Роботизированная коробка передач что значит: 6 правил, о которых мало кто знает :: Autonews

Содержание

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.


Что такое роботизированная коробка передач.

Среди всех современных коробок переключения передач есть немало интересных и заслуживающих внимания видов и разновидностей. Так, к ярким представителям «автоматов» относятся роботизированные преселективные КПП. Они все активнее используются известными производителями автомобилей. Информация о них интересует и автовладельцев. Одни только изучают теорию, а другие — имеют дело с практикой эксплуатации (к примеру, им нужна замена масляного насоса АКПП робота). Учитывая это, мы и решили рассказать о роботизированных коробках подробнее.

Почему выбор коробки передач так важен?

Сегодня покупатели авто зачастую смотрят даже не на литраж и мощность двигателя, а тип КПП. И учитывать это нужно, ведь в отличие от обтяжки сидений и других моментов, связанных со вкусом и индивидуальными предпочтениями, трансмиссия непосредственно влияет на ряд важных для любого автовладельца параметров, а именно:

  • экономичность и уровень расхода топлива;
  • комфорт в процессе вождения в любых условиях;
  • возможные действия в случае экстренных поломок;
  • приемистость.

Преселективный робот: особенности

Основное отличие преселективной коробки передач в принципе её работы. Он заключается в наличии двух валов сцепления, которые отвечают за переключения тех или иных передач. Так, за нечетные, то есть первую, третью, пятую, а также заднюю отвечает один вал сцепления, а за четные — вторую, четвертую и т.д. — другой. Оба сцепления вращаются с заранее подобранной передачей. Если вы едите на первой ступени, то другой вал уже вращает вторую, будучи готовым на неё перейти. Переключение осуществляет мехатроник — специальный механизм, регулируемый компьютером.

За счет предварительного включения передачи, на которую должен произойти переход, скорость переключения достигает 0,008 секунды. Подобную оперативность не обеспечит даже самый опытный и умелый водитель с МКПП.

Фактически преселективная роботизированная коробка передач — это две работающие одновременно механические трансмиссии с прогрессивной автоматизированной системой переключения между ними. И это плюс. Но и число деталей тут больше, а значит и, к примеру, ремонт соленоидов АКПП может понадобиться раньше. Обо всех плюсах и минусах поговорим подробнее.

Преимущества:

1. Высокая скорость переключения.

2. Переход на более высокую передачу происходит без снижения скорости движения.

3. Обеспечивается экономия топлива в сравнении с классическими «автоматами».

4. Есть возможность не только автоматического, но и ручного переключения (с помощью подрулевых «лепестков»).

Недостатки преселективных коробок:

1. Повышение расходов на обслуживание и ремонт. Такой робот конструктивно сложнее, имеет больше деталей, специальную систему управления. Некоторые преселективные роботы вообще не поддаются ремонту, то есть устранение неисправности возможно лишь методом замены определенных элементов — сцепления, мехатроника и т.д.

2. Затрудненная процедура замены масла, если сравнивать её с механикой и классическими АКПП.

3. Рост нагрева агрегата из-за увеличения числа вращающихся деталей. По этой причине иногда приходится менять масляный радиатор охлаждения АКПП.

Выбор трансмиссии при поиске нового автомобиля — вопрос непростой и во многом индивидуальный. Но сам факт появления и активное развитие преселективных роботизированных коробок говорит о том, что они уже превращаются в интересную альтернативу как механическим КПП, так и классическим «автоматам».

Описание принципов работы роботизированной КПП DCT Hyundai

Рассмотрим DCT автомобилей Hyundai: принцип работы, характерные особенности, плюсы и минусы.

Роботизированная трансмиссия — новшество из мира спортивных автокаров

Роботизированная КП (DCT Хендай) — преселиктивная коробка передач, попавшая на любительский рынок в модифицированном виде относительно недавно из автоспорта, оснащенная прямым включением и двумя сцеплениями, на которые возложены разные функции:

  • Контроль над нечетными передачами.
  • Контроль над четными передачами.

Сравнительно быстрый и, что немаловажно, плавный разгон, в процессе которого скорости переключаются в доли секунды — главные особенности роботизированной трансмиссии автомобиля Hyundai. Кроме этого, сочетание комфортного управления транспортным средством, которое дает автомат, с неоспоримым экономичным режимом и динамикой от МКП — так же отличительная характеристика роботизированной КП, относящиеся к достоинствам этой трансмиссии.

К преимуществам так же можно отнести следующее:

  • дешевле автоматической КП;
  • небольшая масса робота;
  • некоторые модели Hyundai оснащены подрулевыми лепестками — альтернатива традиционному рычагу переключения скоростей, что позволяет быстро поставить необходимую передачу, а значит предать динамичности транспортному средству.

Корейские кроссоверы премиум класса — например, Hyundai Tucson (2016 года), при желании автолюбителя могут комплектоваться 7-ступенчатой роботизированной коробкой с двойным сцеплением и подрулевыми лепестками (несмотря на название, они расположены сразу за рулем). Данная система КПП идет исключительно с силовой установкой мощностью в 175 лошадиных сил.

Категорически противопоказаны пробуксовки, страдает плавность переключения скоростей, при даже кратковременной остановке необходимо переходить в нейтральное положение. Это очевидные недостатки роботизированной коробки. К ним же следует присовокупить дороговизну устройства, как при приобретении, так и в последующем обслуживании и ремонте.

Идеальной коробки передач не существует. Поэтому, выбирая, необходимо расставлять приоритеты. То есть, что предпочтительней: динамика, стоимость, экономичность или комфорт. Определившись, проще осуществить правильный выбор относительно трансмиссии.

Роботизированная коробка переключения передач, конструктивные особенности

Роботизированная коробка передач вызывает недоверие среди автолюбителей. Многие водители полагают, что это разновидность автоматических трансмиссий. Возникает вопрос: «Почему стоимость робота меньше цены на АКПП?», давайте разберемся.

Общее знакомство

Роботизированная коробка

Различают два основных вида роботизированных коробок:

  1. Простая. Является усовершенствованной МКПП с автоматическим управлением, переключение скоростей осуществляется роботом, отсутствует педель сцепления. В момент смены передачи разрывается поток крутящего момента — это приводит к появлению провалов при разгоне авто. В таких агрегатах предусмотрена возможность вручную переключать скорости.
  2. Усовершенствованная (преселективная). Представляет собой механику, оснащенную двумя сцеплениями, имеющими прямое включение. Первое сцепление отвечает за четные передачи, второе — за нечетные. Такой принцип работы обеспечивает плавный и быстрый разгон.

Если вы встретите название «секвентальная» коробка, имейте в виду — такая аббревиатура произошла от слова последовательность (sequensum), значит, предусмотрено последовательное переключение скоростей водителем вручную. Основным достоинством коробок-робот есть сочетание удобства вождения, аналогично АКПП и небольшой расход топлива, как у механических КПП.

Многие производители занимались самостоятельной разработкой роботизированных агрегатов, значит, существует множество разновидностей указанного типа коробок, но при этом у них есть общие узлы:

  • блок управления;
  • МКПП;
  • фрикционное сцепление;
  • система, контролирующая смену передач.

За основу роботов берутся хорошо зарекомендовавшие себя механизированные конструкции КПП. Рекомендуем посмотреть видео о роботизированных агрегатах, оснащенных двойным сцеплением:

Конструктивные особенности, принцип работы

Алгоритм работы роботизированных коробок следующий: водитель производит запуск мотора, нажимает на педаль сцепления и выбирает нужное расположение селектора. При этом происходит разрыв потока мощности с помощью привода сцепления, автоматизированный механизм коробки выполняет включение выбранной передачи. Затем автомобилист отпускает педаль тормоза, машина начинает двигаться в выбранном направлении. Последующие переключения скоростей производятся автоматикой с учетом данных из датчиков. Процессор управляет движением машины по заложенной схеме, но водитель имеет возможность вмешиваться в работу коробки.

Основные узлы

Роботизированные агрегаты могут быть оснащены электрическим или гидравлическим приводом сцепления и передач. В первом типе исполнительными элементами есть сервомеханизмы, состоящие из электродвигателя и механической КПП. Второй тип состоит из гидроцилиндров, управление которыми производится электромагнитными клапанами.

Невысокую скорость смены передач имеет электрический привод, для него также характерны маленькие затраты энергии. Для гидравлического привода нужно поддерживать постоянное давление в системе, значит, происходит большее энергопотребление. Гидропривод при этом обеспечивает большую скорость, его устанавливают на спортивных автомобилях. Указанные параметры определяю область применения агрегатов:

  • для бюджетных автомобилей — электрический привод;
  • более дорогих марок машин — гидравлический привод.

Роботизированные КПП могут работать в двух режимах:

  • автоматический;
  • полуавтоматический.

В первом режиме водитель не задумывается о переключении передач, а во втором варианте автомобилист, если машина оснащена подрулевыми лепестками, без переведения машины из автоматического режима может переключить передачу ниже. В полуавтоматическом режиме передача переключается не только водителем, при максимальных оборотах коробка автоматически включит большую передачу.

Достоинства и недостатки

Роботизированная трансмиссия является сложной системой. К ее плюсам относят:

  • надежный механизм редуктора;
  • меньший расход топлива, в сравнении с коробкой автомат;
  • необходим небольшой объем трансмиссионного масла — до 4 литров;
  • роботы подлежат ремонту, так как в их основе лежит устройство МКПП;
  • есть возможность воспользоваться при необходимости полуавтоматическим режимом.

Недостатки указанных агрегатов:

  • основная проблема роботизированных трансмиссий — отсутствие возможности перепрошивки процессора с целью задания нового алгоритма управления.
  • коробки с электрическим сервоприводом имеют маленькую скорость переключения передач.
  • возможность пробуксовки сцепления.

Коробки-робот способны работать продолжительное время при соблюдении условий их эксплуатации. Традиционные роботизированные агрегаты, покажутся несколько медлительными для водителей, предпочитающих экстремальный режим вождения. Усовершенствованные роботизированные трансмиссии позволят достичь максимальной скорости при небольших топливных затратах.

Роботизированная коробка передач плюсы и минусы

Многим сейчас известно, что много иностранных современных автомобилей выпускаются с автоматической КПП. Однако те водители, которые ездили на автомате, прекрасно чувствуют разницу, как такая коробка уступает «механике» в скорости разгона автомашины, и еще, что немаловажно, в экономичности горючего. Поскольку автоматическая коробка передач непосредственно в момент переключения несколько секунд «думает», и происходит повышенный топливный расход. Расходуется больше горючего и во набора скорости при разгоне.

Исходя из анализа обеих популярных КПП, специалистами была разработана так называемая роботизированная коробка передач, получившая в простонародье название довольно простое «робот». А многие ли знают, что это такое? Все не так-то и сложно, обозначенное устройство собой представляет классическую МКПП, однако она по понятным причинам относится к классу АКПП. Большое отличие от «механики» заключается в следующем: она отпускает сцепление, практически моментально включает передачу, а роботизированная современная трансмиссия обладает сцеплением, только уже в автоматическом режиме. Предлагаем вам изучить далее материал, дабы выяснить, что означает РКПП, как устроена, а еще какие имеет особенности.

Как устроена роботизированная коробка передач

Даже те, кто прекрасно знают и понимают, что это такое плюс что представляет собой набирающая стремительно популярность роботизированная коробка передач, до конца не понятно как все устроено, и чем она отличается от «автомата». Ранее вкратце было сказано, что данное устройство самостоятельно отпускает сцепление, точно также, как бы это было при механике, но только выжимает его в таком случае водитель, и моментом включает передачу, осуществляется это посредством специального блока питания, отправляющего соответствующие команды 2-ум современным сервоприводам. Сам водитель и его манера езды для устройства автомобильной РКПП своими действиями формируют соответствующую информацию, на основе которой роботизированная КПП будет работать. Полностью управление роботом берет на себя специализированный электронный блок, работающий по определенному, заложенному специалистами алгоритму. Устройство имеет плюсы и минусы, но самый главный плюс робота в следующем: он в себе объединил такие вещи, как удобство и даже простоту эксплуатации «автомата» и ощутимая экономичность и проверенная надежность «механики», что значит: такая КПП непременно должна завоевать сердца автомобилистов.

Бывают такие моменты в эксплуатации автомобиля что вам нужен не один мастер а скажем сразу и электрик и ходовик, вам на помощь придет автосервис Сенатор полного цикла ремонта авто, вам там помогут отремонтировать сразу все возможные поломки в авто.

Специалисты уверяют, РКПП принадлежит к серии «автомат», по той причине, что когда хотя бы 1 из процессов в коробке автоматизировано, то он соответственно и относится к этой категории. Основой для робота послужила классическая механическая коробка, оснащенная электронным блоком, но по конструкции они в любом случае имеют свои отличия и специфику.

Продолжаем выяснять, что это такое «робот». Любая автоматическая трансмиссия имеет фрикционное сцепление. Как правило, установлен дисковое сцепление, или же целый пакет фрикционных дисков. На РКПП в более современном исполнении установлено 2 таких диска сцепления, и это как раз позволяет без какой-либо потери мощности своевременно и точно передачи переключать.

Самое главное, чем отличаются современные «роботы» — по отпуску сцепления, плюс по приводу переключения скоростей. Дополнительно важно отметить, что привод бывает исключительно электрическим и во 2-ом случае гидравлическим, других нет и быть не может. Каждый из указанных приводов имеет свои плюсы и минусы, которые очевидны каждому водителю индивидуально. Электрический мотор так сказать выполняет всю задачу в специальном электрическом приводе, а уже в гидравлическом, поставленную основную задачу выполняют гидравлические специальные цилиндры, выполняющие свою работу по поступающему к ним сигналу встроенных в систему электромагнитных клапанов.

В системе электрический привод имеет следующий плюс: он мало потребляет энергии, в то время как плюс гидравлического привода в системе – это высокая скорость при переключении скоростей.

Важно выяснить и какие недостатки встречаются у каждой из систем? Электрическая – слишком низкая скорость переключения, далее гидравлическая — это весьма высокая потребность в энергии, следовательно такие роботизированные коробки часто ставят на дорогостоящие автомобили, с блоком электрическим оснащают авто бюджетной категории.

Когда получает соответствующий сигнал системный электронный блок от датчиков, то создается некий стиль переключения скоростей, и отправляет сразу же его системам, так сказать подчиняющимся ему, а они начинают работать по этой самой системе. Следует добавить, что электронный блок всегда и совместно работает с силовым агрегатом и системой ABS. Продолжим выяснять, что значит РКПП и какими качествами обладает.

Все о недостатках и качествах роботизированной коробки передач

Мы почти выяснили, что означает РКПП, осталось узнать больше о ней, предлагаем ознакомиться с плюсами рассматриваемой нами сейчас коробки:

  • Роботизированная коробка передач, внимание! В отличие от любой другой КПП потребляет меньше всего масла. Экономичный расход масла и топлива в целом.
  • Коробка в обращении довольно простая, и надежная.
  • Одним из положительных качеств можно назвать возможность вручную переключать скорости.

Какие недостатки у «робота»:

  • На бюджетных автомобилях стоит «робот» без двойного сцепления, это сильно влияет на резкое переключении скоростей.
  • Недостаток который ощущается при эксплуатации автомобиля в городских условиях. Во время постоянных простоях в пробках коробка быстро изнашивается, но всегда есть возможность перейти на ручное управление.
  • Если присутствует лишь 1 диск сцепления, то переключаются передачи не так быстро, как хотелось бы. Более современные версии с 2-мя дисками ставят даже на спортивных авто, и не происходит вообще ни малейшей потери мощности при переключении скоростей.

В чем отличия РКПП от остальных коробок передач

Что означает, какие недостатки и видимые преимущества имеет «робот» более менее ясно. Предлагаем больше узнать, чем отличается роботизированная коробка передач от других КПП.

Самое главное сравнение рассматриваемой нами КПП должно быть непосредственно с «механикой», поскольку наш «робот» произошел именно от нее. Самое главное отличие в том, что теперь водителю нет надобности управлять сцеплением. Все за него делает электронный блок, специально разработанный для этой цели. Ранее было сказано, что этот самый блок подает сигнальные команды 2-ум сервоприводам, что означает, что 1-ый привод «выжимает» сцепление, а 2-ой – включает 1-ую передачу. Так называемый сервопривод, «выжимающий» сцепление, как только переключилась скорость, отпускает его и авто трогается. Точно по такому же нехитрому принципу происходят и все остальные скоростные переключения. С классической механической коробкой, если вдуматься, различия небольшие, а это означает, что такие виды обладают 4-6-скоростными трансмиссиями.

 

 

Трансмиссия автоматическая по существу в разы проигрывает «роботу», только который оснащен 2-мя сцеплениями. АКПП на смену «механике» пришла в далеких 1950-годах и покорила всех своей простотой. Основным недостатком автоматической коробки является ее чрезмерно большой вес. Также «автомат» не дергается и плавно переключает скорости, чем это происходит у «робота» с 1-м диском сцепления. А у механической КПП АКПП выигрывает лишь простой эксплуатации.

Как известно, автоматические трансмиссии бывают с разным количеством ступеней, самое большое – 7-8-ступенчатая КПП.
А есть еще и вариатор, что это такое? От механической и автоматической КПП вариатор отличается тем, что у него отсутствуют в принципе передачи. 2 шкива лежат у него в основе, 1 из которых соединен непосредственно с трансмиссией, а в 2-ой силовым агрегатом автомобиля. Движение в таком случае передается ремнем, или же цепью. У вариатора имеется один большой недостаток – из-за гидравлической муфты пониженный коэффициент работы.

Подведем итоги

Разобравшись с тем, что это такое и какие плюсы/минусы и основные отличая, имеет роботизированная коробка передач можно выделить для себя то, что предпочтительнее будет именно для вас.

Каждый водитель, новичок или более опытный обязательно выбирает трансмиссию под свои предпочтения, привычки и даже под стиль управления транспортным средством. Тут самое главное, что следует понять, что роботизированная коробка передач, является классической механической КПП, но с добавленным к ней полностью автоматическим переключением скоростей и, конечно же, сцеплением.

Роботизированная коробка передач (РКПП): устройство, принцип работы, виды

На что только не идут люди, лишь бы не выжимать сцепление! Пожалуй, апогеем сложности стала коробка-автомат, после которой конструкторы поняли, что создали монстра и надо бы что-то попроще. И правда, более простую конструкцию имеет вариатор и даже, как ни странно, роботизированная коробка переключения передач, она же РКПП, РКП, DCT, DSG или «робот».

Как и все автомобильные новинки, первые модели РКПП были не самыми удачными и удобными в работе. Но со временем их конструкция совершенствовалась, так что сегодняшние модификации могут похвастаться и скоростью реакции, и надежностью.

Что же такое роботизированная коробка переключения передач?

Роботизированная коробка переключения передач

Основной принцип действия «коробки-робота» мало чем отличается от классической «механики» (за что ее, кстати, ценят автолюбители). Есть первичный вал, на который идет крутящий момент от двигателя, и вторичный, который передает вращение на главную передачу. И есть сцепление, необходимое для размыкания коробки и двигателя для переключения передач.

Главное отличие состоит в том, что управляет всем этим не водитель, а электроника. Система датчиков и электронный блок управления (ЭБУ) определяет, когда нужно разомкнуть сцепление, какую передачу включить, затем задействует сервомеханизмы (актуаторы) и умная техника срабатывает без участия человека. А значит, педаль сцепления больше не нужна. Ура!

Сервоприводов в коробке два:

  • задача одного размыкать сцепление;
  • второго – перемещать синхронизаторы для включения нужной передачи.

Управляться они могут в ручном режиме (когда водитель управляет сцеплением с помощью селектора РКП или подрулевыми лепестками) или автоматикой, когда вся информация поступает с многочисленных датчиков на ЭБУ, обрабатывается, и в виде команд поступает на блок управления коробкой.

Управление сервоприводами может осуществляться двумя способами:

  1. электромотором;
  2. гидравликой.

Первый однозначно дешевле, проще и надежней, но слегка «тупит» и потому не подходит для крутых спорткаров. Гидравлическая система работает быстрей и четче, но и цена ее выше.

Виды РКПП

В своем развитии «робот» прошел путь от «почти механики» до «автомата», соответственно росла надежность и скорость работы. Первые РКПП практически дублировали конструкцию механической коробки, с поправкой на другой принцип привода механизмов. На смену им пришли роботизированные коробки с двумя сцеплениями, и вот они произвели настоящий переворот во взглядах на этот вид трансмиссии.

РКПП с одним сцеплением

Роботизированная коробка передач с одним сцеплением

Первый опыт, первые ласточки, первые ошибки. Робот с одним сцеплением по своему принципу дублирует механическую коробку передач. Точно так же с помощью сцепления ведущий вал соединяется в коленвалом двигателя, а от него момент вращения передается на ведомый вал через шестерни-синхронизаторы.

Электроника разъединяет сцепление, переключает передачу, и затем плавно включает сцепление. В принципе, всё то же самое, что делает сам водитель. Вот только электроника немного подтормаживает с включением сцепления, из-за чего при разгоне получаются провалы скорости. Не самое приятное ощущение.

Этот вид коробок сегодня устанавливается на бюджетные модификации автомобилей. Он больше подходит для плавного «семейного» вождения и совершенно не годится для любителей рвануть с места на «соточку».

РКПП с двумя сцеплениями

Роботизированная коробка передач с двумя сцеплением

А вот это уже более интересная конструкция, в которой проведена качественная работа над ошибками.
Как сделать так, чтобы не было бесящих секундных провалов? Конструкторы решили эту проблему, установив сразу два первичных вала (то есть оба они связаны с двигателем).

Один вал пустотелый, и в него вставлен второй. Каждый из них управляется отдельным механизмом сцепления. Когда автомобиль трогается с места, включается первая передача на первом валу, при этом второй еще неподвижен, но к нему уже подключена вторая передача. Как только она понадобится, второй вал включается в работу сразу, без задержек. И вторая передача уже на нём включена.

Эта конструкция сегодня пользуется огромным успехом у автоинженеров. Преселективные РКП оказались удобными, надежными и комфортными. Конечно, за такое удовольствие приходится платить, но оно того стоит.

Устройство и принцип работы РКПП с одним сцеплением

Рассматривая устройство простой РКПП, можно всё время повторять фразу «как на механике». Основные конструктивные элементы этой коробки:

  1. Сцепление. Это стандартное, привычное нам механическое сцепление, никакого гидротрансформатора, как у АКПП, никакой жидкости ATF в нём нет;
  2. Первичный (ведущий) вал. На нём жестко закреплены шестерни, которые постоянно вращаются вместе с ним. Сам вал соединен с механизмом сцепления;
  3. Вторичный (ведомый) вал. На нём тоже насажены шестерни (по количеству столько же, сколько на первичном валу), но они не зафиксированы жестко, а могут свободно проворачиваться. Вторичный вал подключен к главной передаче и передает вращение на колёса автомобиля;
  4. Диски синхронизаторов. Их задача – блокировать на ведомом валу нужную шестерню и тем самым включать нужную передачу;
  5. Актуаторы. Это механизмы, отвечающие за включение/отключение сцепления и подключение нужных синхронизаторов. Вот их в механической коробке нет.
Устройство роботизированной коробки передач с одним сцеплением

Принцип работы роботизированной коробки с однодисковым сцеплением тоже не сильно отличается от порядка работы МКПП:

  1. Когда водитель включает передачу, сервопривод отключает сцепление. Первичный вал размыкается с двигателем, чтобы могла включиться передача;
  2. После этого второй сервопривод (актуатор) подключает синхронизатор к нужной шестерне на ведомом валу. Вместо того, чтобы свободно вращаться на валу, шестерня блокируется синхронизатором;
  3. Затем автоматика включает сцепление, шестерня на ведомом валу начинает двигаться синхронно с парной шестерней первичного вала. Зубчатая пара передает момент вращения на ведомый вал.
Работа роботизированной коробки передач с одним сцеплением

Как же приводятся в действие актуаторы? Для этого используется электрический или гидравлический привод.

Электропривод – это обычно шаговый электродвигатель с передаточным механизмом, который включается в нужный момент и на нужное время.

Гидравлический привод приводится в действие электромагнитными клапанами-толкателями, которые через жидкость действуют на сервомеханизмы. За счет того, что используется не только гидравлика, но и электрокомпоненты, второе его название – электрогидравлический привод.

Блок управления получает не только команды от водителя, но и данные с датчиков ABS, ESP, оборотов двигателя и т.д. Однако, какой бы качественной ни была система управления однодисковым сцеплением, провалы при переключении передач всё равно чувствуются. Это не спортивная коробка.

Устройство и принцип работы РКПП с двумя сцеплениями

Устройство роботизированной коробки передач с двумя сцеплениями

Преселективный робот – так называют этот тип РКП. И хоть многое в нём сохранилось от «механики», большая часть компоновки сделана по новому принципу. Основные конструктивные элементы:

  1. Первичный вал (внешний) четных передач. Это пустотелый вал, на котором жестко закреплены шестерни № 2, 4 и 6;
  2. Первичный вал (внутренний) нечетных передач. Он вставлен во внутреннюю полость внешнего вала и несет на себе шестерни № 1, 3, 5, 7 (если есть) и заднего хода;
  3. Два механизма сцепления, каждое для отдельного ведущего вала. Каждое из них управляется отдельно и в любой момент может быть включено или отключено;
  4. Два ведомых (вторичных) вала. На каждом из них установлены шестерни передач, синхронизаторы и по одной шестерне главной передачи;
  5. Гидроблок;
  6. Актуаторы сцепления и переключения передач.

То, как работает коробка с двумя сцеплениями, сильно отличается от первых моделей РКПП:

  1. При включении передачи приводится в действие сцепление: тот ведущий вал, который работал, отключается от двигателя, другой, наоборот, подключается. Если это старт, то включается сцепление вала нечетных передач;
  2. К тому валу, который в данный момент отключен от двигателя, подключается следующая передача ведомого вала. Пока она не задействована, поскольку ведущий вал не вращается, но зацепление уже готово;
  3. При переключении передачи работавший до этого вал выключается от двигателя и подключается сцепление второго. И на нём уже включена нужная передача.

Таким образом, коробка сама готовит ту передачу, которая может понадобиться в следующий момент. Чтобы не было паузы, сцепление срабатывает быстро и четко. Нет паузы на включение-отключение сцепления, нет провалов мощности. Наглядно видно на принцип работы на видео, ниже.

Этот тип коробки назвали преселективным, то есть предварительно выбирающем следующий ход.
В качестве привода используется в основном гидравлика: нет смысла делать такую быструю коробку, и полностью терять от нее эффект на задержки в работе электромотора.

