Как работает роботизированная кпп: Как работает роботизированная коробка передач — ДРАЙВ

Как работает роботизированная коробка передач — ДРАЙВ

Чтобы ответить на этот вопрос, придётся вспомнить устройство обычной механической коробки передач. Основу классической «механики» составляют два вала — первичный (ведущий) и вторичный (ведомый). На первичный вал через механизм сцепления передаётся крутящий момент от двигателя. Со вторичного вала преобразованный момент идёт на ведущие колёса. И на первичный, и на вторичный валы посажены шестерни, попарно находящиеся в зацеплении. Но на первичном шестерни закреплены жёстко, а на вторичном — свободно вращаются. В положении «нейтраль» все вторичные шестерни прокручиваются на валу свободно, то есть крутящий момент на колёса не поступает.

Перед включением передачи водитель выжимает сцепление, отсоединяя первичный вал от двигателя. Затем рычагом КПП через систему тяг на вторичном валу перемещаются специальные устройства — синхронизаторы. При подведении муфта синхронизатора жёстко блокирует на валу вторичную шестерню нужной передачи.

После включения сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом начинает передаваться на вторичный вал, а от него — на главную передачу и колёса. Для сокращения общей длины коробки вторичный вал часто делят на два, распределяя ведомые шестерни между ними.

Упрощённая схема работы 5-ступенчатой механической коробки передач.

Принцип действия роботизированных коробок передач абсолютно тот же. Единственное отличие в том, что смыканием/размыканием сцепления и выбором передач в «роботе» занимаются сервоприводы — актуаторы. Чаще всего это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Но встречаются и гидравлические актуаторы.

Роботизированная КПП SensoDrive применяется на автомобилях марки Citroen.

Управляет актуаторами электронный блок. По команде на переключение первый сервопривод выжимает сцепление, второй перемещает синхронизаторы, включая нужную передачу. Затем первый плавно отпускает сцепление.

Таким образом, педаль сцепления в салоне больше не нужна — при поступлении команды электроника всё сделает сама. В автоматическом режиме команда на смену передачи поступает от компьютера, учитывающего скорость движения, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других систем. А в ручном — приказ на переключение отдаёт водитель при помощи селектора КПП или подрулевых лепестков.

Фирма Ricardo на примере «робота» Easytronic от модели Opel Corsa предложила заменить раздельные актуаторы для сцепления и выбора передачи одиночным электромагнитным актуатором. Благодаря этому уменьшились размеры и масса агрегата. И самое главное — механизм выбора передачи стал работать в восемь раз быстрее, а общий период разрыва потока мощности сократился до 0,35 с. Вверху — серийный Easytronic, внизу — рисунок разработки Ricardo.

Проблема «робота» — отсутствие обратной связи по сцеплению. Человек чувствует момент смыкания дисков и может переключить скорость быстро и плавно. А электроника вынуждена перестраховываться: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, «робот» надолго разрывает поток мощности от двигателя к колёсам во время переключения. Получаются дискомфортные провалы на разгоне. Единственный способ достичь комфорта при переключениях — сократить их время. А это, увы, означает рост цены всей конструкции.

Пионером массового использования преселективных коробок стал концерн Volkswagen, использующий DSG (S tronic у Audi) как на переднеприводных, так и на полноприводных моделях с продольно и поперечно установленными двигателями. Аббревиатура DSG (Direct Shift Gearbox — коробка прямого включения) стала нарицательным для коробок с двумя сцеплениями — хотя на самом деле это просто товарный знак.

Революционным решением стала появившаяся в начале 80-х трансмиссия с двумя сцеплениями DCT (dual clutch transmission). Рассмотрим её работу на примере 6-ступенчатой коробки DSG концерна Volkswagen. У коробки два вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как у шестиступенчатой «механики» Гольфа. Фокус в том, что первичных валов тоже два: они вставлены друг в друга по принципу матрёшки. Каждый из валов соединяется с двигателем через отдельное многодисковое сцепление. На внешнем первичном валу закреплены шестерни второй, четвёртой и шестой передач, на внутреннем — первой, третьей, пятой и заднего хода. Допустим, автомобиль начинает разгон с места. Включается первая передача (муфта блокирует ведомую шестерню первой передачи). Замыкается первое сцепление, и крутящий момент через внутренний первичный вал передаётся на колёса. Поехали! Но одновременно с включением первой передачи умная электроника прогнозирует последующее включение второй — и блокирует её вторичную шестерню. Именно поэтому такие коробки ещё называют преселективными. Таким образом, включены две передачи сразу, но заклинивания не происходит, — ведущая шестерня второй передачи находится на внешнем валу, сцепление которого пока разомкнуто.

Состояние DSG при движении на первой передаче. Муфтами блокированы шестерни 1-й и 2-й передач.

Когда машина достаточно разгонится и компьютер решит повысить передачу, размыкается первое сцепление и одновременно замыкается второе. Крутящий момент теперь идёт через внешний первичный вал и пару второй передачи. На внутреннем валу уже выбрана третья. При замедлении те же операции происходят в обратном порядке. Переход происходит практически без разрыва потока мощности и с фантастической скоростью. Серийная коробка Гольфа переключается за восемь миллисекунд. Сравните со 150 мс на Ferrari Enzo!

Состояние DSG после переключения на 2-ю передачу. 3-я передача ожидает своей очереди.

Коробки с двойным сцеплением экономичнее и быстрее традиционных механических, а также более комфортны, чем «автоматы». Главный их недостаток — высокая цена. Вторую проблему — неспособность передавать большой крутящий момент — решили с появлением DSG фирмы Ricardo на 1000-сильном купе Bugatti Veyron. Но пока удел большинства суперкаров — «роботы». Хотя, например, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano — не чета опелевскому Изитронику: время переключения у суперробота исчисляется десятками миллисекунд.

Роботизированная коробка AMG Speedshift, устанавливаемая на новейший SL 63 AMG, представляет собой модифицированный мерседесовский «автомат» 7G-Tronic. Только крутящий момент вместо тяжёлого и инертного гидротрансформатора передаёт одинарное многодисковое «мокрое» сцепление. Благодаря применению сложных электрогидравлических актуаторов время переключения составляет 0,1 с.

Сегодня коробки DCT есть не только у Фольксвагена, но и у компаний BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Преселективные коробки признали даже инженеры Porsche, которые используют в своих машинах только проверенные технологии. Аналитики прогнозируют, что в будущем наиболее распространёнными трансмиссиями станут DCT и вариаторы. А дни третьей педали, похоже, сочтены — скоро она исчезнет даже из самых драйверских спорткаров. Человечество выбирает то, что удобнее.

РКПП — роботизированная коробка передач, «робот»

РКПП — роботизированная коробка передач (коробка «робот), которая позволяет выбирать и включать необходимую передачу без участия водителя, то есть автоматически. При этом ошибочно полагать, что роботизированная трансмиссия является одной из разновидностей АКПП (гидромеханический автомат).

Прежде всего, чтобы понять, что такое роботизированная коробка передач, для начала необходимо вспомнить устройство и принцип работы обычной механической коробки (МКПП). Так вот, фактически роботизированная коробка является той же «механикой», однако автоматическое переключение передач в данном типе КПП становится возможным благодаря наличию боков управления и электронно-механических исполнительных устройств.

Устройство, особенности и принцип работы роботизированной коробки передач

Как уже было сказано выше, РКПП состоит из механической коробки передач, а также дополнительных устройств для выжима сцепления, выбора и переключения передачи. Данные устройства называются актуаторами (актуатор сцепления, актуатор выбора передачи). Также коробка «робот» имеет собственную систему управления, которая представляет собой ЭБУ коробкой и ряд электронных датчиков, взаимодействующих с блоком.

Получается, данный тип КПП представляет собой механическую коробку с автоматическим управлением и принципиально отличается от классического «автомата», а также бесступенчатого вариатора.

Роботизированная КПП, как и обычная МКПП, имеет сцепление, в ней не используется трансмиссионная жидкость ATF в качестве рабочей для управления и т.д. Добавим, что в современных «роботах» может быть как одно, так и два сцепления. В первом случае следует понимать однодисковый «робот», а во втором преселективную роботизированную коробку передач с двумя сцеплениями.

Если говорить об устройстве коробки — робот, можно выделить следующие базовые составные элементы:

• Коробка передач, которая по устройству напоминает «механику;
• Актуаторы (сервоприводы), отвечающие за выжим сцепления и включение передачи;
• Блок управления коробкой (микропроцессорный ЭБУ) и внешние датчики;

Давайте рассмотрим устройство РКПП на примере 6-и ступенчатой роботизированной коробки передач с двумя сцеплениями. Сама коробка похожа на МКПП, однако имеет сразу два ведущих вала. Если просто, эти валы расположены друг в друге (внешний вал имеет внутреннюю полость, куда вставлен еще один внутренний первичный вал).

На внешнем валу установлены шестерни привода 2, 4 и 6 передачи. На внутреннем валу ставятся шестерни 1, 3, 5 передачи, а также передачи заднего хода. Для каждого из валов имеется отдельное сцепление.

Актуаторы роботизированной коробки представляют собой электрические или гидросервоприводы. Электрический актуатор -электромотор с редуктором, гидравлический является гидроцилиндром, шток которого связан с синхронизатором. Главной задачей как первого, так и второго типа устройств становится механическое перемещение синхронизаторов КПП, а также включение и выключение сцепления.

Блок управления коробкой передач является микропроцессорным ЭБУ, к которому подключены внешние датчики, которые задействованы в ЭСУД автомобиля. Другими словами, контроллер коробки передач взаимодействует с датчиками от двигателя, а также ряда других систем (например, ABS и т. д.). Часто блок управления коробкой совмещен с ЭБУ двигателем, при этом коробка работает по собственному заданному алгоритму.

Как работает роботизированная коробка передач

Что касается принципов работы РКПП, для начала движения и дальнейшего плавного переключения передач необходимо задействовать сцепление (как и в МКПП). Включение сцепления реализует актуатор, который получает сигнал от ЭБУ коробкой и начинает медленно вращать редуктор.

В коробке с двумя сцеплениями сначала включается первое сцепление внутреннего первичного вала. Далее актуатор выбора и включения передачи подводит синхронизатор к шестерне первой передачи. В результате шестерня блокируется на валу и начинает вращаться вторичный вал.

После того, как автомобиль начал движение, водитель продолжает нажимать на педаль газа для разгона. В однодисковых роботах с одним сцеплением для включения второй передачи требуется некоторое время, в результате чего возникает характерный «провал».

Чтобы избавиться от такой задержки и сократить время переключений в конструкцию коробки добавили второе сцепление и еще один вал. В результате появилась так называемая преселективная роботизированная КПП.

Если просто, пока включена первая передача, вторая уже также готова к включению, так как одновременно задействовано второе сцепление. Получается, после сигнала от микропроцессорного блока быстро сработает включение второй передачи.

