устройство переключения для коробки передач

Формула изобретения

1. Устройство (1) переключения для ступенчатой коробки передач с исполнительными механизмами выбора и переключения передач, содержащее переключающий вал (2) с переключающими вилками (3) или коромыслами, входящими для переключения передач в скользящие муфты, в котором движение переключения передачи совершается за счет осевого перемещения переключающего вала (2), а движения выбора и переключения передачи кинематически развязаны, причем во время движения выбора передачи переключающий вал (2) не вращается, отличающееся тем, что его механизм выбора передач включает в себя поводковое или пальцевое кольцо (4) для взаимодействия с консолями (5), соединенными с переключающими вилками (3) или коромыслами, установленное на переключающем валу (2) с возможностью вращения и с фиксацией в осевом направлении и содержащее переключающий палец (6), входящий в соответствующие пазы (7) консолей (5), а также приводимую в действие в направлении вращения исполнительным механизмом (15) выбора передач, неподвижную в осевом направлении и зафиксированную на картере блокировочную деталь (8), которая установлена с возможностью передачи движения выбора передачи на поводковое или пальцевое кольцо (4) и блокировки переключающих вилок (3) или коромысел, не подлежащих включению передач.

2. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что блокировочная деталь (8) содержит два кольца (9, 10), через которые проходит переключающий вал (2), которые жестко на скручивание соединены между собой перемычкой (11), проходящей приблизительно параллельно продольной оси переключающего вала (2), и между которыми расположено поводковое или пальцевое кольцо (4), причем перемычка (11) имеет продольный паз (12), в котором без зазора в направлении вращения и с возможностью осевого перемещения расположен палец (13) пальцевого кольца (4), а длина продольного паза (12) выбрана с таким расчетом, чтобы обеспечить возможность совершения движения переключения, достигаемого осевым перемещением переключающего вала (2) и связанного с ним поводкового или пальцевого кольца (4), входящего в паз консоли (5) вилки включаемой передачи.

3. Устройство (1) по п.2, отличающееся тем, что одно кольцо (9) блокировочной детали (8) содержит элемент (14), взаимодействующий с исполнительным механизмом (15) выбора передач таким образом, чтобы обеспечивать возможность вращения блокировочной детали (8), а с ней - и пальцевого кольца (4) на переключающем валу (2), для выбора включаемой передачи.

4. Устройство (1) по п.3, отличающееся тем, что между исполнительным механизмом (15) выбора передач и элементом (14) расположен отклоняющий рычаг.

5. Устройство (1) по п.3 или 4, отличающееся тем, что элемент (14) выполнен в виде дугообразного элемента, соединенного с исполнительным механизмом (15) выбора передач посредством червячной передачи (16).

6. Устройство (1) по п.2, отличающееся тем, что кольцо (10) блокировочной детали (8) выполнено таким образом, что оно в том же положении в направлении вращения, что и переключающий палец (6) поводкового или пальцевого кольца (4), имеет паз (17), который при движении переключения направляет движение соответствующей выбранной консоли (5) при одновременном блокировании перемещения невыбранных консолей (5') тонкими участками (18) кольца (10), входящими в пазы (19) невыбранных консолей (5').

7. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что исполнительный механизм (15) выбора передач приводится в действие пневматически, гидравлически, электродвигателем, электромагнитом или электродинамически.

8. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что в случае, если для переключения предусмотрены два коридора, исполнительный механизм (15) выбора передач выполнен с возможностью занятия только двух положений.

9. Устройство (1) по п.8, отличающееся тем, что исполнительный механизм (15) выбора передач выполнен в виде электромагнитного или электродинамического исполнительного механизма (15).

10. Устройство (1) по п.9, отличающееся тем, что при наличии электромагнитного исполнительного механизма (15) он выполнен как при линейном, так и при вращательном движении в виде электромагнита одностороннего действия, электромагнита реверсивного действия или электромагнита двустороннего действия.

11. Устройство (1) по п.9, отличающееся тем, что при наличии электродинамического исполнительного механизма (15) он выполнен как при линейном, так и при вращательном движении в виде переключающего магнита с двумя устойчивыми состояниями, сервопривода с линейной обмоткой или подвижного магнита.

