变速器的制作方法

专利名称：变速器的制作方法
变速器 技术领域0001本发明涉及一种机械变速器，且尤其涉及具有双联离合器的变速器的变速单元的结构。
背景技术：
0002已知有一种作为车辆变速器的不使用扭矩变速器的机械自动变速器。在这些机械自动 变速器中，手动变速器的变速器中的操作(排档的选择和换档)以及离合器的啮合和分离 由致动器换档执行，由此使不需要扭矩变换器的自动排档变换成为可能。该变速器包括可 以通过滑动和旋转在换档方向和选择方向上移动的换档轴，配置在选择方向上的多个换档 柄(换档支架)，和分别连接换档柄和换档叉的换档杆(杆)。此外，形成为爪状的换档构 件(换档器)以向外突出的方式设置在换档轴上，并且一对爪部以在换档方向上互相间隔 的方式设置在各换档柄上。另外，在机械自动变速器中，致动器移动换档轴，由此，换档 构件选择性地推动换档柄的爪部在换档方向上移动，从而操纵换档叉选择性地移动。0003此外，在机械自动变速中，已经开发了具有两个离合器的双联离合器型自动变速器。 在双联离合器型自动变速器中，从经由一个离合器啮合一个排档的状态开始，经由另一个 离合器啮合目标排档，并且当目标排档的旋转速度与经由一个离合器啮合的排档的旋转速 度达到同步时，使这一个离合器分离，由此在变速过程中没有空档状态发生，并且在变速 发生时，使得其中实际上没有能流中断的变速成为可能。0004这样，在双联离合器型自动变速器中，因为在变速过程中两个排档的换档操作被连续 执行，所以换档构件的移动变得复杂，因此，会引起对换档时间变长的担心。为了解决这 个问题，已经提出了一种机械自动变速器，在该变速器中，设置在各换档柄上的一对爪部 之间的间隔在换档方向上被扩大，所以只通过换档构件的移动，就可以使变换装置在选择 方向上从处于换档状态的换档柄的一对爪部之间，进入处于空档位置的目标排档的换档柄上的一对爪部之间，从而使换档构件的移动简化(参见JP-A-2001-304411)。0005可是，在JP-A-2001-304411中，为了使换档构件在换档构件被移动到选择方向上时进 入一对爪部之间，必须以相对较宽地扩大一对爪部之间的间隔的方式来配置该对爪部。因 此，当排档啮合时，由于换档构件从其空档位置移动到邻接爪部的距离变得相对较长，所 以会引起对不能达到快速换档的担心。0006另外，如果一对爪部以相对较宽地扩大其之间间隔的方式被配置，则从换档构件传输 到爪部的力变小，并且效率下降。在下文中，将使用图9说明效率下降的原因。图9是显 示根据相关技术(JP-A-2001-304411)的换档柄的移动机构的结构的示意图。如图9所示，在JP-A-2001-304411中描述的机械自动变速器中，采用了一种结构，在 该结构中，通过旋转控制轴70使换档构件71摆动，从而在换档方向上推动换档柄72的 爪部73。在这样的结构中，当一对爪部73之间的间隔L1增大时，在换档构件71朝换档 方向大量倾斜的同时，使换档构件71推动爪部73。假设接着通过控制轴70的旋转力矩T 施加在爪部73上的力是切向力F,从换档构件71和爪部73之间的接触点a到控制轴70 的轴心C的距离为距离L2，接触点a和轴心C的连线与换档方向的倾斜角为角a ，切向力 F在换档方向上的分力，换句话说，在换档方向上使换档柄72换档的分力P1通过下面的 公式(1)得到。0007PI-Pxcosa = Txa>sci/L2 ...... (1)在公式(l)中，如果距离L2是实质上与角a无关的常量，那么可以发现当角a在0-90 度的范围之内增大时，分力P1减小。因此，如果与JP-A-2001-304411中一样，一对爪部 73之间的间隔L1增大，则朝换档方向推动爪部73的力会减小，因而，以高效率在换档方 向上移动换档柄72变得困难。发明内容0008因此，本发明的目的是提供一种在基本上不扩大设置在换档柄上的一对爪部之间间隔 的情况下，通过简化换档构件的移动，使快速高效变速成为可能的变速器。