Подобным образом происходит переключение на последующие высшие передачи, а также понижение передач при езде. При этом время переключения минимально и занимает доли секунды, исключены перегазовки, практически отсутствует разрыв тяги и т.д. Результат — динамичная езда и максимальная топливная экономичность.

Работа в автоматическом режиме становится возможной благодаря тому, что ЭБУ коробкой постоянно анализирует сигналы с внешних датчиков. Блок учитывает нагрузку на ДВС, скорость движения ТС, положение педали газа, пробуксовку колес и т. д.

Также РКПП имеют возможность ручного переключения передач, имитируя работу гидромеханической АКПП в ручном режиме (например, Типтроник). Еще на некоторых «роботах» можно заблокировать включение повышенных передач.

Простыми словами, водитель при помощи селектора выбирает режим, при котором ЭБУ коробкой не будет инициировать включение, например, 3 передачи и выше, что помогает преодолевать сложные участки пути (снег, гололед, грязь и т.д.).

Преимущества и недостатки коробки — робот

Сегодня коробка-робот является достаточно распространенным решением. Например, концерн VAG активно устанавливает подобные коробки, которые знакомы потребителям, как DSG, на разные модели Audi, Volkswagen, Porsche, Skoda и т.д. Также роботизированную трансмиссию массово ставят на модели Ford, Mitsubishi, Honda и машины целого ряда других мировых производителей.

На первый взгляд может показаться, что РКПП имеет только плюсы: надежность и ремонтопригодность «механики», быстрота переключений, топливная экономичность, возможность выдерживать большой крутящий момент и т.д.

При этом по заверениям самих производителей РКПП должны в скором времени полностью вытеснить «классические» АКПП с гидротрансформатором и вариаторные коробки. Однако на практике этого не произошло.

Дело в том, что в плане комфорта работа «однодисковых» роботизированных коробок (с одним сцеплением) далека от АКПП и, тем более, от бесступенчатого вариатора. Автомобиль с такой коробкой дергается при езде, переключения «затянуты», имеются провалы и т.п.

Также ресурс сцепления на «роботе» и актуаторов достаточно низкий (в среднем, около 80-100 тыс. км.). При этом стоимость актуаторов высокая, а ремонтопригодность данных элементов сомнительная. По этой причине многие сервисы практикуют узловую замену, то есть актуатор просто меняется на новый.

Что касается более сложных и дорогих преселективных коробок с двумя сцеплениями, переключения в этом случае более плавные и больше напоминают работу обычной АКПП. Однако ресурс такого «робота» (например, DSG 6 или DSG 7) все равно снижен, нередко возникают проблемы по части механики и электроники, а ремонт в ряде случаев потребует значительных расходов.

В качестве итога отметим, что многие автопроизводители, особенно из Японии, начали постепенно отказываться от установки коробки-робот на свои модели, заменяя ее классической АКПП с гидротрансформатором (ГДТ).

Например, Hondа Civic 8 хэтчбек, который изначально выпускался с РКПП, но в дальнейшем после рестайлинга получил полноценный «автомат». То же самое можно сказать о популярной Toyota Corolla 2007 года, которая позднее получила вместо «робота» автоматическую гидромеханическую коробку.

Принцип работы роботизированной коробки передач

Вместо традиционной механической коробки передач конструкторы всё чаще используют более современные и технологичные варианты. РКПП — это роботизированная коробка передач, которая выполняет аналогичные задачи, но имеет несколько иное устройство и принцип работы, чем у МКПП.

Для начала необходимо отметить, что автомобили с роботизированной коробкой оснащаются только двумя педалями. Вместо третьей педали используется целый арсенал датчиков, акуаторов и специальных сенсоров, контролируемых бортовым компьютером. Электронная система анализирует стиль вождения, нагрузку, скорость и характер дороги, на основе чего прогнозируются дальнейшие действия. Также проводится синхронизация работы отдельных деталей коробки и двигателя автомобиля, что позволяет быстро и вовремя переключать скорости.

Конструкция МКПП

Конструкция обычной МКПП

В основе конструкции традиционной механической коробки передач лежат два вала: ведущий и ведомый. Двигатель выполняет определённую работу и создаёт крутящий момент, который передаётся с помощью сцепления на ведущий (первичный) вал. Ведомый (вторичный) вал уже непосредственно связан с колёсной парой, благодаря чему автомобиль приходит в движение. Первичный и вторичный валы связаны с собой специальными шестернями. Коробка передач определяет, как именно они взаимодействуют между собой. В нейтральном положении шестерни на ведомом валу вращаются свободно, то есть крутящий момент не передаётся на колёса.

Когда необходимо привести автомобиль в движение, водитель зажимает сцепление и включает передачу. Рычаг коробки отсоединяет шестерни первичного вала от двигателя и смещает синхронизаторы вторичного вала, в результате чего блокируется шестерня нужной передачи на ведомом валу. После активации сцепления крутящий момент через систему взаимодействующих шестерёнок уже начинает передаваться от двигателя непосредственно на колёса с заданным коэффициентом.

РКПП имеет очень много общего с механической коробкой, и принцип работы роботизированной коробки передач во многом схож с «механикой». Но главное отличие, как было сказано выше, заключается в том, что некоторые функции, такие как активация сцепления, коробка-робот выполняет автоматически.

История и причины появления

Европейские автомобильные компании поставили перед собой задачу улучшить характеристики автомобиля и его управляемость. Так как современные условия вождения достаточно существенно отличаются от тех, которые были во времена появления МКПП, необходимо создавать новые конструкции. В первую очередь учитываются загруженные городские дороги, где поток автомобилей движется неравномерно. Постоянные старты и остановки, и сопутствующее переключение передач сильно утомляют и снижают внимание. Именно поэтому была придумана коробка-робот, которая представляет собой нечто среднее между «механикой» и «автоматом», совмещая лучшие качества той и другой коробки. Первопроходцами в этом были спортивные автомобили, а РКПП фактически «тестировались» на гоночных трассах.

Особенности РКПП

Схема работы РКПП

Принцип работы РКПП по сути ничем не отличается от принципа работы МКПП. Также она имеют аналогичную конструкцию, за исключением наличия в «роботе» специальных сервоприводов, которые называют акуаторами. Именно они позволяют автоматизировать многие процессы, в частности смыкание сцепления и непосредственный выбор конкретной передачи.

Акуатор представляет собой электрический мотор с исполнительным механизмом и редуктором. В некоторых моделях автомобилей применяются гидравлические акуаторы. Контролирует работу данных механизмов электроника.

• Поступает команда и сервопривод замыкает сцепление;

• Перемещаются синхронизаторы, выбирая нужную скорость;

• Сразу же в автоматическом режиме плавно размыкается сцепление;

• Крутящий момент с нужным коэффициентом начинает передаваться на колёса.

Иными словами больше нет никакой необходимости иметь педаль в салоне, так как электроника автоматизирует основные шаги.

Важным элементом является компьютер, так как он анализирует скорость движения, данные, полученные с различных датчиков и сенсоров, и прочее, на основе чего выбирает нужную передачу.

Марки автомобилей с РКПП и названиями коробок

Плюсы и минусы РКПП

Плюсы коробки-робота:

• Бюджетный вариант «автомата»;

• Сохранены многие достоинства «механики»;

• Требуют меньше усилий;

• Высокий процент передачи КПД в крутящем моменте.

Простая конструкция не требовательна в обслуживании, но при этом отличается неплохими эксплуатационными характеристиками.

Из минусов можно отметить то, что РКПП больше подходят для автомобилей с мощными двигателями — изначально данные коробки проектировались для гоночных болидов. Из-за нехватки мощности коробка работает в более широком диапазоне и чаще переключает скорости, что снижает ресурс трансмиссии.

Видео

РКПП посвящен следующий видеоматериал:

её отличие от автоматической, плюсы и минусы

Тяговые характеристики двигателей внутреннего сгорания и их приспособляемость к нагрузке недостаточны для прямого привода. Для адаптации используются разнообразные типы коробок перемены передач, которые позволяют изменить частоту вращения в достаточно широком диапазоне.

Помимо этого, такой механизм обеспечивает возможность движения задним ходом, длительной остановки автомобиля с работающим силовым агрегатом.

Коробка передач робот оснащается автоматом для управления работой устройства в заданном режиме с учетом нагрузки и других условий движения. Процессом руководит электронный блок, запрограммированный определенным образом.

Водитель осуществляет выбор алгоритма и задает его при помощи селектора, кроме того, он может перенимать управление работой механизма и производить переключения как на обычной механике.

Использование роботизированных коробок обеспечивает водителю максимально комфортные условия. Нет необходимости отвлекаться и терять время на переключения передач, а заложенные в процессор программы обеспечивают (в зависимости от условий движения) максимальную экономию топлива.

Большинство ведущих автопроизводителей, и АвтоВАЗ в их числе, широко используют коробки передач такого типа на транспортных средствах разных классов.

Что такое коробка передач робот

В настоящее время существует множество разнообразных конструкций механизмов автомобильных трансмиссий. Для ответа на вопрос:  коробка передач робот — что это такое?, следует разобраться в ее устройстве, изучить принцип работы и проанализировать достоинства и недостатки. Практически любой сложный механизм имеет свои плюсы и минусы,  устранение которых невозможно без коренной переделки системы.

По своей сути роботизированная коробка является логическим развитием традиционной механической. В ней функции управления переключением передач автоматизированы и контролируются электронным блоком. Помимо этого процессор дает команду на исполнительный механизм сцепления для разобщения двигателя и трансмиссии при перемене передаточного числа.

Роботизированная коробка работает в комплексе с иными элементами трансмиссии. Автоматизированное управление согласуется с работой сцепления, предназначенного для обеспечения переключений.

Устройство и принцип работы

За все время развития автомобилестроения предпринимались множественные попытки упростить управление трансмиссией. Первые удачные конструкции роботизированных коробок передач, пошедшие в серию, появились только после оснащения машин процессорами. Все попытки автоматизировать управление при помощи электромеханических и гидравлических устройств не дали положительных результатов.

Они оказались слишком ненадежными и не обеспечивали приемлемой скорости переключения. Еще одним недостатком такого рода коробок была излишне высокая сложность и, как следствие, запредельная стоимость.

Решить все технические проблемы стало возможным только с появлением компактных и недорогих процессоров и датчиков, контролирующих режимы работы двигателя и трансмиссии.

Конструкция

Многие производители автомобилей самостоятельно занимались разработкой данного класса механизмов. Это обеспечило достаточно большое разнообразие конструкций коробок передач роботов, тем не менее, можно выделить в них общие элементы:

• электронный блок управления;
• механическая коробка передач;
• сцепление фрикционного типа;
• система управления переключением передач и муфтой.

Нередко функции электронного блока выполняет бортовой компьютер, контролирующий работу системы питания и зажигания в силовом агрегате. Процессор устанавливается вне картера коробки и соединяется с нею кабельными системами. Особое внимание при этом уделяется защите соединений, используются специально разработанные уплотнители. Нередко контактные группы покрываются тонким слоем золота для предотвращения окисления.

