Rodzaje skrzyń biegów – co potrafi skrzynia

Każda ma zapewnić jak najlepsze wykorzystanie mocy silnika, liczą się też łatwość i sposób obsługi przekładni. W samochodzie np. silnikiem steruje jeden pedał (gazu), a skrzynię (mechaniczną) obsługują dwa (sprzęgło, gaz) plus dźwignia zmiany biegów. Dla wielu przekładnia mechaniczna to wręcz przekleństwo. Dla innych jest clou prowadzenia auta - warunkiem przyjemności z jazdy. Bo przecież "manual" ma tyle trybów pracy, ilu jest kierowców; doświadczony potrafi pojechać superoszczędnie, i przy tym niekoniecznie wolno. Albo wydusi z silnika całą moc (i paliwo ze zbiornika). "Manual" jako jedyny pozwala na maksymalne oszczędności paliwa, choć przekładnie dwusprzęgłowa czy bezstopniowa są już prawie równie dobre. W jeździe po zakrętach i podjazdach operowanie pedałami to frajda, w korku - już nie; ciągłe wysprzęglanie może męczyć, a nieumiejętne ruszanie często doprowadza do zgaśnięcia silnika, przy okazji jazda na półsprzęgle może je zniszczyć.

Dla mniej wprawnych kierowców lepszy będzie automat. Ten tradycyjny jest wolniejszy i zawsze nieoszczędny. Ale ma jedną zaletę - wrzucasz "D" i jedziesz bezproblemowo - lewa noga ma wakacje. Frajda z jazdy żadna, ale mamy maksymalny komfort, obsługę ograniczoną do minimum, w korkach można przeczytać gazetę, obdzwonić znajomych. Do niedawna dźwignia automatu degradowała samochód (i kierowcę). Automaty, powolne i nieoszczędne, to był styl godny kierowcy taksówki niespiesznie zmieniającego biegi. Zastosowanie elektronicznych sterowników nieco poprawiło szybkość działania, choć do sportu nadal jest daleko; zelektronizowane automaty potrafią uczyć się stylu jazdy kierowcy dopasowując sposób swojej pracy; im mocniej wciskasz prawy pedał, tym wyżej ciągną po obrotach. Jeśli wolisz sam wybierać moment zmiany biegu, pozwalają na to w trybie sekwencyjnym.

Zalety automatu, ale bez jego głównych wad, ma przekładnia dwusprzęgłowa. W trybie automatycznym zapewnia bardzo szybką zmianę biegów i potrafi oszczędzać paliwo; oczywiście, nie za jednym zamachem. Te przekładnie również uczą się od kierowcy jego stylu jazdy. Dla fanów ręcznej obsługi mają tryb sekwencyjny, który w niektórych samochodach jest obsługiwany łopatkami przy kierownicy, do niedawna zarezerwowanymi dla aut supersportowych.

Pod względem obsługi, a głównie technicznym, najlepsze są przekładnie bezstopniowe - komfortowe, ciche, potrafią oszczędzać paliwo prawie jak przekładnie mechaniczne, przyspieszają jak dwusprzęgłowe, ruszają miękko jak typowe automaty, mają nawet sekwencyjne, sztucznie wygenerowane biegi, by zbliżyć charakter pracy do typowego dla mechanicznej przekładni. Przy tej doskonałości brakuje im jednak duszy - nie czują drogi; w trybie automatycznym są zbyt "grzeczne", gdy płynnie, bez szarpnięć zmieniają przełożenia.

 

Przekładnia zautomatyzowana
Do niedawna była szczytowym osiągnięciem techniki i oprogramowania, często stosowano ją w autach sportowych. Zmieniała przełożenia w mgnieniu oka i do chwili zastosowania dwusprzęgłowych przekładni nie miała konkurentów. Zbudowana jest jak skrzynia mechaniczna, ale elektronicznie sterowaną zmianę biegu wykonuje hydraulika lub mechanika. Pracuje w trybie automatycznym i ręcznym - sekwencyjnym. Jest niewiele cięższa i większa od skrzyni mechanicznej, dlatego trafi ła nie tylko do mocnych BMW i Mercedesów, ale także pod maski Opla Corsy czy Renault Twingo, gdzie zapewniała wygodę zamiast osiągów. Nie jest zła, przegrała jednak z lepszym - skrzynią dwusprzęgłową.

