ENGБыстро и еще быстрее!
Главный редактор АКППро
Главным достоинством автоматической трансмиссии считается комфорт водителя, а не скорость или экономичность. Однако АКП разных типов нашли свое место и на быстрых автомобилях, и не только на дорожных спортивных, но и на гоночных!
Porsche 911 серии 964 в 1990 году получил как опцию систему Tiptronic.
По желанию водителя
В январе 1990 года на Porsche 911 Carrera 2 появилась новая опция – Tiptronic. Это система позволяла водителю спортивной модели самому выбирать передачу. Обычно в АКП того времени можно было ограничить диапазон переключения не выше определенной передачи. А на Porsche водитель, передвинув рычаг вправо, мог одним движением вперед или назад дать команду перехода на ступень «вверх» или «вниз». Именно дать команду – трансмиссия здесь стояла обычная гидромеханическая ZF 4HP22 HL, рычаг был связан с гидравликой управления, а не включал передачи напрямую. И, конечно, электроника не позволяла переключаться на ступень ниже, если обороты двигателя были предельными, и даже переключала передачу «вверх», если водитель продолжал давить на акселератор. И на динамику разгона эта АКП тоже влияла отрицательно – разгон до 100 км/ч с ней занимал 6,2 с – на 1,3 с больше, чем такой же автомобиль с МКП, что довольно большая разница для спортивной модели.
Tiptronic отличался от обычных трансмиссий не только возможностью ручного переключения. Система управления учитывала положение дроссельной заслонки (то есть педали акселератора), количество впрыскиваемого топлива, обороты двигателя и скорость автомобиля, получая информацию от датчиков АБС и, исходя их этих вводных, могла выбирать алгоритм работы из пяти, «зашитых» в памяти. Теперь это называется адаптивностью и как и возможность переключения вручную стало обычным делом на серийных автомобилях. Слово Tiptronic тем не менее остается зарегистрированной товарной маркой Porsche, и все, кто его использует (Volkswagen, Audi, Peugeot и другие), купили у компании эту систему. Ну а многие другие автопроизводители просто сделали собственную систему ручного выбора передач для АКП. Сейчас возможность выбора передач есть на большинстве «автоматов» любого типа.
Без третьей педали
Это была не первая попытка Porsche упростить жизнь водителя. C 1967 года компания предлагала как опцию трансмиссию Sportomatic – в ней с обычной механической коробкой объединялись сцепление и гидротрансформатор. Однако последний работал в основном при трогании с места. За счет того, что он преобразовывал крутящий момент, машина могла трогаться на любой из четырех передач, по крайней мере теоретически. А вот сцепление с пневмоприводом размыкалось по команде микропереключателей на рычаге трансмиссии. Так что с точки зрения водителя это была в общем-то обычная трансмиссия с автоматическим сцеплением.
В Европе такие полуавтоматические трансмиссии в то время использовались на моделях разных компаний – например, на знаменитых Citroen DS (1955 год) при переключении передач гидравлика сама управляла сцеплением, а на Mercedes-Benz 220S c 1957 года была доступна опциональная система Hydrak, в которой гидромуфта обеспечивала плавное трогание с места, а сухое однодисковое сцепление с гидроприводом размыкалось при смене передач. Благодаря этому европейцы рассчитывали стать более привлекательными для покупателей в США, где к тому времени доля автоматических трансмиссий была уже значительной, и многие водители уже не умели трогаться с места, отпуская сцепление.
В Европе автоматические сцепления долгое время были альтернативой автоматической трансмиссии – Citroen предлагал трансмиссию С-Matic c рычагом, но без педалей сцепления на моделях GS и CX до восьмидесятых годов. Citroen c роторным двигателем оснащались только C-Matic, как и немецкая модель NSU Ro 80.
