УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
GEAR SHIFT CONTROL DEVICE FOR VEHICLE

Настоящее изобретение, в общем, относится к устройствам управления переключением передач, предназначенным для транспортных средств. Изобретение относится, в частности, к устройству управления переключением передач с рычагом управления переключением передач, которое не имеет никакого механического соединения с коробкой передач автомобиля и которое, следовательно, управляет трансмиссией посредством электрических сигналов. Изобретение также относится к устройству управления переключением передач, посредством которого рычаг переключения передач обеспечивает механическую обратную связь для водителя, так что устройство управления переключением передач ведет себя подобно устройству ручного управления переключением передач.
Уровень техники
Обычные устройства ручного управления переключением передач предусматривают то, что водитель переключает передачу в трансмиссии автомобиля посредством рычага переключения передач, соединенного механически с одной или более соединительными тягами, которые соединены с коробкой передач и трансмиссией автомобиля. Однако становится все более распространенной замена подобных механических систем переключения передач на электрические системы переключения передач, при этом электрические сигналы управляют тем, какая передача будет включена. Если движения для переключения передач передаются не непосредственно через механические соединительные тяги, а посредством электрических сигналов, механическая обратная связь для водителя будет утеряна вследствие того, что не будет «механического» ощущения того, что действительно произошло переключение передачи. Таким образом, водителю будет труднее узнать, например, когда выключить сцепление в транспортном средстве. Следовательно, чаще всего данные устройства управления переключения передач используются в сочетании с автоматическими или полуавтоматическими системами переключения передач, которые не имеют педали сцепления.
Эффект и недостаток подобных электрических систем переключения передач состоят в том, что они делают более трудным для водителя понимание того, какая передача включается, если он не смотрит на рычаг переключения передач. Существует необходимость в системе ручного переключения передач, управляемой посредством электрических сигналов без какого-либо физического механического контакта между коробкой передач и рычагом переключения передач в тех случаях, когда требуется, чтобы рычаг переключения передач «вел себя», как в случае коробки передач с ручным управлением, следовательно, необходимо обеспечить механическую обратную связь в устройстве управления переключением передач. Основное назначение подобной обратной связи - это обеспечить для водителя тактильное ощущение, как если бы рычаг переключения передач фактически был в механическом контакте с коробкой передач. Водителю необходимо «ощущать», что передача была включена, так чтобы он/она мог/могла знать, когда можно отпустить педаль сцепления. Дополнительная проблема относится к тому, что элемент для переключения передач перемещается в неправильном направлении, и/или к тому, что будет принято положение, соответствующее ненадлежащей передаче.
В определенных конфигурациях устройства управления переключением передач используются два сравнительно больших и мощных исполнительных механизма, таких как электромагниты, соленоиды или тому подобное, для того, чтобы, в частности, обеспечить данную обратную связь. Подобное устройство управления переключением передач будет дорогим и также будет занимать много места, что делает его тяжелым, громоздким и затрудняет его размещение, например, рядом с сиденьем водителя. Использование пневматических исполнительных механизмов также влечет за собой монтаж воздухопроводов между коробкой передач и устройством управления переключением передач. Электромагнитный клапан иногда используют для управления подачей воздуха в исполнительный механизм в устройстве управления. Подобные решения связаны с тенденцией выполнения устройства управления переключением передач громоздким, а решение, связанное с пневматикой, также приводит к более медленной реакции в системе переключения передач. Пневматические системы также обычно вызывают беспокоящий шум, который отрицательно влияет на комфорт водителя в транспортном средстве.
Ранее предпринимались попытки обеспечить водителя механической обратной связью в электрических системах переключения передач.
Описание к заявке на патент США 20080072698 относится, например, к устройству управления переключением передач для автоматической коробки передач, которое обеспечивает водителя механической обратной связью, а также предназначено для предотвращения входа в положения, соответствующие ненадлежащим передачам. Это обеспечивается посредством полостей или направляющих канавок в пластине, которые предотвращают перемещение водителем устройства управления переключением передач в неправильном направлении. Однако конструкция с данной конфигурацией будет довольно громоздкой и, следовательно, ее размещение в транспортном средстве с высокой плотностью размещения будет затруднено.
