СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ СТУПЕНЧАТОЙ ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И УСТРОЙСТВО БЛОКИРОВКИ МЕХАНИЗМА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ ЭТОЙ СИСТЕМЫ
SYSTEM OF AUTOMATIC GEARSHIFTING IN AUTOMOTIVE STEPPED TRANSMISSION AND ITS GEARSHIFTING INTERLOCKING DEVICE

Изобретение относится к области бронетанковой техники и может быть использовано в военных гусеничных машинах (ВГМ), имеющих ступенчатую трансмиссию.
Известна система автоматического переключения передач ступенчатой трансмиссии транспортного средства (см. патент РФ к изобретению №2259505 по кл. F16Н 59/02, В60К 41/06, опубл. 27.08.2005 г., бюл. №24), выбранная в качестве прототипа, содержащая расположенный в корпусе механизм переключения передач, включающий блокировку включения пониженных передач с электромагнитом, электродвигатель, вал которого соединен с червяком, червячное колесо с профильным торцевым кулачком и ведущим пальцем, делительный диск с радиальными пазами, двуплечий вильчатый рычаг с роликом, потенциометрические датчики, один из которых установлен на валу червячного колеса, а другой - на валу делительного диска, подпружиненный вал, кинематически соединенный с двуплечим вильчатым рычагом, выходной вал, на котором установлен рычаг переключения передач, кинематически соединенный с подпружиненным валом, гребенку с фиксирующими пазами и расположенным на ней конечным выключателя вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки. Система использует датчики транспортного средства, датчики органов управления, электромагнит управления давлением масла. В состав системы также входит электронный блок системы автоматического переключения передач, который обрабатывает сигналы с датчиков и управляет работой электродвигателя и электромагнитов.
Недостатком известной системы автоматического переключения передач (далее - система) является то, что при повышении усилий в приводе управления коробкой передач транспортного средства и в механизме переключения передач системы, возникающих из-за налипания пыли и грязи на их подвижные части, а также вследствие их износа в ходе эксплуатации транспортного средства, усилия пружины подпружиненного вала недостаточно для введения рычага переключения передач в фиксирующий паз гребенки.
Это приводит к тому, что конечный выключатель вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки не срабатывает, что приводит к блокированию формирования команд электронного блока системы на переключение передач. В этом случае при режимах движения, соответствующих алгоритму работы электронного блока на переключение передач, переключения не происходит, что снижает эффективность системы, т.к. требуется вмешательство водителя.
Также в случаях, когда в начальной фазе работы системы на переключение передач, в момент, когда рычаг переключения передач выведен из фиксирующего паза гребенки, но ведущий палец червячного колеса не взаимодействует с соответствующим радиальным пазом делительного диска, рычаг переключения передач и делительный диск под воздействием внешних факторов, таких, например, как неосторожные действия водителя, вибрация, толчки, возникающие при движении транспортного средства по пересеченной местности, могут провернуться вокруг своей оси, при этом ведущий палец червячного колеса не попадет в этот радиальный паз делительного диска, а упрется в тело диска, что приведет к заклиниванию червячной передачи и к потере работоспособности механизма как в автоматическом, так и в ручном режимах.
Повышение усилия пружины подпружиненного вала нецелесообразно, т.к. приведет к повышенным усилиям на рычаге переключения передач при движении транспортного средства в ручном режиме и, как следствие, к повышенной утомляемости водителя.
Известно также устройство блокировки механизма переключения передач (в прототипе - блокировка избирателя передач), например, от защелки педали остановочного тормоза, примененное в танке (см. «Танк Т-72А». Техническое описание и инструкция по эксплуатации, кн.2, ч.1, стр.431-432, рис.227), выбранное в качестве прототипа, содержащее жестко закрепленную на днище корпуса танка плиту с осью, рычаг переключения передач, рычаг блокировки, закрепленный на оси плиты с возможностью поворота относительно плиты и взаимодействия с внутренней поверхностью окна и боковой поверхностью рычага переключения передач, соединенный посредством троса с тягой защелки педали остановочного тормоза, регулировочную вилку, возвратную пружину.
При заторможенном танке рычаг блокировки взаимодействует с внутренней поверхностью окна в рычаге переключения передач, стопоря его в положении нейтральной передачи. Когда рычаг переключения передач находится в положении передачи, отличной от нейтральной, педаль остановочного тормоза не стопорится защелкой из-за упирания рычага блокировки в боковую поверхность рычага переключения передач.
