同步器换挡机构、变速箱和作业机械的制作方法

1.本实用新型涉及变速箱，更具体地说，涉及一种同步器换挡机构、变速箱和作业机械。


背景技术：

2.同步器换挡使整机作业或行走过程中换挡平顺、冲击小，因而广泛地使用在行走设备的行走传动变速箱上。
3.在现有的同步器换挡机构中，通过换挡拨叉推动同步器齿套，使同步器上相应的同步器锥环与对应的齿轮接合或脱开而实现换挡。换挡拨叉与换挡推拉杆固定连接，换挡推拉杆由换挡驱动装置驱动。驱动装置推拉换挡推拉杆在其轴向方向移动，使换挡推拉杆处于第一接合位置、中位和第二接合位置，相应地同步器与第一齿轮接合、不接合齿轮、与第二齿轮接合。
4.同步器换挡机构的换挡过程中，换挡推拉杆具有三个位置，需要通过控制驱动装置进行精确位置控制。现有的同步器换挡机构中，驱动装置通常采用步进电机等，换挡控制相对复杂。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是现有同步器换挡机构中换挡位置定位控制复杂的问题，而提供一种同步器换挡机构、变速箱和作业机械，简化结构与换挡控制。
6.本实用新型为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种同步器换挡机构，用于变速箱，其包括同步器总成、换挡推拉杆，所述同步器总成包括可双向接合的同步器和与同步器的同步器齿套连接的换挡拨叉，换挡推拉杆与同步器的同步器齿毂的轴线平行布置，所述换挡拨叉与所述换挡推拉杆固定连接，其特征在于所述同步器换挡机构还包括缸器件和复位机构；
7.所述缸器件的活塞杆与所述换挡推拉杆第一端固定连接，所述缸器件用于推拉所述换挡推拉杆在其轴向方向移动；
8.所述复位机构包括套装在换挡托拉杆上的一挡脱开弹簧和二挡脱开弹簧；
9.所述一挡脱开弹簧的第一端和二挡脱开弹簧的第一端均相对所述换挡推拉杆固定布置，第二端相对变速箱的箱壳固定布置，所述一挡脱开弹簧和二挡脱开弹簧作用在所述换挡推拉杆上的弹力方向相反且在两弹簧的弹力达到平衡时所述换挡推拉杆处于中位。
10.在本实用新型中，换挡推拉杆由中位向两端移动时，换挡推拉杆压缩一挡脱开弹簧或二挡脱开弹簧进行蓄能，当缸器件的活塞杆移动至行程终端时，同步器与对应的齿轮接合。同步器与齿轮脱开时，缸器件的大腔和小腔不充压力介质，活塞杆在外力的作用下自由移动，此时换挡推拉杆在相应的一挡脱开弹簧或二挡脱开弹簧推动下移动，当一挡脱开弹簧和二挡脱开弹簧作用在所述换挡推拉杆上的弹力达到平衡时换挡推拉杆处于中位，换挡推拉杆停止移动，此时处于中位，同步器与其两侧的齿轮脱开连接。在本实用新型中，同
步器与齿轮接合时，由缸器件的活塞杆行程终点限位而控制位置，同步器与齿轮脱开连接时，以脱开弹簧压缩所蓄能为脱开移动动力，一挡脱开弹簧和二挡脱开弹簧的作用力达到平衡位置作为脱开位置定位。这种换挡定位结构简单，控制简易可靠。
11.本实用新型中的同步器为双向接合的同步器，其同步器齿毂的轴向两侧均具有同步器锥环，同步器可通过两侧同步器锥环选择与对应侧的齿轮接合或者与两侧齿轮同时保持脱开状态。
12.本实用新型同步器换挡机构中，所述一挡脱开弹簧和二挡脱开弹簧的第一端之间的距离小于第二端之间的距离。
13.本实用新型同步器换挡机构中，所述一挡脱开弹簧的第二端和二挡脱开弹簧的第二端各自与变速箱的箱壁板或箱壁板上的肋板相抵接触连接。
14.本实用新型同步器换挡机构中，所述换挡推拉杆上套设有套筒，所述换挡拨叉套装在所述套筒上，所述换挡拨叉、套筒和换挡推拉杆通过固定销固定连接；所述一挡脱开弹簧的第一端与所述套筒的第一端相抵接触连接，所述二挡脱开弹簧的第一端与所述套筒的第二端相抵接触连接。
15.本实用新型同步器换挡机构中所述换挡拨叉套装在所述换挡推拉杆上，所述换挡拨叉通过固定销与换挡推拉杆固定连接；所述换挡推拉杆在所述换挡拨叉固定位置的两侧分别设置有用于与所述一挡脱开弹簧第一端和二挡脱开弹簧的第一端相抵接触连接的第一台阶和第二台阶。
