Механизм автоматизированного переключения передач в механической ступенчатой коробке передач

 

Цель: повышение надежности, точности и быстродействия механизма переключения передач в автомобилестроении. Сущность: механизм содержит закрепленные на крышке коробки передач в зоне установки штоков последней, размещенные на основании в едином корпусе два соосно выполненных, симметрично разнесенных относительно геометрической оси корпуса цилиндра включения передач и два расположенных выше последних меньшего диаметра цилиндра выбора передач. Внутри каждого цилиндра соосно установлены снабженные уплотнительными элементами по два поршня разного диаметра, малые из которых соединяются с осями - штоками, замыкающимися в средней части на рычаг, хвостовик которого входит в пазы штоков коробки передач. С торцов цилиндры закрыты крышками, образуя с последними и поршнями замкнутые рабочие полости, сообщаемые с питающими магистралями электропневмоклапанов, размещенных для повышения надежности, быстродействия срабатывания устройства непосредственно в гнездах цилиндров. Механизм для повышения точности позиционирования рычага снабжен установленными в крышках цилиндров датчиками положения. В состав механизма входят также электропневмоклапаны управления сцепления, топливоподачей и остановом двигателя, соединенные с соответствующими исполнительными механизмами. Для повышения надежности основные элементы механизма закрыты защитным кожухом. 21 з.п. ф-лы, 29 ил.

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к системам управления транспортными средствами.

Известен механизм, содержащий трехпозиционный двухступенчатый цилиндр с расположенными соосно внутри него двумя поршнями разного диаметра, при этом поршень меньшего диаметра, выполненный двухступенчатым и жестко закрепленный на оси штока, по наружной поверхности большего диаметра сопрягается с внутренней поверхностью цилиндра меньшего диаметра, а наружной поверхностью меньшего диаметра сопрягается с внутренней поверхностью большего поршня, который в свою очередь сопрягается с внутренней поверхностью большего диаметра цилиндра и имеет возможность перемещения относительно обоих. Шток крепится к рычагу, хвостовик которого подвижно соединен со штоками, установленными на крышке коробки передач. К торцам цилиндра указанного механизма крепятся крышки, образуя с рабочими поверхностями цилиндра и поршнями две рабочие полости, соответственно сообщаемые с установленными все цилиндров электропневмоклапанами. При этом шток указанного механизма проходит через одну из крышек и соединен с рычагом вне рабочей полости.

Недостатком данного механизма является асимметричное расположение рычага относительно штока, вследствие чего при работе не исключены перекосы последнего относительно рабочих поверхностей цилиндра и поршней, приводящие к появлению задиров на указанных поверхностях, а в некоторых случаях и к нарушению герметичности или заклиниванию механизма, что существенно снижает его надежность. Кроме того, при расположении электроклапанов вне цилиндра возникает необходимость применения трубопроводов, что приводит к увеличению времени срабатывания механизма за счет удлинения пути движения энергоносителя от электроклапана до рабочей полости цилиндра.

Известен также механизм переключения передач, содержащий установленный на крышку коробки передач корпус, внутри которого размещен шток с закрепленным симметрично на нем рычагом, соединенным своим хвостовиком со штоком коробки передач. При этом концы штока механизма, пропущенные от рычага через стенки корпуса, соединяются с каждой стороны с двумя установленными в цилиндрах соосно относительно друг друга разного диаметра поршнями. Цилиндры, жестко прикрепленные к корпусу, с торцев закрыты крышками, которые образуют полости, сообщаемые с помощью трубопроводов с электроклапанами, обеспечивающими подачу энергоносителя, перемещение штока с рычагом и включение соответствующих передач.

Недостатком указанного механизма является недостаточная защищенность электроклапанов от пыли и влаги и, как следствие, возможные отказы механизма в эксплуатации. Данный механизм, как и предыдущий, не позволяет проводить выбор штоков в коробке передач ввиду ограниченного числа цилиндров, а отсутствие датчиков положения штоков не позволяет использовать данный механизм, как и предыдущий, при автоматизации управления коробкой передач.

Известен и механизм автоматизированного переключения передач, позволяющий производить как включение передач, так и выбор штоков включаемой передачи в коробке передач. Указанный механизм содержит закрепленные на корпусе с перекрещивающимися под прямым углом осями трехпозиционный цилиндр включения передач и размещенный выше последнего меньшего диаметра трехпозиционный цилиндр выбора передач с соосно установленными относительно осей цилиндров поршнями, подпираемыми с двух сторон силовыми пружинами и закрепленными на штоках, оси которых перекрещиваются под прямым углом, замыкаются вне рабочих полостей цилиндров, в зоне штоков коробки передач на рычаг, один конец которого, выполненный в качестве хвостовика, входит в соответствующие пазы штоков включения передач механической ступенчатой коробки передач. Другой конец рычага, выполненный в виде выступа, входит в паз штока цилиндра выбора передач. Асимметрично установленный относительно штоков, жестко закрепленный на штоке включения передач рычаг имеет ось качения, совпадающую с осью цилиндра включения передач. С торцев цилиндры закрыты крышками, образующими с последними рабочие полости, размещенные по обе стороны поршней каждого цилиндра, которые с помощью переходников и трубопроводов соединены с соответствующими электропневмоклапанами, имеющими первый и второй входы управления.

Недостатком указанного механизма переключения передач является не только размещение опорных поверхностей каждого штока, как и в первых двух механизмах, в двух различных деталях, не исключающее возможность их перекосов при перемещении, но и необходимость применения дополнительных элементов (пружин), что снижает надежность механизма в целом. Соединение рычага со штоком выбора передач, выполненное в виде паза и выступа, не отличается высокой долговечностью ввиду ограниченной фактической площади контакта указанных деталей и повышенных в этой связи удельных давлений.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является механизм автоматизированного переключения передач с пневматической нейтралью.

Указанный механизм содержит установленные с перекрещивающимися под прямым углом осями трехпозиционной двухступенчатый цилиндр включения передач и размещенный выше последнего трехпозиционный двухступенчатый меньшего типоразмера цилиндр выбора передач соосно установленными в каждом цилиндре двумя укомплектованными уплотнительными элементами поршнями разного диаметра. При этом каждый цилиндр асимметрично жестко закреплен на корпусе, установленном на крышке коробки передач в зоне пазов штоков последней. Двухступенчатые поршни малого типоразмера каждого цилиндра, у которых рабочая поверхность большего диаметра сопрягается с рабочей поверхностью меньшего диаметра каждого цилиндра, а рабочая поверхность меньшего диаметра сопрягается с внутренней поверхностью большего поршня, сопрягаемого в свою очередь с рабочей поверхностью большего диаметра, жестко связаны со штоками поршней. Причем поршни меньшего типоразмера каждого цилиндра установлены с возможностью осевого перемещения, ограничиваемого буртами, образованными переходами поверхностей меньшего диаметра в поверхность большего диаметра каждого цилиндра и малого поршня. Штоки каждого цилиндра замыкаются в зоне пазов штоков коробки передач на асимметрично установленный относительно штоков механизм рычаг. При этом жестко закрепленный на оси-штоке включения передач рычаг имеет ось качения, совпадающую с осью штока включения передач. Один конец рычага выполнен в виде хвостовика с возможностью подвижного соединения с одним из пазов штоков включения передач механической коробки передач, другой конец рычага, выполненный в виде выступа, подвижно соединен с пазом штока выбора передач. Цилиндры закрываются с торцев крышками, образуя совместно с обоими поршнями с каждой стороны относительно последних рабочие полости, сообщаемые с помощью переходников и трубопроводов с соответствующими электропневмоклапанами, обеспечивающими при срабатывании установку штока каждого цилиндра относительно последнего и рычага в свою очередь относительно каждого штока механизма автоматизированного переключения передач в трех положениях.

