CN101417613A

CN101417613A - 传动系的分动箱

Info

Publication number: CN101417613A
Application number: CN200810166748.3A
Authority: CN
Inventors: R·A·赫罗尔德; N·J·加利格; D·A·沃雷尔; R·L·伊萨阿克斯; S·施罗普希尔
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2009-04-29
Also published as: RU2486067C2; US8365637B2; RU2008141969A; US20090105036A1; US20130138307A1

Abstract

本发明涉及一种输出传动齿轮组或分动箱，其可以包括外壳和可转动地支撑在所述外壳内的齿轮传动系，所述齿轮传动系包括用于与传动装置输出轴啮合的输入齿轮和在输入齿轮转动时可以转动的齿轮传动输出轴。可以设置联接器，其包括与所述齿轮传动输出轴转动联接的轮毂、轴承座、与所述轴承座转动联接的联接器输出轴以及与所述轴承座转动联接的联接机构。所述联接机构可以在接合位置和脱开位置之间运动，在所述接合位置中所述联接机构与所述轮毂转动联接，在所述脱开位置中所述联接机构与所述轮毂脱开。所述联接机构可以布置有螺线管，用来使所述联接机构选择性地从所述脱开位置向所述接合位置运动。

Description

传动系的分动箱

技术领域

本专利说明书总体上涉及一种动力传动系，更具体地说涉及用于具有发动机传动装置动力模块和输出传动组的修井机的传动系。

背景技术

修井机在油气井场所可以用于多种任务，包括例如通过安装在底盘上的大型绞车来抽吸、安装和拉动钻管和抽油杆。修井机可以包括具有发动机和传动装置的动力传动系，该动力传动系给车辆传动系统提供推进力，同时驱动绞车的绞盘。在传动装置下游可以设置输出传动齿轮组或分动箱，以使两个传动系统与发动机传动模块连接和脱开。通过手动操作联接器来控制现有的分动箱以便联接/断开传动系。分动箱可能难于控制，导致分动箱和传动装置被无效率地操作和/或被损坏。

发明内容

在一个方面中，本发明描述了一种输出传动齿轮组即分动箱，它包括外壳和可转动地支撑在外壳内的齿轮传动系。齿轮传动系可以包括能够用来与传动输出轴啮合的输入齿轮和可以随着输入齿轮转动而转动的齿轮传动输出轴。可以设置联接器，它包括轮毂、轴承座、联接器输出轴以及与轴承座可转动联接的联接机构，轮毂可转动地与齿轮传动输出轴的远端联接，联接器输出轴支撑在轴承座内并且与之可转动联接。联接机构可以在接合位置和脱开位置之间运动，在接合位置中联接机构可转动地与轮毂联接从而轮毂的转动使得轴承座和联接器输出轴转动，在脱开位置中联接机构与轮毂脱开。联接机构可以布置有螺线管以便使联接机构选择性地从脱开位置向接合位置运动。

在另一个方面，可以设置用于输出传动齿轮组的联接器，它包括轮毂、轴承座、联接器输出轴以及与轴承座可转动联接的联接机构，轮毂用于与输出轴转动联接，联接器输出轴支撑在轴承座内并且与之可转动联接。该联接机构可以在接合位置和脱开位置之间运动，在接合位置中联接机构可转动地与轮毂联接从而轮毂的转动使得轴承座和联接器输出轴转动，在脱开位置中联接机构与轮毂脱开。联接机构可以布置有螺线管以便使联接机构选择性地从脱开位置向接合位置运动。

在该说明书的再一个方面中，可以提供用于输出传动齿轮组的控制器。输出传动齿轮组可以与传动装置可操作地联接，该传动装置至少包括空档、前进档和停车档。输出传动齿轮组可以包括分别与第一传动系和第二传动系联接的第一联接器和第二联接器，用来使传动装置选择性地与第一传动系和第二传动系联接。该控制器可以包括编入在其中的计算机可读程序代码，用来接收来自用户的信号以便接合第一联接器、给传动装置发信号以便切换到停车档、给输出传动齿轮组发信号以使第二联接器脱开、检测第二联接器的位置以便确定第二联接器被脱开、给输出传动齿轮组发信号以便与第一联接器接合、并且检测第一联接器的位置以便确定第一联接器被接合。

附图说明

图1为修井机的动力传动系的示意图。

图2为在图1的动力传动系中使用的分动箱的正视图。

图3为图2的分动箱的后视图。

图4为沿着图2中的4-4线截取的剖视图。

图5为图2的分动箱的联接器的第一端部的透视图。

图6为图5的联接器的第二端部的透视图。

图7为图5的联接器的局部分解视图。

图8为图5的联接器的剖视图，其中联接器的联接机构处于接合位置。

图9为与图8类似的视图，但是其中联接机构处于脱开位置中。

图10为沿着图9中的10-10线截取的剖视图。

图11为图5的联接器的联接机构的滑动轴环的透视图。

图12为图1的传动装置和分动箱的控制系统的方框图。

图13为用于控制分动箱的螺线管组件的示意图，所示分动箱处于空档中。

图14为与图13类似的视图，显示出处于驱动模式的分动箱。

图15为与图13类似的视图，显示出处于油井维修模式中的分动箱。

图16为能够在修井机的动力传动系中使用的分动箱的另一种实施方案的正视图。

图17为图16的分动箱的后视图。

图18为图16的分动箱的侧视图，其中为了便于说明，其一部分被切除。

具体实施方式

现在参照所述附图，在一种实施方案中，修井机35可以由至少一对轮胎和轴组件38、39支撑以便沿着地面或任意合适的支撑表面运动，所述轮胎和轴组件38、39安装在修井机35的机架的相应前后部分40、41上。在所示的实施方案中，修井机35包括一对前轮胎和轴组件38、44以及三个后轮胎和轴组件39、45、46。在每个轮胎和轴组件38、39、44、45、46的轴的每个端部上可以安装至少一个轮胎。

