Что такое повышающая передача
Что такое режим OVERDRIVE и как им правильно пользоваться
Новые автомобили с автоматической коробкой переключения передач зачастую оснащены встроенной функцией «overdrive». По-другому это называется «повышенная передача». Похожая «фишка» есть и у машин с механической трансмиссией. Это пятая передача. Четвертая передача в транспортных средствах с АКПП — стандартный режим работы двигателя.
Если включить overdrive, то транспорт перейдет на повышенную передачу. В этой статье рассказано о том, что такое режим OVERDRIVE и как им правильно пользоваться.
Для чего нужен овердрайв
Если эта функция во время движения транспорта включена, то передача повышается по достижению определенного количества оборотов мотора. То есть, переключение происходит последовательно.
От первой до четвертой. Когда же она отключается, то четвертая передача отключается, автомобиль движется на 3 при максимальных оборотах мотора. Это позволяет экономить топливо и снижать износ двигателя. Включить или отключить функцию можно, нажав на определенную кнопку на рычаге АКПП.
Преимущества OVERDRIVE
К достоинствам режима стоит отнести следующее:
Недостатки OVERDRIVE
К минусам можно отнести следующие пункты:
Противники функции утверждают, что его использование в тяжелых условиях недопустимо. А тяжелые условия — нахождение в городе. Дело в том, что для тех водителей, которые редко выезжают за пределы городских условий, режим будет пригождаться не часто.
Когда включать овердрайв
По заявлениям специалистов, данную функцию стоит активировать в следующих случаях:
Также стоит включать overdrive при движении в городе. Это значительно уменьшит расход топлива.
Когда выключать овердрайв
Это стоит делать в следующих случаях:
Подводя итоги, хочется подметить, что режим овердрайв — отличный инструмент для каждого водителя. Главное — понять, как им пользоваться. В общем, это отличный способ уменьшить расход топлива, а также износ двигателя автомобиля и его отдельных компонентов.
Как работает механическая коробка передач: подробно и наглядно
Какой автомобильный агрегат приходит на ум сразу после двигателя? Что внушает ужас и трепет ученикам автошкол, но вызывает довольную улыбку на лицах водителей со стажем? С каким механизмом многие из нас работают по несколько часов в день, порой даже не подозревая о принципе его внутреннего устройства? Да, ответ лежит на поверхности: это механическая коробка передач. Рассказав об основных проблемах, возникающих с автоматическими коробками передач, разобравшись с мифами и слухами о бесступенчатых трансмиссиях, мы решили: хватит незаслуженно обделять вниманием самую главную, простую и, несмотря ни на что, популярную вариацию механизма, превращающего мотор из котла для сжигания топлива в сердце автомобиля.
Наглядное пособие
Специально для этого материала компания «PacPac» предоставила нам конструктор «FischerTechnik», схематично показывающий принцип работы механической коробки передач, и мы даже смогли его собрать. Обратим особое внимание на то, что он передает лишь самые базовые свойства, совершенно не учитывая ряд явлений, происходящих в реальной автомобильной КПП: в нем нет ни муфт, ни вилок, ни синхронизаторов, а выбор передачи реализуется посредством перемещения собственно первичного вала. Если бы это была реальная металлическая «механика», она прожила бы совсем недолго, разлетевшись уже после нескольких десятков переключений. Тем не менее, взглянув на эту маленькую бесстрашную «коробочку передачек», лихо подтыкающую их без синхронизации в неподвижный вторичный вал, можно увидеть и понять основное предназначение агрегата: давать возможность менять передаточное отношение при помощи шестерней различного размера. А это уже что-то.
Конструктор FischerTehnik, демонстрирующий принцип работы МКПП
Изобретая велосипед
Начиная повествование о коробке передач, стоит вкратце разобраться – а зачем вообще она нужна? Ведь всем известно, что главное в машине – двигатель, так неужели нельзя напрямую передать выполняемую им работу на колеса, не выдумывая сложных схем с кучей шестерней, третьей педалью в салоне и рычагом, который надо постоянно ворочать? К сожалению, нет.
