CN113803463B - 煤矿防爆车辆行星式变速箱换挡及辅助制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于变速箱零部件及其操作技术领域，具体是一种煤矿防爆车辆行星式变速箱换挡及辅助制动装置。行星式变速箱，油泵与主阀块集成于一体，并且与换挡及卸荷装置均置于变速箱箱体内部。对于换挡部分，换挡固定轴一端固定在变速箱内部，另一端通过变速箱体侧面孔伸出变速箱，伸出变速箱外部的轴端通过换挡曲柄及换挡拉线与驾驶室操纵手柄连接。对于卸荷部分，安装于箱体内部的换挡固定轴上的卸荷拨片通过卸荷拉线经过与卸荷手柄同侧的箱体底部的孔引出箱体，连接于脚踏制动踏板上，从而实现车辆的辅助制动功能。其结构特点是变速箱换挡及辅助制动机构布置紧凑，节省空间，操作灵活方便。

Description

煤矿防爆车辆行星式变速箱换挡及辅助制动装置

技术领域

本发明属于变速箱零部件及其操作技术领域，具体是一种煤矿防爆车辆行星式变速箱换挡及辅助制动装置。

背景技术

现代汽车变速箱从换挡方式分为手动和自动挡变速箱两种，自动挡变速箱可根据车速自动进行换挡，适于路况平顺，行驶距离长，车辆运行平稳的工况。而煤矿井下路况复杂，路面起伏不平，松软湿滑，坡度大，这样需根据路况条件随时调整车辆挡位从而调整车速。增加车辆动力性，降低整车油耗及成本。因此，煤矿防爆车辆普遍采用的是手动挡变速箱。

煤矿防爆车辆手动挡变速箱基本是通过机械式或液力-机械联合控制来操纵变速箱，实现变速箱挡位的切换。其功能的实现主要通过变速箱本体齿轮、活塞、摩擦片，内置或外置于变速箱的主控阀，变速箱箱体外带的吸油泵，及箱体外控制主阀块阀芯位置的机械机构统一协调来实现挡位的切换。这样的变速箱操纵机构繁琐，在整车的布置上占用的空间比较大。而对于井下巷道狭窄，要求的外形尺寸比较小的车辆，该结构的变速箱就不太适合。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种煤矿防爆车辆行星式变速箱换挡及辅助制动装置。

本发明采取以下技术方案：一种煤矿防爆车辆行星式变速箱换挡及辅助制动装置，包括变速箱，所述的变速箱内设置有挡位控制阀、油泵主阀块以及行星变速箱本体齿轮，挡位控制阀和油泵主阀块的通道中设置有换挡导杆，换挡导杆设置在变速箱壳体上的换挡导杆导槽内，换挡导杆的端部设置有换挡卡块导槽，换挡卡块导槽嵌有卡块，卡块安装在换挡拨片上，换挡拨片安装在换挡固定轴上，换挡固定轴的端部与手柄过渡拨杆连接，手柄过渡拨杆通过换挡拉线与换挡手柄连接，换挡拨片中中底部加工有若干锯齿形齿牙，齿牙数目与变速箱挡位数目相同，并且换挡拨片套于换挡固定轴上，与换挡固定轴为过盈配合，随换挡固定轴的转动而转动，换挡拨片的锯齿形齿条与固定于变速箱箱体底部的拨片导销上的小销轴相啮合；所述的换挡拨片上连接有拨杆，拨杆的端部套有弹簧，弹簧的一端由安装于拨杆上的卡圈固定，另一端由拨杆端头安装的导向块固定，导向块外圈上设置有弧形倒角，所述的变速箱的轴端部上方位置安装有卡片，卡片通过卡片转轴固定于变速箱上，导向块的弧形倒角与卡片一侧接触连接，卡片对应接触位置同样设置有倒角，卡片底部设置有啮齿，导向块的移动带动卡片向下转动，卡片上的啮齿与行星变速箱本体齿轮中的P挡齿轮啮合。