Недостатком данного механизма, как и предыдущих известных является снижение быстродействия его срабатывания ввиду расположения электропневмоклапанов вне цилиндров. При такой установке электроклапанов в условиях низких температур возможны их отказы вследствие примерзания уплотнительных элементов к седлам в период стоянки транспортного средства и невозможности достаточного прогрева уплотнительных элементов и седел во время запуска двигателя и начала движения по причине неудовлетворительной теплопередачи от прогреваемой с помощью двигателя коробки передач к электропневмоклапанам. Как и в предыдущих известных механизмах в данном механизме не установлено оптимальное соотношение между диаметром цилиндра включения передач и диаметром минимального проходного сечения впускного канала электропневмоклапана, исходя из условий быстродействия срабатывания и наименьшей материалоемкости. Не исключены отказы электропневмоклапанов и ввиду недостаточной их защищенности от пыли и влаги. Отсутствие в указанном механизме датчиков снижает точность позиционирования штоков и принципиально не позволяет использовать механизм при автоматизации управления коробкой передач. Ввиду наличия у штоков и жестко закрепленных на них малых поршней каждого цилиндра опорных поверхностей, принадлежащих различным деталям, совместно обрабатываемым в период изготовления и имеющим по этой причине накопленную погрешность по соосности, не исключены перекосы поршней при перемещении, появление задиров на рабочих поверхностях и нарушение герметичности. Соединение рычага с штоком выбора передач не отличается высокой долговечностью ввиду повышенных удельных давлений и ограниченной площади контакта. Жесткое закрепление рычага на штоке включения передач приводит в момент перемещения штока выбора передач к провороту поршня меньшего типоразмера с его уплотнительными элементами относительно соответствующего цилиндра и, как следствие, к повышенному износу поверхностей и преждевременному нарушению герметичности. В указанном механизме не исключается неточная установка нейтрали, поскольку при выключении передачи и подаче воздуха в обе надпоршневые полости цилиндра включения передач после начала сближения большего и малого поршней между ними возникает противодавление, препятствующее установке штока упомянутого цилиндра в среднем (нейтральном) положении. По этой же причине не исключены ошибки и при выборе штока включаемой передачи в коробке передач, что существенно снижает надежность указанного механизма и приводит к аварийным ситуациям.

Целью изобретения является повышение надежности, точности позиционирования в каждом из фиксированных положений рычага включения передач и быстродействия срабатывания механизма автоматизированного переключения передач за счет конструктивных усовершенствований указанного механизма и оптимизации условий его работы.

Для этого механизм содержит установленные с перекрещивающимися под прямым углом осями цилиндр включения передач и размещенный выше последнего меньшего диаметра цилиндр выбора передач с двумя укомплектованными уплотнительными элементами поршнями разного диаметра в каждом цилиндре, причем поршни большего типоразмера каждого цилиндра, установленные соосно по внутреннему диаметру на поршнях меньшего типоразмера с возможностью взаимного перемещения, определяемого упорными буртами и стопорными кольцами, расположенными в цилиндрах и на малых поршнях, по наружному диаметру сопрягаются с рабочими поверхностями цилиндров, закрытых с торцев крышками и образующих с последними полости, каждая из которых сообщается с соответствующими, запитанными от пневмосистемы транспортного средства электропневмоклапанами, имеющими первые и вторые электрические входы управления, подключенные к соответствующим выходам устройства управления. Перекрещивающиеся оси цилиндров выбора и включения передач, выполненные в виде штоков, которые подвижно соединены или жестко связаны с поршнями меньшего диаметра каждого цилиндра, замыкаются вне рабочих полостей на рычаг, имеющий ось качения, совпадающую с осью цилиндра включения передачи, причем один конец рычага выполнен в виде хвостовика со сферическими рабочими поверхностями с возможностью соединения с одним из штоков коробки передач, а другой подвижносоединен с осью-штоком цилиндра выбора передач и снабжен двумя дополнительными установленными соосно первым, образующими с первыми единый корпус цилиндрами включения и выбора передач с парой укомплектованных уплотнительными элементами соосно установленных аналогичных разного диаметра поршней в каждом из дополнительных цилиндров, имеющих установленные с возможностью осевого взаимного перемещения в пределах упорных буртов или стопорных колец, расположенных со стороны рычага в цилиндрах и на поршнях меньшего диаметра. Вместе с тем, каждая указанная пара поршней совместно с рабочими поверхностями соответствующих дополнительных цилиндров с крышками образует дополнительные рабочие полости включения и выбора передач, симметрично расположенные относительно геометрического центра механизма автоматизированного переключения передач. Поршни меньшего диаметра одноименных цилиндров попарно подвижно или жестко соединены с осями-штоками, каждый из которых не рабочих полостей цилиндров в средней части соединен с симметрично расположенным относительно штоков рычагом, при этом шток цилиндра выбора передач выполнен в виде поршня-рейки и соединен с рычагом с помощью зубчатого венца, состоящего не менее чем из трех зубьев, при этом в цилиндрах выполнены гнезда, а электропневмоклапаны установлены в данных гнездах.

В указанном механизме рычаг на оси цилиндра включения передач установлен с возможностью поворота относительно данной оси. Отношение диаметра цилиндра включения передач механизма к максимально допустимому диаметру минимального проходного сечения впускного канала электропневмоклапана 25-32. Оси всех электропневмоклапанов по отношению к геометрическому центру механизма автоматизированного переключения передач расположены как касательные к концентрическим окружностям перпендикулярно осям соответствующих цилиндров.

Возможен также вариант расположения осей электропневмоклапанов у одной соответствующей пары одноименных цилиндров, которые размещены параллельно осям последних, при этом оси электропневмоклапанов другой пары одноименных цилиндров расположены соответственно перпендикулярно осям последних. Допускается и расположение осей всех электропневмоклапанов параллельно осям соответствующих цилиндров. Возможен также вариант установки, когда оси всех электропневмоклапанов перекрещиваются под прямым углом с осями соответствующих цилиндров, а по отношению к оси геометрического центра механизма автоматизированного переключения передач оси электропневмоклапанов параллельны или перекрещиваются с ней.

Механизм снабжен не менее чем четырьмя однопозицинными датчиками положения, установленными в крышках цилиндров выбора и включения передач, индукторами которых являются штоки соответствующих цилиндров выбора и включения передач или закрепленные на торцах этих штоков магнитопроводы.

Механизм может быть снабжен не менее чем двумя однопозиционными датчиками положения, установленными в крышках цилиндров выбора передач и имеющими в качестве индукторов торцы штока указанного цилиндра или закрепленные на них магнитопроводы, а также одним трехпозиционным датчиком, установленным в одной из крышек цилиндра включения передач и имеющим в качестве индуктора прикрепленный к штоку цилиндра со стороны установки датчика магнитопровод.

Возможна комплектация механизма автоматизированного переключения передач одним трехпозиционным и одним двухпозиционным датчиками, установленными соответственно в крышках цилиндров включения и выбора передач с закрепленными на соответствующих штоках указанных цилиндров со стороны датчиков магнитопроводами.

Механизм может быть также снабжен установленными в крышках цилиндров включения и выбора передач двумя трехпозиционными датчиками положения или датчиками перемещения с закрепленными в торцах штоков указанных цилиндров со стороны датчиков магнитопроводами. Кроме того, он снабжен защитным кожухом, закрепляемым через прокладку на корпусной детали коробки передач.

Механизм может быть снабжен основанием с выполненным по его периметру буртом, установленным на крышке коробки передач, оппозиционированным относительно последней и корпуса механизма, имеющим сквозное окно для рычага и центровочные, а также крепежные отверстия, соосно размещенные с отверстиями в корпусе цилиндров механизма и крышке коробки передач, а также имеющим канал с резьбовыми концами, один из которых соединен с пневмосистемой, а другой - с электропневмоклапанами. Механизм снабжен защитным кожухом, опирающимся через прокладку на поверхность. В данном исполнении механизма автоматизированного переключения передач на основании установлены также электропневмоклапаны управления сцеплением, топливоподачей и остановом двигателя, пневматические входы которых соединены пневматическими входами электропневмоклапанов цилиндров выбора и включения передач, а пневматически выходы - через каналы посредством штуцера с соответствующими механизмами.

Объединенные первые электрические входы управления электропневмоклапанов подключены к одному из зажимов разъема, закрепленного на одной из боковых поверхностей защитного кожуха или основании, со второго по пятый зажимы которого соединены со вторыми электрическими входами соответственно с первого по четвертый электропневмоклапанов, а первый и второй входы датчиков положения соединены соответственно с шестым, седьмым зажимами указанного разъема, а выходы датчиков соединены с последующими, начиная с восьмого зажимами разъема.

