CN1061423C - 辅助变速器部分同步离合器的阀装置 - Google Patents

辅助变速器部分同步离合器的阀装置 Download PDF

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Abstract

一种供用于控制组合式变速器的辅助变速器部分的压缩流体操作的换挡致动器的控制系统用的阀装置，所述阀装置的特征在于：一个三位置阀具有一个用于对所述第一室加压和对所述第二室排气的第一位置，一个用于对所述第二室加压和对所述第一室排气的第二位置，一个用于对所述第一和第二室加压的第三位置。

Description

辅助变速器部分同步离合器的阀装置
本申请涉及下面共同待审的美国专利申请：
题为辅助部分致动控制系统和方法的美国专利申请S．N．824924；
题为用于滑动换档(range)部分随动阀的联锁机构的美国专利申请S．N．824673；
题为滑动换档阀预排气管的美国专利申请S．N．824675；
题为两级滑动换档活塞／气缸装置的美国专利申请S．N．824961；
题为可变压滑动换档部分致动器活塞的美国专利申请S．N．824645；
题为双压调节器的美国专利申请S．N．824960；
题为可变压滑动换档部分致动器装置的美国专利申请S．N．824672；
题为辅助部分致动器气动控制系统的美国专利申请S．N．824957；
题为用于防止滑动换档部分同步器损坏的滑动换档部分致动器控制系统和方法的美国专利申请824638；
题为同步分流部分保护系统／方法的美国专利申请S．N．824956。
所有这些专利都让与同一受让人Eaton公司，并象该申请一样，同于1992年1月23日这一天提交。
本发明涉及用于控制车辆组合式变速器的辅助部分致动器的阀装置。具体地说，本发明涉及用于控制这种包括有一个或多个与多速主变速器串联的多速辅助变速器部分的组合式变速器中辅助部分同步爪式离合器的啮合的压缩流体(气动)随动阀装置。更具体些说，本发明涉及用于在组合式重型车辆变速器组合换挡期间，保护它的辅助部分同步爪式离合器，特别是保护它的辅助部分高速同步爪式离合器的压缩流体随动阀装置。
具有一个或多个与主变速器部分(以下可简称主部分)串联的辅助部分的这种组合式换挡齿轮变速器，在现有技术中是众所周知的。这种变速器一般与诸如大卡车、拖拉机／半挂车之类的重型车辆有关。简单地说，利用串联的主、辅变速器部分，采用适当的速比级相对选配，则总的有效变速器传动比等于主、辅部分传动比的乘积。例如，至少在理论上，一个包括有一个与一3速辅助部分串联的4速主部分的组合式换挡齿轮变速器将具有十二个(4×3=12)有效的传动比。
辅助变速器部分有三种一般的形式：滑动换档式，分流式或滑动换档／分流复合式。
在具有滑动换档式辅助部分的组合式变速器中，滑动换档部分的传动比级大于主变速器部分的总的传动比范围，并且主部分是通过它的每一滑动换档中的传动比逐步地换挡的。具有滑动换档式辅助部分的组合式变速器的例子可参见美国专利4974474；4964313，4920815；3105395；2637222和2637221，该些专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。
受让人的众所周知的RT／RTO 11609和RT／RTO 11610“公路漫游者”(Roadranger)变速器就是“(4+1)×(2)”九速和“(5)×(2)”十速重型滑动换档式变速器的例子。
在具有一分流式辅助部分的组合式变速器中，分流辅助部分的传动比级数少于主变速器部分的传动比级数，并且每一主部分传动比都是由该分流部分分流或再分的。具有分流式辅助部分的组合式换挡齿轮变速器的例子可参见美国专利4290515；3799002；4440037和4527447，该些专利公开的内容通过引用结合在本说明书中。
在一个或几个滑动换档和分流复合式的辅助部分或多个部分中，提供有滑动换档式和分流式传动比，以允许主部分通过它的至少两个范围的传动比逐步地换挡，并且还允许主部分的传动比在至少一个范围中分级。
具有单个滑动换档／分流复合式辅助部分的组合式变速器的例子可参见美国专利3283613；3648546，该两专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。一种三层齿轮，4速分流／滑动换档复合式辅助部分可参见美国专利4754665，该专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。受让人的众所周知的RT／RTO 11613和RT／RTO 14718“伊顿(Eaton)公路漫游者(Roadranger)”变速器是“(4+1)×3”13速和“(4+1)×(4)”18速滑动换档和分流复合式变速器的例子。
另一例子是由联邦德国Friedrichshafen的ZahnradfabrikFriedrichshafen Aktiengeseushaft销售的“Ecosplit”型变速器。它在主变速器部分的前面采用一独立的分流辅助部分和在主变速器后面采用一独立的滑动换档辅助部分。
应注意到，术语主、辅部分是相对的并且如果将主、辅部分命名反过来，辅助部分(滑动换档或分流)的型式也将反过来。换言之，习惯上称为具有两速滑动换档式辅助部分的四速主部分，如果把通常命名为辅助部分的称为主部分，则通常所称的主部分的就被称为四速分流式辅助部分。按照变速器工业通常采用的习惯和如本发明说明书中采用的叫法，组合式变速器的主变速器部分是这样的部分，该部分包括有最大(或至少不少于)前进档传动比的级数、并可处于空挡位置、且包含有倒档传动比和／或与主阀／随动阀／汽缸装置之类的装置相反，通过操纵换挡杆或换挡滑杆或换挡轴／换挡爪装置来换挡(手动或半自动变速器中)。
在滑动换档或滑动换档／分流复合式或分流／滑动换档复合式的组合式变速器中，主变速器部分一般是利用由一手动操作的换挡杆之类的装置控制的变速杆壳体装置，或单换挡轴装置进行换挡的，而辅助滑动换档部分，在“复H”式的变速器中，是利用通常手动操作的用以控制遥控随动阀／致动器机构的按钮或开关实现换挡的。在所谓“双H”或“一个半H”式的控制装置中，滑动换档是利用响应换挡杆的定位的开关来换挡的。双H式控制装置在现有技术中是众所周知的，这些现有技术可参见美国专利4633725和4275612，该两专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。
因为滑动换档部分常采用同步爪式离合器，因此，为了获得可接受的换挡质量和防止滑动换档部分同步爪式离合器受到过分磨损或破坏，现有技术的目的一直是要提供一些在主变速器部分处于空挡时便开始换挡并能有希望完成换挡的装置。
鉴于上述目的，现有技术的滑动换档式组合变速器，通常包括一个控制系统，通常是一气动控制系统，它包括有互锁装置，并可采用主控制阀上的选择按钮或开关对滑动换档加以预选但不滑动换档不动作直到主变速器部分换挡到或至少向着空挡状态。这些系统一般在滑动换档部分致动器机械联动机构上采用机械式互锁装置，该联动机构可防止滑动换档部分换挡拨叉运动直到主变速器部分换挡到空挡为止，和／或采用阀式互锁装置，其中将压缩空气供给滑动换档部分活塞的阀(常称为“随动阀”)不起作用或没有输入压缩流体直到检测到主部分处于空挡为止，或者仅当主部分已被换挡到并保持在空挡时才受到致动和提供有压缩流体。这种变速器及用于这种变速器的控制系统的例子可参见美国专利2654268；3138965和4060005，这些专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。采用被互锁住直到主部分发生换挡到空挡为止的滑动换档部分控制阀(供气和／或排气)的变速器可参见美国专利3229551；4450869；47993378和4974474，这些专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。
