КПП ZF - между двигателем и колёсами

В цехах, где производятся КПП ZF

Сейчас сборочный завод ZF Friedrich-shafen AG – одно из крупнейших промышленных предприятий Германии. Одна из самых сильных сторон деятельности компании ZF – механические и автоматические коробки передач (КПП), которые здесь выпускаются для грузовых автомобилей и автобусов. Разработкой, испытаниями и доводкой КПП занимается исследовательский центр, находящийся рядом с аэродромом, с которого 90 лет назад поднимались первые дирижабли графа Цеппелина. Сложные испытательные стенды, на которых новые КПП ZF проходят многочасовые испытания, работают в автоматическом цикле без участия инженеров. Результаты тестов, по которым разрабатываются программы внесения изменений в конструкцию узлов и агрегатов, обрабатываются также в автоматическом режиме.

В производственной программе компании ZF три семейства КПП для коммерческого транспорта: механические представлены серией Eco, автоматические – AS-Tronic. Автоматические КПП ZF семейства Ecomat-2 предназначены для автомобилей специального назначения и автобусов.

Механические коробки передач выпускаются компанией ZF более 80 лет. Серия Есо признана многими автомобилестроительными компаниями, выпускающими грузовые автомобили всех категорий полной массой от 6 до 60 т.

«Автоматы» тоже не новинки на конвейере во Фридрихсхафене – первая серийная автоматическая коробка появилась здесь 40 лет назад.

В весе пера

Механические КПП ZF Ecolite (самые маленькие в семье ZF), предназначенные для установки на автомобили полной массой до 6 т, – самое новое семейство, последнее поколение. При его разработке использованы результаты длительных поисков конструкторов и технологов. Коробки рассчитаны на передачу крутящего момента в диапазоне 500…1050 Н·м. Модель S5-42 – 5-ступенчатая КП с диапазоном передаточных чисел 8,63…1,00 перекрывает диапазон крутящего момента от 300 до 600 Н·м. Шестиступенчатая коробка S6-36/2 наиболее активно работает с крутящим моментом в диапазоне 350…750 Н·м; другая 6-ступенчатая коробка 6S 850 имеет ряд 6,75…0,78 с одной повышающей передачей и работает с максимальным крутящим моментом 850 Н·м.

Все КПП ZF семейства Ecolite могут дополняться валами отбора мощности серии ZF PTO.

Коробки этого типа устанавливают, например, на автомобили IVECO Daily как обычные бортовые автомобили и фургоны, так и на специализированные, где необходимо использование валов отбора мощности для привода навесного оборудования.

Шестиступенчатая коробка ZF AS-Tronic Lite, которая на конвейере с 2005 г., стала автоматизированным вариантом механической коробки Ecolite. По массогабаритным характеристикам и ряду передаточных чисел коробки AS-Tronic Lite полностью соответствуют механическим аналогам, но передают больший крутящий момент – 1050 Н·м. Они предлагаются на малотоннажные автомобили в качестве опции.

Средневесы

Девятиступенчатые КПП ZF Ecomid – основная механическая трансмиссия среднетоннажных автомобилей полной массой до 16 т. Единственный представитель этого семейства – коробка 9S 75/109 – выпускается в двух версиях.

Ряд передаточных отношений первой – 12,73…1,00, а максимальный крутящий момент около 1100 Н·м. Ее устанавливают на автомобили, работающие в городах, коммунальном хозяйстве, в промышленном транспорте, на строительстве – одним словом, где нужен широкий диапазон рабочих скоростей.

Вторая версия имеет передаточные числа от 9,48 до 0,75 с повышающей передачей и крутящий момент более 1300 Н·м. Ее предназначение – работа на магистральных грузовиках, в составе тягача с прицепом или полуприцепом. «Сжатый» ряд передаточных чисел рассчитан на движение с относительно стабильной скоростью и на большие расстояния.

Двенадцатиступенчатая версия АКП ZF AS-Tronic Mid – автоматический «двойник» механической коробки Ecomid. Ее выпускают с двумя вариантами передаточных чисел: 12,79…1,00 или 10,33…0,81. При этом максимальное передающее усилие AS-Tronic Mid заметно превосходит возможности коробки Ecomid (1600 Н·м против 1300).

Управление коробкой может осуществляться автономно или интегрироваться в общую систему управления автомобилем на основе CAN-шины (CAN-шина – единая медная шина, к которой подключены все электронные компоненты автоматизированной системы управления двигателем, тормозами, подвеской. Образуется единая компьютерная управляющая и диагностическая сеть, контролирующая все основные агрегаты автомобиля). Таким образом, она связана с блоком управлением двигателем EDC и комплексом управления тормозами ABS/ASR.

