Представленный в конце июня 2015 года в Гудвуде, вы могли обратить внимание на наличие секвентальной коробки переключения передач, которая уже давно стала неотъемлемым атрибутом спорт- и суперкаров. Поскольку некоторые каракумники заинтересовались устройством и особенностями данного типа КПП, я расскажу вам о ней. Секвентальная КПП отличается возможностью только последовательного переключения между передачами. Иными словами, водитель может перейти только на одну передачу выше либо ниже используемой, не перескакивая через остальные, как это можно сделать в классической механической КПП с поисковым принципом переключения. Предлагаю более подробно ознакомится с этим типом коробок переключения и развеять пару заблуждений, связанных с секвентальными КПП.
Принцип работы секвентальной КПП
Как мы уже выяснили, передачи этого типа трансмиссии переключаются только поочерёдно, в строго заданной последовательности. И поскольку секвентальная КПП построена на базе механической, мы будем делать отсылки по принципу работы именно к МКПП.
Во-первых
, для секвентальной КПП характерно отсутствие педали сцепления, что в первую очередь обрадует не умудренных опытом водителей. Это сильно облегчает управление автомобилем, ведь постоянные танцы левой ногой на педали сцепления, прямо скажем - дело на любителя. Сцеплением управляет не водитель, а электронный блок, который получает сигнал от сенсоров, считывающих нажатие на педаль газа и непосредственно включение конкретной передачи. Как говорится, дело техники. Когда коробка получает команду от электронного блока, с помощью специальных датчиков в прогрессивный блок передаётся новый сигнал об используемой скорости автомобиля. Прогрессивный блок является последней инстанцией, где корректируется скоростной режим на основе различных показателей: начиная от оборотов двигателя и заканчивая работой кондиционера.
Видео, демонстрирующее работу секвентальной коробки передач. Как стремительно переключаются скорости!
Во-вторых , в секвентальной КПП используются прямозубые шестерни. Они выдают больший коэффициент полезного действия, если сравнивать с косозубыми из МКПП. Это вызвано тем, что косозубые шестерни имеют больше потерь на трение. Но и крутящий момент прямозубые шестерни способны передавать меньший, поэтому в секвентальных КПП часто используют шестерни бОльшего размера для компенсации этого недостатка.
И наконец, третьей отличительной чертой секвентальной трансмиссии является наличие гидравлических сервоприводов, с помощью которых происходит переключение между передачами. В настоящее время гидравлические сервоприводы часто ассоциируют с роботизированной КПП, но это не так. В последней используются электрические.
Об одном из вариантов исполнения секвентальной коробки рассказывает в своём видео Евгений Травников:
Преимущества и недостатки секвентальной КПП
Теперь, когда мы имеем представление о принципе работы упомянутой трансмиссии, давайте разберёмся, чего же стоит от неё ожидать.
Преимущества:
1. Высокая скорость и удобство переключения между передачами. Благодаря наличию электронного блока управления и гидравлического механизма, временные затраты на переключение сокращаются до 150 миллисекунд, что играет весомую роль в профессиональном автоспорте. Более шустрым переключением передач не могут похвастаться ни одна из классических трансмиссий, причём как механических, так и автоматических. Кроме того, с секвентальной КПП вы не будете судорожно пытаться попасть в нужную скорость, мчась из всех лошадиных сил по кольцу, когда удержать автомобиль на правильной траектории мешает высокая нагрузка и тряска с вибрацией.
2. Нет потери скорости при переключении.
3. Экономичный расход топлива.
Последние два пункта являются скорее последствием первого, однако мы не можем не учесть этого, отдавая должное секвентальной КПП.
4. Возможность переключения подрулевыми лепестками.
Да, эта технология, так полюбившаяся настоящим гонщикам, открылась благодаря секвентальному механизму переключения.
Кстати, геймерам этот механизм тоже полюбился. Некоторые даже сами берутся разрабатывать такие коробки =)
Пятым преимуществом можно было бы назвать выбор между двумя режимами –автоматическим и ручным переключением передач (так называемый спорт-режим). Но эта особенность характерна для автоматических КПП. А так как секвентальная трансмиссия может существовать самостоятельно, оставим это преимущество отдельным видам автоматических КПП.
