В чем «фишка» автомобилей Honda? Любители других марок наверняка пожмут плечами, а большинство «хондоводов» радостно закричит «VTEC! VTEC!», даже не догадываясь, что системы изменяемых фаз ГРМ вообще первым массово внедрил Nissan, а сегодня они есть даже на китайских бюджетниках. И только технические гурманы вспомнят, что у Хонды издавна есть собственное видение автоматических коробок передач. Что такое вальные АКПП, в чем особенности, как дела с надежностью и почему эта ветвь эволюции — тупиковая?
Про планетарные коробки
«Обычная» конструкция гидромеханической АКПП обязательно включает в себя гидротрансформатор и планетарные передачи. За половину века прогресса в этой области выяснилось, что это сочетание с технологической точки зрения почти идеально — минимальные размеры и масса, высокое качество работы. А при надлежащем исполнении еще и хорошая надежность и ресурс.
Трансмиссии с планетарными передачами вообще отличаются отличными массогабаритными характеристиками, не зря на легендарном Ford T стояла именно такая, только с ручным, а точнее — «ножным» управлением. Первые же попытки приспособить гидротрансформатор для движения машины показали, что идеальным сочетанием для него будет именно планетарная передача, которая очень легко переводилась на автоматическое управление.
1 / 2
На фото: Ford Model T Roadster ‘1909
2 / 2
На фото: Интерьер Ford Model T Roadster ‘1909
Статьи / Практика
«Бублик», убийца АКПП: что ломается в гидротрансформаторах и как их чинят
Казалось бы, это чисто гидравлический узел и ломаться там нечему, разве что протечь может… Но нет, современный гидротрансформатор много сложнее в устройстве, чем картинка в старом учебнике и скорее…
73129
3
33
19.03.2015
В дальнейшем конструкторы сосредоточились на совершенствовании в основном именно этого варианта, и лишь сейчас альтернативные схемы стали применяться достаточно широко. А до второй половины 90-х других вариантов практически не было. Да, вариаторы выпускались более-менее массово, но о сравнении с «приличной АКПП» даже и речи не шло — это была трансмиссия сугубо для легких дешевых машинок или мототехники.
Но незаметно выпускались и другие АКПП — в частности, вальные АКПП компании Honda, а потом и Mercedes. Эта ветка развития кардинально отличается по конструкции от своих «родственников», имеет как преимущества, так и недостатки.
Чем плохи классические «планетарки»?
При всех достоинствах планетарных редукторов, в АКПП у них есть как минимум два недостатка. Во-первых, это связанность передаточных чисел всех передач, ведь планетарные передачи собраны в «ряды», и нельзя изменить передаточное число только одной передачи, не затронув остальные. Это осложняет подбор передаточных чисел трансмиссии, приходится идти на компромиссы, которые с ростом числа передач становятся все менее существенными.
Во-вторых, все компоненты «цепочки» передаточных рядов испытывают разные нагрузки крутящим моментом двигателя: одни выше, другие — значительно ниже. И продолжительность этой нагрузки тоже разная. И когда наиболее нагруженный ряд выходит из строя, обычно теряет работоспособность вся трансмиссия.
1 / 2
На фото: Honda Vigor Sedan ‘1981–1985
2 / 2
На фото: салон Honda Vigor Sedan ‘1981–1985
В-третьих, в технологическом плане планетарные АКПП сильно отличаются от МКПП легковых машин, которые уже очень давно выпускаются только в вальном исполнении. Поэтому производство АКПП требует совершенно других производственных линий, систем расчета и технологий. А это — деньги.
Стоит признать, что на фоне таких достоинств как компактность, почти полная разгруженность корпуса АКПП моментом мотора и удобство управления гидравликой эти недостатки не особенно важны для большинства производителей АКПП. Однако нашлась компания, которая попыталась преломить тренд.
Рождение Hondomatic
Honda вообще отличается некоторой оригинальностью конструкций. Это сейчас они вполне себе конформисты, а в 70-80-е оригинальность зашкаливала. Вот и при создании АКПП они отличились, использовав далеко нетривиальную схему. Первый Hondamatic для малолитражной модели Honda N360 АТ был представлен на Лондонском автосалоне 18 октября 1967 года и произвел фурор, поскольку это было первое применение АКПП с моторами столь малого объема.
На фото: Honda N360 ‘1970–72
Коробка была сделана без использования технологий основных патентодержателей в этой области, в частности BorgWarner, сотрудничество с которыми на тот момент не заладилось. Уже первые трехступенчатые АКПП были вальными, подобную схему выбрали за экономичность и высокий КПД.
В отличие от американских машин, эта коробка должна была применяться с маломощными моторами. Затем опробованную на машинах конструкцию Honda устанавливала и на мотоциклы. В 1976 году АКПП появилась на Honda CB750A Hondamatic, а затем ею оснащали и мотоциклы с моторами по 400 «кубиков».
