CN105333138B - 一种拨叉机构以及具有该拨叉机构的变速箱和拖拉机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于变速箱的拨叉机构，其包括：具有互锁销孔的拨叉轴(3)，沿该拨叉轴滑动的第一拨叉(4)和第二拨叉(5)，以及摆臂轴(1)和安装在其上的摆臂(2)，该摆臂(2)具有第一和第二摆臂销，在二摆臂销之间设置有贯穿互锁销孔的互锁销(7)。当摆臂移动时，两个摆臂销的其中之一推动互锁销并使其锁定第一和第二拨叉之一，且两个摆臂销的其中之一接合两个拨叉的其中之一；随后当摆臂摆动时，通过第一摆臂销和第二摆臂销之一带动两个拨叉中的另一个平移。本发明通过上述构造平稳可靠且省力地实现了一个拨叉轴上的两个拨叉的换档操作。

Description

一种拨叉机构以及具有该拨叉机构的变速箱和拖拉机

技术领域

本发明一般地涉及一种拨叉机构，具有该拨叉机构的变速箱，以及具有该变速箱的拖拉机。

背景技术

变速器是能够改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，在用于汽车、拖拉机等车辆上时，也称变速箱。

在车辆的变速箱中，通常设置有能够啮合的几组齿轮，这些齿轮安装在两根、三根或更多根齿轮轴上；变速拨叉沿拨叉轴滑动进而拨动例如啮合套等换档部件，以用于变换档位。

在变速箱中，通常采用平行的双拨叉轴来安装相关联操作的两个拨叉，也就是说，每个拨叉安装在一根拨叉轴上并沿着各自的拨叉轴移动以实现换档，并且在这两个拨叉之间设置锁定机构，以保证在一次操作中只有一个拨叉可以移动。对于空间非常受限的变速箱来说，需要在一根拨叉轴上安装两个拨叉来节省空间和制造成本。但是，如何方便并且省力地实现拨叉的锁定和解锁，则成为对这种拨叉机构的要求。另外，人们也期望进一步降低拨叉机构的加工制造成本。

发明内容

本发明为解决上述问题的至少其中之一而提出的。根据本发明，一种用于变速箱的拨叉机构包括：拨叉轴，该拨叉轴具有沿径向贯穿该拨叉轴的互锁销孔；第一拨叉，所述第一拨叉能够沿所述拨叉轴滑动；第二拨叉，所述第二拨叉能够沿所述拨叉轴滑动；摆臂轴，所述摆臂轴的摆臂轴轴线与所述拨叉轴的拨叉轴轴线垂直；摆臂，所述摆臂安装在所述摆臂轴上，并且能够沿摆臂轴轴线方向移动以及围绕该摆臂轴轴线转动，所述摆臂具有第一摆臂销和第二摆臂销；互锁销，该互锁销设置在所述拨叉轴的所述互锁销孔内，并且位于所述第一摆臂销和第二摆臂销之间；所述拨叉机构被如此构造，当所述摆臂沿所述摆臂轴轴线方向移动时，所述第一摆臂销和第二摆臂销的其中之一接触并推动所述互锁销，使该互锁销将所述第一拨叉和第二拨叉的其中之一与所述拨叉轴锁定在一起，并且第一摆臂销和第二摆臂销的其中另一个接合第一拨叉和第二拨叉中的另一个；当所述摆臂围绕所述摆臂轴轴线转动时，所述摆臂带动所述第一拨叉和第二拨叉中的所述另一个平移。

根据上述构造，本发明的拨叉机构能够在一根拨叉轴上安装两个拨叉，并且各拨叉借助于互锁销而实现了在一次操作中只有一个拨叉可以移动。通过摆臂的摆臂销沿拨叉轴径向移动并直接推动互锁销，可以非常省力并且可靠地移动互锁销，借此锁定拨叉之一；并且，该拨叉机构的主要加工项目是在拨叉轴上开设互锁销孔以及安装互锁销，因此结构简单，加工成本低。