12. Применение устройства (1) переключения по одному из предыдущих пунктов в коробке передач, в частности в главной коробке многогрупповой коробки передач, причем движение выбора передачи в коробке передач совершается механически независимо от движения выбора передачи приводимого в действие водителем рычага переключения передач, и в распоряжении водителя имеется привычная для него схема переключения передач.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к устройству переключения для коробки передач в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.

Устройства переключения для таких коробок передач известны из уровня техники. Например, в публикации DE 19901055 А1 фирмы-заявителя раскрыто устройство переключения для многоступенчатых коробок передач, содержащее перемещаемый, в основном, параллельно оси колес и установленный в картере коробки передач переключающий вал, на котором расположены соединительные устройства, создающие соединение между переключающим валом и переключающими вилками или коромыслами переключаемых передач. Далее предусмотрены блокировочные средства, которые фиксируют переключающие вилки или коромысла невключаемых передач. Другое одноштанговое устройство переключения известно из публикации DE 19951683 А1 заявителя.

Кроме того, из уровня техники известна автоматизация процессов переключения в таких коробках передач, причем движение рычага переключения передач осуществляется не вручную, а посредством исполнительных механизмов (сервоприводов). Обычно исполнительный механизм переключения передач для всех коридоров используется в комбинации с исполнительным механизмом выбора передач. При этом переключающий вал поворачивается исполнительным механизмом выбора передач для выбора коридора, а исполнительным механизмом переключения передач - для переключения передачи.

Известное устройство переключения выполнено в виде устройства переключения с одной направляющей, причем осевое движение переключающего вала для переключения передачи происходит посредством подвешенного поршневого штока, а цилиндр выбора передачи для вращательного движения переключающего вала с целью выбора коридора установлен поперек. Переключающий палец жестко на скручивание установлен на переключающем валу. Захват переключающих вилок происходит посредством скоб и пальцев с шаровой головкой. Кроме того, предусмотрена блокировка, расположенная на переключающем пальце.

Коробки передач для грузовых автомобилей имеют часто двенадцать, шестнадцать или более передач. Такие многоступенчатые коробки передач выполнены в большинстве случаев в виде многогрупповых коробок передач, разделенных на передний делитель, главную группу или главную коробку передач (редуктор) и диапазонную группу (демультипликатор). Для облегчения комплексного процесса переключения, возникающего за счет множества передач, большинство из этих коробок передач содержат автоматическое устройство переключения. При этом переключения в переднем делителе и в диапазонной группе могут происходить пневматически, тогда как переключения в главной коробке передач осуществляются вручную водителем или происходят автоматически посредством подходящих электрогидравлических, электропневматических исполнительных механизмов или исполнительных механизмов на электродвигателях или комбинации этих исполнительных механизмов.

Из уровня техники известно выполнение главной коробки передач таким образом, чтобы для выбора передач требовалось только два коридора. Это означает, что в коробках передач грузовых автомобилей приходится использовать только один исполнительный механизм переключения передач для высоких требований к развиваемому усилию, поскольку второй коридор или проход приводится в действие за счет выбора передачи посредством того же исполнительного механизма переключения передач.

В основу настоящего изобретения была положена задача создания автоматического устройства переключения для коробки передач, более экономичного в плане затрат и потребного монтажного пространства. Кроме того, требования к исполнительным механизмам в отношении развиваемых усилий и хода рабочих органов должны быть в значительной степени снижены.

Эта задача решается посредством признаков пункта 1 формулы изобретения. Другие варианты и преимущества приведены в зависимых пунктах.

В соответствии с этим предложено выполненное с одной направляющей устройство переключения с исполнительными механизмами (сервоприводами) выбора и переключения передач, содержащее переключающий вал с переключающими вилками или коромыслами, входящими для переключения передач в скользящие муфты, в котором движение переключения передачи совершается за счет осевого перемещения переключающего вала, а движения выбора и переключения передачи кинематически развязаны. При этом во время движения выбора передачи переключающий вал не вращается.

