具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步地说明。

一种集成副箱锁挡保护和后取力功能的变速器，集成了带互锁机构的解锁功能及后副箱气路通断功能，如图1和图1-1所示，包括变速器壳体1、后副箱气缸总成11(L、H、M分别代表三个气腔)、一个副箱拨叉轴2和多个 (例如三个)主箱拨叉轴3，所述副箱拨叉轴2和各主箱拨叉轴3依次平行设置在变速器壳体1内，且均与变速器壳体1上的孔间隙配合，可沿各自轴向方向在行程范围内移动，副箱拨叉轴2与主箱拨叉轴3受其他零件限制不能轴向转动，副箱拨叉轴2和各主箱拨叉轴3分别开设有副箱拨叉轴沟槽201 和主箱拨叉轴沟槽301，副箱拨叉轴沟槽201与各主箱拨叉轴沟槽301同向布置，副箱拨叉轴沟槽201的截面为短底边位于槽底的梯形，主箱拨叉轴沟槽 301截面的槽底部为矩形、上部两侧带倒角；互锁板502可在互锁板502平面的切向方向移动，还包括副箱锁挡保护机构5，用于行车时副箱挂挡过程中锁止主箱挂挡、停车取力时副箱挂挡过程中使得主箱可以挂挡；所述副箱锁挡保护机构5包括集成阀501、互锁板502和第一弹簧503；所述集成阀501固定连接在变速器壳体1上，其阀芯5011伸出阀体5013且与互锁板502的轴头5021同轴并接触；所述第一弹簧503及其两端的挡圈套设在互锁板502轴头5021上，靠近阀芯5011的第一挡圈5031通过第一卡簧5033限位在互锁板502轴头5021上，远离阀芯5011的第二挡圈5032被变速器壳体1上的隔墙101限位；互锁板502在第一弹簧503的作用下与副箱拨叉轴2或主箱拨叉轴3紧贴；互锁板502上设置有各拨叉轴对应的孔，所述副箱拨叉轴孔5022 与副箱拨叉轴2上的副箱拨叉轴沟槽201相匹配，所述三个主箱拨叉轴孔5023 分别与三个主箱拨叉轴3上的主箱拨叉轴沟槽301相匹配；所述隔墙101边缘开设有U型孔1011，所述互锁板502的轴头5021通过U型孔1011的开口端进入孔内，并与U型孔1011间隙配合；所述第二挡圈5032的外径大于U 型孔1011的孔径(即互锁板502的轴头5021与U型孔1011之间留有间隙，不接触)。互锁板502、第一卡簧5033、第一挡圈5031、第一弹簧503、第二挡圈5032可以组成小总成安装，以保证拆装的便利性。

如图2-1和图2-2所示，所述集成阀501包括阀盖5012、阀体5013、所述阀芯5011和第二弹簧5014；所述阀盖5012与阀体5013的一端通过螺栓连接，阀芯5011设置在阀体5013内；所述阀芯5011包括大端50111和小端50112，小端50112与阀盖5012之间设有第二弹簧5014，大端50111通过第二卡簧 5015限位于阀体5013上，以防止流转过程中阀芯5011脱出，大端50111的端部伸出阀体5013且在第二弹簧5014的作用下与互锁板502的轴头5021同轴并接触，所述大端50111的端部采用局部热处理，以提高硬度和强度；所述阀体5013上还设有法兰，法兰上设有安装孔，保证可通过螺钉连接使得集成阀501安装于其他零件上，阀体5013侧面与法兰的夹角处设有密封圈，保证集成阀501安装后与其他零件配合的密封性。所述大端50111上设有第一环台501111，所述小端50112上沿轴向(从大端50111向小端50112)依次设有第二环台501121、第三环台501122、第四环台501123、第五环台501124、第六环台501125，六个环台均与阀体5013内壁密封配合，阀体5013一侧开设有所述气路控制口Pi、所述排气口T1、所述进气口P、所述排气口T2，另一侧开设有所述工作口A和所述工作口B；气路控制口Pi与第一环台501111 和第二环台501121之间区域相对处连通，与其他口不连通；阀芯5013远离阀盖5012状态下，进气口P与工作口A通过第四环台501123和第五环台 501124之间的区域连通、与其他口不连通，工作口B与排气口T1通过第三环台501122和第四环台501123之间区域连通、与其他口不连通；阀芯5013靠近阀盖5012状态下，进气口P与工作口B通过第三环台501122和第四环台 501123之间的区域连通、与其他口不连通，工作口A与排气口T2通过第四环台501123和第五环台501124之间区域连通、与其他口不连通；所述阀盖5012 与阀体5013之间、各个环台与阀体5013之间均设有密封圈，其中，第一环台501111、第二环台501121、第三环台501122、第四环台501123、第五环台501124、第六环台501125分别与阀体5013之间设有1个、1个、2个、3 个、1个、1个密封圈(即第一环台501111上设有第一密封圈，第二环台501121 上设有第二密封圈，第三环台501122上设有第三密封圈和第四密封圈，第四环台501123上设有第五密封圈、第六密封圈和第七密封圈，第五环台501124 上设有第八密封圈，第六环台501125上设有第九密封圈)，第一环台501111 与阀体5013之间设有导向环5016，导向环5016的硬度大于密封圈，其对阀芯5011的导向支撑作用能够大大延长密封圈的使用寿命，避免因密封圈磨损过早失效而导致集成阀501漏气。所述阀芯5011的小端50112底部开设有弹簧安装孔50113，阀盖5012上设有凸台50121，第二弹簧5014套设于凸台50121 上，第二弹簧5014的一端与弹簧安装孔50113底部接触，另一端与阀盖5012 接触。

