CN1846079A - 用于联接可转动体的联接装置以及包括联接装置的传动系统 - Google Patents

Abstract

一种联接装置，包括：第一和第二可转动体(1，3)；多个接合件(27，28)，用于选择性地将第一和第二可转动体接合在一起，以在可转动体之间传递驱动力；以及防护装置(2)，用于防止接合件在特定的预定操作情况下与可转动体相接合，所述预定操作情况包括可转动体的特定相对转动位置。该联接装置可以用于传动系统中。例如，这样的传动系统可以包括：第一和第二传动轴(1，7)；安装在轴上的第一和第二齿轮组(15，17)，用于在轴之间传递驱动力，每个齿轮组包括安装在第一轴上用于相对第一轴转动的包括多个传动构造(19，21)的第一齿轮(3，5)，以及安装在第二轴上用于随第二轴转动的第二齿轮(9，11)；选择器装置(13)，用于选择地在第一轴和包括多个用于接合传动构造的接合件(28，30)的第一或者第二齿轮组之间传递驱动力；以及防护装置(2，102，202，302)，用于防止接合件在某些特定的预定操作情况下与传动块相接合，所述预定操作情况包括传动构造和接合件的特定相对转动位置。

Description

用于联接可转动体的联接装置以及 包括联接装置的传动系统

技术领域

本发明涉及用于联接可转动体的联接装置，和包括这种联接装置的传动系统，用于减小或基本上消除某些传动部件的磨损。

背景技术

在机械中，如果具有第一和第二可转动体，并且可转动体可以被选择性地分离或者连接在一起，以在其之间传递动力时，或者可转动体在连接时将会以不同的速度转动，那么通常是用离合器装置，在将可转动体联接在一起之前临时地断开驱动力源，以防止联接部件的严重磨损。例如，两根轴中，每根都可以在一端设置卡爪型传动构造(drive formation)，而且至少有一根轴可以沿轴向向另一根轴移动，从而使卡爪型传动构造接合。离合器使得可转动体的速度在完全接合发生之前互相合拍，从而减少联接部件的磨损量。然而，在机械设备中设置离合器装置是昂贵的，特别是如果采用同步装置在完全接合发生之前匹配可转动体的速度。

在一些应用中，基于成本或操作因素，离合器装置可能被省去。例如，马达(或电机)可以通过第一联接构造来驱动轴，直到达到预定的速度，此时它与具有互补联接构造的负载联接。在联接的时候，负载可能正在转动，或者可能固定不动。当联接构造接合时，由于联接构造的转速不同，发生磨损的危险很大。如果没有复杂的控制装置，联接构造很可能互相撞击，而不是正确地接合。在这样的情况下，联接构造很可能会发生严重的磨损，而且那些零部件将不得不定期更换。这种方式在短期内可能节约成本，但是在长期看来，由于维护机械设备需要花费大得多的精力，所以非常不适用。

类似的问题也发生在常规卡爪型传动系统中，例如在汽车运动通常使用的系统中。即使这样的传动系统很典型地采用离合器装置，当与齿轮关联的卡爪通过卡爪环被接合或脱开时，会发生齿轮卡爪和卡爪环只是部分连接，动力通过不完全的接触来传递的情况，结果会导致卡爪的损坏或者磨损。特别是，卡爪的角和边缘处会被磨圆，这会影响传动的效果，而且最终可能导致传动失效。

在新传动比的选择几乎瞬间完成，而且基本没有动力中断的传动系统中，例如在PCT/GB2004/001976、PCT/GB2004/002946、PCT/GB2004/003021和PCT/GB2004/002955中所描述的传动系统(其内容结合于此供参考)中，在某些换档条件下，通过选择器组件接合新的齿轮时，会产生较大的扭矩峰值。这些扭矩峰值会引起冲击波，并通过传动系统传播出去，从而使车辆的乘员可以听到和感受到。冲击波会引起车辆乘员驾乘颠簸，而且会导致传动部件的磨损以及传动部件失效的可能。例如，会造成选择器组件中的接合件和/或齿轮上的传动构造严重的损坏。当新的传动比被选定后，接合件进入传动构造之间的窗口(空隙，window)，并且随传动构造旋转进入接合状态。接合件的传动面和传动构造相接合，在零件上基本没有磨损。实践中，当驾驶员选择新的传动比时，接合件与传动构造之间的相对转动位置是未知的，因此接合件有可能撞到传动构造中，或者与之部分接合，而这样一段时间之后会导致严重的磨损，或者有时候还会导致灾难性的损坏。特别地，接合件的前缘和传动面是最容易受影响的。

以上问题可以通过采用控制系统来控制新的传动比的选择而减轻。例如，在PCT/GB2004/002946和PCT/GB2004/002955中所述的控制系统，限制了在换档时传动系统中的扭矩量，从而降低了所引起的磨损量。可是，控制系统很复杂，而且在实践中实施也比较困难，所以期望有替代装置，来防止或者降低传动件的磨损。

发明内容

因此，本发明寻求提供一种联接装置，用于将可转动体联接在一起，从而减轻至少部分上述问题，并且提供包括联接装置的传动装置。

根据本发明的第一方面，提供了一种连接装置，包括第一和第二可转动体；多个接合件，用于选择性地将第一和第二可转动体连接在一起，以在可转动体之间传递动力；以及防护装置，用于防止在包括诸如可转动体的相对转动位置在内的预定操作情况下，接合件与可转动体相接合。

本发明可被用于在任何可转动体被设置为以不同速度转动的适合的机械设备中，将第一和第二可转动体联接在一起。有利的是，由于防护装置可以防止可能导致损坏的联接接合的发生，并且允许磨损风险较小的情况下的联接接合，所以在这样的机械设备中，联接装置避免了对于离合器和/或同步装置的需要。例如，本发明可用于采矿设备、水上设备、石油天然气工业、航空应用、制造业设备、抽水机以及任何具有传动系统的车辆。

有利的是，防护装置可以包括至少一个用于限制接合件运动的防护件。这个或者每个防护件被沿接合件的转动路径，设置在接合件之前。

优选地，这个或者每个防护件包括有致动部，设置用于和接合件或者其中的可转动体之一相配合，在使用中，致动部与接合件或者可转动体之一相配合之后，接合件联接可转动体。优选地，这个或者每个防护件都包括有致动部，设置用于和接合件或者其中的可转动体之一相配合，其中，在使用中，接合件在防护部与接合件或者可转动体之一相配合之后，被限制与可转动体联接。这个或者每个防护件的防护部设置为当防护部与接合件或者可转动体之一配合后确保接合件对齐时不会彼此接合。这防止了接合件之间的损伤性接触，例如在接合件边缘附近的接触。

有利地，所述或者每个防护件可以设置为用于将接合件和可转动体之一分开(间隔开)。优选地，所述或者每个防护件设置用于依照接合件和至少一个可转动体的相对转动位置来引起分开。优选地，所述或者每个防护件的防护部设置为使得所述或者每个防护部增加接合件之间的间隔(当它们之间的转动距离减少预定的相对转动量时)。这使得接合件在对齐时彼此畅通(不接触)。

在某些实施例中，每个接合件都包括安装在其上的防护件。在优选的实施例中，每个防护件都可枢转地安装在接合件上。优选地，每个防护件都被设置为可以在第一工作位置(在此可以限制接合件的运动)和第二工作位置之间(在此不限制接合件的运动)移动。优选地，防护装置包括弹性装置，用于将每个防护件偏压进入第一工作位置。有利地，成对的防护件设置为互相作用，从而使得一对防护件中的一个的转动可以引起另一个防护件的转动。

有利地，至少一个可转动体可以包括与防护件的致动部互补的轮廓部。优选地，至少一个可转动体包括与防护件的防护部互补的轮廓部。

在一个实施例中，这个或每个防护件都安装在环形件上。优选地，这个或每个防护件大致呈梯形，而且每个防护件都具有引导部，设置用于引导接合件越过这个或每个防护件。优选地，防护装置具有弹性装置，用于抵制环形件和至少一个可转动体之间的相对转动。

