CN108413022A - 换挡机构及工程机械用变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换挡机构及工程机械用变速箱，换挡机构包括换挡器壳体，换挡器壳体内设有选挡装置和进挡装置；选挡装置包括选挡杆，选挡杆上设有换挡扇形齿轮，选档杆可相对换挡扇形齿轮轴向移动且选档杆与换挡扇形齿轮同步转动；进挡装置包括进挡杆，进挡杆上设有与换挡扇形齿轮啮合的齿条；选挡杆连接有推动其沿其轴向移动的第一驱动装置，进挡杆连接有驱动其沿其轴向移动的第二驱动装置；选挡杆上固定有调速拨头，还包括检测调速拨头位置的检测反馈装置。工程机械用变速箱，包括变速器本体、上述换挡机构及换向齿轮箱。换挡机构能够用程序控制替代原人工换挡，有效的减少操作者的危险，提高对换挡时机的把控，保证挂挡的可靠性，延长使用寿命。

Description

换挡机构及工程机械用变速箱

技术领域

本发明涉及变速箱领域，尤其涉及换挡机构及工程机械用变速箱。

背景技术

工程机械以前多采用汽车变速箱，人工操作，因为作业的特殊性，经常发生闷车故障，人工操作危险性很大，曾经造成重大伤人事故。因此，迫切需要一种能够提供自动换挡，代替原操作手柄。现有变速箱的反转只有低速，无法满足使用中对高速反转的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种辅助控制变速箱进行换挡的工程机械用变速箱的换挡机构。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：换挡机构，包括换挡器壳体，所述换挡器壳体内设有选挡装置和进挡装置；所述选挡装置包括选挡杆，所述选挡杆上设有换挡扇形齿轮，所述选档杆可相对所述换挡扇形齿轮轴向移动且所述选档杆与所述换挡扇形齿轮同步转动；所述进挡装置包括进挡杆，所述进挡杆上设有与所述换挡扇形齿轮啮合的齿条；所述选挡杆连接有推动其沿其轴向移动的第一驱动装置，所述进挡杆连接有驱动其沿其轴向移动的第二驱动装置；所述选挡杆上固定有调速拨头，还包括检测所述调速拨头位置的检测反馈装置。

作为优选的技术方案，所述检测反馈装置包括固定在所述调速拨头上的开关感应板，所述换挡器壳体内设有与所述开关感应板相匹配的接近开关单元。

作为优选的技术方案，所述接近开关单元包括位于所述选挡轴轴线上的第一接近开关、第二接近开关和第三接近开关，所述第二接近开关和所述第三接近开关分别位于所述第一接近开关的两侧，还包括第四接近开关和第五接近开关，所述第四接近开关和所述第五接近开关的连线垂直于所述选挡轴的轴线且所述第四接近开关和所述第五接近开关分别位于所述第一接近开关的两侧。

作为优选的技术方案，所述第一驱动装置包括选档气缸，所述选档气缸内设有与所述选档杆连接的选档活塞，所述选档气缸上设有第一开关阀和第二开关阀，所述选档活塞位于所述第一开关阀和所述第二开关阀之间。

作为优选的技术方案，所述第二驱动装置包括分别位于所述进挡杆两端的第一进挡气缸和第二进挡气缸，所述进档杆的两端分别伸入所述第一进挡气缸和所述第二进挡气缸内；所述第一进挡气缸内设有第一进挡活塞，所述第一进挡气缸远离所述进档杆的一端设有第三开关阀；所述第二进挡气缸内设有第二进挡活塞，所述第二进挡气缸远离所述进档杆的一端设有第四开关阀。

作为优选的技术方案，所述进挡杆上设有两导向限位槽，所述换挡器壳体内设有两导向限位柱，所述导向限位柱伸入所述导向限位槽内。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种具有辅助换挡且能高速正反转的工程机械用变速箱。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：工程机械用变速箱，包括变速器本体，上设有控制所述变速器本体内换挡装置的换挡机构，所述换挡机构上述任一实施方式中的换挡机构；所述变速器本体的输入轴连接有换向齿轮箱。