Недостатки:
Здесь речь идёт не только о тех нагрузках, которые испытывает коробка болидов Формулы 1 на гоночной трассе, но и о нагрузках, которые может испытывать гидравлический механизм при неправильном переключении на гражданских автомобилях. Как бы ни было просто переключать передачи на секвентальной КПП, делать это нужно своевременно. Агрегаты этой трансмиссии довольно чувствительны и быстро изнашиваются из-за особенностей конструкции. Ведь чем сложнее механизм, тем больше вероятность его поломки.
2. Дороговизна в обслуживании. Собственно, здесь тоже можно сослаться на конструктивные особенности секвентальной КПП, и без лишних комментариев.
Заблуждения и мифы, связанные с секвентальной КПП
1. Секвентальная КПП и роботизированная КПП – одно и то же.
Отнюдь, это не так. Несмотря на схожий принцип работы, в роботизированной КПП как минимум используются электрические сервоприводы для переключения между передачами. А в секвентальной КПП – гидравлические.
2. Секвентальная и автоматическая КПП неразлучны.
Ещё одно заблуждение, вызванное широким распространением автоматических КПП в паре со «спорт-режимом». Однако стоит вспомнить о КПП, используемых в автоспорте, и всё встаёт на свои места. Секвентальная КПП может существовать отдельно от автоматической трансмиссии.
3. Секвентальный механизм устанавливается только на болиды и другие спорткары, вместе с кулачковой коробкой.
Несомненно, дуэт этих двух технологий даёт огромное преимущество на трассе, но уже не один десяток лет секвентальная КПП используется на серийных авто, предназначенных для общественных дорог.
Применение секвентальной КПП
В настоящее время секвентальный механизм широко используется и даже успел стать классикой для некоторых мотоциклов и автомобилей. Например, этот тип трансмиссии характерен для старенького мотоцикла . Но более популярным применением этой технологии прославились модели КПП SMG, устанавливаемые на автомобили BMW с 1996 года.
SMG 1 и SMG 2 длительное время устанавливались на BMW 3 серии.
Минутка ностальгии или как это было:
1-Световой индикатор переключения на повышенную передачу
; 2-Индикатор включения передачи и программы
; 
3-Рычаг управления
; 4-; 5-Переключатель программ движения (в центральной консоли)
.
Основные компоненты первого поколения SMG
изображены на рисунке:
1 ЭБУ системы SMG
; 2 ЭБУ системы ABS
; 3 Индикатор включенной передачи и программы (в тахометре)
; 4 ЭБУ индикатора включенной передачи и программы
5 Переключатель программы движения (в центральной консоли)
; 6 Индикатор положения рычага управления (в центральной консоли)
; 7 Шестиступенчатая коробка передач SMG с исполнительным узлом
; 8 Кронштейн механизма переключения передач SMG
; 9 Приводной насос
; 10 Исполнительный цилиндр гидропривода сцепления
; 11 Сцепление
; 12 Гидравлический блок
; 13 Бачок главного цилиндра
; 14 ЭБУ системы DME
*
Сейчас SMG выпускается уже в третьем поколении и с 2005 года устанавливается на BMW E60 M5.
Разнообразие коробок переключения передач, устанавливаемых на современные автомобили, некоторых автолюбителей приводит в определенное замешательство, особенно тогда, когда приходится остановить свой выбор на том или ином типе трансмиссии. Именно поэтому, в данной статье мы ответим на вопрос: «Что такое секвентальная коробка передач, принцип работы и основные ее отличия?».
Конструктивное исполнение
Основой конструкции такой КПП служит секвентальный механизм (см. фото 1), позволяющий переключать передачи исключительно по возрастанию (убыванию).
