Как работает коробка передач в автомобиле

Устройство и принцип работы коробки передач

Коробка передач, или по-другому трансмиссия, передает силу вращения — так называемый вращательный момент — от двигателя автомобиля на колеса. При этом в зависимости от условий движения автомобиля она может передавать вращательный момент полностью либо частично.

Машина, идущая в гору, должна пользоваться более низкой передачей по сравнению с машиной, мчащейся по ровному скоростному шоссе. При более низкой передаче на колеса передается больший крутящий момент. А это требуется тогда, когда машина двигается медленно, потому что ей тяжело. Более высокие передачи подходят для более быстрого движения автомобиля.

Бывают коробки передач с ручным управлением, но бывают и автоматические. Чтобы сменить передачу в ручной трансмиссии, водитель вначале нажимает педаль сцепления (рисунок слева). При этом двигатель отсоединяется от коробки передач. Потом водитель переводит рычаг управления на другую передачу и отпускает педаль сцепления. Двигатель снова соединяется с коробкой передач и может вновь передавать свою энергию колесам. В автоматической коробке передач положение педали газа (акселератора) соотносится со скоростью движения автомобиля, и автоматически меняется передача, если это необходимо.

Ручное управление передачей

Приводимые рядом диаграммы показывают, как с помощью рычага управления можно перейти с одной передачи на другую. В зависимости от установленной передачи разные доли крутящего момента, проходя через коробку передач (красные линии со стрелками), попадают на колеса.Нейтральная передача. Энергия двигателя не передается колесам.

Нейтральная передача. Энергия двигателя не передается колесам.

Первая передача. Самая большая шестеренка ведущего вала соединяется со своей парой на ведомом валу. Машина движется медленно, но может преодолевать тяжелые участки пути.

Вторая передача. Вторая пара шестеренок работает вместе с механизмом сцепления. При этом скорость движения автомобиля обычно от 15 до 25 миль в час.

Третья передача. Работает третья пара шестеренок вместе с механизмом сцепления. Скорость автомобиля еще больше, а крутящий момент на колесах меньше.

Четвертая передача. Входной и выходной валы соединяются напрямую (прямая передача) — скорость движения автомобиля максимальная, а крутящий момент самый низкий.

Реверс.(5-я передача на картинке) При включении передачи заднего хода его ведущая шестерня’вращает выходной (ведущий) вал в противоположную сторону.

Работа акселератора

Число оборотов двигателя в минуту зависит от того, сколько топлива поступает из карбюратора в цилиндры. Движение топлива регулируется дроссельной заслонкой карбюратора, а работой заслонки управляют с помощью педали акселератора, которая находится на полу перед водителем.

Когда водитель нажимает ногой на педаль акселератора, дроссельная заслонка открывается и в двигатель поступает больше топлива. Если водитель отпускает педаль акселератора, заслонка прикрывается и количество поступающего топлива уменьшается. При этом уменьшаются и обороты двигателя и скорость автомобиля.

Автоматическая коробка передач

Когда применяется автоматическая трансмиссия, у водителя нет под ногой педали сцепления. Вместо нее преобразователь крутящего момента в паре с планетарной передачей (рисунок справа и снизу) автоматически отключают двигатель от ведущего вала, когда по условиям движения следует перейти на другую передачу.

А после того как передача сменилась, снова подключают ведущий вал. Стоит водителю поставить рычаг управления в рабочее положение, и механизм автоматической коробки передач сам выберет нужную передачу в соответствии с условиями движения автомобиля в данный момент.

Коробка переключения передач автомобиля – зачем она нужна

Коробка переключения передач автомобиля предназначена для изменения передаточного числа, проще говоря, чтобы при одних оборотах двигателя ведущие колеса автомобиля могли вращаться с разной скоростью. Для чего это надо, если скорость автомобиля так же можно регулировать нажатием на педаль газа? Все дело в двух свойствах всех двигателей внутреннего сгорания – это малый диапазон рабочих частот и невысокая мощность агрегата. Действительно, стандартный двигатель внутреннего сгорания работает в диапазоне 800 – 6000 оборотов в минуту, а вот при движении транспортного средства диапазон сужается еще больше- от 1500 до 4000. Если поддерживать обороты менее полутора тысяч, то агрегат довольно быстро выйдет из строя, так как давление масла в системе будет недостаточным для смазки. При работе на больших оборотах же происходит активный износ деталей, что тоже приводит к выходу двигателя из строя.
Если же соединить двигатель с колесами напрямую, то машина даже не сможет тронуться с места- это второе свойство ДВС – слишком низкая мощность.Простой пример – попробуйте включить 4 передачу и тронуться с места, в большинстве случаев у Вас ничего не получится, так как во многих автомобилях 4 передача – прямая, то есть двигатель напрямую вращает ведущие колеса. Для этого и предназначена КПП – чтобы облегчить нагрузку на мотор, а так же позволить ему работать в узком диапазоне частот коленчатого вала. На первой или второй передаче машина обладает большой мощностью, но не может двигаться на большой скорости. Пониженные передачи предназначены для трогания автомобиля, подъема в гору, когда двигатель испытывает большую нагрузку, для перевозки тяжелых грузов. А вот на следующих передачах скорость будет больше, а тягловая мощность меньше, к примеру, въехать на крутой склон на 4 скорости очень трудно – двигатель может попросту заглохнуть.Помимо этого, коробка переключения передач автомобиля позволяет выбирать режим движения – вперед или назад. Некоторые неопытные автолюбители считают, что при движении назад, двигатель автомобиля вращается в обратную сторону, однако, это не так – коленчатый вал всегда вращается в одну сторону, движение задним ходом осуществляется лишь за счет дополнительной системы шестерней в КПП. Обычно, задний ход имеет одну передачу, однако, на некоторых старых моделях автомобилей существовал рычаг «реверса», то есть, при его переключении водитель имел либо 4 передачи вперед, либо 4 передачи назад. Нейтральное положение рычага коробки передач позволяет отсоединить двигатель от ведущих колес, фактически, КПП служит связующим звеном между двигателем и колесами. В автоматических трансмиссиях имеется и режим «парковка», который выполняет функцию «стояночного тормоза».Теперь Вы знаете, для чего предназначена коробка переключения передач автомобиля.Коробка переключения передач автомобиля

Автоматические коробки передач

Если вы любите комфорт, то выбирая между видами коробок передач лучше отдать свое предпочтение АКПП. Передаточное число коробки передач срабатывает сразу, как только набирается необходимая скорость при движении. При этом водитель не участвует в этом процессе, он просто наслаждается дорогой.