Описание к патенту США 5852953 относится к другому решению для получения устройства управления переключением передач, которое обеспечивает водителя обратной связью во время операций переключения передач. Данное устройство управления переключением передач аналогичным образом в основном предназначено для  транспортного средства, снабженного автоматической коробкой передач, и содержит рычаг переключения передач, нижняя часть которого выполнена с конфигурацией, обеспечивающей ее следование вдоль канавки. Данная конфигурация обеспечивает считывание текущего положения элемента для переключения передач бесконтактным образом для минимизации числа компонентов и управление трансмиссией автомобиля посредством электрических сигналов при отсутствии механического соединения между коробкой передач и устройством переключения передач.
Таким образом, известные системы переключения передач, которые базируются на коробке передач, управляемой посредством электрических сигналов, но, тем не менее, обеспечивают водителя механической связью, выполнены не с такой конфигурацией, которая является простой, обеспечивает эффективное использование пространства и является экономичной при комбинировании электрического механизма переключения передач с возможностью предотвращения ввода в положения, соответствующие определенным передачам, или обеспечения невозможности ввода в положения, соответствующие определенным передачам, если не будут выполнены заданные условия.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения состоит в том, чтобы решить проблему, указанную выше, и предложить для электрического управления коробкой передач автомобиля устройство управления переключением передач, которое является простым, экономичным, компактным, легко размещаемым и легким по весу и которое может предотвратить/заблокировать вход в положения, соответствующие отдельным передачам, и выход из положений, соответствующих отдельным передачам, когда определенные заданные условия для положения, соответствующего релевантной передаче, не выполняются.
Дополнительная задача изобретения состоит в обеспечении водителя механической обратной связью по текущему положению элемента для переключения передач.
Дополнительная задача изобретения заключается в том, что вход в положения, соответствующие отдельным передачам, и выход из положений, соответствующих отдельным передачам, должны быть предотвращаемыми/блокируемыми, если водитель не выключит сцепление, если частота вращения двигателя будет ненадлежащей и т.д.
Дополнительная задача изобретения заключается в том, что должна быть обеспечена возможность блокировки и/или фиксации положений, соответствующих определенным передачам, которые осуществляются посредством подвижных препятствий.
Дополнительная задача изобретения заключается в том, что должна быть обеспечена возможность одновременного приведения в действие всех подвижных препятствий.
Эти и дополнительные задачи и преимущества решаются/достигаются в соответствии с изобретением посредством устройства переключения передач, выполненного в соответствии с признаками, указанными в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.
Изобретение относится к системе переключения передач или к устройству управления переключением передач транспортного средства, содержащему, в частности, нижнюю пластину, выполненную с углублениями в виде направляющих дорожек или направляющих канавок. Кроме того, устройство управления переключением передач содержит подпружиненный рычаг переключения передач или элемент для переключения передач, нижняя часть которого перемещается в направляющих канавках нижней пластины. Направляющие канавки образуют схему, в соответствии с которой может быть перемещен рычаг переключения передач или элемент для переключения передач, и они также обеспечивают сопротивление, которое водитель ощущает в рычаге переключения передач, когда элемент для переключения передач перемещается между положениями разных передач.
Для обеспечения возможности блокировки положений определенных передач или фиксации элемента для переключения передач в положении определенной выбранной передачи изобретение предусматривает выполнение одного или более вертикальных каналов, которые проходят к различным направляющим канавкам в нижней пластине у различных возможных положений передач, или рядом с различными возможными положениями передач, при этом в указанных каналах препятствия в виде штырей или штифтов могут быть перемещены вверх или вниз. Множество штырей также может быть предусмотрено в штыревой пластине, при этом они интегрированы в данную пластину, и штыревая пластина расположена под нижней пластиной устройства управления переключением передач таким образом, что штыревая пластина может перемещаться относительно нижней пластины, предпочтительно в вертикальных направлениях, то есть вверх или вниз от нижней пластины. Штыри выполнены с возможностью перемещения и могут перемещаться вверх и вниз в каналах нижней пластины. Штыревая пластина удерживается в нерабочем состоянии расфиксации, например, посредством пружин и в состоянии фиксации/блокировки посредством фиксирующего устройства или фиксирующего механизма, выполненного с возможностью перемещения и надежной фиксации штыревой пластины в состоянии фиксации за счет ее прилегания к нижней стороне нижней пластины, так что элемент для переключения передач, который перемещается в направляющих канавках, будет заблокирован от перемещения в положение некоторой передачи, или из положения некоторой передачи.
