Transmisión manual - caja de cambios robótica

Cualquier automóvil moderno no podrá arrancar y moverse sin problemas si no hay transmisión en su dispositivo. En la actualidad, existe una amplia variedad de todo tipo de cajas de cambios, que no solo permiten al conductor elegir la opción que se adapte a sus capacidades económicas, sino que también permiten obtener el máximo confort de conducción de un vehículo.

Brevemente sobre los principales tipos de transmisión se describe en revisión separada... Ahora hablemos con más detalle sobre qué es una caja de cambios robótica, sus principales diferencias con una caja de cambios manual, y también consideremos el principio de funcionamiento de esta unidad.

¿Qué es una caja de cambios robótica?

El funcionamiento de la caja de cambios es casi idéntico al análogo mecánico con la excepción de algunas características. El dispositivo del robot incluye muchas partes que componen la versión mecánica de la caja ya familiar para todos. La principal diferencia entre el robotizado es que su control es de tipo microprocesador. En tales cajas de cambios, el cambio de marchas se realiza mediante componentes electrónicos basados ​​en datos de sensores del motor, el pedal del acelerador y las ruedas.

Una caja robótica también se puede llamar máquina automática, pero este es un nombre incorrecto. El hecho es que la transmisión automática se utiliza a menudo como concepto generalizador. Entonces, el mismo variador tiene un modo automático para cambiar las relaciones de transmisión, por lo que para algunos también es automático. De hecho, en términos de estructura y principio de funcionamiento, el robot está más cerca de una caja mecánica.

Exteriormente, es imposible distinguir una transmisión manual de una automática, porque pueden tener un selector y una carrocería idénticos. Puede comprobar la transmisión solo mientras el vehículo está en marcha. Cada tipo de unidad tiene sus propias características de trabajo.

El objetivo principal de una transmisión robótica es hacer que la conducción sea lo más fácil posible. El conductor no necesita cambiar de marcha por su cuenta; este trabajo lo realiza la unidad de control. Además de la comodidad, los fabricantes de transmisiones automáticas se esfuerzan por abaratar sus productos. Hoy en día, el robot es el tipo de caja de cambios más económico después de la mecánica, pero no proporciona tanta comodidad de conducción como un variador o automático.

El principio de una caja de cambios robótica

La transmisión robótica puede cambiar a la siguiente velocidad de forma automática o semiautomática. En el primer caso, la unidad de microprocesador recibe señales de los sensores, a partir de las cuales se activa el algoritmo programado por el fabricante.

La mayoría de las cajas de cambios están equipadas con un selector manual. En este caso, las velocidades se seguirán activando automáticamente. Lo único es que el conductor puede dar de forma independiente una señal del momento de encender una marcha arriba o abajo. Algunas transmisiones automáticas del tipo Tiptronic tienen un principio similar.

Para aumentar o disminuir la velocidad, el conductor mueve la palanca selectora hacia + o hacia -. Gracias a esta opción, algunas personas llaman a esta transmisión secuencial o secuencial.

La caja robótica funciona según el siguiente esquema:

1. El conductor aplica el freno, arranca el motor y mueve el interruptor de modo de conducción a la posición D;
2. La señal de la unidad va a la unidad de control de la caja;
3. Dependiendo del modo seleccionado, la unidad de control activa el algoritmo apropiado según el cual funcionará la unidad;
4. En el proceso de movimiento, los sensores envían señales al "cerebro del robot" sobre la velocidad del vehículo, sobre la carga de la unidad de potencia, así como sobre el modo actual de la caja de cambios;
5. Tan pronto como los indicadores dejan de corresponder al programa instalado de fábrica, la unidad de control emite un comando para cambiar a otra marcha. Esto puede ser un aumento o una disminución de la velocidad.

Cuando un conductor conduce un automóvil con mecánicos, debe sentir su vehículo para determinar el momento en el que cambiar a una velocidad diferente. En un análogo robótico, tiene lugar un proceso similar, solo que el conductor no necesita pensar en cuándo mover la palanca de cambios a la posición deseada. En cambio, el microprocesador lo hace.

El sistema monitorea toda la información de todos los sensores y selecciona la marcha óptima para una carga específica. Para que la electrónica pueda cambiar de marcha, la transmisión tiene un actuador hidromecánico. En una versión más común, en lugar de la hidromecánica, se instala un accionamiento eléctrico o un servomotor, que conecta / desconecta el embrague en la caja (por cierto, esto tiene cierta similitud con la caja de cambios automática: el embrague no está ubicado donde está en la transmisión manual, es decir, cerca del volante, sino en la caja misma. transmisión).

Cuando la unidad de control da una señal de que es hora de cambiar a una velocidad diferente, primero se activa el primer servoaccionamiento eléctrico (o hidromecánico). Desacopla las superficies de fricción del embrague. El segundo servo luego mueve los engranajes del mecanismo a la posición deseada. Luego, el primero suelta lentamente el embrague. Este diseño permite que el mecanismo funcione sin la participación del conductor, por lo tanto, una máquina con transmisión robótica no tiene pedal de embrague.

