CN107524731B - 液压同步器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压同步器，其将一个或多个齿轮选择性地联接至驱动轴。该同步器具有带花键环域和流体通路的轴毂。环围绕该轴毂布置并且可沿着轴毂的旋转轴线移动。换挡轴套固定地联接至该环并具有与轴毂的花键环域接合的花键环域。该换挡轴套被构造成在所述环位于接合的轴向位置时接合齿轮的花键，而在该环位于空档位置时与齿轮的花键分离。当该环位于接合的轴向位置时，该换挡轴套将旋转输入从该轴毂传递至齿轮。液压腔室从流体通路接收液压流体并使该环移动到接合的轴向位置和空档位置。

Description

液压同步器

技术领域

本公开涉及用于使驱动输入与变速器的一个或多个齿轮啮合的同步器装置，更具体而言涉及用于作业车辆的液压同步器。

背景技术

各种变速器组件，诸如在各种作业车辆的驱动系中使用的那些变速器组件，可以包括结合有“同步器”的变速器，这种同步器便于(例如，由发动机或驱动马达供以动力的)旋转驱动轴与一个或多个范围齿轮选择性地联接。通常，同步器由换挡拨叉致动，换挡拨叉沿着换挡导轨骑跨以使花键连接至驱动轴的换挡轴套移动而使其与齿轮啮合地接合，以将旋转动力从驱动轴传递至齿轮，并由此发起或实现到作业车辆的车轮或轨道的范围速度和扭矩的改变。反向致动换挡拨叉使换挡轴套与齿轮分离，因而进行从驱动轴直到另一个齿轮的传递。换挡拨叉可以手动致动或在动力作用下(例如，借助于液压力)致动。在某些情况下，可以消除换挡拨叉，并且可以通过液压活塞装置与齿轮接合，而通过其它机械部件(例如复位弹簧)分离。

发明内容

该公开提供了一种诸如用于作业车辆中的变速器等的液压同步器组件。

该公开的一个方面提供了一种用于将一个或多个齿轮选择性地联接至可围绕旋转轴线旋转的驱动轴的液压同步器。轴毂被构造成与所述驱动轴一起旋转，并具有第一花键环域和至少一个流体通路。第一环围绕所述轴毂布置并且可相对于所述轴毂沿着所述旋转轴线移动。第一换挡轴套固定地联接至所述第一环。所述第一换挡轴套具有与所述轴毂的所述第一花键环域接合的花键环域。所述第一换挡轴套被构造成当所述第一环位于第一轴向位置时接合第一齿轮的花键，而在所述第一环位于第一空档位置时与所述第一齿轮的花键分离。所述第一换挡轴套被构造成当所述第一环位于所述第一轴向位置时将旋转输入从所述轴毂传递至所述第一齿轮。第一液压腔室和第二液压腔室被构造成从所述至少一个流体通路接收液压流体。所述第一液压腔室中的液压压力作用在所述第一环上以使所述第一环移动到所述第一轴向位置，并且所述第二液压腔室中的液压压力作用在所述第一环上以使所述第一环移动到所述第一空档位置。

该公开的另一个方面提供了一种用于将第一齿轮和第二齿轮选择性地联接至可围绕旋转轴线旋转的驱动轴的液压同步器。轴毂被构造成与所述驱动轴一起旋转，所述轴毂具有第一花键环域和第二花键环域以及至少一个流体通路。均围绕所述轴毂布置的第一环和第二环可相对于所述轴毂沿着所述旋转轴线移动。第一换挡轴套和第二换挡轴套固定地联接至相关的所述第一环和第二环。所述第一换挡轴套和第二换挡轴套均具有被构造成与所述轴毂的相关的所述第一花键环域和第二花键环域接合的花键环域。所述换挡轴套被构造成当相关的所述第一环和第二环位于相关的第一轴向位置和第二轴向位置时接合相关的所述第一齿轮和第二齿轮的花键，并且在相关的所述第一环和第二环位于相关的空档位置时与相关的所述第一齿轮和第二齿轮的花键分离。所述第一换挡轴套和第二换挡轴套被构造成在相关的所述第一环和第二环位于相关的第一轴向位置和第二轴向位置时将旋转输入从所述轴毂传递至相关的第一齿轮和第二齿轮。多个液压腔室被构造成从所述至少一个流体通路接收液压流体，并且被构造成使所述第一环和第二环移动到相关的第一轴向位置和第二轴向位置以及相关的空档位置。所述同步器被构造成防止所述第一环和第二环同时位于相关的第一轴向位置和第二轴向位置。