作为优选的技术方案，所述换向齿轮箱包括同轴设置在换向齿轮箱壳体上的的输入轴和输出轴，所述输入轴上套装有驱动齿轮，所述输出轴上转动设有换向齿轮，所述驱动齿轮和所述换向齿轮通过换向齿轮组传动；所述输出轴上设有同步器，还包括拨动所述同步器与所述驱动齿轮啮合或与所述换向齿轮啮合的拨叉，所述拨叉连接有气动控制装置。

作为优选的技术方案，所述气动控制装置包括换向气缸，所述换向气缸内设有换向活塞，所述换向活塞与所述拨叉连接。

由于采用了上述技术方案，采换挡机构能够用程序控制替代原人工换挡，可以有效的减少操作者的危险，同时由于采用程序控制可提高对变速箱的感知及换挡时机的把控，保证挂挡的可靠性，有利于延长设备的使用寿命。换挡机构、换向齿轮箱、变速器本体均设计为分总成部件，便于工程机械用户(无专业人员)的维修及更换；制作成本低，使用此产品无需对操作者进行变速箱挂挡培顺，只需熟悉设备按钮功能即可上岗，远程操作，安全性极高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是换挡机构的三维图；

图2是换挡机构的主视图；

图3是图2中A-A向剖视图；

图4是图2中B-B向剖视图；

图5是图2的后视图；

图6是工程机械用变速箱的整体结构图；

图7是换向齿轮箱的结构示意图；

图8是图7中C-C向剖视图；

图9是图7中D-D向剖视图；

图10换向齿轮箱的三维结构示意图；

图11是换向齿轮箱的内部传动关系的三维结构示意图。

图中：1-换挡器壳体；2-进挡装置；21-第一进挡气缸；22-第二进挡气缸；23-进挡杆；24-导向限位柱；25-第四开关阀；26-导向限位槽；27-第一进挡活塞；28-第二进挡活塞；29-第三开关阀；3-检测反馈装置；31-第五接近开关；32-第二接近开关；33-第一接近开关；34-第四接近开关；35-第三接近开关；36-开关感应板；4-选档装置；41-选档气缸；42-选档活塞；43-选档杆；44-换挡扇形齿轮；45-第一开关阀；46-第二开关阀；5-调速拨头；6-换向齿轮箱；61-输出轴；62-输入轴；63-换向气缸；64-换向齿轮；65-驱动齿轮；66-同步器；67-拨叉；68-滑动导向轴；69-转接件；610-换向齿轮组；7-变速器本体。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4和图5所示，换挡机构，包括换挡器壳体1，所述换挡器壳体1内设有选挡装置4、进挡装置2和检测反馈装置3。所述选挡装置4包括选挡杆43，所述选挡杆43上设有换挡扇形齿轮44，所述选档杆43与所述换挡扇形齿轮通过键和键槽连接，键的延伸方向与所述选档杆43的轴向相同，所述选档杆43可相对所述换挡扇形齿轮44轴向移动且所述选档杆43与所述换挡扇形齿轮44同步转动。所述选挡杆43连接有推动其沿其轴向移动的第一驱动装置，所述第一驱动装置包括选档气缸41，所述选档气缸41内设有与所述选档杆43连接的选档活塞42，所述选档气缸41上设有第一开关阀45和第二开关阀46，所述选档活塞42位于所述第一开关阀45和所述第二开关阀46之间。通过控制第一开关阀45和第二开关阀46的开启可驱动选档杆43沿其轴向移动。