Преселективные коробки бывают с «сухим» и «мокрым» сцеплением. Первый вариант – стандартная конструкция, второй – когда внутри корпуса коробки передач находится трансмиссионная жидкость. «Мокрое» сцепление отлично себя показывает на спортивных состязаниях, поскольку лучше охлаждает и защищает механизм.

Плюсы и минусы роботизированной коробки

Нет, как ни крути, а идеального ничего не бывает. Каждая конструкция имеет свои преимущества и недостатки.

Плюсы РКПП:

  1. В основе лежит проверенная десятилетиями, старая добрая «механика», ресурс которой измеряется десятками тысяч километров. Любимая многими автомобилистами, надежная, живучая, сравнительно недорогая в обслуживании.
  2. Еще про обслуживание. Ремонт РКП с одним сцеплением, в случае поломки, будет на порядок дешевле, чем АКПП или вариатора. Учитывая, что сломаться может абсолютно всё, это серьезный аргумент «за».
  3. Компактные размеры и сравнительно небольшой вес. Это особенно актуально сейчас, когда нужно под капот уместить побольше, а расходных материалов потратить поменьше. Обслуживание «робота» не выльется в большие деньги.
  4. И при компактных размерах – отличные показатели производительности и экономии топлива. Здесь «робот» намного превосходит даже проверенные временем классические коробки автомат.

Есть и минусы:

  1. В старых моделях РКПП, с одним сцеплением, довольно длинные паузы при переключении передач, в некоторых моделях до 2 секунд (!) Ездить на такой и оставаться психически адекватным человеком крайне сложно.
  2. Гидравлический привод всё еще дорого стоит, хоть и убирает проблему «задумчивости» коробки. Для нагнетания давления в приводе используется насос, который приводится в движение от коленвала, что значит потери мощности двигателя на работу насоса.
  3. Коробки с двойным сцеплением, хоть и достаточно надежны, при ремонте влетают в копеечку. Та же замена сцепления обойдется недешево, а ведь могут выйти из строя актуаторы, это еще дороже. И всевозможные проблемы с электроникой не только отберут деньги на ремонт, но и могут потянуть за собой проблемы неадекватной работы и раннего износа коробки.

Заключение

Однако, несмотря на возможные недостатки, у роботизированных коробок передач есть свои поклонники. И надо отметить, с каждым годом использование РКПП растет, ведь для современных людей важна простота использования, комфорт, а для передовых стран – еще и экологичность транспорта. То, что «робот» помогает экономить топливо, может стать решающим аргументом за размещение ее в новых моделях автомобилей с ДВС.

Роботизированная коробка передач

Содержание статьи

Роботизированная механика

Отточенная десятилетиями эксплуатации механическая коробка передач состоит почти из одних достоинств: проста, надежна, недорога в производстве и обслуживании, обеспечивает хорошую динамику и малый расход топлива. И только один недостаток досаждает некоторым водителям: ручное управление и манипуляции с педалями. В городской толчее это, действительно, доставляет мало удовольствия.

Маркетологи и конструкторы задались мыслью: а можно ли объединить достоинства «механики» и «автомата» в одной коробке? Идея воплотилась в жизнь с появлением электронных «мозгов», способных принимать решение о необходимости переключения передач и управлять исполнительными механизмами.

Простой «робот» – это обычная механическая коробка, дополненная блоком управления и двумя приводами. Один привод выключает и включает сцепление, второй управляет механизмом переключения передач. Приводы бывают либо электрические, либо гидравлические. Практика эксплуатации показала, что коробки с гидроприводами предпочтительнее. Все роботизированные коробки имеют режим ручного переключения передач.

Роботизированная кпп

Надо сказать, что «первый блин» получился комом. По результатам многочисленных тест-драйвов, отзывов владельцев о простых «роботах» сложилось мнение как о «сырой» конструкции, к управлению которой надо привыкать. Например, чтобы избежать рывков, рекомендуется перед моментом переключения слегка сбросить газ. Непредсказуемо такая коробка может повести себя в сложных дорожных условиях — на крутом подъеме или при пробуксовке колес. Движение по городу зачастую превращается в мучение: резкие старты, дергания держат в постоянном напряжении. При городской езде возможен перегрев сцепления. Время переключения может достигать 2 сек. Такие задержки связаны с тем, что роботы пришли на серийные автомобили из спорта. Для гонок последовательное (секвентальное) переключение передач является идеальным. В обычном же автомобиле иногда требуется переключиться через несколько ступеней. И тогда робот начинает «задумываться». В общем, до комфорта «автомата» конструкция явно не дотягивает.

А что с достоинствами? Они тоже есть: простота и дешевизна (во всяком случае, для производителя), экономичность, жесткая связь между двигателем и ведущими колесами, что позволяет тормозить двигателем или выводить «газом» автомобиль из заноса.

Коробка с двумя сцеплениями

Дальнейшим воплощением идеи объединить в одном агрегате достоинства «механики» и «автомата» стала коробка с двумя сцеплениями. Пионером в ее внедрении стал «Фольксваген». В его исполнении она получила название DSG. Состоит такая коробка из двух первичных валов (причем один вал полый, а второй находится внутри первого), двух вторичных валов и двух сцеплений. Один «набор» предназначен для включения нечетных передач, второй – для четных. Как происходит переключение? Две соседние передачи постоянно включены. Например, при трогании с места включены первая и вторая передачи, но замкнуто только одно сцепление. Когда электроника решит, что настало время переключаться, «нечетное» сцепление разомкнется, а «четное» замкнется. После размыкания «нечетный» набор тут же включит третью передачу. Так как включение передач происходит заблаговременно, то такую коробку называют преселективной. Если смена передач происходит последовательно, переключения происходят за миллисекунды. В противном случае (если нужно переключиться не на соседнюю, а сразу через несколько ступеней) процесс может затянуться до одной секунды. Это, как и в случае с «простыми» роботами, является следствием «гоночного» прошлого.

Коробка передач с двумя сцеплениями

Первая коробка DSG была шестиступенчатой. Она не агрегатируется со «слабыми» моторами, так как часть мощности постоянно отбирается для привода гидронасоса. Кроме того, КПД снижают «мокрые» фрикционы, примененные в качестве сцеплений. Поэтому «Фольксваген» разработал семиступенчатую DSG с сухими сцеплениями и насосом с электроприводом, работающим не постоянно, а только при падении давления ниже минимума. Семиступенчатые DSG устанавливаются, как правило, на бюджетные автомобили.

Коробки с двумя сцеплениями по потребительским качествам представляют собой удачный компромисс. Они экономичнее автоматов; комфортнее «простых» роботов; могут передавать больший момент, чем вариаторы; обеспечивают жесткую связь между двигателем и колесами, как механика. Но при этом расход выше, чем у робота, комфорт хуже, чем у автомата и вариатора, цена существенно выше механики.

Роботизированная коробка передач — устройство и принцип работы МКПП

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 подобрать вариант, соответствующий его материальным возможностям, но и позволяют получить от вождения максимальный комфорт.

Кратко об основных типах трансмиссии рассказано в отдельном обзоре … Теперь поговорим подробнее о том, что такое роботизированная коробка передач, ее основные отличия от механической коробки передач, а также рассмотрим принцип работы этого агрегата.

Что такое роботизированная коробка передач

Работа коробки передач практически идентична механическому аналогу за исключением некоторых особенностей. Устройство робота включает в себя множество деталей, составляющих уже знакомую всем механическую версию коробки. Основное отличие роботизированного в том, что управление у него микропроцессорного типа.В таких коробках переключение передач осуществляется электроникой на основе данных датчиков двигателя, педали газа и колес.

Роботизированную коробку тоже можно назвать автоматом, но это неправильное название. Дело в том, что АКПП часто используется как обобщающее понятие. Так вот, тот же вариатор имеет автоматический режим переключения передаточных чисел, так что у некоторых он тоже автомат. Фактически по устройству и принципу работы робот ближе к механической коробке.

Внешне отличить АКПП от МКПП невозможно, ведь у них может быть идентичный селектор и корпус. Проверить коробку передач можно только во время движения автомобиля. Каждый тип агрегата имеет свои особенности работы.

Основная цель роботизированной трансмиссии — максимально облегчить управление автомобилем. Водителю не нужно самостоятельно переключать передачи – эту работу выполняет 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.

Принцип работы роботизированной коробки передач

Роботизированная коробка передач может переключаться на следующую скорость автоматически или полуавтоматически. 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 имеют некоторые автоматические коробки передач типа Tiptronic.

Чтобы увеличить или уменьшить скорость, водитель перемещает рычаг селектора в сторону + или в сторону -. Благодаря этому варианту некоторые люди называют эту трансмиссию секвентальной или секвентальной.

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 посылают в «мозг робота» сигналы о скорости движения транспортного средства, о загрузке силового агрегата, а также о текущем режиме коробки передач;
  5. Как только показатели перестают соответствовать установленной с завода программе, блок управления дает команду на переключение на другую передачу.Это может быть как увеличение, так и уменьшение скорости.

При управлении автомобилем с механикой водитель должен чувствовать свое транспортное средство, чтобы определить момент, когда нужно переключиться на другую скорость. В роботизированном аналоге происходит аналогичный процесс, только водителю не нужно думать, когда перевести рычаг переключения передач в нужное положение. Вместо этого это делает микропроцессор.

Система отслеживает всю информацию со всех датчиков и подбирает оптимальную передачу для конкретной нагрузки.Чтобы электроника могла переключать передачи, трансмиссия имеет гидромеханический привод. В более распространенном варианте вместо гидромеханики устанавливается электропривод или сервопривод, который включает/отключает сцепление в коробке (кстати, это имеет некоторое сходство с коробкой-автоматом — сцепление расположено не там, где его находится в МКПП, а именно возле маховика, но в самом корпусе коробки передач).

При подаче блоком управления сигнала о том, что пора переключаться на другую скорость, первым включается первый электрический (или гидромеханический) сервопривод.Он отключает фрикционные поверхности сцепления. Затем второй сервопривод перемещает шестерни в механизме в нужное положение. Затем первый медленно отпускает сцепление. Такая конструкция позволяет механизму работать без участия водителя, поэтому у машины с роботизированной трансмиссией нет педали сцепления.

Многие коробки переключения передач имеют принудительное положение передач. Этот так называемый типтроник позволяет водителю самостоятельно контролировать момент переключения на более высокую или более низкую скорость.

Устройство роботизированной коробки передач

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

Вот узлы входящие в коробку 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, не допуская его перегрева.Преселективный или двойной вариант считается более эффективным. В этой модификации, пока включена одна передача, второй набор готовится включить следующую скорость.
  2. Основная часть — обычная механическая коробка. Каждый производитель использует разные собственные разработки. Например, робот от марки Mercedes (Speedshift) — это внутри АКПП 7G-Tronic. Отличие агрегатов только в том, что вместо гидротрансформатора используется сцепление с несколькими фрикционными дисками.Аналогичный подход у BMW. Его коробка передач SMG основана на шестиступенчатой ​​механической коробке передач.
  3. Сцепление и привод коробки передач. Есть два варианта – с электроприводом или гидромеханическим аналогом. В первом случае сцепление выжимается электродвигателем, а во втором — гидроцилиндрами с клапанами ЭМ. Электропривод работает медленнее гидравлики, но не требует поддержания постоянного давления в магистрали, от чего работает электрогидравлический тип.Гидравлический робот значительно 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 в них крайне важна скорость переключения передач без прерывания подачи питания на карданный вал.
  4. Датчик. Таких деталей в роботе очень много. Они контролируют множество различных параметров трансмиссии, например, положение вилок, обороты входного и выходного валов, в каком положении блокируется селектор, температура охлаждающей жидкости и т.д.Вся эта информация подается на устройство управления механизмом.
  5. ЭБУ представляет собой микропроцессорный блок, в который запрограммированы разные алгоритмы с разными показателями, поступающими от датчиков. Этот блок подключается к основному блоку управления (оттуда поступают данные о работе двигателя), а также к электронным системам блокировки колес (ABS или ESP).
  6. Приводы — гидроцилиндры или электродвигатели в зависимости от модификации коробки.

Особенности работы РКПП

Для плавного запуска автомобиля водитель должен правильно пользоваться педалью сцепления.После того, как он включил первую или заднюю передачу, ему нужно плавно отпустить педаль. Как только водитель почувствует зацепление дисков, отпуская педаль, он может увеличить обороты двигателя, чтобы автомобиль не заглох. Так работает механика.

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

Простейшая модификация с одним сцеплением работает так же, как классическая механика. Однако при этом наблюдается наличие одной проблемы – электроника не фиксирует обратную связь со сцеплением. Если человек способен определить, насколько плавно нужно отпускать педаль в конкретном случае, то автоматика работает более жестко, поэтому движение автомобиля сопровождается ощутимыми 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 машина начнет тормозить. Поскольку скорость вращения колес уже меньше соответствует включенной передаче, 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.

Особенности роботизированной коробки передач DSG

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

Главной особенностью этой модификации является преселективный режим. То есть, пока работает первый вал с включенной передачей, электроника уже подключает соответствующие шестерни (при разгоне повышать передачу, при торможении — понижать) второго вала. Главный привод должен только отключить одну муфту и подключить другую.Как только от блока управления поступает сигнал о переходе на другую ступень, рабочая муфта размыкается, и тут же подключается вторая с уже зацепленными шестернями.

Такая конструкция позволяет ездить без сильных рывков при разгоне. Первая разработка преселективной модификации появилась в 80-х годах прошлого века. Правда, потом 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 привычного строения основных элементов (за основу производитель может взять любой готовый механический аналог) такая коробка будет дешевле в продаже. 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.

Инженеры концерна VAG разработали два варианта трансмиссии DSG. Один из них помечен цифрой 6, а другой цифрой 7, что соответствует количеству ступенек в рамке. Также шестиступенчатый автомат использует мокрое сцепление, а семиступенчатый аналог – сухое. Более подробно о плюсах и минусах коробки DSG, а также чем еще модель DSG 6 отличается от седьмой модификации, описано в отдельной статье .

Достоинства и недостатки

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

  • Такую трансмиссию можно использовать в паре с силовым агрегатом практически любой мощности;
  • По сравнению с вариатором и автоматом, роботизированная версия дешевле, хотя это довольно инновационная разработка;
  • 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;
  • За счет повышения эффективности машина выбрасывает меньше вредных веществ в окружающую среду.

Несмотря на явные 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 ощутимые рывки, как будто водитель резко бросает педаль сцепления на механику.
  • Чаще всего в блоке выходят из строя сцепление (меньше плавность включения) и исполнительные механизмы. Это усложняет ремонт трансмиссий, так как они имеют небольшой рабочий ресурс (около 100 тысяч километров).Сервоприводы редко можно отремонтировать, а новый механизм стоит дорого.
  • Что касается сцепления, то ресурс диска тоже очень мал — около 60 тысяч. При этом примерно на половине ресурса необходимо осуществлять «подключение» коробки по условию поверхности трения деталей.
  • Если говорить о преселективной модификации DSG, то она оказалась более надежной за счет меньшего времени переключения скоростей (благодаря этому машина не так сильно тормозит).Несмотря на это, адгезия у них все же страдает.

Принимая во внимание перечисленные факторы, можно сделать вывод: по надежности и сроку службы механике пока нет равных. 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.

В завершение предлагаем небольшое видео-сравнение основных видов трансмиссий — их плюсы и минусы:

Вопросы и ответы:

Чем отличается автомат от робота? АКПП работает за счет гидротрансформатора (жесткой связи с маховиком через сцепление нет), а робот аналогичен механике, только скорости переключаются автоматически.

Как переключать передачи на роботизированной коробке? Принцип управления роботом идентичен управлению автоматом: нужный режим выбирается на селекторе, а обороты двигателя регулируются педалью газа. Скорости переключатся сами.

Сколько педалей в машине с роботом? Хотя робот конструктивно похож на механику, сцепление автоматически отключается от маховика, поэтому автомобиль с роботизированной трансмиссией имеет две педали (газа и тормоза).

Как правильно парковать машину с коробкой-роботом? Европейская модель должна быть припаркована в режиме A или на задней передаче. Если машина американская, то на селекторе есть режим P.

ПОХОЖИЕ ИЗДЕЛИЯ

Роботизированная трансмиссия. Как ездить на роботизированной коробке передач

Любой автолюбитель, сделавший выбор в пользу автомобиля с роботизированной коробкой передач, практически сразу задается вопросом: как управлять роботизированной коробкой передач?

Следует понимать, что роботизированная коробка передач — это, по большому счету, классическая механическая коробка передач, в состав которой входит небольшой электрический блок, управляющий переключением передач и сцеплением.

Такие роботизированные боксы имеют ряд замечательных преимуществ: они надежны, удобны и просты в эксплуатации, а также отличаются низким расходом топлива.

Сегодня почти каждый производитель автомобилей имеет в модельном ряду виды, оснащенные роботизированными коробками передач. При этом любой производитель использует свою уникальную технологию и особое имя.

Итак, чтобы разобраться, как правильно управлять «роботом», и как управляется роботизированная коробка, рассмотрим его подробнее.

Следует понимать, что «робот» — это ветвь в истории эволюции механических коробок передач. Специалисты также называют роботизированные коробки передач гибридом механической коробки передач и автоматической. В связи с тем, что роботизированный механизм, автоматизированный электрическим блоком, стал управляться сервоприводами, некоторые характеристики таких редукторов повысились.

Есть роботизированное управление с ручным режимом. Некоторые типы «роботов» вообще допускают работу в 3 разных режимах: автоматическом, полумеханическом, ручном.В первом случае водителю не нужно вмешиваться в процесс переключения передач. Во втором случае водитель сможет самостоятельно управлять сцеплением. В третьем случае все управление ложится на плечи водителя.

Если вы любите быструю езду и являетесь ярым поклонником драйва, то идеальным вариантом станет выбор «кулачковой» роботизированной коробки передач, так как она является самой быстрой из всех остальных «роботов». Скорость переключения одной передачи составляет около 0,1-0,15 сек. Автомобили с этим типом коробки передач оснащены педалью сцепления, хотя ее использование требуется только для того, чтобы тронуться с места.Далее процесс переключения аналогичен процессу переключения в гоночном мото, то есть без использования сцепления.

Роботизированные коробки оснащены электрическими или гидравлическими муфтами. Для первых в качестве составных элементов выступают электродвигатели или сервомеханизмы. Во втором случае элементами являются гидроцилиндры.

Приводами гидроцилиндров оснащены автомобили следующих марок: Peugeot, Fiat, Renault, BMW, Volkswagen, Citroen и многие другие марки. На базе электропривода типичными представителями являются: Nissan, Opel, Mitsubishi и другие.

Для полного понимания вопроса о том, как ездить на программах роботизированной коробки, вам потребуется осветить ряд вопросов.

Прогрев роботизированной коробки передач и особенности работы

Многих владельцев данного типа коробок передач, или тех, кто недавно впервые с ними столкнулся, интересует вопрос: нужно ли предварительно прогревать роботизированную коробку передач в условиях низких или экстремально низких температур?

Хотя по заверениям конструкторов и с чисто эксплуатационной точки зрения прогрев данного типа коробки передач не нужен, однако стоит учитывать важный момент- температура масла и как оно ведет себя при низкие температуры…Ведь некоторые виды масел при низких температурах начинают густеть и скапливаться в нижней части редуктора.

Стандартная процедура прогрева заключается в том, чтобы оставить автомобиль включенным на несколько минут и не трогать рычаг селектора на время прогрева. Трогаться при этом лучше плавно и спокойно, избегая рывков и рывков. Следите за оборотами: их уровень должен быть минимум в районе одного километра.

В любом случае подобную процедуру можно и даже рекомендуется проводить в летнее время, что позволит всем элементам трансмиссии и коробки передач получить достаточное количество жидкой смазки.

Такие меры перед непосредственным началом движения сыграют весьма положительную роль в сроке службы любого автомобиля и предотвратят истирание и износ отдельных элементов.

Во избежание преждевременного выхода из строя как составных частей коробок передач, так и трансмиссии в целом, рекомендуется соблюдать ряд особых правил:

  1. Категорически не рекомендуется буксовать при отрицательных температурах. В таких условиях буксы становятся губительными для работоспособности системы в целом и могут привести к раскалибровке.
  2. Также важно избегать заснеженных участков дороги, так как есть определенная вероятность просто застрять, что приведет к нежелательному проскальзыванию.
  3. Лучше не покупать «липучку», а сразу выбрать резину с шипами.
  4. В моменты длительного простоя или когда машина просто «ночует» во дворе вашего дома, лучше оставить ее на передаче со значением «Е». Конечно, при условии, что двигатель выключен.
  5. В случае, когда дорожное покрытие ненадлежащего качества, рекомендуется трогаться без ускорения со второй передачи.

Начинаем правильно: переезжаем на горку, преодолеваем ее и спускаемся

Всем, кто выбрал роботизированную коробку передач, или тем, кто только собирается это сделать, следует учесть одну важную деталь: часть автомобилей, содержащих он в составе своей трансмиссии часто не оборудован дополнительной функцией помощи при трогании с места на возвышении. Именно поэтому крайне важно научиться самостоятельно передвигаться при движении по наклонной дороге.

Поведение водителя в этой ситуации должно быть похоже на поведение при использовании механической коробки передач, так будет проще тем, кто пересел на «роботов» с «механики».Опишем процесс более подробно: переведите селектор в положение «А», затем плавно и равномерно нажмите на акселератор; при этом медленно снимаем автомобиль с ручника.

Если условия, в которых осуществляется подъем на горку, характеризуются низкими температурами и повышенной влажностью, то вам может понадобиться ручное управление или режим «М1». Важно помнить, чтобы давление на газ было максимально возможным, такая мера предотвратит образование пробуксовочной ситуации.

При наличии в машине гироскопа, при выборе авторежима роботизированная коробка самостоятельно начнет выбирать необходимые передачи и, соответственно, переключать их. При условии такого движения переключение будет осуществляться в основном вниз. Опытные водители в зависимости от ситуации могут выбрать функцию «М» при фиксации текущей скорости. В случае, когда водитель решил самостоятельно выбрать скоростной режим, ему рекомендуется выбрать его и соблюдать скорость в диапазоне 2500-5000, не ниже и не выше.Это табу!

Что касается движения под уклон, то тут особо ничего не сделать, кроме как перевести рычаг селектора в положение «А» и выключить ручной тормоз.

Эксплуатация роботизированной коробки передач в городских условиях

Среди специалистов и заядлых автолюбителей распространено мнение, что городские условия вкупе с пробками зачастую негативно сказываются на сроке службы роботизированной коробки передач. Чтобы избежать такого пагубного эффекта, при полной остановке автомобиля рекомендуется установить рычаг селектора в положение «N», затем включить ручной тормоз и заглушить двигатель.В случае, когда стопы носят краткосрочный характер, применение позиции «N» не требуется, можно оставаться в позиции «А».

Также следует учитывать, что в пробках продолжительностью более минуты двигатель, скорее всего, потребуется заглушить.

В общем и целом

Итак, тонкости и нюансы управления роботизированной коробкой передач мы рассмотрели, осталось усвоить несколько полезных правил, которые будут особенно полезны для начинающих и неопытных водителей, в частности для тех, кто сталкивается с роботизированная коробка передач на первое время:

  1. При трогании не стоит давить на газ до упора, если хотите набрать скорость, то глушить надо уверенно, но в то же время равномерно, плавно.
  2. Во избежание рывков и рывков, характерных для роботизированной коробки передач, специалисты и просто заядлые автовладельцы с «роботами» рекомендуют регулярно проводить процесс инициализации в специальных сервисных центрах.
  3. При наборе скорости и особенно интенсивном разгоне рекомендуется применять навыки работы с МКПП (конечно, при условии, что вы ранее ездили на ней самостоятельно).

Также следует помнить и учитывать тот факт, что помимо рассмотренных нами есть еще несколько дополнительных положений.

Некоторые роботизированные коробки имеют такие режимы, как «зима» или «спорт». Первый режим устроен таким образом, что дает плавность и управляемость при движении по зимней дороге. Второй позволяет переключаться на повышенную передачу при условии высоких оборотов, что делает возможным быстрый разгон.

Заключение

Итак, прежде чем выбрать роботизированную коробку передач в качестве основы для трансмиссии своего будущего автомобиля, внимательно ознакомьтесь с особенностями и тонкостями работы и вождения на ней, чтобы избежать большинства ошибок, допускаемых новичками, а также сохранить все его элементы в целости и сохранности на долгие годы…. Удачи на дороге!

Автомобилисты, решившие приобрести автомобиль с роботизированной коробкой передач, часто задаются вопросом, как ездить с такой системой? В этой статье мы рассмотрим, как пользоваться коробкой-роботом. Автоматическая роботизированная коробка передач, общее название коробки робот – это обычная механическая коробка передач, в которой заключен компактный электронный блок, электронное управление сцеплением и автоматизированное переключение передач. Коробка-робот сочетает в себе надежность, комфорт и топливную экономичность. Сегодня почти все автопроизводители оснащают свои автомобили такими коробками, каждая из которых имеет свой уникальный дизайн и запатентованное название.Что самое интересное, «робот» дешевле классической АКПП.

Роботизированная трансмиссия

Одно из направлений развития механических трансмиссий привело к созданию роботизированной коробки передач, соединившей надежность «механики» с удобством «автомата». За счет того, что всю работу водителя стали выполнять исполнительные механизмы — сервоприводы агрегата, характеристики возросли. Теперь электронный блок сам заботится о переключении передач.Все, что нужно от человека, это установить селектор в нужное положение, как на КПП и наслаждаться ездой.

Имеются роботы с режимом ручного переключения передач. Например, коробка 2-Tronic может работать в трех режимах. Первый – автомат, когда человек вообще не трогает шестерню. Второй – полумеханический, на случай, если водитель захочет самостоятельно управлять сцеплением, например, при обгоне другого автомобиля и при этом находится в автоматическом режиме.Третий режим полностью ручной, где все зависит только от водителя.

Что касается любителей быстрой езды, то им как раз подойдет кулачковая роботизированная коробка передач. Это самая быстрая из всех видов роботизированных коробок, переключать скорости можно за 0,15 секунды. Автомобили с такой коробкой содержат педаль сцепления, но она используется только тогда, когда транспортное средство трогается с места. Далее переключение происходит как в спортбайке — без использования сцепления.

Преселективный редуктор

РКПП

может иметь электрический или гидравлический привод сцепления.В первом варианте «органами» являются сервомеханизмы (электродвигатели). Что касается гидравлики, то здесь все основано на гидроцилиндрах. Такие автопроизводители, как Peugeot, Fiat, Renault, BMW, Volkswagen, Citroen и другие, оснащают свои роботизированные коробки гидравлическим приводом. Что касается электропривода, то с ним работают компании: Ford, Opel, Nissan, Toyota, Mitsubishi. Другие компании корейских производителей пока не решаются внедрять роботов из-за сложности конструкции и обслуживания.

