Как называется кпп на раллийных авто

Мне часто задают вопрос что такое кулачковая КПП и зачем она нужна. Вот есть на эту тему статейка, та есть описание что да как работает.

Для достижения высоких динамических и скоростных характеристик автомобиля мало улучшить мотор. Чтобы реализовать его возросшие возможности, нужна и соответствующая коробка передач. Такая коробка должна обладать высокой скоростью переключения, другими передаточными числами, способностью выдерживать высокие нагрузки. Этим требованиям в полной мере отвечают кулачковые КПП, применяемые на всех спортивных автомобилях. Конструкция На первый взгляд может показаться странным, но для того, чтобы изготовить «гоночную» коробку, потребовалось не усложнить, а, наоборот, упростить конструкцию обычной механической КПП. В первую очередь избавились от синхронизаторов. Элемент, облегчающий переключение передач, делает это, по спортивным меркам, недопустимо долго. Кроме того, он слишком хрупок. Вместо синхронизаторов с множеством мелких зубьев зацепление шестерен и муфт обеспечивают имеющиеся на их торцах выступы – кулачки. Количество кулачков невелико – не более 7 на каждой шестерне (муфте), поэтому они входят в зацепление с большим «запасом» по ширине. При их соприкосновении раздается хорошо различимое «клацанье».

Кулачки воспринимают всю ударную нагрузку,
защищая зубья шестерен от поломок при жестких переключениях. Сами шестерни по размеру значительно больше, чем в обычной КПП. Кроме того, применяются не косозубые, а прямозубые шестерни. Чем это вызвано? Прямозубые шестерни имеют меньше потерь на трение (что повышает КПД), проще в изготовлении и не создают осевых нагрузок на валы КПП. Однако они способны передавать меньший крутящий момент по сравнению с косозубыми шестернями такого же размера. Поэтому их и изготавливают большего диаметра. Для более эффективного разгона в «спортивных» коробках применяют сближенные передаточные числа КПП и более длинную первую передачу. В стандартных коробках первая передача выбирается «короткой» из расчета движения в тяжелых дорожных условиях, а не для динамичного разгона. Механизм переключения у кулачковых КПП бывает поисковый или секвентальный (последовательный). Первый практически ничем не отличается от стандартного. Секвентальный позволяет переключать передачи только последовательно, ступень за ступенью, вверх или вниз. В гоночных условиях он намного удобнее и быстрее поискового. Секвентальный механизм в управлении проще, но технически значительно сложнее. Для переключения достаточно сдвинуть рычаг вперед или назад, а номер включенной в данный момент передачи отображается на дисплее. Вилки передач двигает специальный вал, имеющий борозды волнообразной формы. С каждым толчком рычага он прокручивается на определённый градус, при этом вилка, продвигаясь по борозде, включает передачу или «нейтралку».

Другой вариант — при «толчке» рычага происходит поворот специальной оси с кулачками на определенный угол. Один из кулачков сдвигает вилку и выключает передачу, а другой сдвигает другую вилку, которая вводит в зацепление муфту с шестерней следующей передачи. Рычаг переключения делают максимально длинным, чтобы приблизить его к рулю – это позволяет водителю дополнительно сократить время на переключение. Рычаг снабжают механической блокировкой, предохраняющей от случайного включения нейтрали или заднего хода. Для ее отключения необходимо нажать кнопку или скобу. Добиться еще большего выигрыша времени позволяют подрулевые переключатели и гидропривод включения передач. При таком варианте время переключения сокращается до 150 миллисекунд и, кроме того, «гидравлика» делает это более «нежно», продлевая жизнь шестерням. На высшей ступени в иерархии «секвенталок» находятся полуавтоматические КПП. Задача водителя – только вовремя задать момент перехода на другую передачу, а самим процессом переключения управляет автоматика – включает и выключает сцепление, добавляет или сбрасывает «газ» и двигает нужные вилки. Особенности вождения В автомобилях с кулачковой КПП педаль сцепления используется в ходе гонки только для трогания с места. При езде переключение передач производится либо вообще без выжима сцепления, либо с неполным выжимом. Пилот при этом лишь немного отпускает педаль «газа». Вообще, спортсмены пользуются педалями совершенно по-другому, чем обычные водители: правая нога у них постоянно управляет акселератором, а левая — попеременно сцеплением или тормозами. В автомобилях с секвентальной КПП, оборудованной гидроприводом переключения, и полуавтоматической КПП, педали сцепления вообще нет. Водителю нужно только выбрать передачу, толкнув рычаг (или подрулевой лепесток) и в нужный момент резко нажать или отпустить педаль акселератора – таким образом автоматике подается команда на переключение. Если же водитель не выбирал передачу, то рост оборотов двигателя не приводит к автоматическому переключению вверх. Автоматически включается только первая передача – для трогания с места достаточно нажать на акселератор. Преимущества и недостатки

