CN101922522A - 变速器耦合器中的冲击控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变速器耦合器中的冲击控制。本发明公开了一种可释放的驱动连接，该驱动连接包括环形齿轮，其包括绕轴线成角度地分隔开的齿，和凹槽，每一个凹槽都形成在环形齿轮的轴向末端，并以连续的环形齿轮的齿之间的间隔成角度地对齐；以及被支承用于轴向运动的套筒，其包括绕轴线成角度地分隔开的、能与环形齿轮的齿啮合的第一齿，每个第一齿具有第一长度；和第二齿，每个第二齿与第一齿中的一个对齐，具有比第一长度更短的轴向长度，还包括用于啮合凹槽中的一个并且允许第一齿在连续的齿轮齿之间延伸并与连续的齿轮齿啮合的尖端。

Description

变速器耦合器中的冲击控制

技术领域

本发明总体上涉及防止耦合器总成，例如用于双离合器动力换挡变速器的同步器或犬齿式离合器(dog clutch)，中的冲击。

背景技术

动力换挡变速器是一种具有两个交替地连接动力源(例如发动机或电动机)的输入离合器和两个变速器输入轴的齿轮机构。

通过布置在变速器输入及其输出间的双副轴配置中的传动装置的运转，变速器在前行和倒退中产生多种齿数比。一个输入离合器在输入和主要与偶数齿轮(even-numbered gears)连接的第一副轴之间传递扭矩；另一个输入离合器在变速器输入和主要与奇数齿轮(odd-numbered gears)连接的第二副轴之间传递扭矩。通过交替地啮合第一输入离合器及在当前档位中运转，脱离第二输入离合器，在传动装置中准备用于在目标档位中运行的动力路径，然后脱离第一离合器，啮合第二离合器并在传动装置中准备用于在下一个档位中运行的另一个动力路径，变速器产生齿数比的改变。

在自动换挡的双离合器动力换挡变速器中，动力通过独立的输入离合器传递至交替的齿轮，其中每个输入离合器与独立的输入轴连接。通常，当变速器在期望的齿轮上运行时，会预先选定邻近的齿轮，即，当变速器产生第一档时，传动装置已经为在第二档上运行做好准备，以便减少从第一档换至第二档的换挡反应时间。

然而，当预先选定了邻近的齿轮时，即将啮合但尚未啮合的输入离合器及其相关的输入轴的转动惯量与已啮合的输入离合器及其输入轴耦合着。如果变速器受到突然的干扰，即，车辆驾驶员快速的踩下油门踏板，引起节气门位置快速提高，则啮合的输入离合器、输入轴和齿轮经受高扭力加速。与啮合的离合器、轴和齿轮耦合着的未啮合而即将啮合的输入离合器、输入轴和齿轮，会扭转地振动，在与啮合着的输入离合器、输入轴和齿轮连接处产生交叉的齿轮冲击。

由于仅涉及未啮合构件的惯性，上述振动只在低扭矩时发生，其会产生不期望的噪音。行业中需要一种技术，用于预先选定通过变速器的驱动路径而不产生交叉的齿轮冲击和噪音。

发明内容

可释放的驱动连接包括环形齿轮(ring)，其包括绕轴线成角度地分隔开的齿，和凹槽，每一个凹槽都形成在环形齿轮的轴向末端，并以连续的环形齿轮的齿之间的间隔成角度地对齐；以及被支承用于轴向运动的套筒(sleeve)，其包括绕轴线成角度地分隔开的、能与环形齿轮的齿啮合的第一齿，每个第一齿具有第一长度；和第二齿，每个第二齿与第一齿中的一个对齐，具有比第一长度更短的轴向长度，还包括用于啮合凹槽中的一个并且允许第一齿在连续的齿轮齿之间延伸并与连续的齿轮齿啮合的尖端。

为了保持必需的倒锥形并降低低扭矩冲击，使用与将耦合器套筒连接至未啮合的齿轮上相类似的方法。当耦合器套筒与啮合环形齿轮啮合时，通过弹簧/球止动装置将套筒沿轴向固定，该止动装置产生的力足以在低扭矩条件下将套筒沿轴向固定。当施加更高的扭矩时，大部分的扭矩通过套筒的已啮合的齿和啮合环形齿轮来传递。

从具体实施方式、权利要求和附图，优选实施例的应用范围会变得显而易见。应当理解的是，尽管说明书和具体的实例说明了本发明的优选实施例，但其仅仅是作为说明给出的。对于本领域技术人员来说，所描述的实施例和实例的各种改变和改进是显而易见的。

附图说明

通过以下结合附图所做的说明，本发明会更加容易理解，其中

图1是表示双输入离合器动力换挡变速器细节的示意图。

图2是耦合器中的一个的啮合环形齿轮的透视图。

图3是耦合器的套筒的透视图。

图4是表示与啮合环形齿轮的凹槽啮合的套筒的第二齿中的一个的侧视图。以及

图5是同步器的侧视图，表示了套筒的倒锥形齿，其配置在啮合环形齿轮的倒锥形齿和与凹槽啮合的第二齿之间。

具体实施方式

现参考附图，图1中表示了一种双干式离合器动力换挡变速器10，包括第一输入离合器12，其选择性地将变速器10的输入14交替地连接至与第一副轴18连接的偶数齿轮16，以及第二干式输入离合器20，其选择性地将输入20交替地连接至与第二副轴24连接的奇数齿轮22。