Muchas cajas de selección tienen posiciones de cambio forzadas. Este denominado tiptronic permite al conductor controlar de forma independiente el momento de cambiar a una velocidad mayor o menor.

Dispositivo de caja de cambios robótica

Hoy en día, existen varios tipos de transmisiones robóticas para turismos. Pueden diferir entre sí en algunos actuadores, pero las partes principales siguen siendo idénticas.

Aquí están los nodos incluidos en la caja de cambios:

1. Embrague. Según el fabricante y la modificación de la unidad, puede ser una pieza con superficie de fricción o varios discos similares. La mayoría de las veces, estos elementos se encuentran en el refrigerante, lo que estabiliza el funcionamiento de la unidad y evita que se sobrecaliente. La opción preselectiva o doble se considera más eficaz. En esta modificación, mientras se acopla una marcha, el segundo conjunto se prepara para girar a la siguiente velocidad.
2. La parte principal es una caja mecánica convencional. Cada fabricante utiliza diferentes diseños patentados. Por ejemplo, un robot de la marca Mercedes (Speedshift) es internamente una transmisión automática 7G-Tronic. La única diferencia entre las unidades es que en lugar de un convertidor de par, se utiliza un embrague con varios discos de fricción. BMW tiene un enfoque similar. Su caja de cambios SMG se basa en una caja de cambios manual de seis velocidades.
3. Accionamiento de embrague y transmisión. Hay dos opciones: con accionamiento eléctrico o con análogo hidromecánico. En el primer caso, el embrague es exprimido por un motor eléctrico, y en el segundo, por cilindros hidráulicos con válvulas EM. El accionamiento eléctrico trabaja más lento que el hidráulico, pero no requiere el mantenimiento de presión constante en la línea, desde la cual opera el tipo electrohidráulico. Un robot hidráulico, por otro lado, se mueve a la siguiente etapa mucho más rápido (0,05 segundos versus 0,5 segundos para un análogo eléctrico). Una caja de cambios eléctrica se instala principalmente en autos económicos, y una caja de cambios hidromecánica se instala en autos deportivos premium, ya que la velocidad de cambio es extremadamente importante en ellos sin interrumpir el suministro de energía al eje de transmisión.
4.  Sensor. Hay muchas de esas partes en el robot. Controlan muchos parámetros diferentes de la transmisión, por ejemplo, la posición de las horquillas, las revoluciones de los ejes de entrada y salida, en qué posición está bloqueado el selector, la temperatura del refrigerante, etc. Toda esta información se envía al dispositivo de control del mecanismo.
5. La ECU es una unidad de microprocesador, en la que se programan diferentes algoritmos con diferentes indicadores provenientes de sensores. Esta unidad está conectada a la unidad de control principal (de allí provienen los datos sobre el funcionamiento del motor), así como a los sistemas electrónicos de bloqueo de ruedas (ABS o ESP).
6. Actuadores: cilindros hidráulicos o motores eléctricos, según la modificación de la caja.

Los detalles del trabajo del RKPP

Para que el vehículo arranque sin problemas, el conductor debe usar el pedal del embrague correctamente. Después de haber incluido la primera marcha o la marcha atrás, debe soltar suavemente el pedal. Una vez que el conductor tiene una idea del enganche de los discos, cuando suelta el pedal, puede agregar revoluciones al motor para que el automóvil no se detenga. Así es como funciona la mecánica.

Un proceso idéntico ocurre en la contraparte robótica. Solo que en este caso no se requiere una gran habilidad del conductor. Solo necesita mover el interruptor de la caja a la posición apropiada. El automóvil comenzará a moverse de acuerdo con los ajustes de la unidad de control.

La modificación más simple de un solo embrague funciona como la mecánica clásica. Sin embargo, al mismo tiempo, existe un problema: la electrónica no registra la retroalimentación del embrague. Si una persona puede determinar qué tan suavemente es necesario soltar el pedal en un caso particular, entonces la automatización funciona de manera más rígida, por lo que el movimiento del automóvil se acompaña de tirones tangibles.

Esto se siente especialmente en modificaciones con un accionamiento eléctrico de los actuadores: mientras la marcha está cambiando, el embrague estará en un estado abierto. Esto significará una interrupción en el flujo de torque, por lo que el automóvil comienza a disminuir la velocidad. Dado que la velocidad de rotación de las ruedas ya es menos coherente con la marcha engranada, se produce una ligera sacudida.

Una solución innovadora a este problema fue el desarrollo de una modificación de doble embrague. Un representante sorprendente de dicha transmisión es el Volkswagen DSG. Echemos un vistazo más de cerca a sus características.

Características de la caja de cambios robótica DSG

La abreviatura significa caja de cambios de cambio directo. De hecho, se trata de dos cajas mecánicas instaladas en una carcasa, pero con un punto de conexión al chasis de la máquina. Cada mecanismo tiene su propio embrague.

La característica principal de esta modificación es el modo preselectivo. Es decir, mientras el primer eje está en marcha con la marcha engranada, la electrónica ya conecta las marchas correspondientes (al acelerar para aumentar la marcha, al decelerar para bajar) del segundo eje. El actuador principal solo necesita desconectar un embrague y conectar otro. Tan pronto como se recibe una señal de la unidad de control para cambiar a otra etapa, se abre el embrague de trabajo y se conecta inmediatamente el segundo con engranajes ya engranados.

