CN100504110C - 双离合器手动变速箱 - Google Patents
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Abstract
一种用于发动机的双离合器手动变速箱,该变速箱包括第一输入轴(5)和第二输入轴(6),发动机转动经单独的离合器(C1、C2)可选择地输入这些输入轴上。与第一变速箱速度组相关联的第一齿轮组(G1、G3、G5、GR)位于突出的第一输入轴(5)的后端和副轴(15)之间。与第二变速箱速度组相关联的第二齿轮组(G2、G4、G6)位于第二输入轴(6)和副轴(15)之间。双离合器手动变速箱特征在于,第二齿轮组(G2、G4、G6)定位成使得能够在第一输入轴(5)和第二输入轴(6)之间提供轴承保持空间的、与第二变速箱速度组中最低变速箱速度相关联的齿轮组(G4)距发动机最远定位,而与第二变速箱速度组的剩余变速箱速度中的最高变速箱速度相关联的齿轮组(G6)最靠近发动机定位。
Description
技术领域
本发明涉及一种所谓的双离合器手动变速箱,其在发动机和手动变速箱之间设置有自动离合器,以用于每一个变速箱速度组,并可通过在接合和脱离这些自动离合器之间切换(变速控制)并通过在两个变速箱速度组之间改变变速箱速度选择,来执行自动换档。
背景技术
这种双离合器手动变速箱的传统公知示例是用于前置发动机、前轮驱动车辆(称为FF车辆)的双离合器手动变速箱,如公开的日本专利申请JP8-320054中所描述的。双离合器手动变速箱包括第一输入轴和第二输入轴,发动机转动经单独的离合器选择性地输入到这些输入轴。中空的第二输入轴可旋转地装配在第一输入轴上,使得第一输入轴从第二输入轴的后端,即距发动机最远的一端突出。与一个变速箱速度组相关联的多组齿轮(称为齿轮组)设置在突出的第一输入轴的后端与平行于第一和第二输入轴定位的副轴之间,使得能够针对相应齿轮组实现适当的传动。与另一变速箱速度组相关联的齿轮组设置在第二输入轴和副轴之间,使得针对这些相应齿轮组能够实现适当的传动,并使得从最靠近发动机的副轴的前端沿径向输出基于换档后所选择的变速箱速度组的转动。
在这种双离合器变速箱中,当选择了一个变速箱速度组中的变速箱速度并且相对应的自动离合器接合时,不能选择来自另一个变速箱速度组的变速箱速度。为了换档,选择在另一变速箱速度组中的变速箱速度,同时所述相对应的自动离合器脱离,与所述一个变速箱速度组相关联的自动离合器脱离,同时与所述另一个变速箱速度组相关联的所述自动离合器接合。通过在两个变速箱速度组之间改变变速箱速度选择,这实现了离合器变速控制并实现了自动换档。
在用于FF车辆的双离合器手动变速箱中,考虑到变速箱组装的方便性并由于如上所述换档后的转动沿径向从最靠近发动机的副轴的前端提取,有利的构造为副轴在其前端具有最大的直径,并随着靠近后端而直径逐渐减小。
然而,由于用于前置发动机、后轮驱动车辆(称为FR车辆)的双离合器手动变速箱必须沿轴向从距离发动机最远的第一输入轴的后端或副轴的后端输出与换档后的所选择的档位相对应的转动,因此对于变速箱组装的方便性和副轴的强度来说理想的是副轴在大致中间(与第二输入轴的后端附近对齐)具有最大直径,且从大致中间向前端和后端直径逐渐减小。例如,这种结构意味着方便地从副轴的前端和后端将齿轮组组装到副轴上是更容易的。
因此,如日本专利申请JP8-320054中所述,在用于FF车辆的双离合器手动变速箱中的传统副轴在用作FR车辆所用的双离合器手动变速箱的副轴方面存在问题。
为了满足在大致中间具有最大直径并且从大致中间向前端直径逐渐减小的副轴的仅仅这个需求,从最靠近发动机的副轴的前侧起,将齿轮组按照高变速箱速度顺序定位将是足够的,这是因为与设置在第二输入轴和副轴之间的变速箱速度组相关联的齿轮组具有这样的齿轮外径,即,随着变速箱速度变高,齿轮外径变小。即,用于高变速箱速度的小直径齿轮设置在最靠近发动机的副轴的前端,在副轴上的齿轮的外径随着齿轮距发动机的距离增大而变大。因此,这就满足了将最大副轴直径设置在大致中间,并从大致中间向前端直径逐渐减小的构造需求。
同时,如日本专利申请JP8-320054中所述,为了支撑可旋转地装配在副轴上的第一输入轴和第二输入轴,变速箱箱体承载第二输入轴最靠近发动机的前端,且变速箱箱体承载第一输入轴从第二输入轴突出的后端。然而,当如上所述与最低变速箱速度相关联的齿轮组位于距发动机最远的一侧上时,包含在所述最低变速箱速度齿轮组中的并处于第二输入轴上的齿轮具有最小的直径。这种齿轮约束了第一输入轴和第二输入轴的后端之间的环形空间的尺寸,约束如此之大使得滚针轴承或其他轴承不能够保持在第一输入轴和第二输入轴的后端之间的环形空间内。在第一输入轴中形成其中放置所述滚针轴承的环形沟槽将导致第一输入轴的强度降低,因此,这个方案不是理想的选择。一种可能的替代方案可以是将滚针轴承朝发动机移动到不存在齿轮的位置,但是这将导致滚针轴承靠近第二输入轴的前端和第一输入轴的前端之间的轴承,缩窄轴承跨度,并使得两个输入轴之间的轴承刚性稍微欠缺。因此,这个替代技术方案也难于实行。
