Секвентальная коробка передач SMG: устройство и принцип работы

Содержание

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.

https://youtube.com/watch?v=NaAan6gVKrY

Что такое коробка изитроник

Изитроник это модификация роботизированных коробок передач, которые устанавливаются на автомобили марки Опель. Такая КПП состоит из механической части и гидравлического блока управления. В салоне авто нет педали сцепления, но в отличие от других роботов, такая коробка работает исключительно по секвентальному принципу, потому что в ее конструкции отсутствует режим D и нет фиксированного режима P. Водитель самостоятельно подает управляющий сигнал в блок управления ДВС путем перемещения кулисы выбора передач вперед или назад.

К другим примерам аналогичных коробок относятся:

SeleSpeed – устанавливается на Fiat, Lancia, Alfa-Romeo;
– Volkswagen, Skoda;
S-tronic (аналог DSG) – Audi;
PowerShift – Volvo;
DCT – Kia.

Так что же лучше: типтроник или автомат? Однозначно ответить на этот вопрос нельзя, поскольку все ответы будут исключительно субъективными. С уверенностью можно сказать, что каждый водитель самостоятельно выбирает для себя наиболее оптимальный режим управления автомобилем.

Автомобильная индустрия развивается крайне быстро. Каждый день появляются новые технологии, которые переворачивают сознание простых автомобилистов. Наглядным примером выступает эволюция трансмиссии.

Первой была изобретена механическая КПП, потом появился автомат и секвентальная коробка передач. Эти три этапа развития заняли приблизительно сто лет. Естественно, что в процессе появлялись ответвления и специфические изделия, которые имели узкий круг применения.

Внимание! В ряде источников секвентальная коробка называется роботизированной. Секвентальные коробки устанавливаются на гоночных автомобилях, грузовиках и мотоциклах

Их главным отличием от стандартных МКПП является последовательное переключение скоростей. Проще говоря, водитель не тратит время на манипуляции с рычагом. К тому же система сама выбирает оптимальный момент для перехода. Благодаря этому производительность возрастает в несколько раз

Секвентальные коробки устанавливаются на гоночных автомобилях, грузовиках и мотоциклах. Их главным отличием от стандартных МКПП является последовательное переключение скоростей. Проще говоря, водитель не тратит время на манипуляции с рычагом. К тому же система сама выбирает оптимальный момент для перехода. Благодаря этому производительность возрастает в несколько раз.

Внимание! Если в гонке будут принимать участие два автомобиля полностью одинаковые по техническим характеристикам, кроме коробки передач, то победит тот, у которого будет секвентальная система. На видео показано на примере КПП на Хонде как работает коробка передач:

На видео показано на примере КПП на Хонде как работает коробка передач:

За период эволюции трансмиссии было выпущено множество машин, работающих за счёт автомата и механики. Каждая из этих систем имеет свои особенности, которые в той или иной мере отразились на секвентальной коробке.

Механическая коробка установлена практически на всех отечественных автомобилях. К её преимуществам можно причислить высокую надёжность и простоту в обслуживании. К тому же сама масса конструкции намного меньше, чем у АКПП.

Из-за простоты конструкции в производстве механическая коробка намного дешевле, чем АКПП. Также нельзя не отметить высокий КПД. Главным недостатком является высокая сложность эксплуатации для новичка.

В свою очередь, автоматическая коробка проста в управлении и не требует долгих тренировок для быстрого переключения. Также благодаря ей двигатель работает в оптимальном режиме. Из-за этого отсутствуют перегрузки.

Преимущества и недостатки СКПП

Мы уже рассмотрели на концептуальном уровне основные достоинства секвентальных коробок. Пришло время обсудить преимущества трансмиссии этого типа более детально. Итак, основные плюсы использования такой КПП заключаются в следующем:

отсутствие педали сцепления. Оказывается, это хорошо не только для новичков, которые могут испытывать трудности с работой двумя ногами при переключении скоростей (ситуации, когда вместо сцепления нажимается тормоз – обыденные, а это практически гарантированная остановка двигателя). Участники гоночных соревнований на автомобилях, оснащённых секвентальной трансмиссией, получают возможность сконцентрироваться на трассе, не отвлекаясь на необходимость координировать движения рук и ног при изменении скоростного режима машины;
переключение скоростей происходит как минимум втрое быстрее. Если учесть, что коробка-автомат, у которой тоже отсутствует педаль сцепления, гораздо более задумчива, чем МКПП, то у секвентальных трансмиссий в этом отношении нет конкурентов. Само переключение здесь требует от водителя перемещения рычага вверх при разгоне и вниз при уменьшении скорости движения. Крайне просто: дёргаем рукоятку вверх, пока не разгонимся до 4-5 передачи, или вниз до полной остановки. Не нужно задумываться о том, какая передача включена сейчас, и на какую следует переключиться;
отсутствие временной задержки при переключении скоростей в некоторой мере способствует экономии топлива. И хотя этот эффект незначительный, но он имеет аккумулятивное действие – это всегда нужно учитывать;
современные трансмиссии секвентального типа и так упростили управление транспортным средством практически до минимума, перенеся клавиши управления на руль. Но оказывается, они предлагают ещё более эффективный вариант – автоматический режим работы, когда водитель и вовсе не должен задумываться о переключении передач – всю работу сделает за него электроника и набор датчиков.