Когда вес имеет значение

В семейство самых больших механических КПП ZF Ecosplit входят две модели – 12- и 16-ступенчатая. Первая предназначена для эффективной передачи крутящего момента в диапазоне 1200…2250 Н·м, а более мощная вторая передает до 2750 Н·м. Они выпускаются в версиях direct drive (DD) или overdrive (OD). За 25 лет выпуска коробок этой серии ими оснащено более 1 млн грузовых автомобилей. Шестнадцатискоростные КПП ZF выпускаются четырех типов: 16S151, 16S181, 16S221, 16S251. Коробка передач ZF Ecosplit состоит из 4-скоростного редуктора, делителя передач, установленного спереди, и планетарного демультипликатора, установленного сзади, который служит для удвоения числа передач для движения вперед с 4 до 8. Делитель передач еще раз удваивает эти 8 передач. Он имеет две передачи (низшую и высшую), используя пары шестерен постоянного зацепления – одну или две. Таким образом, коробка всего имеет 16 передач вперед с небольшой разницей передаточных отношений между соседними передачами и 2 – назад. Небольшая разница передаточных отношений соседних пар коробки Ecosplit позволяет выбрать оптимальный режим движения в экономичном диапазоне числа оборотов двигателя. Кроме того, это облегчает управление КП и снижает уровень шума.

При схеме переключения «два Н» каждая из 8 передач для движения вперед и задний ход имеет свое собственное положение, изображенное на схеме. Нейтральные положения на линиях 3...4-й и 5...6-й передач.

Передачи делителя (B или Н) предварительно выбираются переключателем, кран срабатывает при выжимании сцепления. Разные усилия сопротивления пружин позволяют водителю хорошо чувствовать процесс переключения.

Коробки передач Ecosplit третьего поколения отличаются универсальностью применения и совместимостью с большим числом дополнительных агрегатов. Их можно, например, совместить с гидромуфтами WSK 400 или 440 и со встроенным вторичным замедлителем. КПП ZF Ecosplit могут поставляться со встроенными системами замедления Interder-2. Коробки этого семейства, наиболее полно отвечающие условиям эксплуатации грузовых автомобилей отечественного производства, применяются на автомобилях Минского автомобильного и Минского колесных тягачей заводов, «Яровитах», КамаАЗах, УралАЗах.

Разрабатывая автоматические КП (АКП) для тяжелых грузовых автомобилей, компания ZF спроектировала агрегаты, совмещающие отработанную технологию производства трансмиссий и современные электронные средства управления. Семейство автоматических коробок передач для автомобилей полной массой более 16 т называется AS-Tronic. Их конструкция позволяет водителю в любой момент перейти с автоматического режима работы трансмиссии на ручной и обратно.

В семейство входят два типа КПП ZF – 12-ступенчатая 12 AS 2301 и 16-ступенчатая 16 AS 2601. Первая комплектуется с силовыми агрегатами мощностью до 450 л.с. и крутящим моментом до 2300 Н·м. Вторая позволяет передавать момент до 2600 Н·м и мощность до 550 л.с. Конструктивно обе коробки выполнены по схеме с двумя промежуточными валами, встроенным делителем и планетарным демультипликатором.

Электронный блок управления КП постоянно связан с системами EDC, ABS, ASR через шину управления CAN.

В зависимости от замысла конструктора и дизайнера управление трансмиссией может осуществляться либо обычным рычагом, комбинацией рычага и переключателя режимов или рычагом, установленным на рулевой колонке. Оно включает комплекс самодиагностики с отображением состояния трансмиссии и выбранной передачи на информационном дисплее.

Коробки можно комплектовать валами отбора мощности с приводом от сцепления или выходного вала КП. Их также можно дополнять интардером, развивающим тормозную мощность до 500 кВт. В интардере нет вспомогательного контура циркуляции охлаждающей жидкости, а для охлаждения гидравлической жидкости используется встроенный теплообменник.

Ecomat – коробка сама по себе

Марка Ecomat появилась в производственной программе компании ZF четверть века назад. Однако первые планетарные АКП появились еще в 1961 г. под маркой 2 НР 45. Новое поколение КПП ZF Ecomat 2 plus, появившееся пару лет назад, вобрало в себя все лучшее, что вносилось в конструкцию коробки за время ее эволюции.

Ecomat 2 plus – серия автоматических КП для автобусов полной массой до 28 т. В нее входят три ряда 4- (4НР), 5- (5НР) и 6-ступенчатых (6НР) агрегатов. Каждый из них включает три версии в зависимости от максимального передаваемого крутящего момента 1150, 1220 или 1600 Н·м. Механических аналогов «автоматы» Ecomat 2 plus не имеют. Шестиступенчатые коробки агрегатируются с двигателем, оснащенным электронной системой управления ЕЕС 12.

АКП конструктивно состоят из шести блоков, комбинация которых позволяет получать коробки с различными характеристиками. Это блоки гидротрансформатора, подачи масла, тормоза-замедлителя, планетарной передачи, отбора мощности и управления. Кроме этого коробки могут быть дополнены блокировочной муфтой и первичным тормозом-замедлителем.

Для управления АКП Ecomat 2 plus служит электронный блок EST 146/147. Это самообучающаяся система управления с расширенной программой технической диагностики и новым режимом управления «остановка – пуск». Блок способен распознать изменение внешних условий работы, исправить ошибки в процессе переключения режимов коробки, контролировать время прохождения процесса управления. Управление коробками осуществляется с помощью клавишного пульта, который можно устанавливать на панель приборов, в подлокотник кресла водителя или на отдельную консоль.