CN102770692B - 变速装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种结构简单且低廉的变速装置。在选择动作结束之前并且在电动马达23的减速旋转期间的时刻(t5)，断开第二电磁离合器(45)。在第二电磁离合器(45)断开之后，通过第二电磁离合器(45)的从动部(第二输出毂(53))的惯性将选择轴(11)移动到选择动作的终端位置。在从时刻(t5)开始经过一段预定时期之后的时刻(t6)，接合用于执行下一次换档动作的第一电磁离合器(43)。与选择动作的结束同时地或者在选择动作结束后立即地驱动电动马达(23)，从而开始下一次换档动作，结果能够迅速地执行档位变化。

Description

变速装置
技术领域
本发明涉及一种变速装置，该变速装置利用电动马达的驱动力来执行换档动作和选择动作。
背景技术
迄今为止，已知一种自动控制的手动变速器类型的变速装置(自动手动变速器)，其中，手动变速器的离合器是自动化的。
例如，在专利文献1中公开的变速装置中，沿径向方向从换档操作构件突出的导销由固定的换档导板引导，固定的换档导板根据主操纵杆的换档模式形成。以此方式，仅在由变速装置的内部结构规定的位置处执行换档动作与选择动作间的切换操作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP-A-2001-514367
发明内容
本发明要解决的问题
在专利文献1中，使用了用于驱动换档操作构件和选择操作构件的马达，以及用于在换档动作与选择动作之间进行切换的马达。由于使用了如上所述的两个马达，因此存在变速装置的结构复杂且制造成本增加的问题。
鉴于上述问题而进行了本发明，并且本发明的目的是提供一种结构简单且能够以低成本制造的变速装置。
解决问题的方式
为了实现上述目的，在根据本发明的实施方式中提供了一种变速装置(1)，包括：单个电动马达(23)；离合器(43，45)，所述离合器能够连接或断开来自所述电动马达的动力传输；控制器(88)，所述控制器构造成对所述电动马达的动作和所述离合器的动作进行控制；换档/选择轴(11)，所述换档/选择轴构造成绕所述换档/选择轴的中心轴线(C1)旋转，从而执行换档动作，并且所述换档/选择轴构造成沿轴向方向(X1)移动，从而执行选择动作；第一驱动力传输机构(24)，所述第一驱动力传输机构构造成允许所述换档/选择轴利用经由所述离合器中的一个来自所述电动马达的动力来执行所述换档动作；第二驱动力传输机构(25)，所述第二驱动力传输机构构造成允许所述换档/选择轴利用经由所述离合器中的另一个来自所述电动马达的动力来执行所述选择动作；以及引导机构(G)，所述引导机构构造成将所述换档/选择轴的所述选择动作和所述换档动作一直引导到相应的终端位置，其中，所述控制器在所述电动马达减速时并且所述换档/选择轴到达所述换档动作和所述选择动作中的一个的终端位置之前的预定时间断开所述离合器，并利用所述离合器的从动部的惯性将所述换档/选择轴一直移动到所述换档动作和所述选择动作中的所述一个的终端位置。
根据本发明的实施方式，例如，在电动马达减速时并且选择动作结束之前断开离合器，其后，通过离合器的从动部(例如，输出毂)的惯性将换档/选择轴移动到选择动作的终端位置。因此，可以在选择动作结束之前，连接离合器以用于下一次换档动作，并因此，可以通过在选择动作结束之后立即驱动电动马达来开始下一次换档动作。由于能够利用单个电动马达来执行换档动作和选择动作，因此可以简化变速装置的结构并可以降低生产成本。即使如上所述使用单个电动马达，仍能够减少选择动作与换档动作之间的切换操作所需的时间，并且可以在较早地进行下一次动作。
此外，在某些情况下(权利要求2)，变速装置还包括容纳所述换档/选择轴的至少一部分的壳体(33)，所述引导机构包括突起(200)以及槽(100)，所述突起从所述换档/选择轴的外周(11a)和所述壳体的内表面(33a)中的一个突出，所述槽设置在所述换档/选择轴的所述外周(11a)和所述壳体的所述内表面(33a)中的另一个上，并且所述槽构造成引导所述突起或者构造成由所述突起引导，并且所述槽包括选择槽(300)以及多个换档槽(410，420，430，440，450)，所述选择槽与所述换档/选择轴平行地延伸并具有一对终端(301，302)，所述多个换档槽从所述选择槽横交地延伸并具有相应的终端(411，421，431，441，451)。在这种情况下，由于所述终端分别设置在选择槽和换档槽中，因此可以利用离合器的从动部的惯性将突起可靠地引导至终端。此外，由于突起定位在终端处，因此能够抑制换档/选择轴造成位置偏移，即使在换档/选择轴接收其自重的逆输入等的情况下仍能如此。
