专利名称：大型车辆用双离合器式变速机的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于大型卡车、大型特殊作业车辆等搭载了大马力发动机的大型车辆的双离合器式变速机。
背景技术：
一般而言，牙嵌离合器或花键离合器等所代表的啮合离合器在接合后就不需要诸如液压那样的动力来维持接合状态，因此，能够将发动机的动力高效率地传递到输出侧，因而在乘用车用的变速机等装置中得到使用。这些啮合离合器在接合时需要使主动侧与从动侧的转速同步，在乘用车用变速机中，一般采用利用了圆锥的摩擦力的同步啮合机构作为同步装置。此外，例如在下述的专利文献1中记载了采用这种同步啮合机构的汽车用双离合器式变速机，其中，对发动机转速进行控制，将要接合的离合器的主动侧与从动侧的转速差限制在规定值内，以降低换档冲击并防止离合器损坏。另外，例如在专利文献2中记载了采用适合于自卸式卡车等大型车辆的液压致动式摩擦离合器的变速机。专利文献1 日本特开2008-240832号公报专利文献2 日本特开2007-303519号公报
发明内容
发明所要解决的问题然而，由于需要大的传递转矩，在安装有大马力发动机的大型车辆的变速机中，需要具备与传递转矩相称的大同步负荷量的同步啮合机构(同步装置)，而像乘用车用变速机中使用的那样的现有的同步啮合机构在结构、强度上难以传递大马力(大转矩)，且由于耐久性以及可靠性方面的问题而难以使用。此外，由于发动机变大其惯性也变大，即使控制发动机转速来实现迅速的同步，也难以在瞬间使转速改变，所以存在对于指令信号的跟踪性方面的问题以及与在变速时频繁提高发动机转速相伴的噪声增大的问题；因此，在大型车辆用变速机中，一般均采用液压致动式摩擦离合器，在切换速度档位时使各个离合器平滑地接合来得到所需要的速度档位。也就是说，由于要在将前一个档位的变速齿轮的离合器释放后，使目标档位的下一档变速齿轮的离合器滑动并顺次接合以进行升档或降档，因此存在这样的难点为了缩短变速时间，需要有高精度的离合器控制系统以及许多的液压设备。本发明的目的在于解决上述问题，提供一种紧凑的双离合器式变速机，即使对于大型车辆的变速机，也无需控制发动机的转速并使之同步，能够以简单的结构无冲击地实现啮合离合器的快速变速。解决问题的措施为了实现上述目的，本发明具备连接于发动机的输入轴；与所述输入轴并排设置的奇数档中间轴和偶数档中间轴；并排设置在所述中间轴之间的输出轴；固定于所述输入轴上并将所述输入轴的旋转传递给所述中间轴的奇数档输入齿轮和偶数档输入齿轮；转动自由地设置在所述奇数档中间轴上的奇数档主传动齿轮；将所述奇数档主传动齿轮联接到所述奇数档中间轴上的奇数档主摩擦离合器；转动自由地设置在所述偶数档中间轴上的偶数档主传动齿轮；将所述偶数档主传动齿轮联接到所述偶数档中间轴上的偶数档主摩擦离合器；转动自由地设置在所述奇数档中间轴上的多个奇数档变速齿轮；转动自由地设置在所述偶数档中间轴上的多个偶数档变速齿轮；与所述奇数档变速齿轮中的一个和比该奇数档变速齿轮高出一个变速档的偶数档变速齿轮相啮合地固定设置在输出轴上的多个输出齿轮；以及设于所述奇数档中间轴和所述偶数档中间轴上并选择性地将所述变速齿轮与所述中间轴结合的啮合离合器，其构成为与同一个所述输出齿轮啮合的所述奇数档变速齿轮和所述偶数档变速齿轮设定为相同的齿数；所述奇数档输入齿轮系和所述偶数档输入齿轮系的齿数比设定为使得相邻的变速档之间的变速比之比成为等比率分配；设置有经由摩擦离合器将设置有目标档位的变速齿轮的中间轴联接于所述输入轴并将所述目标档位的变速齿轮和设置有该变速齿轮的中间轴的转速同步的牙嵌离合器同步机构，以便在变速档切换前使所述牙嵌离合器与所述目标档位的变速齿轮预接合。为了实现上述目的，本发明的变速机的牙嵌离合器同步机构具备固定于所述输入轴上的偶奇升档用输入齿轮和奇偶降档用输入齿轮；转动自由地设置在所述奇数档中间轴上、与所述偶奇升档用输入齿轮啮合并由附设的摩擦离合器联接于所述奇数档中间轴的偶奇升档用同步齿轮；转动自由地设置在所述奇数档中间轴上、与所述偶数档输入齿轮啮合并由附设的摩擦离合器联接于所述奇数档中间轴的偶奇降档用同步齿轮；转动自由地设置在所述偶数档中间轴上、与所述奇数档输入齿轮啮合并由附设的摩擦离合器联接于所述偶数档中间轴的奇偶升档用同步齿轮；以及转动自由地设置在所述偶数档中间轴上、与所述奇偶降档用输入齿轮啮合并由附设的摩擦离合器联接于所述偶数档中间轴的奇偶降档用同步齿轮。为了实现上述目的，本发明的变速机的牙嵌离合器同步机构具备固定于所述输入轴上的奇偶降档用输入齿轮；转动自由地设置于所述奇数档中间轴上、与所述偶数档输入齿轮啮合并由附设的摩擦离合器联接于所述奇数档中间轴的偶奇降档用同步齿轮；转动自由地设置在所述偶数档中间轴上、与所述奇偶降档用输入齿轮啮合并由附设的摩擦离合器联接于所述偶数档中间轴的奇偶降档用同步齿轮；以及设于所述奇数档中间轴和所述偶数档中间轴上的摩擦制动器。这里，在本说明书中，将相邻的变速档之间的变速比之比设为等比率分配，但是实际上是以变速齿轮与变速输出齿轮的齿数关系设置成大致等比率以供实际使用。为了便于说明，后文还是以等比率进行说明，但其中也包括大致等比率。另外，本说明书将从奇数档变速齿轮向偶数档变速齿轮的升档和降档分别称为奇偶升档和奇偶降档，并将从偶数档变速齿轮向奇数档变速齿轮的升档和降档分别称为偶奇升档和偶奇降档。发明的效果本发明可以获得一种具有简单的结构并能够无冲击地快速变速，而无需控制发动机的转速来同步的紧凑的变速机，其中，在进行奇数档变速齿轮与偶数档变速齿轮之间的变速时，将设置有目标档位的变速齿轮的中间轴经由摩擦离合器和齿轮系与输入轴相联接，在行驶中使目标档位的变速齿轮与设置有该变速齿轮的中间轴的转速成为同步状态， 并使目标档位的啮合离合器预接合，将动力经由摩擦离合器从发动机传递至啮合离合器部，因此，可以适用于安装有大马力发动机的大型车辆。
