專利名稱：便于坡道起步的機(jī)動(dòng)車傳動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車傳動(dòng)系統(tǒng)，特別是一種有利于機(jī)動(dòng)車在上坡路面起步的傳動(dòng)系統(tǒng)。
下面以普通汽車為例，對(duì)這種系統(tǒng)加以說明，但這種說明同樣適用于坦克、裝甲車、特種汽車、拖拉機(jī)、自走式工程機(jī)械及自走式農(nóng)林機(jī)械等機(jī)動(dòng)車輛。
現(xiàn)在的汽車在上坡路面短暫停車后，如果發(fā)動(dòng)機(jī)沒有熄火，再起步時(shí)，要進(jìn)行以下操作一、拉緊手制動(dòng)器;二、松開腳制動(dòng)器;三、踏下離合器并掛檔;四、適當(dāng)加油，緩慢放松離合器，同時(shí)緩慢松開手制動(dòng)器。在以上幾步操作中，最關(guān)鍵的是第四步。這時(shí)需要兩只腳和一只手協(xié)調(diào)配合，才能實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起步。如果配合不好，或者發(fā)生向后倒溜車，或者汽車向前闖動(dòng)嚴(yán)重，或者憋滅發(fā)動(dòng)機(jī)。在這個(gè)過程中，司機(jī)的大腦要同時(shí)協(xié)調(diào)兩只腳和一只手的動(dòng)作速度，確是需要訓(xùn)練有素才行。然而，即使是訓(xùn)練有素的司機(jī)，在開一輛不太熟悉的新車時(shí)，也很難保證滿意地完成上述動(dòng)作。
在汽車上增加便于上坡道起步的裝置，這在汽車文獻(xiàn)中已經(jīng)有了很多的方案，但這些方案多是從制動(dòng)器與離合器的相互聯(lián)動(dòng)中想辦法?；镜某霭l(fā)點(diǎn)是踏下離合器踏板時(shí)把制動(dòng)器鎖住，等松開離合器踏板時(shí)，再自動(dòng)解除制動(dòng)力。這些方案中，有的比較簡單，但效果不太可靠。有些方案雖然設(shè)計(jì)完美，但又失之復(fù)雜，本發(fā)明則避開制動(dòng)系統(tǒng)，而從傳動(dòng)系統(tǒng)想辦法，提出一種簡單可靠的方案。
本方案如

圖1所示，它只是在變速箱〔4〕的第一軸〔2〕上增加了一套阻止該軸逆轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)〔3〕，就構(gòu)成了本發(fā)明的主體。這種機(jī)構(gòu)可以是圖2所示的棘輪棘爪機(jī)構(gòu)，也可以是超越式單向鎖止機(jī)構(gòu)(即外圈固定不轉(zhuǎn)的超越式離合器，或稱自由輪)。裝設(shè)這種機(jī)構(gòu)以后，該軸就只能正向轉(zhuǎn)動(dòng)，不能逆向轉(zhuǎn)動(dòng)。
下面分析一下為什么這種系統(tǒng)能夠有利于汽車在上坡路面上起步。
為此，我們來看一下變速箱內(nèi)的第一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。由于第一軸與離合器的從動(dòng)部分直接相連，因此，在正常行駛時(shí)，無論是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛，還是汽車靠慣性溜車行駛(這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)起制動(dòng)作用)，第一軸總是向同一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，我們稱之為正轉(zhuǎn)。只在兩種情況下它才會(huì)出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。第一種情況是掛著前進(jìn)檔時(shí)汽車卻向后方溜車，這種情況一般是在上坡路上起步時(shí)手腳配合不好而引起。第二種情況是掛著倒檔時(shí)汽車卻向前方溜車，這種情況多是向坡上倒車時(shí)起步動(dòng)作配合不好而引起。由此看出，第一軸逆轉(zhuǎn)與坡道起步密切相關(guān)，在上坡路上起步時(shí)發(fā)生了倒溜車，也就發(fā)生了第一軸的逆轉(zhuǎn)，如果能限制第一軸的逆轉(zhuǎn)，也就能限制起步時(shí)的倒溜車。
我們在第一軸上裝設(shè)止逆機(jī)構(gòu)以后，只要在松開制動(dòng)器(手制動(dòng)或腳制動(dòng))之前先踏下離合器掛上前進(jìn)檔，再松開制動(dòng)器時(shí)，止逆機(jī)構(gòu)就會(huì)進(jìn)入單向鎖止?fàn)顟B(tài)，起到阻止倒溜車的作用，這就相當(dāng)于在車輪下打了眼。起步時(shí)，只要左腳控制離合器，右腳控制油門即可起步，這跟平路起步完全相同，不再需要手制動(dòng)器的協(xié)調(diào)配合，也就達(dá)到了簡化操作的目的。
