Skrzynia biegów

Funkcja

Skrzynie biegów przekształcają moment obrotowy silnika na siłę pociągową kół niezbędną do pokonania oporu toczenia. Ponieważ silniki pracują tylko w wąskim zakresie prędkości obrotowych, skrzynia biegów dostosowuje je do prędkości obrotowej układu napędowego, zapewniając ruch pojazdu.

Jakie są rodzaje przekładni?

Zasadniczo rozróżnia się skrzynię biegów manualną i automatyczną.

Manualna skrzynia biegów

W skrzyni biegów z ręczną zmianą biegów do przenoszenia momentu obrotowego na koła wykorzystywane są następujące elementy:

• Sprzęgło rozruchowe i rozłączające
• Zsynchronizowana przekładnia stopniowa
• Układ sterowania skrzynią biegów, który przenosi ruch dźwigni zmiany biegów na skrzynię biegów

W manualnych skrzyniach biegów prędkość obrotowa silnika jest przekazywana za pośrednictwem wału napędowego. Dzięki różnym przełożeniom, wynikającym z różnych prędkości obrotowych zazębiających się kół zębatych, uzyskuje się prędkość obrotową wyjściową, czyli prędkość obrotową, z jaką napęd opuszcza skrzynię biegów.

Ręczne skrzynie biegów mają zazwyczaj dla każdego biegu parę kół zębatych, których koła są stale zazębione. Jednak spośród tych par kół zębatych tylko jedno koło jest na stałe połączone ze swoim wałem. Koła te nazywane są kołami biegowymi. Koła zębate znajdujące się naprzeciwko siebie (koła przełączające) obracają się swobodnie na swoich wałach na biegu jałowym. Po włączeniu biegu jedna z par kół zębatych zostaje włączona do obiegu siły. W tym celu tuleja przełączająca, uruchamiana za pomocą dźwigni zmiany biegów, łączy swobodnie obracające się koło zębate z jego wałem.

Skrzynia biegów automatyczna

W przeciwieństwie do manualnej skrzyni biegów, w automatycznej skrzyni biegów do przenoszenia momentu obrotowego wykorzystywane są następujące elementy:

• Hydrodynamiczny przemiennik momentu obrotowego
• Elementy przełączające służące do przenoszenia momentu obrotowego podczas zmiany biegów
• Przekładnia planetarna z zestawami kół planetarnych do realizacji różnych biegów
• Mechatronika
• Pompa oleju przekładniowego (pompa łopatkowa)
• Blokada postojowa
• Dźwignia zmiany biegów

W przekładniach automatycznych zamiast sprzęgła rozłączającego zastosowano tzw. hydrodynamiczny przemiennik momentu obrotowego, który przejmuje proces ruszania. Rozłączenie połączenia między silnikiem a skrzynią biegów nie jest konieczne, ponieważ przekładnie automatyczne zmieniają biegi pod obciążeniem, a tym samym przenoszą moment obrotowy silnika również podczas zmiany biegu.

W przeciwieństwie do przełączania za pomocą sprzęgła zębatkowego w skrzyniach manualnych (oddzielenie silnika od skrzyni biegów za pomocą sprzęgła), w skrzyniach automatycznych biegi są przełączane na zasadzie połączenia siłowego. Odbywa się to za pomocą elementów przełączających, które automatycznie dostosowują prędkość obrotową silnika do nowego biegu za pomocą ciśnienia oleju (pompa oleju przekładniowego) (bez odłączania silnika od skrzyni biegów). Kierowca może utrzymać nacisk na pedał gazu. Wszystkie pięć elementów przełączających w obecnej 8-biegowej skrzyni biegów ma postać sprzęgieł lameli i hamulców lameli.

Różne biegi w automatycznej skrzyni biegów są realizowane przez przekładnię planetarną z jej różnymi zestawami kół planetarnych, dzięki którym można uzyskać przełożenia umożliwiające jazdę z małą lub dużą prędkością. Poprzez sprzężenie kilku zestawów kół planetarnych można uzyskać kilka biegów do przodu i jeden bieg wsteczny.

W skrzyniach automatycznych elektroniczno-hydrauliczne sterowanie skrzynią biegów ma postać modułu mechatronicznego. Stanowi ono „centrum dowodzenia” skrzyni biegów. To właśnie w nim elektronika realizuje programy zmiany biegów, dostosowanie ciśnienia zmiany biegów do momentu obrotowego silnika oraz funkcje zabezpieczające.

Wreszcie, w przeciwieństwie do manualnych skrzyń biegów, automatyczne skrzynie biegów są wyposażone w blokadę postojową. Jest to mechaniczna blokada wału wyjściowego skrzyni biegów, która jest włączana w pozycji P dźwigni wyboru biegów i zapobiega stoczeniu się pojazdu w każdych możliwych warunkach.

Bezpieczeństwo

Kluczową rolę odgrywa olej przekładniowy. Jest to specjalnie opracowany środek smarny, który zapewnia niezawodną współpracę kół zębatych, łożysk, sprzęgieł i elementów zmiany biegów nawet przy dużym obciążeniu. W zależności od typu przekładni olej ten, oprócz samego smarowania, pełni dodatkowo funkcje hydrauliczne i regulacyjne. 

Elektroniczno-hydrauliczny układ sterowania skrzynią biegów zapobiega niedopuszczalnym zmianom biegów dokonywanym przez kierowcę, chroniąc w ten sposób skrzynię biegów przed uszkodzeniem spowodowanym nieprawidłową obsługą. 

Utrzymanie wartości

Ponieważ automatyczna skrzynia biegów cieszy się coraz większą popularnością ze względu na swoje zalety (komfortowa i wydajna jazda), ma to znaczący wpływ na utrzymanie wartości pojazdu. Ponadto w segmencie samochodów klasy wyższej automatyczna skrzynia biegów jest w wielu przypadkach warunkiem koniecznym, co z kolei przyczynia się do utrzymania wartości pojazdu.

Ochrona środowiska

Zmniejszenie zużycia paliwa udało się osiągnąć dzięki zmniejszeniu momentów oporowych w skrzyni biegów (zoptymalizowany układ tarcz, pompa oleju przekładniowego o zoptymalizowanej wielkości i natężeniu przepływu oraz sterowanie dopływem oleju smarowego dostosowane do zapotrzebowania). Oszczędność paliwa w nowoczesnych automatycznych skrzyniach biegów w porównaniu z manualnymi może wynosić nawet 6 procent.

Dzięki połączeniu z systemami start-stop oraz nowymi technologiami, takimi jak przekładnie hybrydowe, można osiągnąć dalsze oszczędności.