Будет показан первый серийный легковой автомобиль с девятиступенчатой коробкой передач. Им стал Range Rover Evoque.
Впрочем, честь разработки нового «автомата» принадлежит инженерам не Jaguar land Rover, а компании ZF Friedrichshafen AG.
Немецкая фирма ZF сотрудничает с JLR уже давно. В частности, на Range Rover стоит коробка предыдущего поколения - восьмиступенчатая ZF 8HP.
Новая коробка под названием 9HP заметно отличается от старой. Во-первых, она предназначена для машин с поперечно расположенным двигателем, то есть, в основном, переднеприводных. Во-вторых, в ней немало технических новшеств.
В коробке ZF 9HP четыре планетарных ряда шестерен — столько же было в 8HP, но в новой коробке они расположены в шахматном порядке. Благодаря этому удалось сделать коробку невероятно компактной — 367 мм длины, она всего на 6 миллиметров длиннее шестиступенчатой, стоящей сейчас на «автоматных» Evoque. Мало того — она легче на 7,5 килограмм!
Несмотря на то, что 9HP является настоящим автоматом, а не роботом, у коробки отсутствует гидротрансформатор. На 8HP он был заменен многодисковым гидродинамическим сцеплением, а на 9HP стоит блок из двух кулачковых муфт.
У кулачкового механизма отсутствует момент инерции в разомкнутом состоянии, которым «страдает» мокрое сцепление, а это уменьшает расход топлива.
Основная экономия же достигается тем, что высшая передача имеет передаточное отношение 9,84 (у шестиступки — лишь 6,04), благодаря чему по трассе автомобиль может ехать на оборотах около 1000 об/мин. Кроме того, благодаря большему количеству ступеней электроника получает возможность держать обороты в оптимальном диапазоне.
Наконец, система Start-stop, которой может оснащаться 9HP (подтверждения о наличии ее в «Эвоке» пока нет), работает не благодаря дополнительному насосу, а засчет поршневого пружинного гидроаккумулятора.
Все это в совокупности дает экономию в 16% по сравнению с шестиступенчатой КПП. Разница с восьмиступенчатой КПП могла бы составить, видимо, около 5%, но это не подтвердить экспериментально — 8HP предназначена для машин с продольным расположением двигателя.
Еще одно преимущество новой коробки — очень короткая первая передача, которая в кроссовере будет выполнять роль понижайки.
Коробка может работать как с передним, так и с полным приводом. Причем для полноприводной версии предназначен модуль AWD Disconnect, подключающий заднюю ось по команде электроники — он экономит еще 5% по сравнению с обычной версией.
А на гибридных автомобилях блок кулачковых муфт может быть заменен электродвигателем.
Наконец, вместо модуля «мехатроник» на новой коробке стоит EGS - электронный блок управления. Впервые специалисты ZF написали программу для блока управления самостоятельно. У блока предусмотрен 30-процентный запас по производительности, что в будущем позволит реализовать технологию «shift-by-wire» — электронное управление переключением передач.
Range Rover Evoque с девятиступенчатой КПП появится через несколько месяцев. Вслед за ним новую КПП получит, по всей видимости, Dodge Dart, а затем Honda Pilot.
Напомним также, что в концерне Hyundai-Kia разрабатывают 10-ступенчатую КПП. Боссы ZF уже успели сказать, что «девятиступенчатая КПП - естественный предел развития», а также напомнили, что современная КПП лишь на 11% хуже теоретически идеальной трансмиссии.
Концерн ZF представляет новое поколение экономичных автоматических коробок передач: совершенно новая АКПП для легковых автомобилей, разработанная с 9-ю передачами для автомобилей с передним расположением двигателя.
Инновации с девятью скоростями
Экономия топлива с повышенной производительностью - ZF еще раз показывает, автомобильному миру, что эти два атрибута не являются взаимоисключающими.
