שיפור היציבות, אך לצד זה, מניעת עיוות גדול מדי בבלימה או בהאצה.
• התנגדות של הצמיגים בעת הפניית הרכב בכוחות צד לתנועה הצנטריפוגלית השואפת להטות את המרכב. משטח הסוליה גדל, דופן גוף הצמיג מתכווץ והאנרגיה הופכת לחום.

במהירויות גבוהות עלול חום עז להעביר את הצמיג אל מעבר לסף מגבלותיו, ובהכרח לגרום לאסון. אמנם להיגוי 4 האופנים השפעה מסייעת בעניין זה, אך יצרני הרכב אינם מסתפקים בכך, וממקדים את ניסיונותיהם בהתמודדות עם שיפור מבנה הצמיג, עוביו, סוגי הגידים והחתך. גם לענף הצמיגים חודרת האלקטרוניקה, ומערכת בקרה שפותחה בשנים האחרונות מתריעה ע"ג לוח המחוונים על לחץ אוויר בלתי מתאים, או על טמפרטורות צמיג גבוהות המסכנות את המשך הנסיעה.

מגע הצמיג בכביש ומגבלות היציבות

בעת פנייה מושפעת המכונית – מכוח צנטריפוגלי, שכמו לכל כוח, יש לו עוצמה וכיוון. הנהג יכול לשלוט בשני מרכיבים אלה, וכך לשמור על יציבות הרכב, או לאבד שליטה ולהחליק.

גודל שטח המגע של הצמיג עם הכביש, אינו עולה על גודלה של גלוית דואר, ועליו מוטל חלק גדול מהתכונות הדינאמיות של הרכב. עליו לשאת בכוחות בלימה, הינע, היגוי וצד. כדי לעמוד במשימות כוח האחיזה – הצמיג חייב להיות גדול ורב יותר מהכוחות המתנגדים לו. יש גם להבחין בין כוחות חיכוך סטטיים, בגלגול, ובין כוחות דינאמיים. בעת שהכוחות הדינאמיים מתגברים על כוח החיכוך הסטטי, מאבדת המכונית מיציבותה. לצמיג בעל חתך נמוך יתרון בהשגת חיכוך סטטי גדול ובטיחותי יותר.

המכונית יציבה כל עוד הצמיגים מתגברים על הכוחות הצנטריפוגליים הרוחביים. כשהגלגלים האחוריים ננעלים בפנייה, הכוחות הצנטריפוגליים יגרמו לבריחת זנב והרכב ייסוג סביב צירו. כשהכוחות האורכיים, לתנועת הרכב קדימה, גדלים – הכוחות הרוחביים קטנים בהתאם – ולהיפך.

לכן, בנהיגה אסור להביא את הצמיגים לסף מגבלותיהם, קרי, חריקה צורמנית.

כוח הפועל על הצמיג יוצר דפורמציה במקום מגעו עם הכביש. העיוות תלוי בכוח המופעל, בגמישות הצמיג, בעומס האנכי הפועל עליו, בלחץ האוויר שבו, ובזווית שפיעת האופן.

בהיבט של יציבות הרכב יש להבחין בין שתי תופעות:
• הרכב יציב יותר, כאשר זווית ההחלקה של הגלגלים הקדמיים גדולה משל האחוריים – תת היגוי.
• הרכב מאבד מיציבותו, כאשר זוויות ההחלקה של הגלגלים האחוריים גדולות משל הקדמיים – היגוי יתר. בתנועת סיבוב מהירה גדל הכוח הצנטריפוגלי וקטן רדיוס הסיבוב. ביציאה מסיבוב, למרות יישור ההגה, ישאף הרכב להמשיך ולהסתובב במהירות זוויתית סביב צירו האנכי.

למיקום מרכז הכובד בין הסרן הקדמי ואחורי השפעה על יציבות הרכב. זווית ההחלקה מושפעת הן מהכוח הצדדי הפועל על הגלגל והן מהעומס. ככל שהכוח הצדדי גדול יותר – זווית ההחלקה גדלה גם כן, אך אם העומס גדול יותר קטנה הזווית.

מתוך ניתוח חישובים גיאומטריים, ניתן לראות כי ככל שהעומס המוחלט על הגלגל גדול יותר, זווית ההחלקה גדולה יותר. מכאן, אם מרכז הכובד סמוך לסרן האחורי – זוויות ההחלקה של הגלגלים האחוריים גדולות משל הקדמיים.

ניתן לשנות את זוויות ההחלקה של הגלגלים הקדמיים ביצירת שפיעה גדולה קדימה, וקטנה או אף שלילית אחורה, כתוצאה מקפיצים רכים יחסית לפנים וקשים מאחור. בסיבוב פועל רוב הכוח, במתלה נפרד, על הגלגלים החיצוניים, והם אלו המכתיבים את אופן יציבות הרכב.

השפעת מבנה הצמיג

הצמיג בנוי משלושה חלקים המהווים יחידה אחת:
1. גוף הצמיג: החלק העיקרי, המאפשר לצמיג לאחסן בתוכו את האוויר הדחוס. הוא בנוי ממספר רבדים של שכבות חוטים. מספר השכבות קובע את יכולת ההעמסה, גמישות הפעולה ולחצי האוויר. דפנות הצמיג חייבות להיות גמישות, ועם זאת לעמוד בפני שחיקה ממדרכות ופגעי נסיעה נוספים.
2. סוליית הצמיג: מיוצרת מתערובת גומי. היא בעלת התנגדות גבוהה לשחיקה, התנגדות להחלקה צידית, יכולת להעביר את כוחות ההינע וההיגוי ולהיות בעלת כושר הצמדות רב לכביש. חריצי הסוליה ההיקפיים מיועדים לשפר את המגע עם הדרך, לנקז את הרטיבות מהכביש ולהפחית את מרחק הבלימה.

3. עקב הצמיג: נקודת המגע בין גוף הצמיג לאופן. הקצוות הפנימיים של הצמיג "יושבים" על האופן (ג'אנט). חלק זה קשיח, חזק ומלופף בחוטי פלדה. תכונותיו נקבעות לפי סוג הצמיג, הגודל והייעוד. בצמיגי רכב כבד וצמיגי משאיות, המיועדות לעבודות עפר. יש מספר קבוצות של חוטי עקב, כדי לעמוס בעומס המטען הכבד, בכוחות הצד ובלחץ האוויר הגבוה.
התכונה החשובה ביותר בצמיג היא קשיחות הצד. כושר הצמיג לפתח כוחות צג תלוי במבנהו, מידותיו ולחץ האוויר. ככל שקשיחות הצד בצמיגים האחוריים גדולה יותר, ביחס לקדמיים, הרכב יציב יותר. לצמיג רדיאלי בעל חגורות היקפיות מפלדה, קשיחות רבה יותר מצמיג בעל חגורות טכסטיל.

