механизм переключения ступенчатой коробки передач

Формула изобретения

Механизм переключения ступенчатой коробки передач, содержащий кинематически связанные между собой привод, выполненный в виде электродвигателя и редуктора, рычаги переключения передач и ползуна, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными одним или несколькими приводами, выполненными аналогично основному, микропереключателями и схемой управления, на каждом из рычагов выполнены пазы, рычаги установлены на осях, жестко закрепляемых на корпусе коробки передач, и связаны с выходными звеньями редукторов соответствующих приводов посредством роликов, установленных на выходных звеньях и предназначенных для вхождения в пазы рычагов, а входные звенья редукторов, рычаги и ползуны кинематически связаны с микропереключателями, электрически связанными со схемой управления, электрически связанной с электродвигателями и предназначенной для электрической связи с органами управления механизмом и приборами индикации в кабине водителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к коробкам передач автомобилей, а более конкретно к механизмам дистанционного переключения ступенчатых коробок передач.

Известно большое число автоматических коробок передач различного типа, установка которых на автомобилях обеспечивает существенное облегчение и упрощение управления. Наибольшее распространение получили гидромеханические автоматические коробки передач, состоящие из гидротрансформатора и механической ступенчатой коробки передач, переключение которых осуществляется с помощью тормозов или фрикционов. Гидромеханические коробки передач обеспечивают все требуемые режимы движения автомобиля, однако имеют более низкий КПД и значительно более высокую стоимость по сравнению с механическими ступенчатыми коробками передач, применяемыми в большинстве автомобилей. Эти недостатки становятся особенно существенными в случае установки гидромеханических коробок передач на более дешевые микро- и малолитражные автомобили. Поэтому с целью упрощения конструкции автоматической коробки передач и уменьшения стоимости применяют автоматические трансмиссии на базе простых и дешевых ступенчатых механических вальных коробок передач массового производства.

Наиболее близок по технической сущности к изобретению является механизм переключения ступенчатой коробки передач, содержащий источники тока, включенные в цепи источника орган управления, реверсивный электродвигатель, переключатель и орган включения передачи в виде электромагнитной муфты, ведомые элементы которой соединены с вилкой включения передачи, ведущие элементы с электродвигателем через самотормозящуюся передачу, а несущий вилку включения ползун снабжен возвратной пружиной и соединен с воздействующим на переключатель валиком.

Использование электромагнитных муфт для управления рычагами для перемещения ползунов снижает срок службы механизма, так как срок службы электромагнитных муфт значительно меньше остальных частей механизма.

Наличие пружин в кинематике механизма увеличивает усилие, необходимое электродвигателю для переключения передачи, а значит его энергопотребление, кроме того, необходимо энергопотребление для включения электромагнитных муфт, находящихся в силовых кинематических цепях.

Отсутствие схемы управления механизма, а также элементов, позволяющих электрически вывести информацию о состоянии механизма, ограничивает возможности повышения степени автоматизации и комфортности управления коробкой передач водителем.

Кинематическая схема описанного механизма не позволяет ввести ручное управление ползунами в случае отказа какой-либо составной части механизма.

Целью изобретения является увеличение срока службы механизма переключения ступенчатой коробки передач, снижение энергопотребления, повышение надежности, увеличение степени автоматизации и комфортности управления.

Поставленная цель достигается тем, что механизм переключения ступенчатой коробки передач, состоящий из привода, рычагов переключения передач и ползунов, причем рычаги связаны с приводом и ползунами кинематически, в отличие от известного, для каждого ползуна имеется свой редуктор, электродвигатель и рычаг, причем рычаги для перемещения ползунов находятся на оси и связаны с выходными звеньями редукторов с помощью роликов, находящихся на этих звеньях и входящих в пазы, расположенные на рычагах, при этом каждое выходное звено редуктора связано кинематически со своим микропереключателем, рычаг и ползун связаны каждый со своим микропереключателем кинематически, а все микропереключатели связаны электрически со схемой управления, которая в свою очередь связана практически с органами управления передачами и индикаторами водителя и электродвигателями.

Новым в предлагаемом механизме является: наличие для каждого ползуна своего редуктора и электродвигателя, микропереключателей и схемы управления, кинематическая связь рычагов с выходными звеньями редукторов за счет роликов, закрепленных на этих звеньях и входящих в пазы рычагов, кинематическая связь выходных звеньев редукторов, рычагов и ползунов с микропереключателями, микропереключателей со схемой управления, электрическая связь схемы управления с органами управления передачами и индикаторами на панели водителя и электрическая связь схемы управления с электродвигателями.

На чертеже представлена механическая часть одного из вариантов предлагаемого механизма.

Механизм переключения ступенчатой коробки передач состоит из двух приводов, работающих от двух электродвигателей 1 и 2. Первый привод содержит электродвигатель 2, шестерню 3, жестко закрепленную на валу электродвигателя 2 и находящуюся в зацеплении с шестерней 4. Шестерня 4 жестко закреплена на валу червяка 5, который находится в зацеплении с червячным колесом 6. На червячном колесе 6 неподвижно закреплен палец 7, кинематически связанный с толкателем 8, который в свою очередь связан с микропереключателем 9. На червячном колесе 6 жестко закреплены две оси 10 и 11, находящиеся на одном диаметре червячного колеса. На каждой оси 10 и 11 находятся ролики 12 и 13, которые могут вращаться вокруг своих осей. Ролики кинематически связаны с рычагом 14, имеющим два паза, находящихся на одном диаметре рычага, и входят в эти пазы при включении электродвигателя.

