Автоматические коробки передач ZF-Ecomat – Основные средства

В. Мамедов

В начале пятидесятых годов транспортные компании, эксплуатирующие городские автобусы, были обеспокоены высокой утомляемостью водителей и частым выходом из строя механизмов сцепления, что сказывалось на эффективности перевозок. Идя навстречу их пожеланиям, немецкая фирма Zahnradfabrik в 1955 году предложила оснащать автобусы трехступенчатой полуавтоматической трансмиссией с автоматическим выбором нужной передачи.

Общий вид коробки передач ZF-Ecomat в разрезе

Рост интенсивности городского движения и передача в ФРГ функций кондуктора водителю потребовали еще большего облегчения условий его труда. ZF откликнулась на это выпуском двухступенчатой автоматической коробки с гидротрансформатором и электрогидравлической системой управления. До 70-х такие коробки широко применялись в Европе, однако требования транспортников к трансмиссии все возрастали. Теперь автобусам требовался больший запас ускорения, чтобы покинуть остановку и быстро влиться в поток транспорта. С другой стороны, увеличилась нагрузка и на тормозную систему. Двухступенчатая коробка уже не удовлетворяла автобусостроителей и ZF принялась за разработку нового агрегата – более совершенного, сложного и дорогого.

Для снижения себестоимости требовалось выпускать его в больших количествах, для чего попытались продавать трансмиссию производителям грузовиков. Оказалось, что они готовы устанавливать на развозные грузовые автомобили, мусоровозы, пожарные машины и строительные самосвалы, работающие в городских условиях, автоматическую коробку передач, имеющую приемлемую цену.

Общий вид коробки передач ZF-Ecomat в разрезе

Набрав пакет заказов, ZF в течение пяти лет силами 60 инженеров разработала семейство автоматических коробок ZF-Ecomat, первая партия которых была выпущена в 1978 году.

Спустя многие годы и по сей день, эти коробки остаются одними из лучших в мире и охотно приобретаются ведущими автомобильными фирмами: MAN, DaimlerChrysler, Renault V.I., Volvo, Neoplan, NISSAN, Scania, IVECO, Bova, Isuzu, Daewoo и другими. Среди российских производителей их охотно покупают ЛиАЗ, ПАЗ, ГолАЗ и другие заводы. Всего коробок семейства ZF-Ecomat выпускается около 15 тысяч в год.

Завод в Фридрихсхафене производит три основные модификации – НР500, НР590 и НР600. Каждая из них рассчитана на свой диапазон развиваемых двигателями крутящих моментов. Коробки унифицированы на 80%, оригинальными у них являются лишь гидротрансформатор и планетарные ряды. Выпускают их в четырех-, пяти- и шестиступенчатом исполнении, включая варианты с двумя рядами передаточных чисел: высшим и низшим. Познакомимся с конструкцией Ecomat поближе.

Расположенный со стороны входного вала гидротрансформатор через насосное колесо связан с двигателем.

Основные модули или составные части коробки ZF-Ecomat: 1 – модуль гидротрансформатора; 2 – модуль масляного насоса; 3 – модуль замедлителя; 4 – модуль планетарной коробки передач; 5 – модуль системы управления коробкой передач

Гидротрансформатор имеет насосное, турбинное и направляющее (реактор) колеса. Приводимое двигателем насосное колесо создает круговой поток масла, который, попадая на турбинное колесо, меняет направление. Задача реактора – снова изменить направление потока масла – в насосное колесо, при этом на реакторе возникает момент, складывающийся с моментом турбины. Отношение выходного момента к входному называется коэффициентом гидротрансформатора. Если коэффициент трансформации равен единице, опора реактора на корпусе освобождается и он свободно начинать вращаться в потоке масла. Затем механизм сцепления срабатывает и крутящий момент от двигателя напрямую передается на коробку передач: гидротрансформатор «выходит из игры».