העברת כוח ההינע לכביש מבוצעת על ידי החיכוך. שטח מגעו של הצמיג בכביש הוא בסך הכול כגודל גלוית דואר. במצבי חרום מוגדרים כוחות הצד וכוח הבלימה המתפתחים, אחד על חשבון השני: כך שלא ניתן ליצור בו זמנית, כוח רב לבלימה, וכוחות צד, ומכאן שבבלימת חרום, מאבדים את ההיגוי.

לחץ ניפוח נכון, קובע את קשיחות הצד של הצמיג, ומשפיע על שליטת הנהג ביציבות הרכב. בפניות בכביש רטוב, כושר צמיג שלחצו נמוך נפגע, כיוון שיכולתו לנקז מים קטנה, ובמיוחד רגישים צמיגים רחבים. לחץ גבוה, להבדיל, עלול לגרום לשחיקה לא אחידה בסוליה, לקשיחות הרכב, והרס הצמיגים, כתוצאה ממתיחות הרבדים והחגורות.

כגורמים נוספים לבלאי הצמיג, יש לציין, את הליקויים במנגנון ההיגוי: בולמי הזעזועים, מערכת המתלים ובלימות פתע רבות.

סימון צמיגים

הסימונים הקבועים הם תעודת הזהות של הצמיג. כדי שתהיה שפה משותפת מעוגנים

הסימונים בדרישות תקנים בינלאומיים, כגון: D.O.T (אמריקאי), ו-ECE (אירופאי). הבנת הסימונים תבטיח שימוש נכון בצמיגים והתאמתם למכונית.

הסימונים המקובלים:
• שם היצרן.
• מידות הצמיג.
• סוג המבנה: רדיאלי, דיאגונלי.
• קוד להגבלת מהירות הנסיעה.
• עומס מותר.
• מספר רבדים בגוף הצמיג.
• סימון צמיג ללא אבוב.
• לחץ אוויר מומלץ על ידי היצרן.
• מספר סידורי.
• תאריך ייצור.
• סימון מטרת השימוש בצמיג.
• סימון חוזק.

סוגי צמיגים לפי הייעוד

מספר אותיות המופיעות בסיומת של הסימון על דופן הצמיג – מבהירות לאיזה סוג פעילות הוא מתאים. כאשר אותיות אלה מופיעות בסיומת של סימון המידות של הצמיג – הן מיועדות להבחין בין צמיגים – המתאימים להובלה של מטענים בעומסים שונים, או להתקנה על אופנים בעלי תצורות שונות וקטרים שונים.

אותיות הסימון המקובלות:
M-S = צמיגים מיוחדים לנסיעה בבוץ או בשלג.
L = צמיגים בעלי חתך נמוך.
L-T = צמיגים למשאיות קלות ואוטובוסים קלים.
T-R = צמיגים למשאיות, אוטובוסים ורכבים כבדים.
M-L = צמיגים לעבודות כרייה, וגם לנסיעות בכבישים.
NHS = צמיגים שאינם מיועדים לנסיעה בכבישים מהירים.
ST = צמיגים מיוחדים לרכב מורכב, הנוסע בכבישים מהירים.

בתקנות התעבורה נקבע שהצמיגים חייבים להיות מותאמים לייעוד הרכב ויהיו בעלי אותו מבנה וכושר העמסה שקבע היצרן, וזהים למידות שרשמו ברישיון הרכב. כמו כן, לא יורכב צמיג המוגבל למהירות פחותה מהמהירות המרבית המתוכננת של הרכב.

אסור בשום פנים ואופן לאפשר להרכיב ברכב צמיגים שאינם עונים לדרישות יצרן הרכב. צמיגים מותאמים למהירויות מופחתות נוטים גם להתחמם יותר מצמיג שבחר היצרן לרכב.

חשוב לוודא כי הצמיגים המורכבים ברכב מתאימים להוראות היצרן, בכל הקשור לקוד העומס והמהירות. בטיחות שווה חיים, וצמיגים מתאימים ותקינים הינם הערובה לכך.

צמיגי PAX לשיפור הבטיחות

זוהי מערכת משולבת של צמיג וחישוק, המאפשרת תפקוד יעיל בכל התנאים, כולל אפשרות נסיעה בטוחה עם תקר. צמיג אחד המשלב מספר יתרונות: אחיזת כביש משופרת והתנגדות גלגול נמוכה וחסכונית. בתוך הצמיג יש גלילי גומי – התומכים בסוליה, גם כאשר לחץ האוויר נמוך. צמיג כזה מאפשר המשך נסיעה במהירות של 90 קמ"ש למרחק של 200 קילומטרים נוספים, ללא תוספת לחץ אוויר. הדופן הצדדית נמוכה וקשיחה, ומכילה גם מערכת לנעילה מכאנית של העקב ולמניעת ניתוקו של הצמיג מהגלגל אם יורד הלחץ. לטענת אנשי הפיתוח – צמיג PAX, יעיל מאוד בתנועה, מהיר, אוחז כהלכה, נוח וחסכוני.

הפיתוח מאפשר לייצר גלגל קטן יותר, שמשפר את יציבות הרכב ומאפשר לנסוע בבטיחות כשיש נקר בצמיג. בלמי הדיסק והבלמים החשמליים מתאימים לגלגל החדש, כאשר הם חוסכים, במקביל, מקום ומשקל שהיו מיועדים בעבר עבור הגלגל הרזרבי.

בקרת לחצי ניפוח אוויר

תצוגה של לחץ האוויר בצמיגים

ללחץ האוויר בצמיגים יש חשיבות בטיחותית ממדרגה ראשונה. לחץ אוויר תקין בכל צמיגי הרכב – הינו תנאי הכרחי לנהיגה יציבה ובטוחה. כל סטייה מלחץ אוויר מתאים, ולו בגלגל אחד – עלולה לגרום לתאונת דרכים.

