СИСТЕМА ПРИВОДА С СЕРВОМЕХАНИЗМОМ ДЛЯ МНОГОСКОРОСТНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DRIVE SYSTEM WITH SERVO MECHANISM FOR AUTOMOTIVE MULTISPEED GEARBOX

Настоящее изобретение относится к системе привода с сервомеханизмом для многоскоростной коробки передач транспортного средства, содержащей тросовое соединение, включающее в себя трос, сервоцилиндр, поршень, расположенный с возможностью его скольжения во внутренней части сервоцилиндра и разделяющий эту внутреннюю часть на внутреннюю камеру и внешнюю камеру, поршневой шток, прочно соединенный с поршнем и проходящий через внешнюю камеру и наружу сервоцилиндра, и регулирующий клапан, соединяемый с источником рабочей текучей среды, причем один конец троса выполнен с возможностью его соединения с рычагом управления коробкой передач, а другой его конец выполнен с возможностью его соединения с регулирующим клапаном для управления им для избирательной подачи текучей среды под давлением в сервоцилиндр, при этом поршневой шток снабжен первым средством крепления, приспособленным для его установки на неподвижном компоненте конструкции транспортного средства, для неподвижного закрепления поршневого штока без каких-либо перемещений вдоль его продольной оси относительно неподвижного компонента конструкции транспортного средства, при этом, сервоцилиндр снабжен вторым средством крепления, приспособленным для соединения сервоцилиндра с тягой управления коробки передач транспортного средства для перемещения этой тяги управления.
Система привода с сервомеханизмом обычно содержит регулирующий клапан, который связан с рычагом управления коробкой передач и с сервоцилиндром, которым может являться пневматический цилиндр двойного действия с поршнем, который делит внутреннюю часть цилиндра на внешнюю камеру и внутреннюю камеру. Когда рычаг управления коробкой передач совершает перемещение для переключения передач или для выбора передачи, то соединительное звено, которым является, например, трос, передает это перемещение на регулирующий клапан, который, в свою очередь, подает текучую среду под давлением во внутреннюю или во внешнюю камеру сервоцилиндра, вызывая желательное перемещение поршня. Перемещение поршня обычно передается через поршневой шток, который соединен с тягой управления коробки передач непосредственно или через промежуточное средство. В большинстве случаев сервоцилиндр закреплен неподвижно относительно остальной конструкции транспортного средства, а поршневой шток перемещается относительно коробки передач и остальной конструкции транспортного средства. Для осуществления перемещения для переключения передач тягу управления необходимо повернуть вокруг ее продольной оси, тогда как для выполнения перемещения для выбора передачи тягу управления необходимо переместить вдоль ее осевого направления. Настоящее изобретение может быть применено для обеих систем: а именно как для системы привода с сервомеханизмом для перемещений для переключения передач, так и для системы привода с сервомеханизмом для перемещений для выбора передачи. Однако более важной областью применения является содействие в качестве сервомеханизма для осуществления перемещения для переключения передач, обычно требующего приложения большего усилия к рычагу ручного переключения передач. В частности, в современных грузопассажирских автомобилях, таких как, например, автобусы и грузовики, коробка скоростей или коробка передач установлена на большом расстоянии от сиденья водителя. Это расстояние является особо большим в транспортных средствах с двигателями, установленными под полом или сзади. Вследствие большого расстояния и иногда тугого перемещения соединительного звена для переключения передач в коробках передач с механическим переключением необходимо осуществлять точные переключения передач, вследствие чего водителю нужно очень осторожно управлять рычагом управления коробкой передач и прилагать к нему большое усилие для того, чтобы добиться переключения передач. В таких условиях применение систем привода с сервомеханизмом для многоскоростных коробок передач является важным вспомогательным фактором для водителя.
В публикации EP 0251807 B1 раскрыт механизм переключения передач с усилителем, соединенный с ручным рычагом переключения передач двумя тросами тянуще-толкающего типа, с корпусом цилиндра, клапаном, поршнем и поршневым штоком и первым и вторым латеральными валами, в котором осевое перемещение первого вала приводит к вхождению в зацепление с рычагом переключения и выбора передач, а вращение второго латерального вала приводит к перемещению выбранной головки переключения передач. Гидравлический цилиндропоршневой механизм служит усилителем вращения второго латерального вала. Несмотря на то что одной из целей публикации EP 0251807 B1 является ограничение сложности и количества компонентов конструкции, упомянутый корпус цилиндра прочно закреплен на верхней части картера коробки передач, вследствие чего он может приводиться в действие только в том случае, если он приспособлен для конкретного картера коробки передач.
