СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ БЛОКИРОВКИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ РАЗДАТОЧНОЙ КОРОБКИ

Полезная модель относится к автомобилестроению, а именно к системе переключения раздаточной коробки автомобиля, и может быть использована в конструкции транспортных средств.
4
Известен механизм блокировки коробки передач транспортного средства, содержащий установленные в корпусе коробки передач подпружиненные фиксаторы ползунов переключения передач, блокировочный валик, кинематически связанный со штоком силового цилиндра, следящее устройство, выполненное в виде гидронасоса, кинематически связанного с первичным валом коробки передач и гидролиниями со сливом, гидрораспределитель, сравнивающее устройство, включающее в себя два последовательно расположенных дросселя, установленных в гидролиниях между гидронасосом и сливом (см. SU 1220951, МПК В60К 20/14, опубликовано 30.03.86).
Известна система блокировки автоматической коробки передач транспортных средств с электронным селектором режима автоматической коробки передач, где на корпусе автоматической коробки передач установлен рычаг аварийной разблокировки автоматической коробки передач, управление которым осуществляет основной серводвигатель, установленный в корпусе автоматической коробки передач, также на корпусе автоматической коробки передач установлен стопорный серводвигатель, блокирующий штифт, рычаг аварийной разблокировки автоматической коробки передач, при этом стопорный серводвигатель снабжен блоком управления, соединенным с электромагнитным реле, установленным между блоком зажигания и стартером для размыкания соединения между блоком зажигания и стартером (см. RU 155219, МПК B60R 25/06 (2006.01), В60K 20/00 (2006.01), опубликовано 27.09.2015).
Известен привод управления переключением раздаточной коробки автомобиля, содержащий механизм включения понижающей передачи и механизм включения блокировки межосевого дифференциала, размещенные в корпусе раздаточной коробки, причем механизм включения понижающей передачи снабжен электроприводом переключения понижающей передачи, а механизм включения блокировки межосевого дифференциала снабжен электроприводом блокировки дифференциала, раздаточная коробка снабжена переключателем положений и электронным блоком управления работой раздаточной коробки на выбранном режиме, электропривод переключения понижающей передачи снабжен механизмом взвода для понижающей передачи, а электропривод блокировки дифференциала снабжен механизмом взвода блокировки, переключатель положений и электронный блок управления раздаточной коробкой размещены в панели приборов автомобиля, механизм взвода для понижающей передачи размещен внутри корпуса раздаточной коробки, а механизм взвода блокировки размещен в собственном корпусе, который закреплен снаружи корпуса раздаточной коробки (см. RU 114639, МПК В60K 23/08 (2006.01), В60K 17/34 (2006.01), В60K 17/346 (2006.01), опубликовано 10.10.2005).
Прототипом к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является устройство управления коробкой передач, содержащее корпус, в котором размещены рычаг переключения передач и пневмоцилиндр со штоком, полости которого сообщены пневмолиниями с источником давления через электромагнитные клапаны, снабженное пружиной, размещенной между поршнем и внутренней поверхностью крышки (см. RU 561069, МПК F28D 7/00, опубликовано 05.06.77).
Известные решения в большинстве случаев не обеспечивают достаточную надежность и долговечность коробки передач, нейтрального положения делителя, что приводит к дополнительному расходу топлива и снижению срока службы, а сам процесс переключения передач осуществляется под управлением водителя, действия которого, в свою очередь, влияют на надежность и ресурс коробки передач. Также отсутствует возможность определения неисправностей в системе переключения коробки передач.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение надежности и ресурса работы раздаточной коробки за счет возможности определения неисправностей в системе управления переключения передач раздаточной коробки.