修井机35的机架可以支撑绞车组件50。绞车组件50可以包括用于选择地操作捞砂绳54和主绳56。可以设置伸缩式井架，它在其远端处装配有井架滑轮59，捞砂绳和主绳56延伸到所述井架滑轮59上，并且所述井架支撑着从井架滑轮59延伸出的滑车装置61。伸缩式井架还可以支撑一个或多个篮子，例如吊篮和提篮。修井机35的机架还可以支撑其它用于修井的常规设备，例如工作平台和多个起重机。起重机可以是液压操作的并且可操作用来支撑修井机35，从而在修井机35处于修井模式中时可以将轮胎和轴组件38、39、44、45、46从修井机35停靠的表面上升起。

该机架还可以用常规方式支撑动力传动系70，该动力传动系70用于选择地驱动轮胎和轴组件38、39、44、45、46中的至少一个或绞车组件50转动。该动力传动系70可以包括发动机72、传动装置74以及输出传动齿轮组(即安装在传动装置74上的分动箱80)，所述传动装置74安装在发动机上从而构成发动机-传动装置动力模块76。

发动机-传动装置动力模块76可以为现有技术中已知的任意合适的动力模块。例如，在一种实施方案中，传动装置可以包括八个前进档和一个倒车档、空档、离合器不分离的空档和停车档。在传动装置处于空档、离合器不分离的空档或停车档时，传动装置输出轴即使在发动机可能正在运转的情况下也不会转动。八个前进档可以分别具有不同的变速比以产生出不同的传动装置输出轴速度比。在其它实施方案中，传动装置可以包括不同数量的前进档，例如六个。

分动箱80可以设置在传动装置74下游，并且可以与之形成一体。分动箱80可以通过车辆传动系82给修井机35提供推动力并且通过绞车传动系84驱动绞车组件50。分动箱80可以有选择地使得车辆传动系82和绞车传动系84与发动机-传动装置动力模块76联接和脱开。

在分动箱80处于驱动模式中时，车辆传动系82与发动机-传动装置动力模块76联接，绞车传动系84与之脱开。分动箱80可以允许将车辆传动系82设置成相对于发动机-传动装置动力模块76的纵向轴线86呈垂直偏置关系。车辆传动系82可以包括用于驱动后轮胎和轴组件中的一个39转动的后部86和用于驱动前轮胎和轴组件中的一个38转动的前部88。如下所述，分动箱80可以使得车辆传动系82能够只被用来驱动后轮胎和轴组件中的一个39。在分动箱80处于修井模式中时，绞车传动系84与发动机-传动装置动力模块76联接，并且车辆传动系82与之脱开。

参照图2和3，分动箱80可以包括外壳94，其限定出输入口98，传动装置的输出轴从该输入口98穿过以与可转动地支撑在外壳94内的齿轮传动系99(图4)转动联接。外壳94支撑着三个联接器101、102、103，每个都可转动地与车辆传动系82或绞车传动系84联接并且选择地与齿轮传动系99可转动联接。

参照图2，输入口98和前车辆联接器101设置在外壳94的正面105上。前车辆联接器101可以通过如所示一样的多个安装螺栓106安装在外壳94上。多个安装螺栓107也可以围绕着输入口98布置以便将分动箱80安装在传动装置上。

前车辆联接器101竖直设置在输入口98下方。前车辆联接器101与车辆传动系82(图1)的前部88可转动联接并且与设置在外壳94内的齿轮传动系99选择地相互啮合，从而在齿轮传动系99和前车辆联接器101相互啮合时，齿轮传动系99的转动使得前车辆联接器101转动。

参照图3，后车辆联接器102和绞车联接器103设置在外壳94的背面108上。后车辆和绞车联接器102、103可以通过相应的多个安装螺栓109、110安装在外壳94上。后车辆联接器102基本上与前车辆联接器101基本上对准，并且绞车联接器103与设置在外壳正面105上的输入口98基本上对准。

后车辆联接器102与车辆传动系82(图1)的后部86可转动联接并且选择地与设置在外壳94内的齿轮传动系99联接，从而在齿轮传动系99和后车辆联接器102相互啮合时，齿轮传动系99的转动使得后车辆联接器102转动以便驱动车辆传动系82的后部86。绞车联接器103与绞车传动系84可转动联接(图1)并且选择地与设置在分动箱的外壳94内的齿轮传动系99可转动联接。在齿轮传动系99和绞车联接器103相互啮合时，齿轮传动系99的转动使得绞车联接器103转动以便驱动绞车传动系94。

参照图2和3，绞车80包括具有过滤器112和多个管路114、115、116、117的液压回路111。该液压回路111可以用于让联接器101、102、103和齿轮传动系99与润滑油源液压连通。

参照图4，传动装置输出轴驱动齿轮传动系99。齿轮传动系99通过轴颈支撑以便进行相互啮合的旋转运动，并且可以包括输入齿轮135，该输入齿轮135与传动装置的输出轴可操作地布置在一起以便其进行旋转运动。输入齿轮135用来与传动装置的输出轴啮合。输入齿轮135可以包括与传动装置输出轴的外齿轮表面啮合的内齿轮表面137。输入齿轮135可以绕着第一纵向延伸轴139转动。

齿轮传动系99包括可以绕着第二纵向延伸轴144转动的输出齿轮142和可以绕着第三纵向延伸轴148转动的空转齿轮146，以便在输入和输出齿轮135、142之间联接并且传递动能。每个齿轮135、146、142安装在对开圆锥滚子轴承组件152上以便于齿轮绕着其相应的纵向延伸轴139、148、144转动。输入齿轮135与空转齿轮146啮合，该空转齿轮146又与输出齿轮142啮合。输出齿轮142如此布置，从而空转齿轮146的转动使得输出齿轮142转动。

齿轮系输出轴150通过例如花键连接与输出齿轮142转动联接以便其绕着第二纵向轴144转动。齿轮传动输出轴150与输出齿轮142可转动联接。通过输入齿轮135、空转齿轮146和输出齿轮142的啮合，齿轮系输出轴150在输入齿轮135转动时转动。