发明内容
鉴于上述情形,本发明的目的在于提供一种尤其可用于FR车辆的双离合器手动变速箱,通过将第二输入轴和副轴之间设置的与变速箱速度组相关联的齿轮组在轴向上适当定位,这个变速箱能够将轴承保持在第一输入轴和第二输入轴的后端之间的环形空间内,而不必在第一输入轴内形成一个环形沟槽来保持轴承。本发明还满足副轴在大致中间具有最大直径并朝向前端直径减小的变速箱结构需求。
因此,根据本发明的第一方面,提供了一种双离合器手动变速箱该变速箱包括:第一输入轴和第二输入轴,发动机转动经每个离合器可选择地输入这些输入轴,所述第二输入轴可旋转地装配在所述第一输入轴上,使得所述第一输入轴从所述第二输入轴的距所述发动机最远的后端突出;与第一变速箱速度组相关联的第一齿轮组,所述第一齿轮组位于所述突出的第一输入轴的后端和基本上平行于所述第一和第二输入轴定位的副轴之间,使得对所述第一齿轮组中的每个齿轮组可以实现适当的传动;与第二变速箱速度组相关联的第二齿轮组,该第二齿轮组位于所述第二输入轴和所述副轴之间,使得对所述第二齿轮组中的每个齿轮组可以实现适当的传动,由此基于换档后所选择的档位的转动通过设置在副轴的后端的副齿轮输出或者从第一输入轴或者副轴的后端沿轴向输出,所述副轴的中央部比端部粗;并且所述第二齿轮组定位成:使得所述第二齿轮组中与所述第二变速箱速度组中第二低变速箱速度相关联的齿轮组定位成距所述发动机最远,而所述第二齿轮组中与所述第二变速箱速度组的剩余变速箱速度相关联的齿轮组从与较高变速箱速度相关联的齿轮组开始依次从发动机侧布置。
因此,用于发动机的双离合器手动变速箱包括第一输入轴和第二输入轴,发动机转动经单独的离合器可选择地输入到所述输入轴,第二输入轴可旋转地装配在第一输入轴上,使得第一输入轴从第二输入轴的距发动机最远的后端突出。与第一变速箱速度组相关联的第一齿轮组位于突出的第一输入轴的后端和基本上平行于第一和第二输入轴定位的副轴之间,使得能够对第一齿轮组的相应一个实现适当的传动。与第二变速箱速度组相关联的第二齿轮组位于第二输入轴和副轴之间,使得能够对第二齿轮组的相应一个实现适当的传动,由此基于换档后所选择的档位的转动沿轴向从第一输入轴或副轴的后端输出。双离合器手动变速箱特征在于第二齿轮组定位成使得与第二变速箱速度组的最低变速箱速度相关联的齿轮组是所述齿轮组中能够在第一输入轴和第二输入轴之间提供轴承保持空间、定位得距发动机最远的一个,并且与第二变速箱速度组的剩余变速箱速度中的最高变速箱速度相关联的齿轮组定位得最靠近发动机。
换句话说,与第二变速箱速度组的最低变速箱速度相关联的齿轮组沿着第二输入轴轴向定位于第二输入轴的距发动机最远的一侧,而与第二变速箱速度组的剩余变速箱速度中的最高变速箱速度相关联的齿轮组沿着第二输入轴轴向定位于第二输入轴中距发动机最近的一侧。
在另一优选实施例中,第二输入轴是中空的,用于容纳第一输入轴的前端,由此在它们之间限定出轴承保持空间,来容纳用于第二变速箱速度组的齿轮组的轴承。
优选的是,与第二变速箱速度组的剩余变速箱速度相关联的第二齿轮组根据以下准则进一步定位:(i)在与距发动机最远定位的与变速箱速度相关联的齿轮组和最靠近发动机定位的与变速箱速度相关联的齿轮组之间;以及(ii)以这种方式,即:与更高变速箱速度相关联的齿轮组更靠近发动机定位。
在所述第二输入轴和副轴之间设置的第二变速箱速度组的齿轮组优选地形成一个列为偶数的变速箱速度组。因此,优选地,第一变速箱速度组的第一齿轮组形成列为奇数的变速箱速度组。
在尤其优选的实施例中,第二变速箱速度组的第四档齿轮组定位得距发动机最远。第二变速箱速度组的第六档齿轮组优选地最靠近发动机定位,而第二档齿轮组位于第四档和第六档齿轮组中间。
从上面可以理解到根据本发明的双离合器手动变速箱包括第一输入轴和第二输入轴,发动机转动经单独的离合器选择性地输入到这些输入轴。第二输入轴是中空的,并可旋转地装配在第一输入轴上,使得第一输入轴从第二输入轴的距发动机最远的后端突出。与一个变速箱速度组相关联的各组齿轮(称为齿轮组)设置在这个突出的第一输入轴的后端和平行于第一和第二输入轴定位的副轴之间,使得对相应的齿轮组可以实现适当的传动。与另一变速箱速度组(其他变速箱速度组)相关联的齿轮组位于第二输入轴和副轴之间,使得对其他变速箱速度组的各齿轮组可以实现适当的传动,由此基于换档后所选择的档位的转动从第一输入轴或副轴的后端沿轴向输出。
