Необходимость в наращивании ступеней в коробках передач была вызвана несколькими факторами. Вступили в действие экологические нормы, в соответствии с которыми выбросы углекислоты в атмосферу в среднем должны приближаться к 120 г/км с поэтапным снижением до 90 г/км. А такие показатели достижимы только в диапазоне оборотов турбированного двигателя от 1500 до 2000. Поэтому потребовалось снизить порог работы силовых агрегатов с 3000 и ниже, для чего стали использовать коробки передач с большим количеством ступеней и с иными передаточными отношениями.
В итоге теперь на городских скоростях около 65-80 км/ч коробка удерживает мотор в рамках этого коридора. А на междугородней трассе при скорости в 110 км/ч коробка тоже не дает стрелке тахометра заползти выше 2000 оборотов. Крутящего момента на низах и мощности моторов вполне достаточно, чтобы справиться с аэродинамическим сопротивлением воздуха. Однако если автомобиль движется по безлимитному автобану в Германии с гораздо большей скоростью, то для экономии потребовалась новая — девятая — ступень автоматической трансмиссии. Она позволяет ехать столь же экономично до 130 км/ч.
Рост эффективности
Раньше всех 9-ступенчатую трансмиссию применил на своих моделях Mercedes-Benz. Его автомат 9G-Tronic дебютировал на седане E-класса E350 BlueTec. Автомобиль стал заметно экономичнее. Если раньше Mercedes-Benz E350 BlueTec с 252-сильным 3-литровым дизелем с 7-ступенчатым автоматом в городском цикле потреблял 6,7 л в смешанном цикле, то после смены трансмиссии автомобиль укладывался уже в 6,4 л солярки на 100 км пробега. Правда, в загородном цикле потребление осталось прежним.
КПД новой коробки повысилось более заметно и составляет невероятные 92%. Для сравнения: у предыдущего мерседесовского автомата КПД приближался только к 85%.
Вслед за Mercedes-Benz 9-ступенчатую трансмиссию взял на вооружение Land Rover. Она была применена на Range Rover Evoque. Причем эта коробка разработана для автомобилей с поперечным расположением двигателя и занимает заметно меньше места, чем большой агрегат на E-классе. Трансмиссия 9НР проектировалась немецкой компанией ZF с использованием необычной схемы с вертикальным расположением планетарных рядов.
У новой трансмиссии первая скорость имеет меньшее передаточное отношение, из-за чего ее называют внедорожной, так как она отчасти имитирует работу понижающей коробки. Кроссовер способен с ее помощью передвигаться по зыбкому грунту и по камням. Вторая передача предназначена для старта с места, а для высоких скоростей используются 8 и 9 ступени.
Американский ответ
Для более быстрого переключения ZF 9НР изменен механизм работы фрикционов и клапанов. Коробка переключается всего за 150 мс, причем может даже перескакивать через три-четыре ступени. Если водитель топнет по педали газа, чтобы резко ускориться, то автомат сбросит восьмую или девятую ступень и переключится сразу на шестую. Как утверждается, 9-ступенчатая коробка ZF 9НР на 16% эффективнее по КПД, чем старая 6-диапазонная АКПП той же фирмы.
Не отстают и американцы. Компания General Motors представила седан Chevrolet Malibu с 2,0-литровым наддувным бензиновым мотором и с 9-ступенчатой гидромеханикой Hydra-Matic 9T50 собственной разработки. Передаточное отношение первой ступени у нее 4,69, а высшей — 0,62. Для сравнения: у старого 6-ступенчатого автомата передаточное отношение первой ступени составляет 4,58, а высшей — 0,75. Это значит, что на первой передаче автомобиль может увереннее двигаться под высокой нагрузкой, тянуть в гору прицеп или трейлер, а на высшей ступени машина тратит гораздо меньше топлива. Топливная экономичность автомобиля улучшилась на 3%.
Предел развития
Между тем автомобильная промышленность может на долгое время остановиться на 9-ступенчатой коробке и уже не будет разрабатывать варианты трансмиссий с большим количеством диапазонов работы.
Руководитель американского подразделения компании ZF Хулио Каспари заявил, что классические планетарные автоматы уже подошли к венцу развития. Наращивать ступени выше 9-10 с технической точки зрения невыгодно. Конструкция становится громозкой и тяжелой, а крутящего момента двигателя на 2 тысячах оборотов не хватает, чтобы на скоростях свыше 130 км/ч справляться с набегающим потоком воздуха.
Как заявил директор ZF Стефан Зоммер, за порогом в 9 ступеней нарушается баланс между эффективностью и сложностью конструкции. Снижается надежность, и растут расходы на производство. В общем, достигаемая эффективность не компенсирует затрат.