Автомат? Робот? Вариатор? — 5 плюсов и 5 минусов каждого — журнал За рулем
Автоматические трансмиссии разных типов отличаются не столько долговечностью, сколько особенностями работы.
Сегодня уже практически каждая модель на авторынке оснащается автоматической трансмиссией — классическим гидромеханическим автоматом, вариатором или роботизированной коробкой. Особенности каждого из агрегатов рассмотрели эксперты «За рулем».
Гидромеханический автомат
Материалы по теме
Гидромеханический автомат — самый распространенный ввиду своей универсальности тип автоматических коробок. Ресурс у АКП самый разный: от 120 тысяч до 250 тысяч километров.Главной же особенностью автомата является его выносливость: он может не только передавать большой крутящий момент мощного двигателя на колеса, но и пригоден для езды по бездорожью. Сегодня для легковых автомобилей выпускаются не только 4-ступенчатые автоматы, но и 6-ступенчатые, и даже 10-ступенчатые. Чем больше ступеней, тем миниатюрнее механизм и тем меньше у него запас прочности.
Плюсы: | Минусы: |
|
|
Вариатор
Вариатор отличается плавностью работы — передач здесь нет, а крутящий момент передается через ремень, скользящий по конусам и меняющий соотношение их оборотов. Ресурс вариаторов сопоставим с ресурсом гидромеханических автоматов. Но вариаторы не любят бездорожья и пробуксовок, перегреваются и быстрее выходят из строя. При этом в городе такая коробка незаменима именно благодаря плавности работы из-за отсутствия переключений.
Плюсы: | Минусы: |
|
|
Роботизированная коробка передач
Роботы бывают двух типов — с одним сцеплением и с двумя. По сути, это механические коробки, сцеплением и переключениями в которых управляют автоматика и электроника. Робот с одним сцеплением медлителен, а при переключениях автомобиль с ним «клюет носом», если водитель не успевает приотпустить в этот момент педаль газа. Вопреки ожиданиям, некоторые роботы с одним сцеплением не очень надежны. Зато дешевы.
Плюсы: | Минусы: |
|
|
Робот с двумя сцеплениями гораздо расторопнее — он всегда держит следующую передачу наготове, из-за чего переключения происходят моментально и незаметно. Есть варианты с мокрым или менее надежным сухим сцеплением. Главная особенность всех роботов — они не любят езду по городу с частыми остановками в пробках и на светофорах.
Плюсы: | Минусы: |
|
|
Подробности детального сравнения с указанием степени надежности различных коробок, устанавливаемых на популярные в России автомобили Hyundai/Kia, Renault, Nissan, Subaru и Аudi, а также Volkswagen и Lada, — в июньском выпуске журнала «За рулем» (уже в продаже).
- О заблуждениях относительно вариаторов и об их реальном недостатке читайте здесь.
- Продлить срок службы любого механизма помогут современные присадки в ГСМ.
что лучше для кроссовера? — журнал За рулем
«За рулем» взял на тест все существующие версии Kia Seltos и сравнил их на трассе, в городе и на бездорожье.
Материалы по теме
Вечный вопрос для тех, кто ищет машину с двумя педалями — какая коробка лучше? Классический автомат? Вроде надежный, однако повышает расход топлива и крадет динамику. Робот и вариатор в этом смысле лучше, но все говорят: они ломаются!
Разобраться поможет Kia Seltos, в модельной линейке которого есть версии со всеми типами автоматических трансмиссий. С базовым атмосферным двигателем 1.6 (121 л.с.) сочетается классический 6-ступенчатый автомат. С 2-литровым 150‑сильным стыкуется корейский вариатор IVT. А с самым мощным 1600‑кубовым турбомотором в 177 сил работает преселективный робот 7DCT. Каждая из этих версий доступна с полным приводом.
Материалы по теме
Загородный режим
Сначала асфальт — замеры времени разгона до 100 км/ч, эластичности и расхода топлива. Здесь важны трансмиссионные потери, которые в автоматической коробке с гидротрансформатором максимальны. Наши замеры это подтвердили: Seltos 1.6 с автоматом и полным приводом в спринте до 100 км/ч не может выехать из 14 секунд. Хотя тандем базового мотора и автоматической шестиступки слаженный. Задумчивость автомата гармонирует с неторопливым 121‑сильным атмосферником. Разве что на узком загородном шоссе напрягаешься: каждый обгон надо планировать за неделю в Google-календаре. Kia с автоматом не только самый медленный, но и самый голодный. В смешанном режиме потребляет больше девяти литров на сотню.
Тандем 1,6‑литрового атмосферника и автомата слаженный, но медленный. Коробка задумчива и лишь подчеркивает слабые возможности мотора. С этими агрегатами Seltos расходует больше всего топлива.Тандем 1,6‑литрового атмосферника и автомата слаженный, но медленный. Коробка задумчива и лишь подчеркивает слабые возможности мотора. С этими агрегатами Seltos расходует больше всего топлива.
Дуэт двухлитрового мотора и вариатора оказался практически идеальным на асфальте. Прекрасная динамика, живые отклики на педаль и самый низкий расход топлива.Дуэт двухлитрового мотора и вариатора оказался практически идеальным на асфальте. Прекрасная динамика, живые отклики на педаль и самый низкий расход топлива.
177‑сильный Kia Seltos с роботом ожидаемо самый динамичный и легко выезжает из 10 секунд в спринте до 100 км/ч. Но в пробках коробка склонна к подергиваниям и резкому замыканию сцепления.177‑сильный Kia Seltos с роботом ожидаемо самый динамичный и легко выезжает из 10 секунд в спринте до 100 км/ч. Но в пробках коробка склонна к подергиваниям и резкому замыканию сцепления.
Турбированный Seltos с роботом экономичнее: в аналогичных условиях потребляет в среднем 7,9 л/100 км. Вот только спеться мотору и коробке что-то мешает. В городском трафике робот частенько будто не может определиться с передачей. Сцепления схватываются жестко, и машина движется рывками. Зато динамика — песня! Девять с половиной секунд в разгоне до 100 км/ч, и расторопные переключения «вниз» на обгонах.
Базового мотора 1.6 Gamma хватает для спокойной езды, но прыти от него не ждите — особенно в варианте с полным приводом.Базового мотора 1.6 Gamma хватает для спокойной езды, но прыти от него не ждите — особенно в варианте с полным приводом.
Двухлитровый 150‑сильный двигатель серии Nu — оптимальный для Селтоса. Как по динамике, так и по экономичности.Двухлитровый 150‑сильный двигатель серии Nu — оптимальный для Селтоса. Как по динамике, так и по экономичности.
Турбомотор 1.6 заметно мощнее, однако гигантского выигрыша в динамике относительно атмосферной версии 2.0 не дает.Турбомотор 1.6 заметно мощнее, однако гигантского выигрыша в динамике относительно атмосферной версии 2.0 не дает.
Seltos 2.0 с вариатором тоже не промах. Он проигрывает самой мощной версии в спурте до «сотни» менее секунды. И, естественно, легко уезжает от Селтоса 1.6 с автоматом. Думаете, дело в более мощном моторе и коробка тут не причем? Да, но вспомните недавний сравнительный тест с участием Селтоса (ЗР № 4, 2020). Тогда он «привез» соразмерной Крете с аналогичным мотором 2.0, но с обычной гидромеханикой, полторы секунды. Так что дело не только в моторе, но и в вариаторе, который имеет широкий силовой диапазон и точнее подбирает передаточные отношения, не допуская пауз. А еще вариаторный Seltos оказался самым экономичным — 7,7 л/100 км.
А что будет вне ровных дорог?
Классическая гидромеханика с шестью ступенями не блещет скоростью переключений. Зато не боится пробуксовок и зарекомендовала себя как вполне надежная.Классическая гидромеханика с шестью ступенями не блещет скоростью переключений. Зато не боится пробуксовок и зарекомендовала себя как вполне надежная.
Вариатор с семью квазиступенями отличается моментальной сменой передаточного отношения. Однако на скользкой дороге или в грязи будьте осторожны — пробуксовок он не любит.Вариатор с семью квазиступенями отличается моментальной сменой передаточного отношения. Однако на скользкой дороге или в грязи будьте осторожны — пробуксовок он не любит.
Семиступенчатый преселектив DCT оперативно меняет передачи, но с манерами в ползущем режиме надо работать — машина дергается в пробках.Семиступенчатый преселектив DCT оперативно меняет передачи, но с манерами в ползущем режиме надо работать — машина дергается в пробках.
Городские препятствия
Для начала пробую заехать на бордюр под углом 90 градусов.
При заезде на бордюр Seltos с роботом капризничает: начинаются вибрации, а через какое-то время появляется запах палёного сцепления.При заезде на бордюр Seltos с роботом капризничает: начинаются вибрации, а через какое-то время появляется запах палёного сцепления.
При заезде задом только машина с вариатором не смогла взять барьер. Когда передние колеса уперлись в препятствие, Seltos просто встал.При заезде задом только машина с вариатором не смогла взять барьер. Когда передние колеса уперлись в препятствие, Seltos просто встал.
С парковкой впритык к тротуару надо быть аккуратным — бампер почти касается стандартного бордюра.С парковкой впритык к тротуару надо быть аккуратным — бампер почти касается стандартного бордюра.
Роботизированный Seltos спокойно вползает на него внатяг передом. Если задним ходом, то машина легко запрыгивает задней осью, после чего упирается передними колесами. Добавляю газу — и Kia, немного подумав, залезает на бордюр. Дело сделано, но процесс сопровождают такие вибрации и рывки, будто неопытный водитель рано бросил педаль сцепления. Предупреждения о перегреве нет, однако запах паленого сцепления проникает в салон. Тревожный звоночек! Выходит, срок службы фрикционных муфт можно сократить, даже не зная об этом. Кстати, в отличие от автомата и вариатора, датчик температуры у робота стоит именно в блоке сцеплений.
Seltos с вариатором даже передом заезжает на ступеньку с трудом. Электроника бережет вариатор и не дает мотору раскручиваться, когда колеса упираются в препятствие. А задним ходом он вообще не взял бордюр внатяг! Двигатель завис на 2500 об/мин — и крутящего момента оказалось мало, чтобы заехать.
Seltos с автоматом взял барьер играючи в обоих направлениях.
Только Seltos с автоматом не испытал никаких проблем при заезде на бордюр.Только Seltos с автоматом не испытал никаких проблем при заезде на бордюр.
Бездорожье
Теперь пробуем штурмовать крутой грунтовый подъем с уклоном около 30%. Останавливаемся на середине и трогаемся в гору.
У любого Селтоса можно отключить как противобуксовочную систему, так и систему стабилизации. Хотя на машинах с вариатором электроника всё равно продолжает ограничивать обороты.У любого Селтоса можно отключить как противобуксовочную систему, так и систему стабилизации. Хотя на машинах с вариатором электроника всё равно продолжает ограничивать обороты.
Вне зависимости от двигателя и коробки, у всех полноприводных Селтосов есть блокировка межосевой муфты, которая работает до 40 км/ч.Вне зависимости от двигателя и коробки, у всех полноприводных Селтосов есть блокировка межосевой муфты, которая работает до 40 км/ч.
Материалы по теме
Первым идет Seltos с роботом. После остановки и отпускания педали тормоза Seltos скатывается назад. Бью по тормозам, жму на газ — поползли вверх. А где же система удержания на склоне? Попробовал пологую горку — работает. Но на крутом уклоне ее производительности уже не хватает, а коробка размыкает сцепления. Опасно!
С вариатором ситуация получше. Откатившись на полметра, Seltos все же замирает без моего участия. Но там, где за счет моментного мотора роботизированный Селтос шел вверх, вариаторный пасует. Электроника бережет агрегат и не дает сильно буксовать. Что делать? Только скатываться назад и брать подъем с разгона! Или искать объезд.
Слабенький Seltos с автоматом и тут выступил лучше всех. На остановке на середине подъема он практически не откатился назад, а сложный участок преодолел так же легко, как машина с роботом. Буксовать можно смело — для коробки это тоже не сахар, но не так смертельно, как для вариатора и робота.
Машина с обычным автоматом оказалась лучшей на бездорожье, несмотря на дефицит тяги. Коробка позволяет буксовать, не боясь перегрева. Вариатору чуть сложнее трогаться в гору. А если начнете чиркать днищем о грунт, будут сложности.
А если застрять?
На закуску — трясина. Поднимая фонтаны грязи, турбо-Seltos уверенно пробирался вперед, пока на панели не зажглась шестеренка. Перегрев! Я ждал подобного от вариатора, но никак не от робота. Хотя тяга при этом никак не изменилась, а на то, чтобы коробка перестала считать себя слишком горячей, ушло меньше минуты: лампочка погасла.
Турбированный Seltos благодаря хорошей отдаче дает буксовать, что помогает пройти раскисший участок .Турбированный Seltos благодаря хорошей отдаче дает буксовать, что помогает пройти раскисший участок .
Даже если отключить все «ошейники», электроника продолжает ограничивать обороты, чтобы сберечь вариатор.Даже если отключить все «ошейники», электроника продолжает ограничивать обороты, чтобы сберечь вариатор.
Как и в случае с бездорожьем, горка легче всего дается машине с автоматом — ни откатов назад, ни ограничений в пробуксовке.Как и в случае с бездорожьем, горка легче всего дается машине с автоматом — ни откатов назад, ни ограничений в пробуксовке.
Долго буксовать не получится, через двадцать секунд пробуксовки зажглась неприятная пиктограмма — перегрев робота.Долго буксовать не получится, через двадцать секунд пробуксовки зажглась неприятная пиктограмма — перегрев робота.
Памятуя об электронике, за руль машины с вариатором сажусь с опаской. И правда: электронный разум не позволяет буксовать даже после того, как отключил противобуксовочную систему. В итоге скользкий участок приходится брать в несколько попыток. К тому же страшно повредить маслопровод, после чего вариатор не спасет уже ничего.
Обошлось без перегрева, но в прошлом тесте в похожих условиях вариатор ушел в сервисный режим. Это означает, что пока «мозги» не перезагрузятся, обороты мотора будут сильно ограничены, а отзывчивость педали акселератора упадет до состояния «дедушка на Москвиче».Что лучше? Застрять на вариаторе в сервисном режиме или все же выбраться из грязи на перегретом роботе, сократив его ресурс? Лучше поехать на Селтосе 1.6 с автоматом, который проходит грязевую ванну без перегрева и нервотрепки.
Выводы экспертов
Материалы по теме
Если съезжать с асфальта вы планируете нечасто, то не будем отговаривать от машины с вариатором. Особенно в случае Селтоса, когда клиноцепной агрегат прекрасно ладит с двигателем и экономит топливо. Преодолеть легкое бездорожье он тоже сможет, но лучше не буксовать, а стараться преодолевать сложное место ходом. Убить вариатор не даст сервисный режим: это еще не перегрев, а лишь защита от перегрева — машина сама себя бережет. И положите в багажник надежный трос!
А вот если нагружать трансмиссию придется по полной, выбирайте Seltos с базовым мотором 1.6 и автоматом. Он еще и самый дешевый (ценник пляшет в диапазоне от 1,3 до 1,6 миллиона). Но готовьтесь к вялой динамике и большому расходу.
Весомых аргументов в пользу мощной турбированной версии с роботом я так и не нашел. Наддув не дает заметного выигрыша в динамике на фоне двухлитровой машины. А вне асфальта выглядит не так уверенно, как автоматический Seltos. Двухмиллионный прайс делает «контрольный выстрел в голову».
Данные производителя, экспертную оценку, важную техническую информацию обо всех версиях Kia Seltos, а также сравнение моно- и полноприводной версий, вы найдете здесь.
Робот, вариатор, механика или автомат? Какая коробка лучше и почему
Рассказываем про плюсы и минусы трансмиссий современных автомобилей – какая коробка передач наиболее удобная и надежная в повседневной эксплуатации
Редакция
Механика в перечне современных коробок стоит особняком. Думается, что ее дни сочтены — она останется либо на совсем уж бюджетных машинах, либо, напротив… на очень дорогих! Так сказать, для куража — мол, мы настоящие спортсмены. Однако же для начала перечислим основные плюсы и минусы механических коробок передач.
Начнем с плюсов — перечисляем. Простая конструкция, дешевый ремонт, солидный ресурс, простота пуска мотора при севшей АКБ, отсутствие проблем с буксировкой машины, наличие шансов самостоятельно выбраться из грязи в раскачку… Кроме того, многие водители даже сегодня искренно говорят, что желают самостоятельно управлять автомобилем, а не доверяться каким-то автоматам. Что ж, им виднее.
Теперь займемся минусами. На первом месте, конечно же, неопытные водители, для которых три педали под ногами — это перебор. Тронуться с места, тем более — в гору: мучение! На светофорах такие автомобили часто откатываются назад: малоопытные водители этого не замечают. В пробках необходимость постоянно что-то переключать способна довести кого угодно.
Как бы там ни было, проще и надежнее механики сегодня ничего нет. Но пора переходить к автоматам. Начнем с роботов.
Такие коробки можно встретить, например, на «Весте» или «Иксрее». Честно говоря, это — недоделанный автомат, в основе которого все та же механика. Однако считается, что ресурс сцепления у такой коробки выше. Из плюсов отметим надежность и простоту ремонта. Главный из минусов, на мой взгляд, это возможность убогого откатывания назад, как на механике. Кроме того, таким коробкам свойственны замедленная реакция, рывки при срабатывании, а также аварийные отключения при подъемах вследствие перегрева.
Роботы с двум сцеплениями
Такие можно встретить на «Фольксах», «Шкодах», «Фордах», «Мини» и т. п. Изюминка состоит в том, что за последующие передачи отвечают разные диски сцепления и первичные валы, а потому следующая передача практически всегда готова к подключению — на это уходят миллисекунды. Отсюда и плюсы: почти мгновенные переключения, экономичность, хорошая динамика. Из минусов — пониженная надежность, повышенная цена.
Вариаторы
По замыслу такие коробки можно считать идеальными: лучше могут быть только электромобили. Никаких привычных переключений нет вообще: конусообразные диски образуют некое подобие шкивов с переменными диаметрами. Назад машины с вариаторами не откатываются. На практике все упирается в надежность конструкции.
Клиноременные вариаторы (Mitsubishi Outlander, Nissan Qashqai) — это самый распространенный сегодня тип таких коробок. Наличие гидротрансформатора обеспечивает плавное начало движения. Такие коробки проще и дешевле привычной гидромеханики. Примерный ресурс ремня — 150 тыс. км.
Клиноцепные вариаторы (Audi А6, Subaru Forester) вместо ремня используют цепь. Из недостатков отмечают ограничения в передаче крутящего момента.
Из казусов вариаторов отметим… виртуальные ступени — явный шаг назад! Однако считается, что такие коробки больше нравятся водителям.
Гидромеханика
Отработанную десятилетиями конструкцию можно встретить где угодно. Чисто ступеней все время увеличивается: больше — лучше! Из достоинств отмечаем доведенную схемотехнику и возможность передачи солидных крутящих моментов. Недостатки? Уступают по кпд и плавности переключений вариаторам!
Выводы
Я голосую за гидромеханику: у нее, в общем-то, нет недостатков. Конечно, хотелось бы, чтобы число ступеней было не менее шести. В первую очередь это касается мощных автомобилей. Вариатор хорош для малых и средних автомобилей. Что касается роботов, то ничего одобряющего в их адрес говорить не хочется. Отметим разве что коробки с двумя сцеплениями — да и то при условии, что использовать машину вы собираетесь ограниченное время, не выше гарантийного срока.
Хочу получать самые интересные статьи
Автомат, робот или вариатор. Какую коробку передач выбрать? | Об автомобилях | Авто
Классика
Самым старым из типов автоматической трансмиссии является так называемый классический автомат, который Cadillac стал использовать ещё в 30-х годах прошлого века. Роль сцепления, которое соединяет мотор с коробкой передач, выполняет гидротрансформатор. Долгое время автоматы были четырёхступенчатыми, и только в последние годы современные машины стали комплектовать восьми- и девятидиапазонными коробками.
Плюсами классической гидромеханической АКПП является достаточно плавное переключение передач и высокая надёжность по сравнению с другими трансмиссиями. Конечно, не считая старую добрую механику — по этому показателю её простая конструкция вне конкуренции. Автоматы без вмешательства техников спокойно проживают в среднем 150–200 тысяч километров. Хотя по ресурсу агрегаты от разных производителей могут существенно отличаться. В большинстве случаев проблемы можно решить ремонтом конкретной детали в механической части КПП. В целом же, гидромеханический автомат — дорогой узел.
К созданию других коробок инженеров подтолкнули недостатки классических АКПП. Они вызывают повышенный аппетит и не могут похвастаться головокружительной динамикой. Хотя с развитием сложных конструкций и технологий разница всё менее существенна, тем не менее при прочих равных она есть.
Быстрый и сложный
Решить проблемы автомата была призвана роботизированная трансмиссия. Если не вдаваться в подробности, робот — это конструктивно та же механика, только с автоматизированным сцеплением и переключением передач. Из-за упрощённого механизма такие коробки легче и занимают меньше места, что позволило устанавливать их даже на малолитражки вроде Fiat 500 или Opel Corsa. Важный плюс — автомобили с роботами реже заезжают на заправку.
Однако простые роботы с одним сцеплением на недорогих машинах имеют раздражающий эффект — постоянные задержки, толчки и рывки при переключениях, что особенно мешает в пробках. Неприятную особенность конструкции инженеры со временем решили, создав преселективный робот. Самый известный — DSG от концерна Volkswagen. По сути, это две коробки с двумя сцеплениями. Одна включает чётные передачи, другая — нечётные. В результате удалось добиться очень быстрого и точного переключения передач без разрыва мощности, не создавая никакого дискомфорта водителю.В сложных роботизированных коробках спорткаров, таких как Ferrari или Lamborghini, переход на высшую ступень происходит за сотые (!) доли секунды. Многие производители указывают время разгона до сотни на автомобилях с продвинутым роботом даже меньше, чем с механикой. Просто человек никак не сможет опередить эту совершенную технику.
Удобство, динамика, экономичность — прекрасное сочетание. Неспроста именно преселективные роботы на данный момент считаются самым оптимальным видом автоматической трансмиссии. Однако у них есть ощутимый минус, с которым многие водители не могут смириться. Сложная конструкция делает практически любой ремонт коробки дорогостоящим занятием. Да и надёжность роботов у многих марок вызывает вопросы.
Без ступеней
Вариаторы — вообще отдельное направление. По большому счёту, это и не коробка передач, потому что в трансмиссии передач нет вовсе. Не будем вдаваться в подробности про изменение передаточных чисел благодаря вращению ремня по шкивам. Скажем лишь, что особенная конструкции позволяет автомобилю непрерывно передавать крутящий момент на колёса, а потому предельно плавно набирать скорость. Никаких рывков и толчков. Впрочем, у медали есть обратная сторона. При динамичном разгоне мотор «зависает» на определённых оборотах, что создаёт эффект троллейбуса. Двигатель шумно и монотонно гудит. Со временем этот недостаток разные производители устраняют. Современные бесступенчатые трансмиссии умеют так ловко имитировать работу классического автомата, что обыватель и не разберётся. Но это исключительно вопрос акустического комфорта.
Несомненным плюсом машин с вариатором можно назвать топливную экономичность. В паспортных данных расход «горючки» зачастую указывают ниже, чем на таких же автомобилях с механикой. Но, к сожалению, вариаторы достаточно капризны. Их нельзя перегревать и перегружать высокой мощностью, они не работают на пиковых нагрузках и не выносят долгой пробуксовки в снегу или грязи. Поэтому такие трансмиссии не встретишь на грузовиках или спорткарах. Вдобавок вариаторы требуют бережливого обслуживания, в том числе частой замены хорошего масла. Зачастую они непригодны для ремонта, и по истечении срока службы — примерно 150 тысяч километров — вариатор меняют. А это недёшево из-за сложной конструкции.
Смотрите также:
Коробка автомат, вариатор, робот — в чём разница ?
Сегодня автоматические коробки передач устанавливаются на всё большее число новых автомобилей. А на некоторые автомобили, например, так вообще ставят только «автомат», а вариант с «механикой» покупателю даже не предлагается. Ещё до покупки автомобиля, полезно знать, какие бывают автоматические коробки и в чём их отличия.
На сегодняшний день существует три вида «автоматов»
— «Обычный» (гидротрансформаторный),
— Вариатор
— Роботизированный (робот).
Различия между ними важно знать не только при покупке нового автомобиля, но и подержаного — несведущему покупателю нечестный продавец легко может выдать вариатор или «робот» за классический «автомат». Так давайте узнаем, в чём между ними разница и какую коробку передач лучше выбрать ? Начнём с обычного автомата.
Классический автомат (гидротрансформаторный)Это самый популярный и распространённый вид автоматических коробок. Главной особенностью этой коробки является то, что она работает с помощью специального трансмиссионного масла. Масло это находится под давлением и постоянно движется по замкнутому кругу. Таким образом оно передаёт крутящий момент от двигателя к колёсам.
За последнее время автоматическая коробка серьёзно усовершенствовалась. Так, если лет 10 назад стандартным считался 4-ступенчатый автомат, то сегодня такая коробка безнадёжно устарела, а её место заняли 6 и 7, а иногда и 8-ступенчатые. Благодаря этим, а также другим нововведениям, уменьшился расход топлива, появились различные режимы работы коробки («Зима», «Спорт» и т.д.), в том числе режим ручного переключения передач (тип-троник). Ну а достоинства у гидротрансформаторного автомата следующие:
— Режим ручного переключения передач
— Отсутствие возможного перегрева двигателя
— удобство управления
Но имеют место и недостатки:
— Высокая цена автомобиля с такой коробкой
— Высокая цена на обслуживание и ремонт
— Невозможность длительной буксировки автомобиля
— Большой расход топлива
ВариаторВариатор — разновидность бесступенчатой трансмиссии. Также может встречаться обозначение CVT. Это аббревиатура от Countinuously Variable Transmission. Селектор коробки-вариатор очень похож на селектор обычной автоматической коробки, и поэтому сразу понять, какая коробка на автомобиле установлена, бывает непросто.
Описать схему работы вариатора простыми словами можно так: это два колеса, между которыми натянут ремень или цепь. Колёса эти раздвигаются и сдвигаются — за счёт этого и изменяется передаточное число.
Главная отличительная особенность вариатора — это отсутствие передач. Ступенчатого переключения передач не происходит — передача изменяется непрерывно. Благодаря этому вариатор обеспечивает автомобилю безупречную плавность хода. Плючс вариатор постоянно автомобиль лучше разгоняется, потому что вариатор постоянно поддерживает пик крутящего момента. Ну а в целом, вариатор обладает следующими преимуществами:
— Маленький расход топлива
— Быстрый и плавный разгон
— Комфорт при движении
— Малый вес
Но вариатор также обладает и недостатками, а именно:
— Повышенный шум при работе
— Малый срок службы (до 200 тыс. км.)
— Высокая стоимость обслуживания и ремонта (плюс некоторые автопроизводители сами заявляют, что их вариаторы неремонтопригодны и даже не выпускают к ним запчасти — только замена)
— Ограничение по мощности двигателя (вариатор не выдержит большого крутящего момента)
— Высокая цена
— Плохо переносит резкое трогание и агрессивную езду
РоботРоботизированная коробка — это что-то среднее между «механикой» и «автоматом». Главное отличие робота от механики — это наличие блока управления, который и занимается переключением передач за водителя. И здесь также присутствует некоторая пауза при переключении.
Помимо вышеописанной паузы, роботу присущи и другие недостатки:
— Рывки и толчки при переключениях
— Медленная реакция
— Необходимость включения режима «N» при остановке с работающим двигателем (иначе можно его перегреть)
— Невозможность буксировки
Как видно, недостатков у робота хватает. Но ведь не спроста на автомобили с роботом есть прос — ведь эта трансмиссия обладает следующими достоинствами:
— Низкая цена в сравнении с «автоматом» или вариатором
— Низкий расход топлива
Но всё же роботы — это уже уходящиее прошлое, и они постепенно вытесняются более современными разработками, а именно…
Переселективная трансмиссияПереселиктивная трансмисся — это роботизированная трансмиссия второго поколения. Она также имеет название DSG — это аббревиатура от Direct Shift Gearbox (коробка передач с синхронизированнымпереключением).