Рычаг секвентальной КПП способен перемещаться только вперед или назад, а номер включенной передачи индицируется на дисплее. Специальный вал, обладающий бороздами волнообразной формы, осуществляет управление вилками переключения, и происходит это следующим образом. При толчке рычаг, вал проворачивается на градус определенной величины и приводит в движение вилки переключения, а их расположение, и, следовательно, включение той или иной передачи, обуславливается фигурной формой борозд.
В качестве привода секвентальной коробки передач, как правило, используют пневматические или электрические механизмы, а органы управления (кнопки, переключатели) располагают на рулевом колесе или под ним.
Итак, мы рассмотрели конструктивное исполнение данной КПП, точнее, его основной элемент – секвентальный механизм. Далее – принцип функционирования.
Принцип действия КПП данного типа практически аналогичен принципу функционирования знакомой большинству автолюбителей механической трансмиссии. Тем не менее, отличия существуют, и мы их рассмотрим:
Использование в конструкции коробки прямозубых шестерен (вместо косозубых в механике).
Наличие электронного блока управления, выполняющего функции отсутствующей педали сцепления.
Использование механизма переключения гидравлического типа для переключения передач, что существенно сокращает время данной операции (до 150 миллисекунд).
Именно последняя особенность секвентальных коробок передач предопределила область применения данных механизмов. Ими оснащаются гоночные болиды – участники соревнований класса «Формула-1» и ей подобных. Основной причиной, определившей такую область использования секвентальных КПП, стала их способность минимизировать время включения нужной передачи в режиме сильной вибрации, сопутствующей высоким скоростям. Тем не менее, некоторые автопроизводители успешно используют подобные механизмы для оснащения обычных автомобилей.
Разумеется, секвентальные коробки передач, принцип работы которых мы рассмотрели выше, обладают не только определенными достоинствами, но и некоторыми недостатками.
Плюсы и минусы секвентальных КПП
Функционирование любого механизма под нагрузкой предопределяет наличие у него некоторых (и не только положительных) эксплуатационных особенностей. К числу неоспоримых достоинств секвентальных коробок относят:
Экономичность, обеспеченная минимальным временем переключения.
Простота управления автомобилем (особенно для новичков), обусловленная отсутствием педали сцепления.
Возможность выбора режима переключения передач: автоматический или механический.
Наличие «подрулевых лепестков», позволяющих выполнять переключение, не отрываясь от управления автомобилем (оставляя руки на рулевом колесе).
Минусами КПП данного типа, обусловленные особенностями конструктивного исполнения, специалисты считают:
Низкая степень эксплуатационной надежности гидравлического механизма, вызванная неустойчивостью агрегата к износу.
Высокая стоимость ремонтно-восстановительных работ.
Если необходим автомобиль, который будет быстро разгоняться до 100 км/ч, иметь высокие динамические и скоростные показатели, следует обратить внимание на транспорт, где будет установлен секвентальный тип КПП.
Секвентальная КПП в разобранном виде
Секвентальная КПП обеспечивает динамичность хода, а также удобство управления машиной. Скорости переключаются в строгой последовательности. Данный вид КПП получил свое распространение в середине 1990-х годов.
Принцип работы секвентальной коробки передач. С помощью селектора осуществляется смена скоростных режимов. Коробка составляет достойную конкуренцию известным типам КПП. Несмотря на то, что присутствует сцепление, управление им осуществляется благодаря электронному блоку.
Схематическое изображение КПП
Следует отметить, что вес секвентальной коробки передач является небольшим. Несмотря на это, вырабатывается большой момент силы. В ее основе лежат шестерни, которые имеют прямые зубья, сервопривод, базирующийся на гидравлической основе. Это является причиной того, почему быстро переключаются скорости. Имеющиеся муфты активизации передач представляют собой ряд кулачков. Секвентальная коробка не дает возможность автомобилисту осуществлять свободный выбор передач, т.е. перепрыгивать сразу через несколько.
Таким образом, машины, где установлен данный вид коробки, отличаются высокой скоростью переключения скоростей. Так как коробка базируется на гидравлической системе, отмечается отзывчивость транспорта.
