Budowa i działanie skrzyni biegów trzy- i czterobiegowej (stopniowej)

 Budowa i działanie skrzyni biegów trzy- i czterobiegowej (stopniowej).
Najczęściej w samochodach osobowych stosowane są mechaniczne skrzynie biegów trzy i czterobiegowe. Skrzynie te dzięki zastosowaniu różnego stosunku przełożenia kół zębatych umożliwiają jazdę w przód z 3 lub 4 szybkościami i jazdę w tył z jedną szybkością. Samochody bardzo ciężkie i samochody o specjalnym przeznaczeniu mają skrzynie o większej liczbie biegów.
Obudowa skrzyni biegów jest przymocowana do obudowy sprzęgła, jako jego przedłużenie i tworzy najczęściej wraz z nim i silnikiem wspólny blok umocowany w samochodzie.
Trzybiegowa skrzynia biegów składa się z obudowy, wałka sprzęgłowego (napędzającego), wałka głównego (napędzanego), wałka pośredniego, kół zębatych, osi (wałka) z kołem zębatym tylnego biegu i mechanizmu zmiany biegów.
Zasada działania skrzyni trzybiegowej. Wałek sprzęgłowy skrzyni biegów ułożyskowany tylnym swym końcem w ściance obudowy skrzyni, zakończony jest kołem zębatym zaopatrzonym w czołowe uzębienie kłowe. W przedłużeniu wałka sprzęgłowego ułożyskowany jest wałek główny, który przenosi ruch ku kołom napędowym. Wałek ten jednym końcem ułożyskowany jest w wałku sprzęgłowym, a drugim końcem w ściance obudowy skrzyni. Wałek główny jest podłużnie rowkowany (zaopatrzony w wielowypusrty), na które nasunięte są dwa przesuwne koła zębate o różnej średnicy. Koła te zaopatrzone są w kołnierze, za pomocą których mogą być przesuwane po wałku. Mają one swobodny ruch postępowy po wałku, a obracając się, powodują obroty wałka. Koło zębate mniejsze zaopatrzone jest w czołowe uzębienie kłowe, którego kły odpowiadają kłom uzębienia na wałku sprzęgłowym. Jest to tzw. sprzęgło kłowe.
Poniżej obu wałków, ułożyskowany końcami w ściankach obudowy skrzyni biegów, znajduje się wałek pośredni, wyposażony w nieruchome koła zębate o różnej średnicy. Wałek pośredni największym swym kołem zębatym zazębiony jest na stałe z kołem zębatym wałka sprzęgłowego.
Z boku wałka pośredniego w tylnej części skrzyni umieszczony jest czwarty wałek (oś z kołem zębatym) — biegu wstecznego. Ma on koło zębate stale zazębione z odpowiednim kołem zębatym wałka pośredniego.
Bieg jałowy — luz. Napęd z wałka sprzęgłowego przekazywany jest na wałek pośredni, lecz obroty z wałka pośredniego nie są przekazywane na wałek główny, ponieważ żadne koło zębate na wałku głównym nie zazębia się z kołami wałka pośredniego.
Bieg pierwszy. Wskutek zazębienia większego koła zębatego na wałku głównym z małym kołem zębatym na wałku pośrednim ruch z wałka sprzęgłowego przez wałek pośredni przenoszony jest na wałek główny. Z powodu największej różnicy średnic kół jest to bieg (najwolniejszy, a jednocześnie najsilniejszy.
Bieg drugi. Gdy przesuniemy po wałku głównym mniejsze koło zębate i zazębimy je z odpowiednim kołem zębatym na wałku pośrednim, wówczas uzyskamy bieg drugi — szybszy. W tym przypadku koło zębate drugiego biegu na wałku głównym ma mniejszą średnicę niż napędzające je koło zębate na wałku pośrednim, a więc obraca się szybciej niż wałek pośredni, lecz jeszcze nie tak prędko jak wał korbowy silnika, ponieważ w przekazywaniu obrotów bierze udział stała przekładnia zwalniająca pomiędzy wałkiem sprzęgła a wałkiem pośrednim. Uzyskujemy więc większą szybkość jazdy, lecz jednocześnie mniejszą siłę na kołach napędowych pojazdu.
Bieg trzeci — bezpośredni. W tym przypadku koło zębate drugiego biegu na wałku głównym zostało zazębione swymi wewnętrznymi zębami (kłami) z kołem zębatym wałka sprzęgłowego, czyli wałek główny skrzyni biegów i wałek sprzęgłowy są połączone bezpośrednio, a wałek pośredni, mimo że się obraca, nie bierze udziału w przenoszeniu napędu. Wskutek bezpośredniego połączenia wałek główny skrzyni biegów obraca się z taką samą prędkością jak wał korbowy silnika. Dzięki temu uzyskuje się największą szybkość jazdy, lecz jednocześnie najmniejszą siłę na kolach napędowych pojazdu.
Bieg tylny. Gdy koło zębate na wałku głównym przesuniemy tak, że zazębimy je z kołem zębatym wałka biegu tylnego, to wprowadzimy koło pośrednie pomiędzy koło na wałku pośrednim a koło na wałku głównym. Spowodujemy wówczas obrót wałka głównego w kierunku przeciwnym do obrotów silnika. W rezultacie powoduje to odwrócenie obrotów kół samochodu i pozwala na jazdę samochodu do tyłu.
Czterobiegowa skrzynia biegów w działaniu nie różni się od skrzyni trzybiegowej. Przez zwiększenie liczby przekładni uzyskuje się możność stosowania czterech biegów w przód o różnych szybkościach.