Такая коробка — самая совершенная в настоящее время. Она имеет два диска сцепления — один переключает чётные передачи, а второй — нечётные.
Ключевая особенность коробки DSG состоит в том, что в этой коробке постоянно включены две передачи. Но только один из двух дисков соединён с двигателем, а второй находится наготове. Как только происходит смена передачи и первый диск отключается, второй мгновенно подключается. На переключение передачи уходит меньше секунды, а по плавности хода DSG можно сравнить с вариатором.
Однако и у DSG есть свои недостатки. Эта трансмиссия обладает очень сложной конструкцией, вследствие чего её обслуживание имеет высокую стоимость. Кроме этого, даже крупный сервис не всегда готов взяться за ремонт такой коробки, да сам ремонт, бывает, просто невозможен. Поэтому при поломках часто единственным выходом остаётся лишь полная замена трансмиссии ну или в лучшем случае замена электронного блока управления. Ещё один минус коробки DSG — это перегрев сцеплений после долгой езды, из-за чего при переключениях передач могут возникнуть рывки автомобиля.
Автомат, вариатор, робот или DSG — что лучше ?Так какую же коробку лучше выбрать ? Ответить на этот вопрос можно, зная финансовые возможности и манеру езды покупателя автомобиля.
Однако, большинство автомобилистов всё же сходятся во мнении, что классический гидротрансформаторный автомат сегодня является оптимальным решением. Несмотря на плавность хода коробки-вариатора и на экономочность коробки DSG, вариатор обладает низким ресурсом и его устанавливают лишь на автомобили с малообъёмными моторами, а DSG, ввиду новизны технологии, часто оказывается неремонтопригодной.
Ну а в пользу обычного автомат говорит тот факт, что на его конструкция прошла испытание временем и в настоящий момент является наиболее «обкатанной» и надёжной, а многие его недостатки не являются критическими.
МКПП, АКПП, вариатор или робот. Что выбрать? Что лучше
Для тех, кто планирует приобретать автомобиль, стоит нелегкая задача. Огромный выбор марок и моделей в разных ценовых категориях сбивают с толку. Особенно, если будущий автовладелец не разбирается в технике. Выбор авто зависит от бюджета и пристрастий. Но основным критерием выбора чаще всего становится вид коробки. Сегодня выпускаются автомобили с различными видами коробок на борту. Каждая из них имеет свои плюсы и минусы, особенности эксплуатации, стоимость обслуживания. Что же выбрать? Об этом наша статья.
Виды коробок переключения передач
Для начала уточним — выбирать автомобиль только по виду коробки передач не нужно. Как минимум, потому что у каждого водителя свои предпочтения и свое мнение. Также отметим, что каждый производитель за свою историю выпуска автомобилей имел “промахи”, выпуская коробку переключения передач с погрешностями и недоработками. Речь не идет о китайских автомобилях. Такие марки автомобилей, как Тойота, Митсубиши, Фольксваген были замечены с явными недоработками.
Поэтому выбор коробки должен быть основан на рациональности. Необходимо заранее собрать необходимую информацию о конкретной модели и типе коробки. Например, какие наиболее частые поломки именно этой коробки, есть ли проблемы прямо с завода, какие могут быть дефекты и есть ли слабые места. Такой детальный сбор информации поможет выбрать наиболее оптимальный вариант для себя на основе опыте вождения и других субъективных мыслей.
Также не стоит забывать, что в настоящее время, когда между автоконцернами происходит серьезная конкуренция, каждый пытается перетянуть одеяло на себя. Так, например, концерн VAG, который выпускает автомобили марок Ауди, Фольксваген и Шкода, начали устанавливать свой вид коробки под названием DSG. По факту же, ДСГ — это обычный робот с двумя сцеплениями. Но новое название выделяет производителя и вводит покупателя в замешательство. Однако такая коробка имеет свои определенные преимущества и особенности. Она состоит из двух узлов. Один из них отвечает за 1,3 и 5 передач, а второй за 2, 4 и 6. Управление полностью автоматическое, его добавляет качественная электрика и электроника. Поэтому водителю ничего делать не нужно. В тот момент, когда коробка переходит на 2 передачу, следующий ее шаг — автоматический переход на 3. Она находится в режиме ожидания и самостоятельно переключает передачу со 2 на 3. И делает это за миллисекунды. Водитель даже не замечает этого. Разгон при этом максимально плавный и приятный. Нет толчков, рывков. Этот вид коробки — идеальный для тех, кто любит маневренную, скоростную езду.
Есть и еще один вид коробок под названием Powershift. Их устанавливают в автомобиле марок Ford. КП Powershift по принципу работы очень похожа на DSG. Отличие лишь в программной части и настройках. Схожесть двух видов коробок передач заключается не только в принципе работы, но и компонентов. Их количество и виды, практически, одинаковы, но выпускаются различными производителями.
В сухом же остатки все существующие на данный момент коробки переключения передач можно разделить на 4 вида:
- МКПП — механическая коробка переключения передач;
- АКПП — автоматическая коробка передач;
- Роботизированная коробка передач;
- Вариаторная коробка или просто вариатор, CVT.
Каждый вид имеет особенности и своих поклонников. Кто-то утверждает, что АКПП — единственно возможный наилучший вариант. Кому-то по душе вариатор. О каждом из видом КП поговорим далее.
Механика (МКПП)
Во всем мире львиная доля продаж автомобилей приходится именно на механику. В некоторых странах большинство авто выпускается только на механике. В странах СНГ, где представлен широкий ряд машин с разными видами КП, часть автолюбителей склоняются именно к МКПП.
Наверняка это связано с тем, что данный вид коробки является самым дешевым. У каждого автомобилиста первая авто была на МКПП, на нем сдавали на права. Поэтому многие убеждены, что механика вечна, она неубиваема и дешевая в обслуживании. Отчасти, это правда. Но только отчасти.
А все дело в том, что существует огромный ряд механических коробок передач, у которых недостатков больше, чем даже в самых ненадежных автоматах. Поэтому при выборе МКПП нужно ориентироваться на производителя, его репутацию. Но даже при этом всегда есть вероятность купить автомобиль с ненадежной МКП.
Плюсы и минусы механики
Для объективного сравнения всех существующих видом КП, необходимо сравнить плюсы и минусы каждой.
К преимуществам механики относится:
- Ресурс механики гораздо выше, чем у других видов коробок. Поэтому при желании купить подержанный автомобиль возрастом от 5 лет, лучше выбирать именно на механике;
- Ремонт и обслуживание МКПП обходится действительно недорого;
- Если в дороге произойдет поломка коробки, автомобиль будет продолжать ехать. Да, это будет сопровождаться стуками и скрежетом, но даже при таких обстоятельствах можно спокойно доехать до СТО самостоятельно без вызова эвакуатора;
- Как правило, обслуживание МКП заключается только в своевременной замене масла. При соблюдении этого простейшего требования, коробка может прослужить до 20 лет без существенного ремонта. Замена масла должна производиться не реже 60 000 км пробега.
Минусы заключаются только в ограничении комфорта вождения. Водитель вынужден постоянно держать руку на кулисе переключения передачи, контролировать педаль сцепления. Особенно это сложно будет даваться новичкам, а также в условиях постоянного трафика и множества светофоров. При неправильном переключении и несоблюдении правил эксплуатации механики можно сжечь сцепление, обрести проблемы с мотором и самой коробкой. В этом плане механика намного уступает автомату.
Итог: механику можно назвать надежной при грамотном выборе модели коробки, но уровень комфорта вождения намного ниже по сравнению с другими коробками.
Автоматическая коробка передач
Именно с автоматом сравнивают механику при выборе коробки передач. Однозначно сказать сложно: нужно сравнить плюсы и минусы обеих коробок, выбрав оптимальный вариант для себя.
Классическая модель автоматической коробки передач работает на основе гидротрансформатора. Он считается главной деталью в узле. С его помощью происходит переключение планетарных передач, а также замещает сцепление, благодаря чему переключение передачи происходит автоматически. Водителю не нужно постоянно контролировать переключение скорости, как этого требует МКПП.
Автомат достаточно сложный узел с технической точки зрения. Большую роль в его работе играет автоматика, которая контролирует большинство процессов. Однако многие современные АКПП не уступают в ресурсе МКПП, а также требуют минимального технического обслуживания. К тому же, коробка-автомат имеет ряд существенных преимуществ, которые становятся перевесом при выборе вида КП.
К плюсам относится:
- Ресурс коробки. То, что коробка способна проехать не более 100 000 км пробега и сломаться — миф. Современные коробки-автомат при условии правильного обслуживания способны проехать более 500 000 км. Одно “но”: нужно уделить внимание качеству расходников и масла. Это важно. О других мифах относительно АКПП можно почитать здесь;
- Комфорт вождения. Очевидное преимущество автомата над механикой. Передача переключается автоматически, водителю не нужно участвовать в процессе. Не нужно трогать сцепление (педаль конструктивно отсутствует), беспокоиться о скорости, дозировать бензин во избежание того, что авто заглохнет. Все это доставляет удовольствие вождения;
- Ремонтопригодность. В АКПП можно отремонтировать каждый компонент. В крайнем случае, заменить его на новый или подержанный ради экономии;
- Потребление топлива. Есть модели автомобилей с автоматом на борту, которые потребляют не более 4-6 литров на сотню. Это очень хороший показатель в наших реалиях относительно стоимости бензина.
Из минусов можно выделить лишь стоимость ремонта. Ремонт АКПП обойдется дороже, чем ремонт механики, но дешевле, чем ремонт вариатора или робота. Также ремонт требует профессионализма. Иначе проблемы с коробкой и дорогостоящий повторный ремонт неизбежен.
Вариаторная коробка (CVT)
Многие, кто впервые сталкивается с проблемой выбора вида коробки передач, не знают, что такое вариатор. CVT — это бесступенчатая коробка передач. Является самым удобным с точки зрения управляемости узлом. Подробно о вариаторе мы уже писали в этой статье.
Если кратко, то работает вариатор с помощью приводного ремня, передвигающимся по двум разнонаправленным конусам. Такая конструкция полностью исключила необходимость поднимать передачи вручную. Их тут даже нет. Вариаторная коробка считывает и оценивает электроникой многие факторы и принимает зону оптимального положения ремня самостоятельно. В результате крутящий момент передается на колеса транспортного средства.
На сегодняшний день лишь небольшая часть автомобилей выпускается с вариатором. Но по прогнозам экспертов, в будущем вариаторная коробка получит огромный успех за счет своих преимуществ:
- Очень плавный набор скорости, отличная динамика и хороший разгон. Водитель ощущает максимальный комфорт управления. Автомобиль начинает движение без рывков и ощутимых толчков, что типично для механики и классической АКПП. Время набора скорости напрямую зависит от мощности двигателя. На спортивных моделях вариатор может демонстрировать невероятную динамику;
- Очень малый расход бензина. Вариаторная коробка станет идеальным вариантом для тех, кто хочет экономить на топливе;
- Простая эксплуатация. Даже новичку будет понятно управления авто с вариатором на борту. Те, кто всю жизнь откатали на механике, запросто освоят CVT. Работает коробка-вариатор понятно и просто.
Но стоит указать и минусы коробки вариатора. Они есть и достаточно существенны:
- Срок службы вариатора очень уступает АКПП и, уж тем более, механике. Он составляет, в среднем, не более 150 тысяч км пробега. Коробка очень чувствительна к нагрузкам. Она не предназначена для спортивной езды, дрифтования. Это “городской” вариант. В обратном случае ремень рвется и ехать дальше уже невозможно. Приобретать б/у автомобиль с пробегом свыше 100 тыс км не следует — ремонт вариатора неизбежен;
- Ремонт вариатора — очень дорогое удовольствие. Чаще всего рвется ремень, который не подлежит ремонту. Его нужно менять. А он дорогой. Кроме того, в Киеве очень мало СТО, которые занимаются профессиональным ремонтом. В столице достаточно сложно найти специалиста, который занимается ремонтом данного типа коробок. Поэтому редко, кто сможет гарантировать высокое качество услуг. В отличие от нас.
Роботизированная коробка передач
Робот или автомат? Этот вопрос актуален для автомобилистов, которые выбирают между двумя вариантами КП. Роботизированная коробка считается “свежим дыханием” в области производства и выпуска коробок переключения передач. Так как она является оптимальным сочетанием автомата и МКПП и взяла себе все преимущества обеих модификаций.
По факту, робот — это МКПП, дополненная электронным мозгом. Если выбирать между автоматом или роботом, то эксперты твердо укажут на второй, так как он имеет широкие возможности различных настроек. Именно поэтому очень многие крупные автоконцерны выпускают новые модели авто с роботизированной коробкой на борту.
Преимущества:
- Самый экономичный расход топлива по сравнению со всеми видами коробок. Это не громкие рекламные лозунги, а факт. Робот показывает экономию в расходе бензина на 10-15% меньше, чем механика. Это действительно очень хорошие показатели;
- Отличная динамика. РКПП очень отзывчива и сразу реагирует на “тапку в пол”. Быстрый разгон и плавная динамика — идеальное сочетание для автовладельца;
- Очень лояльное отношение к двигателю. Даже если есть намеренное желание навредить мотору, сделать это будет ну очень проблематично. Тонкие настройки робота помогают бережно относиться к движку, сохраняя его целым и невредимым;
- Дешевая конструкция. Производство робота обходится быстрее и дешевле, чем другие виды КП. При этом РКПП является самой экологичной модификацией.
И все бы хорошо, если бы не острый вопрос со стоимостью обслуживания и надежностью коробки. Здесь огромный пробел. Роботизированная коробка очень дорога в обслуживании за счет очень высоких электронных настроек, над которыми работают программисты. Если образуется какой-то сбой в электронике, исправить проблему будет очень сложно. И снова из-за ограниченных возможностей мастеров, привыкших к механике и АКПП. Робот считается наименее надежным по сравнению даже с вариатором.
Так какую коробку переключения передач выбрать?
Однозначно выдвинуть кандидата на получение премии “лучшая коробка” мы не можем. Потому что у каждого автолюбителя есть свои критерии выбора. Если важна практичность и надежность, длительный срок эксплуатации, то механике нет равных. Если же вопрос в комфорте — выбирайте автоматическую коробку передач на основе гидротрансформатора. На сегодняшний день вариаторы плавно входят в строй, становясь серьезными конкурентами механике и автомату. Они дарят невероятную динамику, плавность и удовольствие от езды. Но и по сей день производители не могут увеличить срок эксплуатации коробки. Роботизированная коробка передач обеспечивает максимальный комфорт езды, она действительно умная и адаптированная к любым условиям. Но при этом остается самой ненадежной.
В статье мы привели плюсы и минусы каждого варианта. Оцените их и сделайте свой выбор, наиболее подходящий вам.
Как отличить вариатор от автомата визуально: определяем тип АКПП
Как известно, сегодня автоматическая трансмиссия пользуется большой популярностью. На фоне активного спроса современный автопром предлагает широкий выбор коробок автомат. Другими словами, машина с АКПП может оснащаться «классическим» автоматом, вариатором или роботизированной коробкой передач.
При этом сами автопроизводители делают разные коробки похожими друг на друга, причем как в плане функциональности, так и в плане исполнения. С одной стороны, такое решение упрощает задачу и повышает эффективность взаимодействия водителя с агрегатом. Однако часто бывает сложно определить, какая именно коробка автомат стоит на том или ином автомобиле.
С учетом того, что каждый из указанных выше типов АКПП имеет как плюсы, так и минусы, многие потенциальные владельцы по понятным причинам стремятся точно определить тип трансмиссии. В этой статье мы поговорим о том, как визуально отличить вариатор от автомата, а также на что следует обратить внимание.
Содержание статьи
Как отличить АКПП от вариатора
Как правило, перед приобретением машины с АКПП потенциальный владелец сразу решает для себя, что лучше, обычный автомат, вариатор или робот. Если принять во внимание тот факт, что традиционная гидромеханическая АКПП хоть и не лишена недостатков, однако остается самой надежной и проверенной временем трансмиссией среди других автоматов, не удивительно, что на вторичном рынке такая коробка пользуется самым большим спросом.
При этом версии с вариатором или роботом, с учетом их слабых сторон, менее востребованы. Естественно, стоят такие машины тоже дешевле по сравнению с аналогами. При этом продавцы, не желающие снижать цену или по другим причинам, часто пытаются выдать робот за автомат или вариатор, вариатор за традиционную АКПП и т.д.Обратите внимание, зачастую начальных знаний касательно того, как отличить вариатор от автомата по рычагу, оказывается попросту недостаточно. Основная причина — сознательная замена рычага (селектора) самим недобросовестным владельцем, тюнинг рычага при помощи чехлов на ручку КПП, перетяжка селектора кожей и т.п.
Так вот, чтобы правильно определить тип коробки передач визуально, нужно придерживаться определенного порядка действий и учитывать целый ряд рекомендаций. Прежде всего, начать следует со следующего:
- перед осмотром машины необходимо собрать максимум информации касательно вариантов трансмиссии на конкретной модели в сети Интернет, также можно воспользоваться технической литературой, каталогами и т.д.
- при осмотре внимательно изучите документы на автомобиль, а также маркировочные таблички на кузове и агрегатах. Как правило, если машина оснащена коробкой — автомат, то на это укажут литеры A или же AT. В случае с вариатором используется обозначение CVT.
- При попытке визуального определения нужно осмотреть рычаг КПП, так как вариаторы часто имеют нанесенное обозначение CVT. Так же нужно обратить внимание и на режимы возле селектора переключения коробки. В случае с обычным автоматом, кроме стандартных режимов P-R-N-D еще можно увидеть режимы «L», «2», иногда «3», тогда как вариаторы имеют только режим «L».
Для этого после запуска двигателя необходимо динамично разогнать автомобиль с места в стандартном режиме D. Если при разгоне нет явно ощутимого момента переключения передач, а двигатель монотонно работает на одних и тех же оборотах (по тахометру не видно сначала набора оборотов, а потом их понижения при переходе на ступень выше), тогда это говорит о том, что на авто стоит вариатор.
В случае с АКПП разгон будет похож на то, как разгоняется машина с МКПП, то есть сначала двигатель раскручивается (слышно по звуку ДВС и видно по тахометру), после чего осуществляется переход на повышенную передачу, после чего обороты падают. При этом важно активно разгонять машину, так как при спокойном старте и неспешном наборе скорости автомат и вариатор могут работать практически одинаково.
Также можно полностью остановить машину на участке дороги с небольшим подъемом. После этого следует отпустить педаль тормоза, не добавляя газ. Если машина начнет медленно двигаться на подъем на холостых, это говорит о том, что на автомобиле стоит АКПП. Если же машина немного откатится назад, после чего будет просто стоять, часто это указывает на вариатор. Однако, такая проверка подойдет только в том случае, если авто с вариатором не имеет дополнительной «противооткатной» системы.
Напоследок отметим, что если самостоятельно определить тип АКПП все же не удается, тогда оптимально посетить СТО, где квалифицированные специалисты сразу дадут ответ на интересующий вопрос, а также при необходимости проведут комплексную диагностику автомобиля.
Что лучше: вариатор или автомат
С учетом того, что сегодня коробку автомат можно выбрать по типу, многие автолюбители интересуются, какой тип АКПП лучше и почему.
При этом дать определенный ответ в этом случае достаточно сложно. Если рассматривать основные плюсы и минусы, классический автомат самый надежный и наименее экономичный, тогда как вариатор CVT обеспечивает наилучший комфорт, однако ресурс CVT меньше, чем у гидромеханических АКПП.
Также автомат можно считать более выносливым агрегатом, который менее требователен к качеству обслуживания. Еще АКПП вполне ремонтопригодна. Обычный автомат имеет меньше ограничений во время эксплуатации, его нужно обслуживать каждые 60 тыс. км, все обслуживание сводится к полной замене масла и фильтров АКПП (иногда требуется дополнительная промывка).
Рекомендуем также прочитать статью о том, как заменить масло в коробке вариатор. Из этой статьи вы узнаете, когда нужна замена масла в вариаторе, какое масло заливать в вариаторную коробку, а также на что обращать внимание в рамках обслуживания АКПП данного типа.Что касается вариатора, с учетом особенностей конструкции, эта коробка нуждается в более частой замене масла и фильтров (каждые 30 или максимум 40 тыс. км.). Также каждые 100 тыс. км. нужно менять ремень вариатора (цепь). В случае поломки CVT ремонт будет достаточно дорогим, а также с учетом определенных сложностей, могут возникнуть трудности во время поиска специалистов по ремонту вариаторов с гарантией.
При этом, в отличие от АКПП, вариатор разгоняет автомобиль быстрее, разгон плавный, без провалов, тяга постоянная (больше напоминает электродвигатель). Во время разгона мотор не раскручивается, шума меньше. При езде вариатор обеспечивает лучшую отзывчивость на нажатие педали газа с учетом постоянно изменяющихся условий, подхват всегда уверенный и «ровный» на любых оборотах и скоростях.
Однако, при всем кажущемся потенциале, резко изменяющиеся нагрузки, активный разгон, езда с высокой скоростью, пробуксовки и т.п. данному типу КПП противопоказаны. Если перегружать простой автомат АКПП крайне нежелательно, то на вариаторе CVT делать это категорически запрещено. В противном случае коробка может выйти из строя очень быстро, а ремонт вариатора является сложным и очень дорогим.
Подведем итоги
Как видно, существует несколько способов, как отличить вариатор от автомата визуально и в движении. В совокупности, если применить их в комплексе, тогда в подавляющем большинстве случаев удается точно и быстро определить, какая именно коробка стоит на машине, вариатор CVT или автомат AT.
Рекомендуем также прочитать статью о том, как ездить на вариаторе. Из этой статьи вы узнаете об особенностях эксплуатации вариаторной коробки, а также правилах и рекомендациях касательно езды на машине с вариатором CVT.Фактически, бывает достаточно заглянуть под капот и отдельно изучить маркировку трансмиссии, а также взглянуть на документы к автомобилю. Если же этого недостаточно, тогда дополнительно осуществляется пробная поездка, в рамках которой по ряду признаков и характерных особенностей работы трансмиссии можно точно определить, что установлено на машине, вариатор или автомат.
Читайте также
что это такое Чем надежнее коробка
Когда приходит время выбирать новую машину, мы обычно думаем о том, какой тип двигателя и коробки передач будет у нашей будущей машины. Если раньше выбор состоял из двух вариантов — механической или автоматической трансмиссии, то сегодня наряду с привычной «механикой» можно выбрать автоматическую, роботизированную или бесступенчатую трансмиссию. В этой статье мы рассмотрим плюсы и минусы перечисленных выше трансмиссий.
Простой комплекс «Механика»
По своей конструкции механическая коробка передач представляет собой просто скомпонованный агрегат, если, конечно, ее не сравнивать с автоматическими и роботизированными трансмиссиями.Эта простота определяет невысокую стоимость автомобиля, оборудованного такой коробкой, и удобство в обслуживании и эксплуатации.
Однако на счет последнего можно поспорить: принцип работы механической коробки передач предполагает активное участие водителя, а потому роль человеческого фактора в работе «механики» очень велика. Одно дело, если опытный водитель водит машину с механической коробкой передач, зная, на каких скоростях нужно переключаться на ту или иную передачу, и владея приемами работы в сложных условиях (например, если машина застряла в снегу или песке). .Другое дело, когда новичок водит машину с такой трансмиссией. Есть большой риск, что из-за банального незнания правил эксплуатации МКПП начинающий водитель сможет, как говорится, за сравнительно небольшой промежуток времени угробить коробку (при этом максимальный ресурс такой сборки может составлять сотни). тысяч километров). Тем, кто все же решил выбрать автомобиль с механической коробкой передач, стоит знать все о положительных и отрицательных сторонах этого типа трансмиссии.
Преимущества МКПП :
1) Простота конструкции, относительно невысокая стоимость ремонта и обслуживания.
2) Длительный срок службы (некоторые коробки этого типа можно использовать даже после выхода из строя «родного» двигателя автомобиля).
3) Экономия топлива (по сравнению с АКПП автомобиль на «механике» расходует на 10-15% меньше топлива) и высокая динамика разгона.
4) Высокий процент КПД (позволяет использовать полную мощность двигателя и его крутящий момент).
5) Хорошая реакция дроссельной заслонки автомобиля (скорость увеличения оборотов двигателя), при которой водитель сам выбирает стиль вождения, регулируя момент переключения скоростей.
6) Меньше АКПП, вес.
7) Возможность запуска двигателя при отказе зажигания и АКБ.
8) Возможность буксировать автомобиль без использования эвакуатора, на жесткой или гибкой сцепке на любое расстояние.
Минусы МКПП:
1) Сложность эксплуатации для новичков (водители-новички из-за необходимости использования сцепления могут повредить как само сцепление, так и узлы коробки — например, включение задней передачи вместо передней или отсутствие поворота сцепление включено полностью).
2) Перегрузка двигателя при неправильном включении передач (также относится к неопытным водителям, которые могут забыть вовремя переключиться на верхнюю или нижнюю ступень, тем самым заставляя двигатель работать на более высоких скоростях).
3) Интервал переключения передач увеличен по сравнению с АКПП (при переключении с более низкой ступени на более высокую и наоборот двигатель отключается от трансмиссии на определенный период времени, что приводит к потере мощности) .
4) Утомляемость водителя при работе «механики» при движении в городском режиме (приходится постоянно включать / выключать передачу).
Удобный, но дорогой в обслуживании «автомат»
Если механическая коробка передач проста по конструкции, то количество узлов и агрегатов в автоматической больше, что, в свою очередь, сказывается на дороговизне ее изготовления, ремонта и эксплуатации.
Однако пользоваться такой коробкой удобнее, особенно при движении по городу, так как она не требует постоянного включения / выключения сцепления — это понравится новым водителям. Таким образом, участие человека в автоматической коробке передач сводится к минимуму.Кроме того, сегодня покупатель может выбирать из нескольких типов АКПП: гидромеханическая коробка передач (обычный «автомат»), механическая коробка передач с двумя сцеплениями, коробка передач и бесступенчатая. У каждого из этих типов трансмиссий есть свои плюсы и минусы, на которых мы остановимся более подробно, но сначала отметим общие положительные и отрицательные особенности автоматических трансмиссий.
Преимущества автоматики:
1) Простота использования (нет необходимости постоянно включать сцепление).
2) Отсутствует риск перегрузки двигателя (коробка «автомат» сама подбирает оптимальный момент для переключения на повышенную или пониженную передачу).
3) Сокращенный период времени между переходами с более низкой ступени на более высокую и наоборот без потери мощности двигателя.
Минусы АКПП:
1) Дорогой ремонт и обслуживание.
2) Большой вес агрегата (по сравнению с МКПП).
3) Относительно низкая чувствительность дроссельной заслонки (наиболее характерна для автоматических гидромеханических трансмиссий).
4) Повышенный расход топлива по сравнению с «механикой» (характерен для гидромеханических, роботизированных коробок передач и вариаторов).
5) Невозможность буксировки автомобиля на гибкой или жесткой сцепке (только с помощью эвакуатора).
6) В режиме Drive нет торможения двигателем (для этого типа торможения необходимо переключиться на низшую передачу).
7) Срок службы небольшой по сравнению с механической коробкой передач (максимум до 200 тысяч километров).
А теперь остановимся на отрицательных и положительных качествах каждого из указанных здесь типов АКПП.
Итак, к достоинствам гидромеханической коробки передач можно отнести возможность передачи большого крутящего момента от двигателя на колеса, надежность и долговечность конструкции. Из минусов — сбои при переключении передач, невозможность буксировки.
