在用于车辆的传统单离合器同步齿轮系(single clutch synchromesh)传动系统中，需要在取消选定当前的齿轮且啮合新的 齿轮之前，通过操作离合器使传动系统与动力源(诸如发动机或电 动机)断开。如果在尝试啮合新的齿轮时没有断开动力源，同步齿 轮系就不能啮合新的齿轮，或者不得不冒着损坏传动系统并在传动 系统中产生转矩激增(torque spike)的风险被迫进入啮合状态。这 是因为，大多数情况下，发动机的转速与新的齿轮的转速并不匹配。 对于诸如具有传统变速箱并由发动机提供动力的机动车来说，选择 新的传动比通常需要0.5到1秒的时间来完成。所以，举例来说， 当选择较高档的齿轮时，在离合器将发动机与传动系统重新连接起 来之前，时间延迟允许发动机降低转速(由于其自身的惯性)以更 精密地与新齿轮的转速相匹配，从而降低了在再次接通动力源时出 现转矩激增的可能性。
设置一种瞬时传动系统，以便能够在连接动力源的情况下、在 分离当前齿轮之前选择新的齿轮。这些传动系统包括至少一个瞬时 齿轮选择机构，通常，该机构相对于与其相关的每个可转动地安装 的齿轮具有四种运行模式：
在两个转矩方向上都完全啮合(完全啮合)；
在两个转矩方向上都分离(空档)；
在前向转矩方向上啮合，而在相反的转矩方向上分离；
在前向转矩方向上分离，而在相反的转矩方向上啮合。
最后两种模式使非连续传动比变速箱能够在承载有负载且转矩 不中断的情况下立即增加或降低传动比。在某些实施例中，不需要 具有空档模式。
在实际上没有动力中断的情况下几乎瞬时地选择新的传动比的 传动系统中，例如WO 2004/099654、WO 2005/005868、WO 2005/005869、WO 2005/024261以及WO 2005/026570中描述的传动 系统，其内容结合于此以供参考，由于冲击齿轮的载荷可高达60kN， 当在特定换挡状态下啮合新的齿轮时，能够产生大的转矩激增。
转矩激增会使冲击波遍及传动系统，车辆中的乘客能听到和感 觉到。冲击波会使车内乘客感到不平稳驾驶，而且会导致传动部件 的磨损并可能导致部件失效。然而，由于对多挡位车型来说，在换 挡过程中没有驱动力损失，所以非常希望在车辆中使用这种类型的 传动系统。这使得车辆更有效率，由此需要更少的燃料并产生更少 的排放，同时，由于车辆在瞬时换挡过程中没有明显地减速，从而 提高了车辆的性能。
WO 2005/005868通过使用一种控制系统已经解决了转矩激增 的问题，该控制系统在换挡之前减小车辆离合器的压力，以至少部 分地吸收当新的齿轮啮合时由离合器的输入端和输出端的相对转动 产生的大的转矩激增。然而，即使本系统处于适当位置，由于选择 器组件与齿轮在啮合时碰撞的惯性，已知的瞬时传动系统也有噪音。 因此，这种系统不能满足低于可接受的噪音、振动和不平稳性 (Harshness)测试的限度。

因此，本发明旨在提供一种改进的传动系统和减轻至少上述问 题中的某些的齿轮选择方法。
根据本发明的一个方面，其提供了一种传动系统，包括第一轴、 可旋转地安装在该轴上的第一齿轮元件、设置成用以选择性地锁定 第一齿轮元件以使其随第一轴旋转的选择器组件，以及设置成用以 阻止第一齿轮元件与第一轴的锁定的阻尼系统(damping system)。
阻尼系统吸收由选择器组件锁定第一齿轮元件以使其随第一轴 旋转所产生的转矩激增中的大部分能量，其类似于减震器。
有利地，设置阻尼系统以便当第一齿轮元件被选择器组件锁定 而随第一轴旋转时，允许第一齿轮元件和选择器组件之间的空转。 发明人已发现选择器组件和第一齿轮元件之间的空转将噪音减小至 可接受的程度，换句话说，使得在正常使用过程中的汽车中听不到 该噪音。这是因为空转增加了在初始啮合之后选择器组件锁定第一 齿轮元件以使其随第一轴旋转所用的时间，从而缓和了该冲击。发 明人还认识到，WO 2005/005868中描述的传动系统中的离合器滑动 与齿轮元件的啮合处距离太远而不能产生效力，并且还在齿轮元件 被锁定以随第一轴旋转之后发生，而本发明的阻尼系统在啮合处或 临近啮合处而发生，并且设置用以在初始啮合已经发生之后但在第 一齿轮元件被锁定以随第一轴旋转之前阻止选择器组件与第一齿轮 元件的啮合。
有利地，设置选择器组件以可驱动地与第一齿轮元件啮合，并 且设置阻尼系统以便当第一齿轮元件被选择器组件可驱动地啮合 时，允许第一齿轮元件和选择器组件之间的相对转动。有利地，可 设置阻尼系统以便当第一齿轮元件被选择器组件可驱动地啮合时， 限制第一齿轮元件和选择器组件之间的空转程度。例如，可设置阻 尼系统以便当第一齿轮元件被选择器组件可驱动地啮合时，限制第 一齿轮元件和选择器组件之间的相对转动的程度。
有利地，阻尼系统可包括用于对抗第一齿轮元件和选择器组件 之间的空转的装置。例如，阻尼系统可包括用于对抗第一齿轮元件 和选择器组件之间的相对转动的装置，例如弹性装置。选择合适的 弹性装置(例如弹簧常数或回弹率)决定了选择器组件和第一齿轮 元件之间的相对转动被阻止的比率。弹性装置的使用通过吸收部分 所产生的力使第一齿轮元件和选择器组件的啮合变得和缓。用于对 抗第一齿轮元件和选择器组件之间的空转的装置可以包括刚性件。 刚性件使相对运动更快地停止，并且还延长了弹性装置的使用期限， 尤其是当使用橡胶或类似的可降解材料时。
有利地，可设置阻尼系统以在选择器组件与第一齿轮元件啮合 之后允许第一轴与第一齿轮元件和选择器组件中的至少一个之间的 空转。例如，可设置阻尼系统以在选择器组件与第一齿轮元件啮合 之后允许第一轴和第一齿轮元件的至少一部分之间的相对转动。另 外地或者替代地，可设置阻尼系统以在选择器组件啮合第一齿轮元 件之后允许第一轴和选择器组件的至少一部分之间的相对转动。有 利地，选择器组件可安装在第一轴上并设置成用以随之旋转。
有利地，第一齿轮元件和/或选择器组件可包括阻尼系统。
第一齿轮元件可包括设置成用以进行相对转动的第一和第二部 件。第一部件可旋转地安装在第一轴上，而第二部件可设置成用以 相对于第一部件进行有限的转动。第一部件可包括驱动结构，其能 被选择器组件选择性地啮合以驱动齿轮元件。第二部件可包括用于 与其它齿轮元件啮合的齿轮啮合装置。例如，齿轮啮合装置可以是 轮齿。有利地，可设置阻尼系统用以当选择器组件可驱动地与第一 部件啮合时允许选择器组件和齿轮元件的第二部件之间的空转。
齿轮选择器组件可包括设置成用以进行相对转动的第一和第二 部件。第一部件可被安装成随第一轴旋转，而第二部件可设置成用 以相对于第一部件进行有限的转动。第二部件可包括啮合件，以选 择性地啮合形成在第一齿轮元件上的驱动结构。有利地，可设置阻 尼系统用以当啮合件可驱动地与第一齿轮元件啮合时允许选择器组 件的第一部件和第一齿轮元件之间的空转。
有利地，第一齿轮元件和/或选择器组件可包括用于对抗其第一 和第二部件之间的相对转动的装置。优选地，第一齿轮元件和/或选 择器组件包括用于对抗其第一和第二部件之间的相对转动的弹性装 置。用于对抗第一和第二部件之间的相对转动的装置可包括刚性元 件，例如诸如钢珠的金属元件。优选地，弹性装置包括至少一块橡 胶或弹簧元件。有利地，可设置弹性装置以将第一和第二部件中的 至少一个偏压到空档位置。
有利地，阻尼系统可包括用于阻止第一齿轮元件与第一轴的锁 定的离合器装置。有利地，离合器装置可包括分别接合至第一齿轮 元件或选择器组件的第一部件的第一离合器件以及接合至第一齿轮 元件或选择器组件的第二部件的第二离合器件，其中，离合器装置 的第一和第二部件设置成用以当选择器组件锁定第一齿轮元件以使 其随第一轴旋转时进行相对转动。优选地，离合器装置包括多个第 一离合器件和多个第二离合器件。优选地，第一和第二离合器件交 替地设置。离合器装置可包括摩擦离合器，该摩擦离合器包括第一 和第二摩擦离合器件。
有利地，设置离合器装置用以当选择器组件锁定第一齿轮元件 以使其随第一轴旋转时滑动。滑动点这样设置：即当选择器组件与 第一齿轮元件啮合时，第一和第二离合器件之间具有相对转动。因 此，可以由离合器装置传递的转矩的适当值可根据齿轮元件的几何 形状以及在传动操作的过程中承受的负载而设定。例如，车辆的第 一档位中的齿轮元件的期望的可传递转矩的值将不同于第五档位中 的齿轮元件。