阀芯5011内部设置有气道a用于沟通第二弹簧5014所在气室和阀芯5011 大端50111与阀体5013形成的气室。通过阀芯5011的移动实现气路切换，当进气口P与工作口B连通，工作口A与排气口T2连通；当进气口P与工作口A连通，工作口B与排气口T1连通。

一种集成副箱锁挡保护和后取力功能的变速器气路系统，如图3-1a，包括控制气路；还包括上述的集成副箱锁挡保护和后取力功能的变速器；所述控制气路包括气源6、停车取力电磁阀7、预选阀8、行车取力电磁阀9、取力器气缸10、高低压切换阀12、离合器踏板电磁阀13、助力气缸14；所述气源6的出口分别与停车取力电磁阀7的进气口P、预选阀8的进气口P、行车取力电磁阀9的进气口P、集成阀501的进气口P连通；停车取力电磁阀7 的工作口A分别与所述后副箱气缸总成11的M腔进气口、高低压切换阀12 的气路控制口Pi1、集成阀501的气路控制口Pi连通；预选阀8的工作口A 与高低压切换阀12的气路控制口Pi2连通；行车取力电磁阀9的工作口A与取力器气缸10进气口连通；所述后副箱气缸总成11的H腔进气口与高低压切换阀12的工作口B连通，后副箱气缸总成11的L腔进气口与高低压切换阀12的工作口A连通；高低压切换阀12的进气口P与集成阀501的工作口B 连通；集成阀501工作口A与离合器踏板电磁阀13的进气口P连通；离合器踏板电磁阀13的工作口A与助力气缸14的进气口连通。如图3-1b，在第二弹簧5014的作用下，集成阀501的阀芯5011与互锁板502紧贴，使得阀芯 5011随着互锁板502的移动而移动。

当互锁板502的副箱拨叉轴孔5022与副箱拨叉轴2的副箱拨叉轴沟槽201 不对齐、三个主箱拨叉轴孔5023与主箱拨叉轴3的主箱拨叉轴沟槽301对齐时，互锁板502在副箱拨叉轴2的作用下，将第一弹簧503压缩。阀芯5011 在第二弹簧5014的作用下紧贴互锁板502，集成阀501的进气口P与工作口 B相连通，工作口A与排气口T2相连通；该状态下，主箱拨叉轴3的主箱拨叉轴沟槽301倒角位置与互锁板502的主箱拨叉轴孔5023匹配，因此主箱拨叉轴3不受互锁板502上主箱拨叉轴孔5023的强制约束，能够主箱拨叉轴沟槽301上的倒角脱离互锁板502的主箱拨叉轴孔5023的约束，在换挡力的作用下挂挡和摘挡。

当互锁板502的孔与任一主箱拨叉轴3的主箱拨叉轴沟槽301不对齐时，互锁板502在该主箱拨叉轴3的作用下，将第一弹簧503压缩。该状态下，阀芯5011在第二弹簧5014的作用下紧贴互锁板502移动，集成阀501的进气口P与工作口A相连通，工作口B与排气口T1相连通。