为了达到这个目的，根据本发明，提供有一种变速器，包括多个换档构件，适用于在换档方向和选择方向上移动；换档柄，具有在换档方向上互相间隔的一对爪部； 换档叉，通过换档杆连接到换档柄，其中通过致动器使换档构件移动，以便一个换档构件在换档方向上推动一个爪部，从而在 换档方向上选择性地移动换档柄，使得换档叉通过换档杆执行换档操作，且 换档构件被配置成在换档方向上相互偏移。可以使多个换档柄配置在选择方向上，并且可以使多个换档叉分别连接到多个换档柄°该变速器还包括在选择方向上延伸并且适用于通过致动器在选择方向上移动和旋转 的轴。换档构件可以从该轴的外围突出。一对爪部被配置成在选择方向上互相偏移。


0044图1是应用于本发明的带有六个前进档和一个后退档的双联离合器型自动变速器的示 意图。图2是显示换档叉的操作机构的结构的透视图。图3A和3B是根据发明的第一实施例的换档轴和换档柄的结构图。图3A是俯视图， 图3B是侧视图。图4是说明根据本发明的第一实施例的变速过程中控制爪的移动的说明图。图5是说明根据相关技术的变速器的变速过程中控制爪的移动的说明图。图6是显示根据第一实施例的换档柄的移动机构结构的示意图。图7是显示根据第二实施例的换档柄的结构的俯视图。图8是说明根据发明的第二实施例的变速过程中控制爪的移动的说明图。图9是显示根据相关技术的变速器的换档柄的移动机构的结构的示意图。
具体实施方式
0013下文中，将基于

发明的实施例。图1是应用于本发明的带有六个前进档和一个后退档的双联离合器型自动变速器的变 速单元l的示意图。如图1所示，变速单元1包括两个离合器2、 3，两个同轴配置的主轴4、 5，和两个副轴6、 7。通过第一离合器2将动力从发动机8的输出轴9传输到第一主轴4，同时通过 第二离合器3将动力从输出轴9传输到第二主轴5。0014第一副轴6和第二副轴7以其轴心与第一主轴4和第二主轴5的轴心平行的方式分离 配置，并且被配置成能够将动力传输到配置在变速单元l的后段的分速器IO。第一速度档 11、第二速度档12、第三速度档13和第六速度档14以在其上旋转的方式枢轴支撑在第一 副轴6上，第四速度档15、第五速度档16和后退档17以在其上旋转的方式枢轴支撑在第 二副轴7上，并且停车档18被固定在第二副轴7上。0015另外，变速单元l中设有四个换档叉20至23。第一换档叉20和第二换档叉21以沿 第一副轴6的轴滑动的方式放置，且第三换档叉22和第四换档叉23以沿第二副轴7的轴 滑动的方式放置。通过滑动这些换档叉20至23，允许第二速度档12和第六速度档14通 过第一换档叉20选择性地进入或退出与第一副轴6的啮合(变速操作)，以及允许第一速 度档11和第三速度档13通过第二换档叉21选择性地进入或退出与第一副轴6的啮合(变 速操作)。此外，允许第四速度档15和后退档17通过第三换档叉22选择性地进入或退出 与第二副轴7的啮合(变速操作)，以及允许第五速度档16和停车档18通过第四换档叉 23选择性地进入或退出与第二副轴7的啮合(变速操作)。第一速度档、第三速度档和第 五速度档16被连接至第一主轴4，同时第二速度档12、第四速度档15、第六速度档14和 后退档17被连接至第二主轴5。0016也就是说，在双联离合器型变速器的变速单元l中，可以通过第一离合器2选择性地 实现从/到第一速度档、第三速度档和第五速度档的变速，同时通过第二离合器3选择性地 实现从/到第二速度档、第四速度档、第六速度档和后退档的变速。图2是显示换档叉20至23的操作机构的结构的透视图。如图2所示，换档叉20至23被分别固定至四个换档杆30，这四个换档杆30以在前 后方向(换档方向)上移动的方式配置，此外，换档柄40分别设在换档杆30上。换档柄 40是形成为U状以向上开口的板材，并且以设置在其上端部处的爪部41在前后方向上对 准的方式配置。