图1是表示本发明的第一实施例的结构图。
图2是第一-实施例的动作说明图。
图3是第一-实施例的动作说明图。
图4是第一-实施例的动作说明图。
图5是第一-实施例的动作说明图。
图6是第一-实施例的动作说明图。
图7是第一-实施例的动作说明图。
图8是第一-实施例的动作说明图。
图9是第一-实施例的动作说明图。
图10是表示本发明的第二实施例的结构图。
图11是第:二实施例的动作说明图。
图12是第:二实施例的动作说明图。
图13是第:二实施例的动作说明图。
图14是第:二实施例的动作说明图。
具体实施例方式以下，参照
本发明的实施方式。实施例1图1表示本发明的第一实施例。图1所示的变速机将花键离合器用作啮合离合器， 给出了从1速变速至8速的示例。另外，倒车档齿轮与本发明的要旨无直接关系，因此未作图示。在图1中，发动机1的输出功率输入到变速机2的输入轴3。在输入轴3上固定有奇数档输入齿轮7、偶数档输入齿轮8、偶奇升档用输入齿轮13和奇偶降档用输入齿轮14。 与输入轴3并排地设置了奇数档中间轴5和偶数档中间轴6 ；奇数档主传动齿轮9转动自由地设置在奇数档中间轴5上，并配置成与奇数档输入齿轮7啮合。在奇数档主传动齿轮 9上设置有用以与奇数档中间轴5联接的奇数档主摩擦离合器10。另外，奇数档主摩擦离合器10的中间轴固定构件与未图示的倒车档被动齿轮一体地形成。在偶数档中间轴6上，转动自由地设置有与偶数档输入齿轮8啮合的偶数档主传动齿轮11 ；在偶数档主传动齿轮11上，设置有用以联接到偶数档中间轴6的偶数档主摩擦离合器12。所述奇数档主摩擦离合器10和偶数档主摩擦离合器12采用液压致动方式，通过供给液压油来压接摩擦片，如果油压上升，则摩擦力增加，离合器的传递转矩增大。偶奇升档用同步齿轮15与偶奇升档用输入齿轮13啮合并且转动自由地设置在奇数档中间轴5上，并通过与附设的摩擦离合器16的接合而联接于奇数档中间轴5。此外，在奇数档中间轴5上，转动自由地设置有与偶数档输入齿轮8啮合的偶奇降档用同步齿轮 17，偶奇降档用同步齿轮17通过与附设的摩擦离合器18的接合而联接于奇数档中间轴5。奇偶升档用同步齿轮19与奇数档输入齿轮7啮合并且转动自由地设置在偶数档中间轴6上，并通过与附设的摩擦离合器20的接合而联接于偶数档中间轴6。此外，与奇偶降档用输入齿轮14啮合的奇偶降档用同步齿轮21转动自由地设置在偶数档中间轴6上， 奇偶降档用同步齿轮21通过与附设的摩擦离合器22的接合而联接于偶数档中间轴6。这些摩擦离合器16、18、20、22均与所述摩擦离合器10、12同样地采用液压致动方式。奇偶升档用同步齿轮19与奇数档主传动齿轮9构成为相同的齿数，偶奇降档用同步齿轮17与偶数档主传动齿轮11也构成为相同的齿数；此外，偶奇升档用同步齿轮15与偶奇升档用输入齿轮13的齿数比按这样的齿数构成该齿数使得齿数比成为与作为相邻的变速档之间的变速比之比的等比率的平方成反比的值；奇偶降档用同步齿轮21与奇偶降档用输入齿轮14的齿数比按这样的齿数构成该齿数使得齿数比成为与作为相邻的变速档之间的变速比之比的等比率的平方成比例的值。偶奇升档用输入齿轮13、奇偶降档用输入齿轮14、同步齿轮15、17、19、21以及附设于这些同步齿轮15、17、19、21上的摩擦离合器16、18、20、22构成用以使后述的啮合离合器的转速成为同步状态的根据本发明所设置的同步机构。在奇数档中间轴5上转动自由地设置有多个档G个档)的奇数档变速齿轮，奇数档变速齿轮包括1速齿轮31、3速齿轮33、5速齿轮35、7速齿轮37。同样，偶数档中间轴6 上转动自由地设置有包括2速齿轮32、4速齿轮34、6速齿轮36、8速齿轮38的多个档的偶数档变速齿轮。1速齿轮31和2速齿轮32与变速输出齿轮41啮合，3速齿轮33和4速齿轮34 与变速输出齿轮42啮合，5速齿轮35和6速齿轮36与变速输出齿轮43啮合，7速齿轮37 和8速齿轮38与变速输出齿轮44啮合，而各个变速输出齿轮41 44固定在输出轴4上。这样，一个奇数档变速齿轮和比该奇数档变速齿轮高一个变速档的偶数档变速齿轮共同地与同一个变速输出齿轮41 44啮合，与同一个变速输出齿轮41 44啮合的奇数档变速齿轮和偶数档变速齿轮被设定为相同的齿数。