Основное преимущество кулачковых КПП, ради чего, собственно, они и создавались – высокая скорость переключения передач (в три раза быстрее, чем в обычной МКПП). Из этого следует и еще одно преимущество – обороты двигателя за время переключения не успевают упасть, следовательно, разгон происходит намного интенсивнее. Это особенно важно для моторов с турбонаддувом, рабочий диапазон у которых сравнительно узок. Кулачковые КПП выдерживают значительно большие нагрузки по сравнению с синхронизированными, имеют меньший вес и способны передавать намного больший крутящий момент. Механизм переключения работает четко, не допуская «вылета» передач. К недостаткам кулачковых КПП относят небольшой ресурс (как правило, после каждой гонки ее перебирают), высокую цену и повышенную шумность при работе.

Дотошный читатель, возможно, спросит: «А как же сочетается сказанное о высокой надежности и маленьком ресурсе?» Дело в том, что стандартная коробка в условиях гонки не выдержала бы и половины дистанции, и в этом смысле кулачковая КПП намного надежнее. А вот ресурс, в обычном понимании, когда узлы служат без ремонта годами, у кулачковой КПП существенно меньше. Жесткие переключения приводят к быстрому износу кулачков и загрязнению масла металлическими частицами. Использование в тюнинге У начинающих «тюнингеров» часто возникает вопрос: можно ли кулачковую коробку установить на обычный автомобиль? Ответ однозначный – нет. То есть, с технической точки зрения это возможно, но вот с практической – не имеет смысла. При обычной (не гоночной) езде для продления срока службы коробки необходимо будет пользоваться педалью сцепления при переключениях. А так как кулачковая коробка не имеет синхронизаторов, то переключаться нужно с перегазовкой при переходе на нижнюю передачу, и с двойным выжимом сцепления при переходе на высшую. Это требует тренировки и чувства двигателя – наверняка сломаете зубья не одной шестерне, пока не приобретете прочные навыки. Но даже и имея их, такая езда будет весьма утомительной, особенно в городе. Еще больше неудобств доставляет в обычных дорожных условиях КПП с секвентальным механизмом переключения. Ведь чтобы переключиться, например, на несколько ступеней вниз, нужно будет соответственно сделать несколько перегазовок. А установка полуавтоматической секвентальной коробки на обычный автомобиль вряд ли будет оправдана с экономической точки зрения. Из всего сказанного делаем вывод: установка кулачковой КПП (или кулачкового ряда на стандартную КПП) на ваш автомобиль будет оправдана лишь в том случае, если вы готовите его к серьезным соревнованиям. Если же вы хотите улучшить динамические характеристики для обычной езды, проще установить «спортивные» ряды КПП и главную пару дифференциала.

Кулачковая коробка передач

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.

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.

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 vk.com/autobap 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.

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.

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).vk.com/autobap 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.

Денис Комаров собирает кулачковую коробку, готовя машину к очередному этапу ралли, за этим процессом наблюдает известный раллийный пилот Евгений Аксаков. По дорогам общего пользования Евгений ездит на автомобиле с обычным гидромеханическим «автоматом», но в гонках переключает передачи, разумеется, сам. Несмотря на развитие технологий, пока только комбинация секвентальной кулачковой коробки и опытного пилота позволяет достичь самой высокой скорости переключений.

Как устроен раллийный автомобиль: Двигатель и КПП

В современных автомобилях WRC установлены следующие силовые агрегаты и узлы, которые должны быть полностью омологированы:

1) двигатель 4-цилиндровый с рядным расположением;
2) мощность двигателя с турбиной не должна превышать 300-320 л.с. при 400-450 Н*м крутящего момента;
3) диаметр рестриктора турбины, который ограничивает количество всасываемого воздуха, не более 33 мм ;
4) потребляемое топливо – бензин с октановым числом более 100;
5) двойной диск сцепления;
6) секвентальная коробка передач с 6 скоростями и одной задней;
7) полный привод;
два дифференциала (спереди и ссади) с возможностью блокировки.

За основу берется заводской мотор, от которого остается только блок и головки цилиндров. Далее начинается сплошная импровизация: поршни меняются на более легкие из прочнейшего сплава, дорабатываются валы, пересматриваются фазы распределения топлива и т.д.