К положительным сторонам роботизированной коробки передач можно отнести относительную дешевизну (по сравнению с другими «автоматами») производства и эксплуатации, а к минусам — рывки при переключении скоростей.
Коробка передач с двойным сцеплением позволяет передавать максимальный крутящий момент на уровне механической коробки передач без потери мощности двигателя.Но отрицательным моментом в эксплуатации такой коробки является ее ненадежная конструкция и дорогостоящий ремонт.
Наконец, к преимуществам бесступенчатого вариатора относятся наиболее плавная из всех перечисленных выше коробок передач и возможность использования максимального КПД двигателя. А к минусам — относительно небольшой срок службы до капремонта (как показывает практика, часто приходится проводить капитальный ремонт вариаторов на расстоянии 100-110 тысяч километров) и невозможность передачи максимального крутящего момента от двигателя к колесам. .
Итого
Пока что наиболее практичной во многих отношениях является механическая трансмиссия. Но прогресс не стоит на месте, и современные АКПП становятся более надежными, долговечными, а главное — экономичными. Такой тип трансмиссии в виде коробки с двумя сцеплениями уже «приучили» расходовать меньше топлива, чем обычная механическая трансмиссия. Но сложность конструкции и связанная с этим высокая стоимость ремонта и обслуживания таких трансмиссий пока говорят не в пользу «автоматов».
Автоматические коробки передач сегодня используются в нескольких формах. Самые распространенные стандартные автоматы, использующие в своей системе гидротрансформатор, имеют от 4 до 8 передач и имеют довольно жесткие настройки. Стандартные автоматические коробки передач имеют как ряд достоинств, так и определенные недостатки. Например, машина достаточно надежна, она меньше подвергает двигатель негативному влиянию неправильного стиля вождения. Тем не менее машина становится причиной повышенного расхода топлива, что явно не может порадовать покупателя машины.Сегодня мы рассмотрим отличия машины от робота, сравним особенности этих коробок, поговорим о том, какие автомобили лучше выбирать с автоматическим переключением передач.
Надежность машины ранее считалась достаточно сомнительной. Сегодня АКПП в виде штатных АКПП от всемирно известных брендов прекрасно себя ведут в эксплуатации, не требуют каких-либо сервисных функций и просто помогают владельцу получать больше удовольствия от поездки.Роботы по-прежнему пользуются всеобщей немилостью, потому что ходят слухи, что они часто ломаются и даже не доживают до трех лет эксплуатации. Начнем с того, что есть китайские роботы и автоматы, а есть продукция японских и немецких корпораций. Так что нужно говорить о каких-то конкретных моделях ящиков — только так можно понять весь смысл использования той или иной технологии.
Преимущества и недостатки стандартных автоматических коробок передач
Если в комплектации автомобиля указывается аббревиатура «АКПП», то речь идет о традиционном автомате.Это довольно старая, а потому надежная технология, которая сегодня каждый производитель приобретает свой внешний вид. Многие говорят, что японские машины всегда красивы, служат десятилетиями и не ломаются. Есть четырехступенчатые автоматы от Aisin — японская разработка, применяемая практически на всех машинах бюджетного класса. Такая коробка не порадует динамикой, надежностью или другими важными положительными характеристиками. Основные существенные преимущества и недостатки, которые следует учитывать в контексте автоматической коробки передач, следующие:
- довольно простая конструкция, отсутствие слишком дорогих и сложных в ремонте деталей;
- стандартных сервисных процессов, которые не обойдутся собственнику непредсказуемо дорого;
- удобство эксплуатации и отсутствие необходимости привыкать к особенностям автомобиля;
- повышенный расход топлива — один из важных недостатков всех современных АКПП;
- часто на автомате момент переключения передач очень заметен, это доставляет некоторый дискомфорт;
- очень дорогой ремонт в случае поломки, но ни в коем случае не дороже восстановления других типов автоматических коробок;
- отсутствие динамики и часто гашение потенциала двигателя из-за невозможности динамических настроек.
Конечно, вышесказанное относится не ко всем машинам. Стоит рассмотреть новые 8АКПП от Jeep, Toyota и Volkswagen, а также продукцию Range Rover. Они похожи по конструкции друг на друга, но сильно отличаются от других автоматических трансмиссий в мире. Эти машины полностью раскрывают потенциал силового агрегата, их переключение незаметно, а динамические характеристики просто великолепны. Настройки таких коробок передач очень гибкие, что позволяет производителям проводить отдельную доработку коробки передач для каждого отдельного двигателя.Но есть машины и другие разработки с менее производительными характеристиками.
Роботизированные ящики — рассмотрим основные достоинства и недостатки
Сегодня роботы в ассортименте каждой крупной корпорации имеют свои названия и запатентованную формулу переключения передач. Ford PowerShift или Volkswagen DSG — эти названия содержат почти одинаковую технологию. Большинство современных роботизированных коробок передач имеют механическую коробку передач, а также привод, который выполняет быстрое переключение передач. В конструкции предусмотрены как определенные преимущества, так и существенные недостатки технологии, которые следует учитывать при покупке автомобиля:
- робот начинает потреблять меньше топлива, чем простая машина; настроен на экономичную поездку без потери потенциала;
- роботизированная коробка полностью раскрывает двигатель, его мощность и все основные характеристики;
- переключение практически незаметное, рывков нет, все происходит молниеносно;
- боксов роботизированного типа адаптивные, их можно настроить для использования в любых комбинациях;
- стоимость такой коробки довольно высока, что открывает список недостатков данной технологии;
- ремонт роботов — дорогостоящий и специфический процесс, который зачастую выполняется только профессионалами;
- конструкция роботизированного бокса невероятно сложна, требует очень качественного обслуживания.
Несоблюдение правил эксплуатации роботизированного бокса будет достаточно большой проблемой для покупателя. Красивые современные названия и отличные технические характеристики машин с роботизированными ящиками — это не преувеличение. На самом деле это так, но за такие преимущества придется немало заплатить. Стоимость обслуживания и эксплуатации такой коробки превзойдет ваши ожидания и заставит задуматься о смене станка на более доступный и практичный вариант.Однако это мнение субъективно, ведь многие автомобилисты любят водить машины с роботами.
Что выбрать: автомат или роботизированный ящик?
Обладая определенной информацией о том, что и как это функционирует в мире современных контрольно-пропускных пунктов, можно делать личные выводы. Для каждого водителя они будут разными. Если сомневаетесь, можете пройти тест-драйв двух одинаковых автомобилей с разными технологиями. Например, можно по очереди пройти тест-драйв Skoda Rapid с базовым двигателем и АКПП старого типа, а потом прокатиться на том же Rapid с роботизированной коробкой передач DSG и турбированным двигателем TSI.Острые ощущения от путешествия станут основанием для выбора вашей коробки. При выборе обратите внимание на следующие факторы:
- динамика и комфорт поездки на автомобиле — для каждого покупателя эти моменты будут иметь разные критерии;
- гарантия от производителя на ту или иную коробку — многие дают гарантию на двигатель и АКПП до пяти лет;
- определение важных критериев личных предпочтений в отношении динамики, расхода топлива и других факторов;
- ощущений от тест-драйва автомобиля на различных коробках, включая механическую версию;
- готовность заплатить определенную цену за машину, которая сегодня стала дороже роботизированных ящиков.
Важно не только выбрать класс самой коробки передач, но и понять, какую модель и какой класс этой коробки передач вы хотите видеть в своей машине. Каждый производитель регулирует коробки передач и двигатели. Если раньше машина была для всех одинаковой, то в нынешних условиях техника имеет индивидуальные характеристики и огромное количество важных преимуществ в каждом отдельном случае. Концерны проводят собственные настройки и доработки техники, используют самые дорогие открытия и разработки и делают свои автомобили максимально современными и успешными.Предлагаем посмотреть видео о современных роботизированных коробках передач:
Обобщить
Сегодняшние особенности эксплуатации автомобиля практически вынуждают нас покупать автоматическую коробку передач. В пробках невозможно переоценить помощь такого технического агрегата в автомобиле. Да и вообще городской трафик заставляет часто переключать передачи на механике и испытывать от этого некоторый дискомфорт. Купив надежный автомобиль с АКПП любого типа, вы устраните эти проблемы, но откроете другие спорные моменты в эксплуатации машины.
Робот и машина нуждаются в более качественном обслуживании и полном соблюдении периодичности замены смазочных материалов. Все особенности эксплуатации автомобиля говорят о том, что нужно индивидуально подходить к выбору модели коробки. А развитие современных технологий заставляет забыть о конструкции бокса, используемого в том или ином транспорте. Просто наслаждайтесь автоматическим переключением и наслаждайтесь покупкой. Какие типы машин вам нравятся больше?
Новый вопрос от читателя нашего автоблога
« Здравствуйте, автор этого замечательного сайта.Меня зовут Марина. Читаю твой блог почти каждый день, действительно ценная информация, много интересного. Сейчас выбираю себе машину и всегда с АКПП, но есть варианты — автомат, робот и вариатор. Прочитал ваше сравнение АКПП и вариатора, информативно. Не могли бы вы подробнее написать о машине и роботе? Заранее спасибо! »
Да интересный вопрос, давайте подумаем …
АКПП мы уже описывали в статье.Однако небольшое напоминание. АКПП — АКПП (сокращенно АКПП). По своему строению он не имеет ничего общего с обычной механической коробкой передач (читайте статью), здесь переключение происходит благодаря двум основным частям, это гидротрансформатор и коробка передач. Гидротрансформатор заменяет сцепление, переключая скорость «автомата». Коробка передач находится на постоянной передаче со всеми парами шестерен. Благодаря такой конструкции он сам переключает скорости в зависимости от оборотов двигателя.Также следует отметить, что переключение передач происходит механически, а именно от впрыска масла под давлением. То есть электроники практически нулевая. «Автомат» выпускается давно, поэтому очень хорошо изучен. Сделать это можно практически на любой СТО, даже не в автосалоне. Плюсы и минусы машины не буду описывать второй раз, о вариаторе или автомате читайте в статье.
Новейший тип АКПП (подробно читайте здесь).
Робот — это такая же механическая коробка передач, блок управления которой расположен непосредственно на самой коробке передач.Этот блок управления заменяет и сцепление, и функцию переключения передач, но переключения здесь происходят как в простой механике, просто человек не вмешивается в процесс. Этот блок, по сути, представляет собой роботизированный узел. Отсюда и название «робот-коробочка». До широкого распространения электроники в роботах использовались гидравлические приводы, теперь же гидравлические приводы заменены сервоприводами (электронными компонентами).
Теперь в нашей статье поговорим о плюсах и минусах «робота».
плюсы
1) Это та же механика и поэтому конструкция проще, чем у «автомата»
2) Расход масла меньше, чем у автомата.«Робот» 2 — 3 литра, «автомат» 7 — 10 литров.
3) Ремонт проще и дешевле, чем ремонт машины.
4) Уровень расхода топлива в автомобиле с роботом на уровне механической коробки передач. А иногда даже меньше.
5) Робот всегда поддерживает ручное переключение передач, как в механической коробке передач. На автомате это присутствует не всегда.
6) Робот полностью передает крутящий момент от двигателя на колеса, в отличие от машины.
Минусы
1) Переключайте передачи очень медленно, иногда интервал доходит до 2 секунд.
2) У робота не очень стабильная трансмиссия, даже на двух одинаковых машинах будет работать по разному.
3) Во время работы робота часто возникают рывки и толчки, даже при трогании с места.
Честно говоря, при выборе станка или робота я бы предпочел автомат, он более устойчив в работе, а сейчас есть станки на 6 и более передачах, которые уже приближаются к механике и роботу по расходу топлива. Робот, несмотря на все свои достоинства, остается темной лошадкой, просто не знаешь, чего ожидать, будет ли он работать нормально или его будет сложно затупить.
Выбор автомобиля — дело долгое и хлопотное. Ведь нужно определиться с классом, производителем, конкретной моделью. Перед многими автовладельцами встает еще один очень важный вопрос — какую коробку передач выбрать ? На данный момент выбор достаточно широк: альтернатива обычной механике — простейший автомат. Но давно на рынок вышли два принципиально разных варианта: робот и вариатор . И если о первых двух знает почти каждый мальчик, то про последние довольно много вопросов .Выбор, конечно же, должен основываться на личных предпочтениях и требованиях водителя, которому придется нажимать на педали и переключать передачи. У каждого автомобилиста свой стиль, свои приоритеты и цели, свой стиль вождения, который определяет окончательный выбор. Например, суровый и старт и гонки по бездорожью (и бездорожью) не откажут от привычной механической коробки . Он нажимает педали «на автомате», не задумываясь о своих действиях.И ни автомат, ни вариатор не позволят ему добиться желаемого результата. А вот люди, которые устали постоянно переключать передачи, попадать в пробки , с радостью откажутся от этой «правильной» автоматической коробки . Так что выбор между механикой и автоматом вполне очевиден. Но что делать с остальными вариантами? Как определить, что лучше: вариатор или автомат?
Вариаторили автомат: что надежнее?
Этот вопрос беспокоит многих водителей, ведь в случае поломки и необходимости ремонта автовладельцам придется отдать немалую сумму денег.Устранить проблему самостоятельно могут только опытные механики, профессионально ремонтирующие АКПП. Такая высокая сложность работы естественно приводит к значительной стоимости несравнимой с ценой ремонта МКПП. Но такой момент, как надежность, требует особого отношения. Для начала нужно определиться, из чего состоит вариатор, в чем его эксклюзивность.
Отличие вариатора от машины
Habitual АКПП заметно упрощает жизнь водителя устраняет педаль сцепления и необходимость вручную переключаться на новую передачу.Этим (далеко не самым приятным процессом) занимается умная электроника, поэтому автовладельцу достаточно вовремя переключаться между необходимыми режимами, и управлять педалью тормоза и газа. Тем не менее передачи переключаются, количество ступеней начинается с четырех и может доходить до восьми. Переход между ними максимально плавный, но все же чувствуется.
Частотный преобразователь имеет неограниченное количество «скоростей» Их просто невозможно сосчитать. Разница между вариатором и машиной состоит прежде всего в том, что вариатор не имеет передач , которые нужно переключать. Передаточные числа меняются постоянно, так как конструкция состоит из двух шкивов , между которыми вращается ремень. Конечно, такое описание максимально упрощает реальное устройство этого сложного аппарата. Прочность ремня очень высока, потому что он состоит из небольших металлических пластин и больше похож на цепочку. Ни о каком переключении передач в этом случае не может быть и речи. Вариатор самостоятельно выбирает оптимальное положение ремня , что объясняет быстрое изменение передаточного числа.
Если не умеете отличить вариатор от автомата, то просто прокатитесь на машине . Будет ощущаться переключение передач (даже самое плавное). Особенно это заметно в момент набора скорости. А вот вариатор отличается невероятной плавностью хода без рывков. Также можно заметить более быстрый набор скоростей, за счет того, что вариатору не нужно тратить время на переключение передач.
Сравнить надежность этих устройств очень сложно. Стоит отметить тот факт, что вариатор управляется большим количеством различных датчиков , в результате вероятность выхода из строя намного ниже. Но даже если выйдет из строя хотя бы один датчик, другие могут последовать за ним. К тому же ремонт АКПП обойдется на меньше, чем ремонт вариатора. Причин тому много, но главная — небольшое количество квалифицированных специалистов.
Чем отличается робот от автомата и вариатора?
Роботизированная коробка передач возвращает водителей к уже известной механике.Она очень похожа на свою предшественницу, но отличается тем, что компьютер берет на себя управление . Конечно, педалей сцепления здесь тоже нет. Автомат и вариатор предполагают большее количество датчиков и вариантов электронного управления автомобилем. Если вы решили, что лучше робот или вариатор, то нужно исходить из конкретной ситуации. Например, водителей, привыкших к суровому стилю вождения и управлению машиной, быстро исчерпывают ресурсы робота .Узел сцепления уже ложит большую нагрузку, при быстром разгоне и резком торможении выйдет из строя . Однако ремонт такой коробки обойдется немногим дороже механической.
Вариатор: плюсы и минусы
Можно выделить некоторые достоинства и недостатки этого типа коробки передач. Некоторые из них субъективны, но другие заслуживают особого внимания при выборе автомобиля.
плюсы :
- Езда без рывков и ощущение переключения передач.
- Экономия топлива.
- Низкий уровень шума.
- Быстрый разгон.
Минусы :
- Очень дорогой ремонт, небольшое количество профессионалов, разбирающихся в редукторах данного типа.
- Множество датчиков, контролирующих работу вариатора. В случае неудачи вся система может выйти из строя, что приведет к серьезным повреждениям.
- Вариатор редко устанавливается на автомобили с мощным двигателем.
- Вам понадобится специальная дорогая жидкость, подходящая только для определенных марок автомобилей.
Еще можно отметить тот факт, что вариатор не позволяет машине издавать рев на скорости. Электроника и электрика следят за состоянием автомобиля, избегая высоких оборотов.
Все современные двигатели внутреннего сгорания недостаточно мощны и не приспособлены к значительным изменениям нагрузок с прямым приводом. Для адаптации тяги используются коробки передач, позволяющие изменять скорость вращения в желаемом диапазоне. В настоящее время все больше и больше автомобилей оснащается автоматической коробкой передач, и если различия между механикой и автоматом понятны всем, то разница между автоматом и роботом многих сбивает с толку.
Различия между автоматической коробкой передач и роботом
Принципиальные различия между автоматической коробкой передач и роботом заключаются в следующих конструктивных особенностях:
- Основное отличие заключается в конструкции сцепления: в машине используется преобразователь крутящего момента, а в роботах — сухое трение. сцепление с одним или двумя дисками.
- В автоматах применяются планетарные редукторы со сложным функционированием и управлением, выбор передаточного числа определяется блоком управления. В роботе, как в механической коробке, шестерни постоянно включены и включаются с помощью специальных муфт, использующих синхронизаторы для выравнивания угловых скоростей.
- Показатель эффективности робота намного выше, так как гидротрансформатор имеет более высокие механические потери, чем сухое сцепление.
- Машина имеет лучшую езду и более высокий комфорт езды, но трансмиссия слишком дорога в ремонте, который может быть выполнен только обученными специалистами в сервисном центре. Ремонт роботизированного бокса по стоимости и сложности сопоставим с механическим.
Особенности и принцип работы АКПП
Основной особенностью АКПП является наличие гидротрансформатора, выполняющего функцию плавного переключения скоростей, за которую отвечает коробка передач.Если проводить аналогию с механической коробкой передач, то гидротрансформатор выполняет действия, аналогичные выключению сцепления, обеспечивая плавное переключение передаточного числа. Коробка передач машины также имеет ступени — 4, 5 или 6, а коробки с разным количеством ступеней будут иметь разные возможности.
Принцип работы АКПП следующий:
- Двигатель вращается с закрепленной на нем ведущей турбиной, перемещает жидкость в картере, приводя в движение ведомую.Между ними нет механической связи, что позволяет им вращаться с разной частотой. На высоких скоростях гидротрансформатор остается заблокированным для экономии энергии.
- Усилие передается на первичный вал коробки передач, где передаточные числа изменяются с помощью шестерен. Муфты входят в зацепление с нужными секциями, обеспечивая оптимальную работу двигателя. Ударные нагрузки и рывки компенсируют проскальзывание обгонных муфт на ходу.
- Сцепление управляется гидравлической системой. Гидравлический привод сжимает определенные муфты, активируя связанные с ними шестерни.
- Давление масла обеспечивается специальным гидравлическим насосом. Гидравлические приводы управляются золотниками, которые перемещают соленоиды. Это обеспечивается автоматикой, позволяющей водителю сосредоточиться на дороге.
- Гидротрансформатор нельзя быстро отключить из-за неопытности водителя, так как это может произойти со сцеплением на механической коробке передач.
- Станок не создает сильных нагрузок на двигатель, как в механике. Передаточные числа меняются без ненужного увеличения скорости, тем самым продлевая срок службы двигателя.
- При использовании гидротрансформатора нагрузка на шасси ниже по сравнению с другими типами трансмиссий.
- Наличие системы пассивной безопасности, при которой автомобиль, стоящий на склоне, не может катиться.
- Шестиступенчатая автоматическая коробка передач отличается меньшим расходом топлива.
Автоматическая коробка передач имеет следующие недостатки:
- По сравнению с механической или роботизированной коробкой передач отсутствует высокая динамика разгона.
- Значительный расход топлива, особенно на четырехступенчатой коробке передач.
- Пониженный КПД из-за значительных потерь мощности, которые идут на работу преобразователя крутящего момента.
- Высокая стоимость агрегата и его обслуживания, что негативно сказывается на стоимости всего автомобиля.
- Возможен откат назад при трогании с места на склоне.
- при неправильном использовании.
Особенности и принцип работы роботизированной коробки
Роботизированная коробка передач (робот), устанавливаемая на обычные автомобили, представляет собой механическую коробку передач с автоматическим (электрическим или гидравлическим) управлением. Переключение скоростей в таком устройстве осуществляется с помощью автоматики. В автомобиле нет традиционной педали сцепления, так как она автоматически отключается при переключении передач.В некоторых автомобилях наряду с автоматом предусмотрено еще и ручное переключение передач.
Алгоритм работы коробки следующий: после запуска двигателя с нажатым тормозом селектор перемещается в нужное положение. Привод сцепления отключает трансмиссию, и коробка передач включает желаемую передачу. Водитель нажимает на педаль тормоза и плавно нажимает на педаль акселератора, машина трогается с места, а дальнейшие изменения производятся автоматически. Ящик управляется процессором по выбранному алгоритму.Водитель может мешать работе коробки.
На спорткарах, участвующих в гонках, устанавливается более продвинутая версия робота. В его конструкции предусмотрены две системы сцепления, каждая из которых отвечает за свою трансмиссию.
Благодаря двойному сцеплению скорость переключения передач максимальная, что очень важно для спортивных гонок.
Преимущества и недостатки роботизированной коробки передач
По сравнению с автоматической машиной, роботизированная коробка передач имеет меньше преимуществ из-за того, что система все еще является довольно сырой и не усовершенствованной.Сильные стороны робота проявляются в следующем:
- Большая экономия топлива по сравнению с автоматическими трансмиссиями.
- Высокая надежность зубчатого механизма.
- Робот дешевле в производстве и обслуживании, потребляет меньше масла (в среднем в два раза), чем автомат.
- Срок службы сцепления увеличен вдвое по сравнению с механической коробкой передач.
- Меньший вес коробки по сравнению с автоматом, высокая ремонтопригодность.
- Более высокая динамика, возможность вручную переключать скорости в полуавтоматическом режиме, что важно на бездорожье, в гору или в движении.
Слабые стороны роботизированной коробки передач:
- При переключении передач возможны рывки.
- Заметная задержка между включением трансмиссии и началом ее использования.
- В отличие от машины, когда вы останавливаете машину, вы должны переключить рычаг в нейтральное положение.
- Каждая пробуксовка во время движения интенсивно расходует ресурсный ящик. Эксплуатация автомобилей с этим типом трансмиссии желательна только на твердом покрытии.
- При начале движения происходит откат.
Автомобильный вариатор или робот что лучше. Преобразователь скорости? Робот? Гидромеханика? DSG? Или это «ручка» ?! Digure Transformation Box Shift
2188 просмотровПри покупке автомобиля будущий автовладелец сталкивается с проблемой выбора. Он самый разнообразный: объем двигателя, комплектация, кузов. В наше время КПП самые разные: механические, автоматические, роботизированные и вариаторные. Большинство автовладельцев заботятся о выборе «автомат» или «робот», так как далеко не все знают, чем они отличаются, а что лучше.Ниже мы постараемся рассказать, чем отличаются эти два типа АКПП, и что выбрать.
Как работает станок
Автоматическая коробка передач примечательна тем, что может самостоятельно переключать передаточные числа. Но сделано это практически без использования электроники на «голой» механике.
Основную роль играют коробка передач и гидротрансформатор. Последнее гарантирует, что переключение осуществляется без рывков и не трясется при переключении с одного шага на другой.Примечательно, что в АКПП может быть установлено 5, 6 и даже 8 скоростей. Столь большое количество связано с тем, что автомобиль может более плавно и гибко менять ступеньки в зависимости от скорости езды.
Переключение происходит при увеличении или уменьшении оборотов. Чем быстрее вращается мотор, тем больше увеличивается давление масла в гидротрансформаторе. Чем больше давление, тем выше скорость. Схема простая и понятная. Также подобный подход, как уже было сказано выше, позволяет собирать исправные АКПП практически без электроники.
Как работает робот
Тут все устроено совсем по-другому. Если в предыдущем случае управление велось с помощью коробки передач, а переключение производилось под давлением масла, то работа по слежению за трекингом возлагалась на электронное устройство, а переключение производилось в механической (ручной) коробке передач. .
Вся разница только в наличии блока управления.
При достижении определенных оборотов микрокомпьютер решает, что пора переключиться на более высокую скорость, и приводит в движение стержни, которые блокируют шестерни.Собственно, из-за такого симбиоза механики и электронного мозга эту коробку передач называют «роботом».
Плюсы и минусы автомата
Начнем «разбор вылета» с плюсов:
- Переключение передач в автоматической коробке передач происходит более плавно и без рывков.
- Ящики автоматические могут быть оборудованы 8-ступенчатыми. Это позволяет выбрать наиболее оптимальные обороты двигателя для переключения. То есть рабочая скорость вращения вала может быть в пределах 2-3 тысяч оборотов.Таким образом, автомобиль всегда будет двигаться с оптимальным потреблением энергии, мощностью или скоростью.
- Машина надежнее робота.
И минусы:
- Машина потребляет немного больше топлива.
- Шестерни делаются хоть и не так часто, но дороже.
- Требует периодической замены масла, что также сказывается на кошельке владельца.
Плюсы и минусы робота
И здесь тоже начнем с уточнения, чем робот лучше машины:
- Меньший расход топлива.
- С учетом того, что аналогичен механическому, стоимость его ремонта значительно дешевле.
И минусы:
- Учитывая, что здесь переключение скоростей происходит за счет жесткой сцепки шестерен, при переключении может наблюдаться рывок. Это особенно хорошо для того времени, когда роботизированная коробка передач уже требует ремонта.
- Из предыдущего всплывает следующий: детали коробки передач изнашиваются быстрее. То есть здесь все шестерни подключаются «по сухому» без использования масла.Соответственно, если ваш стиль вождения агрессивный, он скоро проявится на металле, появятся сколы и куртки, а сколы еще больше засыпают коробку передач, что приведет к поломке ее элементов.
На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
- Если в приоритете стоит надежность и период бесперебойной работы, автоматическая коробка передач однозначно выигрывает роботизированную, так как все детали постоянно смазываются маслом и переключаются более плавно, тем более за счет увеличения срока службы деталей.
- Роботизированная КПП потребляет меньше топлива.
- В свою очередь, для любителей экзотики роботизированная коробка передач, в отличие от АКПП, может предложить интересную опцию: ручное переключение передач. То есть ручку управления можно перевести в особое положение, когда водитель может выбрать, переключиться на повышенную или пониженную передачу.
- Во время движения робот, по сравнению с автоматической КПП «зависает», переключение происходит с определенной задержкой.
- Однако роботизированная коробка передач конструктивно выполнена проще, и соответственно, ее ремонт обойдется значительно дешевле, и вы можете провести этот ремонт самостоятельно или доверить «гаражным мастерам» — они справятся!
Заключение
Как видите, и там есть свои положительные и отрицательные стороны по отношению к КПП.И каждый из претендентов на покупку может противопоставить своим конкурентам весомую разницу. Но большинство автолюбителей из нашей страны отдают предпочтение коробке передач с автоматом, даже несмотря на ее расход и дороговизну ремонта. Почему? Решающим фактором является следующее отличие: АКПП надежнее роботизированной КПП. И это решающий фактор.
Один энтузиаст даже провел исследование и выяснил, что количество хранимого на топливе и более дешевый ремонт меньше, чем то, что сэкономлено на редких поломках.В итоге АКПП обходится хозяину попросту дешевле, чем роботизированная коробка переключения передач. И именно поэтому коробка передач автомат для наших условий подходит лучше.