Машины с секвентальной коробкой
BMW M3 с секвентальной КПП
Встречаться данная коробка может на автомобилях марки БМВ, где имеются индивидуальные тяги привода, обеспечивающие смену передач. В частности, на иномарке BMW М5 Е60 данный агрегат способствует увеличению динамичности вождения. Машина оснащена на двух осях дисковыми вентилируемыми тормозами, контролем курсовой устойчивости. Следует отметить наличие двухдискового сцепления, двух ведущих и ведомых дисков, промежуточного диска. Помимо данной версии авто, указанный тип коробки может встречаться на BMW M3, Mercedes Benz C-Class. Перечисленные машины относятся к категории спортивные.
Среди отечественных автомобилей, данная коробка встречается на ВАЗ-2108. Агрегат представляет собой упрощенный вариант стандартной механики. Работа данного устройства позволяет эффективно маневрировать, быстро переходить с одной передачи на другую.
Сильные и слабые стороны кулачковых КПП
На ряде скоростных автомобилей присутствует кулачковая КПП. Преимущество данного типа коробки в том, что она позволяет машине достичь высоких скоростных показателей. Составляющие части данной КПП позволяют выдержать высокие нагрузки. Благодаря тому, что здесь имеются прямозубые шестерни, отмечается повышенный КПД, в меньшей степени создаются осевые нагрузки на валы кулачковой коробки передач. Механизм переключения у данной КПП бывает последовательный (секвентальный). Смена скоростей происходит в результате осуществления сдвига рычага вперед или назад. Как правило, у кулачковых КПП нет синхронизаторов, что увеличило скорость работы коробки.
Во время передвижения переключение передач осуществляется без выжима сцепления, достаточно немного отпустить педаль акселератора. При смене передач обороты силовой установки не падают, в результате, разгон быстрее происходит.
Однако кулачковая коробка имеет ряд недостатков:
- относительно малый рабочий ресурс;
- высокая цена;
- с экономической точки зрения непосредственная установка коробки на авто на место имеющейся (АКПП или МКПП) не является выгодным решением.
Чтобы продлить ресурс данной КПП, ее следует вместе со всей автомобильной системой периодически диагностировать. В дополнении к этому осуществлять замену масла. В противном случае при продолжительной эксплуатации в горючем будет появляться большое количество металлических частиц. Это способствует уменьшению ресурса КПП.
Таким образом, секвентальные автоматические КПП можно встретить на гоночных машинах, мотоциклах. Данная КПП характерна не только для легковых, но и большегрузных авто. Скорости возможно переключать посредством подрулевых лепестков, что является преимуществом КПП. Простота в управлении – это дополнительный аспект, почему можно сделать выбор в пользу автомобиля с данной коробкой.
Секвентальная коробка
допускает только возможность поочередного их переключения. От коробки
обычного вида отличается методом работы механизма переключения передач.
Наличие поочередного переключения передач является комфортным тогда, когда
действие на орган управления исполняется ногой (например, на байке), когда
будет нужно быстрое переключение передач (например, на спортивном автомобиле) или
при наличии огромного числа передач, выбор которых традиционным способом движения
рычага не так комфортен (на грузовых автомашинах). Заурядно переключение производится при помощи смещения органа
управления от нейтрального положения.
Механизм переключения передач
может представлять собой прямое
действие, например как на байках, так и с сервоприводом (автоматическим или
не автоматическим).
На байках принята следующая
схема управления коробкой:
- движение
рычага ввысь - передача Ввысь - движение
рычага вниз - передача ВНИЗ - нейтраль
заурядно размещается меж 1 и 2-ой передачами (иногда не считая того и меж
третьей-четвёртой), не считая того врубается неполным ходом рычага.
На автомашинах заурядно
управляется рычагом, в одно и тоже время исполняющим роль селектора режимов и
переключения передач, хотя имеет возможность управляться кнопками,
расположенными на управляющем колесе.
На автомашинах заурядно
устанавливается рычаг, он же играет роль селектора режимов и переключений.
Аналогично употребляются и кнопки на управляющем колесе.
