CN102099600B - 变速器爬行联锁装置 - Google Patents

Abstract

一种用于变速器装置的换挡轨联锁系统，包括具有多个可选传动比的挡位单元。联锁系统包括三个换挡轨，各换挡轨均可移动以在对应挡位级别之间选择。换挡轨中的两个合作以限定一平面。第三换挡轨是位于由第一和第二换挡轨限定的平面之外的位置的爬行轨。联锁系统包括在锁定和解锁之间可移动的爬行联锁装置，其分别阻止和允许爬行轨的移动。联锁系统还包括在两个不同的锁定和解锁位置之间可移动的变速轨联锁装置。变速轨联锁装置耦合到爬行联锁装置从而当变速轨和爬行轨中的一个位于接合的位置，其它的在它们相应的锁定位置。

Description

变速器爬行联锁装置

技术领域

本发明一般涉及变速器装置，更具体地，涉及一种阻止一个以上换挡轨在任意给定时间接合的变速器装置联锁系统。更具体地，本发明是仅允许三个换挡轨中的一个接合的三路换挡轨联锁系统，且换挡轨中的一个是位于其它换挡轨所在平面之外的爬行轨。

背景技术

在变速器装置领域，手动操作的同步变速器包括移动以选择变速器的齿轮速比的一对换挡轨。在典型的结构中，联锁球和联锁销与一对共面换挡轨合作以阻止两个换挡轨同时接合(对于三个共面换挡轨，将要使用两个联锁球和一个联锁销)。大型变速器，例如那些商业上可获得的农业拖拉机的变速器，通常设置有通称为爬行轨的第三换挡轨。爬行轨是允许变速器换挡到变速器的最低挡位的换挡轨。对于已知结构，虽然没有已知的机构使得联锁装置通过其设置为将爬行轨与另外两个非爬行换挡轨(为清楚起见，下称变速轨)耦合，因此在任意给定时间仅变速轨中的一个或爬行轨的接合是可能的。

延森的第6,745,878号美国专利公开一种换挡轨装置，其中在变速器的一对变速轨之间设有联锁装置。每一变速轨均具有与一对联锁球互相配合的联锁槽。当连锁元件一般保持在锁定位置时，联锁元件能够与两个联锁球接合并将联锁球容纳在每一变速轨的联锁槽内以阻止变速轨的任一个或两个的接合。联锁元件也可移动至从两个联锁球脱离的解锁位置。在此位置，联锁球将允许变速轨中的一个接合，但另一个不接合。联锁元件朝向锁定位置偏置且联动装置耦合联锁元件和离合器踏板。因此，离合器踏板移动到其脱离位置引起联锁元件移动到其解锁位置。应当注意，此结构并未公开位于变速器装置的变速轨与爬行轨之间的联锁装置。

与将变速轨耦合到爬行轨相关的问题是爬行换挡轨一般位于远离变速轨的位置。使其进一步复杂化的是爬行轨一般位于变速轨之外的平面且变速器装置的其它部件一般位于爬行轨与变速轨之间的事实。因此，从变速轨沿直线不易接近爬行轨。

根据如上所述，很明显存在变速器装置的三路联锁装置的需求，联锁装置仅允许在任意给定时间的三个换挡轨之一的接合，其中一个换挡轨是爬行轨。

发明内容

为满足上述需要，同样也为克服现有技术的上述缺陷和其它限制，本发明提供一种用于变速器装置的换挡轨联锁系统，变速器装置包括具有多个可选择传动比的挡位单元。变速器装置包括三个换挡轨，每一换挡轨均可移动以在相应的挡位级别和脱离位置之间选择。换挡轨中的两个，即变速轨，相互合作以限定一个平面。第三个换挡轨，即爬行轨，位于由前两个换挡轨限定的平面之外的位置并且可以与变速轨平行或不平行。联锁系统包括在锁定和解锁位置之间可移动的爬行联锁装置，其分别阻止和允许爬行轨的接合。联锁系统还包括具有与第一和第二变速轨相关的具有第一和第二联锁球或元件的换挡杆联锁装置。第一联锁球在第一轨锁定和解锁位置之间是可移动的，而第二联锁球在两个变速轨的锁定和解锁位置之间是可移动的。变速轨联锁装置耦合到爬行轨联锁装置从而当其中一个联锁球或爬行联锁元件在其解锁位置时，其它的联锁球或爬行联锁元件在其相应的锁定位置。