进一步的，还包括制动踏板和变速箱卸荷拉线，制动踏板与变速箱卸荷拉线的一端连接，变速箱卸荷拉线的另一端为圆柱体结构，圆柱体卡入卸荷拨片对应的圆柱槽内，卸荷拨片外套于换挡固定轴上，与换挡固定轴为间隙配合，由变速箱卸荷拉线控制其可绕换挡固定轴转动，所述的换挡固定轴上设置有固定复位弹簧卡圈，固定复位弹簧卡圈的卡槽内与卸荷拨片复位弹簧的一端固定连接，卸荷拨片复位弹簧的另一端固定于卸荷拨片的卡槽内，所述的卸荷拨片为凸轮机构，卸荷拨片与油泵主阀块的卸荷阀杆接触连接。

进一步的，换挡固定轴伸出变速箱体外一端为圆柱形两端削扁结构，手柄过渡拨杆形状与之配合，控制换挡固定轴轴向转动，通过螺母及弹垫将手柄过渡拨杆与换挡固定轴锁止。

进一步的，换挡导杆导槽为在阀体上在换挡导杆移动方向加工出的矩形凹槽，换挡导杆在导槽内可往返移动从而控制挡位的切换。

进一步的，换挡拨片与拨片限位套焊接为一体结构，通过锁止销与换挡固定轴定位于一体，随换挡固定轴一起转动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

在车辆的制动方面，大都采用的是轮边湿式制动，通过脚踏制动踏板来控制液体在轮边湿式制动器中的压力而实现制动。而在此行星式变速箱中，增加了制动***与传动***协调控制的辅助制动装置。在制动的同时切断变矩器到变速箱的动力输出，改善了传动元部件的受力。其功能的实现主要是通过增加在变速箱中的卸荷拨片，卸荷拉线，油泵主阀块中的卸荷阀杆及变速箱本体齿轮、活塞、摩擦片的协调动作实现。

这种行星式变速箱，油泵与主阀块集成于一体，并且与换挡及卸荷装置均置于变速箱箱体内部。对于换挡部分，换挡固定轴一端固定在变速箱内部，另一端通过变速箱体侧面孔伸出变速箱，伸出变速箱外部的轴端通过换挡曲柄及换挡拉线与驾驶室操纵手柄连接。对于卸荷部分，安装于箱体内部的换挡固定轴上的卸荷拨片通过卸荷拉线经过与卸荷手柄同侧的箱体底部的孔引出箱体，连接于脚踏制动踏板上，从而实现车辆的辅助制动功能。其结构特点是变速箱换挡及辅助制动机构布置紧凑，节省空间，操作灵活方便。