所述进挡装置2包括进挡杆23，所述进挡杆23上设有与所述换挡扇形齿轮44啮合的齿条；进档杆23滑动设置在换挡器壳体1内，为了保证进挡杆23移动的精确性，所述进挡杆23上设有两导向限位槽26，所述换挡器壳体1内设有两导向限位柱24，所述导向限位柱24伸入所述导向限位槽26内。进档杆43的轴向移动可驱动换挡扇形齿轮44摆动，进而实现选档杆43的转动。所述进挡杆23连接有驱动其沿其轴向移动的第二驱动装置；所述第二驱动装置包括分别位于所述进挡杆23两端的第一进挡气缸21和第二进挡气缸22，所述进档杆23的两端分别伸入所述第一进挡气缸21和所述第二进挡气缸22内。所述第一进挡气缸21内设有第一进挡活塞27，所述第一进挡气缸21远离所述进档杆23的一端设有第三开关阀29；所述第二进挡气缸22内设有第二进挡活塞28，所述第二进挡气缸22远离所述进档杆23的一端设有第四开关阀25。通过分别控制第一进挡气缸21和所述第二进挡气缸22的进排气，通过第一进挡活塞27或第二进挡活塞28可推动进档杆23的沿其轴向移动。

所述选挡杆43上固定有调速拨头5，调速拨头5直接作用在变速器的换挡装置上，进挡装置2和选档装置4共同作用实现调速拨头5的调速动作，检测反馈装置3检测所述调速拨头5的位置，配合控制系统实现换挡控制。所述检测反馈装置包括固定在所述调速拨头5上的开关感应板36，所述换挡器壳体1内设有与所述开关感应板36相匹配的接近开关单元，所述接近开关单元包括位于所述选挡轴43轴线上的第一接近开关33、第二接近开关32和第三接近开关35，所述第二接近开关32和所述第三接近开关35分别位于所述第一接近开关33的两侧，还包括第四接近开关34和第五接近开关31，所述第四接近开关34和所述第五接近开关31的连线垂直于所述选挡轴43的轴线且所述第四接近开关34和所述第五接近开关31分别位于所述第一接近开关33的两侧。其中，第一接近开关33为空挡开关，第二接近开关32、所述第三接近开关35、第四接近开关34和第五接近开关31共同配合实现档位检测反馈。

工程机械用变速箱，如图6所示，包括变速器本体7，变速器本体7的换挡装置由上述的换挡机构进行控制。调速拨头5伸出换挡器壳体1并伸入变速器本体7内，变速器本体内设置有调整变速器本体7档位的换挡装置上。采用选档气缸41、第一进挡气缸21和第二进挡气缸22三个气缸执行变速器本体7的变档操作动作，选档气缸41、第一进挡气缸21和第二进挡气缸22由PLC系统进行控制，PLC系统通过检测反馈装置3检测换挡机构执行件的位置讯号，档位给定讯号等，以此判断位置状态后，采用程序设计在合适的时机输出讯号驱动气缸执行，并检测执行的结果回馈给PLC，完成动作或再次执行或纠错后再执行，控制精确，适合在工程机械的恶劣环境下工作。

