CN101280842B - 带有空挡锁的变速器挡位段换挡控制系统 - Google Patents

Abstract

一种变速器的挡位段选择控制系统有助于取力器的安全工作。在选挡缸内的流体作动型挡位段活塞总成在低速挡位段位置和高速挡位段位置之间移动。选挡缸和挡位段活塞总成界定出密封的高速挡位段腔和低速挡位段腔。空挡缸与选挡缸相贯通。空挡缸中的流体作动型空挡活塞总成界定出空挡腔。空挡活塞总成响应于空挡腔的加压而接合挡位段控制活塞总成。当挡位段控制活塞总成处于空挡位置时，空挡活塞总成被挡位段活塞总成的接合机构接纳，由此保持挡位段活塞总成。当挡位段活塞总成处于空挡位置时，电响应型锁止机构将空挡活塞总成锁止定位。此锁止动作依据表示变速器状态的电开关状态来控制。

Description

带有空挡锁的变速器挡位段换挡控制系统

技术领域

概括地说，本发明涉及用于组合变速器的副箱的换挡控制系统，确切说，本发明涉及用于分段式组合变速器的气动控制和闭锁系统。

背景技术

范围挡或复合挡位段(或称分段)/分流(或称分速)型组合变速器在现有技术中是已知的。这样的变速器一般包括多挡变速器的主变速箱(主箱)，它与挡位段式(分段式)副变速箱(副箱)串联，其中挡位段级大于主箱的总速比范围。取力器(动力输出装置)一般安装在组合变速器的外侧，在变速器箱体的一开口上，该开口允许变速器齿轮与取力器齿轮啮合。取力器允许在卡车静止不动的情况下将卡车发动机的动力传输给辅助设备，以便在工作地点进行作业。为了驱动与副箱副轴处于传动连接的取力器，主箱大多挂入预定的主箱前进挡。为允许取力器在卡车静止不动时安全工作，副箱被挂入空挡。

在组合变速器中，主箱一般通过一个由手动变速杆或同类部件控制的上盖总成来换挡。相反，副箱借助开关来换挡。由驾驶员操控的开关或是直接控制遥控随动阀/操纵机构，或是通过换挡连杆机构和主箱换挡机构间接控制遥控随动阀/操纵机构。随动阀/操纵机构控制挡位段操纵机构的动作。挡位段操纵机构包括流体作动活塞，活塞将操纵缸分成低速挡位段腔和高速挡位段腔。活塞响应于对一个腔室的选择加压而移动，而另一个腔室同时被排放。由于副箱通常使用同步式牙嵌离合器，所以最好在使主变速箱处于空挡时启动并完成挡位段换挡，以提供可接受的换挡性能并防止同步式牙嵌离合器的过度磨损和/或损坏。

当车辆驾驶员将气动的开关-阀总成从“动”位置移至“静”位置时，驾驶员就选择了挡位段单元的空挡状态。

现有技术的分段式组合变速器一般包括控制系统，控制系统一般是具有闭锁装置的气动控制系统，它允许利用在主控阀上的选挡按钮或开关来预选挡位段换挡。为防止牙嵌离合器损坏，控制系统阻止副箱的换挡启动，除非主变速箱已挂入空挡状态或至少挂向空挡状态。这样的变速器及其控制系统的例子可以参见美国专利US 2,654,268、US 3,138,965、US 4,060,005和US 4,974,474。现有技术的系统也通过在取力器工作时使挡位段单元保持处于空挡来保证驾驶员安全性。

在这样的变速器中，人们期望能提供一种能很可靠地使副箱保持处于空挡且部件成本低的控制系统。

发明内容

一个实施例提供一种用于组合式多挡变速器的挡位段选择控制系统，该系统有助于取力器的安全接通和断开以及工作。该系统具有与压力流体源和电源连用的流体控制元件和电控元件。挡位段选挡缸(简称选挡缸)具有选挡缸第一端和选挡缸第二端。流体作动型挡位段活塞总成可滑动地安置在选挡缸中，用于在选挡缸第一端处的低速挡位段位置和在选挡缸第二端处的高速挡位段位置之间移动。挡位段活塞总成也具有挡位段接合机构。选挡缸和挡位段活塞总成共同在选挡缸第一端和活塞总成第一表面之间界定出密封的高速挡位段腔，也在选挡缸第二端和活塞总成第二侧面之间界定出密封的低速挡位段腔。空挡缸和选挡缸相贯通，空挡缸具有与选挡缸相对的空挡缸第一端。流体作动型空挡活塞总成可滑动地安置在空挡缸中，并且在空挡缸第一端和朝向空挡缸第一端的空挡活塞总成端之间界定出空挡腔。空挡活塞总成响应于空挡腔的加压而接合挡位段控制活塞总成。当挡位段控制活塞总成处于低速挡位段位置和高速挡位段位置之间的空挡位置时，空挡活塞总成至少部分被挡位段接合机构接纳。空挡活塞总成和空挡缸一起将挡位段活塞总成保持于空挡位置。当空挡活塞总成被挡位段接合机构接纳时，电响应型锁止机构处于与空挡活塞总成的选择锁止接合当中。该选择锁止接合依据表示变速器状态的电开关状态来控制。