参照图4，在一种实施方案中，为了使得后车辆联接器102与齿轮传动系99接合，绞车联接器103首先与之脱开。在一种实施方案中，在后车辆联接器102与齿轮传动系99接合时，前车辆联接器101才可以与齿轮传动系99接合。在一种实施方案中，为了让绞车联接器13与齿轮传动系99接合，前后车辆联接器101、102首先与之脱开。在其它实施方案中，联接器可以按照其它顺序接合和脱开。

每个联接器101、102、103基本上相同。因此，应该理解的是一个联接器的说明同样适用于其它联接器。

参照图5-8，联接器102可以包括外壳160、轴承座164、联接器输出轴166以及联接机构168，该外壳160装有轮毂162以便与传动装置或齿轮传动系的输出轴相互旋转接合，联接器输出轴166支撑在轴承座164内并且与之转动联接，联接机构168用于使得轴承座164选择地与轮毂162联接。轴承座164可转动地支撑在联接器外壳160内。联接机构168与轴承座164转动联接。联接机构可以在接合位置和脱开位置之间运动，在接合位置中联接机构168与轮毂162转动联接从而轮毂162的转动使得轴承座164和联接器输出轴166转动，在脱开位置中联接机构168与轮毂162脱开从而轮毂162可以自由地相对于联接机构168转动。

参照图8，联接机构168可以包括：活塞172，它设置在由联接器外壳160限定的腔室174内，从而该活塞可以在位于接合位置(在图8中所示)和脱开位置(在图9中所示)之间的行程范围上往复运动；活塞杆176，它在第一端部177处通过螺栓178与活塞172联接并且延伸穿过与腔室174连通的孔道180；安装在活塞杆的第二端部186上的拨叉184以及与拨叉184相互接合的滑动轴环190。滑动轴环190可操作地与拨叉184布置在一起以便滑动轴环190进行运动。

活塞172、活塞杆176、拨叉184和滑动轴环190的相互接合使得所有这些部件可以沿着由活塞杆176限定的纵向轴192轴向运动，从而活塞172在接合位置和脱开位置之间的运动使得活塞杆176、拨叉184和滑动轴环190同样在接合位置(图8)和脱开位置(图9)之间运动。滑动轴环190与轴承座164转动联接并且与轮毂162选择地转动联接，从而在活塞172处于接合位置时，滑动轴环190与轮毂162转动联接，由此使得轮毂162和轴承座164转动联接。在活塞172处于脱开位置时，滑动轴环190从轮毂162脱开。

参照图4，后车辆联接器102的轮毂162与齿轮系输出轴150的后端192转动联接。前车辆联接器101的轮毂162与齿轮系输出轴150的前端193转动联接。前和后车辆联接器101、102的联接机构168可以选择地被操作以便顺序联接后车辆联接器102和前车辆联接器101的联接器输出轴166，从而后车辆联接器102在前车辆联接器101接合之前接合。绞车或者辅助联接器103的轮毂162与第一纵向轴139对准，输入齿轮135绕着该第一纵向轴139转动。输入齿轮135和辅助联接器103的轮毂162被设置成使得传动装置输出轴可以与输入齿轮135和辅助联接器103的轮毂162两者转动联接。

参照图6，每个联接器的轮毂162包括内输入齿轮表面195，其用于与传动装置的输出轴或传动齿轮组相互接合，其中所述传动齿轮组和该联接器相关联。相互接合的输出轴可以支撑着轮毂162。轮毂162包括外部凸缘齿轮表面197，用于选择地与滑动轴环190的内轮毂齿轮表面199接合(也参见图11)。如图8所示，在滑动轴环190处于接合位置时，轮毂162和滑动轴环190选择地通过滑动轴环的内轮毂齿轮表面199和轮毂的外部凸缘齿轮表面197可转动联接在一起，并且如图9所示在滑动轴环190处于脱开位置时相互脱开。

参照图7，轴承座164包括用于与滑动轴环190的内部轴承座齿轮表面205转动联接的外部凸缘齿轮表面203(参见图11)。滑动轴环190和轴承座164在滑动轴环190处于接合位置(参见图8)和处于脱开位置(参见图9)时通过轴承座的外部凸缘齿轮表面203和滑动轴环的内部轴承座齿轮表面205可转动地联接在一起。

参照图7，轴承座164还包括用于与联接器输出轴166的外部齿轮表面209转动联接的内部轴齿轮表面207。联接器输出轴166和轴承座164通过输出轴的外部齿轮表面208和轴承座的内部轴齿轮表面207的相互接合而转动联接在一起，从而联接器输出轴166可以沿着其纵向轴211(参见图8)进行往复运动以便于将联接器输出轴166安装在相关的传动系上。

参照图8，输出轴166包括端部凸缘212，它用作限制其沿着纵向轴211在向外方向214上的往复运动的止动件。设有多个对开圆锥滚子轴承217以可转动地安装轴承座164和输出轴166。

联接器输出轴166包括离合器分离拨叉调整螺栓通道218，用于使得用于固定拨叉222的安装螺栓220与输出轴166螺纹接合，从而它与输出轴166转动联接。可以将推板224插入在螺栓头225和拨叉222之间以进一步将拨叉固定在输出轴166上。可以在联接器输出轴166的远端229处设置O型环密封件227，从而它设置在推板224、拨叉222和输出轴166之间。拨叉222还可以包括用于与输出轴166的外部齿轮表面208的一部分232相互接合的内部轴齿轮表面231，以便进一步使得拨叉222和输出轴166转动联接。

输出转子235安装在联接器输出轴166上。输出转子235为环形并且包围着联接器输出轴166。输出转子235包括用于与输出轴166的外部齿轮表面209的一部分238相互接合的内部轴齿轮表面237。以便使得输出转子与输出轴166转动联接。输出转子235设置在拨叉222和轴承座164之间。

