Результат интеллектуальной деятельности: УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ (ВАРИАНТЫ), КОРОБКА ПЕРЕДАЧ (ВАРИАНТЫ) И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО (ВАРИАНТЫ)

Область техники

Настоящее изобретение относится к управляющему устройству для полуавтоматической коробки передач, предусмотренной с подвижным включающим элементом для каждой передачи, причем управляющее устройство имеет вращающиеся валы и средство поворачиваемого переключающего пальца для перемещения выбранных включающих элементов.

Уровень техники

Часто встречающаяся конфигурация автоматически переключаемых коробок передач заключается в том, что соответствующие передачи включаются или выключаются посредством перемещения включающего элемента, обычно имеющего форму вала. Включающий элемент имеет паз или плечо в виде вилки, на которое воздействует переключающий палец, который зацепляется с пазом и толкает включающий элемент в соответствующем направлении для включения или выключения передачи.

Переключающий палец осуществляет это перемещение посредством того, что он поворачивается вокруг вращающегося вала. Это приводит к тому, что переключающий палец и поворачивающий управляющий вал сначала перемещаются в осевом направлении, так чтобы переключающий палец был расположен в осевом направлении в положении взаимодействия с соответствующим включающим валом.

Осевое перемещение вращающегося вала с переключающим пальцем приводит к приложению относительно большой силы, обычно посредством использования пневматического или гидравлического силового средства. Следовательно, переключение передач стремится быть трудным и неточным.

Коробки передач этого типа описаны, в частности, в публикациях US 20040154419, US 20020189388, US 2001037698 и FR 2860567.

В US 20040154419 А1 описан механизм для управления коробкой передач, причем соленоид или электродвигатель поворачивает вал и толкающий соленоид, который может отворачивать переключающие пальцы, два или более пальцев в узле, в зависимости от того, какая передача должна быть включена в коробке передач. Отворачивание предназначено для предотвращения какого либо двойного переключения передач, то есть, одновременного включения двух включающих валов. Отворачивание происходит в осевом направлении вдоль включающего вала, который передает вращательное перемещение и осевое перемещение.

В US 20020189388 А1 описан механизм переключения передач, полностью основанный на соленоидах и только одном переключающем пальце и использующий соленоиды для переключения переключающего пальца между семью разными положениями. Для осуществления этого переключения существуют три соленоида.

В US 2001037698 описан переключающий палец, который поворачивается соленоидами.

В FR 2860567 описано несколько переключающих пальцев, которые могут быть включены отдельно друг от друга, с ползуном, который предотвращает включение неправильной передачи, когда должны быть включены другие, типа блокирующего ползуна.

Задачей настоящего изобретения является создание управляющего устройства рассматриваемого здесь типа, посредством которого исключаются недостатки, описанные выше, и которое позволяет включать и выключать передачу более плавно и просто, чем это возможно согласно предшествующему уровню техники.

Краткое описание изобретения

Указанная задача решается посредством создания управляющего устройства согласно изобретению, имеющего отличительные признаки, заключающиеся в том, что средство переключающего пальца содержит множество отдельных переключающих пальцев, каждый из которых связан с конкретным включающим элементом и может отдельно поворачиваться независимо от других переключающих пальцев.

Отдельная и независимая работа каждого переключающего пальца устраняет необходимость в перемещении каких либо переключающих пальцев в осевом направлении относительно включения или выключения передачи. В принципе, переключающие пальцы а также вращающийся вал могут таким образом быть расположены так, чтобы они не могли перемещаться в осевом направлении. Это делает коробку передач более легкой в управлении и приводит к большей точности. Прилагаемая сила становится меньше, и сила, требуемая в осевом направлении вращающегося вала, значительно уменьшается или исключается. Следовательно, силовое оборудование может быть упрощено и выполнено без пневматического средства. Исключение необходимости перемещения переключающих пальцев в осевом направлении также делает конфигурацию управляющего устройства проще, чем у известных подобных устройств.

Согласно предпочтительному варианту осуществления переключающие пальцы установлены в осевом направлении друг за другом вдоль вращающегося вала, который выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении для принятия разных рабочих положений, в каждом из которых вращающийся вал присоединен с возможностью совместного вращения только к одному из переключающих пальцев и выполнен с возможностью поворачивания относительно других переключающих пальцев.