在借助空挡活塞总成将挡位段活塞总成保持于空挡并借助电响应型锁止机构将空挡活塞总成保持于空挡的情况下，可以将取力器投入工作而不用担心副箱的滑动挂挡。气动元件和电气元件的使用能够以低于现有技术系统的成本实现高的系统可靠性，同时提供差不多的保护。这使得为成本敏感市场提供非常安全的挡位段控制系统成为可能。

附图说明

图1是不按比例的示意图，表示具有挡位段式副箱并采用气动控制系统的组合变速器。

图2示意表示图1所示变速器的换挡机构的外部构件。

图3示意表示图1所示变速器的主箱上盖和挡位段操纵机构总成的第二实施例。

图4示意表示与图3所示上盖相关的挡位图。

图5示意表示现有技术的挡位段式副箱用控制电路。

图6示意表示挡位段式副箱用控制电路的一个例子。

图7是图5所示的现有技术的挡位段操纵机构的截面图。

图8是图6所示的挡位段操纵机构例子的截面图。

图9、图10和图11是图8的挡位段操纵机构的局剖图，分别表示所示范的相关元件在高速挡位段工作模式、空挡工作模式和低速挡位段工作模式下的位置。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，示出了挡位段(分段)式组合变速器10。组合变速器10包括多挡主变速箱12或确切地说主箱12，其与挡位段(分段)式副变速箱14或确切地说副箱14串联。变速器10被装在壳体H中，并且变速器10包括由原动机如柴油发动机E利用可选择断开的常合型摩擦主离合器C驱动的输入轴16，摩擦主离合器C具有输入部或驱动部18，其可传动地连接于发动机曲轴20，该摩擦主离合器还具有从动部22，其可转动地固定在变速器的输入轴16上。

在主箱12中，在输入轴16上装有输入齿轮24，用于以基本相同的转速同时驱动一对副轴总成26。这两个副轴总成26可以是基本相同的并且如图所示处于主轴28的完全相对的两侧，该主轴大致与输入轴16同轴对准。每个副轴总成26包括通过轴承32、34支承于壳体内的副轴30。每个副轴总成26配备有一组副轴齿轮38、40、42、44、46和48，它们按照随轴转动方式被固定。许多主轴齿轮50、52、54、56和58围绕主轴28，并且通过使啮合套(接合套)60、62和64滑动，这些主轴齿轮可有选择地被接合至主轴28(一次一个主轴齿轮)，以便随主轴转动，如在现有技术中知道的那样。啮合套60也可以被用于将输入齿轮24连接至主轴28，以便在输入轴16和主轴28之间产生直接传动关系。

主轴齿轮58是倒挡齿轮，它通过传统的中间惰轮(未示出)与副轴齿轮48处于连续啮合。还应注意，尽管主轴12确实提供5个可选的前进速比，但最小前进速比，即在将主轴传动齿轮56传动连接至主轴28时所产生的速比，通常具有这样高的齿轮减速，即它必然被认定是低速齿轮或爬挡齿轮，该低速齿轮或爬挡齿轮只被用于在困难条件下的车辆启动，而通常不被用于高变速挡位段。因此，尽管主箱12确实提供5个前进速度，但它通常只被称为“4+1”主箱，因为只有其中的4个前进速度与联合使用的挡位段式副箱14组合。

仍然参见图1，挡位段式副箱14包括两个基本相同的副箱副轴总成74，每个副箱副轴总成包括借助轴承78、80支承在壳体H内的副箱副轴76，在副轴上装有两个副箱副轴齿轮82和84，用于随副轴转动。副箱副轴齿轮82始终与副箱输入/主箱输出齿轮86啮合并支承它，其中副箱输入/主箱输出齿轮固定在主轴28上。副箱副轴齿轮84始终与围绕变速器输出轴90的副箱输出齿轮88啮合。

特别参见图1、图2和图3，挡位段式副箱14还包括同步式双位置副箱牙嵌离合器总成92。牙嵌离合器总成92在轴向上通过挡位段拨叉94(也在图3中示出)来定位。牙嵌离合器总成92以可随输出轴转动的方式被固定在输出轴90上。设有一个副箱换挡操纵机构总成96，或者确切地说是挡位段操纵机构96，用于使齿轮88与输出轴90连接以获得低速挡位段运行，或是用于使齿轮86和主轴28连接至输出轴90以获得组合变速器10的直接运行或高速挡位段运行，如以下将详细描述的那样。

参见图3，具体描述主箱12中的变速换挡。啮合套60、62和64一般在轴向上分别通过拨叉100、102和104来定位。啮合套60、62和64可以是任何已知的同步式或非同步式双向离合齿套类型。