Но при этом почти вся Европа и Америка уже перешли на «роботов». Это почему? Что заставляет западных жителей считать, что робот лучше? Все дело в национальной проблеме, имя которой «Дороги». При движении по обычным трассам без ям, неровностей и ухабов робот — действительно надежная и экономичная вещь.А в стиле езды, который у нас популярен: «рассредоточенная-пониженная скорость», переключение происходит так часто, что детали быстро изнашиваются и ломаются.
Трансмиссия — важная передача любой автомобильной трансмиссии. Без него невозможно представить машину. Он мог двигаться, но это было бы неэффективно, дорого и однообразно. Использование коробки позволяет гибко изменять режим движения, скорость. Это отличный способ повышения эффективности и экономии топлива. На смену механической трансмиссии пришли роботизированная коробка и коробка-автомат.Среди водителей возникают разногласия, споры — какая коробка лучше, а также чем отличается роботизированная КПП от автоматической. Приобретение автомобиля часто зависит от принципа его действия и конструкции. Для опытных водителей важно — какая коробка в машине и как она впоследствии будет с ней управлять.
История ее развития началась сто лет назад. АКПП имеет два основных узла — коробку передач и гидротрансформатор. Последний обеспечивает очень плавное, без заметных рывков переключение скоростей.Прямая программа на непосредственное участие переключения передач не производит. Он только дает значение крутящего момента на первичном валу коробки передач и смягчает шутки при переключении скоростей. Можно сказать, что он заменяет сцепление, которым оснащена машина с механической коробкой передач. Коробка передач с автоматической коробкой передач имеет в конструкции от четырех до восьми комплектов передач. Находясь в зацеплении, они образуют ступени шестерен.
АКПП
Эта коробка осуществляет переключение в автоматическом режиме, который не регулируется действиями водителя, а по количеству оборотов коленчатого вала и давлению масла, который самостоятельно переключает ступени, обеспечивая оптимальный режим движения автомобиля.Электроника в этом случае используется минимально.
Роботизированный ящик
Коробка робота представляет собой механическую коробку передач, на которую был установлен блок управления. В его состав входят гидропривод и электронный узел (сервопривод). Этот блок без участия водителя управляет переключением скоростей и сцеплением. Принцип действия аналогичен механике. Только вместо человека процесс управляет электроникой и гидравликой. Сервоприводы возглавляют замыкание и размыкание сцепления и выбор трансмиссий в роботизированной коробке.Другое название — исполнительные механизмы. Обычно это шаговый электродвигатель с редуктором и исполнительным механизмом.
AMG SPEEDSHIFT — роботизированная трансмиссия, используемая в SL 63 AMG
Гидравлические приводы тоже есть. Электронный блок занимается управлением исполнительными механизмами. По определенной команде он заставляет сервопривод выжимать сцепление и включать требуемую передачу. Команда трансмиссии поступает от автомобильного компьютера, который учитывает скорость, количество оборотов коленчатого вала, данные ABS, ESP и другие системы машины.В ручном режиме команда перемещает часовню с помощью переключателя коробки передач и лепестков у руля.
Особенности работы автоматических и роботизированных боксов
Эксплуатационные характеристики помогут разобраться — какой бокс лучше и удобнее. Автоматическая коробка передач значительно снизила нагрузку на зевак при управлении. Особенно в городских, сложных условиях. У каждого водителя своя манера и стиль вождения. Коробка автомат имеет возможность «подстраиваться» по типу вождения.Для машины характерно мягкое, еле заметное переключение передач. Но существенный недостаток этой коробки — большой расход топлива, который особенно проявляется в городской особенности. Дорого обойдется и ремонт этого узла.
Роботизированный бокс, близкий к механическому. Ремонт и обслуживание будут значительно ниже. Расход топлива тоже можно приравнять к механике, особенно по городу. Значительно меньше расход машинного масла, и это тоже экономия. Эффективность передачи крутящего момента от двигателя на ведущие колеса также выше, чем у машины.Огромным плюсом робота можно считать возможность производить переключение скорости вручную, а это не автомат. Ведь может пригодиться в сложной ситуации. По плохим моментам можно прочитать замедленную передачу передач и рывков в работе самой коробки. Особенно, если водитель в этот момент сильно нажимает на педаль акселератора. В городском искусстве на парковке требуется перевести рычаг селектора в нейтральное положение.
Видео о робототехнике и АКПП
выводы
Все вышесказанное позволит подытожить и наглядно обозначить отличия роботизированной КПП от АКПП.
Основные отличия следующие:
- Робот имеет возможность переключать передачи вручную, а автомат этой возможности лишен.
- Робот конструктивно аналогичен механике, коробка-автомат имеет собственную конструкцию.
- Роботизированная коробка потребляет масла и топлива меньше, чем автоматическая коробка.
- Станок покоряет роботизированный бокс плавностью и эффективностью в работе.
- Ремонт и обслуживание робота проще и дешевле, чем станка.
- Станок считается более надежным.
Мнения водителей разные. Несмотря на очевидные достоинства робота, многие автолюбители отдают предпочтение именно машине. Они считают, что он более предсказуем в работе и не преподносит «неприятных сюрпризов». Современные автоматические конструкции становятся все более экономичными, приближаясь к уровню обслуживания роботов, зная, как адаптироваться к манерам водителя.
Растет с каждым днем. Совсем недавно автолюбители всего мира узнали, что есть штатный автоматический трансформатор автомат.Позже на машинах стали сходить бесступенчатые вариасты. А теперь есть роботизированные контрольно-пропускные пункты. Многие не доверяют такому свежему техническому решению. Так что лучше — «автомат» или «робот»? Чем отличаются эти коробки, что выбрать рядовому автомобилисту?
Роботизированная коробка передач
Такая коробка передач или «робот» не является автоматом.
По сути, это механическая коробка передач, в которой отключение сцепления происходит автоматически. Название такой системы предполагает, что водитель автомобиля и дорожные условия формируют только входные данные.Причем вся работа внутри КПП осуществляется с помощью электронного блока по определенным алгоритмам. В этом главное отличие коробки: «Робот» от «автомата» будет меняться в первую очередь.
«Робот» — это комфорт АКПП, высокая надежность, а также экономия топлива — ведь это механика. При этом роботизированный ящик зачастую намного дешевле классических автоматических решений. Сегодня такими установками оснащают свои автомобили многие популярные и даже неизвестные автомобильные марки.Уже есть производители, которые устанавливали такие боксы на всю линейку: от бюджетных моделей до премиум-класса.
Как устроена роботизированная коробка передач
Чем «робот» отличается от «машины»? По крайней мере свое устройство. «Роботы» тоже могут отличаться между собой. Однако в этих узлах что-то есть. Это механическая коробка передач, где электроника управляет переключением и сцеплением. В таких решениях используется система трения сцепления.
Может быть как моноблочным, так и многозонным.В современных КПП обычно используют двойное склеивание. Это позволяет избежать потерь мощности и динамики. В основе «роботов» лежит знакомая механика. В производстве применяются готовые решения. Например, в системах Robotic Speedshift используется базовая АКПП 7G-Tronic от Mercedes. Здесь вместо гидротрансформатора установлены диски сцепления.
Модель SMG от BMW представляет собой шестиступенчатую механическую коробку передач с электрогидравлическим приводом сцепления. Итак, по технической части разница между «роботом» и «автоматом» заключается в отсутствии гидротрансформатора и другой электроники.Вот и все отличия.
Роботизированная коробка передач водителя
Роботы CPP бывают гидравлическими или электрическими. Если у модели последний привод, то в качестве него используются серводвигатели и механизмы. Если он гидравлический, то работа ведется с помощью гидроцилиндров, которые управляются электромагнитными клапанами. Специалисты и маркетологи называют эту систему электрогидравлическим приводом. Такими ящиками оснащены некоторые модели Opel и Ford. Гидромеханический узел также может использоваться с электродвигателем.Мотор в этом случае служит для перемещения главного цилиндра сцепления.
Электропривод отличается более медленной работой. Средняя скорость переключения составляет около 0,3-0,5 с. И потребление энергии значительно меньше. Системы на гидроприводе обеспечивают постоянное давление, а значит, затраты на электроэнергию будут выше. Однако гидравлика намного быстрее. Такие решения устанавливаются на спортивные автомобили из-за высокой скорости.
Привод и область применения
Электрические «роботы» применяют чаще всего на бюджетных моделях автомобилей.
Среди популярных коробок можно выделить: AllShift — Mitsubishi, Dualogic — Fiat, 2-TRONIC — Peugeot. Гидравлика установлена на более дорогую модель.
Control
Управляет специальной электронной системой Robo-CPP. В него входят различные датчики, ЭБУ, а также исполнительные системы. Датчики следят за основными параметрами. По-прежнему на уровне давления, температуры. Датчики передают информацию блоку управления. На основании полученных сигналов блок формирует управляющие импульсы на исполнительную часть по определенным алгоритмам.Блок управления находится в постоянном взаимодействии со многими узлами автомобиля.
В гидравлических системах, помимо всего этого, в блок управления входит еще и гидравлический элемент, обеспечивающий управление гидравликой. Это еще одно отличие «робота» от «автомата».
Робот с двойным сцеплением
Главный недостаток таких решений — длительный срок эксплуатации. Это приводит к рокам и сбоям в динамике.
Все это в комплексе снижает комфорт управления.Но это было раньше. Теперь эту проблему решили двумя муфтами, которые обеспечивали быстрое переключение без потери мощности. Еще одно отличие «робота» от «автомата» заключается в следующем: при включении одной передачи водитель может выбрать другую и, при необходимости, включить ее без перерывов. Такие системы называются отсеками для расселения. Этого еще не может предложить ни одно автоматическое решение.
Еще одно преимущество систем двойного захвата — высокая скорость. Здесь это зависит только от скорости переключения муфт.Это применяется в популярной DSG от Volkswagen. Чем «робот» отличается от «машины»? Стоит сказать о компактных размерах первой и небольшом весе. Это очень актуально для малогабаритных моделей автомобилей. Помимо компактности отмечается большая потребляемая мощность. Высокая скорость с постоянной отдачей крутящего момента позволяет получить хорошую динамику разгона и экономию топлива.
Как работает робот?
Что касается работы, то здесь доступно два режима — автоматический и полуавтоматический.В первом случае ЭБУ на датчиках реализует заложенные алгоритмы. Каждый роботизированный бокс имеет ручной режим. Это похоже на работу Типтроника на большинстве «автоматов». Этот режим позволяет последовательно переходить от самой низкой передачи к самой высокой с помощью селектора.
Коробка «Робот» и «Автомат»: разница
Если посмотреть на обе системы в плане работы, то отличий немного. В случае с «автоматом» управления сцеплением нет. Робот управляется им, но полностью автоматически.«Робот» — это механик, автомат — гидромеханическая система. В этом и заключается отличие его от «автомата».
Важно разгон брать разгон. Жидкость в АКПП не может сразу справиться с воздействием ведомого вала. Зацепляются они не очень сильно — это своего рода «запал». Трансформатор будет свободно вращаться, даже если что-то сломается. Гидротрансформатор маленький, поэтому пропадает часть мощности. Если двигатель отключен, «автомат» работать не может.
Плюсы и минусы
Чем «робот» отличается от «автомат»? Хотя бы стоимость. Среди достоинств можно выделить надежную конструкцию.
В основе — механика, которая уже достаточно изучена и проверена. По надежности РЦНП значительно превосходит вариатор и «автомат». Также считается, что применение RCPP может способствовать меньшему расходу топлива. Так, некоторые собственники декларируют экономию до 30%.Потребляет меньше масла. Значит, здесь достаточно 2-3 литров, и вариатор остановится на 7. Количество передач равно количеству на механической трансмиссии.
Механика ремонтировать намного проще и дешевле, хотя на форумах автомобилисты пишут, что обслуживание довольно дорогое. Но большинство поломок можно выполнить своими руками, имея необходимый опыт. Также увеличился ресурс диска сцепления. В условиях города водитель часто стоит в пробках, а на подъеме очень пригодится функция ручного управления.Из минусов — отсутствие агрегатной прошивки.
Скорость работы ниже, чем на станке. Город требует перехода в полуавтоматический режим. Сцепление заблокировано на подъеме.
Визуальные отличия
Если автомобилисты не знают, как отличить «автомат» от «робота», то, выбирая автомобиль, стоит взглянуть на селектор. Если есть знак P, то это автомат. Если есть только N и R, то это «робот».
Какую коробку передач выбрать?
Если сравнивать плюсы и минусы, то преимуществ нет ни у одной трансмиссии. В противном случае производители уже выпустили бы лучшее решение. Выбор больше зависит от личных предпочтений. Сложно сказать, что лучше: «Автомат» или «Робот». Следует отметить, что АКПП отличается плавностью хода, RCPP — динамикой. Итак, мы выяснили, чем «робот» отличается от «машины».
Под общим термином «Автомат» обычно понимается некая «штука», которая нас отрывает от педали сцепления.Если в машине две педали — это автомат с автоматом.
На самом деле в ходу как минимум четыре типа АКПП, в которых полезно разбираться. Некоторые продвинутые автомобилисты никогда не купят машину с конкретным типом коробки передач, и именно поэтому.
Гидромеханические автоматы
Самый распространенный и старый тип автоматической трансмиссии был распространен в США в конце 30-х годов прошлого века.
Не вдаваясь в технические нюансы, любой такой автомат состоит из планетарных передач, гидротрансформатора и гидроблока.
Гидротрансформатор, пожалуй, самый интересный узел, поскольку он не только выполняет функцию сцепления в обычной машине, но также сглаживает колебания крутящего момента и может увеличивать крутящий момент на колесах. Поэтому долгое время четырехступенчатый автомат считался эквивалентным пятиступенчатой механической трансмиссии (по широте динамического диапазона).
За десятилетия на конвейере гидромеханические машины стали очень совершенными. Если десять лет назад большинство машин было четырехступенчатым, то сегодня даже бюджетные модели (например, VW Polo Sedan) могут иметь шесть ступеней, премиальные марки — восемь.А недавно Ford, GM, Volkswagen и Hyundai говорили о появлении 10-ступенчатых автоматов!
Достигнут прогресс в области надежности. Есть неудачные «автоматы», например пресловутый DP0 (AL4) у Renault, Peugeot и Citroen (правда, коробка недавно прошла «рестайлинг»). Но в целом из всех типов автоматических трансмиссий именно гидромеханик признан наиболее безотказным.
Автомат сделан для критики увеличения расхода топлива (по сравнению с механическими трансмиссиями) и снижения динамики разгона.Тем не менее, за последние десятилетия гидромеханические «автоматы» избавились от части недостатков, и иногда даже спортивные модели не гнутся с такими коробками.
Роботизированные трансмиссии
А что будет, если обычную механическую трансмиссию заставить работать в автоматическом режиме? То есть сделать автомат сцепления и заставить некий механизм переключать передачи самостоятельно?
Так появились «роботы», причем зачастую их конструировали из безнадежности.Например, маркетологи требовали, чтобы на разработку гидромеханики не было денег и времени. «Робот» оказался компромиссным вариантом, позволившим взять подходящую механику и навесить на нее гидроприводы.
В «Роботе» теория должна обеспечивать лучшую эффективность, особенно в пробках. Действительно, классический автомат на остановке в режиме D продолжает протыкать жидкость в гидротрансформаторе, а у «робота» нормальное сцепление. Правда, часть плюсов съела необходимость тратить мощность на привод гидронасоса, поэтому «роботы», если гидромеханика экономичнее, то не во всех режимах и не в корне.
Но главное, у роботов есть целая камера собственных проблем. Во-первых, из-за наличия сложной гидравлики многие роботы оказались очень ненадежными. Во-вторых, обеспечить плавное и быстрое переключение — не такая уж простая задача, поэтому многие роботы работают с ощутимыми паузами, иногда — толчками.
Тем не менее, многие спортивные автомобили, даже Ferrari, предпочитают роботизированные трансмиссии. Для них характерна хорошая скорость за счет еще более сложной и дорогой гидравлики. Но главная польза от использования «роботов» даже не в предельной скорости переключения, а в неспособности гидромеханических трансмиссий работать на высоких скоростях, характерных для спортивных моторов.
Преселективные роботы
Компания Porsche использовала аналогичную схему в конце 80-х на гоночных автомобилях, но в массовое использование преселективных роботов представила Volkswagen с появлением трансмиссии DSG.
Отличие от обычного робота в том, что внутри он похож на два роботизированных ящика с независимыми сцеплениями. Одно сцепление отвечает за ряд четных программ, второе — за нечетное. Если машина разгоняется на первой ступени, коробка заранее поворачивает вторую, а в момент переключения просто разблокирует нечетное сцепление и активирует четное.
В результате передачи меняются с неприемлемой скоростью и плавностью. Кроме того, в стандартизированных циклах многие роботы-хищники обеспечивают лучшую эффективность, чем даже механические коробки.
Избавление от одного минуса обычных роботов, — Пауза при переключении — преселлеры не смогли побороть другой. Многие такие трансмиссии отличаются несовершенной надежностью, а другие терпят паузу при трогании с места, хотя последним моделям этот недостаток удалось практически нивелировать.
Прогресс не стоит на месте, и если предустановки со временем станут надежными, как механические трансмиссии, их можно будет считать трансмиссиями будущего.
Вариаторы
Когда-то считались идеальными типами ящиков. Сколько передач делает ваша машина? 5? Восемь? А вариатор — бесконечный набор, ведь это одна из разновидностей бесступенчатых трансмиссий.
Казалось бы, инженеры еще нужны? Вариатор обеспечивает выбор оптимального передаточного числа и в любой момент готов держать мотор в тонусе.В итоге оптимальная динамика, лучший КПД …
На самом деле все оказалось не так просто. Для работы вариатора нужна очень мощная гидросистема, а затраты на привод насоса часто нивелируют выигрыш в экономии. Поэтому варианты обычно сравнимы по расходу топлива с гидромеханикой.
Вдобавок возникла проблема динамического диапазона — отношения передаточного числа низшей передачи к высшей. Постепенно вариаторы усложнялись, и эту проблему удавалось исчерпать, но все оказалось настолько элементарно, как и мечтали теоретики.
Были проблемы с надежностью некоторых моделей вариаторов, а также ограничения по передаваемому крутящему моменту.
К тому же самые оптимальные режимы работы вариатора часто … водителю неприятны. Например, ранние коробки загоняли стрелку тахометра в область высоких оборотов, что создавало эффект «разгона троллейбуса»: двигатель кричит, машина как бы не разгоняется. Современные вариаторы иногда пытаются имитировать работу ступенчатых трансмиссий, но тогда тогда их смысл?
В целом вариатор не получил ожидаемого распространения, и постепенно баланс смещается в пользу современной гидромеханики и преселективных роботов.
В послесловии
При покупке подержанной машины многие опасаются «роботов» и вариаторов. Не стоит абсолютизировать этот принцип — есть неудачные коробки и среди гидромеханики — но в целом доля правды есть.
В любом случае, выбирая автомобиль с любой АКПП, постарайтесь узнать «историю болезни»: в Интернете, у знакомых или в рейтингах авторитетных изданий.
Обычно под одним из трех самых популярных типов трансмиссии: классической автоматической коробкой передач, роботизированной или вариаторной, понимают одну из трех самых популярных трансмиссий.Однозначно определить, какая коробка лучше, невозможно, иначе производители не придумали бы другой дизайн. Выбор зависит от личных предпочтений и целей автомобилиста. Разберемся в чем отличия.
классический
Самый старый из типов АКПП — это так называемая классическая машина, которую Кадиллак начал использовать в 30-х годах прошлого века. Роль сцепления, соединяющего мотор с коробкой передач, выполняет гидротрансформатор.Долгое время автоматы были четырехступенчатыми, а в последние годы современные автомобили стали оснащать восьми- и девятипозиционными ящиками.
Достоинства классической гидромеханической АКПП — достаточно плавное переключение передач и высокая надежность по сравнению с другими трансмиссиями. Конечно, не считая старой доброй механики — по этому показателю простая конструкция вне конкуренции. Машины без вмешательства техников спокойно живут в среднем 150-200 тысяч километров.Хотя по ресурсу агрегаты от разных производителей могут существенно отличаться. В большинстве случаев проблемы можно решить путем ремонта той или иной детали в механической части КПП. В целом гидромеханический автомат — дорогой узел.
Недостатки классической АКПП столкнули инженеры с созданием других коробок. Они вызывают повышенный аппетит и не могут похвастаться головокружительной динамикой. Хотя с развитием сложных конструкций и технологий разница менее значительна, тем не менее в остальном она есть.
Быстрый и сложный
Роботизированная трансмиссия была разработана для решения автоматических задач. Если не вдаваться в подробности, робот конструктивно представляет собой такую же механику, только с автоматическим сцеплением и переключением передач. Благодаря упрощенному механизму такие боксы легче и занимают меньше места, что позволило устанавливать их даже на небольшие автомобили вроде Fiat 500 или Opel Corsa. Важный плюс — Машины с роботами реже ездят на заправку.
Однако простые роботы с одним сцеплением на недорогих машинах оказывают раздражающее действие — постоянные задержки, толчки и рывки при переключении, что особенно мешает в пробках.Неприятную особенность конструкторы решили, создав предварительный робот. Самый известный — DSG от концерна Volkswagen. По сути, это две коробки с двумя сцеплениями. Один включает других пользователей, другой — нечетный. В результате удалось добиться очень быстрого и точного переключения передач без потери мощности и без дискомфорта для водителя.В сложных роботизированных боксах спорткаров, таких как Ferrari или Lamborghini, переход на высшую ступеньку происходит за сотые (!) Доли секунды.Многие производители указывают время разгона до сотен на машинах с продвинутым роботом даже меньше, чем с механикой. Просто человек не сможет выйти из этой совершенной техники.
Удобство, динамика, экономичность — отличное сочетание. Не случайно именно преселивные роботы в настоящее время считаются наиболее оптимальным типом автоматической трансмиссии. Однако у них есть ощутимый минус, с которым не могут согласиться многие водители. Сложная конструкция делает практически любой ремонт коробки дорогостоящим занятием.А надежность роботов у многих брендов вызывает вопросы.
Без ступеньки
Вариаторы — это вообще отдельное направление. По большому счету это не коробка передач, потому что трансмиссии в трансмиссии нет вообще. Не будем вдаваться в подробности об изменении передаточных чисел за счет вращения ремня для шкивов. Скажем так, особая конструкция позволяет автомобилю непрерывно передавать крутящий момент на колеса, а значит, чрезвычайно плавно набирать скорость.Никаких рывков и толчков. Однако у медалей есть и обратная сторона. При динамическом разгоне мотор «зависает» на определенных оборотах, что создает эффект троллейбуса. Двигатель шумный и монотонно гудит. Со временем этот недостаток разные производители устранят. Современные бесступенчатые трансмиссии умеют ловко имитировать работу классической машины, что обыватель и не разберется. Но это исключительно вопрос акустического комфорта.
Несомненным плюсом машин с вариатором можно назвать топливную экономичность.В паспортных данных расход «горения» часто указывают ниже, чем на тех же автомобилях с механикой. Но, к сожалению, варианты довольно капризны. Их нельзя перегреть и перегрузить большой мощностью, они не работают на пиковых нагрузках и не выдерживают длительного скольжения по снегу или грязи. Поэтому такие трансмиссии не встретятся на грузовиках или спорткарах. Кроме того, варианты требуют бережливого обслуживания, включая частую замену хорошего масла. Часто они не подходят для ремонта, и по истечении срока службы — примерно 150 тысяч километров — меняют вариатор.И это никому не из-за сложной конструкции.
что лучше более быстрый робот или автомат
Обычно под одним из трех самых популярных типов трансмиссии: классической автоматической коробкой передач, роботизированной или вариаторной, понимают одну из трех самых популярных трансмиссий. Однозначно определить, какая коробка лучше, невозможно, иначе производители не придумали бы другой дизайн. Выбор зависит от личных предпочтений и целей автомобилиста.Разберемся в чем отличия.
классический
Самый старый из видов АКПП — это так называемый классический автомобиль, который Кадиллак начал использовать в 30-х годах прошлого века. Роль сцепления, соединяющего мотор с коробкой передач, выполняет гидротрансформатор. Долгое время пулеметы были четырехступенчатыми, и только в последние годы современными машинами стали оснащать восьмиместные и девятидиевые ленточные ящики.
Достоинства классической гидромеханической АКПП — достаточно плавное переключение передач и высокая надежность по сравнению с другими трансмиссиями.Конечно, не считая старой доброй механики — по этому показателю простая конструкция вне конкуренции. Машины без вмешательства техников спокойно живут в среднем 150-200 тысяч километров. Хотя по ресурсу агрегаты от разных производителей могут существенно отличаться. В большинстве случаев проблемы можно решить путем ремонта той или иной детали в механической части КПП. В общем, гидромеханический автомат — узел дорогой.
Недостатки классической АКПП столкнули инженеры с созданием других коробок.Они вызывают повышенный аппетит и не могут похвастаться головокружительной динамикой. Хотя с развитием сложных конструкций и технологий разница менее значительна, тем не менее в остальном она есть.
Быстрый и сложный
Роботизированная трансмиссия была разработана для решения автоматических задач. Если не вдаваться в подробности, робот конструктивно представляет собой такую же механику, только с автоматическим сцеплением и переключением передач. Благодаря упрощенному механизму такие боксы легче и занимают меньше места, что позволило устанавливать их даже на небольшие поезда типа FIAT 500 или Opel Corsa.. Важный плюс — Машины с роботами реже ездят на заправку.
Однако простые роботы с одним сцеплением на недорогих машинах оказывают раздражающее действие — постоянные задержки, толчки и рывки при переключении, что особенно мешает в пробках. Неприятную особенность конструкторы решили, создав предварительный робот. Самая известная — DSG от концерна Volkswagen .. По сути, это две коробки с двумя сцеплениями. Один включает других пользователей, другой — нечетный. В результате удалось добиться очень быстрого и точного переключения передач без потери мощности и без дискомфорта для водителя.В сложных роботизированных боксах спорткаров, таких как Ferrari или Lamborghini, переход на высшую ступеньку происходит за сотые (!) Доли секунды. Многие производители указывают время разгона до сотен на машинах с продвинутым роботом даже меньше, чем с механикой. Просто человек не сможет выйти из этой совершенной техники.
Удобство, динамика, экономичность — отличное сочетание. Не случайно именно преселивные роботы в настоящее время считаются наиболее оптимальным типом автоматической трансмиссии.Однако у них есть ощутимый минус, с которым не могут согласиться многие водители. Сложная конструкция делает практически любой ремонт коробки дорогостоящим занятием. А надежность роботов у многих брендов вызывает вопросы.
Без ступеньки
Вариаторы — это вообще отдельное направление. По большому счету это не коробка передач, потому что трансмиссии в трансмиссии нет вообще. Не будем вдаваться в подробности об изменении передаточных чисел благодаря вращению ремня для шкивов. Скажем так, особая конструкция позволяет автомобилю непрерывно передавать крутящий момент на колеса, а значит, чрезвычайно плавно набирать скорость.Никаких рывков и толчков. Однако у медали есть оборотная сторона. При динамическом разгоне мотор «зависает» на определенных оборотах, что создает эффект троллейбуса. Двигатель шумный и монотонно гудит. Со временем этот недостаток устраняют разные производители. Современные бесступенчатые трансмиссии умеют ловко имитировать работу классической машины, что обыватель и не разберется. Но это исключительно вопрос акустического комфорта.
Несомненным плюсом машин с вариатором можно назвать топливную экономичность.В паспортных данных расход «горения» часто указывают ниже, чем на тех же автомобилях с механикой. Но, к сожалению, варианты довольно капризны. Их нельзя перегреть и перегрузить большой мощностью, они не работают на пиковых нагрузках и не выдерживают длительного скольжения по снегу или грязи. Поэтому такие трансмиссии не встретятся на грузовиках или спорткарах. Кроме того, варианты требуют бережливого обслуживания, включая частую замену хорошего масла. Часто они не подходят для ремонта, и по истечении срока службы — примерно 150 тысяч километров — меняют вариатор.И это никому не из-за сложной конструкции.