За гидротрансформатором расположен масляный насос, приводимый от двигателя. Он подает масло в первую очередь в гидротрансформатор, а также в гидравлическую систему управления и механическую часть коробки передач. Там же находится клапан, регулирующий давление в гидросистеме, и клапан системы смазки агрегата.

На выходном турбинном валу гидротрансформатора расположен ротор , устанавливаемого по заказу тормоза-замедлителя. Его статор неподвижно закреплен внутри корпуса.

Устройство гидротрансформатора: 1 – турбинное колесо; 2 – насосное колесо; 3 – реактор

Тормоз-замедлитель коробок ZF-Ecomat – узел, работающий независимо от включенной передачи и гидротрансформатора и выполняющий свою задачу на любой скорости. Особенностью конструкции замедлителя является так называемая решетка, разделяющая статор на две части. Три пружины, расположенные по диаметру решетки, при выключении замедлителя отжимают ее в положение, при котором камеры открыты: создаваемая ротором смесь масла и воздуха проходит через статор практически без всякого сопротивления. При включении замедлителя масло под давлением подается на кольцевой элемент, который приводит в рабочее положение решетку, образующую вторую половину лопастного колеса. Приводимое в движение ротором масло подается в его карманы, где кинетическая энергия превращается в тепловую.

В результате установки такого замедлителя долговечность тормозных накладок увеличивается в 5 раз, при этом сам гидрозамедлитель работает столько, сколько служит трансмиссия.

Мощность двигателя так же, как и тормозное усилие замедлителя передается через механическую часть коробки передач, состоящую из трех простых планетарных рядов, соединенных между собой через фрикционы – сцепления и тормозные механизмы, различным способом, благодаря чему возможно получение четырех, пяти или шести ступеней. Фрикционы включаются с помощью гидравлического привода. При каждом переключении вступает в действие только одно, соответствующее включаемой ступени сцепление, которое передает крутящий момент от двигателя только тогда, когда блокирующий элемент готов передать полную мощность без прерывания тягового усилия.

Основные элементы конструкции коробок: 1 – ведущий элемент; 2 – гидротрансформатор; 3 – механизм сцепления, блокирующий гидротрансформатор; 4 – гидрозамедлитель; 5 – многодисковые сцепления; 6 – ленточные тормозные механизмы; 7 – фланец отбора мощности

Во время переключения с помощью электрического сигнала от соответствующего датчика давление в системе согласовывается с нагрузкой двигателя. В результате осуществляется мягкое и надежное переключение без преждевременного износа элементов. Расположение системы управления переключением ступеней в масляном поддоне облегчает и упрощает работы по техническому обслуживанию, так как почти на всех автомобилях к нижней части коробки передач доступ свободный.

Управление автоматической коробкой передач для выбора движения вперед или назад осуществляется кнопочным или рычажным переключателем. Сигнал от него передается на электромагнитные клапаны, включающие соответствующие сцепления. Датчик, механически связанный с топливным насосом высокого давления, регистрирует нагрузку двигателя и подает сигнал на гидромодулятор системы управления, который формирует давление в соответствии с нагрузкой двигателя. Так нагрузка двигателя формирует не только давление в гидроприводе сцеплений, но и влияет на выбор той или иной передачи. Микропроцессор через индуктивные датчики, установленные на валу турбины и вторичном валу коробки передач, контролирует их частоты вращения и по заранее запрограммированным точкам автоматически переключает ступени.

Микропроцессор работает по двум программам переключения. В зависимости от сопротивления движению выбирается та, которая предусматривает мощностной или экономический режим.

Электронное управление переключением позволяет агрегатировать ZF-Ecomat с разными двигателями. Только тип НР500 используется в настоящее время со 120-ю силовыми агрегатами. Хорошо работают эти коробки и с двигателями отечественного производства.

Постоянное совершенствование конструкции позволяет этим коробкам удерживать прочные позиции на рынке. С годами сфера их применения на автотранспорте постоянно расширяется.

