УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАЧЕЙ И СЦЕПЛЕНИЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2009 года по МПК B60W10/00 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для комбинированного управления передачей и сцеплением.

Известно устройство для комбинированного управления передачей и сцеплением транспортного средства, содержащее источник гидравлической энергии, клапан управления, гидроцилиндр включения и регулятор темпа включения узла трения, а также механизм переключения передач и, в том числе, рычаг управления (переключения передач) (П.Моллинз. Автоматические сцепления (двухпедальное управление автомобилем) // Автомобильная промышленность, США, 1998, №1, с.7).

Наличие в данном устройстве электронного блока управления, многочисленных датчиков, реле и других потребителей энергии существенно усложняет его конструкцию, и что самое главное, снижает надежность работы. Так, в условиях воздействия быстрых нейтронов устройство полностью утрачивает свою работоспособность. Кроме того, изменение внешних характеристик электроэнергетических устройств и необходимость высококвалифицированного обслуживания их приборов также отрицательно сказывается на их надежности.

Известно устройство для комбинированного управления передачей и сцеплением транспортного средства, содержащее смонтированные в крышке коробки передач, имеющие вертикальные отверстия и крепежную поверхность в зоне этих отверстий, рычаг управления, кинематически связанные с ним ползуны с лунками на наружной поверхности, распределительную клапанную коробку управления сцеплением, установленные в ней управляющие клапаны, шток которых кинематически связан с ползунами при помощи качающегося рычага, выступ которого входит в пазы на наружной поверхности ползунов, регулятора темпа включения сцепления, источник рабочего тела под давлением, сервоцилиндр выключения сцепления (А.с. СССР №506523, МПК В60К 23/02, 1973).

Применение в устройстве потребителей электрического тока, а для их питания - бортовых источников электроэнергии усложняет его конструкцию и снижает надежность. Кроме того, снижение надежности рассматриваемого привода следует ожидать из-за незащищенности пружин, контактирующих с ними в процессе работы агрессивных веществ, содержащихся в рабочем теле.

Известно устройство для комбинированного управления передачей и сцеплением транспортного средства, содержащее смонтированные в крышке коробки передач, имеющие вертикальные отверстия и крепежную поверхность в зоне этих отверстий, рычаг управления, кинематически связанные с ним ползуны с лунками на наружной поверхности, распределительную клапанную коробку управления сцеплением, установленные в ней управляющие клапаны, шток которых кинематически связан с ползунами, регулятор темпа включения сцепления, источник рабочего тела под давлением, сервоцилиндр включения-выключения сцепления, при этом распределительная клапанная коробка управления сцеплением установлена на крепежной поверхности крышки коробки передач, содержит два качающихся рычага, смонтированных в направляющих пазах ее корпуса, контактирующих с толкателями, установленными в вертикальных отверстиях крышки коробки передач в плоскости качения рычагов, контактирующих с шариковыми фиксаторами ползунов, распределительная клапанная коробка управления сцеплением состоит из подвижного штока, поджатого возвратной пружиной к качающимся рычагам, седла выпускного клапана, жестко закрепленного на этом штоке, седла впускного клапана, выполненного в корпусе клапанной коробки, впускного и выпускного затворов, жестко связанных друг с другом, подвижно установленных на штоке и связанных с возвратной пружиной, уплотнительного элемента, жестко закрепленного на впускном затворе для герметизации пружин, при этом полость над впускным клапаном соединена с источником рабочего тела под давлением, полость под выпускным клапаном соединена с регулятором темпа включения сцепления, а полость между впускным и выпускным клапанами соединена с сервоцилиндром (Патент РФ №2094249, МПК В60К 41/22, 27.10.1997).

В этом устройстве практически исключены потребители электрической энергии и по совокупности признаков оно имеет наибольшее сходство с предлагаемой конструкцией.

Недостатком данной конструкции устройства для комбинированного управления передачей и сцеплением транспортного средства является невозможность обеспечения плавного включения сцепления при переключении передач, что негативно отражается на динамических свойствах транспортного средства, уменьшает надежность и долговечность работы деталей сцепления, вызывает повышенные динамические нагрузки в трансмиссионном приводе, ухудшает эргономику.

Технический результат направлен на повышение надежности и долговечности деталей сцепления и улучшение эргономики за счет обеспечения плавного включения сцепления при переключении передач в коробке передач.

