Caja de cambios robótica (coloquialmente robot , en adelante - RCP ) - caja de cambios , en la que el diseño del conjunto responsable de la reducción y el aplastamiento del rango de potencia en los engranajes, en general, parece una caja de cambios manual , pero la caja de cambios en sí funciona automáticamente y no no requieren la intervención del conductor en el proceso de cambio. A diferencia de las máquinas automáticas hidráulicas tradicionales, es difícil automatizar los procesos de trabajo en RCP sin electrónica auxiliar, por lo tanto, RCP solo fue posible con la llegada de sistemas de control de microprocesador compactos y confiables .
Uno de los primeros modelos masivos fue el RCP Eaton Autoshift de 10 velocidades de carga estadounidense para tractores de camiones , desarrollado sobre la base de la caja de cambios manual no sincronizada de 10 velocidades Fuller RTO-10, y producido desde 1997 hasta ahora (2020). [1] En los equipos de transporte modernos, los RCP se utilizan a la par que las transmisiones automáticas hidromecánicas tanto en camiones como en automóviles, y se pueden realizar sobre la base de dos esquemas mecánicos fundamentalmente diferentes: RCP con un embrague y RCP con dos embragues [2] .
En el léxico técnico europeo, independientemente del idioma, los RCP generalmente se indican con la abreviatura AMT : transmisión manual/mecánica automatizada. Además de esto, los RCP de doble embrague pueden denominarse DCT - Transmisión de doble embrague, aunque aquí se omite la definición de "automático".
Al igual que con otros tipos de transmisiones automáticas, el conductor tiene solo dos pedales: freno y gas. El comportamiento de la transmisión manual a velocidad mínima difiere de la transmisión automática, y la transmisión manual puede emular una transmisión automática hidráulica [3] (a bajas velocidades , el convertidor de par cambia a una marcha inferior y vence la fuerza de frenado, por lo tanto, el pedal del freno control), y puede funcionar de manera completamente diferente (por ejemplo, conducir con una ligera presión sobre el gas) [2] . Hay un caso conocido: las primeras versiones de un robot VAZ de un solo disco conducían presionando ligeramente el acelerador, pero en modificaciones posteriores agregaron la emulación parcial de una transmisión hidroautomática al firmware [4] .
El selector de transmisión manual tiene los siguientes modos:
El modo de estacionamiento está disponible en la caja Volkswagen DSG y está ausente en la transmisión manual VAZ. El conductor del VAZ deja el automóvil en modo N (en neutral) o D/R (en primera/reversa). Al igual que con las transmisiones automáticas, el modo P complementa, en lugar de reemplazar, el freno de estacionamiento y no detiene el automóvil en una pendiente.
Una transmisión manual requiere un trabajo delicado del pedal del embrague, y el pensamiento de diseño ha ido en diferentes direcciones para resolver este problema. Uno de ellos es hacer un mecanismo completamente diferente, en el que la velocidad se cambia apretando una u otra parte de la transmisión de etapas múltiples, y los choques que ocurren en este caso se extinguen con un medio líquido; así es como un tradicional Trabajos de transmisión automática hidromecánica . El segundo es más sencillo: obligar a la automatización a apretar el embrague. La primera versión operativa de una caja de este tipo, Saxomat , se lanzó en 1957. Esta caja solo apretaba el embrague, las marchas tenían que cambiarse manualmente [5] .
Incluso antes de la guerra, el famoso Adolf Kegress describió el concepto de una caja con dos embragues. No se sabe si alguien lo encarnó entonces en metal. En la década de 1980, los ingenieros de carreras de Porsche recogieron la idea y fabricaron la primera versión funcional de una transmisión manual con dos embragues sobre una base de elementos analógicos [6] . La caja salió pesada y poco confiable, se requería un embrague de pie para arrancar, pero se hizo el arranque, el Porsche 956 funcionó y mostró buenos resultados, y el sistema siguió mejorando en los autos de carreras [7] . Sin embargo, resultó que los diseños de embrague único fabricados con materiales modernos también cambian con bastante rapidez. La caja moderna de los coches de carreras de alta gama, incluida la Fórmula 1 , es una semiautomática de un solo embrague (por sencillez , de leva secuencial , que es bastante aceptable en las carreras).
En 2003, Volkswagen AG lanzó el primer "robot" de dos discos para automóviles de carretera. Y hoy, Volkswagen DSG es el más famoso y extendido de los robots con dos embragues, y la mecatrónica es el apodo para el actuador de cualquier robot (como lo llama Volkswagen ). Si el robot con dos embragues de aceite Volkswagen DSG6 DQ250 difería poco en términos de estadísticas de fallas de otras cajas, entonces el "hermano menor" Volkswagen DSG7 DQ200 con dos embragues secos resultó ser bastante fallido [8] . El fabricante dijo: esta es una caja muy prometedora y no la rechazará, a cambio otorga una garantía de 5 años o 150 mil kilómetros. Desde 2014, la caja fue reconocida como lo suficientemente confiable y rechazó dicha garantía.
