Мерседес 9 ступенчатая коробка передач. Революционный “автомат” - zf разработала девятиступенчатую акпп. ступенчатая акпп! впервые применён на range rover evoque

Тип КПП

9-ступенчатая, механическая; пятиступенчатая основная коробка с двухдиапазонным планетарным демультипликатором, с синхронизаторами на всех передачах, кроме первой передачи и заднего хода.

Конструкция коробок передач нового поколения семейства ЯМЗ-239 предусматривает:

• установку пневмоусилителя переключения передач;
• применение электропневматического управления различной степени автоматизации;
• блокировку запуска стартера при включенной передаче;
• установку электронного датчика спидометра;
• применения ходоуменьшителя;
• дополнительный отбор мощности до 100 л.с.

Коробки могут быть укомплектованы герметизированным картером сцепления. Объем масла в картере коробки передач 11,5 +0,5 л.

Коробки передач типа ЯМЗ-2394 могут быть оборудованы теплообменником для охлаждения масла в летнее время и подогрева масла перед началом движения в зимнее время.

Передаточные числа

* Для двигателей с картером маховика по SAE N1

Технические характеристики

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.

Компания ZF представила 9-ти ступенчатые коробки передач, позволяющие экономить до 16% топлива в сравнении с 6-ти ступенчатыми аналогами. Пока в серии две модели: 9HP28 и 9HP48, которые отлично сочетают экономичность с высокой производительностью.

Последние два числа в 9HP28 и 9HP48 говорят о том, что эти АКПП могут обрабатывать крутящий момент в диапазоне от 280 до 480 ньютон-метров и передавать его на колеса передней оси. Обе модели 9-ти ступенчатых АКПП можно установить практически на все полноприводные и переднеприводные автомобили с поперечным расположение двигателя. Модульная конструкция позволяет соединить модели ZF с гибридными силовыми установками и системой «стоп-старт» .

Переключать передачи новые автоматы 9HP28 и 9HP48 позволяют быстрее и без снижения оборотов двигателя. Обе модификации поддерживают переключение передач вручную, а также могут быть оснащены системой двойного сцепления типа роботизированных трансмиссий DSG.

9 ступеней против 6 ступеней

При скорости в 120 км/ч на девятой передаче мотор вращается всего со скоростью 19000 об/мин. Тогда как на стандартной шестой передаче движку необходимо уже 2600 об/мин, чтобы обеспечить ту же скорость. За счет этого и достигается экономия топлива.

По сравнению с автомашиной, оснащенной стандартной 6-ти ступенчатой АКПП, «девятки» заметно улучшают ходовые качества автомобиля. Появляется возможность делать двойные и тройные переключения передач без риска испортить автоматику коробки. В целом новое поколение трансмиссии похоже на предшественника, 8-м ступенчатые кпп, но с еще более развитой плавностью и удобством управления.

Особенности 9HP

• Специальный датчик активирует заднюю ось только в нужные моменты в соответствии с алгоритмом управления. Достигается экономия до 5% топлива в сравнении с постоянно работающим полным приводом.
• 9HP может быть использована для гибридных авто, которые завоевывают все большую популярность. В этом случае конструкторы предусмотрели замену гидротрансформатора электрическим двигателем.
• Отдельный электронный блок управления (ЭБУ) облягчает его ремонт электроники акпп .
• Блок гидравлики расположен на верхней части картера АКПП, а датчики находятся внутри трансмиссии. В результате очень легко подключиться к ЭБУ через разъем.

Компания ZF уже активно сотрудничает с производителями автомобилей. Honda объявила, что с 2014 года будет ставить модифицированные АКПП 9HP на ряд моделей. «Крайслер» и Land Rover также планируют перейти на девять ступеней.

Поскольку ZF Friedrichshafen AG ставит свои 8-ми ступенчатые коробки передач на автомобили Audi, Bentley, Chrysler, BMW, Jaguar, можно ожидать появления 9HP28 И 9HP48 и в машинах этих брендов.
9-ти ступенчатые коробки передач считаются наиболее оптимальным видом трансмиссии на сегодняшний день. Многие эксперты полагают, что дальнейшее увеличение числа скоростей не даст ощутимых приростов в экономии топлива и легкости управления. Более того, накручивание диапазонов может даже вызвать негативные факторы. Однако Hyindai, GM и Ford уже заявили, что планируют созать 10-ступенчатую коробку передач. Основная цель разработки - экономия топлива.

На рубеже 90-х, когда в нашу страну массового стали привозить иномарки, за редким исключением, считалось, что автоматическая коробка передач - конструкция, далекая от совершенства. В кругу тех, кто в теме царило мнение: настоящий профессионал ездит на «ручке». Подобное отношение во многом складывалось за счет подпорченного здоровья экземпляров со вторичного рынка и конструктивного несовершенстваагрегатов тех лет.

