CN103307128A - 用于自动变速器的齿式离合器 - Google Patents

Abstract

用于自动变速器（13）的齿式离合器，包括：旋转轴（22），可旋转地连接到自动变速器（13）的输入轴（22）和输出轴（28）之一；离合器环（23、24），由旋转轴（22）可旋转地支撑并可旋转地连接到输入轴（22）和输出轴（28）之另一；离合器毂（25），固定到旋转轴（22）；套筒（26），包括第一齿（26a1）和第二齿（26b1）；轴向驱动装置（27），使套筒（26）移动；设置于离合器环（23、24）的齿式离合器部（23a、24a），包括离合器前进齿（23b1），其具有可与各第一齿（26a1）接触的接合部（23b4）并包括从该接合部沿周向朝两侧延伸及向齿式离合器部（23a）后端位置（Pe）倾斜的倾斜表面（23b2）；及离合器后退齿部，可与第二齿（26b1）接合并包括离合器后退齿（23c1）。

Description

用于自动变速器的齿式离合器

技术领域

本发明总体上涉及一种应用于车辆的自动变速器的齿式离合器。

背景技术

在专利JP2010-96190A（以下称为参考文件1）中披露了一种公知的齿式离合器装置，该离合器装置包括旋转轴、毂（离合器毂）、套筒以及离合器环。该齿式离合器装置以如下描述的方式被构造，以实现高的接合性并且减少齿侧间隙。该套筒沿旋转轴的轴向与离合器毂可滑动地接合。该套筒的花键可与相对于离合器毂可旋转地布置的离合器环的齿式离合器部接合。该套筒的花键包括第一齿和第二齿。每个第一齿沿该套筒径向的长度（整体深度）被设计为比每个第二齿沿该径向的长度（整体深度）更长（更大）。以下将第一齿和第二齿称为高齿和短齿。该离合器环的齿式离合器部包括前进齿和后退齿（离合器前进齿和后退齿）。每个离合器前进齿具有一沿离合器环的径向长度（整体深度），以与花键的高齿接合而不与花键的短齿接合。每个离合器后退齿设置在从离合器前进齿沿轴向缩进的位置。离合器后退齿具有一沿离合器环的径向的长度（整体深度）以与花键的短齿接合。与高齿可接合的大深度齿槽形成在离合器前进齿与离合器后退齿之间。

根据参考文件1中披露的齿式离合器装置，例如，在与离合器毂接合的套筒与离合器环之间的转动差较大的情况下，该套筒的高齿首先挤压充当离合器环的离合器前进齿的前端表面的平坦表面，因此产生摩擦力。套筒和离合器环的转速基于摩擦力而增大和减小，由此减小了离合器环与套筒之间的转动差。因此，转动差的减少率是较小的。结果，需要花费一定时间来获得使相对于离合器环以不同速度旋转的套筒与离合器环同步旋转的工况，以使套筒的高齿移位（shift）而被插入到形成在离合器环的前进齿和后退齿之间的大深度齿槽中。由此，基于齿式离合器装置的操作的换档时间延长。

由此，需要一种用于自动变速器的齿式离合器，该齿式离合器可有效地获得使与离合器毂接合并且相对于离合器环以不同速度旋转的套筒与离合器环同步旋转的工况，以使套筒的高齿移位而被插入到形成在离合器环的前进齿与后退齿之间的大深度齿槽中。

发明内容

根据本发明的一方面，一种用于自动变速器的齿式离合器包括：旋转轴，可旋转地连接到自动变速器的输入轴和输出轴的其中之一，并被设置为可绕一轴线旋转；离合器环，由该旋转轴可旋转地支撑，并且可旋转地连接到该输入轴和该输出轴中的另一个；离合器毂，固定到该旋转轴，并且被靠近该离合器环设置；套筒，沿该轴线方向与该离合器毂可滑动地接合，该套筒包括花键，该花键包括多个第一齿和多个第二齿，每个第一齿所具有的整体深度大于每个第二齿的整体深度；轴向驱动装置，其使该套筒沿该轴线的方向移动；以及齿式离合器部，以向该套筒突出的方式设置在该离合器环处，当该套筒沿该轴线的方向移动时，该齿式离合器部相对于形成在该套筒处的花键而选择性地接合和脱离，该齿式离合器部包括：离合器前进齿，每个离合器前进齿的外径大于该第一齿的内径而且小于该第二齿的内径，该离合器前进齿的数量等于第一齿的数量，每个离合器前进齿形成为从该齿式离合器部的前端表面延伸到该齿式离合器部的后端位置，使得该离合器前进齿设置在面向该第一齿的位置处，该离合器前进齿包括：前端部，该前端部面向该第一齿并且在该前端部处形成与该第一齿可接触的接合部；以及倾斜表面，其形成为从该接合部沿该离合器环的周向朝两侧延伸并且向该后端位置倾斜；离合器后退齿部，其与该花键的第二齿可接合，并且包括离合器后退齿和小深度齿槽，该离合器后退齿部形成为由从该前端表面向后第一预定距离的位置延伸到该后端位置；大深度齿槽，其形成在该离合器前进齿与靠近该离合器前进齿的一个离合器后退齿之间，并且该第一齿与该大深度槽齿可接合；以及接触表面，其形成在该小深度齿槽的底表面起的径向内侧，并且该第一齿与该接触表面可接触。

