手動同步換檔輔助裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于在多個檔位之間對變速器進行換檔的換檔組件。該組件包括適于被移動以在所述多個檔位之間產生換檔的用戶輸入裝置和被連接到所述用戶輸入裝置的軸。用戶輸入裝置的運動產生該軸的第一運動。該換擋組件還包括可移動地連接到所述軸的第一換檔元件，其中第一換檔元件伴隨著所述軸運動。第二換檔元件連接到所述軸。第二換檔元件也伴隨著所述軸運動。該組件還包括被設置成與第二換檔元件流體連通的控制閥?？刂崎y可響應于用戶輸入裝置的運動而被可操作地控制，以將流體引導至第二換檔元件，從而引起所述軸的第二運動。
【專利說明】手動同步換檔輔助裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機器的變速器，并且尤其涉及一種用于該變速器的同步換檔的集成式機構。
【背景技術】
[0002]許多作業(yè)機器是由諸如發(fā)動機或電動機之類的動力產生機構驅動的，并且該動力產生機構向變速器提供動力，用于在多個檔位或范圍內對該機器進行換擋。變速器可以是自動控制的、半自動控制的、或手動控制的。在例如手動控制式變速器中，機器操作者可通過一個或多個控制器輸入裝置控制變速器的換檔?？刂破鬏斎胙b置可包括操縱桿、變速桿、踏板、按鈕、開關等。
[0003]變速桿，例如，可以被手動地在操作者接口中的每個檔位或范圍之間移動。對于本公開內容而言，檔位或范圍是可以互換使用的并且它們中的每一個都指的是由操作者或變速器作出的選擇，該選擇用于在不同的傳動比或齒輪比之間進行換擋以實現理想的機器性能。例如，變速器可以在駐車檔、空檔、第一檔位、第二檔位等之間進行換擋。操作者接口可以相應地識別每個檔位或范圍，并且操作者可以將控制桿或操縱桿移動到理想的檔位或范圍，除了被結合到變速器的換檔中的安全性或預防性措施之外(例如，在機器的地面速度達到閾值速度之前不允許變速器被換擋到駐車檔)。
[0004]根據操作者接口和所進行的換檔的類型，某些換檔可能需要延長的時間周期才能完成。例如，在減速換檔時，機器可能正在以高地速行駛。然而，操作者可能需要換到較低的檔位或范圍以在較低的地速下操作，但在這樣做的過程中，換擋可能花費比其它檔位長的時間才能完成。而且，機器操作者可能必須施加更大的力以將變速桿或操縱桿移動到較低的檔位或范圍。延長的換檔時間和移動變速桿所需的更大的力可能是不理想的，尤其對于機器的操作者而言。
[0005]因此，需要提供一種能夠更快地實現不同檔位并需要機器操作者更少的力的變速器。

【發(fā)明內容】

[0006]在本發(fā)明的示例性實施例中，提供了一種換檔組件，用于在多個檔位之間對變速器進行換檔。所述變速器包括外殼和設置在外殼內的多個撥叉導軌。該組件包括適于被移動以在所述多個檔位中的兩個檔位之間產生換檔的用戶輸入裝置和連接到所述用戶輸入裝置的軸。用戶輸入裝置的運動產生該軸的第一運動。該換擋組件還包括可移動地連接到所述軸的第一換檔元件，其中所述第一換檔元件伴隨著所述軸運動并且被配置成與所述多個撥叉導軌接合。第二換檔元件連接到所述軸，其中第二換檔元件伴隨著所述軸運動。該組件還包括控制閥，該控制閥被設置成與所述第二換檔元件流體連通。所述控制閥響應于用戶輸入裝置的運動而被可操作地控制，以將流體引導至第二換檔元件以引起所述軸的第二運動。[0007]在該實施例的一個方面中，所述軸和第二換檔元件被設置在所述外殼的內部。另一方面，第二換檔組件包括活塞桿和活塞，從而活塞桿的一端連接到所述活塞并且活塞桿的相反端連接到所述軸。此外，活塞被設置成與控制閥流體連通。在一個不同的方面中，第二換檔元件包括軸環(huán)部分和叉部分，所述軸環(huán)部分連接到所述軸并且所述叉部分連接到所述桿。另一方面，換檔組件包括連接到所述叉部分的銷，其中所述活塞桿包括被可滑動地連接到所述銷的軸環(huán)。此外，活塞的運動液壓地引起所述第一換檔元件和第二換檔元件的大致同步的運動。換檔組件還可包括電連接到所述控制閥的至少一個激勵裝置。
[0008]在另一實施例中，一種機器包括適于接收用戶輸入的換檔桿和被配置成在多個檔位之間對所述機器進行換檔的變速器。該變速器包括外殼和撥叉導軌組件。所述軸可運動地連接到換檔桿，其中所述軸被配置成響應于換檔桿的運動而線性地或旋轉地運動。此夕卜，第一換檔元件連接到所述軸，從而該第一換檔元件伴隨著所述軸運動以接合撥叉導軌接合，從而引起換檔操作。此外，第二換檔元件連接到所述軸，其中第二換檔元件伴隨著所述軸運動。所述機器還包括一端連接到第二換檔元件的活塞桿、連接到所述活塞桿的活塞、和被設置成與所述活塞流體連通的閥，其中所述閥被控制以將流體引導至所述活塞以響應于換檔桿的運動而引起第二換檔元件的運動。