Устройство и принцип работы автоматики совершенствуется практически каждый год. Все уже привыкли к стандартной расшифровке аббревиатуры, которая говорит об отсутствии в автомобиле педали сцепления. Инженеры заводов производителей продолжают совершенствовать модели и создавать еще более комфортные условия для передвижения.

Коробка передач, принцип работы стандартного автоматического переключения требует к себе повышенного внимания. Ее нельзя перенапрягать, не желательна пробуксовка и буксировка тяжелых объектов. Назначение коробки передач в данном случае относится больше к удобству, нежели чем проходимости. Но все же, современные инженеры не стоят на месте, усовершенствовав ее возможности, и теперь такие автомобили не менее мощные, нежели механика. Передаточное число КПП в данном случае очень чувствительное и реагирует даже на самые незначительные изменения в скорости.

Функционирование МКПП

Каков принцип работы данного устройства? Он заключается в том, что момент силы силового агрегата изменяется ступенями, благодаря воздействию шестерен. Следует отметить, что в состав коробки (помимо шестерен) входит картер, входной/выходной/промежуточный валы, синхронизаторы, включая механизм, который обеспечивает переключения передач. Их общее взаимодействие на автомобиле гарантирует эффективное осуществление передачи момента силы.

Синхронизатор установлен между ведомым и ведущим валом. Схема данного механизма позволяет увидеть, что он состоит из следующих элементов: ступица, муфта, сухари, блокировочное и проволочное кольцо. Рабочий материал, из которого состоит синхронизатор – сталь, либо латунь, реже встречаются модели авто, где синхронизатор выполнен из карбона. Он способен выдерживать высокие температуры, гарантирует снижение уровня шума.

Первичный и вторичный вал КПП эффективно справляются с большими нагрузками. На первичный вал коробки передач приходится момент силы коленвала мотора.

В картере МКПП находится смазка, которая снижает трение металлических составляющих, тем самым увеличивая срок работы системы трансмиссии.

Двухвальная МКПП

В двухвальной коробке есть только два вала – ведущий и ведомый.

Предназначение всех элементов такое же, как и у трехвальной. Различие состоит в параллельном расположении валов, и передача создается одной парой шестерен (у трехвальной работают две пары). У двухвальной механической коробки передач нет прямой передачи. Шестерня главной передачи жестко крепится на ведомом валу, между остальными шестернями находятся синхронизаторы.

Как правило, у двухвальных коробок передач совмещены в одном корпусе непосредственно узел переключения передач, валы, блоки шестерен, синхронизаторы и дифференциал. Для уменьшения продольного размера в двухвальных коробках могут применяться несколько ведомых валов. В этом случае все вторичные валы (попеременно) своей шестерней главной передачи, вращают ведомую шестерню, которая в свою очередь приводит в действие дифференциал.

Для передачи «задний ход», так же как и в трехвальной коробке применяется дополнительный вал с промежуточной шестерней. Принцип действия тот же.

Для удерживания включенной передачи в МКПП (для всех видов) применяются фиксаторы, а для исключения включения сразу двух передач устройство блокировки.

Существенно отличается и механизм включения передачи в двухвальной коробке. Если в трехвальной переключение происходит выбором вилки рычагом переключения, то в двухвальной применяется шток переключения и рычаги выбора передачи. Сам процесс выглядит следующим образом – при повороте рычага переключения передачи в салоне авто, в действие приводится рычаг выбора передачи, далее следует продольное движение и привод в действие штока, который и толкает нужную вилку для блокировки шестерни на ведомом валу при помощи зубчатого венца муфты синхронизатора.

Синхронизатор коробки передач

Схема устройства синхронизатора: 1 – ступица; 2 – муфта; 3 – блокировочные кольца; 4 – сухари; 5 – проволочные кольца.

Как говорилось выше, синхронизатор КПП предназначен для бесшумного включения передачи путем выравнивания угловой скорости вала и шестерни. В устройство синхронизатора входит:

• муфта
• два блокировочных кольца
• сухари
• проволочные кольца

Ступица жестко крепится на ведомом валу. На ступице имеются пазы для сухарей и наружные зубья. На зубьях ступицы крепится муфта при помощи сухарей, которые находятся в канавках. Сухари прижимаются кольцами или подпружиненными шариками. Блокировочные кольца находятся по краям муфты и имеют снаружи зубья. На конической поверхности блокировочных колец наносятся продольные канавки или резьба для увеличения силы трения.

Работает синхронизатор так: включая передачу вилка, перемещает муфту в направлении нужной шестерни. Вместе с муфтой в сторону шестерни движется и блокировочное кольцо, благодаря усилию сухарей. Из-за разности угловых скоростей шестерни и вала на конической поверхности возникает сила трения, которая поворачивает блокировочное кольцо до упора. Зубья муфты и блокировочного кольца станут друг против друга, значит дальнейшее движение муфты, прекратится. После наступает момент выравнивания скоростей, а затем муфта свободно проходит через блокировочное кольцо и входит в соединение с внутренними зубцами включаемой шестерни, блокируя ее вместе с ведомым валом. Все – передача включена! Синхронизатор может включить поочередно две шестерни ведомого вала.

История механики

Появлению механической коробки передач мы обязаны женщине. Да-да, вы не ослышались и этой женщиной была никто иная, как супруга Карла Бенца Берта Бенц. Именно она, после завершения своего знаменитого «турне» на автомобиле «Motorwagen», высказала мужу свое недовольство по поводу того, что тяги двигателя не хватало, чтобы преодолеть даже небольшой пригорок. Это произошло 5 августа 1888 года. Не отважившись спорить с женщиной, Карл Бенц в 1893 году выпускает автомобиль «Benz Velo», на котором крутящий момент от двигателя к колесам передавала 2-ступенчатая планетарная механическая коробка передач.

Берта Бенц — супруга Карла Бенца, первый автомобиль Бенца «Motorwagen» и знаменитое турне из Мангейма в Пфорцгейм и обратно, которое совершила Берта Бенц в 1888 году.

