齿轮选择器机构的制作方法

专利名称：齿轮选择器机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及齿轮选择器机构，并且涉及与所谓的双离合器齿轮箱一起使用的机构。该齿轮箱实际具有两条平行的转矩路径，该转矩路径的输出和输入通过各自的离合器分别与齿轮箱的输出轴和输入轴连接。在任一时刻只有一个离合器咬合，这意味着转矩通过其中一条或另一条转矩路径来传递。齿轮箱中齿轮的选择是机械的，而不是手动的，同时齿轮箱使用转矩路径之一以某一传动比运行，下一传动比优选与另一非作用的转矩路径配合。当想要变换齿轮时，当前的工作离合器不再咬合，而是另一离合器咬合，转矩通过另一转矩路径进行传递。
背景技术：
双离合器齿轮箱(twin clutch gearbox)众所周知，这种齿轮箱的一个例子在US 6460425中公开。通常，此种齿轮箱有两对平行的同心轴，每对轴中的每根轴上具有两个或者更多个齿轮，这些齿轮分别与另一对轴中的轴上所具有的齿轮相啮合。至少，一些齿轮可以被有选择地锁定在承载这些齿轮的轴上，以便使这些齿轮随轴一同转动，而在解锁时可以相对于轴自由转动。对这些齿轮的选择锁定通过它们各自的齿式离合器来实现，而且转轴上每对相邻的可选择锁定的齿轮之间都具有离合器套筒，该离合器套筒可以选择性地在三个位置之间移动，包括第一位置此时其中一个齿轮锁定在轴上；第二位置此时另一齿轮锁定在轴上以及中间位置或空挡位置此时两个齿轮都未锁定在轴上。每个离合器套筒被各自的齿轮叉移动，而齿轮叉被各自的导轨支撑。用于这种齿轮箱的齿轮选择器通常包括四条这样的导轨，但是其数量可能更多或更少，这取决于该齿轮箱能够提供的传动比。
WO 01/23786中公开了一种用于单离合器型齿轮箱(即仅具有一条转矩路径)的机械式齿轮选择器机构。该齿轮箱具有并排的四个齿轮选择器导轨，每个导轨的上表面都有一个凹槽，可以与从轴横向延伸的选择器拨爪配合。轴连接两个促动器，其中一个沿轴的长度方向移动轴，使选择器的拨爪沿着齿轮变化导轨长度的横向方向移动，另一个通过在两个方向以相对小的角度转动枢轴杆，使选择器拨爪的自由端横向移动，也就是说沿着承载选择器拨爪的轴的横向。在使用中，所有的并排放置的选择器导轨都置于初始位置，使该导轨内形成的凹槽对齐。致动第一促动器，使选择器拨爪沿对齐的凹槽移动直到进入被选择的选择器导轨的凹槽，也就是要移动的选择器导轨的凹槽。然后致动另一促动器，使选择器拨爪的自由端沿一个方向或另一方向横向移动，从而实现与选择器导轨关联的两个传动比之一。当传动比正在使用时，需要考虑的是齿轮选择器拨爪正与选择器导轨保持配合。当想要变换齿轮时，致动第二促动器使选择器导轨复位到空挡位置，然后致动第一促动器使选择器拨爪移动到选择器导轨的凹槽，该选择器导轨与要使用的下一齿轮关联，整个过程不断重复。
这样，使用上述现有说明书中公开的选择器机构来变换齿轮是一个相对耗时的程序。这样的延迟对于双离合器齿轮箱是不能接受的，该齿轮箱要预先设定当前未使用的转矩路径要使用的下一传动比。使用前述类型的选择器机构，如此预先确定传动比是不可能的。
因此，当前必须使用双离合器齿轮箱为每个选择器导轨提供单独的促动器，所述导轨能够使促动器在它三个位置之间移动。这极其占用空间而且成本昂贵。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种与双离合器齿轮箱一起使用的机械式齿轮选择器机构，该齿轮箱包括最少的促动器，但变换齿轮时能够不延迟或具有很少的延迟。
