1.2 Устройство роботизированной коробки передач

Роботизированная коробка передач DSG (Direct Shift Gearbox) является в настоящее время самой совершенной автоматизированной коробкой, устанавливаемой на массовые модели легковых автомобилей.

Коробка DSG обеспечивает переключение передач без разрыва потока мощности, что значительно повышает ее потребительские качества по сравнению с другими «роботами».

Непрерывная передача крутящего момента от двигателя к ведущим колесам достигнута за счет применения двух сцеплений и соответствующих им двух рядов передач. Коробка передач DSG имеет шестиступенчатую и семиступенчатую конструкции. Семиступенчатая коробка (крутящий момент до 250 нм) устанавливается на легковые автомобили B, C и некоторые модели D класса. Шестиступенчатая коробка передач передает крутящий момент до 350 нм и устанавливается на более мощных машинах.

Рисунок 1 — Коробка передач DSG имеет следующее устройство

· двойное сцепление;

· первый ряд передач;

· второй ряд передач;

· главная передача;

· дифференциал;

· система управления коробкой передач;

· корпус (картер) коробки.

Рисунок 2 — Схема роботизированной коробки передач DSG: 1 — двухмассовый маховик; 2 — первая фрикционная муфта; 3 — вторая фрикционная муфта; 4 — ведомая шестерня главной передачи; 5 — ведомая шестерня 2 передачи; 6 — первичный вал второго ряда; 7 — ведомая шестерня 4 передачи; 8 — ведомая шестерня 3 передачи; 9 — ведомая шестерня 1 передачи; 10 — вторичный вал 1; 11 — вал масляного насоса; 12 — масляный насос; 13 — вторичный вал 2; 14 — ведомая шестерня 5 передачи; 15 — ведомая шестерня 6 передачи; 16 — ось шестерни заднего хода; 17 — шестерня заднего хода; 18 — первичный вал первого ряда; 19 — сдвоенное сцепление

Двойное сцепление обеспечивает передачу крутящего момента на первый и второй ряды передач. Сцепление включает ведущий диск, соединенный через входную ступицу с маховиком, и две фрикционные многодисковые муфты, связанные через главную ступицу с рядами передач.

На шестиступенчатой коробке передач двойное сцепление «мокрого» типа, т.е. постоянно находится в масле. Семиступенчатая коробка имеет сухое сцепление, что позволяет значительно уменьшить объем заправляемого масла (с 6.5 л до 1.7 л), снизить энергозатраты и повысить топливную экономичность двигателя. С этой же целью на семиступенчатой коробке масляный насос с гидравлическим приводом заменен на более экономичный электрический насос.

Первый ряд коробки обеспечивает работу нечетных передач и заднего хода, второй ряд отвечает за четные передачи. Каждый из рядов передач представляет собой первичный и вторичный валы с блоками шестерен. Первичные валы расположены соосно, при этом первичный вал второго ряда выполнен полым и надет на первичный вал первого ряда.

Шестерни на первичных валах имеют жесткое соединение с валом. Шестерни вторичных валов вращаются свободно. При этом шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении. Между шестернями вторичного вала расположены муфты синхронизаторов, которые осуществляют включение конкретной передачи. Для выполнения реверсивного движения в коробке передач предусмотрен промежуточный вал с шестерней заднего хода.

На вторичных валах также расположены ведущие шестерни главной передачи.

Для управления сцеплением и переключения передач предназначена система управления коробкой передач. Система управления включает:

· входные датчики;

· электронный блок управления;

· электрогидравлический блок управления;

· исполнительные механизмы.

Электронный и электрогидравлический блоки управления, а также практически все входные датчики, объединены в единый модуль, имеющий название Mechatronic. Модуль управления располагается непосредственно в картере коробки передач.

Входные датчики отслеживают частоту вращения на входе и выходе коробки передач, давление и температуру масла, а также положение вилок включения передач. Электронный блок управления на основании сигналов датчиков реализует, заложенный в него, алгоритм управления коробкой передач.

