Современный автомобиль уже не тот, что был пару десятков лет назад. Сегодня это высокотехнологичное транспортное средство с электронным управлением большинства процессов, различными полезными дополнениями (парктроник, ABS, «старт-стоп», и т. д.) и разнообразными вариантами конструкции трансмиссии, популярным из которых считается роботизированная коробка передач.

Называемая водителями по-простому «коробка робот», она по своей сути является механической КПП, в которой в автоматическом режиме осуществляется переключение передач. То есть на основании подаваемых водителем команд через селектор коробки и режима езды, система управления роботом согласно заложенному алгоритму выбирает наиболее подходящую передачу.

Роботизированная КПП это высокотехнологичный механизм, в котором сочетаются воедино топливная экономичность «механики» и высокая скорость работы коробки-автомат. Необходимо заметить, что такая трансмиссия стоит на порядок дешевле стандартной АКПП, поэтому сегодня гиганты автопрома комплектуют ей практически весь свой модельный ряд.

Особенности разных видов роботизированных коробок передач

Несмотря на то что эти коробки передач имеют различную конструкцию, принцип их управления и работы остается неизменным: стандартная «механика» дополненная автоматизированным модулем включения сцепления и управления переключением передач. В таком типе трансмиссии применяется фрикционный тип сцепления, состоящий как из одного диска, так и из нескольких. Однако в конструкции роботизированной КПП все более распространена система с двойным сцеплением, благодаря которой удается максимально передать крутящий момент, не теряя при этом мощности.

Поскольку основу робота составляет классическая «механика», при проектировании этого вида трансмиссии используются уже готовые варианты коробок передач. Такое конструктивное решение позволяет получить высокие рабочие показатели всего узла. Например, у известного робота SMG, которым комплектует свои модели BMW, использована базовая шестиступенчатая МКПП дополненная сцеплением с электрогидравлическим приводом.

Роботизированная КПП на автомобиле может быть оборудована гидравлической либо электрической системами управления переключением позиций и включения сцепления. В системе с гидроприводом (электрогидравликой) органами исполнения команд роботизированной коробки выступают гидроцилиндры с электромагнитными клапанами, а в электрическом типе привода эти элементы представлены шестереночной передачей и электромотором.

Отметим, что для установленного на автомобилях электрического привода характерна низкая скорость при переключении передач а также минимальное потребление энергии. Гидропривод работает быстрее, однако для этого в системе постоянно должно поддерживаться давление, соответственно, энергопотребление при этом многократно возрастает.

По этой причине электроприводные роботизированные КПП устанавливают на автомобили бюджетного класса, а гидроприводные — на более дорогие транспортные средства. Такое конструктивное решение позволяет использовать трансмиссию-робот практически на любом типе транспортного средства.

Как устроены роботизированные КПП

Управление этим видом трансмиссии осуществляется при помощи электронного модуля, который обрабатывает сигналы с различных датчиков, и уже на основании этого отдает команды исполнительным механизмам и устройствам (электродвигатель, механическая передача, гидроцилиндр). Датчики собирают основную информацию о положении селектора КПП, оборотах коленвала, масляном давлении и его температуре, скорости движения автомобиля, которую передают для обработки управляющей системе. Далее происходит процесс переключения позиции, который строится согласно заранее заложенным алгоритмам исполнения команд на основании поступившей информации. Также система управления роботизированной коробкой переключения передач находится в постоянном взаимодействии с системами ESP и ABS, и на основании передаваемых ими данных корректирует процесс выбора и перемены передачи.

В конструкцию гидроприводных КПП дополнительно входит блок управления гидравликой, который обеспечивает поддержание постоянного давления в системе.

Конструкция роботизированной трансмиссии с системой двойного сцепления

Несмотря на всю функциональность и комфорт при управлении автомобилем, роботизированная коробка не лишена недостатков, главным из которых считается ее замедленная реакция при переключении передач, что крайне негативно отражается на динамике движения (возникают рывки и пропадет плавный ход в момент включения позиций). Значит, чтобы устранить эту проблему, и повысить комфортабельность управления транспортным средством оборудованным «роботом», конструкторы разработали трансмиссию с системой двойного сцепления, в которой процесс смены передач происходит без потери мощности.

Преимущества робота с двойным сцеплением

Помимо своего быстродействия, которое обусловлено повышенной скоростью взаимодействия муфт (например, коробка-робот DSG от Фольксваген), этот тип КПП имеет относительно компактные размеры, ввиду чего является идеальным для использования в малолитражных автомобилях. Кроме этого, роботизированная коробка с двойным сцеплением обладает повышенным энергопотреблением, что положительно отражается на ее продуктивности и скорости отклика на перемену положения селектора водителем. Это позволяет значительно снизить потребление топлива и получить высокие динамические показатели как при разгоне транспортного средства, так и при последующем движении.

Такая конструкция применяется в следующих видах роботизированных КПП:

• S-Tronic.
• DSG.
• Twin Clust SST.
• DCT M Drivelogic.
• PDK.
• TCT.
• Powershift.

Кстати, всемирноизвестный и популярный спорткар Ferrari 458 Italia оборудован роботизированной трансмиссией с системой двойного сцепления Doppelkupplungsgetriebe. На всех перечисленных видах КПП установлен гидропривод.

Блок управления адаптивным роботом DCT M Drivelogic содержит специальную систему Drivelogik, в которой содержится алгоритм переключения для одиннадцати передач. Шесть из них адаптированы для ручного выбора, а остальные пять переключаются полностью в автоматическом режиме.

