CN1038146A - 直线型复式传动系的气动控制 - Google Patents

Abstract

给出了一种直线型复式传动系用的气动控制系 (10)，能通过一直线型变速选择器机构(98)来预选一 直线段(14)变速，同时包括一排放导管控制阀(118)， 在主传动段(12)变换至空档位置状态之前，将制止住 直线行程起动器两气缸室(120R，120L)中之一排放 到大气。

Description

本发明涉及一种气动的，例如压缩空气操作的，用于对一复式传动系的辅助段进行变速的控制系统。具体地说，本发明涉及直线型复式传统系的一种改进的气动控制与联锁系统。

直线型或直线/分隔器联合型的复式传动系在先有工艺中属周知的，例如可参看美国专利号3105395，3138965，3171300，3283631与4754665，其中所公开的内容作为参考综合于此。

简单地说，上述这类传动系通常包括一多速主传动段，它与一直线型辅助段串接，后者中的距离分级大于主传动段的总比例有效距离。

在这类传动系中，上述主段一般是由手动的变速杆或类似部件控制的变速杆箱组合件进行变速，而辅助的直线段则由控制一摇控随动阀/致动机构的常常是手动的按钮或开关变速。由于此种直线段每每利用到同步的爪式离合器来提供合格的变速性能和防止对此直线段的同步爪式离合器造成过度的磨损和/或损伤，就应采用控制一遥控随动阀/致动器机构的直线型变速。而由于此种直线段每每利用到同步的爪式离合器，为了提供合格的变速性能和防止对此直线段的同步爪式离合器造成过度的磨损和/或损伤，直线型变速就应在主传动段处于空挡位置时开始并结束。

基于以上事实，先有工艺中的这种复式直线型传动系常包括一通常是气动控制系统的控制系统，它包含有联锁装置，允许在主控制阀处利用一选择器开关或变速按钮来预选一直线型变速，但在主传动段变速到或至少是趋向于空挡状态之前是不起动的。这类系统，一般是在直线段起动器的机械联动上采用机械式的联锁，这在主传动段变速到空挡位置之前从实质上阻止着直线段调档叉的运动;或者采用这样的类型，其中给直线段活塞供应压缩空气的阀，在断定主传动段变速主空档位置之前加以阻塞或不供给压缩流体，或只在主段已变速至或保持在空档位置时，才起动和供给压缩流体。有关这类传动系与控制系统的例子可参看美国专利号2654268，31389965与4060005，其中所公开的内容作为参考综合于此。

先有工艺中的这类装置是不能令人完全满意的，这是因为有过量的应力作用在机械式的联锁/联动部件上，而可能发生急剧的直线段变速，以及/或者使此主传动段在完成直线段变速之前会重新啮合，这样就可能损伤直线段的同步设备（尤其是在加速过程中），或使直线段处于脱离状态。

依据本发明，先有工艺中的前述缺点可以减至最低限度或予以克服，这是由于本发明为直线型的复式传动系提供了这样一种气动控制系统，它不会给机械联动一联锁部件施加过度的应力，并能提供快速然而是相当均匀的直线段变速，这种变速会紧接在主传动段变换到或趋向于空档位置时立即发生，从而使主传动段在完成预选的辅助直线段变速之前发生脱开的可能性减至最低限度或者消除。

上述目的是这样实现的，即利用一种气动控制系统来预选直线变速和利用一种机械式的联动联锁装置，它们将在主传动段处于空档位置之前，从实质上阻止住直线段变速起动器（通常为一活塞）的联动部件运动。用一起动器控制阀控制一双位起动器活塞，此阀有选择地对起动器气缸的相对室进行排放与加压，以控制直线段的变速活塞。此起动器控制阀通过操作人员预选择一直线段变速，使迅即将直线段变速起动器活塞的相应室连通至加压的流体和一排放导管，而此排放导管则由一排放阀控制，此阀截止着待排放的起动器气缸室与大气间的通连，直到主传动段变速到或趋向于空档位置时。