在这种双离合器手动变速箱中,与其他变速箱速度组相关联的齿轮组设置在第二输入轴和副轴之间,并定位成使得:第二输入轴上的变速箱速度中的与最低变速箱速度相关联的齿轮组位于第二输入轴的距发动机最远的一侧上,该齿轮组具有能够在第一输入轴和第二输入轴之间提供特定的轴承保持空间的齿轮外径,而剩余变速箱速度中的与最高变速箱速度相关联的齿轮组定位在第二输入轴的最靠近发动机的一侧上。
在这种双离合器手动变速箱中,在定位第二输入轴和副轴之间设置的与变速箱速度组相关联的齿轮组时,由于第二输入轴上的与变速箱速度中的最低变速箱速度相关联的齿轮组(具有能够在第一输入轴和第二输入轴之间提供特定的轴承保持空间的齿轮外径)定位在距发动机最远的一侧上,所述特定空间可得以确保,来将轴承保持在第一输入轴和第二输入轴的后端之间,而不必在第一输入轴内形成环形沟槽来保持轴承。从而,轴承可以保持在第一输入轴和第二输入轴的后端之间,而同样不会降低第一输入轴的强度。因此,根据本发明,在两个输入轴之间设置的轴承的轴承跨度可以较大,这就能够在两个输入轴之间保持较高轴承刚性。
本发明由此满足了变速箱的强度需求,并满足了从大致中间向前端(相对于发动机)直径减小的副轴构造的需求。这是因为在定位第二输入轴和副轴之间设置的与变速箱速度组相关联的齿轮组时,与剩余变速箱速度中的最高变速箱速度相关联的齿轮组定位在最靠近发动机的一侧上,因此,副轴中最靠近发动机的前端具有较小直径,这是因为包含在相关齿轮组中的副轴上的齿轮具有较小直径(即,由于它代表最高变速箱速度)。
第一和第二输入轴和副轴可以认为构成一种轴配置(shaftarrangement),双离合器手动变速箱还包括至少一个互锁机构,用来分别使与第二变速箱速度组相关联的各齿轮组能够适当的传动。
双离合器变速箱还可以包括多个互锁机构,用来分别使与第二变速箱速度组相关联的各齿轮组能够适当的传动,其中,多个互锁机构设置在第二输入轴和所述副轴之间、所述轴配置中的副轴一侧上。
优选的是,其中一个互锁机构是一个专用的互锁机构,用于使最靠近发动机定位的齿轮组能够适当地传动,其中所述专用互锁机构定位于最靠近发动机定位的齿轮组和邻近所述最靠近发动机的齿轮组定位的齿轮组之间。
与第二变速箱速度组相关联的第二齿轮组形成第二档齿轮组、第四档齿轮组和第六档齿轮组的一个组。优选地,第四档齿轮组位于副轴上距发动机最远的一侧上,第六档齿轮组位于副轴中最靠近发动机的一侧上,而第二档齿轮组位于第四档齿轮组和第六档齿轮组之间。第二档齿轮组和第四档齿轮组共用的互锁机构位于第二档齿轮组和第四档齿轮组之间,而对第六档齿轮组专用的互锁机构位于第二档齿轮组和第六档齿轮组之间。
典型地,以相互互锁的方式,第六挡齿轮组包括第六档输入齿轮和第六档输出齿轮,第六档输入齿轮作为一个整体形成在第二输入轴的外径上,而第六档输出齿轮可旋转地设置在副轴上。以相互互锁的方式,第二档齿轮组典型地包括第二档输入齿轮和第二档输出齿轮,其中第二档输入齿轮作为一个整体形成在第二输入轴的外径上,而第二档输出齿轮可旋转地设置在副轴上。最后,以相互互锁的方式,第四档齿轮组典型地包括第四档输入齿轮和第四档输出齿轮,其中,第四档输入齿轮作为单一整体形成在第二输入轴的外径上,而第四档输出齿轮可旋转地设置在副轴上。
双离合器手动变速箱优选地具有这样的副轴,该副轴在大致中点处具有最大直径,更优选地在相当于第二齿轮组和第一齿轮组之间的边界位置处的中点处具有最大直径。
根据本发明的第二方面,提供了一种配备有如第一方面所述的双离合器手动变速箱的车辆。
附图说明
现在,将仅以示例的形式参照附图描述本发明,图中:
图1是表示根据本发明一个实施例的双离合器手动变速箱的框图;以及
图2是表示如图1所示的同一双离合器手动变速箱的理想构成的垂直截面侧视图。
具体实施方式
下面,将根据图中所示的实施例,详细描述本发明的实施例。这个实施例的双离合器手动变速箱具有以下构成,并可用于前置发动机、后轮驱动车辆(称为FR车辆)。
在图1中,变速箱箱体总地表示为1。变速箱设置有第一自动离合器C1,用于列为奇数的变速箱速度(第一档、第三档、第五档和倒档),并设置有第二自动离合器C2,用于列为偶数的变速箱速度(第二档、第四档和第六档)。第一和第二自动离合器C1和C2夹置在换档机构和发动机(尽管图1中示出发动机的曲轴2,但是未标明)之间,其中换档机构如下面将进一步描述的容纳在变速箱箱体1内。离合器C1和C2经扭力阻尼器3缓冲而连接到发动机曲轴2上。在变速箱箱体1内还设置有油泵4,这个油泵4经扭力阻尼器3不断由发动机驱动。来自油泵4的操纵油(operating oil)是执行变速箱速度选择控制,包括离合器C1和C2的接合控制的介质,如下面进一步描述的。保持在变速箱箱体1内的换档机构在下面同时参照图2来描述。
