СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ СТУПЕНЧАТОЙ ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2005 года по МПК F16H59/02 B60K41/06 

Изобретение относится к области бронетанковой техники и может быть использовано в военных гусеничных машинах (ВГМ), имеющих ступенчатую трансмиссию.

Известен ручной механизм переключения передач (избиратель передач), применяемый на танках Т-72А, который состоит из корпуса, рычага переключения передач и гребенки с фиксирующими пазами и имеет запирающее устройство электромеханической блокировки рычага переключения передач, которое состоит из электромагнита, подпружиненной собачки и защелки одностороннего стопорения (См. Техническое описание и инструкция по эксплуатации танка Т-72А, книга вторая, часть первая, изд. МО СССР, 1989 г., стр.421, рис.221), который и принят за прототип.

Существующий механизм переключения передач не имеет автоматического привода и переключается вручную. Выбор передачи и скорости движения зависит от индивидуальных особенностей водителя, что приводит к нерациональному использованию мощности двигателя ВГМ.

Целью настоящего изобретения является расширение эксплуатационных возможностей ВГМ за счет установки системы автоматического переключения передач ступенчатой трансмиссии транспортного средства с рациональным выбором передачи в зависимости от скорости движения и загрузки двигателя транспортного средства, состоящей из механизма автоматического переключения передач ступенчатой трансмиссии и электронного блока системы автоматического переключения передач.

Указанная цель достигается тем, что в корпусе известного ручного механизма переключения передач установлен механизм переключения передач, имеющий возможность работы в автоматическом и ручном режимах переключения передач, который содержит реверсивный электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением, вал которого соединен с червяком, червячное колесо с профильным торцевым кулачком и ведущим пальцем, потенциометрический датчик цикла переключения передачи, установленный на валу червячного колеса, делительный диск с радиальными пазами, имеющими входные фаски, для взаимодействия с ведущим пальцем червячного колеса, потенциометрический датчик номера включенной передачи, установленный на валу делительного диска, шестерню, установленную на валу делительного диска и находящуюся в постоянном зацеплении с зубчатым сектором, установленным на подпружиненном валу, имеющим возможность осевого перемещения, двуплечий вильчатый рычаг, взаимодействующий вилкой с подпружиненным валом, шарнирно закрепленный в опорной вилке, установленной в корпусе упомянутого механизма, ролик двуплечего вильчатого рычага, взаимодействующий с профильным торцевым кулачком червячного колеса, поводок, установленный на подпружиненном валу, ось поводка, установленную в вилке рычага переключения передач, который одним концом фиксируется в фиксирующих пазах гребенки, а вильчатым концом установлен на поперечной оси выходного вала, установленного соосно с подпружиненным валом, конечный выключатель вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки, установленный на вильчатом рычаге и взаимодействующий с рычагом переключения передач, продольную тягу коробки передач с вилкой, шарнирно закрепленной на рычаге, установленном на выходном валу, датчик скорости транспортного средства, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя транспортного средства, датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства, потенциометрический датчик положения педали подачи топлива, электромагнит управления давлением масла, конечные выключатели исходного положения рычагов правого и левого поворота, тумблер включения автоматического режима переключения передач, электронный блок системы автоматического переключения передач, суммирующий сигналы всех датчиков и управляющий реверсивным электродвигателем постоянного тока с последовательным возбуждением.

Электронный блок системы автоматического переключения передач выполнен в виде двух взаимосвязанных функциональных электронных узлов - электронного узла формирования команд включения высшей и низшей передач и электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.

Электронный узел формирования команд включения высшей и низшей передач, к первому из пяти входов которого подключен, согласно изобретению, выход потенциометрического датчика номера включенной передачи, два других вывода которого подключены к источнику питания, один из которых +U_n, другой - к общей шине источника питания, датчик скорости транспортного средства совместно с делителем напряжения из трех резисторов, одним выводом подключен к общей шине источника питания, а другим - к первому выводу первого резистора первого резистивного делителя напряжения, второй вывод которого подключен к второму входу электронного узла формирования команд включения высшей и низшей передачи и к первому выводу второго резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу третьего резистора и к первому контакту первой контактной группы исполнительного реле порогового устройства максимальной температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства, второй контакт первой контактной группы и второй вывод третьего резистора подключены к общей шине источника питания, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя транспортного средства, в качестве которого использован трехфазный тахогенератор, одна из фаз которого подключена к общей шине источника питания, а другая - к входу преобразователя частота - напряжение, совместно с делителем напряжения из трех резисторов, выход которого подключен к первому выводу первого резистора второго резистивного делителя напряжения, второй вывод первого резистора подключен к третьему входу электронного узла формирования команд включения высшей и низшей передачи и к первому выводу второго резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу третьего резистора и к первому контакту второй контактной группы исполнительного реле порогового устройства максимальной температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства, второй вывод третьего резистора и второй вывод второй контактной группы подключены к общей шине источника питания, потенциометрический датчик положения педали подачи топлива, выход которого подключен к четвертому входу электронного узла формирования команд включения высшей и низшей передач, два других вывода подключены к источнику питания, один из которых +U_n, другой - к общей шине источника питания, датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства, один из выводов которого подключен к общей шине источника питания, другой - к первому входу порогового устройства максимальной температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства и к первому выводу резистора, второй вывод которого подключен к +U_n, второй вход порогового устройства максимальной температуры двигателя транспортного средства подключен к источнику опорного напряжения, один выход порогового устройства максимальной температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства подключен к третьему входу электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением, а релейный выход управляет контактами первой и второй контактной группы, подключенных соответственно к первому и второму резистивному делителю напряжения, конечные выключатели исходного положения рычагов правого и левого поворота, первые выводы контактов которых подключены к пятому входу электронного узла формирования команд включения высших и низших передач и к первому выводу резистора, второй вывод которого подключен к +U_n, вторые контакты конечных выключателей исходного положения рычагов правого и левого поворота подключены к общей шине источника питания, третий выход электронного узла формирования команд включения высших и низших передач подключен к управляющему входу силового ключа электромагнита блокировки включения пониженных передач, выход силового ключа подключен к первому выводу обмотки электромагнита блокировки включения пониженных передач, второй вывод обмотки подключен к общей шине источника питания, вход силового ключа подключен к +U_n.