联接器输出轴166可以通过拨叉222的内端240相对于输出转子235的相互接合以及输出轴2222通过安装螺栓220与拨叉222的螺纹联接纵向固定，这反过来可以将端部凸缘212拉动成与由形成在轴承座164中并且通向内部轴齿轮表面207的沉孔245限定的台肩244接合。唇状密封件248安装在外壳160上并且可以设置用于密封接合拨叉222的外表面250。

参照图5，联接器输出速度传感器260可以与输出转子布置在一起以便感测输出轴166以及拨叉222转动的速度。速度传感器260可以为任意合适的传感器。在一种实施方案中，速度传感器260可以为被称为“bolt-n-go”传感器。

参照图9，润滑油通道265、266、267穿过对开轴承组件217、轴承座164和轴166，以便能够润滑联接器的内部组成部件。参照图10，设有可拆卸的放油塞269以能够从联接器中将润滑油放出。可以将O形环密封件270围绕着放油塞269设置以便在放油塞269和放油通道272之间形成密封，放油塞269被设置在放油通道中。在从放油通道272将放油塞269拆除时，设置在联接器102内的润滑油可以通过放油通道272流出联接器102。

参照图9，活塞172在其外表面277周围配有密封件275以便与腔室174的内壁表面279滑动密封接合。为了便于将活塞172装配在活塞杆176上，可以在腔室174的与活塞杆176从中延伸穿过的孔道180相对的端部285中设置盖子283。该盖子283可以通过多个螺栓287固定在外壳160上。可以设置O形环密封件289来将盖子283密封地安装在外壳160上。

方形环密封件292设置在孔道180内，从而该密封件292与可往复运动的活塞杆176滑动密封接合以进一步密封腔室174。拨叉184通过安装弹簧295安装在活塞杆176上。

参照图7，拨叉184可往复运动地安装在联接器外壳160上。拨叉包括具有一对安装耳302、303的主体300，这对安装耳可以分别由安装在外壳160上的一对支柱305、306支撑，从而拨叉184可以相对于支柱305、306往复运动(参见图6)。一对臂309、310从拨叉的主体300延伸出并且包围着滑动轴环190，使得滑动轴环190的大约一半周边与拨叉184成相互接合关系。拨叉184包括从其主体300延伸出的一对竖立壁314、315。这些壁314、315相对于彼此成间隔关系，从而在它们之间形成间隙317。

参照图8，拨叉184包括从主体300和拨叉184的臂伸出的突出部320，从而该突出部320围绕着滑动轴环190的大约一半外部周边延伸。滑动轴环190包括一对环形凸缘324、325，它们彼此成间隔开关系设置以在它们之间形成沟槽327(也参见图11)。拨叉的突出部320设置在滑动轴环的沟槽327内，从而拨叉184的往复运动通过在突出部320和凸缘324、325中的一个之间的接合接触使得滑动轴环190沿着相同的方向运动。拨叉的突出部320和滑动轴环的沟槽327使得滑动轴环190能够相对于拨叉184进行转动运动。

联接机构168可以包括棘爪机构330以便于将滑动轴环190设置在接合位置和脱开位置中。棘爪机构330可以将滑动轴环190固定在接合位置和脱开位置中的至少一个中。在所示的实施方案中，棘爪机构330包括一对棘爪组件331、332，每个都包括滚珠335、柱塞337和弹簧339。柱塞337支撑着滚珠335。弹簧339设置在形成在轴承座164中的沉孔342的端面341和柱塞337的头部343之间以便沿着径向向外方向推压柱塞337，由此沿着向外方向推压滚珠335以便从轴承座164的沉孔342伸出。柱塞337包括销345，用来限制柱塞337沿着径向向外方向的行程。

参照图8和11，滑动轴环190包括一对周向布置凹槽排346、347，它们构成用来保持接合每个棘爪组件331、332的滚珠335。第一和第二凹槽排346、347设置在滑动轴环190的内部轴承座齿轮表面205的相对端部处。第一排凹槽346设置成在滑动轴环190处于与轮毂162接合的位置中时与每个棘爪组件331、332的滚珠335接合。第二排凹槽347设置成在滑动轴环190处于脱开位置中时与每个棘爪组件331、332的滚珠335接合，从而轮毂162能够自由地相对于轴承座164转动。每个棘爪组件331、332的弹簧339与其相应的孔道342和柱塞337一起布置，以在滑动轴环处于接合位置(图8)中时将相关滚珠335推压成与滑动轴环190的第一排凹槽346的其中一个凹槽保持接合，并且在滑动轴环190处于脱开位置时(图9)将相关滚珠推压成与滑动轴环190的第二排凹槽347的其中一个凹槽保持接合。

参照图5和6，可以设置接合螺线管350来选择地使得联接机构168从脱开位置向接合位置运动。接合螺线管350与腔室174液压连通以选择地使得活塞172从脱开位置向接合位置运动(参见图8)。接合螺线管350可以用来使得活塞172运动到接合位置。接合螺线管可以操作用来将活塞172保持在操作位置中。参照图6，接合螺线管供应口352和接合螺线管排出口354可以与接合螺线管350液压连通，以便分别在操作接合螺线管使活塞运动到接合位置时将液压流体供应到接合螺线管350并且在活塞从接合位置运动到脱开位置时从腔室接收流体。

参照图5和6，脱开螺线管360可以设置用来选择地使得联接机构168从接合位置向脱开位置运动。脱开螺线管360与腔室174液压连通以便选择地使得活塞172从接合位置向脱开位置运动(参见图9)。脱开螺线管360可以用来使得活塞172向脱开位置运动。脱开螺线管360可以操作用来使得活塞172保持在脱开位置中。参照图6，脱开螺线管供应口362和脱开螺线管排出口364可以与脱开螺线管360液压连通以便分别在操作脱开螺线管使活塞运动到脱开位置时给脱开螺线管360提供液压流体并且在活塞从脱开位置向接合位置运动时从腔室接收流体。

参照图6，位置传感器370与联接机构168可操作地布置以便在联接机构处于接合位置和脱开位置中的至少一个时检测联接机构168的位置。位置传感器370可以用来检测拨叉184以及因此滑动轴环190的位置。位置传感器370设置在拨叉的壁314、315之间(参见图7)。位置传感器370可操作地与拨叉184布置在一起以便在活塞172处于接合位置和脱开位置中的至少一个时检测那些壁的位置。在所示的实施方案中，位置传感器为叶片式线性位置传感器。