[0009]在該實施例的一個方面中，變速器包括流體供給裝置和被限定在流體供給裝置與活塞之間的流體通路。所限定的流體通路包括第一通道和第二通道，所述第一通道被限定于所述閥和活塞的第一側之間，所述第二通道被限定于所述閥和活塞的第二側之間，其中所述第一側與所述第二側相反。與之相關地，在第一位置中，所述閥被設置在變速器中以引導第一通道中的流體沿第一方向移動所述活塞；以及在第二位置中，所述閥被設置在變速器中以引導第二通道中的流體沿第二方向移動所述活塞。這里，活塞沿第一方向的運動引起第一換檔元件和第二換檔元件的順時針旋轉運動，并且活塞沿第二方向的運動引起第一換檔元件和第二換檔元件的逆時針旋轉運動。
[0010]另一方面，第二換檔元件、桿、活塞和閥被設置在所述外殼內部。此外，第二換檔元件包括軸環(huán)部分和叉部分，軸環(huán)部分被連接到所述軸，并且叉部分限定一對開口，銷被設置成穿過該對開口。此外，所述活塞桿包括被可滑動地連接到所述銷的軸環(huán)，從而所述軸的運動引起所述活塞桿沿所述銷滑動運動。在類似的方面中，所述閥被電連接到螺線管，并且液壓力導致的活塞的運動引起所述第一換檔元件和第二換檔元件的大致同步的運動。
[0011]在不同的實施例中，提供了一種在機器中使變速器換檔的方法。所述機器包括換檔桿和變速器，所述變速器包括連接至換檔桿的軸、第一撥叉導軌、第二撥叉導軌、連接到第一和第二撥叉導軌的同步器組件、連接到所述軸的第一換檔元件和第二換檔元件、連接到第二換檔元件的活塞桿、連接到所述活塞桿的活塞、和控制閥。所述方法包括:移動換檔桿以將變速器換檔至期望檔位；響應于換檔桿的運動而移動所述軸；向所述閥供給流體；控制所述閥以將流體引導至活塞；將液壓力施加在活塞的一側；引起所述活塞桿和第二換檔元件的運動；將第一換檔元件與第一或第二撥叉導軌接合；以及將變速器換檔至所述期望檔位。
[0012]根據該方法的一個方面，該方法包括使所述第一換檔元件和第二換檔元件沿相同的方向大致同步地運動。另一方面，該方法包括使所述第一換檔元件和第二換檔元件伴隨著所述軸運動。在不同的方面，該方法包括響應于所述軸的運動而使活塞桿相對于第二換檔元件滑動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]通過結合附圖閱讀下面的本發(fā)明的實施例的描述，本發(fā)明的上述方面和獲得這些方面的方式將變得更明顯以及本發(fā)明本身將會被更好地理解，其中:
[0014]圖1是機器的側面透視圖；
[0015]圖2是變速器和操作者換檔桿的側面透視圖；
[0016]圖3是用于圖2中的變速器和換檔桿的集成式換檔組件的放大透視圖；
[0017]圖4是換檔輔助組件的分解圖；
[0018]圖6是撥叉導軌組件和同步器組件的局部底部透視圖；
[0019]圖7是圖5中的換檔輔助組件的橫截面視圖；以及
[0020]圖8是包括換檔輔助組件的變速系統(tǒng)的不同實施例的示意圖。
[0021]在全部視圖中，相應的附圖標記用于表示相應的部件。
【具體實施方式】
[0022]下面描述的本發(fā)明的實施例并不意圖窮舉或將本發(fā)明限制為下面的詳細說明中公開的那種精確的形式。而是，這些實施例的選取和描述是為了使本領域的其他技術人員能夠認識和理解本發(fā)明的原理和應用。
[0023]本發(fā)明并不排他性地涉及某一種機器或拖拉機，而是它也可以擴展到其他動力車輛。然而，出于舉例和說明的目的，本發(fā)明將集中討論通用拖拉機。在圖1中，例如，機器100(例如由迪爾公司制造和銷售的5M通用拖拉機)包括駕駛室102，操作者可以在駕駛室中控制機器100的操作。機器100可包括外框架104，前輪軸和后輪軸(未示出)連接到該外框架104。前輪軸可以具有安裝到該前輪軸的一對前接地裝置106 (例如，車輪)，并且后輪軸可以具有安裝到該后輪軸的一對后接地裝置108(例如，車輪)。操作者控制裝置110，例如方向盤、換檔桿、換檔按鈕、儀表板顯示器等，可以設置在駕駛室102中。一個或多個操作者控制裝置110可以可操作地連接到機器的變速器以控制機器100的操作。
[0024]參見圖2，例如，一種這樣的操作者控制裝置110為換檔桿200。換檔桿200可以被設置在駕駛室102中，從而機器操作者可以手動地控制變速器204的換檔。變速器204被設置在駕駛室102的下面并且換檔桿200可以經由機械聯動裝置202連接到變速器204。機械聯動裝置202可連接到橫軸210，如圖2所示。橫軸210可以經由銷212或其他緊固件連接到所述聯動裝置202。通過這種方式，軸210能夠響應于換檔桿200的運動而被可旋轉地并且線性地致動。
