Имитатор коробки переключения передач

Имитатор коробки переключения передач предназначен для обучения водителей военных машин. Имитатор содержит корпус с фигурным, имеющим Ж-образную форму вырезом (16), механизм блокировки, элементы, регистрирующие положение рычага (10) переключения передач, выполненные, например, в виде герконов (19, 20), и элементы фиксации (15) положения рычага (10). Механизм блокировки представляет собой роторный механизм, состоящий из двух неподвижных дисков (7, 8), между которыми установлен подвижный диск (9), управляемый рычагом (10) переключения передач, и имеющий возможность вращения относительно вертикальной оси (12), оснащенной возвратной пружиной (11). Подвижный диск (9) имеет возможность наклона за счет поворота на двух полуосях (13, 14), установленных в боковых стенках (3, 4) каркаса имитатора. Механизм блокировки содержит также два магнита (17, 18), которые закреплены в верхней части рычага (10) переключения передач. В одном из неподвижных дисков установлен фиксатор (15), имеющий возможность зацепления с отверстиями в подвижном диске (9). Элементы (19, 20), регистрирующие положение рычага переключения передач, установлены в верхней части корпуса имитатора с возможностью контакта с магнитами (17, 18). При выходе рычага (10) из Ж-образного выреза (16) при отпускании рычага (10) он всегда возвращается в среднее (нейтральное) положение за счет воздействия возвратной пружины (11). Имитатор прост по конструкции, надежен в работе, имеет большой срок службы. 3 з.п. ф-лы; 3 ил.

Предлагаемая полезная модель относится к тренажерной технике, а именно к устройствам для моделирования работы коробки переключения передач, и может быть использована при конструировании тренажеров для обучения водителей наземных транспортных средств, например, военных машин.

Известен тренажер для обучения водителя автомобиля [см. патент РФ на полезную модель 73528, МПК C09B 9/04 (2006.01), опубл. 2008.20.05], Тренажер содержит рабочее место водителя с аналоговыми органами управления (механизм имитатора коробки передач, педали автомобиля и руль автомобиля) и дискретными органами управления, аналоговыми датчиками положения рычага переключения передач, руля и педалей и дискретными датчиками их положения, привод коробки передач, акустическую систему, формирователь звуковых сигналов, модуль имитации шума двигателя, устройство согласования, модуль калибровки, модуль управления программой, модуль моделирования движения машины, блок имитации визуальной обстановки.

В известном патенте на тренажер представлен также конкретный вариант выполнения имитатора коробки передач. Имитатор содержит рычаг переключения передач, датчик положения рычага переключения передач влево-вправо, датчик положения рычага переключения передач вперед-назад, электромагнитную муфту, корпус, вал, усилитель мощности. Механизм имитатора коробки передач может представлять, например, конструкцию, обеспечивающую перемещение рычага переключения передач в двух плоскостях: вдоль оси автомобиля (вперед -назад) и поперек оси автомобиля (влево-вправо). По каждой оси установлены датчики, на выходе которых формируются напряжения, пропорциональные перемещению рычага вдоль каждой оси. Таким образом, отслеживаются координаты положения рычага переключения передач. Вал при перемещении рычага вдоль продольной оси автомобиля жестко связан с электромагнитной муфтой, которая может блокировать перемещение рычага вдоль продольной оси автомобиля. Механизм имитатора коробки передач, а также руль автомобиля, педали тормоза, «газа», сцепления относятся к аналоговым органам управления. Эти органы управления механически связаны с датчиками их положения: руль автомобиля - с датчиком положения руля, педали - с датчиком положения педалей, механизм имитатора коробки передач - с датчиками положения рычага переключения передач. Датчиками положения рычага переключения передач, педалей и рулевого колеса являются потенциометры, оси которых поворачиваются на угол пропорциональный перемещению органов управления. В связи с тем, что потенциометрические датчики в процессе работы могут сбиваться, в процессе эксплуатации осуществляется контроль работы всех органов управления и при необходимости осуществляется калибровка органов управления. Для этого служит модуль калибровки, с помощью которого определяются минимальные и максимальные значения того или иного датчика и затем эти значения нормируются в диапазоне от 0 минимум до 1 максимум, в результате исключается снижение качества моделирования автомобиля в процессе эксплуатации тренажера.