换档柄40在分离状态下(或处于空档位置)以其开口的中心线在前后方 向上相互对准的方式配置。0017换档轴50以在前后方向上在开口的中心线之上延伸的方式，支撑在换档柄40之上，从而在轴方向(选择方向)上旋转和移动。像爪一样的控制爪51 (换档构件)以从其向下 突出的方式形成在换档轴50上。两个控制爪51以在轴方向上相互间隔的方式设置，并且 控制爪51以将一个控制爪51插入两个换档柄40的开口中的方式配置。0018当换档轴50在轴方向上滑动，从而使控制爪51位于目标排档的换档柄40的开口中， 并且然后使换档轴50旋转以推动换档柄40的爪部41和控制爪51时，换档柄40可以在 前后方向上移动到换档位置。与换档柄40的移动相结合，对应于如此移动的换档柄40的 换档叉20至23通过相应的换档杆30，在前后方向上移动，由此，对应于如此移动的换档 叉的排档可以啮合或分离以执行变速操作。0019换档轴50被换档发动机60驱动而旋转，并经由滚珠螺杆被选择发动机61驱动而在 轴方向上滑动。基于未显示的换档控制杆的操作和电动机8的运行环境，通过ECU62控 制驱动，以及例如，当实现到目标排档的变速时，以连续发生变速的方式控制驱动换档电 动机60和选择电机61。当变速发生时，ECU62还控制离合器2、 3的操作。具体地，在 变速过程中，从由变速发生前使离合器2或3之一啮合而引起的状态开始，同时保持由该 离合器2或3之一啮合的排档的啮合，ECU62控制将被啮合的离合器2或3之中的另一个 啮合下一个排档。接着，当己经被啮合的排档的旋转速度与前一个排档的旋转速度同步时， 后一个排挡分离，从而实现了变速发生时实际上没有能流中断的变速。0020图3A和3B显示了根据本发明的第一实施例的换档轴和换档柄的结构。其中，图3A 是俯视图，图3B是侧视图。如图3A和3B所示，在该实施例中，两个控制爪51a、 51b被安装在换档轴50上的不 同旋转位置上。两个控制爪51a和51b以在换档方向上相互偏移的方式设置，如此当右手 的控制爪51a位于换档位置上的换档柄40的一对爪部41之间时，左手的控制爪51b位于 比相反换档位置上的另一个换档柄的爪部41高的退避位置上。也就是说，控制爪51a、 51b 被安装在换档轴50上，以便在换档方向上彼此替代。换句话说，控制爪51a、 51b在换档 轴50的圆周方向上彼此替代。0021图4是说明根据第一实施例的当变速发生时控制爪51的移动的说明图。在该图中， 作为实例，显示了从通过使前面第三速度档分离而完成第四速度档的变速，到完成第五速 度档的变速的过程中，控制爪51的移动步骤。在图中，垂直方向表示换档方向，水平方向表示选择方向。当换档柄位于如图所示的 垂直中心位置时，理解为换档柄位于空档位置。在图中，使每对爪部41垂直移动一个刻 度，并且通过被向外垂直移动，使在其上设有如此移动的一对爪部的换档柄移动到换档位 置，由此实现到对应于如此移动的换档柄的排档(啮合排档)的变速。另外，在图中比换 档位置上的爪部41更垂直向外的位置表示控制爪51高于爪部41的退避位置。此外，当 换档轴50旋转时，使控制爪51从图中的垂直中心垂直移动一个刻度。(等待状态)该等待状态是已经完成第四速度档的变速的状态。在等待状态中，右手 的控制爪51a已经推动第四速度档的爪部41f的内侧向外移动，从而使第四速度档啮合。 在这个状态中，第三速度档的爪部41c也向外移动，并且左手的控制爪51b位于高于第三 速度档的爪部41c的退避位置上。0022(步骤l)如图所示控制爪51a、 51b向左移动，从而使右手的控制爪51a从第四速度 档的爪部41f和后退档的爪部41e之间的间隙中出来。(步骤2)图中，控制爪51a、 51b向下移动，从而使左手的控制爪51b在换档方向上 移动到处于啮合状态下的第三速度档的爪部41c和第一速度档的爪部之间的位置。