CN1975212A - 变速器辅助单元换档抑制器 - Google Patents

Abstract

本实施例提供了一种用于多速变速器(10)的主部(12)换档抑制器装置(112)。该变速器(10)包括了一输入轴(16)和一输出轴(90)。该变速器(10)的主部(12)具有多个可供选择的啮合比。该变速器(10)还具有一可在档位高变速比28/90和档位低变速比86/82/84/88之间换档的档位部分(14)。该换档抑制器(112)包括一可在锁定位置和释放位置之间移动的联锁机构(190)，其中该联锁机构(190)选择性地防止在变速器(10)的主部(12)中的齿轮换档。换档抑制器(112)还包括一个档位传感阀(270)，该档位传感阀(270)选择性地探测档位部分(14)的档位变换。该档位传感阀(270)在探测到档位变换完成之后选择性地将联锁装置(190)定位在释放位置。该联锁装置(190)选择性地由流体定位。

Description

变速器辅助单元换档抑制器

参照的相关申请

本申请要求申请日为2004年11月22日，申请号为60/630174的临时专利申请的优先权，这里结合参考了该申请的全部内容。

技术领域

本技术领域总的来说是用于复合变速器辅助部分、特别是用于档位型(range type)复合变速器的气动控制和联锁系统换档的控制系统。

背景技术

档位型或复合档位/分离器型复合变速器作为现有技术已广为人知。这些变速器通常包括一个与档位阶梯大于主变速器部分总传动比范围的档位型辅助部分序列相连的多速主变速器部分。

在此类变速器中，其主部通常通过由手动操作的换档杆或类似物控制的换档壳体组件的方式来换档。与此不同的是，辅助档位部分通过一个按钮或开关的方式换档。在现有技术中，一个由主部换档机构操作的开关控制一个远程从动阀/起动机构。该阀/起动机构控制档位选择起动器的操作。档位选择气缸包括一个流体驱动的活塞，将该活塞起动缸分为低档位和高档位缸体。活塞根据一个缸体内的选择压力而移动的同时对第二个缸体进行排气。因为档位部分通常利用了同步棘爪离合器，优选地当主变速器部分处于空档时，一个档位换档启动和完成，从而提供了一个可接受的换档质量并防止了同步棘爪离合器不适当的磨损和/或损坏。

现有技术中复合档位型变速器，通常包括一个控制系统，典型的是一个具有联锁装置的气动控制系统，允许在主控制阀利用一个选择按钮或开关实现档位的预变换。为防止棘爪离合器的损坏，控制系统防止了换档的启动，直到主变速器部分换档至、或至少朝着空档位置换档。一种防止换档启动的方法是利用位于档位部分起动机构连杆上的机械型联锁装置，从物理上防止档位部分换档叉的运动，直到主部换档到空档位置。第二种也就是更常用的防止换档启动的方法是利用基于逻辑型联锁装置，当给档位部分缸体中的一个提供压力流体的阀失效，或不提供压力流体直到探测到换档至主部空档，或只在主部被换档至、并保持在空档位置时被驱动并提供压力流体。这种变速器和控制系统的例子可参考美国专利No.2654268，3138965，4060005和4974474。

现有技术中的系统特别关注于在档位升高，或加速到高档位时保护档位同步器。在某些系统中已经发现，相对主部换档的及时的配合可能更成功地实现高档位换档。在这些变速器中，迫切希望提供一种保护低档位同步器的机构。

发明内容

一个实施例提供了一种多速变速器主部换档抑制器装置。该变速器包括一个输入轴和一个输出轴。该变速器主部具有多个可供选择的啮合比。该变速器还具有一个可在高变速比档位和低变速比档位之间换档的档位部分。该换档抑制器包括一个可在锁定位置和释放位置之间移动的联锁机构，其中该联锁机构选择性地防止变速器主部中的齿轮换档。换档抑制器还包括一个档位传感阀，该档位传感阀选择性地探测档位部分的档位变换。该档位传感阀在探测到档位变换完成之后选择性地将联锁装置定位在释放位置。该联锁装置选择性地由流体定位。

在一个实施例中，为多速变速器主部提供了一个换档抑制器装置。该换档抑制器包括一个可在锁定位置和释放位置之间移动的联锁装置。该联锁装置选择性地在锁定情况下限制换档元件的转动，由此防止变速器主部的齿轮变速。该换档抑制器还包括一个档位传感阀。该档位传感阀选择性地探测档位部分的档位变换。档位传感阀选择性地在探测到档位变换结束后使联锁装置定位在释放位置。