В эпоху ралли-монстров из группы «В», мощность которых переваливала за 500 л.с., техническая комиссия порой была не в состоянии адекватно оценить потенциал двигателя. Сейчас FIA жестко контролирует исполнение всех технических норм. Нарушать их не рекомендуется, поскольку это грозит очень серьезными штрафами для всей команды. Приведу исторический пример – Toyota Celica (1996 год). Известно, что для контроля мощности двигателя на впуске турбины стоит шайба (рестриктор), ограничивающая количество всасываемого воздуха. После детального осмотра специалисты технической комиссии обнаружили следующее: рестриктор нужного объема в турбине Тойоты был, но также имелся и другой клапан, который увеличивал тягу почти на 25%! В итоге команду оштрафовали, руководство команды подверглось серьезной чистке, результаты аннулировали и пилоты потеряли все шансы на лидерство.

Перед каждой гонкой двигатель настраивают под индивидуальные особенности вождения пилота и конкретные природные условия. Например, для компенсации пониженного атмосферного давления в гористой местности часто повышают давление наддува.

О выхлопной системе тоже нужно сказать несколько слов. Часть рабочей смеси не сгорает в камере, а попадает в выпускной коллектор. Система Антилаг помогает турбине докручиваться и поддерживает ее работоспособность. Это явление характерно для перегазовки автомобиля: левая нога удерживает педаль тормоза, в то время как правая жмет на акселератор и поддерживает нужные обороты. Догорание происходит в выхлопной системе с керамической изоляцией и несколькими катализаторами, сопровождается резкими хлопками и даже пламенем из выхлопных труб. Глушители устанавливают таким образом, чтобы они не мешали доступу к основным узлам.

Коробка переключения передач в ралли

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.

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Обычно, когда речь заходит о коробке передач гоночной машины говорят такую фразу: 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.

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.

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.

Кулачковая коробка передач

Если устроить соревнования по гонкам двух машин с одинаковыми показателями мощности, первая из которых будет обычной, а вторая – гоночной, то победа достанется именно ей. Залогом успешного заезда будет установленная коробка переключения скоростей кулачкового типа, основным преимуществом которой будет оперативное переключение скоростных режимов.

Содержание:

Что представляет собой кулачковая прямозубая коробка

Устроена она просто и надежно, шестеренчатые зубья не скошены. Это гарантированно обещает, что трансмиссия будет работать без отвлечения на трение и вылеты передач.

Но главное достоинство заключается в одной особенности – в процессе езды передачи переключаются без использования сцепления. Все управляется силой, с которой нажимают на педаль газа. Кулачковая коробка передач – работает просто. Движением рычага на себя водитель переходит на высшую передачу, а от себя – на низшую. Своим названием кулачковое передаточное устройство обязано особым строением муфт включения – они представляют собой небольших размеров кулачки, численностью от пяти до семи штук.

На шестерне они сцепляются, создавая зазор, необходимый для оперативного переключения скоростей. Синхронизаторных элементов в данном устройстве не предусмотрено.

Секвентальная коробка

Последовательно передачи включаются на мотоцикле. «Нейтралка» там в большинстве случаев расположена между первой и второй скоростью. Такой же принцип механики устанавливается на трактора, большегрузные автомобили. Но чаще всего последовательность переключения скоростей используется в спортивных машинах, когда время очень дорого, и его не хочется терять почем зря. Применение гидравлики дает возможность ускорить процесс, максимально его сократив.

В секвентальном механизме основу составляет простая механическая коробка, немного модернизированная. Основным отличием считается то, что с ее применением переключаются скорости с меньшей на большую без изменения скоростного режима машины, чего нельзя сказать про обычную КПП.

Что лучше?

Уже отмечалось, что на некоторых коночных машинах используют коробку передач кулачкового типа. А если ее сделать секвентальной, то скорость переключения станет еще выше.

Ведь именно прямые зубья шестерен роднят такую транссмиссионную систему с секвентальной, давая возможность быстро выполнять включение.
Отличительные особенности
На машинах, оснащенных коробкой секвентального типа, рычаг для переключения расположен на рулевом управлении. Как правило, на колесе монтируются кнопки, необходимая из которых маркируется буквой «S». Переключение может выполняться в ручном либо автоматическом режимах, и коробка будет работать по трем вариантам:

• простом механическом;
• спортивном;
• с автопереключением, когда помощь водителя не требуется.

Преимуществами такой машины считаются следующие отличия:

• машина с секвентальной коробкой не имеет педали сцепления, как и с автоматическим устройством, что в принципе неплохо для начинающего водителя;
• для коробки имеется возможность управлять ей ручным либо автоматическим режимом;
  скорость перехода с одной передачи на другую возрастает, что положительно влияет на экономичность мотора.