Дальше ручная трансмиссия или МТ (механическая трансмиссия) эволюционировала только за счет увеличения количества передач и процесс этот был довольно быстрым. Первые двухступенчатые коробки с задней передачей ставились еще на самые первые серийные автомобили марки Ford уже в самом начале 20 века. Трехступенчатые коробки также не заставили себя долго ждать и появились уже в 1910 году. Они применялись на европейских автомобилях, а в последствии и на американских. Трехступенчатые МКПП имели большое распространение вплоть до начала 1960-х годов.

Далее в свет выходят четырехступенчатые коробки, которые, кстати, появились очень давно, но в силу того, что первые образцы были без синхронизаторов, они не пользовались популярностью. Когда же в 1960-х годах 4-ступенчатая коробка передач обзавелась синхронизаторами, тогда она и получила свое широкое применение. В США «четырехступки» еще долго использовались только на спортивных автомобилях, а в Европе сразу стали устанавливаться практически везде.

Первая 5-ступенчатая коробка появилась тоже в 1960-х, но массовое применение она получила только через 20 лет. В таких коробках было четыре основных передних передачи, а пятая, повышающая была встроена в саму коробку. До этого повышающая передача (она же «овердрайв») представляла из себя отдельный агрегат.

В 1990-х появляются шестиступенчатые МКПП. Они тоже имели четыре основные скорости, но повышающих у них уже было две. Еще через 10 лет появляется 7-ступенчатая «коробка», которая обладает пятью базовыми и двумя повышающими передачами.

Механические семиступенчатые коробки передач устанавливались на спортивные автомобили Porsche 911 и Chevrolet Corvette Stingray, с целью более эффективного использования крутящего момента мощного двигателя.

На этом развитие МКПП пока что закончилось — конструкторская мысль ушла в развитие автоматических коробок передач. На данный момент потомками «механики» являются роботизированные коробки передач. Они имеют такое же устройство и технические характеристики, что и МТ, но переключают скорости и управляют сцеплением самостоятельно.

Пик развития роботы

На помощь в нелегком деле совершенствования конструкции механической коробки передач пришла электроника. С ее помощью реализовали управление переключением передач без участия водителя. Такие КПП называют роботизированными. Оставаясь конструктивно механическими, и имея в своем устройстве такую часть, как фрикционное сцепление, процесс выжима и переключения они берут на себя.

Такое устройство позволяет сохранить относительную простоту самой коробки и приблизиться к комфорту управления автоматических трансмиссий. Но избавившись от ряда недостатков МКПП, новые агрегаты приобрели собственные, присущие только им.

Поскольку механизм сцепления никуда не делся, возникла проблема: при трогании на подъеме машина откатывается назад. Связано это с тем, что при размыкании ведомого и ведущего дисков автомобиль ничто не удерживает — водитель в этот момент переносит ногу с педали тормоза на акселератор. Решают возникшее затруднение двумя путями — внося коррективы в алгоритм управления, заставляя автомобиль сбрасывать давление в тормозной системе с задержкой, или вводя в конструкцию второе сцепление. Тогда при переключении одно из них остается замкнутым.

Особенности эксплуатации автомобиля с МКПП

Следует отметить основные преимущества работы МКПП:

• позволяет добиться максимальной скорости;
• позволяет изменять передаточное отношение скорости вращения от силового агрегата на авто к установленным колесам;
• осуществляется быстрый разгон;
• обеспечивается максимально большой крутящий момент;
• приемлемый расход горючего;
• представляется возможным переключаться на режим заднего хода;
• старт авто можно осуществлять с наката.

Чтобы ресурс данного варианта трансмиссии не истек преждевременно, устройство МКПП нужно своевременно обслуживать. В частности, следует своевременно менять масло, в которое постоянно попадает грязь и иные инородные частицы. Также, водитель должен придерживаться определенных правил эксплуатации транспортного средства. Например, нажимать педаль сцепления, когда машина на уклоне. Этого нельзя делать с механической коробкой передач. Из-за этого нанесется урон автомобильной системе.

Переключаться между передачами и оставлять ногу на выжатой педали сцепления также не рекомендуется.
При сравнении с автоматом, ремонт механических КПП автомобилисту обойдутся дешевле. Запчасти МКПП хорошо распространены на автомобильном рынке, проблем с их поиском и покупкой у автомобилиста не возникнет.

Принцип переключения передач

У МКПП между шестернями вторичного вала располагаются муфты включения передач. В зависимости от числа муфт коробки делятся на несколько типов – двухходовые, трехходовые, четырехходовые и так далее. Например, трехходовые МКПП имеют три муфты включения, каждая из которых может блокировать по две шестерни на каждом валу. Отсюда следует, что у трехходовой МКПП может быть 4 или 5 передач переднего хода. Четырехходовые могут иметь уже 6, 7 или 8 передач. Идем дальше.

На шестернях вторичного вала имеются зубчатые венцы. Они соединяются с задними торцами ведущего вала, а ответные венцы находятся на муфтах включения. Когда вы переключаете скорости, передвигая рычаг переключения передач, то за счет специального привода через ползуны приходят в движение вилки переключения передач, которые и перемещают вышеуказанные муфты. В МКПП есть специальный блокирующий механизм, который не допускает включения нескольких передач сразу.

Когда включающая муфта подходит к необходимой шестерни, их венцы соединяются и муфта блокирует шестерню передачи. Тогда они начинают совместное вращение, и таким образом крутящий момент направляется к колесам.

Анимированная схема переключения 4-ступенчатой коробки передач. Первый шток включает первую и вторую передачи, второй шток — третью и четвертую, а третий шток для задней передачи.

Чтобы переключения передач проходили без ударов и толчков, в МКПП предусмотрены синхронизаторы. Они выравнивают скорости вращения шестерни и муфты и не дают муфте произвести свою работу, пока указанные скорости не сравняются.

Схема трансмиссии заднеприводного автомобиля

Схема трансмиссии заднеприводного автомобиля

Составными данной трансмиссии (ее еще называют классической) являются:

• Сцепление;
• Коробка переменных передач;
• Карданная передача;
• Главная передача;
• Дифференциал;
• Полуоси.

Как видно, в состав узлов заднеприводной трансмиссии входит карданная передача, которая является промежуточным узлом между выходным валом коробки передач и задним мостом, и служит для передачи крутящего момента, вне зависимости от угла между осями вала коробки передач и главной передачи.

