一种变速箱液压换挡机构、换挡方法及变速箱与流程

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1.本发明属于变速箱技术领域，具体涉及一种变速箱液压换挡机构。

背景技术：

2.现有的变速箱液压换挡机构中，执行换挡动作的油缸通过油缸的活塞杆带动拨叉，进而推动啮合套（或同步器）与换挡齿轮相结合进行档位变换及动力切换。换挡时，依靠与缸筒连接的油管泵入及泵出液压油，控制油缸活塞杆的伸缩实现换挡。现有换挡机构，在通过液压控制进行换挡时，换挡油缸只能实现两个机械位置，使变速箱获得高低两个速度挡位，无法实现空档。
3.随着近年来新能源动力的发展，电力作为清洁能源在工程机械上得到逐步推广，动力源有由燃油发动机驱动向电机驱动的发展趋势。现有采用液压油缸换挡结构的变速箱用于新能源电机驱动的越野轮胎起重机时，由于没有空挡，停车时主电机不能工作，上车进行起吊工作，需要额外配置一个辅助电机，因此整车成本高，性价比没有优势。

技术实现要素：

4.针对上述现有问题，本发明旨在提供一种具有自动回中位，提供空挡功能的变速箱液压换挡机构。在变速箱切断外部换挡油源时，变速箱挡位自动脱开，回到空挡状态，从而可以解决越野轮胎起重机在不额外增加电机的前提下，使用当前主电机为上车吊装作业提供动力，降低整车成本，提高整车性价比，提高产品竞争力。
5.为了实现上述目的，本发明按以下技术方案实现：本发明第一方面公开了一种变速箱液压换挡机构，包括换挡齿轮、啮合套组件、拨叉、换挡油缸、弹簧对中机构；所述啮合套组件由啮合套和齿座组成；所述换挡齿轮转动支撑在输入轴上，所述齿座安装在输入轴上，所述啮合套安装在齿座上，所述拨叉连接于啮合套上；所述换挡油缸的缸筒平行于输入轴固定设置在壳体外，换挡油缸的活塞杆与拨叉相连，活塞杆能通过拨叉带动啮合套在齿座上滑动，使啮合套与换挡齿轮结合或者分离；在所述换挡油缸的两端各设有一组弹簧对中机构，用于带动拨叉拨动啮合套自动回到中间位置，使啮合套与换挡齿轮脱开。
6.在一些实施例中，第一组弹簧对中机构安装于壳体内孔中，第二组弹簧对中机构安装于缸筒上的端盖中。
7.在一些实施例中，所述第一组弹簧对中机构由固定座、导杆、弹簧、挡圈组成；所述固定座通过挡圈固定在壳体内孔中，中间具有环形轴肩结构的导杆的一端插装在固定座内孔中，另一端上套装有弹簧，弹簧同时安装在壳体内孔中；所述导杆与活塞杆相接触，活塞杆伸出后带动拨叉移动，伸出后的活塞杆同时带动导杆压缩弹簧。
8.在一些实施例中，所述第二组弹簧对中机构由弹簧座、弹簧、端盖组成；所述端盖通过螺栓与换挡油缸的缸筒相连，所述弹簧座套装在活塞杆上，弹簧套装在弹簧座上，同时安装在端盖内孔中；所述活塞杆收缩后带动弹簧座压缩弹簧。
9.在一些实施例中，所述换挡油缸的缸筒两端密封，活塞杆贯穿于缸筒中，靠近拨叉那一端的缸筒端面安装有密封轴套，位于缸筒内腔的活塞杆上设置有将缸筒内腔分隔为两个油腔的活塞；缸筒上设置有两路油孔，两路油孔分别对应一个油腔；当换挡油缸的两个油腔均切断油源时，换挡油缸的活塞杆在左右两端两组弹簧对中机构的弹簧力的平衡作用下，带动拨叉拨动啮合套自动回到中间位置，使啮合套与左、右侧换挡齿轮脱开。
10.在一些实施例中，所述换挡齿轮有两个，所述啮合套组件位于两个换挡齿轮之间；所述换挡齿轮通过轴承连接于输入轴上；所述换挡齿轮由动力输出齿和换挡齿构成，所述换挡齿靠近啮合套组件，当啮合套滑动后与换挡齿和齿座共同啮合后，来自输入轴的动力传递给换挡齿轮，通过输出齿将动力向外部中间齿输出。
11.在一些实施例中，所述啮合套通过花键套装在齿座上，动力自输入轴输入，输入轴带动啮合套组件同步转动；所述啮合套的环形外侧面为凹型面，所述拨叉下部的叉型杆布置在凹型面中，两者之间滑动摩擦配合，使得拨叉能够带动啮合套轴向运动，不能够跟随齿合套转动。
12.在一些实施例中，所述弹簧对中机构上还设有检测挡位信号的接近开关，换挡时，活塞杆伸缩，活塞杆处于运动方向侧的端部直接或通过导杆间接与接近开关相接触，接近开关受到挤压后传出挡位已接合的信号。