Авторитет автоматической трансмиссии начал всерьез укрепляться в России с обновлением автопарка и развитием самого агрегата. Со временем автомобили с автоматом стали доступны и на первичном рынке, а сами коробки из четырехступенчатых превратились в пяти, благодаря чему логика их работы повысилась на порядок.

Массовое появление шестиступенчатых автоматов случилось в условиях конкуренции с бесступенчатыми вариаторами CVT и роботизированными коробками с одним или двумя сцеплениями. Именно тогда отношение к традиционным автоматам с гидротрансформатором изменилось коренным образом. Подозрения иссякли. Автоматическая коробка стала восприниматься неоспоримым плюсом. Хотя в отношении роботов и вариаторов недоверие сохранилось.

Европа сошла с ума. Неоспоримая черта Запада XXI века - экология. Она во многом диктует тенденции современного автомобилестроения. Машина нашего времени должна непременного соответствовать экологическим нормам Евро-5, Евро-6, расходовать минимум топлива и практически не выбрасывать в атмосферу CO 2 .

Один из путей достижения этих целей - многоступенчатые коробки передач. Новая эра - девятиступенчатый автомат. Первым, кто всерьез заявил об этом стал немецкий производитель комплектующих ZF, который вместе с инженерной командой Jaguar Land Roverв 2013 году примерилна Range Rover Evoque девятиступенчатый агрегат. Теперь эстафетную палочку перенял Mercedes-Benz, сообщивший недавно о скором запуске в серию трансмиссии 9G-TRONIC, которая раньше всего будет доступна на дизельном E350 CDIBluTEC, а позже распространиться и на остальной «алфавит» марки.

Главная задача нового автомата - совместить динамику, экологию и экономичность. Инженеры всеми силами стремились достичь поставленной цели. Согласно правилам NEFZ (новому европейскому ездовому циклу) E350 CDIBluTECв кузове седан с таким автоматом ест 5.3 литра солярки на 100 км. КПД новой коробки составляет невероятную цифру - 92% (для сравнения этот показатель у 7G-TRONIC составлял 85%), а диапазон передаточных отношений - 9,15. Благодаря этому частота вращения коленвала ощутимо снижается на высоких передачах и скоростях из-за чего улучшается не только экономичность, но и уровень комфорта, что для марки не менее важно, чем низкий расход. На языке обывателей это значит, что при скорости 120 км/ч на девятой передаче частота оборотов будет составлять 1350 об/мин.

Важное требование к инженерам в работе над агрегатом - упаковать изделие в заданные размерные и весовые параметры. В Мерседесе это назвали «Компактные облегченные 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 ее предшественница, и обладает при этом меньшей массой. Принцип двухсекционного картера был сохранен: корпус гидротрансформатора изготовлен из легкого алюминия, а картер коробки передач с оптимизированной по массе масляной ванной из легкого алюминия, а картер коробки передач с оптимизированной по массе масляной ванной из полимеров выполняется из еще более легкого магниевого сплава.

И этими подробностями не ограничиваются технические нюансы 9G-TRONIC. Хотя эта информация больше всего интереса инженерам с конкурирующих компаний. Ее актуальность не столь очевидна даже для сервисменов из дилерских центров, не говоря уже о солидных клиентах марки.

Текст: Роман Харитонов

Постоянное и неуклонное ужесточение экологических норм вынуждает производителя модернизировать не только двигателя, но и трансмиссии. В результате чего автомобиль становится все сложнее..

Каких-то 80-90 лет назад люди более всего ценили комфорт. Им пришелся по вкусу телефон и, конечно, автомобиль. Следуя моде, автомобили тех лет строили максимально комфортабельным, с мягкой подвеской и легким рулем. Для удобства, конструкторы уменьшили количество передач в КП до трех, а то и до двух. Например, у Бугатти 28, тип 30, КП была трехступенчатая, причем для трогания с места и вообще езды использовалась вторая, прямая передача. На ней же Бугатти разгонялась до 150 км/ч. Первую передачу пускали в ход только при трогании в горку, а на третьей, скоростной, машину можно было разогнать до 200 км/ч. У Гитлера был Хорьх с двумя передачами, причем ездили (и трогались) на второй.
В последние годы тенденция изменилась в корне, сейчас в почете управляемость и экология. Подвески стали жестче, руль — острее, мотор — живее и быстроходнее. Количество же передач в коробках неуклонно растет, есть КП для легковых автомобилей с семью, восемью и даже девятью ступенями. Понятно, что жесткие подвески и острый руль дают автомобилю лучшую управляемость, из-за чего скорость движения по той же дороге увеличивается. Быстроходный оборотистый мотор наделяет автомобиль хорошей динамикой. А зачем нужна многоступенчатая коробка, какой в ней толк?
Дело в том, что коробка передач строится под конкретный двигатель. На старых моторах они были совсем не такими, как на современных — крутящий момент достигал максимума чуть ли не на оборотах холостого хода. За что расплачивались никудышной литровой мощностью, невероятными размерами и весом, вялой динамикой и — зверским аппетитом. Современные моторы в погоне за экономией топлива имеют куда меньшие рабочие объемы, и как следствие — меньший крутящий момент. Для поддержания двигателя в диапазоне рабочих оборотов и были созданы многоступенчатые КП. С увеличением числа передач конструкторы добиваются наиболее эффективной работы двигателя по экономичности и тяговым возможностям, а нормы экологии только подстегивают процесс. В качестве примера приведу две новые коробки, сконструированные одним из мировых лидеров по производству КП — немецким концерном .