Электронный узел автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением, к первому и второму входам которого подключены соответственно первый и второй выходы электронного узла формирования команд включения высшей и низшей передачи, к четвертому входу подключен, согласно изобретению, выход потенциометрического датчика цикла переключения передачи, два других вывода которого подключены к источнику питания, один из которых +U_n, другой - к общей шине источника питания; конечный выключатель вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки, первый вывод которого подключен к пятому входу электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением и к первому выводу резистора, второй вывод которого подключен к +U_n, второй вывод конечного выключателя вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки подключен к общей шине источника питания; тумблер включения режима автоматического переключения передач одним выводом подключен к шестому входу электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением и к первому выводу резистора, второй вывод которого подключен к +U_n, второй вывод тумблера включения режима автоматического переключения передач подключен к общей шине источника питания, четыре выхода электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением подключены к соответствующим управляющим входам четырех силовых ключей, включенных в плечи силового мостового ключа, к одной диагонали которого подключен реверсивный электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением, вторая диагональ подключена к +U_n и к общей шине источника питания; электромагнит управления давлением масла, одна из обмоток которого подключена к общей шине источника питания, другая - к выходу силового ключа, вход которого подключен к +U_n, а управляющий вход - к пятому выходу электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "Новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое техническое решение, не были выявлены. Это позволяет сделать вывод, что оно имеет изобретательский уровень и не следует явным образом из существующего уровня техники.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано на машиностроительных заводах, производящих выпуск ВГМ, поэтому оно промышленно применимо.

Изобретение поясняется чертежами, где

на фиг.1 изображено конструктивное исполнение механизма переключения передач;

на фиг.2 изображена функциональная схема электронного блока системы автоматического переключения передач;

на фиг.3 изображена функциональная схема электронного узла формирования команд включения высшей и низшей передачи;

на фиг.4 изображена функциональная схема электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением;

на фиг.5 изображена круговая диаграмма датчика цикла переключения передачи.

Механизм переключения передач (фиг.1) содержит реверсивный электродвигатель 1 постоянного тока с последовательным возбуждением, на валу которого установлен червяк 2, червячное колесо 3, на валу которого установлен потенциометрический датчик 4 цикла переключения передачи. Червячное колесо 3 имеет профильный торцевой кулачок 5 и ведущий палец 6, взаимодействующие при вращении червячного колеса 3 соответственно с роликом 7 двуплечего вильчатого рычага 8, шарнирно закрепленного на опорной вилке 9, и делительным диском 10, на валу которого установлен потенциометрический датчик 11 номера включенной передачи. На валу делительного диска 10 жестко закреплена шестерня 12, взаимодействующая с зубчатым сектором 13 подпружиненного вала 14, который имеет возможность поворачиваться вокруг своей оси и перемещаться вдоль нее, взаимодействуя с пружиной 15, опирающейся на корпус 16, под воздействием усилия, передаваемого двуплечим вильчатым рычагом 8, шарнирно закрепленным на опорной вилке 9, возникающего в результате взаимодействия между профильным торцевым кулачком 5 и роликом 7 при вращении червячного колеса 3. Делительный диск 10 имеет радиальные пазы с входными фасками, расположенные таким образом, что при вращении червячного колеса 3 в одну или в другую сторону движущийся по окружности относительно оси червячного колеса 3 ведущий палец 6 имеет возможность войти в соответствующий радиальный паз с входными фасками и повернуть делительный диск 10 в соответствии с направлением вращения червячного колеса 3. При совпадении определенных условий электромагнит 17 блокировки включения пониженных передач срабатывает, шток 18 электромагнита блокировки включения пониженных передач вводит подпружиненную собачку 19 в зуб подпружиненной защелки 20, запрещая включение низшей передачи. Включение высшей передачи при этом не запрещается и осуществляется за счет разворота подпружиненной защелки 20. Подпружиненный вал 14 имеет поводок 21, шарнирно связанный с рычагом 22 переключения передач через ось 23 поводка. Рычаг 22 переключения передач шарнирно связан с выходным валом 24, с помощью оси 25, и имеет возможность перемещения вдоль гребенки 26 с фиксирующими пазами, из одного паза в другой. На выходном валу 24 жестко закреплен вильчатый рычаг 27, на котором установлены конечный выключатель 28 вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки и подпружиненная защелка 20. Также на выходном валу 24 жестко закреплен рычаг 29, шарнирно связанный с продольной тягой 30 коробки передач. Угловое положение рычага 29 относительно оси выходного вала 24, соответствующее номеру включенной передачи, определяется угловым положением рычага 22 переключения передач и фиксируется пазами в гребенке 26.