Принцип работы роботизированной коробки передач

РКПП имеет тот же принцип работы, что и механическая трансмиссия… У нее те же три вала: ведомый, промежуточный и ведущий, те же шестерни и передаточные числа… Как было сказано выше, роботы управляются сервоприводами, иначе как исполнительными механизмами. Эти устройства входят и разъединяют шестерни валов, а также соединяют и разъединяют коробку с маховиком двигателя. Управление процессом взял на себя электронный блок, который подает команды на гидропривод или электродвигатель. На основании сигналов от входных датчиков блок формирует алгоритм управления, зависящий от внешних условий, и реализует его через исполнительные устройства.Водителю остается только переключать ее подрулевым селектором передач.

Автоматическая коробка передач с гидротрансформатором

Роботизированные коробки передач с двойным сцеплением

Поскольку в первых коробках роботов время переключения сцепления медленное (до 2 с), приводящее к зависаниям и рывкам в динамике, было решено устранить проблему путем создания роботизированной коробки передач с двойным сцепление, которое переводит скорости, не прерывая поток мощности. Технология зародилась в конце 80-х годов прошлого века.Суть в том, что два сцепления работают попеременно, а не оба сразу. Вместе с двойным сцеплением коробки преселекции содержат еще два первичных вала.

Алгоритм следующий — пока активна первая передача, стартовый сигнал идет на вторую. Таким образом, крутящий момент сначала передается на приводной вал, а следующий ждет своей очереди, будучи уже включенным через второй входной вал, но еще отсоединенным от приводного вала. Таким образом, время переключения сокращается до минимума, чего нельзя сделать на МКПП с ручным управлением.Благодаря устройству работы двух сцеплений ход автомобиля плавный и мягкий, однако по конструкции такое устройство достаточно сложное и его обслуживание может быть дорогим. Такое техническое решение можно наблюдать на коробках DSG, S-Tronic, SMG и DCT M Drivelogic, которые обычно стоят в спортивных автомобилях BMW.

Вам нужно прогреть коробку?

Перейдем к рассмотрению вопроса, как ездить на роботе с точки зрения эксплуатации.Многих волнует вопрос, требуется ли прогревать МКПП зимой? На самом деле робота не нужно прогревать, но что ж, думаем, лишним не будет. Потому что при застое масло в коробке стекает и под воздействием мороза густеет. Чтобы прогреть его для нормальной работы, нужно просто постоять несколько минут при работающем двигателе, при этом селектор переводить не нужно. Затем нужно тронуться с места плавно, двигаясь ровно без рывков с минимальными оборотами, надо проехать около километра.

Летом достаточно одной минуты, чтобы масло распространилось по системе. Если не прогревать машину, масло может плохо смазывать подшипник, а это вызовет неполное сплющивание диска, корзины и трения с последующим перегревом.

Несколько полезных советов:


Начало движения в гору, ее преодоление, спуск

Некоторые автомобили с МКПП не оснащены функцией помощи при трогании на подъеме, по этой причине вам самим нужно научиться правильно двигаться в таких ситуациях.С коробкой роботу нужно вести себя так же, как и с МКПП. Ставим селектор в режим «А» и медленно нажимаем на акселератор, попутно снимая автомобиль со стояночного тормоза. Это поможет предотвратить скатывание автомобиля назад. Перед этим желательно потренироваться, чтобы почувствовать и понять, в какой момент сцепление начало включаться и его можно снимать с ручника.

Если вам нужно подняться в гору зимой, то лучше перейти на ручное управление, установив первую передачу или режим «М1».Помните, что давление газа должно быть максимальным, это не вызовет буксования. При наличии в машине гироскопа автоматический режим берется на подъеме, коробка начнет сама переключаться на нужные передачи. Робот сам определяет положение и начинает переключать скорости — в основном на пониженные. В зависимости от ситуации можно переключить рычаг в режим «М» и зафиксировать текущую скорость. Когда скорость вас не устраивает, вы можете выбрать необходимую, при этом не стоит снижать обороты ниже 2500 и превышать 5000.Во время спуска ничего делать не нужно, достаточно будет просто поставить селектор в режим «А» и снять с ручника.

Схема МКПП

Городские условия/остановка, стоянка

Есть мнения, что коробка-робот хуже уживается в городе с пробками, и это сокращает срок ее службы. Совет: после полной остановки автомобиля селектор необходимо установить в нейтральное положение «N», поставить на ручник и затем заглушить двигатель.Если стопы короткие, то переводить селектор в нейтральный режим не нужно, вы находитесь в положении «А». Так как сцепление остается выжатым при остановке, в пробке или на светофоре с задержкой более минуты лучше заглушить двигатель.

Другие режимы

Имеются дополнительные приложения систем, помимо рассмотренных основных. Так, некоторые роботизированные боксы оснащены позицией — спорт и зима, другое название «снежинка». Режим «Снежинка» нужен для создания плавности хода на скользкой дороге.Он обеспечивает движение, плавно переходя со второй передачи на повышенную скорость.
Положение «спорт» обеспечивает переключение на более высокие передачи при высоких оборотах, что обеспечивает быстрое ускорение.

Машина с коробкой роботом

Мы рассмотрели, как правильно управлять роботизированной коробкой передач, теперь дадим несколько практических советов:

  1. На старте не следует выжимать газ, когда необходимо увеличить скорость, педаль нужно нажимать уверенно, но плавно.
  2. Инициализировать лучше в сервисном центре несколько раз в год — это минимизирует подергивания и рывки.
  3. Во время разгона следовать логике МКПП.

Что такое роботизированный контрольно-пропускной пункт? Роботизированная трансмиссия (другое название — автоматизированная трансмиссия , обиходное название — роботизированная коробка ) — механическая трансмиссия, в которой автоматизированы функции выключения сцепления и переключения передач. Автоматизация этих функций стала возможной благодаря использованию электронных компонентов в управлении коробкой.

Роботизированная коробка передач сочетает в себе комфорт, надежность и топливную экономичность механической коробки передач. При этом «робот» по большей части намного дешевле классической АКПП.

В настоящее время практически все ведущие автопроизводители оснащают свои автомобили роботизированными коробками передач. Все коробки имеют собственные фирменные названия и различаются по дизайну.

При этом можно выделить следующие общие. Устройство роботизированной коробки передач :

  • сцепление;
  • Механическая коробка передач;
  • сцепление и шестерня привода;
  • система управления.

Ящики для роботов могут иметь электрическое или гидравлическое сцепление и шестеренчатый привод … В электроприводе исполнительными органами являются сервомеханизмы (электродвигатели). Гидравлический привод осуществляется с помощью гидроцилиндров. В зависимости от типа привода роботизированные коробки передач имеют устоявшиеся названия:

  • Редукторы собственно роботизированные ( электропривод) ;
  • секвентальные коробки передач ( гидравлический привод ).

Название «секвентальная» коробка произошло от sequensum — последовательность, означающая последовательное переключение передач в ручном режиме.

Во многих источниках информации коробки передач имеют одно общее название — роботизированные.

Муфты и шестерни электропривода имеют следующие конструкции редукторов:

  • Easytronic от Opel;
  • Многорежимный от Toyota.

Значительно больше конструкций «роботов» имеют гидравлический привод :

  • SMG , DCT M Drivelogic от BMW;
  • DSG от Volkswagen;
  • S-Tronic от Audi;
  • Senso Drive от Citroen;
  • 2-Tronic от Peugeot;
  • Dualogic от Fiat.

Система управления роботизированной коробкой передач включает следующие конструктивные элементы:

  • входные датчики;
  • электронный блок управления;
  • приводы коробки передач.

В роботизированных боксах с гидроприводом в состав системы управления также входит блок управления гидросистемой , обеспечивающий непосредственное управление гидроцилиндрами и давлением в системе.

Принцип работы роботизированной коробки передач заключается в следующем: на основе сигналов входных датчиков электронный блок управления формирует алгоритм управления коробкой в ​​зависимости от внешних условий и реализует его через исполнительные механизмы.По команде электронного блока управления гидроцилиндры (или электродвигатели) в нужный момент размыкают и замыкают сцепление, а также включают подходящую передачу. С помощью селектора водитель лишь устанавливает нужный режим работы робота: например, вперед или назад.

На всех роботизированных коробках предусмотрен режим ручного переключения передач, аналог. Например, коробка 2-Tronic способна работать в трех режимах. Первый полностью автоматический. В этом случае водитель может вообще не думать о переключении передач и ехать как на обычном «автомате».Второй – так называемый полумеханический, который включается, если водитель решает сам переключить передачу с помощью подрулевых лепестков, не выходя из автоматического режима. Такая ситуация возникает, например, при обгоне, когда необходимо срочно переключить «вниз». Если же резкого ускорения не произошло или после возврата в обычный режим движения, через некоторое время коробка вернется в автоматический режим. Третий вариант КПП полностью ручной. Выбор передачи лежит только на водителе, однако и здесь не все в его силах — при достижении максимальной скорости компьютер даст команду на переход на следующую ступень.

Основным недостатком первых роботизированных коробок передач было большое время переключения передач (до 2 с), что приводило к провалам и рывкам в динамике автомобиля и снижало комфортность управления транспортным средством… Решение этой проблемы было обнаружилось в использовании коробки передач с двумя сцеплениями, что обеспечивало переключение передач без прерывания потока мощности.

Весь алгоритм работы коробки с двумя сцеплениями сводится к тому, что пока работает первая передача, вторая уже ждет включения второй передачи, и как только блок управления дает команду , включается второе сцепление, внешний входной вал и вторая передача.Далее по накатанной ждет сигнала третья передача и т.д. Время переключения сведено к минимуму, даже водитель не может так быстро переключать МКПП.

Данное техническое решение реализовано в коробках передач DSG, S-Tronic (время переключения 0,2-0,4 с), а также коробках передач SMG и DCT M Drivelogic (время переключения 0,1 с), устанавливаемых на спортивные автомобили BMW.

В настоящее время наиболее распространенными и технически совершенными являются роботизированные коробки передач DSG и S-Tronic.Коробка S-Tronic аналогична коробкам DSG, но в отличие от нее устанавливается на задне- и полноприводные автомобили… www.systemsauto.ru

На современных автомобилях используется несколько типов коробок передач — механическая, автоматическая, вариаторная. МКПП отличается надежностью, но требует от водителя навыков вождения. Автомат гораздо проще в управлении, но более «капризен» в техническом плане. Недавно конструкторы выпустили еще один тип коробки передач – роботизированный.В ней постарались совместить надежность «механики» с удобством «автомата». И у них это получилось — все больше автопроизводителей оснащают свои автомобили роботизированной коробкой передач.

Немного об устройстве

Суть такой коробки довольно проста — есть механическая коробка передач и ее электронный блок управления. В МКПП все функции, которые водитель должен был выполнять с механической коробкой (выжимание сцепления, перевод рычага КПП в нужное положение) выполняют исполнительные механизмы – сервоприводы электронного блока.

Благодаря этому повысилась надежность коробки передач за счет использования классической «механики» и повысилось удобство ее использования. Водителю достаточно перевести селектор в нужное положение (как в АКПП) и наслаждаться ездой, а за переключение передач позаботится электронный блок.

При всем при этом многие роботизированные коробки оснащены еще и ручным управлением, что позволяет водителю управлять коробкой самостоятельно, с той лишь разницей, что нет необходимости выжимать сцепление.

Функции управления

МКПП получила некоторые режимы работы от, а именно:

  • «N» — нейтральный. Режим, при котором крутящий момент не передается на колеса от коробки передач. То есть двигатель работает, вращение передается на коробку, но из-за положения шестерен не передается на колеса. Применяется при длительной стоянке автомобиля, перед началом движения, после остановки;
  • «R» — движение задним ходом . Здесь все просто, водитель переводит селектор в это положение и машина движется назад.

Другие режимы роботизированной коробки имеют свое обозначение:

  • «А/М» или «Э/М» — движение вперед. Этот режим соответствует режиму «D» автоматической коробки, то есть автомобиль движется вперед, а коробка передач переключает передачи. В режиме «М» осуществляется ручное управление. Перемещением селектора в определенный слот выбирается нужный режим;
  • «+», «-» — селектор передач. Кратковременные переводы селектора в сторону «+» или «-» обеспечивают переключение передач в режиме ручного управления «М».

Вам нужно прогреть бокс?

Вроде бы все просто, и в управлении таким ящиком нет ничего сложного — достаточно перевести селектор в нужное положение и начать движение. И еще, вы должны знать, как управлять коробкой-роботом, чтобы она работала без проблем.

Начнем с интересного вопроса — нужно ли прогревать КПП перед поездкой зимой? Для АКПП в зимний период прогрев обязателен и осуществляется кратковременным переводом селектора во все положения.

Роботизированная коробка, по сути, механическая и не требует прогрева. И все же зимой перед началом движения МКПП надо прогревать, хотя это не совсем прогрев. При стоянке масло в коробке стекает и густеет из-за мороза. Поэтому рекомендуется зимой после запуска двигателя давать время, чтобы масло скорее не прогревалось, а просто растекалось по элементам коробки, уменьшая трение между ними. Достаточно просто постоять пару минут с работающим двигателем, при этом селектор не нужно переключать в разные режимы, достаточно держать его в положении «N».После этого необходимо начать движение плавно, без резких рывков и проехать не менее 1 км, чтобы масло полностью прогрелось.

Начало подъема, его преодоление, спуск

Многие автомобили с МКПП не оборудованы системой помощи при старте в гору, поэтому водителю самому необходимо научиться правильно начинать движение. При начале лазания с роботизированной коробкой необходимо поступить так же, как и с «механикой». Для начала движения селектор переводится в режим «А», плавно нажимается акселератор и одновременно автомобиль снимается со стояночного тормоза.Это действие предотвратит скатывание автомобиля назад. Одновременно давить на газ и снимать с ручника, следует потренироваться, чтобы водитель чувствовал работу двигателя и понимал, когда сцепление начинает включаться и его можно снимать с ручника.

При начале движения в гору зимой лучше использовать ручной режим, выставив при этом первую передачу. Не нужно сильно разгоняться, чтобы не было пробуксовки колес.

При движении в гору с выбранным автоматическим режимом коробка автоматически начнет переключаться на пониженные передачи, что вполне логично, ведь на повышенных оборотах легче преодолевать подъем.Такая коробка передач оснащена гироскопом, определяющим положение автомобиля, и если датчик указывает на подъем, то коробка передач будет работать соответственно. Также можно передвигаться в ручном режиме, зафиксировав определенную передачу. Важно понимать, что МКПП не даст двигаться в тесноте, поэтому при подъеме обороты двигателя должны быть не менее 2500 об/мин.

При спуске от водителя не требуется никаких действий. Достаточно перевести селектор в положение «А» и снять ручник.В этом случае автомобиль будет осуществлять торможение двигателем.

Остановка, парковка

И третий важный вопрос — правильность парковки и остановки. После полной остановки автомобиля селектор необходимо перевести в нейтральное положение «N», поставить на ручник и затем заглушить двигатель. При коротких остановках перевод селектора в нейтраль не нужен, вполне можно оставаться в режиме «А». Но следует учитывать, что при остановке сцепление остается выжатым.Поэтому в пробке или на светофоре, когда остановка задерживается, все равно следует переходить на нейтраль.

Другие режимы

Это основные правила работы с роботизированной коробкой. Но есть и другие особенности, например, некоторые МКПП имеют дополненные режимы — спорт и зима, так называемая «снежинка».

«Снежинка» направлен на то, чтобы начать движение по обледенелой дороге максимально плавно и без пробуксовки. Все, что он делает, это гарантирует, что движение начинается сразу со второй передачи и более плавно переключается на более высокую передачу.

В спортивном режиме происходит переключение на более высокую передачу при более высоких оборотах, чем в обычном режиме. Это позволяет быстрее разгоняться. То есть, если в обычном режиме переход на 2-ю передачу производился, например, при 2500 об/мин, то в режиме «спорт» этот переход будет осуществляться при 3000 об/мин.

Теперь о возможности переключения с автоматического режима на ручной и обратно во время движения. Роботизированная коробка позволяет сделать это без особых проблем. Также допускается самостоятельное понижение или повышение передачи для изменения скорости движения.Но следует учитывать, что электронный блок не передаст полное управление коробкой, он будет постоянно следить за работой.

Поэтому, если водитель решит ехать, например, на две передачи вниз, то это сделает электронный блок, но при этом он будет контролировать обороты двигателя и если они не соответствуют выбранной передаче, то электроника самостоятельно выполнить переход на допустимую передачу — сработает так называемая «защита от дурака».

Здесь все просто — электронный блок запрограммирован так, что каждой передаче соответствует определенный диапазон оборотов двигателя.И если выбранная вручную передача соответствует своему диапазону, то коробка переключится, а если нет, то включит нужную скорость.

Такая коробка «не терпит» резких нажатий на педаль газа, поэтому лучше ездить в спокойном режиме. Даже если вам нужно ускориться, лучше нажимать на акселератор плавно, при этом стоит перейти в ручной режим. А при торможении должно быть наоборот — переходить в автоматический режим.

Особенностью МКПП является наличие небольших толчков при переключении передач.Избавиться от них можно достаточно просто – при переключении передач сбавьте обороты двигателя, то есть действуйте по аналогии с обычной механической коробкой передач.

Наличие ручного режима позволяет даже выполнить «раскачивающийся» выход на случай, если автомобиль застрянет в сугробе. Но в то же время это не пойдет на пользу КПП, так как на ручной КПП проскальзывать не рекомендуется, это может привести к раскалибровке исполнительных механизмов. Поэтому вытащить застрявший автомобиль все же лучше с помощью посторонней помощи.

Обязательна инициализация и диагностика состояния МКПП при каждом ТО, что устранит все на ранней стадии.

Есть и другие мелкие особенности этих коробок, которые зависят от производителя. Их лучше сразу задавать, чтобы в дальнейшем не возникало недоразумений с работой роботизированной коробки.

Как пользоваться роботизированной коробкой передач. Роботизированная коробка передач

Роботизированная коробка передач представляет собой устройство наподобие механической коробки передач, в котором автоматически производятся такие функции, как переключение скоростей и отключение сцепления.Принцип работы заключается в том, что водитель на дороге и в «обстоятельствах» движения как следует запускается система, которая управляет, а все остальное делает коробка.

Это для обычного дня, с некоторыми агломерациями, но и с небольшим количеством трафика. Это означает, что это не менее 800 смен в день. Со временем механические коробки передач остались старыми, а вот автоматические коробки были разнообразными. Например, многие классические АКПП имеют функцию автоматического удержания – это значит, что вам не нужно держать ногу на тормозе, тем самым устраняя неудобства автоматической коробки.Эта статья предназначена для того, чтобы пролить свет на эту область и помочь нам в этом. лучший выборКогда мы хотим купить подержанный автомобиль.

Работает очень экономично, надежно и комфортно. Да, и в плюс ко всему, он несколько дешевле обычного автомата. Сейчас почти все марки автомобилей устанавливают эту коробку в машину любого класса.

Описание

РКП отличается от своих предшественников конструкцией. Это обычная МКПП с возможностью управления передачами и сцеплением.Это принцип его работы. Многие штампы данных производителей взяты за образец обычной механической, как, например, знаменитая Speedshift, созданная на базе АКПП 7G-Tronic. Там только заменили гидротрансформатор на доработку, фрикционы многодисковые на основе фрикционных. Коробки роботы бывают двух видов:

Для тех, кто увлечен коробкой передач, мы добавили полезные ссылки. Нажмите на педаль сцепления и поднимите ногу с педали акселератора, переключите передачу, поднимите ногу на педали сцепления и нажмите на педаль акселератора.Вообще у машин с 6 скоростями коробка короче — то есть приходится чаще менять скорость, и разгон на каждой скорости более «распухший». На машине с 5 скоростями легче ездить по городу, т.к. на определенной скорости можно больше пробежать, конечно, но с менее «пушистым» разгоном.

Создают такие устройства достаточно известные бренды: Mitsubishi, Fiat, Ford, Opel, Peugeot, Audi, Renault, BMW и другие. Управляет такой коробкой передач электронная система. Данное устройство работает во 2-х режимах:

  1. станок;
  2. полуавтомат.

В первом случае практически вся работа выполняется автоматически (блок управления получает сигналы от входных датчиков и вырабатывает алгоритм, управляющий коробкой). Во втором случае можно вручную переключать скорости на селекторе (последовательный режим).

Коробка ручная автоматическая

Но отличия в следующем. Минусы: неудобная езда в городе, если новичок, можно быстро сломать сцепление. Схема проста: у тебя две педали, как у коробки автомат, но есть сцепление, в котором ты напрямую не работаешь.Робот поднимается на сцепление, меняет скорость и освобождает сцепление.

Вы воспринимаете это как «автомат». На фоне того, что сцепление работает быстрее механической коробки передач, оно предназначено для переключения передач. Чтобы не дрожать, нужно почувствовать, когда вы хотите изменить скорость, затем поднять ногу с ускорения и снова установить; Фиксируется как ручной блок.

Фотогалерея

Ниже вы можете посмотреть, как выглядит робот-бокс и посмотреть на его принцип работы.

Ручка управления CPP

Отзывы

В настоящее время автоматическая коробка приобрела большое количество поклонников и немалое количество врагов. Кто-то «за» ее, кто-то «против». Чтобы понять это, предлагаем ознакомиться с последними отзывами.

Ручной двухзахватный редуктор

, но обслуживание значительно ниже. При изменении скорости он также сохраняет небольшие недостатки роботизированной коробки передач. Это также совершенно новое на рынке и немного информации о надежности.Форд ставил эту «автоматную» коробку на несколько автомобилей.

Если механическая коробка передач может быть отсоединена от двигателя с помощью сцепления, то автоматическая коробка передач без сцепления остается все время подключенной. А для его устранения используется «гидротрансформатор» или «преобразователь». Вы можете узнать больше, нажав здесь. Автомобиль имеет две педали, которыми вы управляете правой ногой, а именно дроссельную заслонку и тормоз. На сегодняшний день существует множество вариаций этой коробки передач, изначально было 3 скорости, потом 4, а сейчас есть АКПП с 9 скоростями.

Положительный Отрицательный
А мне очень нравится, что можно переключать скорости вручную, а все остальное она делает сама. Ой, робота лучше не брать, купил у друга не так давно (), сейчас в работе плохой край, каждые 10000 ездит на регулировку.
Хорошая штука, просто надо привыкнуть. Как по мне, обычная механика гораздо лучше. А робот — самая ненадежная коробка.
В пробках то что нужно! Очень удобно! Робот полностью не ношу, выбираю механику.
Не вижу в этом минусов, все это ерунда! Механика — это какой-то цирк. Управление очень удобное. Оптимальный режим работы двигателя. Можно сказать, исправляет ошибки неопытного водителя. Машина не дергается. Вообще никому не советую брать робот или вариатор.Самые капризные коробки передач. И очень слабый. Хорошо, если до 10 тысяч дойдёт.
Я уже очень давно вожу робота. Хорошая вещь. Мое мнение такое, что проблема не в нем, а в наших дорогах. Да, согласен, что делалось это явно не для наших дорог. Но вы стараетесь ездить осторожнее и меньше обгоняете. И все будет хорошо. Как выясняется, этот же рядовой механик, только за ручку крутит электропривод, а они уже управляют электронным блоком.Так что этот блок перегружен двумя купюрами. Так что, как по мне, лучше обычного гидроавтомата.
Очень сильно экономит бензин и вообще все минусы — это только особенности. Роботом сама не пользуюсь, но отзывы слышала только плохие. Так что лучше взять по классике механику или уже автомат.
Вам нужно привыкнуть к этой коробке и летать. А в пробках можно и финишировать на скорости. История! Много минусов! Техника думает за вас, и ваше желание не всегда совпадает.Плюс он почти в два раза дороже в обслуживании. Да и сама коробка очень дорогая.
Отлично! Большой расход бензина.
Максимально подстраивается под драйвера, вопросов нет вообще. Этот бокс абсолютно не подходит для езды по городу.
Мне тоже было непривычно после механики, а сейчас нравится! Машину нельзя забрать.
Не пожалел, что купил.Уже один раз в ремонте побывал. Очень долго подключает сцепление на старте.
Вы сначала определитесь, может проблема в вас, а не в коробке. Вещь класс! На большой скорости ездить невозможно!
Действительно, эта коробка для более опытных водителей И вообще, незачем заморачиваться! Такая проблемная коробка передач. Мало кто доживает хотя бы до 50 000 км.

В этой статье мы рассмотрели принципы работы роботизированной коробки передач, и благодаря отзывам оценили ее возможности и выяснили ее минусы и преимущества.

Видео «Роботизированная коробка передач»

Крайне полезная информация О том, как это работает и из чего состоит коробка вы можете узнать посмотрев это видео.

Прочитав нашу статью, вы узнали много нового о роботизированной проходной, оставьте о ней свой отзыв!

Автоматическая коробка передач предугадывает действия водителя в определенной ситуации. Когда вы делаете что-то совершенно непредвиденное, коробка передач становится медленной. Минусы: КПП больше весит, дороже в обслуживании, если дороже в ремонте, тормозит, расходует обычно 1 литр на 100 км с той же МКПП.

Эта коробка передач выглядит как автоматическая механическая коробка, но на самом деле коробок передач две — каждая с муфтой и без «гидротрансформатора» как коробка автомат. Говорят, что это лучшие автоматические коробки на рынке, потому что они очень быстро меняют скорость. Насчет надежности мнения разделились.

Тяговые характеристики двигателей внутреннего сгорания А их приспособляемость к нагрузке недостаточна для прямого привода. Для адаптации используются самые разные типы трансмиссий, позволяющие изменять скорость вращения в достаточно широком диапазоне.

Кроме того, такой механизм обеспечивает возможность движения задним ходом, длительную остановку автомобиля с работающим силовым агрегатом.

Минусы: 2 коробки жестче коробки, замена масла через 000 км у представителя, дорогая. В нем используются не шестерни, а ремень и 4 конуса. Принцип работы напоминает велосипедную цепь, шестеренки и пластины. Просто потому, что вместо шестерни конус, а вместо пластин еще один конус. У него есть основная муфта, отличная от «муфты» для всех других коробок, и вторичная муфта.Фильм лучше посмотреть. На этих редукторах тоже есть новый прогресс — для этого есть еще ролик.

Плюсы и минусы роботизированных коробок передач.)

Еще раз: во время движения у тебя странное ощущение, отличное от любой другой коробки передач. Это не похоже на самокат, где у вас только одна скорость, но и не похоже, что у вас шесть скоростей. Прежде чем покупать машину, узнайте, сколько коробка передач вам нужна. Если вы хотите, чтобы ручная коробка была проще. Если вы хотите автоматическую коробку, вы должны знать, чего ожидать, сколько денег вы хотите сэкономить на обслуживании и как вы хотите чувствовать себя в машине.Вы также должны знать компромиссы, на которые вы готовы пойти.