相应地，在一个方面本发明是具有多个可选传动比的挡位单元、联锁系统和所述装置的变速器：可移动以在第一对挡位级别和脱离位置之间选择的第一变速轨；可移动以在第二对挡位级别和脱离位置之间选择的第二变速轨，该第一、第二变速轨一般是相互平行并限定一个平面；可移动以在至少一个爬行挡位级别和脱离位置之间选择的爬行轨，该爬行轨位于第一、第二变速轨限定的平面之外的位置；在爬行锁定位置和爬行解锁位置之间可移动的爬行联锁装置，在爬行锁定位置该爬行联锁装置阻止爬行轨的移动，在爬行解锁位置该爬行联锁装置允许爬行轨的移动；包括在第一轨锁定位置和第一轨解锁位置之间可移动的第一元件、在第二轨锁定位置和第二轨解锁位置之间可移动的第二元件的变速轨联锁装置；并且该爬行联锁装置耦合到变速轨联锁装置从而当爬行轨和变速轨之一在接合位置时，其它的爬行轨和变速轨位于解锁位置且由爬行或变速轨联锁装置锁定。

参考附图和在附于说明书且作为说明书一部分的权利要求，通过阅读以下的说明书，本领域技术人员可以完全理解本发明的其它目的、特征和益处。

附图说明

图1是体现本发明原理的具有联锁系统的变速器装置一部分的示意性透视图；

图2是当爬行杆是接合的(爬行联锁装置解锁)且换挡杆处于锁定位置时图1中变速器装置一部分的示意性立体图；

图3是当爬行杆是锁定的且任一个变速轨处于接合位置时图1中变速器装置一部分的示意的立体图；

图4A是当爬行轨接合时联锁系统的位置的示意图；

图4B是当第二变速轨接合时联锁系统的位置的示意图；以及

图4C是当第一变速轨接合时联锁系统的位置的示意图。

具体实施方式

现在参照附图，总体示出具有联锁系统并体现本发明原理的变速器装置以及标号为10。作为主要部件，变速器装置10包括挡位单元12和允许变速器装置10在挡位单元12的多个挡位级别之间换挡的多个换挡轨14。

换挡轨14耦合到换挡杆16，图1中示出一个，换挡杆由车辆驾驶员控制以在一个或多个与此相关的范围和脱离位置之间选择性地移动相关的换挡轨14。依据车辆内的具体结构，换挡杆16可以是手动、电动或液压致动。换挡杆16包括与换挡轨16接合以及互动以在换挡杆16移动过程中引起换挡轨14轴向滑动的棘爪或其它元件。换挡轨14的这样移动一般是移动到三个位置的一个、与具体换挡轨14相关的代表两个不同挡位级别的接合位置的两个位置之间。第三个位置是换挡轨不在任一接合位置的脱离位置。

为了将换挡轨14保持在它们可能位置之一上，换挡轨14包括止动器组件20。止动器20可以是任一传统结构。一个此种结构包括由弹簧24和固定螺丝26偏置到与变速杆的接合的止动球22。球22由弹簧推动促使与换挡轨14上形成的槽或凹槽28接合。由于换挡轨具有三个位置，换挡轨14上具有三个凹槽28，其中两个对应于换挡轨14的接合位置，而一个，典型地是三个中的中间凹槽28，对应于换挡轨14的脱离位置。因此，如图1中所示，在图中最低或最左侧的换挡轨是在其解锁位置。

本发明的变速器装置在包括商业车辆，比如农业拖拉机的大型变速器上具有具体应用。此变速器装置经常具有在非常低速度时能够提供大力矩或功率的挡位。该挡位通常被称为爬行挡。爬行挡本身也可以具有相关组的挡位级别。这些挡位级别由此处称为爬行轨30的换挡轨控制。除了爬行轨30之外，这些变速器装置10一般包括至少两个另外的换挡轨14，为清楚起见，另外两个换挡轨此处称为变速轨32和33。