Зачет автоматом — журнал За рулем

Автоматические коробки передач ZF Ecomat фигурируют в списках оборудования практически всех крупных производителей автобусов. Поговорим об особенностях и правильной эксплуатации немецких агрегатов.

История создания автобусных автоматических коробок передач ZF уходит в далекие пятидесятые годы двадцатого века. В те времена немецкие инженеры столкнулись с необходимостью облегчить труд водителей городских автобусов и уменьшить простой техники, приходящей на замену узлов сцепления. Первые автоматические коробки, которые фирма ZF Friedrichshafen AG создала для автобусов, имели гидротрансформатор и всего две передачи. Однако идея оказалась настолько удачной, что получила дальнейшее развитие, и в 1979 году на свет появились первые серийные образцы ZF Ecomat, имеющие уже четыре передачи. В 1998 году появилось второе поколение коробок, названное Ecomat II. От предшественников агрегаты отличались полностью электронным управлением, наличием интерфейса и модификациями с 5-ю и 6-ю передачами. В 2005 компания выводит на рынок третье поколение — Ecomat IV, которое имело оптимизированную гидравлическую схему с минимальными гидравлическими потерями, что позволило не только снизить расход топлива, но и обеспечить более мягкое включение передач.

Первые поставки коробок Ecomat были осуществлены в 1997 году в рамках тендера мирового банка. В общей сложности было поставлено около 1500 коробок передач в составе автобусов Mercedes-Benz. Новые поставки коробок передач Ecomat продолжились в 2007 году. Ситуация изменилась благодаря началу поставки в Москву современных низкопольных городских автобусов ЛиАЗ и «Волжанин», соответствующих экологическому стандарту Евро-3. На них устанавливаются автоматические коробки ZF. За четыре года интенсивной эксплуатации этой техники сервисный отдел компании «ZF Россия» накопил богатый опыт по ремонту и обслуживанию коробок передач семейства Ecomat.

Технические характеристики

Технические характеристики

Технические характеристики

Следи за уровнем

Любой агрегат требует периодического контроля технических жидкостей. Коробки Ecomat комплектуются мерным щупом, на который нанесены пять меток. Между двумя нижними должен находиться уровень масла при работающем двигателе и непрогретой трансмиссии. Чтобы не ошибиться на щупе, между данными метками написано 30 градусов Цельсия. Пара меток выше указывает уровень масла прогретой до 85°C коробки передач при работающем двигателе. Самая верхняя метка щупа соответствует уровню масла в АКП при неработающем двигателе.

Ecomat

Переключаемая под нагрузкой автоматическая коробка передач Ecomat

Переключаемая под нагрузкой автоматическая коробка передач Ecomat

Контроль уровня масла в трансмиссии лучше производить по меткам, соответствующим уровню масла в прогретой коробке передач, то есть по метке 85° C (для справки: один сантиметр длины щупа соответствует приблизительно одному литру объема масла в поддоне). Зная это, можно легко прикинуть необходимое количество масла для доливки. В крышке-горловине мерного щупа находятся вентиляционные отверстия сапуна. Дно крышки должно быть чистым. В противном случае сапун может оказаться забит. При этом в коробке образуется избыточное давление, проявляемое «потением» агрегата маслом. На машинах с большими пробегами встречается коррозия на мерных щупах, особенно на старых версиях АКП, где крышка сделана из стали. Замена щупа от АКП другой спецификации чревата неправильными данными об уровне масла (щупы коробок различаются длиной). То есть щуп должен быть от конкретной модели АКП.