Трансмиссия робота снабжена автоматом управления работой устройства в заданном режиме с учетом нагрузки и других условий движения. Процесс управления электронным блоком запрограммирован определенным образом.

Водитель выбирает алгоритм и задает его с помощью селектора, кроме того, он может взять на себя управление работой механизма и переключения как на обычной механике.

Использование роботизированных боксов обеспечивает водителю максимально комфортные условия. Не нужно отвлекаться и тратить время на переключение передач, а заложенная в процессор программа обеспечивает (в зависимости от условий движения) максимальную экономию топлива.

Большинство ведущих автопроизводителей, и АвтоВАЗ в их числе, широко используют коробки передач этого типа на автомобилях разных классов.

Что такое трансмиссионный робот

В настоящее время существует множество различных 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 преимущества и недостатки, устранение которых невозможно без коренной переделки системы.

По сути, роботизированная коробка является логическим развитием традиционной механической. В нем функции управления переключением передач автоматизированы и управляются электронным блоком.Кроме того, процессор дает команду корпусному механизму на разукрупнение двигателя и трансмиссии при изменении передаточного числа.

Роботизированная коробка работает в комплексе с другими элементами трансмиссии. Автоматизированное управление согласуется с работой муфты, предназначенной для обеспечения переключения.

Устройство и принцип действия

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

Они были слишком ненадежны и не обеспечивали приемлемой скорости переключения. Еще одним недостатком такого рода ящиков была неоправданно высокая сложность и, как следствие, проходимость.

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

Дизайн

Многие самостоятельно занимались разработкой этого класса механизмов. Он предоставил достаточно большое разнообразие конструкций редукторов роботов, однако в них можно выделить и общие элементы:

  • электронный блок управления;
  • МКПП;
  • муфта фрикционная;
  • система управления трансмиссией и сцеплением.

Часто функцию электронного блока выполняет бортовой компьютер, контролирующий работу системы питания и зажигания в силовом агрегате.Процессор устанавливается снаружи коробки и соединяется с ней кабельными системами. Особое внимание при этом уделяется защите соединений, используются специально разработанные уплотнения. Часто контактные группы покрывают тонким слоем золота для предотвращения окисления.


Рекомендуемые устройства обычно берутся за основу роботизированных коробок. Так, MERCEDES-BENZ При изготовлении агрегата SpeedShift применена АКП 7G-Tronic, вместо гидротрансформатора применено многодисковое сухое сцепление фрикционного типа.

По тому же пути пошли

баварские автопроизводители из BMW, оснастив шестиступенчатой ​​механической коробкой автоматическую систему Control.

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

Роботизированные трансмиссии мировых автопроизводителей
Тип трансмиссии С одним сцеплением С двумя сцеплениями
Ауди Р-Троник +
Ауди С-Троник +
Альфа Ромео Селеспид. +
BMW SMG. +
Ситроен Сенсодрайв. +
Форд Дюрашифт. +
Форд PowerShift. +
Lamborghini Isr. +
Mitsubishi AllShift. +
Опель Изитроник +
ПЕЖО 2-ТРОНИК +
Порше ДПК. +
Рено Квикшифт. +
Тойота Мультимод. +
Фольксваген ДСГ. +

Системы управления сцеплением и коробкой передач бывают двух видов: с электрическим или гидравлическим приводом. Каждый вариант имеет свои положительные и отрицательные стороны. Возможны комбинации вышеперечисленных способов управления коробкой, позволяющие максимально использовать преимущества обеих конструкций и свести к минимуму их недостатки.

В электроприводе сцепления используются серводвигатели, обеспечивающие минимальное энергопотребление. Отрицательным моментом является крайне малое время переключения (в пределах от 300 мс до 500 мс), что приводит к повышенным нагрузкам на детали трансмиссии.

Гидравлические приводы работают намного быстрее, это позволяет оснащать такими коробками даже спортивные автомобили. На суперкаре Ferrari 599GTo время переключения составляет всего 60 мс, а у LamboGhini Aventador меньше 50 мс. Такие показатели обеспечивают высокие данные динамических характеристик при сохранении плавности хода.

Принцип действия

Чтобы понять, как работает роботизированная коробка передач, необходимо 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 делает выбранную передачу.

Водитель отпускает тормоз и плавно увеличивает обороты, машина начинает движение.В дальнейшем все переключения производятся автоматически, при этом учитывается заданный режим и данные с датчиков. Механизм управляется процессором в соответствии с выбранным алгоритмом. При этом водитель имеет возможность вмешиваться в работу коробки.

Видео — Роботизированный КПП (робот):

Полуавтоматический режим роботизированных трансмиссий аналогичен функции ручного управления автоматической коробкой — TipTronic.При этом водитель с помощью рычага селектора или переключателей, установленных на рулевой колонке, производит переключение передач или повышение. Отсюда и другое название роботизированной коробки – секвентальная.

Трансмиссия этого типа все больше распространяется на легковые автомобили. При этом соблюдается следующее разделение: бюджетные модели комплектуются коробками с электрическими сервоприводами. Ведущие автопроизводители разрабатывают и производят следующие типы механизмов:

  • Ситроен — Сенсодрайв;
  • Фиат-Дуалогик;
  • Ford-Durashift EST;
  • Mitsubishi — AllShift;
  • Опель-Изитроник;
  • Пежо — троник;
  • Toyota — многорежимный.

Для более дорогих моделей Гидроприводы изготавливаются:

  • Альфа Ромео — SeleSpeed;
  • Ауди-Р-Троник;
  • БМВ — пистолет-пулемет;
  • Квикшифт от Рено.

На суперкары от Lamborghini устанавливается самая современная Robotic ISR (Independent Shifting Rods).

Отличие роботизированной коробки передач от автоматической

Разработка и дешевизна электронных блоков управления позволили использовать их на серийных моделях машин.У них разные типы трансмиссии и возникает закономерный вопрос — чем отличается коробка передач у робота от автомата? Если какие-то различия и существуют, то какой из них будет лучше соответствовать требованиям водителя и на какие характеристики следует обращать внимание при выборе автомобиля.

Отличие роботизированной коробки от автомата заключается в конструкции сцепления. Вместо гидротрансформатора используется одно- или многодисковое сухое сцепление фрикционного типа.

В коробке передач, как и в механике, ведущая и ведомая шестерни находятся в постоянном зацеплении и задействуются они с помощью специальных муфт. Для уравнения угловых скоростей используются синхронизаторы.

Видео — Тест-драйв Lada Priora с роботом АМТ:

В автоматических коробках преимущественно используются планетарные коробки передач и сложная система управления их работой. В первом и втором варианте передаточное число определяется автоматом. Это освобождает водителя от необходимости отслеживать режимы работы двигателя и переключения.

По сравнению с автоматической коробкой с роботом лидером по такому показателю, как экономичность, является второе устройство. В сухом сцеплении механические потери значительно ниже, чем в гидротрансформаторе.

С другой стороны, машина лучше обеспечивает плавность движения и езда в такой машине комфортнее. Еще одним недостатком данного типа трансмиссии является высокая стоимость ремонта, который могут выполнить только высококвалифицированные специалисты в условиях арт-центра.

При выборе между роботизированной коробкой и автоматом следует учитывать все вышеперечисленные факторы. Для недорогих бюджетных моделей существенными являются стоимость автомобиля и затраты на его содержание. Во время покупки элитного автомобиля такие вопросы обычно не имеют большого значения. Для водителя практически нет разницы в управлении машиной или роботом.

Роботизированная коробка передач плюсы и минусы

Сложные системы, в состав которых входят автомобильные трансмиссии, имеют вполне определенные преимущества и недостатки.Далее следует разбор плюсов и минусов конструкции и работы роботизированной коробки передач. При этом учитываются динамические, стоимостные и некоторые другие характеристики агрегата.

К перечню положительных сторон Коробки передач С. с роботизированным управлением можно отнести следующее:

  • Высокая надежность механизма редуктора, проверенная многолетней эксплуатацией.
  • Применение сухого сцепления фрикционного типа способствует снижению потерь и.
  • Небольшой объем рабочей жидкости – Масло трансмиссионное Около 3-4 литров, против – 6-8 литров у вариатора.
  • Высокая ремонтопригодность роботизированной коробки (фактически в основе лежит известная механика).
  • Автоматика увеличивает ресурс сцепления до 45 — 55% по сравнению с традиционным педальным управлением.
  • Наличие полуавтоматического режима, позволяющего водителю вмешиваться в работу агрегата при движении в сложных дорожных условиях на подъеме или в пробке.

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

Что такое роботизированный контрольно-пропускной пункт? Роботизированная коробка передач (Другое название — автоматизированная коробка передач , обиходное название — коробка-робот ) Представляет собой механическую коробку передач, в которой функции сцепления и переключения передач автоматизированы. Автоматизация этих функций стала возможной благодаря применению в управлении коробкой электронных компонентов.

Роботизированная коробка передач сочетает в себе комфорт, надежность и экономичность механической коробки передач.При этом «робот» чаще всего намного дешевле классической АКПП.

В настоящее время практически все ведущие автопроизводители оснащают свои автомобили роботизированными коробками передач. Все коробки имеют свои запатентованные названия и отличаются дизайном.

В то же время вы можете выбрать следующее общее устройство роботизированной коробки передач :

  • сцепление;
  • МКПП;
  • сцепление и шестерня привода;
  • система управления.

Роботы могут иметь коробки электрический или гидравлический привод Муфта и шестерня .В электроприводе исполнительными органами служат сервомеханизмы (электродвигатели). Гидравлический привод осуществляется с помощью гидроцилиндров. В зависимости от типа привода роботизированные трансмиссии имеют устоявшиеся названия:

  • Собственно роботизированные коробки передач ( электропривод) ;
  • секвентальные редукторы ( гидраулит ).

Название «Секвентальная» коробка получила от seequensum — секвенция, означающая секвентальное переключение передач в ручном режиме.

Во многих источниках информации коробки передач носят одно общее название — роботизированные.

Электропривод Муфты и программы имеют следующие конструкции коробок:

  • Easytronic от Opel;
  • Многомодовый. От Тойоты.

Значительно больше конструкций «роботов» имеют гидравлический привод :

  • Пистолет-пулемет. , ДКП. М DriveLogic от BMW;
  • ДСГ. от Фольксваген;
  • S-Tronic от Audi;
  • Сенсо Драйв. от Ситроена;
  • 2-ТРОНИК. от пежо;
  • Дуалогик. От Фиата.

Система управления Роботизированная коробка передач включает следующие конструктивные элементы:

  • входные датчики;
  • электронный блок управления;
  • Исполнительные механизмы коробки передач.

В роботизированные коробки с гидроприводом в систему управления также включен блок управления гидросистемой , который обеспечивает непосредственное управление гидроцилиндрами и давлением в системе.

Принцип работы роботизированной коробки передач заключается в следующем: на основе сигналов входных датчиков электронный блок управления формирует алгоритм управления коробкой в ​​зависимости от внешних условий и реализует его через исполнительные механизмы. По команде от электронного блока управления гидроцилиндры (или электродвигатели) в нужный момент завершают и закрывают, а также включают подходящую трансмиссию. Водитель с помощью селектора лишь устанавливает нужный режим работы робота: например, передний или задний ход.

На всех роботизированных коробках есть режим ручного переключения передач похожий. Например, коробка 2-tronic способна работать в трех режимах. Первый полностью автоматический. При этом водитель может вообще не думать о переключениях передач и ехать как на обычном «автомате». Второй — так называемый полуавтоматический, который включается, если водитель решит сам переключить передачу с помощью подкрадывания лепестков, не выходя из автоматического режима. Такая ситуация возникает, например, при обгоне, когда необходимо срочно переключиться «пониже».Если резкого разгона не произошло или после возврата в обычный режим езды, коробка через некоторое время снова перейдет в автоматический режим. Третья версия КПП полностью ручная. Выбор трансмиссии лежит только на водителе, однако и тут не все в его силах — при достижении максимальных оборотов компьютер даст команду перейти на следующую ступень.

Основным недостатком первых роботизированных коробок передач было большое время переключения передач (до 2 секунд), что приводило к провалам и провалам в динамике автомобиля и снижало комфортность управления автомобилем.Решение этой проблемы было найдено в применении коробки передач с двумя сцеплениями, обеспечивавшей переключение передач без разрыва потока мощности.

Весь алгоритм работы коробки с двумя сцеплениями сводится к тому, что пока работает первая передача, она уже ждет вторую и как только блок управления даст команду, включается вторая муфта, внешняя первичная Вал. И вторая передача. Дальше покатился, — ждет сигнала третьей передачи и т.д.Время переключения сведено к минимуму, даже водитель не сможет так быстро переключить МКП.

Данное техническое решение реализовано в коробках DSG, S-Tronic (время переключения 0,2-0,4 с), а также коробках SMG и DCT M (Time Shift 0.1C), устанавливаемых на спортивные автомобили BMW.

В настоящее время наиболее распространенными и технически совершенными являются роботизированные боксы. коробки передач dSG и S-Tronic. S-Tronic Box является аналогом коробки DSG, но в отличие от нее устанавливается на задне- и полноприводные автомобили.www.systemsauto.ru.

Покупателям при выборе автомобиля большое значение имеет коробка передач, помимо других ее характеристик. Естественно желание людей ездить с комфортом.

Недавно современные технологии Представляем вашему вниманию новые способы управления автомобилем. Автоматизация приходит на смену механике. Одно из нововведений – роботизированная коробка передач.

Что это такое и как это работает?

Роботизированной коробкой передач считается механическая КП, имеющая автоматизированное управление сцеплением и трансмиссиями.В противном случае он называется. Такие коробки имеют электрическое или гидравлическое сцепление и редуктор. Зависит от конкретного производителя.

Надо для начала разобраться, как работает роботизированная коробка передач. Принцип его работы такой же, как у механического. Отличие в том, что работой сцепления и выбором передачи занимаются сервоприводы (актуаторы). Это включает в себя электродвигатель с редуктором и приводом. Существуют также гидроприводы.

1 — блок управления; 2 — Муфта сервопривода; 3 — сервопривод переключения передач; 4 — Датчик частоты вращения первичного вала.

Каковы основные особенности управления роботизированной трансмиссией?

Роботизированная коробка передач имеет собственные органы управления. К основным можно отнести следующий фактор: управление производится с помощью специального блока на электронной основе, который воздействует на два исполнительных механизма.

Первый сервопривод отвечает за сцепление, а второй управляет работой синхронизаторов, отвечающих за включение нужных передач. Такой подход позволяет освободить водителя от нажатия на педаль.Все функции берет на себя электроника.

Работу смарт-бокса можно осуществлять в:

При автомате переключение передач происходит по команде ЭБУ, которая учитывает множество показателей (обороты двигателя, скорость, данные систем АБС, ESP и др.). При ручном режиме человек рычагом селектора или бескаркасными переключателями дает команду на переключение.

Видео: Принцип работы сцепления и переключения передач на роботизированной коробке передач.

Плюсы и минусы использования роботизированной коробки передач

Появилась такая возможность управления коробкой передач сравнительно недавно, но в то же время довольно быстро обзавелась своими приверженцами.Ведь ездить на роботизированной трансмиссии по отзывам одних — удобно и комфортно.

Но, использование роботизированной коробки передач имеет свои преимущества и недостатки, как и любой другой вариант. Естественно, о них следует знать при выборе варианта управления. Выявить такие моменты позволили многочисленные испытания коробки робота.

Плюсы использования агрегата:

  1. Конструкция этого редуктора очень надежна. Основой его остается проверенная временем и изученная механика.Вместе с этим по надежности он превосходит вариатор и автоматическую систему.
  2. Считается, что использование роботизированной коробки передач способствует экономии топлива. Такая экономия может составлять до 30 процентов.
  3. Коробка робот требует использования меньшего количества масла, достаточно 2-3 литров, тогда как вариатор требует около 7 литров. Все это ведет к большей экономии.
  4. Количество передач соответствует номеру ручной механической коробки.
  5. В основе роботизированной коробки переключения передач лежит та же механика.Это дает дополнительную возможность бесплатного И. простого ремонта, который может произвести практически любой автомобильный замок. Поэтому проблем с ремонтом не будет, по крайней мере, большинство распространенных поломок можно быстро и качественно устранить в обычной автомастерской.
  6. Ресурс увеличивается почти на 40 процентов, если сравнивать с механикой. Это очень существенная разница. И дело не только в экономии, но и в повышении безопасности.
  7. В условиях города, когда постоянные пробки и на крутых подъемах будет вполне уместна функция механической коробки передач, которая присутствует в коробке робот.Эта особенность позволяет вспомнить об обычной механике, по которой скучают многие автовладельцы.

Наряду с достоинствами у этого типа редуктора есть и недостатки. К ним относятся:

  1. Основным недостатком Многие автовладельцы считают невозможность перепрограммирования блока, с целью повышения динамики или экономии ресурсов. Также не позволяет настроить коробку передач под свой стиль езды. Следует привыкнуть к манере работы определенной конструкции, чтобы пользоваться ею с удобством.Но русские умельцы находят выход из любой ситуации. По истечении гарантийного срока автомобиля просто меняют прошивку в электронном блоке управления.
  2. Скорость переключения передач робота немного снижена, реакция медленная. Это связано с некоторыми затратами на программирование, как и в любой машине.
  3. При передвижении по городу, в условиях пробок и неровностей местности необходимо переходить на ручное управление. В противном случае происходит быстрый износ и значительно сокращается срок службы роботизированной коробки передач.
  4. В некоторых случаях при переключении передач ощущаются рывки. Это объясняется тем, что газ не сбрасывается до точки переключения. Устранить эту неприятность можно, если нажимать педаль газа не до конца.
  5. На горке часто мутит сцепление — это объясняется его перегревом. Поэтому для подъемников тоже лучше использовать ручной режим переключения.

Видео: Как ездить на роботизированной коробке передач.

Перед покупкой автомобиля с коробкой-роботом стоит собрать как можно больше информации о работе конкретной модели.Некоторые из них имеют постоянные, ставшие уже нормой «глюки». Например, «задумчивость» некоторых роботов составляет около 2 секунд. То есть переключение передач происходит с некоторой задержкой.

К проблемам

можно отнести и излишнюю индивидуальность агрегатов. Даже одинаковые роботизированные коробки передач могут существенно отличаться. Такие серьезные отличия «лечат», как правило, перепрошивкой. И не стоит надеяться, что все пройдет само собой, лучше сразу обратиться к специалисту.

Но не все так тупо. Например, если верить отзывам о роботизированной трансмиссии Лада-гранта, более половины владельцев этого автомобиля довольны этим управлением. Учитывая, что машина экономичнее и быстрее.

Видео: АвтоВАЗ запускает производство Lada GRANTA с роботизированной КПП (АМТ).

На современных автомобилях используется несколько типов коробок передач — механические, автоматические, вариаторные. Механическая коробка отличается своей надежностью, но требует от водителя водительских навыков.Автомат гораздо проще в управлении, но более «капризен» в техническом плане. Недавно конструкторы выпустили еще один тип КПП — роботизированный. В ней постарались совместить надежность «механики» с удобством «автомата». И они их получили — все больше автопроизводителей оснащают свои машины роботизированной коробкой передач.

Немного об устройстве

Суть такой коробки довольно проста — есть механическая КПП и электронный блок ее управления.В РЦПП все функции, которые водитель должен был выполнять с ручной коробкой (раскрытие сцепления, перевод коробки коробки в нужное положение) выполняют исполнительные механизмы — сервоприводы электронного блока.

За счет этого повысилась надежность КПП за счет использования классической «механики» и повысилось ее удобство. Водителю остается только перевести селектор в нужное положение (как в АКПП) И наслаждаться ездой, а электронный блок позаботится о том, чтобы переключение передач было выполнено.

При всем при этом многие роботизированные коробки оснащены еще и ручным управлением, что позволяет управлять коробкой водителю самостоятельно, с той лишь разницей, что нет необходимости выжимать сцепление.

Особенности управления

Некоторые режимы работы РКПП получены от, а именно:

  • «Н» — нейтральный. Режим, при котором крутящий момент на колеса от КПП не передается. То есть двигатель работает, вращение передается на коробку, но из-за положения шестерен на колесах не передается.Используется при длительной стоянке Авто, перед запуском, после остановки;
  • «R» — движение реверсом. Здесь все просто, водитель переводит селектор в это положение и машина движется назад.

Другие модификации роботизированной коробки имеют свое обозначение:

  • «А/м» или «Э/М» — двигаться вперед. Этот режим соответствует режиму «D» автоматической коробки, то есть автомобиль движется вперед, а коробка передач переключается. В режиме «М» осуществляется ручное управление. Переводом селектора в конкретный паз выбирается нужный режим;
  • «+», «-» — переключатель передач.Кратковременные переводы селектора в сторону «+» или «-» обеспечивают переключение передач при ручном режиме управления «М».

Нагревается ли ящик?

Вроде бы все просто, и в управлении такой коробкой нет ничего сложного — достаточно перевести селектор в нужное положение, и начать движение. И все же следует знать, как управлять коробкой-роботом, чтобы она работала без проблем.

Начнем с интересного вопроса — Нужно ли зимой прогревать коробку передач перед началом движения? Для автоматической коробки зимой требуется утепление и выполняется оно кратковременным переводом селектора во все положения.

Роботизированная коробка, по сути, механическая и не требует прогрева. И все же зимой перед началом движения ГЦТП следует прогреть, хотя она и не совсем греющая. Во время стоянки масло в коробке стекает и из-за мороза густеет. Поэтому рекомендуется зимой после запуска двигателя давать время, чтобы масло не напивалось, а просто растекалось по элементам коробки, уменьшая трение между ними. Достаточно просто постоять пару минут с заведенным мотором, пока селектор переводится в разные режимы Не нужно держать его в положении «N».После этого движение следует начинать плавно, без резких рывков и проехать так не менее 1 км, что обеспечит полный прогрев масла.

Начало движения на подъем, его преодоление, спуск

Многие автомобили с РКПП не оборудованы системой помощи при запуске, поэтому необходимо научиться заходить самому водителю. При старте подъема с роботизированной коробкой необходимо действовать как с «механикой». Для начала движения селектор переводится в режим «А», плавно нажимается акселератор и одновременно автомобиль снимается с ручника.Такое действие исключит откат авто назад. При этом жать на газ и стрелять с ручника нужно отрабатывать так, чтобы водитель чувствовал двигатель и понимал, когда сцепление начало включаться и его можно снять с ручника.

В начале движения на подъем зимой лучше использовать ручной режим, при этом ставя первую передачу. Не надо сильно люфтить, чтобы не было пробуксовки колес.

При переходе на подъем, при выбранном автоматическом режиме, коробка будет стартовать на самостоятельно пониженных передачах, что вполне логично, ведь при повышенных оборотах преодолевать подъем легче.Такая коробка передач оснащена гироскопом, который определяет положение автомобиля, и если датчик показывает подъем, то коробка будет работать соответственно. Вы можете совершать движения в ручном режиме, зафиксировав определенную передачу. Важно понимать, что ГЦДС не будет двигаться в натяжении, поэтому при поднятом двигателе должно быть не менее 2500 об/мин.

При спуске никаких действий от водителя не требуется. Достаточно перевести селектор в положение «А», и снять ручник.При этом автомобиль будет производить торможение двигателем.

Остановка, Парковка

И третий важный вопрос — правильность парковки и остановки. После полной остановки автомобиля селектор необходимо перевести в нейтральное положение «N», поставить на ручник и после заглушить двигатель. При кратковременных остановках переход селектора в нейтраль необязателен, вполне можно оставаться на режиме «А». Но следует учитывать, что при остановке сцепление остается выжатым.Поэтому в пробке или на светофоре, когда остановка запаздывает во времени, все равно переходите на нейтралку.

Другие режимы

Это основные правила, как управлять роботизированной коробкой. Но есть и другие особенности, например, некоторые РЦПП имеют дополненные режимы — спорт и зимний, так называемая «снежинка».

«Снежинка» направлен на то, чтобы как можно дымнее и без пробуксовки начать движение по обледенелой дороге. Все, что она делает, так это обеспечивает начало движения сразу со второй передачи и более плавные переходы на повышенные передачи.

Спортивный режим выдает повышенные передачи при больших оборотах, чем в обычном режиме. Это позволяет быстро разгоняться. То есть, если при обычном режиме переход на 2 передачу производился, например, при 2500 об/мин, то в режиме Спорт этот переход будет осуществляться при 3000 об/мин.

Теперь о возможности перехода из автоматического режима в ручной и обратно во время движения. Роботизированная коробка без проблем позволяет это сделать. Также допускается самостоятельное уменьшение или увеличение передачи для изменения скорости движения.Но следует учитывать, что электронный блок не будет передавать коробку полностью, он будет постоянно контролировать работу.

Поэтому, если водитель решит пойти, например, на две программы вниз, то электронный блок даст ему это сделать, но при этом он контролирует обороты двигателя и если они не соответствуют выбранной передаче, электроника самостоятельно перейдет на разрешенную передачу — так называемая «защита от дурака».

Тут все просто — электронный блок запрограммирован так, что каждой передаче соответствует определенное число оборотов двигателя.И если выбранная вручную передача соответствует своему диапазону, коробка переключится, а если нет, то включит нужную скорость.

Такая коробка «не терпит» резких нажатий на педаль газа, поэтому лучше двигаться в спокойном режиме. Даже если надо разогнаться — лучше давить на акселератор плавно, пока стоит переходить в ручной режим. А при торможении следует обратное — перейти в автоматический режим.

Особенностью РКП является наличие небольших толчков при переключении передач.От них можно избавиться достаточно просто – при переключении передач сбросить обороты двигателя, то есть действовать по аналогии с обычной ручной коробкой.

Наличие ручного режима Позволяет выполнять выезд «Русташа» в случае, если машина застряла в сугробе. Но в то же время не советуется в пользу КПП, так как не рекомендуется взбрыкивать на РКП, это может привести к разкалибровке исполнительных механизмов. Поэтому застрявший автомобиль все же лучше извлечь с привлечением сторонней помощи.

Обязательно производить инициализацию при любой инициализации и диагностировать состояние RCPP, что устранит еще на ранней стадии.

Есть и другие мелкие особенности таких коробок, которые зависят от производителя. У них лучше сразу спросить, чтобы в дальнейшем не было недоразумений с работой роботизированной коробки.