Переднеприводные машины в карданной передаче не нуждаются, т. к. у них все узлы и агрегаты трансмиссии объединены в один общий узел агрегатов под капотом автомобиля. Благодаря тому, что в корпусе коробки передач находится дифференциал с главной передачей, из самого картера КПП выходят валы привода передних ведущих колес.

Схема трансмиссии полноприводного автомобиля

Схема трансмиссии полноприводного автомобиля

Схемы трансмиссий машин с полным приводом пестрят большим разнообразием и условно разделяются на три группы:

• Постоянный полный привод. Обязательный атрибут автомобилей с такой схемой трансмиссии – межосевой дифференциал.Автомобильная трансмиссия с передачей мощности на все четыре колеса является эффективной как при создании автомобилей с повышенной проходимостью, так и при улучшении разгона машины. Достижение обоих эффектов возможно, благодаря распределению силы тяги – уменьшение тяги на каждом колесе исключает вероятность пробуксовки.
• Полный привод, подключаемый вручную, который предусматривает наличие раздаточной коробки, но межосевой дифференциал в большинстве моделей отсутствует. Вся ответственность по распределению крутящего момента между задней и передней осями автомобиля в этой схеме возложена на “раздатку”.
• Автоматически подключаемый полный привод присущ автомобилям с передними ведущими колесами, а функции дифференциала выполняет вискомуфта либо фрикционная муфта с электронным управлением. Что касаетсявискомуфты (вязкостной муфты), передача крутящего момента с ее помощью осуществляется, за счет трения кремнийорганической жидкости между дисками, заключенными в корпусе. Данную муфту могут также, использовать для автоматической блокировки дифференциала, установив ее между осями или встроив непосредственно в корпус дифференциала. При использовании же фрикционных муфт передача крутящего момента осуществляется за счет сжатия пакета дисков и возникающего, вследствие этого, трения.

Вариаторная коробка передач

Принцип работы коробки передач на вариаторе практически ничем не отличается от автомата. Его механизм состоит из ремня, который держит два вала. Плюсом данной разновидности является то, что сигнал об изменении динамики движения подается компьютером и механизм реагирует на это. Эксплуатация этого автомобиля подразумевает под собой размеренное передвижение, без напряжения на работу всей системы. Коробка передач вариаторного типа делает очень плавные переключения, которые абсолютно не заметны в салоне. Водитель перестает ощущать подергивания и рывки, так как система скоростей держит все под контролем.

Техническое обслуживание коробки передач на вариаторе стоит в разы дороже, по сравнению с другими видами. Информация, передаваемая с компьютера, требует много энергии и поэтому идет больший расход топлива и масла. Вариаторная коробка передач устройство свое бережет и не любит пробуксовок, высоких оборотов и постоянных нагрузок на автомобиль.

Предназначение коробки передач

Почему у автопроизводителей возникла необходимость во внедрении коробки переключения передач? Потому, что любой двигатель внутреннего сгорания любого автомобиля способен работать только в каком-то ограниченном, и довольно небольшом, диапазоне оборотов. А частота обращения колёс – от трогания с места до езды на больших скоростях – происходит в гораздо более обширном диапазоне. И не представляется возможным выбрать какое-то одно универсальное передаточное число, которое бы обеспечило весь этот диапазон, с одновременным разумным использованием диапазона оборотов двигателя.

Для трогания с места и поступательного разгона автомобиля, а также при его движении по бездорожью,требуется затратить более значительную работу в физическом смысле, то есть подать на его колёса большую мощность. То есть, при небольшой скорости нужны высокие обороты двигателя.

Наоборот, при равномерном движении разогнавшегося автомобиля по ровной дороге его скорость высока, а большой мощности и высоких оборотов двигателя уже не требуется – чтобы поддерживать нужную скорость, достаточно и малой мощности, и низких оборотов. При повышении скорости растёт и аэродинамическое сопротивление движению двигателя, что требует высоких оборотов и более значительных затрат мощности. То же самое – при движении в гору, требуется увеличить силу тяги.

Отсюда возникает необходимость в передаче вращения с двигателя на колёса с определённым передаточным числом, которое можно было бы изменять в зависимости от условий езды. В этом один из пионеров мирового автопрома – немецкий инженер Карл Бенц убедился в первой же длительной (на 80 км) поездке на автомашине собственной конструкции.

Механические коробки передач

Самой первой и распространенной моделью стала механическая коробка передач автомобиля. Ее принцип работы очень прост, водитель сам дает сигнал о том, что нужно перейти на другую скорость, с помощью рычага и педали сцепления. Техническое обслуживание коробки передач на механическом режиме стоит гораздо дешевле остальных. Также стоит отметить и то, что такой способ передвижения гораздо экономичнее остальных, ведь машина не расходует большое количества масла и бензина. Человек сам контролирует уровень оборотов двигателя на спидометре.

Различать механическую КПП автомобиля привыкли по количеству валов. Самыми распространенными сейчас стали трехваловые модели в машине. Это значит, что схема механизма выглядит следующим образом: один вал устроен так, что непосредственно связан с двигателем, другой реагирует на передаточные числа КПП, а третий соединяется с корданной передачей. Если вам в жизни приходится часто ездить по труднодоступным местам, буксовать или буксировать на жесткой сцепке, то лучше выбрать этот вариант коробки, так как он более надежен в данном случае.

Роботизированная коробка

Схема роботизированной коробки передач

Если вам нужна коробка передач с умным механизмом, то это как раз то, что подойдет. Зачем покупать отдельно механику или автомат, если можно получить все в одном автомобиле? Зная, как работает робот, у вас больше не останется подобных вопросов. Данный тип коробки передач включил в себя и комфорт и выносливость. Другими словами, владелец автомобиля рычагом будет подсказывать машине, что необходимо переключить скорость, а работу педали сцепления системы выполняет сама.

Работа коробки передач важна не меньше двигателя. Берите только тот автомобиль, строение которого вам полностью подходит. Прежде чем приобретать какую-либо модель авто внимательно проанализируйте свои потребности и отталкиваясь от них реализуйте свою мечту.

Секвентальная кпп на ваз 2108. Кулачковая коробка передач на каких машинах. Кулачковая коробка передач. Кулачковая КПП – особенности и сфера применения. Применение кулачковых моделей КПП

Трансмиссии которые применяются в ралли я бы разделил нанесколько видов.

