מערכות היגוי: ידיים על הכביש

מערכת ההיגוי עברה בשנים האחרונות כל כך הרבה תהפוכות, שבימינו אף אחד כבר לא זוכר את התחושה של היגוי נטול תגבור כוח כבד ומעיק. אנחנו במאה ה-21, ובדורנו, כולם מתעסקים במהפכה החשמלית שרוצה לגעת כמעט בכל תחום. מערכות ההנעה החשמליות, רק מתחילות לבסס את מעמדן בתחום זה. מאידך, מערכות ההיגוי בטכנולוגיה זו, הן חלק בלתי נפרד מהתעשייה לטוב ולרע, בעיקר ולצערם של מושבעי הנהיגה הספורטיבית – לרע.

ההשפעה של הטיית ההגה בעת נסיעה, היא מורכבת ודינמית וכוללת בה מרכיבים רבים המשפיעים על הכוחות הפועלים על המכונית. כל התרחיש נעשה במקביל למספר פעולות יחדיו אשר כל אחת לחוד, צריכה לספק את האיזון הנכון ביותר כדי לשמור הקו הנכון של הרכב. נעמוד בקצרה על ההבדלים של מספר מערכות היגוי, כפי שהכרנו אותם בשנים האחרונות. ונראה מהי המערכת האידיאלית שתוביל אותנו בעתיד.

בעבר, בטרם התגבש השימוש בהגה כוח, היינו צריכים לעמול כמה שעות כל יום על שרירי הזרועות בכדי לסובב את ההגה שנדמה היה כי טבול בקערת בטון. אחרי כמה שנים, ולאחר שהתגלו ממצאים המראים השפעה ישירה על כמות תאונות הדרכים, הוכנס לשימוש 'הגה כוח'. במערכת זו, המנגנון מופעל בלחץ הידראולי המתקבל מכוח המנוע.

העיקרון נע סביב משאבה בלחץ גבוה. אשר בעת סיבוב ההגה לאחד הכוונים, פותחת שסתום המעביר דרכו את לחץ הנוזל ההידראולי אל תיבת ההגה. כפועל יוצא מכך, הנהג לא צריך להפעיל מסות של עוצמה בכדי לסובב את גלגל ההיגוי אל הכוון הרצוי. התנועה חדה יותר, התגובה מיידית, והיא מונעת עייפות יתר. איך אפשר לשכוח את מבטי הנהגים המיוזעים, המנסים לחנות במקביל למדרכה בתמרונים אינסופיים?

למרות השימוש במערכת נלווית, גם במקרה של תקלה, ההיגוי אינו מוצא מכלל שימוש. במצב תקול, מערכת ההיגוי פועלת בכוח מכני לכל דבר, אם כי מקשה בצורה ניכרת על תפעול גלגל ההגה והסטת הצמיגים. יחד עם זאת, במצב של תקר באחד מהגלגלים הקדמיים, קל יותר לשלוט על הסרן הקדמי לעומת הגה ללא תגבור הידראולי.

לצד כל היתרונות של המערכת ההידראולית, יש גם חסרונות ומגרעות. מערכות אלו סובלות מכוח הגדלה רציף אשר במהירות נמוכה מקשה על התפעול, ורופף מדי בזמן שהרכב נע במהירות גבוהה. הן תלויות בכוח ההידראולי שמקורו בפעולת המנוע, ונזקקות לחיבור לרצועת ההנעה, משאבה וצנרת. כך שהפתרון, צריך להיות קל משקל, עם יכולת תקשור למחשב בקרת המהירות.

מחשב בקרת כוח היגוי, מחשב את זווית ההיגוי ואת מהירות הנסיעה, ומקשיח את ההיגוי כשהמהירות מטפסת. הוא מאפשר לנהג להפחית את העוצמה הנדרשת לסיבוב ההגה, ואין זה משנה אם הרכב במצב עמידה ואינו זז ממקומו. להבדיל מהטכניקה ההידראולית, בקרת שליטה 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.

כפי שציינו, תחושה היא פקטור חשוב כשמכניסים חשמל למשוואה. ועבור כך, נמצא פתרון אחר המסייע להחזיר משהו מהתחושה האבודה חזרה לידי הנהג. חיישן מומנט, מנטר את הכוח שהנהג מפעיל על ההגה, והמידע עובר ליחידת בקרה אלקטרונית. אותות נשלחים למנוע החשמלי של ההגה המתרגם את הפולסים למידות מדויקות עבור מסרק ההגה, המפעיל עוצמה כפי שמתקבל מהמנוע ופקודות הנהג. התוצאה היא חיקוי פעולות מכאניות בשפה חשמלית. קצת פחות מיחושים, אבל נעשה בקלות יתרה.

מערך היגוי חשמלי נועד לפתור כמה סוגיות מעיקות בתעשיית הרכב. הוא נחשב לזול מאוד לייצור, קל משקל, בטיחותי יותר ברמת הפעלה (תחושה זה עניין אחר), ויש לו אפשרות להתאים עצמו לתנאי הדרך ואופי הנהיגה. בחניות למשל, משקלו הופך לקל כאבק, ובמהירות גבוהה, משקלו גובר ומספק פידבק מדויק יותר מהכביש. המערכת מחליפה את ההיגוי ההידראולי לחלוטין, ובכך גם חוסכת באופן ישיר משאבים שונים ממערכות המכונית וצריכת הדלק מתקזזת.