在奇数档中间轴5上设置有花键离合器，其中，用于切换1速齿轮31和3速齿轮 33或者5速齿轮35和7速齿轮37的啮合齿由花键构成；在1速齿轮31和3速齿轮33上形成作为花键离合器的一方的啮合齿的阴花键31a、33a，而作为另一方的啮合齿的阳花键形成在套筒23上，所述套筒23以在轴向上自由移动的方式安装在奇数档中间轴5上。同样，在5速齿轮35和7速齿轮37上也形成阴花键35a、37a，套筒M以在轴向上自由移动的方式设置在5速齿轮35与7速齿轮37之间的奇数档中间轴5上。与奇数档中间轴5相同，在偶数档中间轴6上也设置有用于切换2速齿轮32与4 速齿轮34或者6速齿轮36与8速齿轮38的花键离合器。也就是说，在2速齿轮32、4速齿轮；34、6速齿轮36和8速齿轮38上分别形成阴花键31a、33a、36a、38a，套筒25、26以在轴向上自由移动的方式设置在2速齿轮32与4速齿轮34之间以及6速齿轮36与8速齿轮38之间的偶数档中间轴6上。对于1速齿轮31和3速齿轮33而言，花键离合器由中间轴(转动轴)5、阴花键 31a、33a、套筒(阳花键)23构成，套筒23由未图示的拨叉在转动轴5的左右轴向移动而与1速齿轮31的阴花键31a或3速齿轮33的阴花键33a啮合，从而能够进行变速齿轮换档。 5速齿轮35和7速齿轮37、2速齿轮32和4速齿轮34以及6速齿轮36和8速齿轮38的情况也相同。再有，后文有时也将套筒23 沈称作离合器套筒、花键离合器。此外，作为花键离合器，如本申请人先前在日本专利申请特愿2007-278831号中提出的那样，阳阴两方的花键优选地使用形成有嵌合引导齿(先导引导齿)的花键，所述嵌合引导齿是通过每隔规定个数将花键齿向嵌插侧面一次沿轴向突出而形成的。在本实施例的结构中，在所选择的速度档的花键离合器与主摩擦离合器(10或 12)接合的状态下的变速机2的输入轴3的转速Ni与输出轴4的转速No之比(Ni/No)称为变速比，并被设定成使得从1速至8速的相邻的速度档间的变速比之比成为等比率。这里，由于共同与相同的变速输出齿轮41 44啮合，各个变速齿轮部的齿数比成为如下比值1速齿数比=(齿轮41/齿轮31) = 2速齿数比=(齿轮41/齿轮32)3速齿数比=(齿轮42/齿轮33) = 4速齿数比=(齿轮42/齿轮34)5速齿数比=(齿轮43/齿轮35) = 6速齿数比=(齿轮43/齿轮36)7速齿数比=(齿轮44/齿轮37) = 8速齿数比=(齿轮44/齿轮38)各速度档的变速比由所述变速齿数比与奇数档中间轴5的输入齿数比1 (齿轮9/ 齿轮7)或所述变速齿数比与偶数档中间轴6的输入齿数比2(齿轮11/齿轮8)构成，所述输入齿数比1与输入齿数比2之比设定为变速档1档的齿数比，在本例中，各减速比设定为输入齿数比1>输入齿数比2。因此，例如，1速变速比和2速变速比可以表示如下1速变速比=(输入齿数比1 X 1速齿数比)2速变速比=(输入齿数比2 X 2速齿数比)如此，就1速齿轮31和2速齿轮32而言，即便1速齿数比=2速齿数比，其变速比也不同。同样，3速变速比可以如下表示 3速变速比=(输入齿数比1 X 3速齿数比)=(等比率χ输入齿数比2X 2速齿数比)因此，3速齿数比成为如下3速齿数比=(等比率X输入齿数比2X2速齿数比/输入齿数比1)式中的等比率如下等比率=(输入齿数比2/输入齿数比1)3速齿数比可以表示如下3速齿数比=(等比率的平方X2速齿数比)受到实用上可以采用的齿数为整数的限制，等比率成为约略等比率，例如，如果设定为输入齿数比1 = 2. 00、输入齿数比2 = 1. 567，则等比率为约0. 78，而在2速齿数比设定为2. 10的情况下，根据所述关系式可将3速齿数比设定为接近约1. 28的齿数比。接着说明变速动作，其中，变速换档时发动机的转速在任一个变速档上都按变速前的转速运行。基于图2、图3说明从1速行驶向上换档至2速的情况。
在1速行驶中，如图2所示，将奇数档主摩擦离合器10接合并将奇数档主传动齿轮9与奇数档中间轴5联接，离合器套筒23的阳花键处于与1速齿轮31的阴花键31a啮合的状态；在1速行驶状态下，发动机1的全部转矩以粗虚线箭头所示的路径传递到输出轴 4。为了升档至2速，作为变速准备，在1速行驶中将偶数档中间轴6上的离合器套筒25与 2速齿轮32接合，而为了进行接合，需要使2速齿轮32和离合器套筒25的转速同步到允许转速差之内。2速齿轮32在1速行驶时经由变速输出齿轮41联接于1速齿轮31即奇数档中间轴5，2速齿轮3在21速行驶时以与奇数档中间轴5相同的转速转动。另外，此时， 偶数档中间轴6由于偶数档主摩擦离合器12的表面摩擦力而转动，因此，在向上换档的情况下，设置有目标档位的变速齿轮的中间轴的转速高于目标档位的变速齿轮的转速。通过基于输入齿数比1与输入齿数比2以及1速齿数比 8速齿数比等求出设置有向上目标档位的变速齿轮的中间轴(奇数档中间轴5或偶数档中间轴6)的转速，上述事实是显而易见的。相反地，在降档的情况下，目标档位的变速齿轮的转速高于设置有目标档位的变速齿轮的中间轴的转速。当摩擦离合器20 (经由半离合器状态)接合时，奇偶升档用同步齿轮19与偶数档中间轴6联接，如细虚线箭头所示那样，转矩从输入轴3传递到偶数档中间轴6，奇偶升档用同步齿轮19在经由奇数档主输入齿轮7联接至奇数档主传动齿轮9，同时奇偶升档用同步齿轮19和奇数档主传动齿轮9被设定为相同的齿数，因此，偶数档中间轴6的转速被减速为奇数档中间轴5的转速。