在另一实施例中，所述或者每个防护件安装在至少一个可转动体上。优选地，接合件包括与所述或者每个防护件互补的轮廓部。

有利地，接合件可以被固定在可转动体上，并随之转动和平移。作为选择，至少一个接合件可以设置用于相对于可转动体相对平移。

根据本发明的第二方面，提供了一种传动系统，包括：第一和第二传动轴；第一和第二齿轮组，安装在轴上，用于在轴之间传递驱动力，每个齿轮组具有安装在第一轴上的第一齿轮，用于相对于第一轴的转动，第一齿轮具有多个传动构造，以及安装在第二轴上的第二齿轮，用于随第二轴转动；选择器装置，用于选择性地在第一轴和包括用于接合传动构造的多个接合件的第一或者第二齿轮组之间传递驱动力；以及防护装置，用于防止接合件在包括传动构造和接合件的相对转动位置在内的某些预定操作情况下与传动构造相接合。

本发明用于在对零部件造成磨损或损坏的风险很高时防止接合件和与第一齿轮相配合的传动构造之间的接触，并且在磨损的风险低的时候，允许零部件之间的接合。这延长了传动系统的使用寿命，而且减少了用于维护传动系统所要花费的工作量。。

有利地，防护装置具有多个防护件，用于限制接合件的移动。优选地，防护件设置为传动构造和接合件之间的缓冲器(阻挡件)，而且每一个防护件都具有致动部，用于和接合件或者传动构造相配合，防护装置构造和设置为，在使用中，在致动部与接合件或者传动构造相配合之后，接合件与传动构造充分地接合。

优选地，每个防护件都具有防护部，设置用以与接合件或者传动构造相配合，防护装置构造和设置为使得在使用中，在防护部与接合件或者传动构造相配合之后，接合件与传动构造的接合受到限制。

接合件在档位选定之后，会试图进入传动构造之间的窗口。如果这成功了，传动构造和接合件之间的进一步相对转动会引起这些零部件中的一个与防护件的致动部相互作用。这个交互作用使得接合件可以与传动构造充分接合。当接合件进入传动构造之间的窗口时，产生损害性接触的风险降低，因此防护装置设置用来使得接合件可以与传动构造相接合。如果接合件试图在接合件和传动构造之间的相对转动位置的预设范围内与传动构造相接合，则产生损害性接触的风险增加。如果这种情况发生，防护件就设置为使得接合件或者传动构造与防护件的防护部相互作用，从而阻止接合。

有利地，防护件可以设置用以使接合件和传动构造之间分开(间隔开)。优选地，防护件设置用以根据传动构造和接合件之间的相对转动位置来决定分开。例如，当接合件和传动构造之间的转动距离预设的相对转动量时，防护件可以设置用以增加它们之间的轴向距离。

这使得接合件在对齐时不会接触到传动构造。

优选地，第一和第二防护件与每个传动构造相联接，其中第一防护件设置用以限制接合件沿第一转动方向接近传动构造的移动，而第二防护件设置用以限制接合件沿第二转动方向接近传动构造的移动。第一和第二防护件在两个方向保护传动构造，例如在加速和减速的情况下。

在某些实施例中，每个接合件都包括安装于其上的防护件。每个防护件都可以直接安装于接合件上，或者安装在中间零件上。在一个实施例中，防护件与接合件整体成形。对于具有包括多个接合件的选择器装置的传动系统，防护件可以安装在每一个接合件上。

在优选实施例中，每个防护件都可枢转地安装在接合件上。每个防护件都设置为可以在第一工作位置和第二工作位置之间移动，在第一工作位置，它可以限制接合件运动，而在第二工作位置，它不限制接合件运动。优选地，防护装置包括用于将每个防护件偏压入第一工作位置的弹性装置。例如，弹性装置可以是弹簧，设置用于将防护件偏压向接合件。优选地，防护件成对地设置，以互相作用，如此使得在一对防护件中的一个防护件的转动，可以引起另一个防护件的转动。一个防护件的转动，引起另一个防护件沿相反的方向转动。

这使得在传动构造附近可以产生缝隙(gap)，以允许另外的接合件移入缝隙。

在某些实施例中，传动构造具有与防护件的第一部互补的轮廓部。

在另一个优选实施例中，防护件安装在环形件上。优选地，环形件安装于至少一个第一齿轮上，并且设置为环绕传动构造。优选地，防护件大致呈梯形，而且每个防护件都包括引导部，设置用于引导接合件越过防护件。防护装置可以包括弹性装置，用于抵制在环形件和第一齿轮之间的相对转动。优选地，弹性装置设置用以将环形件偏压到空档位置，其中防护件位于传动构造附近。如果在选择档位时接合件进入传动构造之间的窗口，则接合件接合防护件的致动部，并且驱动环形件。在接合件接合传动构造之前，环形件和第一齿轮之间具有相对转动来克服弹性装置的偏压。如果在档位选择时接合件处于相对转动位置的预设范围内，则接合件与防护件的防护部相互作用，防护件限制接合件的移动，从而防止它们与传动构造相接合。

在另一实施例中，防护件安装在传动构造上，接合件包括与防护件互补的轮廓部。

传动系统可以设置为使得选择器装置包括致动组件和至少一组接合件，这组接合件可以与诸如传统的卡爪系统中的第一齿轮进入和脱离接合状态。

传动系统可以设置为使得选择器装置具有致动组件和第一及第二组接合件，接合件可以彼此独立地与第一齿轮进入和脱离接合状态；选择器装置设置为使得当驱动力被传递时，第一和第二组接合件之一主动地与已接合齿轮接合，而另一组接合件随之处于空载状态；其中致动组件设置为用于将空载状态的一组接合件，与未接合齿轮一起移动进入主动接合状态，以实现换档。

优选地，选择器装置设置为用以当传递制动力时，第一组接合件主动地接合已接合齿轮，而第二组接合件处于空载状态；以及当传递驱动力时，第二组接合件主动地与已接合齿轮相接合，而第二组接合件随后处于空载状态。

有利地，致动器组件设置用以将加载的一组接合件向未接合的齿轮偏压，而不使该加载的一组接合件与已接合齿轮脱开。

第一和第二组接合件设置用以在使用中与第一轴一起转动。选择器组件设置为使得第一和第二组接合件可以沿第一轴彼此相对地轴向移动。当第一和第二组接合件与第一齿轮接合时，两组接合件沿轴向对齐，

有利地，致动器组件包括至少一个弹性可变形装置，设置用于在接合件处于空载状态时，将第一和第二组接合件中的至少一组移动到与第一齿轮接合。至少一个弹性可变形装置设置用于当接合件与齿轮主动接合时，将第一和第二组接合件中的至少一个向齿轮偏压。在一个实施例中，至少一个弹性可变形装置与第一和第二组接合件相连接，以使得弹性可变形装置能够作用于第一和第二组接合件。