Как вариант исполнения механизм снабжен двумя разъемами, закрепленными на боковой поверхности защитного кожуха или на основании и датчиками положения, при этом объединенные первые электрические входы управления электропневмоклапанов могут быть подключены к одному из зажимов одного из разъемов, закрепленного на одной из боковых поверхностей защитной крышки или на редко подвергаемом в период эксплуатации монтажу основании, со второго по пятый зажимы которого соединены со вторыми электрическими входами соответственно с первого по четвертый электропневмоклапан, а первый и второй входы датчиков положения соединены соответственно с первым и вторым зажимом второго разъема, выходы датчиков соединены с последующими, начиная с третьего, зажимами второго разъема.

В случае установки на основании электропневмоклапанов управления сцеплением, топливоподачей и остановом двигателя объединенные первые электрические входы электропневмоклапанов могут быть подключены к одному из зажимов закрепленного на одной из боковых поверхностей защитной крышки или основания разъема, со второго по восьмой зажимы которого соединены со вторыми электрическими входами соответственно с первого по седьмой, электропневмоклапанов, а первый и второй электрические входы датчиков положения соединены соответственно с девятым, десятым зажимом указанного разъема, а выходы датчиков соединены соответственно с последующими, начиная с одиннадцатого, зажимами данного разъема.

В механизме рассмотренного выше исполнения объединенные первые электрические входы электропневмоклапанов могут быть подключены к одному из зажимов закрепленного на одной из боковых поверхностей защитной крышки или основания разъема, со второго по восьмой зажимы которого соединены со вторыми электрическими входами соответственно с первого по седьмой электропневмоклапанов, а первый и второй электрические входы датчиков положения соединены соответственно с первым и вторым зажимами второго разъема, закрепленного на той или другой стороне указанной крышки или основания, а выходы датчиков положения - соответственно с последующими, начиная с третьего, зажимами второго разъема.

В одном из вариантов исполнения механизма, у которого электропневмоклапаны управления сцеплением, топливоподачей и остановом двигателя вынесены за пределы основания, объединенные первые электрические входы всех электропневмоклапанов могут быть подключены к одной из жил электрического кабеля или жгута, со второй по пятую жилу которого соединены со вторыми электрическими входами соответственно с первого по четвертый электропневмоклапанов, а первый и второй электрические входы датчиков положения соединены соответственно с шестой и седьмой жилами электрического кабеля или жгута, а выходы с первого по n-ный датчик (n = 2,3,4) положения подключены к последующим, начиная с восьмой, жилам электрического кабеля или жгута. В то же время вторые концы жил электрического кабеля или жгута выведены через основание и подключены к соответствующим выходам и входам устройства управления непосредственно или через один или несколько закрепленных на основании вне кожуха разъемов.

В механизме автоматизированного переключения передач, у которого электропневмоклапаны управления сцеплением, топливоподачей и остановом двигателя размещены на основании, объединенные первые электрические входы всех электропневмоклапанов могут быть подключены к одной из жил электрического кабеля или жгута, со второй по восьмую жилы которого соединены со вторыми входами управления соответственно с первого по седьмой электропневмоклапан, а первый и второй электрические входы датчиков соединены с девятой, десятой жилами электрического кабеля или жгута. Выходы с первого по (n-ный датчик положения, где n = 2,3,4, подключены к последующим, начиная с одиннадцатой, жилам электрического кабеля или жгута, при этом вторые концы указанных жил электрического кабеля или жгута выведены через основание и подключены к соответствующим входам и выходам устройств управления непосредственно или через один или несколько разъемов, закрепленных на основании вне кожуха.

В механизме первые и вторые электрические входы управления электропневмоклапанов, а также первые и вторые электрические входы датчиков и их электрические выходы могут быть подключены к соответствующим жилам электрического кабеля или жгута через индивидуальные для каждого электропневмоклапана и датчика разъемы, закрепленные на основании, а другие концы жил электрического кабеля или жгута выведены через основание и подключены к соответствующим входам и выходам устройств управления непосредственно или через один или несколько разъемов, закрепленных на основании вне кожуха. Механизм снабжен одним или несколькими защитными чехлами, охватывающими разъемы и часть примыкающих к ним кабелей или жгутов, при этом один конец чехлов прикреплен к основанию, защитному кожуху или самым разъемам, другой - к электрическим кабелям или жгутам.

В указанных конструктивных вариантах симметричное расположение рычага относительно рабочих полостей цилиндров выбора и включения передач, размещение последних в едином корпусе ввиду повышения точности изготовления упомянутых поверхностей и равномерного распределения усилий на поршни практически исключают перекосы штоков и поршней, а следовательно, и задиры на рабочих поверхностях цилиндров, что способствует повышению надежности механизма автоматизированного переключения передач в целом. Наличие защитного кожуха, опирающегося через прокладку на корпус или основание механизма автоматизированного переключения передач и образующего с ними замкнутую полость, в которую сбрасывается периодически через атмосферные выводы электропневмоклапанов воздух, создавая в указанной полости избыточное давление, дополнительно препятствует попаданию на детали механизма и коммутационные элементы, включая как электропневмоклапаны непосредственно механизма, так и электропневмоклапаны управления сцеплением, остановом и топливоподачей двигателя, пыли и влаги извне, что также способствует повышению надежности механизма. Достижению поставленной цели способствует и установка рычага с возможностью скольжения относительно штока цилиндров включения передач при воздействии на рычаг от штока выбора передач, при которой исключен повышенный износ уплотнительных элементов поршней упомянутых цилиндров ввиду отсутствия проворота уплотнений относительно цилиндра и поршней в данный период процесса переключения передач. Соединение рычага со штоком выбора передач с помощью зубчатого венца, состоящего не менее чем из трех зубьев, повышает фактическую площадь контакта в месте соединения и, как следствие, уменьшает износ сопрягаемых поверхностей, обеспечивая повышение долговечности рассматриваемого механизма как одного из основных составляющих показателей надежности. Монтаж электрического кабеля к внешним устройствам управления через редко подвергаемое снятию в период эксплуатации основание позволяет повысить долговечность монтажных разъемов за счет улучшенных условий их защищенности от пыли и влаги, а также уменьшения их износа и механических повреждений виду значительного сокращения числа разборок при проведении профилактических работ и мелких ремонтов механизма автоматизированного переключения передач. В случае необходимости установки разъемов на защитной крышке повышенную защищенность разъемов от пыли и влаги обеспечивает защитный чехол, прикрепленный с помощью прижимной рамки к защитной крышке и охватывающий полностью наружную часть разъемов и часть электрического кабеля. Соединение входов и выходов электропневмоклапанов и датчиков с внешними устройствами управления через индивидуальные разъемы обеспечивает сокращение затрат на ремонт и повышает ремонтопригодность механизма автоматизированного переключения передач в целом. В случае выхода одного из указанных элементов из строя установка одного или нескольких монтажных разъемов, связывающих механизм автоматизированного переключения передач с внешними устройствами управления вне замкнутой полости, образованной между основанием и защитной крышкой, также улучшает условия работы механизма. Установка электропневмоклапанов непосредственно в гнездах цилиндров, независимо от расположения их осей, сокращает до минимума путь энергоносителя от электропневмоклапанов до рабочей полости при наполнении цилиндров и обратный путь энергоносителя от рабочих полостей цилиндров через электропневмоклапан в атмосферу после завершения в нужный момент времени перемещения соответствующего поршня и штока, что повышает быстродействие и надежность механизма автоматизированного переключения передач в целом. Высокое быстродействие срабатывания указанного механизма обеспечивается при соотношении между диаметром цилиндра включения передач и максимально допустимым с точки зрения оптимизации параметров диаметром проходного сечения минимального отверстия впускного канала электропневмоклапанов, равным 25-32. Фиксированные положения рычага механизма автоматизированного переключения передач с помощью одно- двух- и трехпозиционных датчиков положения, установленных в крышках цилиндров указанного механизма, позволяет повысить точность позиционирования рычага и на этой основе надежность указанного механизма. Установка электропневмоклапанов механизма автоматизированного переключения передач непосредственно в гнездах цилиндров выбора и включения передач исключает отказы электропневмоклапанов в условиях низких температур в период запуска двигателя и начала трогания транспортного средства ввиду достаточного прогрева седел и уплотнений за счет удовлетворительной теплопередачи от двигателя к электропневмоклапанам и по этой причине исключение примерзания указанных элементов.

