Некоторые подробности по автоматической коробке передач, предложенной немцами для "Москвича-400" в первые послевоенные годы. И нет, речь шла не о полноценном "автомате", как у американцев, а о механической коробке передач, к которой был приделан довольно грубый по своему принципу действия механизм, обеспечивающий автоматический перебор передач за счёт действия центробежной силы (именно перебор передач, а не полноценный алгоритм работы "автомата", поскольку у коробки не было ни силового регулятора, сдвигающего моменты переключения передач в зависимости от требуемой динамики разгона, ни функции "кик-даун").
Ещё в далёком 2008 году журналом "Авторевю" в оборот была введена информация о работе в первые послевоенные годы на востоке Германии находящихся под контролем советской оккупационной администрации многочисленных КБ автомобильного профиля, занимавшихся, в том числе, и разработками для Московского завода малолитражных автомобилей (объём и содержание этих работ до сих пор являются спорной темой, в которую я не хочу углубляться). Среди прочего, в первой посвящённой им статье проскакивала и фотография опытной автоматической коробки передач, разработанной (а точнее — как мы потом увидим, скорее адаптированной) немцами для "Москвича-400":
Естественно, такая информация разожгла жгучий интерес, но каких-либо подробностей очень долго не появлялось. Заранее извиняюсь, если я "проворонил" более ранние публикации, но насколько мне известно впервые мало-мальски подробное описание устройства этой коробки появилось в статье Сергея Ионеса в журнале "АКППро" за июнь 2019 года, посвящённой "автоматам" для "Москвичей" различных поколений. Правда, увы, в этой статье рассказывалось в основном о намного более поздних АКП, использовавшихся на автомобилях этой марки в семидесятые годы — ставившейся АЗЛК немецкой Borg-Warner и разработанной Ижевским заводом совместно с НАМИ. Но и приведённой в ней информации о немецкой коробке для "Москвича-400" оказалось достаточно для того, чтобы выйти на другие источники, в которых рассказывается о той же самой конструкции. На основе чего можно также придти и к определённым выводам в отношении её потенциальных перспектив.
Надо сказать, что факт создания сразу после войны немцами для СССР автоматической коробки передач меня всегда сильно удивлял. Дело в том, что до войны со своими разработками "автоматов" у немцев дела обстояли, мягко говоря, не очень: если какие-то работы и велись, то ни к каким практическим результатам они не привели ни до, ни после войны, и в конечном итоге немцы создали "свой" без всяких оговорок работоспособный и пригодный для массового выпуска автомат только тогда, когда скопировали американский. О причинах этого как раз можно в какой-то мере судить, если посмотреть на то, что ими было предложено для "Москвича".
Итак, для начала — о том, что конкретно предложили нам немцы. Очень хорошо, что сотрудникам МЗМА пришло в голову сделать на одной из опубликованных в статье С. Ионеса фотографий подпись автоматическая коробка передач "Крайс", потому что это позволяет отследить её происхождение от конкретной довоенной конструкции: об исходной версии этой коробки передач, созданной до войны инженером Фрицем Крайсом, была опубликована статья в английском журнале Commercial Motor за 8 сентября 1939 года. К сожалению, англичане не пишут о том, для каких моделей автомобилей она разрабатывалась (в частности - были ли среди них "Опель Кадетт"), да и вообще не упоминают прямо её немецкое происхождение (что и понятно, учитывая дату статьи). Но принцип её действия описывается со вполне достаточной полнотой.
Схема, приведённая англичанами, в некоторых местах более внятна, чем та, которую начертили сами немцы, поэтому дальше мы будем пользоваться и той, и другой:
С самого начала я начал подозревать, что полноценным гидромеханическим "автоматом" в привычном смысле этого слова там и не пахло, и мои подозрения полностью подтвердились. Это было то, что сейчас называют "роботом", причём довольно примитивным — чисто механическим, реагирующим только на число оборотов двигателя, без учёта нарузки, фактической скорости автомобиля, степени нажатия педали "газа" и прочих факторов, которые отслеживает система управления АКП обычного типа.
