¿Por qué el uso del rango bajo de una transmisión 4WD brinda una mejor aceleración?

Agregué esa imagen para ti. No estoy seguro de si este es el mismo transeje subaru AWD de doble rango que tiene su Forester, pero servirá para esta discusión.

La siguiente imagen muestra la dirección que toma la potencia del motor cuando el collar selecciona el juego de marchas hacia adelante o la marcha trasera.

cuando el collar se mueve hacia la parte delantera de la transmisión, donde debería estar el embrague, engrana el conjunto de engranajes de rango bajo. puede ver que la potencia pasará a través del engranaje uno, que es más pequeño, a través del engranaje 2, que está permanentemente unido a un eje intermedio corto con el engranaje 3. El engranaje 3 es nuevamente más pequeño que el engranaje 4, lo que da otra reducción y sale hacia el resto de la parte de transmisión. del transeje.

Cuando el collar se mueve hacia atrás, simplemente conecta el eje de entrada con el eje de salida y permite que los otros engranajes giren libremente.

El engranaje 1 en realidad está flotando sobre cojinetes de agujas y no engrana en absoluto con el eje de entrada. En cambio, es ese collar que se desliza hacia adelante y hacia atrás en las estrías que están bloqueadas en ese eje. El collar tiene dientes para engranar los dientes pequeños que puede ver en la imagen en los lados del collar de los engranajes. aquí hay una excelente explicación de cómo estos se deslizan hacia adelante y hacia atrás para engranar y desengranar los diferentes engranajes.

Todo eso es genial, pero ¿por qué hace que el automóvil alcance la velocidad más rápido? Esto tiene una excelente explicación de lo que realmente es el torque:

El par es una fuerza de torsión (no hace ningún "trabajo" en sí mismo, es simplemente una aplicación de energía).

El trabajo (o 'cosas') ocurre cuando se aplica el par y se produce el movimiento. "La torsión es una fuerza que tiende a girar o girar las cosas. Generas una torsión cada vez que aplicas una fuerza usando una llave. Apretar las tuercas de las ruedas es un buen ejemplo. Cuando usas una llave, aplicas una fuerza para Esta fuerza crea un par de torsión en la tuerca de seguridad, que tiende a girar la tuerca de seguridad.

Las unidades inglesas de torque son libras-pulgadas o libras-pie; la unidad SI es el Newton-metro. Observe que las unidades de momento de torsión contienen una distancia y una fuerza. Para calcular el par, simplemente multiplica la fuerza por la distancia desde el centro. En el caso de las tuercas, si la llave tiene un pie de largo y le aplicas 200 libras de fuerza, estás generando 200 libras-pie de torque. Si usa una llave de dos pies, solo necesita aplicarle 100 libras de fuerza para generar el mismo par".

En resumen:
Torque es igual a Fuerza multiplicada por Distancia

¿Cómo afecta la relación de transmisión al torque?
En pocas palabras, el torque en el trabajo (como en una rueda) es el torque de su motor multiplicado por su relación de transmisión.
Torque del motor x relación de transmisión = torque en la rueda
Digamos que tenemos un motor de 10 rpm que es capaz de 5 oz de torque (lo sabemos por las especificaciones de nuestro motor).

Digamos que tenemos 2 marchas. Nuestro engranaje de entrada (unido a nuestro motor) tiene 10 dientes Nuestro engranaje de salida tiene 50 dientes

Nuestra relación de transmisión es 5:1

Par motor x relación de transmisión = par en la rueda

5 onzas x 5:1 = 25 onzas

¿Qué pasaría si nuestra relación de transmisión fuera 1:3?

5oz x 1:3 = 1.6oz

Genial, entonces, ¿por qué el auto arranca más rápido? Quiero decir que el motor todavía está poniendo 200 libras-pie en el suelo, ¿verdad? no realmente después de pasar por su relación de 1.6: 1, en realidad está aumentando el par efectivo que el motor está dando a 320 libras-pie antes de que llegue a la transmisión. Esto también significa que las RPM de su motor serán 1,6 veces más altas para alcanzar la misma velocidad.

La respuesta corta es que en el rango bajo, las relaciones de transmisión se reducen y el motor tiene que trabajar menos en cada revolución; como resultado, puede acelerar el automóvil más rápido.