另一实施例提供了一种在多速变速器主部中禁止换档的方法。该方法包括了探测档位部分啮合比和防止主部换档。这些防止步骤在使用了工作流体后起效。

附图说明

图1是具有档位型辅助部分和利用了气动控制系统的复合变速器，不合比例的简图。

图2是图1中变速器换档机构的外部元件的简图。

图3是图1中变速器的主部的换档壳体元件和档位起动器组件的简图。

图4是图1中与变速器主轴组件装配在一起的的换档壳体组件的后视/左视/顶视方向的透视图。

图5是图1中变速器换档壳体组件和选择器机构的后视/左视/仰视方向的透视图。

图6是图1中变速器主部的轴组件的透视图。

图7是图1中变速器沿着图4中箭头7方向的换档闸装置的简图。

图8是图1中变速器换档模式的简图。

图9是图5中选择器机构沿图4中一般方向的透视分解图。

图10是图9中圆圈1O内部分放大的局部视图。

图11是沿图9中线11-11方向的选择器机构的剖视图，显示了双压力开关。

图12A，12B，12C和12D是沿图11中线12-12方向的选择器机构的部分剖视图，显示了操作过程中典型的相对组件的位置。

图13是与12A，12B，12C和12D类似的选择器机构的部分剖视图。

图14是一个典型变速器档位部分实施例的部分剖视图。

图15是第一实施例的气体供给路线的典型示意图。

图16是第二实施例的气体供给路线的典型示意图。

图17是第二实施例的气体供给路线和一些相关的截面上的元件的典型示意图。

图18是第三实施例的气体供给路线和一些相关的截面上的元件的典型示意图。

图19是换档模式的示意图。

具体实施例

参考附图1，2和3，显示了一个档位型复合变速器10。复合变速器10包括一个与档位型辅助部分14连在一起的多速主变速器部分12。变速器10安装在壳体(未示出)内，并包括一个由原动机，例如柴油发动机E通过一个选择性的分离、但通常啮合在一起的主摩擦离合器C驱动的输入轴16，该离合器具有与发动机曲轴20连在一起，并由其驱动的输入或驱动部分18，以及一个可转动地固定在变速器输入轴16上的驱动部分22。

在主部12中，输入轴16带着输入齿轮24同时以基本相同的转速驱动一对中间轴组件26。两个中间轴组件26，相反地位于基本与输入轴16同轴的主轴28的相对侧。每个中间轴组件26包括一个由壳体内的轴承32和34支撑的中间轴30。每个中间轴组件26具有一组固定于其上并随之转动的中间轴齿轮38、40、42、44、46和48。围绕着主轴28有多个主轴齿轮50，52，54，56和58，并可选择性地，一次一个地通过滑动离合器分离轴承套筒60，62和64与主轴28连结转动，这是现有技术中广为人知的。离合器分离轴承套筒60也可用于将输入齿轮24与主轴28连结以提供输入轴16和主轴28之间的直接驱动关系。

主轴齿轮58是倒档齿轮，与中间轴齿轮48通过传统的中间惰轮(未示出)的方式连续啮合。也应注意到，尽管主部12提供了五种可选择的前进速比，其最低前进速比，也即通过驱动主轴驱动齿轮56连接到主轴28而得到的速比，由于总是具有如此高的齿轮减速比，因此被认为是低速或“爬行”齿轮，而只在恶劣条件下发动车辆时才使用，通常不在高变速档位中使用。相应地，尽管主部12提供了五种前进速比，但只有四种速比被辅助档位部分14结合利用，因此通常被归为“4+1”主部。

继续参考附图1，辅助变速器档位部分14包括两个基本相同的辅助中间轴组件74，分别包括了一根由壳体H内的轴承78和80支撑的辅助中间轴76，辅助中间轴76带动其上的两个辅助部分中间轴齿轮82和84转动。辅助中间轴齿轮82与固定在主轴28上的档位输入/主部输出齿轮86保持啮合并支撑后者。辅助部分中间齿轮84与安装在变速器输出轴90上的辅助部分输出齿轮88保持啮合。

具体参考附图1和3，辅助变速器档位部分14还包括一个同步双位辅助部分棘爪离合组件92。棘爪离合组件92通过一个档位换档叉94(同时在图14中示出)轴向定位。棘爪离合组件92可转动的固定在输出轴90上并随之转动。一个档位部分换档起动组件96用于复合变速器10低档位操作时将齿轮88连接到输出轴90上，或在直接或高档位操作时将齿轮86和主轴28连接到输出轴90上，如下面更详细的说明。

参考图3-7，对主部12的齿轮换档作更详细的说明。通常，离合器分离轴承套筒60，62和64分别通过换档叉100，102和104轴向定位。离合器分离轴承套筒60，62和64可以是具有已知的同步或非同步双作用棘爪离合器型。在典型的实施例中，离合器分离轴承套筒60和62是同步的，而离合器分离轴承套筒64是非同步的。

如图1所示，离合器分离轴承套筒60，62和64是三位离合器，因此它们可以分别通过换档叉100，102和104布置在中间非结合位置，前结合位置和后结合位置。在所示实施例中，最好如图4和5所示，换档叉100，102和104被整体结合进换档壳体组件110中。换档叉100，102和104从换档壳体组件110伸出，如下面所描述的那样，由位于壳体组件110上方的选择器机构112控制(最好如图2，5和9中所示)。选择器机构112依次由驾驶员操作变速器输入装置，或换档杆114控制(如图2)。换档杆114通过一个中间换档连杆116连接到选择器机构112上，并可布置成离选择器112有一定的距离。在所示实施例中，离合器分离轴承套筒60，62和64中只有一个在给定时间内是可结合的并且主部联锁装置(未示出)可用来将其它离合器锁定在空档位置。如下面要详细说明的那样，使用者只需要人工操作一个单独的换档杆114就能实现主部12和档位部分14的换档。

在所示实施例中，如图2-8所示，主部分12由容纳在换档壳体组件110内的三个换档导轨120，122和124的轴向运动所控制，同时由通过中间分布的选择器机构112进行的换档杆114的操作控制。对三个导轨换档布置的任一机构都可以使用，这些机构具有更多的换档导轨，或像美国专利No.4621537中说明的只有一个导轨。

