[发明专利]机械变速器及其控制方法

说明书

本发明涉及用于使机械换档变速器平稳和简便地换档的控制机构和控制方法。

机械换档变速器，即在其输入和输出件之间有多个可选择的传动比（这些传动比通过刚性（即牙嵌式）离合器的接合与脱离而选定）的变速器在先有技术中已广为人知。

带有一个或多个与主变速器部分串联的副部分一类的组合式换档变速器在先有技术中已广为人知。简单地说，通过采用串联的主、副变速器部分，设定适当的传动比级的大小，可得到的变速器总传动比等于主、副部分传动比的乘积。举例说，至少在理论上，带有与一个三（3）档副部分串联的一个四（4）档主部分的组合式换档变速器可得到十二（4×3＝12）档传动比。

副变速器部分一般有三类：范围式，分动器式或组合的范围/分动器式。

在带有范围式副部分的组合式变速器中，传动比级大于主变速器部分可达到的总传动比，主部分通过其各范围的传动比逐渐换档。带有范围式副部分的组合式变速器的实例可参见第3，105，395号、第2，637，222号和第2，637，221号美国专利，这几项专利在此引用为对比文件。

在带有分动器式副部分的组合式变速器中，分动器副部分的传动比级小于主变速器部分的传动比级，各主部分的传动比由分动器部分 分开或再分。带有分动器式副部分的组合式换档变速器的实例可参见第4，290，515号、第3，799，002号、第4，440，037号和第4，527，447号美国专利，这几项专利在此引用为对比文件。

在组合的范围和分动器式副部分中，范围和分动器式传动比设计使主部分通过其传动比在至少两个范围内逐次换档，并可使主部分传动比在至少一个范围内分开。

带有单个的组合的范围/分动器式副部分的组合式变速器的一个实例可参见第3，283，613号和第3，648，546号美国专利，这两项专利在此引用为对比文件，此外，还可参见由本发明的受让人Eaton    Corporation于1981年3月小量印刷出版的№.016-AD;Fuller    Transmissions;Models    RT-14613，RTO-14613，RTOO-14613，这些出版物也在此引用为对比文件。另一实例是由联邦德国Friedrichshafen的Zahnradfabrik    Friedrichshafen    Aktiengeseushaft出售的“Ecosplit”型变速器，这种变速器在主变速器部分前面使用单独的分动器副部分，在后面使用单独的范围副部分。

应当说明，主和副部分这两个词是相对的，如果把主和副部分的意义颠倒过来，则副部分的类型（范围式或分动器式）也就会倒过来了。换句话说，对一定的通常看做是带有两档范围式副部分的四档主部分，如果把一般称做副部分的看做主部分，那么这个一般称做主部分的就会被看做一个四档分动器式副部分。根据公认的变速器制造业的惯例以及本发明的说明书中的用法，组合式变速器的主变速器部分 是这样的部分：它包含最大（或至少是不小的）数目的前进速比;它可选择空档位置;它包含倒档速比和/或通过操纵不同于主/从动阀/缸等结构的变速杆或变速横杆或变速轴/变速叉组件换档（在手动或半自动变速器中）。

虽然从简单、轻便、惯性、价廉和可靠性的观点来说，使用刚性牙嵌式离合器很合乎要求，但为了在没有同步啮合机构的情况下改变带有非同步器换档的变速器的车辆的传动比，驾驶员必须在离合器接合的空档位置相对于输出轴提高或降低变速器输入轴的速度，这是个难度很大的操作，要求驾驶员有熟练的实践经验，因此，机械换档变速器，尤其是手动操纵的换档变速器还不能十分令人满意。为了使驾驶员在换档操作时不需要使用两次踩踏离合器同步换档法，人们已知，在换档时，在同步器换档变速器中采用同步牙嵌式离合器组件将使齿轮在接合前的速度相等。虽然使用同步器换档变速器确实使驾驶员不必在换档操作时一心想着同步换档，但使用同步啮合机构变速器显著增加了费用、复杂性和变速器所需的空间，尤其是在重型车辆中，操作者需花费极大的力气才能使牙嵌式离合器件进入同步旋转。

有人建议采用电气同步装置，它通常包括各种速度传感器和独立的电力同步器装置，以使选定了传动比的齿轮自动地进入大致同步状态。采用这种电力同步器装置的变速器可参见第3，834，499号和第3，478，851号美国专利，该专利在此引用为对比文件。虽然这种电力同步器装置在很大程度上简化了换档变速器特别是手动操作的换档变速器的操作，但却因装备和维修这种装置而显著地增加了费用。