Obecnie najczęściej stosuje się w samochodach cztery rodzaje skrzyni biegów. Mogą być one manualne, automatyczne, półautomatyczne lub bezstopniowe. Budowa skrzyni i jej możliwości to główne różnice tych czterech odmian.
Skrzynia biegów to niezbędny element każdego samochodu, ponieważ mechanizm umożliwia zmianę przełożenia układu napędowego, co daje możliwość uzyskania odpowiedniej prędkości obrotowej silnika w zależności od prędkości jazdy oraz obciążenia w konkretnym momencie. Wałki: sprzęgłowy, pośredni i główny występują w klasycznej budowie skrzyni biegów. Silnik przekazuje przez sprzęgło moment obrotowy na wałek sprzęgły, który jest połączony z wałkiem pośrednim przez przekładnię zębatą. Z koeli na tym wałku są osadzone koła zębate.
Budowa skrzyni biegów w poszczególnych rodzajach
Manualna skrzynia biegów
Za pomocą przekładni zębatych jest uzyskiwana zmiana przełożeń. Odpowiednie przełożenie i drogę przepływu mocy wybiera kierowcą za pomocą ręcznej dźwigni zmiany biegów dzięki zsynchronizowanemu układowi sprzęgieł. Główne elementy tej skrzyni to koła zębate osadzone na wałkach wraz z mechanizmem ich przesuwu oraz łożyska, do których przymocowane są wałki (główny, sprzęgłowy, pośredni) i uszczelniacze.
Zadaniem synchronizatorów i przesuwek w kołach zębatych jest przyspieszenie wyrównywania się prędkości obrotowych elementów sprzęganych. Natomiast koło zębate umieszczone na wałku sprzęgłowym przenosi napęd na koło zębate wałka pośredniego. Na ostatnim oraz głównym wałku są osadzone pary kół, które odpowiadają poszczególnym biegom (a uruchomienie jednego z biegów prowadzi do rozłączenia pozostałych kół zębatych). W tych skrzyniach stosuje się także 2 różne rozwiązania związane ze zmianą przełożenia nadbieg i przełożenie bezpośrednie (wałek główny jest połączony z wałkiem sprzęgłowym bezpośrednio).
Automatyczna i półautomatyczna skrzynia biegów
Automatyczna skrzynia biegów nie wymaga częstej zmiany biegów i wymaga jedynie naciskania odpowiednich przycisków w niektórych sytuacjach. W tym przypadku najważniejszy element budowy skrzyni to przekładnia planetarna (za przekazywanie napędu do kół odpowiada najczęściej sprzęgło hydrokinetyczne lub konwerter momentu obrotowego). Budowa półautomatycznej skrzyni biegów podobna jest do budowy skrzyni manualnej (zmiany przełożenia dokonuje się za pomocą lewarka lub łopatek, które umieszczone są przy kierownicy; kierowca sam wybiera bieg, ale za rozłączanie i załączanie sprzęgła (w momencie zmiany biegu) odpowiada system sterowany przez mikroprocesor).
Skrzynia biegów jest to inaczej mechanizm przekazujący moc wytwarzaną przez silnik do napędu kół. Manualne skrzynie biegów posiadają 5 lub 6 biegów do przodu i jeden do tyłu – bieg wsteczny. Każdy bieg to specyficzne ułożenie kół zębatych. Każda skrzynia posiada bieg jałowy- luz, który nie pozwala na poruszanie się pojazdu mimo włączonego silnika.
Oprócz kół zębatych skrzynia biegów wyposażona jest w sprzęgło umożliwiające odłączenie od niej silnika w czasie zmiany biegów. Skrzynię biegów łączą z kołami półosie napędowe które poruszają koła pojazdu.
- Zębatki różnej wielkości: Każda zębatka odpowiada za inny bieg. Ich rozmiary decydują o prędkości obrotowej przekazywanej na koła.
