W

yobraŸ sobie, Czytelniku, ¿e ruszasz rowerem
z miejsca i zamiast klikaæ manetk¹ przerzutki, aby
wrzuciæ odpowiedni bieg (który jest zazwyczaj

zbyt niski lub zbyt wysoki w stosunku do potrzeb),
p³ynnie obracasz pierœcieniem na kierownicy i prze³o-
¿enie roœnie proporcjonalnie wraz z k¹tem obrotu.

Unika siê przy okazji irytuj¹cego zgrzytania

i trzasków, bêd¹cych wynikiem niedorzucenia biegu,
lub niewygody, wynikaj¹cej ze z³ego dostosowania ist-
niej¹cych prze³o¿eñ do warunków terenowych oraz
wiatru, gdy bieg ni¿szy jest zbyt niski, a nastêpny wy¿-
szy – zbyt wysoki. Takie efekty ma siê uzyskaæ, stosu-

j¹c planetarn¹ przek³adniê bezstopniow¹. Tego rodzaju
przek³adnia jest jednak tylko jedn¹ z wielu bezstopnio-
wych skrzyñ biegów, stosowanych w przemyœle oraz
transporcie samochodowym.

O D M I A N A S K R Z Y N I B I E G Ó W …

Silniki t³okowe wewnêtrznego spalania, które za-

st¹pi³y silniki parowe, maj¹ powa¿n¹ wadê: nie wy-
twarzaj¹ momentu napêdowego, gdy ich wa³ jest za-
trzymany. Aby temu zaradziæ, zaczêto produkowaæ licz-
ne skrzynie biegów, w tym – pozwalaj¹ce na bezstop-
niow¹ zmianê prze³o¿eñ.
Przek³adnie tego rodzaju
sta³y siê obsesj¹ in¿y-
nierów i wynalazców.
Obecnie przek³adnia to-
roidalna Torotrak przeno-
si bez problemu moment
obrotowy 475 Nm 5,4-li-
trowego silnika V8 For-
da. Przek³adnia ta jest
instalowana w niektó-
rych Fordach Mondeo
i w 17-tonowych ciê¿a-
rówkach.

R O D Z A J E
P R Z E K £ A D N I

Mechaniczne

przek³adnie bezstopnio-
we znajduj¹ obecnie za-
stosowanie jako samo-
dzielne skrzynie biegów
lub jako uzupe³nienie
skrzyñ biegów, zapew-
niaj¹c uzyskanie nie-
skoñczonej liczby prze³o-
¿eñ (tj. liczba dostêp-

nych prze³o¿eñ w zakresie mo¿liwoœci przek³adni po-
miêdzy biegiem górnym a dolnym jest nieskoñczona).
Oprócz bezstopniowych przek³adni ciernych, istniej¹
przek³adnie hydrauliczne (hydrostatyczne) oraz wyko-
rzystuj¹ce szczególny sposób uk³adania i zdawania
³añcucha napêdowego, lecz ze wzglêdu na obszernoœæ
tematu skoncentrujemy siê na przek³adniach ciernych.

P R Z E K £ A D N I E C I E R N E C Z O £ O W E

Stosowane by³y w samochodach w pocz¹tkach

XX wieku i sk³ada³y siê z dwóch tarcz, dociœniêtych do

siebie pod k¹tem prostym. Tarcza zdawcza obraca³a siê
na wale silnika, tarcza odbiorcza zaœ obraca³a siê na
wale zamocowanym pod k¹tem prostym do wa³u silni-
ka oraz mia³a mo¿liwoœæ przesuwu, co pozwala³o na
zmianê prze³o¿enia. Przek³adnie takie zapewnia³y p³yn-
n¹ zmianê biegów zarówno w zakresie jazdy do przo-
du, jak i biegów wstecznych, ³¹cz¹c w sobie funkcjê
skrzyni biegów i sprzêg³a, gdy¿ luz uzyskiwano przez
roz³¹czenie tarcz. Stosowane by³y przede wszystkim
w USA przez firmy Carter, Lambert i Metz, w Anglii
przez GFK i w Szwajcarii przez Turicum w latach 1906
– 1920. Jednak gdy moce silników zaczê³y rosn¹æ, oka-
za³o siê, i¿ dwie stykaj¹ce siê tarcze nie s¹ w stanie
przenosiæ powa¿nych obci¹¿eñ ze wzglêdu na pojedyn-
czy punkt kontaktu.