啮合套60、62和64是三位置离合机构，因为它们可以如图1所示分别通过拨叉100、102和104被定位在中央非接合位置、前接合位置或后接合位置上。在所示的实施例中，拨叉100、102和104被整合到上盖总成110中。拨叉100、102和104从上盖总成110中伸出以便接合啮合套60、62和64，并且被选挡机构112控制，该选挡机构如下所述定位于上盖总成110的上方。选挡机构112又受到驾驶员操控的变速器输入机构即变速杆114的控制(图2)。变速杆114通过中间换挡连杆机构116与选挡机构112相连，并且该变速杆可以离选挡机构有一段距离。只有其中一个啮合套60、62或64在某个时候是可接合的，可以设置一个主箱闭锁装置(未示出)，用于把其它啮合套锁止于空挡状态。如以下将详细描述的那样，为了实现主箱12的变速换挡，使用者手动操纵变速杆114。为了实现副箱14的变速换挡，使用者操纵开关118。开关118可以被安装在便于驾驶员操作的任何位置，通常安装在变速杆114的球柄上。这种布置结构在现有技术中是众所周知的并且在美国专利US5,216,931中有描述。只有当主箱12处于空挡时，才允许挡位段换挡。如图4所示的所出现的挡位图被称为“复H”挡位图。在一个未示出的、在现有技术中被称为“双H”挡位图的替换实施例中，为了使主箱12和副箱14换挡，使用者只需手动操纵变速杆114。这是通过将挡位段开关整合至上盖总成中而做到的。精确的挡位图对本发明不重要。

挡位图120包括Lo-R换挡推拉位置122、1/5-2/6推拉位置和3/7-4/8推拉位置。在每个位置上的第一数字或上数字表示副箱14处于低挡(Lo)时的排挡号。第二数字或下数字表示副箱14处于高挡(Hi)时的排挡号。当变速杆114处于Lo-R换挡推拉位置122时，变速杆114的运动使啮合套64位移。变速杆114可以前移，以将变速杆114置于R挡位。当变速杆114处于R挡位时，变速器10的主箱12处于倒挡，此时的主轴齿轮58通过啮合套64与主轴28接合。相似地，当变速杆114处于Lo-R换挡推拉位置122时，变速杆114可以后移，以将变速杆114置入Lo挡位。如果变速杆114处于Lo挡位，则变速器10的主箱12处于低速挡位Lo，此时的主轴齿轮56通过啮合套64与主轴28接合。因而，当变速杆114大致位于Lo-R换挡推拉位置122时，变速器处于Lo-R变速挡位段。当处于1/5-2/6和3/7-4/8推拉位置124和126时，变速杆114以相似方式工作。在图4所示的挡位图中的空挡位置处于水平线上的任何点。

在输入轴16转速和输出轴90转速之间的总变速比由主箱12中被选中的齿轮和副箱14中被选中的齿轮一起决定。当副箱14处于Lo(低挡)时，由挡位图120的、与位置124和126对应的部分所界定的H形挡位图提供挡位1-4，当副箱处于Hi(高挡)时，其提供挡位5-8。以副箱处于Hi且随后处于Lo的方式重复挡位图，得到全套速比1-8，这就是“复H”型挡位图的命名由来。

尽管副箱14如图所示为可以采用正齿式或螺旋式齿轮传动的高低两挡副箱，但应该理解，在此给出的实施例也可应用于采用复合分段/分流(分速)型副箱的挡位段式变速器，其具有三个或更多的可选挡位段比和/或使用行星式齿轮传动。而且如上所述，啮合套60、62和64中的任何一个或多个可以是同步牙嵌离合器类型，主箱12和/或副箱14可以是单副轴类型。

取力器PTO130被安装在壳体H上并与副箱副轴74接合。PTO130具有输出轴132，该输出轴可被连接在辅助设备的几个组成部分的任何一个上，如连接在泵上。典型的取力器具有滑动接合式离合器，它可以通过由车辆驾驶室进行遥控的方式被挂入和脱离接通模式或动力模式。对于固定不动的取力器应用场合，例如用于升降架空升降斗以接近高空公用电线的操纵液压装置，人们非常希望车辆在正使用PTO130时不运动或不摇晃。或者，取力器可以如此定位，即它能被主箱齿轮驱动。不过，如果PTO130被副箱副轴74驱动，则它需要主箱12挂挡，以便把扭矩传给副箱副轴74。在主箱12挂挡并且扭矩通过主轴28被传给副轴74的情况下，副箱14始终处于空挡是非常重要的。

图5示意表示现有技术的挡位段选择控制系统160。控制系统160包括挡位段主阀164、空气供给源166、空气过滤器/压力调节器总成168、静-动变速器控制阀170、挡位段随动阀174、以及顺序动作防护阀/操纵机构总成176。控制系统160的构件通过压力管线178来连接。某些构件同与大气连通的出口(EXH)相连。

如图7最清楚所示的挡位段操纵机构96包括挡位段活塞总成182，该挡位段活塞总成可滑动地安置在选挡缸184中。缸184的开口用于将压缩空气通入缸184的低速挡位段腔186和高速挡位段腔188以及从中回气。在空挡缸190中，滑动容纳有空挡活塞总成192。空挡缸190与选挡缸184在一个位置上相贯通，该位置允许空挡活塞总成192接合挡位段活塞总成182并将挡位段活塞总成182保持于空挡位置。空挡缸190的开口用于将压缩空气通气至空挡腔194和接合腔196和从空挡腔194和接合腔196中回气。通至空挡腔194的压缩空气迫使空挡活塞杆198进入由挡位段活塞总成182限定的接合槽200。空气截止阀总成202包括接合销204，它被偏压弹簧206压入与空挡活塞杆198的尖头的接合当中。