作为本发明的优选构造，所述第一拨叉具有第一拨叉脚和第一滑动套筒，第二拨叉具有第二拨叉脚和第二滑动套筒；第一滑动套筒与第二滑动套筒同心地安装在所述拨叉轴上，并且所述第一滑动套筒与所述第二滑动套筒在所述拨叉轴轴线方向上部分地重合。该同心并且部分重合的构造使得互锁销能够通过移动有选择地锁定拨叉之一。

更优选地，第一滑动套筒具有第一销孔和第一开口，所述第一销孔和第一开口在该第一滑动套筒的周向上相对置；所述第二滑动套筒具有第二销孔和第二开口，所述第二销孔和第二开口在该第二滑动套筒的周向上相对置；并且，当所述第一滑动套筒和所述第二滑动套筒安装在所述拨叉轴上时，所述第一滑动套筒的第一销孔面对所述第二滑动套筒的第二开口，并且所述第一滑动套筒的第一开口面对所述第二滑动套筒的第二销孔。通过一个拨叉的销孔与另一拨叉的开口相重叠配合，使得互锁销得以穿过一拨叉的销孔并锁定该拨叉，并可穿过另一拨叉的开口但并不锁定该拨叉。由此可以通过对拨叉的简单加工而实现方便并可靠的锁定。

在本发明的一个实施方式中，第一摆臂销和第二摆臂销具有相同的摆臂销轴线，并且该摆臂销轴线与所述摆臂轴轴线平行；所述互锁销的互锁销轴线与所述摆臂销轴线相互平行地间隔开，并且都位于与拨叉轴轴线相垂直的平面内；并且，所述互锁销轴线与所述摆臂销轴线相距大约2mm。这样的特种有利于在操作摆臂时不费力地移动互锁销，并且能够减缓互锁销、摆臂销与各销孔壁的摩擦损坏速度。

为了提供操作反馈并且将拨叉保持在目标位置，优选在所述拨叉轴上设置有多个沿周向延伸的凹槽，并且所述第一拨叉和所述第二拨叉内均设置至少一个孔，在所述孔内设置有弹簧和钢珠，所述钢珠在所述弹簧的压力下接触所述拨叉轴；并且当所述拨叉沿所述拨叉轴滑动时，所述钢珠能够进入和移出所述凹槽。

此外，本发明还提供了一种具有上述拨叉机构的变速箱，以及一种具有该变速箱的拖拉机。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的拨叉机构及相关齿轮组的透视图；

图2是透视图，其仅示出了图1中的拨叉机构；

图3A和图3B分别示出了第一拨叉和第二拨叉的透视图；

图4是该拨叉机构的沿着拨叉轴轴线和互锁销轴线所确定平面的剖视图；

图5是该拨叉机构沿着垂直于互锁销轴线的平面的剖视图；

图6是该拨叉机构沿着垂直于拨叉轴轴线的平面的剖视图。

1 摆臂轴

2 摆臂

21 第一摆臂销

22 第二摆臂销

3 拨叉轴

31 凹槽

4 第一拨叉

41 第一拨叉脚

42 第一滑动套筒

43 第一销孔

44 第一开口

5 第二拨叉

51 第二拨叉脚

52 第二滑动套筒

53 第二销孔

54 第二开口

6 齿轮组

7 互锁销

8 弹簧

9 钢珠

具体实施方式

在对任何实施例进行详细说明之前，应当理解的是，本发明的应用不限于下面描述中提出或在下面附图中图示的构造的细节和部件的布置。本发明能够具有其他实施例和被以各种方式实施或执行。本发明的进一步的实施例可以包括一个或多个从属权利要求的特征的任何组合，并且这样的特征可以被集合地或单独地结合到任何独立权利要求中。

变速器也称为变速箱。采用齿轮传动的有级式变速器通常具有若干个定值传动比，并且通过换档机构来拨动齿轮或啮合套来改变传动比。

图1是根据本发明的一个实施方式的拨叉机构及相关齿轮组的透视图，该图省略了变速箱的壳体以及其他齿轮组。鉴于省略的构造为本领域技术人员所知并且与本发明的要点并不相关，本文在此不作赘述。

