RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 185043 (21) Numer zgłoszenia: 328197 (22) Data zgłoszenia: 14.01.1997 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 14.01.1997, PCT/NL97/00012 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 31.07.1997, WO97/27412, PCT Gazette nr 33/97 (13) B1 (51) IntCl7: F16H 61/36 B60K 20/02 (54) Mechanizm wybieraka do sterowania skrzynią biegów (30) Pierwszeństwo: 26.01.1996,NL,1002186 (73) Uprawniony z patentu: Voith Turbo GmbH & Co. KG, Heidenheim, DE (45) Zgłoszenie ogłoszono: 18.01.1999 BUP 02/99 (72) Twórcy wynalazku: Wilhelmus H. Verdonschot, Nederweert, NL (43) O udzieleniu patentu ogłoszono: 28.02.2003 WUP 02/03 (74) Pełnomocnik: Łazewska Sławomira PL 185043 B1 1. Mechanizm wybieraka do sterowania (57) skrzynią biegów, zwłaszcza w samochodach ciężarowych i autobusach, w którym wałek wybieraka sprzężony jest z odległą dźwignią sterowania, która jest połączona z pierwszym elementem konstrukcyjnym osadzonym na czopach wahliwie względem krzyżujących się ze sobą pierwszej i drugiej osi, przy czym ten element konstrukcyjny posiada pierwszy punkt sprzęgania i drugi punkt sprzęgania położone po tej samej stronie pierwszej osi zaś po przeciwnych stronach drugiej osi, oraz trzeci punkt sprzęgania położony na drugiej osi po przeciwnej stronie pierwszej osi niż pierwszy i drugi punkt sprzęgania, przy czym te punkty sprzęgania są połączone z punktami sprzęgania co najmniej jednego kolejnego elementu konstrukcyjnego połączonego z wałkiem wybieraka za pomocą przenoszących siły w jednym kierunku elementów łączących, znamienny tym, że pierwszy element konstrukcyjny (2) posiada dwa umieszczone na osiach (5, 6) prostopadłe wałki, które są osadzone na czopach w obudowie (4), wałek wybieraka (16) wyposażony jest w drugi element konstrukcyjny (15), który z jednego boku osi wałka wybieraka posiada połączony z nim obrotowo element konstrukcyjny (14), który... FIG. 1
Mechanizm wybieraka do sterowania skrzynią biegów Zastrzeżenia patentowe 1. Mechanizm wybieraka do sterowania skrzynią biegów, zwłaszcza w samochodach ciężarowych i autobusach, w którym wałek wybieraka sprzężony jest z odległą dźwignią sterowania, która jest połączona z pierwszym elementem konstrukcyjnym osadzonym na czopach wahliwie względem krzyżujących się ze sobą pierwszej i drugiej osi, przy czym ten element konstrukcyjny posiada pierwszy punkt sprzęgania i drugi punkt sprzęgania położone po tej samej stronie pierwszej osi zaś po przeciwnych stronach drugiej osi, oraz trzeci punkt sprzęgania położony na drugiej osi po przeciwnej stronie pierwszej osi niż pierwszy i drugi punkt sprzęgania, przy czym te punkty sprzęgania są połączone z punktami sprzęgania co najmniej jednego kolejnego elementu konstrukcyjnego połączonego z wałkiem wybieraka za pomocą przenoszących siły w jednym kierunku elementów łączących, znamienny tym, że pierwszy element konstrukcyjny (2) posiada dwa umieszczone na osiach (5, 6) prostopadłe wałki, które są osadzone na czopach w obudowie (4), wałek wybieraka (16) wyposażony jest w drugi element konstrukcyjny (15), który z jednego boku osi wałka wybieraka posiada połączony z nim obrotowo element konstrukcyjny (14), który to element konstrukcyjny (14) wyposażony jest w dwa punkty sprzęgania (12, 13) umieszczone z obu stron osi obrotu (23), przy czym element konstrukcyjny (14) jest również obrotowo połączony z drążkiem reakcyjnym (18) przyłączonym do skrzyni biegów, zaś drugi element konstrukcyjny (15) wyposażony jest z drugiej strony osi wałka wybieraka w dodatkowy punkt sprzęgania (21), a punkty sprzęgania pierwszy (7) i drugi (8) są połączone z punktami sprzęgania (12, 13) znajdującymi się na obrotowym elemencie konstrukcyjnym (14) i trzeci punkt sprzęgania (9) jest połączony z dodatkowym punktem sprzęgania (21), przy czym elementy łączące (10, 11, 22) są trwale połączone z punktami sprzęgania odpowiednich elementów konstrukcyjnych. 2. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy łączące (10, 11, 22) sprzężone są z drugim elementem konstrukcyjnym (15) i elementem konstrukcyjnym (14), przy czym ich części przylegające bezpośrednio do elementów konstrukcyjnych (14, 15) są położone poprzecznie względem kierunku posuwisto-zwrotnego ruchu wałka wybieraka (16). 3. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy łączące (10, 11, 22) mają postać znajdujących się w odpowiednich rurach kolumn czynnika hydraulicznego, przy czym każda rura jest na obydwu końcach wyposażona w cylinder z tłokiem, którego trzon połączony jest z odpowiadającym mu punktem sprzęgania zaś każda kolumna czynnika jest poddawana wyłącznie sprężaniu. 4. Mechanizm według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że element łączący (22) znajdujący się między trzecim punktem sprzęgania (9) i punktem sprzęgania (21) jest wstępnie obciążony. * * * Przedmiotem wynalazku jest mechanizm wybieraka do sterowania skrzynią biegów, zwłaszcza w samochodach ciężarowych i autobusach, w którym wałek wybieraka sprzężony jest z odległą dźwignią sterowania. W znanych rozwiązaniach skrzyń biegów, zmiana biegów zachodzi w wyniku przesunięcia dźwigni sterowania w czterech kierunkach, to jest w lewo lub w prawo dla wybrania przekładni zębatej i następnie do przodu lub do tyłu dla włączenia biegu. Przy pomocy znanych systemów sterujących, transmisja tych ruchów od dźwigni sterowania do skrzyni biegów zachodzi poprzez linki Bowdena. Linki są tym samym przemiennie obciążane siłami rozciągającymi i sprężającymi i poruszają się do przodu lub do tyłu w ich osłonach zewnętrznych. W skrzyni biegów, ruchy linek spowodowane przez dźwignię są przekształcane odpowiednio
185 043 3 w ruchy posuwisto-zwrotny i obrotowy wałka wybieraka. Ten wałek wybieraka jest tym samym poruszany w górę lub w dół dla wybrania przekładni zębatej i z kolei obracany zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara dla zmiany biegów. W wyniku zmiany kierunku sił wywieranych na linki wewnętrzne, linki te będą stykać się z osłonami zewnętrznymi w przypadku obciążenia rozciągającego w ich zgięciach wewnętrznych, natomiast w przypadku obciążenia sprężającego w ich zgięciach zewnętrznych. Wynikiem tego wszystkiego jest luz, gdy zachodzi zmiana z ciągnięcia na nacisk. Ten luz jest dodatkowo jeszcze bardziej zwiększany w wyniku tego. że linka jest wydłużana w kierunku ciągnięcia i skracana w wyniku nacisku, zanim ruch zostanie taktycznie przeniesiony. To prowadzi do tego, że ruchy dźwigni sterowania stają się większe i czułość bezpośredniego sterowania zostaje utracona. Celem wynalazku jest obejście tych wad i dostarczenie urządzenia do sterowania skrzynią biegów, które pomimo znacznych odległości umożliwia bezpośrednią zmianę biegów bez luzów. Wynalazek dotyczy mechanizmu wybieraka do sterowania skrzynią biegów, w którym wałek wybieraka sprzężony jest z odległą dźwignią sterowania, która jest połączona z pierwszym elementem konstrukcyjnym osadzonym na czopach wahliwie względem krzyżujących się ze sobą pierwszej i drugiej osi, przy czym ten element konstrukcyjny posiada pierwszy punkt sprzęgania i drugi punkt sprzęgania położone po tej samej stronie pierwszej osi zaś po przeciwnych stronach drugiej osi, oraz trzeci punkt sprzęgania położony na drugiej osi po przeciwnej stronie pierwszej osi niż pierwszy i drugi punkt sprzęgania. Wyżej wymienione punkty sprzęgania połączone są z punktami sprzęgania co najmniej jednego kolejnego elementu konstrukcyjnego połączonego z wałkiem wybieraka za pomocą przenoszących siły w jednym kierunku elementów łączących. Mechanizm