此外，在某些情况下(权利要求3)，所述控制器在所述换档/选择轴到达所述换档动作和所述选择动作中的所述一个的终端位置之前连接所述离合器，从而能够执行用于所述换档动作和所述选择动作中的另一个的动力传输。在这种情况下，通过在选择动作结束之前连接离合器以用于下一次换档动作从而驱动电动马达，可以立即开始换档动作。
此外，在某些情况下(权利要求4)，根据所述换档/选择轴到达所述换档动作和所述选择动作中的所述一个的终端位置，所述控制器开始驱动所述电动马达，以用于执行所述换档动作和所述选择动作中的另一个。在这种情况下，例如在选择动作结束之前，已经完成了离合器的连接以用于下一次换档动作，因此，可以在选择动作结束之后立即驱动电动马达，以开始换档动作。
此外，在某些情况下(权利要求5)，变速装置还包括：用于检测所述换档/选择轴的轴向位置的第一位置检测装置(87)；以及用于检测所述换档/选择轴的旋转位置的第二位置检测装置(89)。在这种情况下，能够基于来自第一位置检测装置的信号和来自第二位置检测装置的信号来检测选择动作和换档动作的相应的结束，并且可以根据检测的结果迅速开始驱动电动马达。
应当指出的是，在上面的描述中的括号中的数字表示与将在下面描述的实施方式中的组成元件对应的参考数字，但是这些参考数字并不对专利的权利要求的保护范围构成限制。
附图说明
图1是示出了根据本发明的实施方式中的变速装置的示意性结构的视图。
图2是沿着图1中的线II-II截取的截面图。
图3是示出了图1中的换档/选择驱动装置的结构的截面图。
图4是沿着图3中的线IV-IV截取的截面图。
图5是示意性地示出了引导机构的立体分解图。
图6是引导机构的示意图。
图7是控制动作的时序图。
具体实施方式
现在，将参照附图对根据本发明的实施方式进行描述。图1是示出了根据本发明的实施方式中的变速装置1的示意性结构的视图。图2是沿着图1中的线II-II截取的截面图。
变速装置1是要被安装在例如汽车、卡车等车辆上的装置，并且包括齿轮箱2。在齿轮箱2中，设置有：主轴(未图示)，其作为用于通过离合器(未图示)接收来自发动机或类似装置的输入旋转的输入轴；以及平行于该主轴延伸的副轴(未图示)，作为用于将输出旋转传递到传动轴或类似装置的输出轴。这些轴在它们的中间部分分别设置有多个换档齿轮(未图示)。该变速装置1采用常啮合系统，在该常啮合系统中，主轴的所有换档齿轮以及副轴的所有换档齿轮均以彼此常啮合的状态旋转。安装在副轴上的换档齿轮处于空转状态。
当沿副轴的轴向方向移动围绕副轴设置的与各个换档齿轮对应的套筒(未图示)时，对应的换档齿轮在连接状态与空转状态之间切换。与所需的换档齿轮对应的套筒与换档拨叉3、4、5、6(见图2，图2中仅示出了换档拨叉中的一个)接合，从而套筒由这些换档拨叉3至6驱动。参照图2，下面将具体描述齿轮箱2内换档拨叉3至6周围的结构。
在图2中，换档拨叉3至6被固定到与换档拨叉一一对应的拨叉轴7至10。拨叉轴7至10以预定的间隔彼此平行设置，以便能够沿轴向方向移动。
在拨叉轴7至10附近(图2中的上部)，换档/选择轴11沿与拨叉轴7至10垂直的方向延伸。换档/选择轴11能够绕其中心轴线C1选转，并能够沿其轴向方向X1移动。在换档/选择轴11的中间部分固定有换档杆12。该换档杆12能够选择性地与拨叉轴7至10接合。通过使换档/选择轴11旋转，可以使换档杆12与拨叉轴7至10接合。具体地，换档杆12包括固定于换档/选择轴11的凸台部(bosspart)13、以及从该凸台部13的下端突出的突出部14。拨叉轴7至10分别设置有夹紧部17、18、19、20，所述夹紧部17、18、19、20突出以夹紧突出部14。这些夹紧部17至20平行于换档/选择轴11的轴向方向X1布置。当突出部14被夹紧部17至20中的任一个夹紧时，就实现了换档杆12与拨叉轴7至10中相应的一个之间的接合。
当换档/选择轴11围绕中心轴线旋转时，换档杆12与拨叉轴7、8、9、10中的预定的一个接合，从而使换档拨叉3至6能够致动相应的套筒。另一方面，当换档/选择轴11沿轴向方向X1移动时，换档杆12也平行于轴向方向X1移动，从而改变了拨叉轴7至10被接合的位置。因此，改变了被驱动的换档拨叉3至6。具体地，通过换档/选择轴11绕中心轴线C1的旋转，执行了用于致动换档拨叉3至6的换档动作，并且通过换档/选择轴11沿着轴向方向X1的轴向移动，执行了用于选择作为要被驱动的对象的换档拨叉3至6的选择动作。
尽管已经在该实施方式中描述了设置四个拨叉轴7至10的情况，但拨叉轴的数量可以是两个或三个，或者可以是五个或更多个。
在齿轮箱2的周面(外部面)上安装有用于驱动齿轮箱2内的换档动作及选择动作的换档/选择驱动装置21。换档/选择轴11的在一个端部侧处(图1中的下侧，以及图2中的右端侧)的部分从齿轮箱2向外突出，并进入到换档/选择驱动装置21的壳体22中。
图3是示出了换档/选择驱动装置21的结构的截面图。图4是沿着图3中的线IV-IV截取的截面图。
