Роботизированная коробка передач – принцип работы и устройство
Содержание:
- РКПП — что это?
- Особенности
- Устройство
- Принцип работы
- Режимы работы
- Самые удачные роботизированные коробки
- DSG
- Multimode
- Easytronic
- Преимущества
- Недостатки
- Особенности езды на РКПП
- Признаки неисправности
- Актуальность в РФ
Инженеры, работающие в сфере автомобилестроения, постоянно придумывают что-то новое. Инновационные решения помогают производителям выдерживать конкуренцию. Коробка передач — это самый важный элемент в автомобиле. На нее в первую очередь обращают внимания автолюбители. В списке трансмиссий не так давно появился новый вид КП — роботизированная коробка передач.
РКПП — что это?
Роботизированная коробка передач — это агрегат, схожий по своей конструкции с механической коробкой. При этом переключение передач происходит в автоматическом режиме. Почему коробка ассоциируется со словом «робот»? Дело в том, что КП управляет электронное устройство. Входные данные задаются водителем и дорогой. Иными словами, принцип работы роботизированной коробки передач вобрал в себя свойства и механики, и автомата.
Крупные концерны начали производить машины с коробкой «робот» в середине 2000-х годов. По своему внешнему виду РКПП выглядит почти так же как АКПП. В автомобиле отсутствует рычаг переключения передач и педаль сцепления. Агрегатом управлять довольно удобно. По сравнению с автоматикой, он имеет меньшую стоимость. Это не может не радовать и производителей, и покупателей.
Сегодня роботизированная коробка встречается на грузовых авто, в «легковушках» и даже в автобусах.
У каждого производителя имеются свои разработки в этой области. В целом «роботы» являются перспективными, поэтому автоконцерны из года в год стараются усовершенствовать их.
Особенности
Роботизированная трансмиссия, если внимательнее ее изучить, выглядит как механическая КП с автоматизированным переключением передач. Эксперты утверждают, что агрегаты через пару десятков лет будут самыми популярными среди остальных коробок.
Приводы переключения скоростей обладают поршневой системой или имеют электромоторчики. Независимо от устройства, они играют одинаковую роль — выжимают сцепление и перемещают синхронизаторы шестеренок.
Гидравлическая система функционирует быстрее, но ее производство обходится дороже. Именно поэтому такой агрегат устанавливают на авто премиум-сегмента. Электронный блок совмещают с блоком ДВС, либо делают его отдельным. Первый тип более целесообразен.
Устройство
Роботизированная трансмиссия состоит из множества деталей. К ним относят узлы актуаторы, рабочий элемент и блок управления.
Рассмотрим устройство роботизированной коробки передач по каждому из перечисленных элементов.
Рабочий узел состоит из 4-х валов (2 первичных и 2 вторичных). Они оснащены шестеренками переключения передач. Первая пара валов отвечает за четные передачи, а вторая — за нечетные и задний ход. При этом каждая пара обладает своим сцеплением.
Узлы актуаторы функционируют либо на гидравлике, либо на электрике. Гидравлический вид — это гидроцилиндр, который управляется клапанами электромагнитного типа. Электрический вид, в свою очередь, представляет собой двигатель с редуктором.
Блок управления представлен в виде микропроцессора. С его помощью осуществляется контроль за работой всей РКПП. Внешние датчики передают данные о скорости, количестве оборотов «движка» и давлении масла. ЭБУ соединен с коробкой бортовым компьютером.
Принцип работы
Принцип работы роботизированной коробки происходит 2-мя способами. Автоматический способ управления осуществляется с помощью специального алгоритма.
Она задается ЭБУ, основываясь на сигналах датчика.
Что касается полуавтоматического способа, то здесь принцип работы аналогичен переключению передач вручную. Переключение передач (от высшей до низшей и обратно) возникает с помощью рычага селектора.
Режимы работы
Чтобы понять, как работает роботизированная коробка, водителю нужно научиться ею управлять. Выбор режима осуществляется селектором.
Режимы работы РКПП следующие:
N — нейтральный. Режим включается после остановки, перед началом езды и при долгой стоянке.
