What’s in the box? Part I.

Skrzynie biegów to niezwykle skomplikowane mechanizmy, które za pomocą magii pozwalają nam władać pojazdami mechanicznymi i nie tylko.
Dziś postaramy się nieco okiełznać ich naturę aby móc zrozumieć w jaki sposób działają oraz jak je poprawie eksploatować.

Zacznijmy jednak od początku:

Po co nam skrzynie biegów?

Wspaniałe pytanie na początek! Co by się stało gdybyśmy nie mieli skrzyni biegów w aucie? Otóż… niewiele. Przenoszenie mocy i momentu z silnika za pośrednictwem, dajmy na to, jednostopniowej przekładni, w zależności od jej przełożenia, pozwoli nam ruszyć z miejsca i przemieszczać się nieśpiesznie lub mielić kołami w miejscu i nie poruszać się wcale.
Oczywiście można by przełożenie tej przekładni spróbować wypośrodkować aby postarać się umożliwić i ruszanie i jazdę, ale zamiast tego lepiej jest zwyczajnie mieć wpływ na jej przełożenie i dobierać je w zależności od potrzeb.

Hola hola amigo! Cóż to jest to Twoje przełożenie?
To stosunek liczby zębów na kole zębatym napędzającym do liczby zębów na kole napędzanym. Przykład?
Koło zębate na wałku wejściowym ma 20 zębów.
Koło zębate na wałku wyjściowym ma 40 zębów.
Przełożenie obliczamy

Przełożenie=(Liczba zębów na kole napędzającym)/(Liczba zębów na kole napędzanym)= 20/40=0,5

To oznacza że wałek wyjściowy obraca się 2 razy wolniej niż wejściowy. Redukujemy więc obroty dostarczane przez silnik uzyskując większy moment obrotowy na kołach, co sprawi że np. łatwiej ruszymy z miejsca.

Co znajdziemy w skrzyni?

W stereotypowej*manualnej skrzyni znajdziemy dwa wałki: wejściowy (sprzęgłowy) oraz wyjściowy (główny). Osadzone na nich koła zębate dzięki przyjacielskiej współpracy umożliwiają przenoszenie momentu obrotowego z silnika na koła pojazdu.

W najprostszej wizualizacji wygląda to tak, że kiedy przesuniemy koło zębate aby zaczęło współpracować z innym – przeniesiemy moment obrotowy. My tutaj zebrani jako profesjonaliści idziemy o krok dalej – aktualny trend opiera się o koła pracujące w stałym zazębieniu.
Czyli co?
Nie przesuwamy kół zębatych. Te mają ustalone miejsca na wałkach i nie przemieszczają się. Na wałku wejściowym są osadzone na łożyskach wiec jak sobie taki wałek z kołem weźmiemy do ręki to koło może obracać się zupełnie niezależnie od wałka. Na wałku wyjściowym są osadzone bezpośrednio na wałku – zawsze wałek kręci się ze wszystkimi kołami na nim umieszonymi.
Są osadzone termicznie, na wielowypuście, wpuście pryzmatycznym czy jak tam sobie chcą.

Wszystkie koła zębate wszystkich biegów wałka wejściowego są więc „na stałe" zazębione ze swoimi współpracującymi kołami na wałku wyjściowym. Jak więc przenosimy moment obrotowy skoro wszystko kręci się jak chce? Tutaj wkraczają synchronizatory.

Synchronizatory to mechanizmy składające się z paru elementów: pierścienia synchronizującego, pierścienia blokującego i tzw. Przesuwki. Synchronizator właśnie łączy wybrane koło zębate z wałkiem wejściowym. Tylko jedno koło na wałku wejściowym przenosi więc moment obrotowy na wałek wyjściowy. Wałek wyjściowy kręci się cały wraz ze wszystkimi kołami wszystkich biegów - ale nie ma to znaczenia, bo zazębione koła na wałku wejściowym (poza tym jednym wybranym zsynchronizowanym) nie są zsynchronizowane – czyli mogą swobodnie obracać się na łożyskach nie wpływając na zachowanie wałka wejściowego.

Innymi słowy:
W manualnych skrzyniach biegów koła zębate są zawsze w zazębieniu, co oznacza, że nie ma potrzeby ich przesuwania w celu zmiany biegu. Zmiana biegów odbywa się poprzez przesuwanie synchronizatorów, które blokują odpowiednie koło zębate na wałku wejściowym, umożliwiając przeniesienie mocy.
~chatGPT

Uff… no ładnie.

Ponieważ wybieramy jeden bieg na raz to za pomocą lewarka decydujesz które koło zębate na wałku wejściowym ma być połączone z wałkiem wyjściowym, a więc jakie przełożenie skrzyni ma być osiągnięte!

*Budowa skrzyni, w tym koncepcja na którym wałku są koła na łożyskach oraz synchronizatory i ich budowa, a nawet liczba wałków i ich zazębienie względem siebie mogą się różnić w zależności od modelu i producenta skrzyni. Opisany wyżej przykład jest wyłącznie uproszczeniem ideowym.

Co się dzieje dalej?
Wałek wyjściowy współpracuje z mechanizmem różnicowym. Tu mamy jeszcze przełożenie główne pojazdu -> stosunek tego co otrzymujemy na wyjściu ze skrzyni do mechanizmu różnicowego. I tak oto świeżo uformowany moment obrotowy jest przenoszony na półosie i wprost na nasze koła.