Кулачковая коробка. Коробка переключения передач в ралли

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

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!

Преимущества и недостатки секвентальной КПП

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

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.

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.

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.

Спортивная коробка переключения передач очень сложный механизм. При ее сборке необходимо тщательно контролировать осевой люфт , качество синхронизаторов, а также самих шестерен передач . Мы предлагаем вам спортивные кпп в сборе под ваши задачи. Коробки передач на автомобили ВАЗ готовые к установке на ваш тюнинговый (спортивный автомобиль).

При сборке спортивных коробок передач приходится использовать восстановленные запасные части. Это связано с тем, что завод изготовитель перестал поставлять на рынок запасные части в восьмого контструктива. Восстановленные запчасти не уступают по качеству новым. Данная практика используется по всему миру. (Пример: компания Bosch)

Обратите внимание, что использование тюнинг комплектующих при сборке КПП Спорт увеличивает шум работы трансмиссии в целом. При установке коробки передач необходимо проверить работоспособность сцепления и выжимного подшипника.

На автомобилях ВАЗ 2110 выставления кулисы (рычага) стоит доверить специализированному автосервису, т.к. неправильное подключение рычага может вызвать выход из строя передач.

Уважаемые клиенты! Xотим обратить Ваше внимание на то, что крупные агрегаты, такие как спорт КПП, турбо киты, редуктора, блок цилиндров турбо и тп мы собираем под заказ. Сроки исполнения заказа при этом могут быть больше 3 рабочих дней и обговариваются отдельно.

Так же хотим обратить ваше внимание на то, что все спорт КПП обладают повышенным уровнем шума.

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:

1. Механический обыденный.
2. Механический спортивный.
3. 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.