专利名称：车轴齿轮箱变档锁紧机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车轴齿轮箱的变档锁紧机构，尤其是用于轨道式液压驱动车轴齿轮箱的变档锁紧机构。
背景技术：
轨道式液压驱动车轴齿轮箱车辆，除本身自行外，还要满足联挂运行这一特殊需要。自行时，通过变档操纵机构实现挂档，液压马达输入动力，传入主动齿轮整车自行。当随列车联挂时，齿轮箱必须处于空档位置，使液压马达本身和齿轮传动系统脱开，以防止轮对带动从动齿轮、进而产生从动齿轮驱动主动齿轮的逆向运动而损坏液压马达。为了防止挂档位置和空档位置的移动，必须有变档锁紧机构。
现有的轨道式液压驱动车轴齿轮箱的变档机构仅有一重或二重锁紧。如奥地利Plasser公司08-32型捣固车的辅助驱动车轴齿轮箱，其变档机构采用拨动齿轮挂档，仅有钢球一重锁紧；08-32C型捣固车的主动驱动车轴齿轮箱的变档机构也是采用拨动齿轮挂档，其锁紧机构以钢球锁紧加插销锁紧。
从美国Jackson公司进口的钢轨打磨车所使用的车轴齿轮箱变档机构，采用啮合套和花键轴挂档；同时为了防止空档位置的移动，在齿轴上打一通孔，装入一根弹簧，弹簧两端分别装有两个钢球，锁紧啮合套内孔壁设有的空档凹槽，虽然这种变档机构优于拨动齿轮挂档，但在实际使用过程中仍然存在以下不足(1)挂档和空档位置时仅有一重锁紧，限位可靠性不高。挂档时仅靠薄壁啮合套的外花键做成倒锥齿进行挂档位置的一重锁紧，在空档位置时，仅靠啮合套内孔壁设有的空档凹槽与装设于齿轴内部通孔的两个钢球构成一重锁紧，万一弹簧断裂，则二个钢球均不起作用，限位可靠性不高。特别在车辆运行震动大的情况下，钢球与凹槽磨损较大，或弹簧压缩预紧力不够时，极易产生脱档现象，从而损坏啮合套或齿轮。
(2)薄壁啮合套有内外花键，制造难度大。
(3)拨动气缸与拨叉杆垂直布置，拨叉杆除受气缸产生的推力和压力外，还可能产生附加弯曲力矩，机构设计不合理。
(4)气缸移动位移和拨叉杆移动位移不相等，精确调整不便。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的上述缺点，提供了一种可靠性高、使用寿命长的车轴齿轮箱的变档锁紧机构。
为实现上述目的，采用的技术方案是一种车轴齿轮箱变档锁紧机构，包括拨动气缸、与拨叉杆相连的拨叉、内置于啮合套内孔的花键轴，所述拨叉杆表面设有挂档凹槽和空档凹槽，齿轮箱顶部相应位置的孔内，置有弹簧和钢球，构成拨叉杆锁紧机构；所述啮合套端部设有挂档面或挂档凹槽，啮合套的内孔壁设有空档凹槽，所述花键轴相应位置对称置有两个互不相通的盲孔，所述盲孔内各置有一个钢球和弹簧，构成啮合套锁紧机构；所述拨动气缸一端旁侧，置有所述拨动气缸的两个接近开关、与所述拨动气缸相连的挡块，和内置传感器的锁紧气缸构成挡块锁紧机构。
所述拨叉杆与所述拨动气缸平行设置，且可与所述拨动气缸同步左右移动相同距离。
本发明的有益效果是由于对车轴齿轮箱变档机构的挂档和空档位置均采用了三重锁紧啮合套锁紧、拨叉杆锁紧、和挡块锁紧，大大提高了变档锁紧机构的限位可靠性，即使在钢球与凹槽磨损较大，即在一重锁紧失效，或二重锁紧失效时，还有最后的第三重锁紧可以保证限位的可靠性，不易产生脱档现象，减少了误动作的可能性；拨动气缸和拨叉杆平行布置，受力锁紧情况较好；拨动气缸移动距离等于拨叉杆移动距离调整方便；啮合套仅有内花键，无外花键，与现有技术中啮合套同时具有内外花键相比，降低了制造难度，加工更容易。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明
