Serwis pod patronatem magazynu
Dziewięć biegów i siedem sprzęgieł, osiem biegów na dwie dźwignie, dwie skrzynie w jednym aucie, napęd przekazywany z przodu na tył i z powrotem albo na odwrót – w historii (ale i współczesności) skrzyń biegów i systemów przeniesienia napędu nie ma nudy. Przedstawiamy ciekawe, nietypowe, czasem wręcz zaskakujące rozwiązania.
Jak coś jest do wszystkiego, to znaczy, że jest do niczego – ta maksyma ma zastosowanie do wielu aspektów naszego życia, ale kiepsko sprawdzała się w motoryzacji. Uniwersalne, wypróbowane pomysły zwykle są powielane.
Automobile były zabawką dla najbogatszych w początkach XX w. do czasu, gdy Henry Ford nie wprowadził (i szybko udoskonalił) seryjnej produkcji modelu T. Ten model był dokładnie do wszystkiego – od przewozu osób, towarów po służbę w wojsku itd. Inni podążyli tym tropem.
W początkach lat 70. wyklarował się pogląd na to, jak ma wyglądać inny samochód dla wszystkich: nieduży hatchback z przednim napędem. Witamy w świecie Volkswagena Golfa (który był zresztą jednym z późniejszych okazów tego gatunku).
Przejdźmy do skrzyń biegów i napędów, o których piszemy tu szerzej. Współcześnie w układach 4x4 ustalił się kolejny standard (w wariancie spalinowym, bez modułu elektrycznego, w autach troszkę powyżej bazowych): to przekładnia dwusprzęgłowa i napęd na drugą (niemal zawsze tylną) oś przekazywany przez kolejne elektronicznie sterowane sprzęgła.
Większość firm zazwyczaj podąża za obowiązującym w danym czasie schematem. I nie można mieć do nich o to pretensji. Tego typu technologie stają się znane i sprawdzone, koszty wprowadzenia na rynek umiarkowane, rozpoznawalność u klientów i zaufanie do typowego systemu spore – ogólnie nie ma po co wywarzać otwartych drzwi. A jednak nigdy nie brakuje tych, których korci, żeby zrobić coś po swojemu.
Trzeba zwrócić uwagę na fakt, że te standardowe, sprawdzone rozwiązania mają też swoje ograniczenia. Spójrzmy na skrzynie DSG – biegi zmieniają się błyskawicznie, o ile sprawy są przewidywalne – kierowca np. zdecydowanie przyspiesza lub hamuje. Jeśli zmieni się sytuacja, przełączenie z biegu wyższego na niższy zajmuje już sporo czasu (zwłaszcza w starszych modelach). O zmianie przełożeń o kilka naraz w ogóle nie ma mowy. Jest na to rozwiązanie – trzeba przecież zastosować więcej sprzęgieł, Dużo więcej. I to się dzieje.
Przeniesienie napędu też może być ciekawe. Od czasów systemu quattro odeszliśmy (włączając Audi) bardzo daleko. Fantazyjnych rozwiązań nie brakowało, moc wędrowała z przodu na tył i z powrotem, zmieniały się i mechanika, i sterowanie elektroniczne – ale wszystko było opracowane w jakimś celu.
Do skrzyń dwusprzęgłowych przyzwyczailiśmy się już dawno temu. Ogólnie się sprawdzają, przede wszystkim dzięki błyskawicznej zmianie przełożeń... ale jest haczyk – czy w górę, czy w dół, możemy zmieniać tylko po jednym biegu. Nie można dokonać np. redukcji bezpośrednio z „piątki” na „dwójkę”.
A w przekładni LST (od Light Speed Transmission) – można. Szwedzki producent aut sportowych opracował przekładnię (dla modelu Jesko), która ma 9 biegów i 7 sprzęgieł. Dzięki temu da się błyskawicznie załączyć optymalne przełożenie w danej sytuacji bez konieczności „przebijania się” przez wszystkie pośrednie.