换档机构设置有第一输入轴5和第二输入轴6,发动机转动从扭力阻尼器3经由列为奇数的变速箱速度离合器C1和列为偶数的变速箱速度离合器C2选择性地输入到这两个输入轴。第二输入轴6是中空的,并装配到第一输入轴5上。前滚针轴承7和后滚针轴承8夹置在轴5、6之间的环形空间内,使得第一输入轴5(为内轴)和第二输入轴6(为外轴)可以在它们相互同轴的状态下自由转动。
第一输入轴5和第二输入轴6的前端朝向发动机穿过变速箱箱体1的前端壁1a,并连接到相应一个离合器C1、C2上。第二输入轴6前端的外周由第一滚珠轴承9可旋转地支撑在变速箱箱体1的前端壁1a上。前滚针轴承7位于附近,靠近第一滚珠轴承9,而后滚针轴承8位于第二输入轴6的后端,距发动机最远或远离发动机。第一输入轴5从第二输入轴6后端突出,穿过变速箱箱体1的中间壁1b,并且,在这个穿透区域内,第一输入轴5的后端5a由第二滚珠轴承10可旋转地支撑在变速箱箱体的中间壁1b上。
同轴地设置输出轴11,使其抵靠第一输入轴5的后端5a。输出轴11由输出轴11由圆锥滚子轴承12和止推轴承13可旋转地支撑在变速箱箱体1的后端壁1c上,并也经滚针轴承14可旋转地支撑在第一输入轴5的后端5a上。副轴15平行于第一输入轴5、第二输入轴6和输出轴11设置,并且该副轴15也由滚子轴承16、17和18可旋转地支撑在变速箱箱体1的前端壁1a、中间壁1b和后端壁1c上。在副轴15的后端,设置了副齿轮(laygear)19,以作为一个整体旋转。在垂直于轴11的轴线的相同平面上,在输出轴11上设置一个输出齿轮20。副齿轮19和输出齿轮20相互闭锁,以接合副轴15,由此驱动输出轴11。
与列为奇数的变速箱速度(第一档、第三档、倒档)组相关联的齿轮组设置在第一输入轴5的后端5a与副轴15之间。即,第一档齿轮组G1、倒档齿轮组GR和第三档齿轮组G3依次定位,从轴5的靠近发动机的前端向轴5的距发动机最远的后端运转。第一档齿轮组G1和倒档齿轮组GR位于第二输入轴6的后端和变速箱箱体中间壁1b之间,而第三档齿轮组3紧靠着变速箱箱体中间壁1b的相对一侧。
第一档齿轮组G1以相互互锁的方式包括第一档输入齿轮21和第一档输出齿轮22,第一档输入齿轮21与第一输入轴5的后端5a形成一个单独整体,而第一档输出齿轮22可旋转地设置在副轴15上。倒档齿轮组GR包括与第一输入轴的后端5a形成为一个整体的倒档输入齿轮23、可旋转地设置在副轴15上的倒档输出齿轮24、以及与这些齿轮23、24互锁并接合以在反转的状态下驱动这些齿轮23、24的倒档惰轮25。倒档惰轮25可旋转地由嵌入变速箱箱体中间壁1b内的轴25a支撑。第三档齿轮组G3以相互互锁的方式包括第三档输入齿轮26和第三档输出齿轮27,其中第三档输入齿轮26可旋转地设置在第一输入轴5的后端5a上。第三档齿轮组G3接合,以驱动副轴15。
在副轴15上,还提供了第一档-倒档同步互锁机构28,该互锁机构28位于第一档输出齿轮22和倒档输出齿轮24之间。第一档-倒档同步互锁机构28可以采取齿式离合器机构,并如下面进一步描述的,在所述机构28的耦合套筒28a从中立位置(如图中所示)向左移动并与离合器齿轮28b互锁,从而接合第一档输出齿轮22来驱动副轴22时,能够选择第一档。如下面进一步描述的,在耦合套筒28a从中立位置(如图所示)向右移动并与离合器齿轮28b互锁,接合倒档输出齿轮27来驱动副轴15时,能够选择倒档。
在第一输入轴5的后端5a,提供了第三档-第五档同步互锁机构29,该机构例如是齿式离合器机构。第三档-第五档同步互锁机构29位于第三档输入齿轮26和输出齿轮20之间,并如下面进一步描述的,在所述机构29的耦合套筒29a从中立位置(如图中所示)向左移动并与离合器齿轮29b互锁,接合第三档输入齿轮26来驱动第一输入轴5时,能够选择第三档。如下面进一步描述的,在耦合套筒29a从中立位置(如图中所示)向右移动并与离合器齿轮29c互锁,直接将第一输入轴5连接到输出齿轮20(即,连接到输出轴11)上时,能够选择第五档。
在中空的第二输入轴6和副轴15之间,提供了与列为偶数的变速箱速度组(第二档、第四档、第六档)相关联的一组齿轮组。即,第六档齿轮组G6、第二档齿轮组G2和第四档齿轮组G4沿着第二输入轴6从最靠近发动机的前侧或前端依次定位。第六档齿轮组G6沿着变速箱箱体1的前端壁1a位于第二输入轴6的前端,第四档齿轮组G4位于第二输入轴6的后端,而第二档齿轮组G2基本上位于第二输入轴6的两端之间的中间位置。
第六档齿轮组G6以相互互锁的方式包括第六档输入齿轮30和第六档输出齿轮31,其中第六档输入齿轮30作为一个整体形成在第二输入轴6的外径上,而第六档输出齿轮31可旋转地设置在副轴15上。第二档齿轮组G2以相互互锁的方式包括第二档输入齿轮32和第二档输出齿轮33,其中第二档输入齿轮32作为一个整体形成在第二输入轴的外径上,而第二档输出齿轮33可旋转地设置在副轴15上。第四档齿轮组G4以相互互锁的方式包括第四档输入齿轮34和第四档输出齿轮35,其中第四档输入齿轮34作为一个单独整体形成在第二输入轴6的外径上,而第四档输出齿轮35可旋转地设置在副轴15上。