1. Полный сток.

Заводская синхронизированная МКПП. Без всяких изменений. В автоспорте и в ралли почти не применяется так какстандартная кпп рассчитана на эксплуатацию город-трасса, и для ралли является слишком длинной и машина с ней медленней чем могла бы быть.

2. Тюнинговый сток.

принцип работы синхронизатора

Когда Главная пара и передаточные числа кпп изменены, чаще всего установлен дифференциал повышенного трения (червячный или дисковый) сильно улучшающий динамические возможности автомобиля на скользких покрытиях.

червячный дифференциал повышенного трения

Дисковый дифференциал повышенного трения

Кпп по прежнему, на основе синхронизаторов и косозубая. Часто применяется для тюнинга городских автомобилей. Т.К. В сравнениисо стоком сильно улучшает динамику автомобиля. Так выглядит раллийная езда наподобной кпп. Это мой онборд с кубка России по ралли – Ралли золотые купола2013г

3. Кулачковая КПП.

Свое название берет от кулачковых муфт, которые заменяют собой синхронизаторы и позволяют включать быстро и без выжима сцепления производить ударные включения, как вверх так и вниз, передача надежно включится.

Шестерни в этой кпп прямозубые. Применяется вместе с дисковым дbфферинциалом повышенного трения. Эта кпп уже не применяетсядля городского тюнинга т.к. имеет уменьшенный ресурс и высокую стоимость. Таквыглядит езда с кулачковой КПП переключения быстрые и без сцепления.

4. Секвентальная кпп.

Отличие от просто кулачковой кпп состоит в том, что вместо привычной схемы включения эта кпп имеет ход рычага только вперед (передача вниз) и назад (передача вверх). На самом делеотличие в механизме и принципе переключения а муфты и прямозубые шестерни такиеже как в обычной кулачковой кпп. На данный момент в ралли это вершина всеостальное запрещено. Такие кпп применяются на всех современных и быстрыхраллийных автомобилях в том числе на автомобилях чемпионата мира по ралли WRC. Вот к примеру каквыглядит езда с секвентальной кпп

Но вернемся к моему автомобилю.

Когда я купил логан там стояла коробка JH3 в ее корпусе был симбиоз укороченной Главной Пары и короткого ряда. Это позволяло машине со слабым мотором бытьнамного быстрее стандартного логана. После окончания езды в монокубке рено, гдеизменения в КПП были запрещены техническими требованиями, я принял решение ещеулучшить динамику автомобиля путем установки короткой главной передачи.

Передачу 4,9 (моя бывшая 4,5, заводская 4,3) удалось найти в Европе,

в таблице видно как меняется скорость на передаче, но к сожалению достаточно тяжело показать как улучшается динамика автомобиля

правда к сожалению она оказалась не дешевая, параллельно усилили корпус кпп чтобы можно было передавать возросший момент от ДВС.

Это в итоге и сыграло злую шутку. Из-за некачественно произведенной работы сторонних специалистов кпп 2 раза сломалась, а потом и совсем развалилась.

Причина была в усилительной пластине, которая была призвана держать посадочные места валов от смещения. После этого я решил перейти на следующий уровень. Была куплена новая кулачковая КПП прибалтийской компании samsonas.

Этим переходом я одновременно улучшил динамику автомобиля, повысил надежность, улучшил управляемость. Дело в том, что в моей предыдущей КПП не былодифференциала повышенного трения так называемой «блокировки». А в этой кпп онадисковая что позволяет не проигрывать на разгоне и улучшает выходы из поворотов.

Такое мудреное и труднопроизносимое слово для простого русского человека, как секвентальный, образовано от английского sequence, что в переводе значит: последовательность. И английское название sequential manual gearbox по-русски звучит как секвентальная коробка передач. Это устройство на автомобилях определенного класса, допускающее только последовательные переключения скоростей с первой на повышенную и наоборот, без перескакиваний.

Традиционная коробка

На традиционных КПП , устанавливаемых на большинстве отечественных автомобилей, нейтральное положение рычага включения скоростей установлено посредине. Для того чтобы тронуться с места, мы выжимаем сцепление и включаем первую передачу. В дальнейшем с набором скорости рекомендуется их последовательное переключение.

Однако ничто не мешает нам начать движение сразу на второй скорости, если состояние дороги нормальное и двигатель рассчитан на такое действие. Пытаясь запустить двигатель с севшим аккумулятором , мы, толкая автомобиль, для облегчения можем включить сразу и третью, и даже четвертую. Ничто этому не препятствует. Снижая скорость для совершения маневра, мы, притормозив, с четвертой передачи переходим сразу на вторую или на первую. Перепутав, можно и на ходу включить не ту скорость, что для авто далеко не безобидно.

Коробка-автомат

Чтобы упростить управление автомобилем, была изобретена автоматическая коробка передач , которая освободила водителя от необходимости выбирать режим движения на том или ином участке пути. Автомат сам переключается, водитель же, работая одной ногой, или прибавляет скорость, или притормаживает. Управление автомобилем с АКПП требует меньшей квалификации, и не зря разрешение на эксплуатацию подобного транспортного средства выделено теперь в отдельную категорию.

Но и работа над совершенствованием механической трансмиссии не останавливалась. В результате появилась секвентальная трансмиссия, которая также не предусматривает наличие педали сцепления, но работающая на иных принципах. И главная её особенность – строго последовательное переключение скоростей.

Принцип секвентальности

Последовательное переключение передач можно отметить, например, на мотоциклах, где они включаются ногой. Нейтральное положение там располагается чаще всего между первой и второй передачей. Та же механика применяется на тракторах, на больших грузовиках. Наибольшее же распространение последовательное включение получило в коробках спортивных автомобилей, где дорога каждая миллисекунда и недопустимо снижение скорости при переключении. Использование гидравлики позволяет ещё больше ускорить этот процесс и сократить его до минимума.

В основе секвентального механизма лежит обычная механическая коробка передач , несколько усложненная в процессе модернизации. Главной особенностью является то, что с её помощью можно осуществлять переключение с пониженной на повышенную передачу без снижения скорости движения автомобиля, что неизменно происходит при работе традиционной КПП.

