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.
В переводе с английского «sequence» означает «последовательность». В отличие от классической «механики», где водитель вправе переключиться, например, с 4 передачи на 2, минуя промежуточную, или тронуться со 2,КПП секвентальная такого не допускает: в обе стороны переключать передачи можно только последовательно. В чем преимущества и отличия секвентальной коробки, и для чего она изобретена?
Что такое- Секвентальная коробка
Секвентальная КПП на автомобиле подразумевает, что водитель выбирает передачи не произвольно, а в четкой последовательности, перемещая селектор КПП в одном из направлений. В этом отличие данной коробки от «механики», где после выжимания сцепления рычаг допускается перевести в любое из положений.
Такая КПП – изобретение относительно новое, появившееся в начале 90-х годов XX века. Изначально этими агрегатами оснащались гоночные автомобили: например, спорткары BMW 3 серии от подразделения «motorsport» автоконцерна. Выбор секвентальной коробки для оснащения спортивных автомобилей продиктован результатами испытаний: исследования показали, что водитель с помощью такой коробки может лучше контролировать машину, в сравнении с классической АКПП, при этом у него остается возможность влиять на процесс смены передач столь же эффективно, как и на «механике». Особенно это преимущество секвентального агрегата проявляется там, где нужно менять скорость езды последовательно.
Новая коробка обрела любовь автовладельцев, хотя некоторые и жаловались на некоторую «медлительность» переключения ступеней КПП. Но второе поколение секвентальных коробок решило и эту проблему.
Важно: у секвентальной коробки, как и у АКПП, педаль сцепления отсутствует.
Внешний вид рычага переключения:
Смещение «вверх» повышает передачу, «вниз» – понижает. Некоторые автомобили могут также оснащаться переключателями на руле, для удобства водителя. Роль педали сцепления выполняет гидравлический механизм под контролем , последний также берет на себя переключение, если коробка работает в режиме «полной» АКПП.
Интересно: широкое распространение такой тип переключения передач получил в гоночном спорте, конструировании сельскохозяйственной техники, большегрузных автомобилей и мотоциклов с небольшим числом ступеней трансмиссии.
Кулачковая или секвентальная
Создавая секвентальную КПП, разработчики ставили цель снизить интервал между сменами скоростей. Благодаря конструктивным особенностям такой трансмиссии это достигается путем упрощения переключения и отсутствию операций с педалью сцепления. Особенно важно это для новичков и неопытных водителей, у которых возникают сложности с правильным выполнением процедур переключения. Но и профессионалы оценят КПП по достоинству, благодаря ее удобству и возможности тонко чувствовать и контролировать поведения автомобиля, используя максимум его возможностей.
Принцип работы КПП, как уже упоминалось ранее – последовательное переключение, то есть водитель не может «перепрыгнуть» с 5 на 2 передачи, ему нужно пройти каждую по очереди. Конструктивносеквентальная коробка передач представляет собой несколько модернизированную «механику», снабженную электронным блоком и гидравлическим механизмом (или электрическими сервоприводами).
Секвентальная КПП в разрезе:
Следует упомянуть, что инженерами разработана и так называемая кулачковая КПП, конструктивно схожая с механической. Отличия от обычной «механики» – в устройстве муфты КПП: вместо венца с небольшими зубцами на ней расположено несколько больших кулачков (до 7 штук), зацепляющихся с аналогичными кулачками на шестерне. Такие коробки оснащаются двумя механизмами переключения:
- поисковый – обычный вариант, когда можно произвольно включить любую передачу;
- секвентальная система управления.
Коробку кулачкового типа используют по большей части в спорткарах и подготавливаемых для гонок машинах, благодаря высокой скорости и точности переключения. Для повседневной езды ее преимущества нивелируются высокой стоимостью, требовательностью к расходникам и быстрым износом. Кроме того, отсутствие синхронизаторов требует от водителя весьма точных действий, и для «городской» езды на такой КПП нужен хороший навык.
