СТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
STEP GEARBOX

Данное изобретение относится к ступенчатой коробке передач, в частности, для автомобиля, содержащей корпус коробки передач, ведущий вал и ведомый вал, которые предназначены для соединения друг с другом с различными передаточными отношениями, вал управления переключением передач, который установлен с возможностью поворота и сдвига в осевом направлении вдоль заданных путей между положениями, которые соответствуют различным передаточным отношениям ступенчатой коробки передач, а также, по меньшей мере, одну пару направляющих элементов, которые во взаимодействии предварительно задают указанные пути. Такая ступенчатая коробка передач известна, например, из DE 4110555 А1.
Эта известная ступенчатая коробка передач имеет корпус коробки, в котором проходит вал управления переключением передач, и вал управления переключением передач несет переключательный палец, который входит в прорезь штока вилки переключения передач для включения через шток вилки переключения передач одного из передаточных отношений коробки передач. Пара направляющих элементов образована с помощью подвижной с валом управления переключением передач гильзы и нагруженного пружиной шарика, который смонтирован в корпусе коробки и входит в сформированную в гильзе канавку.
Для включения передаточного отношения ступенчатой коробки передач водитель перемещает вал управления переключением передач обычно с помощью установленного в салоне автомобиля рычага выбора и управления переключением передач. Усилия, которые он при этом прикладывает к рычагу выбора и управления переключением передач, обеспечивают ему гаптическую обратную информацию о ходе процесса переключения. На основании различных конструкций коробки передач прохождение этих усилий обычно отличаются от одной модели автомобиля к другой, что требует от водителя при каждой смене модели автомобиля изменения привычек и вызывает сначала чувство неуверенности. Также ремонт коробки передач автомобиля может приводить к изменению прохождения усилий, что может вызывать у водителя сначала субъективное чувство недовольства ремонтом.
Задачей изобретения является создание конструкции для ступенчатой коробки передач, при которой, по меньшей мере, проще, чем в обычных ступенчатых коробках передач, можно создавать воспроизводимый ход усилий при движении переключения.
Задача решена тем, что в ступенчатой коробке передач указанного в начале вида, первый фланец разъемно закреплен на корпусе коробки передач и соединен с валом управления переключением передач в единый блок. За счет этого создается возможность испытания на блоке подвижности вала управления переключением передач и взаимодействия направляющих элементов без вызывания направляющим валом одновременно движения переключения, и можно, когда возникающие усилия отклоняются от ожидаемых значений, при необходимости выполнять исправления на блоке.
Вал управления переключением передач предпочтительно проходит через несущий второй направляющий элемент фланец.
Предпочтительно, перемещаемый вместе с валом управления переключением передач первый направляющий элемент имеет вершину, а смонтированный на фланце второй направляющий элемент имеет считываемый вершиной направляющий контур. Такой направляющий контур при тех же размерах блока может быть выполнен больше, чем в обратном случае, в котором расположенная неподвижно на корпусе вершина считывает соединенный с валом направляющий контур. Чем больше может быть выполнен направляющий контур, тем меньше влияние неизбежных неточностей изготовления направляющего контура на движение переключения.
Для обеспечения возможности простым образом оказывать влияние на подвижность вала управления переключением передач, предпочтительно предусмотрена возможность регулирования силы пружины, которая прижимает друг к другу направляющие элементы.
Предпочтительно, блок закреплен на корпусе коробки передач посредством крепления первого фланца на ответном образующем составную часть корпуса коробки передач втором фланце. При этом один из фланцев целесообразно имеет центрирующее тело, которое входит в ответную выемку соответствующего другого фланца для позиционирования блока относительно корпуса коробки передач.
В частности, центрирующее тело может быть частью первого фланца, причем в этом случае второй направляющий элемент целесообразно прикреплен к центрирующему телу.
Другие признаки и преимущества изобретения следуют из приведенного ниже описания примера выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи,
где на фиг.1 - разрез блока, содержащего вал управления переключением передач, фланец и направляющие элементы, частично введенного в частично изображенный корпус коробки передач;
фиг.2 - развертка образованных в гильзе блока канавок;
фиг.3 - часть блока согласно фиг.1, в увеличенном масштабе и в перспективе;
фиг.4 - фрагмент блока согласно фиг.3;
фиг.5 - разрез пружинной вставки согласно фиг.4;
фиг.6 - разрез альтернативного варианта выполнения пружинной вставки;
фиг.7 - часть блока из вала управления переключением передач и фланца согласно второму варианту выполнения;
фиг.8 - блок согласно фиг.7, на виде на его обращенную к корпусу коробки передач сторону;
фиг.9 - блок на виде параллельно валу управления переключением передач.