Вариатор – это спортивно
Другое направление автоматизации переключения передач с европейскими корнями – вариатор. Он появился в 1958 году на скромной малолитражке DAF в Нидерландах. Хуберт ван Дорн, владелец компании DAF и создатель вариатора, хотел показать надежность вариатора, и поэтому автомобили DAF принимали участие в соревнованиях. В 1968 году DAF 55, новая модель с 50-сильным двигателем, финишировала на ралли «Кубок Альп» последней – то есть 12-й из 76 участников, остальные сошли! И стала первой в своей группе. Среди других добравшихся до финиша – спортивные Alpine Renault A110, Alfa Romeo Giulia, Porsche… Хороший результат! В том же году национальная команда Нидерландов принимает участие на DAF 55 в знаменитом марафоне Лондон – Сидней и тоже успешно финиширует, одолев 16 700 км! Один из DAF 55 пришел 17-м, обогнав не только Москвич-408, но и Mercedes-Benz 280S с британским экипажем.
Возможно, нидерландцам помогла одна из особенностей первого вариатора – у него не было дифференциала, и в поворотах в обычных условиях разница вращения колес компенсировалась проскальзыванием ремней. А вот в сложных условиях ралли отсутствие дифференциала повышало проходимость.
Параллельно Хуберт ван Дорн занимался автогонками. В 1965 году вариатор был установлен на болиде «Формулы-3» Alexis c l двигателем Cosworth, но из-за проблем с шасси и двигателем машина сошла с трассы. В 1966 году DAF купил автомобиль Brabham BT18, и установил вариатор на него. Результат оказался гораздо лучше – третье место на гонках в Зольдере.
Вариаторы DAF ставили на машины для гонок по подъему на холм, и канадский болид Huron под управлением бельгийского гонщика Жана Луи Акса выиграл сезон 1972 года.
Попал вариатор и в «Формуле-1», хотя история легковых DAF к этому времени уже закончилась – в семидесятые производство приобрела Volvo, ван Дорн умер в 1979 году, производство вариаторов и патенты на них были выделены в компанию Van Doorn Transmissie (VDT).
В 1993 году команда Williams создала образец болида с бесступенчатой трансмиссией. Видимо, он являлся самым мощным автомобилем с вариатором – трансмиссия была рассчитана на передачу мощности до 850 л.с.! Тестировал Williams FW15 сам Дэвид Култхард. Двигатель работал практически на одних и тех же оборотах – изменение скорости при прохождении поворотов обеспечивал вариaтор. И этот болид опередил машины более традиционной конструкции. Но к сезону 1994 года FIA выпустила новые правила, по которым болиды должны были иметь в трансмиссии от четырех до семи фиксированных передач. Так карьера вариатора в Ф1 закончилась, так и не начавшись.
Легким движением руки
Автоматизацией трансмиссий гоночных болидов конструкторы занялись, конечно, не для упрощения жизнь гонщиков – пилоты все-таки на работе. Хотя управление гоночным автомобилем на самом деле требует огромных затрат сил, главное в конструкции – эффективность. Именно это стало побудительным мотивом для инженеров Ferrari, которые в 1989 году создали первую полуавтоматическую трансмиссию для Формула 1. Передачи семиступенчатой коробки переключались без использования сцепления – водитель нажимал на «лепестки» возле рулевого колеса. Новый болид достался пришедшему в команду впервые Найджелу Мэнселлу. И он выиграл на ней первый же этап! В начале сезона новая трансмиссия показала себя не слишком надежной, однако проблемы удалось устранить с помощью партнеров из Magneti Marelli. Главным преимуществом было то, что приводы переключали передачи быстрее, чем это сделал бы человек, выжимающий педаль, и пилоту не приходилось снимать руку с рулевого колеса.
В результате подобные трансмиссии к середине 1990-х стали фактическим стандартом для Формула 1. А Ferrari решила внедрить новую технологию и на гражданских моделях. Для Энцо Феррари продажи автомобилей всегда являлись не более чем средством заработка денег для участия в гонках. Но много денег не бывает, а среди покупателей очень дорогих машин не так уж много квалифицированных водителей или желающих тратить время, чтобы такими стать. И вот на модели Ferrari 355 F1 в 1997 году появляется шестиступенчатая роботизированная коробка передач, где ступени можно переключать «лепестками» на рулевом колесе, как на болиде F1, – это был первый дорожный автомобиль с такой системой. Но в отличие от Формула 1 водитель Ferrari 355 F1 мог и не переключать передачи, если не хотел: электрогидравлический привод был связан с компьютером, который выбирал ступени лучше и переключал их много быстрее, чем мог бы человек. Для управления трансмиссией кроме «лепестков» служили еще рычажок для включения заднего хода и две кнопки – одна отвечала за «ручной» режим, вторая активировала режим движения в условиях низкого сцепления с дорогой.