Pod koniec lat 70. ubiegłego wieku Mitdubishi wypuściło na rynek skrzynię biegów, którą sterowało się dwiema dźwigniami. Dzięki temu mieliśmy do dyspozycji osiem przełożeń, a ściślej – dwa razy po cztery. Pomysł zadebiutował w modelu Mirage – ze względu na rozmieszczenie mechanizmów potrzebna była dodatkowa przekładnia odwracająca kierunek obrotu, szybko wymyślono, że może być ona dwustopniowa. Pojawił się więc tryb „mocy” i „ekonomiczny”.
Sprzęgło jest cierne, przekładnia to typowy „manual”. Jednak... nie do końca. Gdy kierowca dotykał (znowu – zwykłej) dźwigni zmiany biegów, sterowany elektronicznie siłownik rozłączał sprzęgło i pozwalał na zmianę przełożenia (były tylko dwa pedały). Na postoju, przy załączonym biegu sprzęgło było załączane po dodaniu gazu, gdy postój był za długi, silnik się wyłączał.
Przekładnia hydrokinetyczna typowego automatu ma kilka nieprzyjemnych właściwości – m.in. daje uczucie „ślizgania się sprzęgła”, działa z opóźnieniem na sygnały kierowcy. Można to eliminować na wiele sposobów, a jeden z nich wykorzystał Mercedes/AMG. Po prostu pozbył się tego konwertera i zastąpił go wielkopłytowym zespołem sprzęgieł ciernych sterowanych elektronicznie. Zachowano jednak planetarną skrzynię biegów typową dla zwykłych automatów.
Wcześniej opisaliśmy skrzynię automatyczną, w której zamiast zwykłego konwertera jest zestaw sprzęgieł ciernych. Czy można zrobić to na odwrót? Oczywiście.
Citroen długo eksperymentował z różnymi rodzajami skrzyń biegów. W czasach modelu 2CV stosowano dodatkowe sprzęgło odśrodkowe, model DS otrzymał przekładnię, którą nazwalibyśmy dziś zautomatyzowaną, ale najciekawszym przykładem wydaje się być skrzynia C-Matic, stosowana w modelach GS i CX. Do zwykłej manualnej skrzyni biegów (co prawda tylko 3-biegowej, ale to nie było szokujące w tamtych czasach) dołożono hydrauliczny konwerter – taki jak w klasycznym automacie. Kierowca zmieniał biegi według schematu „H”, zostały dwa pedały, „na biegu” można było stać z nogą na hamulcu, itd.
Niby automatyczne skrzynie biegów zapewniają większy komfort jazdy i zwykle wymagają dopłat, ale pozostaje tęsknota za zwykłym „manualem”. Tryb manualny z łopatkami przy kierownicy to nie to samo. Alfa Romeo znalazła rozwiązanie – w modelu 156, w zwykłym automacie ręczną zmianę biegów realizowało się dźwignią operującą w normalnym schemacie „H”.
Ta jedna z niezliczonej liczby odmian modelu 500 miała najbardziej sportowy charakter. Była w praktyce autem wyścigowym z tablicami rejestracyjnymi – o obniżonej masie, dwuosobowa, z kubełkowymi fotelami i wielopunktowymi pasami bezpieczeństwa. Jakby tego było komuś mało, na liście opcji znalazła się kłowa skrzynia biegów, bez synchronizatorów, teoretycznie umożliwiająca zmianę przełożeń bez wciskania sprzęgła – niezwykle szybką i precyzyjną. To rozwiązanie stosowane w autach typowo wyczynowych, do tych szosowych trafia bardzo rzadko.