Для ответа на этот очевидный вопрос лучше всего посмотреть на велосипед, точнее, его эволюцию. Простейший вариант представляет собой две звездочки, связанные цепной передачей. Вращая одну – ведущую – звездочку при помощи педалей, наездник приводит в движение вторую – ведомую, связанную непосредственно с колесом, таким образом вращая его. Велосипед движется вперед, все счастливы и довольны. По крайней мере, были до определенного момента – до тех пор, пока велосипед служил для перемещения по относительно ровным и горизонтальным поверхностям. Внезапно выяснив, что порой на пути встречаются подъемы, рыхлые грунты и прочие неудобства, люди задумались об усовершенствовании конструкции. Результатом стало как раз то, что можно назвать прообразом механической коробки передач – наборы звездочек спереди и сзади, позволяющие изменять передаточное отношение.
Передаточное отношение – частное, получаемое при делении скорости ведущей звезды на скорость ведомой, то есть количества их оборотов. Оно обратно передаточному числу, которое рассчитывается как отношение числа зубьев на ведомой звездочке к их числу на ведущей. Проще говоря, чем меньше ведущая звезда и больше ведомая, тем легче будет ее вращать и тем медленнее она будет двигаться. Снова вспоминаем старые велосипеды: спереди педалями приходилось вращать большую звезду, в то время как звездочка на задней втулке была маленькой. В результате, пытаясь в детстве тронуться на каком-нибудь «Урале», приходилось всем весом налегать на педали, чтобы провернуть заднее колесо. Ну а сейчас магазины изобилуют россыпью двухколесников, даже самые бюджетные из которых имеют по несколько звезд сзади и спереди. Благодаря этому можно, например, изменить набор: ведущая звездочка будет маленькой, а ведомая – большой. Тогда педали будут вращаться очень легко, но особо разогнаться не получится. Зато в горку можно будет ехать, а не тащить.
От велосипеда к автомобилю
К чему относился весь этот подробный велоликбез? Как раз к тому, зачем нужна коробка передач вообще: ведь характеристики источника энергии, будь то велосипедист или двигатель внутреннего сгорания, постоянны. Первый развивает определенную мышечную силу, ограниченную физическими возможностями, а для второго возможности выражаются количеством развиваемых оборотов. Дело в том, что в их рабочем диапазоне просто нельзя подобрать такое передаточное отношение, которое позволит и уверенно тронуться с места, и разогнаться до 150 и более километров в час. Ситуация усугубляется тем, что если у велосипедиста максимальный «крутящий момент» доступен практически «с холостых оборотов», то с ДВС ситуация иная: для его достижения обороты должны быть довольно высокими. Да и максимальная мощность, тоже немаловажная для движения, появляется в верхнем их диапазоне.
Какой из этого следует вывод? Придется прибегать к тому же приему, что и на велосипеде: изменять передаточное отношение. Между чем и чем? Сейчас разберемся.
А теперь – к самой коробке передач
Принципиально от велосипедной трансмиссии автомобильная коробка передач отличается типом привода: если в первой используется цепь, то вторая имеет в своей основе шестеренный механизм. В целом же суть у них одна: и там, и там шестерни (звезды) имеют неодинаковые размеры, обеспечивая разное передаточное отношение. Кстати, изначально, в ранних КПП они были простыми прямозубыми, а позже стали косозубыми, так как в этом случае обеспечивается более тихая их работа.
В общем виде механическая коробка передач представляет собой набор параллельных валов, на которых «нанизаны» шестерни. Их задача – передать крутящий момент с маховика двигателя на колеса. В классическом случае для этого используется либо два, либо три вала. Рассмотрим трехвальный вариант, от которого будет проще перейти к двухвальному.
Итак, в трехвальном исполнении в КПП есть первичный, вторичный и промежуточный валы. Первые два при этом расположены на одной оси, являясь будто продолжением друг друга, но независимы и вращаются отдельно, а третий физически располагается под ними. Первичный вал короткий: одним концом он через сцепление соединен с маховиком двигателя, то есть принимает с него крутящий момент, а на втором конце расположена одна-единственная шестерня, передающая этот момент дальше, на промежуточный вал. Он, как мы помним, находится ниже ведущего и представляет собой уже длинный стержень с шестернями на нем. Их количество совпадает с количеством передач, плюс одна для соединения с первичным валом.
