农业拖拉机的多比例动力输出传动装置.pdf

提供了一种多比例PTO传动系统(10；20)，其第一轴杆(12)在引擎输出轴杆(16)和带花键PTO输出轴端(90；96)之间通过多个可选择齿轮组联接至第二轴杆(14)。每个齿轮组输送不同的输入输出传动比并包括彼此传动联接的至少一对齿轮。每个齿轮组的第一齿轮(21，22，23)键合在第一轴杆(12)上，第二齿轮(31，32，33)能够通过相应选择器机构选择性地啮合第二轴杆(14)。由通过第二轴杆(14)内的相应流体传输腔(51，52，53)传输的加压流体液压致动每个选择器机构。选择器机构可以包括在第二轴杆(14)上在未啮合位置和啮合位置之间可滑动的相应联接齿轮(41，42，43)。联接齿轮可用作腔室内的可被加压的活塞，其中加压流体作用在活塞上。

1.  一种农业拖拉机，所述农业拖拉机包括多比例PTO传动系统，所述多比例PTO传动系统具有在引擎输出轴杆和PTO输出轴端之间通过多个可选择的齿轮组而传动地联接至第二轴杆的第一轴杆，每个齿轮组输送不同的输入输出传动比，并且每个齿轮组包括键合在第一轴杆上的第一齿轮以及能够通过相应的选择器机构而选择性地啮合第二轴杆的第二齿轮，所述选择器机构布置成由通过第二轴杆中的相应流体传输腔传输的加压流体而液压地致动。

2.  根据权利要求1所述的农业拖拉机，所述农业拖拉机还包括能够释放的锁定机构以将PTO输出轴端固定在设置于第二轴杆的一端中的承座中，所述多比例PTO传动系统还包括嵌入在第二轴杆中的滑阀，并且包括能够在从所述承座的底部基本上轴向地延伸至第二轴杆内的阀腔中滑动的活塞元件，所述活塞元件能够在第一位置和第二位置之间滑动，在所述第一位置中活塞元件突出进入承座中，而在第二位置中活塞元件阻塞所述流体传输腔中的一个流体传输腔以阻止致动与所述一个流体传输腔相关联的选择器机构。

3.  根据权利要求2所述的农业拖拉机，其中，所述阀腔沿着与第二轴杆的旋转轴线偏离的轴线而轴向对准第二轴杆。

4.  根据权利要求2或3所述的农业拖拉机，其中，对于给定的输入速度而言，所述多个可选择的齿轮组中的第一齿轮组比所述多个可选择的齿轮组中的第二齿轮组输送更低的输出速度，并且其中，活塞元件阻塞与所述第二齿轮组相关联的流体传输腔。

5.  根据权利要求2至4中的任一项所述的农业拖拉机，其中，所述滑阀包括偏压元件以将活塞元件偏压至所述第一位置。

6.  根据权利要求2至5中的任一项所述的农业拖拉机，其中，所述多比例PTO传动系统包括两个可互换的PTO轴端，所述两个可互换的PTO轴端具有不同数量的花键，其中，所述两个可互换的PTO轴端中的第一PTO轴端在装配至承座中时其底部的轮廓迫使所述活 塞元件进入其第二位置，并且其中，所述两个可互换的PTO轴端中的第二PTO轴端在装配至承座中时其底部的凹部接收活塞元件的突出端部。

7.  根据前述权利要求中的任一项所述的农业拖拉机，其中，每个选择器机构包括环形联接齿轮，所述环形联接齿轮能够在第一非啮合位置和第二啮合位置之间移动，所述环形联接齿轮在内周边和外周边二者上均包含有齿，当处于所述第二啮合位置时，所述内周边上的齿与第二轴杆上的花键啮合，而所述外周边上的齿与形成在相关联的所述第二齿轮的轴毂中的内侧齿轮啮合。