ZF является первым производителем АКПП по всему миру по разработке современных автомобилей, оснащённых автоматической коробкой с 9-ю передачами. Она была разработана для автомобилей с поперечным расположением двигателя с передним или полным приводом и, таким образом может быть установлена в 75 процентов всех автомобилей, произведенных во всем мире. Это означает, что 9-ти ступенчатая АКПП не только заменяет текущий продольно установленный 8-ступенчатый флагманский агрегат ZF, но она также представляет собой новую, абсолютно самостоятельную конструкцию для поперечного монтажного положения. Концепция изучения этой автоматической коробки передач привлекла внимание в автомобильной отрасли уже на IAA 2009.
Спортивная с умным расходом топлива
По сравнению с сегодняшними стандартными 6-ступенчатыми автоматическими коробками передач для двигателей с передней-поперечной установкой, новая 9-ступенчатая АКПП ZF
доказано улучшает как ходовые качества, так и экономию топлива.
Что сочетает в себе новый агрегат производства ZF? Изюминкой является реакция на переключение передач и время за которое переключение происходит - они столь коротки, что практически находятся вне зоны восприятия. Это делает двух-и многоступенчатые переключения передач в доли секунды реальностью. Таким образом, новая автоматическая коробка передач оснащена тем же «спортивным геном» как и её 8-ступенчатая предшественница; в сочетании с отличными характеристиками комфорта в переключении передач, конечно, влечет за собой окончательное удовлетворение потребности клиентов.
Анализ рынка
В целях формирования эффективности индивидуальной мобильности, системы привода современных автомобилей будет постоянно развиваться. Перед тем, как их полностью сменят электроприводы, автоматические системы переключения передач будут играть центральную роль. Сегодня автоматические трансмиссии уже более эффективны с точки зрения потребления топлива, чем стандартные механические коробки передач, и по-прежнему предлагают потенциал для оптимизации. Цель состоит в том, чтобы снизить потребление энергии всей трансмиссии в то время, когда будут повышаться ходовые качества и комфорт при вождении. Таким образом, должна быть обеспечена возможность реализовать все разработанные концепции экономически эффективным образом.
9G-Tronic (заводское обозначение W9A NAG3 700) - первая девятиступенчатая гидротрансформаторная автоматическая коробка передач для автомобилей премиум-класса, способна не подавиться и переварить 1000 Нм крутящего момента и при этом легче на 1 кг своей предшественницы 7G-TRONIC PLUS и позволяет сэкономить около 6,5% топлива. Корпус коробки выполнен из магниевого сплава, а 9 ступеней реализуются всего четырьмя планетарными передачами. 3 датчика скорости контролируют процесс и обеспечивают быстрые, но мягкие переключения. Все системы управления, контроля и смазки сгруппированы в картере коробки. Управляющая электроника интегрирована в общий блок управляения автомобиля и способна учитывать огромное количество поступающих данных для максимально эффективной и комфортной работы трансмиссии. Стоит отметить, что это первая в мире 9-ти ступенчатая серийная трансмиссия для автомобилей с продольным размещением силового агрегата.
При разработке новой 9-ступенчатой автоматической коробки передач инженеры-конструкторы сосредоточились ещё на одной важной теме - "Компактные облегчённые конструкции". Несмотря на добавление двух передач и возрастание максимального передаваемого крутящего момента до 1000 Нм, новая коробка передач занимает столь же мало места, что и её предшественница, и обладает при этом меньшей массой. Принцип двухсекционного картера был сохранён: корпус гидротрансформатора изготовлен из лёгкого алюминия, а картер коробки передач с оптимизированной по массе масляной ванной из полимеров выполняется из ещё более лёгкого магниевого сплава.
Ещё одной целью было реализовать схему с девятью передачами при минимальном количестве планетарных рядов и механизмов переключения передач. В результате интенсивного компьютерного системного анализа и синтеза эту задачу конструкторам удалось решить, обойдясь всего четырьмя простыми планетарными рядами и шестью механизмами переключения передач. Три датчика частоты вращения следят за работой трансмиссии и снабжают систему управления коробкой передач соответствующей информацией для эффективного переключения передач. В данном случае при разгоне или замедлении можно будет перескакивать сразу несколько передач, если это потребует текущая дорожная ситуация.