附图说明

图1 为变速箱换挡及辅助制动总图；

图2为去掉油底壳后主阀块阀芯与换挡拨片啮合图；

图3为去掉变速箱油底壳及阀块俯视图；

图4 为换挡拨片、拨片导销、拨杆详细连接图；

图5为主阀块卸荷阀杆、卸荷拨片啮合图；

图6为变速箱辅助制动卸荷拉线外接位置图；

图7为油泵主阀块、挂挡导杆、卸荷阀杆组装图；

图8 为P挡锁止位置图；

图9为卡片位置放大图；

图10为P挡脱开位置图；

图11为换挡拨片、拨片导销的小销轴啮合图；

图中，1-变速箱，2-制动踏板，3-换挡手柄，4-换挡拉线，5-变速箱卸荷拉线，6-手柄过渡拨杆，7-油底壳，8-挡块，9-卡片，10-P挡齿轮，11-拨杆限位块，12-挡位控制阀，13-油泵主阀块，14-换挡导杆，15-吸油口，16-卸荷阀杆，17-卸荷拨片，18-换挡拨片，19-换挡固定轴，20-锁母，21-弹簧，22-拨杆，23-拨片导销，24-卸荷拨片复位弹簧，25-卸荷拉线，26-拨片限位套，27-锁止销，28-卡圈，29-导向块，30-挂挡导杆导槽，31-小销轴，32-换挡导槽，33-锁母，34-弹垫，35-复位弹簧卡圈，36-卡片转轴，37-卡块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种煤矿防爆车辆行星式变速箱换挡及辅助制动装置，包括变速箱1，所述的变速箱1内设置有挡位控制阀12、油泵主阀块13以及行星变速箱本体齿轮，挡位控制阀12和油泵主阀块13的通道中设置有换挡导杆14，换挡导杆14设置在变速箱1壳体上的换挡导杆导槽30内，换挡导杆14的端部设置有换挡卡块导槽32，换挡卡块导槽32嵌有卡块37，卡块37安装在换挡拨片18上，换挡拨片18安装在换挡固定轴19上，换挡固定轴19的端部与手柄过渡拨杆6连接，手柄过渡拨杆6通过换挡拉线4与换挡手柄3连接。如图10所示，所述的换挡拨片中18中底部加工有若干锯齿形齿牙，齿牙数目与变速箱挡位数目相同，并且换挡拨片18套于换挡固定轴19上，与换挡固定轴19为过盈配合，随换挡固定轴19的转动而转动，换挡拨片18的锯齿形齿条与固定于变速箱箱体底部的拨片导销23上的小销轴31相啮合；所述的换挡拨片18上连接有拨杆22，拨杆22的端部套有弹簧21，弹簧21的一端由安装于拨杆22上的卡圈28固定，另一端由拨杆22端头安装的导向块29固定，导向块29外圈上设置有弧形倒角，所述的变速箱的轴端部上方位置安装有卡片9，卡片9通过卡片转轴36固定于变速箱上，导向块29的弧形倒角与卡片9一侧接触连接，卡片9对应接触位置同样设置有倒角，卡片9底部设置有啮齿，导向块29的移动带动卡片9向下转动，卡片9上的啮齿与行星变速箱本体齿轮中的P挡齿轮啮合。

辅助制动***包括制动踏板2和变速箱卸荷拉线5，制动踏板2与变速箱卸荷拉线5的一端连接，变速箱卸荷拉线5的另一端为圆柱体结构，圆柱体卡入卸荷拨片17对应的圆柱槽内，卸荷拨片17外套于换挡固定轴19上，与换挡固定轴19为间隙配合，由变速箱卸荷拉线5控制其可绕换挡固定轴19转动，所述的换挡固定轴19上设置有固定复位弹簧卡圈35，固定复位弹簧卡圈35的卡槽内与卸荷拨片复位弹簧24的一端固定连接，卸荷拨片复位弹簧24的另一端固定于卸荷拨片17的卡槽内，所述的卸荷拨片17为凸轮机构，卸荷拨片17与油泵主阀块13的卸荷阀杆16接触连接。

换挡功能的实现：

控制挡位的输出由换挡固定轴19从变速箱箱体内伸出，换挡曲柄6外套于换挡固定轴19上，换挡固定轴19伸出变速箱体外一端为圆柱形两端削扁结构，手柄过渡拨杆6形状与之配合，控制其轴向转动，通过螺母及弹垫将其与换挡固定轴锁止。换挡拉线4一端连接于换挡曲柄6上，另一端与换挡手柄3连接，换挡时，操作换挡手柄3，通过换挡拉线4，换挡曲柄6带动换挡固定轴19转动，换挡固定轴19带动内置于变速箱的换挡拨片18动作，换挡拨片18上装有卡块37，卡块37嵌于挂挡导杆14的换挡卡块导槽32中，通过换挡拨片18带动换挡导杆14沿着换挡导杆导槽30根据所要调整的挡位位置往复移动，从而调整换挡导杆14在油泵主阀块13，挡位控制阀12中的通道位置进而调整行星变速箱本体齿轮的啮合，实现挡位的切换。

换挡导杆导槽30为在阀体上在换挡导杆14移动方向加工出的矩形凹槽，换挡导杆14前端头换挡导槽32的内板为定位板，定位换挡导杆在导槽中的宽度位置。

在换挡拨片18上某一段加工有锯齿形齿条，根据变速箱所设的挡位确定齿条牙数。假如变速箱有1、2、3、D、N、R、P挡，则齿条齿数为七齿，通过齿条齿牙与固定于变速箱箱体底部的拨片导销23的小销轴31相啮合，来感知挡位的切换位置。小销轴与拨片导销为固定结构，轴自身不会转动。拨片导销通过螺栓33，垫圈34固定于变速箱体上。