0023(步骤3)图中，控制爪51a、 51b向左移动，从而使左手的控制爪51b位于第三速度 档的爪部41c和第一速度档的爪部41d之间。(步骤4)图中，控制爪51a、 51b向下移动到空档位置，由此，左手的控制爪51b推 动第一速度档的爪部41d的内侧使其向下移动。因此，第三速度档的爪部41c移动到空档， 从而使第三速度档分离(前档的分离完成)。当这发生时，右手的控制爪51a位于啮合状态 下第四速度档的爪部之上的退避位置。0024(步骤5)图中，控制爪51a、 51b向右移动，从而使右手的控制爪51a开始与后退档 的爪部41e的左侧邻接。(步骤5)图中，控制爪51a、 51b向下移动，从而使右手的控制爪51a开始与第四速 度档的爪部41f的内侧邻接。(步骤6)图中，控制爪51a、 51b向右移动，从而使右手的控制爪51a开始与停车档 的爪部41h的左侧邻接。0025(步骤7)图中，控制爪51a、 51b向右移动，从而使右手的控制爪51a移动到第五速度档的爪部41g和停车档的爪部41h之间的换档位置。(步骤8)控制爪51a、 51b向上移动，从而使右手的控制爪51a推动第五速度档的爪 部41g的内侧，使第五速度档的爪部41g移动到换档位置，由此完成第五速度档的变速。0026这样，在实施例中，通过这八个步骤完成了从第四速度档啮合完成到第五速度档啮合 完成的变速。接下来，作为比较例，将说明根据相关技术的变速单元中的控制爪51的移动步骤。 图5是说明变速发生时控制爪51的移动的说明图，并且显示了从通过分离前面第三速度档完成第四速度档的变速，到完成第五速度档的变速的过程中，控制爪51的移动步骤。0027在相关技术的变速单元中，控制爪51a' 、51b'被配置在关于换档方向的相同位置上， 因此，没有安装在不同的旋转位置上。(等待状态)如同发明的实施例，右手的控制爪51a'已经推动第四速度档的爪部41f 的内侧使其向外移动，由此使第四速度档啮合。在这个状态下，第三速度档的爪部41c也 向外移动。0028(步骤l)图中，控制爪51a' 、 51b'向左移动，从而使左手的控制爪51b'开始与 第一速度档的爪部41d的右侧邻接。(步骤2)控制爪51a， 、 51b，移动到图中上部的换档位置。(步骤3)图中，控制爪51a' 、 51b'向左移动，从而使左手的控制爪51b'移动到 与第一速度档的爪部41d相同的水平位置。0029(步骤4)图中，控制爪51a， 、51b'向下移动到空档位置，由此左手的控制爪51b' 推动第一速度档的爪部41d的内侧使其向下移动。因此，使第三速度档的爪部41c移动到 空档位置，由此使第三速度档分离(前档的分离完成)。(步骤5)图中，控制爪51a' 、 51b'向右移动，从而使右手的控制爪51a'开始与 后退档的爪部41e的左侧邻接。0030(步骤6)图中，控制爪51a' 、 51b'向下移动，以便移动到图中下部的换档位置。 (步骤7)图中，控制爪51a' 、 51b'向右移动，从而使右手的控制爪51a'开始与停车档的爪部41h的左侧邻接。(步骤8)图中，控制爪51a' 、 51b'向上移动到空档位置。0031(步骤9)图中，控制爪51a' 、 51b'向右移动，从而使右手的控制爪51a'移动到 与第五速度档的爪部41g相同的水平位置。(步骤IO)图中，控制爪51a' 、 51b，向上移动，从而使右手的控制爪51a'推动第 五速度档爪部41g的内侧，以便使第五速度档的爪部41g移动到换档位置，由此使第五速 度档的变速完成。0032如同之前所描述的，在相关技术的变速单元中，从第四速度档的变速完成到第五速度 档的变速完成需要十个步骤。在第一实施例中，控制爪51a、 51b被安装在不同的旋转位置上，因此，即使如果使一 个控制爪51从位于换档柄40的一对爪部41之间的状态，在选择方向上移动，另一个控 制爪51位于另一个换档柄40的一对爪部41之上的退避位置，所以没有冲突发生。