В мире существует несколько автомобильных трансмиссий. Наиболее популярными являются механическая коробка передач и автомат. На данный момент многие популярные производители стали использовать в своих новинках роботизированную версию.В статье рассмотрим, что это такое — робот-редуктор, какие отзывы он получает и есть ли преимущества и недостатки.

Коробки характеристики

Робот-редуктор, по сути, механический, просто в него вшит. автоматическое сцепление и переключение передач. Соответственно, работа трансмиссии полностью зависит не от водителя, как в других версиях, а от электронно-управляемого блока. Водителю остается только корректно передавать поступающую информацию для корректной работы трансмиссии.

Устройство

Какая коробка передач лучше, автомат или робот, мы рассмотрим чуть позже, сначала нам нужно узнать устройство нового изобретения. Автоматизированная коробка передач получила сцепление фрикционного типа. Таков пакет дисков, Коммерсант или встроенный отдельный механизм. Самой надежной и прочной можно назвать конструкцию, получившую двойной захват. Фольксваген Гольф. Стал первым в мире автомобилем, который был оснащен роботизированной коробкой передач. Отзывы о работе устройства были довольно хорошие, все отмечали хорошую реакцию электроники, а также идеальную функциональность при разгоне.В этом случае поток энергии не прерывался. Это достигается за счет использования двойного сцепления. При этом переключение скорости занимает не более 1 секунды. При работе на российских дорогах, к сожалению, срок службы аналогичной коробки передач сокращается как минимум в два раза.

Особенности

Привод сцепления может быть электрическим, гидравлическим. В первом случае следует отметить наличие электродвигателя и механической трансмиссии. Второй тип привода работает за счет функционирования специальных цилиндров, которые управляются клапаном электромагнитного типа.В некоторых случаях коробка передач представляет собой робот, вариатор которого хорошо устроен, снабжен электродвигателем. Он перемещает цилиндры, а также предназначен для поддержания работы гидромеханического блока. Аналогичное устройство, имеющее привод такого типа, отличается длительностью темпа переключения передач. Как правило, она варьируется от 0,3 до 0,5 секунды. Однако если сравнивать с гидравлическими аналогами, то в системе не будет необходимости постоянно поддерживать определенное давление. Ярким примером такой машины является «Опель», коробка-робот на этой машине в целом радует многих водителей.

Гидравлические коробки передач получили ускоренный цикл, обеспечивающий переключение передач за время от 0,05 до 0,06 секунды. Именно поэтому чаще всего такая трансмиссия применяется на гоночных машинах и суперкарах. Примерами служат Ferrari и Lamborghini. На машинах, которые относятся к бюджетному классу, эту трансмиссию нельзя поставить на сотню даже в качестве дополнительной опции.

Как работает робот CPP?

Большинство механизмов регулируются специальными интеллектуальными трансмиссионными блоками-роботами.Что это? Благодаря этому, то есть работе электронной системы, можно отслеживать все необходимые параметры коробки передач. Также датчики анализируют положение трансмиссии, давление масла и другие параметры для передачи на основной блок. После этого электроника сформирует все необходимые действия для выполнения. В виде коротких сигналов они будут поступать на электропривод и электрохлоп, соответственно это позволит быстро, но плавно переключать КПП.

Режимы работы

Устройство вариатора автомата и робота коробки передач для многих остается непонятным.Это устройство работает на принципах механики. Однако при желании пользователя его можно переключить на автоматизацию. После того, как человек перейдет в соответствующий режим, электронный блок будет заблокирован. Последний сам проанализирует алгоритм работы. Водителю нужно только нажать на педаль газа и следить за тем, что происходит на дороге. Довольно часто в пробках, судя по отзывам, робот коробки передач становится незаменимым. Если режим ручной, то водителю будет разрешено самостоятельно переключать передачи с пониженной на повышенную, и наоборот.Управление может осуществляться с помощью обычного рычага коробки передач.

Актуальность коробки в России

К сожалению, отечественные производители Практически не используют коробку-робот при создании автомобилей. Что это такое, многие водители не знают. Однако в 2015 году было заявлено, что автомобили от ВАЗ, которые относятся к серии Priora, будут оснащаться роботом. Такой бокс весит около 35 кг и полностью адаптирован под российскую дорогу и погоду. Например, если старая коробка автомата не давала возможности запустить машину при температуре ниже 25 градусов, то робот может показать хорошую работу, даже если эта отметка упадет до -40.Гарантийный срок роботизированной коробки составляет 3 года, однако производитель заявил, что средний срок эксплуатации составляет 10 лет. Таким образом компания хотела добиться возвращения популярности машин серии PRIORA.

Преимущества

Отзывы Коробка передач Робот заслуживает очень хорошего. Рассмотрим его основные преимущества. Многие заявляют, что удобно, когда коробка передач имеет все преимущества автомата и механики. Соответственно, человек, работающий с машиной, может получить впечатления от АКПП.Но при этом он не должен переживать, что расходуется слишком много топлива.

Основное преимущество такой коробки передач – экономичность. Как говорят пользователи, в конструкцию попало программное обеспечение, которое рационально определяет крутящий момент. А если сравнивать с обычным человеком, то электроник не нервничает, не устает, не впадает в депрессию, физические нагрузки на него не влияют. Именно поэтому на мировом рынке большое распространение получила роботизированная коробка передач.

На данный момент такая трансмиссия комплектуется в автомобилях класса А, В, С.Стоит отметить, что «Тойота Королла» также получила роботизированную трансмиссию. Еще это устройство установлено на немецком автомобиле Volkswagen Amarok. Причем купить этого «немца» в такой комплектации можно как на российском, так и на европейском рынке.

Однако это далеко не полный список преимуществ, есть еще несколько. Судя по отзывам, эта трансмиссия отличается высокой надежностью. Замена механизмов потребуется только после совершения 250 тыс. км. Часто ремонту подлежит сцепление, которое не очень хорошо переносит большие нагрузки, особенно если речь идет о езде по сложным участкам.Стоимость роботизированной коробки значительно меньше стандартного автомата. К тому же очень неприхотлив в обслуживании робот коробки передач. Масло – единственное, что необходимо менять каждые 60 тыс. км пробега.

Весовые характеристики

Вес коробки – довольно важный вопрос. По этому параметру трансмиссия показывает себя лучше автомата, так как намного легче. Снаряженная масса такой коробки для легковых автомобилей будет не более 50 кг, тогда как вес машины только начинается с этой отметки и достигает 100 кг в максимальных положениях.Соответственно с роботом машине будет легче, то есть амортизаторы, колеса и двигатель не испытывают сильной нагрузки.

недостатки

Что такое коробка автомат робот мы уже рассмотрели, также обсудили преимущества машины работающей на таком устройстве. Однако он также имеет свои недостатки. Узнайте, что. Например, главный минус — скорость переключения передач. Из-за этого на автомобиль может производиться сильное давление, особенно если человек стоит в пробке.Часто машина разгоняется рывками, что больше подходит для спортивной езды. Именно поэтому для всех любителей спокойной езды производители такой коробки передач устанавливают специальный режим. И если с этой проблемой можно справиться, то безопасность езды по склонам на таком автомобиле – вопрос достаточно актуальный.

Роботизированная коробка не получает постоянные сигналы от двигателя. Именно поэтому он часто может отключаться, соответственно машина будет скатываться со склона. Но, к счастью, судя по отзывам, в такую ​​ситуацию мало кто попадал.В общем, учитывая все отрицательные стороны, эту коробку все равно можно назвать одной из лучших.

что нужно знать

Сегодня автомобили с роботизированной коробкой передач ( , ) составляют серьезную конкуренцию классике и по ряду причин. Во-первых, коробка-робот дешевле в производстве, а механическая коробка передач также позволяет добиться высокой топливной экономичности, что особенно важно с учетом строгих экологических норм и стандартов.

При этом на первый взгляд может показаться, что это не так.Учитывая определенные особенности и конструктивные отличия, нужно знать, как пользоваться коробкой-роботом, чтобы добиться максимального комфорта при вождении и продлить срок эксплуатации агрегата.

Читать в этой статье

Как правильно пользоваться роботизированной коробкой передач

Во-первых, роботизированная коробка передач – это фактически та, в которой управление, а также выбор и включение/выключение передач осуществляется автоматически. Иными словами, роботизированная коробка — это все та же «механика», только передачи переключаются без участия водителя.

Также отметим, что у роботизированной трансмиссии есть еще и ручной (полуавтоматический) режим, то есть водитель может самостоятельно переключаться на повышенную и понижающую передачи аналогично Типтронику на АКПП. Становится понятно, что производители МКПП стремятся имитировать классический автомат, чтобы упростить взаимодействие. По этой причине у робота есть похожие режимы.

  • Как и у автоматической коробки передач, есть режим «N» (нейтральный). В этом режиме крутящий момент не передается на колеса.Указанный режим необходимо включать на холостом ходу с работающим двигателем, в случае буксировки автомобиля и т.п. Режим «R» (реверс) означает движение задним ходом.
  • Также коробка-робот имеет режимы A/M или E/M, что является аналогом режима D (драйв) для движения вперед. Такое обозначение характерно для простой «однодисковой» МКПП, то есть коробка имеет только одно сцепление. При этом следует отметить, что роботизированные коробки передач с двойным сцеплением (например, DSG) имеют режим, обозначенный буквой D (привод), как и в обычных АКПП.
  • Что касается М-режима, то это означает, что коробка переведена в режим ручного управления (по аналогии с Типтроником), а обозначения «+» и «-» указывают, куда переместить селектор на повышенную или пониженную передачу. Также добавим, что на коробках типа DSG управление ручным режимом может быть выполнено в виде отдельной кнопки на селекторе.

Работа роботизированной коробки передач: нюансы

Итак, при наличии в автомобиле роботизированной коробки автомат (робот), как пользоваться такой коробкой передач, рассмотрим ниже.Казалось бы, эта коробка похожа на АКПП по принципу работы и мало чем отличается от своего аналога. Другими словами, вам нужно всего лишь перевести селектор в то или иное положение, после чего машина тронется с места, а дальнейшее вождение будет похоже на автомобиль с классической автоматической коробкой передач.

Сразу отметим, что МКПП сильно отличается от автомата с. По этой причине нужно знать, как эксплуатировать коробку-робот, а также правильно эксплуатировать такую ​​коробку передач.

  • Начнем с прогрева, то есть нужно ли прогревать бокс-робот зимой. Как известно, для , так как трансмиссионное масло (жидкость ATF) должно немного разжижаться. При этом требования к роботизированной коробке менее жесткие.

Проще говоря, однодисковый робот нуждается в нагреве так же, как и обычная механика. Что касается DSG, то, особенно с «мокрым» сцеплением, такая МКПП прогревается немного дольше, так как в нее заливается большое количество трансмиссионной жидкости.

В любом случае, как для МКПП, так и для МКПП, вне зависимости от типа, общие правила схожи. Важно понимать, что во время простоя масло в коробке стекает и густеет при низких температурах. Это означает, что двигатель должен определенное время поработать на холостом ходу, чтобы, а также масло успело растечься по полостям коробки передач.

При этом, в отличие от АКПП, селектор не нужно переключать в разные режимы, то есть достаточно включить нейтраль N.Дальнейшее движение должно быть в щадящем режиме, без резких рывков, с небольшой скоростью. Помните, масло в коробке нагревается гораздо дольше, чем в двигателе. Чтобы трансмиссионная жидкость полностью прогрелась и достигла рабочих температур, необходимо проехать, в среднем, около 10 км.

  • Езда в гору и спуск с коробкой-роботом — тоже момент, заслуживающий особого внимания. Есть много моделей с МКПП (обычно в бюджетном сегменте), у которых нет системы помощи при старте в гору.

Это значит, что трогаться с роботизированной коробкой нужно так же, как и на механике. Простыми словами, вам нужно будет использовать ручник (стояночный тормоз). Сначала затягивают ручник, затем активируется режим А, после чего водитель нажимает на педаль газа и одновременно снимает автомобиль с ручника. Эти действия позволяют двигаться в гору, не откатываясь назад.

Кстати, в этом случае также можно использовать не только автоматический, но и ручной режим, включая первую передачу.Единственное, не стоит сильно давить на газ, так как возможна пробуксовка колес. Также добавим, что алгоритм работы МКПП предполагает, что такая коробка не дает двигаться в натяг, то есть на подъеме нужно увеличивать обороты двигателя.

Что касается спусков, то в этом случае никаких дополнительных действий не требуется. Водитель просто переводит селектор в режим A или D, отпускает стояночный тормоз и начинает движение. При движении вниз по склону появится .

  • Остановка на светофоре, движение в пробке и длительная стоянка. Начнем с коротких остановок и пробок. Во-первых, если стоянка короткая (около 30-60 секунд), например, на светофоре, нет необходимости переводить селектор из режима А или D в N. Однако более длительная остановка все же потребует переход на нейтралку.

Дело в том, что когда на роботе включен режим «драйв» и водитель останавливает машину тормозом, сцепление остается выжатым.Становится понятно, что если машина стоит в пробке или долго стоит на светофоре, нужно переключаться на «нейтраль», чтобы сохранить сцепление и продлить жизнь этому агрегату.

Что касается стоянки или стоянки, то после полной остановки автомобиля селектор МКПП переводят из режима А в N, затем затягивается ручник, после чего можно отпустить педаль тормоза и заглушить двигатель автомобиля.

  • Дополнительные режимы коробки робота. Следует отметить, что у роботизированной коробки также могут быть такие режимы, как S (спорт) или W (зима, зима), последний часто именуется «снежинка».

Не вдаваясь в подробности, в зимнем режиме коробка переходит на колеса «мягко», чтобы избежать пробуксовки на заснеженной дороге или на льду. Как правило, автомобиль в этом режиме трогается со второй передачи, а также плавно переключается на более высокие передачи. В спортивном режиме коробка передач робота переключается на более высокие передачи на высоких скоростях, что улучшает приемистость и динамику разгона. При этом расход топлива также увеличивается.

Также добавим, что во время движения роботизированная коробка позволяет переключаться с автоматического на ручной режим и наоборот.Это означает, что водитель может переключать передачи вверх и вниз на ходу. Однако получить полный контроль над работой КПП не получится, так как режим полуавтоматический.

Данная функция является «защитой», так как понижение передачи на две ступени может привести к тому, что обороты двигателя «упираются», момент переключения будет сопровождаться ударом, сильной нагрузкой на трансмиссию и т.п. Другими словами , включение той или иной передачи возможно только в том случае, если диапазон допустимых оборотов и предписанная скорость автомобиля позволяют включить выбранную водителем передачу.

Как правило, водители, ранее эксплуатировавшие автомобили с классической АКПП, отмечают определенные особенности и отличия простых роботизированных коробок с одним сцеплением.

Эта коробка (однодисковый робот) умеет «задерживать» переключение передач, «задумчива» при переключении на пониженную или повышенную передачу и т. д. Также МКПП может работать не совсем корректно при резком нажатии на акселератор и больше подходит для тихой поездка.

Для быстрого ускорения оптимально перейти в ручной режим, а также плавно нажимать на газ, чтобы минимизировать задержки и провалы.Что касается торможения двигателем, то в автоматическом режиме этот эффект вполне приемлем.

Также для МКПП характерны легкие толчки при переключении передач. Все дело в том, что толчок появляется в тот момент, когда сцепление «замыкается». Избежать таких толчков можно, интуитивно угадывая, когда электроника инициирует переключения, и слегка отпуская педаль газа перед таким переключением.

Также добавим, что схожесть с механикой и наличие ручного режима еще не означает, что машина с роботом может активно буксовать.Дело в том, что если водитель «поджигает» сцепление на МКПП, то износ узла и момент включения/выключения компенсируется изменением хода педали сцепления, сам водитель также ощущает момент включения механизм включается и выключается и т. д.

В случае с роботом электроника просто не «умеет» учитывать такой износ, что приводит к отклонению от запрограммированной точки уставки, то есть нарушению калибровки тонко настроенных исполнительных механизмов.По этой причине раз в 10-15 тыс. км необходимо проводить инициализацию (обучение) коробки робота, так как игнорирование этого правила может привести к тому, что .

Каков результат

Учитывая вышеизложенную информацию, становится понятно, что среди всех роботизированных коробок лучшим вариантом можно считать преселективный робот с двумя сцеплениями (например, ).

Эти коробки передач лишены многих недостатков однодисковых МКПП, а также обеспечивают максимальный комфорт и высокую топливную экономичность.Также следует отметить, что робот с двойным «мокрым» сцеплением при правильном обслуживании и эксплуатации имеет более длительный срок службы по сравнению с аналогами.

Что касается вождения, то в большей степени отличия МКПП от АКПП проявляются именно в случае однодисковых роботизированных коробок передач. Если автомобиль оборудован такой коробкой, перед началом активной эксплуатации рекомендуется отдельно изучить особенности данного типа трансмиссии на практике.

Напоследок отметим, что в случае с DSG и аналогами, особенно если на автомобиле есть система помощи при старте в гору, водитель не заметит большой разницы между АКПП и МКПП. Главной рекомендацией в этом случае является лишь необходимость перевода коробки с «драйва» на «нейтраль» при простоях более 1-2 минут.

Читайте также

Коробка передач DSG (DSG): конструкция, принцип работы, отличительные особенности.Надежность, ресурс DSG, виды роботизированных коробок DSG, советы.

  • Коробка передач АМТ: устройство и работа коробки передач робота, виды коробок передач робота. Преимущества и недостатки роботизированной трансмиссии.
  • границ | Компактные редукторы для современной робототехники: обзор

    Введение

    Промышленные роботы составляют основу нескольких крупных традиционных производственных отраслей, включая автомобилестроение и электронику. Сегодня многие регионы мира видят реальную возможность возродить обрабатывающую промышленность, внедряющую роботов на малых и средних предприятиях (МСП) и в вспомогательных службах, как правило, в здравоохранении (SPARC, 2015).

    Для крупномасштабных, высокоавтоматизированных промышленных сред преимущество роботизированных решений по сравнению с операторами-людьми в основном заключается в (i) большей доступности и (ii) способности перемещать — обычно большие — полезные нагрузки с исключительной точностью позиционирования и на высокой скорости. Эти аспекты имеют ключевое значение при разработке и выборе подходящих технологий для промышленного робота, особенно для первичных двигателей и трансмиссий, обеспечивающих движение этих устройств.

    Применение в производстве малого и среднего бизнеса и персональный помощник бросают вызов этой традиционной парадигме робототехники.Ключ к успеху этих новых приложений заключается в очень высокой степени гибкости, необходимой для обеспечения безопасного и эффективного прямого сотрудничества с людьми для достижения общих целей. Эта цель требует, чтобы роботы сначала развили способность безопасно взаимодействовать с людьми в дисциплине, обычно называемой pHRI — физическое взаимодействие человека и робота.

    pHRI оказывает широкое влияние на работу роботов. Опыт, накопленный за последние десятилетия, в основном в медицинской робототехнике, свидетельствует о том, что для безопасного и эффективного взаимодействия с человеком роботы должны в основном двигаться как люди, тем самым жертвуя некоторыми из своих традиционных преимуществ с точки зрения полезной нагрузки, точности и скорости.Эта ситуация привела к обильным исследованиям в последние годы, посвященным оптимальному выбору первичных двигателей и трансмиссий для приведения в действие HRI (Zinn et al., 2004; Ham et al., 2009; Iqbal et al., 2011; Veale and Xie, 2016). ; Verstraten et al., 2016; Groothuis et al., 2018; Saerens et al., 2019).

    Эти работы относятся к более широкой области исследований по оптимизации сопряжения первичного двигателя и редуктора для данной задачи в автоматических машинах. Краткий обзор основных достижений в этой области дает полезную информацию для понимания влияния редуктора на общую производительность системы.Паш и Сиринг (1983) определили важность инерции при срабатывании и предложили использовать передаточное отношение, соответствующее инерции двигателя и отраженной нагрузки, как средство минимизации потребления энергии для чисто инерционной нагрузки. Чен и Цай (1993) применили эту идею к области робототехники и определили результирующую способность ускорения рабочего органа в качестве определяющего параметра. Ван де Стрэте и др. (1998) разделили характеристики двигателя и нагрузки, чтобы распространить этот подход на общую нагрузку, и предложили метод определения подходящих передаточных чисел для дискретного набора двигателей и редукторов.Роос и др. (2006) изучали оптимальный выбор привода для силовых агрегатов электромобилей с учетом эффективности коробки передач. Гиберти и др. (2010) подтверждают инерцию ротора, передаточное отношение, эффективность редуктора и инерцию редуктора как наиболее важные параметры для выбора срабатывания и предлагают графический метод для оптимизации этого выбора для динамической задачи. Петтерссон и Олвандер (2009) снова сосредоточились на промышленных роботах и ​​представили метод, который моделирует коробку передач с упором на массу, инерцию и трение.Резазаде и Херст (2014) используют очень точную модель двигателя и включают фундаментальный критерий выбора полосы пропускания в дополнение к минимизации энергии. Дрессчер и др. (2016) исследуют вклад трения в планетарную коробку передач, в которой кулоновское трение является доминирующим механизмом трения, и демонстрируют, как эффективность коробки передач обычно становится доминирующей над эффективностью двигателя при высоких передаточных числах трансмиссии.

    Начиная с первоначальных моделей редукторов, используемых в этих работах, где редукторы моделируются как идеальные передаточные числа, сложность моделей постепенно возрастала.Тем не менее, необходимо сделать важные — и нереалистичные — упрощения, чтобы добиться хорошей практической применимости этих методов. Таким образом, важные эффекты, такие как жесткость при кручении и потери движения, не учитываются, а модели инерции и эффективности редуктора сильно упрощены. Это оправданный подход для многих приложений, где упрощенные методы могут помочь инженерам выбрать подходящие трансмиссии. Однако в HRI эти свойства слишком важны для пригодности коробки передач, и их нельзя так сильно упростить.

    Поэтому требуется другой подход, чтобы предоставить полезные рекомендации по выбору редуктора в HRI, избегая чрезмерной сложности задач оптимизации в этой области. Предоставление подробной информации об эксплуатационных свойствах и характеристиках различных технологий редукторов для обоснованного выбора является еще одним вариантом, следуя традициям таких работ, как Schempf and Yoerger (1993) или Rosenbauer (1995). Следуя этому подходу, Siciliano et al. (2010), Ли (2014), Шейнман и др.(2016), а также Фам и Ан (2018) представляют интересные обзоры высокоточных редукторов для современной робототехники. Однако технологии не проанализированы достаточно подробно, чтобы получить хорошее представление о сложных механизмах, в которых они влияют на выполнение роботизированной задачи.

    Основная цель этого обзора состоит в том, чтобы дополнить эти работы подробным анализом основных принципов, сильных сторон и ограничений доступных технологий. Помимо возможности прогнозировать будущее технологий редукторов в робототехнике, этот подход может помочь неспециалистам по редукторам определить подходящие технологии компактных редукторов для многофакторных требований новых робототехнических приложений (López-García et al., 2018). Специалистам по коробкам передач из других областей этот анализ может помочь получить полезную информацию о конкретных потребностях приложений HRI.

    Это исследование начинается с краткого описания основных требований к будущим роботизированным трансмиссиям, чтобы представить структуру оценки, предназначенную для оценки пригодности и потенциала конкретной технологии коробки передач для этой области. Эта структура включает в себя сильную перспективу pHRI и включает новый параметр — коэффициент скрытой мощности — для оценки внутренней эффективности определенной топологии редуктора.Эта новая структура используется в первую очередь для обзора традиционных технологий редукторов, используемых в промышленных роботах, и новых технологий трансмиссии, которые в настоящее время находятся в процессе выхода на рынок. Наконец, в конце документа приводится краткое изложение выводов, полученных в результате этого обзора, вместе с нашими выводами и рекомендациями.

    Усовершенствованная система оценки HRI для роботизированных трансмиссий

    Управление

    Управление робототехническими устройствами — очень широкая и сложная тема, предмет обширной исследовательской литературы.В этом разделе мы ограничимся введением основных принципов линейности и отраженной инерции, которые являются основными для понимания влияния редуктора на управление.

    Хотя в целом скорость и точность являются противоречивыми требованиями, обычные роботизированные устройства преуспевают в достижении высокой точности позиционирования на высокой скорости благодаря использованию жестких приводов с очень линейным поведением (Cetinkunt, 1991). Включение роботизированной трансмиссии влияет на сложность управления главным образом двумя способами: вводя дополнительные нелинейности и сильно влияя на отраженные инерции.

    Нелинейность, возникающая при включении трансмиссии, принимает в основном форму люфта и/или трения и снижает пропускную способность системы, создавая серьезные проблемы управления (Schempf, 1990). Утверждение о зубчатых колесах приводит к люфту, трению и (нежелательному) податливости, что затрудняет точное управление. (Hunter et al., 1991) сегодня так же актуально, как и почти 30 лет назад. Для некоторых технологий большие погрешности кинематической передачи и особенно нелинейные характеристики трения также могут вызывать значительную нелинейность.

    Передачи также сильно влияют на отраженную инерцию системы. В роботизированном устройстве инерция первичного двигателя обычно на несколько порядков меньше, чем у полезной нагрузки, что делает систему нестабильной и создает серьезные проблемы с управлением. Добавление трансмиссии сильно снижает инерцию полезной нагрузки, видимой первичным двигателем и отражаемой им, на коэффициент, равный квадрату коэффициента уменьшения трансмиссии. Таким образом, тщательный выбор трансмиссии может привести к более сбалансированной инерции на обеих сторонах трансмиссии, способствуя минимизации потребления энергии и созданию более надежной, стабильной и точной системы (Pasch and Seering, 1983).

    Отраженная инерция особенно важна, когда рабочие органы подвергаются быстрым и частым изменениям скорости и/или крутящего момента, что является очень распространенной ситуацией в задачах автоматизации и робототехники. В этих случаях вводится перспектива пропускной способности, чтобы подтвердить способность системы следовать этим изменениям (Sensinger, 2010; Rezazadeh and Hurst, 2014). Это лежит в основе принципа обратной управляемости, способности системы демонстрировать низкий механический импеданс, когда она приводится в действие от ее естественного выхода (обратная управляемость).Это особенно важно при частом двунаправленном обмене энергией между роботом и его пользователем, характерном для реабилитационных устройств или экзоскелетов. Как показывают Ван и Ким (2015), способность редуктора к обратному ходу включает в себя комбинированный эффект отраженной инерции, отраженного демпфирования и кулоновского трения, и поэтому она тесно связана с эффективностью редуктора.

    Это подчеркивает важность для оценки управляющего воздействия определенной технологии коробки передач как ее передаточных чисел, так и нелинейностей (люфт, трение), которые она вносит.

    Безопасность

    Промышленные роботы традиционно размещаются за ограждениями в высоко структурированных средах, где они могут воспользоваться преимуществами своих быстрых и точных роботизированных движений, не ставя под угрозу целостность людей-операторов.