Секвентальный режим
классифицируется латинской «S». Метод работы данной коробки основывается на обычной
механической коробке, хотя она при таком варианте несколько модернизирована.
Переключаются передачи с внедрением гидравлики, и это считается главным ее
различием от механизированной коробки. Переключения производятся попеременно в
отсутствии проскакивания скоростей. Переключения случаются как автоматические,
так и ручные. Заурядно встречаются 3 режима:
- Механический обыденный.
- Механический спортивный.
- Переключение автоматическое, в отсутствии
действий водителя.
В обычных коробках при
переключении скоростей подтягивают тягу привода, поворачивают и жмут,
как следует, «выбирается» нужная передача. В секвентальной коробке за ранее
увеличивает давление в гидравлическом узле и начинает наполняться
гидроаккумулятор, а после чего случается переключение передачи при помощи
работы гидравлики.
Отличительные черты гоночной
механики
Немаленький поперечник колеса
разъясняется 2 факторами. Сначала, коробка раллийной машины передает
от мотора на колеса большой крутящий момент. А во-вторвх, колесо прямозубое.
Достоинство обыденных косозубых шестерен, которые употребляются в коробках
«гражданских» машин, содержится в том, что при помощи более длинного зуба
и, в согласовании с этим, с большей плоскостью рассредотачивания нагрузок, им
предоставляется возможность передавать таковой же крутящий момент при меньших
объемах. Кроме всего этого, они работают существенно тише. Но прямозубые колеса употребляются в
гоночных машинках не случаем: они не делают осевых нагрузок на валах и
наращивают КПД коробки.
Как ни удивительно, гоночная коробка не труднее, а даже легче
обычной штатской. Здесь нет фактически никаких синхронизаторов, а взамен
огромного числа маленьких зубцов,
входящих в зацепление при подключении передачи на обычной коробке,
употребляются огромные кулачки – торцевые выступы на шестерне и муфте
(заурядно их 5–7 единиц на колесо). Чтобы передачи врубались как можно
быстрее, кулачки входят в зацепление с большим зазором по ширине. Вследствие
этого, при подключении передач на раллийной автомашине можно слышать
отличительное железное клацанье.
Кулачковой коробке нужно от
пилота наличие определенной ловкости – в особенности во время переключения вниз: для
того, чтоб синхронизировать обороты мотора и коробки необходимо филигранно
действовать педалью акселератора и отлично чувствовать автомобиль. Во время
бережного вождения пилот в момент перехода вниз употребляет сцепление, в
процессе гонки – а именно на машинах, имеющих секвентальную кулачковую
коробку, ему педаль сцепления практически не нужна. Даже в следствие этого раллисты по другому, ежели простые водители, жмут на педали.
Правая нога у их заурядно
лежит на педали газа, а левая управляет сцеплением и тормозной системой.
Верно работать акселератором достаточно значительно, потому что в отсутствии
правильно изготовленной перегазовки переход на понижающую передачу либо вообщем не
случится, либо станет сопровождаться жестким ударом. Вот поэтому
пилоты раллийных автомашин хитро усмехаются, когда интересуются, как
нужна кулачковая коробка посреди сторонников тюнинга. Еще бы, ведь появлются
фанаты уличных гонок, которые сменяют серийные коробки кулачковыми. Эта
смена доводит до совершенства динамику разгона, но нужно водителю
придерживаться постоянной сосредоточенности внимания при переключении вниз, а еще
заполнен салон рокотом от работы прямозубых шестерен.
Данная коробка вопит
примерно так же громко, как обычная
косозубая, если в картере отсутствует масло. Также нужно учесть
значительную стоимость кулачковых коробок (до 000 за аппарат) и маленький срок
эксплуатации, в итоге, мы придем к выводу, что установка кулачковой коробки на
обычный автомобиль полностью не оправданна. Естественно, срок эксплуатации
автомобиля находится в зависимости и от необъективных моментов.