Кулачковая или секвентальная

Надо сказать, что на ряде гоночных автомобилей установлена кулачковая коробка передач. Хотя если кулачковую трансмиссию сделать ещё и секвентальной, уже и так очень большая скорость переключения режимов будет ещё выше. И это применяется уже на болидах «Формулы 1».

В отличие от косозубых шестерен на традиционной коробке обычного автомобиля, в кулачковой шестерни прямозубые и длинные. Это роднит её с трансмиссией секвентальной коробки. И именно эта особенность позволяет и той, и другой системе переключаться, не снижая скорости. При этом устройство самой коробки проще – здесь нет синхронизаторов, а вместо множества мелких зубьев на шестерне и муфте торцевые выступы. Те самые кулачки, которые и входят напрямую в зацепление с зазором.

Особенности

На автомобилях с секвентальной коробкой рычаг переключения располагается на руле. Как вариант, на рулевом колесе могут устанавливаться кнопки. Нужная кнопка маркирована литерой «S». Предусмотрено как автоматическое, так и ручное переключение. При этом коробка может работать в трех режимах:

• Стандартном механическом.
• Механическом спортивном.
• С автоматическим переключением без участия водителя.

Достоинствами этого автомобиля будущего являются следующие моменты:

1. У авто с секвентальной КПП, как и с АКПП, нет педали сцепления – это хорошо для начинающих водителей.
2. Эта коробка предусматривает выбор между автоматическим и ручным переключением.
3. Высокая скорость переключения передач, что отражается на экономичности двигателя.

Недостатком пока является низкая устойчивость к износу механизма коробки.

Основная задача современных автомобильных конструкторов – усовершенствовать конструкцию привычных механизмов и систем, чтобы сделать их работу более эффективной и экономной. И особенный интерес в этом аспекте вызывает коробка передач автомобиля, которая не перестает совершенствоваться. Таким путем была создана кулачковая КПП, которая является упрощенным вариантом обычной механической коробки. Сегодня мы обсудим, что такое кулачковая коробка передач, как она функционирует, и в чем заключаются преимущества ее использования.

Кулачковая КПП – особенности и сфера применения

Автомобилем, на который впервые была установлена такая коробка передач, являлся «отечественный» ВАЗ-2108. Понятно, что в те времена подобное новшество на автомобиле вызвало много внимания, так как кулачковая КПП имеет одно очень важное преимущество – она позволяет намного быстрее осуществлять переключение с одной передачи на другую, чему способствует ее упрощенная конструкция. В целом же она остается привычной механической коробкой передач, которые использовались и до сих пор используются на многих авто.

Что же касается сферы применения кулачковых коробок передач, то вопрос их использования является не совсем однозначным. Такие КПП очень удобны для гонщиков, так как позволяют маневрировать и переходить с одной передачи на другую без лишнего торможения и потери времени. Но вот что касается обычных легковых авто, то кулачковые коробки передач сложно назвать практичными.

Такие коробки передач требуют от водителя другого подхода к езде и привыкания к новому авто. В частности, при переключении передач на кулачковой коробке очень важно каждый раз выжимать сцепление и перегазовывать. Если этого не делать, коробка передач очень быстро износится и скоро потребует ремонта, а то и полной замены. Да и в условиях езды по загруженным городским дорогам наличие кулачковой КПП все равно не позволяет экономить время поездки.

Конструкция и принцип работы кулачковой коробки передач

Как устроена кулачковая коробка передач? Если вы хорошо знакомы с конструкцией привычной механической КПП, то кулачковая – это ее упрощенный вариант, изготовленный для гоночного варианта автомобилей. На кулачковых коробках нет синхронизаторов, функция которых заключается в облегчении процесса переключения передач.

Но на практике синхронизаторы значительно увеличивают время этого процесса, поэтому, благодаря отказу от их использования, скорость работы с КПП увеличилась. Не стоит также забывать, что синхронизаторы по своей конструкции являются очень хрупкими, поэтому водителям приходилось их часто менять.

Отказавшись от синхронизаторов, конструкторы разместили на механизме КПП «кулачки» – выступы, которые располагаются на торцах шестерен и муфт, которые и обеспечивают их сцепление друг с другом. При этом максимальное количество кулачков на шестерне может достигать всего 7, благодаря чему все эти элементы входят в сцепление друг с другом, оставляя большой запас пространства.

Характерной особенностью работы кулачковой коробки передач является клацанье, которое происходит во время соприкосновения кулачков. К слову, именно на них и передается вся нагрузка, которая возникает во время переключения передач. Благодаря этому зубья шестерен меньше изнашиваются.

Стоит также отметить, что шестерни в такой КПП используются прямозубые, к тому же они имеют более крупные размеры, нежели те, которые применяются в классическом варианте коробки передач. Использование именно прямозубых шестерен стало актуальным по той причине, что они теряют меньше полезной энергии во время трения, а валы трансмиссии не ощущают во время их работы дополнительной нагрузки. К тому же прямозубые шестерни намного проще изготавливать. С чем же связан увеличенный диаметр таких шестерен? Это нужно для того, чтобы данные элементы передавали нужный крутящий момент, так как из-за потери «косозубости» он уменьшается.

Если говорить о спортивных автомобилях с кулачковой КПП, то на них делают более длинную первую передачу и используют сближенные передаточные числа. Все это позволяет автомобилю осуществлять динамичные разгоны, необходимости в чем обычные легковые авто не имеют. Поэтому на серийных автомобилях и стандартных КПП первая передача наоборот является самой короткой. Кулачковые коробки передач могут иметь один из двух механизмов переключения:

1. Поисковый. Переключение в таком случае осуществляется так же, как и на классической КПП – водитель рычагом «ищет» каждую передачу.

2. Секвентальный , то есть последовательный. Передачи в таком случае переключаются только последовательно одна за одной, для чего водителю требуется лишь постепенно двигаться либо вверх, либо вниз. Именно такой вариант зачастую используется на гоночных автомобилях, поскольку является более удобным и быстрым в использовании, хотя технически он сложнее и поэтому часто приводит к износу элементов трансмиссии.

Что же касается непосредственно принципа работы кулачковой коробки передач, то во время переключения каждой передачи вилка передач передает усилие на покрытый волнообразными бороздами вал. Именно этот вал прокручивается каждый раз, когда вы передвигаете рычаг КПП. В зависимости от того, на какую борозду попадает вилка передач, включается либо конкретная передача, либо нейтральное положение КПП.

