专利名称：变速装置的制作方法
技术领域：
目前已知用作汽车变速装置的为不使用液力变矩器(torque converter)的机械自动变 速装置。在这些机械式自动变速装置中，手动变速的变速装置中的操作(齿轮的选择和换档) 和离合器的咬合及脱离操作由一个执行器(actuator)执行，由此实现不需液力变矩器的自动 齿轮切换。该变速装置包括一个能在换档方向(shifting direction)和选择方向(select direction) 上以滑动和转动方式移动的换档轴(shift shaft),排列于换档方向上的多个换档支架(shift lug/shift bracket),及分别连接于换档支架和换档叉(shift fork)的换档横杆(shift rail/shift rod)。 进而， 一个形如棘爪状(pawl sh叩e)的换档构件(shift member)以向外突出的方式位于换档轴 上，及一对爪部分(clawportion)以在换档方向上相互隔开的方式分别位于每个换档支架上。 并且，换档轴由机械式自动变速装置中的执行器移动，由此换档支架的爪部分被选择性地 在换档方向上由换档构件移动，从而使换档叉被选择性地移动。
进而，在机械式自动变速装置中，形成了一种具有双离合器的双离合器型自动变速 装置。在该双离合器型自动变速装置中，在一个齿轮通过一个离合器被咬合的状态下，一 个目标齿轮通过另一个离合器被咬合，且当目标齿轮的转速变得与通过所述一个离合器咬 合的齿轮的转速同步时，所述一个离合器被脱离，由此在齿轮切换过程中不会出现齿轮的 空档状态，且实现了一种当齿轮切换时不会产生功率流(power flow)的中断的齿轮切换 方式。
以此方式，在双离合器型自动变速装置中，由于在齿轮切换时两个齿轮的换档操作是依次进行的，换档构件的移动变得复杂，且因此引起对换档时间过长的担心。为解决这 个问题，提出了一个机械式自动变速装置:其中位于每个换档支架上的一对齿部件之间的 空隙沿换档方向上伸展，从而对一个处于空档位置的目标齿轮，可只通过将换档构件从位 于处于换档状态下的换档支架上的一对齿部件之间沿选择方向移动而使换档构件能够进 入位于换档支架上的这对爪部分之间，由此简化了换档构件的移动(参见JP-A-2001-304411
号专利)。
然而，在JP-A-2001-304411号专利中，为了在换档构件被移向选择方向时使换档构 件进入这对爪部分之间，这对爪部分必须以这对爪部分之间的间隔伸展得相对较宽的方式 被安置。因而，当一个齿轮被咬合时，换档构件由其空档位置移向与齿部件邻接的距离变 得相对较长，从而引起对不能获得较快换档的担心。
Pl二FXcosa =TXcosa /L2…(1)
在等式(l)中，当距离L2基本为常数而与角a无关时，我们发现，当角a在0度—90 度的范围内增大，分力Pl将减小。因而，当这对爪部分73之间的间隙如JP-A-2001-304411 号专利中那样增大时，朝换档方向推动爪部分73的力将减小，并因此，要在换档方向上 高效地移动换档支架72将变得困难。
发明内容
因此，本发明的目的之一为提供一个能通过简化换档构件的移动、同时基本不扩宽 位于换档支架上的这对爪部分之间的间隙而实现快速并高效的齿轮切换的变速装置。
为达此目的，根据本发明，提供的变速装置，包括 适用于在换档方向和选择方向上被移动的换档构件； 具有在换档方向上相互分离的一对爪部分的换档支架；及 通过换档横杆连接于换档支架的换档叉，其中
