Устройство переключения передач в механической ступенчатой коробке передач транспортного средства

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к устройствам для дистанционного управления механизмами, в частности для переключения передач в коробке передач транспортных средств.

Известен дистанционный привод управления коробкой передач [1], содержащий переднюю продольную тягу, соединенную с задней продольной тягой, связанной с механизмом переключения передач. Передняя продольная тяга снабжена П-образным рычагом, жестко соединенным с задней продольной тягой своей верхней частью. Задняя продольная тяга снабжена консолью и жестко связана с ее верхней частью, при этом нижняя часть консоли связана с передней продольной тягой, имеющей свободу вращения. В результате обеспечивается возможность передачи осевого и окружного усилий между передней и задней продольными тягами с большой несоосностью.

Конструкция данного дистанционного привода обеспечивает дистанционную передачу осевого и окружного усилий при большой несоосности передней и задней продольных тяг, однако устройство имеет ограниченные возможности для применения. В частности, для передачи усилий на сравнительно длинной дистанции, например, у привода переключения передач автобуса с задним расположением силового агрегата, применить устройство невозможно из-за наличия нескольких перегибов на трассе привода.

Известен дистанционный привод управления коробкой передач [2], содержащий устройство управления приводом, установленное в кабине водителя, и механизм переключения передач, установленный на коробке передач, соединенные механической связью из длинномерных стержневых элементов. Устройство управления состоит из закрепленной в основании на сферическом шарнире рукоятки, нижний конец которой шарнирно соединен с вилкой, закрепленной на конце дистанционной штанги. Механизм переключения передач состоит из кронштейна дистанционного управления, закрепленного с одной стороны посредством шлицевого соединения на валу переключения передач, а с другой стороны шарнирно соединенного с вилкой, закрепленной на конце дистанционной штанги. Оба узла - устройство управления приводом и механизм переключения передач - соединены механической связью в виде набора сочлененных карданными шарнирами дистанционных штанг.

Недостаток указанного дистанционного привода заключается в сложности конструкции. В нем содержится большое количество деталей и узлов, в частности механическая связь между управляющим (в кабине водителя) и исполнительным (у коробки передач) механизмами выполнена в виде набора из нескольких штанг. Каждый стык этих штанг, в свою очередь, содержит сложный карданный шарнир.

Известно также устройство переключения передач в механической ступенчатой коробке передач транспортного средства немецкой фирмы RCS [3]. Устройство содержит узел управления приводом с рукояткой, установленный в кабине водителя. На коробке передач установлен механизм переключения передач. Узел управления и механизм переключения передач соединены парой тросов, заключенных в оболочку, которая закреплена на корпусе транспортного средства. Один из тросов, перемещаясь, передает усилие только на выбор передач, другой трос в это время неподвижен. И наоборот, когда второй трос перемещается для включения передач, неподвижен первый трос. Как показано на кинематической схеме (фиг.6), отклоняя рукоятку в продольном направлении (вперед или назад) по стрелке, выполненной сплошной линией, смещают трос 4 также по сплошной стрелке. Механизм 6 вращается вокруг горизонтальной оси, вращая вал 9, что соответствует включению передачи. При этом трос 5 остается неподвижным. Отклоняя рукоятку в направлении, показанном пунктирной стрелкой, заставляют двигаться трос 5 (также по пунктирной стрелке), вследствие чего механизм 6 поворачивается вокруг вертикальной оси шарнира, при этом шарнирно сочлененная с механизмом 6 его вторая часть сдвигает вал 9 в осевом направлении, осуществляя выбор передачи. В этом случае опять работает один трос 5, а второй трос 4 неподвижен.

Задача заявляемого изобретения состоит в снижении усилий на каждом из тросов привода.

Технический результат заключается в увеличении долговечности тросов дистанционного привода и уменьшении периодичности их обслуживания и замены.

Технический результат достигается заявляемым устройством переключения передач в механической ступенчатой коробке передач транспортного средства. Устройство содержит узел управления приводом с рукояткой, установленный в кабине водителя, и механизм переключения передач, установленный на коробке передач, соединенные парой тросов, заключенных в оболочку, которая закреплена на корпусе транспортного средства.

