Skrzynia biegów jest „tłumaczem” między silnikiem a kołami. Dopasowuje obroty i moment obrotowy silnika do prędkości samochodu, dzięki czemu auto może ruszyć, przyspieszać i jechać szybko bez przeciążania jednostki napędowej.
Dlaczego silnik potrzebuje skrzyni biegów?
Silnik spalinowy pracuje skutecznie tylko w określonym zakresie obrotów. Przy zbyt niskiej prędkości obrotowej nie wytwarza wystarczającej siły, a przy zbyt wysokiej może pracować głośno, zużywać więcej paliwa i być narażony na przeciążenia. Koła z kolei muszą obracać się zarówno bardzo wolno podczas ruszania, jak i szybko w czasie jazdy poza miastem.
Połączenie silnika z kołami „na sztywno” nie rozwiązałoby tego problemu. Samochód albo nie byłby w stanie ruszyć, albo przy wyższej prędkości silnik musiałby pracować na nadmiernych obrotach. Skrzynia zmienia przełożenie, czyli relację między obrotami silnika a obrotami kół.
Dobrze pokazuje to rower z przerzutkami. Na lekkim przełożeniu łatwiej ruszyć lub podjechać pod górę, choć pedały obracają się szybciej. Na wyższym przełożeniu trudniej rozpocząć jazdę, ale można efektywnie pedałować przy większej prędkości. W samochodzie skrzynia biegów pełni podobną funkcję.
Co robi skrzynia biegów podczas jazdy?
Zmiana przełożenia wpływa na siłę przekazywaną na koła oraz na prędkość ich obrotu. Przy ruszaniu potrzebny jest większy moment obrotowy, czyli zdolność układu do obracania kół pod obciążeniem. Podczas jazdy z wysoką prędkością ważniejsze staje się utrzymanie silnika na rozsądnych obrotach. Najważniejsze zadania skrzyni obejmują:
- Ułatwienie ruszania – niskie przełożenie zwiększa siłę napędową na kołach, dlatego samochód może rozpocząć jazdę mimo swojej masy.
- Dopasowanie pracy silnika do prędkości – kolejne przełożenia pozwalają utrzymywać silnik w zakresie, w którym pracuje płynnie i wydajnie.
- Umożliwienie postoju przy pracującym silniku – po rozłączeniu napędu przez sprzęgło albo ustawieniu biegu jałowego koła nie muszą się obracać, choć silnik nadal pracuje.
- Jazda wstecz – odpowiedni mechanizm zmienia kierunek obrotów przekazywanych na koła, bez konieczności odwracania kierunku pracy silnika.
W manualnej skrzyni kierowca wybiera przełożenie samodzielnie, korzystając z pedału sprzęgła i dźwigni. W automatycznej robi to układ sterujący, który bierze pod uwagę między innymi prędkość pojazdu, obciążenie silnika i położenie pedału przyspieszenia.
Czy każda skrzynia biegów działa tak samo?
Nie, ale różne typy przekładni realizują ten sam podstawowy cel. Skrzynia manualna korzysta z przełożeń wybieranych przez kierowcę, automat zmienia je samodzielnie, a przekładnia bezstopniowa CVT płynnie dobiera przełożenie bez klasycznych, wyraźnie oddzielonych biegów. Skrzynia dwusprzęgłowa DCT również zmienia przełożenia automatycznie, wykorzystując dwa sprzęgła, dzięki czemu może przygotować kolejną zmianę wcześniej.
Nie każdy napęd potrzebuje jednak wielobiegowej skrzyni. Silnik elektryczny może wytwarzać wysoki moment obrotowy już od rozpoczęcia pracy i zachowuje użyteczny zakres obrotów znacznie szerszy niż typowy silnik spalinowy. Dlatego wiele samochodów elektrycznych korzysta z jednej przekładni redukcyjnej zamiast klasycznej skrzyni z kilkoma biegami.
Najprościej mówiąc, skrzynia biegów pozwala silnikowi pracować w warunkach, które są dla niego korzystne, podczas gdy koła mogą obracać się z prędkością wymaganą przez sytuację na drodze.