换档/选择驱动装置21包括：电动马达23；第一驱动力传输机构24，该第一驱动力传输机构24传递电动马达23的旋转驱动力，以作为用于换档/选择轴11的换档动作的动力；第二驱动力传输机构25，该第二驱动力传输机构25传递电动马达23的旋转驱动力，以作为用于换档/选择轴11的选择动作的动力；以及切换单元26，该切换单元26用于在第一驱动力传输机构24与第二驱动力传输机构25之间对电动马达23的旋转驱动力的目的地进行切换。简言之，该换档/选择驱动装置21构成了电动致动器单元，并且当该电动致动器单元应用于如本实施方式中所示的变速装置1时，其用作换档/选择驱动装置。
第一驱动力传输机构24包括第一转换机构，该第一转换机构用于对电动马达23的旋转驱动力进行放大，并将其转换为用于使换档/选择轴11绕中心轴线C1旋转的动力。第二驱动力传输机构25包括第二转换机构，该第二转换机构用于对电动马达23的旋转驱动力进行放大，并将其转换为用于使换档/选择轴11沿轴向方向X1(见图4。其为与图3中的纸面垂直的方向)移动的动力。
壳体22呈具有底部的圆筒形形状，并且壳体22的开口(在图3的左侧处)由板状盖子27封闭。壳体22和盖子27例如由铸铁、铝等形成，盖子27的外周配合于壳体22的开口。盖子27设置有圆形通孔29，通孔29设置成穿过内壁(在图3的右面)和外壁(在图3的左面)。
切换单元26容纳在设置在壳体22内的圆筒形形状的容纳部30中。在容纳部30的内周面的一个端部(图3中的右端部)中形成有用于容纳切换单元26的阶梯部31。在切换单元26在预定容纳位置处容纳在容纳部30中的情况下，切换单元26的一端(图3中的右端部)与阶梯部31接合。
换档/选择轴11在壳体22中保持为能够沿着轴向方向X1(见图4。为与图3中的纸面垂直的方向)往复地直线运动，并且能够旋转。如图4所示，具体地，换档/选择轴11由第一滑动轴承32和第二滑动轴承34保持，第一滑动轴承32在内部装配于形成在壳体22中的通孔98，第二滑动轴承34在内部装配于管状壳体33的内周33a，管状壳体33例如从壳体22鼓出以便能够容纳换档/选择轴11的一端。
在换档/选择轴11的周面上沿轴向方向形成有多个齿条齿35。齿条齿35沿周向方向在相对较长的长度上设置，使得即使当换档/选择轴11进行少量旋转时，也能够保持齿条齿35与小齿轮36之间的啮合。在比齿条齿35更接近齿轮箱2的位置处，在换档/选择轴11的围面上形成有花键部37。
如图4以及为示意性的立体分解图的图5所示，相对于壳体22和换档/选择轴11设置有用于引导换档/选择轴11的换档动作及选择动作的引导机构G。该引导机构G包括：引导槽100，该引导槽100形成在壳体22中；以及突起200，该突起200设置在换档/选择轴11上并适于沿着引导槽100被引导。
突起200是例如圆柱形的突起，该突起200从换档/选择轴11的外周11a沿径向方向突出，从而能够随着换档/选择轴11的旋转而旋转并能够随着换档/选择轴11沿轴向方向X1的移动而移动。
引导槽100以类似手动操纵杆的换档模式的形状形成在壳体33中。引导槽100形成为穿过壳体33的内周33a和外周33b，但是不必穿过外周33b。
如图6中所示，引导槽100具有选择槽300，该选择槽300用于通过突起200来引导换档/选择轴11的选择动作。该选择槽300平行于换档/选择轴11的轴向方向X1直线地延伸。选择槽300具有一对终端301、302，以及处于终端301、302之间的中央部303。当突起200定位在选择槽300中时，齿轮处于空档位置。
引导槽100从选择槽300延伸直至各个终端，并且包括第一换档槽410、第二换档槽420、第三换档槽430、第四换档槽440、第五换档槽450、以及第六换档槽460，这些换档槽用于通过突起200来引导换档/选择轴11的换档动作。如图5中所示，换档槽410至460沿壳体33的周向方向延伸。
如图6中所示，第一换档槽410和第六换档槽460从选择槽300的终端301沿彼此相反的方向延伸。当突起200到达第一换档槽410的终端411时，齿轮处于1速位置；当突起200到达第六换档槽460的终端461时，齿轮处于反转位置。
第二换档槽420和第三换档槽430从选择槽300的中央部303沿彼此相反的方向延伸。当突起200到达第二换档槽420的终端421时，齿轮处于2速位置；当突起200到达第三换档槽430的终端431时，齿轮处于3速位置。
第四换档槽440和第五换档槽450从选择槽300的终端302沿彼此相反的方向延伸。当突起200到达第四换档槽440的终端441时，齿轮处于4速位置；当突起200到达第五换档槽450的终端451时，齿轮处于5速位置。
再次参照图3，采用例如无刷马达作为电动马达23。电动马达23设置在壳体22外。该电动马达23设置有杯状形状的马达壳体38；以及容纳在马达壳体38中的转子(未图示)和定子(未图示)。电动马达23设置有马达驱动器(未图示)，通过该马达驱动器的操作来驱动电动马达23旋转。