Преимущества и недостатки секвентальной коробки
Особенности секвентальной коробки и ее конструкция приводят к очевидным преимуществам:
- Удобство переключения и высокая скорость смены передач.
ЭБУ и гидравлика позволяют снизить время переключения до 150 мс, что критически важно для профессиональных гонщиков. Такого результата не может добиться ни одна, даже самая продвинутая, классическая МКПП или АКПП. Помимо скорости, секвентальная коробка исключает «промах» мимо нужной передачи, ведь переход между ними осуществляется строго последовательно.
- Не теряется скорость машины при переключении.
При работе с «механикой» при смене передач скорость несколько снижается. Актуально это для турбированных моторов, успевающих за то время, пока водитель производит манипуляции с трансмиссией, свалиться в турбояму.
- Экономичность авто.
- Удобство управления благодаря возможности использования подрулевых лепестков.
- Возможность выбора режима – ручное и полностью автоматическое переключение.
Это актуально для секвентальных коробок, умеющих работать в режиме АКПП. Но такой вариант конструкции используется не везде, секвентальная трансмиссия не обязательно комбинируется с автоматической.
Есть и недостатки секвентальной КПП:
- Повышенная подверженность износу и нагрузкам.
- Агрегаты весьма чувствительны к условиям эксплуатации.
- Дороговизна коробки и ее обслуживания.
- Детали КПП довольно дороги, и ремонт ее также обойдется во внушительную сумму.
Особенности
У секвентальной коробки есть четыре основных особенности:
- Последовательные переключения скоростей.
Водитель не «промахнется» мимо нужной передачи и всегда может выставить именно ту ступень КПП, что нужна в данный момент, пройдя последовательно через другие.
- Отсутствие третьей педали – сцепления.
Ее роль выполняет электронный блок, управляемый сигналами от многочисленных датчиков.
- Использование в конструкции прямозубых шестерней.
Эти элементы обладают большим КПД, в сравнении с обычными косозубыми из классической МКПП, хотя и передают меньший (для компенсации этого устанавливают увеличенные шестерни).
- Переключение передач осуществляют гидравлические сервоприводы.
Для сравнения: в роботизированной КПП используются приводы электрические. Поэтому называть секвентальную коробку «роботом» технически некорректно.
Разнообразие коробок переключения передач, устанавливаемых на современные автомобили, некоторых автолюбителей приводит в определенное замешательство, особенно тогда, когда приходится остановить свой выбор на том или ином типе трансмиссии. Именно поэтому, в данной статье мы ответим на вопрос: «Что такое секвентальная коробка передач, принцип работы и основные ее отличия?».
Конструктивное исполнение
Основой конструкции такой КПП служит секвентальный механизм (см. фото 1), позволяющий переключать передачи исключительно по возрастанию (убыванию).
Рычаг секвентальной КПП способен перемещаться только вперед или назад, а номер включенной передачи индицируется на дисплее. Специальный вал, обладающий бороздами волнообразной формы, осуществляет управление вилками переключения, и происходит это следующим образом. При толчке рычаг, вал проворачивается на градус определенной величины и приводит в движение вилки переключения, а их расположение, и, следовательно, включение той или иной передачи, обуславливается фигурной формой борозд.
В качестве привода секвентальной коробки передач, как правило, используют пневматические или электрические механизмы, а органы управления (кнопки, переключатели) располагают на рулевом колесе или под ним.
Итак, мы рассмотрели конструктивное исполнение данной КПП, точнее, его основной элемент – секвентальный механизм. Далее – принцип функционирования.
Принцип действия КПП данного типа практически аналогичен принципу функционирования знакомой большинству автолюбителей механической трансмиссии. Тем не менее, отличия существуют, и мы их рассмотрим:
Использование в конструкции коробки прямозубых шестерен (вместо косозубых в механике).
Наличие электронного блока управления, выполняющего функции отсутствующей педали сцепления.