Кстати, еще одной уникальной особенностью классических АКПП от Honda стала конструкция системы управления. Напомню, что коробке необходимо «знать», какой крутящий момент выдает мотор, чтобы переключаться «наверх» или «вниз». В то время получить от мотора данные о расчетном крутящем моменте не представлялось возможным, ибо в ходу были в основном карбюраторы безо всякой электроники. «Классический» способ заключался в замере давления во впускном коллекторе до и после дроссельной заслонки, а также контроле положения педали газа. Косвенно это давало некое представление о текущем крутящем моменте.
Но система оценивала его неточно, и потому нуждалась в настройке на каждый конкретный двигатель и была чувствительная к сбоям системы управления. Нужен был альтернативный подход, и инженер Торао Хаттори его нашел: он использовал простейший физический принцип работы гидротрансформатора.
Момент на статоре ГДТ всегда пропорционален коэффициенту трансформации момента. Это значит, что если подключить к нему систему управления, она сможет автоматически менять передачи, в зависимости от нагрузки и коэффициента трансформации в ГДТ. Получается практически идеальная система, которая умеет определять большую и малую нагрузку на мотор, вне зависимости от его реальной мощности.
Статьи / Практика
Замена масла в АКПП: зачем, когда и в каких случаях уже поздно
Масло в любой автоматической коробке передач выполняет сразу множество функций. Оно работает смазкой для подшипников, отводит тепло от нагревающихся деталей, служит рабочим телом для гидротрансформатора и для…
79475
4
134
30.06.2016
Подобная конструкция в сочетании с вальным редуктором имела достаточно большой КПД, чтобы с успехом применяться на самых маленьких двигателях и к тому же хорошо работала на большой скорости вращения валов (что было важно, учитывая «верховой» характер моторов Хонды). Причем компания Honda обращалась к конструкторам BorgWarner для разработки макета, но суровые профессионалы ответили, что создание АКПП для таких скоростей вращения и маломощных моторов невозможно.
Поистине, вальная конструкция и система управления с регулирующим гидравлическое давление клапаном оказались прямо-таки созданы друг для друга. В вальной АКПП, в отличие от планетарной, вовсе не обязательно размыкать сцепления-фрикционы для включения повышенной передачи. Достаточно поставить между первой и второй передачами обгонную муфту, и переключение 1-2 будет проходить лишь за счет включения сцепления второй передачи.
Напомню, что обгонная муфта — это пассивный элемент конструкции АКПП, который позволяет одному из валов вращаться относительно другого лишь в одном направлении. Когда в вальной АКПП включается первая передача, скорость вращения ее ведомой шестерни вторичного вала ниже, чем скорость вращения ведомой шестерни вторичного вала второй передачи. Просто за счет разницы в передаточных числах.
Если бы обгонной муфты не было, при включении «быстрой» второй передачи нужно было бы отключать фрикционы первой. Но муфта свободного хода этот вопрос решает, и существенно упрощает управление. АКПП такой конструкции обходится довольно простой системой управления. Фрикционы первой передачи в ней всегда включены в положении Drive, а по мере разгона включается вторая и другие повышающие передачи.
Использование столь «альтернативной» схемы позволило с успехом применять автоматические коробки с малолитражными «крутильными» моторами, а скорость переключения 1-2 самым наилучшим образом сказывалась на времени разгона до сотни, что играло на руку спортивному имиджу компании.
Первые коробки были двухступенчатыми, затем добавилась третья, а в 1982 году появилась четырехступенчатая АКПП той же схемы для модели Prelude, но уже с более традиционной пневмогидравлической системой управления.
1 / 2
На фото: Honda Prelude XJ ‘1982–1987
2 / 2
На фото: Торпедо Honda Prelude XJ ‘1982–1987
Большая свобода относительно передаточных чисел, упомянутая выше, вообще делала хондовские вальные четырехступки гораздо более эффективными, чем планетарные конкуренты.
Статьи / Практика
Мифы и легенды об АКПП: развенчиваем популярные заблуждения
В статье я буду развенчивать мифы, а если Вам, дорогой читатель, статья понравится, напишу про легенды. Про то, что когда-то было актуальным или актуально до сих пор. Обращу внимание, что под…
102356
7
50
29.05.2015
А помимо хорошего рабочего диапазона большим преимуществом таких конструкций оказалась надежность, и дело тут не только в фирме-изготовителе. Как я уже говорил, в вальной АКПП все передачи не зависят друг от друга. Не включается вторая? Ничего, едет на третьей. Не включается третья? Едем на четвертой и пятой.