因此， 控制爪51绕过爪部41的必要性被消除，所以，当另一个控制爪51经过一个换档柄40的 一对爪部41，移动到相邻的换档柄40的一对爪部的右侧时，根据相关技术的变速单元， 需要四个步骤(从步骤4到步骤8),然而根据第一实施例，在两个步骤中完成有关的移动 (从步骤4到步骤6)。0033这样，在实施例中，因为可以在变速发生时大大地减少控制爪51的移动步骤的数量， 所以可以实现变速时间的减少。另外，在其他速度档的变速过程中，也可以减少控制爪51 的移动步骤的数量。在第一实施例中，因为没有必要与相关技术的变速单元中发生的一样，相对于控制爪 51很大程度地扩大换档柄40的一对爪部之间的间隙，所以一旦移动，可以使控制爪51立 刻开始与爪部41邻接，因此，能够使快速变速成为可能。0034图6是显示根据实施例的换档柄的移动机构的结构的示意图。在该实施例中，因为一对部之间的间隔L3能够被设置得相对较窄，所以当在移动方 向上小量倾斜时，就可以允许控制爪51推动爪部41。假定接着通过换档轴50的旋转力矩 T施加在爪部41上的力是切向力F，从控制爪51和爪部41之间的连接点a到换档轴50 的轴心C的距离为距离L4，连接点a与换档轴50的轴心C之间的连线与换档方向的倾斜角为角卜切向力F在换档方向上的分力，B卩，在换档方向上移动爪部的分力P2通过下面 的公式(2)得到。0035P2 = P x res [3 = T x ros p /M ...... (2)因此，在本实施例中，因为一对爪部41之间的间隔L3相对较窄，所以角e被抑制为 较小的角，如公式(2)所表示的，决不相对于切向力F很大程度上地减小分力P2。另外， 因为距离L4实质上保持为与角0无关的常量，所以换档轴50的旋转力矩T作为在换档方 向上推动爪部41的力被高效率传输，从而可以以高效率在换档方向上移动换档柄40。0036图7是根据本发明的第二实施例的换档柄40的结构的俯视图。在第二实施例中，如图7所示，换档柄40的一对爪部41以在选择方向上相互偏移的 方式形成。即，面对面的爪部41在选择方向上互相替换。此外，四个控制爪51，即，第 一控制爪51c，第二控制爪51d，第三控制爪51e和第四控制爪51f，以在选择方向上互相 间隔的方式，从其右手端依次设置在换档轴50上。0037图8是显示根据第二实施例的当变速发生时控制爪的移动的说明图，并且显示了从通 过分离前面第三速度档完成第四速度档的变速，到完成第五速度档的变速的过程中，控制 爪51的移动步骤。如图8所示，如同第一实施例的右手的控制爪51c和左手的控制爪51b，第一控制爪 51c和第二控制爪51d被安装在不同的旋转位置上，且第三控制爪51e和第四控制爪51f 被安装在不同的旋转位置上。另外，第一控制爪51c和第三控制爪51e相对于换档轴50 被安装在相同的旋转位置上，且第二控制爪51d和第四控制爪51f相对于换档轴50被安装 在相同的旋转位置上(如图所示，每对控制爪被定位在相同的垂直位置上)。0038(等待状态)第二控制爪51b'推动第四速度档的爪部41f'的内侧，使其向外移动， 因此使第四速度档啮合。这个状态下，第三速度档的爪部41c'也向外移动。(步骤l)如图中所示，控制爪51向右移动，从而使第三控制爪51e移动到与第一速 度档的爪部41d'相同的水平位置。0039(步骤2)图中，第三控制爪51e向下移动到空档位置，由此第三控制爪51e推动第 一速度档的爪部41d'的内侧使其向下移动。因此，第三速度档的爪部41c'被移动到空档位置，由此使第三速度档分离(前档分离完成)。(步骤3)图中，控制爪51向左移动，从而使第一控制爪51c被移动到与第五速度档 的爪部41g'相同的水平位置。0040(步骤4)图中，控制爪51向上移动，从而使第一控制爪51c推动第五速度档的爪部 41g'的内侧使其移动到换档位置，由此完成第五速度档的变速。