虽然现有技术的系统，通过防止滑动换挡在主部分换挡到空挡之前发生的方式的确给滑动换档部分同步器提供了相当的保护，但它们并不完全使人满意，因为虽然它们保证了在主部分处于空档之前不发生滑动换档部分换档，但它们不能防止主部分换挡快于滑动换档(即跳挡(beats))的状态。众所周知，在某些状态下，如果企图在主离合器啮合的同时，啮合滑动换档同步离合器，发动机扭矩的一部分可能完全被啮合着的同步器摩擦表面传递到车辆的驱动轮上，这样同步器的摩擦件可能会很快损坏。在这种状态下，这种滑动换档同步器，特别是直接或高速滑动换档同步器可能会较快地损伤或破坏。如果不慎只进行了滑动换挡，这种损坏可能在两秒的时间内发生。
刚性的和弹性型的采用机械互锁装置的变速器可参见美国专利4974474；4944197和4296642看到，这些专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。这些装置一般是在主部分不在空挡时将滑动换档离合器锁到高或低的位置，和／或如果滑动换档离合器未啮合在它的高速或低速位置时，将主部分锁在空挡位置。虽然这些系统在操作适当时，可防止在主部分不在空挡时试图啮合滑动换档离合器所导致滑动换档同步器受到损坏，但它们不能完全令人满意，因为(ⅰ)快的主部分换挡可导致辅助部分被锁在一不合乎要求的传动比上，(ⅱ)如果滑动换档离合器被挂在锁定装置(blocker)上，主部分不能被啮合来操纵离合器，(ⅲ)弹性装置可能没适当地互锁或可能卡住(bind)，(ⅳ)可能导致互锁机构和／或换挡致动件受到相当大的磨损和应力，和／或(ⅴ)因磨损，互锁机构可能发生磨擦锁定。
按照本发明，通过提供一个包括有一随动阀装置的辅助部分致动器控制系统，可将现有技术的缺陷减到最小或克服，如果在所试图的辅助部分换档完成之前主部分被啮合，该随动阀装置将保护辅助部分同步器，而且该随动阀还允许在啮合的同步离合器的爪式离合器构件达到基本上同步转动时完成所试图的辅助部分的换挡。
上述系统是通过提供一带有用于检测主变速器部分是否处于空挡或不处于空挡的状态的装置的阀装置来实现的。如果主部分处于空挡，该阀装置就作出反应使选定的滑动换档离合器，通常是高速滑动换档离合器被施加以一相对高的第一力，而如果主部分处于空档，则施加以一相对低的第二力。
该相对高的力是通过对一差动活塞的较大表面加压获得的，而较小的力则是通过对差动活塞的两面加压获得的。
本发明特别适用于控制滑动换档高速或直接同步离合器的啮合。低速或减速同步辅助部分离合器通常不需要保护，因为当换挡进入辅助低速时，同步器摩擦表面上的扭矩，特别是在销式同步器的情况下，往往会使一锁定的同步器解锁从而使离合器迅速啮合。
本发明的阀装置能有效地控制差动活塞式换挡致动器的较大面积的第一活塞端室和较小面积的第二活塞端室的加压和排气。该阀始终偏置到第一位置以便通过对第一活塞室加压和对第二活塞室排气的方式，以相对高的力啮合一高速辅助部分传动比，并且该阀可以利用选择器致动先导装置移动到第二位置以便通过对第二活塞室加压和对第一活塞室排气的方式以一相对高的力啮合一低速辅助部分传动比。设有超越装置使阀从第一位置移动到第三位置。在该第三位置上，当检测到(ⅰ)高传动比正被啮合时和(ⅱ)主变速器部分不在空挡时，对两活塞室进行加压。在阀的第三位置上，高速传动比离合器会被以相对较小的力推进到啮合状态。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于在其辅助部分中采用同步爪式离合器的组合式变速器的新的和经改进的辅助部分(滑动换档)换挡控制系统。
本发明的另一目的是提供一种以压缩流体为动力的辅助部分致动器控制系统，其包括一个经改进的阀装置，用以迫使一选定的辅助部分同步离合器(通常为高速滑动换档传动比)在主变速器部分未啮合时以相对高的力，而在主变速器部分被啮合(非空挡)时则以相对低的力进行啮合。
根据本发明的一个方面，一种辅助变速器部分同步离合器的阀装置，它用在控制压力流体操作的换档致动器的控制系统中，该换档致动器用于组合式变速器的辅助变速器部分，该组合式变速器包括一个具有啮合和不啮合位置并与所述辅助变速器部分串联的主变速器部分，所述辅助变速器部分包括一个可选择的高速传动比和一个可选择的低速传动比，每一所述传动比都可由一同步爪式离合器装置来啮合，所述致动器包括一具有一形成第一腔室的第一活塞表面和一形成第二腔室的第二活塞表面的差动活塞，所述第一活塞表面积大于由所述第二活塞表面形成的面积，所述第一室的加压会导致所述致动器推动所述同步离合器装置啮合所述高速传动比，而所述第二腔室的加压会导致所述致动器推动所述同步离合器装置啮合所述低速传动比，所述系统包括指示所述主变速器部分的当前啮合或不啮合状态的装置，用于选择一要求的辅助变速器部分传动比的选择装置，一公共的压缩流体源和一排气管，所述阀装置的特征在于：一个三位阀具有一个用于对所述第一腔室加压和对所述第二腔室排气的第一位置，一个用于对所述第二腔室加压和对所述第一腔室排气的第二位置，一个用于对所述第一和第二腔室加压的第三位置，和与所述指示所述主变速器部分的当前啮合或不啮合状态的装置配合用于在所述主变速器部分处在其啮合状态时将所述阀从其第一位置推动到其第三位置的超越控制装置。
根据本发明的另一个方面，一种辅助变速器部分同步离合器的阀装置，它用在控制压力流体操作的换档致动器的控制系统中，该换档致动器用于组合式变速器的辅助变速器部分，该组合式变速器包括一个具有啮合和不啮合位置并与所述辅助变速器部分串联的主变速器部分，所述辅助变速器部分包括一个可选择的高速传动比和一个可选择的低速传动比，每一所述传动比都可由一同步爪式离合器装置进行啮合，所述致动器包括一具有一形成第一腔室的第一活塞表面和一形成第二腔室的第二活塞面的差动活塞，所述第一活塞表面积大于由所述第二活塞表面形成的面积，所述第一腔室的加压会导致所述致动器推动所述同步离合器装置啮合所述高速传动比，而所述第二腔室的加压会导致所述致动器推动所述同步离合器装置啮合所述低速传动比，所述系统包括用于指示所述主变速器部分的当前啮合或不啮合状态的装置，用于选择所要求的辅助部分传动比的开关装置，一压缩流体的公共流体源和一排气管，所述阀装置的特征在于：阀体形成有一个用于可滑动和密封地容纳一阀柱塞的轴向延伸的孔腔，所述阀体形成有四个通到所述孔腔的孔，一第一孔联到所述排气管，一第二孔联到所述流体源，一第三孔联到所述第二腔室和一第四孔联到所述第一腔室，所述阀柱塞具有一个用以在所述第一和第三孔之间和所述第二和第四孔之间建立流体连通关系的所述孔腔内的第一轴向位置，一个用以在所述第一和第四孔之间以及所述第二和第三孔之间建立流体连通关系的所述孔腔内的第二轴向位置，和一个用以在所述第二、第三和第四孔之间建立流体连通关系并阻塞所述第一孔与其它孔的连通的第三轴向位置。
本发明的这些和其它目的以及优点，可通过阅读以下带有附图说明的优选实施例的详细说明而得到了解。
图1是一个具有滑动换档式辅助部分和采用本发明的气动控制系统的组合式变速器的示意图；
图1A是图1所示变速器的换挡机构的示意图；
图1B是图1所示变速器的“复H”型变速模式各挡位置的示意图；
图1C是图1所示变速器的“双H”型变速模式各挡位置示意图；
图2是具有分流／滑动换档复合式辅助部分的组合式变速器的示意图，其辅助部分具有特别有用的本发明的气动控制系统；
图3A和3B是变速器100的辅助部分102的局部截面图；
图4是单换挡轴式换挡机构的立体图；
