一种组合式机械变速器中主副箱换档的锁止机构 【技术领域】
本发明涉及用于重型汽车中的组合式机械变速器中主副箱换档的锁止机构。
背景技术
重型汽车的装载质量大，使用条件复杂，欲保证重型汽车具有良好的动力性、经济性和加速性，除仍采用机械变速器之外，还需提高其传动比范围、并增加其档位数。为避免机械变速器的结构过于复杂和便于系列化生产，多采用组合式机械变速器。组合式机械变速器在目前也已成为重型汽车采用的主要型式。
组合式机械变速器中，常采用后副箱使主箱档位加倍，称为倍档；常采用前副箱在已有档位间插入档位，使档位间的差值更小，称为分档(本专利仅仅用于组合式机械变速器中的后副箱和主箱换档的锁止)。在主箱中，有两根平行且能作同步滑移操作的前进档拨叉轴，这两根前进档拨叉轴在作滑移操作时，带动其上的拨叉来拨动前进档同步器、以进行汽车前进过程中的换档操作；在后副箱中，有一根与前进档拨叉轴平行也能作滑移操作的倍档拨叉轴，该倍档拨叉轴在作滑移操作时，带动其上的拨叉来拨动同步器、以增加(或在已增加情况下退出)汽车前进过程中换档操作时的档位数(即进行所谓倍档操作)。在后副箱挂上档时可以单独对主箱进行换档操作；在需要进行倍档操作时，按照后副箱换档在前、主箱换档在后的顺序分步地独立操作。如果出现挂档过快，后副箱没有挂上档就对主箱换档，则会加剧该变速器中同步器的磨损，导致同步器的使用寿命下降。于是，在该组合式机械变速器中，就增设有在进行倍档操作过程中对主箱中两根前进档拨叉轴进行暂时锁定的锁止机构，该锁止机构中的关键构件是垂直于倍档拨叉轴和进档拨叉轴的锁止销。现有锁止销进行锁止操作时的构造，均是通过铣削而加工出来的(参考图1)——在现有锁止销3′的前端铣削出一个带斜面的凸起30′，在倍档拨叉轴上有与该凸起30′对应的也带有相应斜面的凹坑，当需要通过滑动倍档拨叉轴来进行倍档操作、且在副箱没有挂上档的状态下，该锁止销前端的凸起30′在复位弹簧的作用下，完全落入倍档拨叉轴上与其对应的凹坑中；继续移动倍档拨叉轴、进而使副箱挂上档后，随着该倍档拨叉轴的移动、通过两相对斜面而把锁止销前端的凸起30′从对应凹坑中推出，进而带动锁止销本身移动。在该锁止销与两根前进档拨叉轴的相交处，均有通过至少两个工序来铣削出的两个凹槽，每一凹槽中都有一个与对应的前进档拨叉轴的外径圆相匹配的圆弧槽31′部分，在副箱挂上档的状态下，两根前进档拨叉轴的外径圆与对应的圆弧槽31′部分吻合，即它们能够在对应的圆弧槽31′部分之内进行移动操作、以进行主箱换档。在该锁止销的两个凹槽内，紧邻其圆弧槽31′部分、通过铣削而保留下有各一个锁止舌32′，被铣削掉部分的圆弧半径不小于对应前进档拨叉轴外径圆的半径；在两根前进档拨叉轴的对应部位各有一个与其锁止舌32′匹配的锁止槽。在锁止销前端的凸起30′完全落入倍档拨叉轴上对应凹坑中的状态下，每一锁止舌32′均插入在对应的锁止槽中，也即在通过滑动倍档拨叉轴来进行倍档操作、且在副箱没有挂上档的状态下，该前进档拨叉轴均被锁止舌32′锁住而不能进行主箱换档操作，从而减少了该变速器中同步器的磨损，延长了使用寿命。当然，为防止锁止时间过短而不能达到减少同步器磨损之目的，与锁止销3′前端的凸起30′相对应的倍档拨叉轴上的凹坑，其有效控制部分沿该倍档拨叉轴的轴向方向是有足够长度的。然而，正因为该锁止销进行锁止操作时的构造，均是通过铣削而加工出来的，所以，为保证相关尺寸本身的精度及其配合精度，就必须设计制造出专用的铣刀和一系列的工装、夹具，这样一来，刀具、工装、夹具成本就必然会加大；并且，整个锁止销的铣削加工，还只能把其分成好几个工序来完成，工件在加工设备中的装夹次数也较多，这样一来，不但工时成本增大了，而且可能还会因装夹次数过多而影响工件地精确定位、造成实际加工精度下降。简言之，现有锁止销的构造本身决定了，不但其合格品的综合成本较高、而且产生废品的可能性也较大。