Электрогидравлический блок управления обеспечивает работу гидравлического контура управления коробкой передач. В него входят следующие элементы:

· золотники-распределители;

· электромагнитные клапана;

· клапана регулирования давления;

· мультиплексор.

Золотники-распределители приводятся в действие рычагом селектора. Электромагнитные клапаны осуществляют переключение передач. Клапаны регулирования давления обеспечивают работу фрикционных муфт. Электромагнитные клапаны и клапаны регулирования давления являются исполнительными механизмами системы управления коробкой передач.

В коробке применено устройство мультиплексор, которое позволяет управлять восьмью гидроцилиндрами переключения передач только с помощью четырех электромагнитных клапанов. В исходном положении мультиплексора работают одни гидроцилиндры, в рабочем — другие, при этом в обоих режимах общие электромагнитные клапаны.

Принцип работы роботизированной коробки передач: лучший автомат нашего времени

Трансмиссия

04.01.2017

0 623 3 минут чтения

Здравствуйте дорогие читатели! В данной статье мы узнаем что такое роботизированная трансмиссия. Узнаем принцип работы роботизированной коробки передач и ее преимущество перед конкурентами. Так же будет несколько советов, как уберечь столь совершенный агрегат от преждевременной поломки.

Оглавление

• 1 Предпосылки создания автомата на базе механической коробки
• 2 Устройство электроуправляемой механической трансмиссии
• 3 Принцип работы роботизированной коробки передач с двойным сцеплением
  • 3.1 Эксплуатация роботизированной коробки с двойным сцеплением
• 4 Недостатки робота-первенца
• 5 Недостатки роботизированной коробки с двойным сцеплением

Предпосылки создания автомата на базе механической коробки

В современном мире все больше и больше электроники проникает в жизнь человека. Автомобили стали оснащать компьютерами для управления двигателем более 40 лет назад, а сейчас настало время управления трансмиссией.

Классические гидротрансформаторные коробки переключения передач с микропроцессорным управлением стали намного экономичнее своих давних собратьев, но и этого оказалось мало.

Прямая передача крутящего момента (без посредника в виде жидкости) всегда экономичнее, потому что жесткая передача всегда выдает более высокий КПД. Поэтому современные инженеры решили установить на обычную механическую коробку компьютерное управление.

Не скажу, что ранее не было попыток управлять механической коробкой с помощью вакуумных сервоприводов и гидравлических насосов. Но они оказались слишком не надежны, к тому же дорогие в производстве.

И только в настоящее время сошлось в одном месте — надежность гидравлики, механики и возможность с ювелирной точностью задавать режимы работы трансмиссии.

Устройство электроуправляемой механической трансмиссии

Сначала разберем принцип работы роботизированной коробки передач простейшего вида, первых роботов.
Как всё гениально просто, так и здесь, состоит из:

• Сцепление;
• Входного вала;
• Выходного;
• Шестерней;
• Системы управления.

Сцепление необходимо для разъединение двигателя и коробки передач при смене последних. Так как коробка должна менять передачи без подачи мощности к ней. В большинстве случаев это сухое однодисковое сцепление, реже многодисковое в масляной ванне. Тогда оно называется мокрое.

Сцепление передает крутящий момент на входной вал, он жестко связан с шестернями, которые имеют свою пару на выходном валу. Те в свою очередь не закреплены жестко на валу, а крутятся свободно. И как только нам нужна передача, с помощью дополнительного механизма (синхронизатора) блокируется одна из шестерней выходного вала и уже подается тяга на колеса.

Управление осуществляет компьютер, который с помощью приводов включает и выключает сцепление и передачи. Есть два вида систем управление:

• Электромеханические;
• Гидравлические.

Отличаются они тем, что в электромеханических работа по управлению коробкой возложена на электродвигатели. Что дает экономию топлива и относительную простоту устройства. А в гидравлическом, насос постоянно держит давление в системе, компьютер же с помощью клапанов перенаправляет масло к нужной передаче, чтоб активировать ее.