Этот вариант обеспечивает очень простое решение для осуществления вращательного перемещения, заключающееся в том, что один и тот же вал используется для управления всеми переключающими пальцами. Оно также устраняет необходимость осуществления осевого перемещения какой либо части управляющего устройства.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления вращающийся вал проходит через отверстие в каждом переключающем пальце, причем каждое из этих отверстий имеет, по меньшей мере, один паз, проходящий через него в осевом направлении, и вращающийся вал предусмотрен с, по меньшей мере, одним радиальным выступом для поворачивающего взаимодействия с соответствующими пазами по меньшей мере в одном из переключающих пальцев в зависимости от рабочего положения вращающегося вала.

Результатом является установление шлицевого соединения между вращающимся валом и соответствующим переключающим пальцем и, следовательно, эффективная и надежная передача вращательного момента. Перемещение вращающегося вала является простым способом приведения его выступов в поворачивающее взаимодействие с переключающим пальцем, который относится к назначенной передаче.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления каждый переключающий палец предусмотрен с индексирующим элементом, поджатым к вращающемуся валу соответствующей пружиной, и вращающийся вал предусмотрен с, по меньшей мере, одной полостью, выполненной с возможностью расположения в ней любого из индексирующих элементов.

Индексирующий элемент способствует осевому позиционированию вращающегося вала, чтобы он принимал правильные положения для поворачивания назначенных переключающих пальцев. Когда полость перемещается в осевом направлении к положению для одного из индексирующих элементов, пружина защелкивает индексирующий элемент в полость, таким образом обозначая правильное осевое положение относительно переключающего пальца для осуществления поворачивания для переключения передачи. При осевом перемещении из этого положения для включения другой передачи индексирующий элемент выталкивается из паза против действия пружины и упирается в периферию вращающегося вала.

Преимущественно, индексирующий элемент принимает форму шара или имеет сферическую конфигурацию, по меньшей мере, на его стороне, которая направлена к вращающемуся валу, и полость имеет соответствующую сферическую форму. Таким образом, упрощаются защелкивание и выталкивание индексирующего элемента.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления переключающие пальцы установлены в осевом направлении друг за другом вдоль узла вращающихся валов, содержащего множество соосных вращающихся валов, которые выполнены с возможностью поворачивания друг относительно друга, и каждый из которых присоединен с возможностью совместного вращения к конкретному переключающему пальцу.

Этот альтернативный вариант осуществления устраняет необходимость обеспечения блокирующего механизма для крепкого блокирования соответствующих переключающих пальцев, что в этом отношении представляет собой упрощение. Выбор передач осуществляется посредством поворота выбранного одного из вращающихся валов.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления каждый вращающийся вал предусмотрен с выступающим в радиальном направлении поворачивающим элементом, соединенным с возможностью совместного вращения с вращающимся валом, и эти поворачивающие элементы расположены в осевом направлении друг за другом вдоль узла вращающегося вала.

Поворачивающие элементы способствуют поворачиванию соответствующих вращающихся валов. Факт того, что они разделены в осевом направлении, также упрощает поворачивание только одного из вращающихся валов. Преимущественно, каждый поворачивающий элемент принимает форму радиального штыря.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления устройство содержит ползун, который выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении и вращения на узле вращающихся валов и предусмотрен с плечевыми элементами, выполненными с возможностью вращательного воздействия на выбранные поворачивающие элементы согласно осевому положению ползуна.

Ползун и поворачивающие элементы составляют простой, прочный и надежный механизм включения передач. Выбор передач осуществляется посредством перемещения ползуна так, чтобы его плечевые элементы пришли в положение воздействия на соответствующие поворачивающие элементы. Следовательно, соответствующие переключающие пальцы могут быть легко повернуты через их соответствующие вращающиеся валы посредством поворачивания ползуна.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления ползун принимает форму разрезанного цилиндра, опирающегося на самый наружный из вращающихся валов, и имеет отверстие, проходящее в осевом направлении и содержащее первую секцию с меньшей периферийной шириной и, по меньшей мере, одну вторую секцию с большей периферийной шириной, причем меньшая и большая периферийные ширины образованы разностью в угловой длине, превосходящей в, по меньшей мере, два раза угловое перемещение переключающего пальца, требуемое для включения или выключения передачи.