有利地，阻尼系统可包括用于根据第一齿轮元件和选择器组件 的相对转动位置而调节离合器装置压力的装置。有利地，可设置用 于根据第一齿轮元件和选择器组件的相对转动位置而调节离合器装 置压力的装置，以便当相对转动的角度增加时增加离合器压力(至 少在相对转动的部分范围)。这使得在选择器组件已经与第一齿轮元 件啮合之后，离合器装置可操作地限制相对转动。用于调节离合器 装置压力的装置可包括液压系统、弹性装置、凸轮表面的相互作用、 或者类似装置。例如，第一齿轮元件的第一和第二部件中的一个可 包括凸轮表面，设置该凸轮表面用以与凸轮件配合，从而使得凸轮 件和凸轮表面之间的相对转动被设置用以根据相对转动位置来增加 和/或减小离合器件上的负载。在初始啮合之后，就到了驱动转矩不 再引起离合器件之间的相对转动并且选择器组件锁定第一齿轮以使 其随第一轴转动的时间。优选地，凸轮表面呈波形。
有利地，阻尼系统可包括用于阻止第一齿轮元件与第一轴的锁 定的凸轮组件。凸轮组件可包括安装成用以随齿轮元件或选择器组 件的第一和第二部件中的一个转动的第一凸轮件，以及安装成用以 随齿轮元件或选择器组件的另一部件转动的第二凸轮件，其中，设 置凸轮组件用以通过第一和第二凸轮件的相互作用来阻止第一齿轮 元件与第一轴的锁定。每个凸轮件可以与其齿轮元件或选择器组件 的部分一体地形成，或者可以是接合至其齿轮元件或选择器组件的 相应部分的另一部件。如此设置从而使得齿轮元件或选择器组件的 第一和第二部件之间的相对转动被第一和第二凸轮表面的相互作用 抵制。有利地，第一和第二凸轮件可包括倾斜表面，设置这些倾斜 表面以便当凸轮表面相对于彼此转动时通过在彼此上滑动或滚动来 相互作用。
优选地，将第一凸轮件设置成相对于第二凸轮件进行有限的轴 向运动。例如，第一凸轮件可以是位于齿轮元件的第一和第二部件 之间的独立的部件，该齿轮元件可根据第一和第二凸轮件的相对转 动位置轴向运动。凸轮装置可包括弹性装置，设置这些弹性装置用 以对抗第一和第二凸轮件之间增加的间距。阻尼率由凸轮表面的倾 斜度和弹性件的弹性来决定。
有利地，阻尼系统可以是液体阻尼系统，并且优选地是液压阻 尼系统。有利地，可设置液体阻尼系统以便当第一齿轮元件和选择 器组件之间的相对转动的角度增加时，阻尼液体对抗该相对转动并 由此吸收能量。例如，可设置液体阻尼系统从而使得增加第一齿轮 元件和选择器组件之间的相对转动的角度会增加液体压力，该液体 压力吸收能量并最终阻止此相对转动。有利地，液体阻尼系统可包 括当第一齿轮元件和选择器组件之间的相对转动的角度增加时使得 阻尼液体从压缩区域流出的装置。有利地，传动系统可包括外壳， 该外壳基本上环绕至少第一齿轮元件和选择器组件，并且包括诸如 润滑油的润滑液体。有利地，润滑液体可注入到液体阻尼系统中以 提供阻尼作用。有利地，可设置液体阻尼系统以使润滑液体回流到 壳体内。可替代地，阻尼液体的单独供应系统可供应至液体阻尼系 统，例如以闭路系统的方式。
有利地，液体阻尼系统可包括至少一个活塞装置，设置该活塞 装置以阻止第一齿轮元件随第一轴旋转的锁定。有利地，设置该活 塞装置或每个活塞装置以阻止第一齿轮元件在顺时针和逆时针方向 上随第一轴旋转的锁定。有利地，该活塞装置或每个活塞装置包括 活塞件，设置该活塞件以便当齿轮元件被选择器组件啮合时向液体 施加压力。有利地，液体阻尼系统可包括凹槽、通路、通道、孔或 当活塞件压缩活塞装置腔室内的阻尼液体时能够使阻尼液体绕过或 通过活塞件的类似装置。控制工作液体能够绕过活塞件的比率是决 定阻尼系统的阻尼效果的重要因素。有利地，液体阻尼系统可包括 使得阻尼液体从齿轮元件排出的出口。
有利地，可设置该活塞件或每个活塞件以沿着弯曲的路径移动。 路径可基本上是圆形，或基本上是圆弓形，并且可基本上与齿轮元 件的第一部件同轴地形成。优选地，设置该活塞件或每个活塞件以 沿着实际上驱动的(actuate)路径运动，该路径从起始位置到终点 位置对应着20至180度之间的角。有利地，液体阻尼系统可包括用 于控制注入到阻尼系统中的工作液体流量的阀门装置。有利地，可 设置该阀门装置以响应于该活塞件或每个活塞件的运动而关闭液体 入口。有利地，可设置液体阻尼系统以通过用工作液体重新填充装 置而使该活塞件或每个活塞件移动至起始位置。
有利地，液体阻尼系统可包括第一和第二活塞装置，其中，设 置第一活塞装置以阻止第一齿轮元件沿顺时针方向随第一轴旋转的 锁定，而设置第二活塞装置以阻止第一齿轮元件沿逆时针方向随第 一轴旋转的锁定。有利地，第一和第二活塞装置可分别包括第一和 第二活塞件，设置这些活塞件以便当选择器组件与形成在齿轮元件 上的驱动结构啮合时，由齿轮元件的第二部件驱动这些活塞件：当 转矩方向是沿顺时针方向时第一活塞件被驱动，而当转矩方向是沿 逆时针方向时第二活塞件被驱动。
液体阻尼系统可包括用于阻止第一齿轮元件随第一轴旋转的锁 定的容积式泵装置(positive displacement pump device)。例如，液 体阻尼系统可包括用于根据液压转换系统而锁定齿轮元件以使其随 轴旋转的回转泵装置(gerotor pump device)。
有利地，阻尼系统可包括用于阻止第一齿轮元件随第一轴旋转 的锁定的闭锁系统。闭锁系统可包括第一和第二闭锁件，设置这些 闭锁件以相互作用从而限制齿轮元件或选择器组件的第一和第二部 件之间的相对转动，并且包括用于控制阻尼率的装置。有利地，第 一和第二闭锁件中的至少一个可包括闭锁表面，设置该闭锁表面用 以根据第一和第二部件之间的相对转动位置来控制齿轮元件的第一 和第二部件之间的减速率。有利地，可设置闭锁件以便当相对转动 角增加时增加减速率。优选地，闭锁系统包括间歇工作轮系统 (Geneva wheel system)。
需要指出的是，除了设置在齿轮元件内以外，或者作为替代地， 离合器装置、凸轮组件、闭锁系统以及液体阻尼系统都可包括在选 择器组件内，以实现与它们被包括在第一齿轮元件内)时相似的阻 尼效果。同样，当阻尼系统包括在第一齿轮元件和选择器组件中时， 它们中的每一个都可包括阻尼系统的相同或不同的实施例以实现用 于该应用的想要的阻尼特性。
有利地，传动系统是瞬时传动系统。
设置选择器组件以根据下列运行模式选择性地锁定第一齿轮元 件以使其随第一轴旋转：锁定第一齿轮元件以便在顺时针和逆时针 方向上随第一轴旋转；锁定第一齿轮元件以使其在顺时针方向上随 第一轴旋转，而在逆时针方向上不锁定；锁定第一齿轮元件以便在 逆时针方向上随第一轴旋转，而在顺时针方向上不锁定。
优选地，设置齿轮选择器组件以相对于第一齿轮元件选择下列 运行模式：第一齿轮元件未被锁定成随第一轴在顺时针或逆时针方 向上旋转。
有利地，传动系统可包括可旋转地安装在第一轴上的第二齿轮 元件，其中，设置选择器组件以根据下列运行模式选择性地锁定第 二齿轮元件以使其随第一轴旋转：锁定第二齿轮元件以便在顺时针 和逆时针方向上随第一轴旋转；锁定第二齿轮元件以便在顺时针方 向上随第一轴旋转，而在逆时针方向上不锁定；锁定第二齿轮元件 以便在逆时针方向上随第一轴旋转，而在顺时针方向上不锁定。
优选地，设置选择器组件以相对于第二齿轮元件选择下列运行 模式：第二齿轮元件未被锁定成随第一轴在顺时针或逆时针方向上 旋转。
有利地，第二齿轮元件可包括用于阻止第二齿轮元件随第一轴 旋转的锁定的阻尼系统。
齿轮选择器组件包括第一和第二啮合件组、用于驱动第一啮合 件组的第一驱动件以及用于驱动第二啮合件组的第二驱动件。有利 地，传动系统可包括用于驱动第一啮合件组的第一驱动件装置和用 于驱动第二啮合件组的第二驱动件装置，以在模式间选择。有利地， 选择器组件可包括第一和第二驱动件构件、在第一驱动件和第一驱 动件构件之间的第一弹性可变形装置，以及在第二驱动件和第二驱 动件构件之间的第二弹性可变形装置。设置弹性装置以使啮合元件 的运动朝着未啮合的齿轮元件偏移。
有利地，传动系统可包括可旋转地安装在第一轴上的第三齿轮 元件和用于选择性地锁定第三齿轮元件以使其随第一轴旋转的第二 选择器组件。有利地，第二选择器组件可与这里所述的第一选择器 组件的任意构造类似。有利地，第三齿轮元件可包括与这里所述的 任意构造类似的阻尼系统。
