Посещение знаменитой на весь мир фабрики ZF ZahnradFabrik – это целое событие! Удивительные разработки просто поразили меня, 8 степеней для гидромеханического автомата казались мне пределом, но теперь я понимаю что это совсем не так, и на Фабрике Зубчатых Колес мне показали много интересного…
Операции по сборке коробок в Саарбрюккене максимально автоматизированы, а часть конвейера состоит из таких вот роботизированных транспортеров
А ведь начиналось все с трех ступеней, причем заимствованных— фирма ZF в 1965 году получила лицензию на выпуск автоматов от американского гиганта Borg-Warner для BMW 2002 и Peugeot 404. Первая собственная автоматическая коробка передач, то бишь АКП, у ZF появилась в 1975 году. В 1982 году к трехступке добавили второй планетарный ряд, получив первый собственный четырехступенчатый автомат, в 1990 году пришел черед пятиступенчатой коробки серии 5НР (практически одновременно с появлением на автомобилях Mercedes-Benz собственного автомата с пятью ступенями), в 2001 году на новой семерке BMW дебютировала шестиступенчатая АКП 6НР… Казалось, куда больше? Но в 2002 году Mercedes-Benz ответил коробкой с говорящим названием 7G-Tronic, а в 2007 году японский восьмиступенчатый агрегат Aisin появился на седане Lexus LS460. Сейчас мерседесовцы вовсю работают над девятиступенчатой коробкой передач, а корейцы из Hyundai и Кіа обещают к 2014 году упаковать в коробку аж десять ступеней!
Почему на ZF так тянули с собственной восьмиступкой — ведь восьмиступенчатая автоматическая трансмиссия 8НР на BMW 760 появилась только в 2009 году? Японцы добавили восьмую скорость относительно просто, дешево и быстро, еще больше удлинив очередным, четвертым планетарным рядом обычную продольную АКП с двумя последовательно установленными валами. Немцам тоже нужно было как-то пристроить еще один пакет шестерен, но их ограничивали габаритные требования потенциальных заказчиков BMW и Audi —удлинять коробку было некуда. Однако конструкторы не сидели сложа руки. В итоге АКП получилась не больше шестиступки (и помещается даже на BMW первой серии), а весит 70 кг вместо 90 кг! Секрет —в совершенно новой одновальной, а не двухвальной конструкции: дополнительный планетарный ряд обменяли на пару опорных подшипников валов. Вы не поверите, что мешало немцам сделать одновальную коробку быстрее, — всего-навсего необходимость сверлить в полуметровом валу отверстие для масла! Сверлильный станок для этой операции на заводе в Саарбрюккене гостям показывают с особой гордостью — ювелирно изготовленные сверла диаметром 6 мм и длиной 440 мм с каналом для охлаждающей жидкости внутри, тщательно подобранный режим резания с подачей 20 см в минуту… Теряющиеся в километровой дали цеха заполнены круглосуточно работающими станками- автоматами: здесь не только ежедневно делают семь тысяч коробок серий 6НР и 8НР, но и большую часть их деталей— на стороне покупают только подшипники, прокладки, фильтры и электронику Bosch.
Система качества — знаменитая тойотовская TPS, Toyota Production System, со всеми ее атрибутами: джидоку, канбан, генти генбуцу и андон, которым нужно тормозить конвейер при ошибках. Все без исключения собранные коробки опрессовывают гелием для проверки герметичности и обкатывают на стендах, заодно контролируя их шумность. В каждую из трех смен тут трудятся 1400 человек, а делают они аж 1 миллион 800 тысяч коробок в год. Машущего молотком рабочего я увидел единожды (он насаживал на вал стопорное кольцо) — автоматизация достигает максимально допустимых по немецким профсоюзным требованиям 80%. Кстати, количество вариаций той же АКП семейства 8НР — более двухсот двадцати. Ведь коробки ZF с одним и тем же индексом, но предназначенные для BMW и Audi, могут отличаться на треть! Причем не только за счет программ управления и геометрии соединительных фланцев (только их 58 вариаций) — разными могут быть даже гидротрансформаторы. На отдельной ветке подсобирают трансмиссии для гибридных BMW и Audi — в той же самой восьмиступенчатой коробке 8НР взамен гидротрансформатора устанавливают электрический мотор-генератор. А как насчет преселективных агрегатов с двумя сцеплениями? Их концерн ZF все же производит, но вместе с обычной механикой на втором коробочном заводе, в Бранденбурге, и только для Porsche. Это убеждение инженеров ZF — они считают, что преселективый робот хорош только для суперкаров с высокооборотными моторами: обычные «автоматы» в таких условиях ненадежны из-за кавитации, разрушающей лопатки гидротрансформаторов на оборотах выше 7200 об/мин. А для остальных машин лучше обычная «гидромеханика»! В ZF уверяют, что она дешевле «роботов», практически сравнялась с ними в умении экономить топливо и не сильно отстает по времени переключения передач (0,2—0,45 с против ОД—0,4 с). Уже не говоря про проблемы с комфортом: что со сцеплением ни делай, смыкаться оно будет жестче гидротрансформатора. Не зря в Америке «роботы» с двумя сцеплениями не прижились, и даже Volkswagen заменяет их для американского рынка классическими коробками автомат.
