传动部件选择的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于传动(drive)部件(例如，齿轮)选择的装置及方法，且涉及结合了等同物的系统。
【背景技术】
[0002]在许多装置中，一个或多个传动部件可为可选择的，以驱动或加强装备的使用和效率。或许最常见的示例是变速箱，在其中根据由发动机在此时所做的功来选择挡。
[0003]对于多传动比(rat1)变速箱，当在车辆中使用时，传动比之间的快速换挡(shifting)是高度期望的，以最大限度地缩短在发动机或其它功率源未连接到轮上且不能输送有用功时的时间。因此，快速换挡改善了车辆性能，且特别地改善了车辆加速度。许多不同形式的换挡机构在车辆应用中使用。例如，在驾驶员使用手柄(lever)或变速杆(gearstick)来选择齿轮的情况下，手动变速箱通常使用“同步嗤合(synchromesh) ”接合。此类型的机构使用在各个齿轮选择器毂中的复杂的圆锥制动器或其它摩擦制动器机构，以在允许所谓的爪形离合器(dog clutch)的接合之前使变速箱轴的速度与待选择的齿轮同步。如技术人员将认识到的那样，“爪形离合器”是通过干涉(interference)(而不是诸如通过摩擦)来联接两个旋转构件的类型的离合器。此过程首先需要通过使用离合器(通常也由驾驶员操作)来将发动机与变速箱断开。
[0004]此类型的变速箱具有与备选自动变速器相比相对简单的优点，这将在下文中更详细描述。手动变速箱也为相比地更有效率的，具有较低的摩擦损失且没有寄生(parasitic)功率损失。然而，由于必须一个接着一个完成的大量操作，换挡时间是相对低的。换挡时间还取决于驾驶员的技术。然而，此类变速箱继续为对于轻型车辆最常使用的。
[0005]自动变速箱也在许多车辆中使用。此类自动变速箱常包含多个周转齿轮级，带有通过使用大体上由液压压力操作的多片离合器(其中片通过摩擦来联接)来链接或锁定机构的各种元件来选择的各种传动比。典型地，为了允许启动并且为了协助换挡，发动机经由转矩变换器来连接到变速箱上，转矩变换器是填充流体的转矩增加滑移(multiplyingslipping)机构。
[0006]此类型的变速箱可实现快速换挡。然而，假设(i)转矩变换器中相对高的功率损失、(ii)多片离合器中的摩擦损失以及(iii)来自液压控制系统的寄生功率损失，则它们具有相对低的效率。此类型的变速箱还趋于比手动变速箱更重且更昂贵。自动变速箱通常在较大且豪华的客车中使用，也在包括巴士的一些重型车辆中使用。
[0007]对于高性能道路车(特别是较重的高功率车辆)中的快速换挡，有时使用双离合器变速箱。这些变速箱具有在分离的轴上且由两个离合器中的一个来接合的中间齿轮。对于快速换挡，下一个齿轮被预先接合，且换挡通过交换(swapping)离合器来完成。通过离合器操作的仔细定时，可实现非常快速的换挡。然而，由于所需的额外的离合器和轴，这些变速箱是重且昂贵的，并且这些变速箱还需要复杂的控制系统来操作离合器并且来选取和预先选择齿轮。出于此原因，它们目前仅在昂贵的高性能运动车中使用。
[0008]在赛车中，快速换挡通过使用“滑动啮合(crash)”变速箱中的爪形离合器布置来实现。在滑动啮合变速箱中，使用了大的角度反冲(backlash)来允许爪形离合器以相对大的速度差来接合，因此降低了同步的必要。操作此类型的变速箱需要复杂的控制系统或熟练的驾驶员。加档(up shifting)可在不使用离合器的情况下完成，但减档(downshifting)常需要双重离合器分离和“脚后跟和脚趾头(heel and toe) ”驾驶技术。滑动啮合变速箱在摩托车上常见，但在道路行驶车上并不常用，因为同步啮合已变为优选的选项。
[0009]大致即时的换挡可使用换挡机构来执行，该换挡机构在传动从前一个齿轮断开连接之前使用爪形离合器的形状来选取下一个齿轮中的传动。此类型的变速箱在W001/29440A1和W02004/099654中描述。用于变速器(transmiss1n)的选择器先前在GB1404385中描述，其通过类似原理来操作。这些文献通过引用来并入本文中。
[0010]在W02004/099654中，可看到的是齿轮背对背地成对安装，带有放置在对之间的选择器毂组件。各个齿轮通过使变化毂中的一个朝所需要的齿轮滑动来接合到主轴上，变化毂中的一个然后将该齿轮通过齿轮的一侧上的爪的布置来联接到轴上。为了变挡，向前传动的爪顺序地与反向传动的爪接合，且将向前传动的爪从之前选择的齿轮承载的构件承载反向传动的爪来用于选定的齿轮。因此，此布局需要各种爪构件来在复杂的变化毂组件中彼此重叠。
