Кулачковая коробка передач

Кулачковая автомобильная трансмиссия: возможности и сфера применения

Кулачковая коробка передач

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.

Читайте также  Типы коробок передач легковых автомобилей

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.

https://www.youtube.com/watch?v=k-ZpWhWw77U

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.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, , , Instagram, Pinterest, Yandex Zen, и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Источник: https://auto.today/bok/4902-konstrukciya-kulachkovoy-kpp-osobennosti-upravleniya-transportnym-sredstvom-s-kulachkovoy-korobkoy-peredach.html

Кулачковая коробка передач

Кулачковая коробка передач

При участие в гонке двух автомобилей с одинаковой мощностью, первый из которых будет простой, а второй гоночный, обязательно победит второй. Ключом к победе будет – установленная кулачковая коробка передач. Главным достоинством которой, является быстрое переключение передач.

Скорость переключения передач на обыкновенном автомобиле составляет 0.6 секунды. Примерно также времени затрачивается на вжатие и отпускание педали сцепления. В отличие от простого автомобиля, пилот гоночного делает все это намного быстрее, до того же не выжимает педаль сцепления, вследствие чего будет экономить 0.

4 секунды на каждом из переключений. Такая большая разница из-за того, что на простом автомобиле после переключения передач падают обороты двигателя и снижается разгон.

Для того чтобы выяснить как же работает усовершенствованная гоночная коробка передач, наша делегация отправилась в Удельное, к команде (Красные крылья) являющимися участниками гонок ралли.

Особенности гоночной механики

Приготовить кулачковую коробку передач к фотосъемке взялся Денис Комаров, являющийся техническим директором гоночной команды. Он тщательно вытирает ветошью главную шестерню агрегата (большое прямозубое колесо). Если увидеть такую шестерню, лежащую у кого-то в гараже, то можно подумать, что она от коробки какого-то грузовика. Между прочим, она устанавливается на вовсе небольшом хэтчбэке Citroen С2.

Увеличенный диаметр колес можно объяснить двумя факторами: от коробки на колесо передается мощный крутящий момент; из-за прямозубой формы колеса. Преимуществом косозубых шестерен в коробках передач простого автомобиля, зависит от того, что вследствие более длинных зубов она могла передавать тот же крутящий момент, но при меньших размерах. До того же ее работа была намного тише. Прямозубые колеса применялись в гоночных автомобилях не зря, при движение на автомобиле с такими шестернями, не возникало нагрузки на вал и до того же повышалось КПД коробки.

Очень удивило то, что строение гоночной коробки оказалось не сложнее простой, а наоборот еще легче. В ней не было никакого синхронизатора, а крупные кулачки (торцевые выступы, находящиеся на шестернях и муфте) заменили всем привычные мелкие зубцы, входящие в зацепление при включение передачи. Благодаря большому зазору по ширине, такие кулачки входят в зацепление намного быстрее. Поэтому время между переключениями передач и сокращалось.  При включение передачи на раллийном автомобиле, возможно, слышать клацанье метала – это муфта сталкивается с кулачками шестерни.

Такая коробка передач запрашивает от водителя великолепной ловкости, особенно при скидывание передач вниз. Требуется филигранная работа педалью газа и отличное чувствование автомобиля для синхронизированной работы двигателя и трансмиссии. Бережный водитель при переключение передач пользуется сцеплением, а вот водителю гоночного автомобиля с секвентальной коробкой передач она почти не нужна. В этом и состоит разница выжимания педалей простого водителя и пилота гоночного автомобиля.

Левая нога пилота гоночного автомобиля отвечает за педаль сцепления и тормоза, а правая за педаль газа. Четкая работа с педалью газа чрезвычайно важна. Если не правильно выполнить перегазовку, то переход на пониженную  передачу может сопровождаться ударом или вообще не произойти. Большинство водителей гоночных автомобилей сильно улыбались на заданный им вопрос о важности кулачковой передачи для тюнингованных автомобилей.

Есть фанаты тюнинга заменяющие штатную коробку на кулачковую, вследствие чего улучшается динамика разгона автомобиля, но востребует от водителя непрерывного внимания при переключение на пониженную передачу и добавит в салоне автомобиля шума, от работы прямозубых шестерен. Шум от кулачковой коробки передач практически такой же, как и от штатной, в случае отсутствия масла в ее картере.

А если добавить к этому еще и ее стоимость, составляющую около 20-ти тысяч долларов, и недолговременный срок службы, то с уверенностью можно сказать, что устанавливать такую коробку передач на простой автомобиль не стоит. При участие в гонках автомобилей с такой коробкой, их синхронизатор долго не прослужит.

В случае если за рулем штатного автомобиля с кулачковой передачей окажется маньяк, то такая коробка может послужить ему дольше, чем обыкновенная. Но, в дальнейшем коробка может издавать характерные стуки, говорящие об не качественном обеспечение надежного зацепа кулачками, и потребности в их замене. По словам Дениса Комарова, кулачковую коробку проверяют после каждой гонки, а иногда и после прохода автомобилем двух или трех ее этапов. И это в полнее нормально, сказал он.