在马达壳体38的周壁的基端部(图3中的右端部)中形成有环形形状的凸缘部39，凸缘部39形成为沿径向方向从周壁向外突出。该凸缘部39固定于盖子27的外部面(图3中的左面)。
旋转轴40与电动马达23的转子联接以便能够与转子一起同轴地旋转，旋转轴40具有沿着垂直于换档/选择轴11的一个方向(图3中的左右方向)延伸的旋转轴线C2。旋转轴40的远端从马达壳体38向外突出。
切换单元26包括：驱动轴41，该驱动轴41通过例如花键联接的联接机构联接到电动马达23的旋转轴40，以便能够与旋转轴40一体地旋转；第一输出轴42，该第一输出轴42以同轴的方式设置在驱动轴41的沿轴向方向的一侧(图3中的右侧)，以便能够旋转；环形形状的第一电磁离合器43，该第一电磁离合器43用于传递或中断从驱动轴41到第一输出轴42的旋转驱动力；第二输出轴44，该第二输出轴44以与驱动轴41同轴的方式设置，以便能够旋转；以及环形形状的第二电磁离合器45，该第二电磁离合器45用于传递或中断从驱动轴41到第二输出轴44的旋转驱动力。这些驱动轴41、第一输出轴42、第一电磁离合器43、第二输出轴44、以及第二电磁离合器45均容纳在单元壳体22中。
驱动轴41包括：轴本体46，该轴本体46与电动马达23的旋转轴40同轴；以及大直径盘形状的驱动毂47，该驱动毂47从轴本体46的远端沿径向方向向外突出。该驱动毂47具有相对较小的壁厚。在驱动毂47的一个面(图3中的右侧面)上设置有盘状形状的第一电枢48。此外，在驱动毂47的另一个面(图3中的左侧面)上设置有盘状形状的第二电枢49。
第一输出轴42为大致圆柱形形状，并且以同轴的方式设置在驱动轴41的沿轴向方向的一侧(图3中的右侧)，以便能够旋转。在第一输出轴42的另一端(图3中的左端部)处设置有大直径盘形状的第一输出毂50，第一输出毂50设置成从第一输出轴42的圆柱形轴本体沿径向方向向外突出。该第一输出毂50设置成相对于第一电枢48留下非常小的间隙。此外，在邻近第一输出毂50的位置处，第一电磁离合器43的第一电磁线圈52装配于第一输出轴42的外周。第一输出毂50被置于驱动毂47(第一电枢48)与第一电磁线圈52之间。
第一电磁离合器43包括作为驱动部的第一电枢48、作为从动部的第一输出毂50、以及第一电磁线圈52。第一电磁离合器43的外周固定到壳体22。第一输出轴42由第一滚动轴承51保持。第一滚动轴承51的外圈在内部装配于第一电磁离合器43的内周。此外，第一滚动轴承51的内圈在外部装配于第一输出轴42的外周。
当直流电流被应用到第一电磁离合器43的第一电磁线圈52时，第一电磁离合器43被致动，并且第一电枢48被第一电磁线圈52吸引。然后，设置在驱动毂47上的第一电枢48与第一输出毂50的另一个面(图3中的左面)相接触，从而被联接到第一输出毂50。以此方式，驱动毂47(驱动轴41)的旋转驱动力(旋转扭矩)被传递到第一输出轴42。当切断向第一电磁感应线圈52的直流电流供给时，第一电枢48与第一输出毂50分离，从而中断了旋转驱动力向第一输出轴42的传递(扭矩传递)。
第二输出轴44以与第一输出轴42同轴的方式设置在第一输出轴42的关于驱动毂47的相反侧，以便能够旋转。简言之，第一输出轴42和第二输出轴44布置在驱动毂47的两侧。第二输出轴44具有大致环形的形状并围绕驱动轴41。大直径盘形状的第二输出毂53在第二输出轴44的另一端(图3中的右端)处形成为从第二输出轴44的环形形状的轴本体沿径向方向向外突出。该第二输出毂53设置成相对于第二电枢49留下非常小的间隙。此外，在邻近第二输出毂53的位置处，第二电磁离合器45的第二电磁线圈55在外部装配于第二输出轴44的外周。换句话说，第二输出毂53被置于驱动毂47(第二电枢49)与第二电磁线圈55之间。
第二电磁离合器45包括作为驱动部的第二电枢49、作为从动部的第二输出毂53、以及第二电磁线圈55。第二电磁离合器45的外周固定到壳体22。第二输出轴44由第二滚动轴承54保持。第二滚动轴承54的内圈在内部固定于第二电磁离合器45的内周。此外，第二滚动轴承54的外圈在外部固定于第二输出轴44的外周。
当直流电流被应用到第二电磁离合器45的第二电磁线圈55时，第二电磁离合器45被致动，并且第二电枢49被第二电磁线圈55吸引。然后，设置在驱动毂47上的第二电枢49与第二输出毂53的一个面(图3中的右面)相接触，从而被联接到第二输出毂53。以此方式，驱动毂47(驱动轴41)的旋转驱动力(旋转扭矩)被传递到第二输出轴44。当切断向第二电磁线圈55的直流电流供给时，第一电枢49与第二输出毂53分离，从而中断了旋转驱动力向第二输出轴44的传递(扭矩传递)。