当偶数档中间轴6的转速与奇数档中间轴5相等时，2速齿轮32与离合器套筒25 的转速就成为同步状态，在此状态下，使套筒25与阴花键3 啮合，将花键离合器25接合到2速齿轮32。由此，在奇数档主摩擦离合器10与偶数档主摩擦离合器12的切换之前，2 速齿轮32与偶数档中间轴6联接。再有，当花键离合器25与2速齿轮32接合时，摩擦离合器20就被释放。如此，在1速行驶中，将奇偶向上换档用同步齿轮19的摩擦离合器20接合，使目标档位的2速齿轮32与偶数档中间轴6的转速成为同步状态，使花键离合器25与2速齿轮32预接合。在1速行驶中，即使离合器25与2速齿轮32预接合，由于偶数档主摩擦离合器12处于释放状态，所以并不会向偶数档中间轴6传递转矩。如果花键离合器25已与2速齿轮32预接合，则如图3所示，当将偶数档主摩擦离合器12接合、同时将奇数档主摩擦离合器10释放时，从发动机1传递给奇数档中间轴5的转矩就转移到偶数档中间轴6上，发动机1的全部转矩就如粗虚线箭头所示那样，通过2速齿轮32并经由变速输出齿轮41传递到输出轴4。当奇数档主摩擦离合器10释放时，作用于1速齿轮31的转矩消失，因此花键离合器23从1速齿轮31脱出而脱离接合。如此，从1速行驶向2速的升档完成。下面，参照图4、图5说明从2速行驶升档至3速的情况，即从与变速输出齿轮41 啮合的2速齿轮32到与变速输出齿轮42啮合的3速齿轮33的升档变速动作。如图4所示，在2速行驶中，处于偶数档主摩擦离合器12接合而使偶数档主传动齿轮11与偶数档中间轴6联接，且离合器套筒25与2速齿轮32的阴花键3 啮合的状态， 发动机1的全部转矩以粗虚线箭头所示的路径传递到输出轴4。为了升档至3速，作为变速准备，在2速行驶中将离合器套筒23接合于3速齿轮33，但是为了进行接合必须使3速齿轮33和套筒23处于同步状态。在2速行驶时，3速齿轮33经由变速输出齿轮42、输出轴4、变速输出齿轮41联接于2速齿轮32、即偶数档中间轴6，因此，3速齿轮33的转速成为偶数档中间轴6的转速+2速齿数比X3速齿数比。如上所述，3速齿数比=等比率的平方X2速齿数比，作为结果，3速齿轮33的转速成为偶数档中间轴6的转速X等比率的平方。上例中，等比率设定为约0. 78，因此3速齿轮33的转速成为偶数档中间轴6的转速的约0. 61倍，以小于偶数档中间轴6的转速转动。另外，如上所述，此时奇数档中间轴5通过奇数档主摩擦离合器11的表面摩擦力而转动，在上例中，设定为输入齿数比1 = 2. 00、输入齿数比2 = 1. 567，因此，奇数档中间轴5的转速成为偶数档中间轴6的转速的约0. 78倍， 比3速齿轮33的转速高。当摩擦离合器16接合时，偶奇升档用同步齿轮15就联接于奇数档中间轴5，偶奇升档用同步齿轮15经由偶奇升档用输入齿轮13联接于输入轴3，因此，转矩如细虚线箭头所示那样从输入轴3传递至奇数档中间轴5。此时，输入轴3经由偶数档输入齿轮8联接于偶数档主传动齿轮11。偶奇升档用同步齿轮15与偶奇升档用输入齿轮13的齿数比(同步齿轮15/升档用输入齿轮1 设定为与所述等比率一致，如上所述，3速齿轮33的转速为偶数档中间轴6 的转速X等比率的平方，输入轴3的转速为偶数档中间轴6的转速X输入齿数比2，因此， 该齿数比设定为输入齿数比2+等比率的平方。因此，当摩擦离合器16接合时，奇数档中间轴5的转速就直接被减速至3速齿轮33的转速。当奇数档中间轴5的转速被减速至3速齿轮33的转速时，3速齿轮33和离合器套筒23的转速就成为同步状态，在此状态下，使套筒23啮合于阴花键33a，从而使花键离合器 23接合于3速齿轮33。摩擦离合器16在花键离合器23接合于3速齿轮33后被释放。如此，在2速行驶中，使偶奇升档用同步齿轮15的摩擦离合器16为半离合状态， 使奇数档中间轴5的转速与目标档位的3速齿轮33成为同步状态，使花键离合器23与3 速齿轮33预接合。再有，在2速行驶中，即使离合器23与3速齿轮33预接合，由于奇数档主摩擦离合器10被释放，因此不会向奇数档中间轴5传递转矩。如果花键离合器23已与3速齿轮33预接合，则如图5所示，将奇数档主摩擦离合器10接合，同时将偶数档主摩擦离合器12释放，于是从发动机1传递至偶数档中间轴6的转矩被转移至奇数档中间轴5，发动机1的全部转矩通过3速齿轮33并经由变速输出齿轮 42按粗虚线箭头所示的路径传递至输出轴4。另一方面，当偶数档主摩擦离合器12释放时，2速齿轮32的传递转矩就消失，花键离合器25从2速齿轮32脱出而脱离接合，从2速行驶至3速的升档完成。以上说明了从共同啮合于同一个变速输出齿轮41的1速齿轮31向2速齿轮32的升档，以及从与相邻的变速输出齿轮41和42啮合的2速齿轮32向3速齿轮33的升档的方式，而对于3速一4速、5速一6速、7速一8速的升档以及2速一3速、4速一5速、6速 —7速的升档也以同样的方式进行。下面，参照图6、图7说明降档的变速动作。图6、图7表示从共同啮合于变速输出齿轮43的6速齿轮36到5速齿轮35的降档变速动作。