Ewolucja napędów i technologii w silnikach spalinowych. Jak skrzynie biegów zmieniły się w ostatnich latach?

Samochody – chyba śmiało można przyznać, że jest to chyba podstawowe dobro w dzisiejszych, które sprawia, iż człowiek jest w stanie zdefiniować to, co jest w stanie dokonać. Czy aktualnie można by wyobrazić sobie życie bez samochodów? Oczywiście, że nie. Pozostaje tylko patrzeć na to, jak na przestrzeni lat zmieniła się skrzynia biegów. To, co było na początku kompletnie różni się od tego, co jest dostępne aktualnie. Co tu dopiero myśleć o tym, co będzie dostępne za kolejnych kilkadziesiąt lat?

Skrzynia biegów i jej początki

Całkiem możliwe, że nawet najbardziej zagorzały fan motoryzacji nie będzie w stanie odpowiedzieć na pytanie – kto jako pierwszy wynalazł skrzynię biegów? Pytanie, które można by zadać na wysokim poziomie w jakimś teleturnieju, gdzie stawką są duże pieniądze.

Tak więc za wynalezienie pierwszej skrzyni biegów odpowiedzialny jest Rene Panhard, francuski konstruktor. Dokonał od tego w 1891 roku. Należy jednak zaznaczyć, że była to nie tylko pierwsza skrzynia biegów, ale wyróżniała się ona nieautomatyczną przekładnią. Musiało minąć kolejnych trzynaście lat (1904 rok), aby świat mógł zobaczyć czym tak naprawdę jest pierwsza, automatyczna skrzynia biegów. Trzeba przyznać, że jak na tamte czasy, 13 lat, to i tak duży sukces, że tak szybko udało się przejść od jednego elementu do drugiego.

Jak samochody wykorzystują swoją moc?

Czy gdyby samochody nie miały skrzyni biegów, byłyby w stanie się poruszać? Całkiem możliwe, że tak. Z tą jednak różnicą, że nie byłyby w stanie w odpowiedni sposób wykorzystać swojej mocy. Dlaczego? Odpowiedź kryje się w tym, jakie aktualnie skrzynia biegów pełni rolę. Otóż, ona zmianę przełożenia układu napędowego. Jest to potrzebne po to, aby móc dopasować parametry silnika do zmieniających się potrzeb samochodu. Silnik wytwarza moc w procesie spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. To ona zostaje wykorzystana w odpowiedni sposób, dzięki czemu samochód porusza się płynnie i bezproblemowo na drogach.

Jeżeli biegi są w odpowiedni sposób zmieniane, samochód ma możliwość zwiększenia swojej prędkości dzięki temu, że dociera do odpowiednich układów zdecydowanie więcej mocy. W przypadku wystąpienia nieprawidłowości, samochód może zacząć się nawet „dusić”, a w efekcie może stanąć. Sprawa może wydawać się skomplikowana, ale no cóż, nie każda osoba ma specjalizacje z mechaniki samochodowej. Kwestią jest po prostu płynne opanowanie przekładania biegów w aucie, dzięki czemu żadna osoba nie będzie miała problemu z poruszaniem się.

Jeżeli ktoś byłby nader ciekawy, mógłby zapoznać się z pojęciami momentu obrotowego, kół zębatych (napędzającego i napędzanego), aby móc lepiej zrozumieć to, jak działają aktualnie skrzynie biegów.

Skrzynie biegów na przestrzeni lat

Dzisiaj można powiedzieć, że skrzynie biegów to – zaraz obok silnika – jedne z najważniejszych elementów w całym samochodzie. W związku z tym, że ludzkość od samego początku kładła mocny nacisk na to, aby technologia mogła się rozwijać, nie dziwi nikogo fakt, że skrzynia biegów się zmieniała. Naukowcy i wynalazcy chcieli bowiem, aby była ona jeszcze bardziej perfekcyjnym urządzeniem, który będzie mógł przysłużyć się ludzkości. Oto krótka historia tego, jak zmieniała się skrzynia biegów na przestrzeni ostatnich lat.