换档构件由执行器移动而将一个爪部分在换档方向上推动，由此选择性地在换档方 向上移动换档支架，从而使换档叉通过换档横杆执行档位变换操作，及 这对爪部分以在选择方向上相互偏离的方式被安置。
多个换档支架可排列于选择方向上，且多个换档叉可分别连接于多个换档支架。 该变速装置，还包括 一个在选择方向上延伸、并适用于在选择方向上由执行器移 动和转动的轴。换档构件可从该轴的外围突出。
多个换档构件可以设置在轴上，并且相互之间在选择方向上隔开。
图1是本发明所应用的具有六个前进齿轮和一个倒退齿轮的双离合器型自动变速装 置的示例图2是显示换档叉的运行机构的结构的透视图； 图3是显示换档支架的结构的平面图4是阐明根据本发明的一个实施例的控制抓手(control fmger)在齿轮变换中的移动 的示例图5是阐明根据相关技术的变速装置的控制爪(control finger)在齿轮切换中的移动的 示例图； —
图6是显示根据该实施例的换档支架的换档机构的结构的示意图
图7是显示根据一个相关技术的变速装置的换档支架的换档装置的结构的示意图。
具体实施例方式
后文中，将基于附图描述本发明的一个实施例。
图1是本发明所应用的具有六个前进齿轮和一个后退齿轮的双离合器型变速装置的 变速装置单元l的示例图。
如图1所示，变速装置单元1具有两个离合器2，3，两个以同心方式安置的主轴4,5 及两个副轴(counter shaft)6,7。能量被设计为从引擎8的输出轴9通过第一离合器2传送至 第一主轴4，同时，能量被设计为从输出轴(outputshaft)9通过第二离合器3传送至第二主 轴5。
第一副轴6和第二副轴7以它们的轴平行于第一主轴4和第二主轴5的轴的方式分 离安置，并被构造为能将能量传送至位于变速装置单元1的末级(final stage)处的差速器 (differentia1)10。第一速齿轮ll，第二速齿轮12，第三速齿轮13，及第六速齿轮14以可于 其上旋转的方式被枢轴支撑于第一副轴6之上。第四速齿轮15，第五速齿轮16及倒退齿 轮17以可于其上旋转的方式被枢轴支撑于第二副轴7之上，且停车齿轮18被固定于第二 副轴7上。
并且，四个换档叉20—23位于变速装置单元1中。第一换档叉20和第二换档叉21 以可沿第一副轴6的轴滑动的方式被安置，而第三换档叉22和第四换档叉23以可沿第二 副轴7的轴滑动的方式被安置。通过滑动而移动这些换档叉20—23，第二速齿轮12和第 六速齿轮14可通过第一换档叉20被允许选择性地与第一副轴6咬合或脱离(齿轮切换操 作)，而第一速齿轮11和第三速齿轮13可通过第二换档叉21被允许选择性地与第一副轴 6咬合或脱离(齿轮切换操作)。并且，第四速齿轮15和倒退齿轮17可通过第三换档叉22 被允许选择性地与第二副轴7咬合或脱离(齿轮切换操作)，而第五加速齿轮16和停车齿轮 18可通过第四换档叉23被允许选择性地与第二副轴7咬合或脱离(齿轮切换操作)。第一速 齿轮ll,第三速齿轮13及第五速齿轮16被连接于第一主轴4，而第二速齿轮12，第四速 齿轮14及倒退齿轮17被连接于第二主轴5。
也即，在双离合器型变速装置中的变速装置单元l中，从/向第一速齿轮，第三速齿 轮及第五速齿轮的变换可由第一离合器2选择性地获得，而从/向第二速齿轮，第四速齿轮，第六速齿轮及倒转齿轮的变换可由第二离合器3选择性地获得。 图2是显示换档叉20—23的操作机构的结构的透视图。
如图2所示，换档叉20—23被分别固定于以在前后方向(换档方向)上移动的方式设 置的四个换档横杆30，并且，换档支架40分别位于换档横杆30之上。换档支架40是一 个形如向上开口的U形片状材料且被安置为位于其上端的爪部分41在前后方向上对准。 换档支架40还被安置为在它们被脱离时(或处于空档位置)其在来回方向上的开口的中线相 互对准。