这些系统构件之间的连接主要通过与流体压力连通的压力管线178来完成。压缩空气供应源166与过滤器/调节器总成168连接，空气截止阀总成202通过压力管线在第一端口与过滤器/调节器总成168相连，并且与出口EXH连接。在图5所示的第一位置上，空气截止阀总成202产生从过滤器/调节器总成168至挡位段随动阀174的流体流路，以及从静-动变速器控制阀170至出口EXH的流体流路。

挡位段主阀164通过空气过滤器/压力调节器总成168以及空气截止阀总成202与空气供应源166相连。在重型车辆的情况下，经过调节的气压通常是60psi至80psi。开关118的作用是移动挡位段主阀164，由此给挡位段随动阀174的控制管线180通入或排出压缩空气。挡位段随动阀174是两位四通阀，它被弹簧偏压向高速挡位段位置(即高速挡位段腔188通入压缩空气，而低速挡位段腔186排气)，并且它响应于控制管线180的压缩空气通入，移向低速挡位段位置(低速挡位段腔186通入压缩空气，高速挡位段腔188排气)。挡位段随动阀174与闭锁装置(未示出)相接合，该闭锁装置防止挡位段随动阀174移动，除非主箱12处于空挡状态。

静-动变速器控制阀170通过两条路径与空气供应源166相连：对于经空气截止阀总成202的第一路径，通过空气过滤器/压力调节器总成168，而对于第二路径，直接从空气过滤器/压力调节器总成168起，绕过空气截止阀总成202。在只发生于空挡活塞总成192处于回撤位置或分离位置(如图5所示)时的第一状况下，阀总成202将阀164和174连通至空气供应源166，将阀170连通至出口。在此第一状况下，允许在高速挡位段状态和低速挡位段状态之间进行切换。在只发生于空挡活塞总成192处于伸出位置或接合位置时的第二状况下，阀总成202将阀164和174连通至出口，将阀170连通至空气供应源166。阀170是两位三通阀，其位置依据驾驶员选择来定。车辆驾驶员通过操纵静-动开关208来驱动阀170。阀的两个位置是静位置(未示出)和如图5所示的动位置。当取力器130正被投入工作中时，空挡活塞总成192接合挡位段活塞总成，以将副箱14保持于空挡，由此保证副箱14不会以高挡模式或低挡模式挂挡，不会造成车辆以任何形式摇晃或运动。为了接通取力器130以实现稳态工作，驾驶员必须：1)踩下离合器踏板(未示出)以断开车辆的主离合器C并停住车辆；2)启动驻车制动器(未示出)并通过变速杆114将主箱12挂入空挡，使阀174响应于阀164的控制输入；3)如果挡位段活塞总成182尚未处于低速挡位段，就通过开关118将挡位段活塞总成切换至低速挡位段位置(朝向图7和图5的右侧)；4)把静-动开关208调至“静”位置，由此使接合腔196通过阀176与出口EXH连通并且使空挡腔194与空气供应源166相连通，伴随着空挡活塞杆198越过接合销204，允许空挡活塞杆198与挡位段活塞总成182接合，造成阀总成174移动并使腔186和出口EXH相连通，由此允许活塞总成移动至卸载空挡位置，并等候指示灯闪亮，确认空挡活塞总成192正处于期望位置；5)用变速杆114将主箱12挂入期望挡位；6)将PTO130置入接通状态；9)慢慢松开离合器踏板，以便重新接入主离合器C。PTO130现在正被发动机E借助变速器10驱动。为了断开PTO130：1)断开主离合器C，暂时等候PTO130停止转动；2)用变速杆114将主箱12挂入空挡，从而阀174将又能响应于开关118和阀164；3)使PTO130脱离接通状态；4)把开关208置于“动”位置，由此排空腔194并使腔196与空气供应源166连通，以使空挡活塞总成192脱离与挡位段活塞总成182的接合并且回气至阀174，允许对挡位段活塞总成182的控制，并且确定指示灯确实熄灭；5)松开离合器踏板，重新接入主离合器C；6)松开驻车制动器，以待车辆运动。

图6示意表示本发明的副箱控制系统360。控制系统360包括挡位段主阀364、空气供应源366、空气过滤器/压力调节器总成368、静-动变速器控制阀370、挡位段随动阀374和电闭锁系统376。控制系统360的构件通过如图6所示的压力管线378和电导体379来连接。某些构件与出口EXH连接或接地G。