这样，通过预选择一直线段变速，待加压的起动器气缸室便立即连通着加压的流体，但活塞却随着待排放的起动器气缸室截止排放到大气便被制止运动。当确定主传动段已变速至空档位置，排气口便敞开，允许待排放的气缸室通连大气，并允许直线段起动器的活塞运动至其预选位置。应知，所谓将主传动段变速至空档位置包括了将此主传动段向空档位置状态变换的含义在内。

利用排放控制阀的优点在于，它能预选一直线段变速而不使机械式联动联锁部件过度加荷，事实上，当主传动段变换至空档位置时，压缩空气业已处于起动器活塞的后方，这意味着可非常迅速地改变有效距离，因而在接合上预选的有效距离比之前主传动段中通常不可能得到结合，同时由于在待排放的起动器气缸室中捕集的空气之空气阻尼作用，将防止直线段同步设备不正常工作时有可能发生过分不均匀的变速。

因此，本发明的一个目的在于为复式的直线型传动系提供一种新颖的改进了的气动控制系统，它得以预选直线段的变速，使机械式联动联锁部件上的应力减至最小，并在确定主传动段变速至空档位置时为直线段提供快捷的变速而不使此直线段造成不适当的不均匀变速。

接合附图阅读最佳实施例的详细说明，就会理解本发明上述的与其它的目的与优点。

图1示意地表明具有直线型辅助段和采用了本发明的气动控制系统的一种复式传动系。

图1A示意地表明图1中传动系的变速机构。

图1B示意地表明图1中传动系的变速方式。

图2为一结构图，示意地表明本发明之直线型复式传动系的气动控制系统。

图3至5示意地表明图2所示之气动控制系统在直线型变速作业处于其它条件下的情形。

为方便起见，仅仅作为参考而并非作为限制，在下面的描述中将用到某些术语。“上方”、“下方”、“右方”与“左方”等词指的是所参看之图中的方向。“前方”、“后方”等词分别是指，当此传动系统按常规方式安装于运载工具上时，如图1所示相应于从其左侧至右侧的前端与后端。“向内”与“向外”分别指朝向或背离此种装置及所标明的部件之几何中心的方向。所说术语将包括上面特别提及的词、它们的转生词以及有类似函义的词。

“复式传输系”是用来指这样一种变速的或变速齿轮的传输系统，它具有一多种预选速度的主传动段和一与之串接的多速辅助传动段，借此可使主传动段中经选择的齿轮减速配合上此辅助传动段中进一步选择的齿轮减速。“同步离合器组件”和有类似涵义的词指的是这样一种离合器组件，用来通过一种刚性离合器以不可旋转的方式将一选定的齿轮偶联到一根轴上，其中企图进行的这一离合器的接合将受到阻止，一直要到此离合器的部件在一有相当大能量的摩擦装置中基本上处于同步转动中时，而此种摩擦装置则是专用于上述离合件部件的，并在离合器接合开始时，足以促使上述离合器部件和所有同时转动的部件都转动并具有基本同步的速率。

参看图1、1A与1B，其中示明了一种直线型复式传动系10。复式传动系10包括一串接有一直线型辅助段14的多速主传动段12。传动系10置于一机箱H内，包括一输入轴16，它通过一有选择地脱开而在一般情况下接合的摩擦式主离合器C，为一柴油发动机E之类的原动机驱动，而此主离合器则见有一以驱动方式连接着发动机曲柄轴20的输入或主动部18，和一可旋转地安装到此传动输入轴16上的从动部22。

在主传动段12中，输入轴16上带有一输入齿轮24，用来以基本一致的转速同时刻地带动一批基本一致的副轴组件26与26A。这两个基本一致的副轴组件设在主轴28沿径向相对的两侧，而此主轴一般与输入轴16二者的轴线准直。每个副轴组件都包括一副轴30，由轴承32与34支承于箱H内，图中只示意地给出了一部分。每个副轴都配备有相一致的成组的副轴齿轮38、40、42、44、46与48，安装好随轴旋转。环绕主轴28有一批主轴齿轮50、52、54、56与58，有选择地在每个时刻有一个可以与主轴28接合，通过滑动离合器环60、62与64而随之转动，这是先有工艺中所周知的。离合器环60也可用来使输入齿轮24与主轴28咬合，以在输入轴16与主轴28之间建立一直接传动关系。