在6速行驶中，如图6所示，偶数档主摩擦离合器12接合而将偶数档主传动齿轮11联接于偶数档中间轴6，处于离合器套筒沈与6速齿轮36的阴花键36a啮合的状态，发动机1的全部转矩按粗虚线箭头所示的路径传递至输出轴4。为了降档至5速，作为变速准备在6速行驶中将离合器套筒M接合于5速齿轮35，但是为了进行接合，必须使5速齿轮 35和离合器套筒M成为同步状态。在6速行驶时，5速齿轮35经由变速输出齿轮43联接于6速齿轮36即偶数档中间轴6，5速齿轮35以与偶数档中间轴6相等的转速转动。另一方面，奇数档中间轴5通过奇数档主摩擦离合器10的表面摩擦力而转动，但如上所述那样由于齿数比的关系，该转速低于偶数档中间轴6的转速。在此状态下，为了准备变速，将摩擦离合器18接合，于是偶奇降档同步齿轮17就联接于奇数档中间轴5，如细虚线箭头所示那样，转矩从输入轴3传递至奇数档中间轴5。偶奇降档用同步齿轮17经由偶数档主输入齿轮8联接于偶数档主传动齿轮11，并且偶奇降档用同步齿轮17和奇数档主传动齿轮11构成为具有相同的齿数，因此，奇数档中间轴5被增速至与偶数档中间轴6相同的转速。通过使奇数档中间轴5的转速成为与偶数档中间轴6相等，5速齿轮35成为与离合器套筒M同步的状态，在此状态下，使离合器套筒M与阴花键3 啮合，从而将花键离合器M接合于5速齿轮35。再有，当5速齿轮35与花键离合器M接合时，摩擦离合器18 就被释放。如此，在6速行驶中，使偶奇降档用同步齿轮17的摩擦离合器18接合，使目标档位的5速齿轮35和奇数档中间轴5的转速成为同步状态，并使花键离合器M与5速齿轮 35预接合。在6速行驶中，即使离合器M与5速齿轮35预接合，由于奇数档主摩擦离合器 10已被释放，因此并不会向奇数档中间轴5传递转矩。如果花键离合器M与5速齿轮35预接合，则如图7所示，将奇数档主摩擦离合器 10接合，同时将偶数档主摩擦离合器125释放。由此，从发动机1传递至偶数档中间轴6的转矩就被转移到奇数档中间轴5上，发动机1的全部转矩就如粗虚线箭头所示那样，通过5 速齿轮35并经由变速输出齿轮43传递至输出轴4。当偶数档主摩擦离合器12释放时，作用于6速齿轮36的转矩就消失，花键离合器 24从6速齿轮36脱开而脱离接合，从6速行驶向5速的降档完成。下面，参照图8、图9说明从5速行驶降档至4速的情况。也就是，从与变速输出齿轮43啮合的5速齿轮35向与变速输出齿轮42啮合的4速齿轮34的降档变速动作。在5速行驶中，如图8所示，奇数档主摩擦离合器10接合，奇数档主传动齿轮9联接于奇数档中间轴5，并处于离合器套筒M与5速齿轮35的阴花键3 啮合的状态，发动机1的全部转矩按粗虚线箭头所示的路径传递至输出轴4。为了降档至4速，作为变速准备要在5速行驶中将离合器套筒25接合于4速齿轮34，而为了进行接合必须使4速齿轮34 和套筒25成为同步状态。在5速行驶时4速齿轮34经由变速输出齿轮42、输出轴4、变速输出齿轮43与5速齿轮35、即奇数档中间轴5联接，因此，4速齿轮34的转速成为奇数档中间轴5的转速+5速齿数比X4速齿数比，由于5速齿数比=等比率的平方X4速齿数比，其结果，4速齿轮34的转速成为奇数档中间轴5的转速+等比率的平方。在本例中，等比率设定为约0. 78，因此，4速齿轮34的转速成为奇数档中间轴5的转速的约1. 63倍，以大于奇数档中间轴5的转速转动。另一方面，此时偶数档中间轴6通过偶数档主摩擦离合器12的表面摩擦力而转动，在本例中，设定为输入齿数比1 = 2. 00、输入齿数比2 = 1. 567，因此，偶数档中间轴6 的转速成为奇数档中间轴5的转速的约1. 28倍，低于4速齿轮34的转速。在此状态下，为了准备变速，将摩擦离合器22接合以使奇偶降档用同步齿轮21联接于偶数档中间轴6，如细虚线箭头所示，转矩从输入轴3传递至偶数档中间轴6。此时，奇偶降档用同步齿轮21经由奇偶降档用输入齿轮14联接于输入轴3，输入轴3经由奇数档输入齿轮7联接于奇数档主传动齿轮9。奇偶降档用同步齿轮21和奇偶降档用输入齿轮14的齿数比与所述等比率相一致地设定，如上所述，由于4速齿轮34的转速为奇数档中间轴5的转速的约1. 63倍，因此，为了取得同步状态，将偶数档中间轴6的转速设定为与此相等即可，奇偶降档用同步齿轮21 和奇偶降档用输入齿轮14的齿数比(同步齿轮21/降档用输入齿轮14)设定为等比率的平方X输入齿数比1。由此，当摩擦离合器22接合时，4速齿轮34和离合器套筒25的转速就成为同步状态，因此花键离合器2与4速齿轮34接合。当花键离合器25与4速齿轮 34接合时，摩擦离合器22就被释放。如此，在5速行驶中将奇偶降档用同步齿轮21的摩擦离合器22接合，使偶数档中间轴6的转速与目标档位的4速齿轮34成为同步状态，并使花键离合器25与4速齿轮34 预接合。在5速行驶中，即使离合器25与4速齿轮34预接合，由于偶数档主摩擦离合器12 已被释放，因此并不会向偶数档中间轴6传递转矩。如果花键离合器25与4速齿轮34预接合，则如图9所示，将偶数档主摩擦离合器 12接合并且同时将奇数档主摩擦离合器10释放，于是从发动机1传递至奇数档中间轴5的转矩就被转移至偶数档中间轴6，发动机1的全部转矩如粗虚线箭头所示那样，通过4速齿轮34并经由变速输出齿轮42传递至输出轴4。