Все современные двигатели внутреннего сгорания Недостаточно мощные и не приспособленные к значительным изменениям нагрузок с прямым приводом. Для адаптации тягового усилия используются переключения передач, позволяющие изменять скорость вращения в нужном диапазоне. В настоящее время все больше машин оборудуют автоматической коробкой передач, и если различия между механикой и пулеметом очевидны, то разница между автоматом и роботом многих ставит в тупик.
Отличия машинных ящиков от роботов
Принципиальные отличия АКПП от роботизированной заключаются в следующих конструктивных особенностях:
- Основное отличие — конструкция сцепления: в машине используется гидротрансформатор, а в роботе — сухая фрикционная муфта с одним или двумя дисками.
- В автомате используются планетарные коробки передач со сложным функционированием и управлением, подбор передаточного числа определяет блок управления.В роботе, как в механической коробке, шестерни постоянно находятся в зацеплении и включены в специальные муфты, использующие синхронизаторы для выравнивания угловых скоростей.
- Фигурка робота значительно выше, так как гидротрансформатор имеет более высокие механические потери, чем сухое сцепление.
- У машины выше плавность движения и более высокий комфорт езды, но трансмиссия слишком дорога в ремонте, который может быть выполнен только обученными специалистами в сервисном центре.Ремонт роботизированного бокса по стоимости и сложности будет сопоставим с механическим.
Особенности и принцип работы коробчатой машины
Главной особенностью АКПП является наличие гидротрансформатора, выполняющего функцию плавного переключения скоростей, которым соответствует коробка передач. Если проводить аналогию с ручной коробкой, то гидротрансформатор выполняет действия аналогичные выключению сцепления, обеспечивая плавность переключения передаточных чисел.Редуктор автомата также имеет ступень — 4, 5 или 6, а коробки с разным количеством ступеней будут иметь разные возможности.
Принцип работы АКПП следующий:
- Двигатель крутится с жестко закрепленной на нем ведущей турбиной, перемещает жидкость в картере двигателя, ведомую ведомой. Между ними нет механической связи, что позволяет им вращаться с разной частотой. При высокой скорости вращения гидротрансформатор остается заблокированным для экономии энергии.
- Усилие передается первичным валом. Коробки, в которых коробки передач меняют передаточные числа. В муфтах используются нужные сечения, обеспечивающие оптимальную работу двигателя. Ударные нагрузки и рывки компенсируют завышение цены муфт Перечислите на реверсе.
- Управление трением осуществляется гидросистемой. Гидравлическое устройство сжимает определенное трение, приводя к соединенной с ним шестерне.
- Давление масла обеспечивается специальным гидравлическим насосом. Управление гидроприводами осуществляется золотниками, перемещающими соленоиды.
Достоинства и недостатки пулемета
Конструктивные особенности АКПП Имеет определенные преимущества:
- Обеспечение легкости управления автомобилем без необходимости нажимать на сцепление, переключение передач и процедуры плавного пуска. Он обеспечивается автоматикой, позволяющей водителю сосредоточиться на дороге.
- Гидротрансформатор не может быть быстро увеличен по неопытности водителя, так как это может произойти со сцеплением на ручной коробке.
- Машина не создает сильных нагрузок на двигатель, как у механики. Передаточные числа меняются без излишних повышений, за счет чего увеличивается ресурс двигателя.
- При использовании гидротрансформатора нагрузка на ходовую часть Ниже по сравнению с другими типами трансмиссий.
- Наличие пассивной системы безопасности, при которой автомобиль, стоящий на склоне, не может повернуть.
- АКПП шестиступенчатая коробка расход топлива меньше.
АКПП имеет следующие недостатки:
- По сравнению с механической или роботизированной коробкой высокой динамики разгона нет.
- Значительный расход топлива, особенно на четырехступенчатой коробке.
- Пониженный КПД из-за значительной потери мощности на выходе гидротрансформатора.
- Высокая стоимость агрегата и его обслуживания, что отрицательно сказывается на стоимости всего автомобиля.
- Возможен откат назад в начале движения с локации.
- При неправильной эксплуатации.
Особенности и принцип работы роботизированного бокса
Роботизированная коробка передач (робот), устанавливаемая на обычные автомобили, представляет собой ручную коробку передач с автоматическим (электрическим или гидравлическим) управлением.Переключение скоростей в таком устройстве происходит с помощью автоматики. В машине нет традиционной педали сцепления, так как она автоматически отключается при переключении передач. В некоторых автомобилях наряду с автоматом предусмотрен ручной режим переключения передач.
Алгоритм работы коробки следующий: После запуска двигателя селектор переводится в нужное положение. Привод сцепления обнаруживает трансмиссию, а механизм коробки включает необходимую передачу. Водитель нажимает на педаль тормоза и плавно нажимает на педаль акселератора, машина трогается, и дальнейшее переключение происходит автоматически.Ящик управляется процессором по выбранному алгоритму. Водитель может помешать работе коробки.
На спортивные автомобили Участников гонок устанавливают более совершенные разновидности роботов. В его конструкции предусмотрено наличие двух систем сцепления, каждая из которых отвечает за свою передачу.
Благодаря двойной адгезии скорость передачи числа передачи максимальна, что очень важно для спортивных гонок.
Преимущества и недостатки роботизированного бокса
По сравнению с автоматом, роботизированная коробка передач имеет меньше преимуществ из-за того, что система еще сырая и не доведена до совершенства.Сильные стороны Робот проявляется в следующем:
- Более высокая экономия топлива по сравнению с автоматическими коробками передач.
- Высокая надежность редуктора.
- Робот дешевле в производстве и обслуживании, потребляет меньше масла (в среднем в два раза), чем автомат.
- Двукратный ресурс сцепления по сравнению с ручной коробкой.
- Небольшой вес коробки по сравнению с автоматом, высокая ремонтопригодность.
- Более высокая динамика, возможность ручного переключения скоростей на полуавтоматический режим, что актуально на бездорожье, подъеме или в движении.
Слабые стороны роботизированной коробки передач:
- При переключении передач возможны рывки.
- Заметная задержка между включением передачи и началом ее использования.
- В отличие от автомата, при остановке автомобиля рычаг остановки находится в нейтральном положении.
- Каждая пробуксовка во время движения сильно расходует ресурс коробки. Эксплуатация автомобилей с таким типом трансмиссии желательна только на твердом покрытии.
- В начале движения происходит откат.
Мало кто уже хочет связать судьбу с автомобилем с ручной коробкой. Писать ручку в бесконечных пробках не интересно, утомительно и утомительно. Впрочем, это тоже тратится на машину. И здесь робот становится хорошей альтернативой. Также у него две педали и органы управления, аналогичные гидравлической машине, однако стоимость робота почти вдвое ниже. В общем на примере нового Рено. Сандеро Степвей. Узнаем, насколько робот удобнее механической трансмиссии и способен ли он на трансмиссии с гидротрансформатом OUC?
Кастинг с роботом опытные водители не любят.Слишком уж круто и непредсказуемо переключает трансмиссию. Например, при перестройке с газом может «зависнуть» между трансмиссиями, решая, что поставить. Пауза длится пару секунд. Новая коробка от Renault не стала исключением. Хоть и разрабатывался в сотрудничестве с немецкой ZF, но звезд с неба не хватает. Алгоритм в нем повторяет многое из того, что существует на рынке.
Но для водителей с нулевым стажем избавиться от третьей педали всегда счастье.Без выработанных навыков выбора передач с ручкой не что-то не так, но даже небезопасно, ведь большая часть внимания уходит не на дорогу, а на процесс правильной регулировки ступеней. И тут на помощь приходит роботизированный бокс, так как сам захват и щелкает. От новичка требуется следовать только за дорогими и соседями по потоку, и процесс перемещения робота берет на себя. К тому же цена робота ненамного выше обычной механики, так как она основана на ней.Например, в Renault оценили робота в 20 тысяч, при том, что за старый 4-х ступенчатый автомат просят 38 тысяч рублей.
Робот конструктивно аналогичен механике. Для его изготовления берется обыкновенная коробка и дополняется исполнительными механизмами, то есть устройствами с исполнительными механизмами, тянущими кулисы, а также электронным блоком Control. Их производят сторонние фирмы и для изготовления роботов их можно установить практически на любую «механику». Например, Renault покупает эти узлы у немецкой ZF.Что касается алгоритма работы и настроек робота, то это прерогатива исключительно автомобилестроения.
Робот Renault немного отличается от принятого. Он готовился специально для русских моделей и привык жить в пробках. Отечественные программисты придумали для него ползучий режим, то есть медленное передвижение на скорости чуть более 5 км / ч. Обычно передаточное число первой ступени на механике не позволяет двигаться так тихо, и водитель постоянно сбивает темп педалью сцепления.Робот также преподается. Автоматика играет сцеплением, не приближая его к концу, отсекая лишние пристрастия. И так в течение многих часов в движении. Он сверлит из этих дисков? Конечно! Но производители утверждают, что не более чем обычная машина С МКП. Хотя эти заверения почему-то воспринимаются скептически. Предыдущие роботы отличались как раз тем, что хватало гореть первые 30 тыс. Км. Плюс к этому на первых роботах сломаны исполнительные механизмы, например, шаговый электродвигатель.
Специалисты Renault утверждают, что справились с проблемами и теперь по надежности робот приближается к «механике», и сцепление дает такую же гарантию, как и автомобили с МКП, то есть 30 тыс. Км. Тем более, что в пробках теперь не стоит ставить коробку на «нейтраль», уверены они, так как выпущенная конструкция подшипника достаточно надежна, и несколько минут выдержит дополнительную нагрузку, хотя и прогреется. Что ж, правдивость их слов может быть подтверждена только статистикой многолетней эксплуатации и поломок.А пока проверьте робота в корпусе и заодно сравните его с полноценной машиной.
С первых метров узнаю алгоритм робота. Машину с места рвут в карьер, а потом в паузе зависает, заметно сбавляя скорость. Первая передача переключается на вторую, и время для этой операции несколько секунд две. То же и с последующими передачами. Робот перестраховывает улыбающегося, защищает сцепление и старается максимально плавно поставить колеса.Отсюда и задержка. В общем, если при перестройке нужно обогнать своего собрата или метнуть нос между машинами, то лучше все тщательно взвесить за и против.
Почему у обычной механики такие кивки? Человек со стажем ощущает момент замыкания дисков сцепления и переключает ступеньки коробки быстрее и быстрее. Робот не обладает такой интуитивной способностью.
Есть старый прием для алгоритма сглаживания боксов. Это сброс газа перед переключением или переходом в ручной режим, что лучше всего.Здесь вы можете решить, как раскрутить двигатель, а когда воткнуть более высокую передачу. Правда время переключения осталось прежним. Для более плавной работы коробки лучше селектор потянуть как под сброс газа, а потом ждем две секунды, и момент снова на колесах.
Ну как машина себя ведет? Я пересаживаю зеленый Sandero Stepway с проверенным 4-скоростным французским гидроаватоматом DP2 и выкатываюсь на ровную дорожку. DP2 недавно пришел на смену старому DP0, который в России был слишком узким для сезонных перепадов температур.Конструктивная коробка прежняя, но многие детали к ней сейчас делает ZF.
Sandero с автоматом ощущается совсем другой машиной. После робота кажется, что хэтчбек научился летать! Переключение незаметно, а набор скорости происходит уверенно, без перебоев в питании. Никаких задержек и рывков. Отчасти играет роль то, что машина комплектуется 102-сильным 1,6-литровым двигателем, тогда как робот агрегатируется 82-сильной рядной «четверкой». Подача мощности делает автомобиль живым. Однако плавность работы полноценного гидравлического фонаря ни с чем не спутать.
В целом роботизированная коробка — это сугубо нишевое предложение, без которого семейство Renault не было бы таким разнообразным. Также он доступен для Логана, но вряд ли эта Сермяга на него усугубится, потому что в Асксу он привык к механике.
Если драйвер использовался долгое время, то в характере робота он найдет много неприятия. Для «опытных» намного легче восстановиться на «механике», чем мириться с ритмом ритма Easy »R. Между тем новичкам, только получившим права, робот вполне по душе.Отказаться от житейского ужаса от мысли, что машина заглохнет на перекрестке в пробке Под откосом всегда приятно. Робот справляется с смещением, устраняемым за счет антиподъемного помощника, удерживающего машину 5-6 секунд. Что ж, с рваным ритмом можно справиться с ручным переключением режима. Кроме того, «Легкая» вооружена и пятой ступенью, что на дальних трассах экономит топливо. Так при выезде на дистанцию 200 км робот Sandero Stepway показал расход 7-8 литров, несмотря на то, что на бензиновой машине жзот. равно 1.5-2 л. более. Однако у робота нет режима P, и на остановках приходится пользоваться ручным тормозом. В общем, в качестве начальной коробки для первой машины робот подходит, но только до тех пор, пока начинающий водитель не почувствует себя «Шумахером».
Приобретая автомобиль, будущие автовладельцы зачастую даже не подозревают, насколько многогранна концепция АКПП. Ведь сейчас существует столько же трех видов «автоматов» — классический, роботизированный и вариаторный. Однозначно выделить, какая трансмиссия лучше, невозможно, иначе инженеры не придумали бы различные конструкции.Все зависит исключительно от предпочтений и целей водителя. Разберемся, в чем отличия.
И после того, как ученики увидели тип коробки передач и разрешили сдавать экзамены на машинах с «автоматом», появились водители (в основном женщины), которые совершенно не представляли, зачем может понадобиться третья педаль и рычаг с 5-6. цифры.
Однако не все знают, что за привычным словом «автомат» скрыто несколько вариаций трансмиссии. Они различаются не только своим дизайном, но и работают совершенно по-разному.Итак, стоит узнать их более подробно, чтобы выбрать подходящую именно вам АКПП.
Трансформатор подводный АКПП: дань классике
Начнем, пожалуй, с самого «древнего» типа АКПП. Классическая гидромеханическая трансмиссия изобретена почти век назад специалистами General Motors, но пользуется популярностью и сейчас, являясь самой распространенной из немеханических автоматических трансмиссий. Здесь крутящий момент с трансмиссионным маслом, циркулирующим под давлением по замкнутому кругу, передается от двигателя к трансмиссии, а после колес через гидротрансформатор.То есть последней части коробки передач нет, выполняя, по сути, роль сцепления.
Пожалуй, самым главным преимуществом прозрачности гидротрансформаторного автомата по сравнению с другими типами автоматов является высокая надежность. Конечно, старую добрую «механику» по этому показателю никто не превзойдет, но и классические «автоматы» тоже показывают неплохие результаты. Вдумайтесь: автоматические коробки без всякого ремонта спокойно проезжают 200 тысяч километров. На форумах японских производителей цифра составляет 500 тысяч километров.
Однако не спешите радоваться. Если пренебречь условиями эксплуатации, не менять масло и фильтры в плановом порядке, не мыть радиатор охлаждения, ваша АКПП может не дожить до отметки в 100 тысяч километров.
Теперь время недоработок. При всей надежности конструкции классическая АКПП «Ахиллесова пятая» является гидравлической. К сожалению, ремонт этого элемента обойдется в кругленькую сумму. В Москве автосервисы запрашивают за услугу от 15 до 35 тысяч рублей в зависимости от износа узла.
Кроме того, стоит помнить, что расход топлива на классическом «автомате» довольно высок, и на разгон машины больше, недели на машинах с АКПП другого типа.
Вариатор: «Автомат» без ступеней
На самом деле вариатор — это не совсем коробка передач, потому что в трансмиссии такого типа нет вообще. Не будем углубляться в технические тонкости, отметим только, что особенности конструкции позволяют машине непрерывно передавать крутящий момент на колеса, а значит, машина может без задержек разгоняться.Никаких шутов, которые ощущаются при переключении передач на других типах трансмиссии, нет.
Помимо плавности хода, отличительной особенностью Вариатора является его топливная экономичность. Часто Б. Технические характеристики Расход топлива у автомобиля ниже, чем у аналогичных машин с механической коробкой передач.
Однако не обошлось и без подводных камней. Первое, что бросается в глаза, а точнее в уши 🙂 — это довольно шумный и монотонный гул мотора, постоянно работающего на повышенных оборотах.Особенно при разгоне машины. Конечно, автопроизводители всячески пытаются решить эту проблему, но пока она остается актуальной.
Второе, на что стоит обратить внимание — это «капризность» вариатора. Коробки передач ни в коем случае нельзя перегревать, поэтому их не устанавливают на грузовые и спортивные автомобили. Чтобы не выйти из строя, необходимо использовать специфическое и недешевое масло, которое нужно менять примерно каждые 50-60 тысяч километров. А по истечении установленного производителем срока эксплуатации (обычно около 150 тысяч километров) трансмиссию придется заменить полностью.Благодаря сложной конструкции такой ремонт может существенно опустошить кошелек автовладельца.
Робот: «Чип» в двух сцеплениях
Не вдаваясь в подробности, робот представляет собой «механику» по конструкции и автоматическому управлению. Другими словами — это механическая трансмиссия, в которой электроника будет переключать передачу и выжимать сцепление вместо водителя. Коробка весит меньше, чем классический «автомат», и она дешевле. Как правило, его ставят на бюджетные штанги.Из положительных качеств важно отметить, что в машине с роботами нужно реже заливать топливо.
Но у любой медали есть обратная сторона. И вот она очень надоедает. При переключении передач имеет место поток крутящего момента, и из-за этого кажется, что автомобиль движется во время набора скорости. На «механике» такие «сбои» тоже есть, но в это время водитель просто задействуется, выжимая педаль сцепления и выключения или на нужную передачу. И когда эти действия производят эти действия за автомобилистом, внимание принимается на паузу.
Однако автопроизводители достойно вышли из этой ситуации, создав робота второго поколения — преселивера . Трансмиссия состоит, по сути, из двух коробок передач, собранных в одном корпусе. Тонкая шестерня переключает одну, нечетную и заднюю — другую.
Иными словами, это «автомат» с двойным сцеплением. Это, конечно, не означает, что на машине с такой коробкой две педали сцепления. У него их совсем нет. «АВТОМАТИЗАЦИЯ» на «автомате» сводит участие водителя к минимуму, поэтому эта прогрессивная трансмиссия управляет роботом.
Chief Plus этого типа Трансмиссия при мгновенной смене. Автопроизводители отмечают, что он равен всего сотне Miliseconda. Подумайте только — вы дольше моргаете! А если учесть, что преселективный робот — это удобный классический «автомат» и более экономичная «механика» (автоматика выбирает оптимальные передачи и, в отличие от автомобилиста, не ленется их переключать), можно смелее назвать его топом. АКПП.
Однако у него есть и недостатки. И довольно серьезно.Сложная конструкция делает практически любой ремонт коробки дорогостоящим занятием. Да и покупка самой трансмиссии обернется кругленькой суммой. Так что здесь вопрос скорее к кошельку автомобилиста.
Подведем итоги
Совершенно очевидно, что идеальной трансмиссии не существует. Водитель должен подобрать агрегат под себя и свой стиль вождения. Любителям скоростной и резкой манеры движения стоит присмотреться к преселективной коробке передач. В спортивном режиме их динамика может соревноваться со скоростью профессионального автогонщика.Если вы отдаете предпочтение неторопливой размеренной манере езды по городским улицам, смело выбирайте классический «автомат» — комфорт вам обеспечен. А для маленьких возрастов должен будет прийти обычный «робот» «Вариатор»: практично и экономично.
В настоящее время количество разновидностей редукторов неуклонно растет день ото дня. Сравнительно недавно автомобилисты открыли для себя наличие штатных коробок автоматического исполнения, в конструкции которых предусмотрен преобразователь крутящего момента.
Присутствие роботизированного КП в автомобилях становится частым явлением, хотя некоторые из заядлых автолюбителей не очень доверяют этой конструкции. Резонный и справедливый вопрос: что лучше — машина или робот? Какой тип КП практичнее и проще в управлении? Чем отличается АКПП от робота? Давайте разберемся.
Вопреки распространенному заблуждению, роботизированные ящики не являются «родственниками» автоматов. По сути, RCPP — это механический тип трансмиссии, в котором сцепление и трансмиссия автоматизированы.Человек, сидящий за рулем такой машины, а также условия дорожного покрытия только послужили базой для работы такой коробки передач.
Принятие решений и режимов работы осуществляется внутри самой распределительной коробки с помощью специального электрического блока, для которого задаются алгоритмы действий в определенных ситуациях. Такой принцип работы и является отличительным для РХПП. С вопросами: чем отличается РКП от АКПП, в чем разница между двумя обозначенными видами, мы разобрались.Вперед, продолжать.
Роботизированный КП отличается:
- комфорт;
- надежность;
- относительная экономия;
- дешево.
Роботизированное устройство коробки передач
Также обозначенные типы коробок передач могут отличаться и конструктивными особенностями. Кстати, варианты роботов можно варьировать между собой и по некоторым конструктивным характеристикам. Общим для всех вариантов является наличие в конструкции принципа MCPP (механической коробки), которым управляют, как мы выяснили ранее, электронные «мозги».
Устройство RCPP предполагает наличие муфты фрикционного типа. Это может быть один или несколько дисков. Современные варианты роботизированных боксов используют систему двойного сцепления. Эта функция позволяет избежать серьезных потерь мощности при сохранении показателей динамиков.
Роботизированный привод редуктора
Системы привода в РЦНЗ могут быть двух типов: на основе гидравлики или электрики. В случае использования электрических контроллеров в конструкции предусмотрены специальные устройства и механизмы, например сервопривод.Если привод гидравлический, то работа происходит за счет специальных цилиндров, управляющих электромагнитными клапанами.
Яркими представителями таких трансмиссий являются Форды и Опели. Стоит отметить, что электроприводы вида характеризуются недостаточной скоростью вращения. Хорошо бы понимать, что постоянное давление обеспечивают системы гидропривода, то есть затраты энергии увеличиваются в разы. Чаще всего такое решение предусматривается на спорткарах.
Область применения
Роботизированные коммутационные коробки часто можно встретить на автомобилях эконом-класса. Яркие представители — Mitsubishi, Fiat, Peugeot. Вместе с ростом престижа и стоимости автомобиля растет вероятность наличия в его конструкции гидравлических систем.
Процесс управления
Как было сказано ранее, управление роботом осуществляется с помощью специального электрического механизма. В такой механизм встроены специальные датчики и исполнительные системы.Датчики контролируют основные параметры.
Стоит отметить, что отслеживание показателей давления и температуры для ГЦН является практически обязательным условием для нормальной бесперебойной работы. Датчики передают собранные данные в электрический блок управления, который на их основе формирует управляющие сигналы благодаря своим специальным алгоритмам.
Гидравлические системы, в том числе в качестве конструктивного элемента, предусмотрены гидроэлементы, обеспечивающие управление процессами. Пора рассмотреть особенности работы и конструкцию автоматического КП, чтобы разобраться, что лучше: робот или машина.
Коробка автомат
Коробка автомат представлена двумя основными модулями — это гидротрансформатор и коробка передач. Основная функция гидротрансформатора — плавное переключение передач. В некотором контексте он также выполняет роль сцепления, присутствующего на машинах с механическим КП. Редуктор автомата содержит некоторое количество пар шестерен в непрерывном сцеплении. Ступени коробки передач 4-я, 5-я и 6-я.
Достоинства и недостатки коробки автоматических переключателей
Некоторые автомобилисты считают, что автомат лучше.Попробуем разобраться, почему, рассмотрели характеристики пулеметов. Итак, АКПП позволяет сравнительно просто управлять машиной. Нет необходимости владеть навыками применения сцепления, переключение передач тоже возложено на коробку, сложный для новичков момент — как правильно ее трогать и т. Д. И т. Д. — все это размещено на устройстве автоматической коробки передач.
При условии, что гидротрансформатор рассматривается как аналог сцепления, можно сделать простой вывод: традиционное сцепление из-за недостаточной квалификации и способностей некоторых водителей быстро приходит в ненадлежащее состояние, вероятность деформации КП появляется.Ко всему прочему, важно, что использование автоматических коммутационных ящиков в конструкции автоматических коммутационных ящиков дает меньшие нагрузки, чем у аналогов такой опции в виде роботов.
Из этого можно сделать следующий вывод: ресурс мотора не зря. Также следует понимать, что КПД машины с автоматикой отличается низкими показателями. Эта особенность связана с тем, что гидротрансформатор чаще всего выполняет свою правильную работу.Важной особенностью является то, что автоматический КП срабатывает при наличии небольшой задержки. Теперь, когда мы познакомились с тем, что ящики бывают роботизированными и автоматическими, можно поговорить об их отличиях.
Отличие роботов от пулеметов
Если рассматривать оба варианта исполнения КПП с позиции эксплуатационных моментов, то разница между ними невелика. В автоматической муфте КП ее просто нет, в роботизированной версии она переделывается, однако управление ими полностью берет на себя.В целом роботизированные боксы являются аналогами механических боксов. В машинах предусмотрено наличие системы гидромеханических элементов.
Пожалуй, это главная особенность и отличие роботизированных опций от автоматических. Стоит задуматься и важно понимать нюансы разгона с некоторым опозданием. Жидкости в автоматах не справляются напрямую с воздействием ведомых валов из-за нежесткой муфты. Эта особенность конструкции создана специально для того, чтобы выполнять роль некоего «предохранителя».
Трансформатор будет вращаться в свободном режиме, даже если что-то сломается. КПД, как мы уже отмечали ранее, относительно небольшой, что способствует потере части мощности. Кроме того, при отключенном двигателе автоматическая коробка передач просто не сможет работать.
Плюсы и минусы
Несомненным плюсом робота по отношению к станку является небольшая цена. Не только при покупке автомобиля, но и при последующем ремонте и обслуживании трансмиссии.Кроме того, в основе робота лежит классическая «механика», которая проверена и проверена годами.
Если говорить о показателях надежности, то автоматическая коробка снова играет, потому что статистика говорит, что владельцы автоматов чаще обращаются в ремонтные мастерские, чем их коллеги-автолюбители с роботизированными ящиками.
Отмечены экономические проблемы: робот отличается меньшими потерями топлива, особенно при преодолении больших расстояний. Дополнительный плюс в копилку автоматики: драйв и скорость, простота обслуживания и отсутствие необходимости искать СТО, которые пришли бы на техобслуживание и ремонт.Профессионалов в плане роботов намного меньше.
Итог
Как мы выяснили, отличие роботизированной коробки передач от автоматической совсем невелико: оно заключается в показателях мощности, тонкостях обслуживания и долговечности. В общем, если говорить серьезно и с точки зрения мнения профессиональных водителей или просто специалистов, знающих от и до особенностей как конструкционных, так и рабочих и варианта автоматического исполнения, и робота, то однозначный ответ на вопрос: что лучше? — просто нет.
В случае если бы на автомобильном рынке в настоящее время было бы представлено универсальное дизайнерское решение, многие мировые концерны давно бы приняли на вооружение и выпустили автомобиль с унифицированной коробкой передач.
Окончательное решение о выборе той или иной стороны, автомобиля, с автоматом или роботом — должно принять вас, определив, чего вы хотите больше: плавности хода или динамики. Первый параметр характеризуется автоматической коробкой, второй — роботизированной. Удачи на дорогах и всего самого доброго!
границ | Компактные редукторы для современной робототехники: обзор
Введение
Промышленные роботы составляют основу нескольких крупных традиционных производств, включая автомобилестроение и электронику.Сегодня многие регионы мира видят реальную возможность возродить обрабатывающую промышленность, внедряя роботов на малых и средних предприятиях (МСП) и в вспомогательные услуги, как правило, в здравоохранении (SPARC, 2015).