Но известен и один минус – слабая сопротивляемость к изнашиванию механизма самой коробки.

Традиционная коробка и автомат

Первый вариант чаще всего встречается на машинах отечественного производства, и нейтральное положение в них находится посредине. Чтобы начать движение, приходится выжать сцепление и включить первую скорость. После этого, наращивая режим, передачи необходимо переключать последовательно.

Но нет помех, чтобы начать двигаться со второй скорости, если для этого подходит состояние дорожного полотна и возможности мотора. А если машину необходимо завести буксиром, то для облегчения действий есть возможность установить коробку на третью или четвертую скорости.
Коробку-автомат придумали, чтобы облегчить управление машиной. Переключение происходит автоматически, водителю остается только газом прибавлять или уменьшать режим.

Итак, применение кулачкового механизма создает сильную нагрузку на мотор, трансмиссию и даже привод. Да и шумовой эффект у нее значительный. Преимущества в вождении имеются, но они не компенсируют способные возникнуть недостатки.

Эволюция в Формуле-1: от «полуавтоматов» до «бесшовных» КПП

В 1989 году в Формуле-1 произошла техническая революция: команда Ferrari представила полуавтоматическую КПП. Прежде в Формуле-1 всегда использовали обычные коробки передач.

Джон Барнард

Главный конструктор Скудерии, установил на последовательную КПП, аналогичную мотоциклетной, электрогидравлический привод переключения передач. Кстати, во многом благодаря этому английскому конструктору, Формула-1 обрела тот вид, в каком мы ее знаем сейчас. Ведь именно Барнард первым применил карбоновый монокок и полуавтоматическую КПП.

Нужно отметить, что впервые такую трансмиссию испытали еще в далеком 1979 году. И это опять была Ferrari. Тогда эту систему разработал Мауро Форгьери. На испытаниях экспериментальная конструкция отработала 100 кругов, а показанное время было чуть лучше, чем с обычной коробкой передач. Но до применения в гонках дело не дошло. Во-первых, коробка Форгьери была слишком тяжёлой. Во-вторых, она не понравилась Жилю Вильневу:

КПП работает нормально, но меня очень беспокоят все эти провода вокруг руля. Не поймите меня неправильно и не сочтите за грубость, но я бы не хотел использовать эту коробку передач в гонках.

Ferrari 640. Фото: Youtube.com

Проект отложили в долгий ящик на десять лет, после чего нечто подобное было реализовано Джоном Барнардом. У полуавтоматической коробки передач было три основных преимущества над классическими конструкциями.

• ?Во-первых, сокращение времени на переключение передачи.
• ?Во-вторых, теперь гонщик всегда мог держать руль двумя руками, что в отсутствии гидроусилителя руля значительно облегчало пилотаж.
• ?И в-третьих, теперь можно было переключать передачи в поворотах!

Конечно были у «полуавтомата» и недостатки. Самым главным было отсутствие надежности. Несмотря на то, что команде Ferrari удалось выиграть с такой КПП в первой же гонке, позже они столкнулись с массой проблем — инновационная коробка слишком часто ломалась. Из 32 стартов (16 этапов х 2 болида) КПП отказала 23 раза!

И это не была «проблема итальянского менталитета»! С похожими проблемами через пару лет столкнулись в команде Williams, а позже и в McLaren.

Williams FW14 Renault. Фото: Youtube.com

По окончании сезона 1991 года, складывалось впечатление, что Айртон Сенна стал чемпионом мира благодаря… КПП конкурентов! Многочисленные технические отказы лишили лидера команды Williams, Найджела Мэнселла, нужных очков. Отсюда возникло меткое прозвище для этого девайса: «shitbox», то есть «коробка с сюрпризом».

В 1991-м полуавтоматическая трансмиссия была установлена на шасси FW14. Я думаю что именно из-за нее мы тогда проиграли чемпионат, поскольку в первых четырех гонках коробка передач работала крайне ненадежно.

В 1991 году в Чемпионате мира последний раз победил болид с «ручной» КПП — все последующие титулы достанутся пилотам выступающим с полуавтоматическими трансмиссиями. Также это был последний раз, когда чемпионом стал гонщик выступавший на болиде с двигателем V12. Последняя победа с «ручной коробкой» была одержана в 1992 году, на Гран-при Бельгии.

Михаэль Шумахер. Бельгия 1992. Фото: Youtube.com

Клиноременный вариатор

В 1993 году команда Williams построила экспериментальный болид с трансмиссией CVT. На тестах вариатор производил неоднозначное впечатление. С одной стороны оснащенная им машина ехала быстрее, чем с полуавтоматической коробкой. Но с другой — вой двигателя Renault V10, зависающего при разгоне на одной ноте, то есть на 13800 об/мин, сводил с ума окружающих в самом буквальном смысле!