图5实施本发明的气动控制系统的示意图；
图6是另一气动控制系统的示意图；
图7是一个采用本发明的阀装置的优选的气动控制系统的示意图；
图8是图7所示气动控制系统的阀装置的截面图；
图9是图8所示阀装置在其不同的工作位置上的截面图；
图10是图8所示阀装置的分解图；
图11是图7所示气动控制系统的另一结构的示意图；
图12A-12B是图11所示气动控制系统的另一阀装置结构的局部截面图。
在下面的描述中的采用的某些术语仅仅是为了引用方便，这些术语是不具有限定意义的。单词“向上”，“向下”，“向右”和“向左”用来表示所参见的附图中的方向。单词“前进”，“后退”则分别指变速器按常规方式安装在车辆中时的前、后端，即图1所示变速器的左侧和右侧。单词“向内”和“向外”则分别指向着和背离该装置及其指定部分的几何中心的方向。所述术语包括上述特别提及的单词，该些单词的派生词和一些类似含义的单词。
术语“组合式变速器”是用来表示一个具有一个多级前进速度主变速器部分和一个串联的多速辅助变速器部分的分级调速式或变速齿轮变速器，借此使主变速器部分中的选定的齿轮减速可以由辅助变速器部分中另外选定的齿轮减速加以组合。“同步离合器装置”及其类似含义的名词用来表示一种用来利用一刚性离合器将一选定的齿轮不可转动地咬合到一轴上的刚性爪式离合器装置，在该刚性离合器中，直到离合器的构件处于基本上同步的转速以前要防止所述离合器啮合以及离合器构件利用了较大容量的摩擦装置，并且摩擦装置要足以在离合器发生啮合时使离合器构件和所有随其一起转动的构件转动并达到基本上同步的转速。
所谓“空挡”和“不啮合”是可互换使用的，它们指扭矩没有从变速器输入轴传递到(图1和图2所示的一般型式的变速器中)主轴上的主变速器部分的状态。所谓“非空挡”和“啮合”可互换使用，它们指主部分驱动传动比被啮合并且驱动扭矩从变速器输入轴被传递到(在图1和图2所示的一般型式的变速器中)主轴的主变速器部分的状态。
术语“高速”传动比指变速器部分这样的传动比，即对于一指定的输入转速来说，其输出转速达到最大时的传动比。
参见图1，1A和1B，图中示出了一个滑动换档式组合式变速器10。组合式变速器10包括一个与一滑动换档式辅助部分14相串联的多速主变速器部分12。变速器10置于一壳体H内，并且包括一个输入轴16，该输入轴由一个柴油机E之类的原动机通过一个可选择地脱开的常啮合主摩擦离合器C驱动；该主摩擦离合器C具有一可驱动地联接到发动机曲轴20上的输入或驱动部分18和一可转动地固定到变速器输入轴16上的从动部分22。
在主变速器部分12中，输入轴16装有输入齿轮24，该齿轮24用来同时驱动多个处于基本上相同转速的基本上相同的副轴装置26和26A。这两个基本上相同的副轴装置设在主轴28的径向相对侧，该主轴28一般是与输入轴16同轴对准的。每个副轴装置各包括有一个由壳体H内的轴承32和34支承的副轴30，壳体H在图中仅部分示意性地示出。每一副轴都设有同样一组副轴齿轮38，40，42，44，46和48，它们被固定着以便随副轴转动。多个主轴齿轮50，52，54，56和58空套在主轴28上并可象现有技术中众所周知的那样通过滑动离合器套环60，62和64一次一个地有选择地与主轴28进行咬合以便与主轴28一起回转。离合器套环60还可以用来将输入齿轮24咬合到主轴28上，以便在输入轴16和主轴28之间提供直接的驱动关系。
在典型的情况下，离合器套环60，62和64是如现有技术中众所周知的那样，分别利用与换挡箱装置70相联的换挡拨叉60A，62A和64A进行轴向定位的。离合器套环60，62和64可以是众所周知的同步或非同步双作用爪式离合器类型。
主轴齿轮58是倒档齿轮，它利用常规的中间惰轮(未示出)来保持其与副轴齿轮48的连续咬接啮合。还应注意到，虽然主变速器部分12的确提供了五种可选择的前进档传动比，但通过将主轴驱动齿轮56驱动式地联接到主轴28上所产生的最低前进档传动比，通常是这样一种高的齿轮减速，它必须被看作仅能用于在恶劣状态下车辆起动的一种低速或“缓行”齿轮，而在高变速器滑动换档内通常并不使用。因此，虽然主变速器部分12的确提供了五个前进档，但利用与主变速器部分共同使用的辅助滑动换档变速器部分14仅合成四级前进档的主变速器通常被表示为“四加一”或“(4+1)”。
爪式离合器60，62和64是三位置离合器，即它们可以利用一变速杆72设定在如图所示的中间非啮合位置或完全向右啮合或完全向左啮合的位置。众所周知，在给定时刻，离合器60、62和64中只有一个是可啮合的，并且设置主变速器部分互锁装置(未示出)来将其它离合器锁定在空挡位置。
辅助变速器滑动换档部分14包括两个基本上相同的辅助副轴装置74和74A，每个辅助副轴装置包括一个由壳体H内的轴承78和80支承的辅助副轴76，并装有两个随其转动的辅助部分副轴齿轮82和84。辅助副轴齿轮82始终与固定着随主轴28转动的滑动换档／输出齿轮86啮合并对其进行支承，而辅助部分副轴齿轮84始终与空套在变速器输出轴90上的输出齿轮88啮合。
一个两位置同步爪式离合器装置92利用换挡拨叉94和滑动换档部分换挡致动器装置96进行轴向定位，设置是为了将齿轮88咬合输出轴90而实现组合式变速器10的低滑动换档操作，或将齿轮86咬合到输出轴90上实现组合式变速器10的直接或高滑动换档操作。图1B中示意性地示出了用于滑动换档式组合变速器10的“复H”型变速模式。变速器10的低或高滑动换档操作的选择和／或预选是利用一个通常位于变速杆72处的手动致动开关或按钮98进行的。
虽然所示的滑动换档式辅助部分14是一个采用直齿或螺旋式传动的两速部分，但应该理解到，本发明也适用于采用具有三个或更多可选择的滑动换档传动比和／或采用行星式传动的分流／滑动换档复合式辅助部分的滑动换档式变速器。而且，如上所示，离合器60，62或64中的任一个或更多个可以是同步爪式离合器类型，变速器部分l2和／或14则可以是单一副轴类型。
主变速器部分12是由装在换挡杆箱70内并通过操作变速杆72加以控制的至少一个换挡滑轨或换挡轴的轴向运动控制的。正如已知道的那样，变速杆72可直接安装到变速器上，或安装在远离变速器的地方。这种类型的装置在现有技术中是众所周知的，其可参见美国专利4621537，该专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。正如现有技术中众所周知的那样，滑动换档部分是通过操作按钮98或通过操作“双H”型控制箱中一位置开关98A来控制的。换挡杆箱70还可以是较普通多换挡轨类型，这种类型在现有技术中是众所周知的，其可参见美国专利4782719；4738863；4722237和4614126，这些专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。
本发明的控制系统同样可应用于具有滑动换档式，滑动换档／分流复合式或分流／滑动换档复合式的辅助部分的组合式变速器。
参见图2，组合式变速齿轮机械变速器100是一个18级前进档变速器，它包括一与上述现有技术变速器10的主变速器部分12相同或基本上相同的主变速器部分12A。变速器100的主变速器部分12A与变速器10的主变速器部分12的差别仅仅在于主轴28A延伸进辅助变速器102的深度要比主轴28延伸进辅助变速器部分14的深度更深些。鉴于主变速器部分12和12A的结构基本上相同，主变速器部分12A不再给予详细说明。