Использование механизма переключения гидравлического типа для переключения передач, что существенно сокращает время данной операции (до 150 миллисекунд).
Именно последняя особенность секвентальных коробок передач предопределила область применения данных механизмов. Ими оснащаются гоночные болиды – участники соревнований класса «Формула-1» и ей подобных. Основной причиной, определившей такую область использования секвентальных КПП, стала их способность минимизировать время включения нужной передачи в режиме сильной вибрации, сопутствующей высоким скоростям. Тем не менее, некоторые автопроизводители успешно используют подобные механизмы для оснащения обычных автомобилей.
Разумеется, секвентальные коробки передач, принцип работы которых мы рассмотрели выше, обладают не только определенными достоинствами, но и некоторыми недостатками.
Плюсы и минусы секвентальных КПП
Функционирование любого механизма под нагрузкой предопределяет наличие у него некоторых (и не только положительных) эксплуатационных особенностей. К числу неоспоримых достоинств секвентальных коробок относят:
Экономичность, обеспеченная минимальным временем переключения.
Простота управления автомобилем (особенно для новичков), обусловленная отсутствием педали сцепления.
Возможность выбора режима переключения передач: автоматический или механический.
Наличие «подрулевых лепестков», позволяющих выполнять переключение, не отрываясь от управления автомобилем (оставляя руки на рулевом колесе).
Минусами КПП данного типа, обусловленные особенностями конструктивного исполнения, специалисты считают:
Низкая степень эксплуатационной надежности гидравлического механизма, вызванная неустойчивостью агрегата к износу.
Высокая стоимость ремонтно-восстановительных работ.
Уроки вождения с инструктором позади, опыт вождения уже имеется и хочется попробовать что-то новое. Очень многих водителей привлекает идея усовершенствования своего автомобиля так называемым «кулачком» или «шестиступкой» - кулачковой коробкой передач, которая стала легендой в гоночном спорте. Лавры всемирно известных гонщиков не дают покоя многим любителям быстрой езды и рискованных игр на дороге. Но действительно ли игра стоит свеч?
Что же представляет собой кулачковая трансмиссия? Механизм ее включения простой и надежный, зубья шестерен не скошенные, а прямые. Это гарантирует работу трансмиссии без потерь на трение и вылетов передач. Но ее основная уникальность заключается в том, что во время движения передачи могут переключаться без участия сцепления. Процесс полностью управляется силой нажима на педаль газа. Переключение передач осуществляется по простой схеме - рычаг на себя переключает передачу на высшую, от себя - на низшую. Почему она называется кулачковой? Дело в том, что муфты ее включения устроены по-особому - вместо зубцов там расположены небольшие кулачки, как правило, в количестве от пяти до семи штук. Они зацепляются с такими же на шестерне, образовывая достаточный зазор для мгновенного переключения передач. Синхронизаторы в таком устройстве не предусмотрены.
Уроки вождения с инструктором не прошли зря
Многие водители, позабыв про уроки вождения с инструктором, мечтают о том, чтобы сделать из своего автомобиля настоящий гоночный юнит. Целесообразно ли это?
Помимо достоинств, у любого устройства есть свои недостатки. Кулачковая трансмиссия - не исключение. С ее использованием резко возрастает нагрузка на двигатель, трансмиссию и привод. Кроме того, она издает достаточно много шума. Шестерни, из-за своего необычного строения, имеют меньшую несущую поверхность, что приводит к уменьшению передающегося момента, а следовательно, к меньшей надежности. Преимущества, которые получит водитель при вождении с такой трансмиссией, не компенсируются этими довольно серьезными недостатками. Кроме того, такая трансмиссия потребует пристального внимания из-за довольно быстрого износа, а также придется часто менять масло из-за того, что оно будет периодически засоряться металлическими частицами. Так что такая трансмиссия не подходит для повседневного пользования, и лучше оставить ее для гоночных машин.
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.
Загрузка...