Поставленная задача решается тем, что заявляемая система автоматической блокировки переключения раздаточной коробки, содержащая исполнительный механизм, через электромагнитные клапаны соединенный с панелью переключения и раздаточной коробкой, рычаг переключения передач, датчики, пневмоцилиндр, дополнительно снабжена электронным блоком управления, связанным с исполнительным механизмом и с датчиками скорости антиблокировочной системы, трансмиссии, нейтрали перемены передач раздаточной коробки и тормозной системы, при этом на панели переключения установлен индикатор диагностики, соединенный с электромагнитным блоком управления.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что система автоматической блокировки переключения раздаточной коробки дополнительно снабжена электронным блоком управления, связанным с исполнительным механизмом и с датчиками скорости антиблокировочной системы, трансмиссии, нейтрали перемены передач раздаточной коробки и тормозной системы, при этом на панели переключения установлен индикатор диагностики, соединенный с электромагнитным блоком управления, позволяет значительно повысить надежность и ресурс работы раздаточной коробки.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности полезной модели «новизна».
Суть полезной модели поясняется чертежом, где изображена принципиально-конструктивная схема системы автоматической блокировки переключения раздаточной коробки.
Система автоматической блокировки переключения раздаточной коробки 1 содержит исполнительный механизм 2, связанный через электромагнитные клапаны 3, 4, 5 пневматическими полостями с панелью переключения 6 и раздаточной коробкой 1, рычаг переключения передач 7, датчики обратной связи 8, 9, 10, установленные на исполнительном механизме 2, и пневмоцилиндр 11. Исполнительный механизм 2 переключения передач содержит шток 12, жестко связанный с вилкой 13, которая связана с канавкой зубчатой муфты 14. На поверхности штока 12 имеются зоны с тремя кольцевыми канавками и участком с двумя коническими опорными для датчиков поверхностями. Датчик обратной связи 8 совмещен с механическим подпружиненным фиксатором со сферической головкой, что позволяет точному позиционированию зубчатой муфты 14 относительно первичного вала 15 и шестерен повышенной 16 и пониженной 17 передачи раздаточной коробки 1. Датчики обратной связи 9 и 10 совмещены с наружным диаметром штока 12, что позволяет получить информацию о конкретном положении исполнительного механизма 2 переключения передач раздаточной коробки 1.
В системе автоматической блокировки установлен электронный блок управления 18, который осуществляет сбор информации о состоянии автомобиля, ее анализ и выдачу управляющего действия. Электронный блок управления 18 связан через электронный блок управления 19 антиблокировочной системой 20 с датчиком 21 угловой скорости ведущих колес 22, связанного с ними зубчатого ротора 23; тормозной системы 24 с датчиком 25 педали тормоза и датчиком 26 положения рычага остановки; системой трансмиссии с датчиком 27 и датчиком 28 нейтрали коробки перемены передач. На панели переключения 6 установлен индикатор диагностики 29, соединенный с электронным блоком управления 18 раздаточной коробки 1.
Система работает следующим образом.
Переключение состояния раздаточной коробки 1, в зависимости от условий эксплуатации автомобиля с применением повышенной передачи «пв» или пониженной передачи «пн» раздаточной коробки, применение нейтрали «н» для буксировки автомобиля или для включения коробки отбора мощности, установленной на раздаточной коробке, осуществляется водителем с помощью рычага переключения передач 7 на панели переключения 6. При подаче по подводящему трубопроводу 30 сжатого воздуха из воздушного ресивера 31 тормозной системы 24 автомобиля через электромагнитные клапана 3, 4, 5 в одну из трех полостей пневматической части исполнительного механизма 2 раздаточной коробки 1, происходит силовое воздействие через поршни на шток 12. Шток 12 вместе с вилкой 13 перемещаются и передвигают зубчатую муфту 14 в задаваемое активированным электромагнитным клапаном положение. В свою очередь, управляющие сигналы на исполнительный механизм 2 поступают от электронного блока управления 18 через вышеуказанные клапаны 3, 4, 5 путем подачи сжатого воздуха по подводящим трубопроводам 32, 33, 34 в полости пневмоцилиндра 11. Сигнал поступает в электронный блок управления 18 по CAN-шине, по ней проходит по всем системам автомобиля и фиксируется с датчиков 8, 9, 10, 21, 25, 26, 27, 28. Датчик 8 показывает сигнал о корректном положении исполнительного механизма 2, о нормальной работе раздаточной коробки 1. При включении повышенной передачи поступает сигнал на датчик 9, при пониженной передаче - на датчик 10. Датчики 9 и 10 выдают информацию о конкретном положении исполнительного механизма 2 переключения передач раздаточной коробки 1, о положении штока 12 и о состоянии самого исполнительного механизма 2 в электронный блок управления 18. В случае отсутствия каких-либо входных сигналов с датчиков 21, 25, 26, 27, 28 или их несоответствия условию переключения раздаточной коробки 1, несоответствия сигналов с датчиков 8, 9, 10 заданному положению рычага переключения передач 7, система анализирует и выдает информацию о наличии ошибки с рекомендациями об их устранении. При возникновении проблем в системе индикатор диагностики 29 начинает светиться и выдает водителю информацию о диагностике системы, возникших проблемах, о неисправности системы.