według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierwszy element konstrukcyjny posiada dwa umieszczone na osiach prostopadłe wałki, które są osadzone na czopach w obudowie, zaś wałek wybieraka wyposażony jest w drugi element konstrukcyjny, który z jednego boku osi wałka wybieraka posiada połączony z nim obrotowo element konstrukcyjny. Element konstrukcyjny wyposażony jest w dwa punkty sprzęgania umieszczone z obu stron osi obrotu, i jest obrotowo połączony z drążkiem reakcyjnym przyłączonym do skrzyni biegów. Drugi element konstrukcyjny wyposażony jest z drugiej strony osi wałka wybieraka w kolejny punkt sprzęgania. Punkty sprzęgania pierwszy i drugi są połączone z punktami sprzęgania znajdującymi się na obrotowym elemencie konstrukcyjnym, zaś trzeci punkt sprzęgania jest połączony z punktem sprzęgania, przy czym elementy łączące są trwale połączone z punktami sprzęgania odpowiednich elementów konstrukcyjnych. Korzystnie elementy łączące sprzężone są z drugim elementem konstrukcyjnym i elementem konstrukcyjnym, przy czym ich części przylegające bezpośrednio do elementów konstrukcyjnych są położone poprzecznie względem kierunku posuwisto-zwrotnego ruchu wałka wybieraka. W innej odmianie, elementy łączące mają postać znajdujących się w odpowiednich rurach kolumn czynnika hydraulicznego, przy czym każda rura jest na obydwu końcach wyposażona w cylinder z tłokiem, którego trzon połączony jest z odpowiadającym mu punktem sprzęgania zaś każda kolumna czynnika jest poddawana wyłącznie sprężaniu. Inna korzystna odmiana mechanizmu według wynalazku charakteryzuje się tym, że element łączący znajdujący się między trzecim punktem sprzęgania i punktem sprzęgania jest wstępnie obciążony. Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny, perspektywiczny widok od przodu, fig. 2 - schematyczny, perspektywiczny widok od tyłu urządzenia do sterowania skrzynią biegów. Na fig. 1 i fig. 2 cyfra 1 oznacza dźwignię sterowania, która jest połączona z elementem w kształcie haka 2, który jest połączony obrotowo z blokiem 3, który jest obrotowo osadzony na czopach w obudowie 4 urządzenia. Osie 5 i 6, wokół których mogą obracać się odpowiednio element w kształcie haka 2 i blok 3, krzyżują się wzajemnie pod kątem prostym. Element w kształcie haka 2 posiada dwa punkty sprzęgania 8 i 7, umieszczone po przeciwnych stro-
4 185 043 nach osi 5 wokół której mogą się obracać. Blok 3 posiada punkt sprzęgania 9, usytuowany na osi 5, wokół której punkty sprzęgania 8 i 7 mogą się obracać. Punkty sprzęgania 7 i 8 są połączone za pomocą dwóch elementów łączących 10 i 11 w postaci linek Bowdena z punktami sprzęgania 12 i 13, umieszczonymi na elemencie konstrukcyjnym 15, który jest na stałe połączony z wałkiem wybieraka skrzyni biegów (nie pokazanej). Element konstrukcyjny 14 jest ponadto obrotowo połączony z drążkiem reakcyjnym 18 w punkcie 17, przy czym drążek reakcyjny jest połączony swoim drugim końcem 19 z obudową skrzyni biegów (nie pokazaną). Element konstrukcyjny 15 przymocowany do wałka wybieraka 16 posiada z drugiej strony osi wałka wybieraka 16 dźwignię 20, która z kolei zawiera punkt sprzęgania 21 z którym sprzęgnięty jest poprzez element łączący 22 w postaci linki Bowdena punkt sprzęgania 9, połączony z dźwignią sterowania. Przez napięcie zewnętrznej osłony trzeciej linki Bowdena (elementu łączącego 22) w kierunku ciągnięcia wewnętrznej linki, wszystkie kable są wstępnie napięte w kierunku ciągnięcia, tak że jakiekolwiek luzy w układzie są całkowicie wyeliminowane. Sterowanie opisanym urządzeniem jest następujące: gdy dźwignia sterowania 1 na fig. 1 jest na przykład przesuwana w prawo dla wybrania prawidłowej przekładni zębatej, element w kształcie haka 2 obraca się wokół osi 5, również w prawo, w wyniku czego punkt sprzęgania 8 będzie przesuwał się w górę a punkt