具体参考附图7，换档叉100，102和104分别具有用于Lo-R，1-2和3-4齿轮档位(如图8)的相应换档闸130，132，134。如下面所述的那样，5-6换档闸136和7-8换档闸138提供了高档位齿轮比。换档叉100及整体换档闸134和138固定在换档导轨124上。换档叉102及整体换档闸132和136固定在换档导轨122上。换档叉104及整体换档闸130固定在换档导轨120上。如图7所示，当离合器分离轴承套筒60，62和64没有结合时，主部12位于空档位置。

参考附图8，显示了变速器10换档杆114的换档模式142。换档模式142包括了一个3-4行程位置144和一个5-6行程位置146。参考附图7和8，换档闸130对应于一个Lo-R换档行程。这就是说，当换档杆114总体上位于Lo-R换档行程位置时，换档杆114可以沿着前进方向将换档杆114放入R换档位置。当换档杆114位于R换档位置时，变速器10的主部12是主轴齿轮58的“倒档”位置，与离合器分离轴承套筒64的“结合”位置。同样地，当换档杆114总体上位于Lo-R换档行程位置时，换档杆114可以沿着向后方向移动进入Lo换档位置。当换档杆114位于Lo换档位置时，变速器10的主部12位于主油齿轮56的“低速比”位置，同时主轴齿轮56与离合器分离轴承套筒64结合。相应地，当换档杆114总体上位于Lo-R换档行程位置时，变速器10位于Lo-R换档档位，换档杆114可被操控以转换换档闸130。当换档杆114位于1-2，3-4，5-6和7-8行程位置时，换档杆114做同样的操作。换档模式142还包括多个空档位置，例如N1和N2。如下面所描述的，当换档杆114位于空档位置N1时，档位部分14将被结合进一个档位低速比，当换档杆114位于空档位置N2时，档位部分14将被结合进一个档位高速比。

最好如图9中所示，选择器机构112还包括了一个选择性地布置在换档闸130，132，134，136，138中任一个上的换档销140。换档销140的运动驱动了这些换档闸中选定的一个与目标齿轮啮合。换档杠杆114的运动控制了换档销140的位置。

在此典型实施例中，选择器机构112还包括了一个位置开关150。图9中显示了位置开关150的一个实施例，在变速器10的换档模式中存在一个位置开关150的可能位置。通过操作位置开关150使之结合进选择器机构112来控制辅助或档位部分的换档，这种方法在现有技术中已广为人知。如图8所示，优选实施例的选择器机构112和换档壳体组件共同提供了一种“双H”型换档模式。位置开关150是一个流体型开关，特别地是一个气动控制开关。位置开关150推荐是以阀为特征。位置开关150具有一个代替了阀体中阀门的柱塞152(未示出)。位置开关150传送车用压力气体给档位部分换档起动组件96以引起在低、高档位之间的换档，这种气动控制开关也已广为人知。

位置开关150发出信号给档位部分换档至高档位，利用棘爪离合组件92将输出轴90与主轴28连接，换档销140从3-4换档闸134移动到5-6换档闸136。相反地，位置开关150发出信号给档位部分14换档至低档位部分，换档销140从5-6换档闸136移动到3-4换档闸134。然而，优选由车辆驾驶员操作一个按钮或开关来选择换档齿轮是可替换的。可选地，也可使用如美国专利No.6339973中公开的“重复H”的模式。所有这些布置在现有技术中已广为人知。应注意到合适的换档模式不限于这里所提出的实施例。但是有个重要的方面涉及到如何限制主部的换档以保护辅助部分同步器。

另外，虽然所示档位部分14是一个利用了直齿或螺旋齿轮传动装置的两速部分，但是利用具有三个或多个可选择的档位比和/或利用了行星齿轮传动装置的复合分离/档位型辅助部分的档位型变速器的实施例也是可以理解的。同样如上面所示，离合器分离轴承套筒60，62和64中的任何一个或多个可以是同步棘爪离合器型，并且变速器部分12和/或14也可以是单独的中间轴型。

如上面所提到的，车辆的使用者或驾驶员在辅助变速器档位部分换档至低档位，但是要求在辅助变速器换档至低档位之前完成主变速器的换档的需求可能会增多。这种情况将导致档位活塞通过同步器产生一个力作用在离合器棘爪上，从而引起其中不希望的能量耗散。

这里所提出的选择器机构112的实施例是防止或减少这类问题产生的关键。选择器机构112提供了这样一个机构，通过它，驾驶员可以操控换档杆114横向地将换档销140定位在希望的换档闸上，并在前后方向上移动换档销140以与期望的主部齿轮相啮合。选择器机构112的实施例显示在图9-13中，并将在后面作更详细说明。选择器机构112减小了在档位变换结束前，并特别在档位部分14换档至齿轮88(低档位换档)完成之前与主部齿轮12啮合的危险。

最好如图9所示，选择器机构112还包括一个选择器机构壳体160。选择器机构壳体160起到覆盖换档壳体组件110的开口，同时支持选择器机构112的其它部件的作用。壳体160限定了一个细长的空间162，在长度方向进行延伸。壳体160可转动的支撑布置在空间162内的换档件，或换档轴164。换档轴164绕着轴线A-A转动。一个套环部分166固定在轴上并随之转动。套环部分166包括前面提到的换档销140，和结合表面，或凸轮表面168，位置开关150安装在壳体160的前端，选择性的与套环部分166对准，将在下面对此作更详细的说明。