当第一电磁离合器43工作的时候，具有大直径的第一输出毂50的另一个面与第一电枢48发生面接触；当第二电磁离合器45工作的时候，具有大直径的第二输出毂53与第二电枢49发生面接触。因此，可以在将扭矩从驱动轴41传递到第一输出轴42期间维持高传递效率，并且还可以在将扭矩从驱动轴41传递到第二输出轴44期间维持高传递效率。
此外，由于驱动毂47具有相对较薄的壁厚，因此第一输出轴42与第二输出轴44之间的距离不会太大。因此，切换单元26的轴向长度可以保持较短。
在邻近第一滚动轴承45的一个端侧(在图3中的右侧)的位置处，具有相对较小直径的环形形状的第一齿轮(传动机构)56装配于第二输出轴44的外周。第一齿轮56以与第二输出轴44同轴的方式设置。第一齿轮56由第三滚动轴承57保持。第三滚动轴承57的外圈在内部装配于第一齿轮56的内周。第三滚动轴承57的内圈在外部装配于驱动轴41的外周。
在该实施方式中，驱动轴41、第一输出轴42、第二输出轴44、第一齿轮56、第一至第三滚动轴承51、54、57、以及第一电磁离合器43和第二电磁离合器45被整体化。因此，在组装变速装置1时，可以容易地将这些构件41至45、51、54、56、57安装到壳体22上。
为了将切换单元26安装到壳体22中，切换单元26被穿过壳体22的开口插入到容纳部30中。然后，切换单元26的一侧与阶梯部31接合，从而使切换单元26能够安装在预定的容纳位置处。以此方式，可以容易地将切换单元26安装到壳体22中。
包括第一转换机构的第一驱动力传输机构24设置有滚珠丝杠机构58，以及用于将该滚珠丝杠机构58的滚珠螺母59连接到换档/选择轴11的连杆60。滚珠丝杠机构58包括：螺杆轴61，该螺杆轴61连接到第一输出轴42并以与该第一输出轴42同轴的方式延伸；以及滚珠螺母59，该滚珠螺母59附接到该螺杆轴61。滚珠丝杠机构58将第一输出轴42的旋转运动转换成滚珠螺母59的轴向直线运动。
螺杆轴61在其除两个端部之外的整个区域上设置有外螺纹。滚珠螺母59在其内周上设置有内螺纹(未图示)。在螺杆轴61的外螺纹与滚珠螺母59的内螺纹之间插入多个滚珠(未图示)，以便能够滚动。螺杆轴61的第一端部63(图3中的左端部)由第四滚动轴承64保持。第四滚动轴承64的内圈在外部装配于螺杆轴61的第一端部63。
此外，第四滚动轴承64的外圈在内部装配于穿过单元壳体22的底壁65的通孔16。第四滚动轴承64的外圈抵接环形的阶梯部66，从而被抑制沿轴向方向向一侧(图3中的左侧)移动。另外，第四滚动轴承64的外圈与锁定螺母15接合，从而被抑制沿轴向方向向另一侧(图3中的右侧)移动。
螺杆轴61的第一端部63的朝向电动马达23延伸超过第四滚动轴承64的部分插入到第一输出轴42中的孔中，并与第一输出轴42相连，以便能够与第一输出轴42一体地旋转。螺杆轴61的第二端部68(图3中的右端部)由第五滚动轴承67保持。第五滚动轴承67的内圈在外部装配于螺杆轴61的第二端部68。此外，第五滚动轴承67的外圈固定到圆筒形的凹部69中，该圆筒形的凹部69形成在壳体22的底部中。
滚珠螺母59具有大致立方体的形状。沿平行于换档/选择轴11的方向(垂直于图3的纸面的方向，图4中的左右方向)延伸的一对圆柱状轴70(图3中仅示出了其中一个)从滚珠螺母59的两个侧面突出。
连杆60包括：第一连接部73，该第一连接部73在连杆60的第一端部72(图3和图4中的上端部)中设置成连接于滚珠螺母59；以及第二连接部75(见图4)，该第二连接部75在连杆60的第二端部74(图3和图4中的下端部)中设置成连接于换档/选择轴11。
第一连接部73例如是由金属形成的支架。第一连接部73包括一对支撑板76、76、以及连接部77(见图4)，该连接部77用于将支撑板76、76的各自的基端(图3和图4中的上端)连接于彼此，并且在侧视图中，该第一连接部73呈大致倾斜的C形(C形倾斜90度的形状)。支撑板76、76中的每个均设置有U形槽78，该U形槽78从顶端边缘(图3和图4中的上端)切出并沿轴向方向延伸。支撑板76以从基端延伸到顶端的分成两部分的叉形的形状形成。圆柱状轴70中的每个均与该U形槽接合。U形槽78的宽度设定为与轴70的直径对应的尺寸，并具有沿着连杆60的轴向方向基本不变的宽度。
由于轴70分别与U形槽78接合，因此滚珠螺母59设置成相对于连杆60绕轴70相对地旋转。此外，由于轴70与U形槽78接合，因此即使轴70与连杆60之间的距离发生变化，也能够维持轴70与U形槽78之间的接合状态。因此，即使在滚珠螺母59沿轴向方向移动，并且滚珠螺母59与换档/选择轴11之间的距离改变的情况下，仍然可以维持轴70与U形槽78之间的接合状态。
第二连接部75呈圆筒形形状并且在外部装配于换档/选择轴11。第二连接部75设置有花键槽79(见图4)，该花键槽79与形成在换档/选择轴11的周面上的花键部37啮合。因此，第二连接部75以使其不能够相对于换档/选择轴11相对旋转但却能够沿轴向方向相对移动的方式连接到换档/选择轴11。因此，连杆60设置成绕换档/选择轴11的中心轴线C1倾斜。如图3中所示，当滚珠螺母59随着螺杆轴61的旋转而沿着其轴向方向(图3中的左右方向，与图4的纸面垂直的方向)移动时，连杆60绕换档/选择轴11的中心轴线C1倾斜。