有利地，传动系统可包括用于控制该选择器组件或每个选择器 组件的第一和第二驱动件的运行的控制系统。优选地，控制系统是 电子控制系统。例如，控制系统可包括被编程以控制选择器组件的 运行的处理装置。这能够通过合适的序列控制来防止传动系统锁定 的发生。
该选择器组件或每个选择器组件这样设置，从而当传递驱动力 时，第一和第二啮合件组中的一个可驱动地与啮合的齿轮元件啮合， 而另一啮合件组则处于空载状态下，并且该空载组是可移动的，以 便啮合新的齿轮元件。
对于至少具有第一和第二选择器组件的变速器，以及对于需要 至少两个选择器组件运行的换挡，可设置控制系统以在驱动另一选 择器组件啮合其新的齿轮元件之前，使空载的啮合件组从与当前啮 合的齿轮元件的啮合中移出。当在需要多个选择器组件运行的换挡 过程中发生转矩反向时，这是防止传动系统锁定的一个重要因素， 因为其将啮合件组从与当前齿轮元件的啮合中移出，否则如果发生 转矩反向，那么将锁定传动系统。例如，如果第二齿轮元件被锁定 成随可驱动地啮合第二齿轮元件的第二啮合件组在加速和减速方向 上旋转(完全啮合)，那么第一组处于空载状态。在第二选择器组件 啮合第三齿轮元件之前，控制系统驱动第一驱动件以将第一啮合件 组从与第二齿轮元件的啮合中移出。因此，第二齿轮元件不再完全 啮合，而是被锁定成仅在加速和减速方向中的一个方向上旋转，而 在另一个方向上不锁定。然后，控制系统驱动第二选择器组件以通 过互补的啮合件组选择第三齿轮元件(加速或减速方向以与转矩方 向相匹配)，同时第二齿轮元件仍然被第一齿轮选择器组件啮合，由 此执行瞬时换挡。如果在换挡过程中发生转矩反向，由于两个齿轮 元件都被锁定成在相同方向上旋转而在另一方向上不锁定，从而传 动系统没有锁定。
有利地，该选择器组件或每个选择器组件可这样设置，从而当 制动力被传递时，第一啮合件组可驱动地啮合已啮合的齿轮元件， 而第二啮合件组处于空载状态，并且当驱动力被传递时，第二啮合 件组可驱动地啮合已啮合的齿轮元件，而第二啮合件组则处于空载 状态。
有利地，设置第一齿轮选择器组件以将第一齿轮选择器组件的 空载啮合件组移动到与未啮合的齿轮元件的驱动啮合中，同时当前 齿轮仍被另一啮合件组啮合，以实现第一和第二齿轮元件之间的齿 轮变换。因此，设置第一齿轮选择器组件以选择性地锁定第一和第 二齿轮元件以使其同时(至少暂时地)随第一轴旋转。通常，这仅 在换挡过程中持续非常短的时间，因为当已经选择新的齿轮时，加 载的元件组变成空载，并且设置控制系统以使其与其齿轮元件脱离 并使其移动到与新的齿轮元件的啮合中。这就是瞬时换挡。
优选地，传动系统包括至少3个齿轮选择器组件。优选地，每 个齿轮选择器组件都与第一齿轮选择器组件相似。此传动系统中可 包括任何可行数量的齿轮选择器组件。通常，将设置每个齿轮选择 器组件以选择性地锁定两个齿轮元件以使其随轴旋转。典型地，每 个可旋转地安装的齿轮元件将形成在第一轴和第二轴之间传递驱动 力的齿轮系的一部分。优选地，传动系统包括3至20个齿轮系(汽 车倾向于具有4个到6个正反向的(plus reserve)齿轮系，而卡车 具有大约12个到20个正反向的齿轮系，)，更优选地，包括4至8 个齿轮系。例如，第一齿轮元件可以是第一齿轮系的一部分，第一 齿轮系包括固定至第二轴的第四齿轮。第二齿轮元件可以是第二齿 轮系的一部分，第二齿轮系包括固定至第二轴的第五齿轮，而第三 齿轮元件可以是第三齿轮系的一部分，第三齿轮系包括固定至第二 轴的第六齿轮。
有利地，每个可被选择器组件啮合的齿轮元件可包括与这里所 述的那些阻尼系统类似的阻尼系统。
根据本发明的另一方面，其提供了一种传动系统，包括第一和 第二旋转轴；以及用于将驱动力从一个轴传递至另一个轴的装置， 该装置包括第一和第二齿轮元件，每个齿轮元件均可旋转地安装在 第一轴上并具有形成在其上的驱动结构；用于在第一轴和第一齿轮 元件之间以及在第一轴和第二齿轮元件之间选择性地传递转矩的齿 轮选择器组件，所述选择器组件包括可与第一和第二齿轮啮合或从 此啮合中分离的第一和第二啮合件组；以及驱动件系统，其中，设 置齿轮选择器组件从而当传递驱动力时，第一和第二啮合件组中的 一组可驱动地啮合已啮合的齿轮元件，而另一啮合件组则处于空载 状态，并且驱动件系统包括用于控制第一啮合件组的运行的第一驱 动件装置和用于控制第二啮合件组的运行的第二驱动件装置，并且 设置驱动件系统以将空载的啮合件组移动到与未啮合的齿轮元件驱 动啮合，以实现齿轮变换，并且该传动系统进一步包括设置用以阻 止至少第一齿轮元件与第一轴的锁定的阻尼系统。
有利地，可设置阻尼系统以阻止第一和第二齿轮元件与第一轴 的锁定。有利地，可根据这里所述的任何构造来设置阻尼系统。
有利地，设置选择器组件从而当制动力被传递时，第一啮合件 组可驱动地啮合已啮合的齿轮元件，而第二啮合件组则处于空载状 态，并且当驱动力被传递时，第二啮合件组可驱动地啮合啮合的齿 轮元件，而第二啮合件组则处于空载状态。设置驱动组件以在不使 加载的啮合件组与已啮合的齿轮元件脱离的情况下朝着未啮合的齿 轮元件偏压加载的啮合件组，。
有利地，设置第一和第二啮合件组用以在使用中随第一轴旋转。 优选地，第一轴是输入轴，而第二轴是输出轴，并且驱动力从输入 轴传递至输出轴。
优选地，选择器组件这样设置，即当第一和第二啮合件组啮合 第一和第二齿轮元件中的一个时，当在加速和减速之间转换时，齿 隙(backlash)小于或等于4度。
优选地，第一和第二齿轮元件上的驱动结构分别包括第一和第 二卡爪组。例如，第一和第二卡爪组中的每个都包括分别均匀地分 布在第一和第二齿轮上的2至8个卡爪。优选地，第一和第二卡爪 中组的每个都包括2至4个卡爪，并且更优选地包括3个卡爪。
第一和第二啮合件组优选地包括2至8个构件，更优选地包括 2至4个构件，并且更优选地仍是包括3个构件。
有利地，第一轴可包括键槽，设置键槽从而使得第一和第二啮 合件组可沿着键槽轴向地滑动并且径向地限制啮合件组的位置。优 选地，键槽的横截面是T形、槽形以及楔形中的一个。
优选地，驱动组件包括至少一个弹性可变形装置，设置该装置 用以当啮合构件处于空载状态中时，将第一和第二啮合件组中的至 少一个移动至与第一和第二齿轮元件啮合。优选地，设置该弹性可 变形装置或每个弹性可变形装置以当啮合元件与齿轮元件可驱动地 啮合时，朝着第一和第二齿轮元件偏压第一和第二啮合件组中的至 少一个。
传动系统可进一步包括安装在第一轴上的第三和第四齿轮以及 第二选择器组件，以在第一和第二轴之间提供额外的传动比。
根据本发明的另一方面，其提供了一种用于传动系统的齿轮元 件，该齿轮元件包括设置用于相对于彼此旋转的第一和第二部件， 以及用于阻止相对转动的阻尼系统。
有利地，齿轮元件可与这里所述的两件式齿轮元件的任何构造 一致。
有利地，第一和第二部件中的一个包括设置用以被齿轮选择器 组件啮合的啮合结构，而另一部件包括用于啮合另一齿轮元件的装 置。例如，另一部件包括设置用以与另一齿轮元件啮合的轮齿，该 另一齿轮元件通常不是根据本发明的齿轮元件。
第一和第二部件中的至少一个基本上是呈环形的，或包括基本 上呈环形的部分，并且第一和第二部件优选地同轴设置。
有利地，阻尼系统可包括下面用于限制第一和第二部件之间可 实现的相对转动的角度的至少一个：闭锁装置、弹性装置、离合器 装置、凸轮组件，以及液体阻尼系统(优选地是液压阻尼系统)。
根据本发明的另一方面，其提供了一种用于传动系统的齿轮选 择器组件，设置该齿轮选择器组件以根据下列运行模式选择性地锁 定齿轮元件以使其随轴旋转：锁定齿轮元件以在顺时针和逆时针方 向上随轴旋转；锁定齿轮元件以在顺时针方向上随轴旋转，而在逆 时针方向上不锁定；锁定齿轮元件以在逆时针方向上随轴旋转，而 在顺时针方向上不锁定，其中，选择器组件包括设置用以阻止齿轮 元件随轴旋转的锁定的阻尼系统。
有利地，齿轮选择器组件可与这里所述的选择器组件的任何构 造一致。