当所有主箱拨叉轴3的主箱拨叉轴沟槽301与互锁板502对齐时，高低挡切换时副箱拨叉轴2的副箱拨叉轴沟槽201需要越过互锁板502，该过程中，第一弹簧503克服第二弹簧5014的推力及零件之间的摩擦力推动互锁板502 向集成阀501方向移动，互锁板502进入各主箱拨叉轴沟槽301，主箱拨叉轴沟槽301底部矩形与互锁板502的主箱拨叉轴孔5023匹配，因此主箱拨叉轴 3被互锁板502的主箱拨叉轴孔5023约束不能挂挡；同时阀芯5011在第二弹簧5014的作用下紧贴互锁板502移动，从而使集成阀501的进气口P与工作口B相连通，工作口A与排气口T2相连通；当副箱拨叉轴2的副箱拨叉轴沟槽201越过互锁板502的副箱拨叉轴孔5022后，副箱拨叉轴孔5022与副箱拨叉轴沟槽201不对齐，如前所述，主箱能够自由挂挡和摘挡。此外，由于副箱拨叉轴沟槽201为梯形，因此副箱拨叉轴沟槽201越过互锁板502的副箱拨叉轴孔5022的过程中，不受互锁板的强制约束。

当所有拨叉轴沟槽都与互锁板502对齐时，集成阀501的气路控制口Pi 进气，压力空气进入阀芯5011大端50111与阀体5013形成的气室及弹簧腔气室，克服第一弹簧503的弹簧力推动阀芯5011及与之紧贴的互锁板502向远离集成阀501的方向移动，集成阀501的进气口P与工作口A相连通，工作口B与排气口T1相连通。使得主箱拨叉轴3的主箱拨叉轴沟槽301完全脱离主箱拨叉轴孔5023的约束，能够自由挂挡和摘挡。

该互锁结构三个主要工作位置对应变速器的四种主要工况。

1)工况Ⅰ：副箱低挡、主箱空挡

如图3-1a和图3-1b所示，副箱拨叉轴2的副箱拨叉轴沟槽201与互锁板502不对齐，所有主箱拨叉轴3的主箱拨叉轴沟槽301与互锁板502对齐，互锁板502在第一弹簧503与副箱拨叉轴2的共同作用下停留在该位置。集成阀501的阀芯5011在第二弹簧5014的作用下紧贴互锁板502，其阀芯5011 位置见图3-1c，此时进气口P与工作口B相连通，工作口A与排气口T2相连通。

2)工况Ⅱ：副箱低挡、主箱挂挡

如图3-2a和图3-2b所示，副箱拨叉轴2的副箱拨叉轴沟槽201与互锁板502不对齐，任一主箱拨叉轴3的主箱拨叉轴沟槽301与互锁板502不对齐，互锁板502在第一弹簧503与主箱拨叉轴3的共同作用下停留在该位置。集成阀501的阀芯5011在第二弹簧5014的作用下紧贴互锁板502，其阀芯 5011位置见图3-2c，此时进气口P与工作口A相连通，工作口B与排气口T1 相连通。

3)工况Ⅲ：行驶过程中副箱高低挡切换的锁挡保护

如图3-3a和图3-3b，副箱拨叉轴2的副箱拨叉轴沟槽201与互锁板502 对齐，所有主箱拨叉轴3的主箱拨叉轴沟槽301与互锁板502对齐，互锁板 502在第一弹簧503与副箱拨叉轴2的共同作用下停留在该位置。集成阀501 的阀芯5011在第二弹簧5014的作用下紧贴互锁板502。其阀芯5011位置见图3-3c，此时进气口P与工作口B相连通，工作口A与排气口T2相连通。

4)工况Ⅳ：停车取力

如图3-4a和图3-4b，副箱拨叉轴2的副箱拨叉轴沟槽201与互锁板502 对齐，任一主箱拨叉轴3的主箱拨叉轴沟槽301与互锁板502不对齐，集成阀501气路控制口Pi处于建立的状态，阀芯5011在气压作用下使互锁板502 紧靠在副箱拨叉轴2上。其阀芯5011位置见图3-2c，此时进气口P与工作口 A相连通，工作口B与排气口T1相连通。