Недостатком известного тренажера является ненадежность работы, обусловленная неоправданно сложной конструкцией модуля калибровки.

Известен также имитатор коробки переключения передач, который входит в состав компьютерного тренажера базовой подготовки водителей (изделие АТК), производства России [см. Тренажер базовой подготовки водителей АТК-02.00.00.000 РЭ, с.4-5]. Описание известного тренажера и чертежи представлены на сайте Центральной снабженческой базы РОСТО (ДОСААФ) http:cb-rosto.ru. Тренажер базовой подготовки водителей относится к техническим средствам для первоначального обучения вождению автомобиля. В его состав входит имитатор коробки переключения передач, который предназначен для имитации работы коробки переключения передач, имеющей четыре передачи вперед и одну передачу заднего хода. Известный имитатор состоит из корпуса, рычага переключения передач и механизма блокировки, в состав которого входят: стопорная планка со специальными фигурными пазами, ролик, тросик, пружины сжатия и регулировочный болт. Благодаря пружинам сжатия механизм блокировки всегда включен. Выключение происходит при нажатии на педаль сцепления, которая через тросик соединяется со стопорной планкой. Регулировочным болтом регулируется натяжение тросика для обеспечения полного выключения механизма блокировки. В процессе работы имитатора рычаг переключения передач воздействует на электрический датчик, в котором возникает цифровой сигнал, который поступает в блок сопряжения, а затем в системный блок. На каждую передачу установлен свой электрический датчик.

К недостаткам известного имитатора можно отнести ненадежность его конструкции, обусловленную наличием таких элементов, как электрические датчики, взаимодействующие с рычагом переключения передач, установленные на каждую из передач. Кроме того, такие элементы, входящие в состав прототипа, как пружины сжатия и тросик, из-за возможного растяжения требуют постоянной регулировки и не способствуют обеспечению стабильности и продолжительности работы -самых важных параметров, характеризующих работу этого узла.

Следует также отметить, что корпус имитатора представляет собой гнутый короб из листового материала небольшой толщины, который рассчитан на работу в комфортных условиях, например, в просторном помещении. Таким образом, известный имитатор имеет ограниченные эксплуатационные возможности и не может быть применен для тренажеров, на которых осуществляется обучение вождению и отработка других заданий, необходимых для боевых машин.

Известен имитатор коробки переключения передач [см. патент РФ на полезную модель 85721, МПК C09B 9/04 (2006.01), опубл. 10.08.2009 Бюл. 22], который предназначен для обучения водителей наземных транспортных средств, например, военных машин. Имитатор содержит корпус с установленным в нем механизмом блокировки, рычаг переключения передач и элементы, регистрирующие положение рычага переключения передач. Особенностью имитатора является конструкция механизма блокировки, включающая принципиально новые узлы и элементы, а именно: две направляющие с установленными в них тремя подпружиненными ступенчатыми валиками. Валики имеют возможность осевого перемещения, снабжены упорными элементами, ограничителями осевого перемещения и элементами фиксации положения рычага переключения передач. Элементы, регистрирующие положение рычага переключения передач, представляют собой бесконтактные оптически сопряженные пары. Корпус имитатора выполнен из высокопрочных материалов. Недостатком известного технического решения является ненадежность конструкции, что обусловлено сложностью и громоздкостью механизма блокировки, содержащего большое количество материалоемких деталей. К другим существенным недостаткам устройства, выбранного в качестве прототипа, следует отнести то, что для бесперебойной, стабильной работы механизма блокировки - одного из основных узлов тренажера, детали, входящие в его состав, должны быть выполнены с высокой степенью точности. Очевидно, что это обстоятельство приводит к большим материальным затратам на изготовление известного тренажера.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является выбранный в качестве прототипа тренажер для обучения вождению наземных транспортных средств [см. патент РФ на полезную модель 93564, МПК: C09B 9/04 (2006.01), C09B 9/02 (2006.01), опубл. 27.04.2010]. Известный тренажер, представляющий собой имитатор коробки передач, предназначен для обучения водителей военных машин. Имитатор содержит: корпус с установленным в нем механизмом блокировки, включающим стопорную планку, рычаг переключения передач, на конце которого жестко закреплен магнит, проходящий через Ж-образный паз стопорной планки. Магнит имеет возможность взаимодействия с одним из шести элементов - герконов, регистрирующих положение рычага переключения передач, установленных соосно с магнитом. Торцевые поверхности герконов, расположены в одной плоскости с торцевой поверхностью магнита. Элементы, фиксирующие положение рычага переключения передач, представляют собой две шайбы, внутренние поверхности которых сопряжены с поверхностью шарового сегмента рычага переключения передач. Шайбы установлены внутри короба, закрепленного на корпусе тренажера.