[0025]變速器204可包括控制歧管206，控制歧管206與變速器204 —體地連接以向變速器的不同部分提供或輸送流體。如下文中將要描述的那樣，流體供給管線208在一個端部處被流體地連接到控制歧管206。在相反的端部處，流體供給管線208被連接到變速器204的內部流體通路。該內部流體通路可以流體地連接到變速器204的換檔組件，以實現需要向換檔桿200施加更小的手動作用力的更快換檔。
[0026]參見圖3，其示出了示例性的換檔組件300。換檔組件300包括橫軸210。橫軸210可在其一端包括限定的開口 322以用于接收銷212并將軸210機械地連接到聯動裝置202。換檔組件300還包括在一端處連接至橫軸210的換檔臂(range arm)或元件302。如圖4所示，換檔臂或元件302或換檔元件的一端包括軸環(huán)部分400，軸環(huán)部分400可經由銷402連接到橫軸210。通過這種方式，當橫軸210在施加到換檔桿200的力的作用下軸向地或旋轉地運動時，換檔臂或元件302以與橫軸210成伴隨關系的方式運動。
[0027]在與軸環(huán)部分400相反的端部處，換檔臂或元件302可包括從該換檔臂或元件302延伸的突出部或凸緣600。如圖6所示，突出部或凸緣600可在朝向橫軸210的方向上延伸。為在變速器204的檔位或范圍(range)之間啟動換檔，換檔組件300包括一對撥叉導軌306。撥叉導軌306的數目可取決于變速器204可換檔的檔位或范圍的數目。如圖6所示，每個撥叉導軌306可限定位于其底側附近的槽602。在手動換檔過程中，橫軸210可以軸向地滑動或旋轉，從而換檔臂或元件302與其中一條撥叉導軌306接合。特別地，換檔臂或元件302的突出部600具有用于接合在任一撥叉導軌306的槽602中的限定的形狀。
[0028]如圖3和6所示，換檔組件300還可包括同步器組件。同步器組件可包括第一同步器308和第二同步器312。此外，第一同步器308包括限定的通道或軸環(huán)310，并且第二同步器312包括限定的通道或軸環(huán)314。為與任一同步器接合，撥叉導軌306包括叉318，如圖3和6所示。叉318可具有能夠接合到任一同步器的限定的通道或軸環(huán)內的凸緣結構。撥叉導軌306和同步器組件之間的接合和相互作用可以根據本領域中其他已知的方式實現，并且圖3和6中所描繪的結構僅僅是為了提供這種相互作用的一個例子。不同檔位或范圍之間的換檔可取決于哪一個撥叉導軌306與換檔臂或元件302接合。換檔組件300可包括用于對變速器204進行換檔的傳統(tǒng)的離合器、齒輪組、軸等。
[0029]如前所述，許多傳統(tǒng)的手動換檔或半手動換檔變速器可能需要更高的操作力以在檔位或范圍之間移動換檔桿。此外，由于換檔組件的這種傳統(tǒng)的布局，這些換檔操作中的許多還需要更長的時間周期才能完成。為了克服傳統(tǒng)系統(tǒng)中的某些不理想的方面，圖3中的換檔組件300包括換檔輔助組件316。換檔輔助組件316可向換檔臂或元件302提供額外的力或作用，以使撥叉導軌306更快地并且在更小的操作力的作用下移動。換言之，換檔輔助組件136向橫軸210提供大致同時的力，以提高變速器的換檔質量。換檔輔助組件316可包括機械的、液壓的、氣動的或電動的構件以輔助變速器的換檔操作。
[0030]在圖3和4中，例如，換檔輔助組件316可包括第二換檔臂或換檔元件304。第二換檔臂或元件304可以經由銷406或其他裝置直接地連接到橫軸210。第二換檔臂或元件304可包括與第一換檔臂或元件302的軸環(huán)部分400類似的軸環(huán)部分404。軸環(huán)部分404被設置在第二換檔臂或元件304的一端處并且被連接到軸210。更特別地，第二換檔臂或元件304的軸環(huán)部分404限定了開口 508，橫軸210可設置成穿過該開口 508。(除銷406之外)第二銷510可進一步將第二換檔臂或元件304連接到橫軸210。
[0031]因此，第二換檔臂或元件304能夠以與橫軸210成伴隨關系的方式軸向地或旋轉地運動。更特別地，第一換檔臂或元件302和第二換檔臂或元件304能夠以彼此大致同時的關系軸向地或旋轉地運動。因而，第二換檔臂或元件304的運動使第一換檔臂或元件302產生在運動的類型(例如，線性的、旋轉的等)和方向(例如，軸向的、順時針的等)方面均相似的運動。