Как работает роботизированная КПП

Все типы этой трансмиссии могут работать как в автоматическом, так и в ручном режимах управления. Если выбран режим «автомат», система управления КПП согласно информации передаваемой датчиками формирует соответствующие команды, которые далее передаются на устройства исполнения команд.

Робот с гармоническим приводом, Робот с планетарной коробкой передач, Робот с редуктором

Почему в роботах используется гармонический редуктор, а не обычный редуктор? Потому что робот требует небольшого размера и высокой точности. Только гармонический редуктор может обеспечить высокую точность, малый зазор, большой коэффициент замедления и малый размер. В соответствии с потребностями гибкости малых и средних роботов гармонические и планетарные редукторы роботов обычно используются на шарнирах роботов.

Что такое коробка передач в роботе?

Коробка передач робототехники является частью суставов манипуляторов роботов. Соединения обеспечивают маневренность, а коробки передач определяют скорость и направление движения. Они являются связующим звеном между двигателем, который обеспечивает приводную энергию, и компонентом машины, задачей которого является выполнение запланированного движения.

Как работает роботизированная коробка передач?

Передаточное отношение редуктора гармонического привода больше, чем у обычного редуктора. Поскольку количество зубьев зацепления велико, его грузоподъемность и передача очень высоки; диапазон мощности от нескольких ватт до нескольких десятков киловатт, при этом он не оказывает воздействия и шума; Гармонический редуктор может создать пространственный механизм для передачи движения и мощности, такой как герметизация устройств замедления передачи гармоник, и приводит в действие пространственные механизмы, работающие в вакууме, коррозии и других вредных средах; в дополнение к этому также можно использовать гармоническую передачу. Реализовать высокоскоростное движение, такое как ручные генераторы, ветряные турбины, и удобную реализацию дифференциальной передачи.

Конструкция коробки передач робота

От 60% до 70% вращающихся соединений робота используют гармонические шестерни. Механизм гармонической зубчатой ​​передачи состоит из трех основных частей: жесткой шестерни, генератора гармоник и гибкой шестерни. При работе жесткая шестерня установлена ​​неподвижно, каждый зуб равномерно распределен по окружности, а гибкая шестерня с внешней формой зуба вращается вдоль внутренних зубьев жесткой шестерни. Гибкая шестерня имеет на два зуба меньше, чем жесткая, поэтому гибкая шестерня поворачивается на соответствующий угол двух зубьев в противоположном направлении за каждый оборот жесткой шестерни. Генератор гармоник имеет эллиптический профиль, и шарики, установленные на генераторе гармоник, используются для поддержки гибкой шестерни, а генератор гармоник приводит гибкую шестерню во вращение и придает ей пластическую форму. При вращении только несколько зубьев эллиптического конца гибкой шестерни входят в зацепление с жесткой шестерней. Только так гибкая шестерня может свободно поворачиваться на определенный угол относительно жесткой шестерни.

Редуктор манипулятора робота

Характеристики планетарных редукторов и гармонических приводов для роботов Laifual в робототехнике

Являясь профессиональным производителем планетарных редукторов для роботов, наши редукторы с гармоническим и планетарным приводом обладают такими преимуществами, как легкий вес, свободный зазор между шестернями и высокий крутящий момент. и т. д. Они могут широко использоваться в промышленных роботах, имитационных роботах, устройствах для производства полупроводниковых жидких кристаллов, фотогальваническом оборудовании, оптических инструментах, прецизионных станках и других роботизированных передовых областях.

Для получения дополнительной информации о планетарном редукторе робота, пожалуйста, свяжитесь с нами!

Сопутствующие товары

• Легкие гармонические приводы LHN

  Легкие гармонические приводы LHN

  Узнать больше

• Планетарная коробка передач с прямым углом серии LFFR

  Планетарная коробка передач с прямым углом серии LFFR

  Узнать больше

• Планетарная коробка передач LFA

  Планетарная коробка передач LFA

  Узнать больше

Продукция

• Коробка передач Harmonic серии LS
  • LSS High Precision Harmonic Gearbox
  • LSG Harmonic Drives с высоким крутящим моментом
  • Коробка передач LSD Shorten Thin Harmonic
  • Легкие гармонические приводы LSN
  • Редуктор LFS Ultra Flat Harmonic
• Гармонический редуктор серии LH
  • LHT High Precision Harmonic Gearbox
  • LHD Shorten Thin Harmonic Drives
  • Коробка передач LHG Harmonic с высоким крутящим моментом
  • Легкие гармонические приводы LHN
• Поворотные приводы
  • LFRob I серия
  • Серия LFRob T
• О нас
• Технология продукта
• Скачать
• Настройка

Новости

• Приглашение на Hannover Messe 2023, Германия | Suzhou Changmu Drive Co. , Ltd (дочерняя компания Laifual Drive)

  07.03.2023

• Как решить проблему шума гармонического редуктора?

  18.01.2023

• Обсуждение Harmonic Gearhead, основной части робота

  01-11-2023

Свяжитесь с нами

Механическая коробка передач. Роботизированная КПП — АВТОАД

Содержание

1. Что такое роботизированная коробка передач.

2. Принцип работы роботизированной коробки передач.

3. Устройство роботизированной коробки передач.

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.

Принцип действия коробки передач практически идентичен ее механическому аналогу, 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, когда следует переключиться 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 ЭМ клапанами. 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 премиальные спорткары – 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.