Комфортные ступени
Не только комфортные. Можно добавить еще несколько эпитетов: быстрые, плавные, безопасные... Всё это применимо к современным многоступенчатым АКПП.
Что нам кризисы?
В уютном городе Саарбрюкене, что на юге Германии, расположился Научно-производственный центр компании ZF. Он входит в подразделение «Техника привода», поэтому среди прочего здесь разрабатывают, производят, испытывают и ремонтируют автоматические коробки передач.
Узлы и агрегаты трансмиссии – гордость компании, ее «конек». Гордость, надо признать, обоснованная. Возьмем, к примеру, данные 2010 года. АКПП марки ZF встречаем у 13% легкового автопарка, сцепления – у 21%, мосты – у 5%. Согласно данным аналитиков, в 2015 году по АКПП доля компании увеличится до 20%, по узлам сцепления – до 23%, по мостам – до 9%.
Столь оптимистичный прогноз основан на развитии двух огромных рынков: во-первых, Азиатского и Тихоокеанского регионов; во-вторых – Северной и Южной Америки. Развитии весьма динамичном, с лихвой перекрывающим спад европейских продаж.
Считаем до восьми
Давайте поближе познакомимся с 8-ступенчатой автоматической коробкой ZF, которую в дальнейшем для краткости будем называть 8HP.
В настоящее время эта коробка устанавливается серийно на модели Alpina, Audi, Bentley, Chrysler, BMW, Jaguar, Lancia, Land Rover, Range Rover и Rolls-Royce. С одной стороны, агрегат известный, с другой – все ли знают о его «изюминках»?
В основе 8HP гибкая модульная конструкция с открытой архитектурой. Это означает, что базовую модель можно дополнять требуемыми компонентами в зависимости от типа автомобиля и стоящих перед ним задач.
Так, в сегодняшнем семействе 8HP есть гибридные версии и модификации для полного привода – причем самых разных компоновок. А два модельных ряда обеспечивают завидный диапазон крутящих моментов от 300 до 1000 Нм. Иными словами, коробка дружит и с бензиновым мотором, и с дизелем. А кроме того, способна работать как на скоростном шоссе, так и на ухабистой сельской дороге, когда нужно двигаться не торопясь, но с хорошей тягой.
Все модификации 8HP оснащаются совершенно одинаковыми управляющими электронными блоками и гидравлическими исполнительными механизмами. Потому как задачи задачами, а унификация – унификацией. Иначе прощай, рентабельность. А теперь несколько технических подробностей.
Не так давно эталоном топливной экономичности считалась 6-ступенчатая АКПП второго поколения. Теперь в лидеры вышла 8HP – она передает больший крутящий момент при одновременном снижении расхода топлива.
Это стало возможным по нескольким причинам. Во-первых, в новой АКПП реализована концепция «четыре планетарных ряда шестерен и пять элементов переключения». Теперь на каждой передаче в разомкнутом положении находятся только два элемента переключения, что уменьшает влияние моментов инерции и снижает потери тягового усилия.
Во-вторых, более высокое общее передаточное число (7,05 по сравнению с 6,04 у 6-ступенчатой модели) позволяет двигателю работать на более низких оборотах. В-третьих, свою лепту, и немалую, вносит современная система гашения крутильных колебаний в гидротрансформаторе, обеспечивающая его быструю блокировку. И вот результат: расход топлива в сравнении с 6-ступенчатой АКПП снизился на 6% (здесь и далее данные ZF. – Примеч. авт.).
Но это еще не все. В коробку 8HP интегрирован пружинно-поршневой гидроаккумулятор импульсного действия, позволяющий использовать режим «старт-стоп». Это дает дополнительные 5% экономии. Всего получается 11%. Кстати, 8HP – первая АКПП, в которой функция «старт-стоп» реализована без вспомогательного насоса.
Для использования 8HP в гибридном автомобиле никаких переделок базовой конструкции не требуется. Электродвигатель, сцепление, гаситель крутильных колебаний и гидравлика для гибридной версии органично встраиваются в трансмиссию, поэтому гибридная АКПП требует такого же компоновочного пространства, что и стандартная 8HP. И топлива она сбережет немало – до 25%. Существует и версия «полугибрида» со стартер-генератором. Экономия топлива при этом составит 15%.