[0032]除因機器操作者在換檔桿200上施加力而導致的第二換檔臂或元件304的運動之夕卜，第二換檔臂或元件304還可在控制閥320的作用下運動?？刂崎y320能夠被可操作地連接到一個或多個歧管以引起閥320的運動。閥320還可以被設置在變速器的流體腔中以沿基本上軸向的方向運動，從而控制流過變速器的內部流體通路的流體的方向。此外，閥320可以被設置成與流體供給裝置(例如，內部泵)流體連通。與前文中參照圖2的描述的那樣，變速器204可包括用作至變速器204的不同部分的流體供給裝置的控制歧管206。流體供給管線208可以在一端處連接到控制歧管206，在相反的另一端處連接到內部設有控制閥320的流體腔(見圖3)。流體供給管線208可包括用于接收流體的入口 324和設置在變速器204中的閥320附近的出口 326。在圖5中，出口接頭500能夠被連接到流體供給管線208并且一體地設置在變速器204的流體通路內以向控制閥320提供流體。同樣如圖2所示，流體供給管線208可以相對于變速器204設置在外部。然而在其他實施方式中，也可以將流體供給管線208集成在變速器204內。此外，被供給到控制閥320、尤其是被供給到流體腔的流體，也可以被供給以控制變速器204的離合器、閥、螺線管或其他元件。
[0033]可以通過各種方式控制控制閥320。例如，螺線管或其他電致動裝置可控制閥320的運動?？商鎿Q地，閥320可以被位于變速器內的流體液壓地控制。用于控制閥的運動的其他裝置也可以被結合到該設計中。此外，閥320可以是結合附圖7描述的四通三位閥320。在圖5中，控制閥320被示出為具有控制流體在變速器204中的流向的閥部分502。閥部分502可由第一螺線管504和第二螺線管506可操作地控制。第一螺線管504和第二螺線管506可包括限定的開口，閥部分502的一部分可以被設置成穿過所述開口。除本文中示出和描述的實施方式外，根據變速器設計和變速器換檔的需求，可以在多個位置之間可操作地控制閥320。
[0034]閥320的定位還可進一步控制第二換檔臂或元件304的運動。為了實現控制閥320和第二換檔臂或元件304之間的這種相互作用，換擋輔助組件316包括設置在變速器204中的雙作用缸組件(S卩，活塞桿組件)。參見圖4和5，該雙作用缸組件可包括一端連接到第二換檔臂或元件304的活塞桿412。此外，活塞416被連接在活塞桿402的相反的另一端附近。活塞416可以具有周圍設置活塞密封件522的外圓周。
[0035]活塞桿412可具有三個不同的段或部分。例如，活塞桿412可包括與第二換檔臂或元件304相互作用的軸環(huán)部分516。此外，活塞桿412可包括蓋部分526和活塞部分526?；钊?16可以繞活塞桿412的活塞部分528設置，而蓋414可以繞活塞桿412的蓋部分526設置。蓋414可包括繞其外表面設置并且能夠安裝在變速器204的限定區(qū)域內的密封件520。另一密封件或O形環(huán)518可以連接到活塞桿412的蓋部分526，并且螺母524或其他緊固件可將活塞416固定到所述活塞桿412。
[0036]活塞桿412的軸環(huán)部分516可與連接到第二換檔臂或元件304的橫向銷410可滑動地接合。如圖5所示，第二換檔臂或元件304可包括被設置在與軸環(huán)404相反的端部處的叉部分408。叉部分408可包括具有彼此對準的的限定的開口 512的兩個元件。橫向銷410可以被設置在限定的開口 512中，并且另一個銷514可以被設置在叉部分408中的其他開口中，以將橫向銷410連接到第二換檔臂或元件304。在這一方面，橫向銷410與第二換檔臂或元件304的叉部分408 —同相對于活塞桿412的軸環(huán)部分516運動。通過這種方式，軸環(huán)部分516限定了一個開口，橫向銷410穿過該開口相對于軸環(huán)部分516滑動。
[0037]參見圖7，其示出了變速器殼體700的一部分。殼體700限定了缸腔702 (cylindercavity)，該缸腔702具有限定的內部，從而形成雙作用缸組件的一部分。此外，腔702的一端由蓋414限定并且經由第一流動通道704和第二流動通道706流體地連接到控制閥320。如圖所示，活塞406可在腔702內軸向地運動，并且在該運動過程中，它將腔702劃分為第一填充腔712和第二填充腔714。活塞密封件522可將第一填充腔712與第二填充腔714流體地隔離，從而流體不會在二者之間滲漏。此外，通過設置在閥320的與第一和第二流動通道相反的一側的入口腔710，流體可以被引導至換檔輔助組件316，并且尤其被引導至控制閥320。因此，閥320的受控制的運動可將入口腔710與第一流體通道704或第二流體通道706中任一個流體地連通。如圖7中進一步所示，入口腔710被設置成與流體供給管線208的出口接頭500流體連通，并且因此基于控制閥320的位置，流體供給裝置被流體地連接到活塞416的任一側。