16.本实用新型同步器换挡机构中，所述缸器件为液压油缸或者气缸。
17.本实用新型同步器换挡机构中，一挡脱开弹簧和二挡脱开弹簧为螺旋弹簧或碟形弹簧，并且可在弹簧两端设置垫片。
18.本实用新型为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种变速箱，其特征在于具有前述的同步器换挡机构，所述换挡推拉杆的两端滑动安装于所述变速箱的箱壳上。
19.本实用新型变速箱中，所述同步器的同步器齿毂通过花键固定安装在输入轴上，所述输入轴上在同步器齿毂的轴向两侧位置安装有能够与所述同步器总成接合第一主动齿轮和第二主动齿轮，所述第一主动齿轮和第二主动齿轮均与所述输入轴转动连接。将同步器总成布置在输入轴上，可减小变速箱工作时同步器上所承载的扭矩载荷。
20.本实用新型变速箱中，所述变速箱还包括中间轴总成，所述中间轴总成包括固定安装在中间轴上的第一从动齿轮、第二从动齿轮和中间轴输出主动齿轮；所述第一从动齿轮和第二从动齿轮对应与所述第一主动齿轮和第二主动齿轮内核，中间轴输出主动齿轮布置在所述第一从动齿轮和第二从动齿轮之间；所述输入轴和中间轴相互平行布置，各轴两端各自通过轴承转动安装于变速箱的箱壳上。
21.本实用新型为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种作业机械，其特征在于具有前述的变速箱。该作业机械可以是装载机、农用拖拉机、压路机等等。
22.本实用新型与现有技术相比，在本实用新型中，同步器与齿轮接合时由缸器件的活塞杆行程终点限位而控制位置，脱开连接时以脱开弹簧的蓄能为脱开移动动力，以一挡脱开弹簧和二挡脱开弹簧的作用力达到平衡位置作为脱开位置定位，定位结构简单，控制简易可靠。
附图说明
23.图1是本实用新型同步器换挡机构的结构示意图。
24.图2是本实用新型变速箱的传动布置示意图。
25.图3是本实用新型变速箱的结构示意图。
26.图中零部件名称及序号：
27.输入轴10、一挡主动齿轮11、二挡主动齿轮12。
28.中间轴20、一挡从动齿轮21、二挡从动齿轮22、输出主动齿轮23。
29.输出轴30、输出从动齿轮31。
30.同步器40、换挡拨叉41、固定销42。
31.箱壳50、第一箱壁板51、第二箱壁板52。
32.换挡推拉杆62、液压油缸71、一挡脱开弹簧72、二挡脱开弹簧73、第一垫片74、第二垫片75、第三垫片76、第四垫片77、套筒78、三位四通阀91。
具体实施方式
33.下面结合附图说明具体实施方案。
34.如图1所示，本实施例中的同步器换挡机构，用于变速箱，其包括同步器总成、换挡推拉杆62、缸器件和复位机构。
35.同步器总成包括同步器40和换挡拨叉41，换挡拨叉41一端与同步器40的同步器齿套连接，另一端与换挡推拉杆62固定连接。同步器40为双向接合同步器，其同步器齿毂的轴向两侧均具有同步器锥环，两同步器锥环分别用于与同步器两侧的齿轮接合。
36.换挡推拉杆62与同步器40的轴线平行布置，其两端安装于变速箱的箱壳50的箱壁板上。
37.缸器件为液压油缸71，其缸体固定安装在变速箱的箱壳50上，活塞杆与换挡推拉杆62 的第二端固定连接。其活塞杆在其大腔或小腔内液压油的作用下相对缸体伸缩，从而推动换挡推拉杆62在其轴向方向上移动。
38.在换挡推拉杆62上套装有套筒78，换挡拨叉41套装在套筒78上，换挡拨叉41、套筒 78和换挡推拉杆62通过固定销42固定连接在一起。在本实施例中，换挡拨叉41也可通过固定销42直接固定在换挡推拉杆上，也即不设置套筒78，在换挡推拉杆62设置两个定位台阶，其中第一定位台阶用于与一挡脱开弹簧72第一端相抵接触连接，第二台阶用于与二挡脱开弹簧73第一端相抵接触连接。