如图1所示，齿轮组6是由安装在同一根旋转轴上的多个齿轮组成，这些齿轮与相邻旋转轴上的齿轮相啮合。在使用啮合套或同步器等接合机构的情况下，使用者通过换档机构选择多个齿轮的其中之一与该旋转轴接合，而其他齿轮则在该旋转轴上空转。当一个齿轮与该旋转轴接合之后，则能够在该旋转轴和相邻的旋转轴之间传递扭矩。在此，换档机构包括安装在拨叉轴3上的第一拨叉4和第二拨叉5。这两个拨叉可以沿拨叉轴3滑动，并且分别可拨动一个接合机构，如啮合套或同步器，来实现换档。在实际操作中，操作者的一次换档操作只允许移动一个拨叉，从而在一个时刻只允许将一个齿轮与轴相接合。为此，本发明设置有互锁机构来满足这样的要求，下文将对该互锁机构进行详细描述。为驱动第一拨叉4和第二拨叉5而设置有摆臂轴1和安装在其上的摆臂2。通常，摆臂轴1可以沿其轴线(即摆臂轴轴线)移动以及围绕摆臂轴轴线转动，并带动其上的摆臂2移动或转动。当然，本领域技术人员也可以采用对摆臂的其他常用驱动方式。在摆臂2上设置有两个摆臂销，如图4所示，即第一摆臂销21和第二摆臂销22。这两个摆臂销的具有相同的轴线，即摆臂销轴线，其与摆臂轴轴线平行，并且与拨叉轴3的轴线(即拨叉轴轴线)垂直。

拨叉轴3是固定地安装在变速箱内的轴。其主要任务是引导第一拨叉4和第二拨叉5在其上滑动，以实现换档。在该拨叉轴3的大致中间位置处设置有互锁销孔，在该孔内容纳有互锁销7，该互锁销能够在互锁销孔内滑动；并且，该互锁销的长度大致等于第一摆臂销21和第二摆臂销22的相对端部之间的距离，从而能能够被夹持在第一摆臂销21和第二摆臂销22之间并被二者之一推动。该互锁销7的作用即在摆臂2的操作下，有选择地与第一拨叉4或第二拨叉5相接合，从而将被接合的拨叉与拨叉轴锁定在一起，而使得另一个拨叉可以在摆臂的带动下移动。

为了实现这一功能，本发明的一个实施例中的拨叉采用了如图3A和图3B所示的构造。如图3A所示，第一拨叉4具有用于拨动接合机构的第一拨叉脚41，以及能够引导该第一拨叉沿拨叉轴滑动的第一滑动套筒42；在该第一滑动套筒42上设置有圆形的第一销孔43和细长的第一开口44，二者在该第一滑动套筒42的周向上相对置，也就是说，第一销孔的中心和第一开口的中心线在第一滑动套筒的圆周上相隔180度。其中，第一销孔43的尺寸适于互锁销7进入其中，第一开口44的尺寸适于互锁销7的端部穿过该开口并在其内移动。

如图3B所示，第二拨叉5具有用于拨动另一接合机构的第二拨叉脚51，以及能够引导其沿拨叉轴滑动的第二滑动套筒52。该第二滑动套筒的内径适于与拨叉轴3相配合，其外径适于与第一滑动套筒42的内径相配合。也就是说，该第二滑动套筒52适于与第一滑动套筒42同心地装配在拨叉轴3上，图5和图6通过剖视图示出了这种装配关系。在该第二滑动套筒52上设置有圆形的第二销孔53和细长的第二开口54，二者在该第二滑动套筒52的周向上相对置。该“对置”可以理解为，第二销孔的中心和第二开口的中心线在第二滑动套筒的圆周上相隔180度。并且，第二销孔53的尺寸适于互锁销7进入其中，第二开口54的尺寸适于互锁销7的端部穿过并在其内移动。

