CN100569553C - 拖拉机的传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种拖拉机的四轮驱动切换装置，其利用液压使装置的滑动齿轮运动，并且通过用户的一键按钮操作来控制所述四轮驱动切换装置。所述四轮驱动切换装置具有后轮驱动轴、第二驱动齿轮、第三驱动齿轮、滑动齿轮、液压流动通道、圆柱形室腔、回复弹簧和前轮驱动齿轮。液压力通过流动通道作用到滑动齿轮上，滑动齿轮运动到一侧，并且液压力使得第三驱动齿轮保持动力传递状态。

Description

拖拉机的传动系统

技术领域

本发明涉及一种拖拉机的四轮驱动切换装置(switching device)，更具体地说，涉及这样一种拖拉机的四轮驱动切换装置，其中，通过用户的一键(one-touch)按钮操作，液压通过流动路径被供应，并且通过液压操作滑动齿轮以实现四轮驱动切换。

背景技术

在普通的农用拖拉机中，引擎产生的动力(power)被分为：行进动力，用于通过传动驱动轮子；PTO(动力输出，Power Take Off)动力，用于驱动安装在拖拉机上的各种工作机械。

这里，根据拖拉机的工作特点，行进动力主要集中于后轮驱动上。但是，如果需要更大的力，则行进动力连接到前轮驱动轴，从而切换到四轮驱动。

图1是完全示出拖拉机的传统四轮驱动切换装置的截面图。如图1所示，传统的四轮驱动切换装置包括：后轮驱动轴10，当从引擎接收到动力时旋转；第一驱动齿轮11，用于传递后轮驱动轴10的旋转动力；第二驱动齿轮20，当从第一驱动齿轮11接收到动力时旋转；滑动齿轮40，当从第二驱动齿轮20接收到动力时旋转；前轮驱动轴30，与滑动齿轮40结合，滑动齿轮40在前轮驱动轴30上左右运动，并且前轮驱动轴30具有与滑动齿轮40的齿状突起(toothed protrusion)45接合的齿导向件(tooth guide)31，从而从滑动齿轮40接收动力；操纵连杆50，用于使滑动齿轮40左右运动，以实现四轮驱动切换。

图2a和图2b是图1中用“A”指示的部分的详细示图。如图2a和图2b所示，第二驱动齿轮20形成有与用于传递动力的第一驱动齿轮11啮合的大直径的齿轮部分21和与滑动齿轮40啮合的小直径的齿轮部分23，其中，小直径的齿轮部分23形成在与大直径的齿轮部分21相对的一侧。

滑动齿轮40包括：大直径的齿轮部分41，与第二驱动齿轮20的小直径的齿轮部分23啮合；轮辋槽(rim groove)43，形成在大直径的齿轮部分41的一侧，与操纵连杆50连接；齿状突起45，形成在大直径的齿轮部分41的内表面上，与前轮驱动轴30结合。

图3是显示传统四轮驱动切换杠杆的示意性示图。如图3所示，操作器操纵杠杆51，从而进行四轮驱动切换，并且杠杆51连接到复杂的操纵连杆50，使滑动齿轮40朝着前轮驱动轴30直线运动。

但是，如上构造的现有技术需要安装和操作操纵连杆50和操纵杠杆51以操作滑动齿轮40的空间。因此，基于这种设计，拖拉机的主体的大小增大，导致很难实现紧凑的设计。

另外，装配操纵连杆50和操纵杠杆51的步骤的数量增加，装配工作变得更加困难，并且装配步骤所需的时间也增加，从而导致生产率降低的问题。

此外，由于在现有技术的结构中，滑动齿轮40不变地连接到第二驱动齿轮20，从而出现这样的问题：只有当拖拉机停止并且第二驱动齿轮20不旋转时，才能进行四轮驱动切换。

另外，由于第二驱动齿轮20的小直径的齿轮部分23和滑动齿轮40的大直径的齿轮部分41被制造为直齿轮的形式，因此出现这些齿轮的初始啮合不易的问题，在齿的啮合过程中，齿轮的齿之间的摩擦阻力很严重，并且当用户操作操纵杠杆51时需要施加很大的力。