במערכת החדישה שהוצגה – יש ארבעה חיישני לחץ אוויר, המותקנים בכל אחד מצמיגי הרכב. בלוח השעונים מותקן צג בקרה. כך יכול הנהג לדעת מהו לחץ האוויר בכל צמיג ובכל רגע. אם לחץ האוויר יורד מתחת לערך מסוים, אשר נקבע על ידי היצרן – נשמע צפצוף אזהרה.

טכנולוגית מעקב לניהול צמיגים

בצמיגי המכוניות של הדור הבא – ישולבו חיישנים לבדיקת לחץ האוויר בגלגלים. החיישנים יאגרו וישדרו מידע שוטף על מצבו של כל צמיג. ניתוח המידע יאפשר הקמת בסיס נתונים, בעזרתו אפשר יהיה לבצע "ניהול צמיגים" – כדי להפחית את עלויותיהם ואת השחיקה שלהם.

המערכת אשר פותחה בחברת "מישלין" – כוללת חיישני לחץ אוויר בצמיגים, המשדרים את הנתונים מכל הצמיגים, עם קוד זיהוי צמוד לכל צמיג. הנהג מקבל התרעות בזמן אמיתי, וממשק תקשורת אלחוטי – מעביר נתונים למחשב של בקרת צי הרכב. פיתוח נוסף של חברת "ברידג'סטון" – מכונה "ניהול צמיגים". המערכת אוספת נתונים אלחוטיים מחיישני לחץ האוויר בגלגלים ואוגרת אותם ביומן דיגיטאלי או במחשב נייד. לאחר שמעבירים את הנתונים לתוכנת ניהול – ניתן להפיק דו"חות על מועדי החלפה רצויים, מועדי רכישה, עלויות תיקונים וכדומה.

שיטה אחרת, של חברת "גודייר" – שואבת נתונים ממערכת "בקרת צמיגים" אלחוטית. המערכת מפיקה דו"חות השוואה שונים, כגון – מועדי ניפוח של כל צמיג, מועד רכישת הצמיג, עלויות אחזקה וכדומה.

חידושים בצמיגים ומגמות למחר

צמיג "אינטליגנטי"

פיתוח של חברת הצמיגים "קונטיננטל". שתי טבעות, עם אבקת ברזל ממוגנטת בדופן הפנימי של הצמיג – מודדות ישירות את כוחות האורך והרוחב הפועלים על הצמיג. הנתונים נשלחים למערכת ה-ABS וה-ASR והן יכולות להגיב בדייקנות ובמהירות. חיישנים מודדים את עוצמת השדה המגנטי, כאשר נוצר שינוי בצורת הדפנות של הצמיג. הבקרה כוללת מדידה של כוחות התאוצה ושינויים של מהירות הגלגל. הצמיג חוסך את הצורך בגלאי לחץ בצמיגים ומאפשר נסיעה עם נקר למרחק מה.

מידרס צמיג כפול

מידרס חדש, שפותח על ידי חברת הצמיגים "ברידג'סטון". הוא פתר את בעיית אובדן האחיזה, הנוצר בגלל שינויים בהרכב הסוליה – אובדן גמישות, התקשות ופריכות. במִדרס יש תרכובת כפולה: חלקו החיצוני עשוי פולימר המווסת את הקישוי שמחולל החום (הגורם להתקשות של המִדרס לאחר שימוש מרובה). החלק הפנימי – עשוי תרכובת המבוססת על סיליקון, הנחשפת כאשר חלקו החיצוני של הצמיג נשחק. התרכובת הפנימית מחליפה בהדרגה את התרכובת החיצונית של הצמיג. שטח הפנים הדביק – מנטרל את השפעתו של המִדרס הנמוך יותר, ומתקבלים ביצועים כמו בצמיג חדש.

צמיגים אטומים

מתחת למִדרס הצמיג – מתקינים חומר איטום דביק. אם הצמיג מקבל נקר – חומר מהאיטום ממלא מיד את הסדקים סביב נקודת החדירה ומונע את בריחת האוויר. כאשר מוציאים את המסמר – החומר הדביק (מסוג פולימרי) אוטם את החור. הצמיג האוטם את עצמו – אינו זקוק לתיקון. יש חיסרון במצב כזה, כי אין הגנה מפגיעות בדופן הצדדית ומפני חתכים.

סיליקה בתערובת גומי

זוהי הגרסה החדשה של "פירלי" למניעת החלקה של צמיגים רחבים בכביש רטוב. הסיליקה, המתערבבת בצורה אחידה בתערובת הגומי – תורמת לאחיזת כביש טובה בטמפרטורות נמוכות ולחיים ארוכים של סוליות הצמיגים.

צמיג ממוחשב

זוהי רצועה של אלסטומר (חומר רגיש, היכול להעביר אות חשמלי), עמידה בפני לחץ – הממוקמת בדיוק מתחת לסוליה. כאשר הסוליה מתעקלת ומתפתלת, בתגובה לעומסים משתנים – יוצר האלסטומר הרגיש אותות חשמליים. אותות אלה מועברים למחשב המותקן במכונית, בו מתקבלות גם פקודות נהיגה ומשוב על הדינאמיקה של הרכב: מהירות הנסיעה, תנועת המתלים ושיעור הפנייה. המחשב מעבד את הנתונים ומעביר אותות למערכת העברת הכוח והמתלים, לשיפור מרבי של ביצועי הרכב.

צמיג EMT

הוא מחוזק בפלדה גמישה במיוחד, ומסוגל לנסוע בלי אוויר 80 קילומטר במהירות של 90 קמ"ש. חברת הצמיגים "גודייר" – עיצבה מִדרס ייחודי זה עם תעלות מים כפולות, המפנות את המים מתחת לצמיג ומשפרות את אחיזת הכביש כשהדרך רטובה.

החברה מציעה גרסאות שונות לגלגלים הקדמיים ולגלגלים האחוריים. המטרה – להתגבר על מרבית גורמי השחיקה של הצמיגים הרגילים.

הצמיגים הקדמיים – נושאים את רוב משקל הרכב. כתוצאה מכך – נוטים צידי המִדרס להישחק מוקדם יותר. בצמיגים האחוריים – הבלאי מתחיל דווקא במרכז המִדרס. בצמיגים האחוריים של "גודייר" – המרכז מחוזק, ובסוליה יש שתי תעלות אחיזה לשיפור הביצועים בכבישים רטובים. בצמיגים הקדמיים – יש באזור המִדרס תלת חריץ אסימטרי, עם 3 תעלות, והדופן הצדדים רחבה וקשוחה יותר.