13.本发明第二方面公开了一种变速箱液压换挡方法，该换挡方法如下：动力自输入轴输入，输入轴带动啮合套组件同步转动：当控制压力油进入换挡油缸的油腔进行高或低速换挡时，由于缸筒固定，活塞杆相对于缸筒伸缩，通过拨叉带动啮合套与待换入挡位所对应的换挡齿轮相结合，动力传递给换入挡位齿轮，然后再经过中间齿的啮合运动，将动力最终传递至输出轴；当换挡油缸切断所有油源时，换挡油缸的活塞杆在左右两端两组弹簧对中机构的弹簧力的平衡作用下，带动拨叉拨动啮合套自动回到中间位置，使啮合套与左、右侧换挡齿轮脱开；左、右两侧换挡齿轮由于通过轴承连接于输入轴上，故输入轴的转动并不能传递至换挡齿轮，变速箱没有动力输出。
14.在一些实施例中，换挡时，活塞杆伸缩，活塞杆处于运动方向侧的端部直接或通过导杆间接与接近开关相接触，接近开关受到挤压后传出挡位已接合的信号；当液压换挡油缸的两个油腔均切断油源时，啮合套自动回到中间位置后，接近开关与活塞杆、导杆端部分离，接近开关没有信号输出。
15.本发明第三方面公开了一种变速箱，安装有上述的变速箱液压换挡机构。
16.与现有技术相比，本发明有益效果：提供一种具有自动回中位，提供空挡功能的变速箱液压换挡机构。在变速箱切断所有外部液压油源时，液压油缸自动由高挡或低挡位置回到中位，变速箱进入空挡状态，从而可以解决越野轮胎起重机在不额外增加电机的前提下，使用当前主电机为上车吊装作业提供动力，降低整车成本，提高整车性价比，提高产品竞争力。
附图说明
17.附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图
仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
18.在附图中：图1为本发明的变速箱液压换挡机构立体图；图2为本发明的变速箱液压换挡机构剖视图。
19.附图标识：1-接近开关，2-弹簧对中机构，3-拨叉；4-油孔，5-液压换挡油缸，6-油孔，7-弹簧对中机构，8-接近开关，9-输入轴，10-换挡齿轮，11-换挡齿轮，12-壳体，13-弹簧，14-固定座，15-挡圈，16-导杆，17-活塞杆，18-密封轴套，19-缸筒，20-活塞，21-螺栓，22-弹簧座，23-端盖，24-弹簧，25-齿座，26-啮合套，27-啮合套组件。
20.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，术语
ꢀ“
上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.如图1、图2所示，一种变速箱液压换挡机构，包括换挡齿轮10、11、啮合套组件27、拨叉3、液压换挡油缸5、两组弹簧对中机构2、7、接近开关1、8。啮合套组件27由啮合套26和齿座25组成，啮合套26通过花键套装在齿座25上。换挡齿轮10、11通过轴承连接于输入轴9上，啮合套组件27通过花键配合安输于输入轴9上，拨叉3连接于啮合套26上，液压换挡油缸5的缸筒19平行于输入轴固定设置在壳体12外，液压换挡油缸4的活塞杆17与拨叉3固定连接，活塞杆17能通过拨叉3带动啮合套26在齿座25上滑动，使啮合套26与换挡齿轮10、11结合或者分离。两组弹簧对中机构2、7分别安装在液压换挡油缸5的两端，一组通过固定挡圈15安装于壳体12内孔中，一组安装在通过螺栓21连接固定于缸筒19上的固定座23中。两个接近开关1、8通过螺纹联接分别安装在壳体12和端盖23上。
25.进一步的，换挡齿轮10、11有两个，啮合套组件27有一个，两个换挡齿轮10、11之间设置有啮合套组件27。换挡齿轮10、11由动力输出齿和换挡齿构成，换挡齿靠近啮合套组件27，当啮合套26滑动后与换挡齿和齿座25共同啮合后，来自输入轴9的动力传递给换挡齿轮，通过输出齿将动力向外部中间齿输出。