За основу роботизированных коробок обычно берутся хорошо себя зарекомендовавшие устройства. Так, компания Mercedes-Benz при изготовлении агрегата Speedshift использовала АКП 7G-Tronic, вместо гидротрансформатора использовали многодисковое сухое сцепления фрикционного типа.

По аналогичному пути пошли и баварские автомобилестроители из BMW, оснастив шестиступенчатую механическую коробку автоматизированной системой управления.

Обязательным элементом, обеспечивающим работу коробки, является механизм сцепления. В случае с роботизированным устройством применяется конструкция фрикционного типа с одним или несколькими дисками. В последние годы появились трансмиссии с двойным механизмом сцепления, работающими параллельно. Такая конструкция обеспечивает передачу крутящего момента от двигателя без прерывания.

Роботизированные трансмиссии мировых автопроизводителей

Тип трансмиссии	С одним сцеплением	С двумя сцеплениями
Audi R-Tronic		+
Audi S-Tronic		+
Alfa Romeo Selespeed	+
BMW SMG	+
Citroen SensoDrive	+
Ford Durashift	+
Ford Powershift		+
Lamborghini ISR		+
Mitsubishi Allshift	+
Opel Easytronic	+
Peugeot 2-Tronic	+
Porsche PDK		+
Renault Quickshift	+
Toyota MultiMode	+
Volkswagen DSG		+

Системы управления работой сцепления и переключением передач бывают двух видов: с электрическим или гидравлическим приводом. Каждый из вариантов имеет свои положительные и отрицательные стороны. Возможны комбинации из названных выше способов управления коробкой, позволяющие максимально использовать достоинства обеих конструкций и свести к минимуму их недостатки.

Электрический привод сцепления использует сервомоторы, которые обеспечивают минимальное энергопотребление. Отрицательным моментом является крайне низкое время переключения передач (в пределах от 300 мс до 500 мс), что приводит к рывкам и повышенным нагрузкам на детали трансмиссии.

Гидравлические приводы работают значительно быстрее, это делает возможным оснащение такими коробками даже спортивных автомобилей. На суперкаре Ferrari 599GTO время переключения составляет всего – 60 мс, а у Lamboghini Aventador и того меньше – 50 мс. Такие показатели обеспечивают данным машинам высокие динамические характеристики при сохранении плавности движения.

Принцип действия

Для того, чтобы понять как работает роботизированная коробка передач, следует получить представление об алгоритме работы ее механизмов.

Водитель запускает двигатель, выжимает педаль тормоза и переводит селектор в определенное положение. Привод сцепления разрывает поток мощности, а исполнительный механизм коробки производит подключение выбранной передачи.

Водитель отпускает тормоз и плавно увеличивает обороты, автомобиль начинает движение. В дальнейшем все переключения производятся в автоматическом режиме, при этом учитываются заданный режим и данные от датчиков. Управление механизмом осуществляется процессором в соответствии с выбранным алгоритмом. При этом у водителя имеется возможность вмешиваться в работу коробки.

Видео — роботизированная КПП (робот):

Полуавтоматический режим роботизированной трансмиссии аналогичен функции ручного управления автоматической коробки — Tiptronic. В таком случае водитель при помощи рычага селектора или переключателей установленных на рулевой колонке производит переключения передач с понижением или повышением. Отсюда исходит и другое название роботизированной коробки – секвентальная.

Трансмиссия такого типа получает все большее распространение на автомобилях. При этом наблюдается следующее разделение: коробками с электрическими сервомоторами комплектуются бюджетные модели. Ведущие автопроизводителя разрабатывают и выпускают серийно следующие типы механизмов:

• Citroen – SensoDrive;
• Fiat — Dualogic;
• Ford — Durashift EST;
• Mitsubishi — Allshift;
• Opel — Easytronic;
• Peugeot – Tronic;
• Toyota – MultiMode.

Для более дорогих моделей производятся коробки с гидравлическим приводом:

• Alfa Romeo — Selespeed;
• Audi — R-Tronic;
• BMW — SMG;
• Quickshift от Renault.

Самая продвинутая по показателям роботизированная коробка ISR (Independent Shifting Rods) устанавливается на суперкары от компании Lamborghini.

Отличие роботизированной коробки передач от автоматической

Развитие и невысокая стоимость электронных блоков управления сделали возможным их применение на серийных моделях машин. Они имеют разные виды трансмиссии и возникает закономерный вопрос — в чем разница между коробкой передач роботом и автоматом? Если таковые отличия существуют, то какой вид из них будет лучше отвечать требованиям водителя и на какие характеристики следует обратить внимание при выборе автомобиля.

Разница между роботизированной коробкой и автоматом состоит в конструкции сцепления. Вместо гидротрансформатора в ней используется одно- или многодисковое сухое сцепление фрикционного типа.

В редукторе, как в механике, ведущие и ведомые шестерни находятся в постоянном зацеплении и задействуются они при помощи специальных муфт. Для уравнения угловых скоростей используются синхронизаторы.

Видео — тест драйв Лада Приора с роботом АМТ:

В автоматических коробках преимущественно используются редукторы планетарного типа и сложная система управления их функционированием. В первом и втором варианте выбор передаточного отношения определяется автоматикой. Это освобождает водителя от необходимости отслеживать режимы работы двигателя и производить переключения.

В сравнении автоматической коробки с роботом, лидером по такому показателю, как экономичность, является второе устройство. В сухом сцеплении механические потери значительно ниже, нежели у гидротрансформатора.

С другой стороны, автомат лучше обеспечивает плавность движения и езда в таком автомобиле более комфортная. Еще одним недостатком такого типа трансмиссии является дороговизна ремонта, который может выполняться только высококвалифицированными специалистами в условиях техцентра.

При выборе между роботизированной коробкой и автоматом следует принимать все вышеперечисленные факторы. Для недорогих бюджетных моделей существенными являются стоимость автомобиля и издержки на его содержание. При покупке элитных автомобилей такие вопросы обычно не имеют особого значения. Для водителя разницы в управлении автоматом или роботом практически нет.

Роботизированная коробка передач плюсы и минусы

Сложные системы, к каковым относятся и автомобильные трансмиссии, имеют вполне определенные достоинства и недостатка. Ниже приведен анализ плюсов и минусов в конструкции и эксплуатации роботизированной коробки передач. При этом в расчет принимаются динамические, стоимостные и некоторые другие характеристики агрегата.

К перечню положительных сторон коробки передач с роботизированным управлением можно отнести следующее:

• Высокая надежность механизма редуктора, проверенного длительной эксплуатацией.
• Применение сухого сцепления фрикционного типа способствует снижению потерь и уменьшению расхода топлива.
• Небольшое количество эксплуатационной жидкости – трансмиссионного масла порядка 3-4 литров, против – 6-8 литров у вариатора.
• Высокая ремонтопригодность роботизированной коробки (фактически в качестве ее основы используется хорошо известная механика).
• Автоматика повышает ресурс сцепления до 45 – 55 % по сравнению с традиционным управлением педалью.
• Наличие полуавтоматического режима, позволяющего водителю вмешиваться в работу агрегата при движении в сложных дорожных условиях на подъеме или в пробке.

Достоинства КПП «робот» очевидны, что способствует повышению популярности данного типа трансмиссии на автомобилях разного класса. Усилиями инженеров и конструкторов агрегат постоянно совершенствуется, его характеристики улучшаются.

Видео — как работает роботизированная коробка передач на Лада Приора:

Тем не менее, у роботизированной коробки передач имеются и некоторые минусы:

• Невозможность перепрошивки процессора и задания иного алгоритма управления с целью повышения динамических характеристик автомобиля.
• Невысокая скорость перемены передач у коробок с электрическими сервоприводами, которые невозможно исправить без переделки всей конструкции.
• Возможность пробуксовки сцепления и перегрева механизма при движении на низкой скорости в горку или в городской пробке. Опытные водители рекомендуют в таком случае использовать режим Tiptronic.
• Частые рывки при автоматическом переключении передач, сброс газа перед данной операцией или равномерный режим движения, позволит снять остроту проблемы.

У робота есть целый ряд преимуществ перед иными видами трансмиссий и некоторые недостатки. Такой тип механизма рекомендуется водителям со спокойной манерой управления автомобилем.

Для любителей прокатиться с ветерком такая коробка будет слишком задумчивой. Все имеющиеся минусы механизма своими силами устранить невозможно, поэтому к его особенностям следует просто приспособиться.

В целом коробка передач робот заслужила положительные отзывы автовладельцев. Особенно отмечаются большой ресурс работы, высокая надежность и её неприхотливость.

По некоторым отзывам покупателей Датсун Он-До можно отметить, что они с удовольствием бы купили этот автомобиль, укомплектованный роботом.

Как подобрать масло для автомобиля можете прочитать в статье.

Жидкая резина (https://voditeliauto.ru/stati/tyuning/zhidkaya-rezina-dlya-avto.html) для покраски автомобиля

Видео — нюансы работы роботизированной коробки передач:

Выбор коробки передач. Что лучше, механика, автомат, вариатор или робот? / Полезные статьи / Атлант М

Механическую коробку передач выбрать, или автоматическую? А если автоматическую, то обычный автомат, «робот», или вариатор? Такие вопросы очень популярны в среде автолюбителей при выборе будь-то нового, будь-то подержанного автомобиля. Интернет заполнен на тему коробок передач, причем как полезной информацией, так и информационным «хламом». Отличить полезное от хлама может только профессионал в теме. Такой у него, у Интернета, недостаток. Поэтому я решил написать немножко строк про все эти механики, автоматы, роботы и вариаторы, причем, не погружаясь «в гайки», чтобы любой читатель, вне зависимости от уровня технической грамотности, смог понять, о чем идет речь, и что ему, ЛИЧНО, будет лучше.
 

Механическая коробка передач

Начнем с «механики». В случае механической коробки передач, под капотом имеем двигатель, «черный ящик» коробки, со всеми её валами, шестеренками, синхронизаторами и включающими муфтами. А между двигателем и коробкой узел сцепления. На педаль сцепления нажали – двигатель и коробку полностью разъединили. Пока вы удерживаете педаль сцепления нажатой, силовой агрегат и коробка передач ничем не связаны и вы можете включить любую передачу, исходя из условий движения. Вот это и является основным плюсом «механики», особенно для «продвинутого» водителя, который знает и умеет применять приемы активного управления автомобилем. Например, в случае переднеприводного авто, «упереться» двигателем в колеса передней оси перед маневром. А в случае заднего привода, «довинтить» машину в вираж, перейти на более крутую траекторию. Но как часто случается, недостатки являются продолжением достоинств. Активно «драйвануть», конечно, это приятно, а вот орудовать педалью сцепления и рычагом переключения в бесконечных пробках мегаполисов – не самое приятное занятие. Вот это и есть минус.