39.在本实施例中的同步器换挡机构中，复位机构包括套装在换挡托拉杆62上的一挡脱开弹簧72和二挡脱开弹簧73，一挡脱开弹簧72和二挡脱开弹簧73的第一端之间的距离小于第二端之间的距离。
40.一挡脱开弹簧72的第一端通过第二垫片75与套筒78的第一端相抵接触连接，二挡脱开弹簧73的第一端通过第三垫片76与套筒78的第二端相抵接触连接，使得一挡脱开弹簧72 和二挡脱开弹簧73的第一端相对换挡推拉杆62固定布置。在本实施例中，换挡拨叉41也可通过固定销42直接固定在换挡推拉杆62上，也即不设置套筒78，在换挡推拉杆62设置两个定位台阶，其中第一定位台阶用于与一挡脱开弹簧72第一端相抵接触连接，第二台阶用于与二挡脱开弹簧73第一端相抵接触连接。定位台阶也可以实用两个固定在换挡推拉杆62
上的两个卡环替代。
41.一挡脱开弹簧72的第二端通过第一垫片74与变速箱箱壳的第一箱壁板51相抵接触连接；二挡脱开弹簧73的第二端通过第四垫片77与变速箱箱壳的第二箱壁板52相抵接触连接。在本实施例中，变速箱箱壳50内还可以设置第一肋板和第二肋板，一挡脱开弹簧72的第二端和二挡脱开弹簧73的第二端对应与第一肋板和第二肋板相抵接触连接。
42.如图1所示，液压油缸71由三位四通阀91进行控制，三位四通阀91的两工作油口分别与液压油缸71的大腔和小腔连通，三位四通阀91的进油口与压力油源连接，三位四通阀91 的回油口与液压油箱连接。
43.本实施例提供一种两速变速箱，如图2图3所示，该变速箱包括箱壳50、输入轴总成、中间轴总成、输出轴总成、前述实施例中的同步器换挡机构。
44.输入轴总成包括输入轴10、在输入轴10上转动连接第一主动齿轮和第二主动齿轮，在两速变速箱中，第一主动齿轮和第二主动齿轮对应为一挡主动齿轮11和二挡主动齿轮12。输入轴10的两端分别通过轴承转动连接在箱壳上。一挡主动齿轮11和二挡主动齿轮12通过轴承转动安装于输入轴10上。
45.同步器换挡机构中的同步器40安装在输入轴10上，位于一挡主动齿轮11和二挡主动齿轮12之间，用于与一挡主动齿轮11或二挡主动齿轮12接合，使动力由输入轴经同步器传递至一挡主动齿轮11或二挡主动齿轮12上。同步器40的同步器齿毂通过花键与输入轴10连接，同步器40通过其两端面的同步器锥环与一挡主动齿轮11或二挡主动齿轮12接合连接。
46.中间轴总成包括中间轴20、固定设置于中间轴20上的第一从动齿轮和第二从动齿轮、输出主动齿轮23。在两速变速箱中，第一从动齿轮和第二从动齿轮对应为一挡从动齿轮21 和二挡从动齿轮22；一挡从动齿轮21和二挡从动齿轮22对应与一挡主动齿轮11和二挡主动齿轮12啮合。输出主动齿轮23布置在一挡从动齿轮21和二挡从动齿轮22之间。
47.输入轴10、中间轴20和输出轴30相互平行布置，各轴两端各自通过轴承转动安装于变速箱的箱壳上。
48.输出主动齿轮23的轴向布置位置与同步器40相对，利用同步器40的径向方向位于一挡从动齿轮21和二挡从动齿轮22之间的空间布置输出主动齿轮23，有利于变速箱内部布置紧凑，同时输出主动齿轮23位于一挡从动齿轮21和二挡从动齿轮22之间，使得中间轴20两端的安装轴承受力相对均匀。输出轴总成包括输出轴30、固定设置于输出轴30上的输出从动齿轮31，输出从动齿轮31与输出主动齿轮23啮合。一挡从动齿轮21、二挡从动齿轮22 和输出主动齿轮23均通过花键与中间轴连接。输出从动齿轮通过花键与输出轴连接。
49.本实施例还提供一种作业机械，该作业机械是以电动机为动力装置的装载机，也可以是农用拖拉机、压路机。在作业机械中，电动机与前述实施例中两速变速箱的输入轴10连接，通过控制三位四通阀91控制液压油缸71，使同步器40与一挡主动齿轮11或二挡主动齿轮 12接合。动力传递路线为：动力依次经输入轴10、同步器40、与同步器40接合的一挡主动齿轮11或二挡主动齿轮12、对应的一挡从动齿轮21或二挡从动齿轮22、中间轴20、输出主动齿轮23、输出从动齿轮31传递至输出轴30，再经与输出轴30连接的传动轴传递至驱动桥，实现作业机械行走驱动。