המנוע והשפעתו על הבטיחות

לעוצמת המנוע ותכונותיו השפעות רבות על בטיחות הרכב בתנועה. מומנט גבוה, המושג בסל"ד נמוך, מעניק למנוע גמישות רבה יותר מאשר זה המושג בסל"ד גבוה. לגמישות חשיבות רבה בנסיעה עירונית, בהאצות ביניים, בעליות ובעקיפות. גמישות המנוע מסייעת לצריכת דלק חסכונית של דלק, ומקטינה את תדירות החלפת ההילוכים.

עדיף לבחור מנוע בעל גמישות רבה. כלומר, גם במהירויות נמוכות יחסית, ניתן להפיק ממנוע זה את המקסימום. מנקודת מבטו של הנהג – הספק המנוע משפיע על התאוצה והמהירות. גודל ההספק תלוי במספר גורמים:

יחס הדחיסה, מהירות סיבובי גל הארכובה, מערכת הזנת הדלק וכושר יניקת האוויר.

לתנאי הנסיעה הצפופה בישראל, מנוע גמיש בטוח יותר. מומלץ ועדיף על מנוע ספורטיבי עתיר הספק, שמאופיין במומנט פיתול מרשים בסל"ד גבוה, ומכתיב שימוש מרובה בהחלפת הילוכים. כדי לשפר את הביצועים, במנועי בנזין וגם במנועי דיזל, נהוג לעתים להתקין מגדש טורבו. מנוע עם מגדש טורבו מפתח הספק ומומנט גבוהים יותר בהשוואה לאותו סוג מנוע שאינו מצויד במגדש טורבו.

מגדש הטורבו מופעל באמצעות גזי הפליטה של המנוע. הוא דוחס כמות גדולה יותר של אוויר לצילינדרים, דבר המאפשר לרסס יותר דלק ביחס לאוויר אל חללי השריפה, ובכך להשיג מנוע חזק יותר. יעילותו של מגדש הטורבו עולה עם הגדלת מספר סיבובי המנוע.

מהנדסי הרכב מחפשים תדיר אחר גישות חדשות וחומרים חדשים שישפרו את יעילות פעולת המנוע, יפחיתו את צריכת הדלק ויצמצמו את פליטת מזהמים.

מערכת תזמון שסתומים משתנה מסייעת בכך ומגבירה את תפוקת העוצמה בכל מהירות המנוע תוך הגברה משמעותית בניצולת הדלק.

במערכות החדשות ניתן לנטרל שניים מארבעת השסתומים המותקנים בכל בוכנה, כאשר המנוע פועל במהירות איטית או בינונית. הדבר מגדיל את נפח תערובת האוויר והדלק הנכנסת למנוע, יוצר אפקט סחרור חזק יותר בתא הבעירה ובכך משפר את היעילות. במהירויות גבוהות, מופעלים שסתומי היניקה והפליטה הנוספים באמצעות פינים חלולים שבין אונת גל הזיזים לקנה השסתום. לחץ שמן דוחף את הפין למקומו, דבר שבעצם משלים את המעגל בקנה השסתום.

מאפייני פעולת מנוע

למאפייני פעולת המנוע המודרני השפעה של ממש על בטיחות הרכב בנסיעה ותכונותיו הדינאמיות.

מאפייני פעולת המנוע

מומנט פיתול – הכוח המופעל לסיבוב ציר מנוף. מנוע המפיק מומנט של 1 ק"ג-מטר, מפעיל על צירו כוח פיתול השווה להפעלת כוח של 1 ק"ג על זרוע שאורכה 1 מטר. באופן מעשי: מומנט פיתול הינו שיעור עוצמת הסיבוב של גלגל הארכובה המועבר לתיבת ההילוכים.

הספק המנוע – כמות ביצוע עבודה ליחידת זמן. הספקו של 1 כוח סוס שווה ל-736 ואט. אגב, כל קשר בין ההספק לסוס, מקרי בהחלט.

הגדרה: 1 כוח סוס = הספק המתקבל מהעלאת 75 ק"ג לגובה 1 מטר ב-1 שנייה.

הקשר בין מומנט פיתול והספק – מנוע פועל מספק מומנט מסוים, ותוך סיבובו הוא מבצע עבודה. ערך ההספק המחושב במנוע נקבע לפי מכפלת המומנט בסל"ד, אך מאחר וערך זה תיאורטי בלבד, יש להפחית בחישוב ריאלי את:

ההפסדים שמקורם בחיכוך הפנימי במנוע.

הפסדי חילוף הגזים במחזור פעולת כל בוכנה.

ירידת ההספק מהפעלת אביזרי המנוע, ציוד המועמס על הרכב ומכללי העזר שלו.

מנקודת מבטו של הנהג – הספק המנוע משפיע את התאוצה והמהירות. גודל ההספק תלוי בכמה גורמים: יחס הדחיסה, נפח המנוע, מהלך הבוכנה, מבנה פני הבוכנה ושל תאי השריפה, מהירות סיבובי גל הארכובה, מספר שסתומים לכל צילינדר, מערכת ניהול מנוע אלקטרונית, מערכת הזנת הדלק, גידוש אוויר וכושר יניקת האוויר.

מומנט גבוה המושג בסל"ד נמוך מעניק למנוע גמישות רבה יותר מאשר זה המושג בסל"ד גבוה. לגמישות חשיבות רבה בנסיעה עירונית, בהאצות ביניים, בעליות ובעקיפות. גמישות המנוע מסייעת לצריכה חסכונית של דלק ומקטינה את תדירות החלפת ההילוכים. עדיף לבחור מנוע בעל גמישות רבה. כלומר, גם במהירויות נמוכות יחסית, ניתן להפיק ממנוע זה את המקסימום.

בישראל, בשל תנאי הנסיעה ואופייה, מנוע גמיש מומלץ, ועדיף על מנוע ספורטיבי, עתיר הספק, שמאופיין במומנט פיתול מרשים בסל"ד גבוה, ומכתיב שימוש מרובה בהחלפת ההילוכים.