ב.מ.וו היא אחת החברות היחידות בעולם בה חווית הנהיגה, לא הנסיעה, תופסת את מרכז תשומת הלב של היצרן. מערכות ההיגוי וההנעה של ב.מ.וו משלימות באופן כמעט מושלם את כל הפיתוחים האחרים המגיעים מפי יצרניות אחרות או תאגידים שונים. היגוי אקטיבי היא רק אחת מיני כמה מערכות אותן חשפה החברה בשנים האחרונות. זוהי מערכת השולטת במצב גלגלי ההיגוי הקדמיים, בהתאם לפקודות הנהג.

היא מזהה עומסים בלתי סבירים במצב של הטיית השלדה לכוון מסוים, תוך שהיא פועלת להקטנת זווית ההיגוי ומשפרת את הבטיחות בנסיעה. למרות שמדובר בבקרה אלקטרונית, החיבור בינה לבין הצמיגים, הוא מכני. כך שגם כשל באחד מהחיישנים, מבטיח שליטה מלאה על המתרחש אפילו אם קיימת תקלה במערכת היציבות, או – ABS למשל.

בעת ביצוע פנייה חדה, או במרווח מצומצם, יחוש הנהג מייד את הפחתת הכוח בהיגוי. מספיק לסובב את ההגה בשני סיבובים בלבד בכדי להגיע לנעילה. מה שכמובן דואג למצב את ידיו של הנהג על גלגל ההגה, ומונע הצלבה מיותרת בעיקולים חדים או פניות עמוקות. במהירות גבוהה, על הנהג לסובב את גלגל ההגה יותר מאשר במהירות נמוכה לאפשר אחיזה יעילה של הגלגלים הקדמיים ושמירה על ערנות הנהג.

במצב זה, היציבות של המרכב נשמרת, ומונעת טעויות חפוזות של הפניית הגה במצב של פחד רגעי. כאשר המכונית מסתובבת על צירה האנכי, קיים חשש מוחשי לאיבוד שליטה. מערכת ההיגוי האקטיבית מזהה מצב חירום, נכנסת לפעולה, מפחיתה את התנועה על הציר האנכי ובכך שומרת על הנהג מיוצב על הכביש.

הנעת ארבע על ארבע, היא פיתוח די עתיק בן למעלה ממאה שנים. שלא כבעבר, היצרניות מציידות היום את כלי-הרכב בהנעה כפולה ביד כמעט חופשית. העלות אינה גוזלת אמצעים כלכלים רבים מידי, וכך גם ההשקעה בפיתוח שהפכה קלה עם ההתקדמות הטכנולוגית. יותר מוכר ונפוץ, הוא היגוי 4 על 4, המשפר באופן מהותי את יכולת ההיגוי והיציבות.

מספיק לצפות בכמה מפגנים של מכוניות ראלי בכדי להבין את יכולת האחיזה המושגת באמצעות מערכות אלו. במהירויות נמוכות, כושר התמרון עולה בסיוע הגלגלים, כאשר האחוריים משנים את כוון פנייתם בניגוד לקדמיים. במהירות עולה, משתנה המצב, כך שההיגוי האחורי נוטה להסתובב במקביל לגלגלים הקדמיים, המכונית שומרת על אחיזה רציפה נטועה באספלט, והיציבות אינה מתערערת.

יש כמובן הבדל בין מערכת הנעה כפולה קבועה, לבין נעילה של ארבע על ארבע. במכונית בעלת הנעה כפולה, משולבים דרך קבע כל הגלגלים בהעברת התנועה הסיבובית מהמנוע אל הכביש, או שאחד מהסרנים מחובר כל הזמן להינע המנוע והשני משולב באופן ידני או אוטומטי. באופן ישיר, חלוקת הכוח המתקבלת על שלדת המכונית, מחולקת בין הגלגלים הקדמיים לאחוריים והבטיחות הדינמית משתפרת. סוג זה של הנעה, נחשב ליעיל במיוחד בתנאי דרך חורפיים הטבולים בבוץ ובמאגרי מים אקראיים משבשי אחיזה.

בשנות ה-60, כולם התחילו לחלום על מכוניות מעופפות. ובשנות ה-80, אמרו שבשנת 2000 האוטוסטראדה תעבור לשמיים. אז שנות ה-80 כבר חלפו מזמן, והאוטוסטראדה היחידה שנחשפה מקומה על שרתי מחשב בפיזור גלובאלי. אבל לפני כמה שנים, עלה רעיון קצת יותר פרקטי, אם כי עדיין בגבולות המדע-בדיוני, של החלפת גלגל ההגה בסטיק ממורכז בתא הנוסעים.

כל המערכת כמובן אלקטרונית לחלוטין, שום רכיב אינו גוזל אנרגיה מעבר לנדרש, והכול נוח לשימוש ותפעול. מיקום מוט ההיגוי על תעלה בין היושבים מלפנים, מאפשר לא רק פינוי משטחים מול פרצופו של הנהג (אלמנט בטיחותי), יש כאן גם חשיבה עם ערך נוסף - אין בעצם נהג תורן במכונית. מפני שמוט ההיגוי מאפשר שליטה על הכלי מכל אחד מהמושבים הקדמיים.

פיקוד המכונית, על כל מרכיביו, מקורו בסטיק. האצות, בלימות, איתותים, הכול במקום אחד. מעין המשביר לנהג. מה יעלה בגורלה של מערכת זו? רק הזמן יגלה. התרגלנו כבר לשמוע סיפורים על מכוניות בשמיים אז סטיק במקום הגה? שיהיה. נסתפק בדבר העגול הזה בינתיים.