Nadbieg (overdrive)

Nadbieg to każdy bieg o przełożeniu liczbowo niższym niż 1:1, co oznacza, że wałek wyjściowy skrzyni biegów obraca się szybciej niż wałek wejściowy. W praktyce silnik obraca się wolniej niż wał napędowy czy koła napędzane, dzięki czemu samochód jadący autostradą może utrzymywać wysoką prędkość przy stosunkowo umiarkowanej prędkości obrotowej wału korbowego. Idea ta istnieje po to, by zerwać historyczne powiązanie między prędkością jazdy a prędkością obrotową silnika: bez przełożenia nadbiegowego silnik musiałby wyć na wysokich obrotach na otwartej drodze, zużywając więcej paliwa i szybciej się zużywając, niż to konieczne.

Mechanicznie nadbieg można uzyskać na dwa sposoby. Pierwotne rozwiązanie, powszechne od lat 30. aż po lata 80., stanowił oddzielny zespół planetarny przymocowany za główną skrzynią biegów, załączany solenoidem lub przełącznikiem elektrycznym i działający na najwyższe jedno lub dwa przełożenia. Zestaw kół planetarnych z kołem słonecznym, blokowany lub zwalniany przez sprzęgło hydrauliczne i taśmę hamulcową, podwyższał prędkość wyjściową powyżej wejściowej. Nowoczesne podejście po prostu projektuje najwyższy bieg lub biegi głównej skrzyni z przełożeniem poniżej 1:1, dzięki czemu funkcja jest wbudowana, a nie dołączona; sześciobiegowy manual może mieć piąty bieg w okolicach 0,85:1, a szósty bliżej 0,65:1.

Korzyściami są cichsza, bardziej kulturalna i ekonomiczniejsza jazda z prędkością przelotową. Obniżenie prędkości obrotowej silnika, powiedzmy, z 3500 obr./min do 2200 obr./min przy stałych 110 km/h zmniejsza straty tarcia, pracę pompowania i hałas, co potrafi zauważalnie obniżyć zużycie paliwa na autostradzie oraz złagodzić zmęczenie na długich trasach. Zmniejsza też zużycie silnika w trakcie eksploatacji samochodu, ponieważ na każdy przejechany kilometr przypada mniej obrotów.

Kompromisem jest moment obrotowy. Ponieważ przełożenie mnoży prędkość kosztem siły obrotowej, nadbieg pozostawia niewielką rezerwę do przyspieszania czy podjazdów. Próba ruszenia pod górę na nadbiegu zmusi silnik do pracy z trudem, więc bieg ten naturalnie się wyłącza, czy to działaniem kierowcy w manualu, czy automatycznym kickdownem, ilekroć żwawe przyspieszenie lub stromy podjazd wymagają większej siły uciągu. W starszych systemach z oddzielnym zespołem nadbieg był zwykle blokowany na niższych biegach właśnie z tego powodu.

Zrozumienie nadbiegu rozjaśnia kilka pokrewnych zagadnień. Jest on jednym z elementów rozpiętości przełożeń samochodu i współpracuje z przełożeniem przekładni głównej mechanizmu różnicowego, ustalając prędkość obrotową silnika dla danej prędkości jazdy. Nowoczesne automaty ośmio-, dziewięcio- i dziesięciobiegowe zawierają w istocie wiele przełożeń nadbiegowych, umożliwiając bardzo spokojną jazdę z prędkością przelotową, a przekładnie bezstopniowe osiągają ten sam relaksujący efekt bez skokowych przełożeń. W każdym przypadku zasadniczy cel pozostaje ten sam, historyczny: pozwolić silnikowi spokojnie pracować w sposób ekonomiczny, gdy samochód jest już rozpędzony.