В системе заложен алгоритм в управлении по разрешению переключения раздаточной коробки 1, предусматривающий следующее: остановку ведущих колес автомобиля - уровень сигнала с датчика 21 вращения ведущих колес 22 соответствует отсутствию их угловой скорости; состояние тормозной системы 24 - блокировка ведущих колес 22 в остановленном состоянии, по сигналу датчика 25 педали тормоза нажатой полностью или по сигналу датчика 26 положения рычага тормоза, соответствующего положению «стоп»; состояние трансмиссии - отсутствие передачи вращения на ведущие колеса 22, по сигналу с датчика 27 скорости автомобиля соответствующего его остановке и по сигналу датчика 28 нейтрали коробки перемены передач, соответствующего положению включенной нейтрали коробки.
Работа системы при неподвижном автомобиле осуществляется следующим образом.
При неподвижном автомобиле на панели переключения 6 загорается индикатор диагностики 29 системы автоматической блокировки переключения раздаточной коробки 1 и светится в течение непродолжительного времени. Отсчет времени берется после достижения в тормозной системе 24 минимального допустимого давления. В первую очередь диагностируется при перемещении рычага переключения передач 7 на панели переключения 6 состояние раздаточной коробки 1 по сигналам с датчиков 8, 9, 10 обратной связи. Индикатор диагностики 29 на панели управления 6 гаснет при поступлении на электронный блок управления 18 сигналов с датчика 26 - о неподвижности автомобиля; с датчика 21 угловой скорости ведущих колес 22 - об отсутствии их угловой скорости (подтверждая сигнал датчика 26 тормоза остановки автомобиля); с датчиков 27 и 28, сигнализирующих об отсутствии движения автомобиля и о включенной нейтрали коробки перемены передач. Таким образом, погасший индикатор диагностики 29 свидетельствует об исправности системы. Если индикатор диагностики 29 на панели управления 6 продолжает гореть, это означает неисправность в системе. После того, как индикатор диагностики 29 гаснет, водитель может менять положение рычага переключателя передач 7 на панели управления 6 в соответствии с требуемой задачей.