Автоматическая 9-ступенчатая коробка 9НР

9НР в разрезе

Именно ZF Friedrichshafen AG разработала первую в мире 9-ступенчатую автоматическую коробку (9НР) . Это АКП для переднеприводных автомобилей с поперечным расположением двигателя. Две модели коробки перекрывают крутящий момент от 200 до 480 Н*м (9НР28 и 9 НР48 соответственно). Интересно, что в коробке предусмотрен апгрейд до гибридной трансмиссии или реализации функции «старт-стоп». Реализуется это просто — достаточно заменить гидротрансформатор стандартным стартер-генератором.

Стоит ли игра свеч, ведь девять передач — не шутка, агрегат получается сложным, и, значит, дорогостоящим? По всей видимости — стоит. По утверждению ZF, по сравнению с обычным 6-ступенчым «автоматом», экономия топлива у автомобиля с новой коробкой доходит аж до 16%. Такая эффективность достигается, прежде всего, благодаря весьма высокому общему передаточному числу коробки — 9,84. То есть большое количество ступеней АКП позволяют очень точно выбрать нужное передаточное отношение, ведь различие между соседними передачами маленькое, а чем меньше это различие — тем точнее можно выбрать передачу для заданного режима работы двигателя. Эта особенность положительно влияет на комфорт при езде и заодно позволяет двигателю работать в более экономичном режиме. Так, при движении на девятой передаче при скорости 120 км/ч частота вращения двигателя 2170 об/мин, а с 6-ступенчатой АКП — 2890 об/мин.

Обороты двигателя при движении 120 км/ч

Раcход топлива, кроме того, минимизируется блокированием гидротрансформатора на довольно низких оборотах, уменьшая тем самым гидравлические потери. При этом не только уменьшается расход топлива, но и растет динамика, поскольку момент от двигателя передается напрямую. Кроме того, этот новый алгоритм работы гасителя крутильных колебаний усиливает чувство слияния с автомобилем — скорость работы элементов системы управления и переключения ниже порога восприятия водителя.
Возможность быстрого переключения передач, в свою очередь, придает новой коробке спортивный характер. Интересно, что настраивать точки и динамику переключения передач, задавая разные режимы, от комфортного и экономного до спортивного, может не только производитель автомобилей, но и водитель, то есть система управления режимами движения коробки весьма гибкая. Система автоматического управления трансмиссией ATSYS включает в себя все устройства управления сцеплением, функцию адаптации, функции защиты коробки передач. Кроме того, система ASIS (алгоритм переключения передач) незаметно для водителя выбирает оптимальную передачу в зависимости от дорожной ситуации.

Алгоритм переключения передач

Соотношение передаваемого момента и веса различных АКП

Одно из важнейших преимуществ новой коробки — модульный принцип, по которому она создана. Например, для привода на все колеса может быть установлена дополнительная раздаточная коробка. Для этого разработан автоматически подключаемый полный привод (по терминологии ZF — AWD Disconnect). Эта система включает привод на задние колеса только при необходимости и экономит до 5% топлива по сравнению с постоянным полным приводом. Кроме того, коробка уже в серийном исполнении приспособлена к работе в режиме «стоп-старт» без вспомогательного масляного насоса. Так как при повторном старте блокируется только фрикционный механизм переключения, время реакции оказывается весьма незначительным. Важно, что коробка совместима и с гибридной версией: в параллельной архитектуре гибридного привода гидротрансформатор заменяется электромотором.
Большое число передач коробка реализует с помощью четырех комплектов шестерен и шести переключающих устройств. Очень сложной задачей была компоновка всех этих узлов в корпусе коробки, так как в легковом автомобиле с поперечным расположением двигателя пространство весьма и весьма ограничено. Выход был найден оригинальный: коробка состоит из двух планетарок с общей солнечной шестерней, а механизм переключения использовали кулачковый, с гидроприводом. У такого механизма высокий КПД и, и он мало влияет на монтажную длину коробки. Если у многодискового механизма переключения в разомкнутом положении действуют моменты инерции, вызывающие потери мощности, то у кулачкового потери очень малы. Это важно именно для коробки с большим числом передач: благодаря точному подбору передач здесь нет таких потерь при передаче потока мощности от двигателя, как в других трансмиссиях.