26.进一步的，液压换挡油缸5的缸筒19两端密封，活塞杆17贯穿于缸筒19中，靠近拨叉那一端的缸筒19端面安装有密封轴套18，位于缸筒19内腔的活塞杆17上设置有将缸筒19
内腔分隔为两个油腔的活塞20。缸筒19上设置有两路油孔4、6，一路连接于一个油腔，一路连接于另一个油腔。当液压换挡油缸5的两个油腔均切断油源时，液压换挡油缸5的活塞杆17在左右两端两组弹簧对中机构2、7的弹簧力的平衡作用下，带动拨叉3拨动啮合套26自动回到中间位置，使啮合套26与左、右侧换挡齿轮脱开。
27.进一步的，弹簧对中机构2、7有二组，其中一组弹簧对中机构2由固定座14、导杆16、弹簧13、挡圈15组成；固定座14通过挡圈15固定在壳体12内孔中，中间具有环形轴肩结构的导杆16一端插装在固定座14内孔中，另一端上套装有弹簧13，弹簧13同时安装在壳体12内孔中；导杆16与活塞杆17相接触，活塞杆17伸出后带动拨叉3移动，伸出后的活塞杆17同时带动导杆16压缩弹簧13。
28.第二组弹簧对中机构7由弹簧座22、弹簧24、端盖23组成；端盖23通过螺栓21与液压换挡油缸5的缸筒19相连，弹簧座22套装在活塞杆17上，弹簧24套装在弹簧座22上，同时安装在端盖23内孔中；活塞杆17收缩后带动弹簧座22压缩弹簧24。
29.进一步的，弹簧对中机构2、7外侧在壳体12或端盖23上还设有检测挡位信号的接近开关1、8。
30.进一步的，啮合套26通过花键套装在齿座25上，动力自输入轴9输入，输入轴9带动啮合套组件27同步转动；啮合套26的环形外侧面为凹型面，拨叉3下部的叉型杆布置在凹型面中，两者之间滑动摩擦配合，使得拨叉3能够带动啮合套26轴向运动，不能够跟随齿合套26转动。
31.以下给出上述变速箱液压换挡机构的换挡工作原理：继续参照图1、图2所示，本变速箱液压换挡机构工作时，动力自输入轴9输入，输入轴9带动啮合套组件27同步转动：当控制压力油进入液压换挡油缸5的一个确定油腔进行高（低）速换挡时，由于缸筒19固定，活塞杆17相对于缸筒19伸缩，通过拨叉3带动啮合套26与待换入挡位所对应的换挡齿轮10、11相结合，动力传递给换入挡位齿轮，然后再经过一系列中间齿的啮合运动，将动力最终传递至输出轴。换挡时，活塞杆17伸缩，活塞杆17处于运动方向侧的端部直接或通过导杆16间接与接近开关1、8相接触，接近开关1、8受到挤压后传出挡位已接合的信号。
32.当液压换挡油缸5的两个油腔均切断油源时，液压换挡油缸5的活塞杆17在左右两端两组弹簧对中机构2、7的弹簧力的平衡作用下，带动拨叉3拨动啮合套26自动回到中间位置，使啮合套26与左（右）侧换挡齿轮脱开。左、右两侧换挡齿轮10、11由于通过轴承连接于输入轴9上，故输入轴9的转动并不能传递至换挡齿轮10、11，变速箱没有动力输出。此时接近开关1、8与活塞杆17、导杆16端部分离，接近开关1、8没有信号输出。
33.综上，本发明提供了一种具有自动回中位，提供空挡功能的全新变速箱液压换挡机构。在变速箱切断所有外部液压油源时，液压油缸自动由高挡或低挡位置回到中位，变速箱进入空挡状态，从而可以解决越野轮胎起重机在不额外增加电机的前提下，使用当前主电机为上车吊装作业提供动力，降低整车成本，提高整车性价比，提高产品竞争力。
34.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
35.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例
中所包含的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合同样意味着处于本发明的保护范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的实施例中，本领域技术人员能够根据获知的技术方案和本技术所要解决的技术问题，以组合的方式来使用。
36.以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