Перечень смазочных материалов

Заливай рекомендованное

Своевременная замена масла и масляного фильтра, использование качественных расходных материалов — залог надежной и бесперебойной работы коробок передач. Компания ZF выложила в свободный доступ списки допущенных к заливке масел на сайте www.zf-russia.ru в разделе «сервис». Для автоматических коробок передач необходимо открыть список TE-ML 14. Список поделен на 4 группы: A, B, C, E. Внимательно прочитайте файл перед выбором марки масла, потому что каждая группа соответствует разной периодичности замены. От завода-изготовителя коробки передач приходят уже заправленными маслом ZF Ecofluid A Plus. ZF ограничивает пробег до замены масла в тяжелых российских условиях эксплуатации 120 000 километрами или двумя годами. В пределах одной группы масел допустимо их смешивание без потери пробега (интервала замены). В случаях добавления масел из меньшей группы замену масла следует производить по пробегу меньшей группы, то есть сокращать интервал. При каждой замене масла необходимо менять масляный фильтр. Экономить на этом бессмысленно, так как стоимость фильтра несоизмерима с потерями, к которым может привести, например, его разрушение от старости (приводит к засорению масляных магистралей и дальнейшему отказу). На некоторых моделях автобусов в связи с сильной теплонагруженностью АКП ZF допускает использование масел только из группы E, что указано в инструкции по эксплуатации данного транспортного средства. Использование масел меньших групп в данном случае может привести к повреждению АКП.

Замена масла и фильтров

Замена масла и фильтров

Замена масла и фильтров

Следи за градусом

Автоматические коробки передач очень чувствительны к перегреву. При работе гидрозамедлителя масло разогревается до 140° C, после чего сразу, минуя масляный поддон, попадает в теплообменник, подключенный к системе охлаждения двигателя. Неисправная система охлаждения не обеспечивает требуемую эффективность отвода тепла, в результате коробка работает с перегревом, а ее ресурс падает. Предельная температура масел группы Е в поддоне коробки составляет 105° C. При достижении данного порога на панели приборов загорается лампа перегрева АКП (если она предусмотрена заводом-производителем ТС). Предельная температура работы масел групп А, В, С составляет не более 100° C. Причиной перегрева коробки чаще всего является неисправность системы охлаждения ТС.

Проводи диагностику

Система коробок передач ZF Ecomat имеет систему диагностики TestManPro, в которую входят специальная программа, адаптер и соединяющие кабели. Разумеется, необходим переносной компьютер. С помощью диагностики можно с легкостью найти повреждение электропроводки, отсутствие питания на каком-либо выводе и проанализировать входные данные в ЭБУ, влияющие на корректную работу АКП. Для профилактики случайных отказов мы рекомендуем периодически, например, при каждом проведении регламентного технического обслуживания, проводить диагностику коробки передач.

Краткий справочник

Рекомендации по обслуживанию и признаки типовых неисправностей АКП

№1 На любом автомобиле с ГМП существует блокировка включения передачи/режима Drive до тех пор, пока не нажата педаль тормоза. Если блокировка не работает, то, скорее всего, неисправен датчик, контакт которого должен быть замкнут при нажатой педали тормоза. В зависимости от производителя транспортного средства расположение датчика на разрешение включения передачи различается. На грузовиках и автобусах датчик чаще всего представляет собой простой пневмовыключатель, который установлен в пневматической магистрали после педали тормоза.

№2 При проведении сварочных работ необходимо отсоединять блок управления АКП от электропроводки автобуса. Это позволит исключить его повреждение индуктивными токами, которые возникают в замкнутых цепях при использовании электросварки.

№3 Достаточно частой неисправностью является отсутствие питания на блоке управления АКП. Ее верный признак: коробка передач не работает. С помощью диагностики ZF TestmanPro вычислить данную проблему элементарно: вы просто не сможете подключиться к системе.

№4 Если не работает гидрозамедлитель АКП, то прежде всего необходимо проверить исправность педали тормоза и целостность электропроводки, по которой идет сигнал на блок управления коробкой. Помните, что гидрозамедлитель включается при любом нажатии на педаль тормоза и действует вплоть до полной остановки автобуса. Разумеется, если конструктивно не предусмотрена иная схема включения. Причиной «отказа» гидрозамедлителя может стать и  нажатая педаль газа. Все эти неисправности проще всего диагностировать с помощью системы TestManPro, проанализировав входящие сигналы в блок управления АКП.