В таком устройстве механизм выбора передач включает в себя поводковое или пальцевое кольцо для взаимодействия с консолями, соединенными с переключающими вилками или коромыслами, установленное на переключающем валу с возможностью вращения и с фиксацией в осевом направлении и содержащее переключающий палец, входящий в соответствующие пазы консолей, а также приводимую в действие радиально исполнительным механизмом выбора передач, неподвижную в осевом направлении и зафиксированную на картере блокировочную деталь, которая установлена с возможностью передачи движения выбора передачи на поводковое или пальцевое кольцо и блокировки переключающих вилок или коромысел, не подлежащих включению передач.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения блокировочная деталь содержит два кольца, через которые проходит переключающий вал, которые жестко на скручивание соединены между собой перемычкой, проходящей приблизительно параллельно продольной оси переключающего вала, и между которыми расположено поводковое или пальцевое кольцо, причем перемычка имеет продольный паз, в котором без зазора в направлении вращения (окружном направлении) и с возможностью осевого перемещения расположен палец пальцевого кольца. Длина продольного паза выбрана с таким расчетом, чтобы обеспечить возможность совершения движения переключения, достигаемого осевым перемещением переключающего вала и связанного с ним пальцевого кольца.

Кроме того, одно кольцо блокировочной детали может содержать элемент, взаимодействующий с исполнительным механизмом выбора передач таким образом, чтобы обеспечивать возможность вращения блокировочной детали, а с ней - и пальцевого кольца на переключающем валу, для выбора включаемой передачи.

Далее одно кольцо блокировочной детали содержит элемент, находящийся во взаимодействии с исполнительным механизмом выбора передач таким образом, что обеспечивается передача вращательного движения блокировочной детали вокруг переключающего вала и, тем самым, пальцевого кольца на переключающий вал. Другое кольцо выполнено таким образом, что оно в том же положении в направлении вращения (окружном направлении), что и переключающий палец пальцевого кольца, имеет паз, который при движении переключения направляет движение соответствующей консоли при одновременном блокировании перемещения других консолей тонкими участками кольца, входящими в пазы консолей.

За счет предложенной в изобретении конструкции возникающие при переключении поперечные усилия предпочтительным образом изолируются, что значительно снижает требуемый для выбора передачи уровень усилия и, тем самым, обеспечивает использование электромагнитного или электродинамического исполнительного механизма выбора передачи; к тому же уменьшается необходимый для выбора передачи ход рабочего органа исполнительного механизма. За счет предусмотренной блокировки консолей или коридора предотвращаются ошибочные срабатывания при выборе передач. Исполнительный механизм выбора передач может быть выполнен в виде пневмо- или гидроцилиндра или с возможностью срабатывания от электродвигателя, причем используемый электромагнитный или электродинамический исполнительный механизм предпочтительным образом является компактным и недорогим. Осевое перемещение переключающего вала может осуществляться посредством встроенного поршня.

Если коробка передач имеет четыре передачи, т.е. два коридора, как это может быть у главной коробки передач многогрупповой коробки передач, то электромагнитный или электродинамический исполнительный механизм выбора передач может быть выполнен особенно просто и иметь два положения, что, в частности, в сочетании с использованием электромагнитного или электродинамического исполнительного механизма обеспечивает дальнейшее значительное сокращение расходов.

Как при линейном, так и при вращательном движении электромагнитный исполнительный механизм выбора передач может быть выполнен в виде электромагнита одностороннего действия, электромагнита реверсивного действия или электромагнита двустороннего действия.

Как при линейном, так и при вращательном движении электродинамический исполнительный механизм выбора передач может быть выполнен в виде переключающего магнита с двумя устойчивыми состояниями, сервопривода с линейной обмоткой или подвижного магнита.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - схематичный разрез предпочтительного варианта выполнения устройства переключения,

на фиг.2 - два других разреза предпочтительного варианта выполнения устройства переключения,

на фиг.3 - два других разреза предпочтительного варианта выполнения устройства переключения.

На фиг.1 предложенное в изобретении устройство 1 переключения содержит переключающий вал 2 с переключающими вилками или коромыслами 3, которые для переключения передач входят в скользящие муфты. В соответствии с изобретением устройство 1 переключения выполнено таким образом, что движение выбора передач и движение переключения передач кинематически развязаны, причем движение переключения происходит за счет осевого перемещения переключающего вала 2, а движение выбора - за счет вращательного движения, в котором переключающий вал 2 не участвует.