Механизм переключения ступенчатой коробки передач имеет два одинаковых рычага 14 и 15, находящихся на одной оси 16 и имеющих выступы, расположенные на одном диаметре и кинематически связаны с толкателем 17, который в свою очередь связан с микропереключателем 18. На конце рычага 14 имеется цилиндрическая поверхность. Этим концом рычаг 14 входит в паз вилки 19, жестко соединенной с ползуном 20, который имеет пазы цилиндрической формы. Кинематически с ползуном связан толкатель 21, в сферической выемке которого находится шарик 22, соприкасающийся с ползуном 20. Толкатели 21 и 23 обоих приводов подвижно соединены с нажимной лапкой 24.

Для обеспечения упругой связи толкателя 21 с нажимной лапкой 24 служит пружина 25. Нажимная лапка 24 кинематически связана с микропереключателем 26. Среднее (нейтральное) положение второго редуктора определяется микропереключателем 27. Второй привод служит для перемещения ползуна 28 и полностью аналогичен первому. Электрическая схема управления механизмом переключения ступенчатой коробки передач на чертеже не показана.

Механизм переключения ступенчатой коробки передач обеспечивает включение четырех передач переднего хода. В дальнейшем описана работа привода, переключающего первую или вторую передачу. При включении электродвигателя 2 через шестерни 3 и 4 и червячную передачу 5 и 6 ролик 12 (или 13), находящийся на оси 10 (или 11), входит в паз рычага 14 и поворачивает его на некоторый угол. При повороте рычаг 14, воздействуя на вилку 19, перемещает связанный с ней ползун 20. В зависимости от направления вращения электродвигателя рычаг перемещает ползун влево или вправо, что обеспечивает включение первой или второй передачи. При этом угол поворота рычага (до выхода ролика из паза) пропорционален перемещению ползуна в крайнее положение. При перемещении ползуна в одно из крайних положений шарик 22, находящийся в углублении толкателя 21, входит в паз ползуна. Кроме того, шарик может занимать положение в среднем пазу ползуна 20, что соответствует нейтральному состоянию привода.

В среднем (нейтральном) положении ползуна 20 рычаг 14 также находится в среднем положении и палец 7 через толкатель 8 нажимает микропереключатель 9. Аналогично при работе второго привода замыкается микропереключатель 27 при нахождении ползуна 28 в среднем положении. При вхождении шарика 22 в один из трех пазов ползуна 20 толкатель 21 через пружину 25 перемещает нажимную лапку 24, которая нажимает на микропереключатель 26. При нахождении ползуна 20 в крайнем положении, соответствующем второй скорости, рычаг 14 через толкатель 17, нажимает на микропереключатель 18.

Аналогично рычаг 15 при работе второго привода, когда включается 4-я скорость, через тот же толкатель 17 замыкает микропереключатель 18. Кинематика коробки передач предусматривает включение только одного привода, при этом второй находится в нейтральном положении. При нахождении обоих редукторов в среднем положении, когда ролики червячных колес не заходят в пазы рычагов, возможно ручное управление обоими ползунами, что обеспечивает управление ползунами в ручном режиме, при отказе составной части механизма или схемы управления.

Для управления механизмом переключения ступенчатой коробки передач служит схема управления, выполняющая следующие функции:

проводит анализ состояния микропереключателей (нажат или не нажат, т.е. замкнут или разомкнут);

на основании состояния микропереключателей формируют сигнал подтверждения ("квитанцию") включенной передачи, который включает светодиод, индицирующий соответствующую передачу на панели водителя;

запоминает "квитанцию" передачи до прихода следующей квитанции;

проводит анализ запретов и блокирует работу механизма переключения ступенчатой коробки передач в следующих случаях:

коробка передач вручную включена на задний ход,

не отключено сцепление,

при предыдущем переключении механизм переключения ступенчатой коробки передач отрабатывал команду от органов управления значительно больше положенного времени (при этом схема управления формирует сигнал для светодиода "не норма" на панели водителя);

на основании анализа команды от органов управления водителя, запомненной "квитанции" и анализа запретов управляет направлением вращения соответствующего электродвигателя 1 или 2 механизма переключения ступенчатой коробки передач;

производит динамическое торможение электродвигателя при снятии с него питания;

после включения заданной передачи и формирования соответствующей "квитанции" схема управления снимает питание с электродвигателя;

обеспечивает предотвращение мгновенного реверса электродвигателя.

Логика работы механизма переключения ступенчатой коробки передач в зависимости от состояния микропереключателей 9, 27, 18, 26 описывается таблицей.

Наличие в механизме переключения ступенчатой коробки передач двух редукторов со своими двигателями, кинематической связи выходных червячных колес редукторов со своими рычагами за счет роликов, находящихся на этих колесах и входящих в пазы рычагов при включении одного из электродвигателей, позволяет повысить срок службы механизма и снизить его энергопотребление.

Возможность управления ползунами в ручном режиме, когда червячные колеса редукторов занимают среднее положение (т.е. ролики червячных колес не входят в пазы рычагов), повышает надежность работы механизмов, так как позволяет переключать скорости при отказе одной из составных частей механизма или схемы управления.