简要参考图7-8并继续参考图9，当换档销140靠近5-6换档闸136或7-8换档闸138时，换档轴164位于高档位位置，与图8中所示的高档位位置对应。

选择器机构112还包括一个位于壳体160的第一端的壳体延伸部分170。壳体延伸部分170限定了一个延伸空间172。延伸空间172总体上与空间162对准。虽然所示实施例中延伸部分170与壳体部分160分离并固定于其上，但可以预料到壳体160在形成时就包括了延伸部分170。将延伸部分170做成一个单独件的主要原因是可以使用此处实施例中所描述的，容纳现有的不具有延伸部分170特征的壳体160。通过一个固定在壳体延伸部分170上，与壳体160相对的端板176，使得空间162，172是封闭的，或至少是部分封闭的。

参考附图11，选择器机构112的实施例与图9中的相似，也包括一个双压力开关178，类似于位置开关150。双压力开关178，类似于位置开关150，具有一个柱塞180。应推荐双压力开关178也是以两位阀为特征的，在第一情况下引导高压流体流向到起动器组件96，在第二情况下引导低压流体的流向到起动器组件96。一个锁定凸轮环182位于轴164上并通过一个保持销184固定于其上，因此锁定凸轮环182一致地随着轴164运动。双压力开关178选择性的对准锁定凸轮环182，在下面将作更详细的说明。锁定凸轮环182包括一个换档轴结合部分186和一个凸轮面188。当双压力开关178对准锁定凸轮环182时，与凸轮面188结合。凸轮面188在相对轴线A-A的第一位置和第二位置之间轴向移动柱塞180，因此在第一控制情况和第二控制情况之间循环的双压力开关178，在下面将作更详细的说明。

图12A-12D显示了选择器机构112中换档轴164的相对位置，说明了锁定活塞结合部分198与换档轴结合部分186的相对位置。特别地，图12A显示了换档销140靠近，或进入换档闸130低速齿轮变档时的选择器机构112。图12B显示了换档销140靠近，或进入1-2换档闸132时的选择器机构112。图12C显示了换档销140靠近，或进入3-4换档闸134时的选择器机构112。另外，图12D显示了换档销140靠近，或进入5-6换档闸136时的选择器机构112。如图12A和12D所示，锁定活塞结合部分198不会干涉到换档轴结合部分186以防止换档轴164的转动。如图12B和12C所示，锁定活塞结合部分198可以干涉到换档轴结合部分186以防止换档轴164的转动。

最好如图13所示，选择器机构112的一个实施例还可包括一个主部空档联锁装置190。主部空档联锁装置190包括一个锁定活塞192，布置在形成于壳体延伸部分170，并对准和相对于双压力开关178的缸体或联锁缸194内。锁定活塞192具有一个朝着轴线A-A延伸的同轴杆196。杆196具有一个与锁定凸轮环182上的换档轴结合部分186形状上互补的锁定活塞结合部分198。杆196在间隙孔200中滑动从缸体腔194穿过进入到壳体空间162中。间隙孔200在接近缸体腔194的一端通过一个弹簧中间孔部分202增大。布置在间隙孔200中一个复位卷簧204缠绕在杆196上。弹簧204相对轴线A-A偏向锁定位置192，并倾向于使杆196上的锁定活塞结合部分198与换档轴结合部分186解除结合。

一个O型密封圈206布置在锁定活塞192周边的沟槽内。密封圈206在锁定活塞192相对于缸体腔194相对运动时在两者间起到密封作用。锁定活塞结合部分198与换档轴结合部分186的结合防止了在某些情况下主部12换出空档，在下面将作更详细的说明。

一个定位销208从锁定活塞192的内侧伸出，平行于杆196，并可滑动的布置在壳体延伸部分170内与间隙孔200平行的孔210中。定位销208和孔210共同维持着锁定活塞结合部分198相对换档轴结合部分186的转动对准。优选地，换档轴结合部分186是锁定凸轮环182上与轴线A-A平行的狭槽。

优选地，锁定活塞结合部分198具有方形末端与换档轴结合部分186结合。同样优选地，锁定活塞结合部分198限定的一个平面总体上与换档轴结合部分186限定的一个平面平行。以这种方式，当锁定活塞结合部分198与换档轴结合部分186结合在一起时，驾驶员如果想要操纵换档杆114将会导致这些相对的平行平面之间的干涉，从而减小锁定活塞结合部分198与换档轴结合部分186结合表面的磨损。

缸体腔194通过位于其上方的缸体盖212而被封闭，并且锁定活塞192容纳于其中。在一个实施例中，盖子212具有一个第一空腔214，位于缸体腔194上方并与之相通。盖子212具有一个插入结构216，其中有与空腔214相交的通道218，使得流体能够从中通过并从缸体腔194到盖子212外部。插入结构216被制成可容纳一个选定的管子或软管联结器。在通道218中有一个具有放气孔222的塞子220。在优选实施例中放气孔222的直径为0.040英寸。气体出入缸体腔194时必须通过放气孔222。盖子212通过多个螺栓226夹持在壳体延伸部分170上。

顶盖228位于一个弹簧偏置的棘爪柱塞上，能够提供给驾驶员能够感觉到高档位和低档位之间的换档感觉。偏置弹簧、柱塞和装在轴164上的辅助环对于本实施例不是非常相关的，因此图上没有示出。壳体160内使轴164沿着轴线A-A偏移至预定位置的元件也未在图中示出。