图4a和图4b是示出利用液压缸的传统四轮驱动切换装置的示意性示图，其解决了图3所示的现有技术的一些问题。在这种四轮驱动切换装置中，可通过按钮操作来实现四轮驱动切换。

在这些附图中示出的利用液压缸的传统四轮驱动切换装置中，左右直线运动以将后轮驱动轴10的动力传递到前轮驱动轴30的滑动齿轮40由液压缸60和连接到液压缸60的臂61的连杆63操作。

对于该装置的操作，虽然没有在所述附图中示出，但是，当操作器操纵开关以输入ON信号时，调制阀(或用于调节工作流体的流动的阀)响应于所述信号被操作，使得工作流体可被供应到安装到四轮驱动切换单元的液压缸60，并且如图4b所示地突出的液压缸60的臂61使铰接的连杆63枢转特定角度。

此时，与连杆63互锁的滑动齿轮40左右直线运动，从而实现四轮驱动切换。

但是，该现有技术存在这样的问题，即由于额外地使用了昂贵的液压缸60，因此生产成本增加，并且由于连杆63的连接结构，因此也使得装配处理很难执行。

发明内容

技术方案

本发明在于解决现有技术中的问题，因此，本发明的一个目的是提供一种拖拉机的四轮驱动切换装置，其中，通过用户的一键按钮操作，液压通过流动通道被供应，并且滑动齿轮通过液压而操作以实现四轮驱动切换，而不用额外的液压缸和连杆结构。

本发明的另一目的是提供这样一种拖拉机的四轮驱动切换装置，其中，由于其结构简单所以可实现紧凑的设计，可降低成本，可方便地操作按钮，并且提供这样一种拖拉机的四轮驱动切换装置，其中，通过花键齿轮的结合传递动力而不使用额外的液压缸，从而降低了成本并最小化动力损失。

本发明的又一目的是提供这样一种拖拉机的四轮驱动切换装置，其中，通过在使第三驱动齿轮和滑动齿轮保持沿基本相同的方向的基本相同的旋转速度的同时进行动力传递，可平稳地实现四轮驱动切换。

附图说明

图1是完全示出拖拉机的传统四轮驱动切换装置的截面图；

图2a和图2b是图1中用“A”指示的部分的详细示图；

图3是显示传统四轮驱动切换杠杆的示意性示图；

图4a和图4b是示出利用液压缸的传统四轮驱动切换装置的示意性示图；

图5是完全示出根据本发明的四轮驱动切换装置的动力传递结构的截面图；

图6a和图6b是图5中用“B”指示的部分的详细示图；

图7是显示根据本发明的四轮驱动切换装置的主要部分的剖视透视图；

图8是显示本发明中的施压装置的操作的示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。

图5是完全示出根据本发明的四轮驱动切换装置的动力传递结构的截面图，以下将描述该附图中所示的根据本发明的拖拉机的四轮驱动切换装置的构造。

首先，设置后轮驱动轴110，后轮驱动轴110通过从引擎接收动力而旋转，用于从后轮驱动轴110接收旋转动力的第一驱动齿轮111结合到后轮驱动轴110上。

另外，通过从第一驱动齿轮111接收动力而旋转的第二驱动齿轮113被支撑在后PTO轴112上，并在后PTO轴112上回转，通过从第二驱动齿轮113接收动力而旋转的第三驱动齿轮120被支撑在惰性轴130上并在其上回转。

滑动齿轮140结合到惰性轴130上，使得其可在惰性轴130上左右运动，从而其与第三驱动齿轮120之间处于动力传递或断开状态，如图8所示地设置额外的施压装置150以使滑动齿轮140左右直线运动。