В 1976 году Ferrari впервые предложила «автомат» как опцию для модели 400GT. Это был обычный гидромеханический агрегат с тремя ступенями производства General Motors – по совпадению модель трансмиссии имела обозначение THM400. Эту же АКП устанавливали на американские такси Checker и британские седаны Jaguar, Daimler и Rolls-Royce. Понятно, что она вряд ли могла порадовать настоящего «феррариста» и интересовала в основном американских покупателей. Появление на дорожных моделях гоночных технологий в виде роботизированной трансмиссии изменило ситуацию. И в 2002 году появляется суперкар Enzo – первая модель Ferrari, у которой вообще нет модификации с обычной механической коробкой, только роботизированная! В 2006 году на Ferrari 599 GTB Fiorano дебютирует трансмиссия F1 SuperFast, меняющая передачи за 100 миллисекунд.
Есть и еще одна причина, по которой конструкторы отказались от педали сцепления. В 2016 году технический директор Lamborghini Маурицио Реджани говорил о том, что главная проблема – сцепление. «Уже на старом Diablo усилие на педали было 42 килограмма». Из-за этого не все водители выжимали его полностью, результат – жалобы на быстро сгорающее сцепление. Двигатели выдавали все больший крутящий момент, нагрузка на сцепление росла. В современных автомобилях для выжима сцепления пришлось бы прилагать усилие до 70 кг! Но теперь водителей никто не заставляет качать ноги, вместо этого привод сцепления сделали автоматическим.
Ну а раз привод все равно уже есть, то нетрудно автоматизировать всю систему – благо электроники в машинах уже в девяностые годы было вполне достаточно. Для работы АБС, не говоря уже о системах стабилизации, на автомобилях появилось множество датчиков, собирающих параметры движения. А управление впрыском топлива располагало данными о работе двигателя. Исходя из этих параметров, можно было довольно точно выбирать алгоритм работы трансмиссии.
Первым Lamborghini c «автоматом» стал Gallardo в 2003 году – роботизированную трансмиссию L140 для него поставляла компания Graziano, которая выпускала МКП и для Ferrari. Она же сделала ультрабыструю семиступенчатую коробку ISR для Aventador – передачи менялись за 50 миллисекунд! Ни один водитель не способен переключать передачи так быстро.
Некоторые компании сохраняют верность гидромеханическим передачам – на новые Ford Mustang и Chevrolet Corvette устанавливают десятиступенчатую ГМП совместной разработки Ford и General Motors. В планетарных передачах и с гидротрансформатором переключение происходит вообще без разрыва потока мощности.
Дайте два!
Конструкторы продолжали искали способ сократить время переключения. И это помогла сделать трансмиссия с двойным сцеплением.
Идею такой коробки предложил еще в тридцатые годы Адольф Кегресс – он нам известен как создатель полугусеничных автомобилей для российского Императорского гаража. После революции Кегресс вернулся во Францию и продолжил работать на Citroen. В 1935 году он спроектировал четырехступенчатую коробку передач с двойным сцеплением. В то время в Европе были распространены преселекторные трансмиссии: водитель небольшим рычажком выбирал следующую передачу, а затем при нажатии педали передача включалась. На этой идее и была основана конструкция Кегресса – одно сцепление соединяет с двигателем четные передачи, другое нечетные, так что пока машина едет, например, на первой, можно включить вторую, и затем перейти на более высокую ступень размыканием одного сцепления и замыканием другого. Только в коробке Кегресса переключение происходило не по команде водителя, а автоматически, посредством гидропривода. В 1939 году был построен опытный экземпляр Citroen Traction Avant с такой трансмиссией, названной AutoServe. Продолжению работ помешала война. Но заявку на патент Кегресс все-таки подал, и она была одобрена уже после войны и смерти изобретателя (Кегресс скончался в 1943 году), и не только во Франции, но и в США. В 1961 году коробки с двойным сцеплением использовали англичане на Hillman Minx, однако эти коробки оказались настолько ненадежными, что их в итоге поменяли на МКП.