Из публикации заявки на патент Японии JP 11351380 A известна система привода с сервомеханизмом согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Сервоцилиндр и соединенный с ним регулирующий клапан установлены на тяге управления коробки передач через элемент-удлинитель таким образом, что продольная ось сервоцилиндра расположена на расстоянии от продольной оси тяги управления в плоскости, перпендикулярной продольной оси тяги управления. Поршневой шток, продолжающийся наружу из сервоцилиндра, связан соединительным звеном, включающим в себя два шарикоподшипника, к конструкции неподвижного компонента транспортного средства. Поскольку поршневой шток соединен с неподвижным компонентом, то сам поршневой шток является, по существу, неподвижным, и перемещение, вызванное приведением в действие сервоцилиндра двойного действия, приводит к перемещению цилиндра. В этом случае цилиндр совершает перемещение, поворачиваясь или раскачиваясь вокруг продольной оси тяги управления на постоянном расстоянии до продольной оси тяги управления. Само собой разумеется, что это перемещение совершается только лишь в очень ограниченном диапазоне углов вокруг продольной оси тяги управления. Вследствие этого планетарного движения сервоцилиндра поршневой шток не может быть полностью неподвижным относительно остальной конструкции транспортного средства, должен следовать за перемещением цилиндра, совершая поворот или раскачивание относительно точки фиксации. По этой причине поршневой шток соединен через подшипник, который позволяет совершать поворот или раскачивание в определенном интервале. Эта система из предшествующего уровня техники имеет некоторые недостатки. Например, она не может быть легко приспособлена для транспортных средств различных типов или различных моделей в одном и том же семействе транспортных средств, поскольку ее размеры должны быть различными в зависимости от имеющегося пространства для ее установки и в зависимости от того, где поршневой шток может быть соединен с конструкцией неподвижного компонента транспортного средства. Такие геометрические условия могут быть различными в каждом типе и в каждой модели транспортного средства, и, следовательно, необходимо, чтобы для каждого типа и для каждой модели была предусмотрена адаптированная система сервопривода. Другой недостаток состоит в том, что для этого устройства необходимо относительно большое пространство для установки, поскольку сервоцилиндр должен быть способен совершать планетарное движение вокруг продольной оси тяги управления в заданном диапазоне углов, то есть, в транспортном средстве должно иметься пустое пространство во всем диапазоне перемещения для обеспечения возможности такого перемещения сервоцилиндра.
Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной системы привода с сервомеханизмом для многоскоростной коробки передач транспортного средства, которая может быть установлена в транспортном средстве очень простым и гибким способом. В частности, было бы желательно иметь всю систему привода целиком в заранее собранном состоянии, которая может быть затем легко установлена в транспортном средстве посредством очень небольшого количества операций установки, и которая может быть легко установлена в транспортных средствах различных моделей и типов с минимальной необходимостью адаптации для конкретного транспортного средства.
Согласно настоящему изобретению, эти и другие задачи решены путем создания системы привода по пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно настоящему изобретению, система устроена таким образом, что трос проходит через центральное сквозное отверстие в поршневом штоке и в поршне во внутреннюю камеру сервоцилиндра. Во внутренней камере этот трос соединен с приводным рычагом, который проходит наружу сервоцилиндра до регулирующего клапана для приведения его в действие. Трос помещен в сквозное отверстие с возможностью его скольжения, что обеспечивает возможность некоторого продольного перемещения в нем, которое является достаточным для воздействия на перемещение приводного рычага для приведения регулирующего клапана в желательные рабочие состояния. Кроме того, предусмотрено наличие уплотняющего средства, которое обеспечивает надлежащую герметизацию сквозного отверстия с помещенным в него тросом относительно внутренней камеры и внешней камеры сервоцилиндра. Это означает, что уплотняющее средство должно предотвращать утечку рабочей текучей среды под давлением из внутренней камеры через центральное сквозное отверстие поршневого штока, причем трос помещен с возможностью его скольжения, а это означает, что уплотняющее средство должно предотвращать существенную утечку за типичное время срабатывания, в течение которого система привода с сервомеханизмом функционирует таким образом, что совершает приводное перемещение с помощью сервомеханизма.
Вышеописанным образом достигнута уникальная компоновка системы привода. В частности, поршневой шток и сервоцилиндр ориентированы так, что они образуют линейную компоновку с тросом тянуще-толкающего типа, то есть, трос, поршневой шток, поршень и сервоцилиндр расположены соосно относительно их общей продольной оси, и, таким образом, поршневой шток, поршень и сервоцилиндр в некотором смысле образуют продолжение троса. Эта компоновка позволяет добиться нескольких преимуществ. Принимая во внимание то, что в стандартной системе привода с сервомеханизмом имеются раздельно установленные сервоцилиндры и тросы тянуще-толкающего типа, оба из которых необходимо уплотнять и устанавливать по отдельности, настоящее изобретение объединяет эти элементы в заранее собранную систему привода с сервомеханизмом, сводя к минимуму такие недостатки, как, например, следующие:
- наличие подвижных деталей, которые подвергаются воздействию окружающей среды;
- наличие контактов в подшипниках, подвергающихся воздействию циклических нагрузок;
- наличие внешних трубопроводов;
- наличие подвергающихся воздействию окружающей среды областей уплотнения подвижных соединений.
Линейная коаксиальная компоновка троса, поршневого штока и сервоцилиндра дополнительно обеспечивает возможность очень гибкого монтажа системы, поскольку сервоцилиндр может быть легко установлен с его поршневым штоком на неподвижном компоненте так, чтобы сервоцилиндр с его вторым средством крепления находился в надлежащем положении для приведения в действие тяги управления. Для каждой модели или для каждого типа транспортного средства достаточно выбрать надлежащий монтажный кронштейн, прикрепленный к коробке передач с одной стороны и обеспечивающий установку сервоцилиндра в желательное положение. Кроме того, вследствие линейной коаксиальной компоновки не создаются какие-либо крутящие моменты, поскольку все силы действуют вдоль прямой линии, заданной тросом и продольной осью поршневого штока и сервоцилиндра.