输入14可驱动地连接至动力源，如内燃机或电动机。电子变速器控制模块(TCM)15通过发送至电磁驱动的伺服系统的命令信号控制输入离合器12、20，该伺服系统驱动输入离合器。TCM15包括微处理器，该微处理器可以访问电子内存，并含有以频繁的间隔重复执行的以计算机编码表达的控制算法。

轴18支承着轴颈设置在副轴18上的小齿轮(pinion)26、28、30和固定在副轴18上的耦合器32、34。小齿轮26、28、30分别与第二、第四和第六齿轮连接。耦合器32包括套筒36，其可以向左移动，以啮合小齿轮26并将小齿轮26可驱动地连接至副轴18。耦合器34包括套筒38，其可以向左移动，以啮合小齿轮28并将小齿轮28可驱动地连接至副轴18。套筒38能够向右移动，以啮合小齿轮30并将小齿轮30可驱动地连接至副轴18。

轴24支承着轴颈设置在副轴24上的小齿轮40、42、44和固定在副轴24上的耦合器46、48。小齿轮40、42、44分别与第一、第三和第五齿轮连接。耦合器46包括套筒50，其可以向左移动，以啮合小齿轮40并将小齿轮40可驱动地连接至副轴24。耦合器48包括套筒52，其可以向左移动，以啮合小齿轮42并可驱动地将小齿轮42连接至副轴24。套筒52能够向右移动，以啮合小齿轮44并将小齿轮44可驱动地连接至副轴24。

输出54支承着固定在轴54上的齿轮56、58、60。齿轮56与小齿轮26和40啮合。齿轮58与小齿轮28和42啮合。齿轮60与小齿轮30和44啮合。

耦合器32、34、46和48可以是同步器、犬齿式离合器或同步器和犬齿式离合器的组合。

通过啮合第一档位动力路径和第二档位动力路径，变速器10准备将车辆从第一档位的静止状态加速。通过使用耦合器46可驱动地将小齿轮40连接至副轴24来选择第一档位。通过使用耦合器32可驱动地将小齿轮26连接至副轴18来预先选定第二档位，为升档至第二档位做准备。

诸如内燃机61的动力源产生的动力通过第一档位扭矩路径传递，所述第一档位扭矩路径包括输入14、输入离合器20、副轴24、小齿轮40、齿轮56以及可驱动地连接至车辆的驱动轮的输出54。通过逐渐地减少即将脱离的输入离合器20的最大扭矩，并增加即将啮合的输入离合器12的最大扭矩，就完成了升档至第二档位。在第二档位，发动机61产生的动力通过第二档位动力路径传递，所述第二档位动力路径包括输入14、输入离合器12、副轴18、小齿轮26、齿轮56和输出54。

用于啮合着的输入离合器20、副轴24、小齿轮40和齿轮56与未啮合的输入离合器12、副轴18、小齿轮26和齿轮56连接的点是在套筒36和啮合环形齿轮70之间的花键接口。由于需要倒锥形的花键齿，该花键连接具有相当高等级的扭转冲击。当冲击交叉时，高扭转冲击产生更高的扭转冲击能，并导致更显著的噪音。倒锥形能在高扭矩时较佳地防止齿轮的意外脱离。

图2和3表示了在啮合环形齿轮70和套筒36之间形成可释放的驱动连接的组件。啮合环形齿轮70包括绕轴线74成角度地分隔开的倒锥形齿72，和在环形齿轮70的轴向端部78形成的凹槽76。每个凹槽76在连续的环形齿轮齿72之间以间隔78成角度地对齐。每个凹槽76最好由斜面80、81形成，从轴线74的垂直方向观看，该两斜面相交于一点以形成V形。可替换地，如图4所示，表面80、81倾斜地朝向凹槽76基部的平面83。

支承在轴向上移动至或远离环形齿轮70的耦合器套筒36包括倒锥形第一齿82，其绕轴线74成角度地分隔开并能够与环形齿轮70的齿72啮合。每个第一齿82具有第一轴向长度。耦合器套筒36还包括绕轴线74成角度分隔开的第二齿84，每个第二齿与第一齿82中的一个对齐，并且具有比第一轴向长度更短的轴向长度。

每个第二齿84的轴向末端形成有斜面86、88，沿平行于轴线74的方向观看时，两斜面相交于一点形成V形。每个第二齿84的尖端的大小制成搁置于凹槽76中的一个内，使得每个第二齿84的表面86、88接触凹槽76中的一个的表面80、81。