第二驱动力传输机构25包括：传输轴(传动机构)95，该传输轴95平行于驱动轴41设置，以便能够旋转；第二齿轮(传动机构)81，该第二齿轮81在邻近传输轴95的第一端部80(图3中的左端部)的预定位置处，以同轴的方式固定到传输轴95；以及具有小直径的小齿轮36，该小齿轮36在邻近传输轴95的第二端部82(图3中的右端部)的预定位置处，以同轴的方式固定到传输轴95。应当指出的是，第二齿轮81具有比第一齿轮56和小齿轮36两者都大的直径。
传输轴95的第一端部80(图3中的左端部)由第六滚动轴承96保持。第六滚动轴承96的内圈在外部固定到传输轴95的第一端部80(图3中的左端部)。此外，第六滚动轴承96的外圈固定到形成在盖子27的内部面(图3中的右面)上的圆筒形凹部83中。传输轴95的第二端部82(图3中的右端部)由第七滚动轴承84保持。第七滚动轴承84的内圈在外部固定到传输轴95的第二端部82。此外，第七滚动轴承84的外圈固定到圆筒形凹部86中，圆筒形凹部86形成在壳体22的底部中的传感器孔85(在下文中描述)周围。
在壳体22中，设置有：第一位置传感器87，其作为用于基于检测到的传输轴95的旋转量来检测换档/选择轴11的旋转位置的第一位置检测装置；以及第二位置传感器89，其作为用于基于第二传感器轴94的旋转量来检测换档/选择轴11的轴向位置的第二位置检测装置，这将在下面进行描述。
传感器孔85穿过壳体22的底壁而形成。第一位置传感器87在壳体22的底部附近设置在壳体22外。第一传感器轴99的从传感器部分(未图示)延伸的顶端穿过传感器孔85连接到传输轴95的第二端部82，以便能够与传输轴95一体地旋转。基于随着换档/选择轴11的旋转而旋转的第一传感器轴99的旋转量来检测换档/选择轴11的轴向移动的量。第一位置传感器87的检测值被输入到作为控制器的ECU(电子控制单元)88中，在该ECU 88中，基于第一位置传感器87的检测值来检测换档/选择轴11的轴向位置。
第二位置传感器89包括：主体90，该主体90在其中结合有传感器部分(未图示)；连接到传感器部分的第二传感器轴94；以及扇形齿轮91，第二传感器轴94在外部固定于该扇形齿轮91。该扇形齿轮91与传感器齿轮92啮合，该传感器齿轮92在外部配合于换档/选择轴11。基于由第二位置传感器89检测到的第二传感器轴94的旋转量来检测换档/选择轴11的旋转量。第二位置传感器89的检测值被输入到ECU 88中。在该ECU 88中，基于第二位置传感器89的检测值来检测换档/选择轴11的旋转位置。
当操作车辆的换档把手93时，来自换档把手93的操作检测传感器的信号被输入到ECU 88中。ECU 88通过马达驱动器(未图示)来控制驱动电动马达23。此外，ECU 88控制成通过继电器电路(未图示)来驱动第一电磁离合器43和第二电磁离合器45。
在该换档/选择驱动装置21中，当电动马达23被驱动旋转时，驱动轴41转动。此时，在第一电磁离合器43和第二电磁离合器45未工作的状态下，驱动轴41空转，因此，电动马达23的旋转驱动力不被传递到第一输出轴42和第二输出轴44。
当第一电磁离合器43被致动从而将来自电动马达23的旋转驱动力施加到第一输出轴42时，螺杆轴61随着第一输出轴42的旋转而旋转，并且固定于螺杆轴61的滚珠螺母59沿轴向方向移动。然后，伴随着滚珠螺母59的轴向移动，连杆60绕换档/选择轴11的中心轴线C1倾斜。由于连杆60的第二连接部75设置在换档/选择轴11上，使得不能够进行相对旋转，因此换档/选择轴11随着连杆60的倾斜运动而旋转。以此方式，实现了换档动作。
此外，当在电动马达23被驱动旋转并且电动马达23的旋转驱动力施加到第二输出轴44的状态下致动第二电磁离合器45时，第二输出轴44的旋转驱动力通过第一齿轮56、第二齿轮81、以及传输轴95传递到小齿轮36。由于小齿轮36与齿条齿35啮合，因此换档/选择轴11随着小齿轮36的旋转而沿轴向方向移动。换句话说，小齿轮36的旋转驱动力转换为换档/选择轴11的轴向移动。以此方式，实现了选择动作。
具体地，在第一电磁离合器43工作的时候，换档/选择轴11被驱动旋转；在第二电磁离合器45工作的时候，换档/选择轴11沿轴向方向移动。因此，通过对第一电磁离合器43和第二电磁离合器45进行选择性操作，能够单独地实施换档动作和选择动作。以此方式，可以利用一个电动马达23来执行换档动作及选择动作。
现在，将参照如图7中所示的时序图，对ECU 88的关于电动马达23、第一电磁离合器43以及第二电磁离合器45的操作的控制流程进行描述。