Вариаторы? С 2001 по 2005 год ZF серийно производил клиноременные бесступенчатые трансмиссии VT1F для Mini, но они оказались дорогими и не слишком долговечными: эксперимент признали неудачным, а предприятие в Бельгии продали. А вот производство по соседству с основными заводскими цехами процветает — здесь дают вторую жизнь неисправным коробкам,которых в Европе набирается до 20 тысяч в год (такой же центр есть у ZF в США и еще один, специализирующийся на Ленд Роверах, в Англии). Тут собрали 90 самых толковых механиков, которые за шесть-семь часов способны возродить любую коробку ZF — гарантийную последнего поколения или трехступенчатый агрегат родом из 70-х. Восстановленную коробку не отличишь от новой: она начисто отмыта снаружи и изнутри, тщательно отдефектована после полной разборки, и заменены все вызывающие малейшее подозрение детали. На выходе — АКП с той же двухлетней гарантией, что и у новых агрегатов. Восьмиступки 8НР здесь редкие гости: коробка вышла надежнее прежней шестиступенчатой, у которой текли масляные насосы и барахлили гидротрансформаторы. А в среднем АКП в Германии требуют капитального ремонта ближе к 300 тысячам километров. А ведь у нас если автомат отходит 240—250 тысяч километров, то это счастье… Но коробок из России в мастерских Саарбрюккена нет — по нашим таможенным правилам доставлять для восстановления в Германию безномерные агрегаты, в отличие от временно вывозимых двигателей, дорого. Но — ура! — ZF выделил два миллиона евро на сервисный центр в Москве: 30 человек будут восстанавливать около 2000 коробок в год. Простаивать сервис точно не будет — практически новая коробка с фирменной гарантией в обмен на старую будет обходиться не дороже трех-четырех тысяч евро — как лотерейный ремонт в частной мастерской. Остается надеяться, что такие же фирменные восстановительные заводики построят у нас другие производители АКП — Aisin Warner, Jatco, Getrag, GM, Daimler…
Как и сдвоенный планетарный ряд (RS1 и RS2), два тормозных фрикциона системы переключения (С, D) скомпонованы по принципу матрешки: один узел внутри другого. Еще одна пара многодисковых муфт разнесена по разным концам коробки (В, Е), Кроме того, здесь есть — впервые в автоматических коробках передач для легковых автомобилей—две компактные кулачковые муфты (A, F). На каждой из десяти передач (включая задний ход) одновременно замкнуты три из шести переключающих элементов. Логика работы следующая: вверх коробка переключается последовательно, перебирая все передачи от первой до девятой. А вниз — через передачу: к примеру, «девятая—седьмая—пятая» или «восьмая—шестая—четвертая». «Вход» крутящего момента — через гидротрансформатор (G) с муфтой блокировки, «выход» — с водила планетарного ряда (RS4) через промежуточную шестерню на ведомую шестерню главной передачи и межколесный дифференциал
Кулачковая муфта RS4 RS3 RS2 RS1 Планетарные ряды-«матрешки»
Три ступени: первый собственный «автомат» ЗНР22 1975 года с одним планетарным рядом
Четыре ступени: АКП ZF серии 4НР со вторым планетарным рядом появились в 1982 году (на фото модификация 4НР22), производились до 2003 года и ставились на автомобили от Peugeot до Porsche 911
«Автоматы» для автомобилей с поперечным расположением двигателя появились у ZF в 1987 году а с 1995 года в Саарбрюккене производили подобные коробки второго поколения, уже с блокировкой гидротрансфотматора, но тоже четырехступенчатые
Пять ступеней: коробка 5НР18 образца 1990 года работала на ВМ\М третьей (Е36), пятой (Е34, Е39) и седьмой (Е32, Е38) серий
Шесть ступеней: ZF серии 6НР с тремя планетарными рядами — с 2001 года. С 2006 года выпускают второе поколение, с блокируемым на всех передачах гидротрансформатором и новым блоком мехатроники, позволившим сократить время переключения в полтора-два раза. Увы, надежность — не самая высокая
Семиступенчатую роботизированную коробку передач с двумя сцеплениями (их блок хорошо виден на фото) 7DT для Porsche выпускают с 2009 года на заводе в Бранденбурге. Модель 7DT-45 стоит на спорт-карах 911, Cayman и Boxster, агрегат 7DT-70 — на 911 Turbo, a 7DT-75—на всех хэтчбеках Panamera
Восемь ступеней: АКП ZF серии 8НР одновальной конструкции с четырьмя планетарными рядами — серийная с 2009 года. Гамма модификаций рассчитана на входной крутящий момент от 300 Нм до 1000 Нм. Восстановительный ремонт возможен для любых автоматов ZF без оглядки на год выпуска. У коробок последних поколений чаще всего требуют замены гидротрансформатор и блок мехатроники. Кстати, даже «вечное» трансмиссионное масло нужно менять через пять лет или 100—150 тысяч километров пробега. Единственный вал в коробке 8НР длиной 542 мм! Шлицы на нем получают холодной прокаткой, шейки обрабатывают специальной абразивной микрофрезой, а закаливают токами высокой частоты, Audi А8 3.0TDI, Range Rover Sport 3.0 SDV6, BMW 740 xDrive, Jaguar XF2.2 Diesel и BMW X6 xDrive 30d… Что у них общего ? Коробка ZF серии 8НР!
Девять ступеней! В грядущей АКП серии 9НР для автомобилей с поперечным расположением силового агрегата компоновка планетарных рядов развита «вширь»: один из них «спрятан» внутри другого. Тот же принцип применен и для размещения многодисковых фрикционов. Аксиальный масляный насос вынесен вбок и вверх и (как и у коробок 8НР) приводится цепью от первичного вала. Все это позволило сделать коробку длиной меньше 40 см! Две модификации агрегата рассчитаны на входной крутящий момент до 280 Нм (9НР28) и до 480 Нм (9НР48). Выпуск начнут в 2013 году… на трансмиссионном заводе компании Chrysler в Северной Каролине мощностью 800 тысяч агрегатов в год