作为选择地，传动系统可以是常规的卡爪形传动系统。

附图说明

现在结合附图，描述本发明的一个实施例，实施例仅作举例之用，附图中，相同的标号表示相同的特征部件，其中：

图1是根据本发明的包括两个防护机构的传动系统的总布置图；

图2是根据本发明第一实施例，设置在第一和第二齿轮之间，包括两个防护机构的选择器装置的透视图；

图3示出了一组设置于齿轮上的卡爪的布置(为清晰起见，齿轮齿略去)；

图4是一个接合棒的透视图；

图5是根据本发明第一实施例，图2中的包括防护机构的选择器组件的透视图；

图6是图5所示的，防护机构和选择器组件的端视图，其中防护臂处于启动(保护)位置；

图7是根据本发明第一实施例，包括两个防护机构的选择器组件的侧视图；

图8是根据本发明第一实施例，选择器组件和防护机构的一部分的详细透视图；

图9是根据本发明第一实施例，选择器组件和防护机构的一部分的详细透视图；

图10是图6中的选择器组件和防护机构的端视图，其中防护臂尾部向内旋转；

图11是根据本发明第一实施例的包括两个防护机构的选择器组件的透视图；

图12是盘簧的平面图；

图13a至f示意性地示出了选择器组件的操作；

图14是根据本发明的可以应用的第一和第二棒组的可选布置的透视图；

图15是用于图14中所示棒组的盘簧的平面图；

图16是根据本发明第二实施例的防护机构从上方看的分解透视图；

图17是根据本发明第二实施例的防护机构从下方看的分解透视图；

图18是安装在第一齿轮上的根据本发明第二实施例的防护机构的透视图；

图19是部分切除的本发明第二实施例的透视图；

图20是包括根据本发明第三实施例的具有部分防护机构的齿轮的透视图；

图21是根据本发明第三实施例的防护机构的防护臂的透视图；

图22和23分别是根据本发明第四实施例的防护机构的接合棒的平面图和端视图；以及

图24，示出了常规卡爪型传动装置的局部。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的包括防护机构的传动系统。传动系统包括：输出轴1，具有设置在其上的第一和第二齿轮3、5；输入轴7，具有设置在其上的第三和第四齿轮9、11；以及选择器组件13。第一和第二齿轮3、5可转动地安装在输出轴1上；而第三和第四齿轮9、11固定地安装在输入轴7上。第一和第二齿轮3、5分别与第三和第四齿轮9、11相啮合，以形成第一和第二齿轮对15、17。传动装置还包括防护机构2，用于通过选择器组件13(如图2所示)控制第一和第二齿轮3、5的接合。

工作齿轮对的选择由选择器组件13的位置决定，从而，旋转驱动力可以从输入轴7通过第一或者第二齿轮对15、17传递到输出轴1。选择器组件13与分别设置在第一和第二齿轮3、5上的第一和第二组传动构造19、21相接合。每个传动构造都具有一组卡爪。

第一组卡爪19位于第一齿轮3的一个侧面上。这在图3中已被示出，其中为清晰起见，齿轮的轮齿被省去。卡爪可以优选地与第一齿轮整体形成，但这并不是必须的。第一组卡爪19具有在齿轮端面均匀分布的三个卡爪，也就是说，两个卡爪的中心之间的夹角大约是120°。卡爪的端面19a呈平面，而且可以设置有保持角度。第二组卡爪21具有三个卡爪，与第一齿轮类似地设置在第二齿轮5的一个侧面上。这在图3中示出。使用三个卡爪是因为这样设置可以使卡爪之间的空间能提供较大的接合窗口以接收选择器组件13。大的接合窗口可以使得选择器组件在向齿轮3、5传递动力或者从那里传出动力之前，为充分接合齿轮提供更大的机会。如果选择器组件13在只是部分接合的时候就驱动齿轮，那么就会导致卡爪和/或选择器组件13的损坏。

第一和第二齿轮3、5间隔开地安装在输出轴1上的滚柱轴承23、25上，设置成使得包括第一和第二组卡爪19、21的侧面彼此相对。

选择器组件13包括第一和第二接合棒组27、29，而致动器组件31采用叉状组件33和选择杆35的形式。

第一和第二接合棒组27、29安装在输出轴1上，位于第一和第二齿轮3、5之间。第一接合棒组27包括三个棒28，其被均匀分布在输出轴1上，使得其底部向内，而棒28的轴线基本平行。第二接合棒组29包括三个类似地设置在输出轴1上的棒30。

第一和第二接合棒组27、29安装在套2上，该套安装在输出轴1上，位于第一和第二齿轮3、5(如图5所示)之间。接合棒组27、29布置为随着输出轴1转动，但是可以沿套2和输出轴1轴向滑动，以响应致动器组件31的转换动作。为实现这个目的，套2具有设置在其曲面上的六个键沟41，具有对应结构的每个接合棒28、30位于其底部中。键沟41具有大致T型的轮廓，使得棒在键沟41(如图6所示)内可以沿径向和切向(而不是轴向)受到限制。可选地，键沟41可以具有槽状或者鸠尾槽状的轮廓，以沿径向限制棒。

棒组27、29布置为使得特定的一棒组位于另外一组键沟41之内，而且棒组27、29可以沿套2滑动。每个棒组27、29作为一个单元运动，而且每个棒组可以独立于其它棒组运动。

优选地，棒构造为靠近输出轴1，以防止由负载区域较大的径向距离引起的较大的悬臂效应，从而降低结构失效的可能性。

第一棒组27中的每个棒28具有第一端28a，布置用于接合连接到第一齿轮3上的第一组卡爪19，以及第二端28b，布置用于接合第二齿轮5上的第二组卡爪21(如图4所示)。第一和第二端28a、28b通常具有同样的结构，但是左右相反，如此使得第一端28a布置用来在第一齿轮3减速过程中接合第一组卡爪19，而第二端28b布置用来在第二齿轮5加速过程中接合第二组卡爪21，举例来说，在汽车应用中的发动机制动过程中。第二棒组29中的每个棒30被类似地设置，只是第一端30a布置用来在第一齿轮3加速过程中接合第一组卡爪19，而第二端30b布置用来在第二齿轮5减速时接合第二组卡爪21。

当第一和第二接合棒组27、29接合齿轮的时候，不论齿轮是加速还是减速，驱动力都由输入轴7传递到输出轴1。

棒的第一和第二端28a、30a、28b、30b，每个都包括用于接合卡爪19、21的接合面43、斜面45、端面42和肩部44(如图4和6所示)。

端面42通过与齿轮面相接靠，限制接合棒28、30的轴向运动。接合面43的角度与卡爪19a、21a的侧部互补(complement)，如此随着接合棒28、30旋转进入接合状态，形成面对面的接触，以降低磨损。每个斜面45螺旋地形成，并且从端面42倾斜。斜面45的倾斜角度使得离端面42最远的斜面边缘与端面42的平面之间的纵向距离大于卡爪19、21的高度。这可以确保当接合棒28、30与卡爪19、21之间存在相对转动，使斜面45向卡爪28、30运动而接合时，传动装置不会锁死。卡爪19、21不会撞击到接合棒28、30的侧面，而是与斜面45接合。随着卡爪19、21与接合棒28、30之间发生进一步的相对旋转转动，卡爪19、21滑过斜面45，斜面的螺旋面引起接合棒28、30沿输出轴1轴向移动，背离卡爪19、21，从而传动装置不会锁死。

当第一和第二棒组27、29互相交插时，如图5所示，第一棒组27的第一端28a的接合面43靠近第二棒组29的第一端30a的接合面43。当第一和第二棒组27、29与完全齿轮接合时，卡爪位于每对邻近的接合面43之间。卡爪19、21的尺寸和棒的端部被优选地如下设置：当齿轮由加速向减速移动时，在加速棒接合面43和减速棒接合面43之间的每个卡爪都几乎不运动，反之亦然，用以确保在齿轮中没有或者几乎没有间隙(backlash)。

防护机构2设置用以防止会造成棒、卡爪这些零部件之间的磨损的棒28、30与卡爪19、21之间的接合，同时允许不会引起明显磨损的棒28、30和卡爪19、21的接合。每个防护机构2都控制着齿轮3、5之一的接合。防护机构2是相似的，为清晰起见，现在将参照图2和图5至11，对第一齿轮3的防护机构进行描述。