此时，施压装置150将通道133和圆柱形室腔148限定在滑动齿轮140和惰性轴130之间，而液压通过通道133被施加，从而滑动齿轮140可运动到一侧并且保持与第三驱动齿轮120的动力传递状态。

另外，前轮驱动轴173通过从滑动齿轮140接收动力的前轮驱动齿轮171而被操作。

此外，如图6a和6b所示，回复弹簧160被安装在滑动齿轮140和第三驱动齿轮120的轴承124之间，从而当施压装置150的压力撤销时，滑动齿轮140可沿反方向运动并且保持与第三驱动齿轮120的动力断开状态。

以下，将参照图6a和图6b(详细示图)以及图7(主要部件的透视图)更加详细地描述本发明的主要组件。

图6a和图6b是图5中用“B”指示的部分的详细示图，图7是显示根据本发明的四轮驱动切换装置的主要部分的剖视透视图。

如图所示，第三驱动齿轮120包括外径部分121和内径部分123，外径部分121形成用于从第二驱动齿轮113接收动力的大直径齿轮部分122(即，第一齿轮部分)，内径部分123具有：轴承124，安装在外径部分121和内部的惰性轴130之间；延伸的管状部分125，形成在与安装轴承124的端部相对的侧部；用于动力传递的内花键(inscribed spline)126，形成在延伸的管状部分125的末端的内周。

另外，惰性轴130包括：环状障垒(barrier)131，形成在两端被一对支撑轴承129支撑的轴的中部的外周，具有合适的宽度和外径；流动通道133，具有水平通道133a和垂直通道133b，所述水平通道133a从所述轴的一端的中心穿到轴的中部的中心，所述垂直通道133b从水平通道133a的末端朝向轴的外周地垂直地形成，其中，所述水平通道133a的末端穿过障垒131；齿状导向件135，形成在轴的与垂直通道133b和障垒131隔开特定距离的那部分的前缘外周上。

此外，滑动齿轮140包括外径部分141、内径部分145和弹簧导向件149，其中，外径部分141包括用于从第三驱动齿轮120接收旋转力的小直径的花键142和用于在小直径的花键142的一侧传递动力的大直径的齿轮部分143；内径部分145在外径部分141的内部，包括用于结合到惰性轴130的齿状导向件135的齿状突起146和在与齿状突起146相对的另一端延伸的并与惰性轴130的障垒131内接的延伸的管状部分147；弹簧导向件149形成为内径部分145和外径部分141之间的轮辋槽，使得回复弹簧160的一端可插入轮辋槽并由轮辋槽引导。

图8是显示本发明中的施压装置的操作的示意图。如图所示，施压装置150包括：齿轮泵152，利用引擎的驱动力产生工作流体的液压；第一液压管线154，从齿轮泵152传送工作流体；调制阀153，可控地将工作流体从第一液压管线154供应到将执行操作的每个装置；第二液压管线155，将通过调制阀153供应的液压供应到惰性轴的流动通道133中；控制信号单元151，用于将电信号输入到调制阀153，从而工作流体可被供应到第二液压管线155。

此时，控制信号单元151被构造为通过选择开关输入ON/OFF信号。

以下，将描述如上述构造的本发明的四轮驱动切换装置的操作。

首先，引擎的动力通过后轮驱动轴110被传递到第一驱动齿轮111，然后第二驱动齿轮113在从第一驱动齿轮111接收动力的同时旋转。

此时，虽然第二驱动齿轮113被后PTO轴112支撑，但是第二驱动齿轮113最好通过轴承119被支撑，从而第二驱动齿轮113可独立于后PTO轴112的旋转而回转。

然后，第三驱动齿轮120在从第二驱动齿轮113接收动力的同时旋转。第三驱动齿轮120可通过轴承124进行结合而回转。第三驱动齿轮120在没有动力传递到其的情况下可回转，这对应于后驱动状态。