变速轨32、33和爬行轨30支撑在变速器装置10内，更具体地是变速器壳体34内，从而根据与每一轨分别对应的换挡杆16的致动而在其中轴向可滑动。更经常的，变速轨32一般相互邻近且平行布置，一般位于变速器装置10的上部分(上部是就拖拉机的一般可操作位置而言)，从而变速轨32、33合作以通过其纵长轴线限定平面36。然而，爬行轨30未位于变速轨32、33限定的平面36内，并且因此位于远离变速轨32、33的位置。

为防止对变速器装置10的损坏，优选地，变速器装置包括防止两个换挡轨14同时均处于接合位置的联锁系统。本发明提供联锁系统，一般标示为38，其将远距离设置的爬行轨30与变速轨32、33耦合，从而使得仅这些换挡轨14之一可以在任意时间点接合。

联锁系统38包括两个主要的子组件，爬行联锁装置40耦合到换挡杆联锁装置42并与其合作。联锁装置40、42一般相对于彼此有一定角度设置，这一角度在作为示例的图中大约是90度，但也可能是其它的角度。换挡杆联锁装置42在变速器装置10的壳体34内限定的通道44内延伸并且一般位于由变速轨32、30限定的平面36内，从而横向地或正交地延伸远离变速轨32、33。爬行联锁装置40在变速器装置10的壳体34限定的通道46内相似地远离爬行轨30横向地或正交地延伸。此通道46延伸从而横穿其中容纳有变速轨联锁装置的通道44。

爬行联锁装置40包括轴或由主轴48和副轴50组成的轴组件。主轴48具有比副轴50更长地长度并且其近端设置有容纳在副轴50的相应凹槽或其它接合特征54内的凸部或其它接合特征52。通过提供两个轴48、50的获得的益处在于此结构允许在通过爬行联锁装置40的加垫片或定位的组装期间的控制，从而确保在一个时间仅三个杆之一是接合的，同时仍允许合理的制造公差。在图2和3中可以见到，垫片56位于主轴48和副轴50之间、围绕副轴48的接合特征52并邻近副轴50的接合特征54的端面。当主轴48和副轴50图示为形成爬行联锁装置40的轴时，如果所有相关部件均保持细微的制造公差，则主轴48和副轴50可以可选地设置为一个整体元件。

爬行球58位于通道46内且在副轴50与爬行轨30之间的位置。为将爬行球58偏置到与爬行轨30接合，提供有与爬行联锁装置40的轴组件相关的弹簧或其它偏置特征。在图示结构中，卷簧60围绕副轴48的一部分设置以沿爬行轨30的方向推动副轴48。为获得这样的偏置力，弹簧60紧抵变速器装置10的壳体34的一部分并且轴向固定在主轴48的外表面64的环62上，如卡环62。当爬行轨40在其脱离位置(止动器组件20的球22位于与脱离位置相关的槽28内)，爬行轨30上相应设置的槽或凹槽66被定位从而促使爬行球58通过轴48、50和弹簧60进入槽66内。由弹簧60的推动引起轴48、50向爬行轨30偏置。形成于主轴48上并与爬行轨30相对的另一槽/凹槽48优选地沿圆周围绕主轴48设置。槽68设置于主轴48上从而爬行球58位于其对应的槽66内，并且因此爬行轨在其解锁位置，槽68与容纳换挡杆联锁装置42的通道44对齐。

在与爬行联锁装置40相似的结构中，换挡杆联锁装置42包括主轴70和副轴72所组成的轴组件，副轴72短于主轴70。另外，换挡杆联锁装置42的主轴70包括容纳在副轴72的凹槽或接合特征76中的凸出部或接合特征74。另外，使用垫片78以允许变速轨联锁装置42的组装在要求的公差内。

中间球80位于通道44内且在定位联锁装置40的主轴48和变速轨联锁装置42的主轴70之间。当爬行联锁装置40的主轴48的槽68与容纳变速轨联锁装置42的通道对齐时，中间球80可以容纳在槽68内。