根据本发明，用于双离合器齿轮箱的齿轮选择器机构包括轴和用于在平行于轴长度方向上线性移动轴的第一促动器。该轴连接枢轴杆，该枢轴杆具有与已选择的齿轮选择器导轨上凹槽相配合的选择器拨爪、第二促动器和与枢轴杆配合的复位装置。第二促动器用于将枢轴杆从选择器拨爪与齿轮选择器导轨凹槽不配合的第一位置转动到选择器拨爪与齿轮选择器导轨凹槽配合的工作位置。复位装置用于将轴从工作位置移动到非工作位置。第二促动器被连接到第三促动器的支架支撑，该第三促动器沿着轴长度的横向方向线性移动支架。轴或者轴上与枢轴杆相连的连接结构允许枢轴杆和第一促动器沿第三促动器的移动方向相对运动。
这样本发明中的齿轮选择器机构与WO 01/23786中所公开的有些相似，但最主要的区别是选择器拨爪可以在齿轮选择器导轨的任意位置与齿轮选择器导轨凹槽分离，而不仅仅是当齿轮选择器导轨处于其凹槽与其他导轨的凹槽对齐的位置。这意味着一旦选择器拨爪移动齿轮选择器导轨到想要的位置，可以立即移除拨爪并与下一齿轮选择器导轨啮合，然后该导轨移动到合适的位置，也就是移动到双离合器齿轮箱要运行的下一传动比所在的位置。此下一传动比对应于当前未使用的双离合器齿轮箱的转矩路径。与上述现有公布中所述的选择器机构对比，如果与双离合器齿轮箱连同使用，必须使齿轮选择器拨爪与齿轮选择器导轨保持配合，该导轨与当前使用的传动比关联，直到需要变换齿轮。那时齿轮选择器导轨将返回到空挡位置，该导轨的凹槽与其他选择器导轨的凹槽对齐，然后移动齿轮选择器拨爪并与下一被选择的选择器导轨的凹槽配合，然后此导轨移动到需要的位置。在变换齿轮时这导致非常明显的延迟，该延迟在本发明的齿轮选择器机构中将得以消除。本发明的实现使用了相对不复杂的所必须的促动阀的组合，其中总共只需要三个促动阀，其中之一是特别简单的类型，仅用来将轴从非工作位置移动到工作位置。
枢轴杆由轴支撑，因此沿轴的长度方向随轴移动。但第二促动器的连接通过第三促动器移动，因此，轴或者轴上与枢轴杆的连接部分被构造成必须允许枢轴杆和第一促动器沿第三促动器移动的方向相对运动。这可以通过许多方式实现，在一种实施方式中，轴包括通过连接器端到端连接的两部分，该连接器允许两部分沿着第三促动器的移动方向相对运动，并且枢轴杆通过轴的远离第一促动器的部分支撑。在另一实施方式中，轴是一体化结构，通过连接器与枢轴杆连接，该连接器允许轴沿着第三促动器的移动方向相对运动。该连接器可以有许多不同的形式，但在一种实施方式中，它包括由某连接的元件之一支撑的销或者凸起，该销或者凸起可活动地装在形成于其他要连接的元件中的凹槽或狭槽中，该凹槽或狭槽沿着第三促动器的移动方向延长。
在优选的实施方式中，第一促动器是一种液压促动器，该类型的促动器包括带有活塞的液压缸，该活塞被设计成能位于多个分离位置中的仅仅一个位置。分离位置的数目当然取决于选择器机构的齿轮箱中齿轮选择器导轨的数目，但是一般是四个导轨。优选的，第一促动器的构造可以使用四个位置之一，在液压缸内是两个纵向的套筒，每个套筒能处于相对于液压缸的两个纵向的位置，活塞被安装在套筒内并且相对于他们可具有两个位置，液压缸具有四个液压进口。应了解的是，这特别简单，因为在与促动器的连接中不需要位置检测器和反馈控制。
类似的，在优选方式中，第三促动器是一种液压促动器，该促动器包括带有活塞的液压缸，活塞能够位于多个分离位置中的仅仅一个位置。该促动器将在第一配合位置、第二配合位置和空挡位置之间移动齿轮选择器导轨，在第一配合位置时与选择器导轨连接的齿轮选择器拨叉会移动相关的离合器套筒，使轴上一对相邻齿轮中的一个锁定在轴上；在第二配合位置时齿轮组中的另一齿轮被锁定在轴上。因此优选的，第三促动器的构造适用于三个位置之一，液压缸的内表面具有两个固定的止挡面，活塞具有与固定的止挡面各自相配合的两个可移动的止挡面，所述液压缸具有两个液压进口，该进口与液压缸内的各自压力空间相通。
