Fot. Alfa Romeo, Citroën, BMW, Volvo, Audi, Honda, archiwum

Automatyczna skrzynia biegów, Alfa Romeo

Są to konstrukcje wyposażone w siłowniki pneumatyczne, hydrauliczne lub elektryczne. Pozwalają one na znacznie łatwiejsze, w porównaniu z manualnymi, a zarazem szybsze przełączanie biegów.

Sama skrzynia ma w takich systemach budowę tradycyjną, lecz zautomatyzowanie czynności zmiany biegów oraz brak pedału sprzęgła bardzo upraszczają kierowanie pojazdem. Sprzęgła główne współpracujące z tego rodzaju skrzyniami mogą być również (i przeważnie są) sterowane hydraulicznie lub elektrycznie. Szczególną odmianą skrzyń zautomatyzowanych są ich modele dwusprzęgłowe, w których samoczynny system sterujący współpracuje z mechaniczną skrzynią biegów o niekonwencjonalnej konstrukcji.

ZOBACZ TAKŻE:

• Układy przeniesienia napędu (cz. VIII): Przekładnie główne i mosty napędowe
• Układy przeniesienia napędu (cz. VII): Dzielenie momentu napędowego
• Układy przeniesienia napędu (cz. VI): Bezstopniowe automatyczne skrzynie biegów
• Układy przeniesienia napędu (cz.IV)
• Układy przeniesienia napędu (cz.III)
• Układy przeniesienia napędu (cz.II)
• Układy przeniesienia napędu (cz.I)

Zautomatyzowana skrzynia biegów ze sterowaniem elektrycznym (Citroën C3): A. sterownik skrzyni biegów B. silnik obsługujący sprzęgło; C. silnik wyboru i przełączania biegów; D.czujnik prędkości jazdy

Zautomatyzowana skrzynia biegów ze sterowaniem hydraulicznym (Alfa Romeo): 1. sterownik;
2. hydrauliczny zespół zmiany biegów; 3. czujnik sprzęgła; 4. siłownik sprzęgła; 5. prędkościomierz
i wskaźnik aktualnego biegu; 6,7. przyciski sekwencyjnej zmiany biegów; 8. włącznik sekwencyjnej zmiany biegów (city); 9. dźwignia sekwencyjnej zmiany biegów 10. potencjometr pedału przyspieszenia; 11. czujnik hamowania

Sterowanie sprzęgła i zmiana przełożeń

W zautomatyzowanych systemach, nazywanych zależnie od marki pojazdu: AMT, Sportshift, R Tronic, Sensodrive, Allshift, Softip, Easytronic oraz SMG, zewnętrzny mechanizm sterowania sprzęgła składa się z silnika elektrycznego poruszającego poprzez przekładnię ślimakową klasyczne widełki współpracujące z łożyskiem wysprzęglającym. Odpowiednie impulsy prądowe wysyłane są do silnika przez mikroprocesorowy sterownik, reagujący na sygnały otrzymywane z czujników: położenia dźwigni zmiany biegów (lub przycisków umieszczonych na kole kierownicy), prędkości obrotowej wału korbowego i aktualnej prędkości jazdy. Na tej podstawie sterownik realizuje płynne ruszanie z&nbso;biegu pierwszego lub wstecznego i krótkie wysprzęglenia na czas zmiany pozostałych biegów. Roboczy skok łożyska wysprzęglającego może być przy tym rozwiązaniu minimalny, czyli powodujący bardzo krótką przerwę w przenoszeniu napędu (okres rozłączenia sprzęgła), co zapewnia bardzo szybką zmianę biegów.

Elektryczny nastawnik skrzyni biegów wyposażony jest w dwa silniki elektryczne, z których pierwszy służy do ustalania ścieżki zmiany biegów (I - II, III - IV, V - wsteczny), a drugi - do włączania konkretnego biegu z pozycji neutralnej lub jego wyłączania. Rozwiązanie to umożliwia włączanie biegów w dowolnej kolejności, a synchronizacja każdego z nich realizowana jest w sposób szybki i płynny. Uruchomienie silnika w pojeździe wyposażonym w tego typu skrzynię biegów możliwe jest (tak samo jak w pojazdach ze skrzyniami automatycznymi) wyłącznie przy wciśniętym pedale hamulca i&nbso;ustawieniu dźwigni wyboru biegów w pozycji neutralnej.