如图6中所示，例如在齿轮从3速变为4速的过程中，突起200通过如空心箭头标志D2所示的从选择槽300的中央部303开始的路径并且通过如空心箭头标志E4所示的从选择槽300的终端302开始的路径移位到在第四换档槽440的终端441处的4速位置。图7示出了此时突起200的位置，以及电动马达23、第一电磁离合器43和第二电磁离合器45的操作。
作为第一步，在突起200出现在选择槽300的中央部303处的时刻t1，连接用于选择动作的第二电磁离合器45；在从时刻t1开始经过一段预定时期之后的时刻t2，开始驱动电动马达23以用于选择动作。在从时刻t2到从时刻t2开始经过一段预定时期之后的时刻t3的时期，对电动马达23进行加速；并在时刻t3达到恒定旋转。在从时刻t3到从时刻t3开始经过一段预定时期之后的时刻t4的时期，维持稳定旋转，其后，在时刻t4，开始对电动马达23进行减速。
在从开始对用于选择动作的电动马达23减速的时刻t4开始经过一段预定时期之后的时刻t5，断开第二电磁离合器45，同时，停止电动马达23(转速变为零)。在时刻t5，突起200尚未到达选择槽300的终端302处。简言之，没有完成换档/选择轴11的选择动作。
即使通过断开第二电磁离合器45来中断对换档/选择轴11的动力传输，换档/选择轴11仍会通过作为第二电磁离合器45的从动部的第二输出毂53的惯性而一直移动到完成选择动作的位置。在从断开第二电磁离合器45的时刻t5开始经过一段预定时期之后的时刻t7，突起200到达选择槽300的终端302处。尽管存在惯性，但突起200仍能够可靠地定位及停止在终端302处。
另一方面，在从断开第二电磁离合器45的时刻t5开始经过一段预定时期之后以及在突起200到达选择槽300的终端302的时刻t7之前的时刻t6，第一电磁离合器43被连接用于下一次换档动作。
然后，在突起200到达选择槽300的终端302(这由第一位置传感器87检测到)的时刻t7，即在完成换档/选择轴11的选择动作的同时，开始驱动电动马达23以用于换档动作。以此方式，开始了换档/选择轴11的换档动作。
在从时刻t7到从时刻t7开始经过一段预定时期之后的时刻t8的时期，对电动马达23进行加速，并在时刻t8达到稳定旋转。在从时刻t8到从时刻t8开始经过一段预定时期之后的时刻t9的时期，持续恒定的旋转，其后，在时刻t9，开始对电动马达23进行减速。
在从开始对用于换档动作的电动马达23进行减速的时刻t9开始经过一段预定时期之后的时刻t10，断开第一电磁离合器43，同时，停止电动马达23(转速变为零)。在时刻t10，突起200尚未到达第四换档槽440的终端441。简言之，换档/选择轴11的换档动作没有完成。
即使通过断开第一电磁离合器43来中断对换档/选择轴11的动力传输，换档/选择轴11仍会通过作为第一电磁离合器43的从动部的第一输出毂50的惯性而一直移动到完成换档动作的位置。在从断开第一电磁离合器43的时刻t10开始经过一段预定时期之后的时刻t11，突起200到达第四换档槽440的终端441处。尽管存在惯性，但突起200仍能够可靠地定位及停止在第四换档槽440的终端441处。
应当指出的是，如上所述，在突起200于选择动作期间移动到选择槽300的终端301(见箭头标记D1)的情况下，以及在突起200移动到选择槽300的终端302(见箭头标记D2)时，在电动马达23减速时并且选择动作结束之前，第二电磁离合器45被控制为断开。
此外，在突起200于到1速、2速、3速、4速以及5速的各个换档动作期间移动到相应的换档槽410至450的终端441至451(见箭头标记E1至E5)时，在电动马达23减速时并且换档动作结束之前，第一电磁离合器43被控制为断开。
根据该实施方式，例如在电动马达23减速时并且选择动作结束之前，第二电磁离合器45被控制为断开，其后，通过作为第二电磁离合器45的从动部的第二输出毂53的惯性将换档轴/操作轴11移动到选择动作的终端位置。因此，可以在选择动作结束之前，连接第一电磁离合器43以用于下一次换档动作。因此，可以与选择动作的结束同时地或者响应于选择动作的结束立即地驱动电动马达23，从而开始下一次换档动作。以此方式，能够执行快速的齿轮变速。
具体地，在换档/选择轴11的突起200到达选择槽的终端301或者终端302之前(具体地，如图7中所示，在早于完成选择动作的时刻t7的时刻t6)，第一电磁离合器43被连接，用于实现换档动作的动力传输。换句话说，在选择动作结束之前，第一电磁离合器43被连接用于下一次换档动作，因此，通过在这之后驱动电动马达23，能够立即开始换档动作。
此外，由于能够利用单个电动马达23来执行换档动作及选择动作，因此可以简化结构并降低生产成本。即使如上所述使用单个电动马达23，仍可以减少选择动作与换档动作之间的切换操作所需的时间，并可以较早地进行下一次操作。