有利地，设置第一和第二部件用以进行相对转动，并且设置第 一和第二啮合件组用以彼此独立地运动，以选择性地啮合齿轮元件， 其中，设置第一部件用以安装在轴上，而第二部件支撑第一和第二 啮合件组。第一和第二啮合件组可沿着第二部件轴向地移动。
附图说明
现在将参照附图仅以实例的方式描述本发明的一个实施例，其 中，相同的标号标示相同的部件，附图中：
图1是根据本发明的传动系统的总体布局的截面图；
图2a是示出了在齿轮(为了清楚起见，未示出齿)一侧上的卡 爪组的布置的示意图；
图2b至图2e示出了具有空转机构的齿轮；
图3是示出了选择机构与齿轮一侧上的卡爪的相互作用的示意 图；
图4是来自选择机构的啮合元件的透视图；
图5a至图5e以及图6图解地示出了选择机构的运行；
图7a至图17b示出了结合到齿轮中的可替代空转机构设计，该 齿轮可旋转地安装在输入轴和/或选择机构上。

图1示出了一种传动系统，包括输出轴1、输入轴3、以及设置 用于在输入轴3和输出轴1之间传递驱动力的第一、第二、第三、 第四、第五和第六齿轮系(或传动比)5、7、9、11、12、14(第一 档、第二档、第三档、第四档、第五档和第六档)。第一齿轮系5 包括通过轴承可旋转地安装在输入轴3上的第一齿轮13和固定至输 出轴1、且与第一齿轮13啮合的第二齿轮15。第二齿轮系7包括可 旋转地安装在输出轴3上的第三齿轮17和固定至输出轴1、且与第 三齿轮17啮合的第四齿轮19。第三齿轮系9包括可旋转地安装在 输入轴3上的第五齿轮21和固定至输出轴1、且与第五齿轮21啮 合的第六齿轮23。第四齿轮系11包括可旋转地安装在输入轴3上 的第七齿轮25和固定至输出轴1、且与第七齿轮25啮合的第八齿 轮27。第五齿轮系12包括可旋转地安装在输入轴3上的第九齿轮 16和固定至输出轴1、且与第九齿轮16啮合的第十齿轮18。第六 齿轮系14包括可旋转地安装在输入轴3上的第十一齿轮22和固定 至输出轴1、且与第七齿轮25啮合的第十二齿轮24。
第一、第二和第三选择机构29、31、33也安装在输入轴3上。 设置每个选择机构29、31、33以通过选择性地锁定可旋转地安装在 输入轴3上的齿轮元件以使其随输入轴3旋转而经由齿轮系在输入 轴3和输出轴1之间选择性地传递驱动力。设置第一选择机构29 以选择性地根据第一传动比锁定第一齿轮13并根据第二传动比锁 定第三齿轮17，以使其随输入轴3旋转。设置第二选择机构31以 选择性地根据第三传动比锁定第五齿轮21并根据第四传动比锁定 第七齿轮25，以使其随输入轴3旋转。设置第三选择机构31以选 择性地根据第五传动比锁定第九齿轮16并根据第六传动比锁定第 十一齿轮22，以使其随输入轴3旋转。
当齿轮被齿轮选择机构啮合时，其被锁定以随输入轴3旋转。 因此，对于第三齿轮系9，当第二齿轮选择机构31与第五齿轮21 啮合而第一和第三齿轮选择机构29，33处于空档时(没有齿轮啮 合)，驱动力经由第三齿轮系9在输入轴3和输出轴1之间传递。
每个选择机构29、31、33都是相似的，并且以相似的方式安 装在输入轴3上。现在，将描述第一齿轮选择机构29的结构以及其 选择性地啮合第一和第三齿轮13、17的方式。然而，总体结构和运 行原理可适用于第二和第三齿轮选择机构31、33及其各自的齿轮。
设置齿轮选择机构29以与位于第一和第三齿轮13、17上的驱 动结构20啮合。每个齿轮13、17上的驱动结构20都包括卡爪组。 在第五、第七、第九和第十一齿轮21、23、28、32上设置有类似的 驱动结构。
第一卡爪组20设置在第一齿轮13的一侧。卡爪优选地与第一 齿轮一体地形成，但这不是必要的。第一卡爪组20包括围绕齿轮端 面沿周向均匀分布的三个卡爪，即对应于一对卡爪的中心之间的角 大约为120°，(参见图2a和图3)。第二卡爪组20包括三个卡爪， 并且类似地设置在第三齿轮17的一侧上。使用三个卡爪是因为这种 布局提供了大的啮合窗(即卡爪之间的空间)来容纳啮合元件。大 的啮合窗为第一齿轮选择机构29在将驱动力传递给齿轮之前与齿 轮13、17完全啮合提供了更大的机会。如果第一齿轮选择机构29 在与齿轮部分啮合的情况下驱动齿轮，那么可能导致卡爪和/或第一 齿轮选择机构29的损坏。
第一和第三齿轮13、17间隔地安装在输入轴3上，并且这样 设置从而使包括第一和第二卡爪组的侧面彼此面对。
图2b-f示出了包括空转机构200的第一和第三齿轮13、17，设 置空转机构200以允许第一和第三齿轮13、17与输入轴3之间以及 /或与选择器组件21之间的有限相对转动。这样设置从而使此有限 相对转动缓和了新的齿轮13、17与选择机构29的啮合，从而将所 产生的噪音减小至可接受的程度。此相对转动有效地增加了用于锁 定齿轮13、17以使其随输入轴3旋转所需的时间，从而提供了更长 的时间段，以耗尽(dissipate)因碰撞而产生的能量。
第一和第三齿轮13、17包括外环形部202和内环形部204。内 部204与外部204同轴设置，并且设置该内部204以与外部进行有 限的相对转动。外部202包括形成在边缘部中的轮齿，设置该轮齿 以与固定至输出轴3的相应齿轮配合。内部202通过轴承可旋转地 安装在输入轴3上，并且其一个端面上包括卡爪20。
外部202包括环形凹槽206。位于凹槽206中的是至少一个弹 性装置208，并且优选地是多个弹性装置208，设置这些弹性装置以 对抗外部202和内部204之间的相对转动。弹性装置208优选地包 括一个或多个橡胶块，然而也可使用可替代的材料。优选地，使用 一组橡胶块。每个橡胶块在被阻止的第一和第二部件之间可具有不 同的弹性。例如，有些橡胶块可包括孔洞，以改变橡胶块的硬度。 在这种情况中的设置是：内齿轮部204可相对于外部202沿顺时针 和逆时针方向上转动大约340°的角度，但实际上弹性装置208的存 在将此相对转动限制到最大可能转动的一定比例。此相对转动被弹 性装置208阻止。因此当卡爪20与齿轮选择机构29啮合时，碰撞 引起外部202和内部204的相对转动，由此压缩弹性装置208。这 减小了碰撞噪音，从而使车辆的驾驶员听不到噪声，或者将噪音降 低至合适的程度。弹性装置208压缩直至到达其压缩极限而无法进 一步压缩为止。这可通过控制凹槽206的容积来改变，以达到想要 的弹性响应。在传动系统的运行过程中，弹性装置208将试图回复 到其在空档时的位置。
不使用橡胶块，弹性装置可包括一个或多个弹簧。同样，橡胶 块可包括金属架(例如钢架)或嵌入物，以增加硬度。
第五、第七、第九和第十一齿轮21、25、16、22与第一和第 三齿轮13、17的设置类似。然而，在有些传动系统中，并非所有的 可选齿轮中都包括空转机构200，因为对有些传动比/换挡状况(例 如在一些较高的挡位中)来说，所产生的转矩激增可能已经在可接 受的噪音、振动和不平稳性限度内。在这种情况下，非阻尼齿轮 (non-damped gear)可以是传统类型的齿轮。
第一齿轮选择机构29包括：轴套34，第一和第二啮合件组35、 36，以及驱动组件38。
第一齿轮选择机构29安装在输入轴3上处于第一和第三齿轮 13、17之间。第一和第二啮合件组35、36安装在轴套34上。第一 啮合件组35包括三个元件28，这三个元件围绕输入轴3均匀地分 布从而使其基座面向内，并且元件28的轴基本彼此平行并基本与输 入轴3平行。第二啮合件组36包括类似地围绕输入轴3设置的三个 元件30。设置啮合件组35、36以随着输入轴3旋转，但是能够响 应于驱动组件38的切换动作沿着轴套34轴向地滑动，并因此能够 沿着输入轴3滑动。为此，轴套34包括形成在其弯曲表面中的六个 键槽41，并且每个啮合元件28、30的基座中都具有互补结构 (complementary formation)。键槽41可具有基本呈T形的轮廓， 从而使元件径向和切向地(但不是轴向地)限制在键槽41内(参见 图2)。可替代地，键槽41可具有槽形或楔形的轮廓以径向地限制 元件。
优选地，将元件构造成靠近输入轴3，以防止由于加载区域大 的径向距离而引起的明显的悬臂效果，从而降低结构破坏(structural failure)的可能性。
