В гонках без надежной и эффективной коробки передач делать нечего — эта аксиома в доказательствах не нуждается. Быстрое переключение передач, способность выдержать самые серьезные перегрузки и грубейшие ошибки при переключении, оптимальный подбор передаточных чисел — вот что в первую очередь требуется от первоклассной КПП. Тщательно настроенная, сбалансированная коробка передач позволяет выигрывать при разгоне и прохождении поворотов доли секунды, которые на финише могут стать решающими…
Как в случае с двигателями, уровень подготовки и тип коробки передач зависят от того, в какой группе представлен раллийный автомобиль. Жесткий регламент группы N запрещает какие-либо серьезные изменения в стандартной коробке передач — можно только усилить детали или заменить на аналогичные из высокопрочных материалов. Передаточные числа должны один в один соответствовать указанным в характеристиках серийного автомобиля, да и механизм переключения остается неизменным (обычно по так называемой Н-схеме). В результате, соревнования для пилотов на N-групповых автомобилях превращаются в серьезное испытание — необходима исключительно точная работа с педалями газа, сцепления и аккуратное переключение передач. Любая неосторожность, и синхронизаторы в КПП убиваются мгновенно, особенно на автомобилях с форсированными двигателями. Это и не удивительно, так как стандартные коробки передач проектируются в расчете на более-менее нормальную эксплуатацию, чтобы достичь максимального комфорта и экономичности. А раллийные условия значительно отличаются от обычных дорожных.
Немного спасают ситуацию автомобили из так называемой омологационной серии — выпущенные в количестве не менее 2500 штук машины со значительными изменениями в конструкции, которые позволяют впоследствии обосноваться в группе А. В такие «стандартные» автомобили уже заложены многие разработки, позволяющие с небольшими затратами переоборудовать технику в приличный раллийный автомобиль группы N. В качестве примера можно привести Renault Clio Williams, Peugeot 306 XS, Peugeot 106 Sport (классы № 2, № 3), а также, несомненно, столь популярные сейчас Mitsubishi Lancer Evo и Subaru Impreza WRX… На таких машинах обычно устанавливают КПП с более спортивными характеристиками. Передаточные числа подобраны таким образом, что на автомобиле можно и погонять от души, и относительно спокойно ездить в обычном, повседневном режиме.
Однако все это лишь полумеры — настоящие гоночные коробки передач можно встретить только в группе А (среди «энок» спортивная КПП попадется только в том случае, если она предусмотрена в «стандарте»). Основная особенность таких коробок заключается в полном отказе от синхронизаторов и применении только прямозубых шестерен. Синхронизаторы хороши для дорожных автомобилей, но в гонках на свет выплывают два минуса — более низкая скорость переключения передач и, как было уже сказано выше, недолговечность при жестких переключениях.
Но почти сразу возникает вопрос — а как же переключать передачи без синхронизаторов? Те, кто ездил на старых автомобилях с несинхронизированными КПП, наверняка вспомнят про перегазовку (при переходе с высшей на нижнюю передачу) и двойной выжим сцепления (для переключения на высшую передачу). Но надо обладать отменным чувством двигателя, чтобы не ошибиться с оборотами и вовремя переключить передачи — одна ошибка, и шестерни останутся без зубьев…
Эту проблему удалось решить благодаря кулачковым коробкам передач. В них на торцах шестерен есть выступы-кулачки, посредством которых шестерни входят в зацепление. При этом передачи можно переключать с неполным выжимом сцепления, а порой и вообще без выжима сцепления — самые серьезные ударные нагрузки приходятся на кулачки, а не на зубья шестерен. Главные преимущества — высокая надежность по сравнению с синхронизированными КПП, меньшая масса (за счет максимального упрощения конструкции), передает больший крутящий момент, быстрее происходит переключение передач. Однако такая КПП дешевой не бывает, да ресурс ее относительно невысокий — такие жесткие переключения приводят к стиранию кулачков, и приходится либо восстанавливать кулачки (методом напыления металла), либо вообще менять шестерни. Но, с другой стороны, автоспорт дешевым не бывает — если хочешь добиваться высоких результатов, то экономить не приходится. А что касается срока службы, то основное требование к технике — чтобы она выдержала как минимум одну гонку от начала до конца. А потом ее в обязательно порядке перебирают до последнего винтика и заново готовят к следующим соревнованиям.
Настоящей вершиной инженерной мысли стали секвентальные, они же последовательные коробки передач! Такие КПП сейчас стали непременным атрибутом любого раллийного автомобиля высшей категории, будь то World Rally Car или Super 1600. Свое название такие коробки получили из-за того, что передачи в них переключаются строго последовательно, одна за другой. Поэтому механизм переключения передач максимально упрощен — перемещения рычага происходят только вперед-назад, а не по разветвленной схеме (Н-схема). Чтобы пилот в запарке случайно не включил нейтраль или задний ход, то рычаг оборудован механическим фиксатором-блокировкой — при необходимости достаточно нажать кнопку или скобу… А электронное табло на панели приборов постоянно информирует пилота о том, какая передача включена в данный момент.
