Роботизированная коробка передач: тупик или прорыв?

Из всех вариантов КПП больше всего вопросов вызывает именно роботизированный вариант. Многие презрительно называют такую коробку «недоавтоматом». Доля истины в этом есть, ведь робот гораздо ближе к механике, чем к привычной АКПП. И, кстати, о проблемах с европейскими РКПП, которые массово устанавливал на свои автомобили концерн VAG, не наслышан только ленивый.

Аналогично ли обстоят дела у представителей японского автопрома и стоит ли отказываться от машин с роботозированной коробкой? Забегая вперед, отметим, что не все так страшно. Точней, совсем не страшно, а вполне удобно. Но давайте разбираться в данном вопросе вместе.

Как это работает?

Первые роботизированные КПП появились в начале 90–х годов. Американцы были правы, когда отметили, что прогрессом движет человеческая лень, ведь такая коробка передач была призвана избавить водителя от необходимости работать сцеплением и рычагом селектора. Робот представлял собой классическую МКПП, дополненную вспомогательными устройствами, которые регулировали процесс переключения. Они последовательно переключали передачи вверх и вниз, выбирали нужную, и регулировали включение сцепления в необходимый момент. Технически это было реализовано следующим образом. От водителя требовалось перевести селектор в нужное положение и нажать на газ. Информация об оборотах двигателя поступала в микропроцессор, который регулировал положение дроссельной заслонки. После этого в ход шли актуаторы – сервоприводы, которые перемещали синхронизаторы сцепления в нужное положение и фиксировали их. Так включалась первая и последующие передачи. Помимо электрического привода сцепления и передач использовался и гидравлический. В нем электромагнитными клапанами сцепления управляли гидроцилиндры.

 Казалось бы, был найден оптимальный баланс между МКПП и «автоматом». Роботизированная коробка была не так сложно устроена, как «автомат», и обходилась производителям машин гораздо дешевле последнего. Но роботы с единственным сцеплением показали себя не слишком удобными в эксплуатации. Машины с такими коробками были лишены динамики на старте (проще говоря, робот слишком «долго думал», прежде чем включить передачу), тяжело завершали обгон, с трудом возвращались в поток машин и двигались с заметными рывками. И робот мог бы стать провалом автомобилестроения, но все изменило использование нескольких дисков сцепления.

Революция робота

Использование двух дисков сцепления стало настоящим прорывом в истории РКПП. Такие коробки получили название Direct Shift Gearbox и были также собраны по принципу механических. Валов здесь так же два, и они вставлены друг в друга. Внешний вал полый, в нем расположен первичный вал. На каждом из дисков располагаются шестеренки для приводов определенных передач: на внешнем – четных, на внутреннем – нечетных. Каждый вал при этом оснащен своим собственным диском сцепления. Специфика работы такого механизма в том, что пока автомобиль движется на одной передаче, следующая уже зафиксирована актуаторами и готова к включению. Таким образом, процесс переключения передач занимает не более 0,2–0,3 секунды. Согласитесь, переключить передачи на МКПП с такой скоростью не сможет даже опытный водитель! Таким образом была решена проблема медленной работы роботизированных КПП, а автомобили с данным типом коробки получили желанную динамику.

Сердцем коробки с Direct Shift Gearbox является микропроцессор, к которому подключены датчики двигателя и многочисленных систем активной безопасности – блоков ABS, ESP, EBD и другие. Процессор мгновенно реагирует на действия водителя и принимает решение о смене передачи. Соответствующий сигнал подается актуаторам.

Японский гамбит

Японские инженеры пристально следят за достижениями во всех сферах науки, и автомобилестроение – не исключение. Доработанная РКПП была активно взята на вооружение концерном Toyota. В 2005 году коробки Freetronic стали устанавливаться на Corolla E150, а позже – и на Аурис. Через несколько лет появилась модель Multimode, но обе эти КПП вызвали множество негативных отзывов у автовладельцев. Обе коробки заслуженно считались не слишком надежными, так как часто выдавали ошибки и неожиданно переставали переключать передачи. Одной из распространенных болезней этих РКПП стал перегрев как самой коробки, так и сцепления при движении в «ползучем режиме» (например, в пробках). Владельцы жаловались, что Multimode не включает пониженную передачу даже при нажатии на тормоз. Получалось, что двигатель уже не тянет, а робот упорно поддерживает высокую передачу. Конечно, ни о каком комфорте в условиях города речи не шло. Как всегда, Toyota блестяще вышла из положения, отказавшись от РКПП сначала в пользу вариаторов, а затем – в пользу современной планетарной трансмиссии.

Успешней всех оказался японский концерн Honda, который использует роботизированные коробки передач в своих авто с гибридной силовой установкой: Fit, Shuttle, Vezel и другие модели. Самые тяжелые режимы для робота – это старт, движение в пробках и в гору. Эта повышенная нагрузка в гибридных автомобилях сглаживается электромотором. Для того, чтобы робот работал корректно надо калибровать его каждые 13–15 000 км пробега и соблюдать простые правила эксплуатации. Например, всегда, даже при краткосрочных остановках, переводить селектор в положение «N» (нейтраль), «помогать» машине ручником при начале движения в гору, переключаться на ручной режим при движении в пробках и своевременно менять расходники. И тогда автомобиль с роботом будет радовать вас бесперебойной работой как минимум несколько сотен тысяч километров пробега.

Среди других достоинств роботизированной коробки передач можно выделить:

• Низкий расход топлива, сравнимый с автомобилями с МКПП. Как правило, машины с традиционным «автоматом» потребляют на 10–15% бензина больше, чем авто на РКПП
• Возможность ручного управления и выбора комфортного режима езды  
• Минимальная задержка при переключении передач и плавное ускорение.

В целом, к нюансам управления машиной с РКПП можно привыкнуть, и вождение такого автомобиля будет доставлять одно удовольствие. Это своего рода компромисс для тех, кто не хочет полностью отказываться от возможности управлять автомобилем в полной мере, как на моделях с МКПП, и современным «автоматом», не требующим от водителя никаких усилий для переключения передач. А команда «Сферакар» с удовольствием подберет для вас достойный автомобиль с роботизированной коробкой прямиком с японского аукциона.

Популярные автомобили

Быстрый просмотр

Mitsubishi I-MIEV HA3W

2010 год

• Пошлина
• 0 cc

455 400 ₽

Подробнее

Быстрый просмотр

Nissan LEAF AZE0

2013 год

• Пошлина
• 0 cc

589 200 ₽

Подробнее

Быстрый просмотр

Nissan LEAF AZE0

2015 год

• Пошлина
• 0 cc

631 400 ₽

Подробнее

Быстрый просмотр

Nissan LEAF ZE1

2018 год

• Пошлина
• 0 cc

1 132 300 ₽

Подробнее

Быстрый просмотр

Nissan LEAF AZE0

2017 год

• Пошлина
• 0 cc

758 000 ₽

Подробнее

Быстрый просмотр

Nissan LEAF AZE0

2015 год

• Пошлина
• 0 cc

644 200 ₽

Подробнее

Перейти в каталог

Популярные отзывы

Достоинства: Профессиональные, грамотные, честные, сплоченные, дружные ребята.

Недостатки: Нету.

Комментарий: Я очень рада,что приобрела машину через компанию » СфераКар», от всего сердца благородна тем ребятам, которые помогли мне выбрать и купить автомашину, особенно Артёму и Марии))) Расскажу по порядку: узнала про компанию от родителей моей маленькой пациентки. Они же помогли мне связаться с менеджером Артемом. Сначала обсудили какая машина меня интересует, марка,год, цвет, и на какую сумму. Заключили договор и наступили новогодние праздники 😉… После праздников в первый рабочий день Артём позвонил и сказал, что с сегодняшнего дня начнём выбирать машину) поставили лот на 2 машины, и в первый же день произошло чудо для меня😅, прошла моя принцесса 🤩, красивая, аккуратная, хонда фит гибрид 2017 года, всем советую, особенно тем,у кого в городе мало парковочных мест, и кто хочет сэкономить на бензине. Артём поздравил меня, я была счастлива! Дальше с моими документами работала Мария. Девушка приятная, грамотная, документы делала в срок, помогла с доставкой машины до Красноярска. Я по любому непонятному вопросу обращалась к ней, Мария мне помогала))) Мою красавицу получила через 2 месяца. Теперь с удовольствием езжу на ней, про заправки совсем забываю, экономичная. Желаю компании «СфераКар» дальнейшего процветания, удачи вам ребята, вы МОЛОДЦЫ!!! Я с вами не прощаюсь, скоро встретимся опять 👍…

Достоинства: грамотные специалисты, хороший сервис

Недостатки: не выявил

Какая она офигенная на трассе!! Я чувствую я не ошибся в выборе… Просто как прилипает к асфальту на любой скорости вот 140-150 у него вообще средняя скорость даже не напрягается. Ракета просто!!! Я очень доволен. Спасибо огромное!

Я обратился в SferaCar за Honda Fit. Искал для себя, именно 2-ое поколение в комплектации RS. Работал с менеджером Романом, и он довольно быстро нашёл подходящий требованиям автомобиль. Я своей новой машиной доволен. Компанию SferaCar рекомендую для приобретения беспробежного автомобиля из Японии.

Все отзывы

Роботизированная коробка передач, все плюсы и минусы правильного выбора

Роботизированная коробка передач — достойный выбор автовладельцев, сочетающий в себе надежность «механики» и удобство «автомата».

Прогресс не стоит на месте, а желание человека сделать свой быт более удобным, подталкивает его на все новые изобретения. Стараясь облегчить жизнь водителя по многочисленным пробкам, производители автомобилей постоянно совершенствуют свои детища, применяя всевозможные новшества. Вот и к механической коробке передач на автомобиле придумали автоматическое сцепление. Сложив совместно понятия автомат и механика, конструкторы получили устройство под названием роботизированная коробка передач, совместившее в себе плюсы и минусы обоих агрегатов.

Роботизированная коробка передач

Содержание

1. Устройство роботизированной коробки
2. Принцип работы
3. Плюсы и минусы роботизированной коробки передач
4. Преселективная коробка передач. Движение в верном направлении
5. Достоинства и недостатки
6. Подводя итоги

Устройство роботизированной коробки

Многие автовладельцы полагают, что роботизированная коробка представляет собой обычный автомат с какими-то особенностями. Но это не так. За основу конструкции разработчики взяли механическую коробку, более надежную, чем автоматическая, добавив к ней специальные устройства, отвечающие за выжим сцепления с переключением передач.

В обычной механике переключением передачи с выжимом сцепления заведует непосредственно водитель. Он самостоятельно, ориентируясь на дорожную ситуацию используя педаль сцепления с рычагом КПП, выбирает необходимую передачу согласно времени ее включения. Изобретатели решили исключить водителя из этой цепи, доверив все действия автоматике и компьютеру. Установив узлы-актуаторы, они сделали возможным автоматическое переключение роботизированной коробки, основой которой осталась механика.

Роботизированная механическая коробка передач, совместила положительные моменты постой механики и автомата — топливную экономичность, простоту ремонта и прочее с возможностью езды в автоматическом режиме без использования педали сцепления. При этом она сохранила возможность ручного управления при помощи рычага или подрулевых переключателей по принципу Типтроника.

Принцип работы

Коробка робот работает при помощи узлов-актуаторов. Получая информацию о скорости движения, оборотах двигателя, датчиков ABS и ESP с бортового компьютера и действуя через свою механическую часть, они выжимают сцепление, перемещают синхронизаторы в коробке, выбирая необходимую передачу. Сервопривод, ответственный за сцепление, приняв необходимую команду, рассоединяет первичный вал с двигателем. В это время второй сервопривод, выбрав нужную передачу, включает ее. После включения первый актуатор восстанавливает сцепление, и автомобиль продолжает движение.

Устройство роботизированной коробки передач

Сервоприводы, которые имеет робот, могут быть двух видов — электрические и гидравлические. Электрический представляет собой шаговый электродвигатель, перемещающий через редуктор свою исполнительную часть. Гидравлический привод воздействует через гидроцилиндр, получающий команды от электронного блока управления. Поэтому его еще называют электрогидравлическим.

Плюсы и минусы роботизированной коробки передач

1. Коробка робот, выполненная на базе механики, обладает высокой надежностью по сравнению с автоматом и вариатором;
2. Рабочий объем роботизированной коробки значительно меньше автоматической, и, значит, меньше количество используемого масла;
3. Сцепление робота имеет увеличенный на 30 процентов ресурс;
4. Почти все модификации имеют функцию переключения передач вручную по принципу Типтроника на автомате;
5. Робот дешевле при производстве и ремонте по сравнению с вариаторной и автоматической коробками;
6. Роботизированная коробка передач весит намного меньше, чем автоматическая, что дает ей преимущество для установки на малолитражные автомобили;
7. Позволяет снизить расход топлива при равных условиях по сравнению с использованием всех остальных видов коробок передач.

Помимо достоинств робот имеет следующие недостатки:

1. Коробка передач робот с электрическим сервоприводом обладает значительной задержкой переключения, достигающей 2-х секунд, которая вызывает дискомфорт при разгоне и динамичной езде;
2. При использовании гидравлического привода применяется тормозная жидкость, которая постоянно находится под давлением, ускоряя процесс переключения до 0,05 секунды. Но гидравлический привод существенно дороже в устройстве, он повышает энергонагруженность мотора, являясь уделом дорогих автомобилей или спорткаров;
3. На обычном роботе отсутствует возможность адаптации под стиль езды водителя. Если автомат может подстроиться, то робот поддерживает только один стиль, который установлен как прошивка в блоке управления.

Преселективная коробка передач. Движение в верном направлении

Из-за своих недостатков коробка переключения передач робот была встречена первыми покупателями довольно негативно. Основная претензия была в том, что робот работает с рывками во время движения. Но конструкторы, видя перспективу конструкции в ее простоте и дешевизне, не отказались от производства, продолжив поиски решения.

Для исправления ситуации, с целью избежать задержек переключения, производители предложили использовать коробку с двумя независимыми сцеплениями. Такое решение позволило полностью избавиться от рывков и задержек, увеличив динамику автомобиля, добавив комфорт водителю с пассажирами.

Audi с роботизированной коробкой передач

Первыми, кто начал серийно выпускать такие устройства, были Ауди и Фольксваген, начавшие устанавливать коробки DSG и S-Tronic на свои автомобили с 2003 года.

Двойное сцепление дало возможность включать последующую передачу при уже включенной передаче, переходя на нее без перерыва в работе коробки, сохранив тягу в полном объеме. Поэтому другое название коробки с двойным сцеплением — преселективная, что означает предварительно выбранная.

Если обычная коробка в устройстве имеет по одному первичному и вторичному валу, то такая получила в свою конструкцию их по два, предназначенных для четных и нечетных передач. При этом первичные валы вставлены один в другой по принципу матрешки, соединяясь с двигателем каждый отдельным многодисковым сцеплением.

При включении первой передачи на одном из вторичных валов в начале движения замыкается первое сцепление, автомобиль трогается. Умная электроника, понимая, что дальше должна быть вторая замыкает следующую шестерню на другом вторичном валу, но второе сцепление остается при этом разомкнутым, не внося конфликта в работу коробки. Как только необходимая скорость будет достигнута, произойдет одновременное выключение первого сцепления с включением второго. И так далее. При торможении процесс аналогичный, только в обратную сторону. Получается, что у такой коробки одновременно включены две передачи, что еще раз подтверждает ее название преселективная.

Скорость переключения преселективной коробки робота очень высока, превышающая по своим показателям скорости работы некоторых спортивных автомобилей. Например, робот серийного Гольфа имеет скорость переключения 8 миллисекунд, что меньше времени моргания глаза, а у Феррари Энзо роботизированная коробка переключается за 150 миллисекунд. Почувствуйте разницу, как говорят.

Достоинства и недостатки

Совместив лучшее от всех разработок, коробки передач с двойным сцеплением стали экономичнее и быстрее обычных механических. При этом они более комфортны для пассажиров, чем другие. Обладая малыми габаритами, роботы предпочтительнее в использовании для малолитражных автомобилей по сравнению с автоматическими коробками.

Но несмотря на обилие плюсов, есть значительные минусы. Недостатками преселективной коробки является ее сложность ремонта при высокой стоимости производства. До недавнего времени также была проблема при передаче большого крутящего момента, но сейчас она уже решена.

Подводя итоги

Шестерни — робототехника

Из робототехники

Перейти к:навигация, поиск

Шестерни используются для передачи движения. Они сильно различаются по конфигурации и используются для самых разных целей. Основная предпосылка состоит в том, что входная шестерня (ведомая шестерня) имеет заданное количество зубьев, а выходная шестерня имеет заданное количество зубьев. Соотношение между этими двумя шестернями можно использовать для определения крутящего момента и скорости выходной шестерни, если известно входное значение ведомой шестерни.

Содержание

• 1 Крутящий момент в зависимости от скорости
  • 1.1 Пример
• 2 цилиндрические шестерни
• 3 Планетарные шестерни
• 4 конические шестерни
• 5 червячных передач
• 6 ходовых винтов
• 7 ШВП
• 8 Промежуточные шестерни
• 9 составных прямозубых шестерен

Крутящий момент и скорость

Скорость и крутящий момент обратно пропорциональны. Радиус шестерни прямо пропорционален ее крутящему моменту.

Speed ​​ = ( Input gear / Output gear ) * Input Speed ​​

Torque = ( Output gear / Input gear ) * Input Torque

Момент = a * Радиус шестерни

Момент шестерни 1 / Радиус шестерни 1 = Момент шестерни 2 / Радиус шестерни 2 908050 Пример0085

Пример будет иметь большое значение. Если бы двигатель был прикреплен к прямозубой шестерне с 10 зубьями, которая вращалась бы со скоростью 100 об/мин с крутящим моментом 1 дюйм/фунт и радиусом 1 дюйм. И вы соединяете прямозубую шестерню с 20 зубьями с шестерней с 10 зубьями. Выходная мощность шестерни с 20 зубьями будет составлять 50 об/мин при 2 дюйм/фунт. крутящего момента и 2 по радиусу.

Скорость : (10/20) * 100 = 50 об / мин

Крутящий момент : (20 /10) * 1 = 2 дюйма / фунт

Radius : (2 *) / 1 = 2 в

Цилиндрические шестерни

Наиболее распространенными и простыми являются прямозубые шестерни. Прямозубые шестерни используются для передачи вращательного усилия (скорости и крутящего момента) на другую шестерню или рейку (плоская шестерня). Цилиндрические шестерни изготавливаются из многих материалов, с различными ступицами и шагом. Ступицы — это центральная часть шестерни, используемая для крепления шестерни к ее валу. Диаметральный шаг — это количество зубьев на дюйм шестерни. Это легко визуализировать с реечной передачей ниже. Если бы шаг был 24, то в 1 дюйме было бы 24 зубца рейки (если бы он не был метрическим, то 24 зубца на сантиметр).

Планетарные шестерни

Планетарные передачи или планетарные передачи состоят из зубчатого венца, одной или нескольких внешних шестерен (планетарных шестерен), вращающихся вокруг центральной шестерни (солнечной шестерни). Обычно зубчатый венец крепится к рычагу или приводу. Но любая из трех передач может быть стационарной, что позволяет использовать множество различных конфигураций. Основным преимуществом этого механизма зубчатой ​​передачи является значительное уменьшение на небольшом пространстве по сравнению со стандартными прямозубыми зубчатыми колесами.

Конические шестерни

Конические зубчатые колеса очень похожи на прямозубые, за исключением того, что они предназначены для передачи вращения посредством поступательного перемещения на 90 градусов.

Конические шестерни облегчают переход на 90 градусов, но для этого требуется прочная коробка передач. Скорость и крутящий момент в конической передаче обрабатываются так же, как и в прямозубой.

Червячные передачи

Червячные передачи также используются для передачи вращательного усилия через 90-градусный переход. Червячные передачи не имеют обратного хода. Это означает, что независимо от того, какая сила приложена к большой цилиндрической шестерне, ведомая червячная передача не будет двигаться. Червячные передачи, как правило, имеют очень высокое соотношение между входом и выходом. Ведомая шестерня представляет собой спираль, которая перемещает выходную шестерню на 1 зуб за каждый оборот входной. Если бы выходная шестерня имела 30 зубьев, то отношение было бы 30 к 1. Вы можете использовать это отношение в уравнениях крутящего момента и скорости в секции цилиндрической шестерни.

Ходовые винты

Ходовые винты представляют собой длинный винт с гайкой, используемый для линейного перемещения.

Ходовой винт имеет большое механическое преимущество, низкий КПД (50%), большую грузоподъемность, точное и точное линейное движение, и большинство из них не имеют обратного хода. Высокое трение обычно требует смазки и имеет тенденцию к перегреву или разрушению при длительном непрерывном движении.

Шарико-винтовые пары

Шарико-винтовые пары в основном представляют собой ходовой винт с подшипниками в «гайке», используемый для линейного движения. ШВП имеет большое механическое преимущество, высокий КПД (90%), большая грузоподъемность, точное и точное линейное движение, и большинство из них имеют обратный ход. Шарико-винтовые пары более дорогие, но обычно могут окупиться в долгосрочной перспективе благодаря более длительному сроку службы и меньшему обслуживанию.

Промежуточные шестерни

Промежуточные шестерни не влияют на передаточное число. Промежуточные шестерни используются для изменения расстояния между редукторами или для изменения направления вращения.

Шестерня в центре является промежуточной шестерней и не влияет на соотношение между шестернями слева и справа.

Составные прямозубые шестерни

Составные прямозубые шестерни — это прямозубые шестерни с двумя наборами зубьев, используемые для увеличения передаточных чисел. На рисунках ниже показано расположение. Чтобы найти передаточное отношение, вам нужно найти передаточные числа между двумя механизмами цилиндрических зубчатых колес и перемножить их. Зеленая шестерня представляет составную шестерню.

от 10 до 40 зубьев = 1/4 скорости

Затем снова от 10 до 40 зубьев = 1/4 скорости

Окончательное соотношение: 1/4 x 1/4 = 1/8 x скорость

А или 8/1 х крутящий момент

Магнитная коробка передач может заставить роботов ползать или прыгать внутри вашего тела

Роботы без батарей, моторов или электроники могут испытывать недостаток в энергии, но крошечная коробка передач, приводимая в действие внешним магнитным полем, позволила одному мягкому роботу прыгать почти в 40 раз больше своего роста

Технологии 31 августа 2022 г.

Мэтью Спаркс

Крошечная коробка передач, работающая от внешнего магнитного поля, позволила одному мягкому роботу прыгать почти в 40 раз больше своего роста как гусеница или прыгать почти в 40 раз больше собственного роста, несмотря на то, что на борту нет аккумуляторов или моторов. Эта технология может привести к созданию медицинских роботов, которые смогут путешествовать по человеческому телу, брать образцы или доставлять лекарства.

Мягкие роботы, которые не имеют батарей, двигателей или электроники и питаются и управляются дистанционно с помощью света или магнитов, являются популярной областью исследований, поскольку их простота позволяет сделать их очень миниатюрными. Но им может не хватать мощности, когда задача требует прокалывания кожи или вскрытия спавшихся полостей.

Теперь Чонг Хонг из Института интеллектуальных систем Макса Планка в Германии и его коллеги создали редуктор диаметром около 3 миллиметров, оснащенный шестернями диаметром всего 270 микрометров.

Объявление

Шестерни отлиты из эпоксидной смолы, пропитанной алюминием. Магнит, прикрепленный к входному валу, приводится в действие внешним вращающимся магнитным полем, которое усиливает крутящий момент или силу вращения до 342 раз.

Подробнее: Робот, сделанный из липкой ленты и металлического порошка, может ползать по вашим органам

Эти редукторы, содержащие семь передач для усиления входного сигнала, могут быть встроены в различных модульных роботов для выполнения ряда задач: один ползает как гусеница со скоростью 0,68 миллиметра в секунду, другая накапливает энергию в упругих ногах и прыгает 119миллиметров, в то время как другие цепляются за твердые предметы, которые протыкают иглой.

Во время испытаний похожий на лебедку робот, оснащенный коробкой передач, смог поднять 103 грамма.