У искушённого читателя наверняка возникнет вполне резонный вопрос: если секвентальные коробки столь хороши, почему они до сих пор не получили массового распространения?

Ответ тривиален: наряду с несомненными достоинствами у этого типа трансмиссии присутствуют и столь же очевидные недостатки, в большинстве случаев перевешивающие преимущества. Опишем их:

низкая устойчивость к высоким нагрузкам, без которых представить себе работу трансмиссии невозможно. Как бы просто не происходило переключение, даже при наличии СКПП делать это нужно, учитывая подходящий скоростной режим – если переключаться на третью со скорости 60-70 км/час, это будет явным издевательством над коробкой. Независимо от типа. Особенности конструкции секвентального механизма переключения передач (в частности, наличие гидравлического сервопривода) существенно снижают способность деталей КПП противостоять износу. Достаточно сказать, что на гоночных болидах такие трансмиссии приходят в негодность буквально после каждого этапа. А это – дорогое удовольствие: стоимость СКПП намного выше, чем у механики. Но ради выигрыша в скорости команды, участвующие в гонках, вынуждены идти на подобные траты. Для серийного автомобиля это недопустимо. И хотя здесь речь идёт не только о прощении управления автомобилем, но и об увеличении мощности и снижении расхода горючего, даётся всё это не даром. Водитель, как уже упоминалось выше, доложен переключаться правильно, чувствовать свой автомобиль, выбирать нужную скорость для переходя с низшей передачи на высшую и наоборот. Если у вас опыт небольшой – ошибки в использовании секвентальной трансмиссии неизбежно приведут к её преждевременной поломке, а ремонт такой коробки обойдётся вам в значительную сумму. Так что не стоит приобретать автомобиль, оснащённый СКПП, если у вас отсутствует многолетний опыт управления транспортным средством с коробкой-автоматом и МКПП. Стоит учесть и тот фактор, что отечественным автомобилистам будет непросто перестроиться на работу по переключению передач, рычаг коробки которой расположен не на центральном тоннеле, а на подрулевых лепестках. Но это – мелочи по сравнению с тем, что даже при аккуратном использовании срок службы секвентальных коробок в разы меньше, чем механических и даже автоматических;
такая трансмиссия отличается и дороговизной в обслуживании, что тоже обусловлено конструктивными особенностями. Если говорить о стоимости запчастей/расходных материалов, то здесь ситуация обстоит совсем не радужно. И если вы думаете, что сможете самостоятельно её отремонтировать, то и здесь глубоко заблуждаетесь. Более того, если вы живёте не в мегаполисе, то вам еще придётся поискать автосервис, на котором возьмутся за восстановление СКПП.

avtoexperts.ru

Эволюция механической коробки передач привела к изобретению целого ряда типов трансмиссий, которые в той или иной мере упрощали водителю управление автомобилем. Важным шагом в этом плане стало изобретение автоматической коробки передач, которая впоследствии трансформировалась и совершенствовалась, позволяя водителю вообще не задумываться о том, когда и как нужно переключиться на нужную передачу. Но и механическая трансмиссия не осталась без внимания инженеров – ее тоже постоянно модернизировали и модифицировали, изобретая все новые и новые механизмы переключения передач. Одним из результатов таких изысканий стала секвентальная коробка передач – трансмиссия, отличающаяся тем, что ее передачи можно включать только в строгой последовательности: вверх для повышения передачи, вниз – для понижения.

Секвентальная коробка передач

Принцип работы секвентальной трансмиссии

Этот тип КПП построен на базе обычной механической трансмиссии. Ее основное отличие заключается в том, что вместо косозубых здесь стоят прямозубые шестерни, отсутствует педаль сцепления (эту роль выполняет электронный блок управления), а передачи в этой коробке переключаются при помощи гидравлического механизма

Конструкторы поняли, что коробка передач с таким механизмом будет наиболее удобной для гонщика, ведь при езде на высокой скорости, когда автомобиль подвержен вибрации, достаточно сложно попасть в нужную передачу. А секвентальная коробка передач справляется с этой задачей на пять с плюсом.