如果根据拖拉机操作环境的改变而随后需要四轮驱动，则操作器操纵如图8所示的施压装置150，以执行到前轮驱动状态(即，四轮驱动状态)的切换。

对于施压装置150的操作，操作器首先操纵控制信号单元151的选择开关以输入ON信号。

ON信号使得调制阀153通过电信号而被操作。随着控制信号单元151发送ON信号，调制阀153控制供应到各种机械机构的工作流体的流动，并且将工作流体通过第二液压管线155供应到惰性轴130的流动通道133。

被供应的工作流体被压入流动通道133和形成在滑动齿轮140和惰性轴130之间的圆柱形室腔148中，并且压力被施加到滑动齿轮140，使得滑动齿轮140可运动到一侧并与第三驱动齿轮120结合，以形成动力传递状态，从而将动力传递至前轮驱动齿轮171和前轮驱动轴173。

此时，随着滑动齿轮140直线运动到如图6b所示的一侧，圆柱形室腔148的体积增大。此时，密封部分137和138形成在圆柱形室腔148的前侧和后侧，用于当圆柱形室腔148的体积变为最大时气密地密封圆柱形室腔148的O形环可分别插入密封部分137和138中。通过在惰性轴130的外周上形成环形的轮辋槽可形成密封部分137和138。

为了平稳地实现四轮驱动切换，第三驱动齿轮120和滑动齿轮140的操作条件应该被设置为彼此相同。此时，第三驱动齿轮120和滑动齿轮140最好沿基本相同的旋转方向保持基本相等的旋转速度，或者同时处于静止状态。

在前一种情况下，拖拉机只用后轮驱动行进，而其前轮随着拖拉机的行进运动而旋转。此时，前后轮的旋转速度之差小于5％。也就是说，随着前轮随着拖拉机的行进运动而旋转，前轮驱动轴173沿反方向被驱动。然后，结合到前轮驱动轴173的前轮驱动齿轮171被驱动以操作滑动齿轮140。

此时，滑动齿轮140沿着与第三驱动齿轮120的旋转方向相同的旋转方向以基本相同的旋转速度运转。因此，由于速度之间的相对差基本上接近零，所以在齿轮的啮合过程中齿轮之间的摩擦以及因此而产生的换档(gear-shift)噪声可被最小化，并且可延长齿轮的寿命。

这里，第三驱动齿轮120在与第二驱动齿轮113啮合的同时反向旋转，因此与滑动齿轮140同向旋转。因此，可在拖拉机的行进过程中进行四轮驱动切换。此时，左右运动的滑动齿轮140总是保持与前轮驱动齿轮171啮合。

在后一种情况下，在当拖拉机停止时前后轮驱动停止之后进行四轮驱动切换。此时，可在没有速度的相对差的情况下平稳地进行切换。

因此，即使在拖拉机的行进过程中，本发明也能使得四轮驱动切换按照拖拉机的停止状态相同的方式平稳地进行。

如果需要从四轮驱动模式切换至两轮驱动模式，则在拖拉机的停止或行进状态下，操作器操纵控制信号单元151的选择开关以将OFF信号输入到调制阀153。

接收到OFF信号的调制阀153将供应到惰性轴130的流动通道133中的工作流体的压力释放。

随着工作流体的压力的释放，安装在滑动齿轮140和第三驱动齿轮120的轴承124之间的回复弹簧160施加压缩力以使滑动齿轮140返回，从而保持与第三驱动齿轮120的动力断开状态。

产业上的可应用性

在本发明的四轮驱动切换装置中，用于供应液压的流动通道和圆柱形室腔形成在惰性轴和用于传递动力的滑动齿轮的结合表面之间，从而通过用户的一键按钮操作，可通过流动通道供应工作流体的压力，并且滑动齿轮通过液压被操作，以进行四轮驱动切换。因此，优点在于其可操作性得到提高，并且其结构可被简化。

由于滑动齿轮通过从调制阀连接到惰性轴的液压管线而被操作，因此，由于简单的组件，本发明使得拖拉机的主体的设计紧凑，并且由于快速和容易的装配操作而提高生产率，这使得成本降低。