8.  根据权利要求7所述的农业拖拉机，其中，每个选择器机构包括偏压装置以将所述环形联接齿轮偏压至所述第一非啮合位置。

9.  根据权利要求7或8所述的农业拖拉机，其中，每个环形联接齿轮用作能够通过由流体传输腔传输的加压流体而移动至所述第二啮合位置的活塞。

10.  根据前述权利要求中的任一项所述的农业拖拉机，其中，所述多比例PTO传动系统包括三个可选择的齿轮组。

农业拖拉机的多比例动力输出传动装置
技术领域
本发明涉及一种农业拖拉机，并且特别地涉及装配在所述农业拖拉机上的多比例动力输出(PTO)传动系统。
背景技术
数十年来，农业拖拉机已经包含的PTO系统包括带花键的PTO轴端，器具传动轴连接至所述PTO轴端并且器具可以从所述PTO轴端获得转矩。通常需要PTO传动装置的示例性器具包括压捆机、机力耙和喷雾机。通常，在拖拉机引擎和PTO轴端之间具有直接机械连接件，其中通常设置离合器以选择性地接合PTO输出轴杆。
现今，大部分安装在拖拉机上的器具以540rpm的原始ISO500工业标准PTO速度运转。满足这一标准的PTO轴端具有6个花键。然而，一些器具较其它器具而言功耗更大，并且最近已经设计一些器具以1000rpm的更快工业标准运转，因而提供更高的效率。符合这一更快速度标准的PTO轴端具有20个花键。
为了满足具有不同操作要求的不同器具的需求，现代拖拉机装配有在拖拉机的额定引擎速度时提供540rpm和1000rpm的PTO输出速度的多比例PTO传动系统。用于不同操作速度的PTO轴端的不同设计旨在防止因疏忽而将设计成以540rpm运转的器具连接至设置成用以输送1000rpm的拖拉机。
此外，为了以额定引擎速度提供540rpm和1000rpm，在一些情况下，提供其它比例从而以更低的引擎速度产生540rpm和/或1000rpm，这通常分别称为540E模式和1000E模式，“E”表示经济。
尽管PTO轴端设计存在这种差别，但是仍然依赖于操作者以针对所附接的器具致动正确的PTO输出速度，因而未解决选择错误速度比 例和损害PTO传动系统和/或器具的风险。
已知的多比例PTO传动系统包括连接至驾驶室内的控制杆的机械选择器机构，操作者可以在驾驶室选择所需的传动比例。这种机构被认为是笨重的并且在驾驶室内需要空间以容纳控制杆。此外，所包括的联动装置易于磨损和发生故障。
发明内容
因而，本发明的一个目的是提供一种耐用性提高的多比例PTO传动系统。
本发明的另一目的是提供一种更易于操作的多比例PTO传动系统。
根据本发明，提供了一种包括多比例PTO传动系统的农业拖拉机，所述多比例PTO传动系统具有在引擎输出轴杆和PTO输出轴端之间通过多个可选择的齿轮组而传动地联接至第二轴杆的第一轴杆，每个齿轮组输送不同的输入输出传动比，并且包括键合在第一轴杆上的第一齿轮以及能够通过相应的选择器机构而选择性地啮合第二轴杆的第二齿轮，所述选择器机构布置成经由加压流体而液压地致动，所述加压流体通过第二轴杆中的相应流体传输腔而传输。
通过在支承可啮合齿轮的轴杆中设置流体传输腔，可以液压地控制比例选择器机构，因而驾驶室内无需机械联动装置和控制杆。与合适的液压控制系统相联合，所提供的PTO传动系统因而更耐用和更易于操作。
PTO传动系统优选包括向相应的流体传输腔提供加压流体并且允许第二轴杆旋转的装置。例如，第二轴杆的一端可以设置有密封在支承轴毂内的多个周向凹槽，其中每个周向凹槽(通过径向通道)与所述流体传输腔中的相应流体传输腔连通，从而可以通过轴毂中的与相应凹槽对准的孔而向所述相应流体传输腔提供液压流体。
在优选的布置方案中，拖拉机还包括可释放的锁定机构以将PTO轴端固定在设置于第二轴杆的一端中的承座中，PTO传动系统还包括 嵌入在第二轴杆内的滑阀，并且包括能够在从所述承座的底部基本上轴向延伸至第二轴杆内的阀腔中滑动的活塞元件，活塞元件能够在第一位置和第二位置之间滑动，在所述第一位置中活塞元件突出进入承座中，而在所述第二位置中活塞元件阻塞所述流体传输腔中的一个流体传输腔以阻止致动与所述一个流体传输腔相关联的选择器机构。通过以这种方式提供滑阀，通过堵塞位于第二轴杆内的相关联的流体传输腔，较低速度(540rpm)PTO轴端的啮合可以自动阻止选择更高的传动速度。这呈现了针对多比例PTO传动系统的安全性的显著提高，并且要求在可以致动更高的传动速度之前装配正确的PTO轴端。