防护机构2包括六个防护臂组件4，每个所述防护臂组件都包括防护臂6、具有枢转销钉10的防护臂支架8、和用于偏压防护臂6的旋转运动的弹簧12。每个防护臂组件4安装在第一和第二接合棒组27、29中的接合棒28、30之一上。每个防护臂支架8安装于每个接合棒28、30的上表面上，并与其基本平行地布置。在本实施例中，防护臂支架8是与接合棒28、30相独立的零部件：然而支架8也可以与接合棒28、30整体成型。每个枢转销钉10被大致彼此同轴地分别设置于防护臂支架8的一端。防护臂6被安装在枢转销钉10上，位于每个接合棒28、30的端面42稍靠后的位置，用于防止接合棒28、30撞到齿轮3上(这会约束其在枢转销钉上的旋转能力)。

每个支架8还在其另一端具有第二枢转销钉10，用以支撑第二齿轮5的防护机构2的防护臂6。

防护臂6允许接合棒在与接合棒和卡爪19的相对转动位置有关的预设时机窗口与卡爪接合，并且在相对转动位置处于该时机窗口之外时阻止接合。每个防护臂6都具有前部14和尾部16，并且枢转地安装在枢转销钉10上，如此使得防护臂的前部14悬伸到接合棒28、30外，位于接合棒之前，从而该前部14可以与棒28、30的接合面43相匹配。也就是说，所有设置于第一棒组27的棒28上的防护臂的前部14，和这些棒28的接合面43，都朝向同一个转动方向(如图6所示逆时针方向)，而所有设置在第二棒组29的棒30上的防护臂的前部14，和这些棒30的接合面43，都朝向同一个转动方向(如图6所示顺时针方向)。同样地，尾部16与斜面45相匹配。这确保防护机构2是双向的，从而不论是第一还是第二接合棒组27、29试图最初与卡爪19接合，防护机构2都会阻止棒28、30与卡爪19之间的损坏性接触。

每个防护臂的前部14包括第一和第二工作面18、20。第一工作面18布置为使得当其接触卡爪19时，防护臂6可以绕枢转销钉10旋转，从而使得接合棒28可以与卡爪19相接合。由于第一工作面18沿前部14的方向旋转，并且螺旋地形成，因而也是防护臂6的引导面，如此第一工作面18与卡爪19面对面接触，而不是在一个点上接触，以降低所发生的磨损量。第一工作面18向前倾斜，使得当沿前部14方向转动时，其上部在其下部之前。第二工作面20形成于防护臂的侧面24上，设置为当它接触卡爪19之一时，将接合棒28沿输出轴1轴向移动，离开第一齿轮3，从而可以阻止接合棒28与卡爪19接合。第二工作面18螺旋地形成，以降低所产生的磨损量。

每个防护臂的前部14由防护臂主体向第一工作面18逐渐减小(如俯视外表面时所见)。面向齿轮3的每个臂的侧面24，包括斜面26和位于斜面26和第一工作面20之间的凹部34。斜面26和凹部34防止卡爪19与防护臂6相锁定，从而防止传动受到干扰。凹部34确保卡爪19的角不与朝向其引导边缘的第二工作面20相锁定。每个防护臂的前部14内侧面还包括第二斜面32。当接合棒28、30接合齿轮3时，第二斜面32在防护臂6和卡爪19之间提供很小的空隙(clearance)。在第二接合棒组移入与齿轮的接合时，这尤其有用，因为其在设置于其上的防护臂6和卡爪19之间提供了空隙。

弹簧12安装在枢转销钉10上，使得防护臂前部14被向下向接合棒28、30的上表面偏压(也就是说进入保护位置)，而尾部16被向其最外位置偏压。接合棒28、30的上表面作为止动装置，阻止防护臂沿偏压方向作进一步转动。每个防护臂6都具有通孔36。每个弹簧12的一端都设置在每个孔36中，以将弹簧可靠地定位。作为减震装置的弹簧12，可以设置用以吸收来自接合棒28、30最初的冲击的很大一部分能量。例如，弹簧的硬度是可选的，从而其可以吸收来自接合棒28、30的大约75％的能量。因此，当接合棒28、30接触卡爪19时，冲击的能量会被降低，于是也就降低了磨损量。弹簧12的强度可以根据不同的应用进行最优地设置，以吸收不等的能量，例如提供平稳启动时。

防护臂的尾部16延伸越过接合棒28、30。安装在第一棒组27的接合棒28上的防护臂的尾部16a，与安装在邻近的第二棒组30的接合棒30上的防护臂的尾部16b匹配，从而构成三对防护臂。这样设置，是为了当一对防护臂中的一个防护臂6，由于第一工作面与一个卡爪19的接合，而被引起旋转时，尾部16a、16b的配合结构可以引起一对防护臂中的另一个防护臂6随之大致地同步转动。尾部16a、16b会持续向内旋转，直到它们靠近设置有键沟41的套外表面2a，从而限制防护臂6的转动。套外表面2a的某些部分具有凹陷构造，以容纳适应尾部16a、16b。如果在卡爪19和防护臂6之间存在相对转动，在相反的方向就会使得弹簧12复位并将防护臂6向它的起始位置偏压，而防护臂对中另一个防护臂6同样也会向它的起始位置移动。由于在换档时，接合棒组之一(处于空载状态的一组)会沿输出轴1轴向向接合第一齿轮3上的卡爪的方向移动，所以这个防护臂对的同步运动是很重要的。安装在那些接合棒上的防护臂6将会与卡爪19相碰触，并且向外转动以使棒可以与卡爪19啮合。每一对防护臂中的另一个防护臂6，由于尾部的配合结构，会同时向外转动，从而当另一接合棒组的棒由第二齿轮5转为空载状态时，为它们提供可以移入的窗口。

尾部“Z”的宽度(如图7所示)，由接合棒28、30沿输出轴1的轴向运动量所控制，这是因为一对防护臂的尾部16a、16b，不管设置有防护臂6的每一个接合棒28、30之间是怎样的相对轴向位置，都应该保持在匹配接合，也就是说，在第一棒组27与齿轮3、5之一相接合时，以及第二棒组29与另一个齿轮相接合时，它们都应该保持匹配接合。

在使用中，当选定档位改变时，接合棒组27、29之一(空载的一组)移出，断开与第二齿轮5的接合，并且试图与在第一齿轮3上的卡爪19接合。空载的棒组将由换档是加档还是减档来决定。由于在棒组中的接合棒以及在第一齿轮3上的卡爪19的相对转动位置不受控制，而且相对转速不匹配，下列情况之一会发生：(1)接合棒的端面42或者斜面45与卡爪19相碰触；(2)防护臂的第二工作面20与卡爪19相碰触；或者(3)接合棒进入卡爪19之间的窗口，并且向卡爪19转动，直到防护臂的第一工作面18撞到卡爪19上，然后向外转动以使棒的接合面43与卡爪19充分接合。

在第一个情况下，由于接合面43已经超过了卡爪19的边缘和棒42的端面，而且斜面45滑过了卡爪19的上表面，所以避免了最具破坏性的一种接触一一接合棒和卡爪19之间的角对角接触。当棒已经移动通过那些卡爪19的时候，它们进入卡爪19和沿着转动路径的下一卡爪19之间的窗口。然后棒以第三种情况下所描述的方式与下一卡爪19完全接合。在第二种情况下，由于卡爪19与防护臂的第二工作面20相碰触，造成了对棒的接合面43的保护，所以接合棒和卡爪19之间的角对角接触被避免。图8和9从不同的角度说明了这个。随着卡爪19相对第二工作面转动，并且沿着它们滑动，接合棒组被强制沿输出轴1轴向移动，背离第一齿轮3，与致动器组件31的运动相反。由于卡爪19和接合面43的这样排列，从而确保了在它们之间的空隙，因此接合棒可以不通过与它们接合而通过卡爪19。端面42和斜面45滑过卡爪19的上表面。当棒已经移动越过卡爪19，它们会进入卡爪19和沿转动路径的下一卡爪19之间的窗口。棒以第三种情况描述的方式与下一卡爪19完全接合。在第三种情况下，卡爪19和防护臂第一工作面18之间的冲击，引起防护臂6在枢转销钉10上转动，从而防护臂的前部14向外转动，也就是说，克服弹簧12的偏压，背离输出轴1，(如图10所示)。防护臂6不再保护接合棒，于是棒接合面43与卡爪19相接合(如图11所示)。由于每对防护臂的尾部16a、16b处于匹配关系，而且安装在接合棒组的防护臂6仍然与第二齿轮5接合，在那些接合棒上的防护臂6与那些设置在接合棒上、现与第一齿轮3接合的防护臂同步旋转。当其他的棒与第二齿轮5脱离接合时，这使得它们可以移动去与第一齿轮3接合，以完成档位选择。