Еще одно преимущество компоновки согласно настоящему изобретению состоит в том, что сам сервоцилиндр перемещается и передает свое движение тяге управления коробки передач. Сервоцилиндр имеет относительно большую массу по сравнению с поршнем и поршневым штоком, которые в большинстве устройств из предшествующего уровня техники являются подвижными деталями, движение которых передается на тягу управления. В компоновке согласно настоящему изобретению подвижный сервоцилиндр имеет достаточную массу и, следовательно, инерцию, которая является желательной для предотвращения вибраций и для улучшения комфорта для водителя. В системах из предшествующего уровня техники часто добавляли инертные массы, которые приводились в движение движущимся поршнем и поршневым штоком, для придания подвижным деталям достаточной массы для вышеупомянутой цели. В системе согласно настоящему изобретению такие дополнительные инертные массы отсутствуют, поскольку движущийся сервоцилиндр уже имеет достаточную массу для достижения желательных эффектов.
Настоящее изобретение может быть реализовано с любым видом тросовых передач по кабелю, которые способны передавать перемещения рычага из кабины транспортного средства в удаленное место в транспортном средстве. Одним типом тросового соединения, обычно используемого для таких целей, является тросовое соединение тянуще-толкающего типа. Более подробное описание такого троса тянуще-толкающего типа приведено ниже, и в приведенном ниже описании часто приводится ссылка на тросы тянуще-толкающего типа. Следует понимать, что эта ссылка на тросы тянуще-толкающего типа приведена просто в качестве типичного примера, тогда как настоящее изобретение применимо, в общем, к любому тросовому соединению. Тросовые соединения тянуще-толкающего типа обычно имеют канал, обычно выполненный из гибкого материала, например, пластмассовый шланг, который является зафиксированным в одной или в большем количестве точек относительно конструкции транспортного средства, и трос тянуще-толкающего типа (иногда также именуемый сердцевиной), который подвижно помещен в него и приводится в движение приводным механизмом, например, рычагом ручного переключения передач, перемещаясь вперед и назад относительно канала. В предпочтительном варианте осуществления изобретения этот канал соединен с поршневым штоком на его конце так, что поршневой шток образует продолжение канала, и трос тянуще-толкающего типа продолжается из канала через поршневой шток и поршень во внутреннюю камеру сервоцилиндра. Следует отметить, что формулировка, требующая, чтобы трос продолжался через поршневой шток и во внутреннюю камеру, не требует того, чтобы сердцевина троса фактически продолжалась через поршневой шток, но также включает в себя такие варианты осуществления изобретения, в которых один или большее количество элементов-удлинителей троса фактически соединены с элементом, представляющим собой сердцевину троса, следуя за его продольными перемещениями. Эти элементы-удлинители троса могут быть выполнены, например, в виде жесткого стержня, прикрепленного фактически к концу элемента, представляющего собой сердцевину троса, и который затем проходит через продольное сквозное отверстие в поршне и во внутреннюю камеру. В этой компоновке элемент-удлинитель троса является частью троса тянуще-толкающего типа.
Также следует отметить, что в том случае, если для управления регулирующим клапаном используется более одного приводного рычага, то трос может быть соединен во внутренней камере с более чем одним приводным рычагом.
Регулирующий клапан может быть объединен с сервоцилиндром и тросовым соединением в один заранее собранный узел, который затем может быть легко установлен в транспортном средстве, по существу, путем присоединения первого и второго средства крепления, которые соединяют поршневой шток с конструкцией неподвижного компонента транспортного средства (который, само собой разумеется, может быть установлен через промежуточный монтажный кронштейн), и путем соединения сервоцилиндра с тягой управления для приведения тяги управления в движение желательным образом.
Конец троса может быть соединен с внутренним концом приводного рычага посредством разъемного соединительного механизма во внутренней камере. Соединительный механизм может быть, например, приспособлен для приведения его из открытого положения до закрытое положение, зажимая в нем трос путем перемещения приводного рычага вдоль его продольного направления из отведенного положения в рабочее положение, закрывая, тем самым, соединительный механизм, и наоборот, если необходимо отрегулировать положение троса. В частности, за счет адаптации приводного рычага и соединительного механизма для взаимодействия таким образом, что соединительный механизм приводят из открытого состояния, в котором конец троса может быть вдвинут в него, в закрытое состояние, в котором конец троса зажат в нем, путем перемещения приводного рычага в его продольном направлении из первого положения во второе положение и наоборот.