На фиг. 1,2 изображены структурные схемы устройств дистанционного переключения передач, в которых используется предлагаемый механизм; на фиг. 3-6 - соответственно продольный разрез, вид сверху и поперечный разрез цилиндров включения и выбора передач указанного механизма с его электропневмоклапанами; на фиг.7-11 - возможные варианты установки электропневмоклапанов механизма; на фиг. 12,13 - возможные варианты комплектации механизма одно-, двух-, трехпозиционными датчиками положения и перемещения; на фиг.14 - установка защитной крышки на крышке штатной коробки передач; на фиг.15 и 16 - механизм с данной крышкой, опирающейся на вновь вводимое между крышкой коробки передач и корпусом механизма основание, на котором расположены также электропневмоклапаны управления сцеплением и двигателем; на фиг.17-29 - монтаж входов и выходов управления и питания к электропневмоклапанам и датчикам и от них к внешним устройствам управления и питания.

Устройство дистанционного переключения передач (фиг. 1,2), в котором применяется рассматриваемый механизм автоматизированного переключения передач, содержит задатчик 1 режимов движения, электрически соединенный с управляющим логическим электронным блоком 2, включающим процессор 3, соединенный с первым регистром 4 управления ключами электропневмоклапанов, первым интерфейсом 5 датчиков, вторым регистром 6 управления блоком индикации и вторым интерфейсом 7 задатчика режимов движения. Под интерфейсом принимают блок согласования напряжений двух соединенных элементов. Управляющий логический электронный блок электрически связан с блоком 8 индикации, запитан от блока 9 питания и размещен вне коробки 10 передач, на которой закреплен механизм 11 автоматизированного переключения передач с двумя электропневмоклапанами 12 цилиндров включения передач и двумя электропневмоклапанами 13 цилиндра выбора передач, датчиками включения 14 и выбора 15 передач. На коробке передач установлены датчики частоты вращения промежуточного (или первичного) 16 и вторичного 17 валов. Указанный механизм включает также электропневмоклапаны 18, 19, 20 соответственно управления сцеплением, топливоподачей двигателя и остановом двигателя. При этом возможен вариант установки данных электропневмоклапанов непосредственно (фиг.1) на соответствующих механизмах: электроклапана 18 на механизме 21 управления сцеплением, закрепленном на соединенном с коробкой передач 10 кожухе 22 механизма сцепления, а электропневмоклапанов 19, 20 соответственно на механизмах 23, 24 управления топливоподачей и остановом двигателя 25, к которому крепится кожух 22 сцепления. Возможен и вариант установки (фиг.2) электроклапанов 18, 19, 20 рядом с электропневмоклапанами 12, 13 цилиндров включения и выбора передач механизма 11 автоматизированного переключения передач, что в данном случае упрощает условия их электрической запитки от источника 9 питания. Механизм 21 снабжен датчиком 26 положения сцепления. Объединенные входы питания электропневмоклапанов 12, 13, 18...20 соединены (фиг.1,2) с первым выходом источника 9, а входы управления перечисленных электропневмоклапанов связаны с соответствующими выходами первого регистра 4 управления ключами управляющего логического электронного блока 2. Объединенные первые входы питания датчиков 14, 15, 26 (фиг. 1,2) связаны с вторым выходом источника питания 9, третий выход которого соединен с вторыми входами питания указанных датчиков, информационные выходы которых соединены также с первым интерфейсом 5 управляющего логического электронного блока 2. Электропневмоклапаны 12, 13,18. ..20 через пневматические каналы 27 (фиг. 1,2) запитаны от пневмосистемы транспортного средства. В случае установки электропневмоклапанов 18...20 (фиг.2) вне соответствующих механизмов с последними они соединены с помощью пневматических выводов 28. Механизм автоматизированного переключения передач (фиг. 3,4,5) содержит установленный на крышке 29 коробки передач корпус 30, в расточках которого, выполненных попарно симметрично относительно геометрического центра "0" корпуса в виде цилиндрических поверхностей большего диаметра для цилиндров включения передач 31 и меньшего для цилиндров выбора передач 32, соосно размещены разного диаметра поршни 33, 34 и уплотнительные элементы 35 цилиндров включения передач, а также разного диаметра поршни 36, 37 с уплотнительными элементами 38 цилиндров выбора передач. Причем оба соосно выполненных с меньшим диаметром цилиндры 32 выбора передач 32 (фиг.5) расположены выше соосно установленных цилиндров 31 включения передач (фиг.3). Оси цилиндров включения и выбора передач перекрещиваются под прямым углом. При этом все четыре цилиндра переходят в средней части в полость 39 корпуса 30 с окном 30 в нижней части, расположенным над пазами штоков коробки передач. Поршни 33 жестко закреплены с помощью гаек 41 и шайб 42 на концах оси (штока) 43, на которой также в средней части размещен рычаг 44 включения передач, имеющий возможность проворота (по цилиндрической поверхности L указанной оси на небольшой угол), обеспечиваемую тем, что длина сопрягаемой части рычага несколько меньше соответствующей длины посадочной поверхности данной оси. Поршни 34 могут быть также напрессованы на концах оси-штока 43. Поршни 34 совместно с уплотнительными элементами 35 имеют возможность осевого перемещения на поршнях 33, ограничиваемого выполненными на последних со стороны рычага буртами 45 и установленными в цилиндрах 31 стопорными кольцами 46. Поршни 37 совместно с уплотнительными элементами 38 имеют возможность осевого перемещения на штоке 36 цилиндров выбора передач, выполненном по концам в местах сопряжения с поршнями 37 в виде цилиндрических поверхностей, а в средней части в месте соединения с рычагом в виде зубчатой рейки. В дальнейшем упомянутый шток 36 именуется поршнем-рейкой. Для ограничения хода поршней 36 и 37 в цилиндрах 32 выбора передач корпуса 30 и на поршне-рейке 36 установлены стопорные кольца 47, 48. Поршни 34 и 37 укомплектованы уплотнительными элементами 35, 38, обеспечивающими герметизацию в местах сопряжения указанных поршней с соответствующими цилиндрами и поршнями меньшего диаметра. Следует отметить, что поршни меньшего диаметра 33 цилиндров включения передач могут быть напрессованы на шток 43 или установлены без жесткого закрепления на данном штоке с упором в его торцы. Размещение в едином корпусе 30 цилиндрических поверхностей 31, 32 включения и выбора передач обеспечивает высокую точность их взаимного расположения, что способствует высокой надежности механизма. Рычаг 44, один конец которого выполнен в виде хвостовика 49 со сферическими рабочими поверхностями, входящего в пазы штоков коробки передач (на фиг. 3 они обозначены стрелками, направления которых указывают включаемую передачу с I-й по V-ю и задний ход), соединяются другим концом, выполненным в виде зубчатого венца 50, состоящего не менее чем из трех зубьев, с осью (поршнем-рейкой) 36 цилиндров выбора передач, выполненной в средней части (месте соединения с венцом 50 рычага 44) в виде зубчатой рейки. Такое соединение рычага 44 с поршнем-рейкой 36 до минимума снижает удельное давление в месте контакта, что позволяет уменьшить износ и смятие указанных рабочих поверхностей, обеспечивая заданную долговечность механизма. Корпус механизма фиксируется относительно крышки коробки передач с помощью центровочных отверстий 51, а крепится к крышке с помощью отверстий 52 под крепежные шпильки. Детали и узлы, размещенные внутри корпуса механизма, закрыты крышками 53,54,55, закрепленными к корпусу с помощью винтов 56. Крышки укомплектованы уплотнительными элементами 57,58, обеспечивающими герметизацию рабочих полостей А,В,C цилиндров включения и выбора передач. В крышках 54, 55 установлены снабженные уплотнениями 59 датчики 14, 15. Датчики прикреплены к крышкам винтами 60. Датчики 14, 15 снабжены прикрепленными с помощью гаек 61, 62 к торцам штоков цилиндров выбора и включения передач индукторами 63, 64 из магнитопроводящего материала. В корпусе 30 (фиг. 4) перпендикулярно осям цилиндров, непосредственно в их гнездах 65 в горизонтальной плоскости расположены соответственно не менее двух электропневмоклапанов 12 цилиндров включения передач 31 и двух электропневмоклапанов 13 цилиндров выбора передач 32, обеспечивающих подвод энергоносителя (воздуха) в соответствующие рабочие полости А,В,С. Каждый из упомянутых электропневмоклапанов 12, 13 устанавливается в соответствующее гнездо через прокладку 66. Электропневмоклапаны снабжены седлом 67 с проходным отверстием диаметра d для подачи воздуха в рабочие полости цилиндров. Указанное отверстие седла 67 до момента впуска воздуха в рабочие полости А,В,С закрыто укомплектованным по сопрягаемой с седлом поверхности уплотнением клапана 68 с возможностью осевого перемещения при срабатывании магнита электропневмоклапана. Воздух к электропневмоклапанам механизма автоматизированного переключения передач подводится по пневматическим каналам 27, включающим трубопроводы 69 с наконечниками 7 0 и полыми штуцерами 71, вворачиваемыми в гнезда 65 цилиндров включения и выбора передач. При этом оси всех электропневмоклапанов по отношению к геометрическому центру "0" цилиндра расположены по часовой (или против часовой) стрелки. По отношению к геометрическому центру цилиндров "0" такое расположение электропневмоклапанов позволяет разместить наиболее удаленные точки последних на минимальном расстоянии от центра "0", что обеспечивает компактность и снижение металлоемкости как основных деталей, так и механизма в целом. Возможны и другие варианты расположения осей электропневмоклапанов. Так, на фиг.7 оси электропневмоклапанов 12 у одних одноименных цилиндров (например, цилиндров включения передач) расположены перпендикулярно, а у других - параллельно осям последних. Возможен и противоположный рассмотренному вариант установки осей электропневмоклапанов (фиг. 8). Возможен также вариант расположения осей всех электропневмоклапанов 12, 13 параллельно осям соответствующих цилиндров (фиг. 8). Возможна также установка цилиндров и электропневмоклапанов с перекрещивающимися или пересекающимися в вертикальной плоскости осями (фиг. 10). При этом во всех вариантах установки электропневмоклапаны располагаются в гнездах соответствующих цилиндров. При расположении электропневмоклапанов в гнездах 65 цилиндров сокращается до минимума путь энергоносителя от впускного канала (в данном случае отверстие седла 67) электропневмоклапана до рабочей полости цилиндра (А,В,С) и от последней до атмосферного вывода электропневмоклапана, что в целом повышает быстродействие срабатывания механизма и, в конечном итоге, надежность переключения передач в автоматизированном режиме. Как уже отмечалось выше, для фиксирования положения хвостовика 49 рычага 44 в крышках 55 и в одной из крышек 53 или 54 установлены не менее двух однопозиционных датчиков положения 15 и одного трехпозиционного датчика 14 или датчика перемещения. Причем в качестве индукторов однопозиционных датчиков могут быть использованы концы штока цилиндра выбора передач (фиг. 10) или, как уже было показано выше, специально закрепленные на концах этих штоков магнитопроводы 63,64 (фиг.6 и 11). В трехпозиционном датчике или датчике перемещения роль индукторов выполняют специально закрепленные на одном из торцев штока включения передач магнитопроводы 64 (фиг.3). При этом датчики 14 отслеживают три положения штока 43 и рычага 44, соответствующие "нейтрали" и двум крайним положениям; датчики 15 фиксируют также два положения - рейки 36 и рычага 44. Механизм может комплектоваться и четырьмя однопозиционными датчиками (фиг.12) или двумя трехпозиционными датчиками, или же двумя датчиками перемещения (фиг.13). Механизм автоматизированного переключения передач дополнительно снабжен защитным кожухом 72 (фиг.14), опирающимся через прокладку 73 на корпусную деталь коробки передач, например крышку последней. При этом защитная крышка обеспечивает защиту элементов рассматриваемого механизма от факторов окружающей среды, например пыли, влаги, и механических повреждений. Механизм автоматизированного переключения передач может быть дополнительно снабжен основанием 74 (фиг. 15,16), устанавливаемым между крышкой коробки 29 передач и корпусом данного механизма 30. Основание 74 с помощью центровочных 51 и крепежных 52 отверстий зафиксировано на крышке коробки 29 передач. Оно имеет в зоне пазов штоков коробки передач окно 75 для выхода рычага 44. На основании имеется также канал 76 с резьбовыми концами, один из которых (77) служит для установки штуцера 78 подвода воздуха от пневмосистемы транспортного средства по пневмоканалам 27, а другой - для разводки воздуха через вворачиваемый в него полый штуцер 79 и стягиваемые последним наконечники 80, обеспечивающие подачу воздуха в трубопроводы 69 к электропневмоклапанам 12, 13. Все элементы механизма переключения передач закрыты защитной крышкой 72, опирающейся через прокладку 73 на выполненный по периметру основания бурт 81 (фиг.14,15). На основании могут быть установлены закрепленные винтами 82 электропневмоклапаны 18 управления сцепления топливоподачей двигателя 19 и остановом двигателя 20 соответственно (фиг.15,16), имеющие пневматически выходы, состоящие из выполненных в основании 74 в виде отверстий 83,84,85 каналов с резьбовыми концами, в которые вворачиваются соответственно штуцеры 86,87,88, соединенные пневмовыводами 28, сообщаемыми с соответствующими механизмами 21,23,24. Размещение указанных электропневмоклапанов под крышкой упрощает запитку их от пневмосистемы и от электрических источников питания, а также обеспечивает надежную защиту от пыли и влаги.