随后对如上定位的列为偶数的变速箱速度组(第二档、第四档、第六档)齿轮组G2、G4、G6进行解释,这些齿轮组设置在第二输入轴6和副轴15之间,即,解释将第六档齿轮组G6、第二档齿轮组G2和第四档齿轮组G4按照G6、G2、G4的顺序从轴6的靠近发动机的前端开始依次定位的原因。在下面的描述中,齿轮组G2、G4和G6被称为偶数齿轮组群,而齿轮组G1、G3和G5被称为奇数齿轮组群。
鉴于滚针轴承7和8要夹置在第一和第二输入轴5和6之间这个需求,与列为偶数的变速箱速度组(第二档、第四档和第六档)相关联的齿轮组G2、G4和G6以上述方式定位。后滚针轴承8优选地位于第二输入轴6的后端附近,这是由于轴承跨度,并由于这样一个优选的需求,即,出于强度和组装齿轮的原因,副轴15成形为它的最大直径在大致中间、在相当于列为偶数的变速箱速度组(第二档、第四档和第六档)与列为奇数的变速箱速度组(第一档、第三档、第五档和倒档)之间的边界的位置处。换句话说,副轴15的最大直径处于中间意味着副轴15的最大直径大约在第二输入轴6上的那些列为偶数的速度组(第二档、第四档、第六档)的齿轮组和第一输入轴5上的那些列为奇数的变速箱速度组(第一档、第三档、第五档、倒档)的齿轮组之间的位置处。对于副轴15来说,同样有利的是,该副轴成形并定位成使得它的直径向副轴15的前端逐渐缩小。换句话说,副轴15的直径朝向它靠近发动机的前端均匀地、以台阶状逐渐缩小(如图2所示)。副轴15的前端也称为副轴15的前侧。
输入齿轮30、32和34形成在第二输入轴6上,并因此,变速箱速度相对于外径能够在第一输入轴5和第二输入轴6中间提供用于滚针轴承8的轴承保持空间的输入齿轮30和34(第六档和第四档)选择。偶数齿轮组群中的与最低变速箱速度(第四档)相关联的齿轮组G4位于距发动机最远的一侧上,而偶数齿轮组群中与剩余变速箱速度(第六档和第二档)的最高变速箱速度相关联的齿轮组G6位于最靠近发动机的一侧上。换句话说,在偶数齿轮组群中与最低变速箱速度(第四档)相关联的齿轮组G4进一步朝向副轴15的距发动机最远的端部定位,而偶数齿轮组群中与剩余变速箱速度(第六档和第二档)的最高变速箱速度(第六档)相关联的齿轮组G6进一步朝向副轴15的最靠近发动机的端部定位。偶数齿轮组群的剩余齿轮组G2(第二档)位于齿轮组G4和G6之间,由此齿轮组G4和G6在齿轮组G2的每一侧上一个。
图中的示例使用三个偶数变速箱速度,即,第二档、第四档和第六档。因此,位于两侧上的齿轮组之间的剩余变速箱速度仅仅是第二档,并且相关的剩余变速箱速度的定位顺序将不成问题。但是,如果存在多个剩余变速箱速度位于两侧的齿轮组之间,那么假设副轴15的直径从大致中间向前端减少这个需求,针对这些变速箱速度的齿轮组应该随着齿轮速度越高,越靠近发动机定位。
在图中给出的示例中,包括在第二档齿轮组G2中的副轴15上的齿轮33直径大于包括在第四档齿轮组G4中的副轴15上的齿轮35,而副轴15在齿轮33安装位置的外径趋于大于在齿轮35安装位置处的外径。这个趋势可以在齿轮33和副轴15之间夹置环形垫圈36(见图2)来轻易解决,使得齿轮组的定位不会妨碍满足副轴从大致上述中点向其前端逐渐缩小的需求。
在副轴15上,还提供了专用的第六档同步互锁机构37,该机构位于第六档输出齿轮31和第二档输出齿轮33之间。第六档同步互锁机构37可以为齿式离合器类型的机构,并如下面所描述的,能够在所述机构37的耦合套筒37a从中立位置(如图中所示)向左移动并与离合器齿轮37b互锁从而接合第六档输出齿轮31来驱动副轴15时,选择第六档。
而且,在副轴15上,提供了第二档-第四档同步互锁机构38,该机构38位于第二档输出齿轮33和第四档输出齿轮35之间。第二档-第四档同步互锁机构38可以采取齿式离合器机构的形式,并且如下面所描述的,在所述机构38的耦合套筒38a从中立位置(如图中所示)向左移动并与离合器齿轮38b互锁从而接合第二档输出齿轮33,来驱动副轴15时,能够选择第二档。如下面进一步描述的,在耦合套筒38a从中立位置(如图中所示)向右移动并与离合器齿轮38c互锁,从而接合第四档输出齿轮35来驱动副轴15时,能够选择第四档。
现在将更详细描述上述这个实施例中的双离合器手动变速箱的操作。在不需要动力传递的空挡(N)范围和停车(P)范围,离合器C1和C2都接合,但是同步互锁机构28、29、37和38的耦合套筒28a、29a、37a和38a都位于它们的中立位置,如图中所示,使得双离合器手动变速箱不执行动力传递。在需要前进动力传递的D范围内或在需要反向动力传递的R范围内,来自油泵4的操纵油用作介质来控制同步互锁机构28、29、37和38的耦合套筒28a、29a、37a和38a,以便控制离合器C1和C2,从而能够选择每个前进传动速度或反向传动速度。