Elektroniczno-pneumatyczne zautomatyzowane systemy zmiany biegów Volvo Geartronic i CAG (poniżej)

Jeśli system opiera się na ręcznym wyborze biegów, wszystkie położenia dźwigni znajdują się w jednej płaszczyźnie. Skrzynie na niższe biegi przełącza się ruchem dźwigni w dół, a na wyższe – przesuwając ją w górę. W wielu systemach zamiast dźwigni stosowane są przyciski na kierownicy, wykonujące te same zadania. Nie trzeba przy zmianach biegów używać pedału przyspieszenia, ponieważ jego funkcje realizowane są wówczas automatycznie przez elektroniczny sterow nik elektrycznego nastawnika skrzyni. Przy zmianie biegu na wyższy sterownik automatycznie dostosowuje też prędkość obrotową silnika do wartości przypisanej wybranemu przełożeniu przy danej prędkości jazdy. Po rozłączeniu napędu jeden z silników nastawnika skrzyni biegów dokonuje wyboru ścieżki zmiany biegów, a drugi silnik przełącza odpowiedni bieg. Po czym zostaje również włączone sprzęgło. Przy automatycznym wyborze biegów, urządzenie sterujące całkowicie przejmuje zadania związane ze zmianą przełożeń.

Schemat elektronicznego sterowania sprzęgła

W systemach sterowanych hydraulicznie do obsługi sprzęgła służy centralny wysprzęglik zintegrowany z jednostronnym siłownikiem hydraulicznym. Do zmiany biegów wykorzystywane są tłokowe siłowniki dwustronnego działania. Elektroniczne sterowniki współpracują wówczas z elektrozaworami otwierającymi i zamykającymi odpowiednie przepływy płynu roboczego. W układzie takim niezbędna jest oczywiście pompa rotacyjna współpracująca z hydropneumatycznym akumulatorem ciśnienia. W ciężkich pojazdach użytkowych zamiast hydraulicznych stosowane są systemy pneumatyczne o analogicznym działaniu.

Skrzynie dwusprzęgłowe

Znane są pod różnymi nazwami, np.: S Tronic, DSG, DCT, SMG, DKG, PDK lub SST. Mają konstrukcję opartą na podobnej kinematyce jak manualne skrzynie mechaniczne, a równocześnie działają identycznie z automatycznymi. Ich największą zaletą jest brak wywoływanych zmianą przełożenia przerw w przekazywaniu momentu obrotowego z silnika do przekładni głównej. Pojazdy w nie wyposażone charakteryzują się mniejszym zużyciem paliwa zarówno w porównaniu ze skrzyniami zautomatyzowanymi, jak i w pełni automatycznymi.

Dwusprzęgłowa skrzynia biegów DCT (dual clutch transmission) ze sterowaniem elektroniczno-hydraulicznym (BMW)

Dwusprzęgłowa skrzynia biegów powershift Volvo

Motocyklowa skrzynia dwusprzęgłowa z elektrycznymi siłownikami sterującymi (Honda)

Dwusprzęgłową skrzynię biegów tworzą właściwie dwie równoległe bliźniacze skrzynie klasyczne, połączone wspólnym wałem pośrednim, odpowiedzialnym za przekazywanie napędu ze skrzyni do dalszych części układu napędowego. Jedna z nich ma pary kół zębatych odpowiadające biegom parzystym, a druga – nie parzystym. Każda współpracuje z osobnym sprzęgłem głównym, lecz są to sprzęgła osadzone na dwóch współosiowych (zewnętrzny ma budowę drążoną) wałach wejściowych. Wał zewnętrzny obsługuje biegi parzyste, natomiast wewnętrzny – nieparzyste.

Siedmiobiegowa skrzynia dwusprzęgłowa Audi S Tronic

Włączenie biegu (poprzez sprzężenie wału z odpowiednim zespołem kół zębatych za pomocą synchronizatorów i sprzęgieł kłowych) realizowane jest w tej połowie skrzyni, która nie przenosi w tym czasie momentu obrotowego.

Tzw. mokre, czyli pracujące w kąpieli olejowej, wielotarczowe sprzęgła główne działają na przemian, dzięki czemu zmiana biegów odbywa się błyskawicznie, gdyż w czasie korzystania z jednego przełożenia zostaje już włączone drugie, które ma być użyte w następnej kolejności, a znajduje się ono w nieobciążonej wówczas części skrzyni. Przełączenie napędu między jednym wałem wejściowym odbywa się płynnie na skutek poślizgu sprzęgieł głównych, z których jedno włącza się synchronicznie z rozłączaniem drugiego. Im bardziej zmniejsza się wartość momentu obrotowego przenoszonego przez pierwsze sprzęgło, tym większą zaczyna przekazywać drugie.

Przełączaniem steruje mikroprocesorowy układ elektroniczny, zapewniający wykonanie tej operacji w czasie nieprzekraczającym 0,5 sekundy. Konstrukcja taka może działać całkowicie automatycznie, pozostawiając kierowcy wybór trybu zmiany biegów między ekonomicznym i równocześnie komfortowym a sportowym, wykorzystującym maksymalne osiągi silnika. Można ją również obsługiwać ręcznie systemem sekwencyjnym, podobnym do opisywanych uprzednio systemów w skrzyniach zautomatyzowanych.

Zasada działania dwusprzęgłowej skrzyni biegów Audi S tronic

Tweet

Andrzej Kowalewski
Prezes zarządu Launch Polska sp. z o.o.