Подробно о секвентальной коробке передач

Коробка SMG: секвентальная трансмиссия

Как известно, на начальном этапе в автомобилестроении использовалась исключительно механическая коробка МКПП.

Однако в дальнейшем инженеры разработали другие типы трансмиссий, при этом главной задачей стало максимальное упрощение управления автомобилем.

Настоящим прорывом стало появление автоматической коробки передач АКПП, которая позволила реализовать возможность выбора и переключения передачи автоматически, то есть без участия водителя.

При этом гидромеханический «автомат» не вытеснил традиционную механику по целому ряду причин, МКПП продолжили дорабатывать, конструкция постоянно совершенствовалась. В результате одной из разновидностей МКПП стала секвентальная коробка передач.

В двух словах, такая трансмиссия отличается от аналогов тем, что повышенные и пониженные передачи включаются только в определенной последовательности. Если просто, водитель авто с так называемой секвенталкой переключается строго по порядку «вверх», чтобы включить повышенную, или «вниз» для включения пониженной передачи.

При этом на обычной механике водитель может переключать передачи по принципу «поиска», то есть произвольно. Главное, чтобы передача соответствовала скорости движения и т.д. На практике, например, можно тронуться со второй и сразу переключиться на четвертую. Секвентальная КПП сделать этого не позволит.

Устройство и принцип работы секвентальной коробки передач

Как уже было сказано, секвентальная КПП (иногда называется селективной коробкой передач) в основе имеет простую механическую трансмиссию. Однако есть и отличия от МКПП.

Прежде всего, нет педали сцепления, то есть секвентальная коробка похожа на классический автомат. Также в конструкции применены прямозубые шестерни вместо косозубых. За «выжим» сцепления вместо водителя отвечает отдельный ЭБУ, переключение передачи реализовано посредством специального гидромеханизма.

Такие особенности позволяют добиться высокой скорости переключений, что незаменимо для спорткаров, гоночных болидов и т.д. Кстати, именно на таких машинах зачастую и устанавливается секвентальная коробка, хотя данный тип КПП можно встретить и на гражданских версиях.

Дело в том, что на высокой скорости машина сильно вибрирует, в результате чего достаточно сложно включить нужную передачу на обычной механике, причем сделать это нужно очень быстро.

Как видно, секвентальная КПП фактически является более привычным сегодня «роботом». Также обычный автомат с ГДТ, который имеет возможность ручного управления (Типтроник), напоминает в этом режиме работу секвентальной КПП.

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.

Конструкция кулачковой КПП

Секвентальный механизм переключения

Пятиступенчатый кулачковый ряд

Внутренний механизм кулачковой КПП

Шестерня и муфта кулачковой КПП 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.

Минусы

Но данная коробка имеет и свои минусы. Гидравлический механизм подвержен значительному износу из-за большой нагрузки во время работы. На автомобилях, участвующих в гонках, механики производят ремонт коробки уже после второй гонки. В серийных автомобилях заложен гораздо больший ресурс прочности.

При использовании они не испытывают такой нагрузки, как спортивные автомобили. Поэтому при правильной эксплуатации срок службы секвентальной коробки не меньше чем механической или автоматической коробки. Но если эксплуатировать такую коробку не задумываясь о последствиях, то преждевременный выход из строя вам гарантирован

Будет это гидравлический привод сцепления, другой узел или агрегат, это не столь важно. Главное, помнить, что ремонт секвентальной коробки стоит очень дорого

Плюсы и минусы секвентальной коробки передач

Разумеется у агрегатов, имеющих столь серьезные отличия от привычных типов трансмиссий, есть свои плюсы и минусы. В частности, к плюсам секвентальных коробок можно отнести следующие особенности:

Отсутствует педаль сцепления. Это полезно не только водителям-новичкам, которым зачастую сложно освоить нюансы управления сразу тремя педалями, но и опытным водителям.

Скорость переключения. По этому показателю СКПП существенно превосходит «механику», а она, в свою очередь, работает значительно быстрее задумчивого «автомата». Таким образом, у секвентальных коробок по скорости срабатывания нет конкурентов.

Простота переключения

Не важно, какая передача включена в данный момент – вам следует только перевести рычаг в нужную сторону или нажать соответствующую кнопку.

Режимы работы. Многие коробки этого типа поддерживают несколько режимов работы

Это может быть аналог обычной «механики», спортивный режим, обеспечивающий еще более высокую скорость и точность переключения, а также автоматический режим, при котором электроника будет делать все сама. Причем в данном случае сохраняется все та же оперативность работы.

