Механизм автоматического выбора и переключения передач в механической коробке передач
MECHANISM FOR AUTOMATIC SELECTION AND GEAR SHIFTING IN MECHANICAL GEARBOX

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к устройствам управления коробкой передач транспортного средства.
Известно исполнительное устройство для автоматического управления механической коробкой передач транспортного средства, содержащее два противоположно расположенных исполнительных механизма с общим корпусом, с помощью которого выполняется выбор передачи. Два исполнительных механизма переключения передач установлены на корпусе трансмиссии, в котором рычаг переключения поддерживается шариком. Рычаг переключения в нейтральном положении удерживается двумя диаметрально противоположными подпружиненными болтами, опирающимися на хомуты, установленные в корпусе коробки передач. Сферический конец рычага переключения взаимодействует с поршнями исполнительных механизмов. В нейтральном положении рычага переключения электромагнитные клапаны переключаются таким образом, что камеры давления исполнительных механизмов соединены с баком гидравлической среды. Когда рычаг переключения поворачивается против часовой стрелки, один из электромагнитных клапанов переключается таким образом, что гидравлическая среда протекает под давлением в соединенную с ним камеру давления и, таким образом, выталкивает ее поршень из корпуса. Другой электромагнитный клапан не переключается и при повороте рычага переключения движущимся поршнем, противоположно расположенный поршень возвращается в положении упора. При повороте рычага переключения по часовые стрелки процесс переключения происходит в обратном порядке. Чтобы вернуть рычаг переключения в нейтральное положение, оба электромагнитных клапана переключаются в положение переключения, при котором обе камеры давления нагружены давлением системы, при этом один из упомянутых болтов, предварительно напряженный соответствующей пружиной, поворачивает рычаг переключения в нейтральное положение (US 5878622, МПК F16H 61/30, опубл. 09.03.1999).
Недостатком известного технического решения является сложность конструкции.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является механизм автоматизированного переключения передач в механической ступенчатой коробке передач, закрепленный на корпусной детали коробки передач, содержащий установленные с перекрещивающимися под прямым углом осями шток включения передач и шток выбора передач, пневмополости с закрепленными на концах штоков поршнями, закрытые с торцов крышками, соединенными с бортовой пневмосистемой, датчики определения положения рычага, при этом каждый из штоков в средней части соединен с симметрично расположенным относительно штоков рычагом, а рычаг на штоке выбора передач установлен подвижно, в качестве поршней используют диафрагмы, шток выбора имеет паз, в котором размещается головка рычага с возможностью поворота на необходимый угол вдоль оси штока включения передач, при этом на концах штоков, не содержащих пневмополостей, с помощью упорных колец и фланцев закреплены возвратные пружины, а датчики выполнены бесконтактными и имеют поворачивающиеся относительно своей оси активаторы, которые при опускании кинематически связанных с ними подвижных роликов-толкателей в выполненные на штоках канавки воздействуют на датчики (RU 2192973, МПК В60К 20/00; В60К 20/02, опубл. 20.11.2002).
Недостатком известного технического решения является невозможность его использования в коробках передач, имеющих количество ступеней переключения передач более трех.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является расширение функциональных возможностей механизма автоматического выбора и переключения передач в механической коробке передач.
Технический результат заключается в увеличении количества ступеней переключения передач и достигается за счет того, что в механизме автоматического выбора и переключения передач в механической коробке передач, закрепленном на корпусе коробки передач и содержащем шток выбора передач, на одном конце которого расположено устройств выбора передач, а на другом конце - возвратная пружина, механизм переключения передач, рычаг переключения, установленный подвижно на штоке выбора передач и связанный со штоком переключения передач, датчики, устройство выбора передач выполнено в виде установленных в цилиндре двух поршней, один из которых закреплен на штоке выбора передач неподвижно, а другой установлен с возможностью перемещения, а механизм переключения передач выполнен в виде двухстороннего поршня, расположенного перпендикулярно штоку выбора передач, взаимодействующего с рычагом переключения передач и имеющего датчики, при этом шток переключения передач расположен в корпусе коробки передач.
Механизм снабжен устройством управления датчиками.
Отличительные признаки, заключающиеся в том, что устройство выбора передач выполнено в виде установленных в цилиндре двух поршней, один из которых закреплен на штоке выбора передач неподвижно, а другой установлен с возможностью перемещения, а механизм переключения передач выполнен в виде двухстороннего поршня, расположенного перпендикулярно штоку выбора передач, взаимодействующего с рычагом переключения передач и имеющего датчики, при этом шток переключения передач расположен в корпусе коробки передач, позволили увеличить количество ступеней переключения передач, и, как следствие, расширить функциональные возможности механизма автоматического выбора и переключения передач в механической коробке передач.
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 условиям патентоспособности изобретения: новизна и изобретательский уровень.
Заявляемое техническое решение иллюстрируется чертежами: фиг. 1 - механизм автоматического выбора и переключения передач в механической коробке передач, в разрезе; фиг. 2 - вид А на фиг. 1;
фиг. 3 - показана схема выбора и переключения передач.
Механизм автоматического выбора и переключения передач в механической коробке передач содержит корпус 1, закрепленный на корпусе 2 коробки передач (КП). В корпусе 1 установлены шток 3 выбора передач и механизм переключения передач.
На одном конце штока 3 выбора передач установлена возвратная пружина 4, зафиксированная на штоке 3 посредством шайб 5 и стопорных колец 6.