j a k t o d z i a ł a

PRZEKŁADNIE BEZSTOPNIOWE

M a r e k U t k i n

M

Ł

ODY

TECHNIK

8/2005

2

22

2

P R Z E K £ A D N I E Z K O £ A M I O Z M I E N N E J
ΠR E D N I C Y I P A S K I E M K L I N O W Y M

Jedna z najpopularniejszych przek³adni bezstop-

niowych, sk³ada siê z dwóch par kó³ pasowych (do pa-
ska klinowego), zmieniaj¹cych pod obci¹¿eniem swoj¹
œrednicê. Dwa œciête sto¿ki o nachyleniu 20° s¹ zwróco-
ne ku sobie, a pomiêdzy nimi znajduje siê pasek klino-
wy. Odleg³oœæ od osi, na której osadzone s¹ sto¿ki, do
miejsca, na którym opiera siê pasek klinowy, jest rezul-
tatem oddalenia sto¿ków od siebie. Im wiêksza jest
odleg³oœæ pomiêdzy nimi, tym bli¿ej osi osiada pasek
i tym mniejszy jest efektywny promieñ kontaktu. Ko³a
pasowe o zmiennej œrednicy zawsze wystêpuj¹ parami
– gdy jeden komplet zwiêksza œrednicê, to drugi –
zmniejsza. Zazwyczaj odleg³oœæ pomiêdzy jedn¹ par¹
sto¿ków jest sterowana krzywk¹ lub dŸwigni¹, druga
zaœ wyposa¿ona jest w sprê¿ynê, która reaguje na na-
prê¿enie paska pochodz¹ce z pierwszej pary. Przek³ad-
nie bezstopniowe z ko³ami pasowymi o zmiennej œred-
nicy znajduj¹ setki zastosowañ – od narzêdzi mecha-
nicznych, poprzez skutery œnie¿ne, na samochodach
koñcz¹c. Im pasek jest szerszy, tym wiêkszy jest mo¿li-
wy zakres prze³o¿eñ, tak wiêc powszechnie stosowany
pasek klinowy 4L/A nie jest czêsto spotykany w takich
przek³adniach.

Jednym z najpopularniejszych samochodów wy-

korzystuj¹cych ten system by³ ma³olitra¿owy DAF Va-
riomatic z lat 60., gdzie zastosowano w³aœnie gumowy
pasek i – z koniecznoœci – nisk¹ moc silnika. Uwa¿ano,
¿e jest to „samochód dla emerytów” – tani, prosty w
obs³udze i o ma³ej mocy. PóŸniej jednak producenci za-
stosowali paski metalowe (np. Renault w wozie Formu-
³y-1), a w Audi Multitronic pasek metalowy zast¹piono
³añcuchem ze specjalnymi nak³adkami na koñcach
ogniw, zwiêkszaj¹cymi powierzchniê styku. Ca³kowity
zakres prze³o¿eñ w tym samochodzie wynosi 6,05 – jest
to wartoœæ wysoka, lecz daleka od nieskoñczonoœci.

A + C V T

Przek³adnia sk³adaj¹ca siê z dwóch

sto¿ków, umieszczonych równolegle i pod-
stawami skierowanymi w przeciwn¹ stro-
nê, jest spotykana zarówno w przemyœle
(tokarnie, wiertarki), jak i w rowerach (wie-
lotryb i ko³a ³añcuchowe), z tym, ¿e na sto¿-
ku napêdzaj¹cym i napêdzanym znajduj¹
siê ko³a pasowe lub zêbatki o coraz mniej-
szych œrednicach. Gdy zastosowaæ sto¿ki
bez ¿adnego stopniowania, pasek (prowa-
dzony przez system rolek) mo¿e przesuwaæ
siê wzglêdem nich, zapewniaj¹c bezstop-
niow¹ zmianê prze³o¿eñ. Jednak bêdzie siê
on œlizga³, zmniejszaj¹c efektywnoœæ, a
przenoszony moment nie bêdzie zbyt du¿y.