[0038]在圖7的實施例中，換檔輔助組件316和缸腔702被集成到變速器殼體700中并且能夠通過向換檔組件300提供補充力或輔助力而輔助變速器的換檔，并且特別地，所述補充力或輔助力被施加到同步器組件以引起多個檔位或范圍之間的換檔。在操作過程中，機器操作者可向換檔桿200施加一個輸入以完成預期的換檔。響應于操作者輸入，橫軸210線性地或旋轉地運動。由于橫軸210的運動，第一和第二換檔臂或元件隨同地運動。為輔助或減小完成該換檔的作用力和時間，電指令可以被傳遞至控制閥320以沿由箭頭708指示的軸向方向可控制地移動所述閥320。
[0039]隨著閥320被控制至多個位置中的一個位置，來自流體供給管線208的流體可以填充變速器殼體700內限定的流體通路的入口腔710。在第一位置，閥320可將流體從入口腔710釋放到第一流體通道704中。流體可隨后填充缸腔702的第一填充腔712。隨著流體填充所述腔712，液壓力聚積并且在活塞416上施加作用力并推動活塞416沿由箭頭708指示的軸向方向運動。通過這種方式，活塞桿412在橫向銷410上施加相關聯的作用力并沿與活塞416相同的方向運動。
[0040]隨著活塞桿412運動，由于施加在活塞416上的液壓力的作用，橫向銷410被強迫運動，從而導致第二換檔臂或元件304相對于由橫軸210限定的軸線(未示出)沿逆時針方向運動。施加到活塞416的這種液壓力有助于沿與第一換檔臂或元件302的運動方向類似的方向移動第二換檔臂或元件304，從而減小做出該換檔操作所需的總的作用力。此外，由缸腔702中的液壓力產生的補充力或輔助力還可增加施加到與期望的檔位相對應的撥叉導軌306上的作用力。這種更大的作用力可沿同步器組件傳遞，以減少完成期望的換檔操作所需的時間量。
[0041]由于閥320可以在數個位置之間被控制，因此流體能夠從入口腔710釋放到第二流體通道706中以輔助不同的期望的檔位。這里，穿過第二流體通道706的流體可填充缸腔702的第二填充腔714。在這樣做的過程中，第二填充腔714中的液壓力聚積，從而將液壓力施加到活塞416的相反側并且沿軸向方向708線性地移動活塞416和活塞桿412。因此，第二換檔臂或元件304被迫相對于由橫軸210限定的軸線沿順時針方向運動。第二換檔臂或元件304因此可以減小沿類似的、順時針方向移動第一換檔臂或元件302以與對應于期望檔位的撥叉導軌306接合所需的作用力或力。
[0042]在機器的駕駛室中的標準的H型操作者接口中，操作者可在多個檔位或范圍之間對變速器進行換檔，并且換檔輔助組件316可減小執(zhí)行該操作所需的作用力并改進換檔質量。例如，H型接口可包括位置A、位置B、位置C和位置D，其中每個位置分別對應于第一檔位、第二檔位、第三檔位和第四檔位。第一撥叉導軌可對應于第一和第二檔位(即，A-B撥叉導軌)，并且第二撥叉導軌可對應于第三和第四檔位(即，C-D撥叉導軌)。因此，用于在位置B和C之間移動的操作者命令可導致第一換檔臂或元件302與A-B撥叉導軌分離并與C-D撥叉導軌接合。在任意情況中，通過向控制閥320發(fā)出類似的命令以將流體引導至適當的填充腔并沿與期望檔位相對應的方向液壓地施加到活塞上，施加在換檔桿200上的力可被輔助或減小。
[0043]如前所述，可以根據期望的檔位在多個位置之間可操作地控制控制閥320?？刂崎y320可具有空檔位置，在該空檔位置，閥320不阻止流體從入口腔710流向第一流體通道704或第二流體通道706。因此，活塞416不會在任一方向上被推動，并且流體可以流入或流出缸腔702。在三通閥實施例中，控制閥320可在只有入口腔710和第一流體通道704被流體地連接的第一位置、只有入口腔710和第二流體通道706被流體地連接的第二位置、以及入口腔710與第一流體通道704以及第二流體通道706都被流體地隔斷的第三位置之間移動。在該空檔位置處，貯槽通道或通路716可流體地連接到第一流體通道704和第二流體通道706中的一個或二者。貯槽通道716被流體地連接到變速器貯槽。