D — движение вперед. Иногда этот режим обозначают как А/М или Е/М. Машина движется вперед на режиме «драйв», при этом скорости переключаются автоматически.
М — управление ручное. Машина двигается вперед, но водитель переключает скорости вручную, нажимая селектор или подрулевые лепестки.
R — задний ход. Автомобиль движется назад.
Многие водители знают, что существуют такие режимы как «спортивный» и «зимний». Но не на всех РКПП они присутствуют.
Самые удачные роботизированные коробки
Новые технологии постоянно развиваются. Коробки «робот» имеют на рынке большой спрос. Почему так происходит? Дело в том, что некоторым водителям совершенно не нравится автомат. Они чувствуют запоздание скоростей, что не дает насладиться мощью авто в полной мере.
Именно поэтому многие производители стараются совершенствовать АКПП и МКПП. В результате их работы появилась роботизированная коробка. Приведем список самых удачных КП, выпущенных разными концернами.
DSG
Разработки компании Volkswagen всегда считались инновационными. Сегодня под брендом производятся две коробки, имеющие 6 и 7 ступени переключателя. Первая модель считается более технологичной, чем вторая. Ее устанавливают на премиальные машины.
К преимуществам коробки относят экономичность. Во время переключения передач не возникает посторонних шумов. Дизельный и бензиновый агрегат работают одинаково хорошо. Единственным недостатком DSG считается технологическая сложность.
Для обслуживания коробки водителю придется посещать специальные станции. Других недостатков у коробки нет.
Multimode
Коробка Multimode была создана компанией Тойота. Она обладает двумя сцеплениями, поэтому функционирует лучше, чем механика и автомат. Основными преимуществами является экономичность, комфорт и простота.
Данная модель коробки считается универсальной. Она применяется с разными типами двигателя. Однако у РКПП есть ограничения — она несовместима с внедорожниками. Под каждый двигатель настраиваются индивидуальные настройки.
Японский производитель грамотно «настроил» свою продукцию. При любых настройках двигатель работает слаженно и без частых поломок.
Easytronic
Роботизированные технологии впервые начал использовать Опель. Компания выпустила коробки Easytronic. Разработчики считали, что новинка заменит собой автоматические коробки, которыми оснащены автомобили, продаваемые в Европейских странах. Но этого не произошло. Разработанные агрегаты сегодня устанавливаются лишь на Corsa.
Существует ряд нюансов, которые не позволяют ставить РКПП на остальные машины. Во-первых, их технология очень похожа на МКПП. Во-вторых, переключение скоростей возникает резко. В-третьих, отсутствует интеллектуальная система. Таким образом, «робот» не дает водителю ехать так, как хочется.
Преимущества
Разобравшись, как работает роботизированная коробка передач, водители понимают, что это действительно инновационное решение. Например, компания VAG внедряет такие КП на автомобили марок Шкода, Ауди, Порше и т.д. Роботизированной системой также оснащают некоторые модели Форд и Хонды.
По сравнению с другими коробками, роботы имеют следующие плюсы:
Долговечность — обуславливается наличием уже проверенной конструкцией МКПП.
Небольшой расход масла — обеспечивается благодаря малыми габаритами трансмиссии.
Улучшенная динамика — возникает по той же причине, что и небольшой расход рабочей жидкости.
Показатели сцепления показывают лучшую эффективность.
Цена робота ниже, чем у автоматических коробок.
Автомобиль, оснащенный РКПП, по стоимости будет ниже, чем тот, что оснащен автоматом. Кроме этого, во всех вариациях роботизированного агрегата присутствует функция самостоятельного переключения передач.
Недостатки
Производители считают, что РКПП в скором времени заменят другие виды коробок. Но это произойдет еще через пару тройку десятков лет, поскольку роботы до сих пор имеют существенные недостатки.
АКПП робот принцип работы не такой плавный, как у автоматики. Во время движения машина «дергается», создавая водителю дискомфорт. Переключения передач также слегка затянуты.