如图8最清楚示出的挡位段操纵机构296包括流体作动型挡位段活塞总成382，它可滑动地安置在选挡缸384中。选挡缸384的开口使压缩空气通入密封的低速挡位段腔386和密封的高速挡位段腔388以及从其中回气。选挡缸384和挡位段活塞总成382在选挡缸第一端388A和挡位段活塞总成382的第一表面388B之间界定出高速挡位段腔388。选挡缸384和挡位段活塞总成382在选挡缸第二端386A和活塞总成的第二表面386B之间界定出低速挡位段腔386。在空挡缸390中，可滑动地安置有流体作动型空挡活塞总成392。空挡缸390与选挡缸384相贯通。空挡缸390和空挡活塞总成392在与选挡缸384相对的空挡缸第一端394A和空挡活塞总成侧面394B之间界定出空挡腔394。空挡缸第一端394A可以由安置在缸的一端上的盖板界定。空挡缸390与选挡缸384的贯通点位于一个沿选挡缸384轴线的位置上，这使得空挡活塞总成392能接合挡位段活塞总成382并且如下所述地将挡位段活塞总成382保持于空挡位置。空挡缸390的开口用于使压缩空气通入空挡腔394以及从中回气。在整合于空挡腔394中的弹簧腔396中安置有分离弹簧395。分离弹簧395在远离挡位段活塞总成382的方向上偏压空挡活塞总成392。将压缩空气通入空挡腔394，这克服了分离弹簧395的力，迫使空挡活塞总成392的空挡活塞杆398进入由挡位段活塞总成382界定的接合槽400。锁止螺线管402包括螺线管接合销404，当螺线管402未通电时，该接合销被偏压至与空挡活塞杆398上的接合槽403接合当中。而在通电时，螺线管402变成拉力型螺线管并且必须被通电以便从接合槽403中被拉出。

现在，描述挡位段操纵机构的换挡部件。压缩空气供应源366与过滤器/调节器总成368流体连通。挡位段主阀364通过空气过滤器/压力调节器总成368与空气供应源366相连。开关318的作用是可选择地将阀364移至Lo位置或Hi位置，由此分别对挡位段随动阀374的控制管线380通入压缩空气或排气。阀374是两位四通阀，它被弹簧偏压向高速挡位段位置(即高速挡位段腔388通入压缩空气，而低速挡位段腔386排气)，并且该阀响应于控制管线380的压缩空气通入，移动至低速挡位段位置(低速挡位段腔386通入压缩空气，高速挡位段腔388排气)。阀374与闭锁装置(未示出)相接合，该闭锁装置阻止阀374运动，除非主箱12处于空挡状态。阀374通过过滤器/调节器总成368与空气供应源366相连。阀374也与出口EXH相连，以便能排气至大气中。在低挡模式(Lo)中，如图6所示，阀374将空气供应源366连通至低速挡位段腔386，将出口EXH连通至高速挡位段腔388。在此状态下，挡位段活塞总成382移向图6的右侧，副箱14被置于Lo位置。在高挡模式(Hi)中，阀374将空气供应源366连通至高速挡位段腔388，将出口EXH连通至低速挡位段腔386。在高挡模式中，挡位段活塞总成382移向图6的左侧，副箱14被置入高速挡位段。只要主箱12处于空挡，就允许在Hi和Lo之间换挡。

现在，描述空挡锁止部件。空挡锁止部件具有气动部分和电气部分。先说明气动部分。静-动变速器控制阀370被连接至低速挡位段腔386、挡位段随动阀374以及空挡腔394。阀370受车辆驾驶室内的静-动开关的控制，以方便车辆驾驶员操作。阀370也被连接至随动阀371。随动阀371的作用是使空挡腔394与低速挡位段腔386相连通，并且在阀370处于“静”位置(未示出)时用控制管线407将压缩空气供给阀371。如图6所示，在“动”位置上，阀370使空挡腔394与出口EXH连通。随动阀371被弹簧偏压至图6所示的位置。借助控制管线407的气压施加迫使随动阀371移至其连通腔388和腔386的第二位置(未示出)。关于空挡锁止部件的电气部分，该系统包括锁止螺线管402、挡位段低位开关405、挡位段空挡开关410和主箱空挡开关414。电气部分的元件通过电导体379来连接。螺线管402在电气方面接地G并且与挡位段空挡开关410相连。开关410安装在一块位于与选挡缸384相对的空挡缸端之上的板上。开关410为常闭开关，开关的杆412被偏压向空挡活塞总成392。当空挡活塞总成392处于非空挡状态时，就是说当其未与槽400接合时，杆412接合空挡活塞总成392，该空挡活塞总成将开关410置于断开状态。当空挡活塞总成392移入槽400中且挡位段活塞总成382处于空挡位置时，杆412完全伸出，开关410处于闭合状态。开关410具有同电源416例如与主箱空挡开关414串联的车辆电气系统相连的第一端子。开关410的第二端子与挡位段空挡指示灯415相连并且与主箱空挡开关414的第一端子相连。主箱空挡开关414的第二端子接地。主箱空挡开关414是被整合入换挡连杆机构116、上盖总成110、选挡机构或任何其它适当构件中的常闭开关，用于指示主箱12何时处于空挡。当主箱12处于空挡时，主箱空挡开关414是闭合的。当主箱处于挂挡状态时，主箱空挡开关414是断开的。这样的开关及其安装机构在现有技术中是众所周知的。开关405安装在腔388的一端上并且如此定向，即当挡位段活塞总成如图6所示处于Lo位置时，该开关的杆406的运动受到挡位段活塞总成382的限制。在挡位段活塞总成382处于空挡和Hi位置时，杆406能完全伸出。开关405是常开型开关，它在杆缩于内时处于闭合状态，并且在允许杆406完全伸出时处于断开状态。开关405的一个端子被连接至电源416上，开关405的第二端子被连接至挡位段指示灯418上，挡位段指示灯位于车辆驾驶员能看到灯418是否点亮的位置上。灯418的第二端子接地G。灯418在挡位段活塞总成382处于Lo位置(一直到达图6所示的右侧)时亮起，并且该灯在挡位段活塞总成382移向空挡和Hi位置时通过开关405被关掉。驾驶员在车辆驾驶中可以注意灯418的情况，但这对本发明不重要。在没有产生不利作用的情况下，灯418和开关405可以被省略。灯415和418的特点是可以作为指示器，并且可以成可让车辆驾驶员看到的任何元件形式，例如白炽灯、LED、LCD或其它任何能提供可视信号的器件。