Przekładnia mechaniczna
Jako pierwsza została masowo zastosowana w samochodach; jako jedyna, do obsługi potrzebuje człowieka, który posługując się dźwignią zmiany biegów i pedałem sprzęgła zmienia przełożenia. Jej praca polega na sprzęganiu ze sobą różnych par walcowych kół zębatych, dającym wybrane przełożenie. Z powodu niskiej ceny i masy oraz faktu, że zazwyczaj nie wymaga serwisowania, jest na rynku najpopularniejsza. Jej obsługa wymaga od kierowcy zaangażowania i podzielności uwagi, ale - jak żaden automat - skrzynia mechaniczna daje frajdę z jazdy, umożliwiając pełne panowanie nad autem. Pozwala w miarę dowolnie, nawet o kilka stopni, redukować czy podwyższać przełożenie, ostro ciągnąć po obrotach (aż do odcięcia wtrysku paliwa) lub leniwie zmieniać biegi uzyskując maksymalną ekonomiczność. Z drugiej strony ta dowolność jest zagrożeniem dla trwałości zespołu napędowego - przez nieumiejętne włączanie biegów, jazdę na półsprzęgle lub zły dobór przełożeń łatwo można skrzynię mechaniczną, jak i sprzęgło, uszkodzić lub doprowadzić do przeciążenia i zgaśnięcia silnika.

Zalety: auta w nie wyposażone można holować i uruchamiać "na pych"; zwykle nie wymagają wymiany oleju, tanie naprawy, wyższe sprawność i oszczędność paliwa, łatwa odsprzedaż auta

Wady: łatwość uszkodzenia; dłuższy, w porównaniu z innymi przekładniami (poza automatem), czas zmiany przełożenia; podczas zmiany przełożenia zawsze występuje przerwa w przekazywaniu mocy na koła

Przekładnia automatyczna
W coraz większej ilości krajów to one królują na rynku. Przekładnie automatyczne składają się z przekładni hydrokinetycznej, mechanicznego sprzęgła i z zespołu przekładni planetarnych. Inaczej niż przekładnie mechaniczne, umożliwiają zmianę przełożenia bez przerw w przekazywaniu mocy. Kolejnym atutem jest podwyższanie momentu obrotowego przy ruszaniu przez przekładnię hydrokinetyczną pracującą jako sprzęgło. Ale najważniejszą zaletą z punktu widzenia użytkownika jest samoczynna zmiana biegów w trybie pracy "D", zależna od obciążenia silnika oraz jego prędkości obrotowej. Dzięki przekładni hydrokinetycznej biegi zmieniane są prawie bezstopniowo - dzięki temu silnik pracuje w najkorzystniejszym zakresie prędkości obrotowej. Automat zapewnia kierowcy komfort przez zwolnienie go z konieczności obsługi przekładni i sprzęgła; kierowca może się skupić na prowadzeniu samochodu, do obsługi ma tylko dwa pedały - "gazu" i hamulca - oraz kierownicę. Brak udziału człowieka w obsłudze przekładni korzystnie wpływa na jej trwałość oraz na trwałość całego zespołu napędowego.