在附图以及下面的描述中阐述一个或多个实施方式的细节。

附图说明

图1是采取拖拉机形式的作业车辆的侧部正视图，可以在该作业车辆中结合根据该公开的液压同步器；

图2是布置在两个范围齿轮之间的示例液压同步器的立体图；

图3是沿着图2的线3-3截取的液压同步器的剖视图，其中以分解方式示出了一个范围齿轮和一些其它部件；

图4是图2的示例液压同步器的立体分解剖视图；

图5是沿着图2的路径5-5截取的局部剖视图，示出了位于空档状态的示例液压同步器；

图6A和图7A是液压同步器的局部放大剖面；

图6B和图7B是分别类似于图6A和图7A的视图，示出了与第一齿轮和第二齿轮交替接合的示例液压同步器；

图8A至图10A是在与第二范围齿轮接合之前和之后以各种位置示出的示例液压同步器的一些部件的局部侧剖视图；以及

图8B至图10B是液压同步器的各个局部俯视剖视图。

各个附图中的相同附图标记表示相同元件。

具体实施方式

下面描述如在以上简要描述的附图中示出的所公开的液压同步器的一个或多个示例实施方式。本领域技术人员可以想到对这些示例实施方式进行各种修改。

这里使用的术语“轴向”是指大体平行于一个部件或多个部件的旋转轴线、对称轴线或中心线的方向。例如，在具有中心线和相反的圆形端的柱体中，“轴向”方向可以指在相反端之间大体平行于中心线延伸的方向。在某些情况下，可以关于不是圆柱体(或者在其它方向不是径向对称)的部件使用术语“轴向”。例如，容纳旋转轴的矩形壳体的“轴向”方向可以看作是大体平行于轴的旋转轴线的方向。此外，这里使用的术语“径向”可以指部件关于从共享的中心线、轴线或类似参考向外垂直地延伸的线的方向或关系。例如，两个同心且轴向重叠的圆柱形部件可以看作在这些部件轴向重叠的部分上“径向”对准，但是在这些部件的没有轴向重叠的部分上不是“径向”对准的。在某些情况下，即使这些部件中的一个或两个不是圆柱形的(或者在其它方面不是径向对称的)，也可以将这些部件看作是“径向”对准的。

另外，这里使用的术语“花键”和“花键环域”及派生词包括用于将扭矩在旋转方向上从一个旋转部件传递至安装在传递扭矩的旋转部件的另一个旋转部件的任何传统的机械连接。这可以包括各种已知的花键构造，诸如平行花键、渐开线花键、鼓形花键、锯齿花键、螺旋形花键和滚珠花键。这还可以包括各种键或各种构造的齿形布置。因而，这些术语不一定详细说明相互啮合的特征和凹槽的具体轮廓，也不一定详细说明传递旋转扭矩的具体模式(例如，键和凹槽接合、配合齿面接触等等)。术语“环”是指相互啮合的特征或凹槽围绕旋转部件在圆柱形路径上的布置，而不管构造如何。

某些已知的同步器通过可手动或半自动地致动的换挡导轨和拨叉装置的运动将旋转轴联接器联接至发动机输出轴。一般来说，一个或多个拨叉元件沿着一个或多个换挡导轨骑跨，以使同步器移位而与变速器的驱动齿轮接合(例如，通过将同步器花键与齿轮花键啮合)。同步器被联接而与轴共同旋转，因而，同步器与齿轮的接合也将齿轮联接至轴以进行共同旋转，由此将齿轮结合到来自发动机的旋转动力(或扭矩)路径内。阻挡构件布置在同步器和齿轮之间以抑制同步器移位，直到其花键与齿轮的花键同步(clock)。从换挡拨叉相对于齿轮反复致动同步器这种意义来看，齿轮的接合和分离因而即使不是全部也主要是机械的。换挡导轨和拨叉增加了组件的复杂性以及组件在车辆内占据的重量和空间。

已经设计了某些其它已知的同步器，这些同步器使用液压压力将变速器齿轮联接至发动机输出轴。其中一些同步器使用类似于以上描述的换挡导轨和拨叉组件，不过换挡拨叉运动以液压方式实现。其它系统完全消除了换挡导轨和拨叉装置。相反，这些系统将液压流体路由到腔室内，这些腔室驱动活塞以使换挡轴套移位而与齿轮接合。通过将压力腔室排放来使换挡轴套与齿轮分离，从而使得作用在活塞上的一个或多个复位致动弹簧能够使换挡轴套移动回到空档位置。因而可以将这些系统看作混合式机械-液压系统，因为每个模式在换挡轴套的致动中都起到一部分作用(即，换挡轴套液压地接合而机械地(弹簧)释放)。弹簧机构增加了制造和组装的复杂性，并且致使同步器容易发生故障(例如，由于弹簧断裂或“粘着”)。

该公开解决了以上指出的问题中的若干问题并且可以提供各种附加益处。一般来说，这里公开的是一种全液压同步器，其中已经消除了传统同步器的某些机械元件(例如，换挡导轨、换挡拨叉、致动弹簧等)。换挡轴套到接合位置和分离位置的移位都是液压方式完成的。

在一些实施方式中，所公开的液压同步器可操作成经由通过驱动轴旋转的轴毂将一个或多个齿轮选择性地联接至驱动轴。该轴毂可以具有花键环域和一个或多个流体通路。环可以围绕轴毂布置并可相对于轴毂沿着轴线移动。换挡轴套可以连接至该环并具有花键环域。换挡轴套的花键可以接合轴毂并且当环位于接合的轴向位置时可以接合齿轮。换挡轴套可以在环位于空档位置时与轴毂的花键环域分离。当环位于接合的轴向位置时，换挡轴套因而将旋转输入从轴毂传递至齿轮。两个液压活塞可以从流体通路接收液压流体以使环移动到接合的轴向位置和空档位置。在一些实施方式中，可以设置第二环和第二换挡轴套以选择性地将第二齿轮联接至轴毂，在这种情况下，该同步器可以将两个齿轮中的任一个交替地联接至发动机。

在一些实施方式中，液压同步器可以具有可联接至轴毂的每个换挡轴套/齿轮的双作用或双向活塞布置。每个活塞布置可以包括通过形成在轴毂和环之间的腔室内的液压流体作用的相关的环的活塞元件。例如，每个液压腔室可以形成在从环和/或轴毂径向延伸的间隔开的环状壁之间。在多个换挡轴套/齿轮布置的情况下，环可以径向嵌套在彼此之内/之外，在这种情况下，内环(而不是轴毂)可以用于外环的腔室的壁。