优选的，第二促动器也是一种液压促动器，该促动器包括具有活塞的液压缸，该活塞和液压缸限定一个单独压力空间。
在优选实施方式中，第二促动器中的一个单独压力空间通过压力通道与第三促动器的两个压力空间连通，该压力通道在第三促动器的活塞内部分延伸，压力通道具有阀，该阀允许压力在第三促动器的每个压力空间与压力通道之间进行传递，但不允许在第三促动器内的两个压力空间之间的传递。实际上，第二促动器比第三促动器更小更轻，因此对施加在其上的致动压力反应更迅速。这意味着，当压力施加在第三促动器的任意一边时，压力迅速地施加到第二促动器，在第三促动器开始移动之前，第二促动器迅速将枢轴杆从非工作位置转换到工作位置。
枢轴杆与轴连接，以被第一促动器驱动而不是第二促动器。但作用于枢轴杆的第二促动器没有被第一促动器移动，尽管该枢轴杆被第三促动器横向移动。为了确保第二促动器能够总是啮合枢轴杆，优选方式是枢轴杆具有相对第二促动器作用的侧面加宽的部分，该加宽部分在第一促动器移动的整个行程内与第二促动器对齐。
作用于枢轴杆的回复装置可以采取不同形式，但由于经济和简单的原因，优选方式是弹簧，例如扭转弹簧。


通过下述两种特定实施方式的说明，本发明的其他特征与细节将更为明显，这两种实施方式仅通过参照附图的实施例予以体现，其中图1是双离合器齿轮箱的部分剖视图，表示本发明选择器机构的第一实施方式。
图2是沿图1中箭头2方向的视图。
图3是沿图1中线3-3的剖视图。
图4是根据本发明的选择器机构的第二实施方式的透视图。
图5是三个液压促动器和相关液压线路的示意图。
具体实施例方式
图1至图3中所示的选择器机构包括细长轴，该细长轴在其长度方向上分为两个部分2，4。部分2与四位液压促动器6的活塞杆连接，该促动器6将在下面加以描述，部分2还通过连接机构与部分4相连接，该连接机构不允许纵向相对运动，但允许在轴2，4长度的单一横向方向相对运动。为此，部分4具有分叉端8，该分叉端内形成有孔。部分2具有平端，该平端容纳于分叉端8内，并且该平端内形成有狭槽10。止动销12穿过分叉端8的孔和狭槽10。销12在狭槽10内的运动允许部分2和部分4之间的相对横向运动。
轴的部分4纵向可滑动地安装于固定件14内，该固定件14与支架16连接。部分4旋转地支撑细长杆18形式的棘爪，该杆18的自由端是从动的凸起或选择器拨爪20。如图3所示，弹簧22与部分4连接并对杆18产生作用，该弹簧以顺时针方向作用于杆18。与杆18的上部成整体的是侧面加宽部分23，该部分的作用将在下文叙述。支架30装有单向作用的液压促动器24，该促动器的活塞杆26位于部分23的上方。如图3所示，当促动器24致动时，它的活塞杆26作用于部分23上并且使杆18逆时针方向旋转。支架16与三位液压促动器30的活塞杆28连接，该促动器也将在下面加以描述。
四位液压促动器6本身属于一种已知的类型，并且在例如GB 1399370中得到公开。该促进器的活塞杆具有变化的横断面，具有多个突出的止挡面。可滑动地容纳在促动器6的液压缸空间内的是两个套筒32，每个套筒也具有侧向的止挡面。液压缸内表面也具有多个止挡面或台肩。两个套筒32在液压缸空间内可以具有两个不同的纵向位置，即第一位置和第二位置，第一位置如图1所示，在第二位置时，图1所示的最上面的套筒与形成在液压缸内部的台肩配合。促动器的活塞相对于套筒可以具有两种不同的位置，实际上套筒本身可以具有两个不同的位置意味着活塞杆可以被有选择地控制在四个不同的位置之一。促动器6包括四个进油口，分别与液压缸末端和相邻套筒末端之间的两个室以及套筒和缸壁之间的另两个室相连通。选择地向这些室中通入增压油，可以使活塞杆处于其四个位置之一，并且不需要位置检测器和反馈控制。
