Porównaj automatyczne skrzynie biegów: sekwencyjna, dwusprzęgłowa, CVT

Automatyczne skrzynie biegów zyskują na popularności wśród właścicieli samochodów. Jakie są główne typy takich przekładni i jakie są ich zalety i wady?

Za kolebkę automatycznej skrzyni biegów uważa się USA. Już w 1904 roku bostońska firma oferowała dwubiegowy automat. Działanie tego mechanizmu było co prawda bardzo zawodne, jednak pomysł znalazł podatny grunt i w Stanach Zjednoczonych zaczęły pojawiać się różnego rodzaju konstrukcje z automatyczną zmianą biegów.

Jednak pierwsza automatyczna skrzynia biegów, podobna w konstrukcji i działaniu do współczesnych skrzyń biegów, pojawiła się dopiero przed II wojną światową. Była to skrzynia biegów Hydra-Matic opracowana przez General Motors.

REKLAMA

Przekładnia hydrauliczna

Wśród automatycznych skrzyń biegów najpopularniejsze (na razie) są przekładnie hydrauliczne. Jest to złożony mechanizm, który najczęściej składa się z zespołu przemiennika momentu obrotowego lub przemiennika momentu obrotowego z kilkoma przekładniami planetarnymi.

Przekładnie w przekładniach planetarnych są połączone lub zablokowane za pomocą powiązanych sprzęgieł ciernych i hamulców wielotarczowych (wielotarczowych) lub taśmowych. W tym przypadku obowiązkowym elementem przekładni hydraulicznej jest olej, który jest całkowicie wlany do skrzyni biegów.

Zmiana biegów odbywa się poprzez blokowanie różnych zestawów kół słonecznych współpracujących z wolnobiegami, sprzęgłami tarczowymi (najczęściej wielotarczowymi), hamulcami taśmowymi i innymi elementami ciernymi napędzanymi napędami hydraulicznymi.

Zobacz też: System stabilizacji ESP - sprawdź jak to działa (WIDEO) 

Do rozwinięć konstrukcyjnych przekładni hydraulicznych zaliczają się przekładnie hydroelektryczne (z np. funkcją dodatkowego przełożenia, tzw. kickdown) oraz przekładnie sterowane elektronicznie. W takim przypadku skrzynia biegów może mieć kilka trybów pracy, na przykład sportowy lub komfortowy.

Zwiększona została także liczba przełożeń skrzyni biegów. Pierwsze automaty hydrauliczne miały trzy przełożenia. Obecnie standardem jest pięć lub sześć biegów, ale istnieją już konstrukcje, które mają dziewięć.

Szczególnym rodzajem automatycznej skrzyni biegów jest skrzynia sekwencyjna (znana również jako skrzynia półautomatyczna). W tego typu mechanizmie zmianę biegów można przeprowadzić za pomocą dźwigni poruszającej się tylko do przodu lub do tyłu i zmiany biegu w górę lub w dół lub za pomocą łopatek zmiany biegów umieszczonych przy kierownicy.

Rozwiązanie to jest możliwe dzięki zastosowaniu elektronicznego mikroprocesora sterującego pracą skrzyni biegów. Sekwencyjne skrzynie biegów są powszechnie stosowane w samochodach Formuły 1, a w samochodach produkcyjnych można je spotkać między innymi w Audi, BMW i Ferrari.  

Według eksperta

Vitold Rogovsky, sieć ProfiAvto:

– Zaletą hydraulicznych automatycznych skrzyń biegów jest przede wszystkim komfort jazdy, tj. nie ma potrzeby ręcznej zmiany biegów. Dodatkowo tego typu przekładnia chroni silnik przed przeciążeniem, oczywiście pod warunkiem prawidłowego użytkowania przekładni. Skrzynia biegów dostosowuje się do prędkości obrotowej silnika i wybiera odpowiedni bieg. Jednak główną wadą jego mechanizmu jest wysokie zużycie paliwa. Automatyczne skrzynie biegów są duże i ciężkie, dlatego nadają się przede wszystkim do dużych, mocnych silników, z którymi bardzo dobrze współpracują. Pewną wadą tych przekładni jest również to, że używany egzemplarz można spotkać na rynku wtórnym.

Przekładnie bezstopniowe

Bezstopniowa skrzynia biegów to rodzaj automatycznej skrzyni biegów, ale z dość specyficznym urządzeniem. Istnieją dwa rozwiązania - tradycyjna przekładnia planetarna i obecnie bardziej powszechna przekładnia CVT (Continuous Variable Transmission).

W pierwszym przypadku za zmianę biegów odpowiada przekładnia planetarna. Konstrukcja przypomina miniaturowy układ słoneczny. Do wybierania biegów wykorzystuje zestaw kół zębatych, z których największy ma przekładnię wewnętrzną (tzw. koło koronowe). Z kolei wewnątrz znajduje się centralne (tzw. słoneczne) koło połączone z głównym wałem skrzyni biegów, a wokół niego znajdują się inne przekładnie (czyli satelity). Zmiana biegów odbywa się poprzez blokowanie i sprzęganie poszczególnych elementów przekładni planetarnej.