Электронный блок системы автоматического переключения передач (фиг.2) содержит функциональный электронный узел формирования команд включения высшей и низшей передачи А1, функциональный электронный узел автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением А2, датчик 31 линейной скорости транспортного средства, нагруженный на делитель напряжения из резисторов 32, 33, 34, датчик 35 частоты вращения коленчатого вала двигателя транспортного средства, подключенный к входу преобразователя 36 частота-напряжение, нагруженный на делитель напряжения из резисторов 37, 38, 39, потенциометрический датчик 11 номера включенной передачи, потенциометрический датчик 40 положения педали подачи топлива, резистивный датчик 41 температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства, подключенный к источнику питания напряжением +U_n через резистор 42 и образующий совместно с ним делитель напряжения, выходное напряжение которого сравнивается с опорным напряжением +U_on с помощью сравнивающего устройства 43, имеющего связь с ключами 44 и 45, которые при повышении температуры охлаждающей жидкости выше предельно допускаемой замыкают накоротко резисторы 34 и 39, вследствие чего изменяется масштаб напряжений, выдаваемых резистивными делителями сигналов датчика 31 скорости транспортного средства и датчика 35 частоты вращения коленчатого вала двигателя транспортного средства, потенциометрический датчик 4 цикла переключения передачи, конечный выключатель 28 вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки, подключенный к источнику питания напряжением +U_n через резистор 46, тумблер 47 включения автоматического переключения передач, подключенный к источнику питания через резистор 48, силовые ключи 49, 50, 51, 52, соединенные по мостовой схеме, необходимые для управления реверсивным электродвигателем 1 постоянного тока с последовательным возбуждением, конечные выключатели 53 и 54 исходного положения рычагов правого и левого поворота соответственно, подключенные к источнику питания через резистор 55, электромагнит 17 блокировки включения пониженных передач, управление которым осуществляется с помощью силового ключа 56, и электромагнит 57 управления давлением масла, управление которым осуществляется через силовой ключ 58.