在优选的布置方案中，PTO轴端是可互换的，其中，与较高传动速度(1000RPM)相关联的带花键的轴端在底部处设置有凹部，以避免在将所述带花键的轴端插入合适位置中时滑阀移动并且因而允许致动较高的传动比。相反地，与较低传动速度(540RPM)相关联的PTO轴端具有平坦底部，并且因而在被插入至承座中时，将滑阀的活塞元件压入阻塞位置中以阻止因疏忽而致动较高传动比。
优选设置偏压装置(例如，盘簧)以将活塞元件偏压至第一非阻塞位置。
在优选的结构中，每个选择器机构包括能够在第一非啮合位置和第二啮合位置之间移动的环形联接齿轮，所述环形联接齿轮在内周边和外周边二者上均包含有齿，当处于所述第二啮合位置时，所述内周边上的齿与第二轴杆上的花键啮合，而所述外周边上的齿与形成在相关联的所述第二齿轮的轴毂中的内侧齿轮啮合。可以设置偏压装置(例如，多个盘簧)以将环形联接齿轮偏压至所述第一非啮合位置。联接齿轮自身可以用作能够通过加压流体而移动至所述第二啮合位置的活塞，所述加压流体经由第二轴杆中的流体传输腔而传输。
PTO传动系统可以包括两个、三个或更多个可选择的齿轮组，每个齿轮组提供不同的输入输出传动比并且因而提供不同的运转传动速度。可以在第二轴杆中设置一个或多个滑阀以阻塞一个或多个流体传输腔。例如，可以提供第三轴端结构，所述第三轴端结构在底部处具 有移动滑阀中的第一滑阀而不移动第二滑阀的深度中等的凹部。
附图说明
参考附图阅读针对特定实施例的以下描述，本发明的其它优点将变得显而易见，在附图中：
图1是根据本发明的第一实施例的多比例PTO传动系统的示意图；
图2示出了贯穿根据本发明的第一实施例的多比例PTO传动系统的竖直剖面；
图3示出了贯穿图2的PTO传动系统的一部分的竖直剖面，详细示出了第二轴杆和PTO轴端；
图4和图5示出了图3的第二轴杆的透视图，其中切除了一部分以示出一些内部部件；并且示出了分别针对较低和较高速度工作设计的PTO轴端；
图6是图4的第二轴杆的分解图，示出了一个比例选择器机构，以及
图7是贯穿根据本发明的第二实施例的多比例PTO传动系统的一部分的局部切除的竖直剖面。
具体实施方式
以下描述的PTO传动系统将被理解为装配至农业拖拉机。附图中所示的结构是装配至农业拖拉机的后部的PTO传动系统。然而，应当理解的是，根据本发明的、或者事实上具有下述结构的多比例PTO传动系统可以替代性地装配至农业拖拉机的前部。
下文使用的术语前和后与装配有PTO系统的拖拉机的前部和后部有关。为了清楚起见，结构的前部位于所有附图的左侧，而结构的后部位于右侧。
参考图1和图2，多比例PTO传动系统10包括第一轴杆12以及位于第一轴杆12下方并且与其平行的第二轴杆14。正如在已知的PTO 传动系统中那样，第一轴杆12经由能够选择性地接合的多板式PTO离合器18而传动地联接至引擎驱动轴杆16。PTO传动系统10从引擎及其输出驱动轴杆16获得转矩。
键合在第一轴杆12上的是直径变化的三个齿轮21、22、23。第一轴杆12在一端处由PTO离合器18支承以围绕轴线X1旋转，而在另一端(即后端)处由轴承24支承，所述轴承保持在形成于外壳26中的凹部或轴毂中。
第二轴杆14由保持在外壳26内的相应凹部中的前部轴承27和后部轴承28支承以围绕轴线X2旋转。在图3中更详细地示出了第二轴杆14和相关部件的结构。齿轮31、32、33被安装以用于在第二轴杆14上围绕轴线X2旋转。
在第一齿轮31和第二齿轮32之间设置有第一轴环34。类似地，在第二齿轮32和第三齿轮33之间设置有第二轴环35。第一轴环34、第二轴环35紧密装配在第二轴杆14上并且用作将在下文中描述的液压缸。
