Nietypowe skrzynie biegów i układy przeniesienia napędu – producenci chwytali się wielu ciekawych rozwiązań

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.

Jedno rozwiązanie dobre dla wszystkich

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).

Ustalony standard przeniesienia napędu

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.

Skrzynie i napędy inne niż wszystkie

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.

Walka z ograniczeniami napędu

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.

Skrzynie biegów

Koenigsegg LST 

• Gdy dwa sprzęgła to o pięć za mało

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.

• Pomimo swojej złożoności przekładnia ma kompaktowe wymiary. Wyeliminowano przesuwki, synchronizatory itp. typowe dla skrzyń DSG elementy. Zmiana biegów odbywa się tylko przez przełączanie sprzęgieł.

Mitsubishi Super Shift 

• Osiem biegów na dwie dźwignie 

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”.

• Jak tym się sterowało? Na pewno ciekawie. Aby zmieniać biegi po kolei z uwagi na wielkość przełożenia, obie dźwignie należało przełączyć naraz. W praktyce każdy wybierał swój wybrany tryb i korzystał z przekładni jak z każdej innej czterobiegowej skrzyni biegów.

Saab Sensotronic 

• Czuły na dotyk

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. 

• Piszemy o roku 1993 – łatwo się domyślić, jak to wszystko działało przy ówczesnym poziomie automatyki. System był skomplikowany, nie zapewniał płynnej zmiany biegów, był wolny i trudny w serwisowaniu.

AMG Speed Shift MCT 

• Automat z konwencjonalnym sprzęgłem

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. 

• Skrzynia po raz pierwszy (w wersji 7-biegowej) została wykorzystana w roku 2008 w modelu SL 63 AMG. Z czasem doszedł wariant 9-biegowy (E63 AMG).

Citroen C-Matic 

• Skrzynia manualna, ale z hydrokinetycznym sprzęgłem

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.

• Przekładnia wymagała stosowania specjalnego oleju, dziś już nie jest wytwarzany. Dostępne zapasy zostały przekazane fanklubom marki. To jedyne dostępne dziś źródło jego pozyskania.

Alfa Romeo Q-System 

• Automat ze zmianą biegów w schemacie „H”

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”.

• Q-System wytwarzała japońska firma Aisin, która jest pod kontrolą Toyoty. A jej koncepcyjny model GR HV wykorzystywał 6-biegowy wariant tego rozwiązania.

Abarth 695 Biposto dog ring 

• Wyczynowa skrzynia na drogę

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.

• Z wyborem przekładni kłowej otrzymywaliśmy niezwykle efektowny, odsłonięty mechanizm zmiany przełożeń – wygląda jak prawdziwe dzieło sztuki. I tyleż kosztowało: około 45 tys. zł ekstra.

Koenigsegg Direct Drive 

• Jeden bieg wystarczy

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.  

• Przykład Koenigsegga jest najbardziej spektakularny, ale podobne rozwiązania stosowane są też w bardziej przyziemnych modelach, np. w systemie hybrydowym Hondy CR-V.

Przeniesienie napędu

Nissan GT-R 

• Tam i z powrotem

„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. 

• Przy projektowaniu Nissana GT-R niska masa nie była priorytetem, uważano wręcz, że dodatkowe kilogramy poprawią trakcję auta. Ten rodzaj komplikacji konstrukcji nie był zatem problemem, zwłaszcza że dzięku temu poprawiono rozkład mas przód-tył – na co akurat kładziono duży nacisk. Faktycznie, jakość przeniesienia napędu przez ten dość leciwy już model ciągle może służyć za wzór.

Ford RS200 

• Tam i z powrotem, ale na odwrót

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?

• Akurat w rajdach niska masa jest atutem, zatem przewagi wynikające z lepszego rozkładu mas były niwelowane. Czy auto sprawdziło się w sporcie? Nie bardzo. Ale wygląda świetnie. 

Ferrari 4x4 

• Dołóżmy drugą skrzynię biegów

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 sprawnym ruszaniu i turystycznej jeździe po luźnej nawierzchni system spokojnie wystarcza.

Honda SH-AWD 

• Po co komu dyferencjał

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.

• Na podobnej, choć nie identycznej zasadzie działają aktywne dyferencjały stosowane np. przez Audi, Forda czy Opla. A dziś i tak rolę przejmuje elektronika.

PODSUMOWANIE

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.