На фиг.1 показан в перспективе фланец 4, который является составной частью частично изображенного корпуса 25 коробки передач. Внутри корпуса 25, ниже показанного на фиг.1 фрагмента, расположена ступенчатая коробка передач с несколькими ступенями, точное выполнение которой, так же как корпуса 25 коробки передач за исключением фланца 4, не имеет значения для данного изобретения и поэтому подробно не поясняется. Вал 1 управления переключением передач показан в частично введенном через центральное отверстие фланца 4 внутрь корпуса 25 коробки передач положении. Вал 1 управления переключением передач соединен с фланцем 26, относительно которого он может поворачиваться и сдвигаться в осевом направлении в единый блок. Фланец 26 предусмотрен для монтажа на фланце 4 корпуса 25 коробки передач, например, с помощью винтов 32. В смонтированном положении фланца 26 охватывающие вал 1 муфты 2 и 3 удерживаются внутри корпуса 25 коробки передач для точного задания оси поворота и возвратно-поступательного движения вала 1 управления переключением передач. Выступающие между муфтами 2, 3 переключательные пальцы входят в зацепление с частями ступенчатой коробки передач для вызывания их переключательных движений. Движение вала 1 в свою очередь вызывается с помощью рычага 6 управления коробкой передач и рычага 7 переключения передач, которые находятся в зацеплении с выступающим за наружную сторону фланца 26 из корпуса коробки передач головным участком вала 1 управления переключением передач.
Положение двух фланцев 4, 26 относительно друг друга задано, среди прочего, с помощью имеющей форму плоского цилиндра шайбы 14, которая закреплена на обращенной к корпусу 25 коробки передач стороне фланца 26 и в смонтированном состоянии входит с геометрическим замыканием в отверстие фланца 4.
Радиус шайбы 14 и принимающего ее отверстия фланца 4 больше радиуса всех других входящих в корпус 25 коробки передач частей состоящего из фланца 26 и вала 1 узла, так что его без трудностей можно вводить через отверстие фланца 4 в корпус 25 коробки передач и монтировать в нем.
К обращенной от фланца 26 стороне шайбы 14 прикреплен фартук 5, который имеет примерно форму расширенного в середине сектора полого цилиндра с параллельной валу 1 осью. Фартук 5 может быть замкнут с образованием проходящей в виде кольца вокруг вала 1 гильзы; на практике он проходит вокруг вала 1 управления переключением передач на некоторый угол, который не существенно больше свободы поворотного движения вала 1 управления переключением передач. На обращенной к валу 1 управления переключением передач поверхности фартука 5 предусмотрены желобообразные углубления 9. Эти желобообразные углубления 9 являются отображением возможных путей переключения, по которым может двигаться вал 1 управления переключением передач при переключении между различными ступенями ступенчатой коробки передач.
На фиг.2 показана развертка этих желобков 9. Несколько желобков 9 образуют узор, который соответствует обычной щелевой кулисе. Имеется несколько параллельных желобков, называемых также боковыми желобками 13, и перпендикулярный боковым желобкам 13 пересекающий их основной желобок 12.
На фиг.3 показана в увеличенном масштабе головная зона вала 1 управления переключением передач и фартук 5. В привинченном на валу 1 управления переключением передач и движущемся вместе с ним кольце 15 вставлена пружинная вставка 10, из конца которой выступает сдвигаемый в радиальном направлении против силы пружины шарик 11. Шарик 11 обкатывается в желобках 9 фартука 5, причем пути, которые может проходить шарик 11, заданы показанной на фиг.2 формой (ходом) желобков 9.
На фиг.4 показаны, снова в увеличенном масштабе, пружинная вставка 10 и часть гильзы 5 во взаимодействии друг с другом. Шарик 11 входит в желобки 9 и задает тем самым переключательные движения, которые может выполнять вал 1. При этих переключательных движениях шарик 11 катится под давлением расположенной в пружинной вставке 10 пружины по дну желобков 9. Когда шарик 11 достигает конца одного из боковых желобков 13, то это соответствует положению вала 1, в котором в ступенчатой коробке передач включена передача; если шарик 11 находится в основном желобке 12, то ступенчатая коробка передач находится в нейтральном положении.
Желобки 12, 13 имеют в местах своего пересечения закругленные кромки, так что шарик 11 беспрепятственно и соответственно без перекосов может переходить из основного желобка 12 в один из боковых желобков 13 и обратно.