第一联锁球82也位于轴70、72和第一变速轨32之间的通道44内。第一变速轨32包括设置为当第一变速轨32在脱离位置时以能够容纳第一联锁球82的凹槽86。

与形成在第一变速轨32的凹槽86相关的是内部设置有可移动销90的横向的孔88。显而易见，销90具有长于孔88的长度。孔88以及销90与凹槽86直接相对的另一凹槽92合作。第二联锁球84容纳在位于变速轨32、33之间的通道46内并与凹槽92可接合。另外的凹槽94形成于第二变速轨33上一般与凹槽92相对。当第二变速轨33在其脱离位置，凹槽94对齐以容纳第二联锁球84于其中。

上面所述的结构是仅换挡轨14之一在任一给定时间点接合并且在任一变速杆移动到其对应的接合位置之前所有的换挡轨14均必须在其脱离的位置。

图2-4C示出在爬行轨30或变速轨32、33的一个接合期间联锁装置40、42的相对定位。更具体地，图2和4A示出当爬行轨30接合到其任一接合位置时联锁装置40、42的位置。图4B示出当第一变速轨32接合到其任一接合位置时联锁装置40、42的相对位置。图4C示出当第二变速轨33接合到其任一接合位置时联锁装置40、42的相对定位。图3也同样显示后两者的定位。

如图4A以及图2所示，当爬行轨30接合时，爬行球58被推出爬行轨30的凹槽66。这导致引导主、副轴48、50与弹簧60的一部分反向，因此移动凹槽68与容纳换挡杆联锁装置40的通道44不再对齐。由于凹槽68这样不对齐，中间球80未容纳在主轴48的凹槽68内。当中间球80未容纳在凹槽68内时，换挡杆联锁装置42的其余部分需要向变速轨32、33移动。为获得此结果，变速轨32、33必须定位为使得其凹槽86、90与通道44对齐并能够分别容纳第一、第二联锁球82、84。更具体地，变速轨联锁装置42的主、副轴70、72将使第一联锁球82容纳到第一变速轨42的凹槽86之内。这接着使销90移动到孔88内推动第二联锁球82容纳到第二变速轨33的凹槽90之内。因此，在爬行轨30能够移动到其接合位置之前，变速轨必须在其脱离位置，在此处变速轨由联锁装置42锁定。

与图4A相反的情形在图4C中示出，其中第二变速轨33是接合的且爬行轨30和第一变速轨32是脱离并锁定的。在那个例子中，第二变速轨33定位为使其凹槽94与通道44不对齐。这使得第二联锁球84被推动朝向第一变速轨32，其中第二联锁球84容纳在第一变速轨32的凹槽92中，因此锁定第一变速轨32。在第二联锁球84位于凹槽92内的情况下，销90沿第一联锁球82的方向平移到孔80内，沿爬行联锁装置40方向推动第一联锁球82。这接着使得副、主轴72、70在通道44内平移并使得中间球82移动到爬行联锁装置40的主轴48一端的凹槽68内。因此在第二变速轨33能够移动到其接合位置之前，第一变速轨32和爬行轨30必须在其脱离位置，从而其可以被联锁装置42锁定。

从图4B和通常表示在图3中看出最后一种情况，即第一变速轨32是接合的且爬行轨30和第二变速轨33是锁定的。在此位置，第一变速轨32定位为第一或第二联锁球82、84均不对应或均不容纳在第一变速轨32上的凹槽86或92中的任一个中。因此，第二联锁球84容纳在第二变速轨33的凹槽94中从而锁定第二变速轨33。相似地，第一联锁球82被引导朝向爬行联锁装置30，使得副、主轴72、70将中间球80移动到形成于爬行联锁装置40的主轴一端的凹槽68中。由于中间联锁球80容纳在凹槽68内，爬行联锁球59容纳在爬行轨30上形成的凹槽66内，从而锁定爬行轨30。

从上面描述的内容可知，为了使任一换挡轨14移动到其接合位置，所有换挡轨14必须在其脱离位置从而所有相应的凹槽均与相应的联锁球对应。当移动换挡轨14之一到接合位置，这导致爬行联锁装置40和变速轨联锁装置42的移动，从而利用球容纳在相应凹槽内将其余两个换挡轨14锁定在其脱离位置。

本领域技术人员能够理解，上面的描述意味着本发明原理具体实施的示例。这一描述并不能限制本发明的范围或应用，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神的情况下，本发明可以做修饰、改变或变化。