    Безопасный pHRI, включающий возможность безопасного перемещения в неструктурированной/неизвестной среде, обязательно тесно связан с управляемостью. Текущая стратегия, используемая робототехниками для достижения этой цели, состоит из формирования механического импеданса (Calanca et al., 2015), то есть позволяя контролеру соответствия управлять сложной динамической связью между положением/скоростью робота и внешними силами (Hogan, 1984).

    Принцип прост: чтобы обеспечить хорошую адаптацию к неопределенной среде, а также целостность человека-оператора/пользователя во время взаимодействия с роботизированным устройством, последний должен двигаться податливым, человекоподобным образом (Karayannidis et al. др., 2015). Это подчеркивает важность импеданса и внутренней комплаентности (De Santis et al., 2008) и объясняет появление нового типа внутренне гибких приводов для pHRI (Ham et al., 2009), когда требуется высокая податливость (Haddadin and Croft, 2016).

    С точки зрения управления инерция полезной нагрузки, отражаемая на первичный двигатель, уменьшается на коэффициент, соответствующий квадрату передаточного отношения. Таким же образом обычно малая инерция ротора первичного двигателя усиливается этим же коэффициентом при отражении со стороны полезной нагрузки, которая должна быть добавлена ​​к инерции, возникающей в результате движения роботизированного устройства и груза, по соображениям безопасности, далее ограничение рабочих скоростей.

    Хотя сегодня в большинстве приводов pHRI используются редукторы с высоким передаточным числом, некоторые известные робототехники Seok et al. (2014), Sensinger et al. (2011) видят большой потенциал для робототехники в использовании двигателей с высоким крутящим моментом (out-runner), требующих очень малых передаточных чисел. Новые производители робототехнических решений, такие как Genesis Robotics из Канады или Halodi Robotics AS из Норвегии, предлагают приводы для робототехники, основанные на этих принципах. По их словам, увеличение инерции двигателя и уменьшение передаточного числа должно привести к снижению инерции двигателя, отражаемой на рабочий орган, что позволит увеличить рабочие скорости и/или полезную нагрузку без ущерба для целостности оператора.Низкие передаточные числа также имеют дополнительное преимущество в пропускной способности: они имеют более низкое трение и люфт, уменьшая вклад коробки передач в нелинейность. С другой стороны, умеренное передаточное число не может компенсировать нелинейные условия сцепления — обычно зубчатый крутящий момент (Siciliano et al., 2010).

    При более внимательном рассмотрении спецификаций этих новых двигателей возникают некоторые вопросы с точки зрения достижимой эффективности, веса или компактности, а также последствий для оборудования, возникающих в результате крайней жажды высоких электрических токов (HALODI Robotics, 2018; GENESIS Robotics, 2020).

    Подводя итог, можно сказать, что нет единого мнения о том, как лучше всего подойти к безопасному запуску робототехники. Тем не менее, прочная естественная связь между безопасностью и управляемостью столь же очевидна, как и ключевое значение передаточного числа трансмиссии и ее нелинейности.

    Вес и компактность

    Легкая конструкция имеет первостепенное значение для обеспечения совместимости безопасности и хороших характеристик в приложениях новой робототехники (Albu-Schäffer et al., 2008). Новейшие коллаборативные роботы (коботы), такие как легкий робот KUKA, разработанный в сотрудничестве с Институтом робототехники и мехатроники Немецкого аэрокосмического центра (DLR), основаны на этом принципе и, следовательно, сильно отличаются от тяжелых и громоздких традиционных промышленных роботов.Благодаря более низкой инерции легкие коботы обеспечивают более высокую производительность и более высокие скорости без ущерба для безопасности пользователя.

    Этот выгодный аспект легкой конструкции имеет дополнительные преимущества. Для мобильных роботизированных систем меньший вес означает большую автономию. В носимых вспомогательных роботизированных устройствах, включая протезы и экзоскелеты, легкая конструкция также является ключевым аспектом повышения комфорта (Toxiri et al., 2019).

    Высокая компактность — еще одна характеристика, присущая этим новым робототехническим устройствам: от коботов до вспомогательных устройств. Компактность дает преимущества в маневренности и комфорте взаимодействия.

    В роботизированных приложениях, связанных с тесным взаимодействием с людьми или предоставлением мобильных услуг, позиции по своей природе крайне неопределенны. Легкие и компактные конструкции особенно выгодны (Loughlin et al., 2007) для этих приложений с двумя последствиями: первичные двигатели и трансмиссии — как правило, самые тяжелые элементы в роботизированном устройстве — должны быть легкими и компактными, но легкие конструкции, как правило, требуют более низких крутящих моментов.

    В отличие от веса редуктора определение подходящего критерия для оценки вклада редуктора в компактность системы является более сложной задачей.Физический объем определенно играет роль, но наш опыт показывает, что фактическая форма коробки передач имеет большее значение. Еще один аспект, о котором стоит упомянуть, это наличие в некоторых конфигурациях редукторов свободного пространства для размещения материала или движущихся частей, таких как электродвигатели или выходные подшипники, которые также могут представлять особый интерес. Поэтому мы решили включить в нашу систему оценки приблизительную форму (диаметр × длина) выбранного редуктора, а наличие дополнительного пространства можно непосредственно оценить с помощью предоставленных цифр каждой из конфигураций.

    Эффективность и виртуальная мощность

    Эффективность

    В таких областях, как автомобилестроение или ветряные турбины, эффективность коробки передач уже давно находится в центре внимания. С другой стороны, в робототехнике эффективность до недавнего времени не становилась ключевым параметром при выборе подходящей коробки передач (Arigoni et al., 2010; Dresscher et al., 2016).

    Более высокая эффективность — более низкие потери — позволяют снизить потребление энергии и вносят прямой положительный вклад как в эксплуатационные расходы, так и в воздействие на окружающую среду машины или устройства.Для мобильных и носимых роботизированных устройств более высокая эффективность помогает также снизить вес системы — требуются батареи меньшего размера — и в конечном итоге приводит к большей автономности и удобству использования (Kashiri et al., 2018).

    В редукторах есть еще одно преимущество в снижении потерь: большинство механических трансмиссий, используемых в робототехнике, имеют замкнутую форму и используют контакт зубьев для передачи крутящего момента и движения между первичным двигателем и рабочим органом. Благодаря этому кинематическое соотношение между входной ω In и выходной скоростью ω Out фиксируется числом зубьев и определяет его передаточное число i K .В редукторе без потерь отношение моментов i τ между выходным и входным моментами τ соответствует в точности обратному передаточному отношению кинематической передачи с противоположным знаком. Но в реальной коробке передач наличие потерь изменяет это равенство, а так как кинематическое передаточное отношение запирается числом зубьев, то абсолютная величина передаточного числа должна уменьшаться пропорционально потерям:

    ωInωOut= iK=- η iτ=-ητOutτIn; где η представляет                       эффективность системы.

    Следовательно, высокие потери в редукторе означают, что для рабочего органа доступен меньший крутящий момент, и для достижения того же усиления крутящего момента требуются более высокие передаточные числа.

    Редукторы подвержены нескольким видам потерь. Для их классификации мы принимаем критерии, предложенные Талботом и Кахраманом (2014), и разделяем их на зависящие от нагрузки (механические) потери мощности, возникающие в результате скольжения и качения контактных поверхностей как в контактах шестерен, так и в подшипниках, и — независимые (спиновые) потери мощности — возникающие при взаимодействии вращающихся компонентов с воздухом, маслом или их смесью.

    Виртуальная мощность

    Термин «Виртуальная мощность» был, насколько известно авторам, первоначально введен Ченом и Анхелесом (2006), но это явление, объясняющее аномально высокие потери, присутствующие в некоторых планетарных топологиях, долгое время было известно под разными именами, включая Blindleistung. (Wolf, 1958; Mueller, 1998) и , латентная или , бесполезная сила (Macmillan and Davies, 1965; Yu and Beachley, 1985; Pennestri and Freudenstein, 1993; Del Castillo, 2002).

    Коробка передач по своему принципу действия всегда включает в себя высокоскоростную сторону с низким крутящим моментом и сторону с высоким крутящим моментом и низкой скоростью. Таким образом, его внутренние зубчатые зацепления обычно работают в условиях высокого крутящего момента и низкой скорости или в условиях высокой скорости и низкого крутящего момента. Однако в некоторых коробках передач из-за их специфической топологии некоторые зубчатые зацепления могут одновременно сталкиваться с высокой скоростью и большим крутящим моментом. Зубчатые зацепления могут легко достигать КПД выше 98%, но поскольку генерируемые потери приблизительно пропорциональны произведению относительной скорости двух зубчатых элементов и крутящего момента, передаваемого через зацепление (Niemann et al., 1975), на этих высоконагруженных сетках появляются неожиданно большие потери. Виртуальная мощность обеспечивает основу для оценки вклада этого явления, которое мы далее будем называть топологической эффективностью редуктора.

    Некоторые из вышеупомянутых авторов предлагают методы оценки топологической эффективности данной конфигурации и определения ее влияния на общую эффективность системы. В рамках Chen and Angeles (2006) виртуальная мощность определяется как мощность, измеренная в движущейся неинерциальной системе отсчета.Скрытая мощность , введенная Ю и Бичли (1985), соответствует виртуальной мощности, когда система отсчета является несущим элементом коробки передач, а коэффициент виртуальной мощности представляет собой отношение между виртуальной мощностью и мощностью, генерируемой внешним крутящим моментом. применяется по ссылке. Используя эти элементы, мы определяем коэффициент скрытой мощности топологии редуктора как отношение суммы скрытых мощностей во всех зацеплениях к мощности, подводимой к редуктору.Таким образом, большой коэффициент скрытой мощности соответствует низкой топологической эффективности и указывает на сильную тенденцию генерировать большие потери зацепления.

    Чтобы облегчить понимание практического влияния топологического КПД, характеризуемого коэффициентом скрытой мощности, на общую эффективность данной конфигурации редуктора, мы используем на этом этапе уравнения, предложенные Макмилланом и Дэвисом (1965) для расчета упрощенный пример.

    Полный редуктор робототехники обычно включает несколько зацепляющих контактов, каждый из которых имеет разные рабочие условия и параметры, что приводит к различной эффективности зацепления.Эти КПД очень высоки в оптимизированных зубчатых зацеплениях — часто выше 99% — и позволяют нам упростить наши расчеты, учитывая общий, уникальный КПД зацепления η м = 99% во всех контактах зацепления в нашей коробке передач.

    Во-первых, эталонный редуктор, идеальный с точки зрения топологической эффективности, должен иметь только одно зацепление и коэффициент скрытой мощности L = 1. Таким образом, потери мощности в этом эталонном редукторе можно легко рассчитать как функцию входной мощности. как:

    Таким образом, общая эффективность зацепления всего редуктора соответствует эффективности одиночного зацепляющего контакта:

    ηsys,ideal= PIN-PLossPIN=ηm=99%;

    Неидеальный редуктор с одним и тем же общим η m во всех его зацеплениях и с коэффициентом скрытой мощности L, характеризующим его топологический КПД, указывает на то, что общие потери в редукторе могут быть аппроксимированы в первую очередь как:

    Плосс, L≈ PIN* L *(1-ηм)

    И общая эффективность зацепления всего редуктора становится теперь:

    ηsys,L= PIN-PLloss,LPIN≈L * ηm+(1-L)

    Что для η m = 99% и для значения L = 50 дает:

    Этот результат должен быть частично релятивизирован, потому что накопленные потери в первых зацеплениях, включенных в различные потоки внутренней мощности в редукторе, приводят к тому, что меньшая виртуальная мощность, как предсказывается этими уравнениями, будет проходить через последующие зацепления.Результатом этого является то, что эффективность обычно падает несколько медленнее при использовании коэффициента скрытой мощности, и более реалистичное значение для предыдущего расчета обычно составляет от 55 до 60%.

    Чтобы частично компенсировать это большое влияние топологической эффективности на общую эффективность, конфигурации с большим коэффициентом скрытой мощности требуют чрезвычайно высокой эффективности зацепления: для достижения эффективности системы >70% система с L = 100 нуждается в средней эффективности зацепления выше 99.5%.

    Поэтому в нашем дальнейшем анализе мы сосредоточимся только на оценке вклада топологической эффективности в эффективность редуктора. Это позволяет нам использовать упрощенный метод для расчета коэффициента скрытой мощности, который в первую очередь не учитывает влияние потерь, вызванных снижением крутящего момента. Соответствующие расчеты, использованные для определения коэффициента скрытой мощности различных конфигураций коробки передач, проанализированных в этой работе, включены в Приложение I.

    .

    Подводя итог, чтобы охарактеризовать важное влияние КПД редуктора, мы оценим порядок величины трех параметров: (i) потери, зависящие от нагрузки, (ii) пусковой момент без нагрузки и (iii) коэффициент скрытой мощности.Хотя на него дополнительно влияет статическое трение, а не только кулоновское и вязкое трение, мы выбрали начальный крутящий момент без нагрузки (относительно номинального крутящего момента) в качестве практического способа характеристики потерь, не зависящих от нагрузки. Наш обмен мнениями с производителями редукторов показывает, что это обычная практика, она не зависит от входной мощности и легко доступна в паспорте производителя.

    Производительность

    По сравнению со специальными и автоматическими сборочными машинами промышленные роботы не могут обеспечить такие же стандарты точности и скорости.Оба аспекта должны были быть скомпрометированы, чтобы обеспечить большую степень гибкости и мобильности, а также рабочего пространства (Rosenbauer, 1995). С этой точки зрения, HRI — это еще один шаг в том же направлении: чтобы соответствовать дальнейшим требованиям гибкости и мобильности в неструктурированной среде, необходимы дополнительные компромиссы с точки зрения точности и скорости. Этот переход отражен на рисунке 1.

    Рисунок 1 . Графическое описание перехода основных целей задачи от машин через промышленных роботов и коботов к людям-операторам.

    Точность и воспроизводимость

    Несколько аспектов редуктора способствуют общей точности всего роботизированного устройства. Эти аспекты долгое время были в центре внимания традиционной робототехники, и сегодня они хорошо изучены, и такие работы, как работы Майра (1989), Шемпфа и Йоргера (1993) или Розенбауэра (1995), содержат очень хорошие ссылки для понимания этих сложных влияний. Эти исследования определяют особенно важную роль потери движения и жесткости при кручении.

    Lost Motion является дальнейшим развитием принципа люфта, который описывает полное вращательное смещение, создаваемое приложением ±3% от номинального входного крутящего момента.

    Жесткость при кручении характеризует податливость к кручению всех элементов коробки передач, участвующих в полном потоке сил, под действием внешнего крутящего момента. Он устанавливается путем блокировки входа редуктора и постепенного увеличения крутящего момента на выходе, при этом регистрируются изменения жесткости на кручение, приводящие к отклонениям от идеально линейного поведения.

    Точность по своей природе — малые потери движения и линейность, высокая жесткость на кручение — редукторы упрощают задачу управления и обеспечивают высокую точность, идеально подходящие для управления положением, в то время как менее точные редукторы усложняют управление положением и могут использоваться для более податливого срабатывания. . В технологиях редукторов, где скорость оказывает сильное влияние на потери или особенно нелинейные характеристики трения, необходимо также учитывать вклад этих элементов в точность.

    Чтобы охарактеризовать возможности точности, наша структура включает потери движения и жесткость на кручение, а также субъективную оценку изменения эффективности, вызванного изменениями скорости/крутящего момента.

    Скорость и полезная нагрузка

    Промышленные роботы могут обрабатывать большие полезные нагрузки за счет большой инерции. С другой стороны, для коботов соображения безопасности подразумевают, что они не должны справляться с такой большой полезной нагрузкой, но благодаря более легкой конструкции они могут фактически достичь большего соотношения полезной нагрузки к весу.

    Соображения безопасности также ограничивают возможности использования этого снижения массы для увеличения рабочих скоростей (Haddadin et al., 2009). Тем не менее, более низкие крутящие моменты способствуют использованию более легких и быстрых электродвигателей, что в принципе требует более высоких передаточных чисел для этих применений.

    Критерий для характеристики вклада редуктора в характеристики скорости и полезной нагрузки должен отражать эти аспекты и побуждать нас использовать в нашей структуре (i) максимальную входную скорость, (ii) максимальный повторяемый выходной крутящий момент — называемый ускоряющим крутящим моментом — и номинальный крутящий момент, (iii ) передаточное отношение и (iv) отношения крутящего момента к весу как для номинального, так и для ускоряющего крутящего момента.

    Резюме

    Характеристика роботизированных коробок передач является сложной задачей: высокая универсальность этих устройств и их сложное взаимодействие с первичными двигателями и системами управления делают прямое сравнение их характеристик особенно сложным.

    Передаточное отношение оказывает сильное влияние на производительность роботизированной системы. Это объясняет его предпочтительную роль в литературе, посвященной оптимизации срабатывания роботов, и растущий интерес робототехников к возможностям использования регулируемых трансмиссий (Kim et al., 2002; Карбоне и др., 2004 г.; Страмиджиоли и др., 2008 г.; Жирар и Асада, 2017 г.). Хотя мы убеждены, что переменные трансмиссии очень перспективны и, безусловно, будут способствовать формированию будущего ландшафта робототехники, мы ограничили наш анализ здесь компактными коробками передач с постоянным передаточным числом. На данный момент мы считаем, что нам лучше всего подходит этот ограниченный объем, который на самом деле может также способствовать выявлению потенциальных областей применения и подходящих технологий для трансмиссий с переменным передаточным числом.

    На основе этого анализа мы предлагаем систему оценки будущих роботизированных коробок передач на основе следующих параметров:

    • Передаточное отношение

    • Ускорение и номинальный выходной крутящий момент

    • Вес

    • Форма: диаметр × длина

    • Соотношение ускорения и номинального крутящего момента к весу

    • КПД: пиковое значение и субъективная зависимость от условий скорости и крутящего момента

    • Топологическая эффективность: коэффициент скрытой мощности

    • Пусковой момент без нагрузки для прямого и обратного хода в % от номинального входного крутящего момента

    • Потери, не зависящие от нагрузки

    • Потеря движения

    • Максимальная скорость ввода

    • Жесткость при кручении

    Наша структура также включает в себя эталонный вариант использования, репрезентативный для нескольких задач pHRI в соответствии с нашим собственным опытом: крутящий момент ускорения более 100 Нм и передаточное число более 1:100, для которых должны быть оптимизированы вес, компактность и эффективность.

    Обзор технологий передачи, используемых в настоящее время в промышленных роботах

    Электрические двигатели, оснащенные механическими трансмиссиями, обычно выбираются в качестве приводов в робототехнике (Rosenbauer, 1995; Scheinman et al., 2016), а также в промышленных роботах. Эти механические трансмиссии почти неизбежно основаны на какой-либо зубчатой ​​​​технологии (Sensinger, 2013).

    Благодаря их большей способности снижать общий вес, а также тому, что электродвигатели, как правило, имеют более высокий КПД при высоких рабочих скоростях, еще одной характеристикой промышленных роботизированных трансмиссий является использование относительно больших коэффициентов передачи (передаточных чисел), обычно превышающих 1:40. (Розенбауэр, 1995).

    Планетарные редукторы: чрезвычайно универсальная платформа

    Планетарные зубчатые передачи (PGT)

    — это компактные, очень универсальные устройства, широко используемые в силовых передачах. Благодаря своей характерной коаксиальной конфигурации и хорошей удельной мощности они особенно подходят для вращательных первичных двигателей, таких как электрические двигатели.

    PGT

    могут использовать две дифференцированные стратегии для достижения высокого коэффициента усиления: (i) добавление нескольких ступеней обычных высокоэффективных PGT (здесь они называются редукторами и представлены на рис. 2) или (ii) использование особенно компактных конфигураций PGT с возможностью получения высокой производительности. передаточные числа.

    Рисунок 2 . Внутреннее устройство редуктора Neugart с указанием его основных элементов, адаптировано из Neugart (2020) с разрешения © Neugart GmbH. Он включает также схему лежащей в его основе топологии.

    Несмотря на то, что использование нескольких ступеней редукторов обеспечивает наилучшее использование высокой эффективности зацепления шестерен и приводит к созданию высокоэффективных редукторов, это обычно приводит к тяжелым и громоздким решениям. С другой стороны, компактные конфигурации PGT могут достигать высоких передаточных чисел в очень компактных формах, но они страдают от удивительно высоких потерь, связанных с высокими виртуальными мощностями (Crispel et al., 2018).

    Особо компактная конфигурация PGT для высоких передаточных чисел была впервые изобретена Вольфромом (1912 г.) и использовалась в редукторах серии RE компании ZF Friedrichshafen AG (ZF), предназначенных для применения в промышленных роботах (Looman, 1996 г.). На эту конфигурацию, показанную на рис. 3, сильно влияет Virtual Power, и ZF представляет собой единственное известное коммерческое применение конфигураций PGT, отличных от обычных редукторов. Хотя производство серии RE было прекращено в 90-х годах, PGT Wolfrom в последнее время вызывают растущий интерес сообщества исследователей робототехники, как мы резюмировали в предыдущей статье авторов (López-García et al., 2019а).

    Рисунок 3 . Внутреннее устройство ZF серии RG Wolfrom PGT для применения в робототехнике адаптировано из Looman (1996) с разрешения © 1998 Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Он включает также схему лежащей в его основе топологии.

    Таблица 1 представляет оценку PGT. Несмотря на то, что размеры PGT RG350 Wolfrom компании ZF завышены для нашего эталона, мы использовали PGT ZF, чтобы попытаться оценить потенциал конфигураций PGT с высоким коэффициентом, основываясь на существующих доказательствах его пригодности для достижения высоких коэффициентов (Арнаудов и Караиванов, 2005; Мульцер, 2010). ; Капелевич и AKGears LLC, 2013).Для редукторов мы выбрали — при поддержке производителей — подходящие решения из портфолио Wittenstein и Neugart. Стоит отметить важную роль, которую играет максимальное передаточное число на ступень в редукторе: в то время как Wittenstein ближе к максимально возможному, учитывая предотвращение контакта между соседними планетами, Neugart выбирает в своей серии PLE (серия PLFE может достигать 1:100). соотношения только в двух каскадах) более строгий подход и, следовательно, требует трех каскадов вместо двух для Виттенштейна, чтобы достичь общего усиления 1:100.Это приводит к менее компактным решениям и более низкой эффективности для приложения 1:100, но позволяет компании Neugart достигать более высоких коэффициентов усиления — до 1:512 — без фундаментальных изменений в весе, размере или эффективности.

    Таблица 1 . Система оценки решений для планетарных зубчатых передач.

    Редукторы

    имеют вес около 4 кг, что нельзя напрямую сравнивать с увеличенным RG350. RG350 имеет форму большего диаметра и меньшей длины, чем редукторы.С точки зрения отношения крутящего момента к весу значения обоих решений кажутся относительно близкими.

    Редукторы

    имеют сильное преимущество в их хорошем КПД (более 90%), которые также менее чувствительны к изменениям условий эксплуатации, а пусковые моменты на холостом ходу очень низкие. Конфигурации с высоким коэффициентом показывают, как сильное ограничение топологической эффективности приводит к снижению эффективности. Это, вероятно, объясняет, почему зубчатые передачи сегодня являются доминирующей технологией PGT в робототехнике.

    PGT

    показывают самые высокие входные скорости (до 8500 об / мин), но их потери движения также самые большие (4–6 угловых минут) в обычных коробках передач. В робототехнике PGT широко использовались в первых промышленных роботах, в то время как в последние десятилетия их использование сильно сократилось, в основном из-за их ограничений по уменьшению люфта. Хотя существуют механизмы, ограничивающие изначально больший люфт PGT, они практически основаны на введении определенной предварительной нагрузки, что отрицательно влияет на их эффективность (Schempf, 1990).

    Harmonic Drives: легкий волновой редуктор с нулевым люфтом

    Редуктор Strain Wave был изобретен Musser (1955) и нашел широкое применение в 70-х годах, первоначально в аэрокосмической отрасли. Его основное космическое применение было в качестве механического элемента трансмиссии в луноходе Аполлона-15 в 1971 году (Schafer et al., 2005).

    Его название связано с характерной деформацией его Flexspline , нежесткой тонкой цилиндрической чашки с зубьями, которая служит выходом.Flexspline входит в зацепление с фиксированным сплошным круглым кольцом с внутренними зубьями шестерни, Circular Spline , в то время как он деформируется вращающейся эллиптической пробкой Wave Generator , как видно на рисунке 4. Этот тип редуктора наиболее обычно называется Harmonic Drive© (HD) из-за очень эффективной стратегии защиты интеллектуальной собственности.

    Рисунок 4 . Внутренняя конфигурация коробки передач Harmonic Drive CSG (слева), адаптированная из Harmonic Drive (2014) с разрешения © Harmonic Drive SE, 2019, и коробка передач E-Cyclo (справа), адаптированная из SUMITOMO (2020) с разрешения © 2020 Sumitomo Drive Германия ГмбХ.Также включена схема лежащей в их основе топологии KHV, которая использовалась для расчета коэффициента скрытой мощности в Приложении I.

    Для сравнительного анализа мы выбрали два подходящих редуктора Harmonic Drive: CSD-25-2A, предназначенный для интеграции в роботизированный шарнир для обеспечения адекватных структурных граничных условий, и сверхлегкий редуктор CSG-25-LW, представляющий собой конструктивно достаточное решение, которые можно более непосредственно сравнить с другими технологиями. Совсем недавно SUMITOMO представила новый редуктор E-CYCLO, также основанный на волновом принципе действия.SUMITOMO предоставила нам доступ к своему последнему каталогу (SUMITOMO, 2020), что позволило нам включить его в наш тест (таблица 2). Еще одна интересная волна деформации, очень похожая на Harmonic Drive, недавно была представлена ​​компанией GAM в своей серии роботизированных коробок передач, которая также включает в себя планетарные зубчатые передачи и циклоидные приводы (GAM, 2020).

    Таблица 2 . Структура оценки решений для волн деформации.

    Выбранная модель CSG имеет значительно больший крутящий момент, чем указано в нашем эталонном тесте.Форма характеризуется большими диаметрами, чем длинами, а вес значительно ниже, чем у других технологий, что приводит к лучшим отношениям крутящего момента к весу среди анализируемых технологий. Действительно, характерное зацепление с несколькими зубьями обеспечивает большее сопротивление крутящему моменту, чем в PGT, что делает эту технологию очень подходящей для соединений ближе к рабочему столу, где они часто встречаются в современных промышленных роботах.