参照图8，在拨叉184处于接合位置时，那些壁315的至少一部分与位置传感器370的第一端部374处的叶片部分372成部分重叠关系。参照图9，在拨叉184处于脱开位置时，那些壁315的至少一部分与位置传感器370的第二端部376处的叶片部分372成非重叠关系。位置传感器370可以检测拨叉184的所述壁的相对运动，并且可以根据拨叉184的所述壁的位置给电子控制模块(ECM)发送信号。

可以为传感器370建立预定的位置阈值，以便用来检测联接机构168是否处于接合位置和脱开位置。例如，如果位置传感器370在第一端部374处检测出拨叉184处于在“接合”阈值之外的位置时，则传感器370可以向ECM发送信号，指出联接机构168处于接合位置中。同样，如果位置传感器370在第二端部376处检测出拨叉184处于在“脱开”阈值之外的位置时，则传感器370可以向ECM发送信号，指出联接机构处于脱开位置。

参照图12，ECM380可以自动地控制每个联接器101、102、103的接合。ECM380可以与联接器101、102、103的每一个的接合螺线管350和联接器输出速度传感器260电连接。传动装置输出速度传感器382与ECM380电连接。传动装置输出速度传感器382可以与传动装置输出轴可操作布置在一起以检测传动装置速度。传动装置输出速度传感器382可以向ECM380发送信号，表示出传动装置输出轴的旋转速度。

过滤器旁路开关384可以与ECM380电连接。ECM380可以控制滤波旁路开关384以选择地使得分动箱80的液压回路111旁通。

ECM380可以与传动装置离合器螺线管组件388电连接以便选择地控制传动装置74。发动机速度传感器390可以与ECM380电连接。发动机速度传感器390可以与发动机72可操作布置在一起以检测出发动机输出速度。发动机速度传感器390可以向380发送表示发动机速度的信号。

按钮开关394和起动继电器396可以与ECM380电连接。按钮开关394可以通过按钮操作给ECM380发送信号，这反过来控制起动继电器396使得发动机72工作。

变速选择器400、键盘换档装置402和换档选择开关404可以与ECM380电连接。用户可以通过换档选择开关404指定变速选择器400或键盘换档装置402作为能够控制传动装置74的装置。换档选择开关404包括拨动开关以便选择变速选择器400或键盘换档装置402。换档选择开关404可以向ECM380发送信号以表明用户已经选择了变速选择器400或键盘换档装置402中的某一个。在修井机处于驱动模式时，可以使用变速选择器400来使之工作。在修井机处于修井模式时，键盘换档装置402可以用来使之工作。

多个指示灯408和音频装置410可以与ECM380电连接，从而ECM380可以通过指示灯408和音频装置410来给用户提供信息。数据传输联接器412可以与ECM380电连接。技术人员可以使用数据传输联接器412从ECM380下载诊断信息，这在给修井机提供维护中是有用的。

ECM380可以对脱开螺线管360断电并且给由用户选择的特定联接器的接合螺线管350通电以使之运动到接合位置。位置传感器370一旦检测出所选联接器的联接机构已经运动到接合位置的预定阈值之外则给ECM380发送信号。

ECM380可以给接合螺线管350断电并且给由用户选择的特定联接器的脱开螺线管360通电以使之运动到脱开位置。位置传感器370一旦检测出所选联接器的联接机构已经运动到脱开位置的预定阈值之外则给ECM380发送信号。

ECM380可以操作用来防止前车辆联接器101的接合螺线管350将前车辆联接器102的联接机构运动到接合位置，直到后车辆联接器102的接合螺线管350已经使得后车辆联接器102的联接机构运动到接合位置。ECM380可以操作用来防止辅助联接器103的接合螺线管350将辅助联接器103的连接机构运动到接合位置，除非后车辆联接器102和前车辆联接器101两者的联接机构都处于脱开位置。

ECM380可以如此配置，只有在发动机72和传动装置74正在一定参数范围内工作时它将接合联接器。例如，在一种实施方案中，ECM可以如此配置，从而任一个联接器的接合只能在传动装置74处于空档、换档机构正请求空档、由发动机速度传感器390检测出的发动机输出速度处于300rpm和800rpm并且由传动装置输出速度传感器382检测出的传动装置输出速小于500rpm之间时出现。

ECM380可以包括装在其中的计算机可读程序代码，用来自动地进行一系列操作。在用户选择所要接合的联接器时，ECM380可以指示传动装置74接合停车档(用来使得输出转动停止)预定时间，例如三秒。ECM380可以指示传动装置接合离合器不分离的空档预定时间例如五秒，以便消散任意剩余的输出力矩。ECM380可以确定由其相应位置传感器指出的其它联接器的位置，并且指示任意接合联接器脱开。ECM380可以指示所选联接器接合。ECM380可以接收来自所选联接器的位置传感器的信息以便确定所选联接器是否接合。如果所选联接器的位置传感器在预定时间例如五秒内没有检测出所选联接器的联接机构的拨叉处于接合位置，则ECM380可以指示所有联接器脱开。ECM380可以指示传动装置接合前进驱动档例如第一前进档预定时间例如三秒，以便使得传动装置输出轴转动。ECM380可以重复前面的操作以便重新试图接合所选的联接器。

随着给ECM380通电，如果所有联接器101、102、103的位置与由用户期望的位置匹配，则可以给适当的接合螺线管和脱开螺线管通电以便使得分动箱80保持在该状态中。如果任意联接器位置没有与由用户设定的所期望位置匹配，则ECM380可以指示所有联接器101、102、103脱开。一旦所有联接器脱开，则ECM380可以指示适当的联接器如上所述运动到预定位置。

