http://www.autoreview.ru/archive/2008/22/stronic/
Транс-миссияhttp://www.autoreview.ru/archive/2008/22/s...dex.php?print=YВерсия для печатиЗакрытая трасса фирмы Luk близ немецкого курортного городка Баден-Бадена. В моем распоряжении — Audi S5 и пять кругов под восхитительный рык V-образной «восьмерки». Но трансмиссия у этой машины — не серийный «автомат», а преселективный «робот» S tronic. За оградой трассы меня ждут Audi с другими типами трансмиссий: универсалы А4 с обычными «автоматами» и вариаторами, купе TTS с шестиступенчатыми «роботами» и хэтчбеки А3 с преселективными коробками передач, оснащенными двумя «сухими» сцеплениями…Зачем одной фирме такое разнообразие коробок передач? Не от хорошей жизни: универсальной трансмиссии для двигателя внутреннего сгорания до сих пор не найдено.
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаМеханическая коробка передач — что может быть проще? Сцепление, два или три вала, набор шестерен постоянного зацепления, муфты синхронизаторов для «замыкания» передач — и вилки переключения с рычагом. По КПД, то есть по коэффициенту полезного действия, «механика» до сих пор вне конкуренции! «Сухое» однодисковое сцепление «съедает» не более 0,2% передаваемой мощности, подшипники валов — чуть меньше процента, а две зубчатые пары — еще 2%. Итого — 3% потерь. А на прямой передаче — и вовсе один-единственный процент! Да и себестоимость производства — ниже не бывает.
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаТак устроена преселективная коробка передач S tronic для автомобилей Audi с продольным расположением силового агрегата: два пакета «мокрых» фрикционов у двухмассового маховика, два первичных вала (по одному для четных и для нечетных передач) и электрогидравлический блок мехатроники в левой части картера — с насосом, который постоянно отнимает мощность у двигателя. КПД — около 95% (прямой передачи нет)
Беда у «механики» одна, но серьезная — она требует от водителя постоянной работы ногами, руками и головой. Опытный драйвер сменит передачу в синхронизированной коробке за 0,5—0,6 с. А сколько будет возиться с рычагом и сцеплением новичок: секунду, две, три? Рывки, жженое сцепление, нервотрепка при старте в горку…
Частично эти проблемы снимает автоматизированное управление. Стратегию переключений переложить с человека на компьютер, поставить актуатор на вилку сцепления и электропривод для переключения передач — и готова роботизированная «механика». Получается дешево и сердито: себестоимость выше не более чем на треть, расход энергии на автоматический выжим сцепления и переключения передач — около процента.
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаВ преселективной коробке Audi S tronic на моделях Q5 и S4 смена передач может происходить задолго до «переключения». К примеру, при разгоне на второй передаче (выделены синим первичный вал и сцепление четных передач, а также шестерни), синхронизатор третьей передачи (зеленые шестерни) уже замкнут. Как только управляющая коробкой мехатроника решит переключиться, крутящий момент «перетекает» за счет синхронной «игры» сцеплениями: в режиме Dynamic всего за 80 миллисекунд
Но смена передач, как и в обычной «механике», происходит здесь с разрывом потока мощности — при размыкании сцепления. И если в машине с обычной механической коробкой передач водитель готов к этому, то в автоматическом режиме паузы в ускорении неожиданны — и поэтому неприятны. Да еще и опасны — ты в любой момент можешь остаться без тяги! А попытка сгладить переключения за счет продолжительной пробуксовки сцепления непродуктивна — век ведомого диска будет недолог.

Современная механическая двухвальная коробка передач ML451-6Q образца 2007 года для автомобилей Audi на платформе нового А4. Если отбросить элементы полноприводной трансмиссии (межосевой дифференциал типа Torsen на хвостовике вторичного вала, наклоненный на 7,20 вал привода передних колес и редуктор переднего моста), то конструктивно коробка отличается от механических агрегатов прошлого века разве что иными материалами и двухмассовым маховиком
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаИнтересно, что «настоящие» автомобили Audi никогда не оснащались роботизированными коробками (на Audi R8 трансмиссия Graziano перекочевала с Lamborghini Gallardo). А вот Mercedes-Benz и BMW экспериментировали с «роботами» — коробки Sequentronic с 2001 года ставили на С- и Е-класс, а аналогичные трансмиссии SMG применялись на BMW третьей, пятой и шестой серий. Безуспешно: после нескольких лет они были тихо сняты с производства.