返回参考图2，5和7-9，连接曲柄230被夹持在轴164相对锁定凸轮环182所在端的另一端。连接曲柄230通过换档连杆116连接到换档杆114上。一个圆形折叠密封型232与密封圈236共同在轴164相对壳体160之间进行密封。驾驶员操纵换档杆114作横向运动使得轴164沿着轴线A-A轴向运动，以及换档销140在换档闸130，132，134，136，138之间相应的横向运动。换档杆114的前后运动使得轴164沿着轴线A-A转动，从而使得换档销140前后运动。换档销140的前后运动使得换档叉100，102和104中的一个根据前后运动开始前换档销140在换档闸130，132，134，136，138的位置而运动。

值得推荐的是开关150和178的精确形状和位置可以有不同变化而不产生影响。例如，一个具有电磁铁的电子开关可用来代替开关150和178。另外，开关150和178或其替代的也可位于与主部齿轮的啮合动作相关的其它位置上，例如在换档杆114或在换档导轨120，122和124上。

图14更详细的说明了档位部分换档起动组件96。在所示方位中，起动器组件96处于“高”档位位置，齿轮86通过棘爪离合器组件92锁定在输出轴90上。

起动器组件96包括一个活塞240和一个气缸壳体244。连杆246将活塞240固定在档位换档叉94上。活塞240通过锁定螺母248夹持在连杆246的一个台肩处。气缸壳体244具有一个通孔250使得连杆246可在其中滑动。通孔250朝向缸体活塞腔252开口，活塞240可在缸体活塞腔252内滑动。一个O形密封圈254在活塞240与活塞腔252之间进行密封。活塞腔252通过位于活塞腔252上方的起动器筒盖256而封闭，活塞240容纳于其中。壳体244和盖子256至少部分地限定了一个活塞腔，或档位腔260。

活塞240将活塞腔260分成高档位侧262和低档位侧266。供应高档位侧262的压力移动档位换档叉94以结合棘爪离合器组件92与齿轮86，将档位部分14换档至高速档位比。供应低档位侧266的压力移动档位换档叉94以结合棘爪离合器组件92与齿轮88，移动活塞240至低档位情况并将档位部分14换档至低速比档位。

档位传感阀270与连杆246共线安置，档位传感阀270具有被连杆246推动的柱塞272，显示档位部分14全部结合进低速比档位或低速比情况下。这种情况下虽然与图14中元件的方位不一致，活塞240可全部进入到活塞腔260的右侧。由此档位传感阀270检测档位部分14的位置或啮合比。如图14所示，活塞240位于腔体260的左侧，档位部分14结合高速比档位。

继续参考附图9，14，位置开关150是一个双位开关，其中柱塞152由弹簧偏移至第一位置。在第一位置，位置开关150传送压力气体给起动活塞腔260的低档位侧266，同时开放起动活塞腔260的高档位侧262排气。在第二位置，位置开关150传送压力气体给起动活塞腔260的高档位侧262，同时开放起动活塞腔260的低档位侧266排气。柱塞152与已结合到套筒部分166的凸轮表面168结合，使得位置开关在第一位置与第二位置之间移动。轴164的轴向运动使得换档销140从3-4换档闸134移动到5-6换档闸136，导致柱塞152被移动到第二位置。相反地，轴164的轴向运动使得换档销140从5-6换档闸136移动到3-4换档闸134，导致柱塞152被移动到第一位置。

如下面的说明，所示换档抑制器的实施例至少利用了这里介绍的部分元件。这就是说，换档抑制器包含了变速器10中用来减少当档位部分14不在理想位置时主部12不期望的换档的部分，在下面将作更详细的说明。在期望的档位部分14的换档尚未结束之前，而主部12换档已经完成的情况下，档位部分14位于“空档”比，这时齿轮86和齿轮88都没有与棘爪离合器组件92结合。如果档位部分14位于“空档比”起动器组件96不会将档位部分14换档至一变速比，变速器10位于“空档”，这时虽然驾驶员操纵换档杆114至期望的齿轮，输入轴16也不会与输出轴90结合(图2)。

特别参考图13和15，将对第一实施例作详细说明。在第一实施例中使用了起动组件96，主部空档联锁190和位置开关150。双压力开关178，凸轮面188和档位传感阀270没有被使用。如图15所示，位置开关150联结到高压气体供给管线300并通过一个端口或管线302排气。位置开关150还通过第一气体管线304联结到高档位侧和通过第二气体管线306联结到高档位侧266。如上所述，位置开关150通过气体供给管线300和排气管线302将管线304和306与高压气体联结起来。空档联锁装置190通过一个第三气体管线308连接到第一气体管线304。在此实施例中，没有使用档位传感阀270。

同普通的气体管线一样，排气管线302用于档位腔260和联锁腔194的气体排出。这就是说，当排气管线302连接到第一气体管线304时，气体管线304和308中的气体都被排掉了。因此，与气体管线308以流体连通的联锁腔194和与气体管线408以流体连通的档位腔260中气体的排气基本上是同时启动的，因此档位腔260和联锁腔194至少部分地同时排出气体。