Недостатком известного устройства является то, что оно не позволит разместить в танке систему, имеющую механизм переключения передач больших габаритов, чем у установленного в танке избирателя передач, без доработки рядом расположенного внутреннего топливного бака, приводящей к уменьшению объема топлива и, как следствие, снижению запаса хода.
Кроме того, оснащение существующего парка танков системой с известным устройством блокировки механизма переключения передач требует значительных временных затрат на проведение демонтажно-монтажных работ, т.к. для установки системы необходимо предварительно демонтировать башню, внутренний топливный бак, затем установить систему, доработанный бак и смонтировать башню.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности и надежности системы, а также оснащение транспортных средств системой с устройством блокировки механизма переключения передач, установка которых не приведет к снижению запаса хода транспортного средства и значительно снизит объем демонтажно-монтажных работ.
Поставленная задача решается тем, что в системе автоматического переключения передач ступенчатой трансмиссии транспортного средства, содержащей расположенный в корпусе механизм переключения передач, включающий блокировку включения пониженных передач с электромагнитом, электродвигатель, вал которого соединен с червяком, червячное колесо с профильным торцевым кулачком и ведущим пальцем, делительный диск с радиальными пазами, двуплечий вильчатый рычаг с роликом, потенциометрические датчики, один из которых установлен на валу червячного колеса, а другой - на валу делительного диска, подпружиненный вал, кинематически соединенный с двуплечим вильчатым рычагом, выходной вал, на котором установлен рычаг переключения передач, кинематически соединенный с подпружиненным валом, гребенку с фиксирующими пазами и расположенным на ней конечным выключателем вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки, датчики транспортного средства, датчики органов управления, электромагнит управления давлением масла, электронный блок системы автоматического переключения передач, обрабатывающий сигналы с датчиков и управляющий работой электродвигателя и электромагнитов, - червячное колесо дополнительно снабжено профильным радиальным кулачком, расположенным на колесе со стороны, противоположной профильному торцевому кулачку, с возможностью взаимодействия с лунками, выполненными на радиальной поверхности делительного диска, а вал червячного колеса снабжен профильным торцевым кулачком, расположенным с возможностью взаимодействия с роликом двуплечего вильчатого рычага.
Поставленная задача решается также и тем, что устройство блокировки механизма переключения передач системы, содержащее жестко закрепленную на днище корпуса транспортного средства плиту с осью, рычаг переключения передач, рычаг блокировки, закрепленный на оси плиты с возможностью поворота относительно плиты и взаимодействия с внутренней поверхностью окна и боковой поверхностью рычага переключения передач, соединенный посредством троса с тягой защелки педали остановочного тормоза, регулировочную вилку, возвратную пружину, - выполнено в виде жестко закрепленной на корпусе механизма переключения передач опоры, включающей стопор, кинематически соединенный с тягой защелки педали остановочного тормоза, расположенный с возможностью взаимодействия с делительным диском с радиальными пазами системы.
Кроме того, опора снабжена упорным элементом, расположенным с возможностью взаимодействия со стопором.
Кроме того, стопор взаимодействует с делительным диском через тела качения.
Заявленные технические признаки существенны, так как они влияют на достигаемый технический результат.
При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявленные систему и устройство, не были выявлены. Это позволяет сделать вывод о том, что заявленные система и устройство обладают новизной и не следуют явным образом из существующего уровня техники.
Предлагаемые технические решения могут быть использованы на машиностроительных заводах, производящих выпуск ВГМ со ступенчатой трансмиссией, а также в местах эксплуатации при оснащении ранее выпущенных ВГМ с известным устройством блокировки механизма переключения передач системой, поэтому оно промышленно применимо.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображено размещение механизма переключения передач системы и устройства блокировки механизма переключения передач на транспортном средстве; на фиг.2 изображен механизм переключения передач; на фиг.3 изображен вид А фиг.2; на фиг.4 изображен вариант устройства блокировки механизма переключения передач.
Система состоит из электронного блока, управляющего электродвигателем механизма переключения передач, электромагнитом блокировки включения пониженных передач и электромагнитом управления давлением масла, датчиков транспортного средства - датчика скорости движения транспортного средства, датчика оборотов двигателя, датчика температуры охлаждающей жидкости, датчиков органов управления - датчика положения педали подачи топлива, датчиков исходного положения рычагов поворота, датчиков механизма переключения передач - датчика цикла, установленного на валу червячного колеса, датчика номера включенной передачи, установленного на валу делительного диска, конечного выключателя вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки, механизма переключения передач.