 

Гидромеханическая автоматическая коробка передач, или «обычный автомат»

Чтобы не управлять коробкой «врукопашную», и не особо напрягаться ручками-ножками в плотном городском потоке, и придумана автоматическая коробка передач. Сначала появилась гидромеханическая АКП (автоматическая коробка передач). Для того, чтобы понять, как она работает, нужен… вентилятор (обычный, бытовой) и какая-нибудь детская вертушка-игрушка с винтом-пропеллером, похожим на вентиляторный. Включите вентилятор и поднесите к нему эту игрушку. Что произойдет? Пропеллер на игрушке тоже будет крутиться! Теперь представьте, что винт приводит в движение не электромотор вентилятора, а двигатель автомобиля. А второй винт находится на валу, уходящем в «черный ящик» с шестеренками, муфтами, и всем прочим. Оба этих винта заключены в герметичный корпус, заполненный специальной трансмиссионной жидкостью, который называется гидротрансформатором. 

Для чего эти страсти? А для того, чтобы плавно трогаться, как можно плавнее переключать передачи безо всякого сцепления «от ноги» водителя, как в «механике» между двигателем и «черным ящиком» с шестеренками. Ведь для того, чтобы тронуться, нужно плавненько соединить мотор и «черный ящик» коробки. Вот гидротрансформатор, совершенно не теряя усилий от двигателя, это и делает. А жидкость нужна для того, чтобы через нее передавать вращательное движение. А то воздух, он не справится. Плотность воздуха мала для передачи энергии на таких скоростях вращения. Что же касается переключений передач, то они выполняются по команде блока управления, автоматически, в зависимости от условий движения. Раньше эти блоки были гидравлические, сейчас электронные.

В общем, всё в гидромеханической АКП, вроде, хорошо. Сама едет, сама переключается. Водителю остается только жать педали «газа» и тормоза, да селектор «автомата» щелкать между «Паркинг», «Драйв» и «Назад». Причем работает эта штука вполне надежно. Если не изображать из себя Шумахера на АКП, и соблюдать Регламент ТО, то и не ломается.

Но недостатки есть. Главные среди них – ощутимые моменты автоматических переключений диапазонов АКП в «черном ящике» с шестеренками, и более высокое потребление горючего, в сравнении с «механикой» при одинаковых силовых агрегатах. Потребность в большем комфорте, возраставшие цены на топливо и забота об экологии стимулировали инженеров подумать на тему автоматизации ещё раз.

 

«Вариатор». Вариаторная АКП

Чтобы понять, до чего додумались инженеры, представьте… велосипед. Педали, две звездочки, а между ними – цепь. На заднем колесе чуть более продвинутых моделей есть несколько звездочек, чтобы можно было передачи переключать. Переключил на большую звездочку – крутить педали легче и можно ехать в крутую горку, только чаще крутить педали приходится. Скорость велосипеда при этом падает, но это плата за высокую тягу. А если ехать по ровной местности, или с горы, то включил звездочку сзади поменьше – крутишь педали реже, а скорость велосипеда растет. Теперь представьте, что на велосипеде вместо цепной передачи стоит ременная. То есть, вместо цепи – ремень, вместо звездочек — шкивы, только вместо кучи звездочек на заднем колесе – ОДИН шкив, но его диаметр может… плавно изменяться.

Представили? Вот, перед вами, вариаторная автоматическая коробка передач! Один шкив – постоянного размера, второй – переменного и его диаметр меняется по команде блока управления, подстраиваясь под условия движения. А между ними – прочнейший «ремень», представляющий собой или многозвенную цепь, или составной, из металлических пластин. Плавное изменение диаметра одного из этих шкивов приводит к тому, что моменты переключений АКП не ощущаются вовсе. Ведь их попросту нет, этих моментов переключений. J Изумительно комфортная штука в работе, этот вариатор! Но и в нем не обошлось без недостатков, существенных и помельче. 

«Вариаторы» недёшевы. Также они категорически не любят пробуксовок. Из-за того, что между «черным ящиком» со шкивами и ремнем приходится ставить все тот же гидротрансформатор (трогаться-то нужно!), а также из-за механического трения в «черном ящике», потери энергии достаточно велики, расход топлива, в с сравнении с «обычной» АКП, немногим меньше. А может быть и больше. А еще приходится с программами двигателя «поколдовать», чтобы он не гудел, как троллейбус на постоянных оборотах при разгонах. Ведь ступенчатого переключения передач – нет. Поэтому инженерам опять открылся простор для изысканий.
 

«Роботы». Роботизированные коробки передач

Чтобы преодолеть недостатки гидромеханических и вариаторных АКП, несколько конструкторских школ обратили свое внимание на… обычную механическую коробку. А что если заменить ножной привод сцепления электроприводом, рычаг переключения передач и тяги к «черному ящику» с шестеренками электрическими исполнительными механизмами, и управлять сцеплением и переключениями с помощью электронного блока, исходя из условий движения? Конечно, легко и скоро только сказка сказывается. Над программами управления для этого блока и надежностью электропривода инженерам пришлось крепко повозиться, но автоматизированные механические коробки передач, которые журналисты окрестили «роботизированными», или «роботами», пошли в серийное производство для автомобилей малых классов. Они представляют собой именно классическую «механику», в которой управление сцеплением и переключениями передач осуществляется электронным блоком.

Главное достоинство большинства «роботов» — высокая топливная экономичность, для чего они, прежде всего и создавались. Ведь компьютер с совершенной программой управления никогда не ошибается, никогда не сердится, не впадает в депрессию и никогда не устает, в отличие от водителей с разным опытом, мастерством и стойкостью к физическим и моральным нагрузкам. Поэтому автомобиль с «роботом» расходует меньше топлива, чем такое же авто с любой другой коробкой, включая «механику». А ещё такой «робот» дешевле любой другой АКП в покупке, при заказе нового авто. Вот так. 

Но и тут без недостатков не обходится. Как ни старались инженеры оптимизировать моменты переключений, «клевки» автомобиля носом при буйных разгонах весьма ощутимы. Такие «роботы» для экономичной и спокойной езды, а не для «шумахера». Еще они не любят пробуксовок в агрегатах сцепления. Пришлось инженерам опять поднапрячься.

«Роботы» класса DSG от Volkswagen

Представьте себе автомобиль с шестиступенчатой механической коробкой передач. Представили? Только коробка эта не совсем обычна. Точнее, совсем не обычна. Она как бы состоит из ДВУХ агрегатов, причем 1-я, 3-я и 5-я передачи связаны с двигателем через один модуль сцепления, а 2-я, 4-я и 6-я – через другой. Получается что-то вроде «два в одном». А теперь представьте, что все управление – полностью автоматическое, электронное и электрическое. Причем, когда вы разгоняетесь, например, на 2-й передаче, блок управления УЖЕ ВКЛЮЧИЛ 3-ю, и только выжидает наилучший момент чтобы сделать моментальный «клац-клац» независимыми сцеплениями, чтобы «отпустить» вторую передачу и «врубить» заранее подготовленную 3-ю. Переключения в такой АКП занимают не просто доли секунды, а миллисекунды! Водитель и пассажиры этих переключений просто не замечают, и разгон плавен, и очень быстр. Например, в DSG, которую первым в мире поставил на конвейер концерн VOLKSWAGEN, моменты переключений занимают 7 миллисекунд. Это гораздо быстрее, чем вы мигаете глазами. Поэтому никаких рывков и толчков, как у «роботов» описанных выше, нет.

ГАРАНТИЯ НА DSG 7 SPEED увеличена до 5 лет или 150 000 км пробега:

Концерн VOLKSWAGEN AG, идя на встречу пожеланиям клиентов, с целью сохранения уверенности покупателей в автомобилях концерна, осуществляет за счет завода изготовителя бесплатный ремонт или замену узлов коробки передач DSG 7 DQ 200 в срок до 5 лет или до достижения 150 000 км пробега с момента передачи автомобиля первому покупателю. При обращении владельца автомобиля к официальным дилерам с претензией по работе DSG 7 DQ 200 бесплатно будут проводиться диагностика и при необходимости бесплатный ремонт в соответствии с актуальными техническими рекомендациями концерна.

Точно так же такие «роботизированные» коробки переключаются не только «вверх», но и вниз. Блок управления коробкой внимательно «наблюдает» за действиями водителя с помощью датчиков на педалях и рулевом механизме, и заранее подготавливает наилучшую передачу для целей водителя.

Если я скажу, что такие «роботы» класса VW DSG работают блестяще, то это не будет преувеличением, причем не только с точки зрения переключений передач. Их блоки управления тоже не «устают» и не «ошибаются», поэтому потребление топлива у автомобиля с DSG, особенно в городском цикле, меньше, чем с любой другой коробкой, включая «механику».

Что же касается недостатков, то их мало, но они, увы, есть: Высокая стоимость и неприемлемость пробуксовок в агрегатах сцепления (впрочем, какое сцепление это любит?).

Резюме:
Как видите, однозначно сказать, что лучше, и что хуже, нельзя. Каждому свое!

механика» или «робот»	Если вы активный драйвер, понимаете толк в скоростном и маневренном управлении автомобилями
традиционная гидромеханическая АКП	Если вы выбираете внедорожник, хотите комфорта в городе, но и за город выбираетесь, причем, не только на шоссе
простой «робот»	Если вы спокойный водитель, ездите по городу, выбираете малый автомобиль и экономичность для вас очень важна – то более простой «робот» вас вполне устроит
«Вариатор»	этот тип коробки будет хорош для поклонников предельной плавности хода

 Вот такие варианты. 

С Уважением, Денис Козлов (ДОК)
Ваш эксперт в выборе и обслуживании автомобиля

Коробка передач — устройство, назначение, виды

Коробка передач или коробка переключения передач (КПП) – это один из важнейших агрегатов трансмиссии – наряду с карданным валом, сцеплением и задним ведущим мостом. Как составляющая трансмиссии КПП характерна для всех автомобилей ДВС.

Назначение и устройство

КПП предназначена для нескольких задач:

• изменения крутящего момента,
• изменения скорости,
• коррекции направления движения автомобиля,
• разъединения ДВС и трансмиссии и, напротив, их соединения (такая потребность актуальна при переключении передач, необходимости получения малых «ползучих» скоростей, кратковременной остановки транспортного средства),
• блокировки гидротрансформатора (функция ценна для уменьшения потери полезной энергии «автомата» при передаче крутящего момента в ситуации, когда выравниваются обороты ведомой и ведущей турбин).

При этом одни КПП способны решать все эти задачи, а другие, как например, механическая, только базовые – изменение крутящего момента и скорости. Схема устройства зависит от вида КПП.

В корпусе устройства коробки передач с “механикой” объединены валы (2, 3 или более),  синхронизатор, шестерни, рычаг для переключения скоростей, проволочные кольца, подшипники, сальники.

Устройство АКПП (КПП с “автоматикой”) представляет собой узел, в который входят гидротрансформатор, планетарный ряд, фрикционы, тормозная лента, узел управления (насос + маслосборник + клапанная коробка).

