Секвентальная коробка передач: особенности, принцип работы

Опубликовано:

06.04.2016

Секвентальный — это слово достаточно трудно произнести русскоязычному человеку, а всё потому, что оно пришло к нам из английского (sequence) и означает «последовательный». Секвентальная коробка передач представляет собой чаще всего автоматизированную КПП, которая может переключать передачи только последовательно, например, с первой на вторую и выше, а также в обратном порядке. Давайте рассмотрим принципы работы механической и автоматической КПП и потом перейдём к секвентальной, чтобы лучше понять её.

Механическая коробка

На большинстве отечественных авто установлена именно механическая КПП, поэтому практически каждый встречался с ней на практике хотя бы во время вождения в автошколе. Такая коробка передач функционирует по следующему принципу. Кулиса может быть установлена в нейтральном положении, которое находится посредине между передачами. А для того чтобы начать движение, необходимо выжать педаль сцепления и включить первую передачу. В процессе набора скорости движения передачи переключаются последовательно.

Но водитель может тронуться и со второй передачи, если покрытие дороги не препятствует плавному движению и двигатель позволяет выполнить такой манёвр. Если автомобиль не заводится, мы толкаем его и можем включить двигатель даже на третьей и четвёртой передаче. Для снижения скорости при повороте мы можем переключить даже с пятой на вторую. Другими словами, вы должны запомнить главную мысль: на механической КПП можно переключать передачи непоследовательно.

Особенности конструкции

Автомобиль ВАЗ-2108, который впервые получил такую коробку переключения передач, произвел фурор среди автолюбителей того времени. Для создания этой КПП, была упрощена конструкция обычной механической коробки, что также удивило многих. В кулачковом аналоге отсутствуют синхронизаторы, мелкие зубцы на шлицевых муфтах отсутствуют, вместо них расположены до семи крупных кулачков (что и явилось поводом для названия агрегата). Также кулачки расположены и на шестеренке, с которой муфта входит в зацепление. Такие изменения конструкции позволяют максимально сократить длительность каждого переключения. Коробка, адаптированная для гоночных заездов, имеют прямозубые шестерни. За счет этого конструкторы обеспечили повышенный коэффициент полезного действия, уменьшив трение. Кроме этого, нагрузка на валы уменьшается. Однако передача крутящего момента у них ниже, в связи с этим необходимо увеличивать их размер.

ВАЗ- 2108

Распределение передаточных чисел в коробках делается с учетом использования агрегата. Для автомобилей повседневного пользования, например, ВАЗ-2108, первая ступень более короткая, так как необходимы ходовые характеристики для движения в сложных условиях. Использованные в гоночных авто, коробки, конструируются с более длинной первой ступенью, что обеспечивает необходимую динамику на старте. Механизм переключения бывает:

Поисковый. Ничем не отличается от переключения обычной коробки;
Последовательный. Он же секвентальный. Принцип его действия основан на возможности переключения передач лишь последовательно, по одной вверх или вниз. Технически выполнен более сложно, однако дает большую простоту переключений.

Автоматическая коробка

Инженерам как-то была поставлена задача облегчить управление автомобилем, именно тогда и была изобретена коробка автоматического переключения передач. Её появление существенно упростило процесс управления автомобилем, водителю больше не нужно было выбирать скоростной режим движения. Автомат сам выбирает передачу, а водитель контролирует его только нажатием педалей тормоза и газа. Управлять машиной с АКПП гораздо проще, и не требуется наличие особой квалификации.

Однако процесс модификации КПП не останавливался, именно поэтому и появилась более совершенная кулачковая секвентальная коробка передач. Для её функционирования тоже не нужна педаль сцепления, как и в автоматической, но работа её основывается на совершенно иных принципах.

Устройство, особенности, принцип работы СКПП

О главной особенности секвентальной трансмиссии вы уже знаете – это невозможность переключения передач в произвольном порядке (вернее, отсутствие возможности свободного выбора). Но в чём смысл такой коробки? Дело в том, что у водителя далеко не всегда имеется возможность включения нужной передачи посредством торможения (при переходе с высшей на низшую передачу) автомобиля. Особенно в случаях, когда количество передач большое (от шести и выше), что характерно для сельскохозяйственной техники, тракторов, большегрузных автомобилей.