Функциональный электронный узел формирования команд включения высшей и низшей передачи А1 (фиг.3) содержит преобразователь 59 напряжения в позиционный код номера передачи, к входу которого подключен потенциометрический датчик 11 номера включенной передачи, преобразователи 60, 61 и 62 напряжения в позиционный код по скорости транспортного средства, входы которых подключены к выходу резистивного делителя напряжения датчика 31 линейной скорости транспортного средства, преобразователи 63 и 64 напряжения в позиционный код по частоте вращения коленчатого вала двигателя, входы которых подключены к выходу резистивного делителя напряжения преобразователя 36 частота-напряжение, сравнивающее устройство 65, к первому входу которого подключен потенциометрический датчик 40 положения педали подачи топлива, а ко второму входу - выход делителя напряжения на резисторах 66, 67, с помощью подбора которых на соответствующем входе сравнивающего устройства 65 устанавливается напряжение, соответствующее такому положению педали, при котором осуществляется максимальная подача топлива в двигатель транспортного средства, логических элементов 3И-НЕ преобразователя 68, 69, 70, 71, 72, 73, соответствующие входы которых подключены к соответствующим выходам преобразователя 59 напряжения в позиционный код номера передачи, выходам преобразователя 60 напряжения в позиционный код по скорости транспортного средства для включения высших передач и выходам преобразователя 63 напряжения в позиционный код по частоте вращения коленчатого вала двигателя транспортного средства для включения высших передач, в то время как выходы этих логических устройств подключены к соответствующим входам логического элемента 6И-НЕ 74, выход которого соединен с одним из трех входов логического элемента 3И 75, второй вход которого подключен к выходу сравнивающего устройства 65, а третий вход - к конечным выключателям 53 и 54 рычагов правого и левого поворота, логических элементов 3И-НЕ 76, 77, 78, 79, 80, 81, соответствующие входы которых подключены к соответствующим выходам преобразователя 59 напряжения в позиционный код номера включенной передачи, выходам преобразователя 61 напряжения в позиционный код по скорости транспортного средства для включения низших передач, выходам преобразователя 64 напряжения в позиционный код по частоте вращения коленчатого вала двигателя транспортного средства для включения низших передач, при этом выходы этих логических устройств подключены к соответствующим входам логического элемента 6И-НЕ 82, выход которого соединен с одним из трех входов логического элемента 3И 83, логических элементов 2И-НЕ 84, 85, 86, соответствующие входы которых подключены к соответствующим выходам преобразователя 59 напряжения в позиционный код номера передачи и выходам преобразователя 61 напряжения в позиционный код по скорости транспортного средства для включения электромагнита 17 блокировки включения пониженных передач, при этом выходы этих логических элементов подключены к соответствующим входам логического элемента 3И 87, выход которого соединен с соответствующим входом логического элемента 3И 83, третий вход - к конечным выключателям 53 и 54 рычагов правого и левого поворота, кроме того, выход логического элемента 3И 87 подключен к входу логического элемента НЕ 88, с выхода которого снимается сигнал управления силовым ключом 56 электромагнита 17 блокировки включения пониженных передач. Выходы сравнивающего устройства 43, логических элементов 3И 75, 83, на которых формируются сигналы "Тмах", "Вкл. Высшую", "Вкл. Низшую", соответственно, подключены к соответствующим входам электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением (фиг.4), который, в свою очередь, содержит: преобразователь 89 напряжения в позиционный код номера зоны датчика цикла переключения передачи, вход которого подключен к выходу потенциометрического датчика 4 цикла переключения передачи; логический элемент НЕ 90, вход которого подключен к выходу сравнивающего устройства 43 (сигнал "Тмах"), а выход - к одному из входов логического элемента 9И-НЕ 91, который объединяет на своих входах все необходимые логические условия для формирования сигнала, разрешающего включение высшей передачи; логические элементы 2И-НЕ 92 и 4И-НЕ 93, образующие триггер, на выходе которого формируется и поддерживается в течение всего цикла переключения на высшую передачу сигнал, разрешающий включение высшей передачи, логический элемент НЕ 94, на выходе которого формируется сигнал сбрасывающий триггер на логических элементах 2И-НЕ 92 и 4И-НЕ 93 по окончании цикла переключения на высшую передачу, логический элемент НЕ 95; логические элементы НЕ 96, 3ИЛИ 97, 4И-НЕ 98, диод 99, резистор 100 и конденсатор 101, необходимые для создания временной задержки, в течение которой запрещается включение высших и низших передач при замыкании контактов конечного выключателя 28 рычага 22 переключения передач во время отсутствия команд на включение высшей и низшей передачи, что говорит о том, что рычаг 22 переключения передач выведен из фиксирующего паза гребенки водителем вручную, логический элемент 4ИЛИ-НЕ 102, конденсатор 103, диод 104 и резистор 105, необходимые для создания временной задержки, в течение которой запрещается включение высших и низших передач определенный промежуток времени после завершения цикла переключения передачи в автоматическом режиме, логический элемент 2И 106, логический элемент 8И-НЕ 107, объединяющий на своих входах все необходимые логические условия для формирования сигнала, разрешающего включение низшей передачи, логические элементы 2И-НЕ 108 и 4И-НЕ 109, образующие триггер, на выходе которого формируется и поддерживается в течение всего цикла переключения на низшую передачу сигнал, разрешающий включение низшей передачи, логический элемент НЕ 110, на выходе которого формируется сигнал, сбрасывающий триггер на логических элементах 2И-НЕ 108 и 4И-НЕ 109 по окончании цикла переключения на низшую передачу, логический элемент 2ИЛИ 111, диод 112, резистор 113 и конденсатор 114, логический элемент НЕ 115, с помощью которого формируется сигнал на сброс команд управления реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением при заклинивании механизма переключения, логические элементы 4ИЛИ 116, 4ИЛИ 117, логические элементы 2И-НЕ 118, 119, 120, НЕ 121, с помощью которых формируется управляющий сигнал для силового ключа 58, включающего электромагнит 57 управления давлением масла во время цикла переключения передачи, логические элементы 3ИЛИ 122, 2И 123, 2И 124, 3ИЛИ 125, 4И 126, 2ИЛИ 127, 4И 128, НЕ 129, 4И 130, 2ИЛИ 131, 4И 132, 4И-НЕ 133, 4И-НЕ 134, 4И-НЕ 135, 4И-НЕ 136, образующие электронный узел автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением; логические элементы НЕ 137, 138, 139, 140, с помощью которых формируются необходимые логические уровни сигналов для управления силовыми ключами 49, 50, 51, 52, включенными по мостовой схеме и служащими для коммутации реверсивного электродвигателя 1 постоянного тока с последовательным возбуждением; логические элементы 2И-НЕ 141, 142, логический элемент НЕ 143, образующие в совокупности с резистором 48 и тумблером 47 включения режима автоматического переключения передач узел, обеспечивающий формирование сигнала включения режима автоматического переключения передач.