啮合件组35、36这样设置，从而使特定组的元件交错地位于键 槽41内，并且组35、36可沿着轴套34滑动。每组中的啮合元件都 通过环形件100彼此刚性地连接并作为一个单元移动。每个组35、 36可独立于另一组移动。环形件100具有形成在其外弯曲表面中的 围绕整个环形件延伸的凹槽102。第一啮合件组35中的啮合元件28 优选地与其环形件100一体形成，尽管这不是必须的。啮合元件28 围绕环形件100均匀分布。第二啮合件组36包括三个元件30，这 三个元件由第二环形件100保持在类似的装配布局中。当第一和第 二啮合件组35、36之间有相对运动时，第一啮合件组35的环形件 100越过第二啮合件组36，并且第二啮合件组36的环形件100滑过 第一啮合件组35。
第一啮合件组35中的每个啮合元件28均具有第一端28a和第 二端28b，设置该第一端以与附设在第一齿轮13上的第一卡爪组 20啮合，设置该第二端以与第三齿轮17上的第二卡爪组20啮合。 第一和第二端28a、28b通常具有相同的构造，但是在相对的方向 上，例如设置第一端28a以在第一齿轮13的减速(反向转矩方向) 过程中啮合第一卡爪组20，而设置第二端28b以在第三齿轮17的 加速(前向转矩方向)过程中啮合第二卡爪组20。第二啮合件组36 中的每个啮合元件30均类似地设置，除了设置第一端30a以在第二 齿轮15的加速过程中啮合第一卡爪组20，而设置第二端30b以在 第三齿轮17的减速过程中啮合第二卡爪组20。
当第一和第二啮合件组35、36都与齿轮啮合时，不管齿轮是在 加速还是减速，驱动力都在输入轴3和输出轴1之间传递。
每个啮合元件的第一和第二端28a、30a、28b、30b都包括用 于啮合卡爪20的啮合面43、斜面45、端面42，并且可包括轴肩44 (在图4中图示性地示出)。端面42通过抵接齿轮的侧面来限制啮 合元件28、30的轴向运动。啮合面43可成一角度，以与卡爪20a 的侧面互补，从而当啮合元件28、30旋转到啮合状态时具有面对面 的接触以减少磨损。每个斜面45优选地螺旋地形成并远离端面42 倾斜。斜面45的倾斜角是这样的：即使得离端面42最远的斜面边 缘和端面42的平面之间的纵向距离比卡爪20的高度大。这确保了 当在啮合元件28、30与卡爪20之间具有使得斜面45朝着与卡爪 20啮合移动的相对转动时，传动系统不会锁定。卡爪20没有撞入 啮合元件28、30的侧面，而是啮合斜面45。随着卡爪20与啮合元 件28、30之间的进一步相对转动，卡爪20滑过斜面45，并且斜面 的螺旋面引起啮合元件28、30沿着输入轴3远离卡爪20径向地移 动，从而使得传动系统不会锁定。
齿轮选择机构这样布置，从而当选择新的齿轮时其内在地防止 传动系统锁定。
当第一和第二组35、36的啮合元件交错时，如图3所示，第 一啮合件组35的第一端28a的啮合面43邻近第二啮合件组36的第 一端30a的啮合面43。当第一和第二啮合件组35、36与齿轮完全 啮合时，卡爪20位于每对邻近的啮合面43之间。卡爪20和元件端 部的尺寸优选地是这样的：即当齿轮从加速移至减速时，加速元件 的啮合面43和减速元件的啮合面43之间的每个卡爪具有很小的移 动(反之亦然)以确保齿轮有很小或没有齿隙。
驱动组件38控制第一和第二啮合件组35、36的运动。组件38 包括第一和第二驱动件46、64以及第一和第二驱动件构件48、58。 第一和第二驱动件46、64是力发生器驱动件，并且优选地是电气系 统(例如，机电系统或电液系统)的一部分。第一和第二驱动件构 件48、58优选地是可独立控制的叉状物的形式。第一啮合件组35 的运动由第一驱动件构件48的运动控制，第一驱动件构件由第一驱 动件46控制。第二啮合件组36的运动由第二驱动件构件58的运动 控制，第二驱动件构件由第二驱动件64控制。因此，第一和第二啮 合件组彼此完全独立地移动，这与已知的系统(例如WO 2004/099654的系统)不一样，该系统仅具有一个用来控制两个啮合 件组的驱动的驱动件。对于已知的系统，啮合件组能够彼此相对运 动，然而，由于只有一个用于驱动运动的驱动件，每个啮合件组的 驱动是相互依赖的。
每个驱动件构件48、58被设置成围绕其相应的啮合件组的凹槽 102延伸大约180度，并包括位于凹槽102内的半环形部件。每个 啮合件组35、36可相对于其相应的驱动件构件48、58旋转，并由 驱动件构件48、58对环形件100施力而使其沿着输入轴3轴向地运 动。
可选地，驱动组件38可包括诸如螺旋弹簧(未示出)的弹性装 置。设置弹簧以便当第一和第二啮合件组与齿轮可驱动地啮合而不 能移动时偏压该第一和第二啮合件组以沿轴向移动。例如，弹簧可 设置在第一驱动件46和第一驱动件构件48之间，或设置在第一驱 动件构件48和第一啮合件组35、36之间。
第一和第二驱动件46、64的运行(以及由此第一和第二啮合件 组的运动)由传动控制单元控制。传动控制单元可包括用于确定传 动系统中的选择机构29、31、33的运行状况的传感器。典型地，这 些传感器监控驱动件构件48、58的位置，并由此监控啮合件组的位 置，例如其是否与齿轮啮合。传感器可包括在驱动件46、64内，并 且可以是(例如)霍尔效应型传感器。
传动控制单元优选地是由处理器驱动的电子逻辑控制系统的形 式，其驱动设置用以控制第一和第二驱动件48、64的运行并由此控 制第一和第二啮合件组35、36的运行的软件。通常设置序列程序 (sequence programming)以在控制传动系统中的转矩方向的同时控 制齿轮选择机构29、31、33的运动，从而使其防止冲突换档的发生。 通过使用第一和第二驱动件46、64能够完全独立地控制第一和第二 啮合件组35、36的驱动，其具有这样的优点：可独立地控制由每个 驱动件施加的偏压力的大小和施加时间。这意味着即使在较低的齿 轮转速下，啮合件组35、36也不会突然与其所啮合的齿轮脱离，从 而没有驱动力的损失。
现在将参考图5a至5e以及图6来描述第一齿轮选择机构29 的运行，为了清楚起见，图5a至5e以及图6仅通过每组中的一个 元件的相对位置来图示性地示出第一和第二元件组35、36的运动。
图5a示出了空档位置中的第一和第二啮合件组35、36，换句 话说，没有任何一个啮合件组与齿轮啮合。图5b示出了在第一和第 二驱动件46、64响应输入装置94的换挡请求而动作时，第一和第 二啮合件组正在进入与第一齿轮13的啮合状态。优选地，打开离合 器用于第一换挡。
图5c示出了当第一齿轮13完全啮合时的状态，即啮合元件28、 30和第一组卡爪20交错时的状况。第一和第二驱动件46、64这样 设置，从而使得驱动件构件48、58将第一和第二啮合件组35、36 保持在与第一齿轮13的啮合状态中。因此，当减速时，驱动力经由 第一啮合件组35通过第一齿轮13传递至输入轴3，而当加速时驱 动力经由第二啮合件组36传递。
使用第一齿轮系5加速(第一齿轮13沿着图5c中的箭头B的 方向旋转)的同时，第一啮合件组35的啮合元件的啮合面43没有 加载，而第二元件组36的啮合元件的啮合面43加载。当使用者、 或发动机控制单元希望啮合第二齿轮系7时，输入信号从输入装置 或发动机控制单元发送至处理器。处理器指示传动控制单元驱动第 一驱动件46以驱动第一驱动件构件48，这导致第一啮合件组35的 啮合元件28沿着轴套34中的键槽41轴向滑动，从而使第一啮合件 组35与第一齿轮13脱离(参见图5d)。
起动第二驱动件64以使第二驱动件构件58移动，由此使第二 啮合件组36朝着第三齿轮17移动。然而，由于第二啮合件组36 被加载(即，正在驱动第一齿轮13)，其不能与第一齿轮13脱离， 并且第二啮合件组36保持静止，通过第二驱动件64偏压第二啮合 件组36使之朝着第三齿轮17移动。