辅助变速器部分102包括两个基本上相同的辅助副轴装置104和104A，每个副轴装置包括一个由壳体H内的轴承108和110支承的辅助副轴106，该副轴106载有三个固定着随其转动的辅助部分副轴齿轮112，114和116。辅助副轴齿轮112始终与空套在主轴28A上的辅助部分分流齿轮118啮合并对其进行支承。辅助副轴齿轮114始终与辅助部分分流／滑动换档齿轮120相啮合并对其进行支承，该齿轮120以其相邻于主轴28A同轴端的相邻端部空套在输出轴122上。辅助部分副轴齿轮116始终与套在输出轴122上的辅助部分滑动换档齿轮124相啮合并对其进行支承。因此，辅助部分副轴齿轮112和分流齿轮118形成第一齿轮层，辅助部分副轴齿轮114和分流／滑动换档齿轮120形成第二齿轮层，而辅助部分副轴齿轮116和滑动换档齿轮124形成第三齿轮层，或分流和滑动换档复合式辅助变速器部分102的齿轮组。
一滑动两位置爪式离合器环126用来有选择地将分流齿轮118或分流／滑动换档齿轮120咬合到主轴28A上，而一两位置同步装置128用来有选择地将分流／滑动换档齿轮120或滑动换档齿轮124咬合到输出轴122上。双作用滑动爪式离合器环126的结构和功能大致与变速器10联接使用的滑动离合器环60，62和64的结构和功能相同，而双作用同步离合器装置128的结构和功能则大致与和变速器10联接使用的同步离合器装置92的结构和功能相同。诸如装置92和128之类的同步离合器装置在现有技术中是众所周知的，其例子可参见美国专利4462489，4125179；和2667955，这些专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。
这类离合器一般包括一对可轴向啮合的爪式离合器构件、一个用于检测爪式离合器构件的非同步转动及将爪式离合器构件的轴向啮合锁死的传感器／锁定装置，以及一对常为锥形的摩擦表面；该两摩擦表面被迫相接触后可将爪式离合器构件摩擦式地联接起来以使两者产生基本上同步的转动。这类装置试图啮合期间，即呈现一种基本上非同步的状态时，离合器处于一锁定位置，其中，锁定装置防止爪式离合器构件轴向啮合，而摩擦表面则在力的作用下相互啮合。如果离合器装置在高的轴向啮合力作用下保持锁定位置，与此同时，主变速器的啮合延长一段时间，过大的扭矩负荷会损伤和／或破坏摩擦表面。
辅助部分102的优选实施例的具体结构示于图3A和3B中。其中可看到，伸到辅助变速器部分102的主轴28A的后端设有与设在离合器环126上的内花键132咬合的外花键130，以便将离合器环126可转动地咬合到主轴28A上，同时允许它们之间有相对的轴向运动。离合器环126设有用于分别与设在齿轮118和120上的离合器齿138和140选择地轴向啮合的离合器齿134和136。离合器环126还设有一槽141以便接纳换挡拨叉142。
齿轮118套在主轴28A上，通常相对于主轴28A自由地转动，它相对于主轴28A的轴向位置是利用保持器144保持的。离合器齿136和138呈锥形表面146和148，该锥形表面相对于主轴28A的轴线倾斜约为35°。这种倾斜会象美国专利3265173中详细描述的那样，提供抵抗非同步啮合和促使同步转动的有利倾向。该专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。离合器齿136和140具有类似的互补锥形表面。
分流／滑动换档齿轮120利用一对推力轴承可转动地支承在输出轴122的内端150上，而滑动换档齿轮124套在输出轴122上，并且利用止推垫圈在输出轴122上进行轴向定位。被轴向定位在齿轮120和124之间，并利用外花键和内花键可转动地固定到输出轴122上的是双作用两位置同步离合器装置128。许多众所周知的同步刚性离合器结构都适于用本发明的辅助变速器部分。图示的同步离合器装置128是上述美国专利4462489所述的销式离合器装置。简单地说，这种同步离合器装置128包括一个可滑动的爪式离合器构件162，该离合器构件由换挡拨叉164作轴向定位并带有离合器齿166和168，这两齿分别与齿轮120和124所带有的离合器齿170和172轴向齿合。齿轮120和124分别形成用于与分别由同步离合器装置的摩擦环182和184带有的匹配摩擦锥形表面178和180进行摩擦同步啮合的锥形摩擦表面174和176。锁定销186和188分别可转动地固定到摩擦环184和182上，并与滑动件162带有的锁定孔190相互作用以提供如现有技术中众所周知的锁定功能。同步装置128还可包括多个弹簧销(未示出)用于在离合器啮合操作开始时使锥形摩擦表面开始啮合。
输出轴122由壳体H内的轴承192支承，并从壳内向外伸出以便与一个拨叉件Y之类的构件连接，该拨叉件一般形成用于将一传动轴驱动到一个差动器之类的构件上的万向节的一部分。输出轴122也可装有车速表齿轮194和／或各种密封元件(未示出)。
参见图2和图3可知，通过有选择地沿轴向将分流离合器126和滑动换档离合器128定位在它们的前后轴向位置上，可使主轴转速与输出轴转速之比具有4种不同的传动比。因此，辅助变速器部分102是一个在输入(副传动轴28A)和输出(输出轴122)之间提供四种可选择的速度或驱动传动比的滑动换档和分流复合式的三层辅助部分。这种变速器在现有技术中是众所周知的，并由受让人Eaton公司以“Super10”和“Super18”商标进行销售，其详细内容可参见美国专利4754665，该专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。
图2A中示意性地示出了变速器100的变速模式，其中“S”箭头表示分流换挡，“R”箭头表示滑动换档。
在本发明的优选实施例中，采用了图4所示类型的单一换挡轴式换挡机构200。这种类型的机构在现有技术中是众所周知的，其可参见美国专利4920815和4621537，该两专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。
简言之，换挡杆98会与闭锁件202相互作用以使轴204相对于变速器箱体产生转动或轴向移动。转动将会导致键，例如键206和另一个看不到的键与设置于换挡拨叉60A，62A和64A毂部上的环槽脊(lands)或狭槽相互作用，以便将换挡拨叉中的两个相对于壳体在轴向固定住，并将另一个换挡拨叉轴向固定到轴204上。轴204和可选择地轴向固定到该轴上的换挡拨叉的轴向运动则导致与之相联的爪式离合器的啮合和脱开。
因此，通过监控换挡轴204的选定段，例如一个或多个空挡止动缺口210的轴向位置，变速器10的主部分12的空挡-非空挡的状态便可检测出来。
本发明也可适用于采用众所周知的多平行滑轨式换挡杆箱装置的组合式变速器，其可参见美国专利4445393；4275612；4584895和4722237，这四个美国专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。这些装置一般包括一垂直于(常与一换挡滑轨互锁机构相联的)换挡滑轨延伸的装置，该装置在所有换挡滑轨都处于轴向中心空挡位置时处于第一位置，或在任何一个换挡滑轨离开它的轴向中心空挡位置时处于第二位置。
本发明也可用于采用其它机械、电气、电磁或其它类型传感元件来检测指示变速器主部分空挡(未啮合)或非空挡(啮合)状态的状态的组合式变速器。
虽然辅助变速器部分一般装接到主变速器部分上，但这里所用的所谓“辅助变速器部分”也可应用于诸如多速轴、多速分动箱之类的独立的驱动齿轮传动系装置。
虽然本发明同样适用于图1所示的变速器10和图2和图3所示的变速器100，以及其它采用同步辅助部分爪式离合器装置的组合式变速器，但为了简化和易于理解，描述本发明时主要描述其采用图1，1A，1B和1C所示的滑动换档式组合变速器的情况。