【发明内容】
本发明的目的是，针对现有技术中的不足，提供一种其关键构件锁止销的构造，能够带来产品合格率高、综合制造成本低的组合式机械变速器中主副箱换档的锁止机构。
本发明的技术方案是这样一种组合式机械变速器中主副箱换档的锁止机构。与现有技术相同的方面是，该锁止机构包括倍档拨叉轴、与该倍档拨叉轴平行的两根前进档拨叉轴和垂直于这三根轴的锁止销；在倍档拨叉轴上有带斜面的内凹部，在锁止销的尾部安装有复位弹簧，在该复位弹簧作用下、该锁止销的前端部能抵在该倍档拨叉轴上之内凹部的底部；在该倍档拨叉轴作滑动操作并由其内凹部中的斜面把该锁止销的前端部完全推出其内凹部的状态下，前进档拨叉轴处于可进行滑动操作的状态；在该锁止销的前端部抵在该倍档拨叉轴上的内凹部之底部的状态下，位于该锁止销上的与两根前进档拨叉轴相对应与匹配的锁止构造，锁住这两根前进档拨叉轴而限止了它们的移动操作。其改进之处是，本发明锁止销的前端部，是其顶端为球面的圆锥体；在两根前进档拨叉轴与锁止销之间安装有与这再者均呈间隙配合状态的隔板，该隔板上与这两根前进档拨叉轴和锁止销同时相对处有两个引导孔；在这两个引导孔中呈间隙配合状态地安装有各一个钢球，在这两根前进档拨叉轴与该钢球对应处有能容下1/4～1/3个钢球的圆锥坑；本发明锁止销上的锁止构造，是该锁止销上的两段圆柱面，在锁止销前端部的圆锥体抵在倍档拨叉轴上的内凹部之底部的状态下，这两段圆柱面把这两个钢球顶压在两根前进档拨叉轴上的圆锥坑内；紧邻这两段圆柱面的该锁止销上有两圈锥形的环槽，在该锁止销前端部的圆锥体被复位弹簧推到抵在倍档拨叉轴上的内凹部之底部的状态下，钢球可在两根前进档拨叉轴作移动操作时从其上的圆锥坑内推出、该钢球超过隔板厚度的部分位于该锁止销上的两圈锥形的环槽内。
从方案中可以看出，本发明锁止机构中关键构件——锁止销，其前端部、其锁止构造和其圈锥形的环槽，均是能够在车床上一次装夹后，分几个工步先后车削出来的。与现有技术相比较，虽然本发明增加了两个钢球(隔板与现有技术中起导引、限位作用的构件相当，不能算是增加的)，但由于在加工过程中省去了专用刀具、省去了大量的工装夹具、省去了过多的工序；又由于该锁止销能够在车床上一次装夹后完成其全部加工而提高了产品合格率。所以，其综合成本反而大大降低了，经初步测算，与现有技术相比较，本发明的综合成本能够下降至少30％。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
【附图说明】
图1为现有锁止销的轴侧图(为显示出具体构造，该轴侧图相对于图2的安装位置翻转后、并倾斜了一定角度)
图2为本发明锁止销在安装状态下的轴侧图(为图幅清晰、便于识别，省略绘制了复位弹簧和一些起导引、限位作用的构件)
图3为图2中的A向(放大)剖面图(倍档拨叉轴处于副箱尚未挂上档的位置)
图4为图2中的A向(放大)剖面图(倍档拨叉轴处于副箱已经挂上档的位置)
图5为图3中B向的向视图(倍档拨叉轴的一种构造图)
图6为图5的仰视(局部剖切)图
图7为倍档拨叉轴的另一种构造图(与图5投影方向相同)
【具体实施方式】