- Synchronizacja: To dzięki niej zmiana biegów jest płynna. Synchronizatory dopasowują prędkość zębatek przed ich zsunięciem się.
Rola Sprzęgła w Skrzyni Biegów
Sprzęgło to kluczowy element, który łączy silnik ze skrzynią biegów. Bez niego zmiana biegów byłaby niemożliwa.
- Oddzielanie i Łączenie: Kiedy naciskasz pedał sprzęgła, odłączasz silnik od skrzyni biegów, co umożliwia zmianę biegu.
Zasada działania skrzyni biegów – porównanie
Zasadę Działania Skrzyni biegów w pewnym stopniu można porównać do współczesnego roweru z systemem przerzutek. Przy ciężkim podjeździe pod górkę rowerzysta uruchamia większą zębatkę w tylnym kole co pozwala mu na użycie mniejszej siły własnych mięśni. Odwrotnie, przy szybkiej jeździe, jadący rowerem stosuje mniejszą zębatkę czyli szybszy i „cięższy” bieg.
Budowa i elementy składowe skrzyni biegów
Manualne przekładnie biegów, nieodzowne elementy współczesnych pojazdów, są niczym symfonie inżynierskie. Ich serce to skrzynia korbową, oś, gdzie spotyka się precyzja i siła. Wałki z kołami zębatymi, podstawa ich funkcjonalności, są niczym tętnice przekładni. Mamy tu różne typy wałów – główny, dodatkowy, pośredni oraz pomocniczy, które w przypadku trójwałowych skrzyń biegów tworzą swoistą orkiestrę mechaniczną. Połączenie wału głównego z wałem korbowym silnika to nic innego jak harmonijna współpraca zestawu sprzęgła: par tarcz, koła zamachowego oraz łożyska zwalniającego.
Mechanizm działania – wprowadzenie do mechanizmów przekazywania mocy
Przekładnia manualnej skrzyni biegów, to kwintesencja mechanicznej zmiany momentu obrotowego. Współdziałanie par kół zębatych determinuje zmianę przełożeń, które są istotą każdego biegu. Przełożenie, określane jako stosunek liczby zębów na kołach zębatych, determinuje charakterystykę biegu – wyższego lub niższego. Manualne skrzynie biegów, urządzenia o fundamentalnym znaczeniu dla dynamicznego działania samochodów, przekształcają moment obrotowy silnika, dostosowując go do warunków drogowych. Ich rola wykracza poza prostą transmisję mocy z wału korbowego na koła, gdyż bezpośrednie przekazanie tej siły spowodowałoby nadmierną prędkość obrotową kół, nieodpowiednią dla bezpiecznej jazdy.
Rdzeń mechanizmu – skrzynia korbowa
Skrzynia korbowa to serce układu napędowego. Jej harmonijna współpraca z obudową sprzęgła, a przez to z silnikiem, determinuje efektywność przenoszenia mocy. Istotne jest, aby koła zębate tej części były regularnie smarowane. Taka troska techniczna minimalizuje ryzyko uszkodzeń wynikających z nadmiernego ciepła i tarcia.
Kompleksowe układy wałów
Dalsze elementy skrzyni to wał główny i wtórny, działające w symbiozie z wałem pośrednim, oraz dodatkowy wał z biegiem wstecznym, który pełni rolę niezbędnego uzupełnienia całości. Wały te, wsparte przez precyzyjnie dobrane łożyska i koła zębate, gwarantują płynność i precyzję zmiany biegów.
Synchronizatory i mechanizm zmiany biegów
Synchronizatory, współdziałając z kołami zębatymi, umożliwiają bezszokową zmianę biegów, co przekłada się na komfort jazdy. Natomiast mechanizm zmiany biegów z blokadami, sterowany przez dźwignię zmiany biegów w kabinie pasażerskiej, pozwala kierowcy na intuicyjną kontrolę nad pojazdem.