此外，在突起200移动到各个换档槽410至460的终端时，在电动马达23减速时并且换档动作结束之前，第一电磁离合器43断开，其后，能够通过作为第一电磁离合器43的从动部的第一输出毂50的惯性将换档/选择轴11移动到换档动作的终端位置。
在突起200移动到相应的终端的选择动作和换档动作中，在相应的动作结束之前，断开相应的电磁离合器43、45。因此，可以将电动马达23的驱动时间尽可能减至最小，并可以有助于节能。
此外，提供了用于引导换档/选择轴11的换档动作和选择动作的引导机构G。在引导机构G中，沿着形成在壳体33中的引导槽100引导从换档/选择轴11突出的突起200。引导槽100具有类似手动操纵杆的换档模式的形状，并包括：选择槽300，该选择槽300平行于换档/选择轴11延伸并具有一对终端301、302；以及多个换档槽410、420、430、440、450，所述多个换档槽410、420、430、440、450从选择槽300横向地一直延伸到相应的终端411、421、431、441、451。由于所述终端分别以此方式设置在选择槽300和换档槽410至460中，因此可以利用作为电磁离合器43、45的从动部的惯性而将突起200可靠地引导至所述终端，以停在终端。此外，由于突起200定位在终端处，因此能够抑制换档/选择轴11造成位置偏移，即使在换档/选择轴11接收其自重的逆输入等的情况下仍能如此。
此外，响应于换档/选择轴11到达选择动作的终端，开始驱动电动马达23以用于换档动作。具体地，在选择动作结束之前，已经完成了用于下一次换档动作的第一电磁离合器43的连接。因此，可以与选择动作的结束的同时地或在选择动作结束之后立即地驱动电动马达23，以开始换档动作。
由于能够利用第一位置传感器87和第二位置传感器89来检测选择动作和换档动作的相应终端位置，因此可以可靠地检测到换档动作和选择动作的结束。因此，根据检测到结束，可以迅速地开始驱动电动马达23以用于下一次操作。
本发明不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，沿着设置在壳体33中的作为引导机构G的引导槽100引导设置在换档/选择轴11的外周11a上的突起200。然而，也可以使用这样的引导机构：突起设置在壳体33的内周上，而用于引导该突起的槽设置在换档/选择轴11的外周11a上。在本发明的权利要求的范围内能够进行各种其他变型。

Claims (5)

1.一种变速装置，包括：
单个电动马达；
离合器，所述离合器能够连接或断开来自所述电动马达的动力传输；
控制器，所述控制器构造成对所述电动马达的动作和所述离合器的动作进行控制；
换档/选择轴，所述换档/选择轴构造成绕所述换档/选择轴的中心轴线旋转，从而执行换档动作，并且所述换档/选择轴构造成沿轴向方向移动，从而执行选择动作；
第一驱动力传输机构，所述第一驱动力传输机构构造成允许所述换档/选择轴利用经由所述离合器中的一个来自所述电动马达的动力来执行所述换档动作；
第二驱动力传输机构，所述第二驱动力传输机构构造成允许所述换档/选择轴利用经由所述离合器中的另一个来自所述电动马达的动力来执行所述选择动作；以及
引导机构，所述引导机构构造成将所述换档/选择轴的所述选择动作和所述换档动作一直引导到相应的终端位置，
其特征在于，所述控制器在所述电动马达减速时并且所述换档/选择轴到达所述换档动作和所述选择动作中的一个的终端位置之前的预定时间断开所述离合器，并利用所述离合器的从动部的惯性将所述换档/选择轴一直移动到所述换档动作和所述选择动作中的所述一个的终端位置。
2.根据权利要求1所述的变速装置，还包括容纳所述换档/选择轴的至少一部分的壳体，其中：
所述引导机构包括突起以及槽，所述突起从所述换档/选择轴的外周突出，所述槽设置在所述壳体的内表面上，或者，所述突起从所述壳体的内表面突出，所述槽设置在所述换档/选择轴的外周上；并且所述槽构造成引导所述突起或者构造成由所述突起引导，并且
所述槽包括选择槽以及多个换档槽，所述选择槽与所述换档/选择轴平行地延伸并具有一对终端，所述多个换档槽从所述选择槽横交地延伸并具有相应的终端。
3.根据权利要求1或2所述的变速装置，其中，所述控制器在所述换档/选择轴到达所述换档动作和所述选择动作中的所述一个的终端位置之前连接所述离合器，从而能够执行用于所述换档动作和所述选择动作中的另一个的动力传输。
4.根据权利要求3所述的变速装置，其中，响应于所述换档/选择轴到达所述换档动作和所述选择动作中的所述一个的终端位置，所述控制器开始驱动所述电动马达，以用于执行所述换档动作和所述选择动作中的另一个。
5.根据权利要求4所述的变速装置，还包括：用于检测所述换档/选择轴的轴向位置的第一位置检测装置；以及用于检测所述换档/选择轴的旋转位置的第二位置检测装置。
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