История трансмиссий с двойным сцеплением продолжила компания Porsche, один из сотрудников которой вспомнил о патенте Кегресса, и показал его Фердинанду Пиеху. В 1983 году на гоночной модели «956» появилась первая пятиступенчатая трансмиссия с двойным сцеплением. В то время Фердинанд Пиех возглавлял спортивные программы не только Porsche, но и Audi, так что новая технология пришла и к «четырем кольцам». В 1985 году PDK установили на раллийной Audi Sport quattro S1, и благодаря новой трансмиссии машина разгонялась до 100 км/ч менее чем за три секунды! В итоге Вальтер Рёрль выиграл австрийское ралли Semperit. Правда. вылетел на следующем ралли в Великобритании. В 1986 году в ралли была запрещена группа В, и Audi ушла из ралли.
Porsche продолжала участвовать в кольцевых гонках. PDK поставили на модель «962С» – и новая трансмиссия стала известной, когда этот Porsche выиграл гонку в Монце в 1986-м. Педаль сцепления, в отличие от Sportomatic, осталась – она была нужна для трогания с места. Однако при переключении передач она не использовалась, сцепления размыкали электрогидравлические приводы. Водителей смущала невозможность «перепрыгивать» через передачи (устройство коробки предполагает переход только на одну ступень «вверх» или «вниз»), но выигрыш во времени переключения обеспечивал достаточно высокую динамику. Автоматизации тогда не было – водитель мог выбрать лишь направление переключения на следующую ступень. Тем не менее система получилась сложной и ненадежной, и это помешало установке PDK (Porsche Doppelkupplungsgetriebe – «Трансмиссия с двойным сцеплением Порше») на дорожные автомобили, что планировали сделать уже на моделях «924» и «944», а затем и на потенциальном преемнике суперкара «959». В итоге соревнование за клиента выиграл, может, не такой быстрый, зато более надежный и удобный Tiptronic в 1990 году.
Первым серийным автомобилем с трансмиссией с двойным сцеплением стала самая мощная (241 л.с.) и быстрая версия Volkswagen Golf под названием R32 в конце 2002 года. Серийные модели Porsche c PDK появились в 2005 году. Ferrari и Lamborghini долго считали, что достаточно быстрое переключение обеспечивают и роботизированные коробки с одним сцеплением, у которых имелось важное преимущество – они легче, чем аналогичные трансмиссии с двойным сцеплением. Но в 2008 году Ferrari California получила семиступенчатую коробку с двойным сцеплением от Getrag, а в 2014-м трансмиссия Doppio Frizione (в пер. с итал. «Двойное сцепление») появилась и на Lamborghini Hurracan. Эра суперкаров с «механикой» закончилась навсегда. На некоторых моделях Porsche с не самыми мощными двигателями еще можно заказать МКП в качестве бесплатной опции, хотя компания уже давно не вкладывает деньги в разработку новых моделей «механики».
В «Формуле 1» трансмиссии остались полуавтоматическими – авторы регламента «королевских гонок» считают, что пилоты должны иметь возможность показать свою квалификацию. Это единственная причина, по которой трансмиссию не автоматизируют. Но выжимать сцепление для переключения не нужно. А еще эта трансмиссия секвентальная – переключать передачи можно только последовательно, на одну вниз или вверх. С 2014 года в коробках для Ф1 может быть не более восьми передач, и передаточные отношения нельзя заменять в течение сезона, как было раньше.
Для дорожных спортивных автомобилей стандартом стали трансмиссии с двойным сцеплением. Их можно считать наиболее перспективным вариантом для обычных моделей – по крайней мере, до перехода на электропривод, которому коробки передач не нужны совсем.