Впрочем, уже не один десяток лет секвентальный механизм переключения передач используют и на «гражданских» машинах. В обиходе его называют «ручным» режимом и характерен он для автоматических трансмиссий.

Плюсы и минусы секвентальной коробки передач

Как и у всякого механизма, который работает под нагрузкой, у секвентальной трансмиссии есть свои особенности

К положительным сторонам этого агрегата относится отсутствие педали сцепления, что важно для водителей-новичков (если мы говорим об использовании этого типа трансмиссии на серийных автомобилях). Вторым положительным фактором селективной КПП считается скорость переключения передач, которая выше чем у классических автоматической и механической трансмиссий

Третьим плюсом этой коробки передач является экономичность – благодаря сокращенному времени переключения передач. Четвертый аспект – выбор из двух режимов переключения передач (автоматический либо механический). Для такой коробки характерно наличие подрулевых «лепестков», посредством которых водитель переключает передачи, не отрывая рук от рулевого колеса.

Есть у этой коробки и свои минусы, и кроются они в конструкции самого агрегата. Дело в том, что гидравлический механизм секвентальной КПП неустойчив к износу и при езде под большой нагрузкой склонен к частому выходу из строя. На спортивных автомобилях, где нагрузки весьма высоки, такую коробку зачастую перебирают после каждой второй гонки. Для секвентальных коробок, использующихся на серийных автомобилях (BMW M3, M5, Mercedes-Benz C-Class) характерен более высокий ресурс мощности вследствие того, что они не испытывают перегрузок, подобно гоночным автомобилям

И все же, если эксплуатировать секвентальную коробку неправильно (в ручном режиме важно чувствовать момент и вовремя переключать передачи), то и на серийном автомобиле она долго не прослужит – может выйти из строя гидравлический привод сцепления и прочие узлы и агрегаты этой трансмиссии. А ремонт секвентальной КПП – удовольствие не из дешевых

Мифы и легенды

Вроде с технической и финансовой частями попытались разобраться, а теперь давайте пройдёмся по стереотипам, связанным с такими коробками:

«Секвенталка это робот.» А вот и нет! Пусть принципы работы у таких трансмиссий схожи, однако у роботизированной трансмисии сервоприводы электрические, против гидравлических у секвентальной.
«Секвенталка и автомат неразлучны.» — снова не угадали. Если бы не широкое распространение спортивных режимов на современных автоматических трансмиссиях, вы бы и не узнали о секвентальной коробке. Поэтому в гражданских версиях возможна смесь вариантов, а спортивных автомобилей с автоматический трансмиссией я не встречал.
«Только для спорткаров, только для болидов, только вместе с кулачковой КП.» – нет, безусловно если их использовать в паре, ваше преимущество будет космическим, но и на серийных автомобилях такие трансмиссии превосходно существуют не одно десятилетие.

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.

Сфера применения секвентальной АКПП

Изначально такие коробки и в самом деле устанавливались только на автомобили, используемые в разных дисциплинах автоспорта. Впрочем, и сегодня этот тип трансмиссии в автогонках не имеет конкурентов, позволяя осуществлять переключение передач максимально быстро и без промежуточного падения оборотов. Несколько десятых долей секунды (строго говоря – минимум полсекунды) – это очень много там, где победителя от призёра зачастую отделяют сотые доли секунды. Добавьте к этому гидравлический механизм переключения – и получите действительно высокоскоростную трансмиссию, пускай и достаточно дорогую.

Но уже более двух десятилетий СКПП устанавливаются и на серийные авто. Пионером здесь оказался автоконцерн BMW, в настоящее время такой коробкой оснащаются, к примеру, модели M3/M5 от BMW или Mercedes-Benz С-класс. Некоторые путают такую трансмиссию с автоматом, именуя её «ручным» вариантом АКПП, что в принципе неверно, и мы об этом уже говорили. Обладатели авто, оснащённых секвентальной КПП, утверждают, что управление транспортным средством стало намного проще, а точного попадания в передачу в зависимости от режима движения не требуется.

На многие мотоциклы устанавливаются коробки, работающие по принципу последовательного переключения передач, причём такой технологии уже более 50 лет. Обычно это рычаг, переключаемый ногой, имеющий два положения: вперёд и назад. Нейтраль расположена между ними.

