Najczęstszym sposobem smarowania skrzynek biegów większości samochodów osobowych, dostawczych i sporej części samochodów ciężarowych jest smarowanie rozbryzgowe olejem przekładniowym pobieranym przez zęby wirujących kół zębatych wałka pośredniego z dolnej części korpusu skrzyni nazywanej podobnie jak w silnikach spalinowych miską oleju.

Wirujące elementy skrzynki przekładniowej dokonują tak perfekcyjnego rozdrobnienia cieczy, że smarowanie wyżej położonych elementów realizowane jest głównie dzięki powstałej w takich warunkach mgle olejowej. Osadzone ślizgowo na wałku głównym koła zębate wymagają dobrego smarowania w swoich piastach, aby uniknąć zjawiska ich zatarcia. Należy pamiętać, że tylko koło zębate włączonego biegu posiada prędkość obrotową równą prędkości obrotowej wałka. Pozostałe wymagają intensywnego smarowania ze względu na zróżnicowanie prędkości obrotowe względem niego. Właściwe smarowanie wszystkich elementów tego złożonego mechanizmu ma kluczowe znaczenie dla żywotności układu napędowego i całego pojazdu.
Aby zapewnić właściwe smarowanie wszystkich - znacznie bardziej obciążonych elementów wielobiegowych skrzynek samochodów ciężarowych, stosuje się w nich rozbudowane układy smarowania rozbryzgowo-ciśnieniowego. Działanie takich układów polega na dostarczeniu pod odpowiednio dużym ciśnieniem oleju do miejsc szczególnie obciążonych oraz trudno dostępnych dla konwencjonalnego sposobu smarowania. Koła zębate i łożyska wałka pośredniego zazwyczaj smarowane są rozbryzgowo, ponieważ łatwość dostarczenia do nich oleju wynika z ich cech konstrukcyjnych. Smarowanie ciśnieniowe dotyczy łożysk igiełkowych kół wałka głównego, podparcia wałka głównego w gnieździe wałka sprzęgłowego oraz pozostałych łożysk wałka głównego. Jeżeli układ przeniesienia napędu wyposażony jest w inne dodatkowe przekładnie zintegrowane ze skrzynką zasadniczą, wówczas ich smarowanie jest możliwe tylko poprzez ciśnieniowe dostarczenie oleju. Wynika to z zastosowania przegród stałych pomiędzy przekładniami, uniemożliwiających swobodne i, co niezwykle ważne, skuteczne krążenie oleju.
Ciśnieniowy układ smarowania składa się zwykle z następujących elementów:
- Smok zakończony filtrem siatkowym
- Pompa oleju z zaworem nadmiarowym
- Filtr oleju
- Główna magistrala olejowa
- Kanały i dysze natryskowe
Przykładowy układ smarowania skrzynki biegów z kanałami smarowania z magistralą i kanałami przedstawia fot.1.

Na fot. 2 przedstawiono ukośnie ustawioną skrzynkę biegów, w której zastosowano dysze natryskowe.

Pompy oleju stanowią zwykle przystawkę skrzynki, umieszczoną w osi wałka pośredniego w jego przedniej lub tylnej części, ale umieszcza się je na zewnątrz skrzynki. Jest to podyktowane głównie względami obsługowo-naprawczymi. Mamy tu niewątpliwie do czynienia z łatwością wymiany uszkodzonego podzespołu bez konieczności demontażu całej skrzynki biegów. Stosuje się najczęściej pompy typu zębatego, czasem pompy rotorowe (Scania), fot. 3.

Można spotkać również konstrukcje, w których pompa napędzana jest od wałka sprzęgłowego lub wałka koła biegu wstecznego. Takie pompy znajdują się wewnątrz korpusu skrzynki i nazywane są zintegrowanymi, fot. 4.