מנוע בטיחותי הוא מנוע גמיש, בעל עקומת מומנט שטוחה, ככל האפשר, על פני טווח סל"ד ארוך יחסית. מנוע דיזל, ובמיוחד בעל מגדש טורבו עונה להגדרה זו. למעשה, הנהג מסוגל וצריך להביא את רכבו למהירות שיוט בזמן קצר ביותר, תוך שימוש נרחב בכל תחום של המנוע והפעלה מינימאלית של המצמד ושל תיבת ההילוכים.

מומנט משוקלל – יחס מחושב לקביעת ערך מומנט פיתול מקסימאלי ל-1 טון משקל עצמי של הרכב. זהו פרמטר המעיד על כוחו היעיל והמעשי בשימוש מנוע רגיל. חשיבותו רבה בקביעת מידת הגמישות של המנוע, התלוי במספר סיבובי גל הארכובה בכל דקה.

הספק משוקלל – יחס מחושב לקביעת ערך הספק המנוע ל-1 טון משקל עצמי של הרכב. משמש פרמטר לקביעת התאמת המנוע לרכב, תוך התייחסות לייעוד הרכב. הנתון משמש נקודת השוואה לכלל דגמי המכוניות על סוגיהם השונים.

משימות מערכת העברת הכוח

מערכות העברת הכוח זהות מבחינת עקרונות הפעולה בכל הסוגים והגדלים של כלי הרכב. ההבדלים ניכרים בכוחות ההינע, בסוג ומיקום המכללים, ובמהירותן הסיבובית. למאפייני מערכות העברת הכוח השפעות על בטיחותו האובייקטיבית של הרכב.

משימות המוטלות על מערכת העברת הכוח
• העברת הכוח הסיבובי מהמנוע אל גלגלי הינע הרכב.
• חיבור או ניתוק מעבר התנועה הסיבובית מהמנוע לגלגלים.
• מתן אפשרות להנעת הרכב קדימה או אחורה.
• אבטחה של העברת כוח רציפה מהמנוע לגלגלים, ולהיפך, בכל מצב.
• חלוקה של כוח ההינע בין הגלגלים, באמצעות ממסרת ההינע הסופית, בהתאם לצורך.

הנעה קדמית או הנעה אחורית

לסוג ההנעה השפעה על התנהגות הרכב ובטיחותו. קיימים שני סוגי הנעות: הנעה באמצעות הגלגלים הקדמיים או אחורית. לכל סוג יתרונות משלו, ולכן יש לבחור את סוג ההנעה המתאים לצרכים.

יתרונות הנעה קדמית
• העברת כוח קומפקטית ובעלת משקל מופחת. פשטות בייצור המכללים ונוחות בתהליכי הרכבתם.
• בטיחות בנהיגה והגנה פסיבית משופרת לתא הנוסעים בתאונת חזית: מנוע רוחבי אינו קשור לגל הינע אורכי, ואין בו כל גורם המעכב את קריסת המנוע לרצפה בחבטה קדמית.
• מסייעת במצב החלקה, שאז נדרשת פחות מיומנות בנהיגה כדי להפסיקה. רכב בעל הנעה קדמית נוטה להחליק בעת כניסתו לתפנית במהירות מופרזת – הגלגלים הקדמיים מפעילים כוחות כלפי הכביש שנועדו ליצור שינוי בכיוון נסיעת המכונית, וכשכוחות אלה עוברים את גבול אחיזת הצמיגים, הם נוטים להחליק. החלקה זו מכונה תת היגוי, כאשר המכונית מבצעת את התפנית בזווית גדולה יותר. כל שנדרש מהנהג הוא להרפות מדוושת ההאצה ולסובב מעט את גלגל ההגה לכיוון התפנית.
• צריכת דלק חסכונית יותר, ממכונית זהה בגודלה הפנימי ומונעת בהינע אחורי.
• סחיבה משופרת, מפני שהרכב נגרר אחרי הגלגלים הקדמיים, במקום להידחף על ידי האחוריים.

מאידך: על הגלגלים הקדמיים מוטל לספוג כוחות אחיזה מוגברים, בסחיבה ובהיגוי, בעוד הגלגלים האחוריים אינם מועמסים דיים.

יתרונות הנעה אחורית

מול מצדדי ההינע הקדמי, ניצבות אותן חברות מכובדות בתעשיית הרכב, הרואות את יתרונות מחציתה השנייה של הכוס הריקה, וטוענות כי לרכבים בינוניים וגדולים – עדיפה השיטה הקלאסית "מנוע ממוקם בקדמת הרכב וההינע אחורי". מיתרונות השיטה:
• יכולת היגוי משופרת ויכולת שליטת נהיגה מבוקרת. חסידי ההנעה האחורית השקיעו מאמצים רבים כדי להקנות לרכב רמות גבוהות מאוד של אחיזת כביש כדי שלא יגיע למצב של החלקה, אולם הדבר העלה את מחירו של הרכב.
• אין צורך להילחם בגלגל ההגה בעת האצה בסיבוב. הגלגלים האחוריים מעבירים יותר כוחות הנעה לכביש, ויחד עם הכוחות הצנטריפוגליים קיימת נטייה להיגוי יתר. במידה והרכב נוטה להחליק, יש להרפות מעט מדוושת ההאצה, ובמידת הצורך אף לסובב את גלגל ההגה לכיוון החלקת הגלגלים האחוריים.
• תא המנוע מרווח, והטיפולים קלים ופשוטים יותר מאשר בהינע קדמי. הגישה נוחה יותר למכללים, והשימוש הוא במפרקים קרדניים רגילים להעברת כוחות הפיתול, ללא רעידות ונקישות. נמנע כורח השימוש במפרקים אוניברסאליים, בעלי מהירות קבועה, המסבכים ומייקרים את המערכת.

הנעה כפולה

במכונית בעלת הנעה כפולה, משולבים דרך קבע כל הגלגלים בהעברת התנועה הסיבובית מהמנוע אל עבר הדרך, או שאחד מהסרנים מחובר כל העת להינע המנוע והשני משולב באופן ידני או אוטומטי. הודות לשימוש בטכנולוגיות המאפשרות חלוקה משתנה של הכוח בצורה אוטומטית בין הגלגלים הקדמיים והאחוריים, מושגת גם בטיחות דינאמית משופרת. מערכות ההינע ל-4 גלגלים מוצעות על ידי מספר יצרני רכב, כשכל אחד מהם עושה שימוש בפתרונות טכניים שונים.

