Для чего нужна повышенная и пониженная передача
Зачем нужна пониженная передача в автомобиле
Как известно, основным назначением трансмиссии является передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса. При этом трансмиссия не только передает, но и преобразовывает крутящий момент. Большинство водителей знают, что ступенчатая коробка передач имеет низшие и высшие передачи. Условно, 1,2 и 3 можно считать пониженной, 4 принято считать прямой передачей, тогда как 5 и 6 повышенной.
Сразу отметим, что применительно к внедорожникам, грузовикам и различным видам техники такого условного деления недостаточно. Дело в том, что КПП на подобных машинах имеют не только «низшие» и «высшие» передачи, но и так называемые понижающие передачи. Далее мы рассмотрим, зачем нужна понижающая передача, что это такое и как работает, а также как пользоваться пониженной передачей.
Для чего нужна пониженная передача
Итак, остановимся на примере внедорожника. В данном случае понижающая передача позволяет значительно повысить проходимость машины. Простыми словами, наличие понижающей передачи позволяет такому автомобилю проехать там, где машины с обычной КПП не имеют возможности преодолеть препятствие и продолжить движение.
Чтобы было понятнее, нужно обратить внимание на следующее. Обычно силовой агрегат выдает максимальную мощность при определенном количестве оборотов. Также на определенных оборотах, причем отличных от оборотов максимальной мощности, достигается и максимум крутящего момента, который передается посредством трансмиссии на ведущие колеса.
Так вот, обычно коробки передач выполняются так, чтобы двигатель отдавал максимум момента и мощности достаточно равномерно на различных скоростях. Первая передача позволяет трогаться с места, причем на такой передаче «упор» сделан на максимальный крутящий момент, тогда как на 5-ой автомобиль может двигаться с высокой скоростью на оборотах максимальной мощности.
Результата — при нажатии на педаль газа машина «зарывается» колесами в снег или грязь, буксует и не может продолжить движение. Если же переключиться на вторую скорость и выше, двигатель попросту заглохнет, так как ему недостаточно оборотов и мощности для преодоления сложного участка.
Получается, в ситуации, когда нужна высокая мощность двигателя (высокие обороты), однако также необходима плавная езда с невысокой скоростью и небольшой частотой вращения колес, обычная КПП бессильна. Именно с учетом данных особенностей внедорожники получают раздаточную коробку с пониженной передачей.
Так вот, активная пониженная передача имеет высокое передаточное отношение. Это позволяет снизить частоту вращения колес и одновременно раскручивать двигатель до оборотов максимальной мощности. В результате машина получает возможность двигаться с низкой скоростью на оборотах максимальной мощности. Такая особенность незаменима на бездорожье, при движении на подъем, на крутых спусках и т.д.
Пониженная передача и особенности использования
Начнем с того, что пониженная (понижающая) передача может присутствовать как в устройстве механической, так и автоматической коробки. При этом наилучшим вариантом принято считать решение с раздаточной коробкой отдельного типа. К сожалению, обычно отдельную раздатку сегодня ставят на дорогостоящие полноценные внедорожники, так как такая коробка повышает вес и приводит к общему удорожанию авто. Если же отдельной раздатки (с собственным рычагом) нет, тогда пониженную передачу нужно включать отдельной кнопкой.
Также нужно помнить, что пониженная передача на разных авто имеет определенное передаточное число. Чем это число оказывается выше, тем лучше автомобиль «выгребает» на плохом покрытии под нагрузкой.
Еще следует учитывать, что наличие пониженной передачи накладывает на водителя определенные обязательства. Другим словами, нужно уметь пользоваться данным решением, так как некоторые необдуманные действия и грубые ошибки могут вывести КПП из строя. Давайте рассмотрим, если в авто есть пониженная передача, как пользоваться такой передачей правильно.
Это возможно, если водитель слишком активно нажимает на педаль газа и держит ДВС в диапазоне оборотов максимальной мощности одновременной с интенсивной работой педалью сцепления.
Что в итоге
Как видно, пониженная передача в автомобиле, который позиционируется в качестве внедорожника, является необходимостью. При этом от передаточного отношения будет зависеть и эффективность работы самой понижающей передачи.