现在，说明用于接通和断开取力器(PTO)130的副箱控制电路的工作。为接通取力器以进行稳态工作，驾驶员必须：1)断开车辆的主离合器C并停住车辆；2)将主箱12置于空挡并启动驻车制动器(未示出)；3)如果挡位段活塞总成382尚未处于低速挡位段位置(朝向图6和图8的右侧)，则通过将开关318置入Lo位置，将挡位段活塞总成382切换至低速挡位段位置；4)将静-动开关408调至“静”位置，造成挡位段活塞总成382移向Hi位置(向图6的左侧)以及造成空挡活塞总成392被迫与挡位段活塞总成382接合；5)等候指示灯415点亮，确认空挡活塞总成392已经被槽400接纳并移入空挡位置中；6)将PTO130挂入接通当中；7)将主箱12挂入期望挡位；8)缓慢松开离合器踏板(未示出)，以便重新接入主离合器C。PTO130现在正被发动机E通过变速器10驱动。为了断开PTO，1)踩下离合器踏板以断开离合器，暂时等候PTO130停止转动；2)将主箱12摘至空挡；3)使PTO130脱离接通状态；4)将开关408调至“动”位置；5)确认指示灯415已经熄灭；6)松开离合器踏板，以重新接入主离合器C；7)松开驻车制动器，以待车辆运动。

现在，将说明在接通和断开PTO130的过程中的电路360各元件的具体工作情况。参见图6和图8以及分别表示处于Hi位置、空挡位置和Lo位置的挡位段活塞总成382的图9、图10和图11。为接通PTO130，主离合器C被断开，车辆被停住。这允许变速器10的轴和齿轮停转。主箱12借助变速杆114被摘入空挡。将变速杆114置入空挡，这造成开关414移至闭合状态。副箱14被置于Lo状态，如图6和图11所示。如果需要将副箱14摘离Hi状态，如图9所示，则必须采用挡位段操纵机构的换挡部件。开关318从Hi位置被移向Lo位置。如果挡位图是复H型的，则车辆驾驶员直接操作开关318。如果挡位图是双H型的，则开关318由车辆驾驶员通过换挡连杆机构116间接操作，他使变速杆114越过开关318，到达挡位图中的Lo位置，进入空挡位置。伴随阀364处于Hi位置，通入控制管线380的压力被阻断，结果，随动阀374被偏压至Hi位置，由此使低速挡位段腔386与出口EXH连通，压缩空气从空气供应源366经阀371到达高速挡位段腔388。在低速挡位段腔386与出口EXH连通且高速挡位段腔388与压缩空气连通的情况下，挡位段活塞总成移向Hi位置并被保持在Hi位置上，即朝向图9所示的缸384左侧。使开关318从Hi位置移向Lo位置造成阀364移向Lo位置，这又将压缩空气输入控制管线380并迫使阀374移向图6所示的Lo位置。在阀374处于Lo位置的情况下，低速挡位段腔386通入压缩空气，而高速挡位段腔388与出口连通，造成挡位段活塞总成382一直移动至图6和图11所示的缸384右侧。在配备有开关405和灯418的车辆中，灯418将被点亮。一旦挡位段活塞总成382处于Lo位置，则静-动开关408从“动”位置被移向“静”位置，迫使阀370移向对应的静位置。在动位置上，空挡腔394通过阀370被连通至出口EXH，没有压力被供给控制管线407，从而允许作用于阀371的弹簧偏压力将阀保持在动位置上，由此使Hi腔与阀374连通。在静位置上，阀370使阀374与空挡腔和控制管线407连通。在阀374处于Lo位置的情况下，阀370引导压缩空气流入控制管线407和腔394。通有压缩空气的腔394将空挡活塞总成392偏压向挡位段活塞总成382，并且迫使阀371移向静位置。在静位置上，阀371通过阀374使高速挡位段腔388与来自空气供应源366的压缩空气相通。在此状态下，高速挡位段腔388中的压力和低速挡位段腔386中的压力基本相等。不过，由于挡位段活塞总成382的挡位段操纵机构的活塞杆420的截面面积，在面向低速挡位段腔386的挡位段活塞总成382侧的有效面积小于面向高速挡位段腔388的有效面积。面积差的结果就是所施力的差，此时的活塞382被偏压向Hi方向。在配备有灯418和开关405的车辆中，灯418将随着活塞382离开Lo位置而熄灭。在活塞杆398的前端被偏压向活塞382并且活塞382越过活塞杆398的情况下，活塞杆398在其与槽400相互对准时接纳于槽400中。整个空挡活塞总成392移向挡位段活塞总成382，造成杆412因其内部弹簧偏压而移动以及造成开关410转入闭合状态。活塞杆398的前端或端头置于槽400中，把活塞382锁止在如图10所示的空挡位置。当开关410闭合时，灯415被点亮。由于开关414已经闭合，所以开关410的闭合也给螺线管402通电，造成杆404被螺线管402拉回。车辆驾驶员将在继续进行下去之前检查以确保灯415是亮着的。一旦确认灯415是亮着的并由此确认副箱14处于空挡，则PTO130被挂入接通，将PTO130置于动力传输模式。实现此过程的精确方式依赖于PTO130本身。主箱12被挂入所选挡位，这取决于要传输给PTO130的速度和扭矩。主箱12的摘离空挡断开了开关414，造成螺线管402被断电，结果使杆404伸出。在活塞杆398位于槽400中的情况下，活塞杆398中的接合槽403对准被断电的螺线管402的杆404并接纳杆404。螺线管402及其杆404起到安全锁作用，保持空挡活塞总成392及其杆398与槽400的接合，以便将挡位段活塞总成382保持于空挡位置，由此防止副箱14偶然接入Hi模式或Lo模式，进而防止车辆在PTO130的工作过程中不小心运动或摇晃。离合器踏板现在被松开，以便重新接入主离合器C，由此给变速器10传递驱动扭矩并将扭矩传给PTO130。副箱14在PTO130接通前处于空挡是非常重要的。此外，以上次序可能会有一些变化。尤其是，一旦主离合器C被断开，主箱2可以在主离合器C被重新接入之前在以上次序的任何点被挂入目标挡位。