В основе роботизированных коробок могут лежать как решения механического типа с электрической либо гидравлической системой управления сцеплением и передачами, так и автоматические коробки, оборудованные электрогидравлическим приводом сцепления.

На сцеплении, шестернях, валах и синхронизаторах остановимся более подробно.

Сцепление

Предназначено для передачи крутящего момента от маховика коленвала ДВС к первичному валу коробки передач.

Именно благодаря наличию сцепления двигатель на короткий промежуток времени можно аккуратно отсоединить от трансмиссии, а трансмиссию защитить от перегрузок.

Стандартная муфта сцепления большинства транспортных средств  с механической коробкой включает маховик, нажимной диск, ведомый диск, выжимной подшипник, привод, вилку и выключатель сцепления.

Один двигатель соединен с колёсами, другой — с ДВС. В момент, когда водитель отпускает педаль, диски прижимаются друг к другу и начинают совместное вращение.

Именно о классическом сцеплении как таковом чаще говорят при использовании механической коробки передач, а при езде с ДВС на АККП говорят о совмещенном решении сцепления и гидротрансформатора. Его непосредственная функция аналогична сцеплению. Но водителю не нужно совершать никаких рутинных действий и выжимать сцепление вручную. За него все будет делать сама КПП.

Что касается роботизированных решений типа DSG (с мехатроникой), то они располагают двумя сцеплениями. Наличие двух сцеплений ценно для повышения мощности транспортного средства, и при этом минимизации пробуксовок, оптимизации расхода топлива.

Ведь физически в момент переключения обороты двигателя при использовании двух сцеплений способны остаются на прежнем уровне.

На картинке ниже вы видите “поведение” сцепления в роботизированной коробке  DSG в момент после переключения на вторую передачу.

Шестерни и валы

Шестерни и валы –  главные «управляющие» крутящим моментом. Именно шестерни и валы помогают изменять передаточное отношение. Неотъемлемые элементы устройства всех механических КПП и некоторых АКПП (например, Honda).

Устройство механической коробки передач чаще всего сконструировано так, что оси валов находятся в параллельной плоскости. Сверху монтированы шестерни. 

Первичный или ведущий вал (ведвал) посредством корзины сцепления присоединен к маховику. Выступы способствуют продвижению второго диска сцепления и направления крутящего момента на промежуточный вал посредством шестерни.

Конец вторичного вала примыкает к подшипнику на хвостовике ведущего. Так как нет фиксированной связи, валы независимы, и нет препятствий для того, чтобы они вращались в разные стороны. Нет препятствий и для варьирования скоростей.

Устройство автоматической коробки передач вместо шестерён и валов предполагает планетарный редуктор. Вращаются шестерни и валы всегда как единое целое. Но конструктивно это могут быть как разные детали, так и неразборный узел.

Синхронизаторы

Синхронизаторы – неотъемлемый элемент КПП с шестернями – кроме решений со скользящими шестернями. Физически работа синхронизаторов обязана силе трения.

Функция синхронизаторов – выравнивание частоты вращения шестерен и валов, благодаря чему создаются все условия для плавного переключения скоростей. Благодаря синхронизаторам КПП меньше изнашивается и меньше шумит.

Синхронизаторы активно присутствуют у МКП и роботизированных КПП. У автомобилей с планетарными АКП альтернатива синхронизаторам – фрикционные управляющие элементы. Синхронизаторы состоят из муфты, блокировочных колец, стопорного кольца, пружины, шестерён.

Как работает стандартный синхронизатор?

• Муфта подается в сторону шестерни.
• Блокировочное кольцо муфты принимает на себя усилие.
• Поверхности зубьев начинают взаимодействовать.
• Блокировочное приобретает положение “на упор”.
• Зубья муфты оказываются напротив зубьев блокировочного кольца.
• Муфта оказывается в зацеплении с венцом на шестерне.
• Муфта и шестерня блокируется.

Казалось бы шагов достаточно много, но все это происходит за доли секунд – в момент  включения водителем передачи.

Принцип работы механических коробок переключения передач

КПП с “механикой” во время работы задействуют различные комбинации зубчатых колес.

Принцип работы МКПП базируется на создании соединений между первичным и вторичным валом. Благодаря использованию шестерен с разным количеством зубьев трансмиссия подстраивается под условия на дороге, цели водителя.

При возрастании скорости вращения выходного вала МКПП по отношению к скорости вращения входного величина крутящего момента от ДВС к колёсной базе уменьшается.

При уменьшении скорости вращения выходного вала МКПП по отношению к скорости вращения входного вала величина крутящего момента, от двигателя к ведущим колесам, наоборот увеличивается.

КПП различны по количеству ступеней. Каждая ступень имеет свое передаточное число. Оно представляет собой отношение зубьев количества зубьев ведомой шестерни по отношению к числу зубьев ведущей шестерни.

У пониженной передачи – наибольшее передаточное число, а у повышенной передачи, наоборот, наименьшее передаточное число.Чем ниже передаточные числа, тем быстрее транспортное средство способно разогнаться.

При изменении передаточных чисел и скорости транспортного средства  для кратковременного отключения коробки передач применяется сцепление.

В зависимости от конструкции КПП при этом могут быть двухвальные и трехвальные. И устройство, и процесс работы агрегатов несколько отличается.

2-х-вальная коробка передач: устройство и принцип работы

Двухвальные решения очень популярны на переднеприводных авто.
Конструкция включает следующие элементы:

• картер – несущий элемент, корпус. К нему крепятся все остальные детали устройства. Он же защищает агрегат  от внешнего воздействия, а человека – от вращающихся деталей, а также выполняет функцию хранилища для масла.
• валы – первичный и вторичный,
• шестерни (в блоках), часть крепится к ведущему, часть к ведомому валу,
• шлиц (соединяет ПВ и сцепление),
• синхронизаторы.

Важно! Главная передача и дифференциал также находятся внутри картера, но механизм переключения передач вынесен за его пределы.

Рычаг переключения – в нейтральном положении: шестерни прокручиваются, крутящий момент от ДВС не передается к колёсам.

Рычаг перемещен – муфта синхронизатора также изменяет положение. Уравниваются угловые скорости соответствующего вала и шестерни. Крутящий момент передаётся с первичного вала на вторичный. От ДВС на ведущие колеса с заданным передаточным числом .передается крутящий момент.

Отдельно на картинке показан задний ход. Для него в КПП есть задняя передача. Для коррекции направления задействуется промежуточная шестерня. Она монтируется на отдельную ось.

3-вальная КПП: устройство и принцип работы

3-х вальные решения популярны у авто с задним приводом.

Устройство:

• Картер.
• Ведвал.
• Ведомый вал. Находится на одной оси с ведущим.
• Промежуточный вал. Монтирован параллельно первичному.
• Шестерни. Блок шестерен ведомого вала свободно вращается на нем. Блоку шестерен промежуточного и ведвала обеспечена жесткая связь, а шестерни на ведомом валу свободно вращаются, четкой фиксации нет.
• Синхронизаторы. Стоят  на всех передачах. Благодаря шлицу беспрепятственно перемещаются в продольном направлении.
• Механизм переключения (рычаг + ползунки + блокатор). Монтирован на картере.

Система функционирует схоже с двухвальной, но за счёт наличия промежуточного вала возможностей больше. 

Первичный вал работает в тандеме со сцеплением и отвечает за передачу крутящего момента к промежуточному валу. Все детали находятся в зацеплении. Принципиальное отличие – меньше потерь на трение при первой передачи и возможность обеспечить зацепление сразу двух пар зубчатых колёс. Соответственно у решения более высокий КПД на первой передаче.

Виды коробок переключения передач

Рассматривая устройство и назначение КПП,невозможно было не упомянуть, что они бывают разных типов: механические, автоматические, роботизированные. Кроме того, существует ещё такая подгруппа устройств как вариаторы. Рассмотрим эти КПП более подробно. 

Механические КПП

“Механика” — это классика. Для работы с “механикой” нужны навыки, понимание, как выполнять выбор передаточных чисел, но при умении управлять в ручном режиме, водитель виртуозно может подстроиться под любые условия движения.

Главное при езде на механике научиться чувствовать, когда точно переключать передачи и как достигать нужную динамику.

Впрочем, умение работать с “механикой” – это не только безупречная езда, но ещё и продление службы эксплуатации самой КПП.

Один из неудобных моментов – требуется постоянно следить за тахометром. Но это важно. ДВС работает правильно, если параметры варьируются от 2,5 до 3,5 тысяч оборотов в минуту, если цифры другие, требуется переключить передачу.

Автоматические КПП

Подбор оптимального передаточного числа осуществляется не водителем, а автоматически — посредством модуля управления. Именно посредством электроники (модуля управления) легко контролировать скорость движения транспортного средства.

Наиболее популярны гидравлические “автоматы”. Крутящий момент у них передаётся с помощью турбин через рабочую жидкость.

Несмотря на то, что для машины с “автоматом” нужно больше топлива, чем с механикой и даже больше времени на разгон, всё чаще водители предпочитают именно “автоматы”. Ведь с ними гораздо удобней, чем с “механикой”.

Тем более, что современные АКПП адаптивны и могут беспрепятственно подстраиваться под абсолютно разные стили вождения. В том числе, спортивный.

Роботизированные вариаторы

Роботизированные (автоматизированные, полуавтоматические) КПП как агрегаты – это промежуточные вариант между “механикой” и “автоматом”.

Переключение может быть и ручным, и автоматическим, а вот управление устройством  осуществляется посредством переключателя, джойстика.

Полностью вручную (при любом режиме) нужно только нажимать рычаг переключателя. А вот дальше при выборе автоматического режима работа будет возложена на робота. В том числе, автоматически согласуются частота вращения звеньев и оборотов ДВС.

Вариатор

Отдельно можно выделить вариатор. Это изменяющаяся трансмиссия или бесступенчатая КПП. Изменение передаточного числа производится в заданном диапазоне.

Вариаторы позволяют достигнуть наивысшую топливную экономичность, ведь нагрузки в таких решениях идеально согласованы с оборотами коленвала.

Есть вариаторы, которые по своему устройству ближе к МКПП (с центробежным сцеплением), есть решения, которые ближе к АКПП (такое устройство включает гидротрансформатор).

Но, увы, любая конструкция не позволяет создать очень мощный вариатор. Поэтому на практике поставить вариатор получается только на легковые автомобили, всевозможную мототехнику (очень популярный вариант для скутеров), но не на большегрузный коммерческий транспорт (автобусы, грузовики), т.е. транспортные средства, которые как раз и “съедают” больше всего топлива.

 Исключение составляют только лёгкая коммунальная, сельскохозяйственная техника.