Закреплены шестерни на промежуточном валу жестко, зачастую они вытачиваются из единой металлической заготовки. Их можно назвать ведущими (хоть и приводятся в движение они через первичный вал). Постоянно вращаясь, они передают крутящий момент на ведомые шестерни вторичного вала (их здесь, кстати, уже ровно столько же, сколько передач). Этот третий вал схож с промежуточным, но главное отличие в том, что шестерни на нем являются подвижным элементом: они не связаны с валом жестко, а нанизаны на него и вращаются на подшипниках. Их продольное перемещение при этом исключено, они расположены строго напротив шестерней промежуточного вала и вращаются вместе с ними (хотя существует и другой вариант, когда шестерни могут двигаться вдоль вала). Одним концом вторичный вал, как мы помним, обращен к первичному, а второй служит уже непосредственно для передачи крутящего момента на колеса – например, через кардан и редуктор заднего моста.
Итак, мы получили конструкцию, где первичный вал при сомкнутом сцеплении вращает промежуточный, а тот – одновременно все шестерни на вторичном валу. Однако сам вторичный вал по-прежнему неподвижен. Что нужно сделать? Включить передачу.
Включаем передачу
Включение передачи означает соединение одной из шестерней вторичного вала с ним самим, чтобы они начали вращаться вместе. Осуществляется это так: между шестернями располагаются специальные муфты, которые могут перемещаться вдоль вала, но вращаются вместе с ним. Они выполняют роль «замков», при помощи зубчатых венцов на своих соприкасающихся торцах жестко соединяющих вал с шестерней, к которой примыкает муфта. Она приводится в движение вилкой – этакой «рогаткой», которая, в свою очередь, соединена с рычагом КПП – тем самым, которым орудует водитель. Привод КПП может быть разным: рычажным (с использованием металлического вала), тросовым и даже гидравлическим (такой используют на грузовиках).
На видео: Коробка передач FischerTechnik — Первая передача
Теперь картинка более-менее сложилась: передвинув муфту к одной из шестерней вторичного вала и замкнув их, мы добиваемся вращения вала и, соответственно, передачи крутящего момента на колеса. Но тут есть еще несколько «фишек», о которых нужно упомянуть.
Синхронизаторы
Для этих целей используются детали, именуемые – внезапно – синхронизаторами. Принцип их работы прост настолько же, насколько и их название. Для синхронизации скоростей двух вращающихся узлов используется самое простое решение: сила трения. Перед тем, как войти в зацепление с шестерней, муфта подходит к ней вплотную. Контактная часть шестерни имеет коническую форму, а на муфте расположен ответный конус, на котором установлено бронзовое кольцо (или несколько колец, так как эти детали, как можно понять, подвергаются основному износу). Прижимаясь к зубчатому колесу через эту «прокладку», муфта разгоняет или тормозит его до своей скорости. Далее все идет уже как по маслу: поскольку теперь две детали неподвижны относительно друг друга, муфта легко, плавно, без рывков и толчков входит в зацепление с шестерней посредством зубчатых венцов, расположенных в зоне сопряжения, и они продолжают движение вместе.
Прямая и повышающая передачи
Переходим к следующему пункту. Представим себе, что, постепенно разгоняясь, мы достигли такой скорости движения автомобиля, при которой двигатель в состоянии обеспечить то, о чем мы говорили в самом начале, – непосредственное вращение колес без помощи дополнительных шестерней. Какое решение этой задачи будет наиболее простым? Вспоминая, что первичный и вторичный вал в трехвальной КПП располагаются на одной оси, мы приходим к простому выводу: нужно соединить их напрямую. Таким образом мы добиваемся желаемого результата: скорость вращения маховика двигателя совпадает со скоростью вращения вторичного вала, непосредственно передающего крутящий момент на колеса. Идеально! При этом передаточное отношение, очевидно, составляет 1:1, поэтому такая передача называется прямой.
На видео: Коробка передач FischerTechnik — Вторая передача
Прямая передача является весьма удобной и выгодной: во-первых, минимизируются потери энергии на вращение промежуточных зубчатых колес, а во-вторых, сами колеса гораздо меньше изнашиваются, так как на них не передается никакого усилия. Однако мы помним, что шестерни промежуточного и вторичного валов всегда находятся в зацеплении, и оно никуда не пропадает, так что они продолжают вращаться, но уже «вхолостую», не передавая крутящий момент.