Как видно из представленной схемы, "автомат" состоял из двух частей — трёхвальной механической коробки передач и управляющих переключением передач трёх автоматически срабатывающих центробежных сцеплений (A, B, C), которые именно в таком порядке последовательно включались в работу по мере увеличения скорости движения автомобиля (а точнее - оборотов коленвала его двигателя). Также важную роль в работе коробки передач играли три роликовые муфты свободного хода (они же обгонные муфты, они же "бендиксы" на сленге автомобилистов), две из которых были задействованы при переключении передач и не допускали одновременного включения двух передач.
С коленчатым валом двигателя был жёстко соединён пустотелый цилиндрический барабан, состоящий из двух частей: выполненной зацело с маховиком передней и крепящейся к ней на болтах штампованной задней. Между ними располагалась кольцевая проставка. Внутренние плоскости передней и задней частей барабана, а также проставки, использовались в качестве фрикционных поверхностей, входивших в зацепление с имевшими форму колец колодками двух центробежных сцеплений — переднего С и заднего В (по принципу действия эта часть коробки отчасти напоминает уже рассматривавшиеся нами тормоза типа Ausco-Lambert).
На наружной поверхности задней части этого фрикционного барабана было установлено третье центробежное сцепление А, имевшее на своей наружной части два ряда колодок. Эти колодки при срабатывании сцепления А входили в зацепление со внутренней поверхностью ещё одного, заднего фрикционного барабана, который охватывал первый барабан снаружи и был жёстко связан с шестернёй первой передачи 1 в коробке передач. Центробежные сцепления были настроены таким образом, что размыкались при несколько более низком числе оборотов, чем замыкались. Это позволяло избежать ситуации, когда при "пограничной" скорости сцепление постоянно то включалось, то выключалось.
Коробка передач по расположению валов и шестерён в общих чертах копировала обычную трёхвальную механическую коробку передач и отчасти повторяла её по принципу действия, но в деталях сильно от неё отличалась. Вместо одного сцепления и зубчатых муфт, фиксирующих шестерни на валах, для последовательного введения в зацепление тех или иных шестерён в ней использовались те самые три центробежных сцепления.
Выходной вал коробки, через который вращение передавалось далее на карданный вал, проходил через весь агрегат в длину; он опирался спереди на опорный подшипник, установленный в торце коленчатого вала двигателя, а сзади — на шарикоподшипник, расположенный в задней стенке картера коробки. С выходным валом была жёстко соединена (в английской схеме при помощи шлицов, в немецкой — шпонкой) ступица переднего центробежного сцепления С. Также на выходном валу через обгонную муфту была установлена промежуточная шестерня 3, через которую на этот вал передавалось вращение с промежуточного вала коробки при движении на первой и второй передачах.
На выходной вал был нанизан концентричный ему полый вал второй передачи, который был выполнен как единое целое с шестернёй второй передачи 2 и также был жёстко соединён со ступицей заднего центробежного сцепления В. Шестерня второй передачи была связана с проходящим внутри неё выходным валом коробки передач при помощи муфты свободного хода. Эта муфта не участвовала в переключении передач и была частью механизма, который служил для того, чтобы "поставленная на передачу" машина не скатывалась при парковке на уклоне (подробности его устройства нигде не упоминаются, только наличие).
На полый вал второй передачи был, в свою очередь, нанизан короткий и также полый вал первой передачи, выполненный зацело с шестернёй первой передачи 1 и жёстко соединённый с задним фрикционным барабаном.
Ниже всей этой системы из трёх концентричных валов в картере коробки передач был установлен промежуточный вал, на котором имелись три шестерни, находящиеся в постоянном зацеплении с шестернями 1, 2 и 3. Шестерня, находящаяся в постоянном зацеплении с шестернёй первой передачи 1, была установлена на валу через муфту свободного хода.