Присутствуют и иные причины, почему лучше не устанавливать кулачковые коробки передач на автомобили, предназначенные для городской езды.  Зачастую и такие агрегаты оборудуют штатным поисковым механизмом переключения, самыми быстрыми и известными считаются секвентальные. При участие в гонках, пилота гоночного автомобиля сильно потряхивает, и переключать передачи вперед или назад намного удобнее, чем искать нужную как в обычных автомобилях. До того же с такой кинематикой пилот экономит немного миллисекунд при переключение.

Езда с такой коробкой по городским дорогам очень мучительная. При попадание в пробку или пересечение перекрестка под прямым углом, на автомобиле с простой коробкой, мы часто перескакиваем через несколько передач. А в автомобиле с секвентальной коробкой, так не получиться. К примеру, если мы хотим с пятой перескочить на вторую, нам понадобиться с начало включить четвертую, затем третью, а только потом мы сможем включить вторую.

Читайте также  Коробка робот и автомат в чем разница?

Пример этого нам показал Денис. При толкание рычага секвентальной коробки назад или вперед, ось с кулачками будет поворачиваться на определенный угол. В процессе чего один из кулачков  вернет вилку переключения в нейтральное положение, а второй будет давить на другую вилку для зацепления муфты с нужной передачей.

  Для включения скажем пятой передачи, необходимо  последовательно пару рас повернуть ось, управляющуюся вилкой переключения.

В итоге можно сказать, что такая коробка передач вовсе неприменима для автомобилей, предназначенных по городским дорогам.  Но, это не совсем верное решение. Главные производители таких коробок передач, часто получают заказы от любителей тюнинга, которые хотят приобрести для своего агрегата такую коробку. На территории нашей страны, на базе кулачковой коробки передач, было сконструировано современную коробку передач, предназначенную для движения по городу, и до того же практически лишена недостатков.

Благодаря компании Спортмобиль занимающийся тюнингом и до того быстрых автомобилей а именно Mitsubishi Lancer Evolution, овладела знаниями об установке на него кулачковой коробки передач Gemini. Из-за требований такой коробки к превосходным навыкам водителей, инженерами и заодно основателями этой компании, а именно Алексеем Чернышевым и Павлом Рустановичом, было задумано изменить ее, для комфортного использования при каждодневной езде.

Электроника помогла разрешить столь сложную задачу. Компьютер Motec позволял программировать функциональность автомобиля. В основе системы которого, было взято электронный блок и написанное к нему программное обеспечение, получивший название Sequental Gearshift Management (SGSM). Сотрудниками компании смогли связать между собой, переключения передач коробки с работай системы зажигания и впрыска.  Во время переключения передачи на пониженную, двигатель автомобиля самостоятельно дела перегазовку.

Оно помогало облегчить езду водителю и уменьшало изнашиваемость кулачковой коробки передач. Аналогичная система применялась на спортивным мотоциклах, участвующих в гонках (датчик движения рычага был связан с блоком управления зажигания). При переключение на пониженную передачу, угол опережения передачи мгновенно возрастал, а обороты при этом падали, как раз то, что и нужно было для перехода на пониженную передачу.

  Автоматизированная система впрыска стала следующим уровнем развития идей в этом направление.

За всю историю Evolution, компания Спортмобиль смогла совместить кулачковую коробку передач с двигателем, мощность которого составляла 420 лошадиных сил, чем создала самый динамичный в истории культовый автомобиль. Разгон до ста километров в час составлял всего 3.5 секунды. Как только люди узнали про такое достижение российской компании, к ним сразу же приехали все известные английские журналисты Autocar. В результате чего некоторые из иностранных компаний задумались об выпуске схожих коробок, а в Москве появилось пару бесстрашных ребят, жаждущих купить себе такое авто.

Коробки и правила

Наперекор тому, что при установленной секвентальной коробке можно было бы экономить на времени, инженеры все же монтировали на автомобиль кулачковую коробку передач, до того же с обыкновенным механизмом переключения передач.

Как глоссит омологация, если на автомобиле группы N установлено секвентальная коробка передач, то он не может принимать участие в ралли. Такие автомобили считают средним классом в иерархии гоночных авто.

Если же вы хотите переключать передачи еще быстрее, то необходимым условием будет установление подрулевых переключателей, а также доверить гидравлике повороты оси. Гоночные машины WRC, приветствуют такое применение переключателей и до того же участвуют с ними в гонках.

Как показывает практика, принимающиеся на авто гонках решения по изменению автомобилей, часто после того, используют при производстве серийных автомобилей. В наше время на многих серийных автомобилях можно встретить подрулевое переключение, секвентальную коробку передач и качающейся рычаг.