每个轴环34、35的平坦外周表面接触相邻齿轮对的平坦内轮缘。因此，第一轴环34支承第一齿轮31和第二齿轮32。第二轴环支承第二齿轮32和第三齿轮33。平坦接触表面允许齿轮31、32、33相对于轴环34、35旋转。
后部轴环36与第二轴杆14结合成一体并且包括支承第三齿轮33的后侧的平坦外周表面，其中平坦接触表面允许第三齿轮和后部轴环之间的旋转。类似地，凸缘37支承第一齿轮31的前侧并且用作第一齿轮31和前部轴承27之间的间隔器。后部轴环36还用作将在下文中描述的液压缸。
齿轮21和31彼此永久啮合以形成与第一输入输出传动比相关联的第一齿轮组。齿轮22和32彼此永久啮合以提供与第二输入输出传动比相关联的第二齿轮组。齿轮23和33彼此永久啮合以形成与第三输入输出传动比相关联的第三齿轮组。
选择器机构
齿轮31、32、33中的每一个形成前述齿轮组之一中的二级齿轮，并且每一个均能够通过将在下文中描述的相应液压致动选择器(或联接)机构而选择性地啮合第二轴杆14。
三个选择器机构中的每一个均包括安装在第二轴杆14上的环形联接齿轮41、42、43。每个环形联接齿轮41、42、43能够沿着第二轴杆14在相邻的轴环对之间并且在第一非啮合位置和第二啮合位置之间移动。
特别参考图3，第一联接齿轮41位于限定在第一轴环34的前侧中的环形凹部中。位于凸缘37的后侧和第一联接齿轮41的前侧之间的受压盘簧44将所述第一联接齿轮41偏压处于非啮合位置(图3中的右侧)。
第二联接齿轮42位于限定在第二轴环35的前侧中的环形凹部中。类似地，在第一轴环34的后侧和第二联接齿轮42的前侧之间设置有盘簧。应当意识到的是，图3示出了处于啮合位置中的第二联接齿轮(移向左侧)。第三联接齿轮43位于限定在端部轴环36的前侧中的环形凹部中。在第二轴环35的后侧和第三联接齿轮43的前侧之间设置有盘簧。
形成在各轴环34、35、36的前部中的各环形凹部中的每一个均用作各个液压致动器的汽缸，其中相关联的各联接齿轮41、42、43提供了位于各环形凹部中的可移动活塞。通过施加加压流体可以将每个联接齿轮41、42、43均推动至啮合位置，所述加压流体经由形成在第二轴杆14中的彼此平行的相应腔51、52、53而传输。
由设置在第二轴杆14的前端14f处的相应旋转密封件将加压的液压流体传送至传输腔51、52、53。更具体地，在第二轴杆14的最前端处设置第一周向凹槽(或通道)61，其中孔(未示出)将凹槽61连接至第一纵向腔51。与第一凹槽61的后方间隔开的第二凹槽62包含有将第二凹槽62连接至第二纵向腔52的孔(未示出)。类似地，在第一凹槽61和第二凹槽62的后方设置有第三周向凹槽63，并且孔63a(图3中可见)将第三凹槽63与第三纵向腔53相连。
在各凹槽61、62、63之间设置有密封环64，以确保在外壳26内形成充分的密封，所述外壳提供了用于第二轴杆14的前部支承轴毂。经由设置在外壳26中并且与相关联的凹槽61、62、63对准的专用通道将加压流体输送至相应的凹槽61、62、63。
经由各纵向腔51、52、53施加的加压流体由此迫使各联接齿轮41、42、43处于啮合位置。
参考图6，第二轴杆14设置有三组花键71、72、73。当滑动至啮合位置时，设置在各联接齿轮41、42、43的内周边上的齿45与所述花键71、72、73中的相应花键组啮合。图6仅示出了第三联接齿轮43和第二轴环35，其中当处于啮合位置时第三联接齿轮43的内周边上的齿45与花键73啮合。
而且，设置在第三联接齿轮43的外周边上的齿46与形成在齿轮33的轴毂33a中的内侧齿轮83啮合。因此，当处于啮合位置时，第三联接齿轮43机械地联接齿轮33与第二轴杆14。这等于啮合第三齿轮组，并且因而具有第三输入输出比。
再次参考图3，第二联接齿轮42示出为处于啮合位置，其中通过腔52传输的加压流体已经迫使联接齿轮42抵靠盘簧44而进入啮合位置，在这种情况下，第二输入输出比是运转的。