当奇数档主摩擦离合器10释放时，5速齿轮35的传递转矩就消失，花键离合器M从5速齿轮35脱出而脱离接合，向4速的降档完成。以上说明了从共同啮合于同一个变速输出齿轮43的6速齿轮36向5速齿轮35 的降档，以及从与相邻的变速输出齿轮43和42啮合的5速齿轮35向4速齿轮34降档的方式，8速一7速、4速一3速、2速一1速的降档以及7速一6速、3速一2速的降档也以同样的方式进行。升档和降档的变速动作就是如上述方式那样进行，为了便于理解将其概要总结如下。对于共同地啮合于同一个变速输出齿轮的变速档之间的升档(1速一2速、3速 —4速、5速一6速、7速一8速)，当摩擦离合器20接合时，设置有目标档位的变速齿轮的偶数档中间轴6的转速与偶数档变速齿轮32、34、36、38的转速就直接成为同步状态。这是由于奇数档主传动齿轮9与奇偶升档用同步齿轮19被构成为相同的齿数，因此能够快速地
预接合。对于不共同地啮合于同一个变速输出齿轮的相邻的变速档之间的向上换档O速 —3速、4速一5速、6速一7速)，当将摩擦离合器16接合时，设置有目标档位的变速齿轮的奇数档中间轴5的转速与奇数档变速齿轮31、33、35、37的转速就直接成为同步状态。这是由于偶奇向上换档用同步齿轮15和偶奇升档用输入齿轮13之间的齿数比构成为输入齿数比2+等比率的平方的缘故。
对于共同啮合于同一个变速输出齿轮的变速档之间的降档(8速一7速、6速一5 速、4速一3速、2速一1速)，当将摩擦离合器18接合时，设置有目标档位的变速齿轮的奇数档中间轴5的转速与奇数档变速齿轮31、33、35、37的转速就直接成为同步状态。这是由于偶数档主传动齿轮11和偶奇降档用同步齿轮17被构成为相同的齿数的缘故。对于不共同啮合于同一个变速输出齿轮的邻接的变速档之间的降档(7速一6速、 5速一4速、3速一2速)，当将摩擦离合器22接合时，设置有目标档位的变速齿轮的偶数档中间轴6的转速与偶数档变速齿轮32、34、36的转速就直接成为同步状态。这是由于奇偶降档用同步齿轮21和奇偶降档用输入齿轮14的齿数比构成为等比率的平方X输入齿数比1的缘故。如以上说明的那样进行升档和降档的变速动作，但在奇数档变速齿轮和偶数档变速齿轮之间的变速时，设置有目标档位的变速齿轮的中间轴经由摩擦离合器联接于输入轴，使目标档位的变速齿轮与设置有该变速齿轮的中间轴的转速成为同步状态，并使啮合离合器预接合，随后将目标档位的主摩擦离合器完全接合，因此，即便是需要大传递转矩的大型车辆的变速机，也不用控制发动机的转速来实现同步，从而能够以简单的结构无冲击地实现啮合离合器的快速变速。此外，在实施例1中，仅通过将分别附设于4个同步齿轮上的同步离合器接合来进行升档和降档，而无需为了预接合而控制奇数档和偶数档的两个中间轴的转速，因此具有可不使用两个中间轴的转速传感器的实用效果。再有，在实施例1中，使阳花键向转动轴方向移动，但是，当然也可将该移动的花键形成为阴花键，而将与之嵌合的对方形成为阳花键。实施例2图10表示本发明的第二实施例。在实施例2中，在升档时，利用制动装置使设置有要预接合的变速齿轮的中间轴减速。在图10中，用与图1相同的标记表示等同的部件，在奇数档中间轴5的一端设置有一侧固定在变速机箱体四上的摩擦制动装置27，在偶数档中间轴6的一端设置有固定在变速机箱体四上的摩擦制动装置观。摩擦制动装置27J8可以采用液压致动的湿式多片制动器。再有，两个中间轴5、6的另一端由变速机箱体四转动自由地支承。下面，参照图11、图12说明从1速行驶升档至2速、即从共同啮合于同一个变速输出齿轮41的1速齿轮31向2速齿轮32的升档变速动作。在1速行驶中，如图11所示，处于奇数档主摩擦离合器10接合而使奇数档主传动齿轮9联接于奇数档中间轴5、并且离合器套筒23的阳花键与1速齿轮31的阴花键31a啮合的状态，在1速行驶状态下，发动机1的全部转矩按粗虚线箭头所示的路径传递至输出轴 4。为了升档至2速，作为变速准备在1速行驶中使离合器套筒25接合于2速齿轮32，但是要进行接合则必须使2速齿轮32和离合器套筒25的转速同步到容许转速差之内。2速齿轮32在1速行驶时经由变速输出齿轮41而与1速齿轮31、即奇数档中间轴5联接，2速齿轮32在1速行驶时以与奇数档中间轴5相同的转速(规定转速)转动。此时，按实施例1 的说明中所描述的那样，偶数档中间轴6的转速由于偶数档主摩擦离合器11的表面摩擦力而高于奇数档中间轴5的转速。另一方面，离合器套筒25与偶数档中间轴6 —体地转动，但转速取决于偶数档主摩擦离合器12与摩擦制动装置观的摩擦传递转矩的均衡性，也会因油的粘性等而变化。在这种状态下的某个时点，以如下方式控制该制动装置的工作油压在偶数档主摩擦离合器12以半离合器状态接合的同时使摩擦制动装置观工作，使偶数档中间轴6的转速成为与奇数档中间轴5的规定转速大致相等。当偶数档主摩擦离合器12以半离合器状态接合时，转矩就按细虚线箭头所示那样从输入轴3传递至偶数档中间轴6，偶数档中间轴6和奇数档中间轴5的转速成为大致相等，于是离合器套筒25的转速就成为与2速齿轮 32同步的状态，花键离合器25可以接合到2速齿轮32。