[0011]此外，这些现有技术的机构依靠于复杂易碎的互锁离合器齿构件，其在主轴上的齿轮的一侧上接合向前传动和反向传动两者。该机构还在换挡构件的控制中使用弹簧，弹簧并未靠着任何停止部预加荷载，且因此提供了弱的控制，因为在生成任何促动力之前都需要位移。此外，需要将弹簧和滑动构件作为复杂旋转组件的部件来使用是非期望的，因为它们易于随着速度变化(由于由向心加速度生成的力)而在功能上变化。
[0012]现有技术还需要复杂的附加机构来提防不适合的挡位选择，不适合的挡位选择将引起轴锁止和潜在的灾难性失效。
【发明内容】
[0013]根据本发明的第一方面，提供了一种传动部件选择机构，其包含至少一个传动部件和至少两个选择器部件，其中传动部件包含第一面和第二面，且在各个面上还包含至少一个凸起，且选择器部件在其至少一个面上包含布置成与传动部件的凸起选择性地接合的至少一个互补凸起，该布置为使得选择器部件的(多个)凸起和传动部件的第一面的(多个)凸起可以在第一转矩连接中传动地接合，且选择器部件的(多个)凸起和传动部件的第二面的(多个)凸起可以在第二转矩连接中传动地接合，其中第二转矩连接与第一转矩连接相反。
[0014]因此，如本文中所描述的选择器部件可作为单向(one-way)传动离合器来使用，其至少选择性地接合在传动部件上(在此上下文中，用语“选择性地”意味着它们还可从传动部件解除接合)。在优选实施例中，将存在至少两个传动部件和至少三个选择器部件。在此类情况下，在传动部件(例如，其可为变速箱的齿轮)的各侧上使用此类选择器部件的优点在于:与使用复杂互锁构件的现有技术相比，构件可为简单且强健的。如将由技术人员认识到的那样，选择器部件可在高速下例如在变速箱内与轴一起旋转。因此，它们优选地为简单的一件式构件，理想的是没有受到由向心加速度所引起的力影响的任何弹簧构件、内部滑动构件等。它们还可为相对地窄的，特别是在与上文所描述的现有技术的重叠爪形构件相比时。甚至在仅可选择单个传动部件的情况下，例如，作为用于在越野车辆中接合低的范围的超速传动的传动线的一部分，或用于从两轮传动接合四轮传动，存在优于简单爪形离合器的优点(这可为本领域技术人员熟知的):使用两个传动部件(一个用于向前传动且另一个用于反向传动)允许在接合时的大的反冲，但在完全接合时低的反冲，所以提供了更可靠、更快的接合，且允许在接合处的更大的速度差。
[0015]此外，通过提供分离的选择器部件(分离的选择器部件中的每一个均布置成在相对转矩的一个方向(sense)上与传动部件传动地接合)，在任何给定转矩状态下，仅选择器部件中的一个与传动部件传动地接合。这允许另一个被选择性地解除接合，这继而又意味着另一个传动部件可选择性地接合，且可“选取”传动而不中断任何转矩传动。
[0016]传动部件选择机构可布置成使得当传动地接合时，互补的凸起正地(positively)接合。此“正接合”(positive engagement)可包含防止解除接合的物理地干涉，例如，至少一个凸起上的“悬垂(overhang) ”部分，使得当在传动接合中时，选择器部件不可移动离开传动部件。的确，在优选实施例中，该布置可为使得在传动接合时互补凸起定形成以便将传动地接合的选择器部件和传动部件拉或推到一起。这确保了传动接合仅可选择性地或有意地停止。
[0017]在一些示例中，凸起和/或选择机构布置成使得在选择器部件与传动部件之间的相对旋转为在与用于使传动接合存在的转矩的方向相反的方向上时，传动部件和选择器部件被推动分开。这将防止“单向传动离合器”选择器部件在与其预期的相反方向上的无意接合。这可通过具有斜面状(ramp-like)突起来实现，斜面状突起在处于传动接合中时具有匹配(mating)面，但在存在相反的相对旋转的情况下，斜面的斜率允许传动部件和选择部件以棘齿(ratchet)的方式骑(ride)在彼此上。然而，如技术人员将熟知的那样，这不一定是此情况，例如，选择器部件和传动部件可使用某些选择机构来物理地移动分开(尽管这在与上文所描述的“棘齿”布置相比时可导致增大的复杂性)。当在本文中使用时，用语“匹配”是指布置成接触另一个面/构件的任何面或构件，且并未暗示任何互锁、定形等。
[0018]在一些示例中，传动部件上的凸起布置成在从正(positive)转矩状态变为负(negative)转矩状态时限制反冲。这可意味着传动部件的第一侧上的凸起的匹配面(或传动面)与第二侧上的传动面紧密地对准，或至少对准为在特定公差内。当然，选择器部件还将必须正确地安装来实现此，且确保选择器部件正确地安装的一种方式将为具有安装布置，在其中花键(spline)从选择器部件缺失，并且来自轴(选择器部件安装在轴上)。
[0019]传动部件选择机构可布置成使得未在给定转矩状态中传动地接合的选择器部件可选择性地从传动部件移动离开。这允许选择器部件定位成接合不同传动部件，这在一些实施例中可为期望的，且还意味着，为了使传动部件从传动接合取消选择(deselect)，将仅必须移动一个选择器部件