Niektórzy producenci dotarli do dwucyfrowych liczb przełożeń w swoich autach, Koenigsegg ograniczył się do jednego (w modelach Gemera i Regera). W praktyce wyeliminował skrzynię biegów, oczywiście kosztem wykorzystania innych sztuczek. Wspomniana Gemera jest hybrydą, w której silnik spalinowy przekazuje napęd bezpośrednio wałem na tylną oś z wykorzystaniem sprzęgła hydrokinetycznego (konieczną do ruszania). Przełożenie główne to 2,73:1, blisko siódmego biegu bardziej konwencjonalnej Agery. Ale jak ruszyć z „siódemki”? Oczywiście przy wykorzystaniu potężnych silników elektrycznych hybrydowego systemu.
„Normalnie” w aucie z silnikiem z przodu i napędem na wszystkie koła, zaraz za jednostką napędową montuje się skrzynię biegów z centralnym dyferencjałem rozdzielającym napęd na przód i tył. Ale to nie jest „normalne” auto. Dla lepszego rozkładu mas skrzynię biegów zamontowano przy tylnej osi. Moc z silnika bezpośrednio przez wał napędowy (kręcący się z prędkością obrotową silnika) trafia więc do tyłu, do przekładni, a stamtąd wraca przez całe auto do dyferencjału przy przednich kołach.
Wcześniej opisaliśmy przeniesienie napędu w Nissanie GT-R. Oczywiście znajdzie się przykład pokazujący, jak zrobić to w lustrzanym odbiciu. Ford RS200 powstał w szalonych czasach rajdowej grupy B – czyli wszystkie chwyty były dozwolone. Mamy więc samochód z silnikiem umieszczonym między osiami, za kabiną kierowcy. Nie połączono z nim jednak bezpośrednio skrzyni biegów. Ta była przy przedniej osi. Napęd kierowany był więc z tyłu na przód i z powrotem. Proste, prawda?
Nawet Ferrari musiało dołączyć do grona producentów SUV-ów, co stało się faktem z chwilą debiutu modelu Purosangue. Wcześniej zresztą też miało całkiem wielofunkcyjne auto – czyli FF. Oba z napędem 4x4. Jedynym w swoim rodzaju. Główna skrzynia biegów jest przy tylnej osi, ale... jest też druga. Dodatkową dwubiegową przekładnię (plus wsteczny) zamontowaną przed silnikiem, z przodu auta. Tu pierwszy bieg jest nieco dłuższy od „jedynki” normalnej skrzyni, drugi – od „czwórki”. Dzięki temu zakres pracy przedniej skrzyni „pokrywa” cztery zwykłe biegi. Z przekładni napęd kierowany jest przez dwa sprzęgiełka na przednie koła – prędkość kół obu osi synchronizowana jest przez regulację poślizgu na sprzęgłach. Zaleta – mała masa.
W roku 2004 Honda zaprezentowała system SH-AWD. Łączył on dwie sprawy – przenosił napęd na tylną oś oraz rozdzielał go na koła. Napęd na tył załączany był sprzęgłami wielopłytkowymi, ale poprzez dodatkową przyspieszającą przekładnię planetarną, a za rozdział napędu między tylnymi kołami odpowiadały kolejne zespoły sprzęgieł i przekładni planetarnych. Trudno tu doszukać się klasycznego dyferencjału, nawet w aktywnej wersji z blokadami – po prostu za rozdział siły napędowej między przodem a tyłem, a później kołami tylnej osi odpowiadało odpowiednie sterowanie sprzęgiełkami. Daje to duże możliwości, np. po wykryciu podsterowności zamiast oddziaływać poprzez układ hamulcowy, można było przekazać większy moment obrotowy na tylną oś, a później na zewnętrzne koło, co sprzyjało powrotowi na założony tor jazdy.
Automat ze zwyczajnym sprzęgłem, zwykła skrzynia z konwerterem, automat udający „manual”, dziewięć biegów, jedno przełożenie, napęd z przodu na tył i z powrotem albo na odwrót – wydaje się, że sprawdzono już wszystkie rozwiązania. Możemy jednak być pewni, że tak długo, jak w opracowaniu są kolejne auta z silnikami spalinowymi, nadal będą pojawiać się ciekawe pomysły na przekazanie napędu z jednostki napędowej na koła.