Механизм 1 переключения передач состоит из корпуса 2, снаружи которого размещены гребенка 3 с фиксирующими пазами и расположенным на ней конечным выключателем 4 вывода рычага 5 переключения передач из фиксирующих пазов гребенки 3, электродвигатель 6, электромагнит 7 блокировки включения пониженных передач, рычаг 8 устройства блокировки механизма 1 переключения передач от защелки 9 педали остановочного тормоза, выходной вал 10 механизма 1 переключения передач, кинематически соединенный с приводом управления коробкой передач транспортного средства (в настоящем изобретении не рассматривается) и на котором крепится рычаг 5 переключения передач. Внутри корпуса 2 размещены червяк 11, соединенный с валом электродвигателя 6, червячное колесо 12, двуплечий рычаг 13 с роликом 14 и делительный диск 15, связанный посредством зубчатой передачи 16 с подпружиненным валом 17, который установлен соосно с выходным валом 10 и имеет возможность осевого перемещения.
Подпружиненный вал 17 кинематически соединен с двуплечим рычагом 13 и рычагом 5 переключения передач.
На одном торце червячного колеса 12 размещены ведущий палец 18 и профильный радиальный кулачок 19, на другом - профильный торцевой кулачок 20, с этой же стороны на валу червячного колеса 12 размещен профильный торцевой кулачок 21. На другом конце вала червячного колеса 12 установлен датчик 22 цикла переключения передач. Цикл переключения передач осуществляется за один оборот червячного колеса 12, за время которого происходит переключение на одну повышенную или одну пониженную передачу.
1
2
На делительном диске 15 выполнены пазы «а» для взаимодействия с ведущим пальцем 18 во время переключения передачи и лунки «б» для взаимодействия с рабочими поверхностями «в» и «в» профильного радиального кулачка 19 во время переключения передачи. На валу делительного диска 15 размещен датчик 23 номера включенной передачи.
Устройство блокировки механизма 1 переключения передач предотвращает включение передачи на заторможенном транспортном средстве. Включение передачи возможно только после растормаживания транспортного средства, а затормаживание возможно только после установки рычага переключения передач в нейтральное положение.
Устройство блокировки механизма 1 переключения передач состоит из стопора 24, например поворотного исполнения, расположенного в опоре 25 с возможностью взаимодействия с лункой «г», выполненной на делительном диске 15, возвратной пружины 26, закрепленной на корпусе 2 и взаимодействующей с рычагом 8, закрепленным на стопоре 24 и соединенным тросом 27 через регулировочную вилку 28 с тягой 29 защелки 9 педали 30 остановочного тормоза.
Для ограничения угла поворота стопора 24 в опоре 25 может размещаться упорный элемент, например выступ «д», с возможностью взаимодействия с лыской «е» стопора 24 в конечных положениях стопора.
Для снижения трения и износа рабочих поверхностей стопора 24 и делительного диска 15 между ними могут размещаться шарики 31.
При поворотном исполнении стопор 24 выполнен с выступом «ж».
Работа системы
При включенной системе электронный блок обрабатывает сигналы, поступающие к нему от датчиков транспортного средства, органов управления, механизма переключения передач. Когда режимы движения транспортного средства соответствуют заданному алгоритму работы электронного блока и возможно включение высшей или низшей передачи, в электронном блоке формируется и выдается команда на подачу питания на электродвигатель механизма переключения передач. При подаче питания на электродвигатель последний начинает вращать соединенный с ним червяк, и механизм переключения передач начинает работать следующим образом.
1
При повороте червячного колеса 12 в направлении, указанном стрелкой «и», одновременно поворачивается профильный радиальный кулачок 19, рабочая поверхность «в» профильного радиального кулачка 19 входит в контакт с одной из лунок «б» делительного диска 15. Диск застопорен. Ролик 14, установленный на верхнем конце двуплечего рычага 13, обкатываясь по профилю торцевого кулачка 20, поворачивает рычаг 13, при этом нижний конец рычага 13 перемещает подпружиненный вал 17 в осевом направлении, последний, в свою очередь, выводит рычаг 5 переключения передач из фиксирующего паза гребенки 3.