Для надёжного и в то же время энергоэкономичного снабжения долговечной и "прочной на сдвиг" синтетической трансмиссионной жидкостью Fuel Economy с улучшенными антифрикционными свойствами автоматическая коробка передач оборудуется двумя насосами. Существенно уменьшенный в размерах, механический основной насос располагается рядом со вторичным валом - конструктивно вне его оси; в движение он приводится с помощью цепи и дополнен отдельным электрическим насосом. Такая конструкция, с одной стороны, позволяет активно, в зависимости от нагрузки, регулировать объём потока смазочно-охлаждающей жидкости, а с другой, обеспечивает совместимость АКП 9G-TRONIC с функцией старт-стопа (автоматической остановки и запуска) двигателя. Кроме того, за счёт первой в мире реализации прямого управления в девятиступенчатой планетарной автоматической коробке передач удалось значительно повысить экономичность её гидравлики.
Коробка передач 9G-TRONIC может работать в трех режимах – C (Controlled Efficiency – Управляемая Эффективность), S (Sport) и M (ручное управление). В режиме C коробка начинает движение со втройо передачи и рано переключается – этот режим не порадует отменной динамикой, зато сэкономит топливо и обеспечит максимальный комфорт передвижения. Для любителей разгона и скорости предназначен режим Sport, в котором передачи переключается позже, а коробка способна перепрыгнуть через несколько ступеней при необходимости. В мануальном режиме водитель сам волен выбирать алгоритм переключения передач.
Интересно, что инженеры Mercedes-Benz уверены, что дальнейшее увеличение количества передач не имеет смысла, так что скорее всего гонка за цифры в названиях АКПП скоро закончится.
Новая трансимиссия найдет свое применения на многих моделях Mercedes-Benz. Первым автомобилем с такой коробкой стал E-class w212, за ним следует новое поколение C-класса W205, который комплектуется этой трансмиссией с самого начала производства. Ближе к концу 2014 9G-TRONIC добралась и до S-класса W222, а затем скорее всего найдет себе место на таких автомобилях, как CLS, ML, GL и GLK x205.
Широкий диапазон передаточных чисел 8-ступенчатой Tiptronic S позволяет сократить расход топлива и способствует повышению комфорта и спортивности. Низкая частота вращения на высоких передачах снижает уровень шума в салоне. 8-ступенчатая Tiptronic S переключается автоматически, адаптируясь при этом к Вашему стилю вождения.
Новинкой является расширенная функция Auto Start Stop. Она отключает двигатель не только в момент остановки, но также пока автомобиль еще только подкатывается к светофору.
9-ступенчатая АКПП! Впервые применён на Range Rover Evoque.
Надо сказать, большинство производителей уверяет, что шесть ступеней – вполне достаточно. Но у англичан есть свои аргументы. У новой трансмиссии первая скорость – «ниже», чем у прежних коробок, а высшая передача – «выше», чем у них. Для машины, ориентированной как на езду по легкому бездорожью, так и на высоких скоростях, это имеет большое значение. Можно сказать, что у 9-ти ступки появилась понижающая передача, которая позволит буквально «очень медленным шагом» преодолевать наиболее сложные участки бездорожья. Ну а на шоссе АКПП перейдет на девятую скорость и продемонстрирует чудеса экономичности.
Несмотря на усложнение конструкции, АКПП увеличился в размерах лишь на миллиметры, а масса уменьшилась: 9-ступка на 7,5 килограмма легче прежней 6-ступки.
Инженеры компании ZF, разработавшие эту автоматическую трансмиссию,утверждают, что скорость смены передач у нее – за гранью человеческого понимания. Смена передач происходит всего за 150 мс. И если прежняя 6-ступенчатая АКПП сменяла скорости последовательно, то новинка способна перепрыгивать через ступени. Это будет заметно, например, при резком замедлении: оттормозившись и вновь нажав на газ, получишь мгновенную тягу безо всякой задержки.