Таким образом, фиксирующий механизм обеспечивает фиксацию штыревой пластины относительно нижней пластины, например, посредством эксцентриковой оси или тому подобной, расположенной под штыревой пластиной, в то время как пружины только прижимают штыревую пластину к нижней пластине с ее нижней стороны. Фиксирующий механизм может быть приведен в действие, например повернут/приведен во вращение, посредством исполнительного механизма малого размера, управление которым осуществляется электрически посредством устройства управления коробкой передач. Таким образом, элемент для переключения передач будет заблокирован от перемещения в направляющих канавках нижней пластины в положение некоторой передачи или из положения некоторой передачи, когда штыревая пластина и штыри фиксируются в их рабочем верхнем положении.
Основные преимущества устройства управления переключением передач в соответствии с изобретением заключаются в том, что оно имеет простую, прочную, компактную и экономичную конструкцию с малым количеством подвижных компонентов. Таким образом, устройство управления переключением передач будет недорогим, будет занимать мало места, будет иметь малый вес и его будет легко размещать в транспортном средстве. Несмотря на это, устройство управления переключением передач в соответствии с изобретением может обеспечивать две наиболее важные тактильные функции для рычага переключения передач, то есть блокировку перемещения рычага переключения передач или создание сопротивления перемещению рычага переключения передач, если система не будет удовлетворять надлежащим требованиям для обеспечения возможности входа в положение, соответствующее некоторой передаче, или выхода из положения, соответствующего некоторой передаче.
В состоянии фиксации штыревой пластины все усилия будут поглощаться фиксирующим механизмом, а не исполнительным механизмом. Конфигурация с препятствующими штырями пригодна для всех положений, соответствующих передачам, и требуется только один исполнительный механизм для блокировки их всех.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения показаны посредством его более подробного описания, приведенного ниже, и приложенных чертежей и других пунктов формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Изобретение описано более подробно ниже в виде предпочтительных примеров осуществления со ссылкой на приложенные чертежи.
Фиг. 1 представляет собой вид под углом сверху электрического устройства управления переключением передач в соответствии с изобретением, при этом одна стенка окружающего корпуса исключена.
Фиг. 2 представляет собой более подробно устройство управления переключением передач по фиг. 1 без окружающих стенок, вместе с исполнительным механизмом, соединенным с нижней пластиной.
Фиг. 3 представляет собой устройство управления переключением передач по фиг. 2, но на виде с другой стороны, на котором видно фиксирующее средство.
Фиг. 4 представляет собой увеличенный вид, в частности, фиксирующего средства в виде оси с фиксирующими выступами согласно фиг. 3.
Фиг. 5 представляет собой часть устройства управления переключением передач, если смотреть с одного конца, при этом показана одна из пружин, которые постоянно прижимают штыревую пластину к нижней пластине.
Фиг. 6 представляет собой на виде сверху нижнюю пластину устройства управления переключением передач.
Фиг. 7a-c представляет собой сечение части устройства управления переключением передач.
Фиг. 8 представляет собой вид под углом сверху только штыревой пластины.
Фиг. 9 представляет собой штыревую пластину, если смотреть с одного конца.
Фиг. 10 представляет собой штыревую пластину, если смотреть сбоку.