参照图14，绞车联接器103和后车辆联接器102两者都处于脱开位置。每个联接器102、103的接合螺线管350断电，从而它处于断开位置，从而液压流体不会从中流过进入腔室174。给每个联接器102、103的脱开螺线管350通电至接通位置，从而由液压泵420提供的液压流体流能够经由脱开螺线管供应口362通过每个脱开螺线管360流入其相应的腔室174。每个活塞172处于脱开位置中。液压流体可以通过接合螺线管排出口354离开相应的腔室174并且返回到容器422中。

参照图14，后车辆联接器102处于接合位置。绞车联接器103保持在脱开位置中。后车辆联接器102的脱开螺线管360如此断电，从而它处于断开(关)位置。给后车辆联接器102的接合螺线管350供电至接通(开)位置，从而液压流体流可以从液压泵420通过被通电至接通位置的绞车联接器103的脱开螺线管360传送给后车辆联接器102的接合螺线管350以便通过接合螺线管供应口352输送给腔室174。

来自后车辆联接器102的接合螺线管350的液压流体流已经使活塞172从脱开位置运动到接合位置。设置在活塞172和腔室的孔道180之间的液压流体可以通过脱开螺线管排出口364离开腔室174并且返回到容器422。拨叉184相对于后车辆联接器102的位置传感器370成偏移关系。位置传感器370可以给ECM发送信号，表示后车辆联接器102处于接合位置。

参照图15，后车辆联接器102处于脱开位置，并且拨叉联接器103处于接合位置。后车辆联接器102的接合螺线管350如此断电，从而它处于断开位置。给后车辆联接器102的脱开螺线管360供电至接通位置，从而允许液压流体流从泵420通过脱开螺线管360经由脱开螺线管供应口362流向腔室174。在活塞172从接合位置运动到脱开位置时，设置在腔室174内的液压流体可以通过接合螺线管排出口354离开流向容器422。拨叉184可以返回到相对于位置传感器370重叠的位置。后车辆联接器102的位置传感器370可以给ECM发送表示后车辆联接器102脱开的信号。

一旦ECM已经接收到来自后车辆联接器102的表示它脱开的信号，则ECM可以将脱开螺线管360断电并且操作绞车联接器103的接合螺线管350以让液压流体流能够从泵420通过后车辆联接器102的脱开螺线管360经由接合螺线管供应口352向绞车联接器103的接合螺线管350流动以进入腔室174。在活塞172从脱开位置运动到接合位置时，设置在位于活塞和孔道180之间的腔室174内的液压流体可以通过脱开螺线管排出口364从腔室174中排出。绞车联接器103的拨叉184相对于绞车联接器103的位置传感器370成偏移关系。绞车联接器103的位置传感器370可以给ECM发送信号，以表示绞车联接器103处于接合位置。

参照图16-18，这些附图显示出分动箱480的另一种实施方案。分动箱480可以包括限定出输入口498的外壳494，传动装置的输出轴延伸穿过该输入口以便与可转动地支撑在外壳494内的齿轮传动系转动式联接。外壳494支撑着后车辆联接器502和辅助或绞车联接器503，它们可以分别与车辆传动系和绞车传动系转动联接。后车辆联接器502和绞车联接器503每个都与齿轮传动系选择地转动联接。后车辆联接器502和绞车联接器503可以与图2的分动箱80的后车辆联接器102和绞车联接器103基本上相同。

参照图16，输入口498设置在分动箱480的外壳494的前侧505上。参照图17，后车辆联接器502和绞车联接器503设置在外壳494的后侧508上。绞车联接器503与设在外壳的前侧上的输入口498基本上对准，从而传动装置输出轴可以与齿轮传动系的输入齿轮和绞车联接器503的轮毂转动联接。

参照图18，后车辆联接器502的轮毂562可以与齿轮传动系输出轴550的远端592转动联接，齿轮输出轴550又与设置在分动箱480的外壳494内的齿轮传动系的输出齿轮542转动联接。

图16-18的分动箱480可以用在车辆传动系只用于给后轮胎和轴组件供能的场合中。图16-18的分动箱480在其它方面可以与图2-9的分动箱80类似。

工业实用性

从前面的描述中可以很容易理解在这里所述的动力传动系的实施方案的工业实用性。例如，当前说明书适用于选择地为修井机提供推动力并且提供能量以便使得由修井机支撑的绞车组件操作。在分动箱处于驱动模式时，能量从发动机通过传动装置发送给后车辆联接器(以及在设有前车辆联接器的情况下的前车辆联接器)，以便给一个(或多个)轮胎和轴组件提供驱动转动。用户可以通过操作变速选择器来将修井机设置在驱动模式中。在处于驱动模式中时，分动箱的辅助联接器脱开。

分动箱可以设置在修井模式中，其中后车辆联接器(以及在设有的前车辆联接器情况下的前车辆联接器)脱开以便防止修井机进一步运动。使辅助联接器接合以便给用于普通修井操作的绞车组件供能。用户可以通过操作键盘换档装置将修井机设置在修井模式中。

ECM可以控制每个联接器的操作以便于联接器进行可靠自动操作。另外，在一些实施方案中，ECM可以配置成确保联接器以预定的顺序接合，从而分动箱不会同时处于驱动模式和修井模式中。

要理解的是，前面的说明提供了所披露的系统和技术的实施例。但是，可以想到的是，本说明书的其它实施方式可以在细节上与前面实施例不同。本文中所有的参考和说明用于此处描述的具体实施例，而不是用来暗示对所附权利要求书的范围进行任何限制。针对某些特征的所有语言区别和轻视表示对于那些特征缺乏优选，而不是从所附权利要求书的范围内排出这些特征，除非另有指明。

这里的数值范围叙述主要打算用来用作单独参照落入在该范围内的每个单独数值的简略表达方法，并且每个单独数值都包含到该说明书中，视同它在这里单独叙述一样。在这里所述的方法可以按照任意合适的顺序进行，除非在这里另有指明或者与内容明显矛盾。因此，该说明书包括在由适用法律允许的在所附权利要求中所述的主体的所有变型和等同方案。而且，说明书和所附权利要求书涵盖了在其所有可能变型中的上述元素的任意组合，除非另有指明或者与内容明显矛盾。