Ресурс актуаторов и сцепления довольно низкий. Стоимость актуаторов высокая, а ремонтопригодность — сомнительная. В случае поломки придется менять актуатор на новый, а не чинить сломанный. При этом не каждая СТО возьмет на себя ответственность проводить ремонтные работы.
Что касается стоимости, то машины с коробкой-роботом на гидравлике стоят столько же, сколько авто с автоматической КП.
Цены также приближены к обслуживанию.
Особенности езды на РКПП
Езда в автоматическом режиме подразумевает собой ровные дороги. Если человек заедет на размытую дождем местность или в глубокий снег, то у него есть риск забуксовать. Алгоритм начнет демонстрировать ошибочные команды, передачи перестанут корректно переключаться. Это все увеличивает риск поломок.
Нельзя давить педаль газа резко и до упора. Нужно плавно нажимать на нее, а также внимательно следить за работой двигателя, избегая перегазовки. Во время стоянки на светофоре или на парковке водителю необходимо устанавливать рычаг в положение «нейтралка». Автоинструктор в Москве поможет вам освоить азы вождения на автомобиле с роботизированной коробкой передач и почувствовать себя уверенно на дорогах большого города.
Каждые 10-15 тыс. км стоит производить перекалибровку блока управления. Этот показатель обычно предоставляется производителем. Операцию проводят из-за износа диска сцепления.
Признаки неисправности
Поломки роботизированной коробки подразделяются на механические и электронные.
Первые возникают в процессе эксплуатации, а вторые — при сбоях в электронике.
Внешние «симптомы» неисправностей:
Горение лампы сигнализации.
Возникновение шумов во время езды.
Утечка жидкости из коробки.
Рывки при переключении передач.
Буксует сцепление.
Электронные поломки встречаются чаще, чем механические. К последним относят изношенность вилки выбора передач, а также гул подшипников качения. Ремонт электроники заключается в перепрошивке ПО или в замене всего устройства.
Актуальность в РФ
В России транспорт с коробками-роботами у людей на хорошем счету. Согласно статистике, более 20% жителей приобрели бы себе такой автомобиль. Однако желающих пользоваться «автоматом» вдвое выше.
Люди, живущие в мегаполисах, выбирают АКПП из-за возможности чувствовать себя комфортно в пробках. Если стоимость бензина продолжит расти, то эта категория людей заменят машины на те, что имеют РКПП. Особенно это актуально для тех, кто пользуется транспортом не только для езды от дома на работу.
Для длительных поездок и путешествий РКПП будет выгодна.
Выбрать инструктора:
- Автоинструктор Виктор
- Автоинструктор Светлана
- Автоинструктор Лариса
- Автоинструктор Марина
- Автоинструктор Алексей
- Автоинструктор Игорь
- Автоинструктор Майя
- Автоинструктор Светлана
- Автоинструктор Яков
- Автоинструктор Юрий
Отзывы:
Все отзывы
Принцип работы роботизированной коробки передач
Вместо традиционной механической коробки передач конструкторы всё чаще используют более современные и технологичные варианты. РКПП — это роботизированная коробка передач, которая выполняет аналогичные задачи, но имеет несколько иное устройство и принцип работы, чем у МКПП.
Для начала необходимо отметить, что автомобили с роботизированной коробкой оснащаются только двумя педалями. Вместо третьей педали используется целый арсенал датчиков, акуаторов и специальных сенсоров, контролируемых бортовым компьютером. Электронная система анализирует стиль вождения, нагрузку, скорость и характер дороги, на основе чего прогнозируются дальнейшие действия. Также проводится синхронизация работы отдельных деталей коробки и двигателя автомобиля, что позволяет быстро и вовремя переключать скорости.
Конструкция МКПП
Конструкция обычной МКПП
В основе конструкции традиционной механической коробки передач лежат два вала: ведущий и ведомый. Двигатель выполняет определённую работу и создаёт крутящий момент, который передаётся с помощью сцепления на ведущий (первичный) вал. Ведомый (вторичный) вал уже непосредственно связан с колёсной парой, благодаря чему автомобиль приходит в движение. Первичный и вторичный валы связаны с собой специальными шестернями.