Фиг. 11а-с представляют собой альтернативные варианты осуществления оси фиксирующего механизма.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Фиг. 1 показывает изобретение, которое относится к системе переключения передач или устройству 1 управления переключением передач, предназначенной/предназначенному для электрического управления трансмиссией в транспортном средстве, содержащем, в частности, нижнюю пластину 2, выполненную с углублениями в виде направляющих дорожек или направляющих канавок 3 и расположенную в корпусе 4. Устройство 1 управления переключением передач также содержит подпружиненный рычаг переключения передач или элемент 5 для переключения передач, который перемещается в направляющих канавках 3 нижней пластины, и штыри 6, которые выполнены с возможностью перемещения, подъема и опускания, в углублениях или каналах 8, которые выполнены в нижней пластине 2 и которые ведут в направляющие канавки 3 у различных возможных положений 9 передач, или рядом с различными возможными положениями 9 передач устройства 1 управления переключением передач.
Схематичное изображение показывает устройство 1 управления переключением передач при исключенной одной из его стенок 10. Подпружиненная нижняя часть (не описанная более подробно) рычага переключения передач или элемента 5 для переключения передач, предусмотренного в устройстве управления переключением передач, перемещается в направляющих дорожках или направляющих канавках 3, выполненных в нижней пластине 2, расположенной в нижней части корпуса 4. Направляющие канавки 3 образуют схему, в соответствии с которым элемент 5 для переключения передач может быть перемещен, а также создают сопротивление, которое водитель ощущает, когда рычаг переключения передач/элемент 5 для переключения передач перемещается между положениями 9, соответствующими разным передачам.
Фиг. 2 показывает более подробно устройство 1 управления переключением передач в соответствии с изобретением, подобное устройству по фиг. 1, но без окружающих стенок. Штыревая пластина 11, выполненная с возможностью перемещения в направлениях высоты, предусмотрена под нижней пластиной 2. Управление перемещениями штыревой пластины 11 осуществляется посредством исполнительного механизма 12, расположенного на одном конце нижней пластины 2. Исполнительный механизм 12 может принимать форму электромагнита/соленоида, шагового двигателя, электродвигателя, пневматического устройства или тому подобного (не показан).
Фиг. 3 показывает устройство 1 управления переключением передач, подобное устройству по фиг. 2, но с другого направления, при этом показано фиксирующее средство 13. Фиксирующее средство 13 в данном случае принимает вид оси с выступами 14 и может обеспечивать фиксацию/блокировку штыревой пластины 11 в верхнем положении, когда ось повернута так, что ее часть поджимается к штыревой пластине 11. Таким образом, штыревая пластина 11 фиксируется относительно нижней части нижней пластины 2 и будет заблокирована в данном положении. Когда штыревая пластина 11 не зафиксирована, то есть когда фиксирующее средство 13 повернуто в положение, в котором выступы 14 оси больше не направлены к нижней пластине 2, штыревая пластина 11 может перемещаться в вертикальном направлении и может поджиматься в направлении вниз элементом 5 для переключения передач при обеспечении противодействия воздействию одной или нескольких пружин 15.
Фиг. 4 показывает фиксирующее средство 13 более подробно, если смотреть с одного конца нижней пластины 2. Более четко проиллюстрировано то, что фиксирующее средство 13 выполнено с полукруглыми выступами 14. Выступы 14 не продолжаются вокруг всей окружной периферии фиксирующего средства 13. Следствием этого является то, что штыревая пластина 11 может перемещаться, когда сторона фиксирующего средства 13, которая не имеет выступов 14, будет обращена по направлению к штыревой пластине 11.
Фиг. 5 показывает часть устройства 1 управления переключением передач на виде в плане непосредственно с одного конца, при этом показана одна из, например, четырех пружин 15, которые постоянно стремятся поджать или прижать штыревую пластину 11 к нижней стороне нижней пластины 2. В данном случае фиксирующее средство 13 повернуто так, что его выступы 14 обеспечивают фиксацию/блокировку штыревой пластины 11 в положении, в котором она приближена к нижней пластине 2.