Плюсы и минусы

Тип коробки	Плюсы	Минусы
Механическая коробка	низкая стоимость (как устройства, так и ремонта), хорошая динамика, простой ремонт.	в «пробках» требуется регулярное переключение передач, сложность в управлении.
Автоматическая коробка передач	не нужно думать, какую передачу выбрать, простота разгона (нет крена авто назад), защита ДВС от перегрева.	высокая стоимость агрегата, высокий расход топлива, высокая стоимость ремонта.
Роботизированная	можно выбрать ручной или автоматический режим работы, топливная эффективность.	есть риски крена авто при разгоне, возможны рывки при переключении передач.
Вариатор	сниженная нагрузка на двигатель, плавность езды.	высокая стоимость коробки и ее ремонта, можно поставить только на маломощный двигатель.

Обратите внимание, в нашем курсе “Автомобильные основы” на базе LCMS ELECTUDE КПП уделяется огромное внимание. При этом доступны учебные материалы для обучающихся всех уровней:

• базовый,
• продвинутый,
• специалист.

Огромное внимание уделяется не только теоретической части, но и оттачиванию навыков, выполнению сервисных операций.

Дополнительную информацию вы можете посмотреть непосредственно в модулях LCMS LCMS ELECTUDE — платформе для обучения автомехаников, автомехатроников, автодиагностов.

Как работает роботизированная коробка передач

Сегодня мы поговорим про роботизированную коробку передач, ее устройство, принцип работы, возможные неисправности и порядок технического обслуживания. Надеемся данная информация будет для вас полезной.

Преимущества автоматической трансмиссии

Коробка передач служит для отдачи мощности двигателя на колеса автомобиля, и любая КПП имеет несколько ступеней.

На механической коробке водитель самостоятельно выбирает передачу, которая больше подходит для выбранной скорости движения.

Автоматическая трансмиссия более удобна в эксплуатации – водителю не нужно отвлекать внимание на переключение скоростей. За переключением следит электронная система, она сама решает, когда нужно совершить следующее действие.

За счет умной электроники двигателю обеспечивается самый щадящий режим, и перегрузок мотор не испытывает.

Принцип работы КПП-робота

Роботизированную КПП собирают в алюминиевом корпусе, внутри картера находится три набора шестерен планетарной передачи.

Основой передачи крутящего момента является главная пара, с помощью ее согласуется скорость вращения мотора со скоростью движения колес.

Главная передача соединена с дифференциалом, который позволяет колесам двигаться с разной скоростью, за счет этого узла машина может без проблем поворачивать.

Дальше следует вспомнить принцип работы механической КПП. В коробке передач есть первичный и вторичный вал, которые соединяются между собой при помощи шестерен различных размеров.

В зависимости от того, какие именно шестерни соединены в данный момент, образуется определенное передаточное число, и автомобиль двигается с заданной скоростью.

На механике водитель сам управляет переключением скоростей и выжимом сцепления, выбирая нужную передачу.

В роботизированной коробке принцип переключения передач точно такой же, но роль сцепления и выбора передач выполняют сервоприводы, которые управляются электроникой.

Исполнительный электронный механизм не только переключает передачи, но также и выжимает сцепление.

В основном коробкой управляют электрические актуаторы, но иногда встречаются и гидравлические механизмы.

Неисправности роботизированной КПП

Все неисправности роботизированной трансмиссии делятся на два вида:

• проблемы, связанные с электроникой;
• механические поломки.

Различного рода поломки обычно сопровождаются характерными признаками:

• на панели приборов автомобиля загорается лампа, фиксирующая неисправность в КПП;
• начинает буксовать сцепление;
• машина двигается с рывками;
• во время движения возникают различные шумы;
• при увеличении оборотов двигателя автомобиль не набирает скорость.

Поломки в механической части коробки-робота случаются такие же, что и в МКПП:

• ломаются зубья шестерен;
• изнашиваются вилки переключения передач;
• начинают шуметь подшипники.

В электронике РКПП все неисправности можно разделить на три основных вида:

• нарушения режим работы блока управления;
• выход из строя электроприводов;
• отказ датчиков.

На роботизированных коробках устанавливается два типа сцепления – «сухое» и «мокрое».

Первый вид работает как обычное сцепление, но испытывает больше нагрузок, «мокрый» тип «купается» в масле.

В процессе эксплуатации в масло попадает различный мусор, образующиеся вследствие износа фрикционов, забивается фильтр, и соленоиды выходят из строя.

«Сухое» сцепление из-за повышенных нагрузок нередко перегревается, и поломка может случиться достаточно рано.

Техобслуживание роботизированной трансмиссии

Чтобы роботизированная коробка передач прослужила как можно дольше, ее необходимо с периодичностью примерно один раз в 50 тыс. км пробега обслуживать и диагностировать на станции ТО, где есть специальное оборудование и квалифицированные специалисты.

Если не соблюдать регламент, трансмиссия выйдет из строя раньше времени, и в этом случае ремонт обойдется дороже.

Самостоятельный ремонт РКПП проводить настоятельно не рекомендуется – неквалифицированный подход к делу может погубить коробку окончательно, и тогда ее придется полностью менять.

Обслуживание и ремонт роботизированной коробки следует производить только в специализированных автомастерских – только там можно получить реальные гарантии на выполненные работы.

Как работает роботизированная коробка передач — Примечания к прочтению

Все чаще, когда речь идет об автомобилях, мы слышим о роботизированных коробках передач , или роботизированных средствах управления. Но как работает роботизированная коробка передач ? Каковы его основные характеристики и что нужно знать, прежде чем оценивать автомобиль с роботизированной коробкой передач?

Содержание скрыть

1 Как это работает?

2 Органы управления роботизированной коробкой передач

3 Как управлять роботизированной коробкой передач

4 Стоит роботизированная коробка передач

Как это работает?

Давайте начнем с того, что вспомним, что работа роботизированной коробки передач зависела от блока управления электродвигателем, который координирует сцепление, что позволяет включать передачи.

Блок управления на основе полученного входного сигнала увеличивает или уменьшает обороты двигателя, тем самым позволяя включить правильную передачу. Поскольку это роботизированная коробка передач, не нужно будет нажимать на педаль сцепления, хотя автомобиль по-прежнему позволит водителю выбрать, оставить ли механическую коробку передач или переключиться на автоматическую.

Команды роботизированной коробки передач

В автомобилях, оснащенных роботизированной коробкой передач , органы управления обычно расположены на рычаге, расположенном в центре сидений или рядом с рулевым колесом.Хотя каждый производитель автомобилей может выбрать свой подход, обычно на рычаге есть несколько «стандартных» символов, например:

• буква R для обозначения реверса;
• буква N обозначает «нейтраль», то есть состояние отсутствия включенных передач;
• буква А для установки АКПП,
• символы + и — для шестерен.

Как ездить с роботизированной коробкой передач

Управлять автомобилем с роботизированной коробкой передач довольно просто, но на ранних этапах все еще требуется некоторое внимание, чтобы изучить типичный автоматизм этой коробки передач.Фактически, следует иметь в виду, что традиционное сцепление не используется, и что, если, возможно, вы использовали механическую коробку передач в течение многих лет, поведение «поиска» педали может быть интуитивным. Кроме того, роботизированная коробка передач может быть автоматической или секвентальной в зависимости от предпочтений и настроек транспортного средства.

После разъяснения, автомобиль с роботизированной коробкой передач может управляться очень легко.

В частности, чтобы иметь возможность управлять автомобилем с роботизированной коробкой передач, достаточно использовать только правую ногу для акселератора и тормоза, а затем привыкнуть к типичным механизмам этой коробки передач, но что они из себя представляют?

Сначала запустите автомобиль, убедившись, что коробка передач находится в нейтральном положении.Просто нажмите на тормоз, включите передачу, а затем отпустите тормоз, нажав на акселератор (помните, что сцепления нет!).

На этом этапе, если автомобиль оснащен автоматической коробкой передач, достаточно нажать на акселератор, отпуская тормоз, не включая передачу.

Если, с другой стороны, автомобиль оборудован секвентальной роботизированной коробкой передач, вам придется нажать рычаг переключения передач вверх + или вверх — если вы хотите увеличить или уменьшить передачу. Если в автомобиле установлена ​​автоматическая коробка передач, операция будет выполняться фактически автоматически в момент ускорения или замедления.

А для реверс ? Нет ничего проще: достаточно нажать на тормоз и установить рычаг переключения передач на букву R, а затем отпустить тормоз, постепенно увеличивая скорость.

Стоит роботизированная коробка передач

Здесь можно задаться вопросом, стоит ли покупать автомобиль с роботизированной коробкой передач .

На самом деле не существует одного ответа, подходящего для всех. Тем не менее, мы можем подчеркнуть, что автомобили с роботизированной коробкой передач, безусловно, намного удобнее управлять, чем автомобили с механической коробкой передач, и это обеспечивает гораздо более тихую езду.Отсутствие сцепления позволяет водителю наслаждаться более спокойным и плавным вождением, избегая, таким образом, основных механизмов механической коробки передач.

Тем не менее, многие люди не любят выбирать этот тип коробки передач, в том числе из-за более высоких затрат, связанных с покупкой автомобиля, оснащенного этой технологией.

Коробка передач | Урок | Академия роботов

Практически все электродвигатели используются вместе с редукторами. Причина этого в том, что электродвигатели развивают относительно низкий крутящий момент.Они не особо сильные. Однако они способны очень быстро вращаться. Таким образом, мы можем использовать коробку передач, чтобы менять скорость на крутящий момент. Конечно, бесплатного обеда не бывает, а коробка передач вносит некоторую неэффективность, есть некоторую потерю мощности. Эта потеря мощности связана с тепловым и акустическим шумом.

Если вы используете велосипед, вы, вероятно, хорошо знакомы с концепцией передачи. Электродвигатели могут вращаться очень-очень быстро, но они не развивают большой крутящий момент, они слабые.

Теперь это немного похоже на езда на велосипеде в гору. Вы хотите изменить большое количество оборотов педалей, чтобы уменьшить нагрузку на эти педали. Вы жертвуете большой скоростью ради большого крутящего момента.

Для электродвигателя это то же самое, что и для велосипеда, у вас есть маленькая звездочка спереди на педалях, а у вас есть звездочка большего размера на заднем колесе. Таким образом, на каждый оборот электродвигателя приходится только половина оборота выходного вала редуктора двигателя.Таким образом, двигатель вращается довольно быстро, выходной вал вращается довольно медленно, но крутящий момент двигателя увеличивается за счет передаточного числа.

Вот двигатель с одноступенчатым редуктором. Мы называем это редуктором, потому что за каждый оборот двигателя выходной вал поворачивается меньше одного раза. Когда мы говорим о двух сторонах коробки передач, мы называем ее стороной двигателя, которая обозначена индексом M, а сторона нагрузки — индексом L. Передаточное число коробки передач — заглавная G, и это отношение числа зубьев на зубчатом колесе. большое колесо к числу зубцов на маленьком колесе.А для понижающей коробки G больше единицы.