Olej pracującej skrzynki biegów nagrzewa się do wysokich temperatur osiągających nawet 150oC. Dotyczy to szczególnie skrzynek automatycznych z przekładniami obiegowymi. Rozgrzany olej oddaje swoją temperaturę do korpusu skrzynki, stąd często można zaobserwować gęste jej użebrowanie mające znaczenie nie tylko wzmocnienia konstrukcji, lecz zwiększenie powierzchni wymiany ciepła. Wymuszenie obiegu oleju w skrzynce poprzez zastosowanie pompy ciśnieniowej służy przede wszystkim zoptymalizowaniu procesu smarowania poprzez wymuszenie dotarcia czynnika smarnego do wszystkich współpracujących elementów. Ma również drugie, niemniej ważne znaczenie. Przyspiesza bieg oleju w określonym, uporządkowanym obiegu, powoduje ciągłe intensywne omywanie części, dzięki czemu umożliwia odprowadzenie od nich nadmiaru ciepła. Ciepło to odprowadzane jest do obudowy będącej przecież miską oleju, ale w wysilonych konstrukcjach jest to niewystarczające. Stosuje się wówczas dodatkową zewnętrzną chłodnicę oleju. Regułą jest stosowanie chłodnicy oleju skrzynki biegów w pojazdach z silnikami o mocy powyżej 350 KM i momencie obrotowym większym niż 1800 Nm. Chłodnicę mają też samochody z dużą liczbą napędów dodatkowych, przeznaczone do wykonywania zadań roboczych przy małych prędkościach lub przeznaczone do pracy w gorących strefach klimatycznych. Do takiej grupy należy sprzęt budowlany, żurawie samojezdne itp.
Sposób odprowadzenia ciepła zależy od wielu czynników. Istotnym czynnikiem zastosowania odpowiedniego systemu jest to, czy wymuszone odprowadzanie ciepła było przewidziane w fazie projektowania całego pojazdu, czy też zastosowano skrzynkę biegów z wymuszonym smarowaniem i chłodzeniem czynnika do istniejącej konstrukcji, przystosowując tym samym pojazd do pracy w określonych warunkach.
Wymiana ciepła może odbywać się na płaszczyźnie olej - powietrze lub olej - ciecz. W pierwszym przypadku, przedstawionym na fot. 5,

chłodzenie oleju, odbywa się przy użyciu zewnętrznej chłodnicy, skutecznej tylko w czasie jazdy pojazdu. Przy pracy stacjonarnej lub z niewielkimi prędkościami występuje konieczność zastosowania dodatkowego wentylatora wymuszającego przepływ powietrza przez chłodnicę. Układ ten mimo pewnych niedogodności możliwy jest do zastosowania adaptacyjnego w istniejących konstrukcjach układów napędowych pracujących pod niewielkimi obciążeniami. Wymiennik olej - ciecz lepiej speł-nia swoje zadanie, ponieważ jego wydajność nie jest związana z prędkością poruszania się pojazdu i nie wymaga stosowania dodatkowych elementów (np. wentylatora). Układ chłodzenia skrzynki połączony jest z układem chłodzenia silnika. Wymiennik ciepła znajduje się na zewnątrz skrzynki (fot. 6)

lub w jej wnętrzu (fot.7).

System wewnętrznej chłodnicy w misce olejowej skrzynki zastosowała m.in. firma Eaton w swojej najnowszej serii skrzynek Lighting. Wewnętrzna chłodnica wykonana jest w postaci kilku zwojów metalowych rur wypełnionych cieczą z układu chłodzenia silnika. Rozwiązanie to zapewnia stałą temperaturę oleju w każdych warunkach pracy skrzynki, zbliżoną do temperatury cieczy chłodzącej silnika, a ponadto przyspiesza uzyskanie właściwej temperatury pracy oleju przekładniowego podczas użytkowania pojazdu w warunkach obniżonych temperatur, np. w okresie zimowym.
Dla prawidłowego funkcjonowania skrzynki biegów kluczowe znaczenie ma dobór gatunku oleju smarującego, częstotliwość i ilość wykonywanych czynności obsługowych. Skrzynki biegów mogą być smarowane olejem przekładniowym, olejem silnikowym (Peugeot) lub olejem hydraulicznym typu ATF (Automatic Transmission Fluid) stosowanym w automatycznych skrzynkach biegów oraz układach wspomagających. Przy doborze oleju należy każdorazowo stosować się ściśle do zaleceń producenta skrzynki przekładniowej.

Opracował:
mgr inż. Ireneusz Kulczyk
Zespół Szkół Samochodowych
w Bydgoszczy
www.zsskmmm.prv.pl

Źródła:
- Mariusz Zając - Układy przeniesienia napędu - WKŁ 2003
- Jan Kijewski - Maszynoznawstwo - WsiP 1993
- Witold Leśniak - Samochody od A do Z - WKŁ 1964
- Materiały firmowe SCANIA