为了实现变速器本体7的高速正反转，所述变速器本体7的输入轴连接有换向齿轮箱6。如图7、图8、图9、图10和图11所示，所述换向齿轮箱6包括同轴设置的输入轴62和输出轴61，输入轴62与离合器连接，输出轴61与变速器本体7连接。所述输入轴62上套装有驱动齿轮65，所述输出轴61上转动设有换向齿轮64，所述驱动齿轮65和所述换向齿轮64通过换向齿轮组610传动；所述输出轴61上设有同步器66，还包括拨动所述同步器66与所述驱动齿轮65啮合或与所述换向齿轮64啮合的拨叉67，还包括滑动导向轴68，拨叉67滑动设置在滑动导向轴68上。所述拨叉67连接有气动控制装置，所述气动控制装置包括换向气缸63，所述换向气缸63内设有换向活塞，所述换向活塞与所述拨叉67通过转接件69进行连接。换向气缸63设有两个进排气阀，换向活塞位于两个进排气阀之间，通过控制两个进排气阀的进气或排气实现换向活塞的驱动，通过驱动换向活塞的移动实现拨叉67沿输出轴61的轴向自动，进而实现输出轴61转向的调整，即当同步器66与驱动齿轮65啮合时，变速器本体7正转；当同步器66与换向齿轮64啮合时，变速器本体7反转。由于变速器具有多个档位的转速输出，故本申请中的变速箱可实现低高速的正转或反转。在变速器本体7与动力输入部件离合器之间设置换向齿轮箱6，用换向气缸63执行正反转动作，也是用PLC系统采集讯号后在合适的时机执行。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.换挡机构，其特征在于：包括换挡器壳体，所述换挡器壳体内设有选挡装置和进挡装置；所述选挡装置包括选挡杆，所述选挡杆上设有换挡扇形齿轮，所述选档杆可相对所述换挡扇形齿轮轴向移动且所述选档杆与所述换挡扇形齿轮同步转动；所述进挡装置包括进挡杆，所述进挡杆上设有与所述换挡扇形齿轮啮合的齿条；所述选挡杆连接有推动其沿其轴向移动的第一驱动装置，所述进挡杆连接有驱动其沿其轴向移动的第二驱动装置；所述选挡杆上固定有调速拨头，还包括检测所述调速拨头位置的检测反馈装置。

2.如权利要求1所述的换挡机构，其特征在于：所述检测反馈装置包括固定在所述调速拨头上的开关感应板，所述换挡器壳体内设有与所述开关感应板相匹配的接近开关单元。

3.如权利要求2所述的换挡机构，其特征在于：所述接近开关单元包括位于所述选挡轴轴线上的第一接近开关、第二接近开关和第三接近开关，所述第二接近开关和所述第三接近开关分别位于所述第一接近开关的两侧，还包括第四接近开关和第五接近开关，所述第四接近开关和所述第五接近开关的连线垂直于所述选挡轴的轴线且所述第四接近开关和所述第五接近开关分别位于所述第一接近开关的两侧。

4.如权利要求1所述的换挡机构，其特征在于：所述第一驱动装置包括选档气缸，所述选档气缸内设有与所述选档杆连接的选档活塞，所述选档气缸上设有第一开关阀和第二开关阀，所述选档活塞位于所述第一开关阀和所述第二开关阀之间。

5.如权利要求1所述的换挡机构，其特征在于：所述第二驱动装置包括分别位于所述进挡杆两端的第一进挡气缸和第二进挡气缸，所述进档杆的两端分别伸入所述第一进挡气缸和所述第二进挡气缸内；所述第一进挡气缸内设有第一进挡活塞，所述第一进挡气缸远离所述进档杆的一端设有第三开关阀；所述第二进挡气缸内设有第二进挡活塞，所述第二进挡气缸远离所述进档杆的一端设有第四开关阀。

6.如权利要求5所述的换挡机构，其特征在于：所述进挡杆上设有两导向限位槽，所述换挡器壳体内设有两导向限位柱，所述导向限位柱伸入所述导向限位槽内。

7.工程机械用变速箱，其特征在于：包括变速器本体，所述变速器本体上设有控制所述变速器本体内换挡装置的换挡机构，所述换挡机构是权利要求1至6中任一项所述的换挡机构；所述变速器本体的输入轴连接有换向齿轮箱。

8.如权利要求7所述的工程机械用变速箱，其特征在于：所述换向齿轮箱包括同轴设置在换向齿轮箱壳体上的的输入轴和输出轴，所述输入轴上套装有驱动齿轮，所述输出轴上转动设有换向齿轮，所述驱动齿轮和所述换向齿轮通过换向齿轮组传动；所述输出轴上设有同步器，还包括拨动所述同步器与所述驱动齿轮啮合或与所述换向齿轮啮合的拨叉，所述拨叉连接有气动控制装置。

9.如权利要求8所述的工程机械用变速箱，其特征在于：所述气动控制装置包括换向气缸，所述换向气缸内设有换向活塞，所述换向活塞与所述拨叉连接。