Simultáneamente con los robots de doble disco, también aparecieron los robots de un solo disco: no tenían nada que ver con los diseños de carreras, eran mecánicos probados, a los que se les unían actuadores. El experimento de marketing e ingeniería fracasó: los primeros "robots" cambiaron como graduados de autoescuelas, con tirones y tirones [2] . A finales de la década de 2010, las estrictas normas medioambientales [6] obligaron a los fabricantes europeos a adoptar de forma masiva las cajas de cambios manuales.
Además de los dos esquemas tradicionales, con uno y dos embragues, también hay esquemas exóticos. Se ha patentado una caja con tres embragues [6] . Rara vez hay una "automática sin convertidor de par" [9] , una mezcla de una "automática" y un "robot", una caja de cambios planetaria hidráulica con embrague. Uno de los embragues ("embrague") se usa para arrancar, se fortalece y se prescriben algoritmos de control especiales. Conmutación adicional, como en una transmisión automática. También hay CVT sin convertidor de par [10] . Koenigsegg Jesko está equipado con una caja de cambios de tres ejes de 9 velocidades sin palancas de cambio, pero con 7 embragues [11] .
Una transmisión manual de un solo disco es una caja de cambios manual con embrague, en la que se instalan dos accionamientos (actuadores): uno es responsable de presionar el embrague, el segundo de seleccionar y cambiar de marcha. Los accionamientos pueden ser eléctricos (controlados por motores) Toyota Corolla o hidráulicos (controlados por solenoides) Citroen Picasso.
Si la caja de cambios es hidráulica (generalmente se usa en autos caros), también hay una bomba que mantiene la presión en el sistema hidráulico y una placa hidráulica (vías de aceite y asientos de válvulas hechos en una gran placa de metal). Curiosamente, se recibió la caja de cambios de dos discos DSG7 DQ200, instalada en autos Volkswagen de baja potencia: es electrohidráulica, con una bomba eléctrica de baja potencia que no puede mantener la presión si comienza a fluir el fluido. el principio de una bomba de engranajes. Aspira aceite hidráulico y lo entrega al circuito de aceite a una presión de 70 bar. La presión es soportada por un acumulador hidráulico (receptor). Si en la máquina el selector son varias válvulas en un vástago común, entonces el selector del robot es un interruptor puramente eléctrico, el procesador maneja el procesamiento de los modos.
Un conocimiento importante de los fabricantes de automóviles son los algoritmos de cambio: el robot debe adaptarse al desgaste natural del disco de embrague [12] , no interferir con el conductor con un cambio fallido y realizar varias técnicas de conducción en un automóvil manual. El robot Opel Easytronic recibe información de los sensores ABS y no cambia si el coche gira, y soltar el gas, por el contrario, es una señal para cambiar [12] . El Lada Vesta implementa técnicas de conducción populares como estacionar en marcha, arrancar en invierno desde la 2ª marcha, arrancar el motor "desde el empujador", sacarlo del barro "meciéndose" [13] . El Lamborghini Aventador tiene un robot de embrague único, pero las horquillas están controladas por cuatro actuadores hidráulicos independientes, y las marchas adyacentes (excepto el último par, 6-7) están en horquillas diferentes, lo que le da al auto deportivo un cambio sólido de 50 ms. tiempo [14] . La caja de carga Volvo I-Shift no está sincronizada, el sincronismo de la rotación de los ejes se logra por software.
Casi todos los coches con robots están equipados con sistemas de retroceso automático ( hill assist ) [15] [3] . La falla de esta función puede causar inconvenientes e incluso un accidente [10] .
Para cambiar, el robot toma información de una variedad de sistemas del vehículo, y si estos sensores fallan, es posible que se produzcan errores. Muchos robots dejan de funcionar con normalidad cuando falla la luz de freno [12] .
Una transmisión manual de doble disco son dos transmisiones manuales paralelas con dos embragues en uno, uno para las marchas pares y el otro para las impares. Cuando el coche está en 1ª marcha, la caja impar está en 1ª marcha y el embrague, y en la caja par, sólo la 2ª marcha y el embrague está abierto.
Cuando es necesario cambiar a la 2ª marcha, se desacopla un embrague y se acopla el otro. Cuando la computadora ve que el conductor continúa acelerando, prepara la 3ra marcha en la caja impar, y cuando sea el momento de cambiar, abrirá nuevamente un embrague y cerrará el otro.