Кроме того, поскольку трос и сервоцилиндр расположены соосно на продольной линии, то функционирование системы, по существу, не изменяется в случае нарушения подачи давления, поскольку сила может прикладываться тросом тем же самым образом, так как трос и сервоцилиндр расположены на той же самой линии и действуют вдоль той же самой линии, которая совпадает с направлением проявленной силы, за исключением того, что к тросу тянуще-толкающего типа должна быть приложена более высокая сила для того, чтобы добиться желательного переключения передач или перемещения для выбора передачи, если сервомеханизм не работает.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения система привода с сервомеханизмом дополнительно снабжена приводным или коленчатым рычагом, причем этот рычаг на одном из его концов соединен с сервоцилиндром с возможностью его вращения, а другой его конец выполнен так, что обеспечивает возможность его неподвижного соединения с тягой управления коробки передач, оказывая, тем самым, воздействие на вращательное движение тяги управления вокруг ее продольной оси для переключения передач. В этом варианте осуществления изобретения первое средство крепления, которое соединяет поршневой шток с остальной неподвижной конструкцией транспортного средства, должно быть приспособлено для обеспечения возможности такого поворотного перемещения поршневого штока, чтобы поршневой шток мог следовать за перемещением сервоцилиндра, когда он совершает угловое перемещение вокруг продольной оси тяги управления. Поскольку необходимый поворот тяги управления совершается только лишь на весьма ограниченный угол, то соответствующей траекторией перемещения противоположного конца коленчатого рычага также является только лишь ограниченный сектор круговой траектории, и соответствующее поворотное перемещение поршневого штока является очень ограниченным, обычно интервалом ±4°. Само собой разумеется, что такая адаптация первого средства крепления обеспечивает возможность поворотного перемещения или раскачивания поршневого штока не является необходимой, если система привода с сервомеханизмом предназначена для осуществления линейного перемещения, например, если сервоцилиндр необходимо приводить в действие для осуществления линейного перемещения, передаваемого на продольную ось тяги управления для осуществления перемещения тяги управления для выбора передачи.
Кроме того, система привода согласно настоящему изобретению может использоваться с различными конструкциями коленчатого рычага, то есть, с коленчатыми рычагами различной длины, что обеспечивает возможность ее адаптации для различных требований, предъявляемых к прилагаемому крутящему моменту, без необходимости каких-либо изменений в приводе с сервомеханизмом согласно настоящему изобретению.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения первое средство крепления, обеспечивающее возможность поворотного перемещения, содержит элемент, представляющий собой сферический подшипник, через который проходят поршневой шток и вмещающийся в нем трос. Элемент, представляющий собой сферический подшипник, установлен в детали, представляющей собой корпус, которая имеет внутреннюю форму, сопряженную с элементом, представляющим собой сферический подшипник, и частично охватывает и, тем самым, удерживает элемент, представляющий собой сферическое посадочное гнездо, посредством чего обеспечивают возможность вращательного движения этого сферического элемента внутри детали, представляющей собой корпус, но предотвращают продольное перемещение вдоль продольной оси поршневого штока, который является зафиксированным, что не допускает его продольное перемещение относительно элемента, представляющего собой сферический подшипник. В свою очередь, деталь, представляющая собой корпус, является либо непосредственно устанавливаемой на неподвижном элементе конструкции транспортного средства, либо устанавливаемой через монтажный кронштейн или иные промежуточные элементы.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения приводной рычаг выступает из внутренней камеры сервоцилиндра, где он соединен с тросом через отверстие в сервоцилиндре и проходит далее во внутреннюю часть регулирующего клапана, который установлен непосредственно на поверхности сервоцилиндра. В отверстии, через которое проходит приводной рычаг, установлен приводной кронштейн с возможностью осевого перемещения вокруг места посадки. При этой компоновке линейное перемещение троса преобразовывается в соответствующее линейному перемещению на другом конце приводного рычага в противоположном направлении, и если отрезки длины части приводного рычага от гнезда поворотной посадки до конца троса и до конца регулирующего клапана являются одинаковыми, то расстояние линейного перемещения приводного рычага на конце регулирующего клапана также является одинаковым. Приводной рычаг действует на регулирующий клапан таким образом, что линейное перемещение на том его конце, где находится регулирующий клапан, в одном направлении вызывает подачу текучей среды под давлением, во внутреннюю камеру, тогда как линейное перемещение на том его конце, где находится регулирующий клапан, в противоположном направлении вызывает подачу текучей среды под давлением во внешнюю камеру.
Следует отметить, что в данной заявке на изобретение подразумевают, что термин "приводной рычаг" относится к любому элементу, перемещаемому за счет какого-либо перемещения троса, и что он не ограничен элементом, установленным шарнирно. Приводным рычагом также может являться элемент привода, совершающий линейные перемещения в ответ на перемещения троса, то есть, приводным рычагом является любой компонент привода, который преобразовывает перемещение троса в перемещение любого управляющего элемента в регулирующем клапане для управления его работой.
Словосочетание "неподвижный компонент конструкции транспортного средства" относится к любому компоненту или элементу, являющемуся неподвижным относительно рамы и шасси транспортного средства или к любому компоненту последнего, являющемуся подвижным относительно него только лишь в очень ограниченных пределах, поскольку он установлен в конструкции транспортного средства при помощи упругого крепления или средства подвески, обеспечивающего возможность некоторого колебательного движения этого компонента относительно конструкции транспортного средства. Например, первое средство крепления может быть установлено на коробке передач непосредственно или через промежуточное средство.