图1是本发明的车轴齿轮箱变档锁紧机构的结构示意图；图2是本发明中的啮合套的结构示意图；图3是啮合套的处于挂档状态的状态图；图4是啮合套的处于空档状态的状态图；图5是图1的A部放大视图；图6是本发明应用于车轴齿轮箱的示意图。
具体实施例方式
一种车轴齿轮箱的变档锁紧机构，通过啮合套内花键和花键轴外花键的啮合、脱开，实现挂档、脱档；花键啮合套则由变档机构来操纵并实现“离合”，变档机构的动力来源是压缩空气。
如图1～图5所示，本发明包括拨动气缸3、与拨叉杆2相连的拨叉5、内置于啮合套6内孔的花键轴8，其特征在于所述拨叉杆2表面设有挂档凹槽2-1和空档凹槽2-2，齿轮箱顶部相应位置的孔内，设有预压缩力可以调整的弹簧4-2和钢球4-1，构成拨叉杆2锁紧机构；所述啮合套6端部设有挂档凹槽或挂档面6-3，啮合套6的内孔壁设有空档凹槽6-2，所述花键轴8相应位置对称置有两个互不相通的盲孔8-2，所述盲孔内各置有一个钢球7和弹簧7-1，构成啮合套6锁紧机构；所述拨动气缸3一端旁侧，置有所述拨动气缸3的两个接近开关1、与所述拨动气缸3相连的挡块12，和内置传感器的锁紧气缸11构成挡块12锁紧机构。
如图1所示，两个接近开关1装在拨动缸3的活塞杆3-1侧面，拨动缸3的活塞杆3-1上装有挡块15，当啮合套6处于挂档或空档状态时，挡块15可分别与两个接近开关1单独接近。
如图1所示，连接件14与挡块12及挡块15制成一体，当然，连接件14、挡块12和挡块15也可以单独制造。连接件14与拨动缸3的活塞杆3-1及拨叉杆2紧定连接，且与导向件13滑动配合。导向件13是导杆，与箱体相连，连接件14上具有与导杆滑动配合的滑孔。
如图1、5所示，拨叉杆2上还设有挂挡凹槽2-1和空档凹槽2-2，在箱体10上设有由螺栓4-3、定位弹簧4-2和定位件4-1组成的定位机构4，定位机构4的定位件4-1可分别与拨叉杆2上的挂档凹槽2-1和空档凹槽2-2相配合。
如图5所示，定位机构4设在箱体10的轴承座10-1中，拨叉杆2与轴承座10-1中的滑动轴承10-2滑配。
所述拨叉杆2与所述拨动气缸3平行设置，且可与所述拨动气缸3同步左右移动相同距离。由拨动气缸3带动拨叉杆2移动；拨动气缸3移动距离等于拨叉杆2移动距离，安装在拨叉杆2上的拨叉5，带动啮合套6作轴向移动，实现“离合”；啮合套6的两端被轴承端面和输入花键轴8的端面限位；啮合套6在两极限位置移动的距离即是拨动气缸的理论行程S。
参见图1～图6，本变档锁紧机构的工作过程为轨道车辆高速自行和工作走行时，给锁紧气缸11和拨动气缸3电信号。首先锁紧气缸11得到电信号后，进气克服弹簧阻力后活塞杆11-1缩回，拨动气缸3进气向左移动，带动拨叉杆2、啮合套6沿输入花键轴8也向左移动。啮合套6和输入花键轴8一直处于啮合状态。啮合套6被轴承端面限位后拨动气缸3停止运动。主动齿轮轴9外花键，通过挂档和啮合套6联接在一起，啮合套6端部的挂档凹槽或挂档面6-3被弹簧7-1、钢球7组合锁紧机构锁住，完成啮合套6锁紧；此时拨叉杆2上的挂档凹槽2-1被弹簧4-2、钢球4-1组合锁紧机构4锁住，完成拨叉杆2锁紧；拨动气缸3走完行程Smm时，安装在拨动气缸3旁侧的接近开关1得到信号后，锁紧气缸11停止进气压力为零，活塞杆11-1靠弹簧力伸出，锁紧与拨动气缸3相连的挡块12，完成挡块12锁紧。从而完成挂档位置的三重锁紧。
油马达17输入的动力通过输入花键轴8、啮合套6传递给主动齿轮轴9，带动从动齿轮18，然后带动车轴19和车轮20完成走行驱动工作，这时车轴齿轮箱处于运行挡位置。