当第二次换档开始，接合棒移动脱离与第一齿轮3的接合时，弹簧12的弹性使得防护臂6恢复到其起始位置。

第二防护机构2为第二齿轮5类似地设置，并且以类似用于第一齿轮3的防护机构的方式工作。

致动器组件31被如此设置，使得叉状组件33安装在选择杆35上，而选择杆被设置为与输出轴1平行并且与之靠近。叉状组件33包括叉状物46和设置在输出轴1周围的环形盘簧47(如图1所示)。盘簧47具有六个臂，每个臂具有沿弹簧周向的一部分延展的第一部分，以及沿径向向内伸展的第二部分(如图12所示)。

叉状物46具有一对弓形件51，被设置用于接合盘簧47。弓形件51被设置为使得盘簧47可以在弓形件51之间随输出轴1一起转动，如此，如果盘簧47可以自由移动，则平行于输出轴1的叉状物46的轴向运动可以移动弓形件51，从而使盘簧47沿轴轴向移动，或者如果盘簧47不能移动，则可以偏压盘簧47沿叉状物46相同方向移动。

叉状物46与第一和第二齿轮3、5之间的相对位置可以通过选择杆35，例如通过变速杆35a的运动沿轴向调节。

盘簧47的内缘，通过防护臂支架8，与第一和第二棒组27、29的棒28、30相连。在每个防护臂支架的上表面，设有凹部8a。凹部8a可以形成棒28、30和盘簧47的臂之间的连接。凹部8a的形状使得它们能够允许每个弹簧臂，在换档的过程中，移动到相对于棒28、30不垂直的角度。当叉状物46移动时，就会移动或者加载于盘簧47，接合棒组27、29同样地移动或者被偏压移动。

在使用中，在第一齿轮3加速时，三个棒会被加载，还有三个不会被加载，移动叉状物46将盘簧47向第二齿轮5偏压，就会将三个未加载的棒移出与第一齿轮3的接合，留下三个加载的棒保持在接合状态。一旦棒与第二齿轮5相接合，剩下的三个棒将会与第一齿轮3断开接合，并且在盘簧47的载荷作用下，移动到与第二齿轮5接合。这个结构提供了实现更小、更轻的变速箱的高度紧凑的设置。用于容纳选择器机构的第一和第二齿轮之间的轴向空间，在典型的车辆应用中，可以减至大约20mm。

同组中的棒之间沿轴向可以有很小量的相对移动。这是因为在同组中棒之间的唯一连接，是可变形的盘簧47提供的。单独的棒连接到每个盘簧臂上，而每个臂可以独立于其它的臂发生形变，从而使得棒之间可以发生相对运动。在同组中的棒仍然基本一致地运动。

图13a示出了第一和第二棒组27、29处于空档位置的状态，也就是说没有任何一个棒组与齿轮接合。图13b示出了第一和第二棒组在叉状物46(图13b未示出)作用下移动而与第一齿轮3接合。

图13c示出了第一齿轮3完全接合时的状态，也就是说，棒28、30与第一组卡爪19相交插的状态。选择杆35的位置设置为使得叉状物46将第一和第二棒组27、29保持在与第一齿轮3接合的状态。因此，动力自第一齿轮3，通过第一组卡爪19，在减速时利用第一棒组27，而在加速时利用第二棒组29，传递到输出轴7。动力通过第三齿轮9，自输入轴7传递。

在利用第一齿轮对15加速(第一齿轮3沿图13c中箭头B所示方向转动)的同时，第一棒组27的棒的接合面43未被加载，而第二棒组29的棒的接合面43处于负载状态。

当使用者，或者发动机管理系统(未示出)，希望接合第二齿轮对17时，移动选择杆35，使得叉状物46作用于盘簧47，引起第一棒组27的棒沿套2的键沟41轴向滑动，从而断开棒与第一齿轮3之间的接合(如图13d所示)。

叉状物46还使盘簧47偏压第二棒组29的棒，以使之向第二齿轮5移动。但是，由于第二棒组29的棒处于负载状态，也就是说，被第一齿轮3所驱动，它们就无法断开与第一齿轮3的接合，从而第二棒组29的棒保持固定不动。

当第一棒组27的棒沿输出轴1轴向滑动时，防护机构2如上所述进行操作，以防止第二组卡爪21的部分接合，并且防止卡爪21和接合棒28之间可能引起零部件显著磨损的碰撞。当接合棒28进入卡爪21之间的窗口时，防护臂的第一工作面18与卡爪21相碰触，并且旋转防护臂6，以使前部14向外移动，也就是说，背离输出轴1，使得接合面43与卡爪21接合(如图13e所示)，而且尾部16a向内移动，从而使防护臂对的另一个防护臂6的前部14同步地向外旋转，以形成第二棒组29的棒30进入的窗口。然后棒沿图13e中箭头C所示的方向，被第二齿轮5驱动，能量(动力)通过第二齿轮对17由输入轴7传递到输出轴1。同时，第二棒组29的棒不再处于负载状态，可以自由地断开与第一组卡爪19的接合。由于盘簧47被叉状物46偏压，第二棒组29的棒沿套2的键沟41轴向滑动，从而实现了第一齿轮3与输出轴1的断开接合。直到第二棒组29的棒接合第二齿轮5之前，它们都会沿套2的键沟41滑动，从而完成第二齿轮5与输出轴1之间的接合(如图13f所示)。由于第二齿轮对17在第一齿轮对15被断开接合之前被接合，从而第一和第二齿轮对15、17被短暂地同时接合，这种选择齿轮对的方式基本避免了扭矩传递的中断。

当齿轮被第一和第二棒组27、29接合时，可以用齿轮对加速或者减速，在这两种情况下换档时，会伴随产生很小的啮合间隙(backlash)。啮合间隙是在由加速转向减速的时候，卡爪由加速棒的接合面43向减速棒的接合面43移动时所经历的无效空转。常规的卡爪型传动系统具有大约30度的啮合间隙。根据本发明的用于车辆的典型的传动系统，具有小于4度的啮合间隙。

通过减小换档过程中所需的接合件和卡爪之间空隙，也就是说，卡爪和其后的接合件之间的空隙(如图13b中尺寸A)，可以降低啮合间隙。卡爪和随后的接合件之间的空隙在0.5mm-0.03mm的范围之间，典型地是小于0.2mm。啮合间隙还具有保持角度，也就是说，接合面43的角度的作用，该角度与卡爪接合面的底部凹槽角度相一致。保持角影响着卡爪和接合面之间是否存在相对运动。保持角越小，所产生的啮合间隙就越小。典型的保持角是在2.5至15度之间，优选地是15度。

在减速的同时，由第二齿轮对17到第一齿轮对15的转换，以相似的过程实现。

在第二齿轮对17减速的同时，第一棒组27的棒接合面43处于空载状态，而第二棒组29的棒接合面43处于加载状态。当使用者，或者发动机管理系统(未在图中示出)，希望接合第一齿轮对15时，移动选择杆35，以使叉状物46相对输出轴1轴向滑动。叉状物46作用于盘簧47，引起第一棒组27的棒以第一齿轮3的方向，沿输出轴1的键沟41轴向滑动，从而断开第一棒组27与第二齿轮5的接合。