Существенным недостатком наиболее близкого аналога, выбранного в качестве прототипа, является вероятность ошибок при замыкании магнита с герконом, которая возникает вследствие того, что замыкание при подведении магнита к геркону может произойти только на определенном расстоянии (расстояние замыкания). Однако в процессе работы имитатора, вследствие потери жесткости конструкции или в результате разрегулирования первоначальной установки, расстояние между герконом и магнитом может превысить расстояние замыкания и срабатывание не произойдет.

Другим недостатком ближайшего аналога является возникновение перекосов и заклинивания, которое может произойти в результате того, что рычаг не всегда попадает в Ж-образный паз. К недостаткам известного устройства можно также отнести выполнение корпуса имитатора сварным. Такой корпус усложняет сборку конструкции, а также затрудняет выполнение ремонта.

Недостатком ближайшего аналога является также отсутствие в нем возможности установки и фиксации рукоятки в среднем положении, что существенно ограничивает функциональные возможности имитатора, так как он не обеспечивает 100% имитации работы военной машины.

Задачей, поставленной при разработке заявляемой полезной модели, является упрощение конструкции имитатора коробки переключения передач при одновременном повышении надежности его работы, расширении функциональных возможностей, упрощении сборки и ремонта конструкции, а также снижении материальных затрат на его изготовление. Для решения указанных задач предлагается имитатор коробки переключения передач, который, как и наиболее близкий к нему имитатор, выбранный в качестве прототипа, содержит корпус с фигурным вырезом, имеющим Ж-образную форму. Имитатор содержит также механизм блокировки, который состоит из магнита, закрепленного на рычаге переключения передач. Магнит имеет возможность взаимодействия с одним из шести элементов, регистрирующих положение рычага переключения передач. В состав механизма блокировки входят также элементы фиксации положения рычага переключения передач. Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного, принятого за прототип имитатора, является то, что механизм блокировки представляет собой роторный механизм, состоящий из двух неподвижных дисков, между которыми установлен подвижный диск, управляемый рычагом переключения передач. Подвижный диск имеет возможность вращения относительно вертикальной оси, установленной между несущими стенками имитатора и оснащенной возвратной пружиной. Кроме того, подвижный диск имеет возможность наклона за счет поворота на двух полуосях, установленных в боковых стенках каркаса имитатора. Механизм блокировки дополнен вторым магнитом, при этом оба магнита закреплены в верхней части рычага переключения передач. В одном из неподвижных дисков установлен фиксатор, имеющий возможность зацепления с отверстиями в подвижном диске. Элементы, регистрирующие положение рычага переключения передач, установлены в верхней части корпуса имитатора с возможностью контакта с магнитами. Технический результат, достигнутый в предлагаемой полезной модели, получен за счет следующего.

