תיבת הילוכים

תיבת הילוכים עם סנכרון (Synchronism)

בתיבות ההילוכים החדשות יותר (כלומר, במכוניות של ימינו), ישנו סנכרון בנוסף לשיני הכלב, הסנכרון הוא כעין שרוול העשוי מתכת רכה (מבנהו המדויק של הסנכרון משתנה בין יצרני הרכב השונים). בצדו של גלגל השיניים (במקום שמורכבות השיניים שמשתלבות עם שיני הכלב) ישנה בליטה קצרה. כאשר משלבים הילוך, השרוול עולה על הבליטה, הם מתחברים (אך לא בצורה קשיחה), ואז גלגל השיניים מואץ למהירות של שיני הכלב. כעת שיני הכלב נמצאות במהירות של גלגל השיניים, ולכן הם משתלבים יחדיו (ללא שימוש בגז ביניים).
אולם, מכיוון שהסינכרונים עשויים ממתכת רכה, הם נשחקים לאחר זמן מה ושילוב ההילוך הופך קשה יותר, מה שמצריך את החלפת המצמדים הסינכרוניים, או שימוש בגז ביניים. אם משלבים להילוך לא נכון, הסנכרון יאלץ להאיץ יותר את גלגל השיניים מה שיגרום לבלאי מהיר יותר של הסנכרון, או במקרה הגרוע, אם הסנכרון לא הצליח להתאים את מהירות שיני הכלב למהירות גלגל השיניים, גלגל השיניים יפגוש את שיני הכלב במהירות, מה שישחק אותן (ישמע רעש של גריסה). כמו כן, עלול להיווצר מצב שאי אפשר לשלב את ידית ההילוכים להילוך הרצוי (לדוגמה, שילוב להילוך ראשון מחמישי בעת נסיעה מהירה לא יצליח).

העברה מהירה (Quick Shift)

התקן העברה מהירה הוא אביזר שיפור המאפשר החלפת הילוכים מהירה יותר. ההבדל בין תיבת הילוכים רגילה לתיבה עם העברה מהירה הוא בעיקר במבנה המוטות המקשרים, שם יש הבדל במנוף קטן שמחובר לידית. כאשר משנים את אורכו של המוט התנועה הופכת להיות מהירה יותר. מאידך, הקיצור מחייב הפעלת כוח רב יותר שעלול ליצור קשיים בהחלפת הילוך כאשר השמן התעשייתי בתיבת ההילוכים קר. הבדל נוסף הוא באיכות החומרים כדוגמת טבעות מתכת איכותיות יותר המונעות חופש בידית. בעיה אחרת היא חומרתו של שילוב שגוי להילוך לא מתאים, שעלול להרוס את המנוע. דרך נוספת להעברת הילוכים מהירה יותר, מושגת בעזרת קיצור ידית ההילוכים כך שהתנועה הנדרשת קצרה יותר. שיטה זו לא משנה את המבנה של המוטות המקשרים והשיפור בזמן ההחלפה פחות משמעותי.

הילוך אחורי

ההילוך האחורי בדרך כלל אינו מסונכרן ואינו נטוי (הליקלי - helical) (אלא עשוי משן ישרה). הוא בנוי מגלגל שיניים על הגל הנגדי וגלגל שיניים מקביל לו על גל היציאה (אך הם אינם משולבים כמו שאר השיניים, אלא יש ביניהם מרחק), בשילוב ההילוך מוסט גלגל שיניים שלישי (על גל נוסף - Idler Shaft) שמתחבר ביניהם, מה שהופך את כיוון הסיבוב. הילוך זה בדרך כלל קצר יותר מההילוך הראשון – מה שנותן יותר כוח, אך פוגם במהירות הסופית שלו. 
מכיוון שגלגלי השיניים של הילוך זה אינם עשויים משיניים חלזוניות – מטעמים כלכליים, הוא משמיע קול יבבה צורם בנסיעה מהירה לאחור.
מכיוון שהילוך זה אינו מסונכרן – והשילוב מתבצע על ידי הסטת גלגל שיניים, אם ישלבו להילוך אחורי תוך כדי נסיעה – ישמע רעש של גריסה מגלגלי השיניים. גם אם ישלבו להילוך אחורי בעצירה, אך מיד לאחר תנועה לפנים, עלול להיווצר קושי בשילוב, וזאת מפני שגלגלי השיניים שבתיבת ההילוכים ממשיכים לנוע מכוח האינרציה בזמן שהמנוע מנותק מהם (שדוושת המצמד לחוצה). לכן, מומלץ לשלב להילוך סרק לפני השילוב להילוך האחורי, לשחרר את המצמד, כך שגלגלי השיניים ינועו לאט יותר, ורק אז לשלב אליו. קיימים כלי רכב בהם ניתן (לרוב באופן תאורטי) לשלב יותר מיחס העברה אחד בנסיעה לאחור, אפשרות זאת מתקבלת בדרך כלל על ידי תיבה נפרדת המשנה את כיוון העברת הכח, ושילוב יחסי העברה שונים (המשמשים גם בנסיעה קדימה) (במשאית יונימוג ובטנקים למשל).