Электрические входы управления и питания электропневмоклапанов, выходы датчиков положения 12,13 и их входы питания рассматриваемого механизма к внешним устройствам управления и от них конструктивно выполнены в соответствии со структурными схемами, приведенными на фиг. 1,2. Монтаж коммутационных элементов, включая входы управления и питания электропневмоклапанов 89 и 90, а также входов питания и выходов управления датчиков положения 91, 92, 93 внутри механизма, когда электропневмоклапаны 18,19,20 управления сцеплением, двигателем установлены по схеме фиг.2 на основании 74, показан на фиг. 15. В данном случае объединенные первые электрические входы 89,90 электропневмоклапанов подключены к одному из зажимов закрепленного на одной из боковых поверхностей защитного кожуха 72 (фиг.18) или редко подвергаемого в период эксплуатации монтажу основания 74 (фиг.21) разъема 94, с второго по восьмой зажимы которого соединены с вторыми электрическими входами соответственно с первого по седьмой электропневмоклапан, а первый и второй электрические входы 91,92 датчиков положения 14, 15 соединены соответственно с девятым, десятым зажимом указанного разъема, а выходы 93 датчиков 14,15 соединены соответственно с последующими начиная с одиннадцатого, зажимами данного разъема 94.

Объединенные первые электрические входы электропневмоклапанов 89, 90 могут быть подключены к одному из зажимов закрепленного на одной из боковых поверхностей защитного кожуха 72 (фиг.19) или редко подвергаемого в период эксплуатации монтажу основания разъема 94, с второго по восьмой зажим которого соединены с вторыми электрическими входами соответственно с первого по седьмой электропневмоклапан, а первый и второй электрические входы датчиков положения соединены соответственно с первым, вторым зажимами второго разъема 95, закрепленного на той или другой стороне указанного кожуха или основания, а выходы датчиков положения соединены соответственно с последующими, начиная с третьего, зажимами второго разъема 95. Как и в первом случае (фиг. 18 и 21), связь между разъемами 94,95 и внешними устройствами управления и питания осуществляется с помощью электрического кабеля 96. Часть указанного электрического кабеля 96 в данных случаях может быть закрыта кожухом 97 (фиг.20 и 23), закрепленным с одной стороны к защитному кожуху, а с другой - к электрическому кабелю.

Как вариант исполнения, объединенные первые электрические входы всех электропневмоклапанов 89,90 могут быть подключены к одной из жил электрического кабеля или жгута 98, со второй по восьмую жилу которого соединены с вторыми входами управления соответственно с первого по седьмой электропневмоклапан, а первый и второй электрические входы датчиков соединены с девятой и десятой жилами электрического кабеля или жгута, а выходы с первого по n-ный, где (n = 2,3,4), датчик положения подключены к последующим, начиная с одиннадцатой, жилам электрического кабеля или жгута, при этом вторые концы указанных жил электрического кабеля или жгута выведены через редко подвергаемое во время эксплуатации монтажу, основание 74 и подключены к соответствующим входам и выходам устройств управления непосредственно или через один разъем 94, или несколько разъемов 94,95, закрепленных на основании вне рабочей полости, образованной указанным основанием и защитным кожухом (фиг. 25-28). Электрический кабель 98 в месте вывода через основание 74 пропущен через уплотнительную прокладку 99, укрепленную в основании 74. Указанные разъемы 94,95 крепятся непосредственно к основанию или на одном или нескольких кронштейнах 100.