上述的工况Ⅰ、工况Ⅱ、工况Ⅲ分别对应阀芯5011在集成阀501的位置Ⅰ图3-1c、位置Ⅱ图3-2c、位置Ⅲ图3-3c。集成阀501在位置1、位置Ⅲ时，进气口P与工作口B相连通，工作口A与排气口T2相连通。集成阀5011的位置Ⅱ时，进气口P与工作口A相连通，工作口B与排气口T1相连通。

主要工作过程如下：

1)副箱低挡时主箱正常挂挡(变速器从“副箱低挡、主箱空挡工况Ⅰ”到“副箱低挡、主箱挂挡工况Ⅱ”)。

主箱正常挂挡时，副箱一般为在挡状态。以副箱在低挡为例。如图3-1b 为副箱在低挡，主箱处于空挡的状态。该状态下互锁板502在副箱拨叉轴2 和第一弹簧503的共同作用下保持静止，集成阀501的阀芯5011在弹簧的作用下紧贴互锁板502。与该工况对应的集成阀501的阀芯5011位置如图3-1c，第三环台501122与第四环台501123之间的腔体与进气口P、工作口B相连通，通过第三环台的第四密封圈、第四环台的第七密封圈保证密封；第四环台 501123与第五环台501124之间的腔体与排气口T2、工作口A相连通，通过第四环台的第五密封圈、第五环台的第八密封圈保证密封。

此时与之相对应的气路系统如图3-1a：集成阀501上位工作、预选阀8 右位工作、离合器踏板电磁阀13左位工作、停车取力电磁阀7左位工作、行车取力电磁阀9左位工作。压缩空气通过预选阀8的右位进入高低挡切换阀 12的气路控制口Pi2，保证高低挡切换阀12处于左位工作。压缩空气通过集成阀501的上位、高低挡切换阀12左位进入副箱气缸总成的L腔。

踩下离合器踏板后并主箱挂挡，如图3-2a所示，离合器踏板电磁阀13 右位工作。互锁板502在任一主箱拨叉轴3的作用下向远离集成阀501的方向移动。集成阀501的阀芯5011在第二弹簧5014的作用下紧随互锁板502 向靠近互锁板502的方向移动，与该工况对应的集成阀501的阀芯5011位置如图3-2c。第三环台501122与第四环台501123之间的腔体与进气口T1、工作口B相连通，通过第三环台501122的第三密封圈、第四环台501123的第五密封圈保证密封；第四环台501123与第五环台501124之间的腔体与进气口P、工作口A相连通，通过第四环台的第五密封圈、第五环台的第八密封圈保证密封。

如图3-2a，压缩空气通过集成阀501下位、离合器踏板电磁阀13右位进入助力气缸14，保证挂挡过程的助力功能。此外，主箱挂挡后，集成阀501 在互锁板502的作用下一直处于下位，高低挡切换阀12进气口不会建立压力，因此预选阀8不论是在哪个位置工作，副箱气缸总成11高挡腔H或低挡腔L 都不会进气，从而保证了主箱在挡时，副箱不能挂挡。

2)副箱高低挡切换过程中的锁挡保护(工况Ⅲ)。

车辆低挡区行车过程中，向高挡切换时。操作过程如下：拨动预选阀8 开关使预选阀8处于左位工作，主箱摘挡到空挡停留1～2秒后，再主箱挂挡。

如图3-3a，拨动预选阀8开关后预选阀8左位工作，高低挡切换阀12的控制口Pi1和Pi2均无压力输入，因此在阀内弹簧作用下右位工作。如图3-3b，主箱摘挡到主箱挂挡的过程中，互锁板502在第一弹簧503的作用下落入主箱拨叉轴3的主箱拨叉轴沟槽301并受到副箱拨叉轴2的副箱拨叉轴沟槽201 的约束阻止其继续移动，而主箱拨叉轴3的主箱拨叉轴沟槽301底部矩形与互锁板502的主箱拨叉轴孔5023匹配，因此主箱拨叉轴3被互锁板502的孔约束不能挂挡。该过程中出现的副箱挂挡过程中主箱不能挂挡的情况就是该结构的“锁挡保护过程”。直到副箱拨叉轴2依靠副箱拨叉轴沟槽201克服第一弹簧503的作用力挂挡使得互锁板502脱离主箱拨叉轴沟槽301，主箱拨叉轴3的主箱拨叉轴沟槽301倒角位置与互锁板502的主箱拨叉轴孔5023匹配，因此主箱拨叉轴3不受互锁板502上主箱拨叉轴孔5023的强制约束，能够依靠主箱拨叉轴301上的倒角脱离互锁板502的主箱拨叉轴孔5023的约束，在换挡力的作用下挂挡和摘挡。锁挡保护过程中，互锁板502在第一弹簧503 的作用下克服第二弹簧5014的弹簧力推动集成阀501的阀芯5011，使得集成阀501在上位工作，进气口P与工作口B相连通，工作口A与排气口T2相连通。