Плечевые элементы ползуна, выполненного таким образом, будут иметь очень простую конструкцию, поскольку края меньшей секции отверстия сами по себе будут выполнять функцию плечевых элементов. Большая ширина остального отверстия позволяет осуществлять поворачивание ползуна без воздействия на поворачивающие элементы какого либо из других вращающихся валов.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления отверстие содержит две секции с большей шириной, каждая из которых расположена в осевом направлении на ее соответствующей стороне от секции с меньшей шириной.

Таким образом, сведено к минимуму максимальное осевое перемещение ползуна, требуемое для включения передачи.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления меньшая ширина соответствует углу в диапазоне от 5 до 10°, а большая ширина соответствует углу в диапазоне от 120 до 175°.

Относительное определение меньшей и большей ширины, обозначенное выше, обычно выполняется в этом диапазоне углов. Меньшая длина должна быть, по меньшей мере, такой же большой, как периферийная длина каждого поворачивающего элемента, с некоторым допуском для исключения прерывания осевого относительного перемещения между поворачивающим элементом и ползуном. Обозначенный диапазон является преимущественным в этом отношении. Большая ширина в обозначенном диапазоне, таким образом, приведет к хорошей границе в отношении пространства для перемещения переключения передач в любом направлении. Факт того, что большая длина меньше 180°, обеспечивает гарантированное центрирование ползуна вокруг узла вращающегося вала.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления управляющее устройство содержит соленоид или электродвигатель, выполненный с возможностью поворачивания вращающегося вала/одного из вращающихся валов.

Управляющее устройство согласно изобретению позволяет прилагать только небольшую силу для включения или выключения передачи. Преимуществом этого варианта осуществления является возможность исключения пневматического или гидравлического привода. Таким образом, устройство становится особенно простым и надежными.

Изобретение также относится к коробке передач, предусмотренной с управляющим устройством согласно изобретению, в частности, согласно любому из его предпочтительных вариантов осуществления.

Изобретение дополнительно относится к транспортному средству, предусмотренному с коробкой передач согласно изобретению.

Коробка передач и транспортное средство обеспечивают такие же преимущества, что и управляющее устройство и его предпочтительные варианты осуществления, которые описаны выше.

Описанные выше преимущественные варианты осуществления изобретения описаны в пунктах формулы изобретения, которые зависят от п.1. Следует заметить, что дополнительные предпочтительные варианты осуществления, конечно же, могут принять форму всех возможных комбинаций предпочтительных вариантов осуществления, описанных выше.

Изобретение дополнительно объяснено посредством приведенного ниже подробного описания нескольких примеров управляющего устройства согласно изобретению со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид сбоку управляющего устройства согласно примеру первого варианта осуществления изобретения;

Фиг.2 - вид в перспективе части управляющего устройства с фиг.1;

Фиг.3 - увеличенный частичный вид в разрезе управляющего устройства с фиг.1;

Фиг.4 - вид в перспективе управляющего устройства согласно примеру второго варианта осуществления изобретения;

Фиг.5 - увеличенный частичный вид сверху управляющего устройства с фиг.4;

Фиг.6 - вид в разрезе по линии VI-VI с фиг.5;

Фиг.7 - увеличенный частичный вид продольном разрезе управляющего устройства с фиг.4;

Фиг.8 - схематичный вид коробки передач с управляющим устройством согласно изобретению; и

Фиг.9 - схематичный вид транспортного средства, содержащего коробку передач согласно фиг.8.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

На фиг.1 изображен вид сбоку устройства согласно изобретению, в котором вращающийся вал 1 имеет множество, в этом примере три, переключающих пальцев 2, 3, 4. Каждый из переключающих пальцев может быть присоединен с возможностью совместного вращения к вращающемуся валу 1 посредством шлицевого соединения. Когда один из переключающих пальцев крепко присоединен с возможностью совместного вращения к вращающемуся валу 1, другие два движутся свободно. Следовательно, поворот вращающегося вала 1 вызывает поворот того переключающего пальца 2, 3, 4, который присоединен с возможностью совместного вращения, вследствие чего его часть, которая выступает вниз на чертеже, будет выдвигаться перпендикулярно плоскости чертежа. Два других пальца будут неподвижными. Повернутый переключающий палец присоединен к непоказанному включающему валу, проходящему перпендикулярно плоскости чертежа, и перемещает включающий вал для включения или выключения одной из передач в непоказанной коробке передач.

Ссылочной позицией 11 обозначен приводной узел для осевого перемещения вращающегося вала 1. Приводной узел 11 преимущественно является соленоидом или электродвигателем. Ссылочной позицией 10 обозначен приводной механизм для поворота вращающегося вала.