А что если пойти еще дальше и сделать передаточное число меньше единицы? Нет проблем: это практикуется уже давно. На деле это означает, что ведомая шестерня будет меньше ведущей, а, следовательно, двигатель при той же скорости, что и на прямой передаче, будет работать на меньших оборотах. Преимущества? Снижаются потребление топлива, шум и износ двигателя. Однако крутящий момент в таких условиях будет далеко не самым высоким, и для передвижения нужно поддерживать большую скорость. Повышающая передача (ее еще называют овердрайв) служит в основном для поддержания этой скорости при постоянном движении, а при обгоне вам, скорее всего, придется переключиться на пониженную.
Задний ход
Ну вот, с тем, как ехать вперед, мы разобрались, а как же реализовать задний ход? Ведь вращение маховика не изменишь, а значит, и первичный вал будет всегда вращаться строго в одном направлении. На самом деле, здесь все еще проще.
На видео: коробка передач FischerTechnik, задняя передача
Имея ведущую и ведомую шестерни и необходимость изменить направление вращения последней, достаточно просто расположить между ними третью – промежуточную. Вопрос решен! Задний ход в автомобилях, как правило, выполнен именно так. Соответственно, ведущая и ведомая шестерни по-прежнему располагаются на своих местах, а вторичный вал при этом вращается в обратную сторону – противоположную первичному.
Двухвальные коробки передач
Как мы и обещали, от трехвальной КПП перейдем к двухвальной. На самом деле различий в их устройстве и работе – минимум. Главное заключается в том, что промежуточный вал отсутствует, а его роль в полном объеме берет на себя первичный. На нем располагаются неподвижные шестерни, и он же напрямую передает крутящий момент на вторичный вал.
Также из несоосного расположения вторичного вала относительно первичного проистекает второе отличие двухвальной КПП: отсутствие прямой передачи в силу банальной физической невозможности жестко соединить напрямую эти два вала. Это, конечно, не мешает подобрать передаточное отношение повышенных передач таким образом, чтобы оно стремилось к значению 1:1, но привод в любом случае будет осуществляться через шестерни со всеми сопутствующими этому потерями.
Из явных плюсов двухвальной коробки можно отметить ее компактность по сравнению с трехвальной, но из-за отсутствия промежуточного ряда шестерней сокращается вариативность подбора передаточных отношений. Таким образом, ее можно использовать там, где меньший вес и размеры играют большую роль, чем высокий крутящий момент и широкий диапазон передаточных чисел.
Вместо заключения
Разумеется, в этом материале мы оставили за бортом некоторые технические тонкости и нюансы. Точное устройство синхронизаторов с сухарями, пружинами, шариками и стопорными кольцами, особенности эксплуатации несинхронизированных КПП, различия и преимущества существующих типов привода муфт включения передач – все это было сознательно оставлено в стороне, чтобы не перегружать детальной информацией тех, кто только пытается разобраться в принципах работы «механики». Как раз для такой аудитории этот текст и написан – вряд ли человек, знакомый с внутренним устройством коробки передач, почерпнет из него что-то новое. А вот для новичков, желающих узнать, что же там, на другом конце салонного рычага МКПП, статья может быть полезна. Ведь знания дают не только теоретическую подкованность – теперь многим станет ясно и то, как правильно эксплуатировать свой автомобиль: почему не стоит включать передачи, не предназначенные для движения на выбранной скорости, почему не стоит торопиться в переключениях или изображать раллийного гонщика с «секвенталкой» при эксплуатации гражданского автомобиля в обычных городских условиях, почему все же нужно менять масло не только в двигателе, но и в коробке передач. И если кто-то задумается или сделает для себя новые выводы – значит, все это было написано не зря. А это, как известно, самое важное.
Режим овердрайв в АКПП
Владельцам автомобилей с АКПП будет интересно узнать, что такое овердрайв и как его использовать.
Несмотря на то что любая коробка перемены передач, изменяющая передаточное отношение в соответствии со скоростью движения автомобиля и оборотами двигателя без непосредственного вмешательства водителя, может называться автоматической (АКПП), это название закрепилось только за гидромеханической планетарной коробкой перемены передач. Хотя в последние несколько десятков лет появились машины с автоматическим переключением передач механических коробок, имеющих электромеханические или электропневматические исполнительные устройства, их не называют «автомат». Для них придумали называние «робот». Вариатор же вовсе не является коробкой перемены передач, так как не имеет набора ступеней с фиксированным передаточным отношением, а плавно меняет его по мере необходимости, поэтому относится к бесступенчатой трансмиссии.