在需要D范围内的第一档时,先前接合的离合器C1脱离,同步互锁机构28的耦合套筒28a向左移动,接合齿轮22来驱动副轴15,并然后离合器C1接合。从而,来自离合器C1的发动机转动沿轴向经由第一输入轴5、第一档齿轮组G1、副轴15和输出齿轮组19和20从输出轴11输出,从而实现以第一档传递动力。本领域技术人员将理解到在选择第一档来起步时,离合器C1接合过程被相应地控制。
为了从第一档升档到第二档,先前接合的离合器C2脱离,同步互锁机构38的耦合套筒38a向左移动,接合齿轮33来驱动副轴15,然后离合器C1脱离,同时离合器C2接合(离合器切换),从而从第一档升档到第二档。在这个升档结束后,同步互锁机构28的耦合套筒28a返回到中立位置,将齿轮22与副轴15分开,此后离合器C1接合。从而,来自离合器C2的发动机转动沿轴向经由第二输入轴6、第二档齿轮组G2、副轴15和输出齿轮组19和20从输出轴11输出,实现以第二档传递动力。
为了从第二档升档到第三档,先前接合的离合器C1脱离,同步互锁机构29的耦合套筒29a向左移动,接合齿轮26,以驱动第一输入轴5,然后,离合器C2脱离,同时离合器C1接合(离合器切换),从而从第二档升档到第三档。在这个升档结束后,同步互锁机构38的耦合套筒38a返回到中立位置,将齿轮33与副轴15分离,此后离合器C2接合。从而,来自离合器C1的发动机转动沿轴向经由第一输入轴5、第三齿轮组G3、副轴15和输出齿轮组19和20自输出轴11输出,实现以第三档传递动力。
为了从第三档升档到第四档,先前接合的离合器C2脱离,同步互锁机构38的耦合套筒38a向右移动,接合齿轮35,以驱动副轴15,然后离合器C1脱离同时离合器C2接合(离合器切换),从而从第三档升档到第四档。在这个升档结束后,同步互锁机构38的耦合套筒38a返回到中立位置,将齿轮36与第一输入轴5分离,此后,离合器C1接合。从而,来自离合器C2的发动机转动经由第二输入轴6、第四档齿轮组G4、副轴15和输出齿轮组19和20沿轴向从输出轴11输出,实现以第四档传递动力。
为了从第四档升档到第五档,先前接合的离合器C1脱离,同步互锁机构29的耦合套筒29a向右移动,直接将第一输入轴5连接到输出轴11上,并然后离合器C2脱离同时离合器C1接合(离合器切换),从而从第四档升档到第五档。在这个升档结束后,同步互锁机构38的耦合套筒38a返回到中立位置,将齿轮35与副轴15分离,此后离合器C2接合。从而,来自离合器C1的发动机转动1经由第一输入轴5和耦合套筒29a沿轴向从输出轴1输出,实现以第五档(传动比1:1)传递动力。
为了从第五档升档到第六档,先前接合的离合器C2脱离,同步互锁机构37的耦合套筒37a向左移动,接合齿轮31,以驱动副轴15,然后离合器C1脱离,同时离合器C2接合(离合器切换),从而从第五档升档到第六档。在这个升档结束后,同步互锁机构29的耦合套筒29a返回到中立位置,解开第一输入轴5和输出轴11之间的直接连接,此后离合器C1接合。从而,来自离合器C2的发动机转动经由第二输入轴6、第六档齿轮组G6、副轴15和输出齿轮组19和20沿轴向从输出轴11输出,实现以第六档传递动力。
为了依次从第六档向第一档降档,通过以相反顺序执行上述升档控制,可以执行特定的降档。
在需要反向传递动力的R范围内,在N范围内先前接合的离合器C1脱离,同步互锁机构28的耦合套筒28a向右移动,接合齿轮24来驱动副轴15,然后离合器C1接合。从而,来自离合器C1的发动机转动经由第一输入轴5、倒档齿轮组GR、副轴15和输出齿轮组19和20沿轴向从输出轴11输出,从而实现以倒档传递动力。本领域技术人员将理解到在以倒档起步时,离合器C1接合过程被相应地控制。
在如上所述的双离合器手动变速箱中,在形成在第二输入轴6上的齿轮30、32和34中,与变速箱速度(相对于第六和第四齿轮30和34)中的最低变速箱速度(第四档)相关联的齿轮组位于变速箱距发动机最远的一侧上,齿轮30和34的外径能够在第一输入轴5和第二输入轴6之间提供用于滚针轴承8的轴承保持空间。因此,在第一输入轴5和第二输入轴6的后端之间可以确保用于保持滚针轴承8的空间,而没有在第一输入轴5中形成用于保持轴承的环形沟槽的需求。此外,滚针轴承8可以保持在第一输入轴5和第二输入轴6的后端之间,不会降低第一输入轴5的强度。因此,根据本发明,在两个输入轴5和6之间提供的滚针轴承7和8的轴承跨度可以较大,这能够在两个输入轴5和6之间保持较高的轴承刚性。