На фиг.5 представлена круговая диаграмма датчика 4 цикла переключения передачи, на которой указаны направления перемещения движка потенциометрического датчика цикла переключения передачи при включении низшей и высшей передачи, угловые размеры зон свободного и рабочего хода червячного колеса, моменты начала и окончания вывода рычага 22 переключения передач из фиксирующих пазов гребенки 26, угловые размеры зоны рабочего хода делительного диска 10, моменты возврата рычага 22 переключения передач в фиксирующие пазы гребенки 26 после окончания рабочего хода делительного диска 10, штриховкой выделена изоляционная зона АБ, при нахождении в которой движок потенциометрического датчика цикла переключения передачи не имеет электрического контакта с резистивной поверхностью датчика, кроме того, показаны угловые размеры зон, при перемещении в пределах которых движка потенциометрического датчика 4 цикла переключения передачи преобразователь 89 напряжения в позиционный код датчика цикла переключения передачи формирует сигналы Z1...Z7.

Система автоматического переключения передач ступенчатой трансмиссии транспортного средства работает следующим образом: имеются два режима работы системы - режим переключения передач ступенчатой трансмиссии транспортного средства водителем вручную, при этом система автоматического переключения передач ступенчатой трансмиссии транспортного средства не оказывает никакого влияния на процесс переключения передач, и режим автоматического переключения передач, при котором система автоматического переключения передач ступенчатой трансмиссии транспортного средства определяет момент, когда требуется включить высшую или низшую передачи, и выполняет переключение передач. Кроме того, при включенном режиме автоматического переключения передач водитель также имеет возможность вмешиваться в работу системы автоматического переключения передач ступенчатой трансмиссии транспортного средства и включить любую передачу по своему усмотрению.

Указанные режимы переключения передач выбираются водителем с помощью тумблера 47 включения режима автоматического переключения передач, при замыкании контактов которого включается режим автоматического переключения передач, а при размыкании система автоматического переключения передач ступенчатой трансмиссии транспортного средства переходит в режим переключения передач вручную.

В режиме переключения передач водителем вручную червячное колесо 3 (фиг.1) и связанный с ним движок потенциометрического датчика 4 цикла переключения передачи находятся в положении, соответствующем точке В круговой диаграммы (фиг.5). При этом ведущий палец 6 червячного колеса 3 также находится в положении, соответствующем середине свободного хода червячного колеса 3 и не взаимодействует с радиальными пазами делительного диска 10, а профильный торцевой кулачок 5 червячного колеса 3 не взаимодействует с роликом 7 двуплечего вильчатого рычага 5, вследствие чего подпружиненный вал 14 удерживает шарнирно связанный с ним рычаг 22 переключения передач в одном из фиксирующих пазов гребенки 26. При этом рычаг 22 переключения передач воздействует на шток конечного выключателя 28 вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки, что соответствует разомкнутому состоянию его контактов.

Водитель может переключать передачи ступенчатой трансмиссии вручную, переводя рычаг 22 переключения передач из одного фиксирующего паза гребенки 26 в другой, при этом вал 14 перемещается вдоль своей оси, сжимая пружину 15 при выводе рычага 22 переключения передач из фиксирующего паза гребенки 26, замыкаются контакты конечного выключателя 28 вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки и вал 14 поворачивается вокруг своей оси на тот же угол, что и выходной вал 24. При повороте выходного вала 24 относительно его оси поворачивается и рычаг 29, который перемещает продольную тягу 30 коробки передач транспортного средства, включая соответствующую передачу, одновременно с поворотом вала 14 поворачивается вокруг оси этого вала жестко закрепленный на нем зубчатый сектор 13, находящийся в постоянном зацеплении с шестерней 12 делительного диска 10, вследствие чего происходит поворот делительного диска 10 вокруг оси на определенный угол, соответствующий углу поворота выходного вала 24. Одновременно с поворотом делительного диска 10 поворачивается связанный с его валом движок потенциометрического датчика 11 номера включенной передачи и напряжение на выходе потенциометрического датчика изменяется.

После того, как водитель перевел рычаг 22 переключения передач в положение, соответствующее выбранной передаче, он отпускает рычаг 22 переключения передач, при этом подпружиненный вал 14 возвращается в исходное положение под воздействием усилия разжимающей пружины 15, поводок 21 вала 14 воздействует на шарнирно соединенный с ним и с выходным валом 24 рычаг 22 переключения передач, в результате чего рычаг 22 переключения передач входит в фиксирующий паз гребенки 26, соответствующий выбранной передаче. При этом рычаг 22 переключения передач воздействует на шток конечного выключателя 28 вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки, что приводит к размыканию его контактов.