Как уже говорилось, АКПП может дополняться теми или иными компонентами. Возьмем, например, гидродинамическое сцепление с охлаждением HCC (hydrodynamically cooled clutch). Оно обеспечивает плавный старт и быстрое переключение передач, что нравится поклонникам спортивной езды. Желаете такое? Пожалуйста: в картере коробки вместо гидротрансформатора устанавливается «мокрая» многодисковая муфта. Момент инерции у нее ниже, а передаваемый крутящий момент – выше. Стартуйте и наслаждайтесь!
Самый «скромный» мотор, с которым сегодня работает 8HP, – это 100-сильный двигатель BMW. А самый мощный – двигатель Alpina, развивающий 600 л.с.
А теперь считаем до девяти
Теперь обратимся к новейшей разработке ZF – 9-ступенчатой АКПП для переднеприводных легковых автомобилей с поперечным расположением двигателя. Далее будем именовать ее 9HP.
Здесь тоже две версии – так называемые «американская» и «азиатская», побольше и поменьше, и перекрывают они диапазон крутящих моментов от 200 до 480 Нм. В сравнении со 6-ступенчатой АКПП (также для переднего привода и поперечно расположенного двигателя) экономия топлива у 9HP достигает 16%. За чей счет банкет?
Во-первых, за счет более высокого общего передаточного числа – оно у новой коробки равно 9,84. Во-вторых, за счет увеличения числа передач. Девять ступеней позволяют оптимизировать обороты, ненавязчиво переводя двигатель в экономичный режим. Так, при движении на 9-й передаче на скорости 120 км/ч частота вращения коленчатого вала двигателя не превышает 2170 об/мин. В то время как у 6-ступенчатой АКПП этот показатель достигает 2890 об/мин.
Девять передач в новой коробке обеспечиваются четырьмя комплектами шестерен и шестью переключающими устройствами. Компоновка этих узлов в корпусе коробки оказалась задачей непростой. Но конструкторы нашли выход, расположив комплекты шестерен в шахматном порядке. А для переключения использовали кулачковый механизм с гидроприводом – он обладает более высоким КПД и не требует увеличения габаритов коробки.
Откуда высокий КПД? А вот откуда: у многодискового механизма переключения в разомкнутом положении сказываются высокие моменты инерции – они-то и вызывают потери мощности. А у кулачкового переключателя такие потери весьма малы.
Для обеспечения плавности при разгоне в конструкции 9HP задействован гидротрансформатор. Гидравлические потери минимизируются ступенчатым гасителем крутильных колебаний, что дополнительно снижает расход топлива. А вот комфорт становится ощутимее! И вообще, 9-ступенчатая новинка дарит упоительное чувство «слияния с автомобилем», поскольку в систему управления заложено быстрое переключение за порогом человеческого восприятия.
Коробку можно настраивать, задавая разнообразные режимы движения: от комфортного и экономичного до спортивного. За это надо благодарить систему автоматического управления трансмиссией ATSYS.
При проектировании 9HP инженеры ZF отказались от привычного модуля Mechatronik, состоящего из электронного блока управления (EGS) и блока управления датчиками и исполнительными механизмами. Они создали новый оригинальный EGS, который монтируется на верхней части корпуса отдельно от гидравлического механизма переключения.
Получилось аккуратно и весьма компактно, но это еще не все! При необходимости производительность нового блока управления можно увеличить на 30%. Иными словами, 9HP создана «с запасом», ее функции можно наращивать – например, дополнить опцией электронного переключения передач Shift-by-wire.
Как и 8-ступенчатая «старшая сестра», 9HP имеет модульную конструкцию, предполагающую оснащение дополнительным оборудованием. Вспомним: у автомобилей с передним приводом и поперечным расположением мотора очень тесное компоновочное пространство – и под капотом, и в зоне передней оси. Тем не менее 9HP адаптируется и «под гибрид», и под полный привод, и под функцию «старт-стоп».