虽然通过正确地选择齿轮尺寸可以设计精确的输入输出比，但是在优选的布置方案中，第二齿轮组根据工业标准ISO500以额定引擎速度而输送1000rpm的PTO输出速度。由齿轮23、33提供的第三齿轮组根据同一工业标准提供540rpm的PTO输出速度。由齿轮21、31提供的第一齿轮组以额定引擎速度提供中等输出比，即750rpm。但是所述第三输入输出比用于提供燃料经济的540E模式，在所述模式中在较低引擎速度下输出速度为540rpm。
安全互锁机构
如图4中所示，常规PTO轴端90锁定在形成于第二轴杆14的最后端14r中的接收承座92中。环形锁定板93由螺栓94固定至变速箱。锁定环形件93交叠在PTO轴端90的肩部上，因而以已知方式将所述 PTO轴端固定在合适位置中。
PTO轴端90包括与旨在以540RPM的最大PTO速度运转的器具相一致的六个花键。在轴端90中设置有凹口95，设置在器具PTO轴杆联接件上的锁定销与所述凹口接合。
整体以附图标记100指代的滑阀嵌入在第二轴杆14中并且位于承座92的底部中。滑阀100包括活塞元件102，所述活塞元件能够在从承座92的底部92a轴向延伸进入第二轴杆14中的阀腔104内滑动。图5示出活塞元件102处于第一位置，在所述第一位置中活塞元件102突出进入承座92中。图4示出活塞元件102处于第二位置，在所述第二位置中活塞102阻塞第二流体传输腔52。为实现阻塞第二流体传输腔，应当理解的是，阀腔104与第二流体传输腔52轴向对准。
正如根据附图应当理解的，低速PTO轴杆90包括具有平坦轮廓的底部。因而，当锁定在合适位置中时，PTO轴端90将活塞元件102移动至阀腔104内。有利的是，这提供了自动安全特性，其中由于加压流体不能到达第二联接齿轮42，因此不可能选择(较高速度)第二输出齿轮比。
参考图5，第二PTO轴端96设置有与器具设计成以1000RPM运转的工业标准相一致的20个花键。高速PTO轴端96包括形成在其底部中的凹部97。当锁定在承座92中时，凹部97接收滑阀活塞102的突出部分。因而，滑阀活塞102不向内移动，因此不阻塞由纵向腔52提供的流体传输路径。这允许致动第二PTO比，进而致动高速1000RPM传动输出。
在附图中未示出的布置方案中，可设想的是，可以采用PTO轴端的第三设计，所述第三设计在PTO轴端的底部处包含有致动上述类型的第一滑阀而不致动第二滑阀的深度中等的凹部。在这种情况下，三个可获得的输出比中的最大输出比被阻止，然而其余两个输出比可由操作者进行选择。
在本发明的未示出的替代性实施例中，每个齿轮组中的一个齿轮键合至第二轴杆，所述第二轴杆即与PTO轴端对准的轴杆；而每个齿 轮组中的另一齿轮能够选择性地啮合第一轴杆，所述第一轴杆即联接并且指向PTO离合器的轴杆。在这种情况下，可以从第一轴杆的最后端部设置流体传输腔。
图7中示出了第二所示实施例，其中，第二多比例PTO传动系统20仅包括两个输出比，分别提供540RPM的工作输出速度和1000RPM的工作输出速度。正如前述实施例中那样，设置滑阀100，所述滑阀由低速PTO轴端90向内移动，因而阻止选择更高速度的输出比。应当理解的是，在图7中未示出每个齿轮组中的第一齿轮以及其上安装有第一齿轮的第一轴杆。
总的来说，提供了一种包括多比例PTO传动系统的农业拖拉机，所述多比例PTO传动系统具有在引擎输出轴杆和带花键的PTO输出轴端之间通过多个可选择的齿轮组而传动地联接至第二轴杆的第一轴杆。每个齿轮组输送不同的输入输出传动比，并且包括至少一对彼此传动联接的齿轮。每个齿轮组中的第一齿轮键合在第一轴杆上，而第二齿轮能够通过相应的选择器机构而选择性地啮合第二轴杆。经由加压流体而液压地致动每个选择器机构，所述加压流体通过第二轴杆中的相应流体传输腔而传输。选择器机构可以包括能够在第二轴杆上在非啮合位置和啮合位置之间滑动的相应联接齿轮。联接齿轮可以用作位于腔室内的能够被加压的活塞，其中加压流体可以作用于所述活塞上。