在一些实施方式中，液压同步器可以包括阻挡环，该阻挡环被布置成插设在每个换挡轴套和相关的齿轮之间，以抑制环移动到接合的轴向位置，直到换挡轴套的内花键环域与齿轮的花键环域旋转对准为止。阻挡环相对于换挡轴套围绕旋转轴线进行转位以允许换挡轴套的内花键环域与齿轮的花键环域对准而接合。在环位于接合的轴向位置之前，弹簧可以将阻挡环偏压在齿轮上。值得强调的是，在该布置中，该弹簧只用来偏压阻挡环，并不对换挡轴套进行任何致动，该换挡轴套完全通过液压或电液方式进行接合和分离。

在一些实施方式中，弹簧可以通过具有插设在阻挡环的花键环域之间的多个指状件的弹簧保持件来保持，当所述环位于接合的轴向位置时，阻挡环的花键环域与换挡轴套的内花键环域接合并允许该内花键环域与齿轮的花键环域接合。销和狭槽布置可以旋转地联接阻挡环和轴毂。销和狭槽被构造成允许阻挡环相对于轴毂进行相对旋转以允许阻挡环相对于换挡轴套转位。

现在参照附图，所公开的液压同步器可以在各种不同的作业车辆(包括诸如如图1中所示的农业拖拉机)的情况下使用。在这方面，尽管这里作为示例作业车辆图示并描述了拖拉机，但是本领域技术人员将认识到，这里公开的液压同步器的原理可以容易地适应于在其它类型的作业车辆中使用，例如包括各种农业机器和在建筑和林业中使用的其它机器。这样，本公开不应该被限制于与脱粒机或所示并描述的具体示例拖拉机有关的应用。

如图1所示，作业车辆20包括车架22。车架22上支撑有向变速器26供应动力的推进源24。在一个示例中，发动机24为由发动机控制模块控制的内燃发动机，诸如柴油发动机。应该注意，可以设置其它推进形式，诸如燃料电池、电动马达、混合式气电动力设备等。变速器26将来自发动机24的动力传递至连接至作业车辆20的一个或多个从动车轮28的适当动力驱动系以便使作业车辆20能够在地面上行进。在一些实施方式中，作业车辆20可以包括电液系统，该电液系统具有一个或多个液压泵30和通过一个或多个控制器34操作的电液阀32以控制变速器26的操作模式。关于变速器(例如，当前驱动模式或齿轮)的信息可以经由驾驶室38中的操作员界面36(例如，显示屏)传递给操作员。

现在参照图2和图3，变速器26可以包括用于作业车辆20的向前和向后运动的一个或多个齿轮，包括用于以各种速度推进作业车辆20的多个向前范围齿轮诸如齿轮40、42。为了在齿轮之间诸如在齿轮40、42之间进行转换，变速器26可以包括一个或多个同步器，诸如布置在齿轮40、42之间的同步器50，它们全部都可以与从驱动轴54延伸的旋转轴线R同心，该驱动轴54提供从发动机24输出的动力。齿轮40、42可以直接安装在驱动轴54的光滑节段上，或者安装在各种衬套或轴套上，从而使得驱动轴54可以相对于齿轮40、42旋转，直到齿轮40、42中的无论哪一个(但不是两个)被同步器50接合为止。同步器50可以通过安装至驱动轴54以总是共同旋转的轴毂56等安装至驱动轴54，轴毂诸如经由图3所示的配合花键58或经由驱动轴和轴毂的其它配合齿形或多侧面节段安装至驱动轴。这样，发动机扭矩通过驱动轴54和轴毂56施加至同步器50，并且在被接合时施加至其中一个齿轮40、42。

现在参照图4和图5，液压同步器50包括两个安装至轴毂56的环状本体或环。在图示实施方式中，液压同步器50包括径向嵌套在外环62内的内环60。环60、62被构造成使得它们可以相对于彼此以及轴毂56在轴向方向上移动。环60、62与轴毂56的组装形成了多个流体腔室，在这些流体腔室中可以以受控方式引导液压流体以在换挡(也就是将齿轮40、42中的一个与驱动轴54联接)期间使内环60或外环62轴向地移动离开轴毂56。以受控方式排放和填充流体腔室中的一个或多个流体腔室，这将致使轴向移位的环60、62返回到空档位置并且在换挡到另一个齿轮40、42期间使另一个环60、62轴向移位。

为了详细说明执行该公开的原理的一个或多个示例布置，现在将详细描述液压同步器50的图示示例。然而，将理解，在不脱离该公开的范围的情况下，可以设计出其它布置。如图所示，轴毂56为具有中央花键环域70的环状部件，其中花键在朝向旋转轴线R的方向上突出而接合驱动轴54的径向向外突出的花键58，从而使得它们以足以从发动机24传递旋转扭矩的交错方式配合。从中央环域70，轴毂56沿着轴向狭窄本体径向向外延伸至变宽的环状周边72。环状周边72限定了一对间隔开的花键环域74、76，在将轴毂56二等分的径向平面的每个轴向侧各有一个花键环域74、76。花键环域74、76形成在环状周边72的内周边上，从而使得花键朝向旋转轴线R径向向内突出。两个间隔开的环状壁78、80从环状周边72的外侧径向向外突出，其间具有大体光滑的圆柱形壁。壁78、80具有支撑密封件82的带凹槽的端。在一些实施方式中，轴毂56可以主要形成为单个整体结构，例外之处是壁80是由卡合环84保持并由O型环86密封的单独件。O型环86可以保持在环状凹槽88中，从而使其凹入在轴毂56的外周表面下面。