Новое заключается в том, что в узле управления на шарнире установлен соединенный с рукояткой элемент, преобразующий продольно-поперечные перемещения рукоятки в возвратно-поступательные перемещения шарнирно соединенных с ним тросов за счет наличия плеч между точками крепления тросов относительно продольной оси вращения рычага и плеча между точкой приложения усилия на рычаге и осью его вращения в корпусе. Противоположные концы тросов шарнирно соединены с механизмом переключения передач, состоящим из вала переключения передач и механизма преобразования. Механизм преобразования имеет шарнирные связи с корпусом транспортного средства и с валом переключения передач, обеспечивающие преобразование возвратно-поступательных перемещений тросов. Перемещения тросов преобразуются, во-первых, во вращение вала за счет наличия плеча между осью вала и плоскостью результирующих векторов перемещения тросов. Во-вторых, в осевое перемещение вала за счет наличия плеча между осью вала и центром шарнира крепления механизма преобразования к корпусу транспортного средства и плеч между точками крепления тросов и осью шарнира соединения вала переключения передач с механизмом преобразования. Ось продольного перемещения вала переключения передач не параллельна направлению перемещения тросов в точках их крепления к механизму преобразования и не лежит в плоскости, образованной результирующими векторами перемещения этих тросов.

На чертежах представлена кинематическая схема заявляемого устройства.

На фиг.1 - общий вид; на фиг.2 и 3 показаны положения устройства при переключении передач; на фиг.3 и 4 - при выборе передач; на фиг.6 - кинематическая схема прототипа.

Узел управления приводом содержит рукоятку 1, которой водитель непосредственно переключает передачи. Рукоятка соединена с элементом 2, установленным на шарнире 3. С элементом 2 шарнирно соединены тросы 4 и 5. С противоположной стороны тросы шарнирно соединены с механизмом преобразования 6. Механизм преобразования через реактивную тягу 7 шарнирно соединен с корпусом транспортного средства. Посредством другого шарнирного соединения 8 он соединен с валом переключения передач 9, установленным в скользящей опоре на коробке передач (на чертеже не показана).

Устройство представляет собой рычажную систему. Благодаря плечам соответствующих рычагов усилие от рукоятки 1 передается к валу переключения передач 9. На фиг.1 обозначены плечи рычагов: а - плечи между точками крепления тросов на элементе 2 и продольной осью рукоятки 1; между точкой приложения усилия на рукоятке (вверху) и осью ее вращения в корпусе находится плечо b; между осью вала переключения передач 9 и плоскостью результирующих векторов перемещения тросов находится плечо c; между осью вала 9 и центром шарнира крепления механизма преобразования 6 к корпусу транспортного средства (посредством реактивной тяги 7) находится плечо d; между точками крепления тросов и осью шарнира 8 соединения вала переключения передач с механизмом преобразования 6 находятся плечи е.

Устройство работает следующим образом.

Вращение вала переключения передач 9 происходит под воздействием усилий, передаваемых движущимися в одну сторону (вперед или назад) обоими приводными тросами. Вращение вала происходит при переключении передач.

Перемещение вала переключения передач 9 вдоль его оси осуществляется механизмом преобразования под воздействием усилий, передаваемых тросами, движущимися в противоположных направлениях. При этом поворот механизма 6 происходит относительно точки опоры, создаваемой реактивной тягой 7. Перемещение вала 9 вдоль оси происходит при выборе передачи.

Различные фазы работы устройства показаны на кинематических схемах, изображенных на фиг.2-5.

На фиг.2-3 показана работа устройства при включении передач. Отклоняя рукоятку от нейтрали назад параллельно продольной оси транспортного средства по стрелке М (фиг.2), поворачивают элемент 2 (по стрелке M₁) вокруг горизонтальных шипов шарнира 3 и передвигают оба троса одновременно в одном направлении по стрелкам N и N₁. Механизм преобразования 6 отклоняется под воздействием тросов по стрелке Р и создает вращающий момент Q на валу переключения передач 9. Поворачиваясь, вал включает посредством закрепленной на нем вилки одну из передач. Отклоняя рукоятку вперед (по стрелке М'), т.е. в противоположном направлении (фиг.3), осуществляют все вышеописанные перемещения в противоположном, на 180°, направлении. Тросы смещаются по стрелкам N' и N'₁. Механизм преобразования отклоняется по стрелке Р', а вал 9 вращается в направлении стрелки Q'.