参照图4、图5和图6，当第一拨叉4和第二拨叉5安装在拨叉轴上时，第一滑动套筒42和第二滑动套筒52在轴向上部分重叠，第一销孔43面对第二开口54且二者贯通，并且第一开口44面对第二销孔53并与之贯通。也就是说，第一销孔43和第二开口54在拨叉轴3的径向上至少部分重合并因而在该径向上贯通，并且第一开口44和第二销孔53在拨叉轴3的径向上至少部分重合并因而在该径向上贯通。

当摆臂2处于图4所示的位置时，第二摆臂销22进入第一销孔，并且互锁销7的与第二摆臂销22相对的一端进入第二开口；同时，第一摆臂销21位于第一开口内，并且互锁销7的与第一摆臂销21相对的一端进入第二销孔。在此状态下，如果摆臂2发生摆动，则第二摆臂销22会带动第一拨叉4沿拨叉轴3滑动，而第二拨叉5则因被互锁销7锁定在拨叉轴3上而固定不动。

当需要滑动第二拨叉5时，操作者只要沿摆臂轴轴线方向(图4中向下的方向)移动摆臂2，使互锁销7在第一摆臂销21的推动下进入第二开口54和第一销孔43，该第一摆臂销21自身进入第一开口44和第二销孔53，并且第二摆臂销22向图中下方运动并退出第一销孔43.则第一拨叉4被互锁销7锁定在拨叉轴3上，而第二拨叉5能够在第一摆臂销21的带动下沿拨叉轴3滑动。

图6示出了本发明的一个实施例中的优化设置。当本发明的拨叉机构被频繁操作时，互锁销以及第一和第二摆臂销会频繁接触第一和第二销孔，而使得互锁销、第一和第二摆臂销会、以及第一和第二销孔的壁之间因频繁接触而发生磨损，从而导致拨叉在拨叉轴上偏离目标位置，不能顺利换档。图6所示的构造用于减轻这种磨损和位置偏差。具体来说，将互锁销7的互锁销轴线设置成与摆臂销轴线相互平行且间隔开，并且将互锁销轴线和摆臂销轴线都设置在与拨叉轴轴线相垂直的平面内。这样偏心地设置互锁销和摆臂销能够避免互锁销和摆臂销接触并磨损第一或第二销孔的同一位置，从而减缓磨损速度。互锁销轴线和摆臂销轴线的偏心距离为d，该偏心距离可根据使用情况来确定，例如，本发明中的偏心距离被优选设定为2mm。

当拨叉被拨动到目标位置并实现目标传动比之后，通常需要向操作者反馈拨叉已到位、换档操作已完成的信号，并且需要将拨叉保持在目标位置。本发明采用如图5所示的构造实现上述功能需求。如该图所示，在拨叉轴3上对应于第一拨叉4和第二拨叉5的换档操作目标位置设置有凹槽31，该凹槽可以是沿拨叉轴整个圆周延伸的环形凹槽，也可以是只占拨叉轴部分周向角度的非环形凹槽；并且凹槽的数量根据各拨叉的需要停留的目标位置而确定。在各拨叉中设置有细长孔，孔的轴线垂直于拨叉轴轴线。在孔内设置有弹簧8和钢珠9。弹簧8被预设压应力，从而将钢珠9推向拨叉轴。这样，每当拨叉到达换档操作的目标位置时，钢珠会在弹簧的推动下进入凹槽31，这样一方面提供操作反馈，另一方面提供了将拨叉保持在目标位置的约束力。

本发明的拨叉机构可以用与各种车辆的变速箱，尤其是用于农业机械，例如拖拉机的变速箱。

Claims (10)