Este diseño le permite conducir sin fuertes tirones al acelerar. El primer desarrollo de una modificación preselectiva apareció en los años 80 del siglo pasado. Es cierto que luego se instalaron robots con doble embrague en coches de carreras y de rally en los que la velocidad y la precisión del cambio de marcha son de gran importancia.

Si comparamos la caja DSG con una automática clásica, entonces la primera opción tiene más ventajas. Primero, debido a la estructura más familiar de los elementos principales (el fabricante puede tomar como base cualquier análogo mecánico listo para usar), dicha caja será más barata a la venta. El mismo factor afecta el mantenimiento de la unidad: la mecánica es más confiable y más fácil de reparar.

Esto permitió al fabricante instalar transmisiones innovadoras en modelos económicos de sus productos. En segundo lugar, muchos propietarios de vehículos con dicha caja de cambios notan un aumento en la eficiencia del automóvil en comparación con un modelo idéntico, pero con una caja de cambios diferente.

Los ingenieros de la empresa VAG han desarrollado dos variantes de la transmisión DSG. Uno de ellos tiene la etiqueta 6 y el otro 7, que corresponde al número de pasos del cuadro. Además, una automática de seis velocidades usa un embrague húmedo y una analógica de siete velocidades usa un embrague seco. Para obtener más información sobre los pros y los contras de la caja DSG, así como en qué más se diferencia el modelo DSG 6 de la séptima modificación, consulte artículo separado.

Ventajas y desventajas

El tipo de transmisión considerado tiene lados positivos y negativos. Las ventajas de la caja incluyen:

• Esta transmisión se puede utilizar en conjunto con una unidad de potencia de casi cualquier potencia;
• En comparación con un variador y una máquina automática, la versión robótica es más económica, aunque se trata de un desarrollo bastante innovador;
• Los robots son más confiables que otras transmisiones automáticas;
• Debido a la similitud interna con la mecánica, es más fácil encontrar un especialista que se encargue de la reparación de la unidad;
• Un cambio de marcha más eficiente permite el uso de la potencia del motor sin un aumento crítico en el consumo de combustible;
• Al mejorar la eficiencia, la máquina emite sustancias menos nocivas al medio ambiente.

A pesar de las claras ventajas sobre otras transmisiones automáticas, el robot tiene varias desventajas importantes:

• Si el automóvil está equipado con un robot de un solo disco, entonces el viaje en dicho vehículo no puede considerarse cómodo. Al cambiar de marcha, habrá sacudidas tangibles, como si el conductor estuviera presionando abruptamente el pedal del embrague sobre los mecánicos.
• Muy a menudo, el embrague (menos suavidad de acoplamiento) y los actuadores fallan en la unidad. Esto complica la reparación de las transmisiones, ya que tienen un pequeño recurso de trabajo (unos 100 mil kilómetros). Los servos rara vez se pueden reparar y los nuevos mecanismos son costosos.
• En cuanto al embrague, el recurso del disco también es muy pequeño: alrededor de 60 mil. Además, aproximadamente a la mitad del recurso es necesario realizar la "conexión" de la caja bajo la condición de la superficie de fricción de las piezas.
• Si hablamos de la modificación preselectiva del DSG, entonces demostró ser más confiable debido al menor tiempo de cambio de velocidad (gracias a esto, el automóvil no se ralentiza tanto). A pesar de esto, la adherencia todavía sufre en ellos.

Teniendo en cuenta los factores enumerados, podemos concluir que en lo que respecta a la confiabilidad y la vida útil, la mecánica aún no tiene igual. Si se hace hincapié en la máxima comodidad, entonces es mejor elegir un variador (cuál es su característica, lea aquí). Debe tenerse en cuenta que dicha transmisión no brindará la oportunidad de ahorrar combustible.

En conclusión, ofrecemos una breve comparación en video de los principales tipos de transmisiones: sus pros y sus contras:

Cómo elegir un automóvil, qué caja es mejor: automática, CVT, robot, mecánica.

Preguntas y respuestas

¿Cuál es la diferencia entre un autómata y un robot? La transmisión automática funciona a expensas de un convertidor de par (no hay un acoplamiento rígido con el volante a través del embrague), y el robot es análogo a la mecánica, solo las velocidades se cambian automáticamente.

¿Cómo cambiar de marcha en una caja de robot? El principio de conducción de un robot es idéntico a la conducción de una automática: el modo deseado se selecciona en el selector y la velocidad del motor se regula con el pedal del acelerador. Las velocidades cambiarán por sí solas.

¿Cuántos pedales hay en un coche con robot? Aunque el robot es estructuralmente similar a un mecánico, el embrague se desacopla automáticamente del volante, por lo que un automóvil con transmisión robótica tiene dos pedales (acelerador y freno).

¿Cómo aparcar correctamente un coche con una caja de robot? El modelo europeo debe estar estacionado en modo A o en marcha atrás. Si el automóvil es estadounidense, entonces hay un modo P en el selector.