技术特征：

1.一种变速箱液压换挡机构，其特征在于：包括换挡齿轮、啮合套组件、拨叉、换挡油缸、弹簧对中机构；所述啮合套组件由啮合套和齿座组成；所述换挡齿轮转动支撑在输入轴上，所述齿座安装在输入轴上，所述啮合套安装在齿座上，所述拨叉连接于啮合套上；所述换挡油缸的缸筒平行于输入轴固定设置在壳体外，换挡油缸的活塞杆与拨叉相连，活塞杆能通过拨叉带动啮合套在齿座上滑动，使啮合套与换挡齿轮结合或者分离；在所述换挡油缸的两端各设有一组弹簧对中机构，用于带动拨叉拨动啮合套自动回到中间位置，使啮合套与换挡齿轮脱开。2.根据权利要求1所述的一种变速箱液压换挡机构，其特征在于：第一组弹簧对中机构安装于壳体内孔中，第二组弹簧对中机构安装于缸筒上的端盖中。3.根据权利要求2所述的一种变速箱液压换挡机构，其特征在于：所述第一组弹簧对中机构由固定座、导杆、弹簧、挡圈组成；所述固定座通过挡圈固定在壳体内孔中，中间具有环形轴肩结构的导杆的一端插装在固定座内孔中，另一端上套装有弹簧，弹簧同时安装在壳体内孔中；所述导杆与活塞杆相接触，活塞杆伸出后带动拨叉移动，伸出后的活塞杆同时带动导杆压缩弹簧。4.根据权利要求2所述的一种变速箱液压换挡机构，其特征在于：所述第二组弹簧对中机构由弹簧座、弹簧、端盖组成；所述端盖通过螺栓与换挡油缸的缸筒相连，所述弹簧座套装在活塞杆上，弹簧套装在弹簧座上，同时安装在端盖内孔中；所述活塞杆收缩后带动弹簧座压缩弹簧。5.根据权利要求1所述的一种变速箱液压换挡机构，其特征在于：所述换挡油缸的缸筒两端密封，活塞杆贯穿于缸筒中，靠近拨叉那一端的缸筒端面安装有密封轴套，位于缸筒内腔的活塞杆上设置有将缸筒内腔分隔为两个油腔的活塞；缸筒上设置有两路油孔，两路油孔分别对应一个油腔；当换挡油缸的两个油腔均切断油源时，换挡油缸的活塞杆在左右两端两组弹簧对中机构的弹簧力的平衡作用下，带动拨叉拨动啮合套自动回到中间位置，使啮合套与左、右侧换挡齿轮脱开。6.根据权利要求1所述的一种变速箱液压换挡机构，其特征在于：所述换挡齿轮有两个，所述啮合套组件位于两个换挡齿轮之间；所述换挡齿轮通过轴承连接于输入轴上；所述换挡齿轮由动力输出齿和换挡齿构成，所述换挡齿靠近啮合套组件，当啮合套滑动后与换挡齿和齿座共同啮合后，来自输入轴的动力传递给换挡齿轮，通过输出齿将动力向外部中间齿输出。7.根据权利要求1所述的一种变速箱液压换挡机构，其特征在于：所述啮合套通过花键套装在齿座上，动力自输入轴输入，输入轴带动啮合套组件同步转动；所述啮合套的环形外侧面为凹型面，所述拨叉下部的叉型杆布置在凹型面中，两者之间滑动摩擦配合，使得拨叉能够带动啮合套轴向运动，不能够跟随齿合套转动。
