To rozwiązanie, w którym stosowane są koła zębate oraz wałki, stosowane jest od zarania motoryzacji i jego idea praktycznie nie zmieniła się do dzisiaj. Jednak z biegiem czasu pojawiły się nowe pomysły, które stosowane są z powodzeniem w konstrukcjach motocyklowych.
Przekładnie bezstopniowe, błędnie zwane często automatycznymi rozpowszechniły się przede wszystkim w skuterach chociaż czasami można spotkać je także w motocyklach o klasycznej budowie. Tego typu przeniesienie napędu określamy mianem CVT (Continously Variable Transmission), i mówiąc w pewnym uproszczeniu składa się z pary kół pasowych o stożkowym kształcie, oraz współpracującego z nimi pasa transmisyjnego. Ogromną zaletą takiego rozwiązania jest prostota obsługi pojazdu.
Kierujący w praktyce ma do dyspozycji jedynie manetkę „gazu” i dwie dźwignie hamulców. Nie musi zwracać uwagi a zmianę przełożeń, bowiem pojazd robi to automatycznie – przekładnie CVT współpracują, bowiem z automatycznymi, odśrodkowymi sprzęgłami. Przyjrzyjmy się bliżej temu rozwiązaniu.
W obu kołach pasowych istnieje możliwość płynnej zmiany średnicy bieżni, na której pracuje pasek. Efekt jest taki, że podczas ruszania pas pracuje na najmniejszej możliwej średnicy koła wejściowego i na największej możliwej średnicy zdawczego koła pasowego.
W miarę zwiększania obrotów wałka zdawczego, średnica robocza wejściowego koła zwiększa się, a koła zdawczego – zmniejsza. Systemem może zarządzać prosty, mechaniczny układ odśrodkowy albo elektronika, poprzez elektryczne czy elektryczno-hydrauliczne serwomechanizmy. Steruje się również siłą docisku pasa do kół pasowych.
Kiedy ryzyko poślizgu jest duże, docisk musi być większy. Ale większe są też straty mechaniczne, niekorzystne dla dynamiki i zużycia paliwa. Mogą one sięgać nawet 8 – 10%. Dlatego, gdy ryzyko poślizgu pasa maleje, można zmniejszyć docisk dla zmniejszenia strat mechanicznych.
W prostych, mechanicznych przekładniach docisk można regulować jedynie poprzez zmianę sprężyn na słabsze, lub mocniejsze, w zależności od preferencji użytkownika. W bardziej zaawansowanych konstrukcjach docisk regulowany jest automatycznie przez systemy elektroniczne.
W przekładniach CVT zmiana przełożenia odbywa się cały czas, płynnie i bezstopniowo, a zatem uzyskujemy nieskończoną liczbę „biegów”. W skuterach z przekładniami sterowanymi elektronicznie użytkownik ma możliwość wykorzystania trzech różnych trybów pracy, a każdy z nich przydaje się w konkretnych warunkach drogowych. Tego typu rozwiązania stosuje się jednak jedynie w największych pojazdach, zwanych maxiskuterami.
W mieście, przy bardzo gęstym ruchu ulicznym, lepiej nie zaprzątać sobie głowy przekładnią i zdać się na tryb w pełni automatyczny. Wówczas będziemy poruszać się jak klasycznym skuterem z przekładnią bezstopniową, a zużycie paliwa będzie stosunkowo niskie.
Jeśli jednak istnieje potrzeba jazdy bardziej dynamicznej, należy uruchomić tryb sportowy. Przekładnia działająca wciąż bezstopniowo, jednak jest wówczas tak sterowana, by silnik pracował w wyższym zakresie obrotów, zapewniając lepsze osiągi. Na przyśpieszeniu od 0 do 100 km/h można zyskać nawet 1,5 sekundy, ale zużycie paliwa wzrośnie o ok. 1,5 l/100 km.
Jeszcze lepiej sprawdza się tryb manualny, w którym o doborze przełożenia decyduje kierowca. Pięć, lub sześć przełożeń zadanych zostaje zostaje przez układ elektroniczny, a ustawia je elektryczny serwomechanizm. Prowadzący obsługuje jedynie przyciski „góra” lub „dół”. Ten tryb najlepiej sprawdzi się w dłuższych trasach. Doświadczony kierowca, potrafiący dobrze wyczuwać właściwy moment zmiany przełożenia, będzie w sposób optymalny dobierał biegi, co przełoży się na zmniejszenie zużycia paliwa.
Pas napędowy przenoszący moment obrotowy może być wykonany w całości z tworzywa sztucznego, albo ze stalowych blaszek ciasno nanizanych na plastikowy rdzeń. Tego rodzaju pasy transmisyjne ze względu na swoją konstrukcję nie mogą pracować na bardzo małych średnicach, przy dużych ugięciach. Z tego powodu koła pasowe muszą mec odpowiednio duże średnice, przez co cały zespół przekładni ma spore gabaryty. Im większa moc silnika, tym przekładnia jest większa.
W praktyce nie stosuje się tego rodzaju rozwiązań do silników o pojemności powyżej 650 ccm i mocy rzędu 55 KM, ze względu na ograniczoną wytrzymałość pasów, oraz współprzyczyn tarcia między paskiem a kołami, nie pozwalający na przenoszenie większych sił.