Механизм выбора передач включает в себя поводковое или пальцевое кольцо 4 для взаимодействия с консолями 5 переключающих вилок, которое установлено на переключающем валу 2 с возможностью вращения и с фиксацией в осевом направлении, содержит переключающий палец 6, входящий в соответствующие пазы 7 консолей 5, и в предпочтительном варианте может быть выполнено в виде защелкивающегося кольца.

Кроме того, механизм выбора передач также включает в себя приводимую в действие радиально исполнительным механизмом выбора передач, неподвижную в осевом направлении и зафиксированную на картере блокировочную деталь 8, которая передает движение выбора передачи на поводковое или пальцевое кольцо 4 и блокирует переключающие вилки или коромысла 3 не подлежащих включению передач.

Предпочтительный вариант выполнения блокировочной детали изображен в правой части фиг.2. Блокировочная деталь 8 содержит два кольца 9, 10, через которые проходит переключающий вал 2 и которые жестко на скручивание соединены между собой перемычкой 11, проходящей приблизительно параллельно продольной оси переключающего вала 2. Между обоими кольцами 9, 10 расположено поводковое или пальцевое кольцо 4. Перемычка 11 имеет продольный паз 12, в котором без зазора в направлении вращения и с возможностью осевого перемещения расположен палец 13 пальцевого кольца 4. Длина продольного паза выбрана с таким расчетом, чтобы обеспечить возможность совершения движения переключения, достигаемого осевым перемещением переключающего вала 2 и связанного с ним поводкового или пальцевого кольца 4, входящего по окончании движения выбора передачи в паз консоли 5 вилки включаемой передачи.

Далее кольцо 9 блокировочной детали 8 содержит предпочтительно дугообразный элемент 14, взаимодействующий с исполнительным механизмом 15 выбора передач, например, через червячную передачу 16, таким образом, чтобы обеспечивать возможность вращения блокировочной детали 8 вокруг переключающего вала 2, а с ней - и пальцевого кольца 4 на переключающем валу 2. Как возможный вариант, между исполнительным механизмом выбора передач и элементом 14 может быть предусмотрен отклоняющий рычаг. Элемент 14 изображен в левой части фиг.2 и при виде сбоку в левой части фиг.3. В зависимости от выполнения устройства переключения, если предусмотрены только два коридора, червячная передача может быть заменена элементом более простой конструкции, который может занимать два положения.

Другое кольцо 10 блокировочной детали 8, изображенное в правой части фиг.3 при виде сбоку, выполнено таким образом, что оно в том же положении в направлении вращения (в окружном направлении), что и переключающий палец 6 поводкового или пальцевого кольца 4, имеет паз 17, который при движении переключения направляет движение соответствующей выбранной консоли 5 при одновременном блокировании перемещения других консолей 5 тонкими участками 18 кольца 10, входящими в пазы 19 невыбранных консолей 5 .

Блокировочная деталь 8 может быть выполнена цельной и после изготовления согнута до U-образной формы. В других вариантах (не показаны) часть блокировочной детали, находящаяся во взаимодействии с исполнительным механизмом выбора передач, может в зависимости от типа передачи движения принимать иные формы, нежели показанные.

Применение предлагаемого в изобретении устройства переключения позволяет автоматизировать коробки передач, в частности главные коробки передач многогрупповых коробок передач, таким образом, чтобы движение выбора передачи в коробке передач совершалось механически независимо от движения выбора передачи приводимого в действие водителем рычага переключения передач.

В некоторых известных из уровня техники управляемых вручную групповых коробках передач, в которых предусмотрена жесткая связь между рычагом переключения передач и переключающим валом, используется непривычная для водителя схема переключения, которая не позволяет быстро переключать передачи, что может привести к ошибочным переключениям передач. За счет использования предложенного в изобретении устройства переключения в распоряжение водителю предоставляется привычная для него схема переключения. При этом во время переключения группы передач, подключенной к основной коробке за ней, дополнительно требуется реверсирование направления переключения в коробке передач, которое может быть реализовано, например, коромыслом.

Разумеется, под определяемый формулой изобретения объем охраны подпадает любой вариант конструктивного выполнения, в частности любое пространственное расположение деталей предлагаемого в изобретении устройства переключения самих по себе, а также по отношению друг к другу, если они целесообразны с технической точки зрения и не влияют на указанную в формуле изобретения функцию устройства переключения, даже если такие варианты явным образом не раскрыты на чертежах или в описании.