В предлагаемой полезной модели предложена принципиально новая конструкция механизма блокировки имитатора коробки переключения передач. Предложенный механизм блокировки состоит из двух неподвижных дисков, между которыми установлен подвижный диск, который управляется рычагом переключения передач. Подвижный диск имеет возможность вращения относительно вертикальной оси, кроме того, подвижный диск может наклоняться за счет поворота на двух полуосях, установленных в боковых стенках имитатора. Механизм блокировки прост и надежен в работе, в отличие от сложного и ненадежного механизма ближайшего аналога, состоящего из направляющих, трех подпружиненных ступенчатых валиков, и ограничителей осевого перемещения. Надежность работы заявленного устройства, являющаяся важнейшим требованием, предъявляемым к изделиям, относящимся к тренажерной технике, обеспечена также новым фиксирующим устройством, простым по конструкции, а, следовательно, надежным в работе. В отличие от прототипа, в котором элементы, фиксирующие положение рычага переключения передач, представляют собой две фторопластовые шайбы, внутренние поверхности которых сопряжены с поверхностью шарового сегмента рычага переключения передач, в заявляемой полезной модели фиксирующее устройство выполнено в виде шарикового фиксатора, установленного в неподвижном диске механизма блокировки. В процессе работы фиксатор попадает в одно из трех отверстий на подвижном диске и входит с ним в зацепление, обеспечивая при этом выбор обучаемым конкретной передачи. К достоинством этого устройства следует отнести также то, что оно не занимает никакого дополнительного пространства, так как оно встроено в механизм блокировки. В прототипе фиксирующее устройство располагается в отдельном корпусе над коробкой переключения передач.

Важной дополнительной функцией заявленного имитатора по сравнению с прототипом является возможность автоматического возврата рычага переключения передач при его отпускании в среднее (нейтральное) положение. Это происходит за счет воздействия возвратной пружины, надетой на вертикальную ось, установленную между несущими стенками имитатора.

Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлен один из конкретных примеров выполнения заявляемого технического решения..

На фиг.1 изображен заявляемый имитатор (вид спереди без передней стенки);

на фиг.2 - разрез A-A на фиг.1;

на фиг.3 - вид сверху на имитатор (вид В на фиг.1). Имитатор коробки переключения передач содержит корпус (см. фиг.1, 2), состоящий из двух несущих стенок: передней 1 и задней 2, П-образного каркаса, образованного двумя боковыми стенками 3, 4 и поддоном 5, и верхней крышки 6. Несущие стенки 1 и 2 имитатора, а также верхняя крышка 6 и поддон 5 соединены болтовыми соединениями. Внутри корпуса имитатора смонтирован механизм блокировки, представляющий собой роторный механизм, который состоит из двух неподвижных дисков 7 и 8 (см. фиг.2), между которыми расположен подвижный диск 9, управляемый рычагом 10 имитатора коробки переключения передач. Диск 9 имеет возможность вращения относительно оснащенной возвратной пружиной 11 вертикальной оси 12, установленной между несущими стенками 1 и 2 имитатора. Возвратная пружина 11 предназначена для возврата рычага 10 имитатора в среднее (нейтральное) положение. Диск 9 имеет также возможность наклона путем поворота на двух полуосях 13 и 14, установленных в боковых стенках 3 и 4 каркаса имитатора. В одном из неподвижных дисков, например, в верхнем диске 7 установлен фиксатор 15, который попадая в одно из трех отверстий (на фиг. не показаны), имеющихся на подвижном диске 9, входит с ним в зацепление. Разметка положения указанных трех отверстий осуществляется из следующих соображений: среднее отверстие - для среднего (нейтрального) положения, два крайних отверстия - для фиксации положения рычага имитатора при движении «вперед» и «назад». В верхней крышке 6 корпуса имитатора (см. фиг.3) выполнен фигурный, имеющий Ж-образную форму вырез 16, через который устанавливается рычаг 10 имитатора переключения передач. На рычаге 10 закреплены два магнита 17, 18 имеющие возможность взаимодействия с одним из шести элементов 19, 20 (герконов) (на фиг.1 показано два геркона), регистрирующих положение рычага 10 переключения передач. Герконы закрепляются на кронштейнах 21, 22, установленных на верхней крышке 6 имитатора. Рычаг 10 переключения передач снабжен рукояткой 23.