这样，根据第二实施例，从第四速度档的变速完成到第五速度档的变速完成，可以四 步完成，所以可以大幅度减少控制爪51的移动步骤的数量。0041在第二实施例中，因为不仅控制爪51被安装在不同的旋转位置上，而且换档柄40的 一对爪部41也以在选择方向上互相偏移的方式形成，所以，例如，位于退避位置的控制 爪51可以在至少两步内(例如，从等待状态开始的两个步骤)在任何换档柄40的一对爪 部41之间移动。0042另外，在第二实施例中，因为设有四个控制爪51，所以当通过适当地使用四个控制爪 51中任何一个移动换档柄40时，不仅可以减少控制爪51的移动步骤的数量，而且还可以 抑制在换档方向上的移动距离的增大。特别的，在本发明中，控制爪51被安装在不同的 旋转位置上，并且在这样的条件下，例如，当一个控制爪51位于换档柄40的一对爪部之 间时，另一个控制爪51位于退避位置，即使使控制爪51从其在选择方向上移动，也不会 与爪部41发生冲突，由此在不需要增加爪部分41回避操作的情况下，可以增加控制爪51 的数量。0043另外，爪部41的偏移方向，控制爪51的数量和安装控制爪51的旋转位置可以根据 速度档的配置和数量来设定。0011根据本发明的一个方面，因为多个换档构件以在换档方向上互相偏移的发生配置，所 以通过适当设置偏移量，例如，当一个换档构件位于换档柄的一对爪部之间时，该换档构 件可以在选择方向上移动，与此同时，另一个换档构件则不介入与另一个换档柄的爪部的 冲突。因此，由于当换档构件在选择方向上移动时，在不增加换档构件和爪部冲突的机会 的情况下，可以设置多个换档构件，所以可以在不大幅度扩大一对爪部之间间隔的情况下 简化换档构件的移动，由此可以得到快速高效的变速。根据发明的一个方面，通过致动器在选择方向上旋转和移动轴，可以使换档在换档方 向上和选择方向上移动换档构件。因此，在换档方向上和选择方向上使换档构件移动的移 动机构可以用简单的结构实现。根据发明的一个方面，在变速过程中，通过根据换档杆的配置适当设置爪部的偏移方 向，当换档构件分别在滑动方向和换档方向上至少移动一次时，爪部可以被换档构件推动 从而在换档方向上移动换档柄。因此，在变速过程中，换档构件的移动可以被进一步简化。
权利要求
1.一种变速器，其特征在于，包括多个换档构件，适用于在换档方向和选择方向上移动；换档柄，具有在所述换档方向上互相间隔的一对爪部；换档叉，通过换档杆连接到所述换档柄，其中，通过致动器使所述换档构件移动，以便一个换档构件在换档方向上推动一个爪部，从而在换档方向上选择性地移动所述换档柄，使所述换档叉通过所述换档杆执行换档操作，所述换档构件被配置为在换档方向上互相偏移。
2. 如权利要求l所述的变速器，其特征在于，其中 多个换档柄被配置在所述选择方向上， 多个换档叉分别连接到所述多个换档柄。
3. 如权利要求1所述的变速器，其特征在于，进一步包含轴，在选择方向上延伸，并且适用于通过所述致动器在选择方向上移动和旋转，其中 所述换档构件从所述轴的外围突出。
4. 如权利要求1所述的变速器，其特征在于，其中 所述一对爪部被配置成在选择方向上互相偏移。
全文摘要
一种变速器，包括多个换档构件，适用于在换档方向和选择方向上移动；换档柄，具有在换档方向上互相间隔的一对爪部；换档叉，通过换档杆连接到换档柄。通过致动器使换档构件移动，以便一个换档构件在换档方向上推动一个爪部，从而在换档方向上选择性地移动换档柄，使换档叉通过换档杆执行变速操作。换档构件被配置为在换档方向上互相偏移。
文档编号F16H63/20GK101324268SQ200810087158
公开日2008年12月17日 申请日期2008年3月20日 优先权日2007年6月11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