正如先有工艺中所周知的，一般，离合器环60、62与64分别通过与一换档室组件相联系的换档叉60A、62A与64A沿轴向定位。离合器环60、62与64可以是周知为有效的同步或异步的爪式离合器类型。

主轴齿轮58为回动齿轮，它通过常规的中介的空转轮（未示明）与副轴齿轮48成连续式啮合。应该指出，主传动段12固然提供了五个可选择的预选速度比，但其中最低的预选速度比，即通过将主轴传动齿轮58驱动地连接到主轴28上而提供的速度比，却常常是这样一种必须考虑到低速的或“减速传动装置”中齿轮的高的齿轮减速，它仅仅用在苛刻条件下来起动运载工具，而不经常用于高速传动范围。因此，尽管主传动段12确实提供了五个预选速度，但常规作为一种“四加一”的主传动段，这是因为用于此处的辅助直线型传动段只与四个预选速度配合。

爪式离合器60、62和64是所谓三位离合器，即它们可以如图所示在中心的脱开位置定位，或借助一变速杆72，处于完全向右或完全向左的接合位置。如所周知，在一定的时刻只有离合器60、62与64中的一个能够接合，同时备有主传动段的联锁装置（未示明）将其它离合器锁住在空档位置状态。

辅助直线型传动段14包括两个基本一致的辅助轴组件74与74A，各个组件包含一个由室H内的轴承78与80支承的辅助副轴76，上面有两个随之转动的辅助段副轴齿轮82与84。辅助的副轴齿轮82恒定地啮合并支承着直线段/输出齿轮86，而辅助段副轴齿轮84则恒定地啮合安装在传动输出轴90上的输出齿轮88。

设有一双位的同步爪式离合器组件92，它通过换档叉94与直线段变速起动器组件96沿轴向定位，用来在复式传动系10低速范围作业时使齿轮86与主轴28啮合，或在此传动系10进行高速范围作业时使齿轮88与主轴28啮合。直线型复式传动系10的变速方式示意于图1B，传动系10的低速或高速范围的作业选择是由操作人员启动开关或按钮98来进行，后者通常位于变速杆72上。

尽管直线型辅助段14在图中示明为一种采用了正齿轮或螺旋型齿轮的双速段，但应知本发明同样适用于：利用了分隔器一直线型辅助段联合式的直线型传动段，其中具有三个或三个以上可选择的速度范围比，和/或利用了行星型齿轮。此外，正如上面所指出的，离合器60、62或64中的任何一个或多个可以是同步的爪式离合器型，而传动段12和/或14可以是单一副轴型。

在直线型复式传动系例如上面图释的传动系10中，用于它的气动控制系统可以参看图2至5而获得更详尽的理解。

参看图2，一般位于操作室内的这种直线型变速选择器开关98最好处在此传动系变速杆72的球形捏手部100处，此开关起动一通常位于变速杆72球形捏手100处的双向、双位的主阀100。此主阀100控制一随动的或导向的起动器控制阀102，后者能够控制相当大量的空气流。当选择器开关98将主阀100定位于它在图2中所示的向上位置时，由加压的而最好是由加压、过滤与受控的空气源104所供给的空气压力，通过一内部通路100A和用小板围成的管道106作用于一导向控制器108，将导向控制的起动器控制阀102反抗着弹簧110的载承力而定位于其最低位置。在此位置上，导向控制的起动器控制阀102通过内部通路102A将加压的流体供给导管112，而内部导管102B则将导管114连通至一排放导管116，后者由下面将较详细讨论的排放阀118控制直径较大的低阻流体导管112与114分别与直线行程的活塞气缸120的右端与左端成流体式通连，在此气缸中的直线行程的活塞122则以密封与可滑动方式置纳于缸内。

如从参看附图可以得知的，对导管112加压和对导管114进行排空，会使直线行程的活塞122向左推至图2所示的高速范围位置;而对导管114加压和对导管112进行排空，则会使直线行程的活塞122朝右推至接合上低速范围位置。

从附图中还可看到，把直线型变速选择器开关98置于低位将排空导向通路106，结果使导向控制的起动器控制阀102在弹簧110的影响下移到上升位置，而致内部通道102C将通道112与排放通道116通连，内部通道102D将压力通道114与加液流体源104通连。