Аналогично, когда электропневмоклапаны 18,19,20 установлены вне основания (по схеме, представленной на фиг.1) с помощью разъемов 94,95 и электрического кабеля 98 датчики положения и все электропневмоклапаны связаны с внешними устройствами управления и питания.

Как вариант исполнения, первые и вторые электрические входы управления электропневмоклапанов 89,90, а также первые, вторые электрические входы датчиков 91,92 и их электрические выходы 93 могут быть подключены к соответствующим жилам электрического кабеля или жгута через индивидуальные для каждого электропневмоклапана и датчика разъема 101, закрепленные на основании 74, а другие концы жил электрического кабеля или жгута выведены через редко подвергаемое в период эксплуатации монтажу, основание и подключены к соответствующим входам и выходам устройств управления непосредственно или через один или несколько разъемов, закрепленных на основании за пределами замкнутой полости, образованной защитным кожухом и указанным основанием.

Во всех рассмотренных случаях указанные входы и выходы к внешним устройствам управления надежно защищены от воздействия внешних факторов окружающей среды, что обеспечивает высокую надежность механизма автоматизированного переключения передач.

Механизм автоматизированного переключения передач работает следующим образом. Включение - выключение передач в механической ступенчатой коробке передач производится при подаче команды от задатчика режимов движения 1 (фиг. 1,2) через второй интерфейс 7 к процессору 3 управляющего логического электронного блока 2, который, обрабатывая информацию, управляет через регистр управления ключами 4 соответствующими электропневмоклапанами 12,13,18...20, обеспечивающими перемещение хвостовика рычага 49 и включение-выключение передачи, о чем сообщение поступает с помощью датчиков 14,15 и первого интерфейса 5 управляющего электронного блока 2 процессору 3, который, управляя вторым регистром управления 6, выдает информацию о включенной передаче на блок индикации 8. В рамках вышеизложенного производится включение-выключение передач с использованием указанного механизма автоматизированного переключения передач.

Рассмотрим подробно работу деталей и узлов механизма автоматизированного переключения передач при включении-выключении отдельных передач. Перед началом движения транспортного средства предварительно с помощью соответствующих электропневмоклапана 18 и пневматических соединенного с последним механизма 21 производится выключение сцепления. При этом валы коробки передач 10 отсоединяются от коленвала двигателя и появляется возможность включения передачи. При подаче под давлением рабочей среды, поступающей по впускному каналу (на фиг.5 у одного из электропневмоклапанов 12 он показан стрелкой) с момента начала перемещения клапана 68 относительно седла 67 каждого электропневмоклапана 12,13, одновременно в полости А,В,С хвостовик 49 рычага 44 устанавливается в среднее нейтральное положение (показано на фиг.3,6,10). Рассмотрим работу механизма при включении передачи трогания (1 или 11 передач; стрелками на схеме фиг.3 указаны направления перемещения хвостовика при включении соответствующей передачи). В этом режиме первоначально, после выключения сцепления воздух подается с помощью электропневмоклапанов 12 в полости А и В, при этом шток 43 и рычаг 44 устанавливаются в среднее положение, что фиксируется с помощью трехпозиционного датчика или датчика перемещения 14 (фиг. 3,5) внешними устройствами управления (включая управляющий электронный блок 2 и блок индикации 8 ), получающими логические сигналы по линиям электрической связи, объединенным в электрический кабель 96, пропущенный с помощью разъемов 94,95 к указанным устройствам по одному из выше рассмотренных вариантов. Затем воздух подается или в правую полость С, (фиг.6 - поршень-рейка 36 перемещается в положение выбора I передачи) или же одновременно в обе полости С и (поршень-рейка 36 устанавливается при этом в положение выбора 11 передачи). В обоих случаях положение штока выбора передач фиксируется с помощью одного-, двух- или трехпозиционного (фиг. 13) или двух, установленных по торцам указанного штока датчиков 15 (фиг. 5). Поршень-рейка 36, подвижно соединенная в средней части с зубчатым венцом 50 рычага 55, состоящим не менее чем из трех зубьев, поворачивает данный рычаг относительно оси цилиндров 31 включения передач, не вращая при этом шток 43 упомянутых цилиндров и размещенные в последних поршни 33 меньшего диаметра. В данном случае ввиду отсутствия вращения указанных деталей при вращении-качении рычага 44 исключен (в этот период) износ на сопрягаемых поверхностях: цилиндрическая поверхность L оси штока 43 цилиндров включения передач - цилиндрическая поверхность рычага 44, поршня 33 меньшего диаметра - уплотнительные элементы 35, что способствует повышению надежности уплотнений и рассматриваемого механизма в целом. А соединение зубьев поршня-рейки с зубьями венца 50 рычага 44 обеспечивает повышенную фактическую площадь контакта, до минимума снижая по этой причине удельные давления в месте сопряжения, а также исключает влияние перекосов на изменение контакта ввиду геометрических особенностей зубчатого зацепления, что практически исключает износ и смятие рабочих поверхностей, способствуя повышению надежности указанного механизма. При вращении-качении рычага 44 его хвостовик 49 рабочими сферическими поверхностями устанавливается или в паз штока (на схеме фиг.3 штоки указаны стрелками) включения 1 передачи или же на шток включения 11 передачи. Затем воздух с помощью левого (на фиг.3) электропневмоклапана 12 подается в полость А, при этом шток 43 с рычагом 44, поршнями 5 и правым (на фиг.3) поршнем 34 перемещаются вправо по чертежу и, толкая шток с вилкой включения передачи, включают I или II передачу (в зависимости от положения рычага 44 при срабатывании электропневмоклапанов 13 выбора передачи). При этом левый на фиг.3 поршень 34 не перемещается со штоком 43 при включении передачи, а остается прижатым к левому стопорному кольцу 46. Усилие включения I и II передач определяется диаметром левого поршня 33 и давлением воздуха, подаваемого от электропневмоклапана 12. В рассматриваемом механизме рычаг 44 воздействует на штоки 36,43 цилиндров включения и выбора передач в средней их части не консольно. Значит усилия, воспринимаемые штоками от рычага, передаются на цилиндрические поверхности 31,32 равномерно, что исключает перекосы штоков 36,43, сопрягаемых с ними поршней 33,34,36,37 и, как следствие, задиры на рабочих поверхностях поршней и цилиндров, повышая долговечность механизма автоматизированного переключения передач в целом. Рассмотрим работу механизма при переключении передач, например с III на IV. Следует отметить, что переключение передач на одну вверх или на одну вниз происходит при достижении определенной, фиксируемой датчиками 16,17 частоты вращения валов коробки передач. Уточним предварительно положение деталей механизма при включенной III передаче (см.фиг.3). В этом случае шток 43 с рычагом 44, поршнем 33 и левым (фиг.3) поршнем 34 находится в левом крайнем положении. Первоначально воздух подается в полости А и В механизма. Правый поршень 34, перемещаясь к центру по поршню 33, сразу же фиксируется относительно корпуса механизма, упираясь в правое стопорное кольцо 46 (фиг.3). Шток 43 с рычагом 44, поршнями 33, левым поршнем 34 перемещается вправо до упора в левое стопорное кольцо 46 под действием усилия, обусловленного разностью в период движения деталей опорных площадей слева и справа (вследствие того, что опорная поверхность слева определяется наружным диаметром поршня 34, а справа - внутренним диаметром правого поршня 34 или же диаметром сопрягаемой с поршнем 34 поверхности поршня 33). После фиксирования штока 43 с рычагом 44 в среднем положении, о чем сигнализирует датчик положения 14, воздух с помощью электропневмоклапана подается в полость С (фиг.5), при этом поршень - рейка 36 вместе с правым на чертеже поршнем 37 устанавливается в правое крайнее положение, что в свою очередь фиксируется правым датчиком положения 15. Перемещаясь, поршень-рейка за зубчатый венец поворачивает на оси 43 рычаг 44, устанавливая хвостовик рычага 49 в положение выбора IV передачи (см.фиг.3). Одновременно при срабатывании электропневмоклапана 12, подающего воздух в полость А механизма, срабатывает электропневмоклапан 20, который обеспечивает за счет подтормаживания коленвала двигателя 25 с помощью соответствующего пневмоцилиндра 24 (фиг. 1,2) выравнивание угловых скоростей выключаемой и включаемой шестерен вторичного вала (не показаны) механической коробки передач 10. После выравнивания угловых скоростей шестерен проводимого с помощью подтормаживания двигателя за счет срабатывания электропневмоклапана останова 20 и соответствующего, пневматически соединенного с последним механизмом 24, воздух подается в полость А механизма автоматизированного переключения передач. Шток 43 с рычагом 44, поршнями 33 и правым поршнем 34 перемещается относительно корпуса 30 и левого поршня 34 (фиг.3) в правое крайнее положение. Хвостовик 49 рычага 44 толкает шток (указан стрелкой) коробки передач с вилкой включения передач, который включает IV передачу, что фиксируется датчиком 14. Включение и выключение других передач производится аналогично изложенному выше. Отличительной особенностью при этом является переключение передач на одну вниз (например с V по IV-ную или с IV на III-ю), когда выравнивание угловых скоростей шестерен коробки передач происходит путем срабатывания не электропневмоклапана 20 (как в предыдущем описанном случае), а электропневмоклапана 19 управления топливоподачей двигателя и соответствующего пневматически соединенного с последним механизма 23, воздействующего непосредственно на рычаг регулятора топливного насоса высокого давления. В указанном механизме в отличие от рассмотренных выше, позициони- рование нейтрали происходит четко. Даже небольшие утечки воздуха из полостей А В не влияют на окончательную установку рычага44 и штока 43 при включении нейтрали. Это объясняется тем, что в данной конструкции механизма в запоршневой полости каждого цилиндра в полости 39 соединения рычага со штоками цилиндров включения и выбора передач, отсутствует противодавление, препятствующее установке малых поршней совместно со штоком в среднее положение. Следует отметить, что установка электропневмоклапанов 12,13 непосредственно в гнездах цилиндров исключает отказы механизма при включении передач трогания в условиях низких температур. В указанных условиях сразу же после запуска двигателя вследствие вращения валов масло в коробке передач 10 прогревается и передает тепло на детали механизма 11, в том числе и на электропневмоклапаны 12,13,18...20, прогревая их и тем самым исключая примерзание уплотнительных элементов клапана 68 к седлу 67 каждого электропневмоклапана, что способствует повышению надежности механизма в целом. При переключении передач в период движения транспортного средства в полости 39 установки рычага 44 и центральной части штока 43 постоянно имеется масляный туман, капельки масла которого увлекаются поршнями 33,34,36,37 и уплотнительными элементами 35 и 38, смазывая все трущиеся поверхности. Это способствует высокой долговечности не только пар трения скольжения, но и механизма в целом. Представленный механизм автоматизированного переключения передач был оптимизирован с точки зрения компактности, быстродействия срабатывания и долговечности. При этом были решены задачи по выбору оптимального сочетания диаметров поршней 33 и 34 цилиндра включения передач и выбору максимально возможного диаметра минимального проходного сечения впускного канала электропневмоклапанов. При указанном выборе варьировали упомянутыми диаметрами поршней, цилиндров и отверстия впускного канала электропневмоклапанов. Доказано, что механизм полностью удовлетворяет требованиям по переключениям передач на транспортных средствах, когда отношение диаметра цилиндра включения передач D к диаметру d (фиг.5) максимально допустимого минимального проходного сечения впускного канала электропневмоклапанов равно 25...32. Попадание пыли и влаги на электропневмоклапаны и коммутационные элементы, включая монтажные разъемы 94,95 и электропровода, препятствует, как было уже отмечено выше, кожух 72, опирающийся через резиновую прокладку 73 н а основание 74. Вместе с тем практически невозможно в течение всего периода эксплуатации механизма вследствие ослабления резьбовых креплений крышки и технологических отклонений обеспечить герметичность в соединениях: кожух 72 - прокладка 73 и прокладка 73 - бурт 81 основания 74. Следовательно, через образовавшиеся неплотности не исключено попадание пыли и влаги из окружающей среды под кожух 72. Однако, в существующем конструктивном исполнении влага и пыль под крышку не проникают даже при наличии неплотностей ввиду создания под крышкой избыточного давления, возникающего при сбросе через атмосферные выводы электропневмоклапанов 12,13,18...20 энергоносителя (воздуха).