sprzęgania 7 będzie przesuwał się w dół. Tym samym punkt sprzęgania 9 będzie pozostawał w miejscu, ponieważ znajduje się on na osi 5. Wobec tego, że ruchy punktów sprzęgania 7 i 8 są przenoszone do punktów sprzęgania 12 i 13, poprzez elementy łączące 10 i 11 w postaci linek Bowdena, element konstrukcyjny 14 będzie tym samym obracał się zgodnie z ruchem wskazówek zegara wokół jego osi obrotu 23. Ponieważ element konstrukcyjny 14 jest połączony w sposób umożliwiający obrót w nieruchomym punkcie 17, oś obrotu 23 elementu konstrukcyjnego 14 będzie przesuwała się do góry i wałek wybieraka 16 będzie również przesuwał się do góry. Gdy dźwignię sterowania 1 przesunie się w drugim kierunku, to znaczy w lewo, punkt sprzęgania 7 będzie przesuwał się w górę a punkt sprzęgania 8 będzie przesuwał się w dół, które to ruchy są z kolei przenoszone do punktów sprzęgania 12 i 13 poprzez elementy łączące 10 i 11 w postaci linek Bowdena, w wyniku czego element konstrukcyjny 14 będzie wykonywał ruch obrotowy w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, co oznacza że oś obrotu 23 przesuwa się w dół i wałek wybieraka 16 tym samym również przesuwa się w dół. Gdy z kolei dźwignia sterow a nia jest przesuwana do przodu lub do tyłu, nastąpi obrót bloku 3 wokół osi 6, w wyniku czego punkt sprzęgania 9 jest przesuwany do góry lub w dół, które to ruchy są przenoszone do punktu sprzęgania 21 poprzez element łączący 22 w postaci linki Bowdena i w wyniku ten punkt sprzęgania jest przesuwany do przodu lub do tylu, powodując tym samym ruch obrotowy wałka wybieraka 16. Punkty sprzęgania 7 i 8 będą przesuwać się w dół lub w górę równocześnie z ruchem ku górze lub w dół punktu sprzęgania 9, który to ruch będzie przenoszony poprzez elementy łączące 10 i 11 w postaci linek Bowdena do punktów sprzęgania 12 i 13 na elemencie konstrukcyjnym 14, który również będzie poruszał się do przodu lub do tyłu, obracając tym samym oś wałka wybieraka 16. W ten sposób stało się możliwe przeniesienie prawidłowych ruchów dźwigni sterowania do wałka wybieraka, stosując jedynie siły ciągnące w linkach zamkniętego układu trzech linek Bowdena. Jakkolwiek w odmianie ujawnionej na rysunkach element konstrukcyjny 14 jest połączony bezpośrednio z wałkiem wybieraka 16, możliwe jest także połączenie elementu konstrukcyjnego 14 z wałkiem wybieraka 16 za pomocą elementu pośredniego, czyli tak zwanego wspomagania. Taki element służy jako wzmacniacz siły, który wzmacnia siły wywierane przez linki Bowdena. Dzięki temu, siły wywierane przez kierowcę na dźwignię sterowania 1 mogą być bardzo małe. Z uwagi na fakt, że w elementach łączących wszystkie siły działają zawsze w tym samym kierunku i ponieważ te elementy łączące obciążone, w urządzeniu sterującym według wynalazku nie ma luzu, w wyniku czego ruchy dźwigni sterowania mogą być bardziej bezpośrednie i krótkie niż to było możliwe w przypadku znanych urządzeń. Korzyścią wynikającą z tego jest fakt, że przestrzeń potrzebna dla dźwigni sterowania może być znacznie mniejsza
185 043 5 i że dźwignia sterowania może być umieszczona znacznie bliżej kierowcy, co ułatwia sterowanie. Jakkolwiek elementy łączące użyte w opisanej odmianie urządzenia mają postać linek Bowdena, możliwe jest także przenoszenie sił za pomocą kolumn cieczowych, które można przemieszczać wewnątrz rur. W tym celu każdy punkt sprzęgania jest połączony z trzonem tłoka, który współpracuje z tłokiem w połączonym z nim cylindrze. W tym przypadku każdy z cylindrów na końcu urządzenia od strony dźwigni sterowania jest połączony z cylindrem na końcu urządzenia od strony wałka wybieraka. Podczas przenoszenia ruchów dźwigni sterowania do wałka wybieraka, kolumny płynowe są oczywiście poddawane sprężaniu. FIG. 2
185 043 FIG. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.