直线行程的起动器活塞122载有一随之进行轴向运动的直线行程的起动器轴124，上面还可安装有直线行程换档叉94。

主传动段12受到变速杆箱70中至少一个变速轴125的轴向运动的控制，同时受到变速杆72动作的控制。这类装置是先有工艺中周知的，可参看美国专利号4621537，其中公开的内容作为参考综合于此，机械式联锁部件126与设在直线行程活塞轴124上的凹槽128与130配合工作，一直到设在与联锁部件轴向准直之主传动段变速杆上的凹槽已探测出此主段处于空档位置时，直线行程活塞122才能锁定于其高位或低位。自然，通过延长指示空档位置之凹槽132的轴向长度，凹槽132与联锁部件126的对准将表明出主段变换向空档或处于空档位置。所示明的处于主传动段与辅助传动段变速联动装置之间的这种机械式联锁机构，在先有工艺中为周知的。

当主传动段的变速杆箱70是属于较常见的多变速轴型时，就需要其它类型的指示出空档位置的结构，这类结构在既有工艺中是周知的，例如可参看美国专利号4748863，4722237与4614126，其中所公开的内容作为参考已综合于此。

本发明的控制系统区别于先有工艺中的在于：设置有排放控制阀118用来控制排放通道116与大气通连。简单地说，排放控制阀118是一种双位阀，它所见有的已示明的第一位置，将截止排放通道116与大气通连，而它所具有的第二位置是当主传动段处于空档位置时在弹簧134的影响下该控制阀所取得的位置，它允许内通道118A将排放通道116与大气通连，与设在主段变速轴125中之凹槽138配合工作的柱塞件136，可用来允许排放阀118探测主传动段的空档位置状态。如图所示，凹槽132与138在变速轴125中可以沿轴向准直和/或包括一单元式的环形槽。

当所述的直线型传动段具有两个以上可选择的速度时，除凹槽128与130外，可在此种直线行程选择器轴124上设置第三个凹槽，而直线行程的起动器活塞122应该是需要有略较复杂的控制阀结构的多于双位的装置。

联锁部件126、主段变速轴125中的凹槽132以及直线行程的起动器轴124中的凹槽128与130，如所周知其作用在于：在主段变速至空档位置之前，此辅助段的直线行程的起动器活塞122被机械地锁定于其高位或低位，而一旦主段已取得空档位置而直线型变速正在进行中时，主段12就将锁定于空档位置状态。虽则上述布置具有可对一复式变速，即主、副传动段12、14的变速进行适当排序的优点，但潜在有不利之处，这就是如果直线行程的起动器活塞122立即偏移而改变位置和/或操作人员还在进行直线段型变速时就企图结束主段的变速，则在预选一直线段型变速时，会有过度的应力作用于联锁部件上。此外，要是已预选定一直线段型的变速而起动器气缸的一侧或一室被立即加压而此起动器气缸的另一侧被立即抽空，则当松脱联锁机构时，就可能发生相当不均匀的直线段型变速，而这是运载工具操作人员所不能接受的，同时也可能造成这类直线段同步机构中的事故或其它反常作业。

本发明的工作方式与优点将结合复式变速进行讨论，这是一种在主传动段12与辅助传动段14二者中的从第五齿轮到第四齿轮的变速。图2是以传动系10处于第五齿轮中的情形阐明了控制系统。在此种情况下，离合器环62使主轴齿轮54与主轴28啮合，而离合器环92使输出齿轮88与输出轴绕过直线段减速齿轮机构直接与主轴28接合。为了与第四齿轮啮合，离合器环62必须从主轴28上脱开主轴齿轮59;然后同步的离合器环92必须从其完全朝右方向移至完全向左的位置，通过将直线段齿轮86结合到主轴28而接合到低速范围;最后，离合器环60必须向左运动而将输入齿轮24与输入轴16直接与主轴28结合。