№5 На любой современной машине можно встретить мультиплексную проводку — на автобусах она называется CAN-шина. Она соединяет блок управления двигателем, коробки передач, системой ABS и другими, если они имеются. Это провода, подключенные к каждому из блоков по специальной схеме — по ним двигатель и коробка передач обмениваются пакетами данных, АКП получает сигналы о нажатии на педаль акселератора, поступают данные об оборотах двигателя и т. д. Если происходит обрыв или короткое замыкание CAN-шины, коробка передач теряет необходимую информацию о двигателе и переходит в аварийный режим. В нем не обеспечивается плавное (!) — переключение передач, не работает гидрозамедлитель и активны только первые четыре передачи. Также невозможна блокировка гидротрансформатора. Для диагностики CAN-шины требуется консультация инженера завода-производителя транспортного средства, так как на различных моделях автобусов CAN-шины проложены по-разному.

№6 Иногда на автобусах с большими пробегами теряется плавность переключения передач. Причин этому может быть множество, но наиболее распространенная — падение реальной мощности двигателя. При этом блок управления АКП получает по CAN-шине ошибочную информацию о развиваемом ДВС крутящем моменте и использует неверные данные для расчета точки переключения передач. Удостовериться в правильности диагноза можно, проведя так называемый стоптест: в режиме Drive и при полном нажатии на обе педали мотор должен выйти на обороты максимальной мощности приблизительно за шесть секунд.

№7 При определенных режимах работы гидрозамедлителя коробок передач ZF Ecomat в его полость из емкости (гидроаккумулятора) дополнительно впрыскивается масло. Происходит это за счет подачи воздуха в емкость из пневматической системы автобуса. Управляет процессом специальный электромагнитный клапан. Именно он в первую очередь требует проверки при обнаружении недостаточной эффективности работы гидрозамедлителя. Если же система работает исправно, но эффективность гидрозамедлителя снизилась, значит, это связано с перегревом АКП.

№8 Довольно часто встречаются случаи с размораживанием системы охлаждения АКП в зимнее время года. Вызвано это применением в системе воды, некачественной или не соответствующей климатическим условиям охлаждающей жидкости. Такая «жидкость» замерзает в системе охлаждения и может повредить теплообменник коробки передач, что приведет к попаданию охлаждающей жидкости в масло АКП и дальнейшему ее отказу.

Зачет автоматом

Автоматические коробки передач ZF Ecomat фигурируют в списках оборудования практически всех крупных производителей автобусов. Поговорим об особенностях и правильной эксплуатации немецких агрегатов.

Зачет автоматом

ZF Ecomat – CPTDB Wiki

Серия ZF Ecomat представляла собой серию трансмиссий для автобусов, впервые представленную в 1980 году. Трансмиссии Ecomat могли быть оснащены ретардером и функцией остановки автомобиля в нейтральном положении. Трансмиссии Ecomat предлагались в вариантах с 4, 5 или 6 скоростями.

Расшифровка названия передачи

xHP-xxx

x л.с. = количество передач

• Доступные значения
  • 4
  • 5
  • 6

xHP = H

гидравлический преобразователь и P лантарный редуктор

xHP- xxx = Серия приемки входного крутящего момента

• 50x
  • Общее использование
    • Автобусы 30-35 футов
• 59x
  • Общее использование
    • Автобусы 40-45 футов
• 60x
  • Общее использование
    • Автобусы
    • Арктические автобусы
• хХП-хх4
  Серия
  • • 0 Коробка передач оригинального поколения
    • 2 Второе поколение представлено в 2001 г.
    • 4 Третье поколение представлено в 2006 г.

Например, 5HP-592 соответствует пятиступенчатой ​​коробке передач ZF Ecomat II, способной передавать 1250 Нм входного крутящего момента через маховик двигателя. Который обычно используется на 35-45-футовых транзитных автобусах.