Такая коробка, безусловно, тратит дополнительную энергию на насос, но позволяет довести скорость переключения до нескольких десятков миллисекунд.

Так работает простейший вид роботизированной трансмиссии, но он уже отживает свое и на смену пришла система с двумя сцеплениями.

Принцип работы роботизированной коробки передач с двойным сцеплением

Устройство, которое, грубо говоря, заключается в соединении двух механических коробок. В такой системе передача мощности происходит без потери тяги на колеса. Основное отличие коробки в том, что на каждом из валов находятся только четные или нечетные передачи. При этом всегда второй вал уже готов к переключению на него.

Электронике остается только размокнуть сцепление с настоящей передачей, а со следующей просто сомкнуть. Компьютер чутко отслеживает обороты и скорость машины, безошибочно предугадывает какую следующую передачу включить. Предварительный выбор следующей передачи, именно в таких коробках, называют переселективными.

Эксплуатация роботизированной коробки с двойным сцеплением

Благодаря умной электронике и быстротой работы механизмов, автомобилем с такой коробкой передач управлять одно удовольствие.

Даже именитые спорткары переходят на роботизированные коробки, так как они являются наиболее совершенными в наше время, это лучшее, что может предложить современный автомобильный рынок.

Но это касается только трансмиссии с двумя сцеплениями.

Недостатки робота-первенца

Принцип работы роботизированной коробки передач с одним сцеплением все же не идеален, а если точнее, то просто кошмар автомобилиста. Она нерасторопна, с долгими задержками и непредсказуемостью работы.

Все это диктует экономия топлива, на которую идут производители при создании таких коробок. Просто при создании таких систем конструкторы к механическим коробкам присоединяют электронную систему управления, которая перестраховывается, бережет сцепление от перегрева в ущерб комфорту. Зато такой фактор как экономия топлива присутствует в полной мере.

Бережного отношения к топливу не лишена также трансмиссии с двумя сцеплениями. Но к этому следует добавить непревзойденное чувство, присутствия тяги всегда. Это сказывается положительно на времени разгона, оно просто нереальное в сравнении с другими автоматическими коробками. Хотя режимы селектора управления схожи с другими автоматами и имеют обозначение PRND.

Недостатки роботизированной коробки с двойным сцеплением

К недостаткам такой системы можно отнести сложность и вытекающий отсюда дорогостоящий ремонт. К тому же ресурс не такой большой как на вариаторах и гидротрансформаторных коробках.

Связано это в первую очередь с тем, что конструкция нова и необходимо время для устранение детских болезней.

Совет как продлить срок службы такого робота: При долгом движении на низких скоростях переходите в ручной режим, и принудительно включайте первую или вторую передачу. А еще при продолжительном стоянии на одном месте (в пробке) переводите селектор в положение нейтраль.

А если говорить по существу, то коробка с двумя сцеплениями дарит море удовольствия водителю. При этом необходимо иметь гарантию на автомобиль и коробку в частности. Ведь любая поломка роботизированной коробки больно бьет по карману.

Вы наверное заметили, что я неравнодушен к такому типу трансмиссии, так ведь есть за что ее любить.

И если вы любите драйв и познавать что-то новенькое об автомобилях подписывайтесь на блог и делитесь с друзьями в социальных сетях ссылками на статьи.

Статьи по теме

Высокоточный редуктор для робототехники Melior Motion

• Узлы PSC-V / H-E

• Прецизионные редукторы с малым люфтом:

  
  Узлы PSC-V / H-E серии meliormotion®

  Melior Motion предлагает высокоточные редукторы, которые при люфте ≤ 0,1 угловой минуты считаются беззазорными. Благодаря нашему запатентованному решению по регулированию износа мы гарантируем, что он не изменится в течение всего срока службы.

   

  Прецизионные редукторы с малым люфтом — эффективные и долговечные

  Больше безопасности для вашего применения обеспечивают редукторы с малым люфтом благодаря высокой мощности, ускорению и моменту аварийной остановки. Наша серия редукторов отличается исключительно высокой жесткостью на опрокидывание и кручение. Они обеспечивают точное позиционирование прямо в точку.