У роботизированной «механики» если и есть перспектива, то весьма ограниченная: малолитражки да мелкосерийные суперкары — например, «роботы» Graziano на Ferrari, Maserati, Lamborghini/Audi R8, Aston Martin, Pagani… Но пока даже самые совершенные «роботы», которые совершают сверхбыстрые переключения за 0,08 с, — это коробки Getrag на BMW M5/M6 и усовершенствованные трансмиссии Graziano на Maserati GranTurismo S и Ferrari 599, способные одновременно передергивать вилки выключаемой и включаемой передач, — не могут полностью избавить водителя от клевков и дискомфорта. Поэтому на Ferrari California уже стоит трансмиссия иного типа — тоже механическая и тоже роботизированная, но с двумя сцеплениями. Преселективная — то есть способная включать передачу заранее!
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаПервым серийным автомобилем с преселективной коробкой в 2002 году стал Golf R32: смещенно-рядный двигатель VR6 объемом 3,2 л развивал 250 л.с. и 320 Нм, плюс полный привод 4Motion с муфтой HaldexЗвезда «преселективов» на трансмиссионном небосклоне зажглась совсем недавно — после экспериментов с коробкой PDK в Porsche/Audi в середине 80-х годов первая серийная коробка с двумя сцеплениями появилась в 2002 году на автомобилях Audi TT и Volkswagen Golf R32. Идея проста: у обычной вальной механической коробки сделать не один первичный вал, а два — один для четных передач, второй для нечетных, и каждый снабдить собственным сцеплением. Одновременно можно включить две передачи — четную и нечетную. Но одно сцепление при этом сомкнуто, а другое — разомкнуто: машина разгоняется на первой передаче, а вторая уже «готова». Потом электроника с помощью гидравлического привода синхронно смыкает-размыкает оба сцепления — и передача меняется без разрыва потока мощности! Никаких клевков, постоянный разгон…
На деле, правда, все обстоит сложнее. Во-первых, чем мощнее двигатель, тем сложнее избежать повышенных потерь мощности в так называемой точке поцелуя, kiss point — в момент одновременной пробуксовки обоих сцеплений. Особенно остро эта проблема стоит перед конструкторами «преселективов» с «сухими» сцеплениями — не зря новая семиступенчатая коробка DSG, которая разработана фольксвагеновцами совместно с фирмой Luk, рассчитана на крутящий момент не более 250 Нм и применяется только с «маленькими» моторами. А для двигателей помощнее остается прежняя шестиступенчатая коробка DSG с «мокрыми» фрикционами.
Кстати, напомним — одни и те же коробки передач на автомобилях Volkswagen и Skoda носят аббревиатуру DSG, а для Audi А3 и TT переименованы в S tronic: очередной маркетинговый трюк. Только S tronic на Audi Q5 и S4 не имеет фольксвагеновских «собратьев» — поскольку предназначен для полноприводных автомобилей с продольным расположением силового агрегата.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файлаКак и в самом первом «автомате» Hydra-Matic с четырьмя ступенями на седане Oldsmobile Custom 8 Cruiser образца 1939 года, в шестиступенчатой коробке ZF AL651-6Q на Audi S5 используется три планетарных ряда. Но эффективность «гидромеханики» за 70 лет значительно выросла: гидротрансформатор обрел блокировку, «аналоговое» управление заменено электронным, а переключение передач осуществляется всего тремя дисковыми фрикционами и двумя ленточными тормозами

Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файлаКлиноременный вариатор внедрил в автомобильную жизнь голландский изобретатель Хуб ван Доорн: первым серийным вариаторным автомобилем стал в 1958 году DAF 600 c трансмиссией Variomatic (сам принцип непрерывного изменения передаточного отношения за счет синхронного перемещения конусных половинок ведущего и ведомого шкивов был запатентован в США еще в 1897 году). Позже ван Доорн изобрел стальной ремень с повышенной несущей способностью: на основе из ленты набраны трапециевидные пластины — такая конструкция применяется в большинстве вариаторов до сих пор. Клиноцепной вариатор multitronic, представленный Audi в 1999 году, использует тот же принцип передачи момента трением, но вместо ремня там задействована многозвенная цепь
Еще один источник потерь в преселективных коробках — гидравлика: на привод насоса уходит до 1,5% передаваемой мощности. Плюсуем 0,8% потерь в подшипниках. Еще 1% съедает сцепление, итого — около 3,3% на прямой передаче. Но КПД 96,7% — не так плохо, если учесть, что преселективная коробка позволяет переключать передачи как вручную, так и автоматически.