Вперед-назад: отлично и плохо
Еще есть одна причина, отчего
кулачковые коробки не подходят для обыденных дорог. Хотя данные аппараты
часто оснащают обычным поисковым приспособлением переключения, самые
резвые и именитые у гонщиков коробки – секвентальные. В раллийных машинах
пилота в значимой степени трясет, в следствие этого водить рычаг
переключения вперед-назад куда комфортнее, ежели подбирать передачи, как в ординарном
каре. Не считая всего остального, эта кинематика рычага позволяет сберечь незначительно
миллисекунд на каждом переключении.
Но, езда с секвентальной
коробкой кулачкового вида по дорогам совместного использования – страшная пытка.
Оказывается когда мы стоим в пробке или
под прямым углом поворачиваем с основной дороги на второстепенную, то
заурядно перескакиваем слету на несколько передач вниз. Например, с 5 на 2.
Во время секвентальной коробки схожий трюк не получится:
пригодится с перегазовкой методично перейти на 4, 3 и только позже на вторую
передачу. Когда пилот раллийной машины подталкивает рычаг данной секвентальной
коробки вперед либо же вспять, на определенный угол, поворачивается особенная ось с
множественными кулачками. При всем этом один из кулачков отдаёт вилку переключения
передач в нейтральное положение, а другой надавливает на еще одну вилку, и она
вводит в зацепление муфту с шестерней нужной передачи. Чтобы включить,
скажем, 5 передачу, нужно попеременно несколько раз повернуть ось, которая управляется
вилками переключения.
Если в парной гонке на ускорение друг против друга выйдут обычный автомобиль и гоночный с двигателями одинаковой мощности, победителем, несомненно, станет последний. Ключ к победе — кулачковая коробка передач. Главное достоинство кулачковой коробки — в скорости переключения передач. Если разгоняться на обычном автомобиле, переключая передачи вверх максимально быстро, почти ударом, то смена каждой передачи займет около 0,6 с. Примерно столько уходит на высокоскоростное выключение/включение сцепления. Пилот гоночного автомобиля может сменить передачу втрое быстрее — и сделает это, не выжимая сцепления, и на каждом переключении будет выигрывать более 0,4 с! Это произойдет за счет того, что при каждом переключении у обычного автомобиля падают обороты двигателя и, соответственно, снижается интенсивность разгона. Чтобы выяснить, как устроена высокоскоростная гоночная коробка передач, мы отправились в Удельное, на подмосковную базу команды «Красные крылья», выступающей в ралли и кольцевых гонках.
Особенности гоночной механики
Денис Комаров, технический директор гоночной команды, готовит кулачковую коробку передач к фотосъемке. Он бережно протирает ветошью одну из шестеренок агрегата — огромное прямозубое колесо. Если бы такая шестерня лежала в мастерской сама по себе, можно было бы подумать, что она из коробки большого старого грузовика. Между тем она принадлежит компактному хетчбэку Citroёn С2.
Наличие оси с пазами — главное отличие секвентальной коробки от обычной, с поисковым механизмом переключения.
Большой диаметр колеса объясняется двумя факторами. Во‑первых, коробка раллийной машины передает от двигателя на колеса солидный крутящий момент. А во-вторых, колесо прямозубое. Достоинство привычных косозубых шестерен, которые применяются в коробках «гражданских» автомобилей, заключается в том, что за счет более длинного зуба и, соответственно, большей поверхности распределения нагрузок они могут передавать тот же крутящий момент при меньших размерах. Кроме того, они работают заметно тише. Но прямозубые колеса применяются в гоночных машинах не случайно: они не создают осевых нагрузок на валах и повышают КПД коробки.
Удивительно, но гоночная коробка передач не сложнее, а даже проще обычной гражданской. Здесь нет никаких синхронизаторов, а вместо большого количества мелких зубцов, которые входят в зацепление при включении передачи на обычной коробке, применяются крупные кулачки — торцевые выступы на шестерне и муфте (обычно их 5−7 штук на колесо). Чтобы передачи включались как можно скорее, кулачки входят в зацепление с большим зазором по ширине. Поэтому при включении передач на раллийной машине можно слышать характерное металлическое клацанье — это кулачки шестерни и муфты столкнулись друг с другом.