Выходная скорость омега L равна 1 на G, умноженном на омега N. Таким образом, скорость выходного вала ниже скорости двигателя. Выходной крутящий момент tau L равен G, умноженному на крутящий момент двигателя tau M, поэтому выходной крутящий момент больше крутящего момента двигателя. Это фундаментальные уравнения, описывающие характеристики коробки передач. Он снижает скорость и увеличивает крутящий момент.

Планетарный роботизированный редуктор с нулевым люфтом, серия GPL

Роботизированная планетарная коробка передач

GAM серии GPL сочетает в себе самый низкий люфт и высокую жесткость при опрокидывании с движением без вибрации для плавного, контролируемого движения в робототехнике и управлении движением.

Характеристики

• Люфт ≤ 0,1 угл. Мин. (6 угл. Сек.) , в 10 раз лучше, чем у других прецизионных редукторов
• Лучшая на рынке жесткость на кручение для ≤ 0,6 угл. Мин без потери хода
• Запатентованная конструкция гарантирует, что люфт не увеличится на в течение срока службы коробки передач.
• Проверенная производительность, признанная в отрасли
• Семь типоразмеров с номинальным выходным крутящим моментом от 445 до 3505 Нм и передаточным числом от 50: 1 до 200: 1
• Фланцевый выход со сплошным валом (GPL-F) или фланцевый выход с полым валом (GPL-H) (сквозное отверстие до 75 мм)
• Встроенная пластина адаптера двигателя , готовая к установке двигателя
• Доступен георадар под прямым углом
• Заменяет двигатели с прямым приводом со значительной экономией средств

Конструкция коробки передач

Серия GPL состоит из трех этапов:

1. Цилиндрическая шестерня и шестерня : высокие передаточные числа и тихая работа
2. Планетарная шпора : фиксированное передаточное число
3. Коническая шпора : нулевой люфт за весь срок службы

Особенности и преимущества

Характеристики	Льготы
Нулевой люфт ≤ 0.1 угл. Мин. Не увеличивается в течение срока действия GPL	Высочайшая точность для вашего применения
Наименьший потерянный ход ≤ 0,6 угл. Мин.	Превосходная точность даже при низком крутящем моменте
Расчетный срок службы 20000 часов эксплуатации	Продлевает срок службы, снижает затраты на техническое обслуживание
Высокая жесткость при опрокидывании и скручивании	Лучшая двухточечная точность
Самый низкий уровень вибрации	Превосходное управление для приложений непрерывного движения
Самый низкий момент отрыва	Лучшая управляемость, особенно на коротких дистанциях
Максимальный КПД на всех скоростях> 90%	Более короткое время цикла и более низкая температура
Самый низкий уровень шума <65 дБ	Может работать в непосредственной близости от операторов
Самая низкая рабочая температура	Компоненты с увеличенным сроком службы и возможен режим работы S1
Выходная сторона полностью закрыта	Более простой монтаж, дополнительное уплотнение не требуется

Понимание конструкции двигателя и коробки передач: 10 шагов (с изображениями)

Теперь мы должны выбрать двигатель и передаточное число.Мы начнем с рассмотрения технических характеристик доступных двигателей и сделаем предположение о том, какой из двигателей может хорошо подойти для этой работы. Мы попробуем использовать один BaneBots RS-550 в качестве отправной точки из-за его высокой мощности, а это значит, что он сможет выполнять работу быстрее. Кроме того, он обычно используется в подобных приложениях, а это означает, что он, вероятно, хорошо подходит для работы в целом. Чтобы упростить оценку, я сделал график кривой двигателя для RS-550.

Во-первых, мы хотим убедиться, что двигатель не потребляет больше 40 А и не срабатывает автоматический выключатель.Глядя на график, мы можем визуально увидеть, что RS-550 требуется нагрузка 0,23 Нм, чтобы тянуть 40 А. Чтобы двигатель не достиг этого уровня даже при большой нагрузке, мы попробуем спроектировать для потребляемый ток 20 А. Посмотрев снова на график, мы видим, что это соответствует крутящему моменту 0,115 Нм. Теперь мы можем рассчитать уменьшение, необходимое для достижения необходимого крутящего момента 3,05 Нм.
Редуктор:
Теперь мы выбрали редуктор 26: 1, что означает, что мы можем рассчитать точную нагрузку, с которой должен столкнуться наш двигатель лифта.
Нагрузка на двигателе:
Теперь мы можем использовать уравнение (1) из «Характеристики двигателя», чтобы вычислить ток, который мы ожидаем, что RS-550 будет потреблять при этой нагрузке:
Потребляемый ток:
Наш расчетный потребляемый ток, 21,0 А, находится в пределах допустимого диапазона 40 А. Затем мы определим скорость вращения выходного вала коробки передач с помощью уравнения (2). На этом этапе расчетов мы учтем КПД коробки передач 75%.
Скорость двигателя:
Теперь мы можем проверить, позволит ли выбранное передаточное число достичь желаемой выходной скорости 357 об / мин.
Скорость коробки передач:
Наконец, теперь, когда мы убедились, что передаточное число соответствует нашим требованиям, мы можем рассчитать, сколько времени потребуется двигателю, чтобы поднять лифт.
Время подъема:
Теперь мы полностью проверили, что наш двигатель RS-550 и коробка передач 26: 1 достигают или превосходят наши первоначальные цели. Поскольку реальная производительность зачастую хуже теоретической, разумно «перепроектировать» эти системы. Это также гарантирует, что наши упрощения не приведут к тому, что наша система будет работать намного хуже, чем ожидалось.

Когда вы впервые выполняете этот процесс, вам, возможно, придется выполнять вычисления несколько раз, пробуя разные двигатели и передаточные числа. По мере накопления опыта вы научитесь интуитивно понимать, какие двигатели и передаточные числа лучше всего подходят для вашей работы.

Последний шаг в этом процессе — выбор коробки передач. В этом примере имеет смысл выбрать версию RS-550 коробки передач P60 Banebot с редуктором 26: 1. Он не только совместим с нашим двигателем, но также имеет правильный редуктор и общий.Выходной вал со шпонкой 5 дюймов.

Надеюсь, этот пример задачи помог вам понять процесс выбора двигателя и коробки передач. Кроме того, я надеюсь, что он показал вам, как правильно применять теорию, которую вы изучили ранее в этом уроке.

В чем разница между приводом с редуктором и приводом с прямым приводом?

Загрузите эту статью в формате PDF.

Развитие робототехники ускоряется в наши дни, поскольку компании ищут способы создания новых решений для повседневных проблем.Роботы становятся умнее благодаря процессам обучения искусственного интеллекта (ИИ), более динамичными в движении благодаря дизайну и более эффективными в промышленных приложениях. Тем не менее, приводы, кажется, упускают из виду, когда дело касается их потребности в инновациях.

Основы приводов

Приводы — это компонент, отвечающий за обеспечение движения и прочности суставов и осей машины, например робота. Ключевым фактором в работе машины является управляющий сигнал и подводимая мощность для облегчения движения.Однако вам также необходимо преобразовать мощность двигателя в полезную скорость и крутящий момент. Подумайте о шестеренках на велосипеде. Ваша нога может быть недостаточно сильной, чтобы управлять колесом велосипеда напрямую. Шестерни используются для изменения крутящего момента, необходимого для привода колеса.

То же самое касается роботизированных приводов, в которых традиционная комбинация двигатель / редуктор функционирует вместе, чтобы преобразовать выходной крутящий момент двигателя с более низким крутящим моментом для достижения мощного движения в манипуляторе робота с приемлемой скоростью. Более сложная система передач (т.е., чем выше передаточное число или больше ступеней редуктора), что обычно требуется для приложений с более высоким крутящим моментом, тем больше люфт в системе трансмиссии. Люфт повлияет на точность робота и в крайних случаях может даже повлиять на безопасность.

Люфт — это «провисание» в системе, также называемое «люфтом» в шестернях (рис. 1) . Например, при перемещении рулевого колеса старого автомобиля влево и вправо, когда автомобиль выключен и отсутствует гидроусилитель руля, вы можете почувствовать некоторый «люфт» или люфт в системе, когда рулевое колесо движется, а шины — нет. повернуть.Это связано с тем, что вдоль системы рулевого управления множество разъемов с небольшими допустимыми величинами люфта в сумме приводят к общему большому люфту в системе, который можно почувствовать.

1. Люфт — это «провисание» в системе, также называемое «люфтом» в шестернях.

Исключить люфт в системе передач очень сложно, а в многоступенчатых редукторах — практически невозможно. Шестерни должны изготавливаться с очень плотной посадкой или допуском, что может быть дорогостоящим.Кроме того, жесткие допуски приводят к высокому трению, или необходим механизм, чтобы шестерни оставались плотно включенными в пределах их диапазона крутящего момента.

Гибкие зубчатые передачи, такие как зубчатая передача с волновой деформацией, предлагают другой метод устранения люфта, поскольку редуктор имеет некоторые гибкие компоненты, которые компенсируют «провисание». К сожалению, это может привести к потенциальной хрупкости и очень затрудняет движение назад — управление устройством задним ходом.

Приводы

с редуктором подходят для низкоскоростных применений, поскольку они позволяют двигателям работать на высоких скоростях и с меньшим крутящим моментом при оптимальной эффективности.Это также позволяет системе использовать обычные сегодня двигатели с относительно низким крутящим моментом (более слабые).

Самым основным типом шестерни является прямозубая шестерня, в которой зубья внутри шестерни будут входить в полный контакт при каждом зацеплении, вызывая большое количество шума и приводя к износу и часто к необходимости смазки. Проблема шума привела к созданию косозубой шестерни, которая позволяет зубьям входить в зацепление более плавно. Когда мы меняем передаточное число для увеличения крутящего момента, это происходит за счет снижения скорости.Это связано с тем, что частота вращения двигателя, приводящего в движение коробку передач, снижена для увеличения крутящего момента. Вот почему редукторы также часто называют редукторами.

Привод с прямым приводом

В приводе с прямым приводом традиционный редуктор удален. Однако для этого требуется, чтобы двигатель в приводе с прямым приводом был в состоянии производить достаточный собственный крутящий момент при приемлемой скорости (то есть не в тысячи оборотов в минуту, а на низких сотнях оборотов в минуту). Преимущества прямого привода многочисленны, и производители роботов давно мечтают об этом.

Прямой привод не имеет люфта из-за отсутствия шестерен; жесткость на кручение обеспечивает очень высокую точность. Прямой привод также полностью поддерживает обратное движение, что дает большие преимущества для совместных роботов, которые должны перемещаться и позиционироваться людьми. Кроме того, высокая устойчивость к ударам делает их очень подходящими для экзоскелетов и шагающих роботов, где удар при ходьбе может повредить шестерни.

2. Приводы с прямым приводом, такие как LiveDrive, показанные здесь, полностью устраняют необходимость в зубчатой ​​передаче, что приводит к снижению общего веса и меньшему количеству движущихся частей.Эти компоненты могут быть произведены по невысокой цене — более 50% от стоимости традиционного приводного механизма с зубчатой ​​передачей.