מנגנון השילוב

בתיבת ההילוכים, כל צמד מצמדים סינכרונים (או רק המצמדים – בתיבת הילוכים ללא סינכרון), מחוברים יחד במוט. למשל, המצמדים של הילוך ראשון ושני מחוברים יחד במוט, כך, שאם נזיז את המוט לאחור, המצמד של ההילוך הראשון ישתלב, והמצמד של ההילוך השני יצא משילוב. אם המוט יושאר באמצע, שני מצמדים אלו לא יהיו משולבים. כל פעם יכול להיבחר רק הילוך אחד שישולב. במצב הילוך סרק, ידית ההילוכים תהיה במרכז (אך לאו דווקא באמצע), כך שכל המצמדים יהיו רפויים. כדי להעביר את תנועתה של ידית ההילוכים אל תיבת ההילוכים, משתמשים בדרך כלל במוטות ("שטנגות") שתפקידם לקשר בין ידית ההילוכים לבין מוטות השילוב של תיבת ההילוכים. ידית ההילוכים אינה מורכבת תמיד מעל תיבת ההילוכים.

הילוכים אוטומטיים

תיבת הילוכים אוטומטית היא תיבה בה הנהג לא מעורב בתהליכים הכלולים בהעברת ההילוכים אלא הם מתבצעים באופן אוטומטי על ידי מערכת.
התיבה האוטומטית הנפוצה ברכבים עממיים היא התיבה האוטומטית הפלנטרית מבוססת ממיר מומנט ובעלת 4 יחסי ההעברה (הילוכים). כיום ניכרת עלייה בתפוצת תיבות ההילוכים הרובוטיות מבוססות מנגנון הדומה לתיבות הידניות אך עם מערכת רובוטית נשלטת אלקטרונית שמפעילה את המצמד ומשנה את ההילוך, כמו כן הן מאפשרות מעבר למצב קבלת קלט מהנהג איזה הילוך רצוי עליו (חצי אוטומטי).

יתרונות ההילוכים האוטומטיים

היתרון של תיבות הילוכים אוטומטיות טמון בפשטות השימוש ברכב וירידת הנטל על הנהג. הנהיגה ברכב בעל תיבת הילוכים אוטומטית פשוטה בהרבה מנהיגה ברכב בעל תיבת הילוכים ידנית מכיוון שאין צורך להשתמש במצמד או להעביר הילוכים. כדי לנוע לפנים, בכל מהירות, יש להסיט את מוט ההילוכים לסימון Drive או D, וללחוץ על דוושת התאוצה. ההקלה מורגשת באופן משמעותי בעיקר בנהיגה עירונית עמוסת תנועה ובמיוחד כאשר הכביש משופע שהרי אז נחסך הצורך לבצע תכופות "זינוק בעלייה".

חסרונות ההילוכים האוטומטיים

אחד החסרונות של המנגנון האוטומטי נעוץ בכך שהמנגנון בתיבות האוטומטית השונות סבוך יותר מבחינה מכנית ועשוי לכלול בקרים אלקטרוניים רבים. על כן הוא נוטה יותר להתקלקל, יקר יותר לתיקון ומעלה בדרך כלל את מחירו הראשוני של כלי הרכב. חיסרון נוסף הוא שמצב אוטומטי מלא (שהוא המצב היחידי בתיבה פלנטרית) מאפשר לנהג שליטה פחותה במנוע והתנהגות הרכב. לשם השוואה, תיבות הילוכים ידניות מאפשרות להגביל את התיבה להילוך מסוים כדי לשלוט באופן מדויק במידת כוח המנוע המתקבלת. חיסרון נוסף של תיבה פלנטרית הוא יעילות פחותה שמעלה את צריכת הדלק ומפחיתה את ביצועי הרכב. חיסרון זה אינו קיים בתיבות הילוכים רובוטיות.

תיבת הילוכים רובוטית

תיבת הילוכים ידנית־רובוטית היא מנגנון אחר הדומה מבחינת המשתמש לתיבת אוטומטית, אך בעל מימוש פנימי שונה בתכלית. ישנם מספר מנגנונים כאלה, חלקם בנויים כמו תיבה ידנית רגילה, עם מצמד אחד ופיקוד אוטומטי, והם ידועים בנסיעה לא חלקה, בגלל השינויים החדים בתאוצה שנגרמים מניתוק וחיבור המצמד. מנגנונים אחרים פועלים בדרך מעט שונה, והם כוללים שני מצמדים (תיבת DSG של קונצרן פולקסווגן הייתה הראשונה מסוג זה במכוניות נוסעים). תיבה כזו נראית מבחינת המשתמש כמו תיבה אוטומטית, אך למעשה מבוססת על שתי תיבות הילוכים ידניות נפרדות (לכל אחת מצמד משלה), לכל אחת בין שלושה לארבעה הילוכים, ובסך הכל שישה או שבעה הילוכים. תיבה אחת כוללת את ההילוכים שמספרם אי זוגי, והשנייה כוללת את אלה שמספרם זוגי, ובכל רגע נתון מחוברת תיבה אחת למנוע באמצעות המצמד המתאים. מחשב התיבה צופה את ההילוך הבא שצריך לשלב ומשלב אותו מראש בתיבה הלא פעילה, וכאשר נדרשת החלפת הילוך המחשב מנתק את המצמד של התיבה הפעילה ומחבר את המצמד השני. כך מתקבלת העברת הילוך חלקה יותר מאשר בתיבה רובוטית עם מצמד יחיד. תיבה כזו נחשבת יעילה יותר מתיבה ידנית, הן מבחינת מהירות העברת ההילוכים והן מבחינת חיסכון בדלק. ברוב התיבות מסוג זה קיים גם מצב שליטה ידני, בנוסף למצב הנהיגה האוטומטי, וחלקן כוללות אף תוכנית לנהיגה ספורטיבית.