Automatyczne skrzynie biegów

Na początku motocyklowej kariery kandydat na bikera musi się trochę pomęczyć. Weźmy choćby zmianę biegów. Kursanci w pocie czoła uczą się współpracy lewej stopy i obu dłoni, dzięki którym można w ogóle ruszyć czy wrzucić odpowiedni bieg.

Gdy w firmach motocyklowych dojrzało przekonanie, że nie ma powodu, aby automatycznych skrzyń biegów nie było w motocyklach, wszyscy potentaci chcieli udowodnić światu, że ich pomysł jest najlepszy. Dlatego BMW HP2 Sport ma od dawna spotykanego w sporcie asystenta zmiany biegów – układ, który podczas zmiany biegu nie wymaga wciskania sprzęgła i przymykania gazu. YCC-S Yamahy (Yamaha Chip Controlled Shifting – elektronicznie sterowana zmiana biegów) przejmuje nadzór nad pracą sprzęgła i zmianą biegów. Jest to ważący 4 kg system, który działa podobnie jak w samochodach sportowych, w których biegi zmienia się, naciskając guziki na kierownicy. YCC-S znalazł zastosowanie w FJR 1300 AS, a więc dźwignia sprzęgła w tym motocyklu poszła w zapomnienie.

Automat zmieniający biegi
	Automat zmieniający biegi (quick shifter) pozwala wrzucić wyższe przełożenie na pełnym gazie i bez wciskania sprzęgła. Nie jest to automat w pełnym tego słowa znaczeniu, ale pozwala szybciej przyspieszać.

System ten zastosowano w BMW HP 2 Sport. Przy zmianie biegu na pełnym gazie czujnik nacisku stopy zgłasza elektronice sterującej pracą silnika chęć wykonania przez motocyklistę tej czynności. Na czas jej wykonywania układ sterujący opóźnia zapłon i zmniejsza dawkę wtryskiwanego paliwa, redukując tym samym siły działające na kły kół zębatych w skrzyni biegów. Pozwala to bezpiecznie zapiąć wyższy bieg.

Przyspieszenie na ekranie: dolna krzywa pokazuje położenie rączki gazu (należy ją pozostawić w pełni otwartą). Czerwona krzywa pokazuje prędkość, zielona obroty i ich zmiany przy zmianie biegu. Linia biała pokazuje proporcję paliwa i powietrza. W chwili zmiany biegu jej wartość podnosi się, bo automat przełączający biegi odcina dopływ paliwa.

Oba te systemy mogą znaleźć zastosowanie w dużych turystykach i w supersportach, bo i tu, i tu elektronika jest w stanie zastąpić konwencjonalne sprzęgła i skrzynie biegów. W tych drugich odpowiednie wodziki tak przesuwają względem siebie osadzone na wałkach koła zębate, aby znajdujące się na ich bokach kły łączyły odpowiednie dla danego biegu koła zębate. Zazębiony w ten sposób układ napędowy łączy wałek sprzęgłowy ze zdawczym i zapewnia odpowiednie przełożenie.

Aprilia i Honda wybrały inną drogę – w miejsce klasycznych skrzyni biegów zastosowały prawdziwy automat. Aprilia Mana – zewnętrznie wyglądająca jak normalny motocykl, tyle że bez dźwigni sprzęgła – wykorzystuje elektronicznie sterowaną przekładnię z pasem klinowym. Jest ona wyposażona w skośne tarcze i sprzęgło odśrodkowe. To rozwiązanie, zwane CVT (Continuosly Variable Transmission – zmienne przenoszenie napędu), było stosowane w zapomnianym już samochodzie DAF. Mamy ją także w wielu obrabiarkach i w prawie każdym skuterze.

YCC-S Yamahy
	YCC-S udowadnia, że motocyklista, któremu odpada konieczność obsługi sprzęgła, może znacznie więcej uwagi poświęcić np. obserwacji sytuacji na drodze czy przyglądaniu się krajobrazom.

Przy zmianie biegu sygnał nadany przez jeźdźca, który naciska przycisk na kierownicy lub dźwignię nożną, sygnalizuje jego zamiar silnikowi krokowemu. Ten z kolei przesuwa odpowiednie koła zębate za pomocą konwencjonalnego wałka sterującego wodzikami. Następnie sprzęgło automatycznie łączy elementy układu napędowego. Nad prawidłowością przebiegu czuwa elektronika.

Zmianę biegów można wykonać albo przy użyciu dźwigni nożnej, lub przyciskami po lewej stronie kierownicy. Inaczej niż w konwencjonalnych skrzyniach, luz znajduje się w najniższym, dolnym położeniu.