8.根据权利要求1所述的一种变速箱液压换挡机构，其特征在于：所述弹簧对中机构上还设有检测挡位信号的接近开关，换挡时，活塞杆伸缩，活塞杆处于运动方向侧的端部直接或通过导杆间接与接近开关相接触，接近开关受到挤压后传出挡位已接合的信号。9.一种变速箱液压换挡方法，其特征在于：动力自输入轴输入，输入轴带动啮合套组件同步转动：当控制压力油进入换挡油缸的油腔进行高或低速换挡时，由于缸筒固定，活塞杆相对于缸筒伸缩，通过拨叉带动啮合套与待换入挡位所对应的换挡齿轮相结合，动力传递给换入挡位齿轮，然后再经过中间齿的啮合运动，将动力最终传递至输出轴；当换挡油缸切断所有油源时，换挡油缸的活塞杆在左右两端两组弹簧对中机构的弹簧力的平衡作用下，带动拨叉拨动啮合套自动回到中间位置，使啮合套与左、右侧换挡齿轮脱开；左、右两侧换挡齿轮由于通过轴承连接于输入轴上，故输入轴的转动并不能传递至换挡齿轮，变速箱没有动力输出。10.根据权利要求9所述一种变速箱液压换挡方法，其特征在于：换挡时，活塞杆伸缩，活塞杆处于运动方向侧的端部直接或通过导杆间接与接近开关相接触，接近开关受到挤压后传出挡位已接合的信号；当液压换挡油缸的两个油腔均切断油源时，啮合套自动回到中间位置后，接近开关与活塞杆、导杆端部分离，接近开关没有信号输出。11.一种变速箱，其特征在于：安装有权利要求1至8任一项所述的变速箱液压换挡机构。

技术总结

本发明公开了一种变速箱液压换挡机构、换挡方法及变速箱，其中，变速箱液压换挡机构包括换挡齿轮、啮合套组件、拨叉、换挡油缸、弹簧对中机构；啮合套组件由啮合套和齿座组成；换挡齿轮转动支撑在输入轴上，齿座安装在输入轴上，啮合套安装在齿座上，拨叉连接于啮合套上；换挡油缸的缸筒平行于输入轴固定设置在壳体外，换挡油缸的活塞杆与拨叉相连，活塞杆能通过拨叉带动啮合套在齿座上滑动，使啮合套与换挡齿轮结合或者分离；在换挡油缸的两端各设有一组弹簧对中机构，用于带动拨叉拨动啮合套自动回到中间位置，使啮合套与换挡齿轮脱开。本发明实现了在变速箱切断外部换挡油源时，变速箱挡位自动脱开，回到空挡状态。回到空挡状态。回到空挡状态。