换档轴50以在前后方向上延伸至超过开口的中线的方式被支撑于换档支架40的上 方从而能在轴向(选择方向)上旋转和移动。棘爪形的控制抓手51(换档构件)形成于换档轴 50之上并由换档轴50处向下突出。两个控制抓手51以在轴向上相互隔离的方式设置，且 控制抓手51被安置为控制抓手51被插入两个换档支架40的开口中。
当换档轴50在轴向上滑动从而控制抓手51被定位于用于目标档的换档支架40的开 口处，并且换档轴50被旋转以通过控制抓手51推动换档支架40的爪部分41，换档叉20 一23可通过换档横杆30在前后方向上移动，从而对应于换档叉20_23的齿轮能被咬合或
脱离以进行齿轮切换操作。
换档轴50通过一个滚珠丝杠(ball screw)63由换档马达60驱动旋转及由一个选择马 达61驱动在轴向上滑动。换档马达60和选择马达61基于齿轮切换杆(未显示)的操作及 引擎8的运行条件由ECU62控制而被驱动，并以诸如当向目标档的齿轮切换完成时依次 进行齿轮切换的方式被驱动而被控制。ECU62还控制当齿轮切换发生时离合器2，3的操 作。具体来说，ECU62，在齿轮切换时，从离合器2或3中的一个被咬合的变速前产生的 状态，保持由该离合器2或3中的一个离合器所咬合的齿轮的咬合状态，控制将离合器3 或2中的要被咬合的另一个离合器与下一个齿轮咬合。。随后，在刚被咬合的齿轮的转速 达到与前一个齿轮的转速同步的时间点上，后一个齿轮被脱离从而实现一次其中当齿轮切-
换时实际没有能量流(power flow)中断的齿轮切换。
图3是显示换档支架40的结构的平面图。
如图3所示，本实施例的换档支架40以这对面对面的爪部件41在轴向上相互偏离的方式扭转形成。也即，面对面的爪部分41在轴向(选择方向)上相互错位(displaced)。
图4是阐明当齿轮切换时，控制爪51的移动的示例图。在图中，作为一个实例，显
示了从通过脱离前一个或第三速齿轮而向第四速齿轮的齿轮切换完成时到向第五速齿轮
的齿轮切换完成时控制爪51的切换步骤(shiftingsteps)。
在图中，竖直方向表示换档方向而水平方向表示选择方向。竖直中心位置表示齿轮 空档位置。每对爪部分41被设定为在图中竖直移动一个刻度(scale)，且通过被竖直地向外 移动，对应于爪部分这样移动的一个齿轮实现了一次齿轮切换。并且，控制抓手51被设 定为当换档轴50被转动时从图中的竖直中心处被竖直地移动一个刻度。
(待命状态)待命状态是向第四速齿轮的一次齿轮切换刚刚完成的状态。在待命状态 中，右边的控制抓手51a已推动第四速齿轮爪部分41f的内侧从而使其向外移动，由此第 四速齿轮被咬合。在此状态下，第三速齿轮爪部分41c也被向外移动。
(步骤l)如图所示，控制抓手51a,51b被移向上部换档位置(upper shift positions)。
(步骤2)图中控制抓手51a,51b被向左移动，从而左边的控制抓手51b被移向与第 一速齿轮爪部分41d相同的水平位置(选择方向上的相同位置)。
(步骤3)控制抓手51a，51b被向下移向图中的空档位置(neutral position),由此左边的 控制抓手51b推动第一速齿轮爪部分41d的内侧从而使其向下移动。因此，第三速齿轮爪 部分41c被移向空档位置，由此第三速齿轮被脱离(前一个齿轮的脱离的完成)。