继续参考图13和15，在此将对第一实施例的操作进行讨论。当位置开关150位于低档位位置时，通过通气管道306，压力气体被输送给起动器组件96，在低档位情况与档位部分14结合。驾驶员移动换档杆114从3-4位置到5-6位置(如图8)，引起换档销140移动至5-6换档闸136，柱塞152的运动使位置开关150变到高档位位置。这使得低档位侧266内的气体排气的同时，压力气体通过第一气体管线304输送到高档位侧262。高档位侧262和第一管线304受压引起锁定活塞192抵抗弹簧204朝向轴线A-A偏移。如图12D所示，锁定活塞结合部分198在轴164的5-6位置不和换档轴结合部分186对准。由于孔222引起的时间延迟，如上面所讨论的那样，活塞到其完全伸展位置的移动，将不随施压立即产生。

当从5-6闸136调低速档至3-4闸134(也就是说从5-6行程位置146到3-4行程位置144)，位置开关150被起动(见图8)，锁定活塞结合部分198滑入换档轴结合部分186(见图12C)。锁定活塞结合部分198和换档轴结合部分186这样结合，使得驾驶员无法移动换档杆沿前后方向与主部齿轮结合。同时，由于位置开关150的动作，气体管线306受压，而气体管道304排气。但是由于孔222的限制，缸体腔194中的气体不会立刻排尽。相应的引起了时间的延迟，从而使驾驶员能成功地完成主部齿轮换档。假定预定的管线气体压力为80psi(磅/平方英寸)和孔直径约为0.4英寸，将会引起大约0.8秒的时间延迟。优选大约为1秒的时间延迟。一旦发生大约为1秒的时间延迟，驾驶员就能够换档至期望的齿轮。在大多数情况下，发现0.8秒的时间延迟对于通过起动器组件96完成换档至低档位来讲时间也是足够的。

特别参考附图14，16和17，对第二实施例进行了说明。这里没有使用孔222、双压力开关178和凸轮面188。盖子212只需要具有用于气体管线的固定方式。如图16所示，位置开关150连接到第一高压气体供给管线350和通过端口或管线的方式的排气管线352。位置开关150同样通过第一管线354连接到高档位侧262和通过第二管线356连接到低档位侧266。位置开关150，如上面所述，通过供给管线350和排气管线352将气体管线354和356与高压气体连接。第二高压气体供给管线358连接到档位传感阀270上。档位传感阀270上通过第三气体管线360连接到空档联锁装置190上。档位传感阀270具有一个气体排气端口362。档位传感阀270是一个双位阀。第一位置所示起动器组件96不在低档位的情况，高压气体从气体供给管线358传送给气体管线360，使得锁定活塞朝向轴线A-A偏移(见图17)。第二位置所示起动器组件96位于低档位位置时，档位传感阀270阻挡高压气体从气体供给管线358传送给气体管线360，并连结气体管线360到排气端口362上。

第二实施例的操作如下所述。当位置开关150处于低档位位置，换档杆114的连续操纵使得换档销140与之对准，例如借助1-2换档闸132或3-4换档闸134(见图12B、12C)压力气体通过气体管线356输送给起动器组件96，将档位部分14置于低档位位置。驾驶员操控换档杆114移动至5-6位置，引起换档销140移动到5-6换档闸136，同时位置开关150转换到高档位位置(如柱塞被凸轮面168推动)。最好如图16所示，当位置开关150转换到高档位位置时，低档位部分266内的气体将会排出(通过第二气体管线356)，压力气体提供给至高档位部分262(通过第一气体管线354)。高档位侧262被施压后，连杆246远离档位传感阀270(见图14)同时由于棘爪离合器组件与主轴28结合(见图1)，档位部分14转换到高档位位置。如前面所提到的，档位传感阀270探测到起动器组件96不在低档位位置时，将致使压力气体从气体供给管线358输送到气体管线360。

气体管线360受压(由于换档销140从3-4换档闸134运动到5-6换档闸136)，使得压力气体从档位传感阀270输送至空档联锁机构190。由于压力气体进入空档联锁机构190，锁定活塞192抵抗弹簧240的力朝向轴线A-A偏移。最好如图12D所示，当换档杆114位于5-6位置时，锁定活塞结合部分198没有对准或没有与换档轴结合部分186结合。在压力气体通过气体管线360换向之后，锁定活塞192立即就会移动到其完全延伸部分。

当驾驶员从5-6换档闸136调低档至3-4换档闸134时，锁定活塞结合部分198滑入换档轴结合部分186(最好如图12C)，从而将空档联锁装置190移动至锁定位置。由于锁定活塞结合部分198和换档轴结合部分186结合，沿前后方向移动换档杆的运动就受到了限制(因为换档轴164的转动被锁定活塞结合部分198和换档轴结合部分186之间的干涉而限制)。由于换档杆114的运动受限，驾驶员无法将主部12齿轮结合至低档位。因此，当锁定活塞结合部分198和换档轴结合部分186结合后1-2换档闸132或3-4换档闸134就无法操控与齿轮结合。

由于换档杆114从5-6换档闸156移动至3-4换档闸134，位置开关150被驱动至低档位位置(如柱塞152被凸轮面168推动)。当位置开关150被起动后，气体管线356受压，气体管线354排气。通常由于气体管线360内的压力，轴164的转动继续受到限制。当档位传感阀270探测到连杆246，档位部分14就位于低档位情况(通过柱塞272的降低)。柱塞272的降低引起档位传感阀270通过排气端口362对气体管线360进行排气。