[0044]換檔桿200和控制閥320之間的通信可通過各種方式實現。例如，換檔桿200可包括帶有集成的傳感器的旋鈕或其他結構，該傳感器檢測施加到換檔桿200的力的量和換檔桿200的移動方向。所述集成的傳感器可以與控制器(未示出)或螺線管504、506電通信，以電控制所述閥320。可替換地，可以在變速器中設置多個傳感器，這些傳感器可檢測換檔桿200、機械聯動裝置202、橫軸210、或第一換檔臂或元件302的運動并向控制器或螺線管發(fā)送命令以用于電控制所述閥320?？梢蕴峁┢渌到y(tǒng)或裝置用于檢測換檔組件300的換檔桿200或任意其他構件的運動、力或位置，以可操作地控制換檔輔助組件316，并且尤其是所述控制閥320。
[0045]在變速器中出現電力或液壓故障的情況下，仍然可以通過機器操作者向換檔桿200或其他用戶控制裝置提供機械輸入可操作地控制換檔組件300。換言之，在本發(fā)明的至少一個方面中，集成的換檔輔助組件316在變速器中的集成不會阻止或限制變速器的手動控制。此外，雖然換檔輔助組件316被描述為用于輔助變速器換檔的機構，但它也可以用于限制或阻止機器操作者將變速器的檔位切換到歸因于車輛的環(huán)境和性能的不期望的或者不安全的檔位的企圖(例如，在可能導致變速器損壞的機器速度下試圖手動地將變速器的檔位切換到特定的檔位)。通過這種方式，施加在活塞上的液壓力可反作用或抵抗由機器操作者施加在換檔桿上的力。盡管這不是換檔輔助組件的主要目的或功能，但應當理解，本發(fā)明也可以被應用在除本文中描述的那些用途之外的其他用途中。
[0046]橫軸210還可以被各種不同的機構控制或移動。例如，橫軸210的旋轉運動可通過前文所述的內部集成的雙作用活塞桿實現。可替換地，外部的雙作用活塞桿也可以用于控制橫軸210的旋轉運動。此外，線性激勵裝置可用于向橫軸210或活塞施加線性作用力，以實現期望的換擋。線性激勵裝置可通過液壓裝置、氣動裝置、通電螺線管、或步進電機用于產生推-拉動作。旋轉激勵裝置可包括液壓馬達、氣動馬達、或電動馬達。換言之，有各種可替換的手段和裝置能夠實現換檔組件300和換檔輔助組件316的不同部件的期望的運動。
[0047]參見圖8，圖示了具有換檔輔助組件的變速器系統(tǒng)800的不同的實施例。系統(tǒng)800可包括換檔桿802、操縱桿或用于控制變速器的換檔的其他用戶控制裝置。換檔桿802可以電力地或機械地連接到位置傳感器804，位置傳感器804檢測變速器被切換到的位置或檔位。依次地，位置傳感器804可通過通信鏈路832與控制器或開關806電通信。在圖7中，連接、流體通路或鏈路被以不同的方式描繪，以區(qū)分兩個或多個元件被連接的方式。例如，通信鏈路832以虛線或點劃線形式示出。與所要討論的一樣，連接管線824和826是虛線或點劃線但代表流體通路。然而，換檔桿802和活塞傳感器804之間的連接838以實線形式示出，以表示機械的或部分機械的連接。應當理解，圖8中的這些連接、流體通路、或通信鏈路僅是作為許多例子中的一種而被提供的，本領域的技術人員可以設計出不同的連接方式，例如，機械連接可以被形成為電連接，反之亦然。
[0048]變速器系統(tǒng)800還包括由外殼834限定并且包括內部836的變速器。變速器可包括離合器、齒輪、軸等。變速器可安裝到發(fā)動機、馬達或其他動力發(fā)生裝置。在圖8中，變速器的外殼834由加粗的虛線表示，因此，殼體834內的部件被布置在虛線內并且殼體834外的部件被布置在虛線外。
[0049]換檔桿802可以連接到被布置在變速器外殼834外側的橫軸元件808。當換檔桿802被機器操作者致動時，該橫軸元件808可軸向地或旋轉地運動。與圖2中所示的那種相類似的機械連接機構可以連接于換檔桿802和橫軸元件808之間。此外，引導運動連接件816的一端能夠被可移動地連接到換檔桿802和橫軸元件808之間的連接機構。連接件816的相反端可以固定地連接到變速器的外殼834。
[0050]橫軸元件808可以連接到繞橫軸軸線(未示出)可移動地定位的橫軸810。橫軸810可以是大致圓柱形的軸，該軸的一端連接到橫軸元件808，相反的另一端連接到換檔元件812。如圖8所示，橫軸810可以被部分地設置在變速器外殼834的外側，并且部分地布設置在變速器的內部836。橫軸810連接到換檔元件812的端部被設置在變速器的內部836中，而其連接到橫軸元件808的端部被設置在外殼834的外側。