Повышающая передача
Рассмотрим автомат автомобиля, который имеет 3 передачи и овердрайв. Причем третья ступень всегда прямая, то есть ее передаточное отношение равно 1. А овердрайв в АКПП – это повышающая ступень с передаточным отношением меньшим 1. Чтобы было понятнее о чем идет речь, рассмотрим механику. В механической коробке четвертая скорость – прямая, а пятая – повышающая. Это значит, что вторичный вал вращается быстрее первичного. Автомат тоже имеет повышающую ступень. И включаться она должна в тех же случаях, что и в механической коробке, то есть по окончании разгона и достижения автомобилем достаточной скорости. Обычно автомат включает овердрайв на скорости более 50 км/час, как только водитель ослабит нажим на педаль акселератора.
Водитель может включать или выключать режим overdrive. Для этого на рычаге селектора АКПП имеется кнопка с надписью O/D on/off. Включенный overdrive не имеет световой индикации, а при его отключении на щитке приборов загорается желтая надпись O/D off. Выключить этот режим можно также, нажав педаль акселератора до пола. Так включается режим АКПП kick down, во время действия которого автомат переключается на низшую передачу и устанавливает режим запрета включения режима овердрайв. Чтобы не запоминать, в каком положении должна быть кнопка при включенном и выключенном овердрайве, ориентируйтесь по световой индикации. Светящаяся надпись O/D off говорит о том, что АКПП не будет включать повышающую передачу ни при каких условиях.
Для включения овердрайва используется та же кнопка, что и для выключения. Если надпись погасла, значит режим включился, и АКПП ждет подходящих условий, чтобы перейти на повышающую передачу.
Когда необходимо выключать овердрайв
Этот режим АКПП рекомендуется выключить:
Овердрайв в городе
Нужно ли выключать режим овердрайв в городе? На этот счет существует два диаметрально противоположных мнения, которые вместе с аргументацией той и другой стороны мы сейчас и приведем.
Мнение первое – в городе этот режим необходимо выключать. Объясняется это тем, что по городу в отличие от автострады невозможно длительное время двигаться с постоянной скоростью, поэтому коробка не сможет большую часть времени работать на повышающей передаче. Происходит это из-за большого количества других участников движения и светофоров. А так как автомобиль не может долго двигаться на повышающей передаче, его автомат совершает большое количество переключений скоростей и блокировок гидротрансформатора. Поэтому, во-первых, возрастает расход топлива, во-вторых, увеличивается износ деталей и узлов АКПП.
Мнение второе, как нетрудно догадаться, заключается в том, что режим, повышающий передаточное отношение АКПП, не нужно выключать. Аргумент водителей, использующих режим овердрайв в городе следующий. В городском цикле автомат совершает больше переключений, чем на трассе независимо от того, включен овердрайв или нет. Аналогично обстоят дела и с расходом топлива, который при одинаковом стиле езды в одно и то же время года по городу выше, чем на автостраде. Поэтому движение на повышающей передаче хоть немного да сократит расход топлива.
Работа коробки с включенной IV ступенью
Если овердрайв не выключен, то при разгоне автомобиля коробка последовательно переключает передачи с I до IV.
Во время работы повышающей ступени включается блокировка гидротрансформатора. В этот момент можно ощутить небольшой толчок, который некоторые автолюбители ассоциируют с переходом на повышающую передачу.
Хотя этот толчок и не является следствием перехода в овердрайв, его наличие косвенно подтверждает переключение коробки на повышающую ступень. Во время торможений происходит разблокировка гидротрансформатора и переключение на низшие передачи.
Зачем нужна повышающая ступень
Овердрайв нужен для более комфортного и экономного передвижения на дальние расстояния. Его следует включать в следующих условиях:
Другие режимы работы автомата
Рукояткой селектора можно выбрать следующие режим работы:
Передаточное отношение
Передаточное число зубчатой передачи вычисляется, как отношение числа зубцов ведомой шестерни к числу зубьев ведущей. Оно показывает, во сколько раз момент силы на ведомом валу больше чем на ведущем и обратно пропорционально отношению угловых скоростей ведомого и ведущего валов. Иными словами, передаточное отношение ниже единицы, которое имеет овердрайв, говорит о том, что момент силы на вторичном валу коробки меньше чем на первичном. А скорость вращения вторичного вала напротив больше чем первичного.