Рассматриваемый механизм удобен с точки зрения ремонтопригодности. Размещение основных его элементов на основании 74 (фиг.15 или 16), закрываемом защитным кожухом 72, позволяет в случае отказа механизма, отсоединив разъемы 94,95, легко произвести замену вышедшего из строя механизма другим, исправным. Легкосъемные разъемы 94,95 позволяют при минимальных затратах производить демонтаж защитного кожуха 72, что обеспечивает доступ к элементам рассматриваемого механизма при выполнении мелких ремонтов и обслуживании для поддержания заданной долговечности. Подключение входов и выходов электропневмоклапанов 89,90 и датчиков 91,92,93 к электрическому кабелю, связывающему последние с внешними устройствами управления, через индивидуальные разъемы позволяет производить ремонт и замену каждого из указанных электропневмоклапанов и датчиков, не нарушая соединительные элементы остальных. Защитный чехол 97, закрывая часть разъемов 94,95 и электрического кабеля 96, полностью исключает попадание пыли влаги на контакты указанных разъемов в период эксплуатации транспортного средства, обеспечивая повышенную надежность механизма автоматизированного переключения передач.

Формула изобретения

1. МЕХАНИЗМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ В МЕХАНИЧЕСКОЙ СТУПЕНЧАТОЙ КОРОБКЕ ПЕРЕДАЧ, содержащий установленные с перекрещивающимися под прямым углом осями цилиндр включения передач и размещенный выше последнего меньшего диаметра цилиндр выбора передач с двумя укомплектованными уплотнительными элементами поршнями разного диаметра в каждом цилиндре, причем поршни большего типоразмера каждого цилиндра, установленные соосно по внутреннему диаметру на поршнях меньшего типоразмера с возможностью взаимного перемещения в пределах упорных буртов и стопорных колец, расположенных в цилиндрах и на малых поршнях, по наружному диаметру сопряжены с рабочими поверхностями цилиндров, закрытых с торцов крышками и образующих с последними полости, каждая из которых соединена с соответствующими запитанными от пневмосистемы транспортного средства электропневмоклапанами, имеющими первые и вторые электрические входы управления, подключенные к соответствующим выходам устройства управления, при этом перекрещивающиеся оси цилиндров выбора и включения передач, выполненные в виде штоков, подвижно или жестко соединенных с поршнями меньшего диаметра каждого цилиндра, соединены вне рабочих полостей с рычагом, имеющим ось качания, совпадающую с осью цилиндра включения передач, причем один конец рычага выполнен в виде хвостовика со сферическими рабочими поверхностями с возможностью соединения с одним из штоков коробки передач, а другой подвижно соединен с осью-штоком цилиндра выбора передач, отличающийся тем, что он снабжен двумя дополнительными установленными соответственно соосно с первым, образующими с первыми единый корпус цилиндрами включения и выбора передач с парой укомплектованных уплотнительными элементами, соосно установленных разного диаметра поршней в каждом из дополнительных цилиндров, установленных с возможностью осевого взаимного перемещения в пределах упорных буртов или стопорных колец, расположенных со стороны рычага в цилиндрах и на поршнях меньшего диаметра, при этом каждая указанная пара поршней совместно с рабочими поверхностями соответствующих дополнительных цилиндров с крышками образует дополнительные рабочие полости включения и выбора передач, симметрично расположенные относительно геометрического центра механизма автоматизированного переключения передач, при этом поршни меньшего диаметра одноименных цилиндров попарно подвижно или жестко соединены с осями-штоками, каждый из которых вне рабочих полостей цилиндров в средней части соединен с симметрично расположенным относительно штоков рычагом, при этом шток цилиндра выбора передач выполнен в виде поршня-рейки и соединен с рычагом посредством зубчатого венца, состоящего по меньшей мере из трех зубьев, при этом в цилиндрах выполнены гнезда, а электропневмоклапаны установлены в данных гнездах.

2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что рычаг на оси цилиндра включения передач установлен с возможностью поворота относительно данной оси.