Claims

1.一种输出传动齿轮组，包括：

a.外壳；

b.可转动地支撑在所述外壳内的齿轮传动系，所述齿轮传动系包括用于与传动装置输出轴和齿轮传动输出轴啮合的输入齿轮，所述齿轮传动输出轴能够在所述输入齿轮转动时转动，所述齿轮传动输出轴具有远端；以及

c.联接器，所述联接器包括：

i.轮毂，所述轮毂与所述齿轮传动输出轴的远端转动联接，

ii.轴承座，

iii.联接器输出轴，其支撑在所述轴承座内并且与其转动联接，

iv.联接机构，所述联接机构与所述轴承座转动联接，所述联接机构能够在接合位置和脱开位置之间运动，在所述接合位置中，所述联接机构与所述轮毂转动联接，使得所述轮毂的转动使所述轴承座和所述联接器输出轴转动，在所述脱开位置中，所述联接机构与所述轮毂脱开，以及

v.螺线管，所述螺线管与所述联接机构布置成使得所述联接机构选择性地从所述脱开位置向所述接合位置运动。

2.根据权利要求1所述的输出传动齿轮组，其中，所述齿轮传动系包括空转齿轮和输出齿轮，所述空转齿轮与所述输入齿轮啮合，所述齿轮传动输出轴与所述输出齿轮转动联接，所述输出齿轮被布置成使得所述空转齿轮的转动让所述输出齿轮转动。

3.根据权利要求1所述的输出传动齿轮组，其中，所述联接器还包括：

vi.联接器外壳，所述轴承座可转动地支撑在所述联接器外壳内。

4.根据权利要求3所述的输出传动齿轮组，其中，所述联接器外壳限定了腔室，所述腔室具有与其连通的孔道，并且所述联接机构包括：设置在所述腔室内的活塞，所述活塞能够在位于接合位置和脱开位置之间的行程范围上往复运动；活塞杆，其延伸穿过与所述腔室连通的孔道并且具有第一端部和第二端部，所述活塞杆的第一端部与所述活塞连接；拨叉，其与所述活塞杆的第二端部连接；以及滑动轴环，所述滑动轴环与所述拨叉可操作地布置成用于使所述滑动轴环运动，所述滑动轴环与所述轴承座转动联接并且与所述轮毂选择性地转动联接，使得在所述活塞处于所述接合位置时，所述滑动轴环与所述轮毂转动联接，从而将所述轮毂和轴承座转动联接，并且使得在所述活塞处于所述脱开位置时，所述滑动轴环从所述轮毂脱开，所述螺线管与所述腔室液压连通以便使所述活塞选择性地从所述脱开位置向接合位置运动。

5.根据权利要求1所述的输出传动齿轮组，其中，所述拨叉可往复运动地安装在所述联接器外壳上，所述拨叉包括凸缘，所述滑动轴环包括沟槽，所述拨叉的凸缘设置在所述滑动轴环的所述沟槽内，所述凸缘和沟槽能够使所述滑动轴环相对于所述拨叉转动运动。

6.根据权利要求1所述的输出传动齿轮组，其中，所述联接机构包括滑动轴环，所述滑动轴环能够在接合位置和脱开位置之间运动，所述滑动轴环与所述轴承座转动联接并且与所述轮毂选择性地转动联接，使得在所述联接机构处于所述接合位置时，所述滑动轴环与所述轮毂转动联接，由此使得所述轮毂和轴承座转动联接，并且在所述联接机构处于所述脱开位置时，所述滑动轴环从所述轮毂脱开。

7.根据权利要求6所述的输出传动齿轮组，其中，所述联接机构包括棘爪机构，所述棘爪机构用于将所述滑动轴环固定在所述接合位置和脱开位置的至少一个中。

8.根据权利要求7所述的输出传动齿轮组，其中，所述滑动轴环包括呈第一圆周排布置的多个第一凹槽和呈第二圆周排布置的多个第二凹槽，所述轴承座包括形成在其中的孔，所述棘爪机构包括柱塞、滚珠和弹簧，所述柱塞支撑着所述滚珠，所述弹簧与所述孔和柱塞布置成在所述滑动轴环处于接合位置时将所述滚珠推压成与所述滑动轴环的第一凹槽中的一个保持接合并且在所述滑动轴环处于脱开位置时将所述滚珠推压成与所述滑动轴环的第二凹槽中的一个保持接合。

9.根据权利要求1所述的输出传动齿轮组，还包括：

vi.第二螺线管，其与所述联接机构布置成使得所述联接机构选择性地从所述接合位置向所述脱开位置运动。

10.根据权利要求4所述的输出传动齿轮组，还包括：

vii.第二螺线管，其与所述联接机构布置成使得所述联接机构选择性地从所述接合位置向所述脱开位置运动，并且所述第二螺线管与所述腔室液压连通，用以使得所述活塞从接合位置向脱开位置选择性地运动。

11.根据权利要求1所述的输出传动齿轮组，还包括：

vi.位置传感器，其与所述联接机构可操作地布置成用于在所述联接机构处于所述接合位置和所述脱开位置中的至少一处中时检测所述联接机构的位置。

12.根据权利要求4所述的输出传动齿轮组，其中，所述拨叉包括一对相对于彼此成间隔关系的壁，并且还包括：

vii.设置在所述拨叉的壁之间的位置传感器，所述位置传感器可操作地布置成在所述活塞处于所述接合位置和所述脱开位置中的至少一处时检测所述壁的位置。

13.根据权利要求1所述的输出传动齿轮组，其中，所述齿轮传动输出轴包括第二远端，并且还包括：

d.第二联接器，所述联接器包括：

i.轮毂，所述轮毂与所述齿轮传动输出轴的第二远端转动联接；

ii.轴承座；

iii.联接器输出轴，其支撑在所述轴承座内并且与其转动联接；

iv.联接机构，所述联接机构与所述轴承座接合，所述联接机构能够在接合位置和脱开位置之间运动，在所述接合位置中，所述联接机构与所述轮毂转动联接，使得所述轮毂的转动使所述轴承座和联接器输出轴转动，在所述脱开位置中，所述联接机构与所述轮毂脱开；以及

v.螺线管，其与所述联接机构布置成使得所述联接机构选择性地从脱开位置向接合位置运动。

14.根据权利要求13所述的输出传动齿轮组，还包括：

e.控制器，所述控制器与所述第一联接器和第二联接器的螺线管电连接，所述控制器可操作地用来防止所述第二联接器的螺线管使所述第二联接器的联接机构向接合位置运动，直到所述第一联接器的螺线管已经使第一联接器的联接机构运动到接合位置为止。