[0051]橫軸810可響應于用戶施加到換檔桿802的輸入力而沿橫軸軸線軸向地移動。此夕卜，橫軸810可響應于換檔桿802的運動而繞橫軸軸線順時針或逆時針旋轉。橫軸810的運動可導致換檔元件812的運動。換檔元件812可以與圖3的第一換檔元件類似地操作。特別地，換檔元件812可與一個或多個撥叉導軌814相互作用或接合以引起變速器的換檔。因而，隨著機器操作者將換檔桿802在檔位位置之間移動(即，從一個檔位換為另一不同的檔位)，在橫軸元件808、橫軸810和換檔元件812中產生相應的運動，以與一個或多個撥叉導軌814相互作用，從而完成期望的換檔操作。
[0052]圖8的實施例還可包括用于減少完成期望的換檔所需的力和改善檔位的換檔時間的換檔輔助組件。換檔輔助組件可包括換檔輔助元件818、控制閥820、和一個或多個激勵裝置822。在一方面中，所述一個或多個激勵裝置可以是被設置成與控制器806或位置傳感器804電通信的螺線管。所述電通信可被限定沿著所述一個或多個激勵裝置822和控制器806之間的通信鏈路830。此外，所述一個或多個激勵裝置822可經由通信或連接鏈路828電連接到控制閥828。所述一個或多個激勵裝置822可以電控制控制閥820的運動，從而控制閥820可在多個位置之間移動，與圖3所示的控制閥320類似。
[0053]換檔輔助元件818可包括一個或多個構件。例如，換檔輔助元件818可包括與圖3-5以及圖7中描繪的缸類似的雙作用缸。換檔輔助元件818還可包括與圖3所示的第二換檔元件304類似的換檔元件。換檔輔助元件818的結構和功能可具有各種不同的形式，這取決于其應用。
[0054]在一個非限定性的例子中，換檔輔助元件818可采取雙作用缸的形式。該缸的第一端840可移動地連接到橫軸元件808，如圖8所示。雙作用缸的相反端842可連接到變速器的外殼834。該缸的第一端840可以是在換檔輔助兀件818的圓筒形外殼內運動的活塞桿的一部分(未示出)。與圖8的實施例類似，活塞(未示出)可連接到活塞桿(未示出)，從而活塞和活塞桿可在換檔輔助元件818的圓筒形外殼內伴隨地移動。與圖7的實施例類似，活塞可與控制閥820流體連通，從而第一填充腔(未示出)被設置在活塞(未示出)的一側，而第二填充腔(未示出)被設置在活塞(未示出)的相反側。第一填充腔(未示出)可以被設置成與第一流體通道824流體連通，并且第二填充腔(未示出)可以被設置成與第二流體通道826流體連通。
[0055]因此，控制閥820可控制哪一個填充腔被填充流體，并且從而液壓地作用于活塞，使活塞在圓筒形外殼內軸向地運動?；诨钊\動的方向，活塞桿沿相同的方向運動。當活塞桿運動時，換檔輔助元件818與橫軸元件808以及橫軸810成伴隨關系地運動，以通過向橫軸810施加輔助力的方式減少完成期望的換檔所需的總的作用力。此外，這種附加的力可減少完成期望的換檔所需的時間。通過這種方式，換檔輔助元件818能夠以與圖3的換檔輔助組件316類似的方式工作。
[0056]根據從控制器806或活塞傳感器804發(fā)送的信號，控制閥820可被一個或多個激勵裝置822可操作地移動。當機器操作者將換檔桿802移動到不同的位置以進行期望的換檔時，活塞傳感器804可檢測到該運動和連接機構838上的換檔桿802被移動到的位置。該新位置可由位置傳感器804經由通信鏈路832發(fā)送給控制器806。類似地，控制器806可接收該檢測到的新位置并通過通信鏈路830發(fā)送電信號至所述一個或多個激勵裝置822。該信號可致動或激勵所述裝置822中的一個以產生控制閥820的相應的運動，從而填充第一和第二流體通路中的一個。依次地，換檔輔助元件818被以這種方式可操作地控制并向變速器換檔組件提供補充的力。
[0057]盡管上文中描述了結合本發(fā)明原理的示例性實施例，但本發(fā)明不僅限于所公開的實施例。相反，本發(fā)明意圖使用其基本原理涵蓋本發(fā)明的任何變化、用途或修改。此外，本申請還意圖覆蓋源自本發(fā)明的、落入本發(fā)明所屬【技術領域】中的已知或慣常實踐范圍內并且落入所附權利要求限定的范圍內的偏離。
【權利要求】
1.一種換檔組件，用于在多個檔位之間對變速器進行換檔，所述變速器包括外殼和設置在外殼內的多個撥叉導軌，所述換檔組件包括: 用戶輸入裝置，該用戶輸入裝置適于被移動以在所述多個檔位中的兩個檔位之間產生換檔； 連接到所述用戶輸入裝置的軸，其中用戶輸入裝置的運動產生該軸的第一運動； 可移動地連接到所述軸的第一換檔元件，其中所述第一換檔元件伴隨著所述軸運動并且被配置成與所述多個撥叉導軌接合； 連接到所述軸的第二換檔元件，其中第二換檔元件伴隨著所述軸運動； 控制閥，該控制閥被設置成與所述第二換檔元件流體連通，其中所述控制閥響應于用戶輸入裝置的運動而被可操作地控制，以將流體引導至第二換檔元件以引起所述軸的第二運動。