采用图1B所示的这种换挡控制，即“复H”式控制，第4到第5档的组合换挡包括使爪式离合器60与第4／第8档输入齿轮24脱开，然后使离合器92与滑动换档低速或减速齿轮86脱开，并且使离合器92与高速或直接滑动换档齿轮88啮合，然后使爪式离合器62与第1／第5速度主部分齿轮54啮合。为了完成这些操作，车辆驾驶员将用滑动换档选择器按钮98预选“HI”，从4／8位置换挡到N，然后利用换挡杆72换挡到1／5位置。在现有技术的滑动换档式变速器中，例如在由Eaton公司制造和销售的9速RT／RTO 11609“公路漫游者(Roadranger)”变速器中，具有导致“HI”滑动换档被选择的第一位置和导致“LO”滑动换档被选择的第二位置的两位随动阀，在主变速器部分10不在空挡时，总是由一柱塞之类的元件互锁在它的两位置中的其中一位置上。这种阀和互锁装置的例子可参见上述美国专利3229551；4450869；4793378和4974474。
如先前所示，虽然这些装置在大多数情况下，通过防止滑动换档换挡在主部分换挡到空挡之前发生的方式保护滑动换档部分同步器，但在某些条件下，主部分的换挡可能会在使滑动换档同步器发生危险的滑动换档之前完成。这个问题在滑动换档换入高挡(第4到第5)时要比滑动换档换入低挡(第5到第4)时大得多，因为同步器摩擦锥形表面(图3A的174／178)上的扭矩在该表面啮合直接滑动换档齿轮88时倾向于增加同步器被挂在同步器锁定器上的倾向，而摩擦锥形表面(图3B中176／180)上的扭矩在该表面啮合减速滑动换档齿轮86时则倾向于将同步器拉到不锁定状态。总的来说，在图1和图2所示的这种变速器中，滑动换档部分同步器烧坏不被看作是滑动换档部分换入低挡的一个严重问题。
参见图1的变速器，当在第4档处司机决定换入高挡，然后预选一滑动换档换入高挡，然后将换挡杆移到空挡位置或向着空挡位置移动时，就可能出现另一严重问题。如果司机很快改变主意并将换挡杆移回到4／8的位置而没有改变滑动换档选择，该滑动换档离合器就可能试图完成一滑动换档仅为4-8高挡并且同步器锥形摩擦表面上的大的速度差可能导致它迅速损坏。在这种情况下，同步器可能在两秒钟的时间内被严重损伤或毁坏。
类似的无意中进行的组合式跳跃挂高挡会有类似的后果。另一例子是，如果司机无意中或忘了进行一种滑动换档挂高挡的预选，然后试图挂4-3低挡，则实际结果将是以在同步器摩擦表面上具有大的速差而试图挂4-7高挡。
本发明的辅助部分控制系统／方法，通过减小由换挡拨叉94施加的作用力以便检测出主部分处于非空挡状态时将高速滑动换档齿轮86啮合到一相对低的作用力水平上的方式而克服了现有技术的缺陷。所选定的较小的力要大到足以在出现同步状态时使同步离合器啮合，但是又要小到足以确保将同步器烧毁的危险减到最小或消除。
虽然本发明特别适于用在控制同步滑动换档离合器的啮合，特别是组合式变速器的高速或直接滑动换档离合器的啮合，但并不是想局限于这些用途，它们可用于控制同步分流离合器之类的离合器的啮合。
为简化起见，将在本发明所期望的最有利的用途方面，即在控制施加来啮合滑动换档式组合变速器(10)、滑动换档／分流或分流／滑动换档式变速器(100)的直接或高速同步滑动换档离合器方面对本发明进行叙述。
虽然施加来啮合滑动换档离合器的典型力是施加到有效活塞面积上的有效流体压力(通常为气动的)的函数，但啮合力也可由象电动机驱动的球面螺杆之类的机电装置，或象螺管式装置之类的电磁装置，或其它加力装置来施加。采用流体压力加力系统，施加到滑动换档离合器上的作用力是随有效的流体压力和／或有效活塞面积的变化而变化的。采用电磁和机电系统，其力则是随电流、电压之类的参数变化而变化的。
虽然并不想这样来限定本发明，但仍将在其较佳的气动致动系统的模式方面对本发明进行叙述。
在现有技术的滑动换档离合器致动器中，假定已选择／预选了一滑动换档，主变速器部分已换入空挡，并且滑动换档阀互锁装置已脱开，则滑动换档阀将提供具有一定压力(该压力通常调到60磅／每平方英寸～80磅／每平方英寸)的滑动换档离合器致动汽缸／活塞的选定腔，该压力的大小要足以施加(约300至400磅)的力，以使选定的离合器迅速进入啮合和／或锁定位置，并通过同步器摩擦锥施加很大的同步力使离合器构件迅速同步转动，使同步器解锁并使离合器构件通过锁定器(blocker)运动并进入刚性啮合。如果主部分仍然处于空挡，或者万一滑动换档部分换挡进入滑动换档低速或减速传动比，该力就不会导致同步器发生损坏，并导致滑动换档部分较快速地啮合。然而，如果主部分在滑动换档部分换入高挡挂进滑动换档部分的高速或直接传动比完成之前啮合，在约2秒钟内试图直接挂入高档的通常情况下，则同步器可能会较快地出现损伤和／或毁坏。
业已发现，一旦在所要求的滑动换档部分换挡进入滑动换档部分高速或直接传动比完成之前检测出表示主部分换挡进入啮合的状态时，如果施加来啮合直接滑动换档离合器的力减小到一相对较低的第二水平(约40～80磅)，则传动比同步滑动换档离合器会在离合器构件(图3A中的套筒162和齿轮114)基本上同步转动时仍然啮合着，同时同步器至少在一预定的时间(如20～45秒)内不会受到损伤或毁坏。
对滑动换档同步离合器的正常啮合来说，该较低的第二力是不允许的，因为没有足够大的力施加到同步器摩擦离合器上，并且许多滑动换档换挡要花费相当长的时间。
虽然可以采用变压压力-调节器来获得施加给直接滑动换档离合器的第二作用力水平，但在优选实施例中，采用了一种差动活塞法。参见图5，图6和图7可见，该滑动换档离合器致动器活塞装置220限定了一个差动活塞221，该活塞221具有为啮合低速滑动换档离合器而加压的第一表面积222(约为3．96平方英寸)，和为用第一大小的力(p*a224)啮合高速滑动换档离合器而加压的第二较大表面积224(约为4．65平方英寸)。对该两表面加压将产生施加在差动面积(第二表面积224减去第一表面积222)上的经调节的压力(80磅／平方英寸)，并有效地以一相对低的第二大小的力(p*(a224-a222)约等于54磅)施加给直接离合器。
活塞221是密封地和可滑动地被置放在一个分成两个室222A和224A的汽缸内。活塞221包括一个其上安装有换挡拨叉164的轴226，该换挡拨叉是用于将同步离合器128或92滑移到它的选定位置。
为了提供同步器的保护效果，在仍使直接滑动换档离合器啮合的同时，本发明要能有效地进行(ⅰ)在将滑动换档选到直接挡且主部分处于空挡时，仅对第二表面积224进行加压，和(ⅱ)当在将滑动换档部分换挡选到直接挡且主部分啮合在一传动比(即非空挡)时，则对第一和第二表面积(222和224)进行加压。
当高速滑动换档离合器的咬合构件达到同步或基本上同步转动时，该第二力的大小必须足以引起直接滑动换档离合器啮合，最好应足以保持直接滑动换档处于啮合(或应提供啮合止动装置)。该第二力也应足够地低，使得当同步器在滑块(block)上啮合时，因主变速器部分啮合，同步器锥形离合器之类的装置不会在例如20到45秒的预定时间内受到严重的损坏。
例如，在第二力约为40～80磅时，第一力约为300～400磅，已证明是非常满意的了。
达到上述效果的气动系统的原理图可参见图5，6和7，而特别适于达到上述目的的阀装置可参见图8，图9和图10。
如前所示，变速器(10)的主部分(12)的不啮合(空挡)和啮合(非空挡)状态可通过检测主变速器部分换挡轴204的轴向非位移或位移的方式检测出来。一换挡轴或换挡滑轨的这种轴向位移可在轴或滑轨自身，在它们的伸长部分上或在横轴之类的元件上检测出。
给换挡拨叉施加第一力或相对较小的第二力、例如用较大的第一力啮合、用较小的第二力脱开的装置在现有技术中是众所周知的，其可参见美国专利4928544，该专利的公开内容通过引用结合在本说明书中。
