Питання поліпшення динамічних і швидкісних характеристик автомобіля завжди залишалося пріоритетним для конструкторів і розробників. А для вдосконалення цих характеристик, необхідна модернізація не тільки двигуна, а й коробки перемикання передач, збільшивши швидкість її перемикання і максимально-допустимі навантаження на шестерні. Ключ до перемоги – кулачкова коробка передач. Головна перевага кулачкової коробки – в швидкості перемикання. Якщо розганятися на звичайному автомобілі, перемикаючи передачі вгору максимально швидко, майже ударом, то зміна кожної передачі займе близько 0,6 с. Приблизно стільки йде на високошвидкісне виключення/включення зчеплення. Пілот гоночного автомобіля може змінити передачу втричі швидше – і зробить це, не вижимаючи зчеплення, і на кожному перемиканні буде вигравати більше 0,4 с! Це станеться за рахунок того, що при кожному перемиканні у звичайного автомобіля падають обороти двигуна і, відповідно, знижується інтенсивність розгону. Отож з’ясуємо, як влаштована високошвидкісна гоночна коробка передач і розберемося у її будові.
Особливості коробки
Наявність осі з пазами – головна відмінність секвентальної коробки від звичайної.
Великий діаметр колеса пояснюється двома факторами. По-перше, коробка ралійної машини передає від двигуна на колеса солідний крутний момент. А по-друге, колесо прямозубе. Гідність звичних косозубих шестерень, які застосовуються в коробках цивільних автомобілів, полягає в тому, що за рахунок довшого зуба і, відповідно, більшої поверхні розподілу навантажень вони можуть передавати той же крутний момент при менших розмірах. Крім того, вони працюють помітно тихіше. Але циліндричні прямозубі застосовуються в гоночних машинах не випадково: вони не створюють осьових навантажень на валах і підвищують ККД коробки.
Дивно, але гоночна коробка передач не складніша, а навіть простіша звичайної цивільної. Тут немає ніяких синхронізаторів, а замість великої кількості дрібних зубців, які входять в зачеплення при включенні передачі на звичайній коробці, застосовуються великі кулачки – торцеві виступи на шестерні і муфти (зазвичай їх 5-7 штук на колесо). Щоб передачі включалися якомога швидше, кулачки входять в зачеплення з великим зазором по ширині. Тому при включенні передач на ралійній машині можна чути характерне металеве клацання – це кулачки шестерні і муфти зіткнулися один з одним.
Кулачкова коробка вимагає від пілота великої спритності – особливо при перемиканні вниз: для синхронізації обертів двигуна і трансмісії необхідно філігранно працювати педаллю акселератора і прекрасно відчувати автомобіль. При дбайливій їзді пілот при переході вниз користується зчепленням, в ході гонки – особливо на машинах з секвентальною кулачковою коробкою – педаль зчеплення йому практично не потрібна. Чітко працювати акселератором дуже важливо, адже без правильно виконаної перегазовки перехід на знижувальну передачу або взагалі не відбудеться, або буде супроводжуватися жорстким ударом. Саме тому пілоти ралійних машин єхидно посміхаються, коли цікавлються, наскільки популярна кулачкова коробка серед любителів тюнінгу. Звичайно, знаходяться фанати вуличних гонок, які замінюють серійні коробки кулачковими. Така заміна покращує динаміку розгону, але вимагає від водія постійної концентрації уваги при перемиканні вниз, а також наповнює салон шумом від роботи прямозубих шестерень. Додаємо сюди високу вартість кулачкових коробок (до € 20 000 за агрегат) і невисокий термін служби – і прийдемо до висновку, що установка кулачкової коробки на звичайний автомобіль абсолютно не виправдана. Звичайно, термін служби автомобіля залежить і від суб’єктивних факторів. У жорстких гоночних умовах синхронізатори довго не живуть. Так що якщо за кермом цивільного автомобіля виявиться маніяк, кулачкова коробка, цілком можливо, буде служити йому довше звичної. Проте з часом гоночний агрегат почне видавати характерний стукіт, який свідчить про те, що заокруглені кулачки не забезпечують надійного зачеплення. Така коробка потребує заміни зношених пар. Кулачкову коробку для перевірки розбирають після кожної гонки, а деякі пари в коробці доводиться міняти через кожні 2-3 етапи гонок. І це нормально.
Є і ще одна причина, чому кулачкові коробки не підходять для звичайних доріг. Хоча ці агрегати нерідко обладнують звичайним механізмом перемикання, найшвидші і популярні у гонщиків коробки – секвентальні (тобто прямі). У ралійних машинах пілота сильно трясе, тому водити важіль перемикання вперед-назад куди зручніше, ніж вибирати передачі, як в звичайному автомобілі. До того ж така кінематика важеля дозволяє заощадити кілька мілісекунд на кожному перемиканні.
Але їздити з секвентальною коробкою кулачкового типу на дорогах загального користування – страшна мука. Справа в тому, що коли ми потрапляємо в пробку або під прямим кутом повертаємо з головної дороги на другорядну, то зазвичай перескакуємо відразу на кілька передач вниз. Наприклад, з п’ятої на другу. При секвентальній же коробці такий трюк не вийде: доведеться з перегазовкою послідовно перейти на четверту, третю і лише потім – на другу передачу. Чому так? Коли пілот ралійної машини штовхає важіль цієї секвентальної коробки вперед або назад, на певний кут повертається спеціальна вісь з численними кулачками. При цьому один з кулачків повертає вилку перемикання передач в нейтральне положення, а інший тисне на ще одну вилку, і вона вводить в зачеплення муфту з шестернею потрібної передачі. Щоб включити, скажімо, п’яту передачу, треба послідовно кілька разів повернути вісь, яка управляється вилками перемикання.
Висновок
Використання таких коробок для звичайних автомобілів можливо. Однак це не має сенсу, якщо говорити про практичність. Відсутність синхронізаторів, при повсякденній їзді, вимагає від водія великої уважності і зовсім іншої системи перемикання передач.