Поскольку в режиме переключения передач водителем вручную профильный торцевой кулачок 5 червячного колеса 3 не взаимодействует с роликом 7 двуплечего вильчатого рычага 8, при осевых перемещениях подпружиненного вала 14, связанный одной из своих вилок с этим валом двуплечий вильчатый рычаг 8 имеет возможность свободно поворачиваться на оси опорной вилки 9, не оказывая влияния на перемещение подпружиненного вала 14.

В режиме автоматического переключения передач, который выбирается водителем с помощью тумблера 47 включения режима автоматического переключения передач, исходное состояние механизма переключения передач не изменяется, то есть рычаг 22 переключения передач находится в одном из фиксирующих пазов гребенки 26, контакты конечного выключателя 28 вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки разомкнуты, червячное колесо 3 и связанный с ним движок потенциометрического датчика 4 цикла переключения передачи находятся в положении, соответствующем точке В круговой диаграммы (фиг.5). При этом ведущий палец 6 червячного колеса 3 также находится в положении, соответствующем середине свободного хода червячного колеса 3 и не взаимодействует с радиальными пазами делительного диска 10, а профильный торцевой кулачок 5 червячного колеса не взаимодействует с роликом 7 двуплечего вильчатого рычага 8.

При формировании команды включения низшей передачи вал реверсивного электродвигателя 1 постоянного тока с последовательным возбуждением и закрепленный на нем червяк 2 начинают вращаться, вследствие чего червячное колесо 3 и движок потенциометрического датчика 4 цикла переключения передачи также начинают поворачиваться вокруг оси червячного колеса по ходу часовой стрелки (см. фиг.1, 5).

Свободный ход червячного колеса 3, равный 90° по круговой диаграмме (фиг.5), продолжается до тех пор, пока профильный торцевой кулачок 5 червячного колеса 3 не начинает взаимодействовать с роликом 7 двуплечего вильчатого рычага 8. В момент начала указанного взаимодействия начинается рабочий ход червячного колеса, равный 180° по круговой диаграмме.

В результате взаимодействия профильного торцевого кулачка 5 червячного колеса 3 с роликом 7 двуплечего вильчатого рычага 8 двуплечий вильчатый рычаг поворачивается на оси опорной вилки 9, при этом вилка двуплечего вильчатого рычага 8, взаимодействующая с подпружиненным валом 14, передает этому валу усилие, направленное вдоль оси, в результате чего пружина 15 сжимается, а подпружиненный вал 14, взаимодействующий с рычагом 22 переключения передач через ось 23 поводка 21, выводит рычаг 22 переключения передач из фиксирующего паза гребенки 26. При этом рычаг 22 переключения передач поворачивается вокруг оси 25, связывающей рычаг 22 с выходным валом 24, и перестает взаимодействовать со штоком конечного выключателя 28 вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки, что приводит к замыканию его контактов. Ход червячного колеса 3, при котором осуществляется автоматический вывод рычага 22 переключения передач из фиксирующего паза гребенки 26, равен 30°. После этого в пределах 12,5° углового хода червячного колеса ведущий палец 6 червячного колеса 3 проходит входные фаски одного из радиальных пазов делительного диска 10 и входит в этот радиальный паз.

Далее начинается рабочий ход делительного диска 10, происходящий в результате взаимодействия ведущего пальца 6 червячного колеса 3 с радиальным пазом делительного диска, равный 95° по круговой диаграмме. В результате указанного взаимодействия делительный диск 10 поворачивается вокруг своей оси на определенный угол, соответствующий угловому перемещению рычага 22 переключения передач от одного фиксирующего паза гребенки 26 до другого. При этом поворачиваются связанный с валом делительного диска движок потенциометрического датчика 11 номера включенной передачи и шестерня 12 делительного диска 10. В результате находящийся в постоянном зацеплении с шестерней 12 делительного диска 10 зубчатый сектор 13, жестко связанный с подпружиненным валом 14, поворачивает этот вал вокруг его оси в направлении включения низшей передачи. При этом поводок 21 подпружиненного вала 14, взаимодействуя с рычагом 22 переключения передач, поворачивает рычаг 22 переключения передач и выходной вал 24 относительно оси выходного вала в направлении включения низшей передачи, в результате чего рычаг 29 продольной тяги и связанная с ним тяга 30 перемещаются в положение низшей передачи, в коробке передач включается низшая передача, а рычаг 22 переключения передач устанавливается напротив фиксирующего паза гребенки 26 включенной низшей передачи.

