Что такое роботизированная коробка передач: 6 правил, о которых мало кто знает :: Autonews

Роботизированная коробка передач. Как работает?

Роботизированная коробка передач — разновидность полуавтоматических КПП, которая объединяет черты механической коробки и автоматической. Как и в механической коробке, переключение скоростей в роботизированной коробке передач происходит по требованию водителя.

В данной статье поговорим про тип коробки передач — ‘роботизированная’.

Что такое роботизированная коробка?

Вместо третьей педали, которую нужно выжать для переключения скоростей в автомобиле с механической коробкой передач, в автомобиле с роботизированной коробкой передач две педали. А роль третьей педали играет целая система сенсоров, передатчиков и исполнительных механизмов, которые при помощи бортового компьютера переключают коробку без участия водителя и сцепления.

Компьютер синхронизирует работу деталей коробки, а некоторые электронные системы способны научиться распознавать стиль вождения водителя и предугадывать его действия.

В стандартных автомобилях массового производства у роботизированной КПП ручка переключения скоростей находится там же, где и ручка механической коробки, но вместо Ж-образного переключения, ручка переключается только вперед или назад.

Как работает роботизированная КПП?

Роботизированная коробка передач работает следующим образом. При переключении ручки передач и нажатии педали газа сенсоры передают информацию в блок управления, который в свою очередь передает сигнал в коробку передач. Сенсоры коробки передач также сообщают в блок информацию о действующей скорости и новом требовании переключения скоростей.

Блок управления синхронизирует информацию, полученную от сенсоров, и выбирает оптимальную скорость и время переключения скоростей и обеспечивает слаженность работы механизмов коробки передач. При этом принимается в расчет скорость вращения двигателя, работа кондиционера, показатели спидометра.

Бортовой компьютер роботизированной КПП управляет гидромеханикой, который смыкает или размыкает сцепление. Этот процесс происходит синхронно с действием водителя, переключающего ручку скоростей. Гидромеханический блок использует тормозную жидкость из тормозной системы для запуска гидравлического цилиндра, обеспечивающего движение актуатора.

Преимущество системы основано на том, что электроника реагирует быстрее человека и более точно, поэтому ‘выжать’ сцепление можно без участия водителя. Для парковки автомобиля, обратного хода или нейтрального положения трансмиссии водитель должен предварительно выжать обе педали одновременно, после этого можно выбрать один из трех вариантов.

Сцепление нужно только, чтобы машина пришла в движение. Для быстрого переключения скорости на более высокую необходимо убрать ногу с педали газа, чтобы двигатель сбавил обороты для подходящей скорости. Для этого ручка передачи скоростей должна стоять на нужной позиции.

Роботизированные коробки передач.



Роботизированная коробка передач (РКПП, или робот) представляет собой механическую КПП, в которой функция переключения передач возлагается на сервопривод, управляемый электронным блоком управления.
Этот тип коробок передач можно отнести к автоматическим, поскольку водитель освобождается от необходимости самостоятельного выбора передач и их ручного переключения.

Автомобиль, оборудованный роботизированной коробкой передач, не имеет педали сцепления, поскольку управление сцеплением полностью возлагается на автоматический сервопривод.
Структура роботизированной КПП включает механическую коробку передач, блок управления переключением передач (актуатор переключения передач), и блок управления сцеплением (актуатор сцепления). Актуаторы робота управляются электронным блоком управления посредством сигналов, формируемых специальной программой на основании показаний различных датчиков.

Блок управления (ЭБУ) коробки передач может быть самостоятельным, либо совмещенным электронной системой управления двигателем (ЭСУД).
Актуаторы переключения передач и управления сцеплением могут быть с гидравлическими или электрическими исполнительными механизмами, и управлять однодисковым или двухдисковым сцеплением.

Гидравлические исполнительные механизмы работают благодаря давлению жидкости (масла), которое создается в системе специальным гидронасосом, т. е. такие механизмы могут образовываться парами гидроцилиндр-гидронасос, либо гидромотор-гидронасос. Воздействие на конечное звено сервопривода обычно осуществляется посредством системы рычагов или зубчатых передач. Несмотря на ряд преимуществ, этот тип сервопривода несколько дороже в производстве, чем электрический, поэтому обычно устанавливается на более дорогих моделях автомобилей.

Гидравлический привод имеют следующие конструкции коробок передач: ISR (Independent Shifting Rods) (Lamborghini), SMG (BMW), Quickshift (Renault), R-Tronic (Audi), Selespeed (Alfa Romeo).