当气体管线360排气后，锁定活塞192背离轴线A-A被弹簧204推动，因此解除了锁定活塞结合部分198和换档轴结合部分186的结合，并将空档联锁装置190置于释放位置。由于锁定活塞结合部分198解除了与换档轴结合部分186的结合，换档轴164的转动就被允许。驾驶员就可以沿前后方向操控换档杆114，使得换档销140移动1-2换档闸132或3-4换档闸134。当1-2换档闸132或3-4换档闸134中的一个被移动时，就可与主部12结合。

特别参考附图18，至少对第三实施例进行了部分地说明。这里使用了双压力开关(见图13)，没有使用档位传感阀270和主部空档联锁装置190。如图18所示，位置开关150被连接到双压力气体供给管线386和排气管线388。排气管线388可以是端口或管线的形式。位置开关150同样经由第一气体管线390连接到起动活塞缸260的高档位侧262。位置开关150还经由第二气体管线392连接到起动活塞缸260的低档位侧266。如上所述，位置开关150可操作地通过气体供给管线386和排气管线388将气体管线390和392连接到双压力气体。双压力气体管线386连接到双压力调节器394，从而双压力气体供给管线386从双压力调节器394处获得压缩气体。提供高压气体的主气体供给管线396，被连接到与双压力调节器394连结的第一支路398上。主气体供给管线396，同样通过第二支路402也被连接到双压力开关178上。控制气体管线404将双压力开关178与双压力调节器394连结在一起。

控制气体管线404通过双压力开关178排气，双压力调节器394给双压力气体供给管线386提供高压气体，当控制气体管线404通过双压力开关178受压时，双压力调节器394给双压力气体供给管线386提供低压气体。

双压力开关178，如图18中所示的第一位置，阻挡高压气体到达双压力调节器394，允许大约80磅/平方英寸(psi)压力的高压气体传送给双压力气体供给管线386。在未示出的第二位置，双压力开关178输送高压气体给双压力调节器394，从而导致双压力调节器394将从第一支路398传递到双压力气体供给管线386的气体压力减小至约20psi。图19显示了换档模式142中优选的档位位置410，其中双压力开关178使得高压气体供给至起动组件96。

下面是第三实施例的典型操作。当柱塞180和凸轮面188间的结合确定主部位于空档时，双压力开关178发出信号给双压力调节器394，使得全部压力到达位置开关150并到达起动组件96。当主部处于啮合时(闸1-2，3-4，5-6或7-8)，双压力开关178输送全部压力给双压力调节器394，由此调节供给位置开关150的压力到20psi。该低压足以在主部12换档结束之前的档位部分14换档完成后保持棘爪离合组件92的档位同步器保持啮合，但还不会大到在主部12换档结束之前的档位部分14换档还未完成时损坏棘爪离合组件92的档位同步器。

尽管双压力调节器394作为单个部件被说明，优选地被容纳在一个单个壳体内，双压力调节器394可具有一个可调的调节器以增加相对换档杆位置的压力，双压力调节器394还可以是一个平行于高压管线，包括一个能够输送高压或调节后的压力给活塞腔260的三位阀的调节器。

值得推荐的是，可以在同一变速器中同时使用第一和第三实施例，第三实施例提供了一种保护棘爪离合组件92同步器的第二或备份措施。图13显示的是第一实施例的主部空档联锁装置190与第三实施例的双压力开关178的组合。尽管第三实施例被描述成具有双压力开关178，在换档杆114处在任何空档位置时，连结高压气源到换档起动器组件96档位部分的活塞腔260，双压力开关也可在只有换档杆114位于图19所示的位置档位410时，连结活塞腔260和高压气源，由此减小了换档杆114当不希望档位部分14换档时抵抗档位活塞240的压力增加的空档位置。

尽管所示实施例中使用的工作流体被描述为气体，该流体也可以是包括液体的任何合适的流体，不同于气体受压的情形，它们通常不可压缩，对外界力或压力能够立刻做出动作。另外，也可使用工作流体以推动活塞，转动转子或提供任何其他液/气能转换为机械能。另外，尽管这里描述的控制信号通过诸如气体的流体传递给诸如活塞的装置，该控制信号也可以通过光、电、或机械方式传输给合适的装置，虽然优选控制信号通过气体的运动传递。

前面的说明只是对本发明的方法和系统的典型实施例进行的说明和描述。其目的既非穷举也非意在将本发明限制为公开的几个具体形式。本领域技术人员可以理解，各种变化和对元件的等同替换都不超出本发明的范围。另外，在本发明的启示下，为适应特定环境或材料而做出的很多修正都不超出本发明的实质范围。因此，其目的并非意在将本发明限制为几个特定公开的实施例，而是因为这些实施例是想到的实现本发明的最好方式，因此本发明包括了落入权利要求保护范围内的所有实施例。本发明还可以用其他方式而不是这里明确解释和说明的方式实现，而不脱离本发明的精神或范围。本发明的保护范围仅由下面所附的权利要求来限定。

Claims (26)

1、一种用于多速变速器(10)的主部(12)的换档抑制器装置(112)，变速器(10)包括了一输入轴(16)和一输出轴(90)，变速器(10)的主部(12)具有多个可供选择的啮合比(40，50；42，52；44，54；46，56；48，58)；变速器(10)还具有一个可在高档位比28/90与低档位比86/82/84/88间换档的档位部分(14)，该换档抑制器装置(112)包括：

一可在锁定位置和释放位置之间运动的联锁装置(190)，所述联锁装置(190)可选择地限制换档件(164)的运动，以阻止变速器(10)的主部(12)的齿轮换档；以及

