Pierwszy bieg służy do ruszania, najwyższy do spokojnej jazdy z większą prędkością, a pomiędzy nimi znajdują się przełożenia potrzebne podczas przyspieszania. Ten podział zna każdy kierowca. Mało kto zastanawia się jednak, co dokładnie dzieje się wewnątrz skrzyni po przesunięciu lewarka.
Jedno z przełożeń może zajmować szczególne miejsce w konstrukcji. To bieg bezpośredni, nazywany również przełożeniem bezpośrednim albo direct drive.
Czym jest bieg bezpośredni?
Najprościej mówiąc, bieg bezpośredni ma przełożenie 1:1. Jeden pełny obrót wałka wejściowego skrzyni odpowiada jednemu obrotowi jej wałka wyjściowego.
W tabeli przełożeń będzie oznaczony wartością:
1,000
Nie oznacza to, że wał korbowy silnika wykonuje dokładnie tyle samo obrotów co koła. Za skrzynią znajduje się jeszcze przekładnia główna i mechanizm różnicowy. Jeżeli przekładnia główna ma przełożenie 4,1:1, również na biegu bezpośrednim silnik wykona około 4,1 obrotu na jeden obrót koła.
Określenie „bezpośredni” dotyczy zatem pracy samej skrzyni, a nie całego układu napędowego.
Co oznaczają pozostałe wartości?
Na pierwszym biegu przełożenie może wynosić przykładowo 3,8:1. Oznacza to, że wałek wejściowy musi obrócić się 3,8 raza, aby wałek wyjściowy wykonał jeden obrót. Skrzynia zmniejsza wówczas prędkość obrotową, ale zwiększa moment dostępny na wyjściu. Dzięki temu samochód może sprawnie ruszyć.
W uproszczeniu przełożenia można podzielić na trzy grupy:
- powyżej 1,000: biegi redukcyjne, zwiększające moment obrotowy,
- dokładnie 1,000: bieg bezpośredni,
- poniżej 1,000: nadbiegi, czyli overdrive.
Przy przełożeniu 0,80:1 wałek wyjściowy obraca się szybciej od wejściowego. Taki bieg obniża prędkość obrotową silnika podczas szybkiej jazdy i dlatego często jest wykorzystywany na trasie.
Jak działa to wewnątrz klasycznej skrzyni?
W tradycyjnej, trzywałkowej skrzyni montowanej wzdłużnie napęd na niższych biegach przepływa przez wałek pośredni i odpowiednią parę kół zębatych. Każdy taki kontakt powoduje niewielkie straty wynikające z tarcia i mieszania oleju.
Po włączeniu klasycznego biegu bezpośredniego synchronizator może połączyć wałek wejściowy z głównym wałkiem wyjściowym. Moment obrotowy płynie wtedy przez skrzynię niemal na wprost. Koła pozostałych biegów nadal się obracają, ale nie przenoszą zasadniczego obciążenia.
Taki przepływ mocy opisuje m.in. dokumentacja serwisowa skrzyń Eaton: na biegu bezpośrednim sprzęgło przesuwne przekazuje napęd z wałka wejściowego prosto na wałek główny, podczas gdy pozostałe zestawy kół nie są obciążone.
Zaletą tego rozwiązania są niewielkie straty mechaniczne, ograniczone nagrzewanie oraz wysoka zdolność przenoszenia momentu.
Nie każda skrzynia z przełożeniem 1:1 jest konstrukcyjnie bezpośrednia
Tutaj pojawia się ważne rozróżnienie. W potocznym znaczeniu biegiem bezpośrednim nazywa się każde przełożenie wynoszące dokładnie 1,000:1. W sensie konstrukcyjnym określenie może być zarezerwowane dla skrzyni, w której wałek wejściowy zostaje rzeczywiście połączony z wyjściowym.
W wielu samochodach przednionapędowych silnik i skrzynia są ustawione poprzecznie. Przekładnia ma inną budowę niż klasyczna skrzynia stosowana w aucie tylnonapędowym. Przełożenie zbliżone do 1:1 może być wytwarzane przez parę kół zębatych, bez fizycznego spięcia współosiowych wałków.
Dla kierowcy efekt pozostaje podobny: prędkości wałków wejściowego i wyjściowego są niemal identyczne. Z punktu widzenia mechanika droga przekazywania momentu nie musi być jednak dosłownie bezpośrednia.
Który bieg jest bezpośredni?
Nie istnieje jedna odpowiedź właściwa dla wszystkich samochodów. W starszych czterobiegowych skrzyniach manualnych biegiem bezpośrednim najczęściej była czwórka. Po wprowadzeniu pięciobiegowych przekładni układ często wyglądał następująco:
- czwarty bieg: 1,000:1,
- piąty bieg: nadbieg, np. 0,82:1.
W nowoczesnych skrzyniach sześciobiegowych bieg 1:1 może być czwórką, piątką, a czasami nawet szóstką. Zależy to od konstrukcji przekładni, przełożenia głównego, charakterystyki silnika i przeznaczenia samochodu.
Dobrym przykładem różnic są skrzynie pojazdów użytkowych. Eaton oferuje przekładnie w wersjach direct-drive oraz overdrive. W jednej bezpośrednie przełożenie 1:1 może być biegiem najwyższym, w drugiej znajduje się o jeden stopień niżej, a ostatni bieg jest nadbiegiem.
Numer biegu nie definiuje więc jego rodzaju.
Jak znaleźć bieg bezpośredni w swoim samochodzie?
Nie należy rozpoznawać go na podstawie odgłosu silnika ani położenia lewarka. Potrzebna jest tabela przełożeń konkretnej wersji skrzyni.