Электрические исполнительные механизмы чаще всего используют для работы портативные электродвигатели постоянного тока, которые также воздействуют на конечное звено сервопривода через рычаги и зубчатые передачи. Однако в актуаторах сцепления обычно используется комбинированный электрогидравлический сервопривод, в котором электродвигатель через систему рычагов и передач воздействует на главный цилиндр сцепления, а дальше усилие передается рабочему цилиндру рабочей жидкостью гидропривода.

Электрический привод отличает относительно невысокая скорость работы (время переключения передач

0,3-0,5 с) и меньшее энергопотребление. Гидравлический привод предполагает постоянное поддержание давления в гидросистеме посредством насоса, который отнимает энергию у двигателя, однако он более быстрый при переключении передач, способствуя динамике разгона автомобиля. Эти качества и определяют область применения «роботов» с электрическим приводом на бюджетных автомобилях, с гидравлическим приводом – на более дорогих моделях машин.

Электрическим приводом оснащаются следующие конструкции коробок передач: Easytronic (Opel), Allshift (Mitsubishi), Dualogic (Fiat), Durashift EST (Ford), MultiMode (Toyota), SensoDrive (Citroen), 2-Tronic (Peugeot).



Актуатор управления сцеплением имеет электронную связь с педалью тормоза – нажатие на эту педаль приводит к выключению сцепления, которое затем включается при отпущенной тормозной педали.

Актуатор переключения передач коробки-робота содержит, чаще всего, два привода – один управляет перемещением рычагов выбора передачи по горизонтали (или вертикали), другой – поворачивает рычаги и валы вдоль оси в ту или иную сторону.
Согласование работы отдельных элементов управления роботизированной коробкой передач осуществляет ЭБУ, программа которого управляется многочисленными датчиками, устанавливаемыми в приводе (различные датчики положения и скорости).

При управлении автомобилем с роботизированной коробкой передач водитель нажимает на педаль тормоза, запускает двигатель, и устанавливает вручную первую (или заднюю – обозначение «R») передачу в автоматическом режиме (обозначение режима — «А», «Е» или «D»).
При отпускании педали тормоза и нажатии на акселератор автомобиль начинает движение в выбранном направлении.

По мере нарастания скорости автомобиля автоматика переключает передачи на более высокие, и наоборот – по мере снижения скорости происходит включение более низких передач.
Роботизированные коробки могут использоваться и в ручном режиме (режим «М»), т. е. водитель может самостоятельно управлять переключением передач (значки «+» и «-»).
Включенная нейтральная передача обычно высвечивается значком «N» на щитке приборов.

По сравнению с гидромеханической АКПП роботизированная коробка передач имеет ряд преимуществ, которые сказываются, в первую очередь, на динамике и экономичности автомобиля. Автомобиль с роботом разгоняется, как правило, резвее, чем с АКПП. Кроме того, роботизированная коробка передач обеспечивает экономию топлива примерно на 25% в сравнении с гидравлическими АКПП, и значительно дешевле в обслуживании и ремонте.

К недостаткам РКПП можно отнести необходимость в периодических настройках сцепления по мере износа диска (или дисков) сцепления, а также более жесткое переключение передач по сравнению с АКПП.

При движении в пробках и при неграмотном управлении роботизированная коробка быстрее изнашивается, а ее актуаторы могут сбиться с настроек. Тем не менее, по мере усовершенствования конструкции актуаторов и применению современных технологий и программного обеспечения, роботизированные коробки передач все чаще встречаются на легковых автомобилях разных производителей.

Ниже приведен видеоролик, в котором подробно поясняется принцип работы роботизированной коробки перемены передач.

***

***

Ступенчатые коробки передач



Главная страница

• Страничка абитуриента

Дистанционное образование

• Группа ТО-81
• Группа М-81
• Группа ТО-71
  

Специальности

• Ветеринария
• Механизация сельского хозяйства
• Коммерция
• Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК. 01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики
• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

Механическая коробка передач.

Роботизированная КПП — АВТОАД

Содержание

1. Что такое роботизированная коробка передач.

2. Принцип работы роботизированной коробки передач.

3. Устройство роботизированной коробки передач.

4. Особенности работы РЦПП.

5. Особенности роботизированной коробки передач DSG.

6. Преимущества и недостатки.

 

 

Любой современный автомобиль не может плавно заводиться и двигаться, если в его устройстве нет трансмиссии. На сегодняшний день существует большое разнообразие всевозможных коробок передач, которые не только позволяют водителю выбрать тот вариант, который соответствует его финансовым возможностям, но и позволяют получить максимальный комфорт при вождении. Поговорим подробнее о том, что такое роботизированная коробка передач, ее основные отличия от механической, а также рассмотрим принцип работы этого агрегата.

