- Skrzynia przenosi moc i reguluje moment obrotowy na koła.
- System napędowy obejmuje sprzęgło, dyferencjał i wały; skrzynia to część.
- Dwa wały: główny i pomocniczy mają różne przełożenia dla każdego biegu.
- Pierwszy bieg ma duże przełożenie: 35 zębów na wale głównym, 55 na pomocniczym.
Skrzynia biegów jest jedną z podstawowych części każdego pojazdu i odpowiedzialna jest za skuteczne przeniesienie mocy z silnika na koła. Aby zrozumieć jej rolę, możemy porównać to do zasady działania roweru — kiedy jedziemy pod górę na niskich przełożeniach, a na płaskim terenie korzystamy z wyższych biegów.
Na egzaminie na prawo jazdy pytanie „Jaka jest rola skrzyni biegów?” pojawia się często, a wszystkie poniższe odpowiedzi są prawidłowe: przenosi moc na koła, umożliwia jazdę wsteczną bez odwracania kierunku obrotów silnika oraz umożliwia postoju z uruchomionym silnikiem.
System napędu i rola skrzyni biegów
Przekładnia samochodu wykorzystuje skrzynię biegów, aby przekształcić moc generowaną przez silnik w obroty kół, celem poruszenia całego pojazdu. Proces rozpoczyna się od paliwa w zbiorniku, które jest zasysane przez pompę paliwa i wtryskiwane do cylindrów przez wtryskiwacze.
Silnik miesza paliwo z powietrzem z otoczenia przez układ dolotowy, a dzięki iskierce (lub kompresji w dieslu) następuje mini-eksplozja, która wprawia tłok w ruch. Każdy tłok jest połączony z wałem korbowym, nazwanym tak ze względu na swój specjalny kształt, który przejmuje siłę i przekształca ją w ruch obrotowy.
Ruch obrotowy wału korbowego trafia na koło zamachowe – metalową płytę o masie pojedynczej lub podwójnej – która przejmuje ten ruch i przekazuje go do skrzyni biegów za pośrednictwem sprzęgła, a dokładnie płyty sprzęgła.
Różnica między układem napędowym a skrzynią biegów
Ważne jest, aby wyjaśnić, że układ napędowy samochodu nie ogranicza się jedynie do skrzyni biegów. Skrzynia biegów stanowi część bardziej złożonego systemu, który obejmuje sprzęgło, dyferencjał, wał kardana i planetarne. Wszystkie te elementy współpracują, aby zapewnić skuteczną transmisję mocy.
Zasada działania i elementy skrzyni biegów
Cała moc z silnika przechodzi przez skrzynię biegów zanim dotrze do kół, niezależnie od typu napędu — na cztery koła, przedni, tylni czy AWD. Podstawową rolą skrzyni biegów jest kontrolowanie prędkości i momentu obrotowego przekazywanego na koła, umożliwiając dostosowanie do warunków drogowych.
Struktura wewnętrzna
Skrzynia biegów standardowa ma dwa wały główne:
- Wał główny - odbiera energię (ruch obrotowy) z koła zamachowego
- Wał pomocniczy - przekazuje przetworzoną moc na koła
Te dwa wały są wyposażone w koła zębate o różnych rozmiarach, które tworzą przełożenia dla każdego biegu.
Przełożenia i działanie kół zębatych
Skrzynia biegów musi dostosować się do dwóch różnych wymagań:
- Przy niskich prędkościach — wymaga większego momentu (na przykład przy ruszaniu z miejsca na pierwszym biegu)
- Przy wysokich prędkościach — przy już obecnym impetie nie wymaga aż tak dużego momentu, aby kontynuować jazdę
Dla biegu 1 koło zębate na wale głównym (około 35 zębów) współpracuje z dużo większym kołem na wale pomocniczym (55 zębów), co daje stosunek około 3,5:1.
Wyjaśnienie stosunku: podczas gdy koło z wału głównego wykonuje 3,5 obrotu, koło na wale pomocniczym obraca się tylko raz, co skutkuje większym momentem na wyjściu. W rezultacie, na kołach skrzynia biegów oferuje obroty 3,5 raza mniejsze niż aktualny obrót silnika, ale znacznie większy moment obrotowy.