На другом конце штока 3 установлено устройство выбора передач, выполненное в виде цилиндра 7, в котором установлены поршень 8 и поршень 9. Поршень 8 зафиксирован на штоке 3 посредством стопорных колец 10. Поршень 9 установлен на штоке 3 с возможностью перемещения как относительно штока 3 и цилиндра 7, так и шток 3 может свободно перемещаться относительно поршня 9. Полость цилиндра 7 закрыта крышками 11 и 12. Поршни 8 и 9 разделяют цилиндр 7 между крышками 11 и 12 на полости А, В и С, в которые подается под давлением рабочая среда (воздух или жидкость), перемещающая поршни 8 и 9 со штоком 3 в выбранном направлении, либо выбор может осуществляться электромеханическим воздействием. На конце штока 3 установлено устройство 13 управления датчиками 14 выбора требуемой передачи.
Механизм переключения передач выполнен в виде установленного в корпусе 1 двухстороннего поршня 15 с полостями 16 и 17 для подачи рабочей среды и с возвратными пружинами. Механизм переключения передач расположен перпендикулярно штоку 3 выбора передач и снабжен датчиками 18, подающими сигнал на подачу рабочей среды в полость 16 или 17.
На штоке 3 установлен подвижно рычаг переключения 19, который взаимодействует с двухсторонним поршнем 15 и связан со штоком 20 переключения передач, расположенным в корпусе 2 коробки передач. Рычаг переключения 19 может быть связан со штоком 20 переключения передач, посредством зубчатого зацепления или системы рычагов. «Нейтральное положение» рычага переключения 19 в зависимости от количества передач и схемы выбора передач, может быть разным, в зависимости от алгоритма, выбранного конструктором. В рассматриваемом случае «Нейтральное положение - выбор третьей - четвертой передачи».
На штоке 20 установлены вилки 21, при этом шток 20 имеет возможность свободно перемещаться в вилках 21. Вилки 21 устроены таким образом, что шток 20 только в одном из положений, выбранном устройством выбора перемещает их, посредством поршня 15 в сторону выбранной передачи.
На установленных в корпусе 2 коробки передач входном валу 22 и на выходном валу 23, установлены датчики 24 и 25 соответственно. Датчики 24 и 25 считывают информацию о числе оборотов входного 22 и выходного вала 23, а также определяют, какой режим движения осуществляется в каждый конкретный момент времени - разгон, установившееся движение или замедление. После определения режима движения, датчик 24 подает сигнал на электронный блок 26 управления.
Работа механизма выбора и переключения передач в механической коробке передач осуществляется следующим образом.
При трогании транспортного средства (ТС) с места, выбирается первая передача посредством датчика 14, подающего сигнал на подачу рабочей среды в соответствующую полость (А или Б или С) устройства выбора передач и, после выбора передачи, подается сигнал посредством датчика 18 на подачу рабочей среды в полость 16 или 17 поршня 15 для включения первой или второй передачи. При разгоне ТС датчик 25 считывает обороты выходного вала 23, а датчик 24 считывает увеличившиеся до требуемого значения обороты входного вала 22, после чего происходит выбор и включение следующей передачи.
Например, в начале движения транспортного средства рычаг переключения 19 и шток 20 выбора передач установлены в положение - «нейтральное положение - выбор третьей - четвертой передачи». Чтобы выбрать положение «первая - вторая» передачи, необходимо подать рабочую среду в полости А и С, после этого подается рабочая среда в полости поршня 15: в полость 17 для включения первой передачи, а в полость 16 для включения второй передачи. После разгона ТС происходит выключение второй передачи и устройство выбора передач устанавливает рычаг 19 и шток 20 в «нейтральное положение», затем подается рабочая среда в полость 17 и включается третья передача. По достижении требуемых для уверенного разгона оборотов входного вала 22 происходит включение четвертой передачи, посредством подачи рабочей среды в полость 16. Продолжение разгона, следовательно, и увеличение оборотов входного вала 22 и выходного вала 23, считанное датчиками 24 и 25, подается сигналом от датчиков 24 и 25 на выключение четвертой передачи и установку рычага 19 и штока 20 в «нейтральное положение». В это время рабочая среда подается в полости А и В и происходит перемещение рычага 19 в положение «выбор пятой-шестой передачи», после чего рабочая среда подается в полость 17 и происходит включение пятой передачи. При продолжении разгона датчики 24 и 25 дадут сигнал на выключение пятой передачи и датчик 18 подаст сигнал на подачу рабочего тела в полость 16 поршня и произойдет включение шестой передачи.
Таким образом, переключаются при разгоне шесть передач. В случае замедления движения, например, на подъем, переключение происходит в обратной последовательности. При снижении оборотов входного вала 22 датчики 24 и 25 подадут сигнал на включение низшей передачи в КП. Выбор передач будет происходить аналогично выбору при разгоне, только в обратной последовательности.
Задний ход включается следующим образом: после сигнала от одного из датчиков 14, рабочая среда поступает в полость С. После выбора передачи, подается сигнал на подачу рабочей среды в полость 16. В результате чего шток 20 вместе с вилкой 21 перемещаются и входят в зацепление с шестерней заднего хода 27 и включается «задний ход».
Заявляемое техническое решение позволяет расширить функциональные возможности механизма автоматического выбора и переключения передач в механической коробке передач.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.