 

 

Работа коробки передач практически идентична механической, за исключением некоторых особенностей. Механизм системы включает в себя множество деталей, составляющих уже привычную механическую версию коробки. Основным отличием роботизированной коробки передач является ее микропроцессорное управление. В таких коробках переключение передач осуществляется электроникой на основе данных двигателя, педали газа и колесных датчиков.

Роботизированную коробку тоже можно назвать автоматом, но это неправильное название. Дело в том, что АКПП часто используется как общее понятие. Да, у того же вариатора есть автоматический режим переключения передаточных чисел, так что похоже, что это тоже автомат. По сути, по устройству и принципу работы робот больше похож на механическую коробку.

Внешне отличить АКПП от МКПП невозможно, так как они могут иметь идентичный селектор и корпус. Проверить трансмиссию можно только во время движения автомобиля. Каждый тип агрегата имеет свои особенности эксплуатации.

Основная цель роботизированной трансмиссии — максимально облегчить управление автомобилем. Водителю не нужно самому переключать передачи, ведь работу делает блок управления. Помимо комфорта, производители АКПП стремятся удешевить свою продукцию. На сегодняшний день робот является самым бюджетным типом коробки передач после механики, но он не обеспечивает такого комфорта вождения, как вариатор или автомат.

 

 

Роботизированная трансмиссия может автоматически или полуавтоматически переключаться на следующую передачу. В первом случае микропроцессорный блок получает сигналы от датчиков, на основании которых срабатывает запрограммированный производителем алгоритм.

Большинство коробок передач оснащены ручным селектором. При этом скорости все равно будут включаться автоматически. Единственное, водитель может самостоятельно сигнализировать о моменте включения повышенной или пониженной передачи. Аналогичный принцип работы имеют некоторые автоматические коробки передач типа Tiptronic.

Чтобы увеличить или уменьшить скорость, водитель перемещает рычаг селектора в направлении + или -. Из-за этого варианта некоторые люди называют эту передачу последовательной или последовательной.

Роботизированная коробка работает по следующей схеме:

1. Водитель нажимает на тормоз, запускает двигатель и переводит переключатель режимов движения в положение D;
2. Сигнал с блока поступает на блок управления коробкой;
3. В зависимости от выбранного режима блок управления активирует соответствующий алгоритм, по которому будет работать блок;
4. В процессе движения датчики передают в «мозг робота» сигналы о скорости автомобиля, о нагрузке на силовой агрегат, а также о текущем режиме работы коробки передач;
5. Как только показатели перестают соответствовать программе, установленной с завода, блок управления дает команду на переключение на другую передачу. Это может быть как увеличение, так и уменьшение скорости.

Когда водитель едет на автомобиле с механической коробкой передач, он должен чувствовать свою машину, чтобы определить момент переключения на другую передачу. В роботизированном аналоге происходит аналогичный процесс, только водителю не нужно думать, когда перевести рычаг коробки передач в необходимое положение. Вместо этого это делает микропроцессор.

Система отслеживает всю информацию со всех датчиков и подбирает оптимальную передачу для конкретной нагрузки. Для того чтобы электроника переключала передачи, трансмиссия имеет гидромеханический привод. В более распространенном варианте вместо гидромеханики устанавливается электропривод или сервопривод, который включает/выключает сцепление в коробке (кстати, это имеет некоторое сходство с автоматической коробкой передач — сцепление находится не там, где оно в МКПП, а именно возле маховика, но в корпусе самой трансмиссии).

Когда блок управления сигнализирует о том, что пора переключаться на другую скорость, первым включается первый электрический (или гидромеханический) сервопривод. Он открывает трущиеся поверхности сцепления. Затем второй сервопривод перемещает шестерни механизма в нужное положение. Затем первый медленно отпускает сцепление. Такая конструкция позволяет механизму работать без участия водителя, поэтому у автомобиля с роботизированной трансмиссией нет педали сцепления.

Многие селекторы имеют фиксированное положение передачи. Этот так называемый типтроник позволяет водителю самостоятельно контролировать момент переключения на более высокую или более низкую скорость.

 

 

На сегодняшний день существует несколько типов роботизированных трансмиссий для легковых автомобилей. В некоторых накопителях они могут отличаться друг от друга, но основные детали остаются идентичными.