Ниже приведено более подробное описание изобретения применительно к предпочтительному варианту его осуществления, проиллюстрированному на сопроводительных чертежах, на которых:
фиг.1 - вид в поперечном разрезе системы привода с сервомеханизмом в нейтральном рабочем состоянии;
фиг.2 - вид в поперечном разрезе системы привода с сервомеханизмом с фиг.1, в которой цилиндр сервопривода находится в первом рабочем состоянии в начале движения сервоцилиндра;
фиг.3 - вид в поперечном разрезе системы привода с сервомеханизмом с фиг.2, в которой цилиндр сервопривода находится в первом рабочем состоянии в конце движения сервоцилиндра;
фиг.4 - вид в поперечном разрезе системы привода с сервомеханизмом с фиг.1, в которой цилиндр сервопривода находится во втором рабочем состоянии в начале движения сервоцилиндра;
фиг.5 - вид в поперечном разрезе системы привода с сервомеханизмом с фиг.4, в которой цилиндр сервопривода находится во втором рабочем состоянии в конце движения сервоцилиндра; и
фиг.6 - схематичная иллюстрация системы привода с сервомеханизмом согласно настоящему изобретению.
Сначала приведен краткий обзор основных компонентов и их связей в системе настоящего изобретения со ссылкой на схематичный общий вид с фиг.6. Рычаг 2 управления коробкой передач шарнирно установлен в кабине транспортного средства, и перемещения рычага 2 управления коробкой передач преобразуются в перемещения тросового соединения 10. В этом примере поворот рычага управления коробкой передач в плоскости, показанной на фиг.6, схематично обозначен стрелкой, которая соответствует перемещению в коробке передач, обеспечивающему переключение передачи. Изобретение не ограничено перемещениями для переключения передач, но, в принципе, также может быть применено для выполнения коробкой передач с помощью сервомеханизма таких действий, как, например, перемещения для выбора передачи, более подробное объяснение которых приведено ниже.
В схематичной иллюстрации фиг.6 тросовое соединение 10 показано упрощенно как трубка и ее конец и как штрихпунктирная линия в промежуточной области между концами. Более подробное описание конструкции тросового соединения 10 приведено ниже.
Сервоцилиндр 30 содержит поршень 32, подвижно установленный в нем с возможностью его скольжения. Поршень 32 содержит поршневой шток 34, выступающий из него и наружу корпуса сервоцилиндра. Поршневой шток снабжен первым средством 40 крепления, при помощи которого он прикреплен к компоненту, являющимся неподвижным относительно конструкции транспортного средства, то есть к любому компоненту или элементу, являющемуся неподвижным относительно рамы и шасси транспортного средства, или являющемуся подвижным относительно них только лишь в очень ограниченных пределах, поскольку он установлен или подвешен при помощи упругого крепления или средства подвески, обеспечивающего возможность некоторого колебательного движения относительно рамы или шасси транспортного средства. Неподвижным компонентом 4 конструкции транспортного средства может являться, например, кронштейн, который, в свою очередь, закреплен на корпусе коробки передач.
Тросовое соединение 10 проведено через центральное сквозное отверстие в поршневом штоке 34 и далее через поршень 32 во внутреннюю камеру сервоцилиндра 30. На конце троса, расположенном в сервоцилиндре, конец троса тянуще-толкающего типа соединен с приводным рычагом 62, который шарнирно установлен в нем и который передает продольные перемещения троса тянуще-толкающего типа на регулирующий клапан 60. Регулируемая положением приводного рычага 62 рабочая текучая среда под давлением избирательно подается регулирующим клапаном 60 в сервоцилиндр 30, перемещая поршень 32 назад и вперед в зависимости от положения приводного рычага 62, заданного тросом тянуще-толкающего типа. Поскольку поршневой шток 34 прикреплен при помощи первого средства 40 крепления к неподвижному компоненту 4 конструкции транспортного средства для неподвижного закрепления поршневого штока без каких-либо перемещений вдоль его продольной оси относительно конструкции транспортного средства, то поршень 32 также остается неподвижным, и производимое по выбору действие регулирующего клапана 60 приводит к соответствующему перемещению сервоцилиндра 30 как единого целого относительно неподвижного поршня 32, то есть, сервоцилиндр 30 перемещается влево или вправо относительно неподвижного компонента 4 при приведении в действие регулирующего клапана 60. Таким образом, вызвано относительное перемещение поршня 32 к корпусу сервоцилиндра, соответственно, влево или вправо. Поскольку поршень 32 и поршневой шток 34 установлены на неподвижном компоненте 4, то это относительное перемещение вызывает соответствующее горизонтальное перемещение корпуса 30 сервоцилиндра.
Сервоцилиндр 30 снабжен вторым средством 50 крепления, приспособленным для соединения сервоцилиндра с тягой 96 управления коробки передач. На иллюстрации фиг.6 тяга 96 управления представляет собой вал, проходящий перпендикулярно плоскости чертежа. К этому валу 6 прикреплен коленчатый рычаг 97, продолжающийся ко второму средству 50 крепления и находящийся в зацеплении со вторым средством 50 крепления для преобразования перемещения второго средства 50 крепления в горизонтальном направлении во вращение вала 96 вокруг его продольной оси. Рычаг 97 соединен со вторым средством крепления с возможностью его поворота таким образом, что он является подвижным с возможностью его поворота относительно второго средства 50 крепления, что позволяет преобразовывать линейное перемещение сервоцилиндра 30 во вращательное движение вала 96 вокруг его продольной оси. Ниже будет приведено более подробное объяснение того, что перемещение сервоцилиндра в этой компоновке не является линейным перемещением в строгом смысле, а требует определенного поворотного перемещения сервоцилиндра относительно первого средства 40 крепления для обеспечения возможности того, чтобы второе средство крепления 50 совершало перемещение по части дуге вокруг продольной оси вала 96, поворачиваемого сервоцилиндром 30.