促动器30的工作原理类似，并且其结构也显示在上述现有专利中。该促动器仅有两个压力油入口，该入口分别与活塞34和液压缸末端之间限定的两个室相通。如果压力油进入左边的室，活塞34将位于右边位置。如果压力油进入右边的室，活塞将位于左边位置。如果压力油进入两个室，活塞将位于空挡或中心位置，如图1所示。
单向作用的液压促动器24具有一个单独压力油空间，该空间与活塞杆28的油路36相通。油路36经由往复阀(shuttle valve)38与促动器30的两个储油室相通。往复阀38包括圆柱形的往复元件35，该元件装在促动器活塞29的圆柱形孔37内，并且提供与阀30的两个储油室相通的中心孔40。油路36通过一个或多个放射状的直接通路与油孔40相通。油孔40包括可移动的阀元件42，该阀元件在空间40的边缘形成封闭，因此阻止促动器30的两个储油室直接相通。如果压力油供应到促动器30的两个储油室中，该压力将作用于阀元件42的两边，使该元件位于图3所示的中间位置。但是，如果压力油仅供应到促动器30的右边储油室，阀元件42移到左边，因此，露出进油孔与室40相通，并且油压传递到促动器24，促动器24的活塞杆26伸长并压迫杆18。类似地，如果压力油供应到促动器30的左边室，阀元件42移动到右边，因此，左边室与促动器24连通，促动器24的活塞杆再次伸长。
使用中，齿轮选择器拨爪20位于双离合器齿轮箱的一些齿轮选择器导轨的凹槽44的上方。在本实施方式中，齿轮箱包括四个选择器导轨，分别指定为46，48，50和52。当想要选择预定的传动比时，四位液压促动器6开始致动，正确地在其长度方向移动细长轴2，4。轴滑入到与支架16连接的固定件14内，杆18和弹簧22随轴移动，但促动器24不移动。轴2，4移动到选择器拨爪20与需要移动的齿轮选择器导轨成直线的位置。然后，三位液压促动器从图1所示的中间位置移动，在中间位置时，通过从某个室去除压力供应而将压力供应到两个液压室。如果压力供应能够维持在右边室，如图1所示，往复元件42在此压力作用下移动到左边，同时，如果压力能够维持在左边室，往复元件42移动到右边。在任何一种情况下，与油路36相通的油口打开，并且压力传递到油路36，从而传递到促动器24。因此，只要三位促动器30致动，促动器24就动作并且将杆18向下压，这样齿轮选择器拨爪20从图3所示的提升位置移动到与齿轮选择器导轨的凹槽或狭槽44配合的压低位置。如图1到图3所示，支架16左移或右移，在所需方向上移动齿轮选择器上支撑的齿轮选择器拨叉，以移动关联的离合器套管，从而实现所选择的传动比。选择的传动比将使用当前未使用的双离合器齿轮箱的转矩路径。如上所述，在下次需要改变齿轮箱的传动比时，与当前使用的转矩路径关联的离合器分离，然后与下一转矩路径关联的离合器咬合，此转矩路径对应于刚刚设定的传动比。但是，如上所述，只要传动比一设定，三位促动器30就立即动作以便移回中间位置。这包括作用到预先没有压力作用的室的液压作用。一旦发生上面的情况，往复元件42移回到图3所示的位置，在该位置压力不再作用到油路36。因此促动器24不再加压，复位弹簧作用于杆18，使杆18返回到如图3所示的提升位置。