参看图3，运载工具操作人员将首先以直线型变速选择器开关98预选低速范围位置，这将使得导向阀或主阀100如图所示向下运动，使内部通道100B让导向导管106通向大气，在此，导向阀控制器108可使导向控制的起动器控制阀102在弹簧110的作用下向上运动，由此，内部导管102C将以可流通流体方式使导管112与排放导管116通连，而内部导管102D将以可流通流体方式使导管114与加压流体源104通连。这样，加压的流体便通过导管114作用于气缸120的左方室120L。但是，由于导管112为排放控制阀118所阻不与大气通连，气缸120中右方室120R中的压力降相当地小，起着阻尼器的作用，而在联锁件126与直线行程选择器轴124中所设的斜台接合时，就能防止有过量的力作用到机械式的联锁装置上。

参看图4，当操作人员移动变速杆72使主传动段变速至空档位置时，主传动段的变速轴125便取得这样一个位置，在此位置，指示空档的凹槽132与138将与空档联锁件126对准，同时与排放控制阀的探测空档的排放阀柱塞136对准，此排放控制阀118将运动至其低位，在这里，内部通道118A将使排放通道116与大气通连，允许通道112连通直线行程的活塞气缸120的右方室120R，由此左方室120L中的加压流体将促使直线行程的活塞122开始朝右运动而趋向与低速范围结合，应该注意到，于此位置，在进行直线行程的变速的过程中，联锁件126将接合直线行程起动器轴124的凹槽130与128之间的一个区域，而使主段的变速轴锁定于其空档位置。

由于压缩空气已允许积聚于直线行程变速气缸的左方室120L中，当操作人员将主段变换至空档位置时，就可获得非常迅速的速度范围改变，而在结合上预选的速度比之前，就极不可能或不能得到一主段结合。除此，由直线行程气缸右方室120R中所捕获的空气提供的空气阻尼作用将防止在这一行程段中产生极不均匀的变速，这样的变速则是运载工具操作人员所不能接收的，以及/或者造成这一行程段同步设备的不正常工作。

图5示明了变速到第四齿轮的一个完整过程。如图所示，直线行程的活塞122业已移至其直线行程气缸120中完全在右边的位置，而使得联锁部件126接纳于设在限程起动器轴124的凹槽130之中，允许操作人员来操纵变速杆72来促成结合到主传动段中，这样将再一次使得联锁机构来制止此直线行程活塞的运动，排放用的空档控制阀118已然再次推进到使排放导管116与大气隔绝的位置。起动器控制阀102的内部通道102D继续促使导管114与加压流体源104连通，借此让加压的流体继续供给于此直线行程气缸的室120L。

从以上可以看到，本发明的一个重要特点是，通过预选择一直线型变速，上述直线行程活塞气缸的适当一侧便立即加压，但是却提供了排放控制阀118这样一类装置来保证：排空这一直线行程活塞气缸的上述一侧来完成所需的直线型变速，事实上在主传动段变速到或至少是趋向于其空档位置状态的时刻之前，是不允许完全排空的。

假定此主传动段在企图对辅助段变速过程中的某个时刻通过空档位置状态，则辅助段变速将开始并结束。换句话说，任何选择的辅助段变速将受到机械联锁部件与起动器活塞上的反向压力二者的阻止。

这样，可以看到，已然给出了一种新颖的和改进了的气动系统，用来控制一种直线型复式传动系的变速。虽然上述控制系统是就一种复式变速情形作了描述，但相同的工作情形与优点也适用于仅有一种变速段的不大可能有的情形，这就是说，只要是主段变速至空档位置，上述控制系统就能允许这样一种变速开始和完成。

Claims (16)

1、一种用于一复式传动系(10)由加压流体操作的控制系统，此传动系包括：一多速主传动段，后者串接有一多速辅助传动段(14)，此主传动段具有一可选择的空档位置，而此辅助传动段可变速至所说多辅助段比中的一个，操作人员通过起动选择装置(70，72)可选择一选定的主传动段比或一主传动段空档位置，和通过起动选择器开关(98)可预选一选定的辅助传动段比；一辅助的变速机构(96)，它包括一流体驱动的起动器活塞(122)，以可滑动和密封的方式置纳于确定一第一气缸室(120R)与第二气缸室(120L)的起动器气缸(120)中，从所说辅助段比中的一个变速至此辅助段比中的另一个时，需要同时刻地对前述两个气缸室中之一加压和对其中之另一排放，所述及的控制系统的特征是：