15.根据权利要求1所述的输出传动齿轮组，还包括：

d.辅助联接器，所述辅助联接器包括：

i.轮毂，所述轮毂与所述传动装置输出轴转动联接；

ii.轴承座；

iv.联接机构，所述联接机构与所述轴承座接合，所述联接机构能够在接合位置和脱开位置之间运动，在所述接合位置中，所述联接机构与所述轮毂接合，使得所述轮毂的转动使所述轴承座和联接器输出轴转动，在所述脱开位置中，所述联接机构与所述轮毂脱开；以及

v.螺线管，其与所述联接机构布置成使得所述联接机构从脱开位置向接合位置选择性地运动。

16.根据权利要求15所述的输出传动齿轮组，还包括：

e.控制器，该控制器与所述第一联接器和辅助联接器的螺线管电连接，所述控制器可操作地用来防止所述辅助联接器的螺线管使所述辅助联接器的联接机构向接合位置运动，除非所述第一联接器的联接机构处于脱开位置。

17.根据权利要求13所述的输出传动齿轮组，还包括：

d.辅助联接器，所述辅助联接器包括：

i.轮毂，所述轮毂与所述传动装置输出轴转动联接；

ii.轴承座；

iii.联接器输出轴，其支撑在所述轴承座内并且与其转动联接；以及

iv.联接机构，所述联接机构与所述轴承座接合，所述联接机构能够在接合位置和脱开位置之间运动，在所述接合位置中，所述联接机构与所述轮毂接合，使得所述轮毂的转动使所述轴承座和联接器输出轴转动，在所述脱开位置中，所述联接机构从所述轮毂脱开；以及

18.根据权利要求17所述的输出传动齿轮组，还包括：

f.控制器，所述控制器与所述第一联接器、第二联接器和辅助联接器的螺线管电连接，所述控制器可操作地用来防止所述第二联接器的螺线管使第二联接器的联接机构运动到接合位置，直到所述第一联接器的螺线管已经使得第一联接器的联接机构运动到接合位置为止，并且所述控制器可操作用来防止所述辅助联接器的螺线管使得辅助联接器的联接机构运动到接合位置，除非所述第一联接器和第二联接器两者的联接机构处于脱开位置。

19.一种用于输出传动齿轮组的联接器，包括：

a.轮毂，用于与输出轴转动联接；

b.轴承座；

c.联接器输出轴，其支撑在所述轴承座内并且与其转动联接；

d.联接机构，所述联接机构与所述轴承座转动联接，所述联接机构能够在接合位置和脱开位置之间运动，在所述接合位置中，所述联接机构与所述轮毂转动联接，使得所述轮毂的转动使所述轴承座和联接器输出轴转动，在所述脱开位置中，所述联接机构从所述轮毂脱开；以及

e.螺线管，其与所述联接机构布置成使得所述联接机构选择性地从所述脱开位置向接合位置运动。

20.根据权利要求19所述的联接器，其中，所述联接机构包括滑动轴环，所述滑动轴环能够在接合位置和脱开位置之间运动，所述滑动轴环与所述轴承座转动联接并且选择性地与所述轮毂转动联接，使得在所述联接机构处于接合位置时，所述滑动轴环与所述轮毂转动联接，由此使所述轮毂和轴承座转动联接，并且使得在所述联接机构处于脱开位置时，所述滑动轴环从所述轮毂脱开。

21.根据权利要求20所述的联接器，其中，所述联接机构包括棘爪机构，所述棘爪机构用于将所述滑动轴环固定在所述接合位置和脱开位置中的至少一处。

22.根据权利要求19所述的联接器，还包括：

f.第二螺线管，其与所述联接机构布置成使得所述联接机构选择性地从所述接合位置向所述脱开位置运动。

23.根据权利要求19所述的联接器，还包括：

f.位置传感器，其与所述联接机构可操作地布置成用于在所述联接机构处于所述接合位置和所述脱开位置中的至少一处时检测所述联接机构的位置。

24.一种用于输出传动齿轮组的控制器，所述输出传动齿轮组与传动装置可操作地连接，所述传动装置至少具有空档、前进驱动档和停车档，所述输出传动齿轮组包括分别与第一传动系和第二传动系相关联的第一联接器和第二联接器，用于选择性地使得所述传动装置与所述第一传动系和第二传动系联接，所述控制器包括安装在其中的计算机可读程序代码，用于：

a.接收来自用户的信号以接合所述第一联接器；

b.给所述传动装置发信号以切换到停车档；

c.给所述输出传动齿轮组发信号以脱开所述第二联接器；

d.检测所述第二联接器的位置以确定所述第二联接器脱开；

e.给所述输出传动齿轮组发信号以接合所述第一联接器；

f.检测所述第一联接器的位置以确定所述第一联接器接合。

25.根据权利要求24所述的控制器，其中，所述计算机可读程序代码还包括：

g.从给所述输出传动齿轮组发信号到接合所述第一联接器，允许经过预定长的时间；

h.在经过所述预定长的时间之后，如果所述第一联接器没有接合，则给所述输出传动齿轮组发信号以使所述第一联接器和第二联接器脱开；

i.给所述传动装置发信号以转换到前进驱动档；

j.从给所述传动装置发信号到转换到所述前进驱动档，允许经过预定长的时间；

k.重复步骤b-g。