יתרונות הינע לכל הגלגלים
• שיפור אחיזת הדרך, במיוחד בתנאים קשים.
• משיכה טובה יותר על כביש חלק בכל תנאי הדרך.
• יציבות משופרת בעת נסיעה על בוץ או שלג.
• פחות החלקה בשלוליות ובכבישים רטובים.
• הפחתת הרגישות לרוחות צד, השואפות לשנות את מרכז הכובד.
• תאוצה גדולה יותר בהילוך נמוך, במיוחד במנועים חזקים.
• שיפור יכולת הזינוק והטיפוס בעליה, ללא קשר למטען.
• מומנט סִבסוב קטן יותר מאשר בהינע רגיל.
• שחיקת צמיגים, אחיזה וחלוקה מאוזנת יותר עליהם.
• חלוקת משקל הרכב מאוזנת יותר בין הסרנים.
• התאמה יעילה לגרירת נגרר או נתמך.

חסרונות הינע לכל הגלגלים
• התנהגות הרכב בעת נסיעה בסיבוב אינה תמיד חדה.
• תא המטען קטן יותר בהשוואה לרכב בעל הנעה קדמית.
• המשקל העצמי של הרכב גבוה יותר, בשיעור של 10% בקירוב.
• עלות רכישת הרכב גבוהה יותר משל רכב עם הינע רגיל.
• צריכת הדלק גבוהה מעט משל רכב רגיל.
• חלק מהמערכות אינן תואמות למערכת מניעת נעילת גלגלים בבלימה.

פעולת הדיפרנציאל

בין הגלגלים המניעים מותקן דיפרנציאל, המחלק את גל ההינע לשני חלקים – לימיני ולשמאלי. הדיפרנציאל מחלק את כוח ההינע בין שני הגלגלים, תוך העברת מירב הכוח לגלגל המסתובב חופשי יותר. לדוגמא, לגלגל הפנימי בעת ביצוע פנייה. חסרון הדיפרנציאל הרגיל, הוא בכך שאם אחד הגלגלים מתחיל להחליק בנסיעה על משטח חלק, יסופק כל הכוח לגלגל זה, על חשבון הגלגל השני ואחיזת הכביש תופחת.

בקרת סבסוב אקטיבית

מערכת בקרת סבסוב אקטיבית משפרת את מגבלות כושר ההפניה, ומאפשרת ביתר יעילות לעקוב אחרי מסלול הפנייה המתוכנן של הנהג, גם אם מהירות הרכב גבוהה יותר מהמהירות המתאימה ביותר לביצוע הפנייה. ייחודה בדגמים בעלי הינע על כל ארבעת הגלגלים.

כאשר האחיזה של ארבעת הגלגלים משתפר בכל תנאי הדרך ונדרש תיקוני היגוי קטנים יותר בסיבובים. מערכת בקרת סבסוב אקטיבית משפרת את אחיזת הצמיג על משטחים בעלי מקדם החלקה שונה, על ידי העברת המומנט אל הצמיגים בעלי כושר אחיזת הקרקע הטוב ביותר.

המערכת פועלת על ידי ויסות, לפי הצורך, של המומנט המועבר בין גלגלי ההנעה הימניים והשמאליים. ויסות המומנט מסייע להשוואת העומס על כל ארבעת הצמיגים בשעת ביצוע פנייה. מחשב מעבד את המידע המתקבל מחמישה חיישנים. מידע זה כולל את משתנה הפעולה השונים של הרכב – תאוצה אורכית, תאוצה רוחבית ומהירות הגלגלים, וכן את כוונת הנהג לפי זווית ההגה ומידת פתיחת דוושת מצערת ההאצה.

המידע המתקבל מהחיישנים מעובד על ידי המחשב, אשר קובע את עוצמת המומנט שיש להעביר לגלגלים כדי לשמור על יציבות ואחיזת הכביש האופטימאליים. ויסות העברת המומנט בין גלגלי ההנעה הימניים והשמאליים, על ידי דיפרנציאל ייחודי, בעל יכולת העברת מומנט, כמעט ללא כל הפסדי אנרגיה. ובניגוד לדיפרנציאליים בעלי החלקה מוגבלת, מסוגל דיפרנציאל זה להעביר מומנט מגלגל מסתובב לאט אל גלגל המסתובב מהר יותר.

מצמד אלקטרוני ללא רגל אדם

מהנהג נחסכת כמובן הלחיצה על דוושת המצמד, אך זה אינו היתרון היחיד וגם לא החשוב של המערכת. נתאר לעצמנו מצב די שכיח של תחילת תנועה בעלייה. אירוע זה מורכב ממספר מהלכים: הפרדת המצמד, שילוב הילוך, שחרור בלם החנייה, ריתוק המצמד והאצת המנוע. כל הפעולות הללו חייבות להיות מותאמות בדיוק ביניהן, ועל מוח הנהג, היד והרגל לבצע תיאום זה.

שריפת דיסקת החיכוך, זינוק מקפיץ והחנקת המנוע, הם די נפוצים במצב זה. גם בשעת תמרון במרחב מצומצם מתרחשות תופעות דומות. מוקד הבעיה הוא מהמצמד, כמובן: מאוחר יותר, מוקדם יותר, איטי או מהיר מהנדרש. והנה כל הבעיות נפתרות באחת באמצעות מצמד אלקטרוני, המקל על הנהיגה ומשפר את בטיחות הנסיעה.

המערכת מורכבת מיחידת בקרה אלקטרונית, מפרק משלב אלקטרו-מכאני, ממספר חיישנים ומיחידת התראה וסימון.

הפעולה היא דו כיוונית: ברגע בו מסיעים את ידית ההילוכים, מפריד הפרק המשלב את המצמד. וכאשר הנהג מאיץ את המנוע, אם כדי להמשיך לנוע ואם כדי להמשיך בנסיעה בהילוך שונה, גורם הפרק להצמדת המצמד בצורה מדויקת לחלוטין. מותאמת למהירות המנוע, להילוך המשולב או משתלב, לכוח הדחיפה, ולמעמד דוושת האצה הנדרש ברגע נתון.