由操作人员起动所说选择器开关(98)来控制的起动器控制阀装置(102)，它使上述两气缸室中所选定的一个连接至一加压流体源，而使这两气缸室中的另一个连接到一排放导管(116)和一排放导管控制装置(118)，后者具有一截止所说排放导管的第一位置(图2)和将此排放导管与大气通连的第二位置(图4)，此排放导管控制装置包括有柱塞(136)与凹槽(138)来确定所说主传动段的空档位置/非空档位置条件，同时可以有效地在此主传动段不是在空档位置时取得前述第一位置，而在此主传动段处于空档位置时取得前述第二位置。

2、如权利要求1所述的控置系统，其中所说的起动器控制阀装置（102）的工作不依赖于前述主传动段的那种空档位置/非空档位置条件。

3、如权利要求2所述的控制系统，它还另外包括有一机械式联锁机构（126），能在所说主传动段不处于空档位置的条件下，有效地以机械方式制止住前述辅助段起动器活塞（122）在所该气缸（120）中运动。

4、如权利要求3所述的控制系统，其中述及的机械式联锁机构还可以在上述辅助传动段未完全与其可选择的比中之一接合上时，能有效地制止所说主传动段变换互空档位置条件。

5、如权利要求4所述的控制系统，其中所说的排放导芸刂谱爸冒ㄒ凰蛩环В笳呖捎梢挥胫甘究盏滴恢玫陌疾郏?38）相互作用的柱塞（136）操作，还配合有一可在所说主传动段变速机构（70）中沿轴向运动的轴（125）。

6、如权利要求1所述的控制系统，其中所述的加压流体包括加压空气。

7、如权利要求1所述的控制系统，其中述及的传动系包括一直线型复式传动系。

8、如权利要求7所述的控制系统，其中述及的直线型辅助传动段可以通过同步的爪式离合器装置（92）接合。

9、如权利要求1所述的控制系统，其中所说的主传动段可以由至少一个能沿轴向运移动的变速轴（126）进行手动变速，后者则由一操作人员操纵的变速杆（72）沿轴向定位，而所说的排空导管控制装置（118）则包括一柱塞（136），后者可与设在所说变速轴中指示空档位置之凹槽（138）配合工作。

10、一种复式传动系（10），其中允许主传动段（12）和辅助传动段（14）二者的复式变速（第4至第五齿轮），此辅助传送段变速的动力来自一气动源（104），它由起动器控制阀装置（102）所控制，后者有效地将两个起动器导管（112，114）中经选定的一个与所述的气动源（104）相连通，而将所说之两个起动器导管中的另一个连通到一排放导管（116），用来在一气动控制器（120，122）两端建立了一显著的压力差，所说此传动系的特征在于：述及的排空导管（116）为一排空导管控制阀（118）控制，除非是此主传动段变速到空档位置，它能有效地截止此排空导管与大气通连。

11、如权利要求10所述的复式传动系，还进一步具有这样的特征：所述的气动起动器的运动以机械方式受到一机械式联锁组件（126，128，130，132）的阻止，直到所说的主传动段（12）变速至空档位置。

12、如权利要求11所述的复式传动系，其中述及的机械式联锁组件还能在一辅助传动变速作业过程中，有效地阻止前述主传动段变速至空档位置。

13、如权利要求11所述的复式传动系，其中所说的主传动段（12）包括一单一的控制轴（125），它的轴向位置指示出此主传送段是处在或不处在一空档位置状态。

14、如权利要求13所述的复式传统，其中所说的机械联锁组件与所说的排放导管控制阀各包括有响应于前述单一控制轴（125）轴向位置的装置（126，136）。

15、如权利要求10所述的复式传动系，其中所说的传动系包括一由操作人员起动的开关（98），得以允许操作人员选择一辅助传动段变速，述及的起动器控制阀装置（102）能不依赖于前述主传动段处在或不处在空档位置状态而为上述的开关控制。

16、如权利要求11所述的复式传统系，其中所说的传动系包括一由操作人员起动的开关（98），得以允许操作人员选择一辅助传动段变速，述及的起动器控制阀装置（102）能不依赖于前述主传动段处在或不处在空档位置状态而为上述的开关控制。

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