1.一种用于变速箱的拨叉机构，包括：

拨叉轴(3)，该拨叉轴具有沿径向贯穿该拨叉轴的互锁销孔；

第一拨叉(4)，所述第一拨叉(4)能够沿所述拨叉轴(3)滑动；

第二拨叉(5)，所述第二拨叉(5)能够沿所述拨叉轴(3)滑动；

摆臂轴(1)，所述摆臂轴(1)的摆臂轴轴线与所述拨叉轴(3)的拨叉轴轴线垂直；

摆臂(2)，所述摆臂安装在所述摆臂轴(1)上，并且能够沿摆臂轴轴线方向移动以及围绕该摆臂轴轴线转动，所述摆臂(2)具有第一摆臂销(21)和第二摆臂销(22)；

互锁销(7)，该互锁销设置在所述拨叉轴(3)的所述互锁销孔内，并且位于所述第一摆臂销(21)和第二摆臂销(22)之间；

所述拨叉机构被如此构造，当所述摆臂(2)沿所述摆臂轴轴线方向移动时，所述第一摆臂销(21)和第二摆臂销(22)的其中之一接触并推动所述互锁销(7)，使该互锁销(7)将所述第一拨叉(4)和第二拨叉(5)的其中之一与所述拨叉轴(3)锁定在一起，并且第一摆臂销(21)和第二摆臂销(22)的其中另一个接合第一拨叉(4)和第二拨叉(5)中的另一个；当所述摆臂(2)围绕所述摆臂轴轴线转动时，所述摆臂(2)带动所述第一拨叉(4)和第二拨叉(5)中的所述另一个平移。

2.根据权利要求1所述的拨叉机构，其中，

所述第一拨叉具有第一拨叉脚(41)和第一滑动套筒(42)；

所述第二拨叉具有第二拨叉脚(51)和第二滑动套筒(52)；

所述第一滑动套筒(42)与所述第二滑动套筒(52)同心地安装在所述拨叉轴(3)上，并且所述第一滑动套筒(42)与所述第二滑动套筒(52)在所述拨叉轴轴线方向上部分地重合。

3.根据权利要求2所述的拨叉机构，其中，

所述第一滑动套筒(42)具有第一销孔(43)和第一开口(44)，所述第一销孔(43)和第一开口(44)在该第一滑动套筒的周向上相对置；

所述第二滑动套筒(52)具有第二销孔(53)和第二开口(54)，所述第二销孔(53)和第二开口(54)在该第二滑动套筒的周向上相对置；并且，

当所述第一滑动套筒(42)和所述第二滑动套筒(52)安装在所述拨叉轴(3)上时，所述第一滑动套筒(42)的第一销孔(43)面对所述第二滑动套筒(52)的第二开口(54)，并且所述第一滑动套筒(42)的第一开口(44)面对所述第二滑动套筒(52)的第二销孔(53)。

4.根据权利要求3所述的拨叉机构，其中，

所述第一摆臂销(21)和第二摆臂销(22)具有相同的摆臂销轴线，并且该摆臂销轴线与所述摆臂轴轴线平行。

5.根据权利要求4所述的拨叉机构，其中，

所述互锁销的互锁销轴线与所述摆臂销轴线相互平行地间隔开，并且都位于与拨叉轴轴线相垂直的平面内。

6.根据权利要求5所述的拨叉机构，其中，

所述互锁销轴线与所述摆臂销轴线相距大约2mm。

7.根据上述权利要求之一所述的拨叉机构，其中，

所述拨叉轴上设置有多个沿周向延伸的凹槽(31)，

所述第一拨叉(4)和所述第二拨叉(5)内均设置至少一个孔，在所述孔内设置有弹簧(8)和钢珠(9)，所述钢珠(9)在所述弹簧(8)的压力下接触所述拨叉轴(3)；并且当所述拨叉沿所述拨叉轴(3)滑动时，所述钢珠(9)能够进入和移出所述凹槽(31)。

8.根据权利要求1所述的拨叉机构，其中，

所述拨叉轴(3)固定在所述变速箱的箱体上。

9.一种变速箱，具有如上述权利要求之一所述拨叉机构。

10.一种拖拉机，具有如权利要求9所述的变速箱。