另外,上述实施例能够满足强度需求以及副轴15的结构的组装需求,在副轴中,直径从大致中间朝其前端减小。这是因为在定位第二输入轴6和副轴15之间设置的与列为偶数的变速箱速度组(第二档、第四档、第六档)相关联的齿轮组G2、G4和G6时,偶数齿轮组群的与剩余变速箱速度(第二档、第六档)中的最高变速箱速度(第六档)相关联的齿轮组G6位于靠近发动机的一侧上。因此,副轴15的最靠近发动机的前端具有较小的直径,这是因为包含在这个齿轮组G6中的副轴15上的齿轮由于处于最高变速箱速度而具有较小直径。
如果设置在第二输入轴6和副轴15之间的变速箱速度组的数量多于本实施例中所描述的三个,那么存在多个剩余变速箱速度要定位在距发动机最远一侧上的齿轮组和最靠近发动机一侧上的齿轮组之间,副轴15从大致中间向其前端缩窄的需求可以通过将针对所述多个变速箱速度的齿轮组定位成代表越高的齿轮速度的齿轮组越靠近发动机定位得以满足。
而且,在设置于第二输入轴6和副轴15之间的变速箱速度组是列为偶数的变速箱速度组时,如图所示,已经确认了将第四档齿轮组G4设置在距发动机最远的一侧上的可行性,这是因为即使在列为偶数的变速箱速度组包含不只三个列为偶数的变速箱速度,而是超过这个数量时,第四档也与可行和有利的传动比的需求相兼容,正如在图中所示的示例那样。
另外,在本实施例中,由于用来实现设置在第二输入轴6和副轴15之间的与变速箱速度组(第二档、第四档、第六档)相关联的齿轮组G2、G4、和G6的适当传动的所有同步互锁机构38和37定位在轴5、6、15的副轴一侧上,在第二输入轴6上不需要提供同步互锁机构38、37,这对于输入轴6是中空的并且由于径向上的空间限制而趋于形成薄壁是有益的。本发明的这个方面对于避免第二输入轴6的刚性降低非常有利。
此外,在设置在第二输入轴6和副轴15之间的与列为偶数的变速箱速度组(第二档、第四档、第六档)相关联的齿轮组G2、G4和G6中,为了实现最靠近发动机的齿轮组G6的适当传动,一个专用的互锁机构38位于最靠近发动机定位的齿轮组G6和相邻定位的齿轮组G2之间。因此,在这个互锁机构37和齿轮组G2(齿轮33)之间不存在同步互锁结构(包括诸如离合器齿轮37b的离合器齿轮)。这使齿轮组G2(齿轮33)能够更靠近用于副轴15的变速箱箱体前端壁1a的轴承支撑部分(滚子轴承)16,从而允许为齿轮组G2(齿轮33)提供充分的支撑刚性,来承受传递高扭矩时由传动比的主要减小而涉及到的高扭矩。
当设置在第二输入轴6和副轴15之间的那些与列为偶数的变速箱速度组(第二档、第四档、第六档)相关联的齿轮组G2、G4和G6如上所述定位,用来实现这些齿轮组G2、G4和G6的适当传动的互锁机构38和37位于副轴15上时,由于互锁机构位于副轴15上,由于第二档和第四档共用的互锁机构38位于第二档齿轮组G2和第四档齿轮组G4之间,并由于用于第六档的专用互锁机构37位于第二档齿轮组G2和第六档齿轮组G6之间,所有上述工作效果可以实现。所述的布置形式对于用于FR车辆的六前进档双离合器手动变速箱非常有益。
已经描述的本发明的特定优选实施例,但是,应理解到这些实施例仅仅是举例性的,并且在不背离如所附权利要求限定的本发明的范围的前提下,如本领域技术人员可理解到的那些变型和改进都是可以作出的。
Claims (16)
1.一种用于发动机的双离合器手动变速箱,该变速箱包括:
第一输入轴(5)和第二输入轴(6),发动机转动经每个离合器(C1、C2)可选择地输入这些输入轴,所述第二输入轴(6)可旋转地装配在所述第一输入轴(5)上,使得所述第一输入轴(5)从所述第二输入轴(6)的距所述发动机最远的后端突出;
与第一变速箱速度组相关联的第一齿轮组(G1、G3、G5、GR),所述第一齿轮组(G1、G3、G5、GR)位于所述突出的第一输入轴(5)的后端和基本上平行于所述第一和第二输入轴(5、6)定位的副轴(15)之间,使得对所述第一齿轮组(G1、G3、G5、GR)中的每个齿轮组可以实现适当的传动;
与第二变速箱速度组相关联的第二齿轮组(G2、G4、G6),该第二齿轮组(G2、G4、G6)位于所述第二输入轴(6)和所述副轴(15)之间,使得对所述第二齿轮组(G2、G4、G6)中的每个齿轮组可以实现适当的传动,由此基于换档后所选择的档位的转动通过设置在副轴的后端的副齿轮输出或者从第一输入轴或者副轴的后端沿轴向输出,
其特征在于,所述副轴的中央部比端部粗;并且
所述第二齿轮组(G2、G4、G6)定位成:使得所述第二齿轮组(G2、G4、G6)中与所述第二变速箱速度组中第二低变速箱速度相关联的齿轮组(G4)定位成距所述发动机最远,而所述第二齿轮组(G2、G4、G6)中与所述第二变速箱速度组的剩余变速箱速度相关联的齿轮组(G2、G6)从与较高变速箱速度相关联的齿轮组(G6)开始依次从发动机侧布置。