В заявляемой полезной модели в качестве рычага переключения передач могут быть использованы выпускаемые отечественной промышленностью рычаги для автомашин ЗИЛ-13 О, КАМАЗ, УРАЛ, ГА3-53 и др.

В качестве элементов, регистрирующих положение рычага 10 переключения передач, могут быть использованы серийно выпускаемые отечественной промышленностью извещатели охранные точечные магнитоконтактные ИО 102-5 ПГС2.409.002 ТУ (изготовитель: ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов», г.Рязань, РФ).

В качестве фиксирующего устройства используется фиксатор FAM GN 615-M10-KK (изготовитель КНР).

Все элементы конструкции имитатора изготовлены из алюминиевого сплава Д16 ГОСТ 4784-97.

Имитатор коробки переключения передач работает следующим образом.

При выборе одной из передач рычаг 10 переключения передач перемещается в положение, при котором магнит 17, дойдя до упора в Ж-образном вырезе 16 на верхней крышке 6 корпуса имитатора, устанавливается напротив одного из шести герконов 20, входит с ним в контакт, замыкая при этом электрическую схему (на фиг. не показана), элементом которой является, например, компьютер, управляющий работой имитатора переключения передач. Одновременно фиксатор 15, установленный, например, в верхнем неподвижном диске 7, попадает в одно из трех отверстий подвижного диска 8 и входит с ним в зацепление, удерживая от возврата. Таким образом, происходит фиксация рычага 10 переключения передач в установленном положении. При выборе обучаемым другой передачи, рычаг 10 переключения передач, пройдя через нейтральное положение, заводится в другой паз Ж-образного выреза 16 верхней крышки 6 корпуса имитатора. Магнит 17 при этом входит в контакт уже с другим герконом, соответствующим выбранной передаче, в результате чего рычаг 10 переключения передач фиксируется в новом положении. При выходе рычага 10 из Ж-образного выреза 16 при отпускании рычага 10 он всегда возвращается в среднее (нейтральное) положение за счет воздействия возвратной пружины 11.

Таким образом, в заявляемой полезной модели за счет изменения конструкции механизма блокировки, создания принципиально нового механизма фиксации рычага переключения передач, а также возможности установки и фиксации рукоятки в среднем положении, существенно повышена надежность работы имитатора, при одновременном расширении его функциональных возможностей, упрощении сборки и ремонта конструкции, а также снижении материальных затрат на его изготовление.

1. Имитатор коробки переключения передач, содержащий корпус с фигурным, имеющим Ж-образную форму вырезом и механизмом блокировки, включающим закрепленный на рычаге переключения передач первый магнит, имеющий возможность взаимодействия с одним из шести элементов, регистрирующих положение рычага переключения передач, и элементы фиксации положения рычага переключения передач, отличающийся тем, что:

механизм блокировки представляет собой роторный механизм, состоящий из двух неподвижных дисков, между которыми установлен подвижный диск, управляемый рычагом переключения передач, и имеющий возможность вращения относительно оснащенной возвратной пружиной вертикальной оси, установленной между несущими стенками имитатора, и наклона за счет поворота на двух полуосях, установленных в боковых стенках каркаса имитатора, при этом механизм блокировки дополнен вторым магнитом, оба магнита закреплены в верхней части рычага переключения передач, в одном из неподвижных дисков установлен фиксатор, имеющий возможность зацепления с отверстиями в подвижном диске, а элементы, регистрирующие положение рычага переключения передач, установлены в верхней части корпуса имитатора с возможностью контакта с магнитами.

2. Имитатор коробки переключения передач по п.1, отличающийся тем, что фиксатор установлен в верхнем неподвижном диске роторного механизма.

3. Имитатор коробки переключения передач по п.1 или 2, отличающийся тем, что элементы, регистрирующие положение рычага переключения передач, выполнены в виде герконов.

4. Имитатор коробки переключения передач по п.1 или 2, отличающийся тем, что рычаг переключения передач снабжен рукояткой.