W systemie Yamahy biegów nie przełącza się automatycznie ani w górę, ani w dół. Gdy jeździec zatrzyma sprzęt, przed ruszeniem powinien zredukować do luzu, bo sprzęgło wykona mordercze ruszanie z każdego włączonego biegu.

Zawracanie pod górę z automatycznym sprzęgłem jest początkowo trudniejsze niż ze zwykłym. W sumie jednak YCC-S działa doskonale i z pewnością kwestią czasu jest zastosowane go w innych modelach Yamahy. Pozostaje tylko mieć nadzieję, że nie będzie to tyle kosztowało. Takie rozwiązanie można zamontować także w motocyklach sportowych, pod warunkiem, że dalszy rozwój tego systemu pozwoli obniżyć jego masę grubo poniżej obecnych 4 kg.

Dla odmiany, w Hondzie DN-01 zastosowano hydrauliczny zmiennik momentu obrotowego. W układzie, który kokieteryjnie nazwano HFT (Human Friendly Transmission – przyjazne człowiekowi przenoszenie napędu), zastosowano hydrauliczną pompę i taki sam silnik, którymi steruje ruchoma tarcza. Przy maksymalnym przełożeniu obie są ustawione pod kątem do osi obrotu, wytwarzając odpowiednie ciśnienie w układzie hydraulicznym i zamieniając różnicę obrotów między silnikiem a wałkiem wyjściowym. Podobnie jak w Aprilii Mana, w DN-01 można zmieniać biegi, używając przycisku na kierownicy.

Nowość? A gdzie tam! Już w latach 60. i 70. Jawa, Moto Guzzi i Honda chciały ułatwić zmianę biegów. Wtedy wyśmiano proponowane przez te firmy rozwiązania z powodu zbyt dużych strat mocy. Inaczej sprawy miały się ze skuterami, które swój zwycięski pochód zawdzięczają ułatwionej zmianie przełożeń. Zasada „wsiądź, odkręć gaz i jedź” znalazła zastosowanie już w 1954 r. w skuterze Hobby firmy DKW. Jego sposób zmiany biegów, noszący dziś nazwę CVT, jest prosty w obsłudze i odporny na zużycie. Dlatego stał się bodaj najpowszechniej stosowanym układem napędowym na świecie. Natomiast o takim rozwiązaniu w motocyklach zapomniano. Trzeba było czekać aż około 40 lat, aby sprawa wróciła.

E-CVT Aprilii

E-CTV, czyli elektronicznie , sterowaną przekładnię CVT (patrz u dołu) zastosowano w Aprilii NA 850 Mana. Ci, którzy mieli okazję poznać jej działanie, nie szczędzą pochwał. Mana ma bowiem coś i dla tych, którzy nie chcą obsługiwać sprzęgła oraz zmieniać biegów, i dla tych, którzy chcą to robić za pomocą przycisku na kierownicy, i dla tych, którzy konwencjonalny sposób uznają za najlepszy. Kto wybierze pierwszy sposób, pojedzie jak na skuterze, tyle że szybciej, na dobrym podwoziu, dysponując przyjemną ergonomią i płynną zmianą biegów.

W trybie w pełni automatycznym elektronika kontroluje sposób jazdy i samoczynnie zmienia biegi w górę i w dół. Silnik jest przy tym utrzymywany na obrotach zapewniających maksymalny moment obrotowy.

Jeździec może wybierać wśród trzech charakterystyk silnika: tryb „sport” oznacza dynamiczną jazdę, zapewnia szybkie wrzucanie biegów i dobre przyspieszenia, „touring” troszczy się o niskie zużycie paliwa i stawia na maksymalną przydatność do codziennego użytkowania, „rain” (deszcz) natomiast ogranicza przyspieszenie, co ma niebagatelne znaczenie na śliskich nawierzchniach.

Biker ma ponadto możliwość wyboru sposobu zmiany biegów: w „sequential mode” sam decyduje, kiedy zmienić bieg. Rozkaz wydaje, naciskając na przycisk lub na dźwignię nożną. Siłownik siedmiostopniowo zmienia przełożenie. Jest to odczuwalne jako normalna, bardzo miękka zmiana biegów. Jeżeli zapomni o redukcji, zrobi to elektronika. Można się spodziewać, że inne Aprilie też dostaną to rozwiązanie. Jego siła polega na tym, że gdy się do niego przyzwyczaisz (co nie jest trudne), nie zechcesz już z niego zrezygnować.

Przekładnia E-CVT pracuje w obudowie silnika. Przełącza się ją dźwignią nożną.