Zobacz też: Systemy start-stop. Czy naprawdę możesz zaoszczędzić? 

Z drugiej strony CVT jest przekładnią bezstopniową. Posiada dwa zestawy kół stożkowych, które są połączone ze sobą paskiem klinowym lub łańcuchem wielopłytkowym. W zależności od prędkości obrotowej silnika stożki zbliżają się do siebie, tj. Regulowana jest średnica, przy której pracuje pas. Zmienia to przełożenie skrzyni biegów.

Według eksperta

Vitold Rogovsky, sieć ProfiAvto:

– Przekładnie bezstopniowe, ze względu na stosunkowo niewielkie wymiary i niewielką masę, stosowane są w samochodach kompaktowych i miejskich z mniejszymi silnikami. Zaletą tych przekładni jest to, że są bezobsługowe. Nawet wymiana oleju nie jest zalecana i mogą wytrzymać taki sam przebieg jak silnik. Ponadto moment zmiany biegów jest prawie nieodczuwalny. Nie są tak drogie jak skrzynie hydrauliczne i nie dodają wiele do ceny samochodu. Z drugiej strony największą wadą jest znaczne opóźnienie w reakcji na wciśnięcie pedału gazu, tj. utrata mocy. Wiąże się to również ze zwiększonym zużyciem paliwa. Przekładnie CVT nie nadają się do silników z turbodoładowaniem.

Na dwa sprzęgła

Dwusprzęgłowa skrzynia biegów robi karierę już od kilku lat. Tego typu skrzynia biegów pojawiła się po raz pierwszy na rynku na początku tego stulecia w samochodach marki Volkswagen, choć wcześniej spotykana była w samochodach rajdowych i wyścigowych modelach Porsche. Jest to skrzynia biegów DSG (Direct Shift Gearbox). Obecnie wielu producentów ma już takie pudełka, m.in. w samochodach grupy Volkswagen, a także w BMW czy Mercedesie AMG czy Renault (na przykład Megane i Scenic).

Dwusprzęgłowa skrzynia biegów jest połączeniem manualnej i automatycznej skrzyni biegów. Skrzynia biegów może pracować w trybie w pełni automatycznym lub z funkcją ręcznej zmiany biegów.

Najważniejszą cechą konstrukcyjną tej przekładni są dwa sprzęgła, tj. tarcze sprzęgła, które mogą być suche (silniki słabsze) lub mokre, pracujące w kąpieli olejowej (silniki mocniejsze). Jedno sprzęgło odpowiada za biegi nieparzyste i wsteczne, drugie za biegi parzyste. Z tego powodu można mówić o dwóch równoległych skrzyniach biegów umieszczonych we wspólnej obudowie.

Zobacz też: Zmiana rozrządu zaworowego. Co daje i czy się opłaca? 

Oprócz dwóch sprzęgieł istnieją również dwa wały sprzęgła i dwa wały główne. Dzięki takiej konstrukcji kolejny wyższy bieg jest nadal gotowy do natychmiastowego włączenia. Na przykład samochód pracuje na trzecim biegu, a czwarty jest już wybrany, ale jeszcze nie jest aktywny. Po osiągnięciu idealnego momentu obrotowego zmiany biegów sprzęgło nieparzyste trzeciego biegu otwiera się, a sprzęgło parzyste zamyka się czwartego biegu, dzięki czemu koła osi napędowej w dalszym ciągu otrzymują moment obrotowy z silnika. Proces przełączania trwa około czterech setnych sekundy, czyli krócej niż mrugnięcie powieki.

Prawie wszystkie dwusprzęgłowe skrzynie biegów są wyposażone w dodatkowe tryby pracy, takie jak „Sport”.

Według eksperta

Vitold Rogovsky, sieć ProfiAvto:

– Brak przerywania momentu obrotowego w przekładni dwusprzęgłowej. Dzięki temu auto ma bardzo dobre przyspieszenie. Ponadto silnik pracuje w optymalnym zakresie momentu obrotowego. Do tego dochodzi jeszcze jedna zaleta – zużycie paliwa jest w wielu przypadkach niższe niż w przypadku manualnej skrzyni biegów. Wreszcie, dwusprzęgłowe skrzynie biegów są bardzo trwałe. Jeśli użytkownik śledzi wymianę oleju co 60 tysięcy km, praktycznie się nie psują. Jednak na rynku wtórnym zdarzają się samochody, w których licznik się pojawił iw takim przypadku trudno jest utrzymać prawidłową żywotność takiej skrzyni biegów. Tak czy inaczej, można też spotkać samochody, w których tych kontroli nie przeprowadzono, a skrzynia biegów jest po prostu zużyta. Uszkodzenie dwumasowego koła zamachowego również stwarza zagrożenie dla tych przekładni, ponieważ wtedy niepożądane wibracje przenoszone są na mechanizm skrzyni biegów. Wadą dwusprzęgłowych skrzyń biegów jest również ich wysoka cena. 

Wojciech Frölichowski