Но есть и еще один вариант КПП, когда при переключении рычага ось с кулачками проворачивается под определенный угол. В таком случае перемещение вилки обеспечивается благодаря работе кулачков. При этом, чтобы не включалась другая передача, еще один кулачок цепляет еще одну вилку, посредством перемещения которой шестерня зацепляется за муфту.

Отличается и конструкция рычага кулачковой КПП. Он делается длинным и располагается максимально близко к рулевому колесу. Это необходимо для того, чтобы еще сильнее упростить для водителя процесс переключения передач. При этом на рычаге также есть блокировки, которая позволяет предотвратить случайную активацию нейтральной передачи. Отключается блокировка либо специальной кнопкой, либо скобой. Для скорости переключения передач рычаги могут также размещаться под рулем, а на автомобиль может устанавливаться гидравлическая трансмиссия.

Многие также интересует вопрос, а есть ли кулачковая АКПП, то есть коробка-автомат. На самом деле есть только полуавтоматическая КПП с кулачковым принципом действия. В управлении автомобилем с такой коробкой от водителя требуется только предварительное внесение в блок управления информации о моменте перехода с одной передачи на другую, и блок сам будет переключать передачи во время движения. Благодаря автоматике будет включаться/выключаться даже сцепление, и будет регулироваться педаль газа.

Принцип работы кулачковой коробки передач знаком также всем мотоциклистам, поскольку двухколесные транспортные средства имеют практически аналогичные кулачковым коробки передач.

Важные аспекты управления транспортных средств с кулачковой КПП

Что значит кулачковая коробка передач, мы уже уяснили, осталось только разобраться, как приводить в движение транспортные средства, на которых она установлена. Рассмотрим использование такой коробки на современном автомобиле:

1. Чтобы переключить передачу достаточно передвинуть рычаг КПП вперед, повышая значения передач, или назад, чтобы их понизить. При этом на дисплее коробки передач покажется номер той передачи, которая была активирована.

2. Педаль сцепление используется только для того, чтобы дать старт. Во время езды сцепление не требуется выжимать полностью, достаточно неполного выжима.

3. При выжимании сцепление педаль газа необходимо отпускать лишь на чуть-чуть.

Важно! Управление гоночным автомобилем с кулачковой КПП немного отличается от привычного использования педалей. Гонщики постоянно держат свою правую ногу на акселераторе, тогда как левую попеременно заносят то над тормозом, то над сцеплением.

4. Педаль сцепления вообще отсутствует на автомобилях с секвентальной КПП и гидравлической трансмиссией. В таком случае зачастую используется полуавтоматическая КПП. Чтобы автоматика сама переключила передачу, водитель должен решить, какая передача ему нужна, толкнуть рычаг вверх или вниз, и выжать или отпустить педаль «газа». Автоматическое включение без перемещения рычага предполагается только для первой передачи.

Достоинства и недостатки кулачковой КПП

Если сравнивать кулачковую коробку передач с классической механической КПП, то ее важным преимуществом является ускоренный процесс переключения передач. Согласно данным специалистов, скорость этого процесса вырастает втрое. Вслед за этим обеспечивается и еще одно очень важное преимущество – во время перехода с одной на другую передачу не падают обороты двигателя.

Как результат, разгон автомобиля с кулачковой КПП отличается очень хорошей динамичностью без рывков и нежелательных торможений. Если двигатель обладает крайне узким диапазоном работы – такая коробка является для него незаменимой.

Стоит обратить внимание и на другие достоинства такой КПП:

повышенные нагрузки никак не отражаются на ее целостности и не приводят к износу деталей;

Кулачковая коробка меньше весит;

Передает большой крутящий момент, увеличивая мощность двигателя.

Но взирая на то, как устроена кулачковая коробка передач, у нее можно найти и несколько недостатков. В частности, она очень шумна в работе, так как при каждом столкновении кулачков раздается характерный стук. Также при большой нагрузке рано или поздно изнашиваются кулачки, что особенно актуально для гоночных автомобилей. Износ кулачков в свою очередь является причиной загрязнения моторного масла, в которое попадают стертые частички металла. Ко всему этому также добавляется высокая стоимость такой КПП, в связи с чем позволить ее себе могут далеко не все.

Резюмируем, что кулачковая КПП является отличным вариантом для тех, кто любит профессиональные гонки и хочет получать от своего автомобиля максимально динамичный разгон без замедления во время каждого переключения передачи. Но если скорость для вас не столь важна – можно остановиться и на обычной МКПП или АКПП.

Оптимизация рабочих ресурсов двигателя при управлении занимала умы конструкторов с момента выпуска первого автомобиля. Это достигалось разными способами, но одним из базовых было повышение эффективности при взаимодействии с коробкой переключения передач (КПП). Сама механика сопряжения двух узлов требует определенных затрат динамического усилия, но без этой функции обойтись невозможно. Одной из самых энергетически выгодных систем для изменения частоты крутящего момента является кулачковая КПП, которая, впрочем, имеет и существенные ограничения по применению.

Особенности устройства механизма

Хотя по целому ряду характеристик кулачковые «коробки» превосходят стандартные трансмиссии, их конструкцию можно рассматривать как упрощенную относительно обычной механики. Главная особенность с точки зрения технического устройства заключается в избавлении от синхронизаторов. Вместе с ними оптимизировалось устройство целой группы элементов, которые должны были делать управление передачей более легким, но они же и удлиняли период подачи команды через несколько узлов. В итоге целая инфраструктура с мелкими зубьями была заменена набором кулачкового ряда. На КПП такого типа одна муфта может содержать до 7 кулачков, что увеличивает запас площади сцепки по ширине. При этом размер шестерни в данной системе больше, чем в стандартных КПП, не говоря о замене скошенной формы зубьев на прямую. Последнее было обусловлено необходимостью снижения потерь на трении и минимизации осевой нагрузки на вал.