(步骤7)图中控制抓手51a,51b被向上移动，由此右边的控制抓手51a推动第五速齿 轮爪部分41g的内侧从而使第五速齿轮爪部分41g向换档位置移动，由此完成向第五速齿轮的齿轮切换。因此，在本实施例中，从第四速齿轮的咬合完成到第五速齿轮的咬合完成的一次齿 轮切换通过7个步骤得以完成。接下来，作为一个对照实例，将描述根据现有技术的一个变速装置单元中的控制爪 51的换档步骤。图5是阐明当齿轮切换发生时控制抓手51的换档的示例图，且显示了控制抓手51 从通过脱离前一个或第三速齿轮而向第四速齿轮的齿轮切换完成到向第五速齿轮的齿轮 切换完成的换档步骤。
在现有技术的变速装置单元中，每个换档支架40的一对爪部分41并未在换档方向 上相互偏离，而是被设置于换档方向上的相同位置。(待命状态)与本发明的实施例相比，右边的控制爪51a已推动第四速齿轮爪部分41f' 的内侧从而使其向外移动，由此第四速齿轮被咬合。在此状态下，第三速齿轮爪部分41c' 也被向外移动。
(步骤1)图中控制抓手51a,51b被向左移动，从而左边的控制抓手51b被移向与第一 速齿轮爪部分41d'的右侧相邻接。涉骤2)控制抓手51a,51b被移向图中的上部换档位置。(步骤3)图中控制抓手51a,51b被向左移动，从而左边的控制抓手51b被移向与第一 速齿轮爪部分41d'相同的水平位置。
(步骤4)控制抓手51a,51b被向下移向图中的齿轮空档位置(neutral position),由此左 边的控制抓手51b推动第一速齿轮爪部分41d'的内侧从而使其向下移动。因此，第三速 齿轮爪部分41c'被移向齿轮空档位置，由此第三速齿轮被脱离(前一个齿轮的脱离的完成)。(步骤5)图中控制抓手51a,51b被向右移动，从而右边的控制抓手51a被移向与倒退 齿轮爪部分41e'的左侧相邻接。 —
(步骤6)图中控制抓手51a,51b被向下移动，从而被移向图中的下部换档位置(lower shift position)。(步骤7)图中控制抓手51a,51b被向右移动，从而右边的控制抓手51a被移向与停车齿轮爪部分41h'的左侧相邻接。(步骤8)图中控制抓手51a,51b被向上移向图中的齿轮空档位置。
(步骤9)图中控制抓手51a，51b被向右移动，从而右边的控制抓手51a被移向与第五 速齿轮爪部分41g'相同的水平位置。(步骤IO)图中控制抓手51a,51b被向上移动，由此 右边的控制齿控制抓手51a推动第五速齿轮爪部分41g'的内侧从而使第五速齿轮爪部分 41g'移向换档位置，由此完成向第五速齿轮的齿轮切换。
如前所述，在背景技术的变速装置单元中，从向第四速齿轮的齿轮切换的完成到向 第五速齿轮的齿轮切换的完成需要IO个步骤。在本发明的实施例中，由于每个换档支架40的一对爪部分41被形成为在换档方向 上相互偏离，当将位于换档支架40的一对爪部分41之间的控制抓手51向齿轮空档位置 换档而同时维持齿轮的咬合状态时，需要两个步骤(从待命状态到步骤2)，然而在本实施例 中，该换档在一个步骤中完成(从待命状态到步骤1)。并且，当将与位于齿轮空档位置的换 档支架40的爪部分41之一的一侧相邻接的控制抓手51被换档向另一个爪部分41从而推 动其向外移动并由此移动换档支架40时，在现有技术的变速装置单元中需要三个步骤(从 步骤7至步骤10)，而在实施例中，该换档在一个步骤中得以完成(从步骤6至步骤7)。
以此方式，在实施例中，由于当一次齿轮切换发生时，控制抓手51的换档步骤数目 能被大大降低，可实现换档时间的縮短。并且，同样在将齿轮切换为其他速度齿轮时，控 制抓手51的换档步骤数目也能被降低。在实施例中，由于消除了在现有技术的变速装置单元中发生的相对于控制抓手51换 档支架40的这对爪部分41之间的间隙变大的必要性，控制抓手51可被立即移至与爪部 分41相邻接，由此使得快速齿轮切换得以实现。