由于第二棒组29的棒被加载，也就是说，它们被主动地与第二齿轮3上的卡爪21接合，第二棒组29保持固定，但是盘簧47将第二棒组29偏压向第一齿轮3。

随着第一棒组27的棒在键沟41中轴向滑动，防护机构2以上述方式运转，从而阻止第一组卡爪19的部分接合，以及在卡爪19和接合棒28之间可能会引起零部件显著磨损的碰撞。当接合棒28成功地进入卡爪19之间的窗口时，防护臂的第一工作面18与卡爪19相撞，并且转动防护臂6，使得前部14向外移动，也就是说，背离输出轴1，以允许接合面43接合卡爪19，并且尾部16a向内移动，同时向外旋转防护臂对的另一个防护臂6的前部14，从而形成第二棒组29的棒30可以进入的窗口。棒28由第一齿轮3驱动，从而动力由输入轴7，通过第一齿轮对15，传递到输出轴1。与此同时，第二棒组29的棒30停止被加载。盘簧47作用于第二棒组29的棒30，使其在键沟41中沿输出轴1，向第一齿轮3轴向滑动，从而完成与第二齿轮5的接合。第二棒组29继续在键沟41中沿输出轴1滑动，直到它接合第一齿轮3，从而完成第一齿轮3与输出轴1的接合。

降档变速，是由高档位向低档位的换档，但是这时要进行加速，例如当车辆爬坡时，司机选择低齿轮以加速上坡，这时会具有短暂的扭矩中断，以允许在换档前先断开接合。

多个选择器组件可以被设置在输出轴上，与齿轮对相对应，用以在输出轴和输入轴之间提供多级传动比。传动系统也可以具有两个以上的轴，以提供额外的传动比。

由于基本上消除了驱动力中断，因而该传动系统的采用提高了性能，降低了燃料消耗和排放。而且该系统与常规变速箱相比较，设计得更加紧凑，从而减轻了变速箱的重量。

防护机构2可以与采用两个盘簧的传动系统一起使用，也就是说一个盘簧具有用于每个棒组的三个臂(如图14所示)，正如PCT/GB2004/001976所述的传动系统，以及采用保持环将同组的棒保持在固定关系中的棒组(如图15所示)。

在本发明第二实施例中，防护机构102设置在第一和第二齿轮上。用于每个齿轮的防护机构102是相似的。现在，将参照图16至19，对用于第一齿轮的防护机构102进行描述。

第一齿轮103具有：通孔103a，与齿轮103同轴设置；凹部103b，设置于齿轮的一侧，与孔103a大致同心，限定了平面103c和曲面103d。三个盲孔103e设置在平面103c上。孔103e在平面103c上角度均匀地间隔设置，并且被设置用于容纳弓形凸块103f。毂149设置于孔103a中，焊接在齿轮103的非凹部一侧。毂149和齿轮103的设置为使得在毂的外表面和凹部103d的曲面之间形成环形槽，凸块103f设在槽内。可选择地，毂149可以与齿轮103整体成形，也同样可以与弓形凸块103f整体成形。

毂149包括设置于一侧的三个卡爪119，其平均分布于毂的周面，从而每个卡爪119都沿直径与一个弓形凸块103f相对。弓形凹部151在每对卡爪119之间设置于毂149上，从而共有三个。每个弓形凹部151在每一端包括台阶153，其中设有螺纹盲孔155。每个凹部151具有弓形盖157，固定于台阶153上，并通过螺栓159紧固在毂149上。

弹簧加载护圈161设置在毂的外表面和凹部103d的曲面之间形成的环形槽中，用于限制相对于毂149的转动。护圈161包括三个固定爪163。固定爪163位于弓形凹部151中，通过接靠台阶153来限制护圈161和毂149之间的相对转动。固定爪163也阻止护圈161相对于毂149的平动。

护圈的下侧165包括三个弓形槽167，设置用于容纳弓形凸块103f之一(如图17所示)。每个槽167中设置两个压缩弹簧168：在凸块103f的两侧各有一个。当护圈161被迫相对毂149沿顺时针方向转动时，这种设置使压缩弹簧168中的三个被压缩，以提供反作用力，将护圈161向起始(保护)位置偏压回去。如果护圈161被迫使相对毂149沿逆时针方向转动，另外三个压缩弹簧168会被压缩，并提供反作用力，将护圈向起始位置偏压回去。弹簧168作为减震器，可以设置用来吸收来自接合棒28、30的最初冲击的能量。例如，可以选择弹簧的硬度，以使它们能够吸收来自接合棒28、30的高达大约75％的能量。因此，当接合件28、30接触到卡爪时，冲击的能量可以被降低很多，从而减少可能产生的磨损量。弹簧168的强度可以根据不同的应用最优设置，以吸收不等的能量，例如提供平稳启动。但是，在每个应用中弹簧168需要足够硬，以能够克服盘簧47的偏压，将接合件28、30由齿轮103上移开(见如下所述)。

穿过护图的上表面173，设置有六个孔171。孔171使得在装配过程中工具可以插入其中，以压缩压缩弹簧，使之允许凸块103f在弹簧169之间正确地定位。

六个基本呈梯形的防护件106固定于护圈内表面173。防护件106允许接合棒在与接合棒和卡爪119的相对转动位置有关的预设时机窗口，可以接合卡爪119，并且在相对转动位置在时机窗口之外时阻止接合。每个防护件106具有平面106a，以及三个工作面118、120、175：第一工作面118呈平面，而且与接合棒的接合面基本上互补，所以第一工作面118面对面地接触接合面，而不是点对点地接触，从而减少了发生磨损的量；第二工作面120优选螺旋地设置，并且由第一工作面118向平面106a倾斜，设置用于阻止在接合棒和卡爪119之间角对角的接触；以及第三工作面175，优选地螺旋地设置，并且和第二工作面120相对，在接合棒未接合的情况下通过卡爪119时，可以强迫接合棒越过防护件106，而不产生传动干扰。可选择地，第二和第三工作面120、175可以是平面。

防护件106成对地分布于护圈106上，从而左右相对的防护件106被设置于每个卡爪119的两侧。每个防护件的第一工作面118背向卡爪119，而第三工作面175则朝向卡爪119。也就是说，第一工作面118中的三个(每对防护件各有一个)与第一棒组的棒接合面互补，并且都朝向同一个转动方向(如图16所示顺时针方向)；而另外三个工作面118与第二棒组的棒接合面互补，并且都朝向同一个转动方向(如图16所示的逆时针方向)。这确保防护机构102是双向的，因而不论第一还是第二接合棒组首先与卡爪119接合，防护机构102都会阻止棒和卡爪119之间的损坏性接触。

在使用中，当新的档位被选定后，接合棒组之一(空载的一组)移出并断开与第二齿轮105的接合，而且试图接合第一齿轮103上的卡爪119。空载的棒组将会由档位选择是加档还是减档来选定。由于在棒组中的接合棒和第一齿轮103的卡爪119之间的相对转动位置不受控制，而且相对转速互相不匹配，所以下列情况之一会发生：(1)接合棒进入防护件106之间的窗口，并且向卡爪19转动，接合第一工作面118，从而强迫护圈161转动，直至棒的接合面充分接合卡爪119；(2)接合棒与防护件的第二工作面碰触；或者(3)接合棒与卡爪119的上表面相碰触，然后滑动到与第三工作面175相接触的状态。

在第一种情况下，接合棒驱动防护件106和护圈161克服弹簧中的三个的弹性而转动，如此与接合棒接触的防护件106转动进入卡爪119和护圈内表面173之间的缝隙177，而棒的接合面充分接合卡爪119。然后，接合棒被第一齿轮103驱动，能量(动力)通过第一齿轮对15向输出轴7传递。防护件对中的另一个防护件106与护圈161同步转动，从而为另外棒组的棒移入而打开窗口以完成档位选择。