Различия

На протяжении многих лет в трансмиссию вносились технологические усовершенствования.

Экомат 2

• Новый модуль CAN Shift, таким образом, C после имени
• Новый 5HP-602 Verison доступен с альтернативными передаточными числами (2,81 1,84 1,36 1,00 0,80)
• Модернизированная электроника

Ecomat 4

• Topodyn для регулирования переключения передач в зависимости от рельефа местности. До сих пор Ecomat поставлялся с предустановленными точками переключения передач. Использование настроек производительности в диапазоне от Super Economy до Power. Доступно с 2008 г.
• Увеличенный крутящий момент на HP604C

Технические характеристики

Тип (5- или 6-ступенчатая)	Макс. входной крутящий момент	Макс. входная скорость	Масса с ретардером	1	2	3	4	5	6	Р
HP502C	1100 Нм	2800	355 кг	3,43	2,01	1,42	1	0,83	0,59	4,84
HP552C	Н/Д	Н/Д	Н/Д	3,43	2,01	1,42	1	0,83	0,59	4,84
HP592C	1250 Нм	2800	357 кг	3,43	2,01	1,42	1	0,83	0,59	4,84
ХП602К	1600 Нм	2650	368 кг	3,43	2,01	1,42	1	0,83	0,59	4,84
HP504C	1100 Нм	2800	355 кг	3,43	2,01	1,42	1	0,83	0,59	4,84
HP554C				3,43	2,01	1,42	1	0,83	0,59	4,84
HP594C	1250 Нм	2800	357 кг	3,43	2,01	1,42	1	0,83	0,59	4,84
ХП604К	1750 Нм	2650	368 кг	3,43	2,01	1,42	1	0,83	0,59	4,84

ZF Ecomat 4 Mate N-Lock 9 контактов Диагностический кабель – Mechnician

ZF Ecomat 4 Mate N-lock 9-контактный диагностический кабель для использования с диагностическим прибором Jaltest для диагностики систем ZF Ecomat.

Мониторинг состояния вашей машины

Состояние машины и компонентов

Подключите и контролируйте состояние систем вашего оборудования в режиме реального времени с помощью Jaltest Diagnostics. Устраняйте неполадки в любых выявленных проблемных областях и быстрее разрешайте ситуации.

Идентификация, диагностика, устранение

Считыватель кодов неисправностей

Узнайте, какие коды неисправностей активны или были вызваны вашим оборудованием, подключившись к нему с помощью диагностического кабеля Jaltest. Система автоматически может считывать подключенные системы, чтобы найти любые коды неисправностей. Определите коды, продиагностируйте ситуацию и выполните необходимые шаги, чтобы вернуть ваше оборудование в эксплуатацию.

Схемы подключения

Jaltest предоставляет схемы подключения вашей системы, чтобы вы могли просматривать схемы подключения компонентов и системы, а также техническую информацию для визуализации вашей установки.

чтение и запись

Измерение важного

Чтение и запись данных с вашего оборудования и сохранение их в рабочем задании. Запускайте пробные версии во время записи и устанавливайте триггеры на определенные значения. Просматривайте данные, необходимые для принятия решений.

Почему стоит выбрать Механик

Техническая поддержка

Мы знаем, что иногда вам нужна помощь в диагностике, калибровке или изменении параметров. Вот почему Mechnician предоставляет техническую поддержку с 8:30 до 19:00 по восточному стандартному времени, чтобы помочь вам получить информацию и ответы, необходимые для поддержки вашего оборудования.

Диагностический комплект Jaltest Construction & Heavy Equipment

4 475,00 $

Продажа

Комплект диагностического компьютера Jaltest для строительства и тяжелого оборудования

Обычная цена 8 295,00 долларов США Цена продажи$5,814.00 Сэкономьте $2481,00

Продажа

Диагностический компьютер Jaltest Deluxe Комплект для строительства и тяжелого оборудования

Обычная цена 9 955,00 долларов США Цена продажи$6,564.