Как работает система быстрого переключения передач в мотоцикле

Вот что есть у Suzukis: у них собачьи шестерни, но их обычно называют «собачьизубчатыешестерни», потому что боковые зубья «собачек» на ведущих (силовых) концах подрезаны, как у пильного полотна. Здесь нет ни муфт (внутри), ни синхронизаторов; шестерни просто соединяются друг с другом, как детали Lego, а подрезанные зубья притягиваются друг к другу, как магниты. Это позволяет добиться стилистических различий.

В гоночном автомобиле при переключении на более высокую передачу отключается зажигание, а при переключении на более низкую — дроссель.
Подробности: вместо рычага переключения передач используется подрулевой переключатель. Это привод, прикреплённый к селектору передач, который приводится в действие сжатым воздухом или соленоидом. Сжатый воздух поступает от небольшого компрессора, установленного на автомобиле.
Когда вы переключаете передачи, вы посылаете сигнал в ЭБУ, который запрограммирован на открытие электромагнитного клапана, подачу сжатого воздуха в привод и переключение селектора передач. В то же время он отключает зажигание, чтобы шестерни на мгновение ослабли.
Когда вы переключаете передачу на пониженную, ЭБУ открывает другой электромагнитный клапан, чтобы подать воздух в привод с другой стороны и сдвинуть его в другую сторону, а также открывает третий клапан, чтобы дать команду дроссельной заслонке. Это ещё один небольшой привод, установленный на тросе дроссельной заслонки, который может работать от сжатого воздуха или мощного электромагнита.
Кроме того, датчик положения коробки передач сообщает электронному блоку управления, какая передача включена, чтобы он не мигал и не отключался, когда вы пытаетесь найти нейтральную передачу.

Привод — на рисунке показан пневматический (воздушный) привод, но это также может быть мощный соленоид.

Вот результаты моего динамометрического теста модифицированного двигателя GSXR объёмом 1585 куб. см без подрулевых лепестков (быстрого переключения передач), потому что разъём датчика положения передачи не подходит для моего динамометра, поэтому он не отключает зажигание и не открывает дроссельную заслонку, поэтому для безопасности при переключении передач мне пришлось отключать и открывать дроссельную заслонку вручную... Похоже, что на таком большом двигателе без сцепления или правильного отключения зажигания передачи не переключаются.
Видео с динамометрическим стендом Suzuki 1585cc

Первый ответ хорош и довольно полон, и я бы добавил его в качестве комментария, если бы у меня была такая возможность...
Это может помочь понять, чем мотоциклетная коробка передач отличается от традиционной конструкции, которую вы увидите в большинстве объяснений. Шестерни в мотоциклетной коробке передач не скользят по валам, чтобы входить в зацепление и выходить из него. Шестерни постоянно входят в зацепление друг с другом, но по крайней мере одна из каждой пары может свободно вращаться на своем валу. Механизм переключения передач перемещает муфты включения, чтобы изменить, какие передачи заблокированы на входном и выходном валах. Муфты включения скользят по шлицам на валах. Последовательность скольжения муфт включения контролируется кулачковым барабаном, соединённым с рычагом переключения передач.
Это означает, что на мотоцикле можно очень быстро переключать передачи без использования сцепления. Всё, что вам нужно сделать, — это разгрузить коробку передач, чтобы зубчатые муфты могли свободно скользить по своим шлицам при перемещении рычага переключения передач. Благодаря последовательному кулачковому механизму требуется лишь очень небольшое и быстрое движение рычага.
Многие мотоциклисты (в том числе и я) почти не используют сцепление при переключении на более высокую передачу. Нужно лишь слегка нажать на рычаг, на мгновение закрыть дроссельную заслонку, и коробка передач плавно и очень быстро переключится на следующую передачу.
Переключать на более низкую передачу сложнее, так как обычно приходится переключать коробку передач в обратном направлении и одновременно тормозить. Нужно нажать на рычаг и на мгновение открыть дроссельную заслонку. Для одновременного управления дроссельной заслонкой и тормозом требуется определённая ловкость.

Таким образом, всё, что делает система быстрого переключения, — это измеряет усилие на рычаге переключения передач и отключает свечи зажигания при нажатии на рычаг. Это работает только при переключении на более высокую передачу, но отключение искры вместо закрытия дроссельной заслонки означает, что воздушный канал меньше засоряется и мощность восстанавливается быстрее.

Если вы беспокоитесь о том, что переключение без сцепления — это плохо, то вас может успокоить тот факт, что мой Yamaha R1 2004 года проехал 105 000 миль (с очень небольшим количеством поездок по автомагистралям) с таким переключением и до сих пор имеет оригинальную коробку передач и сцепление.

Интересным нововведением в MotoGP стали бесступенчатые коробки передач. Они позволяют переключать передачи на полной мощности. Информации о том, как они работают, не так много, но я подозреваю, что в них используются односторонние муфты между валом и шестернями. Концептуально это очень похоже на работу традиционной трёхскоростной велосипедной втулки: когда вы включаете более высокую передачу, нижняя передача просто отключается. (в некоторых передачах с такими втулками можно услышать тиканье храповиков, не связанных с приводом)

Почему Quick-Shifter?

Поскольку они называются «быстрыми переключателями», мы будем называть «медленным переключением» традиционный способ переключения передач. При «медленном переключении» вы обычно закрываете дроссельную заслонку, выжимаете сцепление, нажимаете на педаль переключения передач, отпускаете сцепление и снова открываете дроссельную заслонку. Этот процесс занимает много времени (несколько сотен миллисекунд), что может быть нежелательно в гоночных условиях, где на счету каждая доля секунды. На помощь приходит «быстрый переключатель».

Как это работает?

Существует множество типов систем быстрого переключения передач, и не все они используют одни и те же методы, хотя все они направлены на достижение общей цели: снизить нагрузку на трансмиссию, чтобы безопасно включить более высокую передачу, не повредив коробку передач. Обычно это делается путем кратковременного отключения подачи топлива и/или зажигания на несколько десятков миллисекунд, в течение которых включается передача. Все это происходит без необходимости закрывать дроссельную заслонку.

Чтобы вы понимали, насколько быстро может работать система быстрого переключения, смотрите это видео с системой быстрого переключения ZX10.

Переключатель режимов обычно представляет собой датчик, который считывает положение переключателя и сообщает микроконтроллеру, когда происходит переключение на более высокую передачу, чтобы контроллер мог отключить подачу топлива/зажигание. Выглядит это примерно так:

^{Изображение предоставлено Kawi Forums}

Схема быстрого переключения обычно выглядит следующим образом:

^{Изображение предоставлено R6ers}

В этом случае у вас по одному кабелю на каждую свечу зажигания, что говорит о том, что при быстром переключении передач этот блок отключает зажигание.

Вредно ли быстрое переключение для коробки передач?

Судя по общему мнению в интернете, быстрое переключение передач может быть менее вредным для коробки передач, чем медленное, поскольку при переключении с подачи топлива на зажигание мощность двигателя гарантированно снижается. В то же время неопытный водитель, управляющий сцеплением вручную, скорее всего, допустит ошибку и оставит дроссельную заслонку открытой при переключении на более высокую передачу.