Automat ze sprzęgłem? Jak działają DSG, CVT i klasyczne AT

Czy w automacie jest sprzęgło? Odpowiedź, która zaskakuje

Pytanie o obecność sprzęgła w automatycznej skrzyni biegów to jedno z tych, na które nie ma prostej odpowiedzi "tak" lub "nie". Wielu kierowców, przyzwyczajonych do pedału sprzęgła w samochodach z manualną skrzynią, zakłada, że skoro go nie ma, to i sprzęgła nie ma w ogóle. Nic bardziej mylnego!

W rzeczywistości wszystko zależy od konkretnego typu automatycznej przekładni, a tych na rynku jest co najmniej kilka. Każda z nich wykorzystuje inne mechanizmy do przenoszenia napędu i zmiany przełożeń, a co za tym idzie inaczej podchodzi do kwestii rozłączania silnika od skrzyni.

W manualnej skrzyni biegów sprzęgło cierne pełni kluczową rolę w rozłączaniu napędu, aby umożliwić zmianę przełożenia bez zgrzytów i szarpnięć. W "automatach" zadanie to jest realizowane w znacznie bardziej złożony sposób, a jego celem jest przede wszystkim zapewnienie płynnego przenoszenia napędu, komfortu jazdy i/lub błyskawicznej zmiany przełożeń, wszystko to bez jakiejkolwiek ingerencji kierowcy. To fascynujące, jak inżynierowie poradzili sobie z tym wyzwaniem na różne sposoby.

Klasyczna skrzynia automatyczna: Konwerter zamiast sprzęgła

Zacznijmy od najbardziej tradycyjnych automatycznych skrzyń biegów, często oznaczanych jako AT (Automatic Transmission). W tych konstrukcjach nie znajdziemy klasycznego sprzęgła ciernego, takiego jak w manualach. Jego rolę, a nawet więcej, pełni tutaj konwerter momentu obrotowego, potocznie nazywany również sprzęgłem hydrokinetycznym. Jest to urządzenie hydrauliczne, które stanowi pomost między silnikiem a skrzynią biegów.

Jak to działa? Konwerter składa się z trzech głównych elementów: pompy, turbiny i stojana, a wszystko to zanurzone jest w oleju przekładniowym. Pompa jest połączona z wałem korbowym silnika i kręcąc się, wprawia w ruch olej. Ten z kolei uderza w łopatki turbiny, która jest połączona ze skrzynią biegów, przekazując jej moment obrotowy. Stojan natomiast kieruje przepływ oleju, zwiększając moment obrotowy przy niskich prędkościach obrotowych silnika.

Dzięki temu hydraulicznemu połączeniu, napęd przenoszony jest niezwykle płynnie. Silnik może pracować, nawet gdy samochód stoi w miejscu (na biegu D), a ruszanie odbywa się bez szarpnięć, co jest ogromną zaletą i przyczyną wysokiego komfortu jazdy w samochodach z klasycznym automatem. To właśnie ta płynność sprawia, że wielu kierowców tak ceni sobie ten rodzaj przekładni.

W nowoczesnych konwerterach hydrokinetycznych stosuje się dodatkowo tak zwane sprzęgło blokujące, czyli lock-up. Jego zadaniem jest sztywne spięcie konwertera przy wyższych prędkościach obrotowych silnika i prędkościach jazdy. Dlaczego to takie ważne? Lock-up eliminuje poślizg hydrauliczny, który naturalnie występuje w konwerterze, co przekłada się na redukcję strat mocy i, co za tym idzie, obniżenie zużycia paliwa. To sprytne rozwiązanie, które łączy komfort hydraulicznego przeniesienia napędu z efektywnością mechaniczną.

Dwusprzęgłowe skrzynie biegów: Dwa sprzęgła dla błyskawicznych zmian

Przechodzimy do zupełnie innej konstrukcji skrzyń dwusprzęgłowych, znanych pod nazwami takimi jak DSG (Volkswagen), DCT (Hyundai, Kia), S-Tronic (Audi) czy Powershift (Ford). W przeciwieństwie do klasycznego automatu, ten typ przekładni posiada aż dwa sprzęgła, i to sprzęgła cierne, podobne w budowie do tych z manualnych skrzyń. Kluczem do ich działania jest podział biegów: jedno sprzęgło obsługuje biegi parzyste (2, 4, 6), a drugie biegi nieparzyste (1, 3, 5, R). Taka konstrukcja umożliwia błyskawiczną zmianę przełożeń, ponieważ skrzynia "przewiduje" kolejny bieg i ma go już wstępnie przygotowanego do załączenia, co minimalizuje przerwy w dostarczaniu mocy.

W skrzyniach dwusprzęgłowych spotykamy dwa typy sprzęgieł: mokre i suche. Sprzęgła mokre są zanurzone w oleju przekładniowym, który pełni funkcję chłodzącą i smarującą. Są one zazwyczaj stosowane w mocniejszych silnikach, gdzie występują większe obciążenia i wymagana jest lepsza zdolność odprowadzania ciepła. Uchodzą za trwalsze, ale są droższe w produkcji i serwisowaniu. Sprzęgła suche natomiast nie są chłodzone olejem i często znajdziemy je w samochodach z silnikami o mniejszej mocy. Są lżejsze i tańsze, ale ich trwałość może być nieco niższa, zwłaszcza w warunkach intensywnej eksploatacji miejskiej.