О перспективах перехода на девять ступеней заявили уже несколько производителей.
Прогрев АКПП
Есть рекомндации для зимнего прогрева от -20℃: Запустил двигатель, после или во время прогрева, удерживая машину тормозом и ручником, включаешь по очереди все передачи от 1-й до R, не забывая про N по 3-5 сек.на каждой передаче, потом первая-вторая-паркинг, 1-2-3-P, 1-2-3-D-P и наконец 1-2-3-D-N-P, самое последнее P-N-R-P. Таким образом коробка прогреется, и гидротранс не очень быстро накроется. Но в любом случае не надо резко газовать на непрогретом автомате, а прогревается он не за 1-2 км а за 19-20 км.
Эволюция трансмиссий
Эволюция трансмиссий, как и многих других автомобильных компонентов, происходила неравномерно. Десятилетиями трех- и четырехступенчатые автоматические коробки обеспечивали приемлемую динамику и расход топлива; затем на смену им неспешно пришли пятиступенчатые, остававшиеся стандартными для большинства машин до недавнего времени.
Однако затем началась настоящая "война за передачи": шесть, семь, восемь, кто больше? Одна из крупнейших в мире компаний по производству КПП, немецкая ZF, сейчас поставляет Chrysler исключительно 8- и 9-ступенчатые агрегаты. Что же будет завтра?
Глава ZF Стефан Зоммер (а он-то разбирается в предмете) высказался на эту тему достаточно определенно: "Я считаю, что девять скоростей – это естественный предел. Никто не собирается просто проводить черту, но не забывайте о законе убывания отдачи. Вопрос в том, оправдает ли себя дальнейшее усложнение".
Глава североамериканского отделения ZF Джулио Каспари добавляет: "Мы вычислили, что теоретическая идеальная коробка передач будет лишь на 11% экономичнее, чем лучшая из существующих сейчас. Сокращать этот разрыв будет экономически неоправданным".
Научная истина или попытка притормозить конкурентов? Похоже, ответ кроется где-то посередине. Мы знаем, что разработкой 10-ступенчатых коробок занимались Hyundai, GM и Ford, но никаких реальных результатов своей работы миру не предъявили. Разочаровались? Или нас ждут новые суперкоробки? Время покажет.
6-ти скоростная АКПП
Новая 6-ти скоростная АКПП фирмы ZF для БМВ, Ауди
На очередном конгрессе SAE 2000 года во Флоренции фирма ZF представила новую 6-и скоростную автоматическую КПП (6НР26). К преимуществам новой АКПП можно отнести:
Повышение эффективности;
большее количество передач;
более высокий КПД;
значительное снижение веса.
По сравнению с 5-и скоростной, вес новой АКПП уменьшен на 13%. В 6-и скоростной АКПП за счет увеличения передаточного отношения первой передачи увеличен ее диапазон. Это позволило снизить уровень шума во время работы АКПП, и поднять топливную эффективность на 5-7%. Кроме того, 6-и скоростная АКПП позволила увеличить среднее значение ускорения автомобиля во время разгона на 2-5%.
Новая АКПП предназначена для того, чтобы заменить, в конечном счете, сегодняшнее поколение 5-и скоростных АКПП. 6НР26 будет устанавливаться на стандартные автомобили с двигателями, развивающими момент до 612 Нм. Кроме того, предполагается ее использование на полноприводных автомобилях с двигателями, развивающими момент до 766 Нм.
Фирма ZF выпускает 5-и скоростные АКПП, начиная с 1990 года, и теперь они составляют 80% от всех АКПП, производимых ZF для легковых автомобилей.