如此，在1速行驶中，偶数档主摩擦离合器12以半离合器状态接合，并调整摩擦制动装置观的工作油压以使目标档位的2速齿轮32与偶数档中间轴6的转速成为同步状态， 并使花键离合器25与2速齿轮32预接合。如果花键离合器25已与2速齿轮32预接合，则如图12所示，在将偶数档主摩擦离合器12接合的同时将奇数档主摩擦离合器10释放。由此，从发动机1传递至奇数档中间轴5的转矩就被转移至偶数档中间轴6，如粗虚线箭头所示，发动机1的全部转矩就通过 2速齿轮32并经由变速输出齿轮41传递至输出轴4。当奇数档主摩擦离合器10释放时，作用于1速齿轮31的转矩就消失，花键离合器 23从1速齿轮31脱出而脱离接合，完成从1速行驶向2速的升档。下面，参照图13、图14说明从2速行驶升档至3速的情况。也就是，进行啮合于相邻的变速输出齿轮的升档，即从与变速输出齿轮41啮合的2速齿轮32向与变速输出齿轮 42啮合的3速齿轮33的升档变速动作。在2速行驶中，如图13所示，处于偶数档主摩擦离合器12接合、偶数档主传动齿轮11联接于偶数档中间轴6、并且离合器套筒25与2速齿轮32的阴花键接合的状态，在2 速行驶状态下，发动机1的全部转矩按粗虚线箭头所示的路径传递至输出轴4。为了升档至 3速，作为变速准备在2速行驶中将离合器套筒23接合于3速齿轮33。为了将离合器套筒23接合于3速齿轮33，必须使3速齿轮33和离合器套筒23的转速成为同步状态，但是2速行驶时3速齿轮33经由变速输出齿轮42、输出轴4、变速输出齿轮41而与2速齿轮32、即偶数档中间轴6联接，因此，如实施例1的说明所描述的那样， 3速齿轮33的转速低于奇数档中间轴5的转速。另一方面，离合器套筒23与奇数档中间轴5 —体地转动，但转速取决于奇数档主摩擦离合器10与摩擦制动装置27的摩擦传递转矩的均衡性，也会因油的粘性等而变化。在这种状态下，在某个时刻，以如下方式控制摩擦制动装置27的工作油压在奇数档主摩擦离合器10以半离合器状态接合的同时，使摩擦制动装置27工作，以使奇数档中间轴5的转速成为与3速齿轮33的转速大致相等。当奇数档主摩擦离合器10以半离合器状态接合时，转矩就从输入轴3按细虚线箭头所示那样的传递至奇数档中间轴5，当奇数档中间轴5的转速与3速齿轮33的转速成为大致相等时，3速齿轮33和离合器套筒23的转速就成为同步状态，花键离合器23被接合于3速齿轮33。如此，在2速行驶中，奇数档主摩擦离合器10以半离合器状态接合，并调整摩擦制动装置27的工作油压而使目标档位的3速齿轮33与奇数档中间轴5的转速成为同步状态， 并使花键离合器23与3速齿轮33预接合。如果花键离合器23已与3速齿轮33预接合，则如图14所示，在将奇数档主摩擦离合器10接合的同时将偶数档主摩擦离合器3012释放。因此，从发动机1传递到偶数档中间轴6的转矩就转移到奇数档中间轴5，如粗虚线箭头所示那样，发动机1的全部转矩通过3速齿轮33并经由变速输出齿轮42传递至输出轴4。当偶数档主摩擦离合器12释放时，作用于2速齿轮32转矩就消失，花键离合器25 从2速齿轮32脱出而脱离接合，完成3速升档。如上说明，从共同啮合于同一变速输出齿轮41的1速齿轮31向2速齿轮32的升档、从啮合于相邻的变速输出齿轮41和42的2速齿轮32向3速齿轮33的升档即按这样的方式进行，3速一4速、4速一5速、5速一6速、6速一7速、7速一8速的向上换档也以同样的方式进行。再有，在实施例2的降档中，摩擦离合器18或摩擦离合器22接合并与实施例1同样地执行，因此省略说明。在实施例2中，与实施例1相同，在奇数档变速齿轮与偶数档变速齿轮之间变速时，设置有目标档位的变速齿轮的中间轴经由摩擦离合器联接至输入轴，目标档位的变速齿轮与设置有该变速齿轮的中间轴的转速成为同步状态，并使啮合离合器预接合。因此，即使是需要大传递转矩的大型车辆的变速机，也不用控制发动机的转速来使之同步，能够以简单的结构无冲击地实现啮合离合器的快速变速。另外，升档仅通过在轴端部附设2个摩擦制动装置来实现，因此能够进一步地缩短变速机的总长度，能够取得小型且廉价的效果。这里，在上述实施例1、实施例2中，作为啮合离合器举出了采用花键离合器的示例，当然，代之以采用爪形离合器也能取得同样的效果。另外，在上述实施例中，虽然已使目标档位的变速齿轮和设置有该变速齿轮的中间轴的转速处于同步状态，但是即使啮合离合器的转速、相位稍有不同也能够接合，在接近于同步状态的大致同步状态下进行接合的情况显然也属于本发明的范围。再有，本实施例中，省略了使输出轴的转动反向的反转机构的图示，但是可以在设于输入轴上的奇数档输入齿轮和偶数档输入齿轮之间，设置倒车驱动齿轮和将该倒车驱动齿轮一体地联接于输入轴的倒车用摩擦离合器，使倒车驱动齿轮经由中间齿轮啮合于与奇数档中间轴一体转动的倒车被动齿轮；通过这样的结构可有效地利用输入轴的轴向空隙来设置反转机构，其优点在于能够不增加总长度或总宽度地构成。附图标记说明L···发动机；2…变速机；3…输入轴；4…输出轴；5…奇数档中间轴；6…偶数档中间轴；7…奇数档输入齿轮；8…偶数档输入齿轮；9…奇数档主传动齿轮；10…奇数档主摩擦离合器；11…偶数档主传动齿轮；12…偶数档主摩擦离合器；13…偶奇升档用输入齿轮；14…奇偶向下换档用输入齿轮；15…偶奇升档用同步齿轮；16、18、20、22…摩擦离合器；17…偶奇升档用同步齿轮；19…奇偶升档用同步齿轮；21…奇偶降档用同步齿轮；23 26…离合器套筒；27、28···摩擦制动装置；31…1速齿轮；33…3速齿轮；35···5速齿轮；37... 7速齿轮；32…2速齿轮；34…4速齿轮；36…6速齿轮；38…8速齿轮；41 44…变速输出齿轮。