2.根據權利要求1所述的換檔組件，其中所述軸和第二換檔元件被設置在所述外殼的內部。
3.根據權利要求1所述的換檔組件，其中: 第二換檔元件包括活塞桿和活塞，所述活塞桿的一端連接到所述活塞并且所述活塞桿的相反端連接到所述軸；并且 所述活塞被設置成與所述控制閥流體連通。
4.根據權利要求3所述的換檔組件，其中第二換檔元件包括軸環(huán)部分和叉部分，所述軸環(huán)部分連接到所述軸并且所述叉部分連接到所述活塞桿。
5.根據權利要求4所述的換檔組件，還包括連接到所述叉部分的銷，其中所述活塞桿包括被可滑動地連接到所述銷的軸環(huán)。
6.根據權利要求3所述的換檔組件，其中所述活塞的運動液壓地引起所述第一換檔元件和第二換檔元件的大致同步的運動。
7.根據權利要求1所述的換檔組件，還包括電連接到所述控制閥的至少一個激勵裝置。
8.—種機器,包括: 適于接收用戶輸入的換檔桿； 變速器，該變速器被配置成在多個檔位之間對所述機器進行換檔，該變速器包括外殼和被限定在外殼內的至少一條流動通路； 可移動地連接到所述換檔桿的軸，其中所述軸被配置成響應于換檔桿的運動而線性地或旋轉地運動； 連接到所述軸的第一換檔元件，該第一換檔元件伴隨著所述軸運動； 連接到所述軸的第二換檔元件，其中第二換檔元件伴隨著所述軸運動； 連接到第二換檔元件的一端的活塞桿； 連接到所述活塞桿的活塞；和 閥，該閥被設置成與所述活塞以及至少一條流體通路流體連通，其中所述閥被控制以響應于換檔桿的運動將流體引導至所述活塞而引起第二換檔元件運動。
9.根據權利要求8所述的機器，其中變速器包括被設置成與所述閥和活塞流體連通的流體供給裝置。
10.根據權利要求9所述的機器，其中所述至少一個流體通路包括第一通道和第二通道，所述第一通道被限定在所述活塞的第一側和所述閥之間，所述第二通道被限定在所述活塞的第二側和所述閥之間，其中所述第一側與所述第二側相反。
11.根據權利要求10所述的機器，其中: 在第一位置中，所述閥被設置在所述至少一條流動通路中以引導第一通道中的流體沿第一方向移動所述活塞；以及 在第二位置中，所述閥被設置在所述至少一條流動通路中以引導第二通道中的流體沿第二方向移動所述活塞，所述第一方向與第二方向基本上相反； 其中，活塞沿第一方向的運動引起第一換檔元件和第二換檔元件的順時針旋轉運動，以及活塞沿第二方向的運動引起第一換檔元件和第二換檔元件的逆時針旋轉運動。
12.根據權利要求8所述的機器，其中第二換檔元件、活塞桿、活塞和閥被設置在所述外殼內部。
13.根據權利要求8所述的機器，其中第二換檔元件包括軸環(huán)部分和叉部分，軸環(huán)部分被連接到所述軸，并且叉部分限定了一對開口，一銷被設置成穿過該對開口。
14.根據權利要求13所述的機器，其中所述活塞桿包括被可滑動地連接到所述銷的軸環(huán)，從而所述軸的運動引起所述活塞桿沿所述銷的滑動運動。
15.根據權利要求8所述的機器，其中所述閥被電連接到激勵裝置。
16.根據權利要求8所述的機器，其中因液壓力導致的活塞的運動引起所述第一換檔元件和第二換檔元件的大致同步的運動。
17.一種將機器中的變速器換`檔至期望檔位的方法，所述機器包括換檔桿和所述變速器，所述變速器包括連接至換檔桿的軸、多個撥叉導軌、連接到所述多個撥叉導軌的同步器組件、連接到所述軸的第一換檔元件和第二換檔元件、可移動地連接到第二換檔元件的活塞桿、連接到所述活塞桿的活塞、和控制閥，所述方法包括下述步驟: 響應于換檔桿的運動而移動所述軸； 向控制閥供給流體； 控制所述控制閥以將流體引導至活塞； 將液壓力施加至活塞的一側； 響應于活塞的運動而引起所述活塞桿和第二換檔元件運動； 將第一換檔元件與所述多個撥叉導軌中的一個接合；以及 將變速器換檔至所述期望檔位。
18.根據權利要求17所述的方法，還包括使所述第一換檔元件和第二換檔元件沿相同的方向大致同步地運動。
19.根據權利要求17所述的方法，還包括使所述第一換檔元件和第二換檔元件伴隨著所述軸運動。
20.根據權利要求17所述的方法，還包括下述步驟: 使所述活塞桿和活塞沿基本線性的方向運動；以及 使第二換檔元件沿基本線性的或旋轉的方向運動，其中，所述活塞桿和活塞的線性運動大致垂直于所述第二換檔元件的線性運動。
【文檔編號】F16H63/32GK103883722SQ201310699882
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權日:2012年12月19日
【發(fā)明者】約翰·J·加侖, 彼得·維特里奇, 馬克·J·泰森, 馬克·A·赫爾曼 申請人:迪爾公司