  Редукторы и элементы привода

  Наши прецизионные редукторы с низким люфтом достигают особенно высокого уровня производительности благодаря одновременному зацеплению нескольких зубьев (солнечная шестерня, планетарная шестерня и зубчатый венец). Эффективность > 90% и чрезвычайно низкий пусковой момент обеспечивают выдающуюся энергоэффективность. Благодаря высокой эффективности температура трансмиссии остается неизменно низкой, что продлевает срок службы сальников, компонентов трансмиссии и смазки.

  Результат – впечатляющий срок службы в 20 000 часов. Это намного больше, чем возможно с другими конструкциями прецизионных редукторов, и было подтверждено многочисленными испытаниями.

  В то же время уникальная конструкция прецизионного редуктора с малым люфтом обеспечивает чрезвычайно тихую работу. Таким образом, снижается уровень шума в рабочей среде.

  Не только бесшумные, но и точные, узлы эффективно работают даже при низком крутящем моменте, позволяя точно контролировать небольшие движения.

  Редукторы с полым валом для прокладки кабеля

  Полые валы диаметром до 75 мм позволяют, например, пропускать линии передачи данных или питания.

  Конструкция редуктора нашей продукции позволяет использовать стандартные трансмиссионные масла, а также подходит для использования со смазкой, совместимой с пищевыми продуктами.
  Узлы PSC-V / H-E также подходят в качестве прецизионных редукторов с выходным фланцем для узкоспециализированных применений.

  • Диапазон крутящего момента 400 – 4500 Нм
  • Внешний диаметр 180 – 329 мм
  • Диапазон соотношений: 35:1 – 200:1

  Узлы PSC-V / H-E

  
  Интегрированная конструкция

  Применение узлов PSC обычно используется в робототехнике, где соединение с двигателем может быть включено в конструкцию манипулятора робота для оптимизации пространства и затрат.
  Другие области применения этого варианта конструкции можно найти в автоматизации, станкостроении, полиграфии, упаковочных машинах, поворотных столах, медицинской технике и т. д.

• Полностью закрытые редукторы PSC-V / H-B

• Планетарный редуктор со встроенной конической ступенью: Полностью закрытые редукторы PSC-B.

  Наш ряд планетарных редукторов PSC-B готов к монтажу. Они стандартно заполнены маслом на минеральной основе. Наиболее распространенные серводвигатели легко адаптируются через различные интерфейсы. Полностью разработанное расположение сателлитов вокруг солнечной шестерни и встроенная косозубая ступень шестерни обеспечивают немедленное зацепление зубьев. Таким образом, пусковой момент чрезвычайно низок. Это приводит к лучшей управляемости системы.

  Точность и компактность: полностью закрытые редукторы meliormotion® PSC

  Наши планетарные редукторы характеризуются высоким выходным, ускоряющим и аварийным крутящим моментом. Это повышает безопасность приложения. Огромная жесткость на наклон и кручение обеспечивает точное позиционирование.

  Долгий срок службы редукторов PSC-V/H-B

  Длительный срок службы всех компонентов и смазочных материалов в 20 000 часов очень важен для наших клиентов.
  Кроме того, высокий КПД > 90% гарантирует, что температура в редукторе остается постоянной на особенно низком уровне.

  Планетарные передачи для высочайшей точности в вашем приложении

  Редукторы PSC-V/H-B доступны в исполнении со сплошным и полым валом и после смазки не требуют дополнительной замены масла в течение всего срока службы, что обеспечивает минимальные эксплуатационные расходы.
  