Modyfikacja sto¿kowej przek³adni

bezstopniowej przez Larry’ego Andersona
polega na tym, ¿e sto¿ki po³¹czone s¹ ³añ-
cuchem, z którym zazêbiaj¹ siê listwy zêba-
te, umieszczone wzd³u¿ tworz¹cej ka¿dego
sto¿ka. Listwy zêbate stanowi¹ odpowied-
nik zêbatek, lecz s¹ zainstalowane „p³ywa-
j¹co”, czyli w odpowiednich kana³ach i za-

mocowane na sprê¿ynach. W zwi¹zku z tym odleg³oœæ
pomiêdzy nimi oraz promieñ nie s¹ sta³e i raz na za-
wsze ustalone, lecz zmieniaj¹ siê, umo¿liwiaj¹c p³ynne
przemieszczanie ³añcucha i bezstopniow¹ zmianê prze-
³o¿eñ.

To rozwi¹zanie pozwala na pracê silnika w za-

kresie najbli¿szym jego optimum, a w porównaniu z ty-
powymi przek³adniami wykorzystuj¹cymi ³añcuch, nie
jest konieczne zastosowanie napinacza ³añcucha (naj-
bardziej znanego z rowerowych przerzutek zewnêtrz-
nych).

T O R O I D A L N A

Najprostsza przek³adnia toroidalna sk³ada siê

z dwóch umieszczonych wspó³osiowo tarcz, których
powierzchnie zwrócone ku sobie tworz¹ wg³êbienie
o kszta³cie torusa (figura przypominaj¹ca napompowa-
n¹ dêtkê). Tarcze obracaj¹ siê w przeciwnych kierun-
kach, bêd¹c po³¹czone rolkami, które s¹ nachylane pod
odpowiednim k¹tem, co wymusza zmianê prze³o¿enia.

M

Ł

ODY

TECHNIK

8/2005

2

23

3

W przek³adni toroidalnej prêdkoœæ obrotowa zmienia
siê dziêki nachylaniu rolek. Gdy rolki stykaj¹ siê z tar-
cz¹ napêdzaj¹c¹ w pobli¿u œrodka, a z tarcz¹ napêdza-
n¹ w pobli¿u obwodu, uzyskuje siê niskie prze³o¿enie.
Gdy rolki stykaj¹ siê z tarcz¹ napêdzaj¹c¹ w pobli¿u
obwodu, a z tarcz¹ napêdzan¹ w pobli¿u œrodka – uzy-
skuje siê prze³o¿enie wysokie. Dziêki temu, ¿e mo¿na
stosowaæ kilka par rolek, daje siê przenosiæ wysokie
momenty. Rolki przek³adni toroidalnej, œciskane z obu
stron przez torus, nie wytwarzaj¹ ¿adnego nacisku na
swe ³o¿yska. Nacisk poosiowy jest regulowany hydrau-
licznie i sterowany elektronicznie, proporcjonalnie do
przenoszonego momentu.

Opatentowana przez Charlesa Hunta w 1877 r.,

ulepszona przez Franka Hayesa w latach 20., sprzeda-
wana przez Austina ok.1930 r. w jego modelu Seven.
Odmianê jej opatentowa³ w USA w 1935 r. Adiel Y.
Dodge.

Ponownie ulepszona przez Perbury’ego pomiê-

dzy 1960 i 1980, dzia³a ca³kowicie satysfakcjonuj¹co
w samolocie pionowego startu i l¹dowania Hawker-
Siddeley Harrier, napêdzaj¹c generator o mocy 25 kW,
w zakresie prêdkoœci od 7000 a 17000 obr./min. Rozwi-
jana przez Leyland Trucks, pod nazw¹ Torotrak od
1998, ma wysok¹ niezawodnoœæ i jest w stanie przeno-
siæ wysokie momenty obrotowe przy wzglêdnie nie-
wielkiej masie i objêtoœci. Uzyskuje siê to dziêki, z jed-
nej strony, olejom przek³adniowym, których lepkoœæ
wzrasta wraz z naciskiem i które pozwalaj¹ na przeka-
zywanie momentu bez ¿adnego styku pomiêdzy meta-
lowymi czêœciami, tworz¹c warstewkê gruboœci 0,05
do 0,4 mikrona (œrednica ludzkiego w³osa wynosi ok.
100 µ). Z drugiej strony, mistrzostwo precyzyjnego wy-