Когда необходимо привести автомобиль в движение, водитель зажимает сцепление и включает передачу. Рычаг коробки отсоединяет шестерни первичного вала от двигателя и смещает синхронизаторы вторичного вала, в результате чего блокируется шестерня нужной передачи на ведомом валу. После активации сцепления крутящий момент через систему взаимодействующих шестерёнок уже начинает передаваться от двигателя непосредственно на колёса с заданным коэффициентом.
РКПП имеет очень много общего с механической коробкой, и принцип работы роботизированной коробки передач во многом схож с «механикой». Но главное отличие, как было сказано выше, заключается в том, что некоторые функции, такие как активация сцепления, коробка-робот выполняет автоматически.
История и причины появления
Европейские автомобильные компании поставили перед собой задачу улучшить характеристики автомобиля и его управляемость. Так как современные условия вождения достаточно существенно отличаются от тех, которые были во времена появления МКПП, необходимо создавать новые конструкции. В первую очередь учитываются загруженные городские дороги, где поток автомобилей движется неравномерно. Постоянные старты и остановки, и сопутствующее переключение передач сильно утомляют и снижают внимание. Именно поэтому была придумана коробка-робот, которая представляет собой нечто среднее между «механикой» и «автоматом», совмещая лучшие качества той и другой коробки. Первопроходцами в этом были спортивные автомобили, а РКПП фактически «тестировались» на гоночных трассах.
Особенности РКПП
Схема работы РКПП
Принцип работы РКПП по сути ничем не отличается от принципа работы МКПП. Также она имеют аналогичную конструкцию, за исключением наличия в «роботе» специальных сервоприводов, которые называют акуаторами. Именно они позволяют автоматизировать многие процессы, в частности смыкание сцепления и непосредственный выбор конкретной передачи.
Акуатор представляет собой электрический мотор с исполнительным механизмом и редуктором. В некоторых моделях автомобилей применяются гидравлические акуаторы. Контролирует работу данных механизмов электроника.
-
Поступает команда и сервопривод замыкает сцепление;
-
Перемещаются синхронизаторы, выбирая нужную скорость;
-
Сразу же в автоматическом режиме плавно размыкается сцепление;
-
Крутящий момент с нужным коэффициентом начинает передаваться на колёса.
Иными словами больше нет никакой необходимости иметь педаль в салоне, так как электроника автоматизирует основные шаги.
Важным элементом является компьютер, так как он анализирует скорость движения, данные, полученные с различных датчиков и сенсоров, и прочее, на основе чего выбирает нужную передачу.
Марки автомобилей с РКПП и названиями коробок
Плюсы и минусы РКПП
Плюсы коробки-робота:
-
Бюджетный вариант «автомата»;
-
Сохранены многие достоинства «механики»;
-
Требуют меньше усилий;
-
Высокий процент передачи КПД в крутящем моменте.
Простая конструкция не требовательна в обслуживании, но при этом отличается неплохими эксплуатационными характеристиками.
Из минусов можно отметить то, что РКПП больше подходят для автомобилей с мощными двигателями — изначально данные коробки проектировались для гоночных болидов. Из-за нехватки мощности коробка работает в более широком диапазоне и чаще переключает скорости, что снижает ресурс трансмиссии.
Видео
РКПП посвящен следующий видеоматериал:
Устройство и принцип работы роботизированной коробки передач с одним сцеплением
Содержание
- Что такое роботизированная КПП
- Устройство и принцип работы роботизированной коробки передач с одним сцеплением
- Преимущества и недостатки роботизированной автоматической коробки передач по сравнению с другими типами коробок передач
- Робот и автомат
- Робот и МКПП
- Подводя итог
Роботизированная коробка передач с одним сцеплением представляет собой гибрид автоматической коробки передач и механической коробки передач. То есть в основе робота лежит обычная МКПП, но управляется он автоматически, без участия водителя. Для того, чтобы понять, действительно ли робот сочетает в себе достоинства автомата и механики, давайте познакомимся с его устройством и принципом работы. Выявим преимущества и недостатки коробки, а также ее отличия от других типов коробок передач.