Вот компоненты коробки передач:

1. Сцепление. В зависимости от производителя и модификации узла это может быть одна деталь с фрикционной поверхностью или несколько однотипных дисков. Чаще всего эти элементы находятся в охлаждающей жидкости, которая стабилизирует работу агрегата, предотвращая его перегрев. Преселективный или двойной вариант считается более эффективным.
2. Основная часть — обычная механическая коробка. Каждый производитель использует разные запатентованные конструкции. Например, робот от марки Mercedes (Speedshift) имеет внутреннюю автоматическую коробку передач 7G-Tronic. Отличие агрегатов только в том, что вместо гидротрансформатора используется сцепление с несколькими фрикционными дисками. Аналогичный подход у BMW. Его трансмиссия SMG основана на шестиступенчатой ​​механической коробке передач.
3. Сцепление и привод коробки передач. Есть два варианта – с электроприводом или гидромеханическим аналогом. В первом случае сцепление выжимается электродвигателем, а во втором — гидроцилиндрами с клапанами ЭМ. Электропривод работает медленнее гидравлики, но не нуждается в поддержании постоянного давления в магистрали, от которой работает электрогидравлический тип. Гидравлический робот гораздо быстрее переходит на следующий этап (0,05 секунды против 0,5 секунды у электрического аналога). На бюджетные автомобили в основном устанавливается электрическая коробка передач, а на спорткары премиум-класса – гидромеханическая, так как крайне важна скорость переключения передач без прекращения подачи мощности на карданный вал.
4. Датчик. Таких деталей у робота очень много. Они следят за множеством различных параметров трансмиссии, например, за положением вилок, оборотами первичного и вторичного валов, в каком положении заблокирован селектор, температурой охлаждающей жидкости и т.д. Вся эта информация отправляется на устройство управления механизмом.
5. ЭБУ представляет собой микропроцессорный блок, в котором запрограммированы различные алгоритмы с различными показателями, поступающими от датчиков. Этот блок подключен к основному блоку управления (оттуда поступают данные о работе двигателя), а также к электронным системам блокировки колес (ABS или ESP).
6. Исполнительные механизмы — гидроцилиндры или электродвигатели в зависимости от модификации коробки.

 

 

Для плавного старта автомобиля водитель должен правильно пользоваться педалью сцепления. После того, как он включит первую или заднюю передачу, ему нужно плавно отпустить педаль. Когда водитель чувствует зацепление колес, отпуская педаль, он может увеличить обороты двигателя, чтобы машина не заглохла. Так работает механика.

Идентичный процесс происходит на работе. Только в этом случае от водителя не требуется большого мастерства. Ему нужно только перевести переключатель коробки в соответствующее положение. Автомобиль начнет двигаться в соответствии с настройками блока управления.

Простейшая модификация с одним сцеплением работает так же, как и классическая механика. Однако есть одна проблема – электроника не фиксирует обратную связь от сцепления. Если человек способен определить, насколько плавно нужно отпускать педаль в том или ином случае, то автоматика работает более жестко, поэтому движение автомобиля сопровождается заметными рывками.

Особенно это чувствуется в модификациях с электроприводом исполнительных механизмов — во время переключения передачи сцепление будет находиться в разомкнутом состоянии. Это будет означать разрыв потока крутящего момента, из-за чего автомобиль начнет тормозить. Поскольку скорость вращения колес уже меньше включенной передачи, возникает небольшой рывок.

Инновационным решением этой проблемы стала разработка модификации с двойным сцеплением. Ярким представителем такой трансмиссии является Volkswagen DSG. Давайте подробнее рассмотрим его особенности.

 

 

Аббревиатура расшифровывается как коробка передач прямого переключения. По сути, это две механические коробки, установленные в одном корпусе, но с одной точкой подключения к шасси автомобиля. Каждый механизм имеет свою муфту.

Главной особенностью этой модификации является преселективный режим. То есть пока первый вал работает с включенной передачей, электроника уже подключает соответствующие передачи (при разгоне на повышение передачи, при торможении — на понижение) второго вала. Главный привод должен только отключить одно сцепление и включить другое. Как только от блока управления поступает сигнал о переходе на другую ступень, рабочее сцепление выключается, и тут же включается второе с уже включенными передачами.

Такая конструкция позволяет ездить без сильных рывков при разгоне. Первые разработки преселективной модификации появились в 80-х годах прошлого века. Однако затем роботы с двойным сцеплением стали устанавливать на раллийные и гоночные автомобили, в которых большое значение имеет скорость и точность переключения передач.

Если сравнивать коробку DSG с классическим автоматом, то у первого варианта больше преимуществ. Во-первых, за счет более привычной конструкции основных элементов (за основу производитель может взять любой готовый механический аналог) такая коробка будет продаваться дешевле. Этот же фактор влияет и на обслуживание агрегата – механика надежнее и проще в ремонте.