在第二种情况下，当接合棒碰触第二工作面时，使护圈161转动一定的角度，弹簧起到减震器的作用。当接合棒移动越过第二工作面120，到达这样的程度，以致棒的接合面越过卡爪的侧面，从而防止互相的碰撞时，在接合棒与卡爪119之间的角对角接触会被避免。接合棒的端面继而滑过卡爪119，而棒与防护件对中另一防护件的第三工作面175相碰触。当这发生时，护圈161转动一定的角度，弹簧起到减震器的作用，而在接合棒移动越过第三工作面175，以越过防护件106的同时，也被引起沿输出轴的轴向背离齿轮3滑动。

然后棒向后朝向其后的第一齿轮103移动。这也发生在第三种情况下。接合棒移入刚刚越过的卡爪119和沿转动路径移动的下一卡爪119之间的窗口，以第一种情况中所述的方式与下一卡爪119充分接合。

当接合棒与第一齿轮103的脱开时，压缩弹簧的弹性将护圈161复位，因而防护件106也回到起始(保护)位置。

第二防护机构102被类似地布置用于第二齿轮，并且以与第一齿轮103的防护机构类似的方式工作。

本发明第三实施例在图20和21中示出。用于第一和第二齿轮的防护机构202相似。现在将参照图20和21对第一齿轮203的防护机构202进行描述。

防护机构202包括六个防护臂206(如图21所示)。每个防护臂206，除了固定在接合棒上表面或者与其整体成形的，也就是说，不能转动的防护臂206之外，与第一实施例类似地安装在第一和第二接合棒组的接合棒中的一个上。接合棒和卡爪219的相对转动位置限定了时机窗口，在这个窗口中，防护臂206允许接合棒和卡爪之间的接合，并且当相对转动位置在时机窗口之外时，阻止接合。每个防护臂206都具有前部214，它们设置于接合棒上，使前部214伸出接合棒外，位于接合棒之前，从而前部214可以与棒的接合面相配合。也就是说，安装在第一棒组的棒上的防护臂的前部214，全部指向与棒的接合面相同的转动方向；并且安装在第二棒组的棒上的防护臂的前部214，全部与棒的接合面指向相同的转动方向。这确保了防护机构202是双向的，所以不论第一还是第二接合棒组试图最初与卡爪219接合，防护机构202都会阻止棒和卡爪219之间的损坏性接触。

每个防护机构的前部214均为具有圆顶的非对称箭头部，具有第一和第二工作面218、220。第一工作面218设置用以当接合棒之一成功地接合卡爪219时，与在卡爪上形成的互补面219b接合，并且是箭头部的内侧斜面。第二工作面220是箭头部的外侧斜面，而且设置用以当它接触到在卡爪上形成的互补面219c时，阻止接合棒接合卡爪219。

在使用中，当档位的选择被确定时，接合棒组之一(空载的一组)移出与第二齿轮205的接合，并且尝试与第一齿轮203上的卡爪219接合。空载的棒组由档位选择是换高速档还是换低速档来决定。由于在棒组中的接合棒和第一齿轮103的卡爪119之间的相对转动位置不受控制，而且相对转速互相不匹配，所以下列情况之一会发生：(1)接合棒的端面或者斜面与卡爪219相碰触；(2)防护臂的第二工作面220会与设置在卡爪上的互补面219c相碰触；或者(3)接合棒进入卡爪219之间的窗口，并且向卡爪219转动，直到防护臂的第一工作面218冲撞到卡爪上形成的互补面219b。

在第一种情况下，由于接合面已经越过了卡爪219的边缘，而且棒的端面和斜面滑过卡爪219的上表面，因而接合棒和卡爪219之间的角对角接触被避免。当棒越过卡爪219的时候，它们进入卡爪219和沿转动路径的下一卡爪219之间的窗口，并且以在第三种情况所述的方式与下一卡爪219完全接合。在第二种情况下，由于防护臂的第二工作面220与在卡爪上形成的互补面219c相碰触，接合棒和卡爪219之间的角对角接触被避免。随着进一步转动的发生，卡爪上形成的面219c使接合棒组沿输出轴201的轴向，克服致动器组件的作用，向离开第一齿轮203的方向运动。这确保了在卡爪219和接合面对齐时，它们之间存在空隙，从而接合棒越过卡爪219，而不会与之接合。端面和斜面滑过卡爪219的上表面。当棒移动越过卡爪219之后，进入卡爪219和沿转动路径的下一卡爪219之间的窗口。棒以在第三种情况所述的方式，与下一卡爪219完全接合。

在第三种情况下，防护臂206转动进入设置在卡爪上的底部凹槽部219d。如果接合棒还没有移动到它们的最大轴向距离，那么随着接合棒转入与卡爪完全接合，第一工作面218就与设置在卡爪上的互补面219b接合，并且滑过那些互补面219b。当接合面完全接合卡爪219的时候，则齿轮203被接合棒驱动，动力通过第一传动比传递到输出轴207。

当第二次换档开始，并且空载棒组移出于第一齿轮203的接合时，防护臂的前部214和卡爪上的轮廓部分之间的交插会使接合面转动并远离卡爪219，从而在其之间产生出缝隙，从而将棒的接合面与卡爪脱开。由于在接合棒脱离齿轮203时，这阻止了接合棒与卡爪219之间的碰触，所以是有利的。

第二防护机构202被类似地布置用于第二齿轮205，并且与第一齿轮203的防护机构的工作方式类似。

图22和23示出了根据本发明第四实施例的接合棒的图。本发明第四实施例与第三实施例相似，只是防护臂被固定在卡爪上，而且接合棒328、330包括轮廓部分318、320，以接合设置在防护臂上的工作面。第四实施例的工作方式类似于第三实施例。

本领域技术人员可以知道，在本发明的范围内可以对上述实施例进行多种变化修改，例如在每个齿轮上的卡爪的数目并不限定为3个，可以采用例如任何可行的卡爪的数目。两个至八个卡爪被证实可以适用于大多数的应用情况。同样地，在同一棒组中棒的数目可以使任何可行的数字，但是一组中最优选的棒的数目等于一组中的卡爪的数目。

传动系统可以被任何车辆所采用，例如：公路汽车、赛车、卡车、摩托车和自行车，诸如推土机、起重机、军用车辆等的地面移动车辆，诸如飞机和直升机等的飞行器，诸如小艇、轮船和气垫船等的船只，以及诸如车床和铣床等的机床设备。

本领域技术人员还可以知道，传动系统，可以做诸如将选择器组件和第一及第二齿轮设置在输入轴上，将固定齿轮设置在输出轴上等的改动。

防护机构的不同实施例可以被同一个传动系统所采用，例如根据第一实施例的防护机构可以用于第一齿轮，而根据另一实施例的防护机构可以用于第二齿轮。可选择地，对于具有不止一个选择器组件的传动系统，对每一个选择器组件来说，可以使用不同的防护机构。

可以采用不同形状的防护件/防护臂，以获得对于卡爪和接合棒之间相对位置类似的控制。

上述防护机构可以用于常规的卡爪式传动系统中。在图24中示出了传统卡爪环传动系统的齿轮403(其上设置有六个卡爪419)和卡爪环427。系统包括具有轴向顺从性的叉状物446，如果卡爪环427试图在有可能产生部分接合或者损伤性的卡爪环427与卡爪419的接触的位置接合卡爪419，就使防护机构抵制卡爪环427。虽然在传统的卡爪式传动系统中，当档位改变时，驱动力源(发动机)与传动系统之间的连接会被断开，但是在特定的条件下，接合棒和卡爪仍有可能相撞，并引起显著的磨损。这在高性能车辆上尤其突出。采用上述防护机构，可以显著地降低常规卡爪式传动系统中的磨损量。