Что такое роботизированная КПП
Так робот это больше автоматическая или механическая коробка передач? Часто его приравнивают к модифицированному пулемету. Фактически в основе робота лежит механическая трансмиссия, завоевавшая это право своей простотой и надежностью. По сути, роботизированная коробка передач — это та же механика с дополнительными устройствами, отвечающими за переключение передач и управление сцеплением. Те. водитель освобождается от этих обязанностей.
Роботизированная коробка встречается как в легковых, так и в грузовых автомобилях, а также автобусах, а в 2007 году робот был даже представлен на спортивном мотоцикле.
Практически у каждого автопроизводителя есть свои разработки в области роботизированных коробок передач. Here is a list of them:
| Manufacturer | Name | Manufacturer | Name |
|---|---|---|---|
| Renault | Quickshift | Toyota | MultiMode |
| Peugeot | 2-Tronic | Honda | i-Shift |
| Mitsubishi | Allshift | Audi | R Tronic |
| Opel | Easytronic | BMW | SMG |
| Ford | Durashift/Powershift | Volkswagen | DSG |
| Fiat | dual logic | Volvo | Powershift |
| Alfa Romeo | selespeed |
Устройство и принцип работы роботизированной коробки передач с одним сцеплением
Роботизированная коробка передач может быть с одним или двумя сцеплениями. О роботе с двумя сцеплениями см. статью Powershift. Мы продолжим разговор о коробке передач с одним сцеплением.
Устройство робота достаточно простое и включает в себя следующие элементы:
- механическая часть;
- сцепление;
- диски;
- система управления.
Механическая часть содержит все узлы обычной механики, а принцип работы роботизированной АКПП аналогичен принципу работы МКПП.
Приводы, управляющие коробкой, могут быть гидравлическими и электрическими. При этом один из приводов следит за сцеплением, он отвечает за его включение и выключение. Второй управляет механизмом переключения передач. Практика показала, что коробка передач с гидроприводом работает лучше. Как правило, такая коробка используется на более дорогих автомобилях.
Роботизированная коробка передач также имеет режим ручного переключения передач. В этом его уникальность — переключать передачи может как робот, так и человек.
Система управления электронная и включает в себя следующие части:
- входные датчики;
- электронный блок управления;
- исполнительные устройства (исполнительные механизмы).
Входные датчики контролируют основные параметры работы коробки передач. К ним относятся число оборотов в минуту, положение вилки и селектора, уровень давления и температура масла. Все данные передаются в блок управления, который управляет исполнительными механизмами. Исполнительный механизм, в свою очередь, управляет работой сцепления с помощью сервоприводов.
В роботизированной АКПП гидравлического типа система управления дополнительно снабжена гидроблоком управления. Он управляет работой гидроцилиндров.
Принцип работы робота осуществляется двумя способами: автоматическим и полуавтоматическим. В первом случае управление коробкой осуществляется по определенному алгоритму, который задается блоком управления на основе сигналов датчиков. Во втором принцип работы идентичен ручному переключению передач. Передачи с помощью рычага селектора последовательно переключаются с высокой на низкую и наоборот.
Изначально коробка-робот создавалась для того, чтобы совместить все преимущества АКПП и МКПП. В первую очередь это комфорт АКПП и надежность при экономичности механики. Для того, чтобы определить, удалась ли задумка разработчиков, сравним основные параметры робота с автоматической коробкой передач и робота с механической коробкой передач.
Робот и автомат
Приведем сравнительные характеристики двух коробок передач в виде таблицы. Возьмем ряд параметров за основу для сравнения.
| Parameter | Robot | Automatic |
|---|---|---|
| Device design | Easier | More difficult |
| Maintenance and repair | Cheaper | Expensive |
| Oil and fuel consumption | Less | Больше |
| Vehicle acceleration dynamics | Better | Worse |
| Carton weight | Less | Больше |
| Performance | Above | Below |
| Поведение машины при переключении передач | Рывки, «эффект задумчивости» | Плавное движение без рывков |
| Возможность отката автомобиля на склоне | There is | No |
| Engine and clutch resource | Less | Больше |
| Driving | More difficult | Easier |
| The need to shift the lever to neutral when stopping | Yes | № |
Итак, что мы имеем: роботизированная коробка передач экономичнее по всем параметрам, но по комфорту для водителя автомат все же выигрывает. Таким образом, робот не перенял главное преимущество автоматической коробки передач (комфортность вождения), по крайней мере рассматриваемую нами трансмиссию с одним сцеплением.