Технический результат достигается тем, что устройство для комбинированного управления передачей и сцеплением транспортного средства, содержащее смонтированные в крышке коробки передач, имеющей вертикальные отверстия и крепежную поверхность в зоне этих отверстий, рычаг управления, кинематически связанные с ним ползуны с лунками на наружной поверхности, распределительную клапанную коробку управления сцеплением, установленные в ней управляющие клапаны, шток которых кинематически связан с ползунами при помощи качающихся рычагов, выступы которых входят в пазы на наружной поверхности ползунов, регулятор темпа включения сцепления, источник рабочего тела под давлением, сервоцилиндр включения-выключения сцепления, при этом распределительная клапанная коробка управления сцеплением установлена на крепежной поверхности крышки коробки передач, содержит два качающихся рычага, смонтированных в направляющих пазах ее корпуса, контактирующих с толкателями, установленными в вертикальных отверстиях крышки коробки передач в плоскости качания рычагов, контактирующих с шариковыми фиксаторами ползунов, распределительная клапанная коробка управления сцеплением состоит из подвижного штока, поджатого возвратной пружиной к качающимся рычагам, седла выпускного клапана, жестко закрепленного на этом штоке, седла впускного клапана, выполненного в корпусе клапанной коробки, впускного и выпускного затворов, жестко связанных друг с другом, подвижно установленных на штоке и связанных с возвратной пружиной, уплотнительного элемента, жестко закрепленного на впускном затворе для герметизации пружин, при этом полость над впускным клапаном соединена с источником рабочего тела под давлением, дополнительно оснащено стержнями, установленными вертикально в нижней части корпуса клапанной коробки непосредственно под отверстиями выпускного клапана соосно им, причем верхние концы стержней имеют конусную форму.

Отличительным признаком от прототипа является то, что устройство для комбинированного управления передачей и сцеплением транспортного средства дополнительно оснащено стержнями, установленными вертикально в нижней части корпуса клапанной коробки непосредственно под отверстиями выпускного клапана соосно им, причем верхние концы стержней имеют конусную форму.

Принципиальная схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит источник 1 рабочего тела под давлением, корпус клапанной коробки 2 управления сцеплением, сервоцилиндр (или камеру) 3 выключения сцепления и регулятор 4 темпа включения узла трения, а также механизм переключения передач, смонтированный в крышке 5 коробки передач и имеющий рычаг (не показан) управления, ползуны 6, 7, 8 с выполненными на их наружной поверхности лунками 9 и шариками 10 фиксаторов, расположенных в этих лунках и вертикальных отверстиях крышки 5. На крепежной поверхности в зоне расположения вертикальных отверстий, выполненных под фиксаторы к крышке 5, жестко крепится корпус клапанной коробки 2, в направляющем пазу которого размещены качающиеся рычаги 11 и 12. В плоскости их качения с одной стороны между ними и шариками 10 фиксаторов расположены толкатели 13, а с другой на них опирается шток 14, установленный подвижно и нагруженный возвратной пружиной 15 так, чтобы шарики 10 всегда стремились занять свое исходное положение в лунках 9. На штоке 14 жестко закреплено седло 16 выпускного клапана, непосредственно под отверстиями которого соосно им расположены стержни 17, закрепленные в нижней части корпуса клапанной коробки 2. Кроме того, на штоке 14 подвижно установлены жестко связанные друг с другом выпускной 18 и впускной 19 затворы клапанов. Седло впускного клапана 20 выполнено на корпусе клапанной коробки 2. Уплотнительный элемент 21 жестко закреплен на впускном затворе для герметизации расположенных в крышке 22 возвратных пружин 15 и 23.

Устройство для комбинированного управления передачей и сцеплением транспортного средства работает следующим образом. В исходном положении, представленном на чертеже, усилием пружины 15 через шток 14 качающиеся рычаги 11 и 12, толкатели 13, шарики 10 фиксаторов опущены в лунки 9 ползунов 6, 7, 8 и удерживают последние от самопроизвольного осевого перемещения. Пружиной 23 затворы 18 и 19 впускного и выпускного клапанов соответственно опущены в крайнее нижнее положение. При этом выпускной клапан открыт, а впускной закрыт, поэтому рабочая полость сервоцилиндра (камеры) 3 разобщена от источника 1 рабочего тела, а сообщается с регулятором 4 темпа включения узла трения (фактически, с атмосферой для пневматического привода с бачком для гидравлического). Это соответствует включенному состоянию фрикционного сцепления (например, для постоянно включенных сцеплений).

При переключении передачи в коробке передач под воздействием усилия водителя на рычаг (не показан) управления коробки передач соответствующий ей ползун перемещается в осевом направлении в зависимости от выбранной передачи. Шарик 10 фиксатора, выкатываясь из лунки этого ползуна, через толкатель 13, качающиеся рычаги 11 и 12 перемещает вверх шток 14 вместе с жестко закрепленным на нем седлом 16 выпускного клапана. Так как затворы 18 и 19 установлены на штоке 14 подвижно, то до воздействия седла 16 на затвор 18 они (затворы 18 и 19 клапанов) сохраняют исходное положение. Это обеспечивает первоочередность закрытия выпускного клапана (разобщение сервоцилиндра 3 от регулятора 4 темпа включения) и только после этого открытие впускного клапана (соединение источника 1 энергии рабочего тела с сервоцилиндром 3). Рабочее тело от источника 1 поступает через открытый впускной клапан в сервоцилиндр (камеру) 3 и выключает сцепление.