Как показано на фиг.4, гильза 5 имеет V-образно изогнутую в осевом направлении вала 1 форму, так что точка 16 на дне основного желобка 12 удалена дальше от оси вала 1, чем остальная часть основного желобка 12. К ней стремится шарик 11 под давлением пружины, когда коробка передач переключена в положение холостого хода, т.е. когда шарик 11 находится в основном желобке 12. За счет этого коробка передач стабильно удерживается в положении холостого хода и не может совершать нежелаемые движения переключения из положения холостого хода, например, на основании внешних сотрясений.
Аналогичным образом, так же как показано на фиг.4 для основного желобка 4, боковые желобки 13 могут также иметь локально изменяемые радиусы относительно оси вала 1. Так, например, они могут, с одной стороны, иметь, по меньшей мере, на центральном отрезке их длины увеличивающийся к основному желобку радиус для поддержки самостоятельного движения вала 1 из соответствующего передаче положения в положение холостого хода, прежде чем шарик покинет боковой желобок 13.
С другой стороны, они могут иметь на периферийном участке увеличивающийся к концу желобка 13 радиус, который поддерживает, как только шарик достигает этого периферийного участка, самостоятельное движение шарика в соответствующее включенной передачи положение.
Величина усилия, которое возвращает отпущенный вал управления переключением передач в положение холостого хода или которое должен прикладывать водитель для перевода вала 1 управления переключением передач в соответствующее включенной передачи положение, зависит от силы пружины, с помощью которой шарик 11 прижимается ко дну желобков 9. Поскольку вал 1 управления переключением передач соединен с пружинной вставкой 10 и несущим фартук 5 фланцем 26 в единый блок, то уже в этом блоке действует сила пружины, перед установкой вала 1 управления переключением передач в корпус 25 коробки передач, в отличие от обычной коробки передач, в которой соответствующие пружинные вставки монтируются в корпусе коробки передач. Таким образом, оказываемое пружинной вставкой на вал 1 управления переключением передач усилие противодействия (возвратное усилие) можно без искажений измерять с помощью сопротивления переключению коробки передач и при необходимости устанавливать на желаемое значение.
Регулирование силы пружины возможно, например, в показанной в разрезе на фиг.5 конструкции пружинной вставки 10. Имеющая по существу форму полого цилиндра оболочка (боковая стенка) 27 вставки снабжена на одном конце внутренней резьбой, в которую ввинчено дно 28 вставки. Между дном 28 вставки и удерживающим с возможностью поворота шарик 11 головным участком 29 пружинной вставки вставлена пружина 30 сжатия, которая отдавливает головной участок 29 от дна 28 вставки и к фартуку 5 (не изображен на фиг.5). Давление, которое оказывает пружина 30 сжатия на головную часть 29 в его заданном положении, зависит от расстояния между головным участком 29 и дном 28 вставки, т.е. от того, насколько далеко дно 28 вставки ввинчено в оболочку 27 вставки.
Для осуществления перестановки дна 28 вставки, необходимо извлечь его из кольца 15; однако за счет того, что задний конец оболочки 27 вставки опирается на заплечик 31 принимающего пружинную вставку отверстия кольца 15, положение пружинной вставки 10 можно в любое время восстанавливать.
Согласно одному упрощенному варианту выполнения, оболочка вставки и дно вставки могут также образовывать жесткий блок; в этом случае можно регулировать прикладываемую пружиной 30 к фартуку 5 силу с помощью подкладываемых шайб или колец, которые вводятся между пружинным вставкой и дном отверстия или заплечиком 31.
Другой вариант выполнения пружинной вставки 10, который позволяет регулировать прикладываемое шариком 11 к фартуку усилие при смонтированной пружинной вставке, показан на фиг.6.
Размещенная в отверстии кольца 15 пружинная вставка 10 показана наполовину в разрезе и наполовину на виде сбоку. Она имеет оболочку 27 вставки, которая несет на своей утопленной в отверстие зоне наружную резьбу, которая входит в ответную внутреннюю резьбу отверстия кольца 15. На переднем конце оболочки 27 вставки сформирован шестигранник 33, который позволяет непрерывно поворачивать смонтированную в отверстии пружинную вставку 10 и тем самым регулировать глубину ее вхождения так, что сила, с которой сдавленная между выполненным за одно целое с оболочкой 27 вставки дном 28 и головным участком 29 пружина 30 сжатия прижимает головной участок 29 к заплечику 5, принимая желаемое значение.