内环60是具有主环体90和环延伸部92的环状部件。环体90具有分别在环体90的径向内侧和径向外侧上径向向内和径向向外延伸的两个轴向间隔开的环状壁94、96，环状壁94、96具有支撑附加密封件82的带凹槽的端。环延伸部92除了其连接至环体90的位置之外与环体90的外周边径向间隔开。在高台98处，环体90的外周边在该环体90的连接环延伸部92的轴向侧进一步径向向外延伸，并且包括用于另一个密封件82的凹槽。在一些实施方式中，环状壁96和环延伸部92是通过附加卡合环84连接的与环体90分开的单独件，诸如在所示的示例中所示。可以设置另一个O型环86以密封环状壁96。与轴毂56中的凹槽88一样，环状凹槽100可以容纳该O型环86，从而使其凹入在环体90的外周边表面的下面。外环62是具有环状壁102的环状部件，该环状壁102在外环62的径向内侧上径向向内延伸，并且具有支撑另一个密封件82的带凹槽的端。外环62的大小和形状被设置成使其围绕内环60的环体90嵌套和安装，并且部分地位于环体90和环延伸部92之间的空间内。

内环60和外环62分别安装第一换挡轴套110和第二换挡轴套112。换挡轴套110具有倾斜横截面，该倾斜横截面的轴向腿部朝向轴毂56轴向地延伸，并且与环体90的内周边径向间隔开。换挡轴套110限定双面花键环域120，该花键环域120具有朝向和远离旋转轴线R径向向内和径向向外突出的花键。换挡轴套112具有倾斜横截面，该倾斜横截面的轴向腿部朝向轴毂56轴向延伸，并且与外环62的内周边径向间隔开，并且限定另一个双面花键环域122，该双面花键环域122具有朝向和远离旋转轴线R径向向内和径向向外延伸的花键。在一些实施方式中，换挡轴套110、112是通过附加卡合环82连接的与内环60和外环62分开的单独件，诸如在所示示例中所示。

液压流体可以通过各种内部通路路由到液压同步器50。如图5所示，例如，驱动轴54可以具有从位于驱动轴54的一端处的开口在轴向方向上延伸的两个或更多个(示出了两个)流体通道130a、130b，该流体通道130a和130b联接至从两个相关联的电液阀32a、32b引出的液压线路132a、132b。两个径向流体通路134a、134b可以连接相应的轴向流体通路130a、130b，一个通向流体通路136，另一个通向流体通路138，每个流体通路136、138都单独地延伸穿过轴毂56。一个或多个(示出了一个)流体通路140可以从流体通路138分支出。在一些实施方式中，流体通路138、140形成为位于轴毂56中的通孔，在该通孔之后，流体通路138的敞开端由插塞142封闭，诸如附图中所示。

流体通路130a/b、134、136、138和140将液压流体输送至由轴毂56和内环60及外环62的组件而限定的液压腔室。当填充有加压液压油时，液压腔室可以被表征为“液压活塞”或“活塞”，因为加压流体驱动液压同步器50的运动。另选地，被液压腔室中的加压流体作用的部件可以被表征为“活塞”，因为这些部件为驱动所述运动的物理实体。在任一种情况下，原动力都是通过从受限但可变的容积向内环60和外环62的一个或多个壁的端面表面施加的压力产生的。由于该原因，下面将在构造以及流到形成在液压同步器50内的“液压腔室”的流动以及来自该液压腔室的流动方面讨论示例液压同步器50。

在图示的示例中，有四个液压腔室150a、150b、150c和150d。液压腔室150a、150b形成在轴毂56和内环60之间，而液压腔室150c和150d形成在内环60和外环62之间。内环60中的排放通路160、162允许液压腔室150a和150c之间以及液压腔室150b和150d之间分别连通。液压腔室150a由轴毂56的环状壁78和内环60的环状壁96轴向地限定，而液压腔室150b由内环60的环状壁96和轴毂56的环状壁80轴向地限定。液压腔室150c由内环60的环状壁96和外环62的环状壁102轴向地限定，而液压腔室150d由外环62的环状壁102和内环60的隆起平台98轴向地限定。除了两个O型环86之外，还有六个密封件82用于密封液压腔室150a至150d，所有密封件都在相对可动部件之间提供动态密封。

一般来说，轴毂56在操作期间旋转而不轴向移动。在换挡至齿轮42和从齿轮42换挡期间(图5的右侧)，内环60相对于轴毂56和如图5中所示保持在空档位置的外环62轴向地滑动。在换挡至齿轮40和从齿轮40换挡期间(图5的左侧)，外环62相对于轴毂56和如图5所示保持在空档位置的内环60轴向地滑动。因而，内环60的环状壁96可以被表征为在被加压时使内环60在任一方向上轴向移位的双作用活塞。类似地，外环62的环状壁102也用作在被加压时使外环62在任一方向上轴向移位的双作用活塞。轴毂56的环状壁78、80和内环60的环状壁94及隆起平台98用来限定液压腔室的轴向端并且用来提供机械行程止动部。