Zalety: pozwala skupić się tylko na prowadzeniu samochodu; chroni układ napędowy przed złą eksploatacją; duży komfort i bezpieczeństwo jazdy; w nowszych możliwość sekwencyjnej (ręcznej) zmiany przełożenia; współczesne umożliwiają kick-down

Wady: skomplikowana budowa, ciężkie i drogie; zakaz holowania; drogie w naprawach; niższa sprawność; długi czas zmiany przełożenia (starsze); większe zużycie paliwa

Skrzynia dwusprzęgłowa DSG
Pomimo czysto mechanicznej konstrukcji, ma zalety zarówno przekładni mechanicznych (w tym niewielkie masę i opory mechaniczne), jak i automatycznych (bezobsługowość). Składa się z dwóch przekładni: jednej obsługującej biegi nieparzyste i najczęściej wsteczny oraz tej od biegów parzystych. Każda jest łączona z osobnym sprzęgłem wielotarczowym mokrym lub prostszym jednotarczowym suchym. Po włączeniu np. biegu pierwszego i przy jeździe na nim, natychmiast jest włączana "dwójka", lecz obsługujące ją sprzęgło pozostaje "otwarte". W chwili wybrania drugiego biegu rozłączane jest sprzęgło "jedynki", a "zamykane" jest sprzęgło 2. biegu. Ponieważ działanie to występuje w jednej chwili, o ile mniej momentu obrotowego przenosi 1. bieg, o tyle więcej przejmuje drugi. I tu jest jedna z podstawowych zalet - moc jest przenoszona w sposób ciągły, a samo przełączanie jest niesamowicie szybkie, najszybsze z możliwych i trwa nawet tylko 100 ms. Drugą zaletą jest automatyczny tryb pracy, gdzie przełożenie jest zmieniane nawet szybciej niż przy ręcznej obsłudze; tu, nietypowo, bardziej sportowy może okazać się tryb automatyczny.

Zalety: oszczędność paliwa; stałe przekazywanie mocy; łagodna zmiana przełożenia; tryb automatyczny i ręczny; oszczędza układ napędowy; ma funkcję kick-down (obniżenia przełożenia nawet o 2; tryb ekonomiczny (jeśli jest) dodatkowo oszczędza paliwo

Wady: przy sprzęgłach mokrych - straty na poślizgu; niższa sprawność; skomplikowana budowa; wysoka cena; droga obsługa, duża masa przekładni; konieczność okresowej wymiany oleju

Przekładnia bezstopniowa
Ta przekładnia automatyczna z mechanicznego punktu widzenia jest najdoskonalszym rozwiązaniem, bo najpłynniej zmienia przełożenie utrzymując silnik w zakresie najbardziej ekonomicznych obrotów. Nie ma w niej przekładni hydrokinetycznej. W uproszczeniu, tworzą ją dwie pary stożków skierowanych ku sobie wierzchołkami, napędzająca i napędzana, każda na innym wałku, połączonych elastycznym, trapezowym pasem stalowym. Przy równoczesnym dosuwaniu i odsuwaniu od siebie stożków na osiach zmieniają się średnice osadzenia pasa pomiędzy stożkami, co skutkuje zmianą przełożenia. Kiedyś doskonałość mechaniczna nie szła w parze z trwałością, ale nawet teraz skrzynie CVT nie należą do ulubionych przez kierowców. Przekładnie bezstopniowe nie dają zabawy ze zmiany przełożenia, sposobem rozpędzania auta przypominają tramwaj. By to zmienić, często stosuje się sztuczne stopnie - udające konwencjonalne biegi w skrzyni mechanicznej. Współczesne, elektronicznie sterowane, mają identyczne tryby pracy jak zwyczajne automaty. Umożliwiają jazdę od ekstremalnie oszczędnej po ekstremalnie ostrą.

Zalety: oszczędność paliwa; płynna zmiana przełożeń bez szarpnięć i bez przerw w przekazywaniu mocy; dobre osiągi; prosta budowa; niska masa własna; niższe prędkości obrotowe i hałas; w porównaniu z innymi przekładniami większa rozpiętość przełożeń

Wady: do niedawna nie przenosiły wysokich momentów obrotowych; podobnie jak automaty, wymagają układu chłodzenia; sposób pracy wymagający przyzwyczajenia się przez kierowcę

Tekst Bogdan Czajkowski
amis 9/2010