На фиг.2 изображена правая часть фиг.1 на виде в перспективе с одним из переключающих пальцев, удаленным для того, чтобы сделать явными некоторые подробности. Каждый переключающий палец 3, 4 содержит круглую часть 12, окружающую вращающийся вал 1, и часть 13 пальца, которая выступает из круглой части 12 и имеет плоскую форму. Каждый переключающий палец имеет в его круглой части радиальное отверстие, в которое вставлен соответствующий индексирующий механизм 5, 6, 7, описанный более подробно со ссылкой на фиг.3. Вращающийся вал 1 имеет два выступа 14, только один из которых виден на фиг.2, а другой расположен на диаметрально противоположной стороне. Каждый выступ 14 имеет форму гребня 14, проходящего в осевом направлении с осевой длиной, которая несколько меньше толщины переключающего пальца.

На фиг.3 изображен средний переключающий палец 3 в разрезе, поперечном осевому направлению, причем переключающий палец 3 расположен в осевом направлении по центру относительно выступов 14 вращающегося вала. Переключающий палец 3 имеет два паза 15, расположенных диаметрально и имеющих форму, дополняющую выступы 14. Таким образом, установлено шлицевое соединение между вращающимся валом 1 и переключающим пальцем 3, который расположен в осевом направлении с его пазами 15, взаимодействующими с выступами 14.

Индексирующий механизм 5 содержит пружину 17, которая подпирает индексирующий элемент 16 в форме шара 16 к вращающемуся валу. Вращающийся вал 1 предусмотрен со сферической полостью 18, выполненной с возможностью вставления в нее шара 16. В изображенном положении шар 16 вдавлен в полость 18. Полость 18 вращающегося вала расположена в осевом направлении по центру относительно гребней 14 вала.

Со ссылкой на фиг.2 и 3 проиллюстрировано переключение передач. В нейтральном состоянии переключающие пальцы 2, 3, 4 расположены центрально друг к другу, так что их соответствующие пазы 15 образуют составной паз. В этом состоянии вращающийся вал 1 расположен так, что его гребни 14 расположены по центру относительно пазов 15 переключающих пальцев. Полость 18 вращающегося вала 1 также расположена в осевом направлении центрально относительно шара 16 одного из переключающих пальцев, преимущественно среднего переключающего пальца 3.

Если должна быть включена передача, которая включается посредством переключающего пальца 4, вращающийся вал перемещается в осевом направлении направо на фиг.2. В результате этого, шар 16 выталкивается из полости 18 и скользит в осевом направлении по периферии вращающегося вала. Когда осевое перемещение заставит полость 18 достигнуть переключающего пальца 4 справа на чертеже, шар последнего защелкнется в полость 18, и, таким образом, определенное осевое положение станет зафиксированным. Во время перемещения гребни 14 вращающегося вала перемещаются для зацепления с соответствующими пазами правого переключающего пальца 4.

В этом положении вращающийся вал 1 поворачивается, в результате чего шлицевое соединение 14, 15 заставляет переключающий палец 4 поворачиваться и воздействовать на непоказанный включающий вал. Вращательное перемещение заставляет шар индексирующего механизма 7 переключающего пальца 4 быть выдавленным наружу и скользить в периферийном направлении на вращающемся валу 1.

В показанном примере вращающийся вал имеет только одну полость 18 для фиксирования шара. В качестве альтернативы количество полостей может быть таким же как количество переключающих пальцев, чтобы в нейтральном состоянии каждый шар 16 был вдавлен в соответствующую полость. Полость или полости 18 могут альтернативно иметь форму паза с круглым профилем, который проходит в окружном направлении.

Другой пример управляющего устройства согласно изобретению показан на фиг.4-7. В этом случае узел 101 вращающихся валов выполнен с возможностью управления переключающими пальцами 102, 103, 104. Узел 101 вращающихся валов состоит из трех соосных вращающихся валов 101а, 101b, 101с, каждый из которых соединен с возможностью совместного вращения с соответствующим одним из переключающих пальцев 102, 103, 104. Два наружных вращающихся вала 101b, 101с являются полыми валами, тогда как внутренний вращающийся вал 101а альтернативно может быть сплошным.