    Пиковый КПД ниже, чем у редукторов, и ближе к RG350, а КПД особенно чувствителен к условиям эксплуатации.Поезда Strain Wave демонстрируют большие независимые от нагрузки потери и пусковые моменты без нагрузки, особенно в условиях обратного движения, которые становятся особенно важными для высоких скоростей и/или низких крутящих моментов (Harmonic Drive, 2014). Для роботизированных устройств HRI, подверженных частым изменениям скорости и полезной нагрузки в сочетании с обменом энергией между роботизированным устройством и пользователем, это означает, что средняя эффективность быстро падает ниже 40–50% (López-García et al., 2019b). Заслуживает внимания также их большой коэффициент скрытой мощности, указывающий на одновременное наличие высоких крутящих моментов и скоростей в зацеплениях зубьев, что также помогает объяснить относительно низкий КПД.

    Вновь благодаря зацеплению с несколькими зубьями можно достичь потерянных перемещений менее 1 угловой минуты, что дает этому редуктору сильное преимущество, помогающее Harmonic Drives найти широкое применение в промышленных роботах. Они смогли вытеснить PGT из многих приложений, особенно после значительного улучшения характеристик в результате новой геометрии зубьев, представленной этой компанией в 90-х годах, что также улучшило линейность жесткости (Slatter, 2000).

    В прошлом максимальная входная скорость была сильным ограничением для использования редукторов HD (Schempf, 1990), но новые усовершенствования и усовершенствования конструкции теперь позволяют им достигать скорости до 7500 об/мин.

    Циклоидные приводы: для высокой прочности и жесткости при кручении

    С момента их изобретения Лоренцем Брареном в 1927 году (Li, 2014) циклоидные приводы нашли применение в основном в лодках, кранах и некотором крупном оборудовании, таком как поезда для прокатки стальных полос или станки с ЧПУ. В циклоидных приводах эксцентричное входное движение создает колебательное циклоидальное движение одного большого планетарного колеса, которое затем преобразуется обратно во вращение выходного вала и приводит к высокой редукционной способности (Gorla et al., 2008), см. рис. 5.

    Рисунок 5 . Внутренняя конфигурация циклоидных приводов SUMITOMO Fine Cyclo F2C-A15 и Fine Cyclo F2C-T155 с указанием основных элементов адаптирована из SUMITOMO (2017) с разрешения © 2017 Sumitomo Cyclo Drive Germany GmbH. Он включает также схему лежащих в его основе топологий.

    Таблица 3 включает лидера рынка (NABTESCO RV) в этом сегменте и основных претендентов (SPINEA и SUMITOMO). RV от NABTESCO и серия Fine-Cyclo T от SUMITOMO включают обычную ступень PGT с предварительной передачей.Полезная нагрузка этих устройств больше, чем требуется для нашего теста, и приводит к большому весу. Это уже дает ценную информацию: более компактные решения недоступны на рынке и, согласно информации, предоставленной некоторыми производителями, менее интересны, поскольку требуют предельной точности изготовления и в конечном итоге приводят к высоким затратам.

    Таблица 3 . Структура оценки решений циклоидного привода.

    Формы аналогичны формам волновых редукторов, а вес больше и ближе к весу PGT по вышеупомянутым причинам.Отношение крутящего момента к весу больше, чем у PGT, но немного ниже, чем у волновых редукторов. Основное преимущество циклоидных приводов заключается именно в их способности выдерживать большие нагрузки и особенно ударные нагрузки, а также в малом объеме технического обслуживания.

    Пиковый КПД выше, чем у волновых редукторов, и ближе к КПД PGT, но КПД сильно зависит от условий эксплуатации (Mihailidis et al., 2014), а как пусковой момент без нагрузки, так и коэффициент скрытой мощности высоки. аналогичны волновым редукторам.

    Хотя они, как правило, создают некоторый люфт, например, если его часто компенсируют в их конструкции, чтобы достичь уровней, сравнимых с редукторами с волновой деформацией, вероятно, за счет немного более высокого трения. Их жесткость на кручение является самой большой из проанализированных технологий коробок передач.

    Циклоидные приводы

    имеют врожденное ограничение, связанное с высокими входными скоростями, вызванное наличием большого и относительно тяжелого планетарного (кулачкового) колеса, что приводит к большим инерциям и дисбалансу.Это мотивирует использование обычно двух планетарных колес, расположенных последовательно и смещенных на 180 градусов друг к другу, чтобы устранить дисбаланс, уменьшить вибрации и обеспечить более высокие входные скорости. Это объясняет, как благодаря комбинированию циклоидных приводов со ступенями предварительной передачи, состоящими из обычных ступеней PGT, циклоидные приводы получили широкое распространение в робототехнике. Такое расположение повышает эффективность, снижает чувствительность к высоким входным скоростям и обеспечивает легкую адаптацию их передаточных чисел.В 90-х Harmonic Drives доминировали на рынке роботизированных коробок передач, но усовершенствования в циклоидной технологии позволили циклоидным приводам начать завоевывать территорию сначала в Японии, а затем и в других странах (Rosenbauer, 1995). В настоящее время такие производители, как NABTESCO, SUMITOMO или NIDEC, предлагают циклоидные гибриды с интегрированной предварительной передачей PGT, охватывающие более 60% рынка роботизированных коробок передач, и поэтому они стали новой доминирующей технологией, особенно для проксимальных суставов, подверженных более высоким нагрузкам и меньшим ограничениям по весу (WinterGreen). исследования, 2018).

    Наконец, также стоит упомянуть наличие относительно больших пульсаций момента, которые вносят нелинейности и усложняют их контроль. Эта пульсация крутящего момента связана с необходимостью использования циклоидных профилей зубьев, чтобы избежать взаимодействия зубьев между большими планетарными колесами и зубчатым венцом, что делает эти устройства чрезвычайно чувствительными к изменениям межцентрового расстояния, вызванным даже небольшими производственными ошибками. Существует несколько попыток улучшить эту ситуацию с использованием эвольвентных зубьев — менее чувствительных к изменениям межосевого расстояния — с уменьшенными углами давления и/или коэффициентами контакта для минимизации радиальных сил и повышения эффективности (Morozumi, 1970), а также с использованием других форм не -эвольвентные зубы (Коряков-Савойский и др., 1996; Хлебаня и Куловец, 2015).

    Обзор новых технологий передачи для робототехники

    Усилитель крутящего момента REFLEX

    Genesis Robotics привлекла большое внимание в сообществе робототехники появлением двигателя с прямым приводом LiveDrive © . Согласно Genesis, LiveDrive в двух доступных топологиях — с радиальным и осевым потоками — обеспечивает эталонную производительность по соотношению крутящего момента к весу. Двигатель с осевым потоком может достигать 15 Нм/кг, в то время как радиальный поток ограничен максимум 10 Нм/кг.

    Чтобы расширить спектр своего применения, Genesis Robotics представила совместимый редуктор под названием Reflex , показанный на рис. и поэтому ориентирован на передаточные числа ниже 1:30, он также способен обеспечить более высокие передаточные числа до 1:400 (GENESIS, 2018).

    Рисунок 6 . Внутренняя конфигурация и основные элементы редуктора Reflex адаптированы из GENESIS Robotics (2020) с разрешения © Genesis Robotics, 2019.Он включает также схему лежащей в его основе топологии.

    В основе лежит топология Wolfrom PGT с несколькими планетарными дисками меньшего размера (Klassen, 2019), в которой реакционное (неподвижное) кольцевое зубчатое колесо разделено на две части для целей балансировки в соответствии с конструкцией, первоначально предложенной Россманом (1934) и использовавшейся в качестве ну и в Hi-Red gear Tomcyk (2000).

    В редукторе Reflex выходное кольцо также является разъемным для облегчения сборки со спиральными зубьями. Еще одним интересным аспектом этой конструкции является лентовидная форма сателлитов, которая, по мнению авторов, связана с возможностью предварительной загрузки системы для достижения нулевого люфта, который, по утверждению Genesis, возможен с этой коробкой передач.По словам компании, гибкость пластиковых планетарных колес также способствует уменьшению люфта.

    К сожалению, пока недоступны независимые тесты, подтверждающие данные характеристики, и на данный момент нет официальных данных, в частности, об эффективности от Genesis, поэтому в Таблице 4 приведено только значение коэффициента скрытой мощности, полученное из его топологии.

    Таблица 4 . Структура оценки новых технологий коробок передач.

    Таким образом, несмотря на то, что лежащая в основе топология Wolfrom указывает на то, что эффективность, безусловно, будет сложной задачей, эта инновационная коробка передач иллюстрирует большой потенциал, доступный для переосмысления существующих технологий и их адаптации к будущим потребностям в робототехнике. Genesis Robotics недавно вступила в интересное партнерство с известными промышленными компаниями, такими как Koch Industries Inc. и Demaurex AG.

    Дорога Архимеда

    IMSystems из Нидерландов является дочерней компанией Делфтского технологического университета, созданной в 2016 году для использования изобретения Archimedes Drive (Schorsch, 2014).

    Привод Archimedes снова повторяет топологию редуктора Wolfrom (также с разрезным зубчатым венцом в некоторых конструкциях), но включает революционную инновацию в использовании роликов вместо зубчатых колес, чтобы заменить контакты зубьев контактами качения, см. рис. 7. Контролируемая деформация роликовых сателлитов позволяет передавать крутящий момент между сателлитами аналогично колесам автомобиля.

    Рисунок 7 . Внутренняя конфигурация Archimedes Drive с изображением его планет Flexroller адаптирована из IMSystems (2019) с разрешения © Innovative Mechatronic Systems B, 2019.V., со схемой лежащей в его основе топологии.

    Производительность, показанная в таблице 4, взятой из брошюры компании (IMSystems, 2019) и доступной по запросу, показывает, что использование топологии Wolfrom дает этому устройству возможность достигать очень высоких передаточных чисел в компактной форме, но это также приводит к низкой топологической эффективности. По данным IMSystems, замена контакта зубьев шестерни на контакт качения способствует минимизации контактных потерь, что, в частности, при передаче крутящего момента между планетарным валом и кольцевыми роликами должно компенсировать высокий коэффициент скрытой мощности и привести к максимальной эффективности. около 80% (IMSystems, 2019).Данные по пусковым моментам или независимым от нагрузки потерям не предоставляются.

    Чтобы обеспечить передачу высокого крутящего момента без проскальзывания, деформация планетарных роликов, а также производственные допуски редуктора должны строго контролироваться. Это представляет собой одну из основных технологических проблем и является основой инноваций, представленных этой технологией (Schorsch, 2014).

    NuGear

    СТАМ с.р.л. — частная инжиниринговая компания из Генуи, которая помогла разработать роботизированное соединение для робота-гуманоида I-Cub.Их NuGear представляет собой нутирующий редуктор, который изначально был задуман (Barbagelata and Corsini, 2000) для космических приложений, но может развить свой потенциал и для робототехники за счет исследования альтернативных производственных средств.

    Пока еще нет общедоступной информации о рабочих характеристиках этого редуктора, что означает, что мы можем предоставить здесь только предварительный анализ его топологии и результирующих характеристик, которые можно ожидать на основе ограниченной информации, доступной в основном из проекта Caxman EU ( CAxMan, 2020), для которого NuGear был вариантом использования, и из доступных патентов (Barbagelata et al., 2016).

    На рис. 8 внутренняя структура NuGear представлена ​​с использованием эквивалентной конфигурации PGT, в которой нутатный аспект абстрагируется для облегчения понимания. При этом становится ясно, что NuGear напоминает два PGT Wolfrom, для которых несущая используется в качестве входа, соединенных последовательно, и где каждый из них соответствует одному из двух этапов, определенных в Barbagelata et al. (2016). Это еще раз указывает на то, что в этой коробке передач будут присутствовать относительно высокие коэффициенты скрытой мощности.Для передаточного числа 1:100 и при условии сбалансированного усиления 1:10 на каждой из двух ступеней, как это предложено в Barbagelata et al. (2016), с помощью уравнений, полученных в Приложении I, мы получаем коэффициент скрытой мощности, равный 32, что указывает на аналогичную топологическую эффективность эффективности Wolfrom PGT.

    Рисунок 8 . Внутренняя конфигурация двухступенчатого редуктора NuGear для версии с оппозитными планетарными контактами адаптирована из CAxMan (2020) с разрешения © Stam S.r.l. Он включает также схему лежащей в его основе топологии.

    Остается подтвердить, в какой степени использование методов аддитивного производства может помочь STAM s.r.l. уменьшить большие производственные затраты на конические зубчатые колеса, а также может ли операция нутации обеспечить достаточную надежность и более компактную форму, что может открыть дверь для ее использования в области робототехники (CAxMan, 2020).

    Двусторонний привод

    Компания FUJILAB в Иокогаме предложила в Fujimoto (2015) редуктор с высоким обратным ходом для робототехники, который особенно подходит для работы без датчика крутящего момента (Kanai and Fujimoto, 2018).

    Как видно на Рисунке 9, конфигурация этого устройства снова такая же, как и у Wolfrom PGT. Используя эту топологию, Fujimoto et al. смогли достичь при передаточном числе 1:102 КПД прямого хода 89,9% и КПД заднего хода 89,2%. Пусковой момент без нагрузки в направлении обратного хода составил 0,016 Нм в коробке передач с внешним диаметром ~ Φ50 мм (Kanai and Fujimoto, 2018). Стратегия, используемая для достижения такой высокой эффективности с топологией Wolfrom, заключается в оптимизации коэффициентов сдвига профиля (Fujimoto and Kobuse, 2017).

    Рисунок 9 . Внутренняя конфигурация двустороннего привода, высокоэффективного редуктора, способного достигать передаточного числа 1:102 с использованием топологии Wolfrom, любезно предоставлена ​​© Yasutaka Fujimoto.

    Эти многообещающие результаты — см. Таблицу 4 — показывают, что выравнивание отношений подхода и углубления за счет оптимизации коэффициентов сдвига профиля может привести к чрезвычайно высокой эффективности построения сетки. Насколько известно авторам, эта стратегия была первоначально предложена Hori and Hayashi (1994) и особенно интересна в топологии Wolfrom, где она может в конечном итоге обеспечить эффективность выше 90% в сочетании с высокими передаточными числами и компактными топологиями.

    Подшипник шестерни привода

    После новаторской работы в этой области Джона М. Враниша из НАСА, которая привела к изобретению планетарной передачи без водила Вранишем (1995 г.) и подшипников с неполным зубчатым зацеплением (Враниш, 2006 г.), NASA Goddard Space Flight Center представил свою концепцию нового зубчато-подшипникового привода Weinberg et al. (2008).

    Северо-восточный университет в Бостоне продолжил разработку этого нового привода для применения в роботизированных соединениях.Как видно на рис. 10, он включает в себя редуктор Wolfrom, приспособленный для включения безводиловой конструкции Vranish и зубчатых подшипников. Зубчатые подшипники представляют собой контакты качения, которые предусмотрены для каждой пары зацеплений шестерен в соответствии с их делительным диаметром и снижают нагрузку на подшипники редуктора (Brassitos et al., 2013). Эта топология обеспечивает удобную интеграцию электродвигателя, который поэтому встроен в полую область, предусмотренную внутри большого солнечного зубчатого колеса, в конфигурации, особенно предназначенной для космических приложений (Brassitos and Jalili, 2017).

    Рисунок 10 . Внутренняя конфигурация зубчато-подшипникового привода, включая встроенный бесщеточный двигатель, адаптированная из Brassitos and Jalili (2017) с разрешения © 2017 Американского общества инженеров-механиков ASME. Справа также показана базовая топология Вольфрома с расщепленным реакционным кольцом.

    В Brassitos and Jalili (2018) металлический прототип зубчато-подшипникового привода с передаточным числом 1:40 характеризуется жесткостью, трением и кинематической ошибкой.Измерения полностью соответствуют измерениям FUJILAB и подтверждают низкий пусковой крутящий момент без нагрузки в этой конфигурации (0,0165 Нм для внешнего диаметра редуктора ~Φ100 мм). После экспериментального измерения жесткости, трения и кинематической погрешности их привода (Brassitos and Jalili, 2018) они интегрировали эти значения в динамическую модель, которая затем была смоделирована и сравнена с скоростной характеристикой разомкнутого контура системы при свободном синусоидальном движении, показав хорошие результаты. корреляции и предполагает очень удобную высокую линейность передачи.

    Предварительные измерения показали хороший комбинированный КПД двигателя и редуктора Wolfrom с передаточным числом 1:264 (Brassitos et al., 2013), что не очень хорошо коррелирует с расчетным коэффициентом скрытой мощности, равным 196. Эффективность не измерялась. снова в центре внимания недавних статей авторов, и мы, к сожалению, не смогли на данный момент подтвердить окончательные уровни эффективности, которых могут достичь новые прототипы.

    В любом случае привод с зубчатым подшипником предлагает очень интересные возможности для использования потенциала топологии Вольфрома в робототехнике.Возможность отказаться от держателя и встроить электродвигатель внутрь редуктора в общем корпусе приводит к впечатляюще компактным конструкциям. Возможность использования шаговых роликов с зубчатыми подшипниками для снижения радиальной нагрузки на подшипники также является многообещающим вариантом для повышения компактности и повышения эффективности (Brassitos et al., 2019).

    Галактика Драйв

    Schreiber and Schmidt (2015) защищает основные инновации, включенные в Galaxie Drive, редуктор, который WITTENSTEIN в настоящее время выводит на рынок прецизионных редукторов через свой стартап Wittenstein Galaxie GmbH, созданный в апреле 2020 года.

    Хотя техническое описание и подробная информация еще не доступны, принцип работы и ожидаемые выгоды также были раскрыты. В Galaxie Drive используется новый кинематический подход, основанный на линейном направлении одиночного зуба в зубчатом держателе , но, по мнению этих авторов, его топология напоминает топологию Strain Wave Gear, см. рис. 11. Гибкий сплайн заменен зубчатым Несущий элемент, включающий два ряда отдельных зубьев, выполненных с возможностью радиального перемещения и зацепления с круговым шлицем, поскольку вращающийся полигональный вал выполняет роль генератора волн с многоугольным периметром (Schreiber and Röthlingshöfer, 2017).Таким образом, несколько отдельных зубьев входят в зацепление с круговым шлицем одновременно, как и в Harmonic Drive. Это, вместе с высокоустойчивым к крутящему моменту двухточечным контактом между каждым отдельным зубом и держателем зубов, обеспечивает этому устройству характерный нулевой люфт, высокую жесткость на кручение и эталонную способность отношения крутящего момента к весу, по словам производителя.

    Рисунок 11 . Деталь зацепления зубьев коробки передач Galaxy (R) DF адаптирована из Schreiber (2015) с разрешения © 2020 Wittenstein Galaxie GmbH.Он включает схему базовой топологии KHV.

    В прямом обмене представители Wittenstein подтвердили, что кажущаяся проблема трения между отдельными зубьями и их направляющим круглым кольцом решена, и Galaxie может достигать максимальной эффективности более 90%. Из-за лежащей в его основе конфигурации KHV ожидаются большие коэффициенты скрытой мощности, но пока невозможно получить более глубокое представление об эффективности зацепления, которое будет результатом радиального перемещения зубьев, которое включает в себя новую логарифмическую спиральную боковую поверхность зуба (Michel, 2015).

    Первоначально Galaxie Drive предназначался для точного машиностроения, где высокая жесткость и сопротивление крутящему моменту могут помочь увеличить скорость и повысить производительность. В будущем мы, безусловно, сможем оценить потенциал этой инновационной технологии и для роботизированных приложений.

    Обсуждение

    Новое поколение робототехнических устройств меняет приоритеты в выборе адекватных редукторов. Вместо предельной точности на высоких скоростях к этим устройствам предъявляются более строгие требования с точки зрения легкости и очень эффективных механических устройств усиления.

    Сверхлегкие тензоволновые приводы (HD, E-cyclo), безусловно, в очень хорошем состоянии для удовлетворения этих потребностей, что подтверждается их нынешним доминированием в области коботов. При рассмотрении волнового привода для роботизированной задачи pHRI работа при низких крутящих моментах и ​​скоростях должна быть сведена к минимуму, если требуется максимизировать эффективность. Хотя их оптимизированная геометрия зубьев способствует более линейной жесткости на кручение, трение остается сильно нелинейным и зависит от направления, что также накладывает определенные ограничения на использование.Храповой механизм вследствие ударной нагрузки является еще одним ограничением, которое следует учитывать для коробки передач этого типа, чего не должно быть у E-Cyclo (SUMITOMO, 2020).

    Cycloid Drives прошли долгий путь, чтобы в конечном итоге стать доминирующей технологией в промышленных роботах. Благодаря технологическим достижениям, направленным на улучшение ограничений по люфту и входной скорости, они теперь могут обеспечивать хорошую точность с приемлемой эффективностью, несмотря на высокие коэффициенты скрытой мощности, возникающие в результате базовой топологии KHV, эквивалентной топологии волновых приводов.Использование ступени предварительного зубчатого зацепления также вносит важный вклад в достижение этой цели за счет повышения базовой топологической эффективности. Сверхлегкие конструкции, такие как SPINEA, демонстрируют интересный потенциал, но в конечном итоге потребуются более революционные подходы, такие как пластиковые материалы, для удовлетворения потребностей более легких коробок передач и больших передаточных чисел, необходимых для HRI. Пока это не станет возможным, циклоидные приводы можно рассматривать только для больших полезных нагрузок, когда их больший вес и результирующая инерция не являются критическими для работы.Когда предельная точность не требуется, мер по компенсации люфта можно избежать в пользу повышения эффективности и снижения пусковых моментов. В любом случае следует позаботиться о том, чтобы адекватно справляться с пульсациями крутящего момента, и, вероятно, потребуется сохранить ступень предварительного переключения, чтобы обеспечить высокие входные скорости двигателя.

    Невозможность планетарных редукторов уменьшить люфт при сохранении хороших характеристик и ограничения жесткости на кручение ограничивают их использование в промышленной робототехнике. Тем не менее, PGT чрезвычайно универсальны, о чем свидетельствует их широкое использование во многих современных промышленных устройствах.И они по своей природе эффективны, надежны и относительно просты — дешевы — в производстве. Это может объяснить недавний интерес робототехников к PGT, а также то, почему пять из шести изученных здесь инновационных редукторов основаны на конфигурации PGT с высоким передаточным числом: топологии Wolfrom. Многообещающими характеристиками являются лучшая топологическая эффективность в сочетании с улучшением эффективности зацепления за счет модификации профиля или еще один шаг вперед, заключающийся в замене зубьев роликовыми контактами. В сочетании с возможностями, открываемыми их полой топологией, эти элементы потенциально могут привести к возвращению PGT в робототехнику.

    Наше исследование показывает, что большая универсальность технологий редукторов, используемых в робототехнике, представляет собой серьезную проблему для прямого сравнения их характеристик. Как показывают примеры люфта и максимальной входной скорости, адекватные модификации конструкции могут соответствующим образом компенсировать большинство первоначальных слабых мест определенной технологии за счет компромиссов в других аспектах, обычно включая эффективность, размер, вес и стоимость. Точно так же большие коэффициенты скрытой мощности указывают на значительный топологический недостаток с точки зрения эффективности, но его также можно — по крайней мере частично — компенсировать соответствующими модификациями.Таким образом, эффект обучения заключается в том, что выбор подходящей технологии редуктора для определенного применения pHRI является чрезвычайно сложным процессом, требующим глубокого понимания основных недостатков, возможностей улучшения и производных компромиссов каждой технологии. Следовательно, наша первоначальная цель исследования, заключающаяся в том, чтобы внести вклад в простую таблицу выбора, способную помочь неопытным инженерам-робототехникам в выборе подходящих технологий редукторов для их роботизированных устройств, не может быть достигнута.Вместо этого в этом документе собраны и объяснены основные параметры выбора и связанные с ними проблемы в каждой из доступных технологий, чтобы помочь инженерам-робототехникам pHRI развить необходимые навыки, необходимые для осознанного выбора подходящей, индивидуально оптимизированной коробки передач.

    Два важных аспекта роботизированных редукторов для pHRI, к сожалению, не могут быть адекватно оценены в нашем исследовании на данном этапе: шум и стоимость. По мере того, как роботизированные устройства приближаются к человеку, шум привлекает все больше внимания робототехников.Коробки передач, безусловно, представляют собой важный источник шума (воздушного и структурного), но, к сожалению, два основных ограничения рекомендуют исключить шум из нашего анализа на данном этапе. Во-первых, большинство производителей редукторов еще не предоставляют количественные оценки шумовых характеристик, а когда они это делают, они, как правило, следуют другим методам испытаний, которые также не особенно подходят для условий эксплуатации в pHRI. Во-вторых, современные технологии коробок передач все еще должны пройти процесс оптимизации шума.

    Стоимость также является важным параметром, позволяющим сделать технологии pHRI более доступными, и поэтому становится важной для выбора подходящих редукторов для будущих робототехнических технологий. К сожалению, и здесь научному сообществу недоступна недостаточная справочная информация, чтобы можно было систематически и объективно оценивать крупномасштабный стоимостной потенциал определенной технологии редукторов. Прежде чем можно будет определить подходящую основу для оценки этого потенциала, требуется большой объем исследовательской работы, которая явно выходит за рамки нашего исследования.

    Эти два ограничения определяют основные рекомендации авторов для интересных будущих направлений исследований. Определение стандартных условий испытаний на воздушный и структурный шум в редукторах, особенно адаптированных к типичным условиям эксплуатации и потребности в pHRI, могло бы позволить провести прямое сравнение различных технологий и способствовать их оптимизации шума. Кроме того, компиляция доступных моделей затрат для производственных процессов, связанных с производством редукторов, и их адаптация к особенностям конкретных технологий, используемых в робототехнике, позволили бы составить основу для оценки крупномасштабного стоимостного потенциала (и барьеров) различные технологии.

    Вклад авторов

    Все авторы принимали участие в предварительной работе, связанной с этой темой исследования, и внесли свой вклад в концептуализацию структуры, представленной в рукописи. PG работал над созданием подходящей системы оценки для проведения анализа редуктора и взял на себя инициативу в написании рукописи и придании ей текущей формы. PG и ES в равной степени способствовали выявлению потенциально подходящих технологий и их анализу с помощью фреймворка.Все авторы прочитали корректуру и внесли свой вклад в окончательную версию статьи.

    Финансирование

    SC, ES (SB Ph.D.) и TV (SB Postdoctoral) являются научными сотрудниками Исследовательского фонда Фландрии — Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek (FWO). Эта работа частично финансировалась исследовательской и инновационной программой Horizon 2020 Европейского Союза в рамках соглашения о гранте № 687662 — проект SPEXOR.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Благодарности

    Авторы выражают благодарность профессору Ясутаке Фудзимото из Йокогамского национального университета, а также компаниям Neugart GmbH, Harmonic Drive SE, Sumitomo Drive Germany GmbH, Genesis Robotics, Innovative Mechatronic Systems B.V., Stam s.r.l. и Wittenstein Galaxy GmbH за любезную поддержку и разъяснения, а также за предоставление нам разрешения на использование включенных изображений их устройств.