当第一啮合件组35沿着输入轴3轴向滑动时，啮合面43啮合 第二卡爪组20(参见图5e)。在这一阶段，空转装置200的内部204 相对于外部202移动并压缩弹性装置208，从而吸收部分冲击并极 大地减小了齿轮选择时产生的噪音。当弹性装置208在此负载下达 到其压缩极限时，相对转动被阻止，并且啮合元件28沿着图5e中 的箭头C的方向驱动第三齿轮17的外部206，其中，驱动力经由第 二齿轮系7在输入轴3和输出轴1之间传递。当该状况发生时，第 二啮合件组36被停止加载，故能自由地与第一卡爪组20脱离。由 于第二啮合件组36被第二驱动件64偏压，所以其沿着轴套34中的 键槽41轴向滑动，从而完成第一齿轮13与输入轴3的脱离。第二 啮合件组36沿着键槽41滑动，直至其与第三齿轮17啮合，从而完 成了第三齿轮17与输入轴3的啮合(参见图6)。
由于第二齿轮系7在第一齿轮系5脱离之前啮合，该选择齿轮 系的方法基本消除了转矩中断，，因此暂时地，第一和第二齿轮系5、 7同时啮合并锁定以随输入轴3旋转，直至新啮合的齿轮超速传动 (overdrive)原来的齿轮。
当齿轮被第一和第二啮合件组35、36啮合时，可以使用在两种 状况之间切换时有非常小的齿隙产生的齿轮对来加速和减速。从加 速状态转换到减速状态时，当卡爪从加速啮合元件的啮合面43移至 减速啮合元件的啮合面43时，齿隙产生空转，反之亦然。传统的卡 爪型传动系统具有大约30度的齿隙。根据本发明的用于车辆的典型 传动系统具有小于4度的齿隙。
通过将换挡过程啮合元件与卡爪之间所需的间隙(即卡爪和下 一个啮合元件之间的间隙(参见图5b中的尺寸′A′))减到最小而减 小齿隙。卡爪和下一个啮合元件之间的间隙在0.03mm至0.5mm 的范围内，并且典型地小于0.2mm。齿隙还是保持角(retention angle)(即啮合面43的角，其与卡爪20a的啮合面上的底切的角相 同)的函数。保持角对卡爪和啮合面43之间是否有相对运动产生影 响。保持角越小，产生的齿隙越小。保持角典型地在2.5至15度之 间。
减速时，通过类似的过程实现从第二齿轮系7向第一齿轮系5 的转换。
减速时，在第二齿轮系7中，第一元件组35的元件的啮合面 43没有加载，而第二元件组36的元件的啮合面43加载。当使用者、 或发动机控制单元希望啮合第一齿轮系5时，信号从输入装置或发 动机控制单元发送至处理器。处理器指示传动控制单元驱动第一驱 动件46以轴向移动第一驱动件构件48，从而使得第一啮合件组35 沿着第一齿轮13的方向在键槽41内沿输入轴3轴向滑动，从而使 第一啮合件组35与第三齿轮17分离。
传动控制系统起动第二驱动件64，然而，由于第二啮合件组36 被加载(即其与第三齿轮17上的卡爪20可驱动地啮合)，所以其保 持静止，但是被朝着第一齿轮13推动。
由于第一啮合件组35在键槽41中轴向滑动并且与第一齿轮13 上的卡爪20啮合。在这一阶段，空转装置200的内部204相对于外 部202移动并压缩弹性装置208，从而吸收部分冲击并极大地减小 了因齿轮选择而产生的噪音。当弹性装置208在此负载下达到其压 缩极限时，第一啮合件组35驱动第一齿轮13的外部206，从而使 能量通过第一齿轮系5在输入轴3和输出轴1之间传递。当发生这 种情况下时，第二啮合件组36被停止加载，并且第二驱动件64的 偏压导致第二啮合件组朝向第一齿轮13在键槽41内沿着输入轴3 轴向滑动，从而完成第三齿轮17的分离。第二啮合件组36在键槽 41内沿着输入轴3继续滑动，直到其与第一齿轮13啮合为止，从 而完成第一齿轮13与输入轴3的啮合。
调低速挡(kick-down shift)时，即从较高档位的齿轮系换挡至 较低档位的齿轮系，但是在这种情况下发生加速，例如当车辆正在 爬坡且驾驶员选择较低档位来加速爬坡时，需要短暂的转矩中断以 允许驱动元件组在换挡之前分离。
对于安装在输入轴3上的任意数量的选择机构，都可以重复上 述设置。同样，选择器组件以及可旋转地安装的齿轮可以安装在输 出轴上，而固定安装的齿轮可以安装在输入轴上。
对于技术人员来说将显而易见的是，在本发明的范围内可对上 述实施例进行修改。例如，选择机构29、31、33和空转机构200 可安装在输出轴1上，或者部分选择机构和空转机构可安装在两个 轴上，例如在可替代的设置中(参见WO 2006/095140)。不使用图 2b至图2e所示的空转机构200，传动系统可替代地包括下述用于至 少一个齿轮13、17、21、25、16、22的空转机构300、400、500、 600、700、800、900、1000、1200、1300(参见图7a至图7b)中 的任一个。在相同的传动系统中，不同的齿轮13、17、21、25、16、 22可包括不同的空转机构，例如第一齿轮13可包括空转机构300， 而第三齿轮17可包括空转机构800。
另外地，或者作为包括在部分或所有齿轮13、17、21、25、16、 22中的空转机构200；300；400；500；600；700；800；900；1000； 1200；1300的替代方案，传动系统的一个或多个选择器组件29、31、 33中可包括第十三个空转机构1100(参见下文)。
第二空转机构300包括：具有轮齿和凹槽306的外齿轮部302； 与外部302同轴布置的内齿轮部304，所述内部304具有形成在端 面上的卡爪20；弹性装置308，例如设置在凹槽302内的一块或多 块橡胶或弹簧元件，设置该弹性装置以对抗外部302和内部304之 间的相对转动；以及用于保持内部304和外部302的轴向位置的弹 性挡圈311。该设置是这样的：即外部302可沿顺时针和逆时针方 向相对于内部304移动大约170°的角，从而压缩闭锁件(blocking member)309之间的弹性装置308。然而，实际上，弹性装置308 将齿轮部件302、304之间的相对转动限制在完全运动程度的一定比 例。第二空转机构300的工作原理与图2b至图2e的实施例的工作 原理类似。主要的不同点是能够实现的相对转动的程度。
图8a至图8c示出了第三空转机构400，其包括：具有轮齿和 凹槽406的外齿轮部402；包括形成在其端面上的卡爪20的内齿轮 部404；橡胶环形式的弹性装置408，其在限制件409之间是可压缩 的，并且其内部包括用作加强元件的一组钢珠410；以及用于保持 齿轮部件402、404的轴向位置的弹性挡圈411。本实施例的运行与 图2b至图2e的实施例的运行非常类似，主要的差别在于弹性的不 同，即弹性装置408包括用作加强元件的钢珠以协助阻止啮合过程 中施加的负载，这是非常重要的，尤其是对于低速档齿轮来说。这 样布置，从而使初始冲击被环的弹性吸收，并且由于钢珠410的存 在，当橡胶被压缩时，弹性装置则变得更硬。因此，钢珠410将刚 度引入到弹性构件408中。钢珠410的数量和钢珠410的间距决定 引入到弹性构件408中的刚度的量。
这样布置，从而使相对转动可沿顺时针和逆时针方向进行。
图9a至图9d示出了第四空转机构500—轴向凸轮形式。第四 空转装置500包括具有轮齿、凹槽506和内花键装置516的外齿轮 部502。其还包括具有卡爪20和凸缘的内齿轮部504，该凸缘包括 波状凸轮表面512。空转机构500包括弹性装置508和具有外花键 514的中间齿轮部510，设置该外花键以与形成在外齿轮件502中的 内花键516配合，并将该中间齿轮部与外齿轮件装配在一起以随之 旋转。中间齿轮部510还包括与内齿轮部502的波状表面512配合 的互补波状表面。这样布置，从而使得当齿轮被选择机构29、31、 33啮合时，内齿轮部504和中间齿轮部510之间(以及由此与外齿 轮部502之间)具有相对转动。然而，此运动受到波状凸轮表面的 相互作用以及橡胶环508的弹性的阻止。当波状表面的顶点接合时， 内齿轮部504和中间齿轮部510之间的轴向距离增加，从而压缩橡 胶环508并朝着内齿轮部502偏压中间齿轮部510。如果啮合力足 够大，那么部件510，512可滑过彼此，从而使形成在相应凸轮表面 中的顶点至少一次地通过彼此，并降入到互补的槽(trough)中， 其中，内齿轮部504和中间齿轮部510之间的轴向距离由于橡胶环 508的弹性而减小。此相对转动吸收至少部分的齿轮啮合冲击。这 种设置是双向的。
在啮合新的齿轮的初始冲击之后，以及在内部504和外部502 之间的相对转动之后，凸轮表面达到传动条件的平衡，并且内部504 和外部502彼此转动。