System zmiany biegów
Dźwignia zmiany biegów aktywuje jedno lub kilka widełek, które przesuwają koła zębate między sobą, wybierając ustaloną konfigurację producenta dla każdego biegu. W miarę jak przełączasz na wyższe biegi, zaangażowane koła zębate są coraz bliżej pod względem liczby zębów i rozmiaru, co zapewnia płynną jazdę i liniowe przyspieszenie.
W biegach, w których stosunek spada poniżej 1:1, koło z wału pomocniczego ma mniej zębów niż to na wale głównym, obraca się szybciej i zapewnia stabilną prędkość przelotową, co przyczynia się do zmniejszenia zużycia paliwa.
Wpływ biegów na zużycie paliwa
Związek między biegiem a zużyciem paliwa jest bezpośredni. Moc silnika jest mierzona na podstawie momentu obrotowego, a zużycie paliwa zależy od mocy i momentu generowanego przez silnik.
Istnieją błędne przekonania dotyczące samochodów z dużą mocą. Silnik benzynowy 1,8 turbo o mocy 220 CP może zużywać tyle samo co 3,0 biturbo benzyna o mocy 500 CP, jeśli oba silniki pracują w tych samych warunkach jazdy. Różnica polega na sposobie wykorzystania i wymaganiach chwili.
Przykładowe przełożenia
Dla lepszego zrozumienia, oto typowy przykład przełożeń dla skrzyni biegów z 6 biegami:
- Bieg 1: 3,78:1
- Bieg 2: 2,12:1
- Bieg 3: 1,36:1
- Bieg 4: 0,97:1
- Bieg 5: 0,77:1
- Bieg 6: 0,65:1
- Bieg tylni: 3,25:1
Zauważ, że bieg wsteczny ma prawie taki sam stosunek jak bieg 1, ponieważ potrzebujemy ruszyć z miejsca i w związku z tym wymagamy większego momentu obrotowego.
Rodzaje nowoczesnych skrzyń biegów
Istnieje wiele nazw i typów skrzyń, zwłaszcza jeśli chodzi o skrzynie automatyczne:
- Skrzynie sekwencyjne
- Skrzynie hydromatyczne (starsza generacja skrzyń automatycznych)
- DSG (Direct Shift Gearbox) – bardzo cenione w Volkswagen
- CVT (Continuously Variable Transmission) – popularne w Toyota
- Skrzynie z konwerterem momentu
- Skrzynie robotyzowane
Różnice w kosztach i utrzymaniu
Wszystkie skrzynie biegów pełnią ten sam podstawowy cel — przenoszą moc z silnika na koła — jednak nie wszystkie kosztują i działają tak samo. Skrzynia automatyczna będzie zawsze droższa niż manualna ze względu na złożoność komponentów.
Nowoczesne skrzynie automatyczne wyposażone są w dodatkowe cechy:
- Dwa sprzęgła pracujące bezpośrednio w oleju
- Mechatronic (obecny w skrzyniach automatycznych)
- Konwerter momentu (obecny tylko w skrzyniach automatycznych)
- Zaawansowane systemy elektronicznego sterowania
Utrzymanie skrzyni biegów
Koszty utrzymania różnią się w zależności od marki i modelu pojazdu. Jednak niezależnie od tego, czy skrzynia jest manualna, czy automatyczna, trzeba pamiętać, że regularnie należy wymieniać olej w skrzyni.
Koncepcja „Lifetime Oil” nie istnieje w rzeczywistości i stanowi jedynie schemat marketingowy używany przez producentów. Olej w skrzyni biegów ulega degradacji z czasem i wymaga wymiany, aby zapewnić optymalne działanie i trwałość komponentów.
Zrozumienie roli i działania skrzyni biegów może pomóc w podejmowaniu bardziej świadomych decyzji przy zakupie pojazdu i utrzymaniu przekładni w stanie optymalnym poprzez odpowiednią konserwację.