Informacji można szukać w:
- instrukcji obsługi,
- danych homologacyjnych,
- dokumentacji serwisowej,
- katalogu technicznym producenta,
- specyfikacji skrzyni oznaczonej konkretnym kodem.
W tabeli należy znaleźć wartość 1,000 lub 1,00. Numer wiersza wskaże bieg bezpośredni.
Trzeba zwrócić uwagę na dokładną wersję samochodu. Ten sam model mógł otrzymywać kilka skrzyń zależnie od silnika, rocznika, rodzaju napędu i rynku sprzedaży. Dane znalezione dla wersji benzynowej nie muszą pasować do diesla, a skrzynia po wymianie mogła pochodzić z innego wariantu auta.
Jeżeli żaden bieg nie ma przełożenia 1,000, przekładnia może nie mieć literalnego biegu bezpośredniego. Wartość 1,02 czy 0,97 jest bliska jedności, ale technicznie pozostaje innym przełożeniem.
Jak wrzucić „D” w manualnej skrzyni?
Nie robi się niczego nietypowego. Po znalezieniu biegu o przełożeniu 1:1 należy włączyć go dokładnie tak samo jak każde inne przełożenie:
- Odjąć gaz.
- Wcisnąć sprzęgło.
- Przesunąć lewarek w pozycję właściwego biegu.
- Płynnie zwolnić sprzęgło i ponownie dodać gazu.
Litera D w tytule jest grą słów. Nie występuje na schemacie manualnej skrzyni. Trzeba jej szukać w „manualu” rozumianym jako instrukcja lub dokumentacja samochodu, a nie jako dodatkowej pozycji wybieraka.
Jeżeli bieg bezpośredni jest czwórką, kierowca włącza po prostu czwarty bieg. Sterownik samochodu nie wyświetli przy tym komunikatu „direct”.
Czy jazda na biegu bezpośrednim oszczędza paliwo?
Niekoniecznie. Klasyczny bieg bezpośredni może zapewniać wysoką sprawność mechaniczną skrzyni, ponieważ moment nie musi przechodzić przez dodatkowe pary obciążonych kół zębatych. Nie oznacza to jednak automatycznie najniższego spalania całego samochodu.
Przy wyższej prędkości znacznie ważniejsze mogą być obroty silnika. Jeżeli bieg bezpośredni utrzymuje 3000 obr./min, a nadbieg obniża je do 2400 obr./min, samochód prawdopodobnie zużyje mniej paliwa na nadbiegu, mimo nieco większych strat wewnątrz przekładni.
Z drugiej strony zbyt wczesne włączenie wysokiego biegu może doprowadzić do pracy silnika na bardzo niskich obrotach i pod dużym obciążeniem. Objawami są drgania, buczenie oraz słaba reakcja na gaz. Taka jazda obciąża m.in. sprzęgło, koło dwumasowe i elementy układu korbowego.
Najlepszy bieg zależy więc od prędkości, nachylenia drogi, obciążenia samochodu i zapotrzebowania na moc, nie od samego faktu, że jego przełożenie wynosi 1:1.
Bieg bezpośredni nie zawsze jest najlepszy do przyspieszania
Podczas przyspieszania niższe przełożenie zwiększa moment trafiający na koła. Dlatego redukcja z biegu bezpośredniego na niższy może wyraźnie poprawić dynamikę, nawet jeśli skrzynia na przełożeniu 1:1 pracuje mechanicznie bardzo efektywnie.
Przykładowo silnik może rozwijać 250 Nm. Na biegu o przełożeniu 1,5 skrzynia, przed uwzględnieniem strat, przekaże na wyjście około 375 Nm. Na biegu 1:1 będzie to około 250 Nm. Dalej moment zostanie jeszcze zwielokrotniony przez przekładnię główną.
Dlatego podczas wyprzedzania ważniejszy od „bezpośredniości” jest taki dobór biegu, aby silnik znalazł się w użytecznym zakresie obrotów.
D w automacie oznacza coś zupełnie innego
W automatycznej skrzyni pozycja D oznacza „Drive”, czyli normalny program jazdy do przodu. Nie jest nazwą jednego konkretnego przełożenia. Po wybraniu D sterownik sam zmienia biegi, a w trakcie jazdy może również włączyć przełożenie 1:1.
Nie należy też mylić biegu bezpośredniego z blokadą konwertera momentu obrotowego. Lock-up ogranicza poślizg w sprzęgle hydrokinetycznym, tworząc mechaniczne połączenie między silnikiem a przekładnią. Może działać na kilku biegach, nie tylko na przełożeniu 1:1.
Podobnie nazwa DSG, rozwijana jako Direct-Shift Gearbox, nie oznacza, że skrzynia przez cały czas pracuje na biegu bezpośrednim. Odnosi się do sposobu szybkiej zmiany przełożeń przy użyciu dwóch sprzęgieł.
Najważniejsza jest liczba, a nie pozycja lewarka
Bieg bezpośredni nie jest ukrytą funkcją, którą trzeba specjalnie aktywować. To zwykły bieg o szczególnej relacji prędkości wałków skrzyni.
Aby go znaleźć, wystarczy zapamiętać trzy zasady:
- przełożenie 1,000:1 oznacza bieg bezpośredni,
- może mieć różny numer zależnie od konstrukcji skrzyni,
- nie każda manualna przekładnia ma dokładne przełożenie 1:1.
Literę D rzeczywiście trzeba więc znaleźć w manualu, ale wyłącznie jako skrót od „direct” w danych technicznych. Na gałce zmiany biegów nadal będą widoczne jedynie cyfry i litera R.