konania i jakoœæ przenosz¹cych wysokie naciski stali
³o¿yskowych, wytwarzanych przez japoñskie firmy NSK
i Koyo-Seiko z niezwykle czystego stopu manganowo-
molibdenowego, umo¿liwia wytwarzanie wytrzyma-
³ych tarcz i rolek do przek³adni toroidalnych. S¹ one
poddawane specjalnej obróbce termicznej i mikropole-
rowaniu. W Japonii samochody Nissan Cedric i Gloria
z 3-litrowymi silnikami V6 o mocy 280 KM s¹ dostêpne
z przek³adniami toroidalnymi Extroid. Przek³adnie toro-
idalne wystêpuj¹ tak¿e w samochodach Nissan Micra,
Toyota Prius i Audi A4.

N O W O Œ Æ –
P R Z E K £ A D N I A
P L A N E T A R N A N U V I N C I

Pod koniec lat 90. Donald C. Miller, entuzjasta

cyklistyki, zainteresowa³ siê zbudowaniem najszybsze-
go roweru na œwiecie i stwierdzi³, ¿e jednym z czynni-
ków ograniczaj¹cych jest system napêdowy. Przeanali-
zowa³ koncepcjê przek³adni bezstopniowej i kolejne
eksperymenty doprowadzi³y go do opracowania ca³ko-
wicie nowego rozwi¹zania – bezstopniowej przek³adni
planetarnej.

W trakcie prac okaza³o siê, ¿e potencja³ techno-

logiczny nowej przek³adni jest znacznie wiêkszy, ni¿
s¹dzono pocz¹tkowo. Rozpoznano dodatkowe zastoso-
wania w dziedzinie energii wiatrowej. Badania prze-
k³adni, przeprowadzone przez renomowane laborato-
rium badawcze, wykaza³y, ¿e technologia jest wprost
rewolucyjna – zapewnia zauwa¿alne zyski pod wzglê-
dem prostoty konstrukcji i niezawodnoœci. Badania do-
wiod³y równie¿, ¿e system mo¿e znaleŸæ zastosowanie

wykraczaj¹ce daleko poza rowery – mo¿e byæ
zainstalowany do niemal ka¿dego urz¹dzenia
maj¹cego przek³adniê i wymagaj¹cego zmia-
ny prze³o¿eñ.

Przek³adnia NuVinci CVP (Continuous

Variable Planetary – bezstopniowa przek³ad-
nia planetarna) ³¹czy zalety bezstopniowej
przek³adni toroidalnej ze sprawdzon¹
wszechstronnie przek³adni¹ planetarn¹. Do
przenoszenia momentu wykorzystuje tocze-
nie, jak ma to miejsce w wiêkszoœci przek³ad-
ni toroidalnych. Jednak, w przeciwieñstwie
do wiêkszoœci bezstopniowych przek³adni to-
roidalnych, rozk³ada przenoszony moment na
wiele kul, znajduj¹cych siê w sta³ym po³o¿e-
niu wzglêdem siebie, co zapewnia obni¿enie
nacisków w punktach styku kul z bie¿niami,
oraz znacz¹co poprawia wytrzyma³oœæ, mo¿-
liwoϾ kontroli i wielkoϾ przenoszonego mo-
mentu.

Przek³adnia NuVinci wydaje siê byæ je-

dyn¹ praktyczn¹ przek³adni¹ bezstopniow¹,
³¹cz¹c¹ w sobie p³ynn¹ zmianê prêdkoœci ob-
rotowej, typow¹ dla przek³adni bezstopnio-
wych, z praktycznoœci¹ konwencjonalnej
przek³adni planetarnej. Moment uzyskiwany
mo¿e byæ obni¿any lub zwiêkszany, tak jak
w zwyk³ej przek³adni planetarnej. Sterowanie
zmian¹ biegów przebiega stabilnie i jest do-
konywane w osi symetrii przek³adni, podob-

j a k t o d z i a ł a

2

24

4

M

Ł

ODY

TECHNIK

8/2005

W e p o c e e l e k t r o n i k i c i ą g l e u l e -

p s z a n e s ą w y n a l a z k i m e c h a n i c z n e

nie jak w sprawdzonych przek³ad-
niach planetarnych. Czêœci s¹ ³atwe
w produkcji.