В общих чертах конструкция не содержит ничего нового — шестерни с прямыми зубьями и полное отсутствие синхронизаторов. Самая главная изюминка секвенталок — широкое применение электронных систем, микропроцессоров, отвечающих за быстрое, точное и мягкое переключение передач и которые управляют всеми вспомогательными механизмами. Пилот просто «заказывает» необходимую передачу и в определенный момент резко нажимает или отпускает педаль газа, а все остальное сделает процессор — выключит сцепление, чуть-чуть увеличит или сбросит обороты двигателя, переключит передачу и снова включит сцепление. И все эти операции бортовой компьютер выполнит намного быстрее и точнее, чем пилот с самой отменной реакцией. Поэтому такие КПП получили название полуавтоматических — водителю надо только вовремя переключить передачу, а остальное все сделает автоматика.
В результате дальнейшего развития секвентальных КПП многие заводские команды отказались от традиционного рычага на центральном тоннеле и заменили его более удобными переключателями. Обычно рычаг приходится делать достаточно длинным, чтобы его рукоять находилась как можно ближе к рулевому колесу — тогда гонщик сможет быстрее переносить руку с руля на рычаг и обратно. Самый логичный шаг в такой ситуации — разместить механизм переключения передач поближе к рулевой колонке. Именно так именно так поступили конструкторы Toyota Corolla WRC, Seat Cordoba WRC, Ford Focus WRC — в этих автомобилях возле руля появились небольшие рычажки-джойстики на специальных кронштейнах. Интересно, что «тойотовцы», первыми применившую такую конструкцию, не решились окончательно отказаться от традиционных решений, и в кабине Toyota Corolla WRC можно увидеть сразу два рычага КПП — новаторский околорулевой и традиционный на центральном тоннеле.
Еще более продвинутую систему переключения передач применили конструкторы «Субару» и «Пежо» — они вообще отказались от каких-либо рычагов. В Subaru Impreza WRC и Peugeot 206 WRC появились подрулевые переключатели, похожие на те, которые в свое время получили «прописку» в Формуле-1. Теперь у пилотов вообще отпала необходимость снимать руки с руля — разве только время от времени, чтобы в сложных поворотах воспользоваться «ручником».
Благодаря наличию многочисленных электронных систем можно производить настройку бортового оборудования в гораздо более широких пределах, чем прежде. Конечно, настройке должна подвергаться не только коробка передач в отдельности, а все агрегаты автомобиля в комплексе. Нетрудно представить, какая разница должна быть в настройках раллийного автомобиля при подготовке к выступлениям на замысловатых дорогах Корсики или скоростных трассах Австралии. Например, на той же Корсике, где расстояния между поворотами в среднем не превышаю полутора сотен метров, максимальная скорость не имеет большого значения. Решающим фактором становится динамика разгона автомобиля при выходе из поворота. Поэтому преимущество на Корсике получит тот пилот, который сумеет быстро набрать скорость (сотню за 3,5—4 секунды). Какой смысл располагать максимальной скоростью 250 км/ч, если нет длинных отрезков, где можно мчаться «до упора»? В таких условиях многое решает удачная настройка коробки передач, двигателя и трансмиссии.
Понятно, почему при практически полном равенстве по мощности (280—290 л. с. против 300 л. с.) автомобили класса № 4 вчистую проигрывают WRC — решающим аргументом в их споре становится коробка передач. Конечно, нафаршированная до предела, «умная» секвентальная КПП и стандартная коробка передач — вещи совершенно несравнимые. Правда, существует так называемая группа N+, когда автомобиль можно чуть «зарядить» сверх требований регламента, в частности, установить кулачковую КПП. Вот только потом порой возникают определенные сомнения, к какой группе следует отнести такой автомобиль — порой без обиняков запишут в класс , а могут и посмотреть сквозь пальцы и оставить в № 4.
Кроме всего прочего, спортивная коробка передач должна обладать громадным запасом прочности, особенно в автомобилях с турбодвигателем, которые обладают гигантским крутящим моментом (до 600 Нм). Ведь на старте пилот резко включает сцепление, и тогда на коробку приходится большая и резкая ударная нагрузка… Поэтому при изготовлении всех компонентов КПП применяются самые высоие технологии, которыми располагает далеко не каждый автопроизводитель. Не удивительно, что сейчас большинство команд заказывают коробки передач на стороне — собственные разработки используют только «Субару» (Prodrive) и «Шкода». В настоящее время чаще всего используют продукцию фирм Xtrac и Hewland.
Все вышеперечисленные особенности приводят к тому, что такая секвентальная коробка передач дешевой не будет никогда! Фактически, она является самым дорогим агрегатом в современном раллийном автомобиле — во многих автомобилях WRC ее стоимость может легко превысить отметку в сотню тысяч евро.
Сейчас, когда практически каждый день можно узнать о появлении новейших конструкций для ралли, еще большим уважением проникаешься к гонщикам прошлого — во многих отношениях им было гораздо сложнее управлять гоночной техникой того времени! Сейчас даже трудно представить, как можно было управлять «наземными самолетами» группы В, когда в 450—500-сильных турбомонстрах пилот мог рассчитывать только на свои силы!