Однако секвентальные трансмиссии нельзя назвать идеальными – наряду с весомыми преимуществами у них есть и определенные недостатки. Причем в отдельных ситуациях они могут оказываться более весомыми, чем плюсы. Вот основные замечания к таким коробкам:

• Недолговечность. Они плохо выносят высокие нагрузки, неизбежно возникающие в процессе езды. Особенно чувствительным элементом такой коробки являются гидравлические сервоприводы. В среднем, СКПП служат в несколько раз меньше в сравнении с традиционными типами КПП.
• Сложность обслуживания и ремонта. Обслуживание и тем более ремонт секвентальной трансмиссии обходится в крупные суммы, что обусловлено особенностями конструкции. Самостоятельно же устранить любую возникшую здесь неполадку практически невозможно. Но даже обращение на СТО не всегда может решить вашу проблему – секвентальные коробки встречаются в России еще достаточно редко, поэтому найти мастера, который имеет опыт работы с ними, может быть очень сложно.

В целом же секвентальная коробка передач, безусловно, является одним из наиболее перспективных видов трансмиссий, использование которых актуально для мощных и скоростных автомобилей. А улучшение их конструкции, устранение слабых мест в работе обеспечат таким КПП возможность получить более широкое распространение на серийных автомобилях.

ПОНЯТИЕ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СЕКВЕНТАЛЬНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

Понять, что такое секвентальная коробка передач, несложно, разобрав значение первого слова. Прилагательное «секвентальная» берёт свои корни из английского языка и в дословном переводе звучит как «очерёдность» либо «последовательность». Соответственно, наличие у автомобиля такого типа коробки передач подразумевает, что скорости можно будет переключать только в строгой последовательности. Выбор передачи осуществляется за счёт перемещения селектора только в одном направлении, в чём и заключается отличие от механики, где передачу можно выбрать в произвольном порядке. Секвентальные коробки передач стали использоваться автопроизводителями ещё в середине 90-х годов. Например, знаменитое подразделение «motorsport» компании «BMW» устанавливало первое поколение таких коробок в свои спортивные автомобили 3-й серии (М3 в кузове Е36). Предпродажные испытания показали, что секвентальная коробка передач помогает водителю подстраивать авто под свой стиль вождения лучше, чем с использованием АКПП, сохраняя при этом возможность самостоятельно влиять на переключения передач с той же эффективностью, что и механика, если необходимо последовательное изменение скорости движения.

Продажи экземпляров, снабжённых секвентальной коробкой, показали, что многим водителям такая альтернатива более привычным аналогам пришлась по вкусу, однако от некоторых покупателей можно было услышать отзывы об относительно большом интервале переключения скоростей. Ситуацию исправил выход второго поколения секвентальной коробки передач и интеграция в новую спортивную модель компании с индексом М3 Е46.

КПП с двойным сцеплением

На этом инженеры «BMW» не остановились, и уже третье поколение секвентальных коробок стало отличительной особенностью их легендарной М5 Е60. С каждым новым этапом развития секвентальная КПП всё больше подстраивалась конструкторами под нужды потребителя: время, затрачиваемое на переключение передачи, значительно сокращалось, в то время как динамика автомобиля при каждом переключении заметно росла.

Как это работает

Все мы знаем, что такое автоматическая или адаптивная и механическая коробка. В первом случае система все делает сама, опираясь на текущие нагрузки и скорость движения машины. То есть адаптируется под машину. В случае с механикой нужно самостоятельно переключать передачи.

В случае с секвентальной КПП важно заметить, что она отличается способностью переключать скорости последовательно. Грубо говоря, если на механике можно «перепрыгнуть» с 5 на 3 скорость, то секвенталка этого сделать не позволит

Есть последовательность переключений, нарушать которую СКПП не может.

Изначально СКПП создавались для гоночных авто, болидов Формулы 1 и машин, которые принимают участие в профессиональных гонках. Но идея понравилась автопроизводителям, из-за чего многие внедряют такие коробки в гражданские машины. И это радует.

Ошибка многих в том, что они считают СКПП аналогом АКПП. На деле источником вдохновения для создания секвенталки служила механика. Строили ее на базе МКПП.

Рассмотрим принцип работы этого устройства и ключевые особенности СКПП. Так вы поймете, что это и как работает вся система секвенталки.

1. У СКПП нет педали сцепления. Это приятно радует тех, кто не имеет большого опыта вождения. Управление упрощается, не нужно постоянно выжимать сцепление. За него отвечает электроника, получающая сигналы от сенсоров при считывании нажатий на педаль газа и включении передачи. Коробка, получив от блока управления команду, датчиками передает сигнал о скорости, на которой движется сейчас машина. Прогрессивный блок — это последний этап, где происходит корректировка параметров движения. Он изучает буквально все, от оборотов мотора до включенного или выключенного кондиционера.
2. В конструкции секвенталки используют шестерни прямозубного типа. Их КПД выше по сравнению с косозубыми конструкциями, стоящими на механике. Последние обладают внушительными потерями при трении. Хотя прямозубки передают меньший крутящий момент. Чтобы компенсировать это, шестерни ставят большого размера.
3. Сервопривод гидравлического типа. Последняя отличительная черта. Такое устройство осуществляет переключение между скоростями. Сейчас многие уверены, что гидросервопривод — это достояние роботизированных коробок. Распространенная ошибка, ведь там используют электрические девайсы.