1
При дальнейшем повороте червячного колеса 12 рабочая поверхность «в» профильного радиального кулачка 19 выходит из контакта с лункой «б» делительного диска 15, расстопоривая его, а ведущий палец 18 входит в паз «а» делительного диска 15 и поворачивает его на один шаг. Делительный диск 15 через зубчатую передачу 16 поворачивает подпружиненный вал 17, при этом происходят перемещение выведенного из фиксирующего паза гребенки 3 рычага 5 переключения передач от одного паза к другому и поворот выходного вала 10.
2
При дальнейшем повороте червячного колеса 12 рабочая поверхность «в» профильного радиального кулачка 19 входит в зацепление с соответствующей лункой «б» делительного диска 15 и стопорит его. Профильный торцевой кулачок 20 перестает воздействовать на ролик 14 двуплечего рычага 13. Под действием пружины подпружиненного вала 17 рычаг 5 переключения передач вводится в фиксирующий паз гребенки 3, фиксируя включенную передачу.
В случаях, когда усилия пружины подпружиненного вала 17 недостаточно для ввода рычага 5 переключения передач в фиксирующий паз гребенки 3, профильный торцевой кулачок 21, поворачиваясь совместно с червячным колесом 12, рабочей поверхностью воздействуя через ролик 14, двуплечий рычаг 13 и подпружиненный вал 17 на рычаг 5 переключения передач, принудительно введет рычаг 5 в фиксирующий паз гребенки 3. Этим предотвращается блокирование работы системы по сигналу с конечного выключателя 4 вывода рычага 5 переключения передач из фиксирующих пазов гребенки 3.
2
Далее рабочая поверхность «в» профильного радиального кулачка 19 выходит из зацепления с соответствующей лункой «б» делительного диска 15 и снимает диск со стопора, что обеспечивает возможность переключения передач водителем при выключенной системе.
Фиксация профильным радиальным кулачком 19 делительного диска 15 на момент, когда рычаг 5 переключения передач не зафиксирован в пазу гребенки 3, а ведущий палец 18 не взаимодействует с пазом «а» делительного диска 15, препятствует смещению рычага 5 переключения передач вместе с делительным диском 15 под воздействием внешних факторов, таких, например, как неосторожные действия водителя, вибрация, толчки, возникающие при движении по пересеченной местности, и предотвращает заклинивание червячной передачи вследствие упирания пальца 18 червячного колеса 12 в тело делительного диска 15.
При вращении червячного колеса в направлении, противоположном указанному стрелкой «и», механизм работает аналогичным образом.
1
2
При отключенной системе механизм 5 переключения передач находится в исходном положении, при этом ведущий палец 18 червячного колеса 12 не контактирует с пазами «а» делительного диска 15, рабочие поверхности «в» и «в» профильного радиального кулачка 19 не контактируют с лунками «б» делительного диска 15, а профильные торцевые кулачки 20 и 21 не воздействуют на ролик 14 двуплечего рычага 13. В этом положении рычаг 5 переключения передач находится в фиксирующем пазе гребенки 3 и удерживается в нем пружиной подпружиненного вала 17, что обеспечивает переключение передач в ручном режиме.
Устройство блокировки механизма 1 переключения передач работает следующим образом.
При постановке педали 30 остановочного тормоза на защелку 9 тяга 29 через регулировочную вилку 28, трос 27, рычаг 8, преодолевая усилие возвратной пружины 26, поворачивает стопор 24, который выступом «ж» взаимодействует с делительным диском 15.
Если рычаг 5 переключения передач установлен в нейтральное положение, то выступ «ж» стопора 24 входит в расположенную напротив лунку «г» делительного диска 15 и весь механизм 1 переключения передач с рычагом 5 переключения передач блокируется на нейтральной передаче, чем исключается возможность переключения передач, а педаль 30 фиксируется в заторможенном положении защелкой 9 остановочного тормоза.
Для обеспечения включения передачи необходимо снять педаль 30 остановочного тормоза с защелки 9, при этом под воздействием возвратной пружины 26 механизм 1 переключения передач расстопоривается.
Если рычаг 5 переключения передач находится в положении включенной передачи, кроме нейтральной, то выступ «ж» стопора 24 будет упираться в делительный диск 15 и препятствовать повороту стопора 24 с рычагом 8, при этом постановка педали 30 остановочного тормоза на защелку 9 становится невозможной.