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.
Почему полезен пониженный режим АКПП и как правильно его использовать
Типы КПП имеют определенные преимущества и минусы. В случае с автоматом, больше подходит для передвижения по городским дорогам, где требуется умеренная скорость. Говоря о механике, здесь прослеживается хорошая экономичность, благодаря которой автомобилист чувствует свое авто на полную. Бывает, что, преодолевая возвышенности, сложно подобрать оптимальную передачу. Если переключиться на третью, мотору недостаточно мощности. Включенная вторая – излишняя тяга, приводящая к перерасходу двигателя. Вот здесь и не обойтись без пониженной передачи.
Режим понижения или комфорт по бездорожью
Автоматическая коробка передач завоевывает признания не только среди начинающих водителей, также пришлась по душе автомобилистам со стажем. Сочетание удобства пользования и надежности – все это АКПП. Век развития технологий оставил след и на ней, оснащая режимом с пониженными передачами. Что в свою очередь обеспечивает комфортную езду по любой местности, особенно по сложным трассам.
Большинство современных модификаций коробок-автоматов имеет буквенную маркировку, означающую такое понижение. Обычно выглядит это с надписью «L». Активация такого режима дает возможность в нужный момент переключиться, учитывая дорожные условия. Продвинутые модели авто, в основном это внедорожники, оснащены АКПП специальным функционалом, позволяющим адаптироваться машине на скалах, при езде по песку или снегу.
Включаем «понижайку»
Запустив передачу пониженного действия, происходит передача большого крутящегося момента на привод колес. В итоге труднопроходимые места дорог преодолеваются без серьезной нагрузки на двигатель.
Данный режим не единственный на современных автоматах. Водитель может выбрать также и другие рабочие режимы. Сэкономить топливо можно во время поездки по магистралям, переведя коробку в работу скоростной езды. Мы часто сталкиваемся с проблемой пробок, в такой ситуации логично перевести коробку в режим, не превышающий первой передачи. Обычно данный настрой используется во время движения на малых скоростях.
Зимняя езда на автомате
Установленные современные системы авто позволяют при сильных морозах двигаться с места после длительного бездействия. Но это не значит, что нужно спешить. Правильнее будет, если позволить мотору потрудиться, не напрягаясь. Таким образом при разжижении масляной смеси наполниться смазочная система. В результате произойдет нагрев поршневого элемента. Манипуляции займут не более трех минут.
После заведенного двигателя и нажатия на педаль тормоза, следует перевести АКПП в положение D. Данный режим секунд тридцать, затем идет переключение на задний ход (R). Далее немного придется подождать, повторив подобные действия дважды. Водитель слегка должен отжать педаль газа, изначально задержав ручник.
Правильное передвижение заснеженной трассой требует максимальной плавности, без резкого разгона и торможения. Между своим автомобилем и едущим впереди, должна выдерживаться достаточная дистанция. Не забывайте, следуя по заснеженной трассе, где часто попадаются участки наледи, срабатывание ABS обеспечит транспортному средству прямолинейного движения. При этом тормозной путь увеличиться.
Продлеваем жизнь автоматики
В первую очередь потенциал работоспособности коробки-автомата обусловлен бережной эксплуатацией. Немаловажный фактор, продлевающий долговечность механизма – своевременное и качественное обслуживание.
Продолжительность комфортной езды на автомате будет дольше, если постоянно следить за уровнем масла в коробке. Использование щуп из двигателя поможет разобраться с этим. Главное, не допускать утечек, осуществляя замену масло с фильтром. Желательно делать это каждые 40–60 тыс. км. Также не стоит экономить, лучше пользоваться оригинальным средством.
В плане эксплуатации, автоматика в разы сложнее механики. При этом такая трансмиссия больше подходит для поездок по мегаполису. Только есть нюанс, автомату не нравятся высокие перегрузки. Не доводите систему до истязаний до момента, пока она не прогреется. Особенно это касается зимы.
Пересев однажды с механики на автомат, можно уверенно заявить: назад вы не пересядете.