Zapoznaliśmy się niedawno z budową skrzyni manualnej. Ich budowę można opisać jednym słowem: WSPANIAŁE.
Dziś podnosimy poprzeczkę – sprawdzimy jak to się dzieje, że, cytując klasyka, „auto jedzie, samo zmienia biegi".
Okazuje się, że jest więcej niż jedna możliwość uzyskania takiego efektu końcowego dla kierowcy.
Cofnijmy się więc w czasie do roku 1904 kiedy to stworzono pierwszą skrzynię biegów. Wspaniałe czasy.
No to wracamy do dnia dzisiejszego i omówmy co schowano w jej wnętrzu. Bo wiadomo – liczy się wnętrze.
1) Skrzynia automatyczna (hydrokinematyczna
Elementem przenoszącym moment obrotowy jest konwerter momentu obrotowego -> w tym komponencie medium wykorzystywane do przekazania energii to olej hydrauliczny. Olej ten przekazuje energię z pompy do turbiny (elementu biernego – napędzanego) pomiędzy nimi znajduje się kierownica – element wpływający na przepływ oleju, a więc na charakterystykę przekazywania energii.
Skoro udało się nam już napędzić turbinę to ta zaprowadzi nas do przekładni planetarnej. Najczęściej mówimy o zespole przekładni planetarnych, czyli 2 lub więcej sztuk. Sama skrzynia będzie sterowała doborem odpowiednich przełożeń za pomocą elektrozaworów, sprzęgieł i hamulców. Załączając sprzęgła i hamulce można uzyskać różne przełożenia używając przekładni planetarnej, w zależności co się w niej będzie kręcić, a co nie. Przekładnia składa się z koła koronowego, satelit i koła słonecznego, a gdy któryś z tych elementów zatrzymamy to pozostałe przejmują rolę przeniesienia napędu.
W ten sposób mając więcej niż jedną przekładnie planetarną jesteśmy w stanie tworzyć takie cuda jak 6, 8 czy 10 stopniowe skrzynie automatyczne.
Plusy:
• Wygoda - brak konieczności ręcznej zmiany biegów.
• Płynność jazdy - automatyczne przełączanie biegów zapewnia komfortową jazdę.
• Łatwość obsługi - prostsza w użytkowaniu, szczególnie w ruchu miejskim.
Minusy:
• Wyższe zużycie paliwa - automatyczne skrzynie biegów mogą być mniej efektywne paliwowo.
• Wyższe koszty napraw - bardziej skomplikowana konstrukcja oznacza wyższe koszty serwisowania.
• Mniejsza kontrola - kierowca ma mniejszy wpływ na wybór przełożenia.
2) Skrzynie dwusprzęgłowe
Jeżeli wiemy już jak działa skrzynia manualna to tutaj będzie z górki. Weźmy dwie takie skrzynie, z dwoma zespołami sprzęgłowymi. Każda ma zawsze załączony jeden bieg. Na raz połączone z silnikiem jest sprzęgło tylko jednej z tych skrzyń. Nie tyle zmieniamy biegi, co jedno sprzęgło rozłączamy, a drugie załączamy. Gdy któraś skrzynia nie przekazuje napędu z silnika na koła, przygotowuje kolejny bieg. Tak więc mając jedną skrzynię odpowiedzialną za biegi parzyste, a drugą za nieparzyste jesteśmy w stanie naprawdę szybko przełączyć się sprzęgłami pomiędzy używanymi przekładniami.
Aby czas potrzebny na przełączenie był jeszcze krótszy rozłączenie jednego i załączenie drugiego sprzęgła odbywa się jednocześnie, co sprawia że mamy ciągłość przekazywania momentu obrotowego. Czad.
Do tych operacji możemy używać sprzęgieł suchych lub mokrych – w zależności od skrzyni. Oczywiście aby nasza konstrukcja zmieściła się w pojeździe jest absolutnie zoptymalizowana pod kątem rozmieszczenia poszczególnych elementów, a sterowaniem zajmuje się zespół mechatroniczny za pośrednictwem elektrozaworów.
Plusy:
• Szybka zmiana biegów - minimalne przerwy w przekazywaniu momentu obrotowego.
• Efektywność paliwowa - lepsza niż w klasycznych automatach.
• Płynność jazdy - brak szarpnięć podczas zmiany biegów.
Minusy:
• Wyższe koszty napraw - bardziej skomplikowana konstrukcja.
• Potencjalne problemy z trwałością - szczególnie w starszych modelach.
• Wyższa cena zakupu - droższe niż klasyczne automaty.
3) C V T
Skrzynie bezstopniowe mają swoich fanów oraz przeciwników.
Ponieważ nie mają przełożeń występuje płynne przekazywanie momentu z silnika za pośrednictwem wariatorów. Stożkowe koła pasowe z racji swojej stożkowości zmieniają swoją średnicę wraz z przemieszczeniem osiowym co też powoduje finalnie zmianę przełożenia. Tak więc działa to jak 2 koła zębate, które płynnie zmieniają swoją średnicę, od opcji duży moment przy starcie auta, do opcji wysoka prędkość podczas jazdy. Napęd pomiędzy nimi przenosi pas lub łańcuch. Efekt ostateczny jest o tyle ciekawy, że pojazd podczas przyśpieszania podnosi obroty do „optymalnych" do nabierania prędkości i… trzyma je, a za zmianę prędkości kół odpowiada już sama przekładnia. Efekt akustyczny. Jest. Po prostu jest.
Plusy:
• Płynność jazdy - brak szarpnięć podczas zmiany przełożenia.
• Efektywność paliwowa - optymalne wykorzystanie momentu obrotowego.
• Prostota obsługi - brak konieczności ręcznej zmiany biegów.
Minusy:
• Mniejsza trwałość - pasy lub łańcuchy mogą się szybciej zużywać.
• Mniejsza dynamika jazdy - mniej sportowe odczucia z jazdy.
• Wyższe koszty napraw - bardziej skomplikowana konstrukcja
4) Skrzynie zautomatyzowane.
Skoro już wiemy jak działają skrzynie manualne to tutaj będzie z górki. Otóż zastosujmy na takiej skrzyni dodatkowy mechanizm, który fizycznie przerzuci bieg za nas. Efekt ostateczny jest oczywiście osiągnięty, ale efektywność tego procesu najczęściej pozostawia wiele do życzenia. Zasadniczo nie występuje tutaj też stałość przekazywania momentu obrotowego na koła, więc nie jest to skrzynia automatyczna. Cóż. Jest zautomatyzowana. Tylko tyle i aż tyle.
Plusy:
• Niższe koszty produkcji - tańsze niż klasyczne automaty.
• Efektywność paliwowa - zbliżona do manualnych skrzyń biegów.
• Prostota konstrukcji - mniej skomplikowane niż DCT.
Minusy:
• Mniejsza płynność jazdy - zmiana biegów może być mniej płynna niż w DCT.
• Opóźnienia w zmianie biegów - mogą występować przerwy w przekazywaniu momentu obrotowego.
• Mniejsza wygoda - mniej komfortowe niż klasyczne automaty.
W ten sposób kończymy nasz mały przegląd otwierania skrzyni.
Następnym razem otworzymy coś innego.
Patryk Wagner
Trener Techniczny
Akademia Szkoleń
Volkswagen Group Polska