Далее в пределах 12,5° углового хода червячного колеса ведущий палец 6 червячного колеса 3 выходит из радиального паза делительного диска 10. После этого в пределах 30° углового хода червячного колеса 3 профильный торцевой кулачок 5 червячного колеса 3 плавно уменьшает усилие, передаваемое через двуплечий вильчатый рычаг 8 к подпружиненному валу 14 и сжимающее пружину 15, в результате чего пружина 15 разжимается, а подпружиненный вал 14 возвращается в свое исходное состояние. Поводок 21, закрепленный на подпружиненном валу 14, взаимодействует с рычагом 22 переключения передач через ось 23 поводка 21, возвращает рычаг 22 переключения передач в фиксирующий паз гребенки 26 включенной низшей передачи. При этом рычаг 22 переключения передач поворачивается вокруг оси 25, связывающей его с выходным валом 24, и вновь начинает взаимодействовать со штоком конечного выключателя 28 вывода рычага переключения из фиксирующих пазов гребенки, что приводит к размыканию его контактов, после чего взаимодействие профильного торцевого кулачка 5 червячного колеса 3 с роликом 7 двуплечего вильчатого рычага 8 прекращается, и рабочий ход червячного колеса 3, равный 180° по круговой диаграмме, завершается. После завершения рабочего хода червячное колесо 3 продолжает свободный ход до начала зоны Z5 динамического торможения реверсивного электродвигателя 1 постоянного тока с последовательным возбуждением, размеры которой соответствуют 24° по круговой диаграмме. При перемещении ведущего пальца 6 червячного колеса 3 и связанного с ним движка потенциометрического датчика 4 цикла переключения передачи в пределах этой зоны электронный узел автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением осуществляет его динамическое торможение, вследствие чего скорость вращения его вала резко падает. При выходе ведущего пальца 6 червячного колеса 3 из зоны динамического торможения команды на реверсивный электродвигатель 1 постоянного тока с последовательным возбуждением не подаются, и его вал продолжает вращаться под воздействием сил инерции до полной остановки. Угловые размеры зоны Z5 динамического торможения подобраны таким образом, чтобы остановка вала реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением и связанного с ним червячного колеса происходила в середине свободного хода червячного колеса 3 (точка В круговой диаграммы фиг.5). На этом цикл включения низшей передачи заканчивается.