לב ליבה של מערכת זו היא יחידת בקרה, השואבת את המידע המדויק והעדכני הדרוש לה ממספר חיישנים:

חיישני מהירות שמדווחים על מהירות המנוע ומהירות סיבובי תיבת ההילוכים, חיישן המאותת על הילוך משולב ואחר המסמן ברגע שמוסטת ידית ההילוכים. חיישן נוסף מוסר אינדיקציה על מיקומה המדויק על דוושת התאוצה, היות ונתון זה מעיד על כוונת הנהג, וחיישן אחר מעביר בקביעות מידע על מהירות הנסיעה. מצירוף האיתותים הללו מעבדת יחידת הבקרה האלקטרונית – תוך חלקיק שנייה, את הפעולה שעל הפרק המשלב לבצע ובאיזה אופן עליו לעשות זאת.

המצמד האלקטרוני מאפשר לנהג לנהוג בצורה אופטימאלית, ואין כל מגבלה לשלוט במצבי הלחץ שאליהם חשוף כיום הנהג לעתים קרובות בכבישים. מלבד הפעולות ההגיוניות שמבצעת המערכת למניעת סחרור הגלגלים בהאצה, היא משככת תהודות פיתול, מאריכה את חיי דיסקת החיכוך, מקטינה את אובדן המהירות בשעה של הורדת הילוך בעליה, ומצמצמת את צריכת הדלק הודות לשילוב הילוכים מתאים ומתוזמן נכון.

תמסורת אוטומטית משתנה ברציפות

תיבת הילוכים פשוטה להפליא, המספקת אין סוף יחסי מסירה, ללא החלפת הילוכים. הגיר הרציף החל את דרכו האוטומוטיבית במכונית "דאף" הקטנות, שהיו בארץ, עוד בתחילת שנות החמישים במאה הקודמת. הגיר הרציף המקורי פותח בשנות החמישים על ידי ואן דורן, אשר הפעיל בין שתי גלגליות קוניות רצועות מתוחות בצורת V, מגומי קוטרי. באופן כללי, התמסורת הזאת משלבת את יעילותה של תמסורת ידנית עם נסיעה חלקה ונוחה שמעניקה תמסורת אוטומטית.

הגלגליות ניתנו לשינויים, ובדרך זו הושגו יחסי העברה שונים. מגבלת השיטה הישנה התמצתה באי אמינותה, עמידות נמוכה של רצועות הגומי בפני החיכוך העצום ושחיקתן המהירה. בעיה זו נפתרה בשנים האחרונות באמצעות רצועה מתכתית, המורכבת מלולאות פלדה גמישות וחזקות.

מנגנון בקרה הידראולי, בעל בוכנות, פותח וסוגר את רוחב הגלגלות בהתאם לעומס, ובכך משנה את יחסי התמסורת. נתוני הפיקוד מתקבלים-מרגשים, המבקרים את מהירות הנסיעה, מספר סיבובי המנוע, מצב מוט ההילוכים ומצערת ההאצה. הביצועים של הגיר הרציף עולים על אלה של דגמי הגיר הרגיל, ולהם תחום העברת כוח רחב מאוד.

יתרונו של הגיר הרציף בולט במכוניות קטנות, המיועדות לנסיעה עירונית במהותה. ניסיון למעבר משילוב גיר אוטומטי רגיל במכוניות קטנות עורר לעתים בעיות. היחסים הקבועים שבגיר לא אפשרו לנצל ביעילות את המנועים צנועי ההספק, והתגובות האיטיות והעצבניות פגעו בהנאה מהנהיגה. הגיר הרציף החדיש מפיק ניצולת טובה יותר של אנרגיית המנוע.

בתיאוריה, תמסורת אוטומטית משתנה ברציפות, אמורה להציע ביצועים משופרים וצריכת דלק חסכונית, בזכות העובדה שהיא מאפשרת את פעולת המנוע בסל"ד היעיל ביותר.

פעולת הגיר הרציף

הגלגלת המניעה והגלגלת המונעת נפתחות ונסגרות, תוך כדי תיאום ביניהן, ושומרות על מתיחות אחידה ברצועה המתכתית. בתחילת הנסיעה, יחס התמסורת נמצא במצב של רווח מרבי, שהולך ומשתנה בהתאם לתנאי הנסיעה.

קיים דמיון רב בין מבנה הרצועה החדישה לבין חוליות עמוד השדרה בגוף האדם. מרכיב חשוב ואמין נוסף הוא מנגנון הבקרה ההידראולי המשנה את רוחב הגלגלים. הנתונים העוברים למנגנון הבקרה מעובדים דרך שסתום ההידראולי המצוי בתיבת הבקרה המתוכננת, ואילו הלחץ ההידראולי לפיקוד הגלגל המניע, מגיע ממשאבה במנוע הרכב.

שינוי קוטרו האפקטיבי של הגלגל השני מושג בהשפעת קפיץ צירי, בסיוע צילינדר סרבו.

קל ומענג לנהוג במכונית המצוידת בתיבת הילוכים רציפה. התמסורת מצוינת והגיעה ליעילות של 90% ומעלה – הרבה מעבר ליעילות תיבת הילוכים אוטומטית.

מרבית סוגי התמסורות הרציפות נוטים להפעלת רצועת המתכת בדחיסה, בעוד שבדור החדש של התמסורות ניתן למתוח את הרצועה לצורך הוספת מומנט. כיוון שמחשב מערכת ההנעה שולט ביחסי ההילוכים, קל לתכנן את תגובת הרכב ללחיצה על דוושת ההאצה. המנוע נמצא זמן רב יותר בסל"ד נמוך עם מצערת פתוחה, דבר המצמצם את הפסדי השאיבה וחוסך בדלק.

קיימת אופציה המאפשרת לנהג להחליף הילוכים בדומה לפעולה המתבצעת בגיר ידני רגיל. הנהג, כמובן, איננו מחליף הילוכים, אלא נותן פקודה למערכת הבקרה הממוחשבת לעבור להילוך המתוכנת הקרוב, עם אפשרות להחליף הילוכים מלחצנים על ההגה.

תיבת הילוכים אוטומטית ממוחשבת

הממסרה האוטומטית חדרה לשימוש גם ברכב הנוסעים הקטן והמשפחתי. בעזרתה ניתן להקל על הנהג את תפעול הרכב, ולשפר את בטיחות הנסיעה.