Фиг. 6 показывает на виде сверху нижней пластины 2 устройства 1 управления переключением передач. Она показывает часть элемента 5 для переключения передач, а также направляющие канавки 3 нижней пластины 2, фиксирующее средство 13, верхние концевые части штырей 6 и исполнительный механизм 12, предназначенный для поворота фиксирующего средства 13.
Фиг. 7a-c показывает боковое сечение устройства 1 управления переключением передач. Каналы 8 проходят от нижней поверхности к верхней части нижней пластины 2 и предпочтительно «выходят» на нижнюю поверхность 16 одной или более различных направляющих канавок 3 нижней пластины 2, предпочтительно вблизи положений 9, соответствующих разным передачам. Штыри 6 выступают над нижней поверхностью 16 направляющих канавок 3 и, таким образом, могут обеспечить фиксацию/блокировку элемента 5 для переключения передач в положении 9, соответствующем определенной передаче. Для этого исполнительный механизм 12 (непоказанный) выполнен с возможностью толкания штыревой пластины 11 вверх по направлению к нижней пластине 2 и ее фиксации/блокировки в данном положении.
Фиг. 8 показывает на виде под углом сверху только штыревую пластину 11. Штыревая пластина предпочтительно может быть выполнена из металла или какого-либо другого допустимого материала, пригодного для данной цели, например из пластика, такого как полиоксиметилен (РОМ). Пять штырей 6 выступают в данном случае по существу перпендикулярно из штыревой пластины 11 и предпочтительно направлены вверх таким образом, что в установленном состоянии они могут проходить/перемещаться в каналах 8 в нижней пластины 2 (не показана).
Фиг. 9 показывает штыревую пластину 11 с одного конца, при этом показаны три из пяти разных штырей 6 штыревой пластины 11. На верхнем конце каждого штыря 6 образованы вогнутая полость 17 и скошенные края 18 для того, чтобы элемент 5 для переключения передач мог легче вдавливать штыри 6 вниз и перемещаться мимо них.
Фиг. 10 представляет собой вид сбоку штыревой пластины 11, показывающий более четко верхние края 18 штырей 6, скошенные в направлении, в котором может быть перемещен элемент 5 для переключения передач. Верхние концевые части штырей 6 также могут быть плавно скруглены (не показано) для обеспечения возможности вталкивания их вниз посредством элемента 5 для переключения передач и прохода элемента 5 для переключения передач мимо них при их разблокированном состоянии.
Фиг. 11а-с показывают альтернативные варианты осуществления оси в фиксирующем средстве 13. Различные варианты осуществления показаны частично на виде сбоку под углом и частично с одного конца в виде передней поверхности. Следовательно, фиксирующее средство 13 может иметь эллиптическую форму в поперечном сечении (фиг.11а) или может быть выполнено с конфигурацией, имеющей эксцентриковую часть 18 (фиг. 11b), или может быть выполнено с выступами 14, имеющими форму полумесяца или полукруглую форму (фиг. 11с), или может быть выполнено с выступами какой-либо другой формы и может быть размещено каким-либо другим способом (не показано).
Вышеприведенное описание предназначено в основном для облегчения понимания изобретения. Соответственно, само собой разумеется, изобретение не ограничено только показанными вариантами осуществления, поскольку другие варианты его осуществления также возможны и могут быть предусмотрены в пределах объема идеи изобретения и объема охраны, обеспечиваемого формулой изобретения, приведенной ниже. Таким образом, существует возможность того, что одна и та же штыревая пластина может как блокировать элемент для переключения передач в положении определенной передачи, так и обеспечивать возможность ситуации, при которой элемент для переключения передач достигает положения определенной передачи, или предотвращать ситуацию, при которой элемент для переключения передач достигает положения определенной передачи. В подобных случаях штыревая пластина может быть переведена более чем в два разных положения по высоте, и фиксирующий механизм может обеспечить фиксацию штыревой пластины в любом из разных других положений по высоте. Изобретение также может быть дополнено дополнительным исполнительным механизмом для сообщения колебательных движений рычагу переключения передач с целью усиления тактильного ощущения в определенных ситуациях.