本领域技术人员可以知道，防护装置也可以用于车辆传动系统之外的其他应用。任何具有至少一个联接装置(用于将第一和第二可转动体联接在一起)的适用机械设备，都可以采用该防护装置。例如，它可以被用于任何具有联接第一和第二可转动体的联接构造的机械设备，其中可转动体在具有不同转速的时候可以被联接在一起，例如用于在轴和滑轮、轴和滚轴、轴和机床卡盘之间传递动力的联接到任何可转动负载的轴，用于在诸如两根轴、轴和齿轮、之间的泵之类的装置的驱动件，以及用于凸轮的驱动件。特别地，但并不专有地，本发明可被用于任何卡爪式驱动系统，例如通过联合在每个可转动零部件之上的卡爪式结构联接在一起的两个可转动体，诸如两根轴一一每根都在其端面设置有卡爪，或者在轴上设置有联接件。通常，这些轴中至少有一根可以向其他的轴移动，如此以使得联接构造可以接合。可选地，联接构造可以是独立的零部件，能够有选择性地移动，以与一个或者两个可转动体接合或者脱离。

Claims (39)

1.一种联接装置，包括：第一和第二可转动体；多个接合件，用于选择性地将所述第一和第二可转动体连接在一起，以在所述可转动体之间传递驱动力；以及防护装置，用于防止所述接合件在特定的预定操作条件下联接所述可转动体，所述预定操作条件包括所述可转动体的特定相对转动位置。

2.根据权利要求1所述的联接装置，其中，所述防护装置包括至少一个防护件，用于限制至少一个所述接合件的运动。

3.根据权利要求2所述的联接装置，其中，所述或者每个防护件包括：致动部，设置用于与所述接合件或者一个所述可转动体相配合，在使用中，在所述致动部与所述接合件或者一个所述可转动体相配合后，所述接合件联接所述可转动体。

4.根据上权利要求2或3所述的联接装置，其中，所述或者每个防护件包括：防护部，设置为与所述接合件或者一个所述可转动体相配合，在使用中，在所述防护部与所述接合件或者一个所述可转动体相配合后，限制所述接合件联接所述可转动体。

5.根据权利要求2至4中任意一项所述的联接装置，其中，所述或者每个防护件设置为使至少一个接合件与一个所述可转动体之间分开。

6.根据权利要求5所述的联接装置，其中，所述或者每个防护件设置用于根据所述接合件和至少一个所述转动体之间的所述相对转动位置，引起所述分开。

7.根据权利要求2至6中任意一项所述的联接装置，其中，每个所述接合件都包括安装在其上的防护件。

8.根据权利要求7所述的联接装置，其中，每一个防护件都可枢转地安装在所述接合件上。

9.根据权利要求8所述的联接装置，其中，每个防护件被设置为在限制所述接合件运动的第一工作位置和不限制所述接合件运动的第二工作位置之间移动。

10.根据权利要求9所述的联接装置，包括弹性装置，用于将每个防护件偏压进入所述第一工作位置。

11.根据权利要求8至10中任意一项所述的联接装置，包括多个防护件，其中成对的防护件设置为互相作用，从而所述成对的防护件中的一个的旋转运动可以引起另一个防护件的旋转运动。

12.根据权利要求8至11中任意一项所述的联接装置，其中，至少一个所述可转动体包括与所述防护件的致动部互补的轮廓部。

13.根据权利要求8至12中任意一项所述的联接装置，其中，至少一个所述可转动体包括与所述防护件的防护部互补的轮廓部。

14.根据权利要求2至6中任意一项所述的联接装置，其中，所述或者每个防护件设置在环形件上。

15.根据权利要求14所述的联接装置，其中，所述或者每个防护件基本呈梯形。

16.根据权利要求15所述的联接装置，其中，所述或者每个防护件包括引导部设置用于引导所述接合件越过所述或者每个防护件。

17.根据权利要求14至16中任意一项所述的联接装置，包括弹性装置，用于抵制在所述环形件和至少一个所述可转动体之间的相对转动。

18.根据权利要求2至6中任意一项所述的联接装置，其中，所述或者每个防护件安装在至少一个所述可转动体上。

19.根据权利要求18所述的联接装置，其中，所述接合件包括与所述或者每个防护件互补的轮廓部。

20.一种传动系统，包括：第一和第二传动轴；第一和第二齿轮组，安装在所述轴上，用于在所述轴之间传递驱动力，每个齿轮组包括安装在所述第一轴上用于相对所述第一轴运动的具有多个传动构造的第一齿轮，以及安装在所述第二轴上用于随所述第二轴转动的第二齿轮；选择器装置，用于选择性地在所述第一轴和包括多个用于接合所述传动构造的接合件的所述第一或者第二齿轮组之间传递驱动力；以及防护装置，用于防止所述接合件在特定的预定操作条件下接合所述传动构造，所述预定操作条件包括所述传动构造和所述接合件之间的相对转动位置。

21.根据权利要求20所述的传动系统，其中，所述防护装置包括用于限制所述接合件运动的多个防护件。

22.根据权利要求21所述的传动系统，其中，每个防护件都包括致动部，设置为与所述接合件或者所述传动构造相配合，所述防护装置构造和设置为使得在使用中，当所述致动部与所述接合件或者所述传动构造相配合之后，所述接合件充分接合所述传动构造。

23.根据权利要求20或者21所述的传动系统，其中，每个防护件包括防护部，设置为与所述接合件或者所述传动构造相配合，所述防护装置构造和设置为在使用中，在所述防护部与所述接合件或者所述传动构造相配合之后，限制所述接合件与所述传动构造的接合。

24.根据权利要求21至23之中任意一项所述的传动系统，其中，所述防护件设置为使所述接合件和所述传动构造之间分开。

25.根据权利要求24所述的传动系统，其中，所述防护件被设置为根据所述传动构造和所述接合件之间的相对转动位置来决定所述分开。

26.根据权利要求21至25中任意一项所述的传动系统，包括与每个传动构造相联接的第一和第二防护件，其中所述第一防护件设置用以限制接合件由第一转动方向向所述传动构造接近的运动，而所述第二防护件设置用以限制接合件由第二转动方向向所述传动构造接近的运动。

27.根据权利要求21至26中任意一项所述的传动系统，其中，每个所述接合件包括安装在其上的防护件。

28.根据权利要求27所述的传动系统，其中，每个防护件都可枢转地安装在所述接合件上。

29.根据权利要求28所述的传动系统，其中，每个防护件设置为在限制所述接合件运动的第一工作位置和不限制所述接合件运动的第二工作位置之间移动。

30.根据权利要求29所述的传动系统，包括弹性装置，用于将每个防护件偏压进入所述第一工作位置。

31.根据权利要求28至30中任意一项所述的传动系统，其中，成对的防护件设置为互相作用，使得所述防护件对中的一个所述防护件的转动引起其他防护件的转动。

32.根据权利要求28至31中任意一项所述的传动系统，其中，所述传动构造包括与所述防护件的所述致动部互补的轮廓部。

33.根据权利要求28至32中任意一项所述的传动系统，其中，所述传动构造包括与所述防护件的所述引导部互补的轮廓部。

34.根据权利要求20至26中任意一项所述的传动系统，其中，所述防护件安装在环形件上。

35.根据权利要求34所述的传动系统，其中，所述防护件基本呈梯形。

36.根据权利要求34或者35所述的传动系统，其中，每个防护件都包括引导部，设置用于引导所述接合件越过所述防护件。

37.根据权利要求34至36中任意一项所述的传动系统，包括弹性装置，用于限制所述环形件和所述第一齿轮之间的相对转动。

38.根据权利要求20至26中任意一项所述的传动系统，其中，所述防护件安装在所述传动构造上。

39.根据权利要求38所述的传动系统，其中，所述接合件包括与所述防护件互补形成的轮廓部。

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