Формирование команды включения высшей передачи осуществляется при повороте червячного колеса против хода часовой стрелки аналогично формированию команды включения низшей передачи, рассмотренному выше.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в военных гусеничных машинах, имеющих ступенчатую трансмиссию. Система автоматического переключения передач ступенчатой трансмиссии транспортного средства содержит механизм переключения передач, корпус, рычаг переключения передач, гребенку с фиксирующими пазами, электромагнит блокировки включения пониженных передач. Механизм содержит реверсивный электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением, червяк и червячное колесо с профильным торцевым кулачком и ведущим пальцем, потенциометрический датчик цикла переключения передачи, делительный диск с радиальными пазами, потенциометрический датчик номера включенной передачи, шестерню, находящуюся в постоянном зацеплении с зубчатым сектором, установленным на подпружиненном валу, имеющим возможность осевого перемещения, двуплечий вильчатый рычаг, опорную вилку, установленную в корпусе механизма, ролик двуплечего вильчатого рычага, взаимодействующий с профильным торцевым кулачком червячного колеса, поводок с осью, установленной в вилке рычага переключения передач, конечный выключатель вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки, продольную тягу коробки передач с вилкой, щарнирно закрепленной на рычаге, установленном на выходном валу, датчик скорости транспортного средства, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя транспортного средства, датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства, потен-циометрический датчик положения педали подачи топлива, электромагнит управления давлением масла, конечные выключатели исходного положения правого и левого рычагов поворота, тумблер включения автоматического режима переключения передач, электронный блок системы автоматического переключения передач, суммирующий сигналы всех датчиков и управляющий реверсивным электродвигателем постоянного тока с последовательным возбуждением. Технический результат - расширение эксплуатационных возможностей военных гусеничных машин. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система автоматического переключения передач ступенчатой трансмиссии транспортного средства, содержащая механизм переключения передач, корпус для его расположения, рычаг переключения передач, гребенку с фиксирующими пазами, установленный на корпусе электромагнит блокировки включения пониженных передач, снабженный штоком для поворота подпружиненной собачки, взаимодействующей при блокировке включения пониженных передач с подпружиненной защелкой одностороннего стопорения, установленной на вильчатом рычаге выходного вала механизма переключения передач, отличающаяся тем, что упомянутый механизм содержит реверсивный электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением, вал которого соединен с червяком, червячное колесо с профильным торцевым кулачком и ведущим пальцем, потенциометрический датчик цикла переключения передачи, установленный на валу червячного колеса, делительный диск с радиальными пазами, имеющими входные фаски для взаимодействия с ведущим пальцем червячного колеса, потенциометрический датчик номера включенной передачи, установленный на валу делительного диска, шестерню, установленную на валу делительного диска и находящуюся в постоянном зацеплении с зубчатым сектором, установленным на подпружиненном валу, имеющим возможность осевого перемещения, двуплечий вильчатый рычаг, взаимодействующий вилкой с подпружиненным валом, шарнирно закрепленный в опорной вилке, установленной в корпусе упомянутого механизма, ролик двуплечего вильчатого рычага, взаимодействующий с профильным торцевым кулачком червячного колеса, поводок, установленный на подпружиненном валу, ось поводка, установленную в вилке рычага переключения передач, который одним концом фиксируется в фиксирующих пазах гребенки, а вильчатым концом установлен на поперечной оси выходного вала, установленного соосно с подпружиненным валом, конечный выключатель вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки, установленный на вильчатом рычаге и взаимодействующий с рычагом переключения передач, продольную тягу коробки передач с вилкой, шарнирно закрепленной на рычаге, установленном на выходном валу, датчик скорости транспортного средства, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя транспортного средства, датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства, потенциометрический датчик положения педали подачи топлива, электромагнит управления давлением масла, конечные выключатели исходного положения правого и левого рычагов поворота, тумблер включения автоматического режима переключения передач, электронный блок системы автоматического переключения передач, суммирующий сигналы всех датчиков и управляющий реверсивным электродвигателем постоянного тока с последовательным возбуждением.2. Система автоматического переключения передач по п.1, отличающаяся тем, что электронный блок системы автоматического переключения передач выполнен в виде двух взаимосвязанных функциональных электронных узлов - электронного узла формирования команд включения высшей и низшей передач и электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.3. Система автоматического переключения передач по п. 2, отличающаяся тем, что выход потенциометрического датчика номера включенной передачи подключен к первому из пяти входов электронного узла формирования команд включения высшей и низшей передачи, датчик скорости транспортного средства одним выводом подключен к общей шине источника питания, а другим - к первому выводу первого резистора первого резистивного делителя напряжения, второй вывод которого подключен к второму входу электронного узла формирования команд включения высшей и низшей передачи и к первому выводу второго резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу третьего резистора и к первому контакту первой контактной группы исполнительного реле порогового устройства максимальной температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства, второй контакт первой контактной группы и второй вывод третьего резистора подключены к общей шине источника питания, одна из фаз трехфазного тахогенератора частоты вращения коленчатого вала двигателя транспортного средства подключена к общей шине источника питания, а другая - к входу преобразователя частота-напряжение, выход которого подключен к первому выводу первого резистора второго резистивного делителя напряжения, второй вывод первого резистора подключен к третьему входу электронного узла формирования команд включения высшей и низшей передачи и к первому выводу второго резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу третьего резистора и к первому контакту второй контактной группы исполнительного реле порогового устройства максимальной температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства, второй вывод третьего резистора и второй вывод второй контактной группы подключены к общей шине источника питания, выход потенциометрического датчика положения педали подачи топлива подключен к четвертому входу электронного узла формирования команд включения высшей и низшей передач, датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства одним выводом подключен к общей шине источника питания, а другим выводом подключен к первому входу порогового устройства максимальной температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства и к первому выводу резистора, второй вывод которого подключен к источнику питания, ко второму входу порогового устройства максимальной температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства подключено опорное напряжение, выход порогового устройства максимальной температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства подключен к третьему входу электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением, а релейный выход порогового устройства максимальной температуры охлаждающей жидкости двигателя транспортного средства управляет контактами первой и второй контактной группы, подключенных соответственно к первому и второму резистивному делителю напряжения, пятый вход электронного узла формирования команд включения высших и низших передач подключен к первым выводам контактов конечных выключателей исходного положения рычагов правого и левого поворота и к первому выводу резистора, второй вывод которого подключен к источнику питания, вторые контакты конечных выключателей исходного положения рычагов правого и левого поворота подключены к общей шине источника питания, первый и второй выходы электронного узла формирования команд включения высшей и низшей передачи подключены соответственно к первому и второму входам электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением, третий выход электронного узла формирования команд включения высших и низших передач подключен к управляющему входу силового ключа электромагнита блокировки включения пониженных передач, выход силового ключа подключен к первому выводу обмотки электромагнита блокировки включения пониженных передач, второй вывод обмотки подключен к общей шине источника питания, вход силового ключа подключен к источнику питания, потенциометрический датчик цикла переключения передачи подключен выходом к четвертому входу электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением, к пятому входу подключен первый вывод конечного выключателя вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки и первый вывод резистора, второй вывод которого подключен к источнику питания, второй вывод конечного выключателя вывода рычага переключения передач из фиксирующих пазов гребенки подключен к общей шине источника питания, тумблер включения режима автоматического переключения передач одним выводом подключен к шестому входу электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением и к первому выводу резистора, второй вывод которого подключен к источнику питания, второй вывод тумблера подключен к общей шине источника питания, четыре выхода электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением подключены к соответствующим управляющим входам четырех силовых ключей, включенных в плечи силового мостового ключа, к одной диагонали которого подключен реверсивный электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением, вторая диагональ подключена к источнику питания и к общей шине источника питания, пятый выход электронного узла автоматического управления позиционированием реверсивного электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением подключен к управляющему входу силового ключа электромагнита управления давлением масла, вход силового ключа подключен к источнику питания, выход силового ключа подключен к первому выводу обмотки электромагнита управления давлением масла, второй вывод обмотки подключен к общей шине источника питания.