液压同步器50可以通过两种方式中的任一种保持在图5所示的空档状态，即通过维持液压腔室150a至150d敞开而与液压压力源连通(例如，通过以“压力”模式打开或以其它方式操作两个控制阀32a、32b)，或者通过将液压腔室150a至150d排放至箱体(例如，以“箱体”模式关闭或以其它方式操作两个控制阀32a、32b)。下面将说明前一种情况。在后一种情况下，可以在液压腔室150a至150d中维持足够压力，以通过从液压同步器50的高速旋转产生的离心力使内环60和外环62以它们的空档位置为中心。

更具体地说，为了将内环60移动到接合换挡轴套112所必需的轴向位置，控制阀32a将处于压力模式，而控制阀32b将被供以能量而到达箱体模式。这样，液压线路132a和驱动轴流体通路130a、134a像轴毂56中的流体通路136一样被加压。因为流体通路136总是与液压腔室150a连通而不管内环60的轴向位置如何(通过换挡轴套112和轴毂56的干涉而防止该内环60关闭或从流体通路136重新路由流动)，所以液压腔室150a(以及液压腔室150c经由排放通路160)被加压。另外，流体通路138、140经由轴毂56中的凹槽88总是与液压腔室150b连通而不管内环60的轴向位置如何，从而可以防止液压腔室150b、150d在压力由于这些腔室由内环60从图6A所示的其空档位置向图6B所示的接合位置运动引起的容积减小而积累时通过流体通路130b、134b、138、140而排放到箱体。

通过使两个阀32a、32b返回到压力模式，压力(经由液压线路132b和流体通路130b、134b、138、140)供应至液压腔室150b(以及经由排放通路162供应至液压腔室150d)。液压腔室150c中的环状壁102的端面的表面面积大于液压腔室150d中的环状壁的端面的表面面积，从而外环62保持在图6A所示的空档位置。液压腔室150b中的环状壁96的端面的表面面积大于液压腔室150a中的环状壁的端面的表面面积，从而液压腔室150b的力将克服液压腔室150a的力，并且使内环60返回至图6A所示的其空档位置。当内环60在任一个轴向方向上移动时，流体可以在从容积正在减小的液压腔室到正在膨胀的液压腔室的方向上流过排放通路160、162。由于由内环60运动回到空档位置引起的容积减小产生的液压腔室150a内的超过供应压力的任何压力增加都将通过适当的通路和线路强制返回到箱体。

通过将外环62从图7A所示的其空档位置移动到如图7B所示的接合换挡轴套110所必须的轴向位置而将齿轮40接合。这是通过给控制阀32a供以能量使其到达箱体模式并使控制阀32b到达压力模式由此对液压线路132b、驱动轴流体通路130b、134b和轴毂流体通路138加压来完成的。因为不管内环60的轴向位置如何流体通路138总是与液压腔室150b连通，所以液压腔室150b(以及不管外环62的轴向位置如何都总是与液压腔室150b连通的液压腔室150d经由排放通路162)被加压。另外，不管内环60和外环62的轴向位置如何，流体通路136总是与液压腔室150a(以及经由凹槽100与液压腔室150c)连通，使得液压腔室150a、150c可以在由于这些腔室的容积减小而积累压力时通过流体通路130a、134a、136排放至箱体，这些腔室的容积减小是由于外环62从图7A所示的其空档位置向图7B所示的接合位置轴向移动引起的。

通过使两个阀32a、32b都返回至压力模式，压力(经由液压线路132a和流体通路130a、134a、136)供应至液压腔室150a(以及经由排放通路160供应至液压腔室150c)。液压腔室150b中的环状壁96的端面的表面面积大于液压腔室150a的环状壁的端面的表面面积，从而内环60将保留在图7A所示的其空档位置。液压腔室150c中的环状壁102的端面的表面面积大于液压腔室150d中的环状壁的端面的表面面积，从而液压腔室150c的力将克服液压腔室150d的力，并且使外环62返回到图7A所示的其空档位置。与内环60一样，当外环62在任一个轴向方向上移动时，流体可以在从容积正在减小的液压腔室到正在膨胀的液压腔室的方向上流过排放通路160、162。由于由外环62运动回到空档位置引起的容积减小产生的液压腔室150d内的超过供应压力的任何压力增加都将通过适当的通路和线路强制返回到箱体。

通过弹簧偏压的阻挡装置来方便每个换挡轴套110、112与其相应的齿轮40、42进行适当的相互啮合，该弹簧偏压的阻挡装置用来与换挡轴套110、112(以及由此内环60和外环62)到齿轮40、42的路径内的轴向运动发生物理干涉，直到这两个部件被同步成使得换挡轴套的花键与齿轮的花键之间的凹槽轴向(或旋转)对准。另外，由于换挡轴套110、112实际上是整个液压同步器50与驱动轴54一起连续地旋转，阻挡构件用来使齿轮开始旋转，并且使其一直达到驱动轴54的速度。只有在换挡轴套和齿轮以适当时钟共同旋转之后，阻挡装置才允许换挡轴套轴向滑动而与花键相互啮合。