FIA поспешила объявить бесступенчатые трансмиссии вне закона, прописав в Техническом регламенте, что болид Формулы-1 обязан иметь минимум четыре и максимум семь фиксированных передач для движения вперед.

В середине девяностых полуавтоматические коробки передач вышли на пик своей производительности: время переключения с одной передачи на другую составляло всего 25 миллисекунд (0.025 сек.). Для сравнения, время требуемое для переключения передачи в механической КПП составляло 0,25 секунды.

BAR-Honda Дженсона Баттона. Фото: Youtube.com

Казалось что ничего нового в этой сфере придумать уже невозможно, но в 2005 году произошла «тихая революция» — в команде BAR-Honda изобрели КПП с «бесшовным переключением передач»: SSG, или «seamless gearbox». Первым болидом примерявшим новинку стал BAR-007. Бесшовность работы этой КПП достигалась за счёт одновременного включения двух передач.

Теоретически механизм способен мгновенно переключать передачи, позволяя включать две передачи одновременно

— Атуши Мано, главный инженер Honda R&D.

Следуя законам жанра, здесь я должен был рассказать про «собачьи кольца», «пули», про «синие и красные кольца». Но ничего этого не будет, потому что коробка передач BAR-007 Honda устроена иначе! Согласно «Honda R&D Technical Review», в ней использовался «внутривальный» механизм переключения.

Как это работает

Включение передач осуществлялось с помощью гидропривода, кулачками особого профиля — «коромыслами» — установленными под муфтой каждой отдельной шестерни. Вторичный вал выполнен полым, и через него проходила гидравлическая магистраль, открывавшая клапаны в определенной последовательности, тем самым обеспечивая подключение кулачков к муфте.

Руль болида Ф1. Фото: Youtube.com

Одновременно подключались кулачки на двух парах (четная и нечётная) шестерен. На текущей передаче кулачки входили в зацепление полностью, а на заранее подключенной лишь одной стороной. Тем самым для второй пары шестерен достигался эффект храповика, когда крутящий момент передается только в одном направлении, а значит повредить коробку было невозможно.

Пример из жизни: ключ-трещотка, передающий крутящий момент только в одну сторону. Вы сможете закрутить гайку, но открутить ее не сможете, пока не переключите храповик. Так же и с бесшовной КПП.

После того, как скорость вращения шестерен подключенной передачи превышала скорость текущей, кулачки «менялись местами» и происходила мгновенная смена передачи, без разрыва мощности. И так семь или восемь раз подряд, в зависимости от количества передач в КПП.

Теперь в момент смены передачи крутящий момент от двигателя не прерывался ни на мгновение, за счет чего время круга удалось сократить на 0.4 секунды, что по гоночным меркам очень много.

Как и в случаях с полуавтоматической коробкой передач Ferrari, или PDK от Porsche, на момент реализации эта конструкция не была новинкой, так как уже несколько лет пылилась на полке.

Модель типичной «бесшовной» КПП. Фото: Youtube.com

Коробка передач BAR-007 Honda основана на КПП Weismann Quickshift, впервые испытанной командой Williams еще в 1993 году. Её часто путают с вариаторной FW15-CVT, испытанным в том же сезоне, но это разные трансмиссии. Почему данная разработка сразу не попала на трассы — неизвестно.

По принципу работы система бесшовного переключения передач чем-то напоминает коробки с двумя сцеплениями типа PDK или DCT. Но в Формуле-1 подобные конструкции запрещены Техническим регламентом»: в Формуле-1 можно использовать только одно сцепление.

На самом деле для использования в гонках бесшовные коробки передач выглядят предпочтительнее, чем коробки типа «dual clutch». Как минимум из-за веса и размеров, что для гоночной техники имеет принципиальное значение.

С гоночной трассы, на дороги

Вслед за Формулой-1 подобные конструкции появились в мотогонках MotoGP, где пионером их применения вновь выступила японская марка Honda. В настоящее время КПП всех мотоциклов в этом классе оснащены бесшовным, или, как их еще называют, «безрывковым» механизмом смены передач.

А относительно недавно появилась информация, что такой КПП собираются оснастить дорожный мотоцикл Ducati Panigale V4.

Источник https://xtreker.ru/kak-nazyvaetsya-kpp-na-ralliynyh-avto.html

Источник http://avtoshef.com/kulachkovaya-korobka-peredach/

Источник https://bibimot.ru/1597-jevoljucija-v-formule-1-ot-poluavtomatov-do-besshovnyh-kpp.html