3. Механизм по п.1, отличающийся тем, что отношение диаметра цилиндра включения передач механизма к максимально допустимому диаметру минимального проходного сечения впускного канала электропневмоклапана равно 25 - 32.

4. Механизм по п.1, отличающийся тем, что оси всех электропневмоклапанов по отношению к геометрическому центру механизма автоматизированного переключения передач расположены как касательные к концентрическим окружностям по часовой или против часовой стрелки перпендикулярно к осям соответствующих цилиндров.

5. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что оси электропневмоклапанов одной соответствующей им пары одноименных цилиндров размещены параллельно осям последних, при этом оси электропневмоклапанов другой пары одноименных цилиндров расположены соответственно перпендикулярно к осям последних.

6. Механизм по п.1, отличающийся тем, что оси всех электропневмоклапанов параллельны осям соответствующих цилиндров.

7. Механизм по п.1, отличающийся тем, что электропневмоклапаны установлены с перекрещиванием под прямым углом их осей с осями соответствующих цилиндров, при этом по отношению к оси геометрического центра механизма автоматизированного переключения передач оси электропневмоклапанов параллельны или перекрещиваются с ней.

8. Механизм по п.1, отличающийся тем, что он снабжен четырьмя однопозиционными датчиками положения, установленными в крышках цилиндров выбора и включения передач, индукторами которых являются штоки соответствующих цилиндров выбора и включения передач или закрепленные на торцах этих штоков магнитопроводы.

9. Механизм по п.1, отличающийся тем, что он снабжен двумя однопозиционными датчиками положения, установленными в крышках цилиндров выбора передач и имеющими в качестве индукторов торцы штоков указанных цилиндров или закрепленные на торцах штоков магнитопроводы, а также одним трехпозиционным датчиком положения, установленным в одной из крышек цилиндра включения передач и имеющим в качестве индуктора магнитопровод, прикрепленный к торцу штока цилиндра со стороны установки датчика.

10. Механизм по п.1, отличающийся тем, что он снабжен одним трехпозиционным и одним двухпозиционным датчиками положения, установленными соответственно в крышках цилиндров включения и выбора передач с индукторами-магнитопроводами, закрепленными на штоках соответствующих цилиндров со стороны установки датчиков.

11. Механизм по п.1, отличающийся тем, что он снабжен установленными в крышках цилиндров включения и выбора передач двумя трехпозиционными датчиками положения или датчиками перемещения с индукторами-магнитопроводами, закрепленными в торцах штоков указанных цилиндров со стороны установки датчиков.

12. Механизм по п.1, отличающийся тем, что он снабжен защитным кожухом, закрепленным на корпусной детали коробки передач через прокладку.

13. Механизм по п.1, отличающийся тем, что он снабжен защитным кожухом и основанием с выполненным по его периметру буртом, установленным на крышке коробки передач, спозиционированным относительно последней и корпуса механизма, в основании и корпусе механизма выполнено сквозное окно для рычага, центровочные и крепежные отверстия, соосные отверстия в корпусе цилиндров механизма и крышке коробки передач, при этом основание имеет канал с резьбой на его концах, один из которых соединен с пневмосистемой, другой с электропневмоклапанами, при этом защитный кожух опирается через прокладку на поверхность основания.

14. Механизм по пп.1 и 13, отличающийся тем, что на основании установлены электропневмоклапаны управления сцеплением, топливоподачей и остановом двигателя, пневматические входы которых соединены с пневматическими входами электропневмоклапанов цилиндров выбора и включения передач, а пневматические выходы соединены через каналы посредством штуцера с соответствующими механизмами.

15. Механизм по пп.1 и 13, отличающийся тем, что он снабжен разъемом, закрепленным на одной из боковых поверхностей защитного кожуха или основании, и датчиками положения, при этом объединенные первые электрические входы управления электропневмоклапанов подключены к одному из зажимов разъема, с второго по пятый зажимы которого соединены с вторыми электрическими входами соответственно с первого по четвертый электропневмоклапанами, а первый и второй входы датчиков положения соединены соответственно с шестым и седьмым зажимами разъема, а выходы датчиков соединены с последующими, начиная с восьмого, зажимами разъема.

16. Механизм по пп.1 и 13, отличающийся тем, что он снабжен двумя разъемами, закрепленными на одной из боковых поверхностей защитного кожуха или на основании и датчиками положения, при этом объединенные первые электрические входы управления электропневмоклапанов подключены к одному из зажимов одного из разъемов, со второго по пятый зажимы которого соединены с вторыми электрическими входами соответственно с первого по четвертый электропневмоклапан, а первый и второй входы датчиков положения соединены соответственно с первым и вторым зажимом второго разъема, а выходы датчиков соединены с последующими, начиная с третьего, зажимами второго разъема.

17. Механизм по пп.13 и 14, отличающийся тем, что он снабжен разъемом, закрепленным на одной из боковых поверхностей защитного кожуха или основания, и датчиками положения, при этом объединенные первые электрические входы электропневмоклапанов подключены к одному из зажимов разъема, с второго по восьмой зажимы которого соединены с вторыми электрическими входами соответственно с первого по седьмой электропневмоклапанов, а первый и второй электрические входы датчиков положения соединены соответственно с девятым и десятым зажимами разъема, а выходы датчиков соединены соответственно с последующими, начиная с одиннадцатого, зажимами разъема.

18. Механизм по пп.1, 13 и 14, отличающийся тем, что он снабжен двумя разъемами, закрепленными на одной из боковых поверхностей защитного кожуха или основания, и датчиками положения, при этом объединенные первые электрические входы электропневмоклапанов подключены к одному из зажимов одного из разъемов, с второго по восьмой зажимы которого соединены с вторыми электрическими входами соответственно с первого по седьмой электропневмоклапанов, а первый и второй электрические входы датчиков положения соединены соответственно с первым и вторым зажимами второго разъема, а выходы датчиков положения соединены соответственно с последующими, начиная с третьего, зажимами второго разъема.

19. Механизм по пп.1 и 13, отличающийся тем, что он снабжен датчиками положения и разъемами, закрепленными на основании вне кожуха, при этом объединенные первые электрические входы всех электропневмоклапанов подключены к одной из жил электрического кабеля или жгута, с второй по пятую жилы которого соединены с вторыми электрическими входами соответственно с первого по четвертый электропневмоклапанов, а первый и второй электрические входы датчиков положения соединены соответственно с шестой и седьмой жилами электрического кабеля или жгута, а выходы с первого по n-й датчик положения, где n = 2, 3, 4, подключены к последующим, начиная с восьмой, жилам электрического кабеля или жгута, при этом вторые концы жил электрического кабеля или жгута подключены к соответствующим выходам и входам устройства управления непосредственно или через один или несколько разъемов.

20. Механизм по пп.1, 13, 14, отличающийся тем, что он снабжен датчиками положения, разъемами, закрепленными на основании вне кожуха, при этом объединенные первые электрические входы всех электропневмоклапанов подключены к одной из жил электрического кабеля или жгута, со второй по восьмую жилу которого соединены с вторыми входами управления соответственно с первого по седьмой электропневмоклапанов, первый и второй электрические входы датчиков положения соединены с девятой и десятой жилами электрического кабеля или жгута, а выходы с первого по n-ный датчик положения, где (n=2, 3, 4), подключены к последующим, начиная с одиннадцатой, жилам электрического кабеля или жгута, при этом вторые концы указанных жил электрического кабеля или жгута выведены через основание и подключены к соответствующим входам и выходам устройств управления непосредственно или через один или несколько разъемов.

21. Механизм по пп.1, 13 и 14, отличающийся тем, что он снабжен датчиками положения и разъемами, установленными на основании вне кожуха, при этом первые и вторые электрические входы управления электропневмоклапанов, а также первые и вторые электрические входы датчиков положения и их электрические выходы подключены к соответствующим жилам электрического кабеля или жгута через индивидуальные для каждого электропневмоклапана и датчика разъемы, другие концы жил электрического кабеля или жгута выведены через основание и подключены к соответствующим входам и выходам устройств управления непосредственно или через один или несколько разъемов.

22. Механизм по пп.1, 15 - 21, отличающийся тем, что он снабжен одним или несколькими защитными чехлами, охватывающими разъемы и часть примыкающих к ним кабелей или жгутов, при этом один конец чехлов прикреплен к основанию, защитному кожуху или самим разъемам, другой - к электрическим кабелям или жгутам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29