Основные особенности коробок 9НР

8-ступенчатая АКП 8НР

В отличие от 9-ступенчатой, новая 8-ступенчатая коробка (8НР) , предназначена для автомобилей с продольным расположением двигателя. Два модельных ряда этой коробки покрывают очень широкий диапазон крутящих моментов — от 300 до 1000 Нм. 8HP — это первый автомат, позволяющий реализовать функцию «старт — стоп» без вспомогательного насоса. Уже сейчас коробка 8HP устанавливается серийно на некоторые модели Alpina, Audi, Bentley, Chrysler, BMW, Jaguar, Lancia, Land Rover, Range Rover и Rolls-Royce.
Широкий охват уровня входного крутящего момента позволяет применять коробку передач в самых разных классах автомобилей и с самыми разными типами двигателей. Это 8-супенчатая коробка снижает расход топлива автомобиля даже по сравнению с 6-ступенчатым автоматом второго поколения, который еще совсем недавно был образцом топливной экономичности.

Устройство коробки 8НР

Техническое решение основывается на концепции с четырьмя планетарными рядами шестерен и пятью элементами переключения. Поскольку на каждой передаче только два элемента переключения находятся в разомкнутом положении, потери тягового усилия из-за моментов инерции внутри коробки существенно снижаются. Кроме того, более высокое общее передаточное число (7,05 по сравнению с 6,04 у предшествующей модели) обеспечивает работу двигателя на более низких оборотах, что снижает расход топлива. Экономит топливо и уровень выбросов CO2 и системы гашения крутильных колебаний в гидротрансформаторе, в частности, быстрой его блокировкой при старте. Как и 9-ступенчатая коробка, новый 8-ступенчатый автомат отличается высокой скоростью переключения — ниже порога восприятия.

Зависимость веса и передаваемого крутящего момента для разных АКП

Гидроаккумулятор (система HIS)

8НР — первая модель ступенчатой трансмиссии, в которой можно реализовать функцию «старт — стоп». Дело в том, что при выключенном ДВС в коробке не будет давления масла, поэтому она не может функционировать. Однако в ней есть особое устройство — гидроаккумулятор, которое создает давление в коробке, и автомобиль может немедленно тронуться. Благодаря этому гидроаккумулятору импульсного действия автомобиль может повторно тронуться с места спустя всего 350 миллисекунд после отключения двигателя. Пружинный поршневой аккумулятор в доли секунды нагнетает гидравлическое масло, необходимое для старта, во внутренние узлы коробки. Режим «старт — стоп» позволяет снизить расход топлива с этой коробкой в общей сложности до 11% по сравнению с прежней 6-ступенчатой.

Экономия топлива с разными модификациями 8НР

Новая коробка может работать и в гибридной и полугибридной (со стартер-генератором) версиях, причем для этого не требуется никаких изменений, простой заменой гидротрансформатора на электромашину. Полугибрид позволяет сэкономить до 15% топлива, а полный гибрид — до 25%.
Коробка может быть дополнена полноприводной версией и другими разными элементами трансмиссии. Например, гидродинамическое сцепление с охлаждением (hydrodynamically cooled clutch — HCC) обеспечивает плавный старт и быстрое переключение передач. При этом в картере сцепления вместо гидротрансформатора устанавливается «мокрая» многодисковая муфта. У такой муфты момент инерции массы меньше, чем у гидротрансформатора, а это позволяет передавать больший крутящий момент, что и делает его привлекательным для спортивных автомобилей. Версий полного привода несколько. Во первых, это классический вариант с «навешиванием» дополнительной раздаточной коробки, как это обычно делается во внедорожниках. Во вторых — интеграция раздаточной коробки с включением привода на переднюю ось, так конструкция получается компактнее, легче, и с лучшим КПД. И в третьих — интегрированная полноприводная версия, в которой кроме раздаточной коробки в корпус автоматической коробки передач встроен еще и дифференциал.

Возможные пусковые элементы для коробки 8НР

Итог прост. Количество передач в коробках неуклонно растет и будет расти, а коробки будут все сложнее и сложнее. И главная причина тому — экологические требования. По всей видимости, и девять ступеней — не предел.