Automatyczna skrzynia biegów. Wszystko zaczęło się w Bostonie

Obecnie aż 90 proc. nabywców aut osobowych w USA i Kanadzie wybiera skrzynie automatyczne. Jeszcze bardziej kochają samoczynne przekładnie Japończycy. W segmencie najmniejszych aut – mikrusów mniejszych od Fiata Pandy czy Toyoty Aygo – pedału sprzęgła i dźwigni zmiany biegów jest pozbawionych około 95 proc. samochodów. Podobnie sprawy się mają w Europie, tyle że w klasie limuzyn z wyższej półki. Niemal wszystkie wyjeżdżają już z salonów z automatycznymi skrzyniami biegów. Nierzadko klient nie ma już wyboru – manualne skrzynie dostępne są jedynie w bazowych wersjach bądź w ogóle nieoferowane. W skali całego rynku Starego Kontynentu – w zależności od kraju – automaty są wybierane przez 20-25 proc. nabywców nowych samochodów. To zbyt mało, by wieszczyć kres przekładni manualnych, jednak przeszło 10-procentowy wzrost popularności automatycznych skrzyń w ostatniej dekadzie jest znamienny. Rosnące zainteresowanie automatami obserwujemy także w Polsce. A jeszcze do niedawna panowało przekonanie, że jazda z automatem to domena kobiet i kierowców bez ambicji.

Automatycznych skrzyń biegów wcale nie używano w Ameryce „od zawsze”, choć prace nad nimi trwały już na początku XX w. Za rozwiązanie prekursorskie uważa się przekładnię opracowaną w warsztacie braci Sturtevantów w Bostonie w 1904 r. Miała dwa biegi do jazdy w przód i sterowanie za pomocą mechanizmu odśrodkowego. Gdy obroty silnika rosły, następowało samoczynne przełączenie z biegu niższego na wyższy, gdy spadały – mechanizm włączał niższy bieg. Konstrukcja była bardzo zawodna, głównie z powodu niskiej jakości materiałów, którymi dysponowali jej twórcy. Budując w kilka lat później swój model T, wielki Henry Ford zdawał sobie sprawę z niskiej kultury technicznej ówczesnych kierowców i zaprojektował dla nich skrzynię biegów z przekładnią planetarną, o dwóch biegach do jazdy w przód i z biegiem wstecznym, sterowaną pedałami, więc nie w pełni automatyczną, ale niebywale prostą w obsłudze. Nawet kompletny analfabeta techniczny nie był w stanie uszkodzić pracujących w niej kół zębatych, bo konstruktor nie dał mu takiej szansy. Wielki znawca motoryzacji inżynier Witold Rychter wspominał w jednej ze swoich książek, że bez niczyjej pomocy opanował prowadzenie Forda T w pół godziny!

W okresie międzywojennym konstruktorzy amerykańscy próbowali jeszcze bardziej ułatwić życie kierowcom. Koncerny General Motors i REO Motor Car Company opracowały systemy półautomatyczne, w których tradycyjne sprzęgło współpracowało z przekładnią planetarną o sterowaniu hydraulicznym. Chrysler natomiast szedł zupełnie inną drogą, stosując samoczynne sprzęgło hydrauliczne w połączeniu z mechaniczną przekładnią. Z podłogi przed kierowcą zniknął jeden pedał, ale drążek zmiany biegów pozostał. Połączenie obu pomysłów było już tylko kwestią czasu: w 1939 r. General Motors wprowadziło do produkcji automatyczną skrzynię Hydra-Matic z samoczynną zmianą czterech przełożeń w zależności od prędkości jazdy, uchylenia przepustnicy oraz warunków drogowych. Licencję na tę przekładnię kupiło od GM wiele firm, łącznie z Rolls-Royce’em. Gdy w 1948 r. w Buicku Dynaflow zastosowano tzw. przemiennik momentu obrotowego, znacznie doskonalszy od prostego sprzęgła hydraulicznego, wstępny etap rozwoju planetarnej przekładni automatycznej dobiegł końca.

