Jaka jest przyszłość skrzyń biegów?

Jednostki czysto elektrycznego napędu oraz napędy zelektryfikowane przejmują kontrolę nad przyszłością pojazdów, ale skrzynia biegów jest tu po to, by zostać

Dobry silnik może stworzyć samochód, ale zła skrzynia biegów może zepsuć wszystko. Te skomplikowane zestawy kół zębatych, łożysk, uszczelnień wałów i mechanizmów niemal zawsze decydują o różnicy między świetnym napędem a przeciętnym.

Skrzynię biegów często lekceważono, ale pamiętajmy, że dobry silnik bez dobrej skrzyni biegów to nic. Elektryfikacja dała projektantom automatycznych skrzyń biegów złotą szansę, by mieć większy wpływ na osiągi pojazdu. Jak? Dzięki możliwości zintegrowania hybrydowego silnika elektrycznego/generatora wewnątrz obudowy skrzyni biegów, zamiast łączenia go z silnikami.

Gigant w dziedzinie przekładni ZF Friedrichshafen od lat buduje portfolio hybrydyzowanych automatycznych skrzyń biegów, oferując producentom samochodów swego rodzaju modułowy zestaw narzędzi do wyboru. Działają one tak samo jak konwencjonalne skrzynie, z tą różnicą, że zamiast przetwornika momentu obrotowego dodano silnik elektryczny.

Przekładnie – co zmienią w przyszłości samochodów elektrycznych?

Zewnętrzny pakiet również jest praktycznie taki sam, więc łatwo się dopasowują. Nie ma efektu zmiennej przekładni, a możliwości prowadzenia są takie same jak w konwencjonalnym samochodzie, ale zespół napędowy może „odzyskiwać” energię przez system hamowania regeneracyjnego lub zwiększać moment obrotowy na linii napędowej z silnika-generatora elektrycznego, jak w każdym innym hybrydzie.

Gama hybrydyzowanych przekładni ZF zaczyna się od łagodnej hybrydy 20 KM i 48 V. Następnie pojawiają się wersje pełnej hybrydy wysokiego napięcia o mocy 55 KM i 125 KM, a na szczycie oferty producenta znajduje się wersja pełnej hybrydy o mocy 140 KM, generująca około 400 Nm, którą można stosować zarówno w układach napędu na tylne koła, jak i na wszystkie koła.

Pełne hybrydy mogą odłączać się od silników, by jeździć w trybie wyłącznie elektrycznym, a także wykorzystywać pompy elektryczne, aby utrzymać działanie wewnętrznych mechanizmów hydraulicznych, gdy silnik jest wyłączony podczas toczenia się na biegu jałowym lub przez system start&stop.

Skrzynie biegów do pojazdów czysto elektrycznych są znacznie prostsze: w większości przypadków mają jedną przekładnię redukcyjną o jednym biegu, która obniża prędkość obrotową silnika elektrycznego z około 12 000 obr./min do bardziej umiarkowanej. Mniejsze, szybkoobrotowe silniki elektryczne (powyżej 20 000 obr./min), które dają mniejszy moment obrotowy, ale oszczędzają masę i miejsce, łączy się z dwubiegową automatyczną skrzynią biegów. Nawet proste skrzynie jednobiegowe kryją jednak więcej, niż się wydaje. Jako przykład można podać Volkswagen ID.3, który wykorzystuje jednobiegową skrzynię dwustopniową.

Obroty silnika muszą zostać zredukowane 10-krotnie na kołach, a zrobienie tego tylko dwoma kołami zębatymi oznaczałoby, że średnica jednego z nich byłaby zbyt duża, by zmieścić się w dostępnej przestrzeni. Zamiast tego skrzynia ma dwie pary kół zębatych: pierwsza redukuje obroty silnika w jednym stopniu, a druga kończy zadanie. Jest to niemal równie skomplikowane jak w przypadku jednobiegowej przekładni redukcyjnej i choć mogą być one elektronicznie złożone, dobrze ilustrują, jak mechanicznie proste są układy napędu czysto elektrycznego i jak niektóre z najbardziej znanych i podstawowych komponentów nadal mają do odegrania kluczową rolę.