Поскольку педаль сцепления (но не само сцепление) отсутствует, это теоретически упрощает управление транспортным средством – необходимость в синхронизации движений левой и правой ноги при переключении скоростей отсутствует. Управление сцеплением осуществляется бортовым компьютером, получающим все необходимые для этого сведения от сенсоров и датчиков, отслеживающих степень нажатия педали акселератора и попытки включения определённой передачи. ЭБУ, анализируя эти данные, посылает соответствующий сигнал на исполнительное устройство – прогрессивный блок СКПП, который и осуществляет корректировку скорости движения автомобиля.

Чтобы иметь представление, как работает секвентальная коробка передач, нужно также знать, что, в отличие от механического аналога, здесь вместо конусных шестерён используются прямозубые. Такой механизм имеет более высокий КПД за счёт снижения потерь на трении, однако при этом снижается крутящий момент. Этот недостаток компенсируют установкой шестерён большего диаметра. Отметим, что уровень шума при работе трансмиссии с прямозубыми шестернями намного выше.

Секвентальная коробка

Как было сказано ранее, секвентальная коробка основывается на принципе строго последовательного переключения передач. А поскольку построена она на основе механической КПП, то и в процессе статьи мы будем периодически затрагивать принципы работы механической коробки.

Первое, что следует запомнить, — это отсутствие педали сцепления для секвентальной КПП, а это определённый плюс для неопытных водителей, которые с большим трудом справляются с тремя педалями. На самом деле сцепление у этой КПП есть, но его контролирует электронный блок, специально предназначенный для этого. Этот блок считывает сигнал с сенсоров, которые определяют силу нажатия на педаль газа и высчитывают, какую передачу следует включить. Теперь это задача не водителя, а техники.

От электронного блока подаётся команда на КПП, где установлены специальные датчики. Они принимают этот сигнал и передают новую команду на прогрессивный блок, где заложена информация о скоростном ритме автомобиля. Прогрессивный блок — это последний элемент в схеме, он отвечает за корректировку данных работы двигателя. На него поступают сигналы с разных датчиков, от степени нажатия на педаль газа, от включённого кондиционера и т. д. На основе этих данных он вычисляет и корректирует скоростной режим.

Копнём немного глубже, рассмотрим конструкционную составляющую подробнее, возможно, кто-то захочет производить ремонт такой коробки передач своими руками. А для этого обязательно нужно знать все нюансы и принципы передачи движения на вал.

В конструкции секвентальной коробки входят только прямозубые шестерни. Их использование оказалось более рациональным, если сравнить с их косозубым аналогом, установленным в механической КПП. Прямозубые шестерёнки выдают очень высокий КПД, а связано это с тем, что они практически не создают трения в процессе работы. Однако и у них есть недостаток, они передают меньший крутящий момент, поэтому чтобы компенсировать этот недостаток, используют шестерни большего диаметра.

И последняя черта секвентальной коробки — гидравлические сервоприводы, именно их наличие позволяет производить электронному блоку сверхбыстрое переключение передач. Сервоприводы на основе гидравлической составляющей некоторые водители путают с АКПП. А это очень серьёзная ошибка, ведь конструкционно они совершенно разные: как и их принцип действия, так и КПД на выходе.

Особенности конструкции

ВАЗ- 2108

Поисковый. Ничем не отличается от переключения обычной коробки;
Последовательный. Он же секвентальный. Принцип его действия основан на возможности переключения передач лишь последовательно, по одной вверх или вниз. Технически выполнен более сложно, однако дает большую простоту переключений.

Преимущества секвентальной трансмиссии

Давайте взглянем, какие сильные стороны есть у этой инновационной КПП.

Мгновенное переключение

Действительно, это главная отличительная черта. Настоящая трансмиссия стремительно переключает передачи. Чтобы не быть баснословным, стоит отметить, что переключение составляет около 150 мс. Достигается такой временной отрезок благодаря наличию в системе электронного блока управления и сервопривода на гидравлическом принципе. Более того, при переключении не теряется скорость! Секвентальная коробка передач полностью меняет правила игры в автоспорте.

Таким быстрым переключением не может выделиться ни одна из современных модификаций механической или автоматической трансмиссий. Более того, автомобиль теперь будет гораздо проще удерживать на дорожном полотне, ведь тряски и вибрации практически не будет. Да и вам не придётся вжимать педаль газа до упора, чтобы «добить» количество оборотов до перехода на повышенную передачу, как в АКПП.