Wybrany tryb jazdy jest wyświetlany w kokpicie. Biegami steruje się przyciskami z lewej strony kierownicy.
	E-CVT znaczy Electronic Continuously Variable Transmission. Jest to elektronicznie sterowana, bezstopniowa przekładnia pasowa. Zmianę przełożenia uzyskuje się dzięki dwóm stożkowym tarczom pasowym, zmieniającym odległość między sobą i współpracującym z odpowiednio ukształtowanym pasem. Elektronicznie sterowany silnik krokowy ustawia tarcze w odpowiedniej odległości i w ten sposób reguluje średnicę roboczą. Ponieważ długość paska i odległość osi tarcz są stałe, odstęp tarcz odbiorczych ustawia się automatycznie.
Przełożenie zmienia się bezstopniowo. Stałe przełożenia na poszczególnych biegach? Żaden problem, jeżeli odstęp między połówkami tarczy pierwotnej ustawia silnik krokowy. Ruszanie z miejsca? Za pomocą sprzęgła odśrodkowego. Obroty wytwarzają siłę odśrodkową. Przesuwane przez nią elementy pokonują opór sprężyny i ściskają tarcze sprzęgła. Motocykl rusza.

O motocyklach z automatyczną skrzynią przypomniano sobie, gdy coraz większe i mocniejsze skutery zaczęły coraz ostrzej z nimi konkurować. Asystent zmiany biegów, YCC-S, CVT czy przekładnia hydrauliczna – wszystkie one mają jedno zadanie: odciążyć bikera, aby mógł więcej uwagi poświęcić sytuacji na drodze i czerpać więcej przyjemności z jazdy.

Czy brak klamki sprzęgła oznacza nowy kierunek rozwoju motocykli? Trudno to przesądzać, ale przecież jeszcze niedawno powszechnie twierdzono, że automatyczna skrzynia biegów nie jest możliwa w samochodzie sportowym. Dziś nikt już tak nie mówi.

HFT Hondy
	HFT oznacza Human Friendly Transmission (przyjazne dla człowieka przenoszenie napędu). Jak pracuje HFT w Hondzie DN-01? Biker ma wybór między pracą w pełni automatyczną a ręczną zmianą biegów przyciskiem. Do ruszania służy sprzęgło hydrauliczne sterowane siłą odśrodkową. Napędza ono od strony wejściowej silnik hydrauliczny.
A co potem? Ustawiona ukośnie na wałku pierwotnym tarcza naciska przy obrocie kolejno na ustawione osiowo hydrauliczne tłoki, podające olej do odpowiednio ustawionych tłoczków. Te z kolei naciskają na drugą ruchomą tarczę, ustawioną pod zmiennym kątem na wałku zdawczym. Ta ustępuje pod naciskiem tłoczków i zaczyna się obracać, napędzając sztywno z nią połączony wałek zdawczy. Z niego moment obrotowy jest przekazywany na tylne koło – jedziemy. Sterowany zaworem olej przepływa z dołu do silnika hydraulicznego i zaczyna obieg od nowa.

Kąt pochylenia tarczy decyduje o przełożeniu i jest regulowany elektronicznie, zależnie od potrzebnej siły lub ręcznie wrzuconego biegu. Im większa prędkość, tym mniejsze pochylenie tarczy. Przy prędkości maksymalnej jest ona ustawiona prostopadle do wałka zdawczego. W tym położeniu jest ona mechanicznie blokowana w celu odciążenia systemu. Biker tego nawet nie zauważa.

Nowa technika? Już w 1991 r. wyposażona w HFT Honda RC 250 MA zdobyła mistrzostwo Japonii w motocrossie. Na razie te plusy nie przysłoniły minusów, ale Japończycy z pewnością będą nad tym pracować.

	Przełącznikiem po lewej stronie kierownicy wybiera się tryb „sport„ i „drive”. To zmienia poziom obrotów i dostępny moment obrotowy.
	W czasie jazdy można przełącznikiem wybrać jeden z sześciu biegów. O trybie i zapiętym biegu informuje display.
	HFT: silnik krokowy do ustawiania biegu, z lewej sprzęgło, w środku silnik hydrauliczny z nieruchomą tarczą wahliwą (zielona), na szaro – tłoczki silnika z lewej i tłoki pompy z prawej. Między nimi znajduje się olej pod wysokim ciśnieniem (czerwony) i powracający olej pod niskim ciśnieniem (niebieski). Na niebiesko – zmieniająca kąt pochylenia tarcza napędzająca wałek zdawczy.