50.在上述实施例中，同步器40布置在输入轴10上，相对于将同步器布置在中间轴20
上，输入轴10上的扭矩要小，因此同步器40上承受的扭矩较小，可降低其扭矩承载要求，增长同步器40使用寿命。另外输出主动齿轮23布置在一挡从动齿轮21和二挡从动齿轮22之间，轴向布置位置与同步器40相对，利用同步器40径向方向上的空间，有利于变速箱内部布置紧凑，同时输出主动齿轮23位于一挡从动齿轮21和二挡从动齿轮22之间，处于中间轴的中部位置，使得中间轴两端的安装轴承受力相对均匀。
51.上述实施例中同步器换挡机构的换挡过程定位如下：
52.当三位四通阀91由中位切换至右位时，压力油源经三位四通阀91连通液压油缸71的大腔，液压油缸71的小腔经三位四通阀91连通液压油箱。液压油缸71的活塞杆在大腔压力油的作用下伸出，换挡推拉杆62带动换挡拨叉41向二挡主动齿轮方向移动，并压缩二挡脱开弹簧73的第一端。液压油缸活塞杆伸出至行程终点时，换挡推拉杆62移动至二挡接合位置，同步器40与二挡主动齿轮22接合，使变速箱工作于二挡。在液压油缸71的活塞杆伸出行程终端，同步器与二挡主动齿轮22接合。
53.当三位四通阀91处于由中位切换至左位时，压力油源经三位四通阀91连通液压油缸的小腔，液压油缸71的大腔经三位四通阀连通液压油箱。液压油缸71的活塞杆在小腔压力油的作用下回缩，换挡推拉杆62带动换挡拨叉41向一挡主动齿轮11方向移动(向一挡接合位置移动)，并压缩一挡脱开弹簧72的第一端。液压油缸活塞杆回缩至行程终点时，换挡推拉杆62移动至一挡接合位置，同步器40与一挡主动齿轮11接合，使变速箱工作于一挡。在液压油缸71的活塞杆回缩行程终端，同步器40与一挡主动齿轮11接合。
54.三位四通阀处91于中位时，液压油缸71的大腔和小腔经三位四通阀91同时连通液压油箱，液压油缸71的大腔和小腔内的油液对液压油缸71的活塞不具有推动作用，液压油缸71 处于常态(自由状态)。
55.三位四通阀91由右位切换至中位时，换挡推拉杆62在二挡脱开弹簧72的第二端推动下由二挡接合位置向中位位置移动，移动一段距离后，套筒78的第一端与一挡脱开弹簧72第一端接触并挤压一挡脱开弹簧72，一挡脱开弹簧71和二挡脱开弹簧73作用在换挡推拉杆62 上的弹力达到平衡时换挡推拉杆62停止移动，处于中位位置。换挡推拉杆62由二挡接合位置移动至中位位置的过程中同步器40中层与二挡主动齿轮12脱离接合。
56.三位四通阀91由左位切换至中位时，换挡推拉杆62在一挡脱开弹簧72推动下由一挡接合位置向中位位置移动，移动一段距离后，套筒78的第二端与二挡脱开弹簧73第一端接触并挤压二挡脱开弹簧，一挡脱开弹簧和二挡脱开弹簧作用在换挡推拉杆上的弹力达到平衡时换挡推拉杆62停止移动，处于中位位置。换挡推拉杆由一挡接合位置移动至中位位置过程中，同步器与一挡主动齿轮72脱离接合。换挡推拉杆62处于中位位置时，此时换挡拨叉41所处位置使得同步器与一挡主动齿轮和二挡主动齿轮均不接合，此时变速箱处于空挡状态。
57.在本实施例中，液压油缸71的活塞具有两端移动行程限位，因此在一挡和二挡换挡接合时，无需额外控制油缸活塞的行程。液压油缸的活塞向大腔方向移动至极限位置时，同步器与一挡主动齿轮接合，实现变速箱一挡工作；液压油缸的活塞向小腔方向移动至极限位置时，同步器与二挡主动齿轮接合，实现变速箱二挡工作；需要换空挡时，控制液压油缸的三位四通阀处于中位，换挡推拉杆在一挡脱开弹簧72或二挡脱开弹簧73的作用下移动至空挡位置，使同步器同时与一挡主动齿轮11和二挡主动齿轮12脱开。在换挡过程中，只需
对液压油缸的状态进行控制，即只需对液压油缸的大腔充油、或小腔充油、或者大腔和小腔均不充油三种状态进行控制，无需对换挡推拉杆的具体位置进行控制，因此其换挡控制简单可靠。
58.在本实施方式中，液压油缸也可以使用气缸替代。