权利要求
1.一种大型车辆用双离合器式变速机，其特征在于，具备连接于发动机的输入轴；与所述输入轴并排设置的奇数档中间轴和偶数档中间轴；并排设置在所述中间轴之间的输出轴；固定于所述输入轴上并将所述输入轴的旋转传递给所述中间轴的奇数档输入齿轮和偶数档输入齿轮；转动自由地设置在所述奇数档中间轴上的奇数档主传动齿轮；将所述奇数档主传动齿轮联接到所述奇数档中间轴上的奇数档主摩擦离合器；转动自由地设置在所述偶数档中间轴上的偶数档主传动齿轮；将所述偶数档主传动齿轮联接到所述偶数档中间轴上的偶数档主摩擦离合器；转动自由地设置在所述奇数档中间轴上的多个奇数档变速齿轮；转动自由地设置在所述偶数档中间轴上的多个偶数档变速齿轮；与所述奇数档变速齿轮中的一个和比该奇数档变速齿轮高出一个变速档的偶数档变速齿轮相啮合地固定设置在输出轴上的多个输出齿轮；以及设于所述奇数档中间轴和所述偶数档中间轴上并选择性地将所述变速齿轮与所述中间轴结合的啮合离合器，其构成为与同一个所述输出齿轮啮合的所述奇数档变速齿轮和所述偶数档变速齿轮设定为相同的齿数；所述奇数档输入齿轮系和所述偶数档输入齿轮系的齿数比设定为使得相邻的变速档之间的变速比之比成为等比率分配；设置有经由摩擦离合器将设置有目标档位的变速齿轮的中间轴联接于所述输入轴并将所述目标档位的变速齿轮和设置有该变速齿轮的中间轴的转速同步的牙嵌离合器同步机构，以便在变速档切换前使所述牙嵌离合器与所述目标档位的变速齿轮预接合。
2.如权利要求1所述的大型车辆用双离合器式变速机，其特征在于，所述牙嵌离合器同步机构具备固定于所述输入轴上的偶奇升档用输入齿轮和奇偶降档用输入齿轮；转动自由地设置在所述奇数档中间轴上、与所述偶奇升档用输入齿轮啮合并由附设的摩擦离合器联接于所述奇数档中间轴的偶奇升档用同步齿轮；转动自由地设置在所述奇数档中间轴上、与所述偶数档输入齿轮啮合并由附设的摩擦离合器联接于所述奇数档中间轴的偶奇降档用同步齿轮；转动自由地设置在所述偶数档中间轴上、与所述奇数档输入齿轮啮合并由附设的摩擦离合器联接于所述偶数档中间轴的奇偶升档用同步齿轮; 以及转动自由地设置在所述偶数档中间轴上、与所述奇偶降档用输入齿轮啮合并由附设的摩擦离合器联接于所述偶数档中间轴的奇偶降档用同步齿轮，其构成为所述奇偶升档用同步齿轮和奇数档主传动齿轮以及偶奇降档用同步齿轮和偶数档主传动齿轮设定为相同的齿数；在变速档切换前使附设于所述四个同步齿轮上的任一个摩擦离合器结合而使目标档位的牙嵌离合器成为同步状态，以便使所述牙嵌离合器与目标档位的变速齿轮预接合。
3.如权利要求1所述大型车辆用双离合器式变速机，其特征在于，所述牙嵌离合器同步机构具备固定于所述输入轴上的奇偶降档用输入齿轮；转动自由地设置于所述奇数档中间轴上、与所述偶数档输入齿轮啮合并由附设的摩擦离合器联接于所述奇数档中间轴的偶奇降档用同步齿轮；转动自由地设置在所述偶数档中间轴上、与所述奇偶降档用输入齿轮啮合并由附设的摩擦离合器联接于所述偶数档中间轴的奇偶降档用同步齿轮；以及设于所述奇数档中间轴和所述偶数档中间轴上的摩擦制动器，其构成为所述偶奇降档用同步齿轮和偶数档主传动齿轮设定为相同的齿数；在降档变速时使所述两个同步齿轮中的任一方的摩擦离合器结合，在向上换档变速时经由不与所述中间轴联接的所述主传动齿轮的主摩擦离合器使中间轴转动并同时使该中间轴的摩擦制动器动作，使牙嵌离合器成为同步状态，以便使所述牙嵌离合器与目标档位的变速齿轮预接合。
全文摘要
本发明旨在提供双离合器式变速机，即使是大型车辆的变速机，也不用控制发动机的转速来使之同步，能够以简单的结构无震动地实现啮合离合器的快速变速。共同啮合于同一个变速输出齿轮(41～44)的奇数档变速齿轮(31、33、35、37)和偶数档变速齿轮(32、34、36、38)设定为具有相同齿数；奇数档输入齿轮系和偶数档输入齿轮系的齿数比设定为使得相邻的变速档之间的变速比之比成为等比率分配；与相邻的变速输出齿轮(41～44)啮合的奇数档变速齿轮和偶数档变速齿轮的齿数比之比成为等比率的平方。在奇数档变速齿轮和偶数档变速齿轮之间的变速时，设置有目标档位的变速齿轮的中间轴(5或6)经由摩擦离合器联接于输入轴(3)，使目标档位的变速齿轮和设置有该变速齿轮的中间轴(5或6)的转速成为同步状态。在变速档转换前，使啮合离合器(23～26)与目标档位的变速齿轮预接合。
文档编号F16H3/083GK102341616SQ20108001006
公开日2012年2月1日 申请日期2010年2月25日 优先权日2009年3月11日
发明者中村秀树 申请人:株式会社日立Nico传动设备