再次参照图3和图5，在液压同步器50的图示示例中，有两个阻挡装置，一个阻挡装置用于每对换挡轴套110、112和每对齿轮40、42。每个阻挡装置包括阻挡环170a、170b、弹簧172a、172b和弹簧保持件174a、174b。阻挡环170a、170b通过销176a、178b联接至轴毂56并由此与轴毂56共同旋转，该销可以形成在轴毂中或附装至轴毂并且装配在阻挡环170a、170b中的对应开口中。阻挡环170a、170b具有被构造成与齿轮40、42的圆锥节段180a、180b的锥形匹配的锥形内径。如理解的，配合锥形在成对的部件接近时提供了阻挡环170a、170b与齿轮40、42的圆锥180a、180b的摩擦接合(即，阻挡环朝向齿轮轴向地前进)，从而允许在接合的较早阶段进行一些相对旋转(或滑移)。在一些实施方式中，阻挡环170a、170b的每个内径可以(例如通过粘合剂粘结)包括一层摩擦材料以有助于在阻挡环170a、170b和圆锥180a、180b之间提供牢固的摩擦连接。在这些情况下，可以在摩擦材料内形成冷却凹槽等以帮助散热。

为了清楚简单，将参照图8A至图10B仅详细描述具有阻挡环170a的阻挡装置。然而，将理解的是，如下讨论也可以应用于具有阻挡环170b的阻挡装置。如所指出的，由于销176a与阻挡环170a中的狭槽178a的相互作用，阻挡环170a与轴毂56一起旋转。狭槽178a是长形的，以允许阻挡环170a相对于轴毂56进行一些有限的相对旋转。在换挡期间，当内环60轴向移动而朝向齿轮42驱动换挡轴套112时，弹簧172a将阻挡环170a推靠在齿轮42上。初始时，在阻挡环170a的转速(因而在同步器50和驱动轴54的其余部分)和齿轮42之间将有速度差。将阻挡环170a偏压在齿轮42上的弹簧力与速度差一起在阻挡环170a上产生扭矩，该扭矩使阻挡环170a相对于轴毂56旋转，直到销176a遇到狭槽178的一端，之后其与轴毂56继续共同旋转。这将阻挡环170a定位在与换挡轴套112的轴向路径干涉的位置中，如图8A和图8B所示。当换挡轴套112继续行进时，花键122的齿尖接触阻挡环170a的花键186a的齿尖。倾斜的顶端在阻挡环170a上产生扭矩，该扭矩倾向于将阻挡环170a从换挡轴套112的花键122的路径清除。然而，该扭矩受到来自于阻挡环170a(或其摩擦材料)与齿轮42(该齿轮42仍然以不同速度旋转)的圆锥180a的接合的扭矩的抵抗。当齿轮42加速或减速成与同步器50的速度匹配时，与圆锥180a之间的摩擦扭矩消失，以允许换挡轴套112能够经过阻挡环170a，如图9A和图9B所示。在该阶段，齿轮42可能不与阻挡环170a同步，如图所示。然而，当换挡轴套112进一步行进时，换挡轴套112和齿轮42之间的齿尖接触将产生扭矩，该扭矩使阻挡环170a略微转位(由于销176a和狭槽178a布置的接合而被允许)，直到换挡轴套112的花键122能够与齿轮42的花键184a完全接合，如图10A和图10B所示。这样，换挡轴套112能够使齿轮42顺畅地接合至并联接至驱动轴54，而不会在驱动轴54、齿轮42或同步器50上产生过多磨损。

弹簧172a被弹簧保持件174a的装配在换挡轴套112的花键122之间的狭窄叉状部188a在圆周方向上捕获。弹簧保持件174a可以被布置成在同步器50内“浮动”，因为其不是固定地安装而是位于阻挡环170a的外周边周围。弹簧172a被压缩在形成于换挡轴套112的花键122中的凹槽182a内。当换挡轴套112移动时，弹簧172a在阻挡环170的径向端面上施加轴向力。该轴向力是通过与换挡轴套112的凹槽182a的斜坡角接合而向弹簧172a施加的径向力的轴向分量。因而，当换挡轴套112朝向齿轮42移动时，阻挡环170a首先定位成接合齿轮42，以便实现以上描述的转位和旋转同步。

另外，在一些实施方式中，可以通过检测内环60和外环62的轴向位置的一个或多个传感器来确定齿轮选择。例如，可以将接近传感器190a、190b在周边凸缘192a、192b附近安装在变速器壳体内，该周边凸缘192a、192b从相应的内环60和外环62的外周边径向向外伸出。可以采用其它传感器技术和感测区域，并且内环60和外环62的检测位置可以用于各种目的。例如，传感器190a、190b可以是控制器34的反馈环的一部分，以提供表示液压同步器50的状态和/或齿轮选择的确认的输入信号。控制器34可以使用该反馈来控制电液系统特别是控制阀32的操作。控制器34还可以向操作员界面36输出反馈信号，以给操作员提供当前接合的齿轮的视觉表示。控制器34可以还监测来自传感器190a、190b的反馈信号以用于操作异常或用于诊断目的。

这里使用的术语仅用于描述具体实施方式之目的，并不是为了限制该公开。如这里使用的，单数形式“一”、和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解，在该说明书中对术语“包括”和/或“包含”的任何的使用详细指明了存在所阐述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或增加一个或多个其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。

已经为了例示和描述的目的提供了本公开的描述，但是该描述并不是为了以所公开的形式穷尽该公开或限于该公开。在不脱落该公开的范围和精神的情况下，许多修改和变动对本领域技术人员来说都是明显的。选择并描述这里明确参照的实施方式是为了更好地说明本公开的原理及其实际应用，并且使得本领域技术人员能够理解该公开，并且认识到所描述的示例的许多另选方案、修改和变动。因而，除了所明确描述的那些实现方式之外的各种实现方式也在权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种用于将一个或多个齿轮选择性地联接至能围绕旋转轴线旋转的驱动轴的液压同步器，该液压同步器包括：