Задний ход включался вручную при помощи рычага; также этот же рычаг служил для включения "нейтрали" и принудительного замыкания муфты свободного хода шестерни второй передачи (англичане пишут, что это было нужно для "проверки её работоспособности", но я подозреваю, что это был режим принудительной второй передачи, который в этой коробке мог выступать как аналог "кик-дауна" обычного автомата; но это не точно).
При рычаге в нейтральном (крайне переднем) положении, выходной вал полностью разобщался с коленчатым валом двигателя, как и у обычной "механики". Кстати, забавно, что на немецкой схеме для обозначения режимов работы трансмиссии используются английские буквы N – D – L – R, взятые с американских "автоматов".
При рычаге в положении движения (втором спереди) и двигателе на холостых оборотах машина оставалась на месте, так как все центробежные сцепления коробки передач были разомкнуты и вращение с маховика никуда не передавалось. Только когда водитель нажимал на "газ" и повышал обороты выше холостых, начинало срабатывать центробежное сцепление А; его колодки плавно вступали в зацепление с поверхностью заднего фрикционного барабана и начинали передавать на него вращение с переднего барабана. Это вращение, в свою очередь, передавалось на шестерню первой передачи 1, с неё на промежуточный вал, а с него — на промежуточную шестерню и далее на выходной вал коробки передач, приводящий во вращение кардан и ведущие колёса. Автомобиль плавно трогался с места (подозреваю, что именно для обеспечения плавности трогания и нужна была конструкция сцепления А, отличающаяся от остальных).
При дальнейшем повышении числа оборотов двигателя сцепление первой передачи А оставалось замкнутым, но после достижения определённого порога начинало замыкаться и сцепление второй передачи В. При этом вращение начинало передаваться на промежуточный вал уже через шестерню второй передачи 2 и соответствующую ей среднюю шестерню на промежуточном валу. Передняя же шестерня промежуточного вала благодаря муфте свободного хода разобщалась со своим валом и вращалась свободно, не передавая крутящий момент.
Наконец, при ещё большем увеличении оборотов с определённого момента начинало замыкаться сцепление третьей передачи С. При этом оказывались замкнуты все центробежные сцепления, и крутящий момент передавался с маховика непосредственно на ведущие колёса без редукции. Шестерни 2 и 3 при этом свободно вращались благодаря своим обгонным муфтам; промежуточный вал в передаче момента также не участвовал (хотя и продолжал вращаться на оборотах, соответствующих передаточному числу второй передачи, поскольку сцепление В оставалось замкнутым).
При снижении числа оборотов и замедлении автомобиля происходил обратный процесс: сцепления последовательно размыкались и передачи переключались "вниз", вплоть до полного размыкания всех сцеплений и остановки автомобиля.
Подробности устройства механизма заднего хода на чертежах и схемах видны очень плохо, но ясно, что при перемещении рычага в положение R происходило изменение направления вращения выходного вала на противоположное за счёт введения в зацепление какой-то дополнительной пары шестерён. Также в этой коробке был неким образом реализован режим L, в котором, судя по всему, коробка не переключалась выше второй (или, возможно, первой) передачи, что могло использоваться для движения в тяжёлых дорожных условиях и в некоторых других ситуациях.
Как видно, конструкция предложенной немцами коробки передач была достаточно несложной по сравнению с полноценным гидромеханическим "автоматом" и по-своему остроумной, но её работоспособность при практической эксплуатации вызывает серьёзные вопросы. В частности, вызывает сомнения плавность переключения передач при столь примитивной системе управления и отсутствии в трансмиссии гидравлического элемента — гидромуфты или гидротрансформатора (как известно, GM так и не смогла добиться от прототипов своего "гидраматика" приемлемой плавности работы, пока в их конструкцию не была добавлена гидромуфта). Есть и вопросы к долговечности работающих "на сухую" фрикционных элементов сцеплений — а то, что они в этой конструкции работают "на сухую", ясно из наличия сальника в месте прохода валов из задней половины картера в переднюю (напомню, в нормальном "автомате" фрикционы и ленточные тормоза работают в масляной ванне, и именно это позволяет им достигать ресурса в десятки и даже сотни тысяч километров), а также малогабаритных роликовых муфт свободного хода при передаче ими значительного крутящего момента (ну хорошо, примерно такие же есть и в некоторых "автоматах" - но узел всё получился бы равно весьма нагруженный, требующий хорошей стали и стабильной термообработки деталей).