1. Pierwsza nieautomatyczna skrzynia biegów – czyli czas powrócić do tego, co po raz pierwszy zaoferował ludzkości wspomniany już wyżej francuski wynalazca, który zapisał się na stałe w historii skrzyni biegów. Pan Panhard, dzięki swoim staraniom zaprezentował światu skrzynię, która miała trzy stopnie i została przymocowana w układzie dwucylindrowego silnika 1,2l w układzie V. Jednak jak się łatwo domyślić, nie była to jednak skomplikowana konstrukcja, ponieważ w tamtych czasach jeszcze na takie rzeczy nie można sobie było pozwolić. Można powiedzieć, że były to zaledwie dwa wałki z kołami zębatymi, które na dodatek miały różną średnicę. To właśnie one odpowiedzialne były za zmianę przełożenia, dzięki czemu napęd był przekazywany na tylne koła poprzez przekładnię łańcuchową.
2. Pierwsza automatyczna skrzynia biegów – 1904 rok okazał się przełomowy dla dwóch braci Sturtevant, którzy w Stanach Zjednoczonych pokazali swoją inteligencję oraz to, na co ich stać. Ich pierwsza automatyczna skrzynia biegów wywołała na forum światowym nie małe poruszenie. Co ciekawe, ich propozycja została wyposażona już w dwa biegi z przodu. Działała na zasadzie siły odśrodkowej. Biegi – z pierwszego na drugi (z wyższego na niższy) – następował samoczynnie. Wszystko to miało miejsce w trakcie wzrostu obrotów silnika. Z kolei, jeżeli miało się do czynienia z sytuacją odwrotną, czyli silnik miał coraz mniejszą ilość mocy, biegi automatycznie zmieniały się na niższe. Bracia Sturtevant zaoferowali ciekawe rozwiązanie, które jednak charakteryzowało się dużą awaryjnością. Powodem tego było to, że wykorzystane przez nich materiały nie były najlepsze i szybko rozpadały się pod wpływem wykorzystywania ich przy silnikach. Jak więc widać, ich rozwiązanie wymagało zastosowania dalszych prac.

Trzy kolejne rozwiązania

Świat postanowił, że na fali dwóch pierwszych wynalazków, należy iść dalej. Jak to się mówi „trzeba kuć żelazo, póki jest gorąco”. W efekcie powstały trzy kolejne propozycje:

• planetarna skrzynia biegów od Forda – odpowiedzialny był za to Henry Ford, który zaoferował urządzenie, które zostało wyposażone w jeden bieg wsteczny oraz dwa biegi w przód. Sterowanie możliwe było dzięki działaniu kierownicy, jaka obsługiwana była pedałami.
• międzywojenne skrzynie półautomatyczne – odpowiedzialni byli za nie wynalazcy z firm General Motors i REO Motor Car Company. Ich propozycja to tradycyjne sprzęgło, które współpracowało z przekładnią planetarną, sterowaną hydraulicznie. Nie można zapomnieć także o tym, że Chrysler dołożył do tego samoczynne sprzęgło hydrauliczne, współpracujące z mechaniczną przekładnią.
• bezstopniowa skrzynia biegów Constantinesco – to dzięki rumuńskiemu naukowcowi świat mógł cieszyć się z możliwości wykorzystania skrzyni, która pozwoliła także na założenie mniejszych silników w samochodach.

Współczesne czasy

O historii skrzyni biegów można mówić dużo, a temat i tak nie pozostanie do końca wyczerpany. Chodzi bowiem o to, że technologia wciąż jest dopracowywana i już za kilka lat będzie można cieszyć się kolejnymi wynalazkami, które pomogą cieszyć się jeszcze bardziej dopracowanymi skrzyniami biegów.

Po Constantinesco przyszedł przecież czas na postępy Charlesa H. Minera. Zaraz za tym, co on zasugerował światu, przyszedł czas na to, aby móc cieszyć się z skrzyni CVT. W latach 60. i 70. poprzedniego wieku wciąż bardzo intensywnie pracowano nad tym, aby móc w jeszcze lepszy sposób wykorzystać możliwości skrzyń biegów, jakie do tamtych lat zostały wynalezione.

Harry Webster z Automotive Products zaoferował skrzynie dwusprzęgłowe, które po raz pierwszy zostały zastosowane w Fordzie Fiesta Mk1, Rangerze oraz Peugeocie 205.Pierwszym autem seryjnie produkowanym z skrzynią tego typu był Volkswagen Golf Mk4 R32 z 2003 roku.

Szósty bieg

Technologia i wynalazcy zorientowali się, że potrzebne jest zastosowanie szóstego biegu, aby móc zapewnić mniejsze zużycie paliwa w czasie jazdy. W dzisiejszych samochodach szósty bieg jest całkiem naturalną rzeczą, która już nikogo nie dziwi.

Patrząc na współczesne skrzynie biegów, na ich budowę, można być nie lada zaskoczonym tym, że na przestrzeni 130 lat, tak dużo się zmieniło. Począwszy od niezwykle prostej budowy, gdzie miało się do czynienia z trzema stopniami, po skomplikowaną skrzynię, gdzie ma się do czynienia z setką mniejszych i większych elementów, które wpływają na sprawność całego urządzenia.

Co będzie za jakiś czas? Świat się dopiero przekona. Całkiem możliwe, że wynalazcy będą chcieli zmniejszyć budowę skrzyni biegów przy jednoczesnym zachowaniu jej funkcji. Aczkolwiek, nawet takich rzeczy nigdy nie można być pewnym. Wszystko przez to, że technika pozwala na wiele dokonań i nigdy tak naprawdę nie można być pewnym tego, co tak naprawdę wynalazcom w głowach siedzi.