2.如权利要求1所述的双离合器手动变速箱,其中,所述第二输入轴(6)是中空的,用于容纳所述第一输入轴(5)的前端,由此在二者之间限定所述轴承保持空间,来容纳用于所述第二变速箱速度组的齿轮组的轴承(7、8)。
3.如权利要求1或2所述的双离合器手动变速箱,其中,所述第二变速箱速度组包括与所述最低变速箱速度和所述最高变速箱速度中间的变速箱速度相关联的另一齿轮组(G2),并且所述另一齿轮组(G2)位于与所述最低变速箱速度相关联的齿轮组(G4)和与所述最高变速箱速度相关联的齿轮组(G6)之间。
4.如权利要求1或2所述的双离合器手动变速箱,其中,与所述第二变速箱速度组的所述剩余变速箱速度相关联的第二齿轮组进一步根据如下准则定位:(i)在距所述发动机最远定位的与变速箱速度相关联的齿轮组(G4)和最靠近所述发动机定位的与变速箱速度相关联的齿轮组(G6)之间;以及(ii)定位成使得与越高变速箱速度相关联的齿轮组越靠近所述发动机定位。
5.如权利要求1或2所述的双离合器手动变速箱,其中,设置在所述第二输入轴(6)和所述副轴(15)之间的所述第二变速箱速度组的齿轮组(G2、G4、G6)形成列为偶数的变速箱速度组。
6.如权利要求5所述的双离合器手动变速箱,其中,第四档齿轮组(G4)距所述发动机最远定位。
7.如权利要求6所述的双离合器手动变速箱,其中,第六档齿轮组(G6)最靠近所述发动机定位,而第二档齿轮组(G2)位于所述第四档齿轮组和所述第六档齿轮组(G4、G6)中间。
8.如权利要求1或2所述的双离合器手动变速箱,其中,所述第一变速箱速度组的所述第一齿轮组形成列为奇数的变速箱速度组。
9.如权利要求1或2所述的双离合器手动变速箱,其中,所述第一和第二轴(5、6)以及所述副轴(15)构成一种轴配置,所述双离合器手动变速箱还包括至少一个互锁机构(37、38),用于分别实现与所述第二变速箱速度组相关联的各齿轮组的适当传动。
10.如权利要求9所述的双离合器手动变速箱,包括多个互锁机构(37、38),用于分别实现与所述第二变速箱速度组相关联的各齿轮组的适当传动,其中,所述多个互锁机构(37、38)设置在所述第二输入轴(6)和所述副轴(15)之间、所述轴配置(5、6、15)的副轴一侧上。
11.如权利要求10所述的双离合器手动变速箱,其中,其中一个所述互锁机构是专用互锁机构(37),用于实现最靠近所述发动机定位的齿轮组(G6)的适当传动,且其中所述专用互锁机构(37)位于最靠近所述发动机定位的所述齿轮组(G6)和靠近所述齿轮组(G6)定位的齿轮组(G2)之间。
12.如权利要求11所述的双离合器手动变速箱,其中,与所述第二变速箱速度组相关联的所述第二齿轮组形成第二档齿轮组(G2)、第四档齿轮组(G4)和第六档齿轮组(G6)的一个组群,且其中,所述第四档齿轮组(G4)位于所述副轴(15)距发动机最远的一侧上,所述第六档齿轮组(G6)位于所述副轴(15)的最靠近发动机的一侧上,所述第二档齿轮组(G2)位于所述第四档齿轮组和第六档齿轮组(G4、G6)之间,所述第二档齿轮组(G2)和第四档齿轮组(G4)共用的互锁机构(38)位于所述第二档齿轮组(G2)和第四档齿轮组(G4)之间,而用于所述第六档齿轮组(G6)的专用互锁机构(38)位于所述第二档齿轮组(G2)和第六档齿轮组(G6)之间。
13.如权利要求12所述的双离合器手动变速箱,其中,所述第六档齿轮组(G6)以互锁的方式包括第六档输入齿轮(30)和第六档输出齿轮(31),其中所述第六档输入齿轮(30)作为一个整体形成在所述第二输入轴(6)的外径上,而所述第六档输出齿轮(31)可旋转地设置在所述副轴(15)上;所述第二档齿轮组(G2)以互锁的方式包括第二档输入齿轮(32)和第二档输出齿轮(33),其中所述第二档输入齿轮(32)作为一个整体形成在所述第二输入轴(6)的外径上,而所述第二档输出齿轮(33)可旋转地设置在所述副轴(15)上;且所述第四档齿轮组(G4)以互锁的方式包括第四档输入齿轮(34)和第四档输出齿轮(35),其中所述第四档输入齿轮(34)作为单独一个整体形成在所述第二输入轴(6)的外径上,而所述第四档输出齿轮(35)可旋转地设置在所述副轴(15)上。
14.如权利要求1或2所述的双离合器手动变速箱,其中,所述副轴(15)在大致中点处具有最大直径。
15.如权利要求14所述的双离合器手动变速箱,其中,所述中点在相当于所述第二齿轮组(G2、G4、G6)和第一齿轮组(G1、G3、G5)之间的边界的位置处。
16.一种车辆,该车辆具有配备了如权利要求1或2所述的双离合器手动变速箱的发动机。
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