Каждый из вращающихся валов предусмотрен у его левого конца на чертеже с соответствующими радиально выступающими штырями 105, 106, 107, которые в нейтральном состоянии все лежат в одинаковой осевой плоскости. Внутренний ведущий вал 101а проходит немного больше налево, чем средний ведущий вал 101b, который сам по себе проходит немного дальше, чем наружный ведущий вал 101с. Целью этого является обеспечение пространства для штырей 105, 106 на двух внутренних валах. Ползун 110 для осуществления вращательного перемещения вращающихся валов предусмотрен в области их штырей. Узел 101 вращающихся валов опирается у его правого конца на чертеже на корпус 108 подшипника, поддерживаемый кронштейном 109 подшипника таким же образом, как в первом примере.

Ползун 110 имеет в целом цилиндрическую форму с внутренним диаметром, соответствующим наружному диаметру наружного вращающегося вала 101с, и опирается на последний таким образом, что он не может перемещаться в осевом направлении и поворачиваться. Отверстие 111, проходящее в осевом направлении, проходит по всей длине ползуна 110.

Отверстие имеет переменную ширину и разделено на три секции 111а, 111b, 111с, каждая из которых проходит на одну треть длины ползуна 110. Секция 111а, имеющая относительно большую ширину, соответствующую углу только в половину оборота, расположена у одного конца ползуна 110. Другая секция 111с, имеющая такую же ширину, расположена у другого конца ползуна 110. Между ними в центральной в осевом направлении области ползуна существует секция 111b, имеющая значительно меньшую ширину, чем первая и вторая секции. Ширина средней секции 111b соответствует углу, примерно, 10°.

Средняя секция принимает форму язычка 115, проходящего от каждой стороны краев отверстия, которое составляют наиболее широкие секции 111а, 111с. Третья секция 111b расположена симметрично относительно двух других.

Включение и выключение передачи осуществляется посредством перемещения ползуна 110 в осевом направлении вдоль узла 101 вращающихся валов, так что секция 111b с наименьшей шириной становится в осевом направлении по центру относительно того пальца 105, 106, 107, который связан с включаемой передачей. После этого ползун 110 поворачивается, посредством чего один край секции 111b с наименьшей шириной вдавливается в соответствующий штырь, которым на чертеже является средний штырь 106, и заставляет его поворачиваться с ним. Результатом этого является поворачивание вращающегося вала 101b, к которому прикреплен штырь 106, и, следовательно, переключающего пальца 103, прикрепленного к вращающемуся валу. Затем переключающий палец 103 перемещает обычным образом соответствующий включающий вал (не изображен).

Когда ползун 110 поворачивается для маневрирования штыря 106, другие два штыря 105, 107 не будут задействоваться, поскольку секции 111а, 111с отверстия, которые расположены в осевом направлении относительно них, имеют значительно большую ширину. Соответствующие края этих секций не достигнут соответствующего штыря по время вращательного перемещения, поскольку угловое расстояние между краем секции 111b с наименьшей шириной и соответствующими краями двух других секций 111а, 111b больше, чем требуемый угол перемещения.

Следует понимать, что секция с наименьшей шириной не обязательно должна быть расположена в осевом направлении в середине ползуна. Как вариант, она может располагаться у одного конца ползуна, причем в этом случае две другие секции будут образовывать составную секцию большей ширины.

Ссылочной позицией 112 обозначено средство управления осевым перемещением ползуна 110, а ссылочной позицией 113 обозначено средство управления поворачиванием ползуна через один из поворачивающих выступов 114, предусмотренных на ползуне. Несмотря на то, что эти средства управления сами по себе могут содержать обычную пневматику или гидравлику, управляющее устройство согласно изобретению позволяет использовать для этого более простые и менее дорогие средства, такие как соленоиды или электродвигатели. Следовательно, управляющее устройство, преимущественно относится к этому типу.

На фиг.7 изображены соответствующие вращающиеся валы 101а, 101b, 101с, каждый из которых проходит к соответствующим взаимодействующим управляющим пальцам 102, 103, 104, к которым они присоединены для совместного вращения с ними. На чертеже также изображен ползун 110, расположенный снаружи узла вала у левого конца последнего на чертеже.

На фиг.8 схематично изображена коробка 202 передач, предусмотренная с управляющим устройством 200 согласно изобретению, посредством которого перемещение переключения передач передается обычным образом через включающий элемент 201 с включающим валом 203 и переключающей вилкой 204.

На фиг.9 изображено транспортное средство 205, имеющее коробку 202 передач согласно изобретению.