W zale¿noœci od zastosowa-

nia, NuVinci CVP mo¿e posiadaæ za-
kres pre³o¿eñ (stosunek biegu najni¿-
szego do najwy¿szego) do 700%
(wiêcej ni¿ piasta Rohloff Speedhub,
zapewniaj¹ca 500%!). Pocz¹tkowo
wersja do rowerów ma mieæ zakres
ok. 300 – 400%.

Kule-planety w przek³adni Nu-

Vinci CVP stanowi¹ rodzaj napêdu
ciernego. Ka¿dy napêd cierny, aby
dzia³aæ, wymaga nacisku (jak np. ko-
³a lokomotywy zapewniaj¹ przyczep-
noœæ dziêki wielkiemu naciskowi wy-
wieranemu na szyny). Si³a ta, zwana
„si³¹ normaln¹” lub naciskiem
(clamp force), zapobiega poœlizgowi
kul wobec bie¿ni. W przek³adni pla-
netarnej NuVinci si³ê tê wytwarza
krzywka steruj¹ca momentem, a sta-
rannie skalkulowanie si³ wewnêtrz-
nych zapobiega znacz¹cym stratom
energii. Dziêki temu efektywnoœæ ca³-
kowita przek³adni mo¿e byæ porów-
nywalna z efektywnoœci¹ przek³adni
konwencjonalnych, a w sytuacjach
wymagaj¹cych czêstych zmian bie-
gów – przewy¿szaæ je.

!

M

Ł

ODY

TECHNIK

8/2005

2

25

5

Zadanie 1

W pewnym egzotycznym jêzyku wystêpuj¹ wyrazy: Aldona, Balbina, Cecylia, Dagmara, Elwira. Ustalono, co nastêpuje:
– jeden z trójki wyrazów: Aldona, Cecylia, Dagmara, oznacza psa, inny kota, a jeszcze inny kobietê,
– jeden z pary wyrazów: Aldona, Balbina, oznacza mê¿czyznê, a drugi kobietê,
– jeden z pary wyrazów: Elwira, Cecylia, oznacza kota, a drugi go³êbia.
Co oznacza ka¿dy z tych wyrazów?

Zadanie 2

Na szeœæ sposobów nale¿y podzieliæ kwadrat na dwie identyczne czêœci przy za³o¿eniu,
¿e czêœci te s¹ z³o¿eniem oœmiu kwadracików o boku równym

1

/

4

boku kwadratu.

Zadanie 3

Liczby naturalne od 1 do 8 nale¿y wpisaæ w kó³ka zawarte w figurze:
tak aby dwie kolejne liczby nie znalaz³y siê w kó³kach po³¹czonych odcinkiem.

Zadanie 4

Litery stanowi¹ce wyrazy poni¿szego ci¹gu s¹ dobrane w pewien prawid³owy sposób.
Dopisz dwa kolejne wyrazy ci¹gu. L, S, W, P, C, S, D, W, P, P, S, D, ?, ?

Zadanie 5

Narysuj figurê „koperta”
nie odrywaj¹c o³ówka od kartki i tak, aby ka¿dy odcinek by³ narysowany jednokrotnie.

logiczne

a

m

i

g

ł

ó

w

k

i

Ł

K

ażdy myśli o sobie, że jest osobnikiem myślącym. A tak naprawdę, tylko myślenie logiczne zasługuje na miano
myślenia. A to daje się wyćwiczyć przez rozwiązywanie łamigłówek logicznych. Dlatego wszystkich Czytelników
MT zapraszamy co miesiąc do ćwiczeń na tej stroniczce. Nie ogłaszamy żadnych konkursów, bo cały Wasz zysk

to coraz sprawniejsze łamanie sobie głowy. Dlatego rozwiązania zadań znajdziecie w tym numerze, jak dobrze poszuka−
cie (nie powiemy gdzie, żeby Was nie kusiło do zaglądania przed samodzielnym rozwiązaniem zadań). Życzymy powo−
dzenia, czyli połamania głów! A jeśli zasmakujecie i poczujecie niedosyt, to polecamy książkę Józefa Wajszczyka
„Jestem, więc myślę”, w której znajdziecie setki zadań tego typu (oczywiście z rozwiązaniami).

kula przechylając się

razem z osią obrotu

zmienia płynnie punkt

styku z bieżniami napę-

dzającą i napędzaną