Например, для привода на все колеса можно установить дополнительную раздаточную коробку. А еще конструкторами ZF разработан уникальный автоматически подключаемый полный привод (AWD Disconnect). Эта система задействует задние колеса только при необходимости, экономя топливо в сравнении с режимом постоянного полного привода.
Итак, резюмируем. Благодаря модульности и открытой архитектуре новая 9-ступенчатая коробка может легко встраиваться в любые существующие компоновки автомобиля. В том числе и в перспективные конструкции. Все это делает 9HP особенно привлекательной для автопроизводителей.
Подари вторую жизнь
Как ни хороши автоматические коробки ZF, их тоже иногда приходится ремонтировать. Дело это не быстрое, требующее специального оборудования и оснастки, широкой номенклатуры запчастей и комплектующих и, само собой, особой подготовки мастеров.
Такой ремонт лучше всего выполнять в заводских условиях, решили в компании, и создали завод по восстановлению коробок передач. Подчеркнем – именно восстановлению, поскольку слова «ремонт» здесь явно недостаточно. Завод расположен тут же, в Саарбрюкене, на одной площадке с Научно-производственным центром ZF.
Прежде всего коробку тщательно моют снаружи. Потом составляют дефектную ведомость: год выпуска, наработка, причина дефекта и т.д. После разборки агрегата проводят механическую очистку, мойку и дефектовку каждой детали, решая – заменять ее или нет.
На специальном участке занимаются гидротрансформаторами: сливают масло, промывают узлы и проверяют их состояние. При невозможности восстановления выносят вердикт: здесь необходим новый гидротрансформатор. Отдельно восстанавливают модуль Mechatronik, заменяя вышедшие из строя или изношенные компоненты.
Потом приступают к сборке. Требования здесь те же, что и в серийном производстве. Допуски, автоматические средства измерения, промежуточный контроль – всё как для новых коробок.
И вот наступает черед испытаний. Блок управления тестируют на стенде для серийных электронных узлов. А саму коробку в сборе «пытают» под нагрузкой на стенде. Восстановленная, говорите? Никаких скидок на возраст – должна показать себя как новая! И наконец, финишное испытание – проверка на герметичность с полным погружением в воду. Всё, экзамены сданы.
Благодаря принципу «равного качества» автомобиль не ждет свою родную АКПП. Ему устанавливают чужую, восстановленную ранее – и вперед, счастливого пути! А его коробка достанется другой машине. Всем хорошо, тем более, что и гарантия на восстановленную коробку дается полноценная, как на новый агрегат.
Летом 2012 года такой завод заработает и в России. А в конце 2013 года новое российское предприятие расширится – кроме АКПП, здесь будут восстанавливать МКП, узлы сцепления и гидротрансформаторы.
Полет нормальный
Во время визита в Саарбрюкен нам дали возможность проверить АКПП марки ZF в деле. Мне повезло – я оказался за рулем черного BMW 740 xDrive с полным приводом и весьма крутым нравом: под капотом притаился дизель мощностью 320 л.с., развивающий момент 640 Нм в диапазоне от 1800 до 3000 об/мин.
Надо ли говорить, что на черном «бумере» стояла 8HP! Тест-драйв заслуживает отдельной статьи, а пока посетую: не всё, ой не всё рассказали нам про коробку! Потому что по-настоящему ее прелести ощущаешь только на автобане. А еще – на лесных холмах, коих много вблизи Саарбрюкена. А еще – на узких улочках немецких городков, через которые мы проезжали. Словом, везде, где довелось попробовать все режимы АКПП от «комфорта» до «спорта», когда переключение осуществляется в 2 раза быстрее. Но ты все равно практически не чувствуешь рывков, все происходит плавно, за этим следят аж 25 управляющих программ, «прошитых» в блоке управления.
И произошел со мной забавный случай. Разогнавшись на автобане до 200 км/ч, я прозевал нужный поворот и как-то незаметно «улетел» во Францию – пришлось разворачиваться уже там, на родине Луи де Фюнеса.
А в телефоне осталась SMSка: «Beeline приветствует Вас во Франции». Я решил ее не стирать – пусть останется на память о «летающей трансмиссии» ZF.
Москва – Саарбрюкен – Москва