Секвентальная коробка передач устанавливается и на машины сельскохозяйственного назначения (трактора, гусеничная техника). Здесь рычаг переключения располагается также под ногами, как у мотоциклов, но может устанавливаться и на руль.

Наконец, СКПП оснащаются многие модели большегрузных грузовиков и другой тяжёлой спецтехники, у которых количество передач может превышать десяток – управлять такой механической коробкой было бы очень сложно.

Типы коробок передач автомобиля

Коробка передач автомобиля в разрезе

Основная задача любой трансмиссии заключается в плавной передаче мощности от силовой установки на ведущие колеса. По своей конструкции КПП разделяются на следующие виды:

Механические КПП. Классифицируются по количеству ведущих, ведомых и промежуточных валов, по числу передач вперед и назад.
Автоматические КПП. Основное отличие сводится к конструкции коробки.
Гидротрансформатор. В основу конструкции положен планетарный ряд Фурье (планетарная передача).
Вариатор. В конструкцию входит два шкива, которые изменяют свой диаметр под действием центробежной силы, что влечет изменение передаточных чисел. Между шкивами располагается цепная или ременная передача. Связь между двигателем и коробкой осуществляется посредством гидротрансформатора.
Роботизированные. Механическая КПП с электронным управлением процесса смены передач.

Выше представлены одни из наиболее распространенных видов трансмиссий, которые широко популяризованы на современных транспортных средствах. Современные механические трансмиссии состоят из двух или трех валов (в зависимости от типа привода: 2 — для переднего или заднего, 3 — для заднего и полного), на которых установлены косозубые шестеренки. Именно через косозубое зацепление происходит передача крутящего момента. Между шестернями установлены сепараторы, в которые входят вилки включения передач. На внутренней стороне сепараторов и косозубых шестеренок нарезано больше число зубцов, посредством которых обеспечивается их зацепление друг с другом. В механических коробках валы изготавливаются из цельной металлической заготовки и они не разбираются. В такой трансмиссии можно включить первую передачу, а затем, например, третью и автомобиль будет продолжаться двигаться. Если же трогаться на скользком покрытии без каких-либо межосевых и межколесных блокировок, то можно стартовать с четвертой и двигатель не заглохнет.

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

Вариаторы

Как ни странно, но идеальную коробку передач человечество изобрело очень давно. Ведь что главное в КПП? Простота устройства, высокий КПД, низкая стоимость и бесконечное количество ступеней-скоростей. Ещё в 15 веке Леонардо да Винчи изобрёл систему передачи крутящего момента посредством двух конусов и ремня. Передаточное число плавно менялось вместе с перемещением ремня вдоль конусов. Но в автомобиле вариатор — так называется данное устройство — пока не прижился. Хотя прекрасно работает в других транспортных средствах — снегоходах, мокиках, скутерах. Причина — отсутствие материалов, способных долгое время передавать мощность в десятки и сотни лошадиных сил. В 1958 году появилась первая трансмиссия, работающая на данном принципе — Variomatic. Использовалась она на малолитражках DAF-600 голландского производства и не получила распространения из-за небольшого ресурса ремня — всего 30 тысяч километров пробега. С середины 80-х ремень стали набираться из сотен стальных элементов специальной конфигурации, а также в «Вариоматиках» стали использовать специальные смазки, позволяющие избегать проскальзывание ремня на шкивах. Также коробки оснастили электроникой. Сейчас вариаторы ставят на некоторые не самые дешёвые модели (Mitsubishi Lancer X), что говорит о том, что у этой коробки есть будущее. Но пока это довольно таки дорогое удовольствие.

avtoexperts.ru

Секвентальная коробка передач

Принцип работы секвентальной трансмиссии

Это в значительной мере (до 150 миллисекунд) сокращает скорость переключения, что наиболее важно для спортивных автомобилей, на которых, кстати, секвентальная КПП устанавливается наиболее часто. Так, именно коробка передач с секвентальным механизмом монтируется на гоночные болиды, участвующие в Формуле 1 и прочих соревнованиях подобного толка. Конструкторы поняли, что коробка передач с таким механизмом будет наиболее удобной для гонщика, ведь при езде на высокой скорости, когда автомобиль подвержен вибрации, достаточно сложно попасть в нужную передачу

А секвентальная коробка передач справляется с этой задачей на пять с плюсом

Плюсы и минусы секвентальной коробки передач

Как и у всякого механизма, который работает под нагрузкой, у секвентальной трансмиссии есть свои особенности

Четвертый аспект – выбор из двух режимов переключения передач (автоматический либо механический). Для такой коробки характерно наличие подрулевых «лепестков», посредством которых водитель переключает передачи, не отрывая рук от рулевого колеса