При соотношение такого механизма с обычной не кулачковой коробкой передач, в результате он не принесет фактически никаких изменений скорости при переключении. Но, для большинства автолюбителей такой механизм является более удобным, чем обыкновенный поисковой.

Источник: http://reyndzel.ru/kulachkovaya-korobka-peredach/

Коробка быстрых скоростей: кулачковая коробка передач

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.

Вперед-назад: хорошо и плохо

Есть и еще одна причина, почему кулачковые коробки не подходят для обычных дорог. Хотя эти агрегаты нередко оборудуют обычным поисковым механизмом переключения, самые быстрые и популярные у гонщиков коробки — секвентальные. В раллийных машинах пилота сильно трясет, поэтому водить рычаг переключения вперед-назад куда удобнее, чем выбирать передачи, как в обычном автомобиле. К тому же такая кинематика рычага позволяет сэкономить несколько миллисекунд на каждом переключении.

Но ездить с секвентальной коробкой кулачкового типа по дорогам общего пользования — страшная мука. Дело в том, что когда мы попадаем в пробку или под прямым углом поворачиваем с главной дороги на второстепенную, то обычно перескакиваем сразу на несколько передач вниз. Например, с пятой на вторую. При секвентальной же коробке такой трюк не выйдет: придется с перегазовкой последовательно перейти на четвертую, третью и лишь затем — на вторую передачу.

Денис показывает, почему так происходит на коробке «ситроена». Когда пилот раллийной машины толкает рычаг этой секвентальной коробки вперед или назад, на определенный угол поворачивается специальная ось с многочисленными кулачками. При этом один из кулачков возвращает вилку переключения передач в нейтральное положение, а другой давит на еще одну вилку, и она вводит в зацепление муфту с шестерней нужной передачи.

Чтобы включить, скажем, пятую передачу, надо последовательно несколько раз повернуть ось, которая управляется вилками переключения.

Быстро и недолго Кулачки обеспечивают высочайшую скорость переключений, но из-за ударных нагрузок быстро скругляются и требуют замены. Некоторые пары (шестерня и муфта) меняют через каждые 2−3 этапа гонок

Утешение гражданского гонщика

Выходит, что кулачковая коробка абсолютно неприменима для гражданских автомобилей. Это не совсем так. Британские фирмы — главные производители кулачковых коробок — традиционно имеют много запросов среди любителей тюнинга, желающих приобрести их коробки, а в нашей стране на базе кулачковой коробки даже был разработан современный агрегат для «гражданского» использования, который почти лишен недостатков.

Произошло это так. Компания «Спортмобиль», которая занималась тюнингом и подготовкой для соревнований и без того быстрых автомобилей Mitsubishi Lancer Evolution, освоила установку на этих машинах кулачковой коробки фирмы Gemini. Эффективное использование такого устройства предполагает превосходные навыки водителя. Но поскольку применение кулачковой коробки кардинально изменяет динамические характеристики, инженеры и основатели компании Алексей Чернышев и Павел Рустанович решили адаптировать гоночную коробку для использования обычными водителями при каждодневной езде.

На фотографии Subaru Impreza команды «Красные Крылья», которая участвует в Чемпионате Мира по ралли в зачете серийных автомобилей P-WRC. Несмотря на то, что с секвентальной коробкой на машине можно было бы показывать лучшее время, автомобиль оснащен кулачковой коробкой с обычным поисковым механизмом переключения. Согласно омологации, автомобиль группы N не может выступать в ралли с секвентальной коробкой.

Машины с секвентальной коробкой и традиционным рыгачом на центральном тоннеле — средний класс в иерархии гоночных аппаратов. Хотите переключать передачи еще быстрее? Пожалуйста! Оборудуйте руль подрулевыми переключателями, а поворот оси с пазами секвентальной коробки доверьте гидравлике. Такое решение применяется на большинстве гоночных машин WRC, участвующих в основном зачете.

Читайте также  Особенности езды на роботизированной коробке передач

Такое же решение используется в «Формуле-1» и некоторых других гонках.

Как это обычно бывает, решения из мира автоспорта с течением времени появляются на серийных автомобилях. Сегодня многие легковые автомобили оборудованы секвентальными коробками с качающимся рычагом и подрулевыми переключателями. В комбинации с обычными некулачковыми коробками передач, такой механизм практически не повышает скорости переключений, но водители находят его более удобным по сравнению с традиционным поисковым.

Источник: https://www.popmech.ru/vehicles/8106-korobka-bystrykh-skorostey-kulachkovaya-korobka-peredach/

Кулачковая коробка передач (кпп)

Кулачковая коробка передач

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 кулачковой КПП

Секвентальный механизм переключенияПятиступенчатый кулачковый рядВнутренний механизм кулачковой КППШестерня 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.

Особенности вождения автомобиля с кулачковой КПП

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 кулачковой КПП

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 кулачковой КПП 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.

https://www.youtube.com/watch?v=BaQvguEuLBQ

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.

Источник: https://avtonov.info/kulachkovaja-korobka-peredach