被构造成与所述驱动轴一起旋转的轴毂，该轴毂具有第一花键环域和至少一个流体通路；

第一环，该第一环围绕所述轴毂布置并且能相对于所述轴毂沿着所述旋转轴线移动；

固定地联接至所述第一环的第一换挡轴套，所述第一换挡轴套具有与所述轴毂的所述第一花键环域接合的花键环域，所述第一换挡轴套被构造成当所述第一环位于第一空档位置时与所述齿轮中的第一齿轮的花键分离并且当所述第一环位于第一轴向位置时与所述第一齿轮的所述花键接合以便将旋转输入从所述轴毂传递至所述第一齿轮；以及

被构造成从所述至少一个流体通路接收液压流体的第一液压腔室和第二液压腔室；

其中所述第一液压腔室中的液压压力作用在所述第一环上以使所述第一环移动到所述第一轴向位置，并且所述第二液压腔室中的液压压力作用在所述第一环上以使所述第一环移动到所述第一空档位置，并且

其中所述第一液压腔室和所述第二液压腔室在从所述第一环和所述轴毂中的至少一者径向延伸的间隔开的环状壁之间轴向延伸。

2.根据权利要求1所述的液压同步器，其中所述第一换挡轴套的所述花键环域是具有一组径向向内突出的花键和一组径向向外突出的花键的双花键环域；并且

其中所述径向向外突出的花键接合所述轴毂的所述第一花键环域。

3.根据权利要求2所述的液压同步器，该液压同步器进一步包括第一阻挡环，该第一阻挡环被布置成当所述轴毂被安装至所述驱动轴时插设在所述第一换挡轴套和所述第一齿轮之间，所述第一阻挡环防止所述第一环移动到所述第一轴向位置，直到所述第一换挡轴套的所述径向向内突出的花键与所述第一齿轮的所述花键旋转对准；并且

其中所述第一阻挡环相对于所述第一换挡轴套围绕所述旋转轴线转位，以允许所述第一换挡轴套的所述径向向内突出的花键与所述第一齿轮的所述花键对准而接合。

4.根据权利要求3所述的液压同步器，其中所述第一阻挡环由第一弹簧偏压在所述第一齿轮上；并且

其中所述第一弹簧由第一弹簧保持件保持，该第一弹簧保持件具有插设在所述第一阻挡环的花键环域之间的多个指状件，当所述第一环位于所述第一轴向位置时，所述第一阻挡环的所述花键环域与所述第一换挡轴套的所述径向向内突出的花键接合并允许所述第一换挡轴套的所述径向向内突出的花键接合所述第一齿轮的所述花键。

5.根据权利要求4所述的液压同步器，该液压同步器进一步包括将所述第一阻挡环与所述轴毂旋转地联接的第一销；

其中所述第一销允许所述第一阻挡环相对于所述轴毂相对旋转，以允许所述第一阻挡环相对于所述第一换挡轴套进行转位。

6.根据权利要求1所述的液压同步器，该液压同步器进一步包括：

第二环，该第二环围绕所述轴毂布置并且能相对于所述轴毂沿着所述旋转轴线移动；

固定地联接至所述第二环的第二换挡轴套，所述第二换挡轴套具有与所述轴毂的第二花键环域接合的花键环域，所述第二换挡轴套被构造成当所述第二环位于第二空档位置时与所述齿轮中的第二齿轮的花键分离并且当所述第二环位于第二轴向位置时接合所述第二齿轮的所述花键，以便将旋转输入从所述轴毂传递至所述第二齿轮；以及

被构造成从所述至少一个流体通路接收液压流体的第三液压腔室和第四液压腔室；

其中所述第三液压腔室中的液压压力作用在所述第二环上以使所述第二环移动到所述第二轴向位置，并且所述第四液压腔室中的液压压力作用在所述第二环上以使所述第二环移动到所述第二空档位置。

7.根据权利要求6所述的液压同步器，其中所述第一环和所述第二环相对于彼此径向布置，且所述第一环是嵌套在作为外环的所述第二环内的内环。

8.根据权利要求6所述的液压同步器，其中所述第三液压腔室和所述第四液压腔室在从所述第一环和所述第二环中的至少一者径向延伸的间隔开的环状壁之间轴向延伸。

9.根据权利要求6所述的液压同步器，其中所述第二换挡轴套的所述花键环域是具有一组径向向内突出的花键和一组径向向外突出的花键的双花键环域；并且

其中所述第二换挡轴套的所述径向向外突出的花键接合所述轴毂的所述第二花键环域。

10.根据权利要求9所述的液压同步器，该液压同步器进一步包括第二阻挡环，该第二阻挡环被布置成当所述轴毂被安装至所述驱动轴时插设在所述第二换挡轴套和所述第二齿轮之间，所述第二阻挡环防止所述第二环移动到所述第二轴向位置，直到所述第二换挡轴套的所述径向向内突出的花键与所述第二齿轮的所述花键旋转对准；并且