Работает секвенталка предельно просто. Вы можете использовать непосредственно рычаг КПП или подрулевые лепестки. Это заимствованная из гоночных болидов технология, которая очень хорошо прижилась в народе. Особенно в компании БМВ и Тойота.

Если взглянуть на коробку, на ней вы увидите рычаг, который перемещается вверх и вниз. Плюс есть дополнительные режимы, в зависимости от автопроизводителя.

Нажатие вверх (там где стоит +) поднимает на одну передачу вверх, а движение в сторону с «минусом» позволяет опустить коробку на 1 передачу.

Вот что значит комфортно и удобно. Не удивительно, что многие стремятся поставить СКПП себе на машину. Некоторые умельцы умудряются впихнуть коробку на ВАЗ 2108 и 2107. Есть и заводские модели, идущие в паре с секвентальной.

Фаркопы и выхлопные системы Bosal: европейское превосходство

Но скажу честно. Это актуально для спортивных машин, от которых ждешь скорости и минимальных потерь при разгоне. Для автомобиля, под капотом которого менее 150-200 лошадиных сил, и которые служат для семейных поездок, в СКПП нет никакой потребности.

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.

Принцип действия топливного элемента 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.

Автомобили

Руками и ногами: как работали автомобильные навороты прошлого

Кулачковая коробка 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!

Гоночное зацепление

Преимущества и недостатки секвентальной коробки

Начнем с плюсов секвентальной трансмиссии. Прежде всего, это возможность как ручного, так и полностью автоматического переключения передач, что значительно упрощает езду на гражданских версиях автомобилей с коробкой SMG.

Также селективная КПП отличается высокой скоростью переключения передач. Под управлением электроники переключение происходит быстрее, чем у водителя-профессионала, а в автоматическом режиме скорости переключаются быстрее, чем в АКПП.

В результате крутящий момент от ДВС практически постоянно передается на колеса, в момент переключения нет заметного разрыва мощности, повышается топливная экономичность.

Также управление SMG коробкой реализовано удобнее, чем вариатором, АКПП или даже преселективной DSG на многих моделях авто. Речь идет о подрулевых «лепестках», при помощи которых можно быстро переключать передачи в ручном режиме, причем водитель не убирает руку с руля.

Рекомендуем также почитать статью о том, какой ресурс имеют преселективные коробки ДСГ, а также какие неисправности DSG часто возникают в процессе эксплуатации. Из этой статьи вы узнаете о распространенных неполадках, признаках и причинах их возникновения.

Например, в случае с АКПП Типтроник для переключения передач вверх и вниз водитель должен толкать селектор, на коробке DSG потребуется нажимать специальную кнопку на селекторе и т.д. Именно по этой причине секвентальные коробки, как правило, устанавливаются на гоночные машины и  спортивные «заряженные» версии гражданских авто.

Если же говорить о минусах, хотя коробка SMG рассчитана на высокие нагрузки и передачу внушительного крутящего момента, данный тип КПП не отличается надежностью. Прежде всего, гидравлический механизм подвержен ускоренному износу, с этим механизмом часто возникают проблемы.

Что касается спортивных автомобилей, участвующих в гонках, по понятным причинам надежность отодвинута на второй план, так как важнее всего добиться скорости переключений. Простыми словами, после одного или двух заездов КПП попросту меняют или ремонтируют.

На гражданских авто и серийных спорткарах ресурс секвентальной коробки несколько увеличен, так как нагрузки обычно меньше по сравнению с гоночными болидами. Однако ошибки во время эксплуатации, несвоевременный переход на повышенную или пониженную передачу в ручном режиме также сокращает срок службы трансмиссии.

В результате из строя быстро выходит гидропривод сцепления и другие элементы

При этом важно понимать, что ремонт секвентальной коробки передач обойдется владельцу достаточно дорого

Выводы

Подводя итог, можно отметить, что разработка и внедрение в серийное производство секвентальных коробок переключения передач внесла определенный технический прогресс в развитие автомобилестроения. Широкое распространение такие КПП не получили вследствие наличия многочисленных недостатков.

Видео — секвентальная коробка переключения передач Samsonas на Mitsubishi Evolution:

Может заинтересовать: