Как работает роботизированная коробка передач
Чтобы понять, как работает полуавтоматическая коробка передач, нам придется вспомнить конструкцию обычной механической коробки передач. Основу классической механической коробки передач составляют два вала — первичный (ведущий) и вторичный (ведомый). Крутящий момент от двигателя передается на первичный вал через шестерню сцепления. Преобразованный крутящий момент передается на ведущие колеса от вторичного вала. Как первичный, так и вторичный валы оснащены зубчатыми колесами, которые попарно входят в зацепление. Но на первичной передаче шестерни закреплены жестко, а на вторичной они вращаются свободно. В “нейтральном” положении все вторичные шестерни свободно вращаются на валу, то есть крутящий момент не передается на колеса.
Перед переключением передачи водитель нажимает на сцепление, отсоединяя первичный вал от двигателя. Затем, с помощью рычага коробки передач, специальные устройства, синхронизаторы, перемещаются через тяговую систему на вторичном валу.
При подключении муфта синхронизатора жестко фиксирует вторичную передачу желаемой скорости на валу. После включения сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом начинает передаваться на вторичный вал, а от него на главную передачу и колеса. Чтобы уменьшить общую длину коробки, вторичный вал часто разделяют на два, распределяя ведомые шестерни между ними.
Принцип работы полуавтоматических коробок передач абсолютно одинаков. Единственное отличие состоит в том, что сервоприводы задействованы для включения/выключения сцепления и выбора передач. Чаще всего это шаговый электродвигатель с коробкой передач и сервоприводом. Но есть также гидравлические приводы.
Электронный блок управляет исполнительными механизмами. По команде на переключение первый сервопривод нажимает на сцепление, второй перемещает синхронизаторы, активируя нужную передачу. Затем первый медленно отпускает сцепление. Таким образом, педаль сцепления в салоне больше не нужна — после подачи команды электроника все сделает сама.
В автоматическом режиме команда на переключение передачи поступает от компьютера, который учитывает скорость, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других систем. А в ручном режиме водитель отдает приказ переключаться с помощью селектора коробки передач или подрулевых переключателей.
Проблема полуавтоматической коробки передач заключается в отсутствии обратной связи со сцеплением. Человек чувствует момент соединения дисков и может быстро и плавно переключать скорость. А электроника должна действовать мягко: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, полуавтоматическая коробка передач надолго прерывает поток мощности от двигателя к колесам во время переключения. При ускорении появляются неудобные провалы. Единственный способ добиться комфорта при переключении передач — сократить его время. А это, увы, означает повышение цены всего агрегата.
DCT (трансмиссия с двойным сцеплением), появившаяся в начале 80-х годов, стала настоящим прорывом. Давайте рассмотрим ее работу на примере 6-ступенчатой коробки DSG концерна Volkswagen.
Коробка передач имеет два вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как шестиступенчатая механическая коробка передач для Гольфа. Хитрость в том, что есть еще и два первичных вала: они вставлены один в один по принципу матрешки. Каждый из валов соединен с двигателем через отдельную многодисковую муфту сцепления. Шестерни второй, четвертой и шестой передач закреплены на внешнем первичном валу, первая, третья, пятая и задняя передачи закреплены на внутреннем. Допустим, автомобиль начинает разгоняться с места. Первая передача является фактической (сцепление блокирует ведомую передачу первой скорости). Первая муфта сцепления замкнута, и крутящий момент передается на колеса через внутренний первичный вал. Поехали! Но одновременно с включением первой скорости электроника предсказывает последующее включение второй и блокирует ее вторичную передачу. Вот почему такие коробки также называются преселективными. Таким образом, актуальны сразу две передачи, но заклинивания нет, ведь ведущая шестерня второй скорости расположена на внешнем валу, муфта которого все еще открыта.
Когда автомобиль достаточно разгоняется и компьютер решает переключиться, первое сцепление разъединяется, а второе при этом соединяется. Крутящий момент теперь проходит через внешний первичный вал и пару второй передачи. Третья передача уже выбрана на внутреннем валу. При замедлении те же операции выполняются в обратном порядке. Переход происходит почти без нарушения потока энергии и с феноменальной скоростью. Последовательная коробка для гольфа переключается за восемь миллисекунд. Сравните со 150 мс на Ferrari Enzo!
Коробки с двойным сцеплением более энергоэффективны и быстры в отличие от традиционных механических, а также более удобные по сравнению с автоматическими. Единственный их минус — высокая цена. Второй недостаток — неспособность передавать высокий крутящий момент устранили благодаря появлению DSG Ricardo на 1000-сильном купе Bugatti Veyron. Но пока доля большинства суперкаров — это полуавтоматические коробки передач. Хотя, например, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano не ровня Easytronic от Opel: время переключения суперробота оценивается в десятки миллисекунд.
В настоящее время коробки DCT есть не только у Volkswagen, но и у таких автоконцернов, как BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Преселективные “роботы” были признаны даже инженерами Porsche, которые используют в своих автомобилях только надежные технологии. По прогнозам аналитиков, в будущем трансмиссии DCT и CVT получат наибольшее распространение в мире. Да и третья педаль скоро и вовсе канет в Лету. Человечество предпочитает удобство.
Оригинальная статья на сайте ДРАЙВ: https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f50.html
обзор, устройство и особенности эксплуатации
Мы собираем самые частые вопросы о запчастях, которые покупатели задают нашим продавцам, и отвечаем на них вместе с экспертами торговой сети AUTO3N. Хотите, чтобы мы ответили на ваш вопрос? Спрашивайте в комментариях.
Вопрос: Отличается ли роботизированная коробка передач от автомата и в чём её особенности?
«Роботизированная коробка, по сути, та же механика, только сцепление за водителя выжимает электроника.
Машины с такой коробкой стоят дешевле, но в их обслуживании и эксплуатации есть свои особенности»Евгений Подногин, начальник управления торговой сети AUTO3N Сибирского округа
Без педали сцепления, но не автомат
С точки зрения водителя, роботизированная коробка передач выглядит практически так же, как АКПП — педали сцепления нет, передачи переключаются автоматически, рычагом переключения выбирается не передача, а режим — N, D или R. Казалось бы, всё точно так же, однако внутри РКПП и АКП устроены принципиально по-разному.
Внутри роботизированной коробки — механическая КПП с автоматическим управлением (электрическими или гидравлическими приводами и электронным блоком управления).
Дисков сцепления может быть один или два, но двухдисковые коробки более распространённые. В них диски сцепления работают попеременно, что позволяет переключать передачи быстро и плавно.
С каждым диском соединён первичный вал — один для чётных передач, другой для нечётных и задней. Когда машина едет на 1-й передаче, ЭБУ готовит 2-ю, чтобы быстро на неё переключиться. В момент переключения одно сцепление отключается, другое включается. Если компьютер понимает, что машина продолжает набирать скорость, он подготовит 3-ю. Из-за такой особенности работы коробки получили название «предселективные», то есть с предварительным выбором.
Скорость переключения передач РКПП, в среднем, 0,2 секунды и выше без потери потока мощности, но только на ту передачу, которую ЭБУ робота подготовил заранее. При резких ускорениях, например, возникают задержки переключения, ведь робот предсказывал одну передачу, а нужно срочно спуститься на одну-две ниже.
Коробки с электрическим приводом работают немного медленнее гидравлических. Такие ставят на бюджетные автомобили. Коробки с гидравлическим приводом быстрые и плавные, но и дороже в производстве, поэтому их ставят обычно в машины более высокого класса.
Схема работы РКПП: пока машина едет на 2-й передаче, ЭБУ приготовил 3-ю, чтобы быстро на неё переключиться.
У кого какие роботы
Пионерами в области разработки роботизированных коробок стали Volkswagen и Audi. Фактически Volkswagen DSG (Dual-Shift Gear) — самая распространённая сейчас РКПП, а мехатроник, электронный блок управления DSG, — стал именем нарицательным исполнительных механизмов любых роботов. Тем не менее у других автопроизводителей есть свои названия РКПП.
Так, например, роботизированная коробка передач Audi называется S-Tronic. Она напоминает DSG (всё-таки Audi входит в концерн VAG), но есть и отличия. S-Tronic ставят только на передне- и полноприводные машины. Также у Audi есть коробка R-Tronic с гидроприводом.
Роботизированная коробка BMW называется DCT M Drivelogic. Это семиступенчатая КПП, созданная специально для высокооборотных двигателей V8 BMW серии М.
Ford совместно с Getrag и LuK разработал свою трансмиссию — PowerShift. На некоторых моделях Volvo также установлены PowerShift от Getrag.
Mercedes-Benz и подразделение AMG разработали для своих мощных автомобилей семиступенчатую Speedshift DCT (DCT, dual-cluth transmission).
Mitsubishi ставит на Lancer Evolution и Outlander XL робота Twin Clutch SST. Alfa Romeo поставила на модель Giulietta TCT, Twin Clutch Transmission. На Panamera Turbo, Porsche 911 Turbo и Porsche Cayman стоит роботизированная КПП PDK.
Автопроизводители экспериментируют с роботами, потому что хотят предоставить водителям комфорт АКПП, в сочетании с топливной экономичностью и динамикой механики. При этом, РКПП дешевле автоматов в производстве. Кроме того, двухдисковые коробки компактные и лёгкие, что важно для малолитражных автомобилей.
Устройство шестиступенчатой роботизированной коробки VAG.
Особенности эксплуатации машины с РКПП
• Частое движение в пробках приводит к более быстрому износу сцепления. Роботам лучше избегать дорог с плотным трафиком.
• Машинам с РКПП не рекомендуется буксовать или выезжать из сугроба враскачку. При пробуксовке ЭБУ будет выдавать ошибочные команды и неправильно переключать передачи, что ведёт к повышенному износу деталей.
• В автоматическом режиме не рекомендуется резко стартовать, резко ускоряться и перегазовывать. Это также вызывает ошибки предселективной коробки. Лучше перед манёвром перевести селектор в ручной режим.
• Зимой прогревать РКПП нужно столько же времени, сколько двигатель.
• Робот должен приспосабливаться к естественному износу диска сцепления, поэтому автопроизводители регламентируют обязательную перекалибровку (обучение) ЭБУ. Водителям необходимо раз в 10-15 тысяч километров заезжать в сервис, чтобы выполнить эту процедуру.
• Рекомендуется менять трансмиссионное масло строго по регламенту или даже чаще. Частицы, попадающие в масло вследствие трения деталей, способны вызвать ошибки в электронике и поломку всей системы. О том, когда менять масло в коробке, писали тут. О том, как выбирать трансмиссионное масло, писали тут.
• Желательно один или несколько раз в год мыть радиатор для охлаждения масла, если он установлен на машине. Мелкие соты забиваются пылью, пухом, мошками и препятствуют эффективному охлаждению трансмиссионной жидкости.
Проблемы РКПП
Наиболее распространённые поломки РКПП связаны с износом дисков сцепления и проблемами с электроникой.
• Пробуксовка по ровному асфальту может говорить об износе диска сцепления.
• Рывки во время переключения передач означают, скорее всего, механические поломки в коробке — износ или разрушение зубчатых соединений валов, износ вилок выбора шестерней.
• В автоматическом режиме не рекомендуется резко стартовать, резко ускоряться и перегазовывать. Это также вызывает ошибки предселективной коробки. Лучше перед манёвром перевести селектор в ручной режим.
• Сбившийся режим работы и некорректное переключение передач может сигнализировать о выходе из строя ЭБУ.
• Непереключение передач может быть следствием как механической поломки актуаторов, так и сбоем ЭБУ.
При возникновении проблем на приборной панели загорается лампочка Check Engine.
Так как конструкция роботизированной трансмиссии относительно молодая, официальные сервисы просто меняют крупные узлы. Специалистов, которые могли бы перебрать такую коробку, очень мало, а в регионах их часто вообще нет. В итоге стоимость ремонта РКПП может вылиться в крупную сумму, и это одна из причин, почему машины с РКПП сильно теряют в цене со временем.
Простой подбор запчастей для трансмиссии
Заказать запчасти для ремонта коробки передач в AUTO3N можно в два клика.
Выберите необходимые детали по VIN, марке и модели машины или в товарных группах, а мы доставим заказ в любую точку России.
Мотор-редукторы — РЕДУКТОРЫ — 51055
Мотор-редукторы используются в робототехнике, где необходим высокий крутящий момент. Двигатель постоянного тока с редуктором имеет узел редуктора , прикрепленный к двигателю. Скорость двигателя рассчитывается с точки зрения оборотов вала в минуту и называется числом оборотов в минуту. Узел редуктора помогает в увеличении крутящего момента и снижении скорости .
Используя правильную комбинацию шестерен в редукторном двигателе, его скорость можно уменьшить до любого желаемого значения. Эта концепция, при которой шестерни снижают скорость автомобиля, но увеличивают его крутящий момент, известна как редуктор.
Когда вам нужен высокий крутящий момент при относительно низкой скорости вращения вала или оборотах в минуту.
— Мотор-редукторы переменного тока могут обеспечить достаточную силу для управления подъемниками, медицинскими столами, домкратами и робототехникой.
— Мотор-редукторы постоянного тока обычно используются в автомобилях, таких как лебедки с электроприводом на грузовиках, моторы стеклоочистителей, сиденья с электроприводом или стеклоподъемники.
Двухмоторный редуктор
Это готовая к сборке коробка передач, в которой используются два электродвигателя для независимого управления каждым выходным валом. Шестерни и корпус редуктора точно отлиты из прочного пластика для плавной и эффективной работы. Можно выбрать два передаточных числа: 207:1 или 58:1.
http://www.servocity.com/html/twin-motor_gearbox.html
6-ступенчатая коробка передач
Редуктор может быть собран для шести различных передаточных чисел. Перед сборкой выберите один из них в соответствии с применением.
Передаточное отношение может быть изменено от 11,6:1 до 1300,9:1 с помощью комбинации передач. Двигатель РЭ-260 3 вольта. Типы передач включают 8T, 36/14T и сцепление. Коробка передач подходит для двигателей 130 или 140 типов. Другие детали включают скрещенный рупор и выходной вал. Используйте кулачок для вертикального перемещения или перейдите на прямолинейное движение. В комплект входит смазка для смазки, а также шестигранный ключ и маленькие винты с крестообразным шлицем.
http://www.servocity.com/html/6-speed_gearbox.html
4-ступенчатая коробка передач
Изменяя комбинации четырех передач, можно получить четыре различных передаточных числа: 126:1 , 441:1, 1543:1, 5402:1. Настройка более высокой скорости подходит для модели автомобиля и т. д. Установка более низкой скорости подходит для моделей гусеничных машин и т.д. В комплекте двигатель работает от 3 вольт.
http://www.servocity.com/html/4-speed_gearbox.
html
Червячный редуктор
Может обеспечивать чрезвычайно низкую скорость вращения и используется для редуктора. Позволяет выбрать 2 передаточных числа, 216,1:1 и 336,1:1. Корпус редуктора отлит под давлением, а шестерни изготовлены из полиацеталя для снижения механического шума. Принимает двигатели типа 140 или 260. Включенный мотор работает от 3-4,5 вольт.
http://www.servocity.com/html/worm_gearbox.html
Планетарный редуктор
Очень универсальная система для преобразования высокоскоростных электродвигателей в малооборотные с высоким крутящим моментом. Часто используется в точных приборах из-за надежности и точности устройства. В двигателе RC-260, входящем в этот набор, используются угольные щетки для увеличения срока службы двигателя. Мотор RC-260 работает от 3 вольт. Различные комбинации редукторов позволяют получить 8 различных передаточных чисел (4:1, 5:1, 16:1, 20:1, 25:1, 80:1, 100:1, 400:1). При передаточном числе 400:1 и напряжении 3 В коробка передач развивает крутящий момент около 15 кг.
http://www.servocity.com/html/planetary_gearbox.html
Мощный редуктор
Разработан для высокого крутящего момента, а не скорости. Подходит для создания таких моделей, как танки, багги, гусеничные машины и так далее. Позволяет выбрать 2 передаточных числа, 41,7:1 и 64,8:1. Корпус редуктора отлит под давлением, а шестерни изготовлены из полиацеталя для снижения механического шума. Принимает двигатели типа 140 или 260. Включенный мотор работает от 3-4,5 вольт.
http://www.servocity.com/html/high_power_gearbox.html
Универсальный редуктор
Универсальный редуктор хорошо подходит для различных применений и может быть установлен несколькими способами. Шестигранный вал и резьбовой вал включены, чтобы предоставить строителю гибкость при проектировании. Пластиковые шестерни и металлическая коробка передач высокого качества.
http://www.servocity.com/html/universal_gearbox.html
Низкоскоростная коробка передач с мини-мотором
Этот двигатель типа 030 отличается низким потреблением электроэнергии и не издает электронных шумов.
Коробка передач имеет 7 различных передаточных чисел (71,4: 1, 149,9: 1, 314,9: 1, 661,2: 1), которые можно легко отрегулировать, изменив конечное положение крепления шестерни. Шестигранный вал 3 мм и отверстия для крепления коробки передач совместимы с другими изделиями Tamiya. Доступны 2 различных положения крепления редуктора. Коробка передач имеет прозрачный корпус редуктора, через который видны внутренние механизмы.
http://www.servocity.com/html/mini_motor_low-speed_gearbox__.html
Многоступенчатая коробка передач с мини-мотором
Это многоступенчатая коробка передач с мини-мотором (12 скоростей) из серии образовательных конструкторов Tamiya. Эта коробка передач отличается широким диапазоном передаточных чисел от низкого до высокого. Это двигатель типа 030 с прозрачным корпусом редуктора, чтобы показать внутренние механизмы.
http://www.servocity.com/html/mini_motor_multi-ratio_gearbox.html
Червячный редуктор с вертикальным валом
В этом редукторе используется червячный редуктор с передаточным числом 30:1 для приложений, требующих очень медленного и плавного вращательного движения.
Конструкция с червячным приводом не только минимизирует люфт, но и устраняет обратный ход мотор-редуктора, поэтому положение можно удерживать даже при отсутствии подачи питания. Прецизионно отшлифованный выходной вал из нержавеющей стали 3/8 дюйма поддерживается двойными шарикоподшипниками 3/8 дюйма ABEC 5 для поддержки нагрузки в любом положении.
Конструкция из АБС-пластика и алюминия диаметром ¼ дюйма обеспечивает жесткую конструкцию без лишнего веса и легко устанавливается на любую плоскую поверхность с помощью монтажных выступов основания. Червячный редуктор с вертикальным валом идеально подходит для поворотных столов, систем с интервальной съемкой и низкоскоростных приложений, требующих высокой точности и крутящего момента. Без мотор-редуктора система весит всего 0,375 фунта (5,9 унции).
http://www.servocity.com/html/vertical_shaft_worm_drive_gear.html
Наконец, модульная роботизированная коробка передач с бесконечными возможностями
Компоненты модульного робота идеально подходят для промышленного применения, поскольку они упрощают внедрение и позволяют разрабатывать более сложные и специализированные приложения.
Система редукторов Apiro от igus® — это один из способов внедрения модульности в промышленное применение, а также ряд других преимуществ. В этом блоге мы расскажем об этих преимуществах и о том, почему редукторы Apiro являются идеальным решением для почти бесконечного числа областей применения.
Модульный промышленный редуктор для неограниченного применения
Коробки передач могут быть соединены через полость в середине коробки передач, куда может быть вставлен приводной вал. Помимо манипуляторов, системы Apiro использовались для создания портальных роботов, устройств для многополосной регулировки и регулировки изгиба в упаковочных машинах, а также многоосевых роботов для захвата и размещения. Конечно, это лишь небольшой выбор возможных приложений с системами Apiro, но даже среди них есть значительное разнообразие и изобретательность. Сухая альтернатива стандартным коробкам передач
Что отличает Apiro от других коробок передач, помимо модульности? Ответ кроется в материалах, использованных для разработки Apiro. Сами шестерни изготовлены из материалов iglide®, работающих всухую, что устраняет необходимость во внешней смазке.
Неадекватная или неправильная смазка является одной из основных причин выхода из строя редуктора, на которую приходится 34,4% всех отказов редуктора. Это почти вдвое больше, чем у следующей ближайшей причины, которой является загрязнение водой и твердыми частицами (19,6%). Благодаря тому, что Apiro работает всухую, поломки, вызванные неправильной смазкой, полностью исключаются, поскольку нет необходимости смазывать систему вручную. Apiro также подходит для работы с брызгами воды и устойчив к грязи и пыли, что исключает отказы, связанные как с водой, так и с твердыми частицами. В конечном итоге это приводит к значительно более надежному и экономичному компоненту, чем традиционная коробка передач.
Еще одним преимуществом Apiro является возможность подключения не только к другим редукторам, но и к линейным приводам drylin® и ходовым винтам dryspin®.
Это особенно полезно в упаковочной промышленности, где при регулировке дорожки можно использовать несколько соединений привода/редуктора, чтобы легко выполнять необходимые движения с помощью всего одного двигателя, приводящего систему в действие. Также возможна ручная регулировка, а дополнительные маховики с цветовой кодировкой доступны для дальнейшего упрощения установки и эксплуатации.
Заключение
Промышленные компоненты обеспечивают бесперебойную работу, независимо от компонента или области применения, в которой он используется. В обычные промышленные компоненты постоянно вносятся усовершенствования, и редуктор Apiro является одним из таких усовершенствований. Последовательность и надежность, которые она обеспечивает по сравнению с традиционными коробками передач, в сочетании с модульностью и простотой использования делают переход на систему Apiro легким выбором.
Чтобы ознакомиться со всей линейкой продуктов Apiro, посетите наш магазин.