Альтернативной компоновкой, обеспечивающей возможность осуществления поворота коленчатого рычага 97 вокруг продольной оси тяги 96 управления, тогда как сервоцилиндр 30 соединен с противоположным концом коленчатого рычага 97, является обеспечение второго средства крепления, имеющего отверстие, через которое может проходить штырь, соединенный с коленчатым рычагом, и в котором это отверстие имеет такой вертикальный выступ, что штырь, проходящий через отверстие, может перемещаться в определенном интервале в направлении, перпендикулярном продольной оси сервоцилиндра. В этой компоновке может быть достигнуто точное перемещение конца коленчатого рычага 97, соединенного с сервоцилиндром, тогда как сам сервоцилиндр совершает чисто линейное перемещение.
В принципе, проиллюстрированная система привода с сервомеханизмом также может быть устроена таким образом, что она содействует осуществлению перемещений тяги 96 управления коробки передач для выбора передачи. Перемещения для выбора передачи осуществляют путем перемещения тяги 96 управления вдоль ее продольной оси. В такой компоновке сервоцилиндр может быть расположен соосно с тягой управления и действовать на один из ее концов преобразовывая, тем самым, линейные перемещения сервоцилиндра в перемещения тяги управления для выбора передачи. В такой компоновке первое средство крепления не обязательно должно быть приспособлено для обеспечения возможности поворотного перемещения поршневого штока 32 относительно неподвижного компонента 4 конструкции транспортного средства, а им может являться любое крепление, сохраняющее неподвижность между поршневым штоком и неподвижным компонентом конструкции транспортного средства.
Ниже приведено описание одного предпочтительного варианта осуществления системы привода с сервомеханизмом, схематично проиллюстрированного на фиг.6, со ссылкой на фиг.1-5. На фиг.1-5 на видах в поперечном разрезе показана система согласно настоящему изобретению, а именно конец тросового соединения, противоположный рычагу управления коробкой передач, и система сервоцилиндра. Тяга управления коробки передач, которой должно быть сообщено перемещение сервоцилиндра, схематично обозначенная ссылочной позицией 96 на фиг.6, не показана на фиг.1-5.
Трос 14 тянуще-толкающего типа (иногда также именуемый сердцевиной троса) проведен в канале 12 для троса, служащем для него направляющей, который обычно представляет собой трубчатый элемент или рукав, выполненный из гибкой пластмассы. Канал 12 для троса предотвращает изгиб тросового соединения и защиту троса тянуще-толкающего типа. Канал 12 прикреплен к неподвижному компоненту конструкции транспортного средства для обеспечения возможности передачи усилий посредством продольных перемещений троса 14 тянуще-толкающего типа внутри канала 12. (Следует отметить, что на фиг.1-5 показан очень короткий отрезок канала 12 для троса, продолжающийся только лишь из корпуса 13 удлинителя канала, а затем не показан, чтобы сердцевина 14 троса была видна более отчетливо). Однако фактически канал 12 для троса проходит до противоположного конца троса тянуще-толкающего типа и там так же соединен с неподвижным компонентом конструкции транспортного средства. Трос тянуще-толкающего типа и канал 12 проведены в сквозное отверстие 35 в поршневом штоке 34, которое продолжается соосно поршневому штоку 34 и проходит через него. В сквозном отверстии 35 сердцевина 14 троса соединена с элементом-удлинителем 18 троса, выполненным в виде жесткого стержня, который удлиняет сердцевину 14 троса в продольном направлении, но является частью троса тянуще-толкающего типа. Этот элемент-удлинитель 18 троса может иметь вид жесткого стержня, размещенного с возможностью его скольжения в центральном сквозном отверстии 35 поршневого штока 34 и поршня 32. Этот элемент-удлинитель 18 троса продолжается во внутреннюю камеру 36 сервоцилиндра 30. Следует отметить, что в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения внутренняя камера 36 дополнительно разделена неподвижным поршневым элементом 37, который герметизирует участок внутренней камеры 36, в который вводится рабочая текучая среда под давлением, от участка, в котором соединен конец троса. Этот неподвижный поршневой элемент 37 также содержит сквозное отверстие, которое расположено соосно сквозному отверстию поршня 32 и поршневому штоку 34 и которое вмещает направленный через него трос тянуще-толкающего типа с возможностью его скольжения.
Вблизи внутреннего конца троса тянуще-толкающего типа этот трос тянуще-толкающего типа соединен с возможностью его отсоединения с приводным рычагом 62 посредством соединительного механизма, причем этот соединительный механизм обеспечивает зацепление между внутренним концом приводного рычага 62 и концом троса тянуще-толкающего типа. Приводной рычаг 62 шарнирно установлен на узле 64, представляющем собой подшипник, который получен в имеющей сопряженную форму опоре, которая сформирована в отверстии во внешней стенке сервоцилиндра так, что приводной рычаг 62 может поворачиваться вокруг его узла 64, представляющего собой подшипник, в плоскости, показанной на фиг.1-5. Опять-таки следует отметить, что такое устройство приводного рычага с возможностью шарнирного перемещения является только лишь предпочтительным вариантом осуществления, и что вообще может использоваться приводной рычаг любого типа, способный преобразовывать перемещение троса в перемещение любого вида, приводящее в действие регулирующий клапан для управления им.