这使齿轮选择器拨抓与齿轮选择器导轨的凹槽44脱离配合，该导轨刚经由促进器6和30的合适作用而移动。这样，齿轮选择器拨抓可以移动其它齿轮选择器导轨中的一个，以预先设定齿轮箱所需的下一个传动比。也就是说，在实现了齿轮传动比的时候，必然经由齿轮箱中齿轮的变换。应了解的是，由于促动器24比三位促动器30更小更轻，一旦促动器30通过对它的一个室施加压力或者从一个室移除压力而致动，促动器24首先对该条件的变化作出反应。这意味着当对三位促动器30的两个室作用相等压力，使三位促进器30返回到中间位置，且使齿轮选择器拨爪与齿轮选择器导轨的凹槽脱离配合时，齿轮选择器拨爪首先向上移动，与齿轮选择器导轨的凹槽44不再配合，然后沿齿轮选择器导轨长度方向移动，同时齿轮选择器导轨不随促进器30移动。然后拨爪被四位促动器6移动直到位于需要移动的下一齿轮选择导轨的上方，然后通过促动器30正确的致动而与该导轨配合。枢轴杆18随轴2，4移动，但促动器24不随轴2、4移动。然而，由于枢轴杆18的加宽部分23足够宽，从而不管促动器6所在的位置，促动器24总是能够与加宽部分23配合并将杆18压低。
图4表示本发明的第二实施方式，该实施方式大体上与图1到3所描述的相同，不同点在于允许第一促动器6和枢轴杆18相对横向运动的连接器的位置不同。在本实施方式中，连接四位促动器6的轴2和轴4为一体式结构。在轴的自由端，具有通常为矩形的元件70，在该元件内形成有细长槽71。该狭槽在垂直于轴2、4长度的方向延伸，并且平行于促动器30的运动方向。安装在狭槽内的是与枢轴杆18连接的销或凸起72。由狭槽内的销72配合构成的连接部分不允许轴2、4和枢轴杆18沿平行于轴长度方向的相对运动，只允许垂直于轴方向的运动。当然，在本实施方式中(实际上也包括前面的实施方式)应了解的是，狭槽的长度必须至少等于促动器30的最大位移。枢轴杆18没有象前一实施方式那样安装在轴2、4的枢轴(pivot)上，而是安装在枢轴的周围，并且可以沿轴73滑动，轴73平行于轴2、4延伸，并由支架16支撑。其他方面，结构和操作与上述的相同。
上述三位和四位促动器的结构使齿轮选择器机构相对简单，因为对这些促动器来说，不需要位置检测器或反馈控制器。操作促动器的液压阀也可以相对简单，图5是液压线路优选布局的示意图。如图，四位促动器6具有4个进油口，其中两个进油口各自作用于滑动套筒32的内表面，并且通过线路50总是连接到高压提供线路52。该促动器的另两个进油口通过各自的控制阀54、56，可选择地连接到高压线路52。三位促动器30的两个压力室通过各自的控制阀58、60可选择地连接到高压供给线路。往复阀38连接在供给线路和促动器30的两个压力室之间，其位置位于控制阀58和60的下游，往复阀38用以控制对促动器24的供给压力。当需要释放促动器6、30中的一个或另一个的压力室时，通过相关控制阀，将该室连接到低压油箱62。
权利要求
1.一种用于双离合器齿轮箱的齿轮选择器机构，包括轴和用于在平行于轴长度方向上线性移动该轴的第一促动器，该轴连接枢轴杆，该枢轴杆具有用于与被选择的齿轮选择器导轨的凹槽配合的选择器拨爪、第二促动器、和与枢轴杆配合的复位装置，第二促动器用于将枢轴杆从选择器拨爪与齿轮选择器导轨凹槽不配合的非工作位置转动到选择器拨爪与齿轮选择器导轨凹槽配合的工作位置，复位装置用于将枢轴杆从工作位置移动到非工作位置，第二促动器由连接到第三促动器的支架支撑，该第三促动器用于在轴长度的横向方向线性移动支架，轴或者轴上与枢轴杆相连的结构被构造成允许枢轴杆和第一促动器沿第三促动器的移动方向相对运动。