Для крупномасштабных промышленных сред с высокой степенью автоматизации преимущество роботизированных решений по сравнению с людьми-операторами в основном заключается в (i) большей доступности и (ii) способности перемещать — обычно большие — полезные грузы с исключительной точностью позиционирования и с высокой скоростью.Эти аспекты имеют решающее значение при разработке и выборе подходящих технологий для промышленного робота, особенно для первичных двигателей и трансмиссий, обеспечивающих движение этих устройств.
Применения в производстве и персональном обслуживании малых и средних предприятий бросают вызов этой традиционной парадигме робототехники. Ключ к успеху в этих новых приложениях лежит 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 срабатывание роботов. Опыт, накопленный за последние десятилетия, в основном в области робототехники в сфере здравоохранения, показывает, что для безопасного и эффективного взаимодействия с людьми роботы должны в основном двигаться, как люди, и, следовательно, жертвовать некоторыми из своих традиционных преимуществ с точки зрения полезной нагрузки, точности и скорости.Эта ситуация привела к обширным исследованиям в последние годы, охватывающим оптимальный выбор первичных двигателей и передач для срабатывания 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, изучающих оптимизацию соединения между первичным двигателем и коробкой передач для данной задачи в автоматических машинах. Быстрый обзор основных разработок в этой области дает полезные сведения, позволяющие понять влияние коробки передач на общую производительность системы.Паш и Серинг (1983) определили важность инерции при срабатывании и предложили использовать передаточное число для согласования инерции двигателя и отраженной нагрузки в качестве средства минимизации потребления энергии для чисто инерционной нагрузки. Чен и Цай (1993) применили эту идею к области робототехники и определили результирующую способность к ускорению конечного эффектора как определяющий параметр. Ван де Стрете и др. (1998) разделили характеристики двигателя и нагрузки, чтобы распространить этот подход на общую нагрузку, и предоставили метод определения подходящих передаточных чисел для дискретного набора двигателей и коробок передач.Roos et al. (2006) изучали выбор оптимального привода для трансмиссии электромобилей, добавляя вклад КПД коробки передач. Giberti et al. (2010) подтверждают инерцию ротора, передаточное отношение, эффективность коробки передач и инерцию коробки передач как наиболее важные параметры для выбора срабатывания и предлагают графический метод 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 влияние трения на планетарный редуктор, в котором кулоновское трение является доминирующим механизмом трения, и демонстрируют, как КПД редуктора обычно становится преобладающим над КПД двигателя при высоких передаточных числах.
По сравнению с исходными моделями коробок передач, использовавшихся в этих работах, где коробки передач моделировались 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, не учитываются важные эффекты, такие как жесткость на кручение и потерянное движение, в то время как модели инерции и эффективности коробки передач сильно упрощены. Это оправданный подход для множества 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.
Следовательно, необходим другой подход, чтобы предоставить полезные рекомендации по выбору коробки передач в HRI, избегая чрезмерной сложности задач оптимизации в этой области. Предоставление подробных сведений об эксплуатационных свойствах и характеристиках различных технологий редукторов для обоснованного выбора — еще один вариант, 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) и Pham and Ahn (2018) предоставляют интересные обзоры высокоточных редукторов для современной робототехники. Однако технологии не анализируются 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 прогнозирования будущего 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). Для специалистов по коробкам передач из других областей этот анализ может помочь им получить полезную информацию о конкретных потребностях приложений HRI.
Это исследование начинается с краткого описания основных требований к будущим роботизированным трансмиссиям, чтобы затем представить систему оценки, предназначенную для оценки пригодности и потенциала конкретной технологии коробок передач для этой области. Эта структура включает сильную перспективу pHRI и новый параметр — Latent Power Ratio — для оценки эффективности, присущей определенной топологии редуктора.Эта новая структура используется в первую очередь для обзора традиционных технологий редукторов, используемых в промышленных роботах, и новых технологий передачи, которые в настоящее время находятся в процессе выхода на рынок. Наконец, в конце документа приводится краткое изложение выводов, сделанных в результате этого обзора, вместе с нашими выводами и рекомендациями.
Система оценки роботизированных трансмиссий с расширенными возможностями HRI
Контроль
Управление роботизированными устройствами — очень широкая и сложная тема, которая является предметом 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 превосходны 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 в основном двумя способами: вносит дополнительную нелинейность и сильно влияет на отраженную инерцию.
Нелинейности, вызванные включением трансмиссии, принимают в основном форму люфта и / или трения и уменьшают полосу пропускания системы, создавая важные проблемы управления (Schempf, 1990). Утверждение о зубчатых колесах приводит к люфту, трению и (нежелательной) податливости, которые затрудняют точное управление. (Hunter et al., 1991) сегодня так же актуально, как и почти 30 лет назад. Для некоторых технологий большие кинематические ошибки передачи и, в частности, нелинейное трение также могут вызывать значительные нелинейности.
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, которую видит первичный двигатель и которая отражается на него, на коэффициент, равный квадрату передаточного отношения трансмиссии. Таким образом, тщательный выбор трансмиссии может привести к более сбалансированной инерции на обеих сторонах трансмиссии, способствуя минимизации энергопотребления и созданию более надежной, стабильной и точной системы (Pasch and Seering, 1983).
Отраженная инерция особенно важна, когда рабочие органы претерпевают быстрые и частые изменения скорости и / или крутящего момента, что очень часто встречается в задачах автоматизации и робототехники. В этих случаях вводится перспектива пропускной способности, чтобы подтвердить способность системы отслеживать эти изменения (Sensinger, 2010; Rezazadeh and Hurst, 2014). Это лежит в основе принципа управляемости задним ходом, способности системы демонстрировать низкий механический импеданс, когда она приводится в действие с естественной выходной мощности (с обратным приводом).Это особенно важно при частом двунаправленном обмене энергией между роботом и его пользователем, что типично для реабилитационных устройств или экзоскелетов. Как демонстрируют Ван и Ким (2015), управляемость коробки передач задним ходом включает в себя комбинированный эффект отраженной инерции, отраженного демпфирования и кулоновского трения, и поэтому она тесно связана с эффективностью коробки передач.
Это подчеркивает важность для оценки управляющего воздействия определенной технологии коробки передач как ее передаточного отношения, так и нелинейностей (люфт, трение), которые она вносит.
Безопасность
Промышленные роботы традиционно размещаются за забором в хорошо структурированной среде, где они могут воспользоваться преимуществами своих быстрых и точных роботизированных движений, не подвергая опасности сотрудников-операторов.
Безопасный pHRI, включающий способность безопасно перемещаться 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 контроллеру соответствия управлять сложным динамическим соотношением 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 в соответствии с требованиями человека (Karayiannidis et al. др., 2015). Это подчеркивает важность импеданса и внутреннего соответствия (De Santis et al., 2008) и объясняет появление нового типа внутренне гибких исполнительных механизмов для pHRI (Ham et al., 2009), где требуется высокая степень соответствия (Haddadin and Croft, 2016).
С точки зрения управления, инерция полезной нагрузки, отраженная к первичному двигателю, уменьшается на коэффициент, соответствующий квадрату передаточного числа. Точно так же обычно небольшая инерция ротора первичного двигателя усиливается тем же фактором при отражении в сторону полезной нагрузки, который должен быть добавлен к инерции, возникающей в результате движения роботизированного устройства и груза по соображениям безопасности, а также из соображений безопасности. ограничение рабочих скоростей.
Хотя в большинстве актуаторов pHRI сегодня используются редукторы с высоким передаточным числом, некоторые известные робототехники Seok et al. (2014), Сенсингер и др. (2011) видят большой потенциал робототехники в использовании двигателей с высоким крутящим моментом (бегунок), 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 мнению, увеличение инерции двигателя и уменьшение передаточного числа должно приводить к снижению инерции двигателя, отражаемой на рабочий орган, что обеспечивает более высокие рабочие скорости и / или полезную нагрузку без ущерба для целостности оператора.Низкие передаточные числа также имеют дополнительное преимущество в пропускной способности: они имеют меньшее трение и люфт, уменьшая нелинейность, вносимую коробкой передач. С другой стороны, умеренное передаточное число не может компенсировать нелинейные условия сцепления — обычно зубчатый крутящий момент (Siciliano et al., 2010).
Более пристальный взгляд на технические характеристики этих новых двигателей вызывает некоторые вопросы с точки зрения достижимой эффективности, веса или компактности, а также последствий для оборудования, возникающих в результате чрезмерной тяги к высоким электрическим токам (HALODI Robotics, 2018; GENESIS Robotics, 2020).
Подводя итог, нет полного согласия о том, как лучше всего подойти к безопасному срабатыванию для робототехники. Тем не менее, сильные естественные связи между безопасностью и управляемостью столь же очевидны, как и решающее значение передаточного числа трансмиссии и ее нелинейностей.
Вес и компактность
Облегченная конструкция имеет первостепенное значение для обеспечения совместимости безопасности и хорошей производительности в новых приложениях робототехники (Albu-Schäffer et al., 2008). Новейшие коллаборативные роботы (коботы), такие как облегченный робот KUKA, разработанный в сотрудничестве с Институтом робототехники и мехатроники Немецкого аэрокосмического центра (DLR), живут по этому принципу и, следовательно, сильно отличаются от тяжелых и громоздких традиционных промышленных роботов.Благодаря более низкой инерции, легкие коботы обеспечивают более высокую производительность — более высокие скорости — без ущерба для безопасности пользователя.
Этот выгодный аспект облегченной конструкции имеет и другие преимущества. Для мобильных робототехнических систем меньший вес означает большую автономность. В носимых вспомогательных роботизированных устройствах, включая протезы и экзоскелеты, легкий вес также является ключевым аспектом для повышения комфорта (Toxiri et al., 2019).
Высокая компактность — еще одна характерная черта этих новых роботизированных устройств: от коботов до вспомогательных устройств, компактность дает преимущества в маневренности и удобстве взаимодействия.
В роботизированных приложениях, предполагающих тесное сотрудничество с людьми или предоставление мобильных услуг, позиции по своей сути весьма неопределенны. Легкие и компактные конструкции особенно выгодны (Loughlin et al., 2007) для этих применений с двумя последствиями: первичные двигатели и трансмиссии — обычно самые тяжелые элементы в роботизированном устройстве — должны быть легкими и компактными, но легкие конструкции имеют тенденцию требуйте более низких крутящих моментов.
В отличие от веса коробки передач, определение подходящего критерия для оценки вклада коробки передач в компактность системы является более сложной задачей.Физический объем определенно играет роль, но наш опыт показывает, что фактическая форма коробки передач имеет тенденцию иметь большее влияние. Еще один аспект, о котором стоит упомянуть, — это наличие в некоторых конфигурациях коробки передач свободного пространства для размещения материала или движущихся частей, таких как электродвигатели или выходные подшипники, также могут представлять особый интерес. Поэтому мы решили включить в нашу схему оценки приблизительную форму (диаметр × длина) выбранной коробки передач, в то время как наличие дополнительного места можно напрямую оценить с помощью предоставленных цифр для каждой из конфигураций.
Эффективность и виртуальная мощность
Эффективность
В таких областях, как автомобильные или ветряные турбины, эффективность редукторов долгое время находилась в центре внимания. В робототехнике, с другой стороны, эффективность до недавнего времени не становилась ключевым параметром при выборе подходящей коробки передач (Arigoni et al., 2010; Dresscher et al., 2016).
Более высокий КПД — более низкие потери — позволяют снизить потребление энергии и прямо положительно влияют как на эксплуатационные расходы, так и на воздействие машины или устройства на окружающую среду.Для мобильных и носимых роботизированных устройств повышение эффективности также помогает снизить вес системы — требуются батареи меньшего размера — и в конечном итоге приводит к большей автономности и лучшему удобству использования (Kashiri et al., 2018).
В коробках передач есть еще одно дополнительное преимущество в снижении потерь: большинство механических трансмиссий, используемых в робототехнике, имеют замкнутую форму и используют некоторый вид контакта зубьев для передачи крутящего момента и движения между первичным двигателем и рабочим органом. Благодаря этому кинематическое соотношение между входной ω In и выходной скоростями ω Out заблокировано числом зубцов и определяет его передаточное число i K .В коробке передач без потерь передаточное отношение i τ между выходным и входным крутящими моментами τ точно соответствует обратному кинематическому передаточному отношению с противоположным знаком. Но в реальной коробке передач наличие потерь изменяет это равенство, и, поскольку кинематическое передаточное число заблокировано числом зубьев, абсолютное значение передаточного числа крутящего момента должно уменьшаться пропорционально потерям:
ωInωOut = iK = — η iτ = -ητOutτIn; где η — КПД системы.Следовательно, высокие потери в коробке передач означают, что меньший крутящий момент доступен для рабочего органа и требуются более высокие передаточные числа для достижения такого же усиления крутящего момента.
Редукторы подвержены нескольким видам потерь. Чтобы классифицировать их, мы принимаем критерии, предложенные Talbot и Kahraman (2014), и разделяем их на зависимые от нагрузки (механические) потери мощности, возникающие из-за скольжения и качения контактных поверхностей, как в контактах шестерен, так и в подшипниках, и нагрузки -независимые (спиновые) потери мощности — возникают из-за взаимодействия вращающихся компонентов с воздухом, маслом или их смесью.
Виртуальная сила
Термин виртуальная мощность, насколько известно авторам, был первоначально введен Ченом и Анхелесом (2006), но это явление, объясняющее аномально высокие потери, присутствующие в некоторых планетных топологиях, долгое время было известно под разными названиями, включая Blindleistung (Wolf, 1958; Mueller, 1998) и скрытая или бесполезная сила (Macmillan and Davies, 1965; Yu and Beachley, 1985; Pennestri and Freudenstein, 1993; Del Castillo, 2002).
В соответствии с принципом действия коробка передач всегда включает в себя высокоскоростную сторону с низким крутящим моментом и сторону с высоким крутящим моментом и низкой скоростью. Следовательно, его внутренние зубчатые зацепления обычно подвержены либо высокому крутящему моменту и низкой скорости, либо условиям высокой скорости и низкого крутящего момента. Однако в некоторых коробках передач из-за их особой топологии некоторые зацепления шестерен могут иметь одновременно высокую скорость и высокий крутящий момент. Зубчатые зацепления могут легко достичь 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 в дальнейшем мы будем называть топологической эффективностью коробки передач.
Некоторые из вышеупомянутых авторов предлагают методы для 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 , представленная Ю и Бичли (1985), соответствует виртуальной мощности, когда система отсчета является несущим элементом коробки передач, а коэффициент виртуальной мощности — это соотношение между виртуальной мощностью и мощностью, генерируемой внешним крутящим моментом. применяется по ссылке. Используя эти элементы, мы определяем коэффициент скрытой мощности топологии коробки передач как отношение суммы скрытых мощностей во всех зацеплениях к мощности, подаваемой на коробку передач.Таким образом, большой коэффициент скрытой мощности соответствует низкой топологической эффективности и указывает на сильную тенденцию к возникновению больших потерь за счет зацепления.
Чтобы облегчить понимание практического влияния на общую эффективность топологической эффективности, характеризующейся скрытым коэффициентом мощности, данной конфигурации редуктора, мы используем на этом этапе уравнения, предложенные Макмилланом и Дэвисом (1965) для расчета упрощенный пример.
Полная коробка передач робототехники обычно включает в себя 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 упростить наши расчеты, учитывая общую уникальную эффективность зацепления η м = 99% во всех зацепляющих контактах в нашем редукторе.
Во-первых, эталонный редуктор, идеальный с точки зрения топологической эффективности, имел бы только одно зацепление и коэффициент скрытой мощности L = 1. Таким образом, потери мощности внутри этого эталонного редуктора можно легко рассчитать как функцию входной мощности. как:
Таким образом, общая эффективность зацепления всего редуктора соответствует таковой для одиночного зацепляющего контакта:
ηsys, идеально = PIN-PLossPIN = ηm = 99%;Неидеальный редуктор с таким же типовым η m во всех его зацеплениях и со скрытым коэффициентом мощности L, характеризующим его топологический КПД, указывает на то, что общие потери в редукторе можно приблизительно оценить как:
Ploss, L≈ PIN * L * (1-ηm)И общая эффективность зацепления всей коробки передач теперь составляет:
ηsys, L = PIN-PLoss, LPIN≈L * ηm + (1-L)Что для η m = 99% и для значения L = 50 дает:
Этот результат следует частично релятивизировать, потому что накопленные потери в первых зацеплениях, задействованных вдоль различных внутренних потоков мощности в коробке передач, приводят к тому, что меньшая виртуальная мощность, как предсказано этими уравнениями, будет течь через последующие зацепления.Эффект от этого заключается в том, что КПД обычно будет падать немного медленнее с коэффициентом скрытой мощности, а более реалистичное значение для предыдущего расчета обычно будет между 55 и 60%.
Чтобы частично компенсировать это большое влияние топологической эффективности на общую эффективность, конфигурации с большим скрытым коэффициентом мощности требуют чрезвычайно высокой эффективности зацепления: для достижения эффективности системы> 70% системе с L = 100 требуется средняя эффективность зацепления. выше 99.5%.
Поэтому в нашем дальнейшем анализе мы сосредоточимся только на оценке вклада топологической эффективности в эффективность коробки передач. Это позволяет нам использовать упрощенный метод для расчета коэффициента скрытой мощности, который, в первую очередь, не учитывает влияние на потери, вызванные уменьшением крутящего момента. Соответствующие расчеты, использованные для определения коэффициента скрытой мощности различных конфигураций редукторов, проанализированных в этой работе, включены в Приложение I.
Подводя итог, чтобы охарактеризовать важный эффект КПД коробки передач, 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 пусковой крутящий момент без нагрузки (относительно номинального крутящего момента) в качестве практического способа характеристики потерь, не зависящих от нагрузки. Наши обмены с производителями редукторов показывают, что это обычная практика, она не зависит от входной мощности и легко доступна в технических данных производителя.
Производительность
По сравнению со специальными машинами и машинами для автоматической сборки промышленные роботы не могут достичь тех же стандартов точности и скорости.Оба аспекта пришлось скомпрометировать, чтобы обеспечить большую степень гибкости и мобильности, а также рабочего пространства (Rosenbauer, 1995). С этой точки зрения HRI — это всего лишь еще один шаг в том же направлении: чтобы соответствовать дальнейшим потребностям 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 задач задач от машин через промышленных роботов и коботов к людям-операторам.
Точность и повторяемость
Множество аспектов редуктора вносят вклад в общую точность полного роботизированного устройства. Эти аспекты долгое время находились в центре внимания традиционной робототехники и сегодня хорошо изучены, так как работы, подобные работам Майра (1989), Шемпфа и Йоргера (1993) или Розенбауэра (1995), содержат очень хорошие ссылки для понимания этих сложных влияний. Эти исследования выявили особенно важную роль, которую играет потеря хода и жесткость на кручение.
Lost Motion — это дальнейшее развитие принципа люфта, который описывает полное вращательное смещение, создаваемое приложением ± 3% от номинального входного крутящего момента.
Жесткость на кручение характеризует податливость на кручение всех элементов редуктора, задействованных в полном потоке сил, под действием внешнего крутящего момента. Это достигается путем блокировки входа редуктора и постепенного увеличения крутящего момента, прилагаемого на выходе, при этом регистрируются изменения жесткости на кручение, приводящие к отклонениям от идеально линейного поведения.
По своей природе точные — малые потери движения и линейная высокая жесткость на кручение — редукторы упрощают задачу управления и обеспечивают высокую точность, идеально подходят для управления положением, в то время как менее точные редукторы создают более серьезные проблемы для управления положением и могут использоваться для более гибкого срабатывания. . В технологиях редукторов, где скорость оказывает сильное влияние на потери или с особенно нелинейным трением, также необходимо учитывать вклад этих элементов в точность.
Чтобы охарактеризовать возможности точности, наша конструкция включает потерю 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. Для коботов, с другой стороны, соображения безопасности подразумевают, что они не должны обрабатывать такие большие полезные нагрузки, но благодаря более легкой конструкции они действительно могут достичь большего отношения полезной нагрузки к массе.
Соображения безопасности также ограничивают степень, в которой это снижение массы может быть использовано для увеличения рабочих скоростей (Haddadin et al., 2009). Тем не менее, более низкий крутящий момент способствует использованию более легких и быстрых электродвигателей, что в принципе требует более высоких передаточных чисел для этих приложений.
Критерий для характеристики вклада коробки передач в скорость и характеристики полезной нагрузки должен отражать эти аспекты и побуждать нас использовать в нашей структуре (i) максимальную входную скорость, (ii) максимальный повторяемый выходной крутящий момент, называемый моментом ускорения, и номинальный крутящий момент, (iii) ) передаточное число и (iv) отношение крутящего момента к массе как для номинального, так и для момента ускорения.
Сводка
Определение характеристик роботизированных коробок передач — сложная задача: высокая универсальность этих устройств и их сложное взаимодействие с первичными двигателями и системами управления делают прямое сравнение их характеристик особенно сложным.
Передаточное число продемонстрировало сильное влияние на производительность робототехнической системы. Это объясняет его предпочтительную роль в литературе, посвященной оптимизации срабатывания роботов, и растущий интерес робототехников к возможностям использования переменных передач (Kim et al., 2002; Карбон и др., 2004; Stramigioli et al., 2008; Жирар и Асада, 2017). Хотя мы убеждены, что трансмиссии с регулируемой передачей очень многообещающие 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 подойдет этот ограниченный объем, который может также способствовать выявлению потенциальных областей применения и подходящих технологий для трансмиссий с переменным передаточным числом.
На основе этого анализа мы предлагаем схему оценки будущих роботизированных коробок передач на основе следующих параметров:
• Передаточное число
• Ускорение и номинальный выходной крутящий момент
• Вес
• Форма: диаметр × длина
• Ускорение и номинальный крутящий момент к массе
• КПД: пиковое значение и субъективная зависимость от скорости и крутящего момента
• Топологическая эффективность: коэффициент скрытой мощности
• Пусковой момент при прямом и обратном движении без нагрузки в% от номинального входного крутящего момента
• Потери, не зависящие от нагрузки
• Потерянное движение
• Максимальная входная скорость
• Жесткость на кручение
Наша структура включает также эталонный вариант использования, характерный для множества задач pHRI согласно нашему собственному опыту: моменты ускорения более 100 Нм и передаточные числа более 1: 100, для которых необходимо оптимизировать вес, компактность и эффективность.
Обзор технологий передачи данных, используемых в настоящее время в промышленных роботах
Электродвигатели, оснащенные механическими трансмиссиями, обычно используются в качестве исполнительных механизмов в робототехнике (Rosenbauer, 1995; Scheinman et al., 2016), а также в промышленных роботах. Эти механические трансмиссии почти неизбежно основаны на какой-то зубчатой передаче (Sensinger, 2013).
Благодаря их большей способности снижать общий вес и поскольку электродвигатели имеют тенденцию иметь более высокий КПД на высоких рабочих скоростях, другой характеристикой промышленных роботизированных трансмиссий является использование относительно больших коэффициентов передачи (передаточных чисел), обычно выше 1:40. (Розенбауэр, 1995).
Планетарные редукторы: чрезвычайно универсальная платформа
Планетарные зубчатые передачи(PGT) — это компактные, универсальные устройства, широко используемые в силовых передачах. Благодаря характерной коаксиальной конфигурации и хорошей удельной мощности они особенно подходят для вращающихся первичных двигателей, таких как электродвигатели.
PGTмогут использовать две дифференцированные стратегии для достижения высоких коэффициентов усиления: (i) добавление нескольких ступеней обычных высокоэффективных PGT — здесь называемых редукторами и представленных на Рисунке 2 — или (ii) использование особенно компактных конфигураций PGT с возможностью получения высоких передаточные числа.
Рисунок 2 . Внутреннее устройство редуктора Neugart с указанием его основных элементов, адаптировано из Neugart (2020) с разрешения © Neugart GmbH. Он также включает схему базовой топологии.
Хотя использование нескольких ступеней редукторов позволяет наилучшим образом использовать эффективность зацепления высоких шестерен и приводит к высокоэффективным редукторам, это обычно приводит к тяжелым и громоздким решениям. Компактные конфигурации PGT с другой стороны 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).
Особенно компактная конфигурация PGT для высоких передаточных чисел была впервые изобретена Вольфромом (1912) и использовалась в редукторах серии RE компании ZF Friedrichshafen AG (ZF), предназначенных для промышленных роботов (Looman, 1996). Эта конфигурация, показанная на Рисунке 3, сильно зависит от Virtual Power, и ZF представляет собой единственное известное коммерческое применение конфигураций PGT, отличное от обычных редукторов. Хотя производство серии RE было прекращено в 90-х годах, Wolfrom PGT в последнее время пользуются растущим интересом 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 роботизированных приложений адаптировано из Looman (1996) с разрешения © 1998 Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Он также включает схему базовой топологии.
В таблице 1 представлена оценка PGT. Несмотря на завышенные размеры для нашего теста, мы использовали ZF RG350 Wolfrom PGT, чтобы попытаться оценить потенциал конфигураций PGT с высоким коэффициентом передачи, основываясь на имеющихся доказательствах его пригодности для достижения высоких коэффициентов (Арнаудов и Караиванов, 2005; Mulzer, 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 Виттенштейн ближе к максимуму осуществимости, определяемому избеганием контакта между соседними планетами, Нейгарт выбирает в своей серии PLE (серия PLFE может достигать 1: 100 соотношений только в два этапа) более ограничительный подход и, следовательно, для достижения общего усиления 1: 100 требуется три этапа вместо двух для Виттенштейна.Это приводит к менее компактным решениям и более низкой эффективности для приложения 1: 100, но позволяет Neugart достичь более высокого выигрыша — до 1: 512 — без фундаментальных изменений в весе, размере или эффективности.
Таблица 1 . Схема оценки решений с планетарной зубчатой передачей.
Редукторыимеют вес около 4 кг, что нельзя напрямую сравнивать с увеличенными размерами RG350. RG350 имеет форму с большим диаметром и меньшей длиной, чем редукторы.Что касается отношения крутящего момента к весу, значения обоих решений кажутся относительно близкими.
Редукторыимеют сильное преимущество в их хорошем КПД (выше 90%), который также менее чувствителен к изменениям рабочих условий, а пусковые моменты холостого хода очень низкие. Конфигурации с высоким коэффициентом полезного действия показывают, насколько сильно ограничивается топологическая эффективность, что приводит к снижению эффективности. Это, вероятно, объясняет, почему редукторы сегодня являются доминирующей технологией PGT в робототехнике.
PGT показывают самые высокие входные скорости (до 8 500 об / мин), но их потери хода также самые большие (4–6 Arcmin) в обычных редукторах. В робототехнике PGT широко использовались в первых промышленных роботах, тогда как в последние десятилетия их использование сильно сократилось, в основном из-за их ограничений, связанных с уменьшением люфта. Несмотря на то, что существуют механизмы, ограничивающие по своей природе более значительную обратную реакцию PGT, на практике они основаны на введении определенной предварительной нагрузки, что отрицательно сказывается на их эффективности (Schempf, 1990).
Гармонические приводы: легкий редуктор с волновым напряжением и нулевым люфтом
Редуктор Strain Wave был изобретен Массером (1955) и нашел широкое применение в 70-х годах, первоначально в аэрокосмической отрасли. Его основное космическое применение было в качестве элемента механической передачи в аппарате лунохода Аполлона-15 в 1971 году (Schafer et al., 2005).
Его название происходит от характерной деформации Flexspline , нежесткой, тонкой цилиндрической чашки с зубьями, которые служат выходными.Flexspline входит в зацепление с фиксированным сплошным круглым кольцом с внутренними зубьями шестерни Circular Spline , в то время как он деформируется вращающейся эллиптической заглушкой — волновым генератором , как показано на Рисунке 4. Редукторы этого типа являются наиболее распространенными. обычно называемый Harmonic Drive © (HD), из-за очень эффективной стратегии защиты IP.