Экономность

Этот пункт вытекает из первого, благодаря продуманной конструкции трансмиссии расход топлива очень экономен.

Подрулевые лепестки

Эта технология давно уже существует и пользуется большой популярностью среди гонщиков. А в секвентальной КПП скорость переключения ещё выше, а удобства ещё больше.

Выбор скоростного режима

Водитель может выбрать либо автоматическое переключение передач и ездить, не задумываясь ни о чём, либо ручное, которое носит название Sport Mode.

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.

Недостатки секвентальной трансмиссии

Износ

Высокая нагрузка приводит к быстрому износу такого типа трансмиссии. И разговор сейчас идёт не о спорткарах, которые вы видите на треке гонок Формула 1, а об обычных автомобилях. Дело в том, что наличие электронного блока управления делает КПП очень чувствительной к нагрузкам, другими словами, к несвоевременному переключению. Ещё одно доказательство утверждения «Чем сложнее механизм — тем выше вероятность его поломки». Разумеется, если всё делать вовремя и не допускать лишней нагрузки — такая трансмиссия будет долговечной.

Дорогое обслуживание

Мы рассмотрели конструкцию секвентальной КПП, в ней находится множество электронных счётчиков данных и блоков анализаторов. Именно поэтому стоимость технического обслуживания такой трансмиссии очень высокая.

Основные заблуждения

Секвентальная трансмиссия = роботизированная КПП

Это, наверное, главное заблуждение. Да, две эти КПП имеют в наличии сервоприводы, но вот в секвентальной они гидравлические, а в роботизированной — электрические. А это уже технологически разная реализация.

Секвентальная КПП — это автоматическая КПП

Большинство водителей делают такой вывод на основе того, что практически все современные автомобили для постоянного пользования (не спорткары), которые комплектуются такой трансмиссией, работают только с «автоматом». Это глубочайшее заблуждение, во-первых, есть модели, где можно выбирать автоматическое переключение или ручное переключение во время езды. Во-вторых, вспомните гонки Формула 1 и всё сразу встанет на свои места.

Плюсы и минусы

Теперь вы знаете, что такое СКПП и что значит секвентальность. Нет? Да это же последовательность в переводе. Тут вообще все становится на свои места.

Посмотрев видео и изучив особенности такой коробки, возникает вопрос — стоит ли брать машину с этой КПП. Немного вам помогу, рассказав про сильные и слабые стороны секвенталок.

Начнем с преимуществ.

Высокая скорость переключения. Автомат живет своей жизнью, потому иногда он откровенно тупит и не делает то, чего ждешь. Механику переключать сложнее. Оптимальную скорость выдает СКПП. Электронный блок и гидравлика обеспечивают минимальные затраты по времени на переход с передачи на передачу. Для профессионального автоспорта это крайне важно.
Удобство. Выжимать педаль сцепления, попадать в передачу, да еще и на скорости при плохой дороге — удовольствие сомнительное. СКПП гарантирует точность и комфорт при переключениях. Это бесспорный факт.

Вывод

На сегодняшний день секвентальная коробка передач становится всё популярнее и устанавливается на новые модели автомобилей и даже мотоциклов. С течением времени эта технология совершенствуется и доводится до идеала. Если сравнить первые такие трансмиссии, которые вышли в серийное производство на автомобилях BMW в 1996 году, и современные аналоги — разница будет колоссальной! А если устанавливается на авто секвентальная трансмиссия, которая ещё и кулачковая, — то вы получаете в два раза больше преимуществ. Чаще всего такое технологическое решение применяется на спортивных автомобилях.

Кулачковая или секвентальная

Надо сказать, что на ряде гоночных автомобилей установлена кулачковая коробка передач. Хотя если кулачковую трансмиссию сделать ещё и секвентальной, уже и так очень большая скорость переключения режимов будет ещё выше. И это применяется уже на болидах «Формулы 1».

В отличие от косозубых шестерен на традиционной коробке обычного автомобиля, в кулачковой шестерни прямозубые и длинные. Это роднит её с трансмиссией секвентальной коробки. И именно эта особенность позволяет и той, и другой системе переключаться, не снижая скорости. При этом устройство самой коробки проще – здесь нет синхронизаторов, а вместо множества мелких зубьев на шестерне и муфте торцевые выступы. Те самые кулачки, которые и входят напрямую в зацепление с зазором.