一种组合式机械变速器中主副箱换档的锁止机构(对比图1，参考图2、3、4)。该锁止机构包括倍档拨叉轴4、与该倍档拨叉轴4平行的两根前进档拨叉轴5和垂直于这三根轴的锁止销3；在倍档拨叉轴4上有带斜面的内凹部，在锁止销3的尾部安装有复位弹簧2(在本具体实施方式中，该复位弹簧2的一端是安装在锁止销3尾部的孔内的，其另一端支撑在该变速器的壳体1上)，在该复位弹簧2作用下、该锁止销3的前端部能抵在该倍档拨叉轴4上之内凹部的底部；在该倍档拨叉轴4作滑动操作并由其内凹部中的斜面把该锁止销3的前端部完全推出其内凹部的状态下，前进档拨叉轴5处于可进行滑动操作的状态；在该锁止销3的前端部抵在该倍档拨叉轴4上的内凹部之底部的状态下，位于该锁止销3上的与两根前进档拨叉轴5相对应与匹配的锁止构造，锁住这两根前进档拨叉轴5而限止了它们的移动操作。在本发明中，锁止销3的前端部，是其顶端为球面的圆锥体30(也即用该圆锥体30替代了现有锁止销3′上的带斜面的凸起30′)；在两根前进档拨叉轴5与锁止销3之间安装有与这再者均呈间隙配合状态的隔板8，该隔板8上与这两根前进档拨叉轴5和锁止销3同时相对处有两个引导孔；在这两个引导孔中呈间隙配合状态地安装有各一个钢球7，在这两根前进档拨叉轴5与该钢球7对应处有能容下1/4～1/3个钢球7的圆锥坑；本发明锁止销3上的锁止构造，是该锁止销3上的两段圆柱面32(也即用该圆柱面32替代了现有锁止销3′上的锁止舌32′)，在锁止销3前端部的圆锥体30抵在倍档拨叉轴4上的内凹部之底部的状态下，这两段圆柱面32把这两个钢球7顶压在两根前进档拨叉轴5上的圆锥坑内(也即此时正在副箱中进行倍档操作，而不允许在主箱中进行前进的换档操作——参考图3，图3中锁止销3上的箭头表示在复位弹簧2的作用下，该锁止销3的移动方向)；紧邻这两段圆柱面32的该锁止销3上有两圈锥形的环槽31(也即用该环槽31替代了现有锁止销3′上的圆弧槽31′)，在该锁止销3前端部的圆锥体30被复位弹簧2推到抵在倍档拨叉轴4上的内凹部之底部的状态下，钢球7可在两根前进档拨叉轴5作移动操作时从其上的圆锥坑内推出、该钢球7超过隔板8厚度的部分位于该锁止销3上的两圈锥形的环槽31内(也即在副箱中已经完成了倍档操作、或此时不需要进行倍档操作，而可以在主箱中进行前进的换档操作了——参考图4，图4中锁止销3上的箭头表示该锁止销3被推出倍档拨叉轴4上的内凹部的过程时之移动方向)。
本领域技术人员十分清楚，本发明中提及的隔板8在通常情况下是不需要单独设置的，完全可以(位置合适时也应当)利用现有的该变速器壳体中对应隔断部分，在该隔断部分中加工出引导孔即可。当然，在加工该引导孔不便的情况下，也可以把隔板8或原隔断部分做成可拆卸的。本领域技术人员同样十分清楚，所述1/4～1/3个钢球7，是从其直径角度来度量的，其具体数值应当在适当考虑结构尺寸的情况下，首先保证：在该钢球7顶压在前进档拨叉轴5上的圆锥坑内后，能可靠地锁止住该前进档拨叉轴5；在倍档拨叉轴4移动而让其锥形的环槽31对准钢球7后，又能可靠地让前进档拨叉轴5上圆锥坑把钢球7从中推出。
进一步讲，对于本发明中的主动件——倍档拨叉轴4。在该倍档拨叉轴4的强度、刚性的保险系数设计得比较精确，即保险系数不是太大的情况下，该倍档拨叉轴4上的内凹部(参考图5、6)，为带斜面的矩形凹坑40。也即仍要通过铣削来加工出来。
在该倍档拨叉轴4的强度、刚性的保险系数比较大的情况下，该倍档拨叉轴4上的内凹部(参考图7)，为一圈锥形槽40′。也即应当与倍档拨叉轴4在一次装夹中，通过车削加工出来、以进一步降低加工成本。
显然，与现有技术相同，为防止锁止时间过短而不能达到减少同步器磨损之目的，本发明中的倍档拨叉轴4上的内凹部(即上述矩形凹坑40或圈锥形槽40′)，其有效控制部分沿该倍档拨叉轴4的轴向方向也是有足够长度的。