尤其需要指出的是，汽車采用本方案后，在坡道陡，車速低的情況下，甚至完全不用制動(dòng)器就能反復(fù)地停車和起步，因?yàn)檫@時(shí)慣性小，而阻力大，踏下離合器時(shí)汽車就會(huì)停下，而倒溜又不可能，所以短暫停車可以只踏下離合器就行。這種性能將給行駛帶來方便。比如在遇到狹窄危險(xiǎn)的上坡道路時(shí)，可以利用踏離合器停車，松離合器起步的簡單方法，及時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)整行駛方向，一步一停地向上爬，順利通過險(xiǎn)區(qū)。這種優(yōu)點(diǎn)是其它的坡道起步系統(tǒng)所達(dá)不到的，因?yàn)槠渌桨付夹枰?dòng)制動(dòng)器才能停穩(wěn)車。要做到一步一停非常不容易。
另外，采用此方案后，如果掛上倒檔向坡上倒車，同樣具有前述的優(yōu)越性。所以說，這種車輛具有這樣的特性掛上前進(jìn)檔就只能向前走(包括靠慣性或下坡路向前溜車)，掛上倒檔就只能向后倒，掛上空檔可以自由溜車。
以上是對(duì)本方案的原理和性能做了說明，下面對(duì)恍┚嚀逕杓莆侍飩興得鰲 汽車在上坡路面起步時(shí)，一般總是從第一檔掛起，個(gè)別情況下需要用倒檔起步(向坡上倒車)，所以，止逆裝置只要能在掛第一檔和倒檔時(shí)起作用就可滿足一般要求。讓它在其它檔位也起作用，不但沒有實(shí)際意義，而且還會(huì)帶來一些副作用，影響機(jī)構(gòu)的壽命和可靠性。為了實(shí)現(xiàn)只在一、倒檔上使用止逆裝置，應(yīng)該讓棘爪的動(dòng)作受換檔機(jī)構(gòu)的控制，當(dāng)掛上一、倒檔時(shí)，棘爪被允許落入棘輪的齒谷中，參加工作。而其它檔位時(shí)(包括空檔)，要限制它的動(dòng)作，使其不能與棘輪接觸，該機(jī)構(gòu)完全脫開。
換檔機(jī)構(gòu)對(duì)棘爪的控制可以有多種方案。圖2是其中的一種。當(dāng)掛上一、倒檔時(shí)，電磁鐵〔6〕斷電，棘爪〔5〕被棘爪彈簧〔7〕壓向棘輪〔8〕，參與工作，當(dāng)掛上其它檔位時(shí)，電磁鐵通電，把棘爪拉開，機(jī)構(gòu)脫開。
另一種方案與上述方案相反，當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，把棘爪壓向棘輪參與工作，斷電后靠彈簧使棘爪脫開。
還可以用一個(gè)手動(dòng)開關(guān)來控制電磁鐵電路的通斷，當(dāng)汽車行駛在平原時(shí)，通過開關(guān)脫開止逆裝置，到需要時(shí)，再使之投入工作。
控制棘爪的動(dòng)作，也可以只使用機(jī)械的方法，即由換檔機(jī)構(gòu)直接去操縱它。這可以省去電器原件，缺點(diǎn)是機(jī)械部分要復(fù)雜些。
在針對(duì)具體車輛設(shè)計(jì)止逆機(jī)構(gòu)時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，計(jì)算中必然要考慮到止逆機(jī)構(gòu)的鎖止力矩，這個(gè)計(jì)算力矩應(yīng)該大于離合器所能傳遞的最大力矩，以便在遇到偶然發(fā)生的發(fā)動(dòng)機(jī)“打倒車”時(shí)，可以由離合器來保護(hù)止逆機(jī)構(gòu)。至于在坡道停車時(shí)從車輪反傳到止逆機(jī)構(gòu)上的逆轉(zhuǎn)力矩，一般不會(huì)太大，這是因?yàn)檩喬ヅc路面的附著能力是有限的，即使在附著狀況良好的條件下，從輪胎傳到第一軸的力矩也會(huì)因一、倒檔的傳動(dòng)比較大而變的較小，不致于超過從離合器傳來的力矩。
止逆機(jī)構(gòu)鎖止時(shí)，第一軸一般要先逆轉(zhuǎn)一個(gè)角度，對(duì)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)沖擊力，但該沖擊力不會(huì)太大。這是因?yàn)槟孓D(zhuǎn)角度很小，不超過一個(gè)棘齒所對(duì)的角度，再換算到車輪上將是更小的一個(gè)角度，所以車輪逆轉(zhuǎn)輕微。再考慮到懸掛系和傳動(dòng)系的彈性對(duì)該沖擊都有緩沖作用，所以，沖擊力不會(huì)太大，為了盡可能地降低這種沖擊，最好在傳動(dòng)軸上使用橡膠聯(lián)軸節(jié)，必要時(shí)，也可以在棘爪的支承軸處使用橡膠緩沖墊。