  Линии передачи данных или линии питания могут быть проложены через полые валы диаметром до 75 мм. При желании мы можем предложить дополнительные угловые решения. Наши планетарные редукторы используются во многих областях, в том числе; автоматизация, станки, печатные и упаковочные машины, поворотные столы и медицинская техника, среди прочего.
  • Диапазон крутящего момента 400 – 4500 Нм
  • Внешний диаметр 180 – 329 мм
  • Диапазон соотношений: 35:1 – 200:1

   

• Специальный редуктор PSD

• Роботизированные редукторы специального назначения

  Этот специальный роботизированный редуктор изначально был разработан для использования в роботах Delta. Сегодня наши специальные и роботизированные редукторы используются почти во всех областях с очень специфическими требованиями. Они сочетают высочайшую точность с быстрым обратным движением. Прецизионный редуктор PSD можно легко отрегулировать в зависимости от веса продукта и различных путей захвата и размещения. Наши клиенты могут рассчитывать на большое количество циклов и короткие, быстрые реверсивные движения с одновременным высоким рабочим циклом.

  Роботизированные редукторы от Melior Motion: неизменно высокая точность

  Уникальная запатентованная конструкция редуктора обеспечивает очень низкий люфт ≤ 0,5 угловых минут, который также остается постоянным на протяжении всего срока службы редуктора. Достигается входная скорость до 6000 об/мин, и возможна чрезвычайно высокая точность редуктора даже в диапазоне низких крутящих моментов и небольших перемещений. Предлагаемый диапазон соотношения составляет 20:1 … 50:1.

  Шестерни прецизионно отшлифованы. Корпус изготовлен из высококачественного алюминиевого сплава. Этому способствует небольшой вес редуктора в 7,5 килограмма. Для обеспечения максимально возможного качества мы используем исключительно высококачественные подшипники.

  Преимущества специального редуктора PSD – ваша дополнительная ценность

  Компактная конструкция нашего специального редуктора PSD обеспечивает продуманную конструкцию системы. Уровень шума при работе Монтаж двигателя осуществляется индивидуально через переменный интерфейс, что позволяет легко адаптировать обычные серводвигатели. Техническое обслуживание не требуется из-за смазки на весь срок службы. Кабели и питающие линии могут быть проложены через полый вал. В качестве альтернативы он также доступен в версии со сплошным валом.

  Характеристики и преимущества серии PSD

  ХАРАКТЕРИСТИКИ	ПРЕИМУЩЕСТВА
  Очень низкий люфт	Постоянная точность на протяжении всего срока службы
  Компактный дизайн	Умный дизайн окружающей среды
  Низкий уровень шума	Низкий уровень шума в рабочей среде
  Низкое трение	Более высокая энергоэффективность
  Высокая жесткость	Обеспечивает точное позиционирование
  Высокая эффективность	Пониженное энергопотребление
  Редуктор с полым валом	Для прохода питающих линий или для центрирования
  Двигатель в сборе с фланцем двигателя и муфтой	Простая адаптация обычных серводвигателей
  Специальная конструкция редуктора обеспечивает быстрое изменение направления	S1 Операция возможна
  Смазка на весь срок службы	Не требует обслуживания

• Редукторы по индивидуальному заказу

• Прецизионные редукторы на заказ

  Мы также разрабатываем и производим высокоточные автоматические редукторы индивидуально в соответствии с требованиями заказчика, состоящие из ступени планетарной, косозубой или конической ступени. Наши проектные группы и команды разработчиков последовательно реализуют инновационные концепции. Это дает нашим клиентам индивидуальные приводы автоматизации для их индивидуальных приложений — с безопасностью благодаря контролируемым и установленным процессам разработки, проверки и производства.

  Специальные прецизионные редукторы для промышленного применения

  Также для индивидуальных решений мы предлагаем редукторы с особо малым люфтом. Это демонстрируют наши примеры для роботизированных приложений: Наша специальная коробка передач SP191 представляет собой роботизированную коробку передач с очень малым люфтом, который остается постоянным при ≤ 0,1 угловой минуты. Редуктор с полым валом диаметром 80 мм идеально подходит для передачи данных или линий питания. Максимальный крутящий момент составляет 2000 Нм.
  Мы индивидуально адаптируем размер редуктора к конкретным требованиям заказчика. Это, конечно, не только для роботизированных коробок передач, а для всех коробок передач по индивидуальному заказу. Другой пример: привод позиционирования СП224. Точность позиционирования составляет +/- 0,03 мм. Этот редуктор также имеет особенно низкий люфт ≤ 0,1 угловой минуты в течение всего срока службы.