一种同步保护滑动换档气动控制系统230如图5所示。主滑动换档阀232被联接到一来自过滤调节器234并经过过滤和调节的空气源上。在重型车辆中，该经调节的气压通常为60～80磅／每平方英寸。开关或杠杆98可对低压力信号或先导管236进行加压(低)或排放(高)。该低滑动换档先导管236联接到滑动换档随动阀238，该随动阀238是一个被阀簧240偏压到高滑动换档位置(即腔室224A加压，腔室224A排气)的两位四通阀并且响应于先导管236的压力以便运动到低滑动换档位置(即腔室222A加压，腔室224A排气)。
可运动到啮合位置或空挡位置的轴242配置有一互锁柱塞244用以防止随动阀在主部分换挡到空挡位置之前开始运动。控制系统230的上述所有零件在现有技术的滑动换档式变速器中被认为是较标准的。
在上述部件上增加一个两位、三通滑动换档保护阀246。该滑动换档保护阀246是始终经管248联接到压力源并且与低滑动换档腔室222A相联的随动阀的出口孔250相连。滑动换档保护阀246包括一用于检测主部分的啮合或空挡状态的柱塞252。阀246的出口孔253联接到滑动换档致动器活塞装置220的低滑动换档室222A。
当主部分处于空挡时，如图5所示，随动阀的出口孔250直接通过滑动换档保护阀246联接到腔室222A。当主部分啮合时，无论随动阀238处于何位置，滑动换档保护阀246都将低滑动换档腔室222A联接到气源。
因此，如果在滑动换档换挡开始后的任何时候，主变速器部分换挡到啮合(非空挡)状态，则无论随动阀238处于何位置，低滑动换档腔室222A将被加压。这就使得能以大大减少的第二力正常地完成换挡到滑动换档低或换挡到滑动换档高。
一类似的控制系统270示于图6。系统270与上述系统230的差别主要在于，与单换挡轴204的槽210相互作用的轴272为滑动换档保护阀246提供一种机械致动而且还致动空气而不是机械互锁机构，即互锁阀274。简单地说，两位两通互锁阀274防止先导管236在变速器主部分换挡到空挡之前，在随动阀238处进行加压或排气。
如系统230中那样，当主变速器部分啮合(非空挡)时，无论其它阀构件处于何位置，滑动换档保护阀246将对低滑动换档腔室222A进行加压。因此，当选择低、并且主部分换挡到空挡时，活塞装置220的高滑动换档腔室224A被排气，然后，当发生换挡到主部分啮合时，低压腔室222A将被加压以完成滑动换档挂低挡。
阀246被弹簧273偏置到右边，该弹簧273的弹力不足以抵抗接到腔室224A的压力管的向左偏压。
具有基本上相同的结构和功能的系统230，270和300(下述)的部件已被规定有类似的标号。
图7示意性地示出了气动控制系统300。该控制系统300包括一个类似于上述主阀232并具有选择高(HI)或低(LO)滑动换档传动比的选择器开关9的主阀301。该主阀301还可包括一选择分流高或分流低分流传动比的第二选择器开关302。一分流低先导管304控制着两位三通分流随动阀301的工作。主阀，例如主阀301与图2和图3所示滑动换档和分流复合式组合变速器相联。
滑动换档随动阀装置310包括一个三位四通阀312和一个闩锁与超越机构314。阀312有联接到排气管的孔316，联接到来自过滤器／调节器234(80磅／平方英寸)的气源上的孔318，联接到差动活塞装置220的高滑动换档气缸224A的孔320，和联接到差活塞装置220的低滑动换档气缸222A的孔322。
阀312有一个第一位置324(图7的上位置)，用于选择高速滑动换档传动比，其中高滑动换档气缸224A被接到压力源，而低滑动换档气缸222A与排气管相通。阀312有一个第二位置326(图7的下位置)，用于选择低滑动换档传动比，其中低滑动换档气缸222A被接到压力源，而高滑动换档气缸224A被通到排气管。阀312有一中间或第三位置328，其中高滑动换档气缸(224A)和低滑动换档气缸(222A)被接到压力源。
阀312被弹簧330偏置到第一位置(324)或高速滑动换档位置，并可利用来自管道236的低滑动换档先导压力的作用将它移动到其第二位置(326)或低速滑动换档位置。利用与换挡轴204上的缺口210和毗邻的环槽脊相互作用的超越致动杆或联杆332的机械装置，如果阀在其第一位置时，主变速器被换挡到啮合位置，则该阀可从它的第一位置(324)移动到其中间第三位置(328)。
闩锁与超越装置314的闩锁功能是防止阀在主部分处于空挡时从其第一位置324移到第二位置326或从第二位置326移动到第一位置324，但不妨碍阀从其第一位置324移动到中间第三位置328。这样闩锁与超越装置就提供了防止在主部分换挡到空挡之前发生滑动换档的滑动换档互锁功能。阀312和闩锁与致动器装置314的具体结构示于图8、9和10中，并在下面对其进行详述。
作为可供选择的一种设计，见图9，低滑动换档先导管236可以省去，而一个经变更或附加的致动杠杆和换挡轴204则被用来以机械方式克服弹簧330的偏压响应换挡到一“双H”型换挡模式中的低滑动换档位置将阀312换挡到其第二低滑动换档位置326。这种可供选择的设计将在下面讨论并将在图11，图12A和12B中更详细地示出。
在从高滑动换档传动比到低滑动换档传动比的换挡操作中，选择器98到被移动以便选择／预选“LO”(低)位置，并且对先导管236进行加压。只要换挡轴位置指示出主部分处于空挡，闩锁314就松脱，以使阀机构312处于其第二位置326，这将使低滑动换档腔室222A加压，及使高滑动换档腔室224A排气。该超越装置不会影响阀处于其第二位置326，因此阀312的定位仍然不变直到选择器98被移动为止。
为了从低滑动换档传动比换挡到高滑动换档传动比，要移动选择器98到选择／预选“HI”(高)位置，并且对先导管236进行排气。只要换挡轴210的位置指示出主变速器处于空挡状态，闩锁就松脱，而阀312将在弹簧330的偏压下运动到其第一位置324。高滑动换档腔室224A将被加压，低滑动换档腔室222A则被排气。之后，当变速器主部分啮合，致动器联杆332将使阀312从第一位置(324)运动到第三或中间位置(328)，其中，高滑动换档传动比气缸腔室(224A)和低滑动换档传动比气缸腔室(222A)都被加压，以便对换挡拨叉94或164提供一个被减小了的力，使高速滑动换档同步离合器进入啮合。
滑动换档随动阀装置的结构示于图8、图9和图10中。滑动换档随动阀装置310被包容在一两件式壳体340内，该壳体包括一滑阀壳体部分342和一闩锁与超越机构部分344。滑阀壳体部分342形成一其内装有阀柱塞(Valve spool)348的内孔腔346，并且还制有分别联接到排气管、气源、低滑动换档活塞室222A和高滑动换档活塞室224A的孔316(两个)，318，320和322。联接到低速先导管236的孔350设置在闩锁与超越部分上。阀柱塞的左端设有密封地并可滑动地容置在一与孔350相连通的腔室354内的活塞表面352。偏置弹簧330被置于孔腔346的右端并与阀柱塞348的端部啮合以推动阀柱塞向左。
正如在图8的上半部分看到的那样，阀312的第一位置324相当于阀柱塞348的最左面位置。在该位置中，孔318和322呈流体连通，孔320和左孔316呈流体连通，而右孔316与其它孔密封隔离。
阀312的第二位置326相应于阀柱塞348的右边位置，如图9所示。在该位置中，孔318和320呈流体连通，孔322和右孔316呈流体连通，而左孔316与其它孔密封隔离。如图9左上和左下部分中所示，通过孔350和低滑动换档导管236(图9)对腔室352加压的方式，或利用一类似于杠杆332但作用在双H换挡模式中采用的轴的较大直径表面上的杠杆或联杆355和柱塞348的推杆部分356(图12A和12B)，柱塞348被推到右边或第二位置。
阀312的第三或中间位置328示于图8的下部分。在该位置中，孔320和322两者与气源孔31呈流体连通，而两排气孔与其它孔密封隔离。正如从图8可看到的，当杠杆致动器332跨在轴204的外表面上时，该杠杆将与推杆356的一部分啮合，以推动柱塞到达它的中间位置。应注意到，当柱塞处于最右边位置，即阀312的第二位置326时，超越杠杆332(见图8)将不会对柱塞的位置有影响。