    Дополнительный материал

    Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frobt.2020.00103/full#supplementary-material

    Ссылки

    Альбу-Шеффер, А., Айбергер, О., Гребенштейн, М., Хаддадин, С., Отт, К., Уимбок, Т., и др. (2008). Мягкая робототехника. Робот IEEE. автомат. Маг. 15, 20–30. doi: 10.1109/MRA.2008.927979

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Аригони, Р., Кониньи, Э., Мусолеси, М., Горла, К., и Конкли, Ф. (2010). «Планетарные редукторы: эффективность, люфт, жесткость» в Международной конференции VDI по зубчатым передачам (Мюнхен).

    Академия Google

    Арнаудов К. и Караиванов Д. (2005). «Высшие составные планетарные зубчатые передачи» в Международной конференции VDI по зубчатым передачам , Vol. 1904 г. (Мюнхен: VDI-Bericht), 327–344.

    Барбагелата, А., и Корсини, Р. (2000). Riduttore Ingranaggi Conici Basculanti . Патент Италии № IT SV20000049A1. Рим: Ufficio Italiano Brevetti e Marchi.

    Барбагелата, А., Эллеро, С., и Ландо, Р. (2016). Планетарный редуктор .Европейский патент № EP2975296A2. Мюнхен: Европейское патентное ведомство.

    Брасситос, Э., и Джалили, Н. (2017). Проектирование и разработка малогабаритного высокомоментного роботизированного привода для космических механизмов. Дж. Мех. Робот. 9, 061002-1–061002-11. дои: 10.1115/1.4037567

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Брасситос, Э., и Джалили, Н. (2018). «Определение характеристик жесткости, трения и кинематической ошибки в приводных трансмиссиях с зубчатыми подшипниками», в ASME 2018 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference (Квебек: цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков).дои: 10.1115/DETC2018-85647

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Brassitos, E., Mavroidis, C., and Weinberg, B. (2013). «Привод с зубчатым подшипником: новый компактный привод для роботизированных соединений», в ASME 2013 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference (Портленд, Орегон: цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков). дои: 10.1115/DETC2013-13461

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Брасситос, Э., Вайнберг Б., Цинчао К. и Мавроидис К. (2019). Контактная система изогнутых подшипников . Патент США № US10174810B2. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам.

    Академия Google

    Каланка, А., Мурадор, Р., и Фиорини, П. (2015). Обзор алгоритмов податливого управления роботами с жесткой и фиксированной податливостью. IEEE/ASME Trans. мех. 21, 613–624. doi: 10.1109/ТМЕЧ.2015.2465849

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Карбоне, Г., Мангиаларди, Л., и Мантриота, Г. (2004). Сравнение характеристик полных и полутороидальных тяговых приводов. Мех. Мах. Теория 39, 921–942. doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2004.04.003

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сетинкунт, С. (1991). Вопросы оптимального проектирования в высокоскоростных высокоточных сервосистемах движения. Мехатроника 1, 187–201. дои: 10.1016/0957-4158(91)

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Чен, К.и Анхелес, Дж. (2006). Поток виртуальной мощности и механические потери мощности в планетарных зубчатых передачах. ASME J. Мех. Дес. 129, 107–113. дои: 10.1115/1.2359473

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Чен Д. З. и Цай Л. В. (1993). Кинематический и динамический синтез зубчатых робототехнических механизмов. Дж. Мех. Дес. 115, 241–246. дои: 10.1115/1.23

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Криспель, С., Лопес-Гарсия, П., Верстратен Т., Конвенс Б., Саренс Э., Вандерборхт Б. и Лефебер Д. (2018). «Представляем составные планетарные шестерни (C-PGT): компактный способ достижения высоких передаточных чисел для носимых роботов», в International Symposium on Wearable Robotics (Пиза), 485–489. дои: 10.1007/978-3-030-01887-0_94

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Де Сантис, А., Сицилиано, Б., Де Лука, А., и Бикки, А. (2008). Атлас физического взаимодействия человека и робота. Мех.Мах. Теория 43, 253–270. doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2007.03.003

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Дель Кастильо, Дж. М. (2002). Аналитическое выражение КПД планетарных зубчатых передач. Мех. Мах. Теория 37, 197–214. doi: 10.1016/S0094-114X(01)00077-5

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Дрессчер, Д., де Врис, Т. Дж., и Страмиджиоли, С. (2016). «Выбор мотор-редуктора для повышения энергоэффективности», в Международная конференция IEEE по передовой интеллектуальной мехатронике (AIM) (Банф, AB: IEEE), 669–675, 2016 г.doi: 10.1109/AIM.2016.7576845

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Фудзимото, Ю. (2015). Планетарная передача и метод ее проектирования . Патент Японии № JP2015164100. Токио: Патентное ведомство Японии.

    Фудзимото Ю. и Кобусе Д. (2017). «Роботизированные приводы с высоким обратным ходом», на Международном семинаре IEEJ по обнаружению, срабатыванию, управлению движением и оптимизации (SAMCON) (Нагаока), IS2–1.

    ГАМ (2020). Волновой редуктор GSL .Каталог.

    ГЕНЕЗИС (2018). Усилитель крутящего момента Reflex — залог будущего движения . Техническое обновление Общение.

    Гиберти, Х., Чинквемани, С., и Леньяни, Г. (2010). Влияние механических характеристик трансмиссии на выбор мотор-редуктора. Мехатроника 20, 604–610. doi: 10.1016/j.mechatronics.2010.06.006

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Жирар, А., и Асада, Х. Х. (2017). Использование динамики естественной нагрузки с приводами с переменным передаточным числом. Робот IEEE. автомат. лат. 2, 741–748. doi: 10.1109/LRA.2017.2651946

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Горла, К., Даволи, П., Роза, Ф., Лонгони, К., Чиоцци, Ф., и Самарани, А. (2008). Теоретический и экспериментальный анализ циклоидного редуктора. Дж. Мех. Дес. 130:112604. дои: 10.1115/1.2978342

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Groothuis, S.S., Folkertsma, G.A., and Stramigioli, S. (2018). Общий подход к достижению стабильности и безопасного поведения в распределенных роботизированных архитектурах. Фронт. Робот. АИ 5:108. doi: 10.3389/frobt.2018.00108

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Хаддадин, С., Альбу-Шеффер, А., и Хирцингер, Г. (2009). Требования к безопасным роботам: измерения, анализ и новые идеи. Междунар. Дж. Робот. Рез , 28, 1507–1527. дои: 10.1177/0278364

    3970

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Хаддадин, С., и Крофт, Э. (2016). «Физическое взаимодействие человека и робота», в Springer Handbook of Robotics (Cham: Springer), 1835–1874.дои: 10.1007/978-3-319-32552-1_69

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    HALODI Robotics (2018). МОТОР ПРЯМОГО ПРИВОДА Revo1™ [брошюра], Moss. Доступно в Интернете по адресу: https://www.halodi.com/revo1 (по состоянию на 30 апреля 2020 г.).

    Хэм Р.В., Шугар Т.Г., Вандерборхт Б., Холландер К.В. и Лефебер Д. (2009). Совместимые конструкции приводов. Робот IEEE. автомат. Маг. 16, 81–94. doi: 10.1109/MRA.2009.933629

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Гармоник Драйв А.G. (2014) Технические данные Наборы компонентов CSD-2A . Каталог.

    Хлебаня, Г., и Куловец, С. (2015). «Разработка плоскоцентрической коробки передач на основе S-образной геометрии», в 11. Kolloquium Getriebetechnik (Мюнхен), 205–216.

    Академия Google

    Хоган, Н. (1984). «Контроль импеданса: подход к манипулированию», , 1984 г., Американская конференция по управлению, (Сан-Диего, Калифорния: IEEE), 304–313. doi: 10.23919/ACC.1984.4788393

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Хори, К.и Хаяши И. (1994). Максимальная эффективность традиционных механических парадоксальных планетарных передач для редуктора. Пер. Япония. соц. мех. англ. 60, 3940–3947. doi: 10.1299/kikaic.60.3940

    Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Хантер, И.В., Холлербах, Дж.М., и Баллантайн, Дж. (1991). Сравнительный анализ приводных технологий для робототехники. Робот. Ред. 2, 299–342.

    Академия Google

    IMSystems (2019). Архимед Драйв.IMSystems—Drive Innovation [брошюра], Делфт.

    Икбал, Дж., Цагаракис, Н. Г., и Колдуэлл, Д. Г. (2011). «Проектирование носимого оптимизированного ручного экзоскелета с прямым приводом», в Международной конференции по достижениям в области компьютерно-человеческих взаимодействий (ACHI) (Gosier).

    Реферат PubMed | Академия Google

    Канаи Ю. и Фудзимото Ю. (2018). «Управление без датчика крутящего момента для экзоскелета с приводом с использованием приводов с сильным обратным ходом», в IECON 2018–44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (Вашингтон, округ Колумбия: IEEE), 5116–5121.doi: 10.1109/IECON.2018.85

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Капелевич А. и ООО «АКГирс» (2013 г.). Анализ планетарных приводов с высоким передаточным числом. Соотношение 3, 10.

    Академия Google

    Караяннидис Ю., Друкас Л., Папагеоргиу Д. и Доулгери З. (2015). Управление роботом для выполнения задач и повышения безопасности при ударе. Фронт. Робот. АИ 2:34. doi: 10.3389/frobt.2015.00034

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Кашири, Н., Abate, A., Abram, S.J., Albu-Schaffer, A., Clary, P.J., Daley, M., et al. (2018). Обзор принципов энергоэффективного движения роботов. Фронт. Робот. АИ 5:129. doi: 10.3389/frobt.2018.00129

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ким, Дж., Парк, Ф.К., Пак, Ю., и Шизуо, М. (2002). Проектирование и расчет сферической бесступенчатой ​​трансмиссии. Дж. Мех. Дез . 124, 21–29. дои: 10.1115/1.1436487

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Классен, Дж.Б. (2019). Дифференциальный планетарный редуктор . Международный патент № WO2019/051614A1. Женева: Всемирная организация интеллектуальной собственности, Международное бюро.

    Академия Google

    Коряков-Савойский Б., Алексахин И. и Власов И. П. (1996). Система передач . Патент США № US5505668A. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам.

    Академия Google

    Ли, С. (2014). «Новейшие технологии проектирования зубчатых передач с большими передаточными числами», в Proceedings of International Gear Conference (Lyon), 427–436.дои: 10.1533/9781782421955.427

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Луман, Дж. (1996). Zahnradgetriebe (редукторные механизмы) . Берлин: Springer-Verlag. дои: 10.1007/978-3-540-89460-5

    Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Лопес-Гарсия П., Криспель С., Верстратен Т., Саеренс Э., Конвенс Б., Вандерборхт Б. и Лефебер Д. (2018). «Проектирование планетарного редуктора для активной носимой робототехники на основе анализа режимов и последствий отказа (FMEA)», Международный симпозиум по носимой робототехнике (Пиза), 460–464.дои: 10.1007/978-3-030-01887-0_89

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Лопес-Гарсия П., Криспель С., Верстратен Т., Саэренс Э., Вандерборхт Б. и Лефебер Д. (2019a). «Коробки передач Wolfrom для легкой робототехники, ориентированной на человека», в Proceedings of the International Conference on Gears 2019 (Мюнхен: VDI), 753–764.

    Лопес-Гарсия П., Криспель С., Верстратен Т., Саренс Э., Вандерборхт Б. и Лефебер Д. (2019b). «Настройка планетарных зубчатых передач для помощи и воспроизведения человеческих конечностей», в MATEC Web of Conferences (Варна: EDP Sciences), 01014.doi: 10.1051/matecconf/201928701014

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Лафлин, К., Альбу-Шеффер, А., Хаддадин, С., Отт, К., Стеммер, А., Вимбок, Т., и Хирцингер, Г. (2007). Легкий робот DLR: концепции проектирования и управления роботами в среде человека. Индивидуальный робот. Междунар. Дж . 34, 376–385. дои: 10.1108/01439

    0774386

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Макмиллан, Р. Х., и Дэвис, П. Б. (1965). Аналитическое исследование систем разветвленной передачи мощности. Дж. Мех. англ. Наука . 7, 40–47. doi: 10.1243/JMES_JOUR_1965_007_009_02

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Майр, К. (1989). Präzisions-Getriebe für die Automation: Grundlagen und Anwendungsbeispiele . Ландсберг: Verlag Moderne Industrie.

    Мишель, С. (2015). Эволюция логарифмической спирали. Машиненмаркт № . 18, 40–42.

    Михайлидис, А., Атанасопулос, Э., и Оккас, Э. (2014). «Эффективность циклоидного редуктора», International Gear Conference (Lyon Villeurbanne), 794–803.дои: 10.1533/9781782421955.794

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Морозуми, М. (1970). Эвольвентное внутреннее зацепление со смещенным профилем . Патент США № US3546972A. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам.

    Академия Google

    Мюллер, HW (1998). Die Umlaufgetriebe: Auslegung und vielseitige Anwendungen . Берлин; Гейдельберг: Springer-Verlag. дои: 10.1007/978-3-642-58725-2

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Мульцер, Ф.(2010). Systematik hoch übersetzender koaxialer getriebe (Докторская диссертация). Технический университет Мюнхена, Мюнхен, Германия.

    Академия Google

    Musser, CW (1955). Волновая передача . Патент США № US23A. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам.

    НАБТЕСКО (2018). Прецизионный редуктор RV — серия N . Кат.180410. Каталог.

    Нойгарт, А.Г. (2020). PLE Economy Line .Каталог.

    Ниманн, Г., Винтер, Х., и Хён, Б. Р. (1975). Maschinenelemente, Vol. 1 . Берлин; Гейдельберг; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер.

    Академия Google

    Паш, К.А., и Сиринг, В.П. (1983). «О приводных системах для высокопроизводительных машин», в Machine Engineering (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: ASME-AMER Society Mechanical Engineering), 107–107.

    Пеннестри, Э., и Фройденштейн, Ф. (1993). Механический КПД планетарных зубчатых передач. ASME J. Мех. Дез . 115, 645–651. дои: 10.1115/1.2

    9

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Петтерссон, М., и Олвандер, Дж. (2009). Оптимизация трансмиссии промышленных роботов. IEEE Trans. Робот. 25, 1419–1424. doi: 10.1109/TRO.2009.2028764

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Фам, А. Д., и Ан, Х. Дж. (2018). Высокоточные редукторы для промышленных роботов, ведущие к четвертой промышленной революции: современное состояние, анализ, проектирование, оценка производительности и перспективы. Междунар. Дж. Точность. англ. Произв. Зеленая технология. 5, 519–533. doi: 10.1007/s40684-018-0058-x

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Резазаде, С., и Херст, Дж. В. (2014). «Об оптимальном выборе двигателей и трансмиссий для электромеханических и роботизированных систем», в Международная конференция IEEE/RSJ 2014 года по интеллектуальным роботам и системам (Чикаго, Иллинойс: IEEE), 4605–4611. doi: 10.1109/IROS.2014.6943215

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Роос, Ф., Йоханссон, Х., и Викандер, Дж. (2006). Оптимальный выбор двигателя и редуктора в мехатронных приложениях. Мехатроника 16, 63–72. doi: 10.1016/j.mechatronics.2005.08.001

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Розенбауэр, Т. (1995). Getriebe für Industrieroboter: Beurteilungskriterien . Kenndaten, Einsatzhinweise: Shaker.

    Россман, AM (1934). Механический механизм . Патент США № US1970251. Вашингтон, округ Колумбия: У.С. Ведомство по патентам и товарным знакам.

    Академия Google

    Саренс Э., Криспель С., Гарсия П. Л., Верстратен Т., Дукастель В., Вандерборхт Б. и Лефебер Д. (2019). Законы масштабирования для роботизированных трансмиссий. Мех. Мах. Теория 140, 601–621. doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2019.06.027

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Шафер И., Бурлье П., Ханчак Ф., Робертс Э. У., Льюис С. Д., Форстер Д. Дж. и Джон К. (2005). «Космическая смазка и характеристики гармонических приводных механизмов», 11-й Европейский симпозиум по космическим механизмам и трибологии, ESMATS 2005 (Люцерн), 65–72.

    Академия Google

    Шейнман, В., Маккарти, Дж. М., и Сонг, Дж. Б. (2016). «Механизм и приведение в действие», в Springer Handbook of Robotics (Cham: Springer), 67–90. дои: 10.1007/978-3-319-32552-1_4

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Шемпф, Х. (1990). Сравнительный анализ проектирования, моделирования и управления трансмиссиями роботов (кандидатская диссертация). № ВОЗИ-90-43. Департамент машиностроения и Океанографический институт Вудс-Хоул, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс, США.дои: 10.1575/1912/5431

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Шемпф, Х., и Йоргер, Д. Р. (1993). Исследование доминирующих рабочих характеристик трансмиссий роботов. ASME J. Мех. Дес. 115, 472–482. дои: 10.1115/1.2

    4

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Шорш, Дж. Ф. (2014). Составной планетарный фрикционный привод . Патент Нидерландов № 2013496. Де Хааг: Octrooicentrum Nederland.

    Академия Google

    Шрайбер, Х.(2015). «Revolutionäres getriebeprinzip durch neuinterpretation von mashinelementen—Die WITTENSTEIN Galaxie®-Kinematik», in Dresdner Maschinenelemente Kolloquium, DMK (Дрезден), 2015.S.

    Шрайбер, Х., и Рётлингсхёфер, Т. (2017). «Кинематическая классификация редуктора с отдельными упорными зубьями и ее преимущества по сравнению с существующими подходами», Международная конференция по зубчатым колесам , ICG (Мюнхен).

    Шрайбер Х. и Шмидт М.(2015). Гетрибе. Патент Германии № DE 10 2015 105 525 A1. Мюнхен: Deutsches Patent- und Markenamt.

    Академия Google

    Сенсингер, Дж. В. (2010). «Выбор двигателей для роботов с использованием биомиметических траекторий: оптимальные ориентиры, обмотки и другие соображения», в 2010 IEEE International Conference on Robotics and Automation (Anchorage, AK: IEEE), 4175–4181. doi: 10.1109/РОБОТ.2010.5509620

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сенсингер, Дж.В. (2013). КПД высокочувствительных зубчатых передач, таких как циклоидные приводы. ASME J. Мех. Дес. 135, 071006-1–071006-9. дои: 10.1115/1.4024370

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сенсингер, Дж. В., Кларк, С. Д., и Шорш, Дж. Ф. (2011). «Внешние и внутренние роторы в бесщеточных двигателях роботов», в Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации 2011 г. (Монреаль, QC: IEEE), 2764–2770. doi: 10.1109/ICRA.2011.5979940

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сок, С., Wang, A., Chuah, M.Y.M., Hyun, D.J., Lee, J., Otten, D.M., et al. (2014). Принципы проектирования энергоэффективного передвижения на ногах и их реализация на роботе-гепарде Массачусетского технологического института. IEEE/ASME Trans. мех. 20, 1117–1129. doi: 10.1109/ТМЕЧ.2014.2339013

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сицилиано, Б., Шавикко, Л., Виллани, Л., и Ориоло, Г. (2010). Робототехника: моделирование, планирование и управление . Лондон: Springer Science and Business Media. дои: 10.1007/978-1-84628-642-1

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Слэттер, Р. (2000). Weiterentwicklung eines Präzisionsgetriebes für die Robotik . Сент-Леонард: Antriebstechnik.

    Академия Google

    СПИНЕА (2017). TwinSpin — Высокоточные редукторы — Präzisionsgetriebe . Каталог.

    Страмиджиоли, С., ван Оорт, Г., и Дертьен, Э. (2008). «Концепция нового энергоэффективного привода», в 2008 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (Сиань: IEEE), 671–675.doi: 10.1109/AIM.2008.4601740

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    СУМИТОМО (2017). Fine Cyclo® Spielfreie Prezisionsgetriebe . Каталог 9

    DE 02/2017.

    СУМИТОМО (2020). Приводы управления движением E-Cyclo®. Каталог F10001E-1.

    Талбот, Д., и Кахраман, А. (2014). «Методология прогнозирования потерь мощности в планетарных передачах», в International Gear Conference (Lyon-Villeurbanne), 26–28. дои: 10.1533/9781782421955.625

    Полнотекстовая перекрестная ссылка

    Томцик, Х. (2000). Регулировочное устройство с планетарной передачей . Европейский патент № EP1244880B1. Мюнхен: Европейское патентное ведомство.

    Академия Google

    Токсири, С., Наф, М. Б., Лаццарони, М., Фернандес, Дж., Спозито, М., Полиеро, Т., и др. (2019). «Экзоскелеты для поддержки спины для профессионального использования: обзор технологических достижений и тенденций», в IISE Trans. Занять. Эргон. Гум. Факторы 7, 3–4, 237–249.дои: 10.1080/24725838.2019.1626303

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Van de Straete, H.J., Degezelle, P., De Schutter, J., and Belmans, R.J. (1998). Критерий выбора серводвигателя для мехатронных приложений. IEEE/ASME Trans. мех. 3, 43–50. дои: 10.1109/3516.662867

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Вейл, А. Дж., и Се, С. К. (2016). На пути к совместимым и носимым роботизированным ортезам: обзор текущих и новых технологий приводов. Мед. англ. физ. 38, 317–325. doi: 10.1016/j.medengphy.2016.01.010

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Верстратен Т., Фурнемон Р., Матийссен Г., Вандерборхт Б. и Лефебер Д. (2016). «Потребление энергии редукторными двигателями постоянного тока в динамических приложениях: сравнение подходов к моделированию», в IEEE Robot. автомат. лат. 1, 524–530. doi: 10.1109/LRA.2016.2517820

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Враниш Дж.М. (1995). Бескаркасный планетарный привод с защитой от люфта . Патент США № US5409431. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам.

    Академия Google

    Враниш, Дж. М. (2006). Подшипники с частичным зубчатым зацеплением . Патент США № US2006/0219039A1. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам.

    Академия Google

    Ван, А., и Ким, С. (2015). «Эффективность направления в редукторных трансмиссиях: характеристика обратного движения для улучшения проприоцептивного контроля», в Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA) , 2015 г. (Сиэтл, Вашингтон: IEEE), 1055–1062.doi: 10.1109/ICRA.2015.7139307

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Вайнберг Б., Мавроидис К. и Враниш Дж. М. (2008). Подшипник шестерни привода . Патент США № US2008/0045374A1. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам.

    Академия Google

    Исследования WinterGreen (2018 г.). Прецизионные редукторы с волновым редуктором и редукторы RV и RD: доля рынка, стратегия и прогнозы в мире, 2018–2024 гг. WIN0418002.

    WITTENSTEIN AG (2020). Технические брошюры SP+ и TP+ Getrieben. Каталог.

    Вольф, А. (1958). Die Grundgesetze der Umlaufgetriebe . Брауншвейг: Фридр. Видег и Зон.

    Вольфром, У. (1912). Der Wirkungsgrad von Planetenrädergetrieben. Werkstattstechnik 6, 615–617.

    Ю. Д. и Бичли Н. (1985). О механическом КПД дифференциальной передачи. ASME J. Мех. Транс. автомат. 107, 61–67.дои: 10.1115/1.3258696

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Зинн М., Рот Б., Хатиб О. и Солсбери Дж. К. (2004). Новый подход к управлению роботом, удобным для человека. Междунар. Дж. Робот. Рез. 23, 379–398. дои: 10.1177/02783642193

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Коробка передач | Академия роботов

    Почти все электродвигатели используются совместно с редукторами. Причина этого в том, что электродвигатели развивают относительно низкий крутящий момент.Они не особо сильные. Однако они способны вращаться очень и очень быстро. Таким образом, мы можем использовать коробку передач, чтобы обменивать скорость на крутящий момент. Бесплатных обедов, конечно, не бывает, и коробка передач вносит некоторую неэффективность, есть некоторая потеря мощности. Эта потеря мощности связана с теплом и акустическим шумом.

    Если вы пользуетесь велосипедом, вы, вероятно, хорошо знакомы с концепцией передачи. Электродвигатели способны вращаться очень-очень быстро, но они не производят большого крутящего момента, они довольно слабые.

    Теперь это немного похоже на проблему езды на велосипеде в гору. Вы хотите пожертвовать большим количеством оборотов педалей, чтобы уменьшить нагрузку на эти педали. Вы обмениваете большую скорость на большой крутящий момент.

    Для электродвигателя это то же самое, и, как и в случае с велосипедом, у вас есть маленькая звездочка спереди на педалях, а у вас есть звездочка побольше 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 усиливается за счет передаточного числа.

    Здесь у нас мотор с одноступенчатым редуктором. Мы называем его редуктором, потому что при каждом обороте двигателя выходной вал вращается менее одного раза. Когда мы обращаемся к двум сторонам редуктора, мы называем сторону двигателя, которая обозначается индексом M, и сторону нагрузки, которая обозначается индексом L. Передаточное отношение редуктора обозначается заглавной буквой G, и это соотношение количества зубьев на большое колесо к количеству зубьев на маленьком колесе.А для редуктора G больше единицы.

    Выходная скорость omega L равна 1 на G, умноженному на omega N. Таким образом, скорость выходного вала ниже скорости двигателя. Выходной крутящий момент tau L равен произведению G на крутящий момент двигателя tau M, поэтому выходной крутящий момент больше, чем крутящий момент двигателя. Это основные уравнения, описывающие характеристики коробки передач. Это снижает скорость и увеличивает крутящий момент.

    Шестерни — робототехника

    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.

    Крутящий момент против скорости

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

    Speed ​​ = ( Gear Input Gear / Выходная передача ) * скорость ввода
    9253 крутящий момент = ( Exputed Gear / Gear ) * Входной крутящий момент
    крутящий момент = A * RADIUS шестерня
    крутящий момент 1 / Radius Gear 1 = крутящий момент 2 / Radius Gear 2

    Пример

    Пример будет иметь большое значение.Если бы к 10-зубчатой ​​цилиндрической шестерне был прикреплен двигатель, который вращается 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 в / lb
    Radius : (2 * 1) / 1 = 2 дюйма

    Цилиндрические шестерни

    Наиболее распространенными и простыми передачами являются прямозубые.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 передачи

    Планетарные или планетарные передачи состоят из зубчатого венца, одной или нескольких внешних шестерен (сателлитных 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 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 перемещения. Шарико-винтовая передача имеет большое механическое преимущество, высокий КПД (90%), большую 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 будет найти передаточное отношение 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

    .

    Comments |0|

    Legend *) Required fields are marked
    **) You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>
    Category: Разное