P2=FXcosP =TXcose/L4...(2)因此，在该实施例中，由于这对爪部分4i之间的间隙L3相对较窄，因此角度e被限制为一个较小的角，如等式(2)所表示，分力2决不会相较于切向力F大大降低。并且， 由于距离L4基本保持恒定而与角度e无关，换档轴50的旋转扭矩T作为在换档方向上推 动齿部件41的力被高效地传输，由此可能在换档方向上高效地移动换档支架40。
并且，由于配备有不止一个控制齿51，即使有许多齿轮需要被切换，每个控制齿51 被设置用于操作用于齿轮切换的换档支架中的一部分，由此每个控制齿的移动距离可被限 制为一个较短距离。因此，控制齿51的换档装置在换档方向上的尺寸可变得紧凑。并且，其中齿部件41被偏离的方向可根据齿轮的数目和排列情况而被适当地设为位 于每个换档支架上。进而，本发明可被应用于一个与本实施例齿轮数目不同的变速装置单 元，而控制齿51的数目可根据将配备的齿轮的数目而得以适当地设置。
根据本发明的一个方面，通过根据换档支架的排列，适当地设定爪部分的偏离方向， 当换档构件在滑动方向上被移动从而被移至与一个爪部分的一侧相邻接以切换齿轮时，随 之，换档构件在换档方向上被移动，换档构件可被移至与另一个爪部分的内侧相邻接。因 此，由于切换齿轮时换档构件的移动被简化而未扩大这对爪部分之间的间隙，可实现快速而高效的齿轮切换。
根据本发明的一个方面，换档构件能由执行器，通过使轴旋转和在选择方向上移动， 在换档方向和选择方向上被移动。因此，用于在换档方向和选择方向上移动换档构件的换 档机构可由简单的结构得以实现。根据本发明的一个方面，由于轴上配备有不止一个在选择方向上相互分离的换档构 件，即使有很多齿轮需要被切换，因而需要大量换档臂的情况下，每个换档构件可被设置 用于操作用于齿轮切换的换档臂中的一部分，由此每个换档构件在选择方向上的移动可被 减少。因此，换档构件的换档机构在选择方向上的尺寸可变得紧凑。
权利要求
1.一种变速装置，其特征在于，包括适用于在换档方向和选择方向上被移动的换档构件；具有在换档方向上相互分离的一对爪部分的换档臂；及通过换档横杆连接于换档臂的换档叉，其中，换档构件由执行器移动从而在换档方向上推动一个爪部分，由此选择性地在换档方向上移动换档臂，从而使换档叉通过换档横杆执行换档操作，及该对爪部分以在选择方向上相互偏离的方式被配置。
2. 如权利要求1所述的变速装置，其特征在于，包括 多个换档臂沿选择方向上排列，及 多个换档叉分别连接于多个换档臂。
3. 如权利要求1所述的变速装置，其特征在于，包括沿选择方向上延伸并适用于由执行器在选择方向上被移动及被转动的轴，其中， 换档构件从轴的外围突出。
4. 如权利要求3所述的变速装置，其特征在于， 多个换档构件位于轴上并在选择方向上相互分离。
全文摘要
一种变速装置，包括可调整在换档方向和选择方向上移动的换档构件；具有在换档方向上相互分离的一对爪部分的换档臂；及通过换档横杆连接于换档臂的换档叉。换档构件由执行器移动而将一个爪部分在换档方向上推动，由此选择性地在换档方向上移动换档臂，从而使换档叉通过换档横杆换档操作。这对爪部分以在选择方向上相互偏离的方式被安置。
文档编号F16H63/20GK101319720SQ20081008716
公开日2008年12月10日 申请日期2008年3月20日 优先权日2007年6月7日
发明者新谷昌则, 糟谷广二 申请人:三菱自动车工业株式会社;三菱自动车工程株式会社