Рисунок 4 . Внутренняя конфигурация коробки передач Harmonic Drive CSG (слева), адаптированная из Harmonic Drive (2014) с разрешения © 2019 Harmonic Drive SE, и редуктора E-Cyclo (справа), адаптированная из SUMITOMO (2020) с разрешения © Sumitomo Drive, 2020 Germany GmbH.Также включена схема их базовой топологии KHV, используемая для расчета его скрытого коэффициента мощности в Приложении I.
Для нашего сравнительного анализа мы выбрали два подходящих редуктора Harmonic Drive, CSD-25-2A, предназначенный для интеграции в роботизированное соединение, чтобы обеспечить адекватные структурные граничные условия, и сверхлегкий редуктор CSG-25-LW, представляющий конструктивно достаточное решение. что может быть более прямо по сравнению с другими технологиями. Совсем недавно компания SUMITOMO представила новую коробку передач E-CYCLO, работающую также на принципе действия волны деформации.SUMITOMO предоставил нам доступ к своему самому последнему каталогу (SUMITOMO, 2020), что позволило нам включить его в наш тест (Таблица 2). Еще одна интересная волна деформации, очень похожая на гармонический привод, недавно была также представлена GAM в своей серии коробок передач для робототехники, которая также включает планетарные зубчатые передачи и циклоидные приводы (GAM, 2020).
Таблица 2 . Схема оценки решений волн деформации.
Выбранная модель CSG имеет значительно больший крутящий момент, чем предполагалось в нашем тесте.Форма имеет больший диаметр, чем длина, а вес значительно ниже, чем у других технологий, что обеспечивает наилучшее соотношение крутящего момента к весу среди проанализированных технологий. Действительно, характерное зацепление с несколькими зубьями обеспечивает большее сопротивление крутящему моменту, чем в PGT, что делает эту технологию очень подходящей для соединений, расположенных ближе к рабочему органу, 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 потери, не зависящие от нагрузки, и пусковые моменты без нагрузки, особенно в условиях обратного движения, которые становятся особенно критическими 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). Также стоит отметить их большой коэффициент скрытой мощности, указывающий на одновременное присутствие высоких крутящих моментов и скоростей в зацеплении зубьев, что также помогает объяснить относительно низкий КПД.
Еще раз, благодаря зацеплению с несколькими зубьями, можно достичь потерянных движений ниже 1 угловой минуты, что дает этому редуктору большое преимущество, которое помогает гармоническим приводам находить 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 их жесткости (Slatter, 2000).
Максимальная входная скорость раньше была сильным ограничением для использования редукторов HD (Schempf, 1990), но новые достижения и улучшения конструкции позволяют им теперь достигать 7500 об / мин.
Циклоидные приводы: для высокой прочности и жесткости на кручение
С момента своего изобретения Лоренцем Брареном в 1927 году (Li, 2014) циклоидные приводы нашли применение в основном в лодках, кранах и некотором крупном оборудовании, таком как прокатные станы или станки с ЧПУ. В циклоидных приводах эксцентричное входное движение создает шаткое циклоидальное движение одиночного большого планетарного колеса, которое затем преобразуется обратно во вращение выходного вала и приводит к высокой редукционной способности (Gorla et al., 2008), см. Рисунок 5.
Рисунок 5 . Внутренняя конфигурация циклоидных приводов SUMITOMO Fine Cyclo F2C-A15 и Fine Cyclo F2C-T155, идентифицирующая их основные элементы, адаптирована из SUMITOMO (2017) с разрешения © Sumitomo Cyclo Drive Germany GmbH, 2017. Он также включает схему лежащих в 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 в себя обычную ступень PGT с предварительным зацеплением.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 для них потребуется высочайшая точность производства и, в конечном итоге, приведет к высоким затратам.
Таблица 3 . Схема оценки решений для циклоидных приводов.
Формы аналогичны коробкам передач с волновой деформацией, а по массе больше и ближе к весам PGT по вышеупомянутым причинам.Отношение крутящего момента к массе больше, чем у PGT, но немного ниже, чем у редукторов с волновой деформацией. Основное преимущество циклоидных приводов заключается именно в их способности выдерживать большие нагрузки и особенно ударные нагрузки, а также в минимальных требованиях к техническому обслуживанию.
Пиковый КПД выше, чем у редукторов с волновой деформацией, и ближе к КПД PGT, но КПД сильно зависит от условий эксплуатации (Mihailidis et al., 2014), и пусковые моменты холостого хода, и коэффициент скрытой мощности высоки. аналогично редукторам с волновой деформацией.
Хотя они, как правило, имеют некоторый люфт, который, если его конструкция часто компенсируется, достигает уровней, сопоставимых с уровнями редукторов с волновой деформацией, вероятно, за счет немного более высокого трения. Их жесткость на кручение — самая большая из проанализированных технологий редукторов.
Циклоидные приводыимеют неотъемлемое ограничение на работу с высокими входными скоростями, вызванное наличием большого и относительно тяжелого планетарного (кулачкового) колеса, что приводит к большой инерции и дисбалансу.Это мотивирует использование, как правило, двух планетарных колес, расположенных последовательно и смещенных на 180 градусов друг к другу, для устранения дисбаланса, уменьшения вибраций и обеспечения большей входной скорости. Это объясняет, как благодаря сочетанию циклоидных приводов со ступенями предварительного зацепления, 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 настройку их передаточных чисел.В 90-х годах гармонические приводы доминировали на рынке роботизированных коробок передач, но усовершенствования циклоидной технологии позволили циклоидным приводам начать покорять бездорожье, сначала в Японии, а затем в других местах (Rosenbauer, 1995). В настоящее время такие производители, как NABTESCO, SUMITOMO или NIDEC, предлагают циклоидные гибриды с интегрированным передаточным механизмом PGT, покрывающие более 60% рынка роботизированных коробок передач, и поэтому стали новой доминирующей технологией, особенно для проксимальных суставов, подверженных более высоким нагрузкам и меньшим ограничениям по весу (WinterGreen Исследования, 2018).
Наконец, стоит упомянуть наличие относительно большой пульсации крутящего момента, которая вносит нелинейности и усложняет их регулирование. Эта пульсация крутящего момента связана с необходимостью использования циклоидных профилей зубьев, чтобы избежать столкновения зубьев между большим планетарным колесом (-ами) и зубчатым венцом, что делает эти устройства чрезвычайно чувствительными к изменениям межцентрового расстояния, возникающим даже из-за небольших производственных ошибок. Существует несколько попыток улучшить эту ситуацию, используя эвольвентные зубья, менее чувствительные к колебаниям межцентрового расстояния, с уменьшенными углами давления и / или коэффициентами контакта для минимизации радиальных сил и повышения эффективности (Morozumi, 1970), а также с использованием других форм нестандартных зубьев. -инволютные зубы (Коряков-Савойский и др., 1996; Хлебаня и Куловец, 2015).
Обзор новейших технологий передачи в робототехнике
Усилитель крутящего момента REFLEX
Genesis Robotics привлекла большое внимание сообщества робототехники с появлением их двигателя с прямым приводом, LiveDrive © . Согласно Genesis, LiveDrive в двух доступных топологиях — радиальном и осевом потоках — обеспечивает сравнительные характеристики в соотношении крутящего момента к массе. Двигатель с осевым магнитным потоком может достигать 15 Нм / кг, в то время как радиальный поток ограничивается максимум 10 Нм / кг.
Чтобы расширить спектр применения, Genesis Robotics представила совместимую коробку передач, получившую название Reflex , которая показана на рисунке 6. Эта литая под давлением сверхлегкая пластиковая коробка передач предназначена для легких роботов, хотя изначально она была разработана для совместной работы с LiveDrive. и поэтому он нацелен на передаточные числа ниже 1:30, он также способен обеспечивать передаточные числа до 1: 400 (GENESIS, 2018).
Рисунок 6 . Внутренняя конфигурация и основные элементы редуктора Reflex адаптированы из GENESIS Robotics (2020) с разрешения © 2019 Genesis Robotics.Он также включает схему базовой топологии.
В основе топологии лежит топология Wolfrom PGT с несколькими меньшими планетами (Klassen, 2019), в которой реактивное (стационарное) зубчатое колесо разделено на две части для балансировки в соответствии с конструкцией, первоначально предложенной Россманом (1934) и используемой хорошо в аппарате Hi-Red Tomcyk (2000).
В редукторе Reflex выходное кольцо также разделено для облегчения сборки с косозубыми зубьями. Еще одним интересным аспектом этой конструкции является заклеенная лентой форма планет, которая, как подозревают авторы, связана с возможностью предварительной нагрузки системы для достижения нулевого люфта, который, как утверждает Genesis, возможен с этой коробкой передач.По заявлению компании, гибкость пластиковых планетарных колес также дает преимущество в уменьшении люфта.
К сожалению, пока нет независимых тестов для подтверждения заданных характеристик, и никаких официальных данных, особенно по эффективности, на данный момент от Genesis не имеется, поэтому в Таблицу 4 включено только значение Latent Power Ratio, вытекающее из его топологии.
Таблица 4 . Схема оценки новых технологий редукторов.
Таким образом, хотя лежащая в основе топология Wolfrom указывает на то, что эффективность, безусловно, будет сложной задачей, этот инновационный редуктор демонстрирует большой потенциал, доступный для переосмысления существующих технологий и их адаптации к будущим потребностям робототехники. Genesis Robotics недавно вступила в интересное партнерство с известными промышленными компаниями, такими как Koch Industries Inc. и Demaurex AG.
проезд Архимеда
IMSystems из Нидерландов является дочерней компанией Делфтского технологического университета, созданной в 2016 году для использования изобретения Archimedes Drive (Schorsch, 2014).
Привод Архимеда снова повторяет топологию редуктора Wolfrom (также с разрезным реактивным кольцом в некоторых его конструкциях), но включает в себя революционное новшество в использовании роликов вместо шестерен для замены зубчатых контактов контактами качения, см. Рисунок 7. Контролируемая деформация планетарных роликов позволяет передавать крутящий момент между планетами аналогично колесам транспортного средства.
Рисунок 7 . Внутренняя конфигурация привода Архимеда с деталями, показывающими его планеты Flexroller, адаптирована из IMSystems (2019) с разрешения © 2019 Innovative Mechatronic Systems B.V., со схемой лежащей в основе топологии.
Характеристики, представленные в таблице 4, взятой из брошюры компании (IMSystems, 2019) и доступной по запросу, показывают, что использование топологии Wolfrom дает этому устройству возможность достигать очень высоких передаточных чисел в компактной форме, но это также приводит к низкой топологической эффективности. Согласно IMSystems, замена контакта зубьев шестерни на контакт качения способствует минимизации контактных потерь, которые, в частности, при передаче крутящего момента между планетарной передачей и кольцевыми роликами должны компенсировать высокое латентное соотношение мощности и приводить к максимальному КПД. около 80% (IMSystems, 2019).Никаких данных о пусковых моментах или потерях, не зависящих от нагрузки, не приводится.
Чтобы обеспечить передачу высокого крутящего момента без проскальзывания, необходимо строго контролировать деформацию роликов планетарного механизма, а также производственные допуски коробки передач. Это представляет собой одну из основных технологических проблем, и это ядро инноваций, вносимых этой технологией (Schorsch, 2014).
NuGear
STAM s.r.l. — частная инженерная компания из Генуи, которая помогла разработать роботизированный сустав для гуманоидного робота I-Cub.Их NuGear — это нутирующая коробка передач, которая изначально была задумана (Барбагелата и Корсини, 2000) для космических приложений, но может развить свой потенциал и для робототехники за счет исследования альтернативных производственных средств.
Пока нет общедоступной информации о рабочих характеристиках этой коробки передач, что означает, что мы можем предоставить здесь только предварительный анализ ее топологии и результирующих характеристик, которых 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 рисунке 8 внутренняя структура NuGear представлена с использованием эквивалентной конфигурации PGT — для облегчения понимания абстрагируется аспект нутации. Таким образом 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 будет присутствовать относительно высокий коэффициент скрытой мощности.Для передаточного числа 1: 100 и при условии сбалансированного усиления 1:10 на каждой из двух ступеней, как предложено в Barbagelata et al. (2016), мы получаем, используя уравнения, выведенные в Приложении I, коэффициент скрытой мощности 32, что указывает на топологическую эффективность, аналогичную таковой у Wolfrom PGT.
Рисунок 8 . Внутренняя конфигурация двухступенчатой коробки передач NuGear для версии с оппозитными контактами планет адаптирована из CAxMan (2020) с разрешения © Stam S.r.l. Он также включает схему базовой топологии.
Еще предстоит подтвердить, в какой степени использование методов аддитивного производства может помочь STAM s.r.l. снизить большие затраты на производство конических зубчатых колес, а также определить, сможет ли операция нутации достичь достаточной надежности и более компактной формы, которые могут открыть дверь для ее использования в области робототехники (CAxMan, 2020).
Двусторонний привод
Компания FUJILAB в Иокогаме предложила в Fujimoto (2015) коробку передач с высокой степенью управляемости для робототехники, которая особенно подходит для работы без датчика крутящего момента (Kanai and Fujimoto, 2018).
Как видно из рисунка 9, конфигурация этого устройства снова аналогична PGT от Wolfrom. При такой топологии Fujimoto et al. смогли достичь при передаточном числе 1: 102 КПД при движении вперед 89,9% и КПД при движении задним ходом 89,2%. Пусковой крутящий момент без нагрузки в обратном направлении составил 0,016 Нм в коробке передач с внешним диаметром ~ Φ50 мм (Kanai and Fujimoto, 2018). Стратегия достижения такой высокой эффективности с топологией Wolfrom заключается в оптимизации коэффициентов сдвига профиля (Fujimoto and Kobuse, 2017).
Рисунок 9 . Внутренняя конфигурация двустороннего привода, высокоэффективной коробки передач, способной обеспечивать передаточное число 1: 102 с использованием топологии Wolfrom, любезно предоставлено © Yasutaka Fujimoto.
Эти многообещающие результаты — см. Таблицу 4 — показывают, что выравнивание коэффициентов подвода и углубления посредством оптимизации коэффициентов смещения профиля может привести к чрезвычайно высокой эффективности зацепления. Насколько известно авторам, эта стратегия была первоначально предложена Хори и Хаяши (1994) и особенно интересна в топологии Wolfrom, где она в конечном итоге может обеспечить эффективность выше 90% в сочетании с высокими передаточными числами и компактными топологиями.
Привод подшипника шестерни
Вслед за новаторской работой в этой области Джона М. Враниша из НАСА, результатом которой стало изобретение планетарной передачи без водила во Вранише (1995) и подшипников с частичными зубьями (Враниш, 2006), NASA Goddard Space Центр управления полетами представил свою концепцию нового зубчатого подшипника в Вайнберге и др. (2008).
Северо-Восточный университет в Бостоне продолжил разработку этого нового привода для применения в роботизированных соединениях.Как видно на Рисунке 10, он включает в себя коробку передач Wolfrom, адаптированную для включения конструкции Vranish без опоры и зубчатых подшипников. Подшипники шестерен представляют собой контакты качения, которые предусмотрены для каждой пары зубчатых колес в соответствии с их делительным диаметром и уменьшают нагрузку на подшипники коробки передач (Brassitos et al., 2013). Эта топология обеспечивает удобную интеграцию электромотора, который, следовательно, встроен в полую часть большого солнечного зубчатого колеса в конфигурации, специально предназначенной для космических приложений (Brassitos and Jalili, 2017).
Рисунок 10 . Внутренняя конфигурация зубчатого подшипника привода, включая встроенный бесщеточный двигатель, адаптирована из Brassitos and Jalili (2017) с разрешения © 2017 Американское общество инженеров-механиков ASME. Справа также показана лежащая в основе топология Wolfrom с расщепленным реакционным кольцом.
В Brassitos and Jalili (2018) металлический прототип привода с зубчатым подшипником с передаточным числом 1:40 характеризуется жесткостью, трением и кинематической погрешностью.Измерения полностью соответствуют показателям FUJILAB и подтверждают низкий пусковой крутящий момент без нагрузки в этой конфигурации (0,0165 Нм для внешнего диаметра коробки передач ~ 100 мм). После экспериментального измерения жесткости, трения и кинематической погрешности их привода (Brassitos and Jalili, 2018) интегрировали эти значения в динамическую модель, которая затем была смоделирована и сравнена с откликом скорости разомкнутого контура системы при свободном синусоидальном движении, показав хорошие результаты. корреляция и предлагает очень удобную высокую линейность передачи.
Предварительные измерения показали хороший комбинированный КПД двигателя и коробки передач Wolfrom с передаточным числом 1: 264 (Brassitos et al., 2013), что не очень хорошо коррелирует с рассчитанным скрытым коэффициентом мощности 196. КПД не был определен. 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 дает очень интересные возможности для использования потенциала топологии Wolfrom в робототехнике.Возможность удаления несущего элемента и встраивания электродвигателя в коробку передач в общем корпусе позволяет получить впечатляюще компактные конструкции. Возможность использования продольных роликов зубчатых подшипников для уменьшения радиальной нагрузки на подшипники также является многообещающим вариантом для повышения компактности и повышения эффективности (Brassitos et al., 2019).
The Galaxie Drive
Schreiber and Schmidt (2015) защищает основные инновации, включенные в Galaxie Drive, коробку передач, которую WITTENSTEIN в настоящее время выводит на рынок прецизионных коробок передач через свой стартап Wittenstein Galaxie GmbH, созданный в апреле 2020 года.
Хотя таблица данных и подробная информация еще не доступны, также раскрыты принцип работы и ожидаемая прибыль. Galaxie Drive представляет новый кинематический подход, основанный на линейном наведении одиночного зуба в держателе Teeth Carrier , но, по словам этих авторов, его топология напоминает топологию деформационно-волнового механизма, см. Рис. 11. Гибкая линия заменена зубцами. Держатель, включающий два ряда отдельных зубцов, выполнен с возможностью радиального перемещения и зацепления с круговым шлицем в качестве вращающегося многоугольного вала выполняет роль генератора волн с многоугольным периметром (Schreiber and Röthlingshöfer, 2017).Следовательно, несколько отдельных зубьев входят в зацепление одновременно с круговым шлицем — так же, как в Harmonic Drive. По словам производителя, это вместе с двухточечным контактом с высокой устойчивостью к крутящему моменту между каждым отдельным зубом и зубчатым каркасом обеспечивает этому устройству характерный нулевой люфт, высокую жесткость на кручение и эталонное соотношение крутящего момента к весу.
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 ходе прямого обмена мнениями представители Виттенштейна подтвердили, что очевидная проблема трения между отдельными зубьями и их направляющим круговым кольцом решена, и Galaxie может достичь максимальной эффективности выше 90%. Из-за лежащей в основе конфигурации KHV ожидаются большие коэффициенты скрытой мощности, но пока невозможно получить дальнейшее представление об эффективности зацепления, которая будет результатом радиального движения зубьев, которое включает новую логарифмическую спиральную боковую поверхность зуба (Мишель, 2015).
Первоначально привод Galaxie Drive предназначался для высокоточного оборудования, где высокая жесткость и сопротивление крутящему моменту могут помочь увеличить скорость и производительность. В будущем мы, безусловно, сможем оценить потенциал этой инновационной технологии также для робототехнических приложений.
Обсуждение
Новое поколение робототехнических устройств меняет приоритеты в выборе подходящих коробок передач. Вместо высочайшей точности на высоких скоростях эти устройства предъявляют более строгие требования к легким и очень эффективным устройствам с механическим усилением.
Сверхлегкие приводы деформационных волн (HD, E-cyclo), безусловно, находятся в очень хорошем положении для удовлетворения этих потребностей, что подтверждается их нынешним доминированием в области коботов. При рассмотрении привода волны деформации для роботизированной задачи pHRI работа при низких крутящих моментах и скоростях должна быть сведена к минимуму, если эффективность должна быть максимальной. Хотя их оптимизированная геометрия зубьев способствует более линейной жесткости на кручение, трение остается очень нелинейным и зависит от направления, вызывая также определенные ограничения использования.Храповик как следствие ударной нагрузки — еще одно ограничение, которое следует учитывать для этого типа редуктора, которое E-Cyclo не должен иметь (SUMITOMO, 2020).
Циклоидные приводыпрошли долгий путь, чтобы в конечном итоге стать доминирующей технологией в промышленных роботах. Благодаря технологическим достижениям, направленным на уменьшение люфта и ограничений скорости ввода, они теперь могут обеспечивать хорошую точность с приемлемой эффективностью, несмотря на высокие скрытые коэффициенты мощности, возникающие из-за базовой топологии KHV, эквивалентной топологии приводов с волновой деформацией.Использование ступени перед зацеплением также вносит важный вклад в достижение этой цели за счет повышения базовой топологической эффективности. Сверхлегкие конструкции, подобные конструкции SPINEA, демонстрируют интересный потенциал, но в конечном итоге потребуются более прорывные подходы, такие как пластиковые материалы, чтобы удовлетворить потребности в более легких коробках передач и более высоких передаточных числах, 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 критичны для работы.Когда исключительная точность не требуется, можно избежать мер компенсации люфта в пользу повышения эффективности и более низких пусковых моментов. В любом случае следует позаботиться о том, чтобы адекватно управлять пульсацией крутящего момента, и, вероятно, необходимо будет оставить этап перед включением, чтобы обеспечить высокие скорости входного двигателя.
Невозможность планетарных редукторов уменьшить люфт при сохранении хорошей производительности и ограничения жесткости на кручение ограничили их использование в промышленной робототехнике. Тем не менее, PGT чрезвычайно универсальны, что демонстрирует их широкое использование во множестве современных промышленных устройств.И они изначально эффективны, надежны и относительно просты — дешевы — в производстве. Это может объяснить недавний интерес специалистов по робототехнике к PGT и почему пять из шести изученных здесь принципиально инновационных редукторов основаны на конфигурации PGT с высоким передаточным числом: топологии Wolfrom. Лучшая топологическая эффективность в сочетании с улучшением эффективности зацепления за счет модификации профиля или даже еще одного шага вперед по замене зубьев контактами качения — многообещающие особенности. 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 надлежащим образом компенсировать большинство исходных слабых мест определенной технологии за счет компромиссов в других аспектах, обычно включая эффективность, размер, вес и стоимость. Точно так же большие скрытые коэффициенты мощности указывают на существенный топологический недостаток с точки зрения эффективности, но он также может быть — по крайней мере частично — компенсирован соответствующими модификациями.Таким образом, обучающий эффект заключается в том, что выбор подходящей технологии редуктора для определенного применения pHRI является чрезвычайно сложным процессом, требующим глубокого понимания фундаментальных недостатков, возможностей улучшения и производных компромиссов каждой технологии. Наша первоначальная цель исследования — внести свой вклад в простую таблицу выбора, способную помочь неопытным робототехникам в выборе подходящих технологий редукторов для своих роботизированных устройств, поэтому не могла быть достигнута.Вместо этого в этой статье собраны и объясняются основные параметры выбора и связанные с ними проблемы в каждой из доступных технологий, чтобы помочь инженерам-роботам 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 робототехнические устройства становятся все ближе к людям, робототехники уделяют все больше внимания шуму.Редукторы, безусловно, представляют собой важный источник шума (переносимого воздухом и конструкциями), но, к сожалению, на данном этапе рекомендуется исключить шум из нашего анализа по двум основным ограничениям. Во-первых, большинство производителей редукторов еще не предоставляют количественных оценок шумовых характеристик, и когда они это делают, они, как правило, следуют другим методам испытаний, которые также не особенно подходят для рабочих условий в pHRI. Во-вторых, современные технологии коробок передач все еще должны пройти ожидаемый процесс оптимизации шума.
Стоимость также является важным параметром, делающим технологии pHRI более доступными, и поэтому становится важным при выборе подходящих редукторов для будущих робототехнических технологий. К сожалению, и здесь научному сообществу доступно недостаточное количество исходной информации для систематической справедливой оценки крупномасштабного экономического потенциала 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 очерчивают основные рекомендации авторов для интересных направлений будущих исследований. Определение стандартных условий испытаний на воздушный и конструктивный шум в коробках передач, особенно адаптированных к типичным условиям эксплуатации и потребности в pHRI, могло бы позволить прямое сравнение различных технологий и способствовать их оптимизации шума. Кроме того, составление доступных моделей затрат для производственных процессов, связанных с изготовлением коробок передач, и их адаптация к специфике конкретных технологий, используемых в робототехнике, позволит составить основу для оценки потенциала крупномасштабных затрат (и препятствий) разные технологии.
Взносы авторов
Все авторы принимали участие в предварительной работе, связанной с этой темой исследования, и внесли свой вклад в концептуализацию структуры, представленной в рукописи. PG работала над созданием подходящей системы оценки для выполнения анализа коробки передач и взяла на себя инициативу в написании рукописи и преобразовании ее в ее нынешнюю форму. PG и ES в равной степени внесли свой вклад в определение потенциально подходящих технологий и в их анализ с помощью фреймворка.Все корректуры авторов прочитали и внесли свой вклад в окончательную версию статьи.
Финансирование
SC, ES (доктор философии) и TV (докторская степень) являются научными сотрудниками Исследовательского фонда Фландрии — Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek (FWO). Эта работа частично финансируется Программой исследований и инноваций Европейского Союза Horizon 2020 в рамках Соглашения о гранте № 687662 — проект SPEXOR.
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить профессора Ясутака Фудзимото из Йокогамского национального университета, а также компании 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 полученные объяснения, а также за разрешение использовать прилагаемые изображения их устройств.
Дополнительные материалы
Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: // www.frontiersin.org/articles/10.3389/frobt.2020.00103/full#supplementary-material
Список литературы
Альбу-Шеффер, А., Эйбергер, О., Гребенштейн, М., Хаддадин, С., Отт, К., Вимбок, Т. и др. (2008). Мягкая робототехника. Робот IEEE. Автомат. Mag. 15, 20–30. DOI: 10.1109 / MRA.2008.927979
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Arigoni, R., Cognigni, E., Musolesi, M., Gorla, C., and Concli, F. (2010). «Планетарные редукторы скорости: КПД, люфт, жесткость» в Международная конференция VDI по зубчатым колесам (Мюнхен).
Google Scholar
Арнаудов, К., Караиванов, Д. (2005). «Планетарные зубчатые передачи с высшим составом» в Международная конференция VDI по зубчатым колесам , Vol. 1904 (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). Планетарная коробка передач .Европейский патент № EP2975296A2. Мюнхен: Европейское патентное ведомство.
Брасситос, Э. и Джалили, Н. (2017). Разработка и разработка компактного высокомоментного роботизированного привода для космических механизмов. J. Mech. Робот. 9, 061002-1–061002-11. DOI: 10.1115 / 1.4037567
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Брасситос, Э., и Джалили, Н. (2018). «Определение характеристик жесткости, трения и кинематической погрешности в трансмиссиях с зубчатыми подшипниками», в ASME 2018 International Design Engineering Technical Conference и Computers and Information in Engineering Conference (Квебек: цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков).DOI: 10.1115 / DETC2018-85647
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Brassitos, E., Mavroidis, C., and Weinberg, B. (2013). «Зубчатый подшипниковый привод: новый компактный привод для роботизированных соединений», в ASME 2013 Международные технические конференции по проектированию и Компьютеры и информация в инженерной конференции (Портленд, Орегон: цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков). DOI: 10.1115 / DETC2013-13461
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Брасситос, Э., Вайнберг, Б., Цинчао, К., и Мавроидис, К. (2019). Контактная система изогнутого подшипника . Патент США № US10174810B2. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.