为断开PTO130，离合器踏板被踩下以便断开离合器，由此中断送往PTO130的扭矩流。没有了扭矩的PTO130被驾驶员摘离接通状态。主箱12被驾驶员挂至空挡，由此使开关414闭合并给螺线管402通电，结果，从槽402中拉出杆404。驾驶员将开关408从“静”位置移向“动”位置。这样的做法造成阀370移向图6所示位置，在此位置上，高速挡位段腔388中的空气和控制管线407中的空气被通往出口EXH。结果，弹簧395将空挡活塞总成392偏压向分离位置，从槽400中拉出活塞杆398。在高速挡位段腔388被调至排气且挡位段活塞总成382在缸384内自由移动的情况下，腔中压力也迫使挡位段活塞总成382移向Lo位置。驾驶员将检查灯415是否熄灭，确认空挡活塞总成是否分离。如果是这样准备的，则灯418将在挡位段活塞总成382处于Lo位置的情况下被点亮。离合器踏板被松开，以便重新接入主离合器C。

挡位段操纵机构296和挡位段控制系统360比如图5和图7所示类型的现有技术出色，这是因为它们具有呈销404-槽403组合形式的主动型双锁止机构，所述销-槽锁止空挡活塞总成392的限动机构以及槽400。挡位段操纵机构296和挡位段控制系统360也是对现有技术的改进，因为取消了阀并且简化了挡位段操纵机构，系统的成本明显降低。

尽管所示实施例所用的工作流体如上所述是空气，但流体可以是任何适当的流体，其中包括通常无法压缩的流体，因而不像空气那样被加压，但该流体可以响应于外力或外压力移动。此外，工作流体的施加可以被用来移动活塞、驱转叶轮或者提供任何其它的液压/或气压以完成机械能转换。另外，尽管在此所述的控制信号是通过流体如空气被传输给装置如活塞的，但控制信号可以通过光学、电学或机械传输手段被传输给适当的装置，尽管优选通过空气流动来传输控制信号。

给出以上描述只是为了表示和描述本发明的方法和系统的示范实施例，这不是穷尽的，或者这不是要将本发明限制到所披露的任何严格形式。本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明范围的情况下，可以做出各种改变并且可以用等同手段来代替本发明的构成元素。此外，可以采取许多改动以使特定情况或材料适应于本发明的教导，而又没有脱离主要范围。因此，我们意图不将本发明局限于以用于实施本发明的最佳方式形式描述的特定实施例，而是，本发明将包含落入权利要求书范围的所有实施例。在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明可以用除已明确做出解释和说明的方式之外的方式来实现。本发明的范围只由后续的权利要求书来限定。

Claims (8)

1.一种用于组合式多挡变速器的挡位段选择控制系统，它有助于取力器的安全接通和断开以及工作，该系统具有与压力流体源和/或电源连用的流体控制元件，以及与压力流体源和/或电源连用的控制元件，该系统包括：