2.如权利要求1所述的机构，其中，轴包括由连接器端到端连接的两部分，该连接器允许所述两部分沿第三促动器移动方向相对运动，并且枢轴杆被远离第一促动器的轴的部分支撑。
3.如权利要求2所述的机构，其中，枢轴杆安装成能围绕远离第一促动器的轴的部分转动。
4.如权利要求1所述的机构，其中，轴通过连接器连接枢轴杆，该连接器只允许沿第三促动器移动方向相对运动。
5.如权利要求4所述的机构，其中，枢轴杆安装成能围绕连接到支架的支架轴转动。
6.如权利要求2至5中的任意一项所述的机构，其中，连接器包括销或凸起，该销或凸起可移动地配合于凹槽或狭槽之内，狭槽沿第三促动器的移动方向延长。
7.如权利要求1至6中的任意一项所述的机构，其中，第一促动器是一种液压促动器，该类型的促动器包括带有活塞的液压缸，该活塞能够位于多个分离位置中的仅仅一个位置。
8.如权利要求7所述的机构，其中，第一促动器设计成能位于四个位置之一，在液压缸内具有两个纵向的套筒，每个套筒能具有相对于液压缸的两个纵向的位置，活塞被安装在套筒内并且相对于他们可具有两个位置，液压缸具有四个液压进口。
9.如前述任意一项权利要求所述的机构，其中，第三促动器是一种液压促动器，该类型的促动器包括带有活塞的液压缸，该活塞能够位于多个分离位置中的仅仅一个位置。
10.如权利要求9所述的机构，其中，第三促动器设计成能位于三个位置之一，液压缸的内表面具有两个固定的止挡面，活塞具有各自与所述固定的止挡面相配合的两个可移动的止挡面，所述液压缸具有两个液压进口，该进口各自与在液压缸内的压力空间相通。
11.如权利要求9或10所述的机构，其中，第二促动器是一种液压促动器，该类型的促动器包括具有活塞的液压缸，该活塞和液压缸限定一个单独的压力空间。
12.如权利要求10和11所述的机构，其中，第二促动器的一个单独压力空间通过压力通道与第三促动器的两个压力空间连通，该压力通道在第三促动器的活塞内部分延伸，压力通道具有阀，该阀用以允许压力从第三促动器的每个压力空间向压力通道的传递，但阻止第三促动器内两个压力空间之间的连通。
13.如前述任意一项权利要求所述的机构，其中，枢轴杆具有相对第二促动器作用的侧面加宽的部分，该加宽部分在第一促动器移动的整个行程内总与第二促动器对齐。
14.如前述任意一项权利要求所述的机构，其中，作用于枢轴杆的复位元件是弹簧。
全文摘要
一种用于双离合器齿轮箱的齿轮选择器机构，包括轴(2，4)和用于在平行于轴长度方向上线性移动的轴第一促动器(6)。轴(2，4)连接枢轴杆(18)，该枢轴杆具有用于与被选择的齿轮选择器导轨(46、48、50、52)的凹槽(44)配合的选择器拨爪(20)、第二促动器(24)、和与枢轴杆(18)配合的复位弹簧(22)。第二促动器(24)用于将枢轴杆(18)从选择器拨爪与齿轮选择器导轨凹槽不配合的非工作位置移动到选择器拨爪与齿轮选择器导轨凹槽配合的工作位置。复位弹簧用于将枢轴杆从工作位置移动到非工作位置。第二促动器(24)由连接到第三促动器(30)的支架(16)支撑，该第三促动器(30)用于在轴(2，4)长度的横向方向线性移动支架(16)。轴(2，4)或者轴上与枢轴杆相连的连接结构允许枢轴杆和第一促动器(6)沿第三促动器(30)的移动方向相对运动。
文档编号F16H61/688GK1860316SQ200480028277
公开日2006年11月8日 申请日期2004年8月19日 优先权日2003年8月21日
发明者J·P·伯克, S·E·迈菲姆, R·J·巴恩斯 申请人:里卡多英国有限公司