另外，由于利用工作流体的液压直接操作滑动齿轮，而不用复杂的连杆结构或昂贵的液压缸结构，所以部件和步骤的数量减少，成本降低。此外，由于传递动力的滑动齿轮采用花键齿轮的形状，所以相对于离合盘等，动力传递效率得到提高，并且齿轮的啮合可更加平稳。

最后，在四轮驱动切换过程中，由于与第三驱动齿轮啮合的滑动齿轮与第三驱动齿轮同向旋转，并且相对于第三驱动齿轮，在基本相同的方向和基本相同的旋转速度的条件下传递动力，所以本发明防止在齿轮的啮合过程中齿轮之间的摩擦和因此导致的摩擦噪声。

Claims (5)

1、一种拖拉机的四轮驱动切换装置，包括：

后轮驱动轴，通过从引擎接收动力而旋转；

第一驱动齿轮，结合到后轮驱动轴，以传递旋转动力；

第二驱动齿轮，通过从第一驱动齿轮接收动力而旋转，并且被后PTO轴支撑，以在后PTO轴上回转；

第三驱动齿轮，通过从第二驱动齿轮接收动力而旋转；

惰性轴，用于支撑第三驱动齿轮，使得第三驱动齿轮可在所述惰性轴上回转；

滑动齿轮，结合到惰性轴上，以在惰性轴上左右运动，从而实现与第三驱动齿轮的动力传递或断开状态；

施压装置，具有流动通道和形成在滑动齿轮和惰性轴之间的圆柱形室腔，施压装置通过流动通道施加工作流体的压力，使得滑动齿轮运动到一侧以保持与第三驱动齿轮的动力传递状态；

回复弹簧，当施压装置的压力撤销时，使滑动齿轮运动到相对侧，从而保持与第三驱动齿轮的断开状态；

前轮驱动齿轮，用于通过从滑动齿轮接收动力而操作前轮驱动轴。

2、如权利要求1所述的装置，其中，第三驱动齿轮包括：

外径部分，形成用于从第二驱动齿轮接收动力的第一齿轮部分；

内径部分具有：轴承，安装在外径部分和内侧的惰性轴之间；延伸的管状部分，形成在与安装轴承的端部相对的侧部；用于动力传递的内花键，形成在延伸的管状部分的末端的内周。

3、如权利要求1所述的装置，其中，惰性轴包括：

环状障垒，形成在两端被一对支撑轴承支撑的惰性轴的中部的外周，具有合适的宽度和外径；

流动通道，具有水平通道和垂直通道，所述水平通道从所述惰性轴的一端的中心穿到所述惰性轴的中部的中心，所述垂直通道从水平通道的末端朝向惰性轴的外周垂直地形成，所述水平通道的末端超过障垒；

齿状导向件，形成在轴的与垂直通道和障垒隔开的那部分的前缘外周上。

4、如权利要求1所述的装置，其中，滑动齿轮包括：

外径部分，具有用于从第三驱动齿轮接收旋转力的小直径的花键和位于小直径的花键的一侧的用于传递动力的大直径的齿轮部分；

内径部分，在外径部分的内部，具有用于结合到惰性轴的齿状导向件的齿状突起和在与齿状突起相对的另一端延伸并与惰性轴的障垒内接的延伸的管状部分；

弹簧导向件，形成为内径部分和外径部分之间的轮辋槽，使得回复弹簧的一端可插入轮辋槽并由轮辋槽引导。

5、如权利要求1所述的装置，其中，施压装置包括：

齿轮泵，利用引擎的驱动力产生工作流体的液压；

第一液压管线，从齿轮泵传送工作流体；

调制阀，可控地将工作流体从第一液压管线供应到将执行操作的每个装置；

第二液压管线，将通过调制阀供应的液压供应到惰性轴的流动通道中；

控制信号单元，用于将电信号输入到调制阀，从而工作流体可被供应到第二液压管线。

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