當(dāng)采用棘輪棘爪機(jī)構(gòu)時(shí)，掛上一、倒檔行駛時(shí)，會(huì)發(fā)出“嗒、嗒”的聲音，如欲降低這種聲音，可以在棘齒谷底或棘爪上裝橡膠緩沖塊，使棘爪落入齒谷時(shí)被緩沖消音。也可以用彈簧片緩沖消音。好在汽車用一、倒檔行駛的機(jī)會(huì)總是很少，有輕微的聲音不但不會(huì)產(chǎn)生太大的問題，反倒能提供機(jī)構(gòu)工作是否正常的信號(hào)。
當(dāng)采用超越式單向鎖止機(jī)構(gòu)時(shí)，必須采用適當(dāng)?shù)姆椒▉硐拗埔鹤釉诓壑械膭?dòng)作，使之能在需要時(shí)參與工作，在不需要時(shí)被脫開。具體方法屬于一般設(shè)計(jì)問題，不需更詳細(xì)的說明。
在前面的說明中，總是把止逆裝置設(shè)在變速箱的第一軸上，這只是為了敘述上的方便。其實(shí)，在很多的變速箱中，第一軸(動(dòng)力輸入軸)與第二軸(動(dòng)力輸出軸)之間都設(shè)有中間軸，并且，中間軸與第一軸常常用一對(duì)常嚙合齒輪傳動(dòng)，這時(shí)，兩軸具有要轉(zhuǎn)都轉(zhuǎn)，要停都停的傳動(dòng)關(guān)系(以下稱之為定比傳動(dòng))，限制中間軸逆轉(zhuǎn)與限制第一軸逆轉(zhuǎn)有相同的功能，所以止逆裝置也可以布置在中間軸上。在有同步器的變速箱內(nèi)，第二軸上的各檔齒輪多是空套在該軸上的，這些齒輪與中間軸上的齒輪處于常嚙合狀態(tài)，所以，止逆裝置也可以裝在這些齒輪上?？傊?，只要與第一軸呈定比傳動(dòng)關(guān)系的軸和齒輪，都可以做為止逆裝置的安裝部位，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況確定最佳位置。必要時(shí)，還可以專門增設(shè)一條軸，用來安裝止逆裝置，這種專設(shè)的軸稱為止逆軸。
顯而易見，止逆機(jī)構(gòu)安裝在不同的軸上，所受的力矩是不同的，計(jì)算中應(yīng)做相應(yīng)的換算。
采用棘輪棘爪機(jī)構(gòu)時(shí)，一般需要制造棘輪，但是，通過適當(dāng)設(shè)計(jì)棘爪的形狀、尺寸和安裝方式，甚至可以利用變速箱內(nèi)原有的齒輪兼做棘輪用，這樣將使結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡化，只需要增加一個(gè)棘爪和一些控制零件就可以實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一個(gè)帶有離合器[1]、變速箱[4]的機(jī)動(dòng)車傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征是裝有阻止變速箱第一軸逆轉(zhuǎn)的裝置[3]。
2.按權(quán)利要求1規(guī)定的裝置，其特征是安裝在變速箱第一軸、中間軸、離合器軸或其它與第一軸保持定比傳動(dòng)關(guān)系的軸或齒輪上，還可以裝在專門增加的止逆軸上。
3.按權(quán)利要求1規(guī)定的裝置，其特征為棘輪棘爪機(jī)構(gòu)或超越式單向鎖止機(jī)構(gòu)。
4.按權(quán)利要求1規(guī)定的裝置，其特征為只在變速箱掛上第一檔或倒檔時(shí)，裝置才處于止逆工作狀態(tài)，其它檔位(包括空檔)時(shí)裝置脫開。
5.按權(quán)利要求1規(guī)定的裝置，其止逆工作狀態(tài)可以通過手動(dòng)開關(guān)予以解除和加入。
6.按權(quán)利要求1規(guī)定的機(jī)動(dòng)車傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征為適用于各種汽車、坦克、裝甲車、拖拉機(jī)、自走式工程機(jī)械及自走式農(nóng)林機(jī)械。
全文摘要
普通的汽車及其它的機(jī)動(dòng)車輛在上坡路面起步時(shí)，需要用手制動(dòng)器進(jìn)行配合。當(dāng)離合器、手制動(dòng)器和油門三者配合不太協(xié)調(diào)時(shí)，起步就比較困難。本發(fā)明提出一種方案，在變速箱第一軸上增加一個(gè)止逆裝置，就可以在起步時(shí)不再使用手制動(dòng)器。特別是在坡道陡、車速低的情況下，甚至完全不用制動(dòng)器(包括手制動(dòng)器和腳制動(dòng)器)就能方便地實(shí)現(xiàn)停車和起步。增加的裝置零件很少，安裝制造簡單，使用中不需要進(jìn)行調(diào)整。
文檔編號(hào)B60K23/02GK1032138SQ8810736
公開日1989年4月5日 申請(qǐng)日期1988年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月22日
發(fā)明者梁助興, 張志廣, 高慧芳 申請(qǐng)人:梁助興, 張志廣, 高慧芳