По сути, кулачковая коробка устроена так же, как обычная серийная, — только вместо косозубых шестерен прямозубые, вместо зубчатых муфт кулачковые и никаких синхронизаторов.
Кулачковая коробка требует от пилота большой ловкости — особенно при переключении вниз: для синхронизации оборотов двигателя и трансмиссии необходимо филигранно работать педалью акселератора и прекрасно чувствовать автомобиль. При бережной езде пилот при переходе вниз пользуется сцеплением, в ходе гонки — особенно на машинах с секвентальной кулачковой коробкой — педаль сцепления ему практически не нужна. В том числе поэтому раллисты иначе, чем гражданские водители, выжимают педали. Правая нога у них обычно лежит на педали газа, а левая заведует сцеплением и тормозами. Четко работать акселератором очень важно, ведь без правильно выполненной перегазовки переход на понижающую передачу либо вообще не произойдет, либо будет сопровождаться жестким ударом. Именно поэтому пилоты раллийных машин ехидно улыбаются, когда я интересуюсь, насколько популярна кулачковая коробка среди любителей тюнинга. Конечно, находятся фанаты уличных гонок, которые заменяют серийные коробки кулачковыми. Такая замена улучшает динамику разгона, но требует от водителя постоянной концентрации внимания при переключении вниз, а также наполняет салон шумом от работы прямозубых шестерен. Кулачковая коробка воет примерно так же громко, как гражданская косозубая, когда в ее картере нет масла. Добавим сюда высокую стоимость кулачковых коробок (до €20 000 за агрегат) и невысокий срок службы — и придем к выводу, что установка кулачковой коробки на обычный автомобиль совершенно не оправданна. Конечно, срок службы автомобиля зависит и от субъективных факторов. В жестких гоночных условиях синхронизаторы долго не живут. Так что если за рулем гражданского автомобиля окажется маньяк, кулачковая коробка, вполне возможно, будет служить ему дольше привычной. Тем не менее со временем гоночный агрегат начнет издавать характерный стук, говорящий о том, что скруглившиеся кулачки не обеспечивают надежного зацепления. Такая коробка нуждается в замене износившихся пар. Денис рассказывает, что кулачковую коробку для проверки разбирают после каждой гонки, а некоторые пары в коробке приходится менять через каждые 2−3 этапа гонок. И это нормально!
Вперед-назад: хорошо и плохо
Есть и еще одна причина, почему кулачковые коробки не подходят для обычных дорог. Хотя эти агрегаты нередко оборудуют обычным поисковым механизмом переключения, самые быстрые и популярные у гонщиков коробки — секвентальные. В раллийных машинах пилота сильно трясет, поэтому водить рычаг переключения вперед-назад куда удобнее, чем выбирать передачи, как в обычном автомобиле. К тому же такая кинематика рычага позволяет сэкономить несколько миллисекунд на каждом переключении.
Но ездить с секвентальной коробкой кулачкового типа по дорогам общего пользования — страшная мука. Дело в том, что когда мы попадаем в пробку или под прямым углом поворачиваем с главной дороги на второстепенную, то обычно перескакиваем сразу на несколько передач вниз. Например, с пятой на вторую. При секвентальной же коробке такой трюк не выйдет: придется с перегазовкой последовательно перейти на четвертую, третью и лишь затем — на вторую передачу. Денис показывает, почему так происходит на коробке «ситроена». Когда пилот раллийной машины толкает рычаг этой секвентальной коробки вперед или назад, на определенный угол поворачивается специальная ось с многочисленными кулачками. При этом один из кулачков возвращает вилку переключения передач в нейтральное положение, а другой давит на еще одну вилку, и она вводит в зацепление муфту с шестерней нужной передачи. Чтобы включить, скажем, пятую передачу, надо последовательно несколько раз повернуть ось, которая управляется вилками переключения.