Таким образом, продольное толкающее перемещение троса тянуще-толкающего типа еще дальше внутрь сервоцилиндра 30 вызывает такой поворот приводного рычага 62, что его внутренний конец также перемещается дальше внутрь сервоцилиндра (на чертежах вправо).
С другой стороны, продольное перемещение при вытягивании троса тянуще-толкающего типа, при котором из сервоцилиндра 30 вытягивают определенный отрезок длины троса тянуще-толкающего типа вызывает поворот приводного рычага 62 в противоположном направлении, при котором его внутренний конец перемещается в направлении к поршневому штоку 24 (на чертежах влево).
На фиг.1 трос 14 тянуще-толкающего типа и соединенный с ним приводной рычаг 62 показаны в нейтральном или в нерабочем положении. Это означает, что регулирующий клапан 60 установлен в нейтральное состояние, в котором текучая среда под давлением не подается в сервоцилиндр 30.
На фиг.2 и 3 регулирующий клапан показан в первом рабочем состоянии, которое вызвано толкающим перемещением троса 14 тянуще-толкающего типа, приводящим к такому повороту приводного рычага 62, что конец приводного рычага 62, проходящий в регулирующий клапан 60, перемещается вправо. Это перемещение приводного рычага 62 вызывает то, что проход для потока текучей среды из источника текучей среды под давлением (не показан) открывается, вследствие чего текучая среда под давлением подается во внутреннюю камеру 36 сервоцилиндра, а более точно в ту часть внутренней камеры 36, которая находится между поршнем 32 и неподвижным поршнем 37. На фиг.2 показано состояние сервоцилиндра в самом начале открывания протока текучей среды во внутреннюю камеру 36. Повысившееся давление во внутренней камере 36 вызывает относительное перемещение поршня 32 и сервоцилиндра 30 друг относительно друга, то есть, объем той части внутренней камеры 36, в которую подается текучая среда под давлением, увеличивается за счет относительного перемещения поршня 32 относительно сервоцилиндра 30. Поскольку поршень 32 и поршневой шток 34 являются неподвижными относительно неподвижного компонента 4 конструкции транспортного средства, то абсолютное положение поршня 32 и поршневого штока 34 в пространстве остается неизменным, то есть, поршень и поршневой шток остаются в неподвижном положении относительно всей конструкции транспортного средства. В свою очередь, сервоцилиндр 30 перемещается в противоположном направлении так, что происходит относительное перемещение поршня 32 относительно сервоцилиндра 30. Таким образом, толкающее перемещение троса тянуще-толкающего типа приводит к тому, что сервоцилиндр работает так, как показано при переходе от фиг.2 к фиг.3, то есть, сервоцилиндр 30 совершает перемещение по горизонтали вправо. Таким образом, это перемещение по горизонтали или толкающее перемещение сервоцилиндра 30 является прямым усилением толкающего перемещения троса, то есть, в этой компоновке согласно настоящему изобретению сервоцилиндр 30 играет роль продольного удлинителя самого троса тянуще-толкающего типа, причем этот удлинитель дополнительно осуществляет усиление толкающего усилия на тросе тянуще-толкающего типа. Результирующая увеличенная сила реакции, вызванная усилением силы сервоцилиндра, поглощается неподвижным компонентом 4, который служит опорой для поршневого штока со своим первым средством 40 крепления.
Перемещение при вытягивании троса тянуще-толкающего типа и последующее функционирование сервоцилиндра проиллюстрированы на фиг.4 и 5. Если произошло перемещение при вытягивании троса тянуще-толкающего типа при переходе из нейтрального состояния, показанного на фиг.1, в состояние после перемещения при вытягивании, показанного на фиг.4, то трос тянуще-толкающего типа совершил небольшое перемещение относительно сервоцилиндра 30, что можно увидеть путем сравнения фиг.1 и фиг.4, то есть, в состоянии, показанном на фиг.4, элемент-удлинитель 18 троса тянуще-толкающего типа оттянут на некоторое расстояние от сервоцилиндра 30 или влево на фиг.4 по сравнению с фиг.1. Это перемещение троса и результирующий поворот приводного рычага 62 внутри регулирующего клапана приводит к измененной конфигурации пути потока текучей среды из источника текучей среды под давлением в сервоцилиндр, что вызывает протекание текучей среды под давлением во внешнюю камере 38, объем которой, в свою очередь, увеличивается. Этот переход, проиллюстрированный на фиг.4 и 5 приводит к относительному перемещению поршня 32 относительно сервоцилиндра 30. И вновь, поскольку поршень 32 и поршневой шток 34 установлены на неподвижном компоненте 4, который является неподвижным относительно конструкции транспортного средства, то поршень 32 и поршневой шток 34 также остаются неподвижными. Следовательно, относительное перемещение поршня 32 относительно сервоцилиндра 30 приводит к линейному перемещению сервоцилиндра 30 в пространстве. В случае перемещения при вытягивании троса тянуще-толкающего типа, которое приводит к рабочим состояниям, проиллюстрированным на фиг.4 и 5, при вытягивании троса сервоцилиндр 30 совершает перемещение влево, как показано на фиг.4 и 5. Также при таком функционировании сервоцилиндр 30 может рассматриваться как удлинитель троса тянуще-толкающего типа, который дополнительно приводит к усилению усилия, приложенного к тросу тянуще-толкающего типа, причем противонаправленная сила реакции усиленного усилия поглощается первым средством 40 крепления и неподвижным компонентом 4, на который опирается поршневой шток.