此时与之相对应的气路系统(图3-3a所示)上：压缩空气通过集成阀501 上位、高低挡切换阀12右位进入副箱气缸总成的H腔，副箱拨叉轴2向远离副箱气缸的位置移动，互锁板502落入副箱拨叉轴2的副箱拨叉轴沟槽201，同时在主箱拨叉轴3的主箱拨叉轴沟槽301中落入的更深。此时，主箱拨叉轴沟槽301底部矩形与互锁板502的主箱拨叉轴孔5023匹配，因此主箱拨叉轴3受互锁板502的主箱拨叉轴孔5023约束而不能轴向移动，主箱不能挂挡。与该工况对应的集成阀501的阀芯5011位置如图3-3c。第三环台501122与第四环台501123之间的腔体与进气口P、工作口B相连通，并通过第三环台 501122的第三密封圈、第四环台501123的第六密封圈保证密封；第四环台 501123与第五环台501124之间的腔体与排气口T2、工作口A相连通，并通过第四环台501122的第六密封圈、第五环台501125的第八密封圈保证密封。该结构保证了副箱挂挡过程中主箱不能抢挡，实现了高低档切换过程中的锁档保护。

3)停车取力(工况Ⅳ)。

停车取力操作过程如下，先确保变速器在副箱低挡、主箱空挡的状态下，打开行车取力开关、停车取力开关，再主箱挂挡。

变速器副箱低挡、主箱空挡时，如前“副箱低挡时主箱正常挂挡”所述，预选阀8右位工作、集成阀501处于上位工作。打开行车取力开关、停车取力开关，行车取力电磁阀9、停车取力电磁阀7都处于右位工作。

如图3-4a，与该工况对应的气路系统上：压缩空气通过停车取力电磁阀 7进入集成阀501的气路控制口Pi，使得集成阀501的阀芯5011推动互锁板 502克服第一弹簧503的作用力向远离集成阀501的方向移动，直到互锁板 502被副箱拨叉轴2或任一主箱拨叉轴3约束后停止继续移动。与该工况对应的集成阀501的阀芯5011位置如图3-2c。第三环台501122与第四环台501123 之间的腔体与进气口T1、工作口B相连通，并通过第三环台501122的第三密封圈、第四环台501123的第五密封圈保证密封；第四环台501123与第五环台501124之间的腔体与进气口P、工作口A相连通，并通过第四环台501123 的第五密封圈、第五环台501125的第八密封圈保证密封。因此，集成阀501 下位工作。

如图3-4a，该工况下互锁板502受阀芯5011的推力和副箱拨叉轴2的约束，故而即便互锁板502与各拨叉轴沟槽对齐，也不落入各拨叉轴沟槽。主箱可自由挂挡、摘挡。并且踩离合挂挡时，压缩空气通过集成阀501下位、离合器踏板电磁阀13右位进入助力气缸14助力主箱挂挡和摘挡，从而实现了停车取力。

4)低挡取力保护功能

如图3-4a，低挡取力工作时，预选阀8右位工作，停车取力电磁阀7右位工作。压缩空气通过预选阀8右位到高低挡切换阀12的气路控制口Pi2，通过停车取力电磁阀7右位到到高低挡切换阀12的气路控制口Pi1，从而确保高低挡切换阀12在左位工作，使得压缩空气通过集成阀501上位、高低挡切换阀12左位到副箱气缸总成的L腔畅通。即便因误操作拨动预选阀8开关使得预选阀8左位工作，高低挡切换阀12的气路控制口Pi1仍可确保高低挡切换阀12左位工作。

从气路系统上通过带有两个控制口的高低挡切换阀12，保证低挡取力过程中，变速器无法进入高挡区。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。