Por lo tanto, la caja se llama preselectiva ( "con una selección preliminar" ): mientras el automóvil está conduciendo en 2.ª marcha, la caja prepara la 3.ª por adelantado, para que pueda cambiar rápidamente a ella más tarde. Las transmisiones manuales de doble disco cambian en 0,2 s o incluso más rápido [6] , sin interrumpir el flujo de potencia, pero solo a la marcha que se prepara de antemano [3] . Los errores de predicción (por ejemplo, una aceleración brusca desde el modo económico y, por lo tanto, un descenso urgente de dos o tres marchas) provocan un retraso [3] .
Las principales ventajas de los robots de doble disco son el cambio suave y el ahorro de combustible. Las desventajas son el mismo retraso durante la aceleración [3] , el precio al nivel de una máquina automática, no el mejor comportamiento a bajas velocidades y una reparación mal elaborada (para 2018) [16] - por ejemplo, Volkswagen AG simplemente cambia la unidad de embrague o la mecatrónica para la mayoría de los problemas [8] .
Nota. Las cajas mecánicas también se llamaban preselectivas, en las que se indica la siguiente marcha antes de encender: cuando se cambia el selector, se amartillan los resortes o se cambian las válvulas neumáticas, cuando se presiona el pedal del embrague, funcionan y ajustan automáticamente la marcha. Esto no tiene nada que ver con el RP.
Para 2019, se utiliza una transmisión manual de dos discos en una amplia variedad de clases de vehículos. En coches de clase económica y media, presume de un precio y consumo equiparable a un “automático” como en un cambio manual. Así, el consumo declarado de un Volkswagen Golf turboalimentado de 122 caballos es de 5,9 l/100 km en “robot” y de 6,3 en manual [17] .
En los autos deportivos, los "robots" de dos discos son apreciados por sus cambios rápidos, lo que significa una aceleración dinámica. Entonces, el Bugatti Veyron de 1200 caballos de fuerza está equipado con un “robot” de 7 velocidades y acelera a 100 km/h en 2,5 s [18] . Un BMW M3 de 425 caballos de fuerza con caja de cambios manual acelera a 100 km/h en 4,1 segundos, con un "robot" - en 3,9 [19] .
Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corporation fue la primera en equipar un camión con un robot de dos discos en 2011 [20] . Posteriormente, la idea fue retomada por otros fabricantes ( John Deere - 2012, Volvo - 2014), pero para 2019 estos camiones siguen siendo exóticos: los diseños complejos no agregan rentabilidad al camión [15] .
El robot no es aplicable en SUV , equipos de construcción: a velocidad mínima con alta tracción, el convertidor de par funciona mejor [21] [10] [15] .
Una transmisión automática sin convertidor de par es extremadamente rara, principalmente en automóviles representativos caros ( Aurus Senat , equipo deportivo de la clase S de Mercedes-Benz [22] ). Aunque hubo propuestas para equipar los VAZ con una ametralladora de este tipo [9] . Una CVT sin convertidor de par la encontramos, por ejemplo, en el crossover Subaru Forester .
Una transmisión manual de un solo disco en automóviles de pasajeros para 2019, debido a su bajo costo y deficiencias fundamentales (se necesita tiempo para cambiar, y estos cambios ocurren en momentos incontrolados), se usa solo en automóviles económicos (por ejemplo, Lada Vesta ). En las alineaciones de las principales marcas ( Volkswagen , Hyundai , KIA , Ford ) para 2019, no hay robots de un solo disco, aunque se han visto antes (por ejemplo, Citroën C3 ).
En el transporte de mercancías se siguen utilizando robots monodisco (Eaton Autoshift, Eaton Ultrashift, Volvo I-Shift, Renault Optidriver). El camión tiene más de una docena de marchas con patrones de cambios complejos (una palanca selecciona una serie de marchas, la segunda, la marcha real, a menudo una de las palancas es un preselector, cambia la marcha cuando el conductor presiona el embrague [23] ) , e incluso los cambios semiautomáticos son más convenientes que los completamente manuales. Además, muchos de estos robots están parcialmente unificados con cajas manuales. Una desventaja bien conocida de una transmisión manual heredada de las cajas de cambios manuales -a velocidades mínimas hay que conducir con patinaje del embrague y el conductor ve las condiciones de la carretera mejor que un robot- se soluciona introduciendo engranajes reductores que proporcionan un movimiento estable a velocidades inferiores a 1 km/h [24] [25] . Se cree [15] que de todos los camiones, el tractor principal es el que más se beneficia del robot , y no un camión de basura o un camión de reparto.
Las máquinas semiautomáticas de un solo disco se utilizan a menudo en las carreras de autos. A veces, los logros de los ingenieros de carrera penetran en los autos deportivos y se convierten en robots de pleno derecho ( Lamborghini Aventador ).