Dzisiejsza przekładnia samoczynna to niesłychanie skomplikowane urządzenie składające się z kilkuset elementów systemu mechaniczno-hydraulicznego i kolejnych kilkuset w module elektronicznym. Dawne konstrukcje o dwóch lub trzech przełożeniach zastąpiły skrzynie sześcio-, siedmio-, ośmio-, a nawet dziewięciobiegowe, których pracę kierowca może dostosowywać do swoich upodobań (tryb „Sport”) lub warunków drogowych (zimowy tryb „Winter”). Mało tego: elektronika sterująca przekładnią sama analizuje styl jazdy kierowcy i odpowiednio dostosowuje do niego swoje parametry. Standardem jest już funkcja hamowania silnikiem, co w klasycznych automatach jest nieosiągalne. Konstruktorzy poradzili sobie też z istotną wadą skrzyni automatycznej, jaką jest wyższe zużycie paliwa – wynikające ze stosowania hydraulicznego przemiennika momentu obrotowego w miejsce suchego sprzęgła w konwencjonalnym układzie napędowym: rozwiązanie zwane lock-up blokuje konwerter podczas jazdy ze stałą prędkością. Pozostało natomiast to, co ułatwia niesłychanie jazdę w ulicznych korkach: wystarczy zmniejszyć nieco nacisk na pedał hamulca, by auto samo toczyło się do przodu. Nie trzeba co chwila włączać pierwszego biegu i koncentrować się na operowaniu sprzęgłem, nie ma ryzyka przypadkowego zgaszenia silnika…

Zobacz także: Jak zadbać o akumulator?

[page_break]

Kto nie lubi tradycyjnej przekładni automatycznej, może dziś wybierać wśród innych konstrukcji o podobnym, z punktu widzenia kierowcy, działaniu. Są wśród nich przekładnie bezstopniowe (CVT), które płynnie, bez najmniejszych szarpnięć, zmieniają prędkość samochodu, a przy spokojnej jeździe nie powodują zwiększonego w porównaniu z klasycznym „manualem” zużycia paliwa. Rozwiązanie – jako skrzynia Variomatic – zadebiutowało w 1958 r. w osobowym DAF-ie 600. Przyciskiem na desce rozdzielczej kierowca mógł włączyć tryb hamowania silnikiem, w którym przekładnia utrzymywała motor na wysokich obrotach, by auto sprawniej wytracało prędkość. Każde z kół było napędzane osobnym pasem transmisyjnym. Z jednej strony, eliminowało to konieczność stosowania mechanizmu różnicowego, z drugiej – pozwalało na kontynuowanie podróży, gdy jeden z pasów pękł. Ciekawostką jest również to, że zmienne przełożenie pozwalało – przynajmniej w teorii  – rozpędzić auto na biegu wstecznym do maksymalnych 100 km/h. Pomysłowi Holendrzy wykorzystali to i zaczęli organizować wyścigi DAF-ów jadących do tyłu.

Swoje miejsce na rynku znalazły też przekładnie ze zwykłym sprzęgłem i mechaniczną skrzynią biegów, ale z samoczynnym, elektrohydraulicznym sterowaniem. Wielką karierę robią elektronicznie sterowane przekładnie dwusprzęgłowe. To jakby dwie skrzynie biegów we wspólnej obudowie, z których jedna obsługuje biegi nieparzyste, a druga – parzyste. Rozwiązanie nie jest nowe. Prototypowe przekładnie przetestowano w sporcie motorowym. Zadebiutowały w 1983 r. w wyścigowym Porsche 956, a dwa lata później zawitały w rajdowym Audi Quattro S1. Po latach Walter Röhrl, dwukrotny mistrz świata, wspominał, że dzięki innowacyjnej skrzyni rajdówka stała się tak szybka, że wytrącała go z rytmu, a jeden z inżynierów w popłochu wysiadł z auta podczas testów. Na wprowadzenie dwusprzęgłowych skrzyń do drogowych samochodów kierowcy musieli czekać do pierwszych lat XXI w. Było warto. Dzięki współpracy obu sprzęgieł zmiana dokonuje się błyskawicznie, wręcz nieodczuwalnie dla jadących, a zużycie paliwa jest nawet niższe niż w samochodzie z klasycznym układem napędowym. Jazda takimi autami bardzo osłabia niechęć do automatów…

Na przekładnie samoczynne jesteśmy, chcąc nie chcąc, skazani. Coraz surowsze normy czystości spalin, konieczność oszczędzania paliwa, wreszcie inwazja hybryd i pojazdów elektrycznych sprawią, że samochód z trzema pedałami i drążkiem zmiany biegów w nieodległej przyszłości stanie się anachronizmem.