图4是表示在低扭矩条件下，与啮合环形齿轮的凹槽啮合的套筒的第二齿中的一个的侧视图。套筒的倒锥形齿配置在啮合环形齿轮的倒锥形齿之间，但是倒锥形齿是脱离的。

作为选择，如图4所示，耦合器套筒36可以包括绕轴线74成角度地分隔开的第二齿84’，每个第二齿84’与第一齿82中的一个对齐并具有比第一轴向长度更短的长度。每个第二齿84’的轴向端部形成有平面87，其通过齿根圆角半径90连接至第二齿84’的侧面92。半径90和侧面92的大小制成搁置于凹槽76中的一个内，使得表面半径90通过接触每个凹槽76的表面80，81啮合。

当每个第二齿84的表面86、88，或者每个第二齿84’的半径与凹槽76中的一个的表面80、81接触时，沿轴向延长超出齿84、84’的每个齿82的长度上的一部分94，还延长至连续的环形齿轮的齿72之间的空间78中。

图5表示了一个同步器100，其包括耦合器套筒36，由齿轮齿102形成的啮合环形齿轮70，以及通过花键106固定在副轴18上并将套筒支承在花键108上用以沿轴向运动移向或远离环形齿轮70的轮毂(hub)104。

当耦合器套筒36与啮合环形齿轮70啮合时，包括弹簧112、球114和凹槽116、118的止动装置110将套筒在轴向上固定。除了在高扭矩的条件下，止动装置110产生的力足够将套筒36在轴向上固定。当扭矩很高时，倒锥形齿72与齿82的啮合传递大部分的扭矩。

套筒36的径向内部第二齿84、84’与相应的加工在啮合环形齿轮70的表面78中的凹槽76匹配。通过弹簧/球止动装置110施加在套筒36上的轴向的力将套筒36扭转地引向端面78。

齿84、84’与凹槽76的表面80、81的啮合，使得由于来自未啮合的离合器、轴和齿轮的惯性振荡而通过耦合器110传递的低扭矩，不会导致套筒36脱离齿轮端面78上的凹槽76，从而限制套筒相对于环形齿轮70的扭转运动。该连续的啮合避免了全部的倒锥形齿72、82之间的冲击和令人讨厌的噪音。

在更高的扭矩下，即，当由于将变速器22从第一档位转换至第二档位而使套筒36和环形齿轮70传递扭矩时，齿84、84’脱离凹槽76，实质上允许全部的扭矩通过环形齿轮的齿72与套筒的齿82之间的啮合传递。

当耦合器套筒36沿轴向移向环形齿轮70时，固定在套筒36上的锥形面120与固定在环形齿轮70上的锥形面122接触并啮合，从而在第二齿84、84’啮合凹槽76之前，或者倒锥形齿72、82相互啮合之前，使环形齿轮70和副轴18的旋转速度同步。

图1表示了耦合器34包括套筒38，其沿相反的轴向运动以将小齿轮28、30交替地连接至副轴18上。在该布置中，此处套筒38为双动式，每一个都与环形齿轮70相似的两个啮合环形齿轮96、98位于实质上与套筒36相同的套筒38的相对的两边。第一环形齿轮96包括绕轴线74成角度地分隔开的齿和第一凹槽，每一个第一凹槽都以套筒38的连续的齿82之间的间隔成角度地对齐。第二环形齿轮98与第一环形齿轮96沿轴向分隔开，并且包括绕轴线74成角度分隔开的第二齿和第二凹槽，每一个第二凹槽都以套筒38的连续的第二齿82之间的间隔成角度地对齐。

套筒38包括第三齿，其绕轴线成角度地分隔开，能够交替地与第一和第二环形齿轮96、98的齿啮合，以及第四齿，每个第四齿与第三齿中的一个对齐，具有比第三齿的长度更短的轴向长度，其能够与第一凹槽中的一个和第二凹槽中的一个啮合，并且允许第三齿在连续的第一齿和第二齿之间延伸并交替地啮合连续的第一齿和第二齿。

当套筒38分别移向环形齿轮96、98时，齿84、84’与环形齿轮96、98上的凹槽76交替地啮合。

依照专利法的规定，已经对优选实施例进行了描述。然而，应当注意的是，除了明确地举例说明和描述的实施例之外，还可以实施不同于这些实施例的可选实施例。

Claims (5)

1.用于产生可释放的驱动连接的耦合器，其特征在于，包含：

环形齿轮，其包括绕轴线成角度地分隔开的齿，和每个都以连续的环形齿轮的齿之间的间隔成角度地对齐的凹槽；以及

套筒，被支承用于轴向运动，其包括绕轴线成角度地分隔开的第一齿并且能够环形齿轮的齿啮合，每个第一齿具有第一轴向长度，以及第二齿，每个第二齿与第一齿中的一个对齐，其具有比第一长度更短的轴向长度，能够与凹槽中的一个啮合，并允许第一齿在连续的齿轮齿之间延伸。

2.根据权利要求1所述的驱动连接，其特征在于，每个凹槽包括相互倾斜的壁。

3.根据权利要求1所述的驱动连接，其特征在于，环形齿轮的齿和第一齿为倒锥形。

4.根据权利要求1所述的驱动连接，其特征在于，每个第二齿位于第一齿中的一个上。

5.根据权利要求1所述的驱动连接，其特征在于，每个第二齿包括比任意第一齿的脊部都更靠近轴线的脊部。

Images