СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ В МЕХАНИЧЕСКОЙ СТУПЕНЧАТОЙ КОРОБКЕ ПЕРЕДАЧ
AUTOMATED GEAR SHIFTING SYSTEM IN MANUAL FIXED-RATIO TRANSMISSION

Система автоматизированного переключения передач в механической ступенчатой коробке передач относится к транспортному машиностроению, а именно к системам управления силовым агрегатом транспортных средств с механическими ступенчатыми коробками передач.
Известны также системы автоматизированного переключения передач, содержащие как пневматические цилиндры переключения передач, так и пневматические цилиндры выбора передач. В цилиндрах установлены оси-штоки, как исполнительные механизмы соответственно переключения и выбора передач, причем на концах оси-штока переключения передач также закреплены поршни. Соосно по внутреннему диаметру цилиндров на поршнях установлены поршни большего типоразмера. На оси-штоке переключения передач между поршнями установлен рычаг переключения передач, который имеет возможность поворота на необходимый угол на оси-штоке переключения передач (Пат. 2241610 РФ. Механизм автоматизированного переключения передач в механической коробке передач / P.M. Фадеев, 2004 г.).
Кроме того, известен исполнительный механизм коробки передач (заявка №2010132692 РФ. Исполнительный механизм коробки передач / М. Хойрих, Р. Хельшер, X. Кельпе и др., 2012 г.), состоящий из привода выбора передачи и привода переключения передач, содержащих в своей конструкции либо пневматический цилиндр, либо гидравлический цилиндр, оснащенные комплектами клапанных переключений.
Системы оснащены электронными блоками управления, электрически связанными с электродвигателями постоянного тока и датчиками частоты вращения входного и выходного валов коробки передач и с пневмо- или гидроцилиндрами.
Известны системы автоматизированного переключения передач в механической ступенчатой коробке передач, содержащие электродвигатель постоянного тока, закрепленный на корпусе коробки передач, средство выбора и средство включения передач, выполненного в виде пневмоцилиндра, закрепленного на хвостовике вала переключения передач и содержащего зубчатую передачу между рейкой и зубчатым сектором, причем электродвигатель соединен с пневмоцилиндром с возможностью возвратно-поступательного перемещения последнего (Пат. 2348544 РФ. Привод переключения передач в механической ступенчатой коробке передач / Ф.Н. Хабиев, 2009 г.).
Основным недостатком упомянутых систем автоматизированного переключения механической ступенчатой коробки передач является наличие пневмоцилиндров в приводе, что увеличивает время срабатывания механизма, и таким образом является недостатком, снижающим быстродействие переключения трансмиссии с одной передачи на другую. Таким же недостатком обладают и системы автоматизированного переключения механической ступенчатой коробки передач, в приводе которых имеются гидроцилиндры (Пат. 2266210 РФ. Механизм переключения передач механической коробки передач колесного экскаватора / А.В. Митькин, И.И. Пермяков, 2005 г.).
Задачей предлагаемого технического решения является повышение быстродействия и упрощение конструкции механизма переключения передач, что способствует повышению надежности работы и производственной и эксплуатационной технологичности. (В качестве прототипа используется пат. 2348544 РФ).
Указанная задача решается тем, что система автоматизированного переключения передач в механической коробке, содержащая рычаги переключения передач, шарнирно установленные на оси, жестко закрепленной в корпусе коробки передач, электродвигатели постоянного тока, соединенные с механическими редукторами, оснащенными выдвижными штоками, вилки, установленные с возможностью воздействия на муфты синхронизаторов, размещенных с возможностью сцепления с синхронизируемыми шестернями коробки передач, электронный блок управления, электрически связанный с электродвигателями постоянного тока и датчиками частоты вращения входного и выходного валов коробки передач, дополнительно оснащена датчиками положения выдвижных штоков, электрически связанными с электронным блоком управления, а электродвигатели постоянного тока жестко соединены с механическими редукторами, шарнирно установленными на корпусе коробки передач, и с помощью выдвижных штоков шарнирно сочленены с рычагами переключения передач, контактирующими с планками, имеющими возможность возвратно-поступательного перемещения и оснащенными продольными пазами, через которые с помощью пальцев они подвижно связаны с корпусом и шарнирно сочленены с вилками, установленными в корпусе коробки передач поворотно, причем число электродвигателей постоянного тока соответствует числу муфт синхронизатора.
Функция выбора передачи осуществляется с помощью электронного блока управления посредством выбора того или иного электродвигателя постоянного тока и направления его вращения, что позволяет обходиться без специального механизма выбора передачи, характерного для аналогичных устройств.
На фиг.1 изображена кинематическая схема одного из нескольких одинаковых механизмов автоматизированного переключения передач механической ступенчатой коробки передач. Число таких одинаковых механизмов автоматизированного переключения передач соответствует числу муфт синхронизатора.
На фиг.2 изображена кинематическая схема механизма автоматизированного переключения передач в механической ступенчатой коробке передач с синхронизирующими и синхронизируемыми элементами коробки передач.
Электродвигатель 1 постоянного тока жестко установлен на корпусе механического редуктора 2, шарнирно соединенного с корпусом коробки передач и имеющего выдвижной шток 3, установленный с возможностью осевого перемещения, шарнирно сочлененный с рычагом 4 переключения передач, шарнирно связанным с планкой 5, имеющей продольный паз 6, через который при помощи пальца 7 она соединена с корпусом. Планка 5 подвижно сочленена с вилкой 8, поворотно установленной в корпусе с возможностью воздействия на муфту синхронизатора 9 (фиг.2), установленную с возможностью ее взаимодействия с синхронизируемой шестерней 10 и вторичным валом 11 коробки передач. Система автоматизированного переключения передач в механической коробке содержит также электронный блок управления, электрически связанный с электродвигателями постоянного тока, датчиками частоты вращения входного и выходного валов коробки передач и датчиками положения выдвижных штоков (на схеме не показано).
Переключение передач осуществляется следующим образом. Электродвигатель 1 постоянного тока по сигналу электронного блока управления (на схеме не показан) вращается в ту или иную сторону и через механический редуктор 2, преобразующий вращательное движение электродвигателя 1 постоянного тока в поступательное движение выдвижного штока 3, перемещает выдвижной шток 3, который поворачивает рычаг 4 переключения передач по или против часовой стрелки, перемещая планку 5 вправо или влево относительно пальца 7 и поворачивая вилку 8 вокруг ее шарнирной опоры. При помощи вилки 8 осуществляется перемещение муфты синхронизатора 9, соединяющей синхронизируемую шестерню 10 с вторичным валом 11 коробки передач. Переключение передач заканчивается по сигналу датчика положения выдвижного штока, когда последний займет необходимое заранее определенное положение.
Новизна предлагаемого технического решения состоит в том, что функция выбора передачи осуществляется с помощью электронного блока управления посредством выбора того или иного электродвигателя постоянного тока и направления его вращения, поскольку каждый рычаг переключения передачи приводится в движение от индивидуального электродвигателя постоянного тока через механический редуктор, имеющий выдвижной шток.
Существенные отличия состоят в том, что в отличие от аналогов не используются пневмо- или гидроцилиндры, а значит, и пневмо- или гидросистемы.
Ожидаемый эффект от применения предлагаемой системы может быть получен от упрощения ее конструкции, поскольку не требуется использования пневмо- или гидросистемы, что повышает надежность и производственную и эксплуатационную технологичность устройства, а также от повышения быстродействия, так как время срабатывания одного устройства (переключения передач) меньше времени последовательного срабатывания двух устройств (выбора передачи и ее последующего включения).