Как показано на фиг.1-5, сервоцилиндр 30 снабжен вторым средством 50 крепления. В этом варианте осуществления изобретения это второе средство 50 крепления содержит кольцевой установочный корпус, который расположен на переднем конце сервоцилиндра 30 и соосно с ним. Кольцевой установочный корпус содержит центральное отверстие 52. Через это отверстие 52 может проходить штырь, соединенный с концом коленчатого рычага, для соединения коленчатого рычага (не показан) со вторым средством 50 крепления. Другой конец коленчатого рычага прочно соединен с тягой управления коробки передач. Коленчатый рычаг может совершать повороты вокруг продольной оси тяги управления. Если сервоцилиндр перемещается относительно неподвижного компонента 4 конструкции транспортного средства, то это приводит к повороту коленчатого рычага и, таким образом, к повороту тяги управления коробки передач. Если коленчатый рычаг совершает поворот вокруг продольной оси тяги управления, то ее противоположный конец, соединенный с сервоцилиндром 30, совершает перемещение, соответствующее сегменту круга, вокруг продольной оси тяги управления. Несмотря на то что требуемый диапазон перемещения является весьма ограниченным, поскольку угловые перемещения тяги управления для осуществления перемещений для переключения передач являются весьма малыми, и, следовательно, длина дуги перемещения второго средства 50 крепления на круговом сегменте является весьма малой, то перемещение сервоцилиндра не может быть чисто линейным перемещением, поскольку второе средство 50 крепления должно следовать по дугообразной траектории в небольшом сегменте круга. Для обеспечения возможности следования второго средства 50 крепления по этой траектории перемещения в предпочтительном варианте первое средство 40 крепления выполнено так, что установленный в нем поршневой шток 34 может совершать поворот относительно первого средства 40 крепления.
В этом варианте осуществления изобретения первое средство 40 крепления содержит элемент 44, представляющий собой шарикоподшипник, имеющий центральное отверстие, в которое помещен участок переднего конца поршневого штока 34. Участок переднего конца поршневого штока 34 имеет такой наружный диаметр, соответствующий диаметру отверстия элемента 44, представляющего собой подшипник, что обеспечивается плотная посадка между участком переднего конца поршневого штока 34 и элементом 40, представляющим собой подшипник. Для предотвращения любых продольных перемещений участка переднего конца поршневого штока 34 в отверстии элемента 44, представляющего собой шарикоподшипник, поршневой шток 34 снабжен кольцевым буртиком, расположенным на некотором расстоянии от переднего конца поршневого штока, который выполнен так, что элемент 44, представляющий собой шарикоподшипник, может упираться в этот кольцевой буртик, когда поршневой шток 34 вставлен в отверстие элемента 44, представляющего собой подшипник. Кольцевой буртик расположен так, что передний конец поршневого штока проходит за пределы отверстия и выступает из элемента 44, представляющего собой шарикоподшипник, что обеспечивает возможность установки дополнительного крепежного элемента на наружной поверхности поршневого штока, в которую упирается элемент 44, представляющий собой шарикоподшипник, на стороне, противоположной кольцевому буртику. Таким образом предотвращают любые перемещения поршневого штока в отверстии элемента 44, представляющего собой шарикоподшипник. Имеющий отверстие элемент 44, представляющий собой подшипник, удерживается на месте кожухом 42.
Канал 12 для троса, который имеет тросовое соединение, снабжен на его конце, устанавливаемом на неподвижном компоненте 4, корпусом 13 удлинителя канала, который имеет цилиндрический участок вокруг канала 12 для троса, и который прикреплен к нему, расширяющийся участок или участок в форме раструба и последующий кольцеобразный участок, выполненный так, что он опирается на поверхность неподвижного компонента 4. На противоположную сторону кольцеобразного участка корпуса 13 удлинителя канала опирается кожух 42. Корпус 13 удлинителя канала и кожух 42 удерживаются на месте и закреплены на неподвижном компоненте 4 посредством винта или болта, проходящего через неподвижный компонент, кольцеобразный участок корпуса 13 удлинителя канала и через участок кожуха 42. Таким образом, элемент 44, представляющий собой шарикоподшипник, удерживается на месте внутри кожуха 42 на неподвижном компоненте 4, а этот элемент 44, представляющий собой шарикоподшипник, может совершать повороты внутри кожуха 44 и, таким образом, обеспечивать возможность некоторого раскачивания или поворотного перемещения поршневого штока 34, причем, само собой разумеется, что диапазон этого раскачивания ограничен размером отверстия в кожухе 42, через которое поршневой шток 34 проходит к сервоцилиндру 30.