一档位传感阀(270)，所述档位传感阀(270)可选择地检测档位部分(14)的档位变换，所述档位传感阀(270)在检测到档位换档结束之后，可选择性地使得所述联锁装置(190)位于释放位置，其中所述联锁装置(190)在流体作用下可选择地定位。

2、如权利要求1所述的装置(112)，其中所述联锁装置(190)可选择地保持变速器(10)的主部(12)处在空档位置。

3、如权利要求1所述的装置(112)，其中所述联锁装置(190)在位于释放位置时可选择地允许所述换档件(164)的转动，由此允许变速器(10)的主部(12)的齿轮换档。

4、如权利要求1所述的装置(112)，其中至少所述换档件(164)的一部分可转动来可选择地将输入轴(16)与输出轴(90)接合起来，并且至少所述换档件(164)的一部分可轴向移动，可选择地与多个换档闸(130，132，134，136，138)接合。

5、如权利要求1所述的装置(112)，其中所述联锁装置(190)在换档件(164)处于高档位位置时不能限制换档件(164)的运动。

6、如权利要求1所述的装置(112)，其中所述联锁装置(190)处于锁定位置时可选择地限制换档件(164)的转动。

7、如权利要求1所述的装置(112)，其中所述换档件(164)包括一个换档销(140)，可选择地与多个换档闸(130，132，134，136，138)中的一个接合，以可选择地与所述多个可选择的啮合比(40，50；42，52；44，54；46，56；48，58)中的一个接合。

8、如权利要求1所述的装置(112)，其中所述换档件(164)包括一个接合面，其中所述接合面可选择地与位置开关(150)接合。

9、如权利要求8所述的装置(112)，其中所述位置开关(150)可选择地传输一个控制信号给所述联锁装置(190)，将所述联锁装置(190)定位于锁定位置。

10、如权利要求9所述的装置(112)，其中所述控制信号通过流体传输。

11、如权利要求1所述的装置(112)，其中所述换档件(164)由变速器(10)的使用者手动控制。

12、如权利要求1所述的装置(112)，其中使用者手动操作单独的变速器(10)的输入装置(114)以可选择地接合各个齿轮(40，50；42，52；44，54；46，56；48，58)。

13、一种用于多速变速器(10)的主部(12)的换档抑制器装置(112)，变速器(10)包括了一输入轴(16)和一输出轴(90)，变速器(10)的主部(12)具有多个可供选择的啮合比(40，50；42，52；44，54，46，56；48，58)；变速器(10)还具有一个可在高档位比28/90与低档位比86/82/84/88间换档的档位部分(14)，该换档抑制器装置(112)包括：

一可在锁定位置和释放位置之间运动的联锁装置(190)，所述联锁装置(190)当位于锁定位置时可选择地限制换档件(164)的转动，由此阻止变速器(10)的主部(12)的齿轮换档；以及

一档位传感阀(270)，所述档位传感阀(270)可选择地检测档位部分(14)的档位变换，所述档位传感阀(270)在检测到档位变换结束之后，可选择地使得所述联锁装置(190)位于释放位置。

14、如权利要求13所述的装置(112)，其中所述联锁装置(190)可选择地保持变速器(10)的主部(12)处在空档位置。

15、如权利要求13所述的装置(112)，其中所述联锁装置(190)在换档件(164)处于高档位位置时不能限制换档件(164)的运动。

16、如权利要求13所述的装置(112)，其中还包括了一个位置开关(150)，所述位置开关(150)可选择地探测所述换档件(164)的预选位置。

17、如权利要求16所述的装置(112)，其中所述位置开关(150)选择地传输一个控制信号给所述联锁装置(190)，将所述联锁装置(190)定位于锁定位置。

18、如权利要求13所述的装置(112)，其中所述换档件(164)由变速器(10)的使用者手动控制。

19、如权利要求13所述的装置(112)，其中使用者手动操作单独的变速器(10)的输入装置(114)可选择地接合各个齿轮(40，50；42，52；44，54；46，56；48，58)。

20、一种在多速变速器(10)的主部(12)中禁止换档的方法，其中所述变速器(10)包括一输入轴(16)，一输出轴(90)和一可在高档位比28/90与低档位比86/82/84/88间变换的档位部分(14)，并且主部(12)具有多个可供选择的啮合比，该方法包括以下步骤：

检测档位部分(14)的啮合比，以及

防止主部(12)的换档，所述防止换档步骤通过应用工作流体起效。

21、如权利要求20所述的方法，其中检测步骤还包括机械地操作阀(270)，使阀(270)转换流体压力。

22、如权利要求20所述的方法，其中防止步骤还包括禁止流体的流动。

23、如权利要求20所述的方法，其中还包括允许主部(12)换档的步骤，其中作为检测步骤的结果，主部(12)的换档被允许。

24、如权利要求23所述的方法，其中防止和允许步骤是通过联锁装置(190)实现的。

25、如权利要求24所述的方法，其中联锁装置(190)可选择地防止换档件(164)的转动，其中所述换档件(164)由驾驶员手动操作。

26、如权利要求25所述的方法，其中至少所述换档件(164)的一部分可转动地选择性地将输入轴(16)与输出轴(90)结合起来，并且至少所述换档件(164)的一部分可轴向移动，选择性地接合多个换档闸(130，132，134，136.138)。

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