闩锁与超越装置314的闩锁功能提供了防止滑动换档发生在主变速器部分换挡到空挡之前的滑动换档互锁功能，该闩锁功能是由筒夹360，止动辊362和阀柱塞推杆延长部356上的槽364和366完成的。止动辊362置于壳体部分344的槽内以进行径向运动，而推杆延长部356的外表面包括一个当柱塞处于它的第二位置(图9)时，将会与止动辊对准的第一止动槽364，和一个经加长并当柱塞处于第一位置或第二位置或这两位置之间的过渡位置时，都会与止动辊对准的第二止动槽366。请参见图8和图9的顶部，当筒夹360在弹簧368的偏压下处于收缩位置时，止动珠或止动辊362可沿径向向外运动，但不会影响阀柱塞348的轴向运动。然而，当筒夹被杠杆332向右推时，见图底部，止动辊362被锁住而不会沿轴向向外运动，并且柱塞348被互锁在它第一到中间(第三)的轴向位置或第二轴向位置上。
滑动换档阀装置310的分解图可参见图10。为清楚起见，各种密封件，垫圈等零件没有用标号标出。
图7-10中所示的气动控制系统300和滑动换档阀装置310的一个可供选择的构形可见图11，12A和12B。
图11，12A和12B示出了一个采用“双H”换挡机构的气动控制系统400，该“双H”换挡机构中没采用开关98A，但换挡轴204A设有分别相应于“双H”换挡模式的高滑动换档或低滑动换档部分操作的相对较小直径部分402和相对较大直径部分404。主阀406与主阀301不同之处在于只提供有一个分流选择开关或按钮302。
阀装置408的阀门系统部分312与阀装置310的阀门系统部分312是相同的。阀装置408的致动器部分410完全不同于阀装置310的闩锁与超越部分314。
除了与空挡缺口210共同作用以便在检测出主部分处于啮合状态时将阀门系统部分312从其第一位置324移到其第二位置328的联杆构件332以外，还设置了独立的第二联杆或杠杆412。杠杆412是高／低滑动换档致动器并与换挡轴204A上的凸起的表面404共同作用以便在换挡轴204A转动到“双H”模式的高滑动换档部分时将阀部分312移动到它的第二位326。
从图12A和12B可见，杠杆412取代了用在阀装置310中的活塞装置352／354，因此低滑动换档先导孔350用一柱塞414密封住。
图12A示出了处于高速滑动换档位置的阀装置410，而图12B示出了处于其低速滑动换档位置的阀装置410。虽然采用了筒夹360，但并不需要止动辊，因为闩锁功能因滑动换档选择开关的取消也消除了滑动换挡预选的可能性这样的事实情况，而不再是必要的了。
虽然对本发明的说明带有一定的特殊性，但应该理解，本说明书只是通过举例进行说明，在权利要求书所揭示的本发明的精神和范围内，可对各部分进行变更和重新安排。

Claims (25)

1．一种辅助变速器部分同步离合器的阀装置(310)，它用在控制压力流体操作的换档致动器(220)的控制系统(300／400)中，该换档致动器(220)用于组合式变速器(10)的辅助变速器部分(14)，该组合式变速器(10)包括一个具有啮合和不啮合位置并与所述辅助变速器部分串联的主变速器部分(12)，所述辅助变速器部分包括一个可选择的高速传动比和一个可选择的低速传动比，每一所述传动比都可由一同步爪式离合器装置(92／128)来啮合，所述致动器(220)包括一具有一形成第一腔室(224A)的第一活塞表面(224)和一形成第二腔室(222A)的第二活塞表面(222)的差动活塞(221)，所述第一活塞表面积大于由所述第二活塞表面形成的面积，所述第一室(224A)的加压会导致所述致动器推动所述同步离合器装置啮合所述高速传动比，而所述第二腔室(222A)的加压会导致所述致动器推动所述同步离合器装置啮合所述低速传动比，所述系统包括指示所述主变速器部分的当前啮合或不啮合状态的装置，用于选择一要求的辅助变速器部分传动比的选择装置(98／98A/412)，一公共的压缩流体源(234)和一排气管，所述阀装置的特征在于：一个三位阀(312)具有一个用于对所述第一腔室加压和对所述第二腔室排气的第一位置(324)，一个用于对所述第二腔室加压和对所述第一腔室排气的第二位置(326)，一个用于对所述第一和第二腔室加压的第三位置(328)，和与所述指示所述主变速器部分的当前啮合或不啮合状态的装置配合用于在所述主变速器部分处在其啮合状态时将所述阀从其第一位置推动到其第三位置的超越控制装置(332)。
2．如权利要求1所述的阀装置，其特征在于：所述阀始终被弹簧(330)偏压到所述第一位置，并包括响应于所述选择器以将所述簧(330)偏压到所述第一位置，并包括响应于所述选择器以将所述阀从其所述第一位置移动到其所述第二位置的导向装置(352／412)，和与指示所述主变速器部分当前的啮合和不啮合状态的所述装置共同作用以便在所述主变速器部分处于它的啮合状态时将所述阀从其第一位置推到其第三位置的超越装置(332)。
3．如权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于：还包括闩锁装置(360，362，364，366)与指示所述主变速器部分的当前啮合或不啮合状态的所述装置共同作用以阻止所述阀在所述主变速器啮合时从所述第一位置移到所述第二位置，从所述第三位置移动到所述第二置和从所述第二位置移动到所述第一或第三位置。
4．如权利要求3所述的阀装置，其特征在于：所述闩锁装置不阻止所述阀从其所述第一位置移动到其所述第三位置或从其所述第三位置移动到其所述第一位置。
5．如权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于：所述主变速器部分包括一个设有至少一个槽(210)和相邻环槽脊的轴(204)，每一槽(210)和相邻环槽脊在所述主变速器部分啮合时具有一个第一轴向位置，而在所述主变速器部分不啮合时，具有一第二轴向位置，指示所述主变速器部分的当前啮合或不啮合状态的所述装置包括一个可由所述槽和相邻环槽脊使其在第一和二位置之间移动的构件(332)。
6．如权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于：所述先导装置包括一个与一气缸(354)流体连通的可选择地加压和排气的先导管(236)，一个与所述阀相联的活塞(352)可活动地容纳在所述气缸中，所述选择器(98／98A)可有选择地对所述先导管有效地进行加压和排气。
7．如权利要求3所述的阀装置，其特征在于：所述先导装置包括个与气缸(354)流体连通的可选择地进行加压和排气的先导管(236)，一个与所述阀相联的活塞(352)可滑动地装在所述气缸中，所述的选择器(98／98A)可有选择地对所述先导管有效地进行加压和排气。
8．如权利要求5所述的阀装置，其特征在于：所述先导装置包括个与气缸(354)流体连通的可选择地进行加压和排气的先导管(236)，一个与所述阀相联的活塞(352)可滑动地装在所述气缸内，所述选择器(98／98A)可有选择地对所述先导管有效地进行加压和排气。
9．如权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于：所述阀装置包括一个轴，所述轴包括一凸轮表面部分，该表面部分在所述变速器处于辅助变速器部分高速传动比时具有一第一直径(402)，而在所述变速器处于辅助变速器部分低速传动比时，具有一与所述第一直径不同的第二直径(404)，所述先导装置包括一个与所述凸轮表面部分接触的凸轮随动杠杆(412)。