换挡拨片18在保证强度的前提下，其外形为转动换挡时与主阀块不干涉，转动到P挡位时，其与变速箱边缘为平面接触，锁止其转动为设计原则。换挡拨片18与拨片限位套26焊接为一体结构，通过锁止销27与换挡固定轴19定位于一体，随换挡固定轴19一起转动。

变速箱P挡的控制是通过换挡手柄3、换挡拉线4、换挡曲柄6、换挡拨片18、拨片导销23、固定于换挡拨片18上的拨杆22、拨杆上的弹簧21、拨杆限位块11、卡片9、行星变速箱P挡齿轮10、安装于油缸主阀块13上的挂挡导杆14等的联动实现。

拨杆22上弹簧，一端由安装于拨杆22上的卡圈固定，而另一端由靠近P挡齿轮10端的拨杆端头安装的导向块29来固定。

换挡手柄拨到P挡位置时，其定位的体现是通过图4中换挡拨片18转到变速箱箱体平面，将其卡止不能转动，同时换挡拨片上P挡对应的齿槽与拨片导销上小销轴卡止为P挡定位标准。在变速箱轴端部的体现是卡片9上的单齿与P挡齿轮10相啮合，将P挡齿轮卡止而停止转动，车辆停止不动。

拨杆22与换挡拨片18的连接为过盈配合，连接后用锁母锁止，防止拉杆与拨片的相对运动。

卡片9通过卡片转轴36固定于变速箱上，使其可以绕卡片转轴上下转动，卡片上固定有挡片，保证卡片的轴向定位。

安装在拨杆22上的导向块29在靠近P挡齿轮一端为锥形结构，以便换P挡时压缩弹簧21容易将导向块29随拨杆22外伸顶出，从而将卡片9绕卡片转轴36向下旋转与P挡齿轮啮合。由于换挡拨片18转动时，拨杆22向P挡齿轮伸出的同时，会向上移动，在变速箱上固定了拨杆限位块11，约束了其向上的运动。

当从P挡改调成其它挡位时，向左旋转换挡拨片18，拨杆22缩回，卡片9自动复位，其上单齿与P挡齿轮10脱离啮合，P挡齿轮可继续随变速箱轴旋转，完成各个挡位的切换。

辅助制动功能的实现：

制动卸荷装置内置于行星式变速箱箱体内，通过与内置于变速箱内的油泵主阀块13的卸荷阀杆16，制动踏板2及变速箱内置齿轮的协调动作来控制车辆的卸荷，进而切断液力变矩器与变速箱的动力传递，实现辅助制动。

制动卸荷装置由卸荷拨片17、卸荷拉线5组成。

卸荷拨片17的定位是通过换挡固定轴19、卸荷拨片复位弹簧24、固定复位弹簧卡圈35实现。复位弹簧一端固定于卡圈35的卡槽里，卡圈35固定在换挡固定轴上。另一端固定于卸荷拨片17的卡槽里。卸荷拨片17外套于换挡固定轴19上，与换挡固定轴19为间隙配合，由变速箱卸荷拉线5控制其可绕换挡固定轴19转动，复位弹簧24控制卸荷拨片17的复位。

卸荷拨片17一半为凸轮薄片机构，根据油泵主阀块阀杆位置控制流量的大小设计凸轮形状，另一半为较厚的结构，需要留出拉线端头卡入圆柱体的圆柱槽及拉线凹槽，为半圆弧结构。

卸荷拉线一端为圆柱体，圆柱体卡入卸荷拨片的圆柱槽中，拉线卡入卸荷拨片的拉线槽中，通过与换挡机构轴同侧的变速箱体底部的孔道穿出箱体外部与制动踏板链接。裸露出箱体外部的拉线用胶套保护。当需要卸荷时，踩下制动踏板2，随之卸荷拉线5带动卸荷拨片绕换挡固定轴19转动，由于卸荷拨片17为凸轮机构形式，随凸轮机构转动位置的不同控制油泵主阀块卸荷阀杆的伸缩位置，来控制卸荷的流量，从而控制液力变矩器及变速箱的轴的啮合。当不需要卸荷时，松开制动踏板2，复位弹簧24带动卸荷拨片19恢复到原来的位置。