轨道车辆需要联挂运行时，车轴齿轮箱应处于空档位置，马达不工作，也不允许被反向带动。首先给锁紧气缸11电信号，锁紧气缸进气，克服弹簧阻力后活塞杆11-1缩回，拨动气缸3进气向右移动，带动拨叉杆2、啮合套6向右移动。啮合套6被输入花键轴8端面限位，拨动气缸走完行程Smm，啮合套6和主动齿轮轴9外花键9-1完全脱开。啮合套6的内孔壁上的空档凹槽6-2被弹簧7-1、钢球7组合锁紧机构锁紧，完成啮合套6锁紧；此时拨叉杆2上的空档凹槽2-2被弹簧4-2、钢球4-1组合锁紧机构4锁紧，完成拨叉杆2锁紧；拨动气缸走完行程Smm时，安装在拨动气缸的接近开关1得到信号后，锁紧气缸11停止供气压力为零，活塞杆11-1靠弹簧力伸出，锁紧与拨动气缸3相连的挡块12，完成挡块12锁紧。从而完成空档位置的三重锁紧。从动齿轮18反向带动主动齿轴9旋转，而啮合套6、油马达17均不旋转，这样就处于空档位置。
本发明所采用的三重锁紧，不仅比引进的美国Jackson公司车轴齿轮箱变档机构的一重锁紧多二重锁紧，而且在啮合套6的内孔壁上设有的空档凹槽6-2钢球7锁紧中，Jackson公司的车轴齿轮箱变档机构是一个通孔，一个弹簧2个钢球，弹簧和两个钢球产生相互关联，假设弹簧断裂，则2个钢球均不起作用；本发明在花键轴对称位置分别钻两个不通的盲孔，两个盲孔各装入一个钢球，一根弹簧，相互独立。一根弹簧断裂后，只要另一根弹簧完好，另一钢球照样起锁紧作用，可靠性比Jackson高。拨动气缸和拨叉杆平行布置，受力锁紧情况较好；拨动气缸移动距离等于拨叉杆移动距离，调整方便又精确。
权利要求
1.一种车轴齿轮箱变档锁紧机构，包括拨动气缸(3)、与拨叉杆(2)相连的拨叉(5)、内置于啮合套(6)内孔的花键轴(8)，其特征在于所述拨叉杆(2)表面设有挂档凹槽(2-1)和空档凹槽(2-2)，齿轮箱顶部相应位置的孔内，置有弹簧(4-2)和钢球(4-1)，构成拨叉杆(2)锁紧机构；所述啮合套(6)端部设有挂档面(6-3)或挂档凹槽，啮合套(6)的内孔壁设有空档凹槽(6-2)，所述花键轴(8)相应位置对称置有两个互不相通的盲孔(8-2)，所述盲孔内各置有一个钢球(7)和弹簧(7-1)，构成啮合套(6)锁紧机构；所述拨动气缸(3)一端旁侧，置有所述拨动气缸(3)的两个接近开关(1)、与所述拨动气缸(3)相连的挡块(12)，和内置传感器的锁紧气缸(11)构成挡块(12)锁紧机构。
2.根据权力要求1所述车轴齿轮箱的变档锁紧机构，其特征在于所述拨叉杆(2)与所述拨动气缸(3)基本上平行设置，且可与所述拨动气缸(3)同步左右移动相同距离。
全文摘要
本发明提供了一种可靠性高、使用寿命长的车轴齿轮箱变档锁紧机构，该机构包括拨动气缸、与拨叉杆相连的拨叉、内置于啮合套内孔的花键轴，所述拨叉杆表面设有挂档凹槽和空档凹槽，齿轮箱顶部相应位置的孔内，置有弹簧和钢球，构成拨叉杆锁紧；所述啮合套端部设有挂档面或挂档凹槽，啮合套的内孔壁设有空档凹槽，所述花键轴相应位置对称置有两个互不相通的盲孔，所述盲孔内各置有一个钢球和弹簧，构成啮合套锁紧；所述拨动气缸一端旁侧，置有两个所述拨动气缸接近开关、与所述拨动气缸相连的挡块，和内置传感器的锁紧气缸构成挡块锁紧。该变档锁紧机构尤其适用于轨道式液压驱动车轴齿轮箱。
文档编号F16H59/04GK101016948SQ20071002011
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月13日 优先权日2007年2月13日
发明者李胜, 胡高华 申请人:中国南车集团戚墅堰机车车辆工艺研究所