Кроме того, отсутствие коробки передач означает отсутствие инерции, что является большим преимуществом с точки зрения безопасности роботов и машин. Если автомобиль начинает катиться с холма, накопленная инерция затрудняет быструю остановку. То же самое происходит с коробкой передач: если у вас есть двигатель, который работает со скоростью 4000 об / мин, и коробка передач с передаточным числом 100: 1, мгновенная остановка невозможна.Коробке передач нужно время, чтобы замедлиться.

Преимущества также распространяются на внедрение робототехнических решений. Люфт в редукторных системах часто требует сложного программирования, чтобы помочь в повышении точности, чтобы компенсировать «люфт» в шестернях. Это требует времени и часто требует постоянной калибровки. Шестерни также повреждаются, и их необходимо заменять или смазывать, что увеличивает расходы на техническое обслуживание.

Другое преимущество — стоимость. Без коробки передач привод с прямым приводом на самом деле представляет собой просто двигатель, а не комбинацию двигатель / коробка передач.Это дает немедленную экономию средств. Поскольку стоимость срабатывания снижается, это приближает робототехнику к точке перегиба. Это ускорит внедрение роботов не только для промышленного использования, но и для потребительского и не производственного использования, например для здравоохранения.

В приводах используются новые свойства, позволяющие роботизированной конструкции работать без шестерен. Особенности, которые следует искать в прямом приводе:

• Усиленные магниты: Ищите уникальные конфигурации, которые увеличивают эффективную силу стандартных постоянных магнитов.

• Структурно-магнитная синергия: Огромные магнитные силы, создаваемые усиленным магнитом, разрушили бы конструкцию обычного двигателя. Этот новый уровень магнитных характеристик требует механической конструкции, достаточно прочной, чтобы выдерживать возникающие силы, но при этом достаточно легкой, чтобы обеспечить наивысшее отношение крутящего момента к массе.

• Термодинамическая аномалия: Тепло является ограничивающим фактором в любом электромагнитном устройстве.Комбинация первых двух основополагающих открытий обеспечивает тонкую и легкую структуру, которая позволяет отводить тепло. Эффективный отвод тепла позволяет вашему приводу работать с гораздо более высокими уровнями мощности, чем обычный двигатель.

У Genesis Robotics есть пример этой безредукторной конструкции с прямым приводом, называемый «LiveDrive», который включает в себя эти три основополагающих открытия (рис. 2).

Итак, в чем разница между редуктором и прямым приводом?

Как отмечалось выше, основные различия между этими двумя системами заключаются в их стоимости и производительности для роботов.Приводы с прямым приводом, такие как LiveDrive, полностью устраняют необходимость в зубчатой ​​передаче, что приводит к снижению общего веса и меньшему количеству движущихся частей. Это компоненты, которые можно производить по низкой цене — более чем на 50% дешевле, чем у традиционных приводов с зубчатой ​​передачей.

Отсутствие зубчатой ​​передачи также устраняет люфт, который существенно влияет на точность. Решения с прямым приводом могут обеспечить высочайший уровень точности, точности и жесткости на кручение на рынке. Еще одно ключевое усовершенствование — возможность обратного привода привода.Они также могут обеспечить эту производительность на гораздо более высоких скоростях, поскольку понижающие характеристики коробки передач также удалены из системы.

Технология приводов остается неизменной более 50 лет. Отсутствие точности в движении и громоздкий дизайн сдерживают их потенциал. Отсутствие реинжиниринга системы привода, помимо снижения стоимости и сложности срабатывания привода, замедлило внедрение роботов на потребительских рынках. Искоренение коробки передач и постоянное развитие технологий приводов с прямым приводом решают эти проблемы, что, в свою очередь, улучшает производительность и доступность рынка.

Майк Хилтон — генеральный директор Genesis Robotics.

Что такое планетарная передача и как она работает?

Где используются планетарные передачи?

Планетарные передачи используются в приложениях с ограниченным пространством, поскольку они обычно меньше, чем другие типы редукторов. Они также составляют основу наиболее распространенного типа автоматической трансмиссии, известного как гидравлическая планетарная автоматическая трансмиссия. В большинстве современных автоматических коробок передач в автомобильной промышленности используются планетарные передачи.

В других странах планетарные передачи используются в таком оборудовании, как шнеки и ветряные турбины, а также в системах привода транспортных средств для вертолетов и авиационных двигателей. Планетарные редукторы также популярны для промышленного оборудования, где их используют управляемые роботы, станки для лазерной резки и даже больничные операционные столы. Также есть большая вероятность, что мясо для сэндвичей в вашем холодильнике было нарезано на слайсере с планетарной передачей.

В легковых автомобилях с автоматической трансмиссией используются планетарные передачи, поэтому бабушкин Buick использует их, как раздражающий Ford Mustang V6 1995 года выпуска.

Есть ли планетарные передачи в бесступенчатых трансмиссиях?

Если традиционные автоматические и ручные трансмиссии имеют фиксированные передаточные числа, бесступенчатая трансмиссия (CVT) работает с двумя шкивами конической формы, соединенными ремнем. Они используются для повышения экономии топлива, поскольку вариаторы обычно предназначены для поддержания максимальной эффективности и идеальной мощности двигателя.

Однако существуют версии вариаторов, в которых используются планетарные передачи.Названные планетарными вариаторами или планетарными вариаторами, эти трансмиссии используют планетарные шестерни для передачи крутящего момента. Toyota использовала его в Prius еще в конце 1990-х годов.

Как планетарная передача соотносится с портальными осями?

Портальные мосты используются для увеличения дорожного просвета и позволяют использовать передачу, снижающую нагрузку на дифференциал. Такие автомобили, как грузовик Mercedes-AMG G63 6×6 и Mercedes-Benz Unimog, используют портальные оси. В этих приложениях используется планетарный редуктор с планетарной ступицей, который позволяет полуосям вращаться быстрее, чем колеса.

Это уменьшает крутящий момент, необходимый для выработки того же уровня мощности. В случае таких автомобилей, как Unimog и G63, большие колеса и шины уже обеспечивают большую часть необходимого дорожного просвета, поэтому портальные оси играют немного иную роль.

Часто задаваемые вопросы о планетарных передачах

У вас есть вопросы, У Drive есть ответы!

В: Как узнать, есть ли в моей машине планетарные передачи?

A: Если вы водите современный автомобиль с автоматической коробкой передач, есть большая вероятность, что у него планетарные передачи.Если вы хотите это выяснить, обратитесь к руководству по техническому обслуживанию вашего автомобиля для получения информации о коробке передач, обратитесь в сервисный отдел вашего дилера или попробуйте эту всезнающую панель поиска, от которой мы все так зависим.

В: Планетарные передачи дороже других типов?

A: В целом да. Они более дорогие, потому что они более сложные и состоят из большего количества частей, чем другие типы трансмиссий.

В: Требуется ли смазка планетарных шестерен?

A: Да.Как и любая другая передача или механический компонент вашего автомобиля, планетарные передачи нуждаются в смазке для плавной работы и предотвращения повреждений или износа. Коробки передач, как и все другие части вашего автомобиля, нуждаются в регулярном уходе и обслуживании, которое может включать незначительные работы, такие как замена жидкости. Со временем шестерни внутри трансмиссии могут изнашиваться, что приводит к проскальзыванию или возникновению странных шумов, поэтому важно не отставать от смазки и регулярного технического обслуживания, чтобы как можно быстрее решить проблемы.

Давайте поговорим: оставьте комментарий ниже и обратитесь к руководствам и редакторам снаряжения!

Мы здесь, чтобы быть экспертами во всем, что связано с практическими рекомендациями. Используйте нас, хвалите нас, кричите на нас. Прокомментируйте ниже, и давайте поговорим! Вы также можете написать нам в Twitter или Instagram или связаться со всеми нами здесь: [email protected]

Комплект сверхпланетарной коробки передач и шестигранный двигатель HD

Комплект REV UltraPlanetary Gearbox Kit является отправной точкой для использования ультрапланетарной системы REV.В комплект поставки входят картриджи UltraPlanetary для поддержки шести различных конечных редукторов в диапазоне номинально от 3: 1 до 60: 1, что позволяет обеспечить нужный крутящий момент для конкретного применения. В комплект входит шестерня, уже прижатая к двигателю, и предварительно собранные картриджи, чтобы конструкторы могли начать тестирование и доработку своей конструкции.

Ультрапланетарная система — это модульная коробка передач на основе картриджей, предназначенная для работы в суровых условиях соревнований и в классе. Ультрапланетарная система включает в себя входной каскад и шестерню, которая работает с шестигранным двигателем REV HD и другими двигателями класса 550.Благодаря возможности легко изменять и корректировать конструкции с помощью системы REV Building System, UltraPlanetary System состоит из предварительно собранных и смазанных картриджей, позволяющих легко и быстро менять передаточные числа. Пользователи могут сконфигурировать одноступенчатую планетарную передачу, используя один из трех различных картриджей редуктора, построить многоступенчатые редукторы, складывая отдельные картриджи вместе, и выбрать два разных способа передачи мощности: либо посредством торцевого монтажа непосредственно на выходном каскаде, либо путем выбора длины Шестигранный вал 5 мм лучше всего подходит для данной области применения.

UltraPlanetary имеет множество вариантов монтажа с помощью четырех различных кронштейнов, доступных для монтажа на 15-мм экструзионный канал REV, канал REV C или канал REV U. Ведущая шестерня двигателя UltraPlanetary 550 (REV-41-1608), включенная в этот комплект, прижимается к шестигранному двигателю HD (REV-41-1291). Дополнительные шестерни можно приобрести на странице продукта 550 Motor Pinion.

Комплект

UltraPlanetary Gearbox Kit и шестигранный двигатель HD приобретен после февраля 2021 года. поставляются с версиями V2 UltraPlanetary Female 5mm Hex Output (REV-41-1615).

Технические характеристики коробки передач

• Модуль: 0,55
• Угол давления: 20 °
• Материалы: спеченная сталь, армированный стекловолокном PA66 нейлон
• Вес:
• UltraPlanetary с 3 картриджами и шестигранным двигателем HD, без оборудования: 441,5 г (0,973 фунта)
• UltraPlanetary с 3 картриджами, без двигателя и оборудования: 206,5 г (0,456 фунта)
• Картридж сверхпланетарного вывода: 66.5 г (0,147 фунта)
• Монтажная пластина UltraPlanetary: 33,5 г (0,074 фунта)
• Картридж UltraPlanetary 3: 1: 35,5 г (0,078 фунта)
• Картридж UltraPlanetary 4: 1: 34,0 г (0,075 фунта)
• Картридж UltraPlanetary 5: 1: 36,0 г (0,079 фунта)

Характеристики шестигранного двигателя HD — без картриджей

• Диаметр корпуса: 37 мм
• Напряжение: 12 В постоянного тока
• Ток холостого хода: 400 мА
• Ток останова: 8.