Claims (5)

1.一种煤矿防爆车辆行星式变速箱换挡及辅助制动装置，包括变速箱（1），所述的变速箱（1）内设置有挡位控制阀（12）、油泵主阀块（13）以及行星变速箱本体齿轮，其特征在于：挡位控制阀（12）和油泵主阀块（13）的通道中设置有换挡导杆（14），换挡导杆（14）设置在变速箱（1）壳体上的换挡导杆导槽（30）内，换挡导杆（14）的端部设置有换挡卡块导槽（32），换挡卡块导槽（32）嵌有卡块（37），卡块（37）安装在换挡拨片（18）上，换挡拨片（18）安装在换挡固定轴（19）上，换挡固定轴（19）的端部与手柄过渡拨杆（6）连接，手柄过渡拨杆（6）通过换挡拉线（4）与换挡手柄（3）连接，所述的换挡拨片（18）中底部加工有若干锯齿形齿牙，齿牙数目与变速箱挡位数目相同，并且换挡拨片（18）套于换挡固定轴（19）上，与换挡固定轴（19）为过盈配合，随换挡固定轴（19）的转动而转动，换挡拨片（18）的锯齿形齿条与固定于变速箱箱体底部的拨片导销（23）上的小销轴（31）相啮合；所述的换挡拨 片（18）上连接有拨杆（22），拨杆（22）的端部套有弹簧（21），弹簧（21）的一端由安装于拨杆（22）上的卡圈（28）固定，另一端由拨杆（22）端头安装的导向块（29）固定，导向块（29）外圈上设置有弧形倒角，所述的变速箱的轴端部上方位置安装有卡片（9），卡片（9）通过卡片转轴（36）固定于变速箱上，导向块（29）的弧形倒角与卡片（9）一侧接触连接，卡片（9）对应接触位置同样设置有倒角，卡片（9）底部设置有啮齿，导向块（29）的移动带动卡片（9）向下转动，卡片（9）上的啮齿与行星变速箱本体齿轮中的P挡齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的煤矿防爆车辆行星式变速箱换挡及辅助制动装置，其特征在于：还包括制动踏板（2）和变速箱卸荷拉线（5），制动踏板（2）与变速箱卸荷拉线（5）的一端连接，变速箱卸荷拉线（5）的另一端为圆柱体结构，圆柱体卡入卸荷拨片（17）对应的圆柱槽内，卸荷拨片（17）外套于换挡固定轴（19）上，与换挡固定轴（19）为间隙配合，由变速箱卸荷拉线（5）控制其可绕换挡固定轴（19）转动，所述的换挡固定轴（19）上设置有固定复位弹簧卡圈（35），固定复位弹簧卡圈（35）的卡槽内与卸荷拨片复位弹簧（24）的一端固定连接，卸荷拨片复位弹簧（24）的另一端固定于卸荷拨片（17）的卡槽内，所述的卸荷拨片（17）为凸轮机构，卸荷拨片（17）与油泵主阀块（13）的卸荷阀杆（16）接触连接。

3.根据权利要求1或2所述的煤矿防爆车辆行星式变速箱换挡及辅助制动装置，其特征在于：所述的换挡固定轴（19）伸出变速箱体外一端为圆柱形两端削扁结构，手柄过渡拨杆（6）形状与之配合，控制换挡固定轴（19）轴向转动，通过螺母及弹垫将手柄过渡拨杆（6）与换挡固定轴锁止。

4.根据权利要求3所述的煤矿防爆车辆行星式变速箱换挡及辅助制动装置，其特征在于：所述的换挡导杆导槽（30）为在阀体上在换挡导杆（14）移动方向加工出的矩形凹槽，换挡导杆在导槽内可往返移动从而控制挡位的切换。

5.根据权利要求4所述的煤矿防爆车辆行星式变速箱换挡及辅助制动装置，其特征在于：所述的换挡拨片（18）与拨片限位套（26）焊接为一体结构，通过锁止销（27）与换挡固定轴（19）定位于一体，随换挡固定轴（19）一起转动。

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