10．如权利要求3所述的阀装置，其特征在于：所述阀装置包括一个轴，所述轴包括一个凸轮表面部分，该表面部分在所述变速器处于辅助变速器部分高速传动比时具有一第一直径(402)，而在所述变速器处于辅助变速器部分低速传动比时，具有一与所述第一直径不同的第二直径(404)，所述先导装置包括一个与所述凸轮表面部分接触的凸轮随动杠杆(412)。
11．一种辅助变速器部分同步离合器的阀装置(310)，它用在控制压力流体操作的换档致动器(220)的控制系统(300／400)中，该换档致动器(220)用于组合式变速器(10)的辅助变速器部分(14)，该组合式变速器(10)包括一个具有啮合和不啮合位置并与所述辅助变速器部分串联的主变速器部分(12)，所述辅助变速器部分包括一个可选择的高速传动比和一个可选择的低速传动比，每一所述传动比都可由一同步爪式离合器装置(92/128)进行啮合，所述致动器(220)包括一具有一形成第一腔室(224A)的第一活塞表面(224)和一形成第二腔室(222A)的第二活塞面(222)的差动活塞(221)，所述第一活塞表面积大于由所述第二活塞表面形成的面积，所述第一腔室(224A)的加压会导致所述致动器推动所述同步离合器装置啮合所述高速传动比，而所述第二腔室(222A)的加压会导致所述致动器推动所述同步离合器装置啮合所述低速传动比，所述系统包括用于指示所述主变速器部分的当前啮合或不啮合状态的装置，用于选择所要求的辅助部分传动比的开关装置(98／98A／412)，一压缩流体的公共流体源(234)和一排气管，所述阀装置的特征在于：阀体(342)形成有一个用于可滑动和密封地容纳一阀柱塞(348)的轴向延伸的孔腔(346)，所述阀体形成有四个通到所述孔腔的孔，一第一孔(316)联到所述排气管，一第二孔(318)联到所述流体源，一第三孔(320)联到所述第二腔室和一第四孔(322)联到所述第一腔室，所述阀柱塞具有一个用以在所述第一和第三孔之间和所述第二和第四孔之间建立流体连通关系的所述孔腔内的第一轴向位置(324)，一个用以在所述第一和第四孔之间以及所述第二和第三孔之间建立流体连通关系的所述孔腔内的第二轴向位置(326)，和一个用以在所述第二、第三和第四孔之间建立流体连通关系并阻塞所述第一孔与其它孔的连通的第三轴向位置(328)。
12．如权利要求11所述的阀装置，其特征在于：所述阀始终被弹簧(330)偏压到所述第一位置并包括响应所述选择器以便将所述阀从其所述第一位置移动到其所述第二位置的先导向装置(352／412)，和与用于指示所述主变速器部分的当前啮合和不啮合状态的所述装置共同作用以便在所述主变速器部分处于其啮合状态时将所述阀从其第一位置推动到其第三位置的超越装置(332)。
13．如权利要求11或12所述的阀装置，其特征在于：还包括闩锁装置(360，362，364，366)与用以指示所述主变速器部分的当前啮合或不啮合状态的所述装置共同作用以阻止所述阀在所述主变速器啮合时发生从所述第一位置到所述第二位置、从所述第三位置到所述二位置和从所述第二位置到所述第一或第三位置的运动。
14．如权利要求13所述的阀装置，其特征在于：所述的闩锁装置不阻止所述阀从其所述第一位置到其所述第三位置或从其所述第三位到其所述第一位置的运动。
15．如权利要求11或12所述的阀装置，其特征在于：所述主变速器部分括一个设有至少一个槽(210)和相邻环槽脊的轴(204)，每一槽(210)和相邻环槽脊在所述主变速器部分啮合时具有一个第一轴向位置，当所主变速器部分不啮合时具有一个第二轴向位置，用于指示所述主变速器部分当前啮合或不啮合状态的所述装置包括一个可由所述槽和在其第一和第二置之间运动的相邻环槽脊移位的构件(332)。
16．如权利要求11或12所述的阀装置，其特征在于：所述先导装置包括一个与气缸(354)流体连通并有选择地进行加压和排气的先导管(236)，一个与所述阀相联的活塞(352)可滑动地装在该气缸中，所述选择器(98)能有选择地对所述先导管进行加压和排气。
17．如权利要求13所述的阀装置，其特征在于：所述柱塞在所述孔腔内在给定的从第一轴向位置到第二最大轴向位移位置的方向上是可轴向运动的，所述第一轴向位置对应于所述第一轴向位置的所述柱塞，所述第二阀位置对应于所述第二轴向位置的所述柱塞，所述第三阀位置对应于所述第一和第二轴向位置中间的一
18．如权利要求17所述的阀装置，其特征在于：它还进一步包括始终将所述柱塞推到其所述第一轴向位置的偏置装置(330)，响应所述选择器以便将所述柱塞偏置到其所述第二位置的先导操作装置(52／355／412)，和响应用于检测所述主变速器部分的啮合和不啮状态以便在所述主变速器部分啮合时啮合所述柱塞并将它从其第一位置轴向移动到其第三轴向位置的超越装置。
19．如权利要求18所述的阀装置，其特征在于：所述阀装置包括一个轴(204)，所述偏置装置是一弹簧，所述先导操作装置是一活塞，而所述超越装置是一个具有一个端啮合在所述轴(204)上的环槽脊和槽(210)的杠杆，该轴(204)的轴向位置指示着所述主变速器部分的啮合或不啮合状态。
20．如权利要求17，18或19所述的阀装置，其特征在于：该阀装置包括一个可在所述外壳内径向运动的止动件(362)，一条在所述阀柱上与所述止动件在所述阀柱的所述第一到所述第三位置上对准的第一细长止动槽(364)和一条在所述阀柱处于所述第二轴向位置寸与所述止动件对准的第二止动槽(366)，和一个具有一允许所述止件径向运动的第一位置和一迫使所述止动件径向向内容纳入与其对准的槽内的第二位置的筒夹件(360)，所述筒夹被弹性偏置到其所述第一位置并响应所述主变速器部分处于其啮合状态而被移动到其所述第二位置。
21．如权利要求20所述的阀装置，其特征在于：所述超越装置可有效的使所述筒夹从其所述第一位置移动到其所述第二位置。
22．如权利要求18所述的阀装置，其特征在于：所述阀装置包括一个轴(204)，所述偏置装置是一弹簧，而所述超越装置是一个具有一端啮合在所述轴(204)上的环槽脊和槽(210)上的杠杆(352)，该轴(204)的轴向位置指示所述主变速器部分的啮合或不啮合状 该轴(204)的轴向位置指示所述主变速器部分的啮合或不啮合状态。
23．如权利要求22所述的阀装置，其特征在于：所述轴包括一个在所述变速器处于辅助变速器部分高速传动比时具有第一直径(402)、而在所述变速器处于辅助变速器部分低速传动比时具有不同于所述第一直径的第二直径(404)的凸轮表面部分，所述先导装置包括接触所述凸轮表面部分的凸轮随动杠杆(412)。
24．如权利要求22所述的阀装置，其特征在于：该阀装置还包括一个可在所述外壳内径向运动的止动件(362)，一个在所述阀柱内所述止动件在所述阀柱的所述第一到所述第三轴向位置上对准的第一细止动槽(364)和一条在所述阀柱处于所述第二轴向位置时与所述止动件对准的第二止动槽(366)，和一个具有一允许所述止动件径向运动的第一位置和一迫使所述止动件径向向内容纳在与其对准的槽内的第二位置的筒夹件(360)，所述筒夹被弹性地偏置到其所述第一位置并响应所述主变速器处于其啮合状态而被移动到其所述第二位置。
25．如权利要求23所述的阀装置，其特征在于：该阀装置还包括一个可在所述外壳内径向运动的止动件(362)，一条在所述阀柱上与所述止动件在所述阀柱的所述第一到所述第三轴向位置上对准的第一细长止动槽(364)和一条在所述阀柱处于所述第二轴向位置时与所述止动件对准的第二止动槽(366)，和一个具有一允许所述止动径向运动的第一位置和一迫使所述止动件径向向内容纳在与其对准的槽内的第二位置的筒夹件(360)，所述筒夹被弹性地偏置到其所述第一位置并响应所述主变速器处于啮合状态被移动到其所述第二位置。
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