Посмотрим, как поживает механика и перенял ли робот все свои преимущества.
Робот и МКПП
Теперь сравним робота с МКПП.
| Parameter | Robot | MKPP |
|---|---|---|
| Box cost and maintenance | Expensive | Cheaper |
| Jerks when shifting gears | Less | Больше |
| Fuel consumption | A little less | A little more |
| Clutch life (depends on the specific model) | Больше | Less |
| Reliability | Less | Больше |
| Comfort | Больше | Меньше |
| Дизайн | Сложнее | Легче |
Какой здесь можно сделать вывод? Робот комфортнее механики, чуть экономичнее, но стоимость самой коробки будет дороже. МКПП по-прежнему остается надежнее робота. Конечно, здесь автомат уступает роботу, но, с другой стороны, пока неизвестно, как поведет себя роботизированная трансмиссия в сложных дорожных условиях — чего нельзя сказать о механике.
Подводя итоги
Роботизированная коробка передач, несомненно, претендует на звание одного из лучших типов трансмиссий. Комфорт, экономичность и надежность – три основных показателя, которыми должна обладать любая коробка передач. Идея объединения всех этих характеристик в одной коробке позволит водителю наслаждаться комфортной ездой и не беспокоиться о том, что автомобиль подведет в непредсказуемых ситуациях. Для этого необходимо работать над совершенствованием роботизированной трансмиссии, так как на данный момент она еще далека от совершенства.
Главная » Автомобильная трансмиссия » Устройство и принцип работы роботизированной коробки передач с одним сцеплением
Магнитная коробка передач может заставить роботов ползать или прыгать внутри вашего тела
Роботы без батарей, моторов или электроники могут испытывать недостаток энергии, но крошечная коробка передач, приводимая в действие внешним магнитным полем, позволила одному мягкому роботу прыгнуть почти в 40 раз больше его высоты
Технологии 31 августа 2022 г. Мэтью Спаркс
Крошечная коробка передач, работающая от внешнего магнитного поля, позволила одному мягкому роботу прыгать почти в 40 раз больше своего роста как гусеница или прыгать почти в 40 раз больше собственного роста, несмотря на то, что на борту нет аккумуляторов или моторов. Эта технология может привести к созданию медицинских роботов, которые смогут путешествовать по человеческому телу, брать образцы или доставлять лекарства.
Мягкие роботы, которые не имеют батарей, двигателей или электроники и питаются и управляются дистанционно с помощью света или магнитов, являются популярной областью исследований, поскольку их простота позволяет сделать их очень миниатюрными. Но им может не хватать мощности, когда задача требует прокалывания кожи или вскрытия спавшихся полостей.
Теперь Чонг Хонг из Института интеллектуальных систем Макса Планка в Германии и его коллеги создали редуктор диаметром около 3 миллиметров, оснащенный шестернями диаметром всего 270 микрометров.
Объявление
Шестерни отлиты из эпоксидной смолы, пропитанной алюминием. Магнит, прикрепленный к входному валу, приводится в действие внешним вращающимся магнитным полем, которое усиливает крутящий момент или силу вращения до 342 раз.
Подробнее: Робот, сделанный из липкой ленты и металлического порошка, может ползать по вашим органам
Эти редукторы, содержащие семь передач для усиления входного сигнала, могут быть установлены на различных модульных роботах для выполнения ряда задач: один ползает как гусеница со скоростью 0,68 миллиметра в секунду, другая накапливает энергию в упругих ногах и прыгает 119миллиметров, в то время как другие цепляются за твердые предметы, которые протыкают иглой.
Во время испытаний похожий на лебедку робот, оснащенный коробкой передач, смог поднять 103 грамма.