其中所述第二阻挡环相对于所述第二换挡轴套围绕所述旋转轴线转位，以允许所述第二换挡轴套的所述径向向内突出的花键与所述第二齿轮的所述花键对准而接合。

11.根据权利要求10所述的液压同步器，其中所述第二阻挡环由第二弹簧偏压在所述第二齿轮上；并且

其中所述第二弹簧由第二弹簧保持件保持，该第二弹簧保持件具有插设在所述第二阻挡环的花键环域之间的多个指状件，当所述第二环位于所述第二轴向位置时，所述第二阻挡环的所述花键环域与所述第二换挡轴套的所述径向向内突出的花键接合并允许所述第二换挡轴套的所述径向向内突出的花键接合所述第二齿轮的所述花键。

12.根据权利要求11所述的液压同步器，该液压同步器进一步包括将所述第二阻挡环与所述轴毂旋转地联接的第二销；

其中所述第二销允许所述第二阻挡环相对于所述轴毂相对旋转，以允许所述第二阻挡环相对于所述第二换挡轴套进行转位。

13.一种用于将第一齿轮和第二齿轮选择性地联接至能围绕旋转轴线旋转的驱动轴的液压同步器，该液压同步器包括：

被构造成与所述驱动轴一起旋转的轴毂，该轴毂具有第一花键环域和第二花键环域以及至少一个流体通路；

第一环和第二环，所述第一环和所述第二环均围绕所述轴毂布置并且能相对于所述轴毂沿着所述旋转轴线移动；

固定地联接至相关的所述第一环的第一换挡轴套和固定地联接至相关的所述第二环的第二换挡轴套，所述第一换挡轴套和所述第二换挡轴套均具有与所述轴毂的相关的所述第一花键环域和所述第二花键环域接合的花键环域，相关的所述第一换挡轴套和所述第二换挡轴套被构造成当相关的所述第一环和所述第二环位于相关的第一轴向位置和第二轴向位置时接合相关的所述第一齿轮和所述第二齿轮的花键并且当相关的所述第一环和所述第二环位于相关的第一空档位置和第二空档位置时与相关的所述第一齿轮和所述第二齿轮的所述花键分离，所述第一换挡轴套和所述第二换挡轴套被构造成当相关的所述第一环和所述第二环位于相关的所述第一轴向位置和所述第二轴向位置时将旋转输入从所述轴毂传递至相关的所述第一齿轮和所述第二齿轮；以及

多个液压腔室，所述多个液压腔室被构造成从所述至少一个流体通路接收液压流体并且被构造成使所述第一环和所述第二环移动到相关的所述第一轴向位置和所述第二轴向位置以及相关的所述空档位置；

其中所述第一环和所述第二环被防止同时位于相关的所述第一轴向位置和所述第二轴向位置，

其中所述多个液压腔室中的第一液压腔室和第二液压腔室在从所述第一环和所述轴毂中的至少一者径向延伸的间隔开的环状壁之间轴向地延伸；并且

其中所述多个液压腔室中的第三液压腔室和第四液压腔室在从所述第一环和所述第二环中的至少一者径向延伸的间隔开的环状壁之间轴向延伸。

14.根据权利要求13所述的液压同步器，其中所述第一环和所述第二环相对于彼此径向布置，且所述第一环是嵌套在作为外环的所述第二环内的内环。

15.根据权利要求13所述的液压同步器，该液压同步器进一步包括第一阻挡环和第二阻挡环，所述第一阻挡环和所述第二阻挡环被布置成当所述液压同步器被安装至所述驱动轴时插设在相关的所述第一换挡轴套和所述第二换挡轴套与相关的所述第一齿轮和所述第二齿轮之间，所述第一阻挡环和所述第二阻挡环防止相关的所述第一环和所述第二环移动到相关的所述第一轴向位置和所述第二轴向位置，直到相关的所述第一换档轴套和所述第二换档轴套的内花键环域与相关的所述第一齿轮和所述第二齿轮的花键环域旋转对准为止。

16.根据权利要求15所述的液压同步器，其中所述第一阻挡环和所述第二阻挡环相对于相关的所述第一换挡轴套和所述第二换挡轴套围绕所述旋转轴线转位，以允许相关的所述第一换挡轴套和所述第二换挡轴套的所述内花键环域与相关的所述第一齿轮和所述第二齿轮的所述花键环域对准而接合。

17.根据权利要求16所述的液压同步器，其中相关的所述第一阻挡环和所述第二阻挡环由相关的第一弹簧和第二弹簧偏压在相关的所述第一齿轮和所述第二齿轮上；并且

其中所述第一弹簧和所述第二弹簧由相关的第一弹簧保持件和第二弹簧保持件保持，所述第一弹簧保持件和所述第二弹簧保持件均具有插设在相关的所述第一阻挡环和所述第二阻挡环的花键环域之间的多个指状件，当相关的所述第一环和所述第二环位于相关的所述第一轴向位置和所述第二轴向位置时，所述第一阻挡环和所述第二阻挡环的所述花键环域与相关的所述第一换挡轴套和所述第二换挡轴套的所述内花键环域接合并允许相关的所述第一换挡轴套和所述第二换挡轴套的所述内花键环域接合相关的所述第一齿轮和所述第二齿轮的所述花键环域。

18.根据权利要求17所述的液压同步器，该液压同步器进一步包括将相关的所述第一阻挡环和所述第二阻挡环与所述轴毂旋转地联接的第一销和第二销；

其中所述第一销和所述第二销允许相关的所述第一阻挡环和所述第二阻挡环相对于所述轴毂相对旋转以允许相关的所述第一阻挡环和所述第二阻挡环相对于相关的所述第一换挡轴套和所述第二换挡轴套转位。

Images