Claims (16)

1.一种用于变速器装置的联锁系统，所述变速器装置包括具有多个可选传动比的挡位单元，所述联锁系统包括：

以第一换挡轨形式的一第一变速轨，其可移动以在至少一个接合位置和一脱离位置之间选择；

以第二换挡轨形式的一第二变速轨，其可移动以在至少一个接合位置和一脱离位置之间移动，所述第一和第二变速轨大体相互平行并大体限定一平面；

以能够转换所述变速器到其最低挡位的第三换挡轨形式的一爬行轨，所述爬行轨可移动以在至少一个接合位置和一脱离位置之间选择，所述爬行轨位于所述第一和第二变速轨限定的所述平面之外的位置；

一爬行联锁装置，其在一爬行锁定位置和一爬行解锁位置之间移动，在所述爬行锁定位置，所述爬行联锁装置阻止所述爬行轨的移动，在所述爬行解锁位置，所述爬行联锁装置允许所述爬行轨的移动；

一变速轨联锁装置，其包括在一第一轨锁定位置和一第一轨解锁位置之间移动的一第一联锁元件和在一第二轨锁定位置和一第二轨解锁位置之间移动的一第二联锁元件；以及

所述爬行联锁装置耦合到所述变速轨联锁装置，从而当所述爬行联锁装置位于所述爬行解锁位置时，所述第一和第二联锁元件分别位于所述第一和第二轨锁定位置，以及其中在一个时间点仅所述第一变速轨、第二变速轨和爬行轨中的一个被定位于其相应的接合位置。

2.根据权利要求1所述的联锁系统，其中所述爬行联锁装置包括一爬行联锁元件，在所述爬行锁定位置，所述爬行联锁元件被容纳在所述爬行轨上形成的一凹槽内，以及在所述爬行解锁位置，所述爬行联锁元件位于所述爬行轨上的所述凹槽之外。

3.根据权利要求1所述的联锁系统，其中所述第一联锁元件位于所述第一轨锁定位置的所述第一变速轨的一凹槽内。

4.根据权利要求1所述的联锁系统，其中所述第二联锁元件位于所述第二轨锁定位置的所述第二变速轨的一凹槽内。

5.根据权利要求1所述的联锁系统，其中所述爬行联锁装置相对于所述变速轨联锁装置偏斜地定向。

6.根据权利要求1所述的联锁系统，其中所述爬行联锁装置相对于所述变速轨联锁装置基本垂直定向。

7.根据权利要求1所述的联锁系统，其中所述爬行联锁装置包括接合一爬行联锁元件的轴，所述轴包括一圆周槽，该槽形成于与所述爬行联锁元件相对的一端上，所述轴沿朝向所述爬行轨方向还可移动偏置。

8.根据权利要求7所述的联锁系统，其中所述变速轨联锁装置包括一轴，该轴接合所述第一联锁元件，所述轴也接合一中间联锁元件，所述中间联锁元件在容纳在所述爬行联锁装置的所述轴上的所述槽内的一位置与位于所述爬行联锁装置的所述轴上的所述槽之外的一位置之间可移动。

9.根据权利要求8所述的联锁系统，其中所述变速轨联锁装置容纳在所述变速器装置中限定的一通道内且所述爬行联锁装置的所述轴延伸穿过所述通道。

10.根据权利要求8所述的联锁系统，其中所述爬行联锁装置容纳在所述变速器装置限定的一通道内且所述变速轨联锁装置的所述轴延伸穿过所述通道。

11.根据权利要求8所述的联锁系统，其中所述变速轨联锁装置的所述轴由多个轴部分限定。

12.根据权利要求8所述的联锁系统，其中所述中间联锁元件是一球。

13.根据权利要求7所述的联锁系统，其中所述爬行联锁装置的所述轴由多个轴部分限定。

14.根据权利要求7所述的联锁系统，其中所述爬行联锁装置的所述爬行联锁元件是一球。

15.根据权利要求1所述的联锁系统，其中所述第一联锁元件与一销可接合，该销延伸穿过所述第一变速轨，所述销与所述第二联锁元件可接合。

16.根据权利要求1所述的联锁系统，其中所述第一和第二联锁元件是球。

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