"Мы гордимся своей электронной системой управления АКПП, в основе которой лежит принцип недавно разработанной концепции адаптивной стратегии переключения передач (ASIS)" - сказал доктор Майкл Пауль, член правления фирмы ZF. Электронная система постоянно следит за состоянием АКПП, условиями движения, манерой управления автомобилем водителя. Постоянно производится контроль сигналов всех датчиков. Все это позволяет электронному блоку управления оперативно реагировать на действия водителя или внезапные изменения условий движения и немедленно выдавать соответствующие команды гидравлическому исполнительному блоку.
В память электронного блока управления заложено несколько программ управления АКПП:
спортивная;
экономная;
движения в городских условиях;
движения с полной загрузкой;
движения на скользкой дороге и др.
Трансмиссия 6НР26 управляется так называемым модулем механотроники, в котором гидравлический блок управления объединен с электронным блоком. И электронный и гидравлический блоки расположены в картере АКПП и взаимодействуют друг с другом, обеспечивая более точное управление АКПП. Все это позволяет улучшить качество переключения передач и повысить, тем самым, комфортабельность поездки. Использование модуля механотроники значительно упростило сборку АКПП, сократило ее вес, и из-за уменьшения количества контактов и интерфейсов повысило надежность его работы.
Ремонт акпп этого типа не намного сложней чем предыдущих 5-ти скоростных. Но при ремонте 6-ти скоростных акпп иногда требуется заменить мехатроник, который стоит довольно дорого.Также надо учесть что в этих типах акпп применяется своя, специально разработанная рабочая жидкость типа Shell M-1375.4
Хорошо зарекомендовавшие себя семи- и восьмиступенчатые автоматические коробки передач используются в основном на моделях классической компоновки, так как в моторных отсеках переднеприводных машин места для таких агрегатов практически нет. Решить проблему попыталась компания ZF, представив первый в мире “автомат” серии “9HP” на девять ступеней.
Кстати, а почему именно гидромеханическая АКПП, а не, скажем, роботизированная коробка? Ведь использование многоступенчатых “роботов” с двумя сцеплениями сулит больше выгод: издержки на производство сокращаются, так как большинство деталей унифицированы с механическими трансмиссиями, а кроме того, за счет более высокой эффективности таких КПП динамика автомобиля растет, а расход топлива падает.
Однако в ZF уверены, что АКПП и работают более плавно, и в эксплуатации неприхотливы, и с надежностью у них проблем меньше.
Новая коробка была спроектирована в двух версиях: для крупных, мощных переднеприводных машин и для массовых малолитражек. Первый вариант, передающий до 480 Нм тяги, мы будем производить в США. Вторую, более компактную модификацию предложим для европейских моделей. Она выдерживает максимальный крутящий момент до 280 Нм, – рассказывает Бернард Козиара, один из менеджеров ZF. –
При ее создании у нас было два основных приоритета: улучшение плавности хода, а также повышение экономичности. Этим и вызвано столь большое количество передач. Ведь благодаря увеличенному диапазону передаточных чисел двигатель, работающий в паре с “9HP”, практически постоянно трудится в режимах, наиболее благоприятных для экономии топлива. Например, при движении на высшей, девятой передаче при скорости 120 км/ч частота вращения коленчатого вала не превышает 2.170 об/мин, в то время как тот же мотор в паре с прежней шестиступенчатой коробкой имеет частоту 2.890 об/мин.
Перед разработчиками новой АКПП стояла непростая задача: агрегат должен быть не только экономичным, но и компактным. Ради этого четыре комплекта шестерен расположили в шахматном порядке, стандартные многодисковые муфты заменили на кулачковые с гидроприводом, значительно модернизировали гидротрансформатор.
Специально для “9HP” создан новый адаптивный блок управления, который не только анализирует стиль езды и вводит поправки в алгоритм смены передач, но и дает водителю возможность задавать различные режимы движения: от “комфортного” и “экономного” до “спортивного”. Кроме того, благодаря этому блоку “9HP” изначально нацелена на работу с системами “старт/стоп”, а также в составе гибридных силовых установок.
Давид АКОПЯН,
фото ZF
Саарбрюккен - Москва