图10a至图10d示出了第五空转机构600——有限的轴向凸轮 形式。第五空转机构600包括具有轮齿和凹槽606的外齿轮部602。 机构600还包括：具有卡爪20、凸缘612以及外花键614的内齿轮 部604；橡胶环形式的弹性装置608；中间部件610以及弹性挡圈 611。外齿轮部602包括内凸轮表面616，而中间部610包括互补的 凸轮表面618。凸轮表面618包括三个成形凸出部620，每个成形凸 出部具有多个面。可设定每个面的角度以提供想要的凸轮特性，该 特性决定引起内齿轮部604和外齿轮部602之间的相对运动所需要 的力的量。例如，外表面可比内表面更陡。
外齿轮部602的凸轮表面616包括三个凹槽部622，形成这三 个凹槽部以实现想要的凸轮特性。例如，凹槽部622的曲率可沿着 其长度改变。
中间齿轮部610包括与内齿轮部604的外花键614配合的内花 键624。
这样设置，从而使得当卡爪20被齿轮选择机构29、31、33啮 合时，内齿轮部604驱动中间齿轮部610围绕凸轮表面616运动。 当凸出部620爬至凹槽部622时，对内齿轮部604和外齿轮部602 之间的运动的阻力会发生变化。内齿轮部604和外齿轮部602之间 的相对运动吸收卡爪20上的选择机构的冲击。当中间部件610沿着 凸轮表面616运动时，其朝着凸缘612轴向移动，从而压缩弹性件 608。当驱动压力减小时，弹性件608使中间部件610返回至空档位 置。
在中间齿轮部610和外部602之间的相对转动过程中的某些时 刻，将达到平衡，于是，内部604和外部602将一起转动。如果初 始冲击力非常高，那么凸轮表面可越过彼此进入到下一个槽中。
图11a至图11d公开了第六空转机构700——自由运行凸轮形 式。第六空转机构700包括外齿轮部702和内齿轮部704。外齿轮 部702包括凹槽706和内花键装置716。空转机构700包括弹性挡 圈711和中间部件710，中间部件包括波状凸轮表面712、设置在凹 槽720内的四个钢珠以及外花键装置714。内部件704包括形成在 带凸缘的端面上的卡爪20。其还包括位于凸缘的与卡爪20相对的 侧面上的波状凸轮表面720。弹性装置708设置在中间部件710和 外齿轮部702之间。设置钢珠718以在设置在内齿轮部704的波状 凸轮表面720内的凹槽722中运行。
这样设置，从而当选择机构与卡爪20啮合时，内齿轮部704 和中间部件710的波状凸轮表面相互作用，以允许内部704和外部 702之间的一定量的相对转动。当凸轮表面712、720越过彼此时， 内部704和中间部件710之间的间隙改变。这压缩了弹性装置708。 确定弹性装置708的弹性部分地决定了内部702和外部704之间的 相对转动的阻力。
在中间齿轮部710和外部702之间的相对转动过程中的某些时 刻，将达到平衡，于是，内部704和外部702将一起转动。如果初 始冲击力非常高，那么凸轮表面可越过彼此进入到下一个槽中。
图12a至图12d示出了第七空转机构800——间歇工作轮形式。 第七空转机构800包括具有轮齿的外部802和具有卡爪20的内部 804。内部804设置在外部802的凹槽806中。内部804包括具有定 位件810的凸缘812，定位件平行于内部804的轴而设置。空转机 构包括基本呈I形的三个闭锁件808，闭锁件关于外部802均匀分 布并固定在适当位置，而且设置闭锁件以通过与定位件810相互作 用来限制内部804和外部802的相对转动。这样设计闭锁件808， 从而当定位件810与闭锁件808啮合时，它们沿着斜面814(该斜 面的角度给定位件810施加柔和的制动力)继续运动，直到它们最 终使内部804和外部802之间的相对转动停止。确定具有啮合面814 的斜面的角度决定了制动的速度。
当定位构件810的运动被阻止时，内部804和外部802一起转 动。设置复位弹簧816以将内齿轮部804和外齿轮部802偏压至空 档位置。
图13a至图13b示出了空转机构900的第八实施例——斜面驱 动离合器形式(ramp actuated clutch version)。空转机构900包括具 有轮齿的外部902和具有卡爪20的内部904。内部904包括具有波 状凸轮表面的凸缘912和外花键914。中间部件910临近内部904 而设置，并包括设置用以与外齿轮部902上的内花键装置917配合 的外花键装置914。中间部件910还包括设置用以与波状凸轮表面 912相互作用的波状凸轮表面915。中间部件910和外齿轮部902 之间是四个离合器片918、920。离合器片918包括设置用以与内花 键917配合的外花键装置919，离合器片920包括设置用以与内部 904的外花键914配合的内花键装置921。弹性挡圈911固定部件的 相对轴向位置。
这样设置，从而当选择机构29、31、33与卡爪20啮合时，波 状凸轮表面912、915相互作用以控制施加至离合器片918、920的 压力。当中间部件910与内部904的凸缘之间的间隙增大时，离合 器片上的压力增加，直到其锁定为止。确定凸轮表面的形状决定了 离合器的锁定压力。因此，当卡爪20被选择机构29，31，33啮合 时，内部904和外部902之间具有一定程度的相对转动，直到离合 器锁定为止。
如果转矩方向发生变化，就会有进一步的相对转动，只是沿相 反的方向。
图14a至图14d示出了第九空转机构1000——可卸离合器形式 (break out clutch version)。此机构1000也是与图13a至图13d的 离合器类似的离合器装置，然而，其不使用凸轮表面来决定施加至 离合器的压力，而是用弹性件1008对离合器片1018、1020预先施 加载荷，从而确定了滑动压力。因此，当卡爪20被选择机构29、 31、33啮合时，如果啮合力克服了滑动压力，那么内部1004和外 部1002之间就有相对转动。
可基于液压系统设置其它空转装置，其中，可设定或控制液压 力以允许齿轮的内部和外部之间预定量的相对转动，从而吸收啮合 时的冲击。图15a至图15b示出了该类型系统的一个示例，即第十 空转装置1200。图15a至图15b示出了回转泵(第十)实施例，其 包括接合至轴3的内转子1204、具有内成形面1207和外成形面1209 的浮动环1205，设置内成形面以容纳并配合内转子1204的轮廓， 设置外成形面以与齿轮的外部1202上的内轮廓1211配合。齿轮的 外部1202可旋转地安装在轴3上，并在与内转子1204同心的一个 侧面上设置有卡爪20。
轴3包括用于供应和排出来自阻尼装置的液压液的液压线路 1213，液压线路与液压控制回路1215连接。控制回路控制进入回转 泵和从回转泵排出的液压液的流量，其又决定了齿轮的外部1202 是否被锁定以随轴3旋转。当回路打开且液压液流过回转泵时，外 部1202相对于轴3旋转。当关闭回路从而使液体无法从回转泵流出 时，外部1202被锁定以随轴3旋转。
因此，当外部1202相对轴自由旋转时，选择机构29、31、33 可能与卡爪20啮合，从而产生柔和的啮合，并且可以关闭控制电路 1215以锁定外部1202使其随轴3旋转，从而通过产生液压锁和次 级锁来传递驱动力。
作为提供包括液压线路1213的封闭液压系统的替代方案，空转 装置1200可使用齿轮箱中的润滑油。供应线路可延伸到齿轮箱的油 箱和用于向空转装置1200供应润滑油的泵中。然后，润滑油可返回 至油箱。
图16a-c示出了第十一实施例，其包括由液压活塞操作的空转 机构1300。第十二空转机构1300包括外部1302和设置用于相对于 外部1302进行有限转动的内部1304。齿轮的外部1302包括设置用 以与安装在输出轴1上的另一齿轮的轮齿啮合的轮齿。内部1304 的一个侧面上包括设置用以被选择机构29、31、33中的一个啮合的 三个卡爪。