Кулачки обеспечивают высочайшую скорость переключений, но из-за ударных нагрузок быстро скругляются и требуют замены. Некоторые пары (шестерня и муфта) меняют через каждые 2−3 этапа гонок
Утешение гражданского гонщика
Выходит, что кулачковая коробка абсолютно неприменима для гражданских автомобилей. Это не совсем так. Британские фирмы — главные производители кулачковых коробок — традиционно имеют много запросов среди любителей тюнинга, желающих приобрести их коробки, а в нашей стране на базе кулачковой коробки даже был разработан современный агрегат для «гражданского» использования, который почти лишен недостатков.
Произошло это так. Компания «Спортмобиль», которая занималась тюнингом и подготовкой для соревнований и без того быстрых автомобилей Mitsubishi Lancer Evolution, освоила установку на этих машинах кулачковой коробки фирмы Gemini. Эффективное использование такого устройства предполагает превосходные навыки водителя. Но поскольку применение кулачковой коробки кардинально изменяет динамические характеристики, инженеры и основатели компании Алексей Чернышев и Павел Рустанович решили адаптировать гоночную коробку для использования обычными водителями при каждодневной езде.
Коробки и правила
На фотографии Subaru Impreza команды «Красные Крылья», которая участвует в Чемпионате Мира по ралли в зачете серийных автомобилей P-WRC. Несмотря на то, что с секвентальной коробкой на машине можно было бы показывать лучшее время, автомобиль оснащен кулачковой коробкой с обычным поисковым механизмом переключения. Согласно омологации, автомобиль группы N не может выступать в ралли с секвентальной коробкой.
Машины с секвентальной коробкой и традиционным рыгачом на центральном тоннеле — средний класс в иерархии гоночных аппаратов. Хотите переключать передачи еще быстрее? Пожалуйста! Оборудуйте руль подрулевыми переключателями, а поворот оси с пазами секвентальной коробки доверьте гидравлике. Такое решение применяется на большинстве гоночных машин WRC, участвующих в основном зачете. Такое же решение используется в «Формуле-1» и некоторых других гонках.
Как это обычно бывает, решения из мира автоспорта с течением времени появляются на серийных автомобилях. Сегодня многие легковые автомобили оборудованы секвентальными коробками с качающимся рычагом и подрулевыми переключателями. В комбинации с обычными некулачковыми коробками передач, такой механизм практически не повышает скорости переключений, но водители находят его более удобным по сравнению с традиционным поисковым.
Для решения этой задачи привлекли электронику. За основу взяли компьютер Motec, позволяющий программировать функции автомобиля. К нему написали собственное программное обеспечение, которое в совокупности с разработанным электронным блоком и стало основой его системы, получившей название SGSM (Sequental Gearshift Management). Сотрудники компании «Спортмобиль» смогли связать переключения передач в коробке с работой систем зажигания и впрыска. При переходе вниз мотор в автоматическом режиме совершал перегазовку. С одной стороны, это облегчало жизнь пилоту, а с другой — повышало срок службы кулачковой коробки за счет гарантированно более плавных переключений. Стоит заметить, что похожая система до этого применялась на гоночных мотоциклах — в них датчик движения рычага коробки был связан с блоком управления зажиганием. В момент переключения вниз угол опережения зажигания резко увеличивался, и обороты падали, что и требовалось для перехода на пониженную передачу. Но система «Спортмобиля», которая автоматизировала систему впрыска, стала следующим уровнем развития идеи.
Применение кулачковой коробки наряду с тюнинговым 420-сильным двигателем сделало подготовленный в компании автомобиль самым динамичным Evolution в истории этого культового автомобиля. До 100 км/ч автомобиль разгонялся за 3,53 с! Узнав о таком достижении российских инженеров, в Москву приезжали журналисты известного английского журнала Autocar и остались в полном восторге. В итоге за рубежом сразу несколько компаний заинтересовались возможностью выпуска подобных коробок, а в Москве образовалась группа отчаянных парней, желающих приобрести Evolution с кулачковой коробкой.
Редакция благодарит команду «Красные крылья» за помощь в подготовке материала