选挡缸，具有选挡缸第一端和选挡缸第二端；

流体作动型挡位段活塞总成，它可滑动地安置在所述选挡缸中，用于在所述选挡缸第一端处的低速挡位段位置和在所述选挡缸第二端处的高速挡位段位置之间移动，并且在所述挡位段活塞总成中设有挡位段接合机构，所述选挡缸和所述挡位段活塞总成在所述选挡缸第一端和所述活塞总成的面对所述选挡缸第一端的第一表面之间界定出密封的高速挡位段腔，并且在所述选挡缸第二端和所述活塞总成的面对所述选挡缸第二端的第二表面之间界定出密封的低速挡位段腔；

空挡缸，它与所述选挡缸相贯通并具有与所述选挡缸相对的空挡缸第一端；

流体作动型空挡活塞总成，它可滑动地安置在所述空挡缸中，并且在空挡缸第一端和面向所述空挡缸第一端的空挡活塞总成端之间界定出空挡腔，所述空挡活塞总成由于所述空挡腔的加压而接合所述挡位段活塞总成，当所述挡位段活塞总成处于低速挡位段位置和高速挡位段位置之间的空挡位置时，所述空挡活塞总成的至少一部分被所述挡位段接合机构接纳，所述空挡活塞总成和所述空挡缸共同将所述挡位段活塞总成保持在空挡位置上；

电响应型锁止机构，当所述空挡活塞总成被所述挡位段接合机构接纳时，所述锁止机构处于与所述空挡活塞总成的选择锁止接合当中，所述选择锁止接合依据表示变速器状态的电开关状态来控制。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电开关为第一电开关，它的构造和定位能使所述空挡活塞总成在空挡位置和非空挡位置之间移动时在断开状态和闭合状态之间变化，并由此表示所述挡位段活塞总成处于空挡位置以及开关处于对应于所述空挡位置的状态，所述空挡位置造成所述锁止机构接合所述空挡活塞总成。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二电开关，它的构造和定位能响应于在空挡位置和非空挡位置之间移动变速器变速杆的车辆驾驶员的输入，在断开状态和闭合状态之间变化，并由此表示所述变速杆是处于空挡位置还是处于非空挡位置，所述非空挡位置造成所述锁止机构与空挡位置上的变速杆脱离。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括灯，它电连接至第一开关和在所述第一开关处于对应于所述空挡活塞总成的空挡位置的状态时使所述灯与电源相连的开关。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二电开关，它的构造和定位能响应于在空挡位置和非空挡位置之间移动变速器变速杆的车辆驾驶员的输入，在断开状态和闭合状态之间变化，并由此表示变速杆是处于空挡位置还是处于非空挡位置，所述非空挡位置造成所述锁止机构与空挡位置上的变速杆脱离。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

静-动开关，它响应于驾驶员输入而在静位置和动位置之间移动静-动阀；

所述静-动阀在动位置上使空挡腔和随动阀控制压力管线连通至出口，并且在静位置上使所述空挡腔和所述随动阀控制压力管线与压力流体连通；

静-动随动阀在响应于所述随动阀控制压力管线与出口相连通的第一状态下使所述高速挡位段腔与出口相连通，所述静-动随动阀在响应于所述随动阀控制压力管线与压力流体相连通的第二状态下使所述高速挡位段腔与压力流体连通；

其中，当所述静-动开关从动位置被移入静位置时，所述空挡活塞总成被偏压入与所述挡位段活塞总成接合的位置，所述挡位段活塞总成从所述低速挡位段位置被偏压向所述高速挡位段位置，并且当所述挡位段活塞移向所述高速挡位段位置时，所述空挡活塞总成被所述挡位段活塞总成的接合机构接纳，由此将所述挡位段活塞总成止动和保持在空挡位置上。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

静-动开关，它响应于驾驶员的输入，用于在静位置和动位置之间移动静-动阀；

所述静-动阀在动位置上使空挡腔和随动阀控制压力管线连通至出口，并且在静位置上使所述空挡腔和所述随动阀控制压力管线与压力流体连通；

静-动随动阀在响应于所述随动阀控制压力管线与出口相连通的第一状态下使所述高速挡位段腔与出口相连通，所述静-动随动阀在响应于所述随动阀控制压力管线与压力流体相连通的第二状态下使所述高速挡位段腔与压力流体连通；

其中，当所述静-动开关从动位置被移入静位置时，所述空挡活塞总成被偏压入与所述挡位段活塞总成的接合当中，所述挡位段活塞总成从所述低速挡位段位置被偏压向所述高速挡位段位置，并且当所述挡位段活塞移向所述高速挡位段位置时，所述空挡活塞总成被所述挡位段活塞总成的接合机构接纳，由此将所述挡位段活塞总成止动和保持在空挡位置上。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括指示器，它在电气方面安置在第一开关和接地电位之间，从而当所述第一开关处于与所述空挡活塞总成的空挡位置相关联的状态时，所述指示器提供可视信号。

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