На фиг.7 показана часть предусмотренного для монтажа на фланце корпуса коробки передач, содержащего фланец 26 и вал 1 управления переключением передач блока, согласно второму варианту выполнения изобретения. Части этого варианта выполнения, которые соответствуют частям вариантов выполнения, описание которых было приведено выше со ссылками на предшествующие чертежи, обозначены теми же позициями, и их описание повторно не приводится. Показанный на фиг.7 блок имеет дополнительный фиксирующий элемент в виде пружинной вставки 18 с шариком 17, который взаимодействует с другими вторыми контурами фартука 5'. Фартук 5' может быть выполнен за одно целое с фартуком 5 или же независимо от него может быть смонтирован на фланце 26. Пружинная вставка 18, так же как пружинная вставка 10, вставлена в свинченное с валом 1 кольцо 15.
На фиг.8 и 9 показаны части блока согласно фиг.7 на виде от корпуса коробки передач и соответственно на виде вдоль вала 1 изнутри корпуса коробки передач. Расположенные противоположно с осевым смещением пружинные вставки 10, 18 не изображены на фиг.8; вместо них видны лишь принимающие их отверстия. На фиг.9 пружинная вставка 10 закрыта переключательным пальцем 8. Лежащий напротив пружинной вставки 18 фартук 5' имеет центральный желобок 19, который проходит параллельно продольной оси 22 вала 1. Положение желобка 19 в окружном направлении фартука 5' выбрано так, что положение, которое принимает вал 1, когда шарик 17 пружинной вставки 18 находится в желобке 19, соответствует положению холостого хода ступенчатой коробки передач. В этом случае шарик 11 находится в показанном на фиг.2 основном желобке 12.
Желобок 19, как показано на фиг.8, окружен двумя нисходящими по сторонам рампами 20, 21. Когда вал 1 поворачивается вокруг своей оси 22, то шарик 17 пружинной вставки 18 катится или скользит по одной из рамп 20, 21 соответственно, в то время как шарик 11 одновременно движется вдоль одного из показанных на фиг.2 боковых желобков 13. При этом разгружается пружинная вставка 18. Наконец, шарик 17 достигает положения покоя у основания 23 или 24 рампы 20 или 21. Это положение покоя соответствует включенной передаче коробки передач. Тем самым облегчается переключение коробки передач в желаемую передачу и тем самым повышается комфорт переключения.
Поскольку скользящая по рампе 20 или 21 пружинная вставка 18 нагружает вал 1 крутящим моментом, который стремится вернуть его в положение покоя, то нет необходимости в создании соответствующего крутящего момента с помощью пружинной вставки 10, как в показанном на фиг.1 варианте выполнения. Поэтому боковые желобки 13 могут проходить с постоянным радиусом, и подъем основного желобка 12 может соответствовать полной свободе перемещения пружинной вставки 10. Таким образом, за счет увеличения подъема основного желобка 12 по сравнению с показанным на фиг.1 вариантом выполнения, можно при том же модуле упругости пружины прикладывать большее перестановочное усилие в осевом направлении вала 1.
Поскольку в этом варианте выполнения вызывающие сдвиг в осевом направлении или соответственно поворот вала 1 противодействующие силы создаются различными пружинными вставками 10, 18, то за счет регулирования этих пружинных вставок 10, 18 существует возможность регулирования этих сил противодействия независимо друг от друга, за счет чего дополнительно облегчается воспроизведение заданного хода прикладываемого водителем в процессе переключения переключательного усилия.
Как показано на фиг.7, пружинные вставки 10 и 18 смещены относительно друг друга в окружном направлении вала 1 примерно на 180°. Силы, которые прикладываются, с одной стороны, шариком 11 пружинной вставки 10 и, с другой стороны, шариком 17 пружинной вставки 18 к фартукам 5, 5', по меньшей мере, частично компенсируют друг друга, так что за счет этого между валом 1 и фланцем 26 имеются лишь небольшие или вообще отсутствуют силы опоры.
Перечень позиций
1 Вал
2 Муфта
3 Муфта
4 Фланец
5 Фартук
6 Рычаг управления
7 Рычаг переключения передач
8 Переключательный палец
9 Желобок
10 Пружинная вставка
11 Шарик
12 Основной желобок
13 Боковой желобок
14 Шайба
15 Кольцо
16 Точка
17 Шарик
18 Пружинная вставка
19 Желобок
20 Рампа
21 Рампа
22 Продольная ось вала 1
23 Основание рампы 20
24 Основание рампы 21
25 Корпус коробки передач
26 Фланец
27 Оболочка вставки
28 Дно вставки
29 Головной участок
30 Пружина сжатия
31 Заплечик
32 Винт
33 Шестигранник