Niestety, sprzęgła w skrzyniach DSG, podobnie jak w manualach, są elementami eksploatacyjnymi i zużywają się. Podlegają one wymianie, a koszt takiej operacji może być znaczący. Jako Antoni Sadowski, zawsze podkreślam, że warto zwracać uwagę na wczesne objawy zużycia, aby uniknąć poważniejszych uszkodzeń. Oto typowe symptomy:

• Szarpanie przy ruszaniu lub podczas zmiany biegów, zwłaszcza na niższych przełożeniach.
• Ślizganie się sprzęgła, czyli wzrost obrotów silnika bez proporcjonalnego wzrostu prędkości pojazdu.
• Opóźniona reakcja na dodanie gazu, auto wydaje się "zastanawiać" przed ruszeniem.
• Nietypowe dźwięki, takie jak stuki, zgrzyty czy wycie, dochodzące ze skrzyni biegów.
• Wibracje odczuwalne w kabinie, szczególnie podczas przyspieszania.

Koszt wymiany kompletu sprzęgieł w skrzyni DSG to zazwyczaj wydatek rzędu od około 2500 zł wzwyż, w zależności od modelu samochodu i warsztatu.

Skrzynie bezstopniowe CVT: Bez biegów, ale ze sprzęgłem

Skrzynie bezstopniowe, czyli CVT (Continuously Variable Transmission), to kolejny typ "automatu", który działa na zupełnie innej zasadzie. Jak sama nazwa wskazuje, nie posiadają one tradycyjnych biegów. Zamiast tego, przełożenie zmienia się płynnie za pomocą pasa (lub łańcucha) poruszającego się między dwoma parami stożkowych kół. Dzięki temu silnik może pracować w optymalnym zakresie obrotów, co teoretycznie przekłada się na lepszą efektywność paliwową i płynność jazdy.

Mimo braku "biegów", skrzynia CVT posiada sprzęgło. Najczęściej jest to sprzęgło hydrokinetyczne (podobnie jak w klasycznych automatach) lub mokre wielopłytkowe. Jego głównym zadaniem jest rozłączanie napędu na postoju i płynne ruszanie z miejsca. Nie służy ono do zmiany przełożeń, ponieważ te są realizowane przez wspomniane wcześniej koła stożkowe i pas.

Charakterystyczną cechą skrzyń CVT, która często budzi mieszane uczucia wśród kierowców, jest tak zwane "wycie" silnika. Bierze się ono stąd, że skrzynia dąży do utrzymania silnika w stałym, często wysokim zakresie obrotów, aby zapewnić optymalny moment obrotowy i przyspieszenie. Dla niektórych jest to irytujące, dla innych to po prostu cecha tej technologii.

Zautomatyzowane skrzynie manualne: Klasyczne sprzęgło bez pedału

Na koniec przyjrzyjmy się zautomatyzowanym skrzyniom manualnym, oznaczanym jako AMT (Automated Manual Transmission) lub robotyzowane skrzynie. Tutaj sprawa jest najprostsza: jest to w zasadzie klasyczna skrzynia manualna, do której dołożono siłownik. To właśnie ten siłownik, sterowany przez elektronikę, odpowiada za operowanie sprzęgłem i zmianę biegów. Kierowca nie ma pedału sprzęgła, ale mechanizm przeniesienia napędu jest identyczny jak w manualu.

W skrzyni AMT to elektronika i siłownik zawiadują pracą sprzęgła oraz samą zmianą biegów. Gdy kierowca wybierze tryb jazdy (np. D) lub manualnie wskaże bieg, system automatycznie rozłącza napęd, zmienia przełożenie, a następnie ponownie załącza sprzęgło. Mamy tu do czynienia z pojedynczym, tradycyjnym sprzęgłem ciernym, takim samym, jakie znamy z samochodów z manualną skrzynią biegów.

Zautomatyzowane skrzynie manualne miały swoje zalety, takie jak prostota konstrukcji i niższe koszty produkcji w porównaniu do innych automatów. Niestety, ich główną wadą była często mniej płynna praca, szczególnie podczas zmiany biegów, co objawiało się szarpnięciami. Z tego powodu, pomimo prób różnych producentów (np. Alfa Romeo Selespeed, Opel Easytronic, Toyota MMT), rozwiązanie to nie zdobyło dużej popularności na rynku i obecnie jest rzadko spotykane w nowych samochodach, ustępując miejsca bardziej zaawansowanym konstrukcjom, takim jak skrzynie dwusprzęgłowe czy klasyczne automaty.

Podsumowanie: Przewodnik po sprzęgłach w automatach

Jak widać, świat automatycznych skrzyń biegów jest znacznie bardziej złożony, niż mogłoby się wydawać. Poniższa tabela podsumowuje, jaki mechanizm pełni funkcję sprzęgła w poszczególnych typach przekładni:

Typ skrzyni	Czy ma sprzęgło i jakie?
Klasyczna skrzynia automatyczna (AT)	Brak tradycyjnego sprzęgła ciernego, jego rolę pełni konwerter hydrokinetyczny. Nowoczesne mają dodatkowo sprzęgło blokujące (lock-up).
Skrzynia dwusprzęgłowa (DSG, DCT, S-Tronic)	Tak, ma dwa sprzęgła cierne (mokre lub suche), jedno dla biegów parzystych, drugie dla nieparzystych.
Skrzynia bezstopniowa (CVT)	Tak, ma sprzęgło (hydrokinetyczne lub mokre wielopłytkowe) odpowiedzialne za ruszanie z miejsca.
Zautomatyzowana skrzynia manualna (AMT)	Tak, ma jedno klasyczne sprzęgło cierne, sterowane automatycznie przez siłownik.