[发明专利]具有单端致动的变速器换档机构

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种变速器换档机构，更具体地涉及一种具有单端 致动的三位变速器换档机构。

背景技术

机械，例如轮式装载机、公路汽车和越野汽车、自动平地机以及其它 重型建筑机械和采矿机械用于执行许多作业。为了有效地执行这些作业， 这些机械需要能通过变速器向一个或多个地面接合装置提供动力的动力 源。变速器必须设有一系列齿轮，以允许机械以不同的速度作业，同时保 持发动机在期望的运转范围内运转。为此，机械通常包括通过变矩器与发 动机相连的多级变速器。

为了产生机械所需的宽范围的变速比，多级变速器包括多个相互啮合 的齿轮和相应的通常公知为换档拨叉或换档杆的换档机构。各齿轮具有不 同的齿数，并且变速器的输出齿轮速比或速度取决于所接合的齿轮组。换 档机构用来选择性地使预定的齿轮组接合，这会产生期望的输出齿轮速比。 例如，换档机构通常可在三个位置之间运动，即：从选择第一齿轮组以形 成第一输出齿轮速比(例如高速)的第一位置，到没有任何齿轮接合的第 二位置(例如空档)，再到选择第二齿轮组以形成第二输出齿轮速比(例 如低速)的第三位置。

上述类型的换档机构通常以液力方式致动而在三个位置之间移动。具 体地说，各换档机构均包括位于一端的第一液力致动器和位于第二端的第 二液力致动器。为了使换档机构移动到第一位置，利用加压流体填充第一 液力致动器，同时第二液力致动器保持空置或排出加压流体。为了使换档 机构移动至第三位置，利用加压流体填充第二液力致动器，同时第一液力 致动器保持空置或排出加压流体。为了使换档机构移动至第二位置，可以 将加压流体从第一和第二液力致动器排出，从而允许一个或多个偏压弹簧 将换档机构移动到第二位置。然而，因为在换档机构的两端定位有多个致 动器以及使用偏压弹簧，所以这种构造复杂、昂贵且不可靠。

在授予Bennett等的美国专利No.6,484,600(′600专利)中描述了一 个简化上述换档机构设计并提高变速器可靠性的尝试。具体说来，′600专 利描述了一种仅在换档杆的一端具有致动器的变速箱。该致动器包括一对 活塞，该对活塞包括连接活塞(例如固定地连接至换档杆的活塞)和自由 活塞(例如沿换档杆自由滑动的活塞)。该对活塞将一孔分成三个单独腔 室，通过三个单独的流体线路向所述腔室选择性地供应压缩空气以使换档 杆在高速、低速和空档之间移动。换档杆的相对端在盲孔中自由移动。

为了实现高速，向三个腔室中的前两个腔室供应压缩空气，而不向第 三个腔室供应压缩空气。这致使固定活塞、自由活塞和换档杆沿一个方向 移动，直到换档杆到达一止挡并且正确的高速齿轮组被接合。为了实现低 速，向第三腔室而不向前两个腔室供应压缩空气。这致使固定活塞、自由 活塞和换档杆沿着与第一方向相对的第二方向移动，直到换档杆再次到达 一止挡并且正确的低速齿轮组被接合。为了实现空档，仅向第二腔室供应 压缩空气。这致使固定活塞和换档杆向一处于这两个停止位置中间的位置 移动，并且没有齿轮接合。

尽管′600专利的变速箱相比于典型的双致动器设计具有较少的部件， 但它仍然复杂、昂贵并且不可靠。具体的说，该变速箱仍需要太多的流体 供应线路，因为必须使阀元件与每个供应线路相关联以选择性地控制供应 至供应线路的压缩空气流，从而变速箱的部件成本可能过高。而且，这些 附加的部件增加控制复杂性并降低了变速箱的可靠性。此外，因为仅仅基 于压力平衡来实现空挡位置而没有任何硬止挡，可能会发生故障(例如， 齿轮的不期望接合或部分接合)。

本发明变速器旨在克服上述一个或多个问题。

发明内容

在一个方面中，本发明涉及一种用于变速器的换档机构，该变速器具 有第一齿轮组/组合和第二齿轮组。该换档机构包括杆部件和与该杆部件的 一端操作性地相连的液力致动器。该液力致动器构造成使杆部件在第一位 置、第二位置和第三位置之间移动，在该第一位置，第一齿轮组和第二齿 轮组都不接合来传递动力，在该第二位置，第一齿轮组(被)接合而传递 动力，而在该第三位置，第二齿轮组接合而传递动力。所述液力致动器包 括可滑动地连接至所述杆部件的第一活塞、固定地连接至所述杆部件的第 二活塞、以及构造成容纳所述第一和第二活塞以形成三个腔室的壳体。该 壳体仅有两个与所述三个腔室连通的流体管道。