При переводе рычага переключения передач 7 на панели управления 6 из начального положения повышенной передачи. Выбрав, и, переведя рычаг переключения передач 7 на панели управления 6 в положение нейтрали (или пониженной передачи), сигнал направляется в электронный блок управления 18. Электронный блок управления 18 выдает управляющий сигнал на электромагнитный клапан 3 (или 4) соответствующий выбранному положению рычага перключения передач 7 на панели управления 6. Открытие клапана 3 (или 4) приводит к подаче сжатого воздуха от ресивера 31 через трубопроводы 30 и 32 (или 33) в соответствующую полость пневмоцилиндра 11 исполнительного механизма 2 раздаточной коробки 1. Под действием сжатого воздуха поршень исполнительного механизма 2 перемещает шток 12 с вилкой 13, которая передвигает зубчатую муфту 14 в задаваемое активированным электромагнитным клапаном положение. Одновременно датчики 8, 9, 10 обратной связи отслеживают положение исполнительного механизма 2 и передают сигнал о включенном положении механизма в электронный блок управления 18. При сопоставлении сигнала о положении рычага переключения передач 7 и сигнала с датчиков 8, 9, 10 проводится проверка исполнения действия. Если положение рычага переключения передач 7 и сигнал с датчика 8 соответствуют друг другу, то индикатор диагностики 29 на панели управления 6 не загорается, и отключается подача сжатого воздуха. В противном случае, индикатор диагностики 29 загорается, свидетельствующий о неисправности в системе, и разрешение на движение автомобиля или подключению отбора мощности по причине неподготовленной к использованию раздаточной коробки 1 не выдается.
Работа системы при движении автомобиля осуществляется следующим образом.
При движении автомобиля с исправной системой, при определенном положении рычага переключения передач 7 на панели управления 6 по сигналам с датчиков 8, 9, 10 обратной связи, индикатор диагностики 29 не горит. Водитель переводит рычаг переключения передач 7 на панели управления 6 из положения повышенной передачи в положение пониженной передачи или нейтрали. При этом загорается индикатор диагностики 29 на панели управления 6.
При остановке автомобиля переключение коробки перемены передач в нейтральное положение, с датчиков систем подаются сигналы на электронный блок управления 18, подтверждающих остановку автомобиля. Индикатор диагностики 29 на панели управления 6 до этого горевший, гаснет. Погасший индикатор диагностики 29 свидетельствует о готовности системы к переключению передачи раздаточной коробки 1. Если индикатор диагностики 29 на панели управления 6 продолжает гореть, то показывает неисправность в системе. При погасшем индикаторе диагностики 29, водитель переключает рычаг переключения передач 7 на панели управления 6 в положение повышенной передачи. При остановке автомобиля и получении разрешения переключения передач в электронный блок управления 18 при выборе определенного положения нейтрали или пониженной передачи, соответствующий положению сигнал направляется в электронный блок управления 18. Затем, после выполнения разрешительного алгоритма, электронный блок управления 18 выдает управляющий сигнал на электромагнитный клапан 3 (или 4) соответствующий выбранному положению рычага переключения передач 7 на панели управления 6. Открытие электромагнитного клапана 3 (или 4) приводит к подаче сжатого воздуха от ресивера 31 через трубопроводы 30 и 32 (или 33), подается в соответствующую полость пневмоцилиндра 11 исполнительного механизма 2. Под действием сжатого воздуха поршень исполнительного механизма 2 перемещает шток 12 с вилкой 13, которая передвигает зубчатую муфту 14 в задаваемое активированным электромагнитным клапаном положение. Одновременно датчики 8, 9, 10 обратной связи отслеживают положение исполнительного механизма 2 переключения передач раздаточной коробки 1, и передают сигналы о включенном положении в электронный блок управления 18. Согласно поступающим сигналам с датчиков 8, 9, 10, проводится проверка исполнения действий. Если положение рычага переключения передач 7 и сигналы с датчиков 8, 9, 10 соответствуют друг другу, то индикатор диагностики 29 на панели управления 6 не загорается, и отключается подача сжатого воздуха через ранее открытый электромагнитный клапан 3 (или 4). В противном случае поступает сигнал, свидетельствующий о неисправности в системе, и разрешение на движение автомобиля или включения коробки перемены передач не выдается.
Данное техническое решение связанно с защитой от случайных или неверных действий водителя при переключении раздаточной коробки во время эксплуатации автомобиля.
Заявляемое техническое решение позволяет исключить аварийные переключения передачи РК напрямую водителем, повысить надежность и ресурс РК.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с применением ранее освоенных технологий.