外齿轮部1302的一个侧面中形成有基本呈环形的凹槽1306。 附设在内齿轮部1304的与卡爪20相对的侧面上的基本呈肾形的驱 动件1308设置在凹槽1306中，并且设置该驱动件用于在顺时针方 向上沿着凹槽1306驱动第一活塞1312以及在逆时针方向上沿着凹 槽1306驱动第二活塞1312。活塞1312的运动由起始位置的抵接件 1315以及终点位置的往复阀1318和止动件1319限制，活塞1312 设置在沿着环形槽1306离起始位置大约180°的位置处。因此，第 一活塞1312可由驱动件1308驱动沿着凹槽1306在顺时针方向上经 过稍小于180°的角度。第二活塞1312可被驱动沿着凹槽1306在逆 时针方向上经过稍小于180°的角。每个活塞1312包括设置用于与 驱动件1308配合的基本呈U形的本体和突出的前端。
第一凹槽1306与外齿轮部1302同轴地设置。凹槽1306的侧 壁1317具有第一和第二底切部(undercut portion)1314。每个底切 部1314沿着凹槽1306的基本上一半的部分(大约135度)延伸， 并且其深度从靠近止动件1319的初始位置逐渐增加至距离抵接件 1315较近距离的最大深度。每个底切部1314提供液体通道，当第 一和第二活塞1312被沿着环形凹槽1306驱动时，该液体通道允许 润滑油从凹槽1306流出。润滑油可通过形成在驱动件1308中的孔 1310经由底切部1314从环绕凹槽1306排到齿轮周围。
齿轮通过衬套1303和第一供应环1322安装在输入轴3上。润 滑油经由安装在输入轴3上的第二供应环1317、沿着输入轴3的中 心轴形成在其中的轴向供应线路1313、以及至少一条径向供应线路 1320(图16b和16c示出了四个)供应至齿轮内部，径向供应线路 通过形成在衬套1303和第一供应环1322中的孔以及形成在齿轮的 外部1302中的出口1316将齿轮的内部与轴向供应线路1313连接。 第一供应环1322包括形成在其外表面中的环形槽，以使其能够连续 地向齿轮内部供应润滑油。
设置出口1316以沿顺时针和逆时针方向向环形槽1306的两侧 供应润滑油(参见图16b)。对凹槽1306的润滑油的供应由往复阀 1318控制。这样设置，从而使得在空载状态中，出口1316完全打 开且润滑油可供应至环形槽的两侧。当往复阀1318被其中一个活塞 1312加载时，往复阀1318关闭与加载活塞相同侧上的出口1316， 但是在相对侧上保持打开，从而润滑油仍可供应至凹槽1306的相对 侧。
在运行时，凹槽1306经由供应线路1313、1320以及出口1316 基本上充满了润滑油。当齿轮被齿轮选择器29，31，33中的一个选 择时，齿轮的内部1304上的卡爪20的啮合使得驱动件1308驱动其 中的一个活塞1312在由选择机构29、31、33施加的转矩方向上沿 着凹槽1306移动。当活塞1312沿着凹槽1306移动时，位于凹槽 1306的相应部分中的润滑油被加压，这导致往复阀1318关闭被压 缩侧的出口1316，但是仍允许润滑油流入凹槽1306的相对侧(空 载侧)。当活塞1312继续沿着凹槽1306移动时，润滑油开始经由底 切部1314流过活塞1312，并且能够通过驱动件中的孔1310排至周 围环境(通常是齿轮箱内部)。润滑油从底切部1314进入到凹槽1306 的基座和驱动件1308之间的间隙中，并进入到孔1310中。其吸收 了相当大部分的啮合能量，从而减小了噪音以及冲击的冲击波，从 而阻止了啮合。
当活塞312到达往复阀1318和止动构件1319时，活塞在凹槽 内的运动被阻止。此时，齿轮的内部1304被锁定以随外部1302旋 转，从而在输入轴3和输出轴1之间传递驱动力。
当转矩方向发生变化时，或者如果所施加的转矩变得比由润滑 油压力施加至活塞1312的转矩小时，润滑油可被泵吸到凹槽1306 中，以使活塞1312恢复至其靠近抵接件1315的起始位置。如果新 的转矩方向上的力足够大，那么驱动件1308将围绕凹槽1306移动 并配合另一活塞1312，并将其驱动到位于凹槽1306的另一半中的 油池内。这导致活塞1316以与上述方法相似的方法给润滑油加载。 因此，具有相似的阻尼作用。
因此，在顺时针和逆时针方向上都产生了阻尼。
可改变活塞1312的移动量以提供不同的阻尼效果，例如，该移 动可以沿着从10度延伸至180度的弓形路径进行。同样，在一些实 施例中，仅需使用单个活塞，例如，可从上述实施例中去除自由移 动的活塞1312，并且可由驱动件1308在凹槽1306内沿着凹槽移动 来提供活塞作用。可调节驱动件1308的大小和形状以在凹槽1306 内提供更紧的配合。在一些实施例中，可以包括与驱动件1308相似 的多个活塞元件，即将这些活塞元件固定至齿轮的内部1304。确切 的数量将取决于适于特定应用的阻尼效果。并且，另外地(或作为 替代)设置一个或多个底切部1314，活塞元件1308可具有至少一 个形成在其本体中的孔，以便当活塞元件1308压缩润滑油时，被加 压的润滑油能够通过活塞元件1308。孔的大小和形状是决定阻尼效 果的重要因素。
供油系统可以是闭路系统或开路系统。例如，开路系统可使用 齿轮箱润滑油，并包括用于将润滑油从齿轮箱的油箱泵吸至每个包 括空转机构的齿轮内部的系统。
图17a至17b示出了第十二空转机构1100。第十二空转机构 1100可包括在部分或所有齿轮选择机构29、31、33中。第十二空 转机构1100包括外部1102和内部1104。内部1104包括具有花键 内表面1108的轴套件1106，设置内表面上的花键以与形成在轴3 的外表面上的花键1110配合。因此，内部1104被锁定以随轴3旋 转。内部1104还包括从其外表面径向向外延伸的三个臂1112。向 外延伸的臂1112彼此间隔120度。在实践中，可以使用任何合适数 量的臂1112，例如，两个或多个臂。
外部1102包括外轴套件1114、从轴套件的内表面径向向内延 伸的三个臂1116、以及形成在外轴套件外表面以容纳啮合件组35、 36的键槽1141。向内延伸的臂1116彼此间隔120度。实践中，可 以使用任何合适数量的臂1116，例如，两个或多个臂。通常，臂1116 与向外延伸的臂1112的数量相同。
外部1102装配在内部1104上，从而使得向内延伸的臂1116和 向外延伸的臂1112相互交错，且其间具有间隙1118。这使得外部 1102和内部1104能够相对于彼此有限地转动。向内和向外延伸的 臂1116，1112之间的间隙1118至少部分地由弹性装置1120(例如 弹簧或橡胶块)填充。设置弹性装置1120以双向地阻尼并最终限制 外部1102和内部1104之间的相对运动。可将弹性装置1120设置成 具有不同的等级(例如不同的弹簧常数)，以在加速和减速方向上提 供不同量的弹性。
这样设置，从而当啮合件组35，36与齿轮上的卡爪20啮合时， 啮合力导致啮合元件35，36驱动外部1102相对于内部1104转动。 这引起啮合元件35，36和齿轮(以及轴3)之间的空转，并压缩部 分弹性装置1120，从而至少部分地吸收啮合中所产生的转矩激增。
可改变第十二空转机构1100，从而使其被构造和设置成按照上 述任意其它空转装置200、300、400、500、600、700、800、900、 1000、1200、1300的原理运行。换句话说，可以改变任何能够用于 齿轮的空转机构以应用于齿轮选择机构29、31、33。
可使用第十二空转机构1100来取代上述安装有齿轮的空转机 构200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1300 或附设于这些空转机构。
每个空转装置200、300、400、500、600、700、800、900、1000、 1100都可用润滑油润滑。
传动系统可以用于任何交通工具中，例如公路汽车、赛车、卡 车、摩托车、自行车、火车、有轨电车、长途汽车、诸如推土机和 挖掘机的泥土排除车辆、起重机、诸如气垫船和轮船的船只、包括 飞机和直升飞机的航空器、以及军用车辆。本系统也可以用于任何 具有第一和第二旋转体的机器，其中，驱动力将在不同速度和转矩 特性下从一个旋转体传递至另一个旋转体，例如将本系统用于运输 系统和包括车床、铣床的制造设备以及专用生产系统中。
由于基本消除了换挡过程中的驱动中断，因而瞬时型齿轮选择 机构的使用具有改进的性能、较低的燃料消耗和较低的排放。另外， 本系统的设计比传统的齿轮箱更紧凑，从而减轻了齿轮箱的重量。