К тому же корпус коробки нагружен моментом, а значит и валы вращаются в роликовых подшипниках, что означает минимальное количество элементов с подшипниками скольжения, чувствительных к смазке. Тут все монументально: шарики и ролики трудятся при минимальном давлении масла, не очень требовательны к температурным режимам. Механическая основа коробки гораздо менее уязвима как к загрязнению масла, так и к его температуре.
Ну и конечно же, сами фрикционы банально надежнее, ведь даже при максимальном облегчении у них очень щадящий режим работы. Любые фрикционы нагружены только в момент, когда передача включена, все остальное время они не работают и охлаждаются, продукты износа из них вымываются. А фрикционы высших передач и первой сделаны с хорошим запасом прочности, к тому же доступ к первой передаче возможен снаружи — не требуется даже снимать коробку. Как результат — ресурс фрикционов за 300 тысяч километров, причем после этого пробега их можно просто заменить, не трогая остальную механику.
Подражатели
Именно к вальным АКПП обратился и Mercedes, разрабатывая «автомат» для своей первой переднеприводной машины. Компания, чья продукция тогда выпускалась подчеркнуто надежной и комфортной, предпочла вальную схему для создания своей АКПП типа 722.7. С 1998 по 2005 год эти коробки ставили на машины А-класса и Vaneo с моторами до 2.1 литра. Как и хондовские конструкции, он тоже оказался крайне надежен.
1 / 2
На фото: Mercedes-Benz Vaneo (W414) ‘2002–06
2 / 2
На фото: Интерьер Mercedes-Benz Vaneo (W414) ‘2002–06
Недостатки и предел конструкции
Honda CR—V третьего поколения, переживший в прошлом году рестайлинг, до сих пор продается с 5-ступенчатой коробкой. Почему? Потому что больше передач у вальной АКПП быть, увы, не может.
1 / 2
На фото: Honda CR-V (RE) ‘2009–12
2 / 2
На фото: Honda CR-V (RE) ‘2009–12
Увеличение числа передач на вальных АКПП поначалу давалось легко. Чтобы перейти с трех на четыре и с четырех на пять, не нужно было ломать устоявшиеся конструкции (как на планетарках), достаточно было добавить еще одну пару шестерен и сцепление для них.
Именно пятиступенчатые АКПП, появившиеся в 2001 году, стали пределом конструкции. В дальнейшем начали сказываться ограничения по габаритам и массе, которые с самого начала у подобных конструкций были больше, чем у планетарных коробок, и лишь благодаря удачным конструктивным решениям на каком-то этапе этот недостаток удалось сгладить.
Если оставить за кадром патентную чистоту и зависимость индустрии от наследия BorgWarner, то очевидными недостатками вальных коробок являются габариты и масса. Трехвальная АКПП на четыре или пять ступеней заметно превосходит по габаритам МКПП с тем же числом ступеней и даже пяти-шестиступенчатую «планетарку».
Традиционные коробки с увеличением числа передач почти не увеличивают габариты, поскольку можно облегчать конструкцию за счет сближенных передаточных чисел передач, а вот в вальной коробке каждая новая передача приводит к росту габаритов и массы.
К тому же Honda не продавала свои АКПП «на сторону» и не передавала никому патенты. Да и не рассчитаны они были на мощные и малооборотные моторы из США, на которые в 80-90-е приходилась львиная доля продаж АКПП в мире, а в Японии конкуренция была велика и без них. Toyota использовала наработки BorgWarner в коробках Aisin, остальные тоже пытались производить АКПП самостоятельно на основе «классических» конструкций и разработанных для них в свое время патентов.
1 / 2
На фото: Honda Accord EX-R Sedan ‘1982–85
2 / 2
На фото: Интерьер Honda Accord EX-R Sedan ‘1982–85
Отдельным недостатком вальных коробок обернулось использование обгонной муфты первой передачи. При всех плюсах простоты, АКПП легко повреждалась при резких переключениях, муфту задирало, к тому же торможение двигателем на первой передаче попросту не работало.
Нельзя сказать, что недостатки были глобальные, просто у каждой конструкции есть пик популярности и время, когда конкурирующие продукты обгоняют ее. Так получилось и с вальными АКПП Honda. Время их технологического лидерства так и осталось в 90-х годах.
1 / 2
На фото: Honda Ascot 2.0 Si (CB) ‘1989–1991
2 / 2
На фото: Торпедо Honda Ascot 2.0 Si (CB) ‘1989–1991
Вместо доброго напутствия
Впрочем, история не закончилась. Если присмотреться, современные преселективные «роботы» изрядно напоминают те самые хондовские коробки, только вместо пакета фрикционов на каждую передачу у них фрикционов всего два, и называются они сцеплениями. А валы и шестерни каждого передаточного ряда включаются классическим способом, муфтами.
Что до надежности таких конструкций, которая сейчас явно не сравнима с хондовской «классикой», то дайте ей время, хотя бы лет десять на усовершенствование. Они нам еще покажут.