Принцип действия

Техника работы может быть секвенциальной или поисковой. В первом случае реализуется последовательное переключение передач, а во втором — обычное, как в стандартной КПП. На практике чаще используется именно секвенциальный принцип, так как он в большей степени позволяет отразить возможности кулачковой конструкции. Переключение может осуществляться вверх и вниз, а также по сторонам. Управление от водителя производится через рычаг, связанный с валом. Например, переключения кулачковой КПП на ВАЗ-2108 отличаются жесткостью, безотказностью и простотой. Рычаг двигает вал с бороздами волнообразной формы, прокручивая его на определенный градус. В результате активизируется или «нейтралка», или передача. Кстати, в целях дополнительной экономии времени сама ручка КПП делается крупной и высокой, чтобы водитель меньше времени затрачивал на манипуляции с механическим управлением. В техническом отношении наивысшую ступень развития занимают полуавтоматические кулачковые системы, в работе с которыми водителю нужно лишь дожидаться нужного переключения электроникой.

Эксплуатационные возможности

Рабочий момент при обращении с кулачковой системой переключения передач существенно сокращается, что дает экономию времени. Независимо от характеристик двигателя, скорость изменения крутящего момента у кулачковой КПП происходит быстрее, чем у обычной трансмиссии. Время на выполнение операции составляет 0,4-0,6 с, что ощутимо при сравнении с выключением/включением сцепления на автомобиле со стандартной «коробкой». Что еще важно, конструкция секвенциальных механизмов расширяет возможности для тюнинга. Это касается случаев полного переоборудования автомобиля в гоночную модификацию с ножным переключением скоростей. В данном случае нужно устанавливать вместе с парами КПП и основную пару дифференциала, что может скорректировать динамические качества машины. Опять же рядовому водителю такое обновление вряд ли понадобится, но для ценителя спорт-тюнинга обеспечит новое качество вождения.

Применение кулачковых моделей КПП

На легковых машинах, предназначенных для дорог общего пользования, такие механизмы применяют редко. Для такого обеспечения должны быть определенные основания, связанные с повышением динамики или упрощением конструкционной базы трансмиссионного агрегата. Нередко кулачковые КПП используют в единичных тюнинговых мероприятиях для демонстрации тех или иных возможностей концептуальных моделей. В случае с японским спорткаром Mitsubishi Lancer Evolution сочетание секвенциальной «коробки» и двигателя на 420 л.с., в частности, позволило разгон до 100 км/ч выполнить за 3,5 с.

Кулачковый механизм КПП на ВАЗ

В России изготовлением компонентов для кулачковых узлов трансмиссии занимается завод Lada Special Transmission. Данная группа выпускает секвенциальные механизмы, подходящие для автомобилей ВАЗ. Как отмечают пользователи, отечественная продукция демонстрирует высокую устойчивость, четкость работы и надежность. Но также можно обращаться к решениям от восточноевропейских производителей наподобие TST и Dogbox. В линейках этих компаний можно встретить наиболее близкие по устройству секвенциальные КПП на ВАЗ. Кулачковые механизмы иностранного производства обычно поставляются в разборном виде. Например, часто предлагаются наборы без крепежной оснастки, что заставляет дополнительно искать комплектующие для фиксации агрегата к несущей базе. Иногда в качестве донорских комплектов берутся и автоматические трансмиссии.

Кулачковые КПП на «классику»

Разумеется, отечественными автомобилями потребности в оснащении кулачковыми «коробками» не ограничиваются. Классические седаны и хэтчбеки, которые используются на общественных дорогах, могут переоборудоваться под секвентальный принцип переключения передач. Для этого используют специальные модификации кулачковых КПП на ВАЗ и «классику» в той или иной конфигурации. Как правило, это механизмы с кулачковой муфтой и шестерными узлами по 5-7 элементов на поверхности. Чем больше кулачков, тем выше ресурс агрегата в паре муфты-шестерни. С другой стороны, усложнение конструкции повышает цену и затрудняет процесс интеграции устройства. И даже если основа изделия по параметрам вписывается в монтажную базу, то дополнительные сложности может вызвать доработка вилки переключателя передач. Нередко для этих целей задействуются штатные приспособления, которые дорабатываются сваркой или фрезеровкой. Вполне могут применяться и готовые «коробки» в сборе, но это касается в основном устаревающих 5-кулачковых механизмов.

Кулачковые «коробки» и гоночная механика

Все же целевой нишей для использования кулачковых механизмов переключения передач являются спортивные автомобили. Уже приводился пример спорткара от «Митцубиси», и этим применение данного узла в машинах не ограничивается. Эту практику продолжает Subaru Impreza, обеспеченная секвенциальной «коробкой». И в отношении этой модели стоит отметить различия в подходах к комплектации кулачковым агрегатом. В гражданских версиях спорткара применяется именно последовательный принцип изменения крутящего момента. Но в раллийной модификации это решение запрещено, поэтому оставляется базовый механизм поискового переключения. Ярким примером использования данной конструкции является и кулачковый ряд КПП «Тойота MR2». Это двухместный спорткар, последние модификации которого получили пятиступенчатую секвенциальную «коробку» SMT. К особенностям этого узла относят то, что он способен выдерживать нагрузки от двигателей мощностью порядка 800 л.с.

Ограничения по применению секвенциальных КПП

Если даже отбросить тот факт, что обращаться с кулачковыми «коробками» могут только водители с соответствующим опытом физического управления трансмиссией, существует несколько принципиально важных кинематических нюансов эксплуатации таких устройств. Последовательное переключение снижает маневренность автомобиля при выполнении сложных перестроений на дорогах общего пользования. Иными словами, даже ловкий гоночный пилот будет иметь большой проигрыш при переключении вилки из-за необходимости перегазовки с резкими переходами от нижних ступеней к верхним. На прямой трассе, где необходимо постоянное и уверенное поддержание высокого скоростного режима, кулачковая КПП проявляет себя с лучших сторон, однако в гражданской машине ее преимущества переходят в недостатки.

Заключение

Концепция секвенциального переключения передач при всех своих особенностях сохраняет перспективы технологического развития. Это подтверждает и активное сращивание подобных трансмиссионных механизмов с электроникой. К примеру, сегодня появляются кулачковые агрегаты, работающие по командам программирующего компьютера Motec. Одной из главных функций электронного блока в автомобиле с такой начинкой, как заявляют разработчики, будет автоматическое управление работой системы зажигания и совершение перегазовок.

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

Источник http://proautomarki.ru/korobka-peredac/
http://artreg.ru/sekventalnaya-kpp-na-vaz-2108-kulachkovaya-korobka-peredach-na-kakih-mashinah.html