Po raz pierwszy udaną konstrukcję motocyklową ze skrzynią biegów DCT (Dual Clutch Transmission), działającą w pełni automatycznie, przedstawiła Honda w roku 2010 w modelu VFR 1200 F. Obecnie system ten się upowszechnił, a Honda stosuje go w kilku motocyklach, o różnej pojemności silnika. Coraz większa liczba użytkowników jednośladów przekonuje się do tego rozwiązania, które w praktyce okazuje się łatwe w obsłudze i mało awaryjne. Przekonajmy się jak ono działa…
W mechanicznej części przekładnia DCT jest bardzo podobna do klasycznej, manualnej. Zasadniczą różnicą jest zastosowanie układu dwóch sprzęgieł, umożliwiających preselekcję przełożeń oraz wprowadzenie serwomechanizmów, poruszających elementami mechanicznymi zgodnie z wytycznymi systemu sterowania. Na zestawie dwóch współosiowych wałków wejściowych (jeden w drugim) zainstalowane są dwa, również współosiowe zespoły sprzęgieł.
Wałek pośredni pełni jednocześnie funkcję zdawczą, przekazując moment obrotowy poza skrzynię.Mechanizm zmiany biegów jest wyjątkowo prosty, bowiem pozostawiono typowy dla motocykli bęben sterujący i sprzężone z nim wodziki. Podwójny wałek sprzęgłowy składa się z dwóch współosiowych wałków: wewnętrznego, obsługującego biegi nieparzyste (1, 3, 5) oraz zewnętrznego dla biegów parzystych (2, 4, 6).
Każdy z wałków połączono ze sprzęgłem, przy czym sprzęgła mają niezależne sterowanie. Umożliwia to ich naprzemienne włączanie i wyłączanie przy pomocy siłowników hydraulicznych dla uzyskania szybkiej i płynnej zmiany przełożeń, bez przerywania przepływu momentu obrotowego przez przekładnię.
Ruchy bębna sterującego, włączającego biegi, wymusza silnik elektryczny. Naprzemienne załączanie dwóch sprzęgieł połączono z wyborem biegu za pomocą jednego bębna sterującego. Wykorzystanie wielu rozwiązań, stosowanych w konwencjonalnej skrzyni biegów, pozwoliło zachować prostotę konstrukcji, małą masę i niewielkie rozmiary. Resztę załatwia automatyka.
Schemat dwusprzęgłowej motocyklowej skrzyni biegów
Kiedy kontrolowany przez mikroprocesor układ sterowania uzna, że należy podnieść bieg z pierwszego na drugi, najpierw przygotuje zmianę przełożenia, rozłączając sprzęgła biegów parzystych, a potem wybiera drugi bieg. Następny krok, to jednoczesne, płynne rozłączenie sprzęgła biegów nieparzystych i załączenie sprzęgła biegów parzystych, przy zachowaniu ciągłego przekazywania momentu obrotowego na koło.
Z dwusprzęgłowej przekładni DCT można korzystać w trybie automatycznym lub manualnym, przy pomocy przycisków na kierownicy. Po zatrzymaniu motocykla przekładnia zawsze pozostaje „na luzie”. Aby ruszyć, zarówno w trybie manualnym, jak i automatycznym, wystarczy zwiększyć obroty silnika. Tego rodzaju skrzynia biegów umożliwia bardzo szybką i płynną zmianę przełożeń, praktycznie bez przerywania procesu napędu koła. Przyśpieszenia są bardziej efektywne niż w przypadku standardowej skrzyni biegów.
Kierowca, dzięki przełącznikom na kierownicy, które zastąpiły dźwignię sprzęgła i zmiany biegów, może w każdym momencie wybrać jeden z trzech trybów pracy: Manualny, Automat Drive i Automat Sport. Podczas jazdy w trybach automatycznych, zawsze można zredukować, bądź wrzucić wyższy bieg, a adaptacyjny system sterujący zapamiętuje aktualny styl jazdy motocyklisty i optymalizuje dobór przełożeń.
Tego typu rozwiązanie ma jednak pewne wady w stosunku do klasycznych, manualnych skrzyń biegów. Przekładnia DCT jest tylko nieco większa i nieznacznie cięższa, co można by pominąć w motocyklach turystycznych i turystyczno sportowych, w których masa pojazdu nie jest priorytetem. Owszem – znacząco zwiększa komfort jazdy, a dzięki zmianie biegów w najbardziej odpowiednich dla silnika momentach, pomaga zredukować zużycie paliwa, ale jest znacząco droższa w produkcji, co przekłada się na cenę pojazdu.
Automatyczne i bezstopniowe przekładnie znakomicie ułatwiają życie kierowcy, nie sprawdzają się jednak w każdych warunkach. Szczególnie dotyczy to motocykli terenowych, w których operowanie sprzęgłem jest konieczne dla optymalnej jazdy. W motocyklach drogowych i miejskich skuterach sprawdzają się za to doskonale i coraz większa liczba użytkowników jednośladów korzysta z tego rozwiązania.
Zachęcamy do przeczytania artykułu “Motocyklowe skrzynie biegów – część 1“.