Включение передачи в коробке передач непременно сопровождается установкой соответствующей лунки под шариком 10 фиксатора. В связи с этим пружинами 23, 15 возвращаются в крайнее положение затворы 18, 19 клапанов, шток 14 с седлом 16, внутренние концы качающихся рычагов 11,12 и толкатель 13, и шарик 10 фиксирует включенную передачу. При перемещении указанных выше деталей сначала сядет в свое седло затвор 19 впускного клапана, то есть закроется впускной клапан, разобщив источник 1 энергии и сервоцилиндр 3, а затем седло 16 разъединится с затвором 18 выпускного клапана, то есть откроется выпускной клапан, обеспечив выход рабочего тела из сервоцилиндра 3 в регулятор 4 и тем самым включение сцепления.

При перемещении штока 14 в исходное положении (вниз) в начальный период процесса включения сцепления сечение отверстий выпускного клапана будет максимальным, обеспечивающим в начальной стадии выключение сцепления наиболее высокую скорость выпуска (расход) рабочего тела из сервоцилиндра (камеры) сцепления. При этом объемный расход рабочего тела будет максимальным, поскольку отверстия выпускного клапана будут полностью открыты и их проходные сечения достигают своего максимального значения.

По мере перемещения штока вниз сечение отверстий выпускного клапана будет прогрессивно уменьшаться вследствие их постепенного перекрытия конусными головками стержней 17. При этом объемный расход рабочего тела определяется формулой [Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для машиностроительных вузов / Т.М.Башта, С.С.Руднев, Б.Б.Некрасов и др. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с., ил.]:

dQ=V·dS,

где v - скорость истечения рабочего тела, м/с;

dS - площадь проходного сечения, м²,

также будет уменьшаться пропорционально изменению площади проходного сечения, вследствие чего постепенно будет уменьшаться количество рабочего тела, вытесняемого из сервоцилиндра (камеры) сцепления, обеспечивая тем самым плавное его включение.

При этом зазоры между стержнями и стенками отверстий выпускного клапана в исходном положении обеспечивают полное выключение сцепления и надежную передачу крутящего момента.

Предлагаемая конструкция устройства для комбинированного управления передачей и сцеплением транспортного средства позволит повысить надежность и долговечность работы деталей фрикционного сцепления, снизить динамические нагрузки в трансмиссионном приводе, а также существенно облегчить работу водителю в процессе переключения передач.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для комбинированного управления передачей и сцеплением. Устройство содержит рычаг управления, кинематически связанные с ним ползуны (6, 7, 8) с лунками на наружной поверхности, распределительную клапанную коробку (2) управления сцеплением, установленные в ней управляющие клапаны, шток (14) которых кинематически связан с ползунами (6, 7, 8) при помощи качающихся рычагов (11, 12), выступы которых входят в пазы на наружной поверхности ползунов (6, 7, 8), регулятор (4) темпа включения сцепления, источник (1) рабочего тела под давлением, сервоцилиндр (3) включения-выключения сцепления. Распределительная клапанная коробка (2) управления сцеплением установлена на крепежной поверхности крышки (5) коробки передач, содержит два качающихся рычага (11, 12), смонтированных в направляющих пазах ее корпуса, контактирующих с толкателями (13), установленными в вертикальных отверстиях крышки (5) коробки передач в плоскости качания рычагов (11, 12), контактирующих с шариковыми фиксаторами (10) ползунов (6, 7, 8). Устройство дополнительно оснащено стержнями (17), установленными вертикально в нижней части корпуса клапанной коробки (2) непосредственно под отверстиями выпускного клапана соосно им, причем верхние концы стержней имеют конусную форму. Технический результат заключается в повышении надежности и долговечности деталей сцепления и улучшении эргономики. 1 ил.

Устройство для комбинированного управления передачей и сцеплением транспортного средства, содержащее смонтированные в крышке коробки передач, имеющей вертикальные отверстия и крепежную поверхность в зоне этих отверстий, рычаг управления, кинематически связанные с ним ползуны с лунками на наружной поверхности, распределительную клапанную коробку управления сцеплением, установленные в ней управляющие клапаны, шток которых кинематически связан с ползунами при помощи качающихся рычагов, выступы которых входят в пазы на наружной поверхности ползунов, регулятор темпа включения сцепления, источник рабочего тела под давлением, сервоцилиндр включения-выключения сцепления, при этом распределительная клапанная коробка управления сцеплением установлена на крепежной поверхности крышки коробки передач, содержит два качающихся рычага, смонтированных в направляющих пазах ее корпуса, контактирующих с толкателями, установленными в вертикальных отверстиях крышки коробки передач в плоскости качания рычагов, контактирующих с шариковыми фиксаторами ползунов, распределительная клапанная коробка управления сцеплением состоит из подвижного штока, поджатого возвратной пружиной к качающимся рычагам, седла выпускного клапана, жестко закрепленного на этом штоке, седла впускного клапана, выполненного в корпусе клапанной коробки, впускного и выпускного затворов, жестко связанных друг с другом, подвижно установленных на штоке и связанных с возвратной пружиной уплотнительного элемента, жестко закрепленного на впускном затворе для герметизации пружин, при этом полость над впускным клапаном соединена с источником рабочего тела под давлением, отличающееся тем, что оно дополнительно оснащено стержнями, установленными вертикально в нижней части корпуса клапанной коробки непосредственно под отверстиями выпускного клапана соосно им, причем верхние концы стержней имеют конусную форму.