А чем плохи обычные гидромеханические «автоматы»? Их базовая конструкция неизменна с 50-х годов. Гидротрансформатор для «нежесткой» связи и увеличения крутящего момента при старте с места и в тяжелых условиях плюс несколько рядов планетарных передач, элементы которых блокируются с помощью фрикционов и ленточных тормозов в разных комбинациях. В большинстве современных шестиступенчатых «автоматов» три планетарных ряда, а стало быть, задействовано минимум три фрикциона — это минус 3% от КПД. Суммируем с тем, что растворяется в подшипниках (0,8%) и насосе гидравлики (1,5%). Итого — 5,3% потерь. Но основная беда — гидротрансформатор, три лопастных колеса в масляной ванне: потери превышают 8%! Итого — 13,3%...
Однако за последние десятилетия автоматические коробки передач совершенствовались — конструкторы стараются сразу после старта заблокировать гидротрансформатор специальным фрикционом. В этом случае в нем теряется всего 1% передаваемой мощности — и тогда суммарные потери не превышают 6,3%. Меньше, чем у вариатора!
«Автоматы» последнего поколения научены переключаться быстро (до 0,2 с) и плавно, их несущая способность практически не ограничена — хоть 1000 Нм, хоть 1500 Нм! А в новейшем «автомате» Mercedes AMG Speedshift MCT 7 место гидротрансформатора заняло «мокрое» сцепление — это позволяет не только увеличить КПД, но и работать с более высокооборотными моторами.
При этом у «автоматов» с планетарными рядами есть одно преимущество перед преселективными коробками. Если «робот» с двумя сцеплениями может перейти, например, с четной передачи на четную только через промежуточную нечетную ступень, в два этапа, то для «автомата» с его планетарными рядами это не проблема. Например, Mercedes 7G-Tronic способен перескочить за раз на четыре передачи «вниз».
Еще лет пять назад трансмиссией будущего считался вариатор — бесступенчатый агрегат, то есть способный на мгновенное и плавное изменение передаточного числа. Разделяли оптимизм и в Audi — клиноцепной вариатор multitronic с 1999 года ставился на переднеприводные версии A6, а позже на A4 и A5. Трансмиссия прекрасная: разгон плавный, воистину бесступенчатый — электроника раздвигает и сдвигает половинки шкивов, смещая вверх или вниз уникальную клиновую цепь Luk и постоянно подстраивая передаточное отношение в зависимости от скорости, нагрузки, положения педали газа и прочих привходящих факторов.
Теоретически вариатор способен всегда поддерживать оптимальные обороты двигателя, обеспечивая максимально возможные динамику и экономичность. Но, опять-таки, «гладко было на бумаге». Во-первых, в любом вариаторе — будь то традиционный клиноременный, доведенный до ума и серийного производства голландцем Ван Доорном в 50-е годы прошлого века, multitronic с клиновой цепью или торовый вариатор японской фирмы Jatco, который использует Nissan, — контактные напряжения в точках соприкосновения пластин ремня, торцевых звеньев цепи или поверхностей торов крайне высоки. А крутящий момент передается трением: потери немалые, не менее 5% мощности! Отнимают энергию и «мокрое» сцепление (1%), которое необходимо вариатору для старта с места, и управляющая гидравлика (1,5%), требующая не 20 атм давления в контурах, как у обычных «роботов», а все 60 атм! В итоге потери достигают 7,5% — больше, чем у гидромеханических «автоматов». И вариаторный Audi A4 2.0 TDI расходует в городском цикле на 0,1 л/100 км больше по сравнению с механической коробкой передач. А в паре с эластичным мотором 1.8 TFSI проигрыш «мультитроника» уже выше — 0,8 л/100 км. Не говоря уже о том, что multitronic тяжелее «механики» на 40 кг, дороже и сложнее в производстве — нужны высококачественные материалы, специальные масла…
Кроме того, на практике реализовать оптимальный алгоритм разгона, когда двигатель работает на оборотах максимальной мощности, не удается — людей раздражает вой мотора на одной высокой ноте. В итоге вариаторы приходится настраивать так, чтобы они имитировали работу обычных ступенчатых трансмиссий. А это, согласитесь, нонсенс.
Потому перспективы вариаторов, несмотря на очевидные плюсы, туманны — конечно, если не вспоминать про гибридные трансмиссии. Но о них — разговор особый.
А вот шансы преселективных коробок и «автоматов», наоборот, растут. Совершенствуется мехатроника, готовятся новые металлокерамические и углепластиковые материалы для сцеплений, разрабатываются уникальные масла — все для того, чтобы повысить КПД.
А «механика»… Лень — двигатель прогресса: традиционная механическая коробка передач скоро останется выбором энтузиастов. Даже в Европе.