Google Scholar
Каланка, А., Мурадор, Р., Фиорини, П. (2015). Обзор алгоритмов совместимого управления жесткими и фиксированными роботами. IEEE / ASME Trans. Мех. 21, 613–624. DOI: 10.1109 / TMECH.2015.2465849
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Карбоне, Г., Mangialardi, L., и Mantriota, G. (2004). Сравнение характеристик полнотороидальных и полутороидальных тяговых приводов. мех. Мах. Теория 39, 921–942. DOI: 10.1016 / j.mechmachtheory.2004.04.003
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Четинкунт, С. (1991). Проблемы оптимального проектирования в высокоскоростных высокоточных сервосистемах движения. Мехатроника 1, 187–201. DOI: 10.1016 / 0957-4158 (91)
-ACrossRef Полный текст | Google Scholar
Чен, К.и Анхелес Дж. (2006). Потери виртуальной мощности и механические потери мощности в зубчатых зацеплениях планетарных зубчатых передач. ASME J. Mech. Des. 129, 107–113. DOI: 10.1115 / 1.2359473
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Чен, Д. З., и Цай, Л. В. (1993). Кинематический и динамический синтез редукторных робототехнических механизмов. J. Mech. Des. 115, 241–246. DOI: 10.1115 / 1.2
3
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Crispel, S., López-García, P., Verstraten, T., Convens, B., Saerens, E., Vanderborght, B., and Lefeber, D. (2018). «Внедрение составных планетарных передач (C-PGT): компактный способ достижения высоких передаточных чисел для носимых роботов», на Международном симпозиуме по носимой робототехнике (Пиза), 485–489. DOI: 10.1007 / 978-3-030-01887-0_94
CrossRef Полный текст | Google Scholar
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
CrossRef Полный текст | Google Scholar
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
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Дрессчер, Д., де Врис, Т. Дж., И Страмиджоли, С. (2016). «Выбор мотор-редуктора для повышения энергоэффективности», в Международная конференция IEEE 2016 по передовой интеллектуальной мехатронике (AIM) (Банф, AB: IEEE), 669–675.DOI: 10.1109 / AIM.2016.7576845
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Фудзимото Ю. (2015). Эпициклический зубчатый привод и метод его конструирования . Патент Японии № JP2015164100. Токио: Патентное ведомство Японии.
Fujimoto, Y., and Kobuse, D. (2017). «Роботизированные приводы с высокой управляемостью назад», на международном семинаре IEEJ по обнаружению, срабатыванию, управлению движением и оптимизации (SAMCON) (Нагаока), IS2–1.
GAM (2020). Коробка передач деформационной волны GSL .Каталог.
ГЕНЕЗИС (2018). Усилитель крутящего момента Reflex — движущая сила будущего . Tech Update Общайтесь.
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
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Жирар, А., Асада, Х. Х. (2017). Использование естественной динамики нагрузки с приводами с регулируемым передаточным числом. Робот IEEE. Автомат. Lett. 2, 741–748. DOI: 10.1109 / LRA.2017.2651946
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Горла К., Даволи П., Роза Ф., Лонгони К., Чиоцци Ф. и Самарани А. (2008). Теоретический и экспериментальный анализ циклоидного редуктора скорости. J. Mech. Des. 130: 112604. DOI: 10.1115 / 1.2978342
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Groothuis, S. S., Folkertsma, G. A., and Stramigioli, S. (2018). Общий подход к достижению стабильности и безопасного поведения в распределенных роботизированных архитектурах. Фронт. Робот. AI 5: 108. DOI: 10.3389 / frobt.2018.00108
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хаддадин, С., Альбу-Шеффер, А., и Хирцингер, Г. (2009). Требования к безопасным роботам: измерения, анализ и новые идеи. Внутр. J. Робот. Res , 28, 1507–1527. DOI: 10.1177 / 0278364
3970CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хаддадин, С., Крофт, Э. (2016). «Физическое взаимодействие человека и робота», в Springer Handbook of Robotics (Cham: Springer), 1835–1874.DOI: 10.1007 / 978-3-319-32552-1_69
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Робототехника HALODI (2018). ДВИГАТЕЛЬ с прямым приводом 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., Вандерборг, Б., Холландер, К. В., и Лефебер, Д. (2009). Соответствующие конструкции приводов. Робот IEEE. Автомат. Mag. 16, 81–94. DOI: 10.1109 / MRA.2009.933629
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Гармонический привод A.G. (2014) Наборы компонентов CSD-2A для технических данных . Каталог.
Хлебаня Г., Куловец С. (2015). «Разработка плоскоцентрической коробки передач на основе геометрии S-образной шестерни», в 11. Kolloquium Getriebetechnik (Мюнхен), 205–216.
Google Scholar
Хоган, Н. (1984). «Контроль импеданса: подход к манипуляции», , 1984, Американская конференция по контролю, (Сан-Диего, Калифорния: IEEE), 304–313. DOI: 10.23919 / ACC.1984.4788393
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хори, К., и Hayashi, I. (1994). Максимальный КПД обычных механических планетарных шестерен парадокса для редуктора. Пер. Jpn. Soc. Мех. Англ. 60, 3940–3947. DOI: 10.1299 / kikaic.60.3940
CrossRef Полный текст
Хантер И. В., Холлербах Дж. М. и Баллантайн Дж. (1991). Сравнительный анализ актуаторных технологий для робототехники. Робот. Ред. 2, 299–342.
Google Scholar
IMSystems (2019). проезд Архимеда.IMSystems — Drive Innovation [Брошюра], Делфт.
Икбал, Дж., Цагаракис, Н. Г., и Колдуэлл, Д. Г. (2011). «Дизайн носимого оптимизированного экзоскелета руки с прямым приводом», в публикации International Conference on Advances in Computer-Human Interactions (ACHI) (Gosier).
PubMed Аннотация | Google Scholar
Канаи Ю., Фудзимото Ю. (2018). «Бессенсорное управление крутящим моментом для экзоскелета с приводом с использованием приводов с высокой степенью обратного привода», в IECON 2018–44-й ежегодной конференции Общества промышленной электроники IEEE (Вашингтон, округ Колумбия: IEEE), 5116–5121.DOI: 10.1109 / IECON.2018.85
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Капелевич А. и ООО «AKGears» (2013 г.). Анализ планетарных передач с высоким передаточным числом. Коэффициент 3, 10.
Google Scholar
Караяннидис Ю., Друкас Л., Папагеоргиу Д. и Доулжери З. (2015). Управление роботом для выполнения задач и повышения безопасности при ударах. Фронт. Робот. AI 2:34. DOI: 10.3389 / frobt.2015.00034
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кашири, Н., Abate, A., Abram, S.J., Albu-Schaffer, A., Clary, P.J., Daley, M., et al. (2018). Обзор принципов энергоэффективного передвижения роботов. Фронт. Робот. AI 5: 129. DOI: 10.3389 / frobt.2018.00129
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ким, Дж., Парк, Ф. К., Парк, Ю., и Шизуо, М. (2002). Проектирование и анализ сферической бесступенчатой трансмиссии. J. Mech. Des . 124, 21–29. DOI: 10.1115 / 1.1436487
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Классен, Дж.Б. (2019). Дифференциальная планетарная коробка передач . Международный патент № WO2019 / 051614A1. Женева: Всемирная организация интеллектуальной собственности, Международное бюро.
Google Scholar
Коряков-Савойский Б., Алексахин И., Власов И. П. (1996). Зубчатая передача . Патент США № US5505668A. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.
Google Scholar
Ли С. (2014). «Новейшие технологии проектирования зубчатых передач с большим передаточным числом», в Proceedings of International Gear Conference (Lyon), 427–436.DOI: 10.1533 / 9781782421955.427
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Looman, J. (1996). Zahnradgetriebe (зубчатые механизмы) . Берлин: Springer-Verlag. DOI: 10.1007 / 978-3-540-89460-5
CrossRef Полный текст
Лопес-Гарсия, П., Криспель, С., Верстратен, Т., Сэренс, Э., Конвенс, Б., Вандерборгт, Б., и Лефебер, Д. (2018). «Конструкция планетарного редуктора для активной носимой робототехники, основанная на анализе видов отказов и последствий (FMEA)», в International Symposium on Wearable Robotics (Pisa), 460–464.DOI: 10.1007 / 978-3-030-01887-0_89
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Лопес-Гарсия, П., Криспель, С., Верстратен, Т., Сэренс, Э., Вандерборгт, Б., и Лефебер, Д. (2019a). «Редукторы Wolfrom для легкой робототехники, ориентированной на человека», в материалах Proceedings of the International Conference on Gears 2019 (Мюнхен: VDI), 753–764.
Лопес-Гарсия, П., Криспель, С., Верстратен, Т., Сэренс, Э., Вандерборгт, Б., и Лефебер, Д. (2019b). «Настройка планетарных зубчатых передач для поддержки и воспроизведения конечностей человека», в MATEC Web of Conferences (Варна: EDP Sciences), 01014.DOI: 10.1051 / matecconf / 201928701014
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Лафлин, К., Альбу-Шеффер, А., Хаддадин, С., Отт, К., Стеммер, А., Вимбек, Т., и Хирцингер, Г. (2007). Легкий робот DLR: концепции проектирования и управления роботами в среде обитания человека. Ind. Робот. Int. J . 34, 376–385. DOI: 10.1108 / 01439
0774386CrossRef Полный текст | Google Scholar
Макмиллан Р. Х. и Дэвис П. Б. (1965). Аналитическое исследование систем раздвоенной передачи энергии. J. Mech. Англ. Sci . 7, 40–47. DOI: 10.1243 / JMES_JOUR_1965_007_009_02
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Mayr, C. (1989). Präzisions-Getriebe für die Automation: Grundlagen und Anwendungsbeispiele . Ландсберг: Verlag Moderne Industrie.
Мишель С. (2015). Logarithmische spirale statt evolvente. Maschinenmarkt № . 18, 40–42.
Михайлидис А., Афанасопулос Э. и Оккас Э. (2014). «Эффективность циклоидного редуктора», в International Gear Conference (Lyon Villeurbanne), 794–803.DOI: 10.1533 / 9781782421955.794
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Морозуми, М. (1970). Эвольвентное внутреннее зацепление со смещением профиля . Патент США № US3546972A. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.
Google Scholar
Мюллер, Х. В. (1998). Die Umlaufgetriebe: Auslegung und vielseitige Anwendungen . Берлин; Гейдельберг: Springer-Verlag. DOI: 10.1007 / 978-3-642-58725-2
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Мульцер, Ф.(2010). Systematik hoch übersetzender koaxialer getriebe (Докторская диссертация). Технический университет Мюнхена, Мюнхен, Германия.
Google Scholar
Musser, C. W. (1955). Деформационно-волновая передача . Патент США № US2
3A. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.НАБТЕКО (2018). Прецизионный редуктор серии RV — N . CAT.180410. Каталог.
Нойгарт, А. Г. (2020). Линия эконом-класса PLE .Каталог.
Ниманн Г., Винтер Х. и Хён Б. Р. (1975). Maschinenelemente, Vol. 1 . Берлин; Гейдельберг; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер.
Google Scholar
Pasch, K. A., and Seering, W. P. (1983). «О приводных системах для высокопроизводительных машин», в Машиностроение (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Машиностроение Общества ASME-AMER), 107–107.
Pennestri, E., and Freudenstein, F. (1993). Механический КПД планетарных зубчатых передач. ASME J. Mech. Des . 115, 645–651. DOI: 10.1115 / 1.2
9CrossRef Полный текст | Google Scholar
Петтерссон, М., и Олвандер, Дж. (2009). Оптимизация трансмиссии промышленных роботов. IEEE Trans. Робот. 25, 1419–1424. DOI: 10.1109 / TRO.2009.2028764
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Фам А. Д. и Ан Х. Дж. (2018). Прецизионные редукторы для промышленных роботов, участвующих в четвертой промышленной революции: современное состояние, анализ, дизайн, оценка производительности и перспективы. Внутр. J. Precis. Англ. Manuf. Green Technol. 5, 519–533. DOI: 10.1007 / s40684-018-0058-x
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Резазаде, С., Херст, Дж. У. (2014). «Об оптимальном выборе двигателей и трансмиссий для электромеханических и робототехнических систем», в Международная конференция IEEE / RSJ 2014 по интеллектуальным роботам и системам (Чикаго, Иллинойс: IEEE), 4605–4611. DOI: 10.1109 / IROS.2014.6943215
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Роос, Ф., Йоханссон, Х., Викандер, Дж. (2006). Оптимальный выбор двигателя и редуктора для мехатронных приложений. Мехатроника 16, 63–72. DOI: 10.1016 / j.mechatronics.2005.08.001
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Розенбауэр Т. (1995). Getriebe für Industrieroboter: Beurteilungskriterien . Kenndaten, Einsatzhinweise: шейкер.
Россман, А. М. (1934). Механизм . Патент США № US 1970251. Вашингтон, округ Колумбия: У.S. Ведомство по патентам и товарным знакам.
Google Scholar
Saerens, E., Crispel, S., García, P. L., Verstraten, T., Ducastel, V., Vanderborght, B., and Lefeber, D. (2019). Законы масштабирования для роботизированных трансмиссий. мех. Мах. Теория 140, 601–621. DOI: 10.1016 / j.mechmachtheory.2019.06.027
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Шафер И., Бурлье П., Хантшак Ф., Робертс Э. У., Льюис С. Д., Форстер Д. Дж. И Джон К. (2005). «Космическая смазка и характеристики шестерен гармонического привода», , 11-й Европейский симпозиум по космической механике и трибологии, ESMATS 2005 (Люцерн), 65–72.
Google Scholar
Шейнман, В., Маккарти, Дж. М., и Сонг, Дж. Б. (2016). «Механизм и приведение в действие», в Springer Handbook of Robotics (Cham: Springer), 67–90. DOI: 10.1007 / 978-3-319-32552-1_4
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Шемпф, Х. (1990). Сравнительное проектирование, моделирование и анализ управления роботизированными трансмиссиями (кандидатская диссертация). № WHOI-90-43. Кафедра машиностроения и Океанографический институт Вудс-Холла, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс, США.DOI: 10.1575 / 1912/5431
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Шемпф Х. и Йоргер Д. Р. (1993). Изучение доминирующих рабочих характеристик в трансмиссиях роботов. ASME J. Mech. Des. 115, 472–482. DOI: 10.1115 / 1.24
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Шорш, Дж. Ф. (2014). Составной планетарный привод трения . Патент Нидерландов № 2013496. Де Хааг: Octrooicentrum Nederland.
Google Scholar
Шрайбер, Х.(2015). «Revolutionäres getriebeprinzip durch neuinterpretation von maschinenelementen — Die WITTENSTEIN Galaxie®-Kinematik», в Dresdner Maschinenelemente Kolloquium, DMK (Дрезден), 2015. С.
Шрайбер, Х., Рётлингсхёфер, Т. (2017). «Кинематическая классификация коробки передач, содержащей отдельные упорные зубья, и ее преимущества по сравнению с существующими подходами», в Международной конференции по зубчатым колесам, ICG (Мюнхен).
Шрайбер, Х., и Шмидт, М.(2015). Getriebe. Патент Германии № DE 10 2015 105 525 A1. Мюнхен: Deutsches Patent- und Markenamt.
Google Scholar
Сенсинджер, Дж. У. (2010). «Выбор двигателей для роботов, использующих биомиметические траектории: оптимальные критерии, обмотки и другие соображения», в Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации 2010 г. (Анкоридж, AK: IEEE), 4175–4181. DOI: 10.1109 / ROBOT.2010.5509620
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сенсинджер, Дж.W. (2013). КПД высокочувствительных зубчатых передач, например, циклоидных передач. ASME J. Mech. Des. 135, 071006-1–071006-9. DOI: 10.1115 / 1.4024370
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сенсингер, Дж. У., Кларк, С. Д., Шорш, Дж. Ф. (2011). «Внешний и внутренний роторы в роботизированных бесщеточных двигателях», , 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation (Montreal, QC: IEEE), 2764–2770. DOI: 10.1109 / ICRA.2011.5979940
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сеок, С., Wang, A., Chuah, M. Y. M., Hyun, D. J., Lee, J., Otten, D. M., et al. (2014). Принципы разработки энергоэффективного передвижения на ногах и их реализация на роботе-гепарде Массачусетского технологического института. IEEE / ASME Trans. Мех. 20, 1117–1129. DOI: 10.1109 / TMECH.2014.2339013
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сицилиано Б., Шавикко Л., Виллани Л. и Ориоло Г. (2010). Робототехника: моделирование, планирование и управление . Лондон: Springer Science and Business Media. DOI: 10.1007 / 978-1-84628-642-1
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Слэттер Р. (2000). Weiterentwicklung eines Präzisionsgetriebes für die Robotik . Санкт-Леонард: Antriebstechnik.
Google Scholar
ПОЗВОНОЧНИК (2017). TwinSpin — высокоточные редукторы — Präzisionsgetriebe . Каталог.
Страмиджоли, С., ван Оорт, Г., и Дертьен, Э. (2008). «Концепция нового энергоэффективного привода», в , 2008 г. Международная конференция IEEE / ASME по передовой интеллектуальной мехатронике, (Сиань: IEEE), 671–675.DOI: 10.1109 / AIM.2008.4601740
CrossRef Полный текст | Google Scholar
СУМИТОМО (2017). Fine Cyclo® Spielfreie Präzisionsgetriebe . Каталог 9
DE 02/2017.СУМИТОМО (2020). Приводы управления движением E-Cyclo®. Каталог F10001E-1.
Талбот Д., Кахраман А. (2014). «Методология прогнозирования потерь мощности планетарных передач», International Gear Conference (Lyon-Villeurbanne), 26–28. DOI: 10.1533 / 9781782421955.625
CrossRef Полный текст
Томчик, Х. (2000). Регулирующее устройство с планетарной передачей . Европейский патент № EP1244880B1. Мюнхен: Европейское патентное ведомство.
Google Scholar
Toxiri, S., Näf, M. B., Lazzaroni, M., Fernández, J., Sposito, M., Poliero, T., et al. (2019). «Экзоскелеты с опорой на спину для профессионального использования: обзор технологических достижений и тенденций», в IISE Trans. Ок. Эргон. Гм. Факторы 7, 3–4, 237–249.DOI: 10.1080 / 24725838.2019.1626303
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ван де Стрете, Х. Дж., Дегезель, П., Де Шуттер, Дж., И Бельманс, Р. Дж. (1998). Критерий выбора серводвигателя для мехатронных приложений. IEEE / ASME Trans. Мех. 3, 43–50. DOI: 10.1109 / 3516.662867
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Вил, А. Дж., И Се, С. К. (2016). На пути к совместимым и пригодным для носки роботизированным ортезу: обзор текущих и новых актуаторных технологий. Med. Англ. Phys. 38, 317–325. DOI: 10.1016 / j.medengphy.2016.01.010
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Verstraten, T., Furnémont, R., Mathijssen, G., Vanderborght, B., and Lefeber, D. (2016). «Энергопотребление мотор-редукторов постоянного тока в динамических приложениях: сравнение подходов к моделированию», в IEEE Robot. Автомат. Lett. 1, 524–530. DOI: 10.1109 / LRA.2016.2517820
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Враниш, Дж.М. (1995). Планетарный привод без носителя с люфтом . Патент США № US5409431. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.
Google Scholar
Враниш, Дж. М. (2006). Подшипники с частичным зубчатым колесом . Патент США № US2006 / 0219039A1. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.
Google Scholar
Ван А. и Ким С. (2015). «Направленная эффективность в редукторных трансмиссиях: характеристика обратного движения в сторону улучшенного проприоцептивного контроля», в Международная конференция по робототехнике и автоматизации (ICRA) 2015 IEEE (ICRA) (Сиэтл, Вашингтон: IEEE), 1055–1062.DOI: 10.1109 / ICRA.2015.7139307
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Вайнберг, Б., Мавроидис, К., и Враниш, Дж. М. (2008). Привод подшипника шестерни . Патент США № US2008 / 0045374A1. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.
Google Scholar
WinterGreen Research (2018). Прецизионные редукторы деформационных волн и редукторы RV и RD: доли рынка, стратегия и прогнозы, во всем мире, с 2018 по 2024 годы . WIN0418002.
WITTENSTEIN AG (2020 г.). Technische Broschüre SP + und TP + Getrieben. Каталог.
Вольф, А. (1958). Die Grundgesetze der Umlaufgetriebe . Брауншвейг: Фридр. Vieweg и Sohn.
Вольфром, У. (1912). Der Wirkungsgrad von Planetenrädergetrieben. Werkstattstechnik 6, 615–617.
Ю. Д., Бичли Н. (1985). О механическом КПД дифференциала. ASME J. Mech. Пер. Автомат. 107, 61–67.DOI: 10.1115 / 1.3258696
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Зинн М., Рот Б., Хатиб О. и Солсбери Дж. К. (2004). Новый подход к срабатыванию для создания роботов, удобных для человека. Внутр. J. Робот. Res. 23, 379–398. DOI: 10.1177 / 0278364
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Лучшие роботы-пылесосы на 2021 год
Наш выбор
iRobot Roomba 614
Этот проверенный временем робот-пылесос намного долговечнее и удобнее в ремонте, чем аналогичные роботы других производителей, а также лучше чистит коврики.Это шустрый навигатор, который редко застревает, хотя лучше всего он работает, когда ему нужно убирать только три или четыре комнаты за раз.
iRobot Roomba 694
Это, по сути, тот же бот, что и Roomba 614, плюс возможность подключения к Wi-Fi, которая позволяет удаленно управлять из приложения на смартфоне, планировать и интегрировать с некоторыми популярными голосовыми помощниками умного дома.
Варианты покупки
* На момент публикации цена составляла 275 долларов.
Как и любой отличный робот-пылесос, боты Roomba серии 600 — бесстрашные навигаторы, которые находят мусор, который вы никогда не поймаете самостоятельно, не слишком часто застревая в типичном домашнем беспорядке.Они чистят коврики лучше, чем другие доступные боты, и на самом деле это прочные ремонтируемые устройства, которыми вы будете владеть годами, а не просто какой-то бесполезный гаджет. Полуслучайная навигационная система является нормой среди недорогих роботов, но отлично работает на территориях менее 1000 квадратных футов. Однако неуклюжая случайность действует некоторым людям на нервы и не всегда эффективна в больших помещениях (наши варианты обновления лучше, если вы хотите предсказуемой производительности, особенно в больших домах).Роботы серии 600 также немного громче и грубее обращаются с мебелью, чем некоторые сравнительно доступные роботы.
Существует несколько вариантов серии 600, но единственное важное отличие состоит в том, могут ли они подключаться к Wi-Fi (для удаленного управления и настройки расписания через приложение для смартфона). Заплатить 250 долларов или меньше за любой из них — честная сделка; 200 долларов или меньше — отличная цена. Вы также можете рассмотреть Roomba e5, который добавляет щетки, предотвращающие спутывание, и дополнительное всасывание к той же прочной базе серии 600.(В некоторых розничных магазинах он также продается как e6.)
Бюджетный выбор
Eufy RoboVac 11S
Этот доступный робот-пылесос тише и помещается под большим количеством мебели, чем любая другая протестированная нами модель. Хотя он лучше всего работает в небольших помещениях, он редко застревает и хорошо справляется с голыми полами и коврами с коротким ворсом. Он не такой прочный, как Roomba.
Ни один другой робот-пылесос не сливается с фоном, как Eufy RoboVac 11S (или другие модели, построенные на том же корпусе). Этот простой и доступный бот больше похож на настольный вентилятор, чем на пылесос — даже если вы дома, пока он работает, вы почти не заметите, как он работает.Он тоньше, чем большинство ботов, что позволяет ему скользить под большим количеством мебели, собирая много спрятанного мусора. Большим недостатком является то, что 11S (и другие подобные ему) не кажутся рассчитанными на срок службы в среднем более пары лет, и мы слышали о множестве неисправимых поломок, которые случаются еще раньше. И хотя 11S сделает ваши полы намного чище, чем если бы вы вообще не пылесосили, этот бот просто не предназначен для выкапывания большого количества мусора с ковров, особенно более мягких и толстых. Как и серия Roomba 600 (и большинство других доступных ботов), 11S является полуслучайным навигатором и лучше всего работает в небольших помещениях.
Eufy продает как минимум дюжину вариантов этого бота, каждый из которых имеет немного отличающийся набор дополнительных функций, таких как Wi-Fi, дополнительное всасывание или непересекающиеся полосы. Есть также множество функционально идентичных подделок от таких брендов, как Goovi, Coredy и других. Серьезно, мы купили пару, и они, по сути, такие же роботы, вплоть до гудков и гудков, которые они издают (хотя мы не уверены, будут ли службы поддержки других брендов такими же отзывчивыми, как у Eufy).Мы покупаем этих ботов только тогда, когда они стоят менее 200 долларов — мы регулярно видим их за 150 долларов, а иногда и дешевле.
Выбор обновления
Roborock S4 Max
Этот робот-пылесос может быстро и изящно перемещаться по большим пространствам и предлагает надежную и гибкую систему для уборки определенных комнат или зон (игнорируя другие) через приложение для смартфона.
Roborock S4 Max — отличный навигатор, который может тщательно убрать большинство домов, больших и малых, давая вам максимальный контроль над тем, где, когда и как он работает.Он изучает планировку вашего дома за один сеанс уборки, после чего вы можете отправить его для уборки определенных комнат (и игнорировать другие), а также избегая любых запретных зон, которые вы создали (возможно, возле мисок с кормом для домашних животных или хрупкой мебели). . Все это делается с помощью интерактивной карты в приложении для смартфона, не касаясь бота, не устанавливая физических барьеров и не надеясь, что алгоритм случайной очистки сделает то, что вы хотите. Лазерная навигационная система также отлично подходит для уклонения от препятствий, что помогает S4 Max быстро и тщательно покрывать большую площадь пола, следуя предсказуемой траектории (без случайных ударов или пропуска больших участков).Большим недостатком является то, что роботы Roborock не так прочны, как Roombas, и у них может быть больше проблем с некоторыми коврами, чем с конкурирующими моделями. Если вам кажется, что все эти элементы управления кажутся слишком сложными, или если вы не собираетесь подключать робот-пылесос к Wi-Fi, этот робот не для вас.
S4 Max совершенно новый и обычно продается за 430 долларов, что является справедливой ценой. Но у нас есть достоверные сведения, что иногда она упадет до 320 долларов. Мы не стали бы доплачивать за ботов из линейки Roborock S5 или S6 более высокого уровня (например, S6 Pure), если вы можете этого избежать — их дополнительные функции в лучшем случае посредственны.Кроме того, по состоянию на конец 2020 года многие роботы имеют почти те же функции, что и S4 Max, но иногда стоят значительно дешевле. Если вы обнаружите на распродаже конкурента, мы (обычно) не будем отговаривать вас от его покупки.
Выбор обновления
iRobot Roomba i3
i3 отлично справляется с удалением шерсти домашних животных с ковриков, а его проворная навигационная система постоянно и тщательно очищает большие пространства, хотя в ней отсутствуют некоторые дополнительные функции. Как и любой Roomba, он должен быть прочным.
Варианты покупки
* На момент публикации цена составляла 300 долларов.
iRobot Roomba i3 +
Это Roomba i3 с док-станцией для зарядки, которая автоматически высасывает мусор из робота после сеанса уборки. Это действительно работает, и становится еще проще владеть роботом-пылесосом.
Варианты покупки
* На момент публикации цена составляла 400 долларов.
iRobot Roomba i3 не такой быстрый, умный или управляемый, как Roborock, но он по-прежнему хорошо работает в больших домах и в остальном проще, долговечнее и лучше очищает большинство ковров.I3 построен на той же прочной и долговечной основе, что и более дешевые модели Roomba, но добавляет больше всасывающих и устойчивых к спутыванию щеток для повышения эффективности очистки. Дополнительные датчики и обработка также помогают надежно очищать большие (или маленькие) пространства по (в основном) предсказуемой и упорядоченной схеме. Еще один изящный вариант: пакет Roomba i3 + может автоматически выгружать любой мусор, который он собирает, в док-станцию для зарядки, которую вам придется очищать только раз в месяц или два — это действительно работает, и это удобно.
iRobot продает несколько похожих моделей, которые тоже стоит рассмотреть, в том числе модели из более старой серии Roomba 900 и Roomba i7 более высокого уровня.Но i3 (по цене 400 долларов или меньше) в наши дни обычно является лучшим соотношением цены и качества. Он также продается как Roomba i4 на Costco.