Но главное - в отличие от любого нормального "автомата", эта коробка не имела ни силового регулятора, который обеспечивал бы перенос момента переключения передачи в зависимости от степени нажатия на педаль"газа", ни "кик-дауна", давшего бы возможность резкого ускорения при "тапке в пол" за счёт переключения коробки на передачу "вниз". А без этой функции, к примеру, обгон на трассе превращался бы в сущее мучение (вероятно, что именно для такого случая и имелся режим L, позволяющий вручную перейти на вторую передачу для резкого ускорения, но наверняка этого мы уже скорее всего не узнаем). В общем - вождение автомобиля с такой коробкой должно было быть достаточно специфичным, особенно в режимах, отличающихся от равномерного набора скорости и плавного замедления.
Не берусь судить насчёт уровня техники и технологии в Германии в целом, но данная коробка передач по своей конструкции явно не опережала достигнутый к тому времени в СССР уровень ни на "20 и более лет", как указано в упомянутой в самом начале статье, ни вообще на какое-либо их количество. Ничего такого уж принципиально нового для отечественной техники в предложенной немцами коробке не было - к примеру, в СССР ещё до войны испытывалась "Эмка" с отчасти похожим по принципу действия чисто механическим "автоматом", в котором для переключения передач также использовалась центробежная сила. Причём он даже в чём-то был более прогрессивен, чем немецкий — например, в нём в качестве исполнительного механизма использовалась не трёхвальная коробка передач, а "планетарка", как на настоящей АКП. Кстати, проблемы с ним были во многом связаны как раз с выходом из строя муфты свободного хода.
Другое дело - что после появления в США полноценных автоматических коробок передач, оказавшихся оптимальным для того времени решением проблемы, все подобные "недоавтоматы" мигом перешли в разряд пережитков прошлого, и хотя в некоторых странах с ними и продолжали экспериментировать с переменным успехом, едва ли не основным аргументом при этом было принципиальное нежелание делать как американцы. На деле, при всей своей кажущейся привлекательности, задача "автоматизации" механической коробки передач оказалась намного сложнее, чем это казалось поначалу, и эпоха дееспособных массовых "роботов" пришла гораздо, гораздо позже - после распространения микропроцессорных систем управления.
Разумеется, предложенный немцами советской стороне готовый образец, который они ещё и адаптировали к выпускаемой у нас машине, не мог не вызвать интереса, но весь вопрос в том, насколько он оказался пригоден для реальной эксплуатации. А с этим, судя по всему, были серьёзные проблемы, раз его не довели до ума ни сами немцы до войны, ни мы с теми же немцами после. Об этом же написано и в упомянутой выше статье С. Ионеса, в которой указывается, что изначально предложенная МЗМА конструкция (напомню - разработанная ещё к 1939 году и к тому времени какое-то время доводившаяся самими немцами) всё же работала неудовлетворительно и по итогам испытаний нуждалась в серьезной доработке. Видимо, в этом состоянии она и осталась перманентно.
Данный принцип работы коробки не был применён после войны ни одной фирмой в мире — а это означает, что у него имелись принципиально неустранимые недостатки, делающие такую коробку неконкурентоспособной с "нормальными" автоматами, даже несмотря на менее сложную и потенциально менее дорогую в производстве конструкцию. Судя по всему, в СССР поступили совершенно верно, испытав немецкое чудо техники и, наверняка убедившись в его непригодности для практического применения, положив папку с отчётом об испытаниях на самую дальнюю полку архива, откуда её достали только современные историки. Дальнейшие эксперименты на МЗМА и в НАМИ велись уже с нормальными гидромеханическими "автоматами".
Существует также информация о том, что для той же модели была разработана и полноценная гидромеханическая автоматическая трансмиссия - но это уже иная тема, не имеющая прямого отношения к предмету данной статьи.