На фиг.4-5 показана работа устройства при выборе передач.

Рукоятка отклоняется влево или вправо в поперечном направлении относительно продольной оси транспортного средства. Отклоняя рукоятку влево по стрелке М₂, ее вертикальную часть поворачивают в вертикальных шипах шарнира 3 по стрелке М₃. При этом в том же направлении поворачивается элемент 2, а тросы двигаются во встречных направлениях по стрелкам N₂ и N₃. В результате механизм преобразования 6 поворачивается вокруг вертикальной оси шарнира 8 по стрелке P₁ и одновременно поворачивается вокруг шарнира, соединяющего механизм с реактивной тягой 7. Это сложное движение механизма 6 приводит к осевому смещению вала 9 по стрелке Q₁, что ставит вал в одну из позиций выбора передачи. Отклоняя рукоятку вправо по стрелке М'₂, т.е. в противоположном направлении (фиг.5), осуществляют все вышеописанные перемещения в противоположном, на 180°, направлении. Тросы двигаются во встречных направлениях по стрелкам N'₂ и N'₃. Механизм преобразования отклоняется по стрелке P'₁, а вал 9 смещается в осевом направлении по стрелке Q'₁. Вал устанавливается в другую позицию выбора передачи.

Из вышеописанного видно, что в отличие от прототипа в заявляемом устройстве в процессе переключения передач постоянно участвуют оба троса.

Благодаря одновременной работе обоих тросов усилие, возникающее при преодолении сопротивления механизмов переключения коробки передач в момент выбора и переключения передачи, делится пополам между тросами, что приводит к соответствующему увеличению их ресурса. Кроме того, снижение передаваемых усилий каждым из шарниров крепления тросов уменьшает износ шарниров и, как следствие, приводит к увеличению долговечности привода.

Источники информации

1. Патент РФ №2163200, МПК В60К 20/00.

2. Редактор А.И.Турук. Каталог деталей автобусов ЛАЗ-695Н «ЛЬВИВ» и ЛАЗ-697Н «ТУРИСТ». М., Машиностроение, 1976, с.104.

3. Дистанционный тросовый привод немецкой фирмы RCS (Welsestrase 1с, 27753 Delmenhorst, Norddeutschland), проспект фирмы - прототип.

1. Устройство переключения передач в механической ступенчатой коробке передач транспортного средства, содержащее узел управления приводом с рукояткой, установленный в кабине водителя, и механизм переключения передач, установленный на коробке передач, соединенные парой тросов, заключенных в оболочку, закрепленную на корпусе транспортного средства, отличающееся тем, что в узле управления на шарнире установлен соединенный с рукояткой элемент, преобразующий продольно-поперечные перемещения рукоятки в возвратно-поступательные перемещения шарнирно соединенных с ним тросов за счет наличия плеч между точками крепления тросов относительно продольной оси вращения рукоятки и плеча между точкой приложения усилия на рукоятке и осью ее вращения в корпусе, а противоположные концы тросов шарнирно соединены с механизмом переключения передач, состоящим из вала переключения передач и механизма преобразования, причем механизм преобразования имеет шарнирные связи с корпусом транспортного средства и с валом переключения передач, обеспечивающие преобразование возвратно-поступательных перемещений тросов во вращение вала за счет наличия плеча между осью вала и плоскостью результирующих векторов перемещения тросов, и в осевое перемещение вала за счет наличия плеча между осью вала и центром шарнира крепления механизма преобразования к корпусу транспортного средства и плеч между точками крепления тросов и осью шарнира соединения вала переключения передач с механизмом преобразования.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ось продольного перемещения вала переключения передач не параллельна направлению перемещения тросов в точках их крепления к механизму преобразования и не лежит в плоскости, образованной результирующими векторами перемещения этих тросов.