Это позволило производителю установить инновационную трансмиссию на бюджетные модели своей продукции. Во-вторых, многие владельцы автомобилей с такой коробкой передач отмечают увеличение экономичности автомобиля по сравнению с идентичной моделью, но с другой коробкой передач.

 

 

Рассмотренный тип передачи имеет как положительные, так и отрицательные стороны. К достоинствам коробки можно отнести:

• Такую трансмиссию можно использовать в связке с силовым агрегатом практически любой мощности;
• По сравнению с вариатором и автоматом, роботизированная версия дешевле, хотя и является достаточно инновационной разработкой;
• Роботы надежнее других АКПП;
• За счет внутреннего сходства с механикой проще найти специалиста, который возьмется за ремонт агрегата;
• Более эффективное переключение передач позволяет использовать мощность двигателя без критического увеличения расхода топлива;
• Благодаря повышенной эффективности машина выбрасывает меньше вредных веществ в окружающую среду.

Несмотря на очевидные преимущества перед другими АКПП, у робота есть несколько существенных недостатков:

• Если автомобиль оснащен однодисковым роботом, то поездку на таком транспортном средстве нельзя назвать комфортной. При переключении передач будут заметны рывки, как будто водитель резко бросает педаль сцепления на механику.
• Чаще всего в агрегате выходят из строя сцепление (снижение плавности включения) и исполнительные механизмы. Это усложняет ремонт трансмиссий, так как они имеют небольшой срок службы (около 100 тысяч километров). Сервоприводы редко ремонтируются, а новый механизм стоит дорого.
• Что касается сцепления, то ресурс диска тоже очень мал — около 60 тысяч. При этом примерно на половине ресурса приходится «подключать» коробку по условиям поверхности трения деталей.
• Если говорить о преселективной модификации DSG, то она оказалась надежнее за счет меньшего времени переключения передач (благодаря этому машина не так сильно тормозит). Несмотря на это, они все же страдают адгезией.
• Принимая во внимание перечисленные факторы, можно сделать вывод: равных по надежности и сроку службы механике до сих пор нет. Если упор делается на максимальный комфорт, то лучше выбрать вариатор (в чем его особенность, читайте здесь). Следует учитывать, что такая трансмиссия не даст возможности экономить топливо.

 

 

Источник.

Робототехника | Nabtesco

Оптимальная ось для вашего робота

Шестерни Nabtesco делают вашего робота более точным и эффективным

Чрезвычайно динамичный

Циклоидная конструкция зубчатых колес Nabtesco обеспечивает высокую скорость и быстрое ускорение при работе с захватом и перемещением

Абсолютно точный

Прецизионные шестерни от Nabtesco придают вашему сварочному роботу необходимую «чувствительность» для точной обработки

Исключительно долгий срок службы

Наши износостойкие шестерни обеспечивают долгий срок службы и бесперебойную работу в течение всего периода использования

Компактная конструкция

Наши Инженеры разработали шестерни Nabtesco, чтобы они были очень компактными для легкой интеграции в приложения с ограниченным пространством

Технический документ-Загрузить

Как построить робота?

Технический документ-Загрузить «6-осевой роботизированный редуктор»

Запрос на скачивание

Имя *

Компания *

Телефон *

Электронная почта *

Почтовый индекс

Город

Сохранить данные в куки?

Лидер мирового рынка! Сектор робототехники полагается на Nabtesco.

Наши прецизионные шестерни используются более чем в 60 % всех промышленных роботов по всему миру! Это делает Nabtesco бесспорным лидером мирового рынка в области роботизированных передач!

Несмотря на то, что требования к роботам и механизмам роботов варьируются в зависимости от применения, всегда востребованы динамика и точность, а также низкий износ на протяжении всего жизненного цикла. Pick & Place и другие погрузочно-разгрузочные работы требуют высокой скорости, повторяемости и точного позиционирования тяжелых грузов. С другой стороны, покрасочный робот никогда не должен отклоняться от заданного пути: даже небольшие вибрации или отклонения от траектории вызывают неравномерное нанесение краски и низкую скорость первого прохода.

Циклоидные шестерни нашего производства идеально подходят для таких применений! Шестерни Nabtesco серий RV-N, RV-C, RF-P и RH-N специально адаптированы к требованиям робототехники.

Свяжитесь с нами

Идеальное индивидуальное решение для вашего индивидуального применения

Благодаря нашему многолетнему опыту и собственным инженерным разработкам мы поможем вам разработать решения, отвечающие вашим требованиям.