  Редукторы для линейной оси

  Еще одним узкоспециализированным примером является наш редуктор для линейных перемещений, оснащенный выходными шестернями для реечной передачи. Передаточное отношение 10:1. Редуктор со сплошным валом имеет люфт

  Таким образом, роботы и детали надежно достигают своей цели. И, конечно же, наши редукторы автоматизации, изготовленные по индивидуальному заказу, отличаются высокой динамикой и высокой точностью. В сочетании с длительным сроком службы они подходят для всех областей применения, например, для захвата и перемещения в погрузочно-разгрузочной технике.

  Наши прецизионные редукторы по индивидуальному заказу – ваши преимущества с первого взгляда

  • Лучше всего подходит  предложение услуг для вашей функции
  • Безопасность  благодаря установленным и постоянно совершенствуемым процессам разработки, проверки и производства
  • Надежность благодаря многочисленным рекомендациям во многих отраслях
  • Скорость в реализации проекта обеспечивает ваше конкурентное преимущество

   

Комплект редуктора UltraPlanetary и шестигранный двигатель HD

Артикул:

РЭВ-41-1600

45 долларов США

Количество:

Комплект редуктора REV UltraPlanetary является отправной точкой для использования системы REV UltraPlanetary. В комплект входят картриджи UltraPlanetary, поддерживающие шесть различных передаточных чисел конечной передачи в диапазоне от номинального 3:1 до 60:1, что позволяет получить нужный крутящий момент для конкретного применения. В комплект входит шестерня, уже припрессованная к двигателю, и предварительно собранные картриджи, чтобы разработчики могли приступить к тестированию и доработке своей конструкции.

UltraPlanetary System представляет собой модульную коробку передач на основе картриджа, предназначенную для работы в суровых условиях соревнований и занятий в классе. Система UltraPlanetary включает в себя входной каскад и шестерню, которая работает с шестигранным двигателем REV HD и другими двигателями класса 550. Основываясь на возможности легко итерировать и корректировать конструкции с помощью REV Building System, UltraPlanetary System состоит из предварительно собранных и смазанных картриджей, позволяющих легко и быстро менять передаточные числа. Пользователи могут сконфигурировать одноступенчатый планетарный редуктор, используя один из трех различных редукторных картриджей, построить многоступенчатые редукторы, укладывая отдельные картриджи вместе, и выбрать два различных способа передачи мощности: либо через торцевой монтаж непосредственно на выходном каскаде, либо путем выбора длины редуктора. Шестигранный вал 5 мм лучше всего подходит для применения.

UltraPlanetary имеет различные варианты монтажа с четырьмя различными кронштейнами для монтажа на 15-мм профиль REV, канал REV C или канал REV U. Шестерня двигателя UltraPlanetary 550 (REV-41-1608), включенная в этот комплект, запрессована в шестигранный двигатель HD (REV-41-1291). Дополнительные шестерни можно приобрести на странице продукта 550 Motor Pinion.

Комплект редуктора UltraPlanetary и мотор с шестигранной головкой HD приобретен после февраля 2021 г. поставляется с версиями V2 UltraPlanetary с внутренним шестигранником 5 мм (REV-41-1615).

Спецификации коробки передач

• Модуль: 0,55
• Угол давления: 20 °
• Материалы: Стопчатая сталь, Стеклянное волокно -усиленное. Двигатель, без оборудования: 441,5 г (0,973 фунта)
• UltraPlanetary с 3 картриджами, без двигателя и без оборудования: 206,5 г (0,456 фунта)
• Выходной картридж UltraPlanetary: 66,5 г (0,147 фунта)
• Монтажная пластина UltraPlanetary: 3.