מעלותיה
• שילוב ההילוכים והחלפתם מהירים וכמעט בלתי מורגשים, גם אם הנהג מאיץ במהירות, ללא האטת הנסיעה או ניתוק זמני בהעברת הכוח.
• נסיעת שיוט במהירות גבוהה ועצירה חלקה ללא הקמת רעש.
• מונעת את הצורך בהפעלת דוושת המצמד. יכולה לטפס בקלות בעליות, ללא לחיצה על דוושת המצמד, ובכך מרבה את נוחות הנהיגה.
• בעלת יכולת זחילה איטית, על ידי שחרור דוושת הבלם – ברכה של ממש בתנועה העירונית המאופיינת ב"סע-עצור", או בעת תמרון בחניה ובמקומות צרים.
• מאפשרת פעולת תמסורת ביחס מסירה גבוה, ללא עומסים חריגים על המנוע.
• תורמת לאורך חייה של מערכת התמסורת ברכב ולשיפור אמינותה.

חסרונותיה מול תיבת הילוכים ידנית
• תשלום נוסף, משמעותי במיוחד במכוניות קטנות.
• צריכת דלק מעט גבוהה יותר במבנה הרגיל, בשל אובדן כוח בממסרה.
• תוספת משקל לרכב.
• אין אפשרות להתניע את המכונית בדחיפה.

עקרון הפעולה של תיבת הילוכים אוטומטית

המערכת מכילה תשלובת פלנטרית בעלת מספר הילוכים קדמיים והילוך אחד אחורי, וכן "שרתים" בתשלובת גלגלי שיניים המכונים: שמש, כוכבים וטבעת משוננת. כל אחד מרכיבי התשלובת מסובב, באמצעות השרתים, את הרכיב הקשור אליו ומעביר את כוח ההינע. בלימת אחד משלושה הרכיבים מאפשרת לרכיב השני לפעול בתפקיד המניע, ולשלישי בתפקיד המונע. בדרך זו ניתן להפעיל את התשלובת הפלנטרית בשישה מצבים שונים: שלושה תוך הפחתת מהירות התמסורת, ושלושה תוך הגברת מהירות התמסורת.

השרתים המשמשים לבלימה של רכיבי התשלובת הפלנטרית פועלים באמצעות מצמד רב דיסקיות או בסרט בלימה, ונועלים בשעת הצורך את אחד מרכיבי התשלובת הפלנטרית: אחד כלפי השני, כלפי חלק נייד, או שהתשלובת כולה תסתובב כיחידה אחת. השילוב האחרון הוא ההילוך השביעי המעביר את תנועתו ביחס ישר של 1:1.

ברוב תיבות ההילוכים האוטומטיות המודרניות משולבים 4 הילוכים קדמיים ויותר. יעילותם ונצילותם רבה יותר, רמת הרעש מופחתת, יחס העבודה מתחלק על יותר הילוכים ובדרך כלל משתפרת אף צריכת הדלק.

מערכת הידראולית מפעילה את המנגנון המכאני של התשלובת הפלנטרית ומשחררת אותו. היא מתאימה את אופן פעולתה לתנאי הנסיעה המשתנים. אמצעי הבקרה במערכת ההידראולית פועלים אחד אחרי השני, לפי הסדר הבא:

בקרת לחץ, בקרה ידנית ובקרת שילובי השרתים בתשלובת. רכיביה של המערכת ההידראולית הם:

משאבת שמן, וסת צנטריפוגלי, צילינדרים ואמצעי בקרה, הניזונים מתנאי הנסיעה, ממצב דוושת הדלק וממיקום בורר ההילוכים.

ממיר המומנט משמש כמצמד הידראולי. מאחר ובתווך מצוי שמן, ביכולתו להפריד, בשעת הצורך, בין המנוע כמקור כוח לאופני ההינע, וכן להגביר את המומנט במקרים מסוימים. חסרונו באובדן כוח מסוים וצריכה מעט גבוהה יותר של דלק.

תיבת הילוכים אוטומטית מבוקרת מחשב

בדרך כלל, ניתן לרכוש תיבת הילוכים אוטומטית ממוחשבת במקביל לממסרה האוטומטית הרגילה. במבנה מכללי הבקרה שלה ובתפעולה המתוחכם, היא עולה על תיבת הילוכים אוטומטית רגילה. התיבה מבוקרת-המחשב משפרת את החלפת ההילוכים, מקטינה את העומס על מערכת ההנעה, צריכת הדלק שלה מקבילה לתיבת הילוכים רגילה, וזו סיבה מספקת להעדיף אותה.

תמסורת זו כמעט ואינה גורעת מעוצמת המנוע ומחיוניותו. היא מגשרת על הפער, הקיים במכוניות בינוניות וגדולות, שעליו טרם הצליחה להתגבר התמסורת הרציפה, ובאפשרותה לערוך דיאגנוסטיקה לתקלותיה.

הנהג יכול לבחור בין שניים או שלושה אפיוני הילוכים, המשנים את סגנון הנהיגה:

נהיגה מאומצת (W) בתנאי דרך קשים, כגון:

עליות תלולות, דרך חולית, בוצית או משובשת. יחס התמסורת נמוך ביותר ומתבסס על כוח.

1. נהיגה ספורטיבית (S). התיבה שואפת למתן את עליית ההילוכים כדי לקבל ביצועים "מכובדים". המנוע "סוחב" את כל אחד מההילוכים למשך זמן ארוך יותר ובכך מביא ליותר סיבובי מנוע גבוהים. ההספק המושג מרשים, אך צריכת הדלק עולה בהתאם.

2. נהיגה חסכונית בדלק (E). התיבה שואפת לעלות בסולם ההילוכים מהר יחסית. מעל למהירות מסוימת המצמד מגשר על ההילוכים הגבוהים ומשפר את הניצולת של העברת הכוח שיש לממיר המומנט.

3. תיבת הילוכים ממוחשבת טובה לישראל וטובה לבטיחות בנסיעה. הישראלים הם מצרכני האוטומט הגדולים בעולם, יחסית, למכוניות קטנות ובינוניות. זהו מעין ניסיון מקומי להטמיע את הסגנון האמריקני במכוניות אירופאיות ויפניות. הישראלי אוהב לדבר עם הידיים, ולא אחת אפשר להבחין בנהגים השקועים בלהט שיחה, המלווה בהינף ידיים לכל עבר, בשעה שהמנוע שואג לחמס בהילוך שאינו תואם. תוספת עלותה של תיבת הילוכים ממוחשבת תקוזז לאורך שנות פעילותה. נקודת מחשבה לפלאפוניסטיים.