根据本发明的齿式离合器的构造，离合器前进齿包括：前端部，其面向该第一齿，并且在该前端部处形成与该第一齿可接触的接合部；以及该倾斜表面，沿该离合器环的周向从该接合部向两侧延伸并且向该后端部倾斜。因此，该套筒与该离合器环之间的转动差可借助该套筒的第一齿与该离合器前进齿的接合部之间的接触产生的摩擦而调节。另外，该第一齿挤压该离合器前进齿的倾斜表面，因此减少该套筒与该离合器环之间的转动差。由此，使该第一齿能够容易地移位以被插入到这些离合器前进齿之间，从而有效地获得与该离合器毂接合并且相对于该离合器环以不同的速度旋转的套筒与该离合器环同步旋转的工况。

根据本发明的齿式离合器的构造，离合器前进齿包括：前端部，其面向该第一齿，并且在该前端部处形成与该第一齿可接触的接合部；以及倾斜表面，从该接合部沿该离合器环的周向朝两侧延伸，并且向该后端位置倾斜。因此，可借助该套筒的第一齿与该离合器前进齿的接合部之间的接触产生的摩擦来调节该套筒与该离合器环之间的转动差。另外，该第一齿被压靠于该离合器前进齿的倾斜表面，因此减少了该套筒与该离合器环之间的转动差。因此，使该第一齿能够容易地移位而被插入到这些离合器前进齿之间，从而有效地获得使与该离合器毂接合并且相对于离合器环以不同速度旋转的套筒与该离合器环同步旋转的工况。

根据本发明的另一个方面，该接合部是倾斜表面彼此相交的交叉部。

根据本发明的齿式离合器的构造，离合器前进齿包括接合部，该接合部设置在面向该第一齿的前端部处并且与该第一齿可接触。该接合部是上述倾斜表面彼此相交的交叉部；因此，该第一齿可容易地被朝向倾斜表面引导，并且这些倾斜表面可被有效地利用。

根据本发明的又一个方面，该接合部形成为一平坦表面。

根据本发明的齿式离合器的构造，该离合器前进齿包括接合部，该接合部处于面向该第一齿的前端部处并且与该第一齿可接触。该接合部形成为一平坦表面。因此，在例如使该第一齿与该离合器前进齿的接合部接触的情况下，可借助该套筒的第一齿与该离合器前进齿的接合部之间的接触而产生的摩擦来精细地调节该套筒与该离合器环之间的转动差。换言之，该套筒与该离合器环之间的转动差可以容易地被调节，使得该套筒的第一齿容易地被插入和挤压在这些离合器前进齿之间。

根据本发明的另一个方面，每个倾斜表面与离合器前进齿的每个侧表面相交的位置比接触表面更靠近前端表面。

根据本发明的齿式离合器的构造，可以依据该离合器前进齿的倾斜表面与该离合器前进齿的侧表面相交的位置，而选择性地调节相对于该离合器环以不同速度旋转的套筒与离合器环之间的同步旋转。

根据本发明的另一个方面，该离合器后退齿部的每个离合器后退齿包括与该第一齿可接触的接合表面、侧表面以及侧倾斜表面，该接合表面形成为在从每个侧表面沿周向向内第二预定距离的多个位置之间延伸，每个侧倾斜表面形成在该侧表面处，以从该接合表面的每个侧端沿周向延伸到从后端位置沿该轴线方向向前第三预定距离的位置。

根据本发明的齿式离合器的构造，可借助该套筒的第一齿与该离合器前进齿的接合部之间的接触产生的摩擦，使得该第一齿容易地被插入和挤压到该离合器前进齿与该离合器后退齿之间形成的大深度齿槽中，以获得相对于该离合器环以不同速度旋转的套筒与离合器环之间的同步旋转。此外，该套筒的第一齿可被该离合器后退齿的侧倾斜表面引导而被压入到大深度齿槽中。此外，该套筒的第二齿可容易地被该离合器后退齿的侧倾斜表面引导而被插入到小深度齿槽中。

附图说明

从以下参照附图的详细描述中，本发明的前述和另外的特征和特性将变得更加显而易见，在附图中：

图1是示出根据此处披露的第一实施例的齿式离合器所应用到的车辆的构造的示意图；

图2是示出根据此处披露的第一实施例的齿式离合器所应用到的自动变速器的示意性说明图；

图3是根据第一实施例的用于自动变速器的齿式离合器的立体分解图；

图4A是根据第一实施例的齿式离合器的第一离合器环的前视图；

图4B是根据第一实施例的齿式离合器的第一离合器环的侧视图；

图5是图3中所示的离合器毂的前视图；

图6是图3中所示的套筒的前视图；

图7A是示出图3所示的离合器前进齿和后退齿的轮廓和位置的示例的说明性视图；

图7B是示出图3中显示的离合器前进齿和后退齿的轮廓和位置的另一示例的说明性视图；

图8是示出图7所示的离合器后退齿的轮廓的说明性视图；

图9A是示出图3所示的齿式离合器的装配状态和操作的剖视图；

图9B是示出图3所示的齿式离合器的装配状态和操作的剖视图；

图9C是示出图3所示的齿式离合器的装配状态和操作的剖视图；

图9D是示出图3所示的齿式离合器的装配状态和操作的剖视图；

图10A是示出从径向外侧观察的图3所示的齿式离合器的操作的视图；

图10B是示出从径向外侧观察的图3所示的齿式离合器的操作的视图；

图10C是示出从径向外侧观察的图3所示的齿式离合器的操作的视图；

图10D是示出从径向外侧观察的图3所示的齿式离合器的操作的视图；

图10E是示出从径向外侧观察的图3所示的齿式离合器的操作的视图；

图11A是示出从径向外侧观察的图3所示的齿式离合器的操作的视图；

图11B是示出从径向外侧观察的图3所示的齿式离合器的操作的视图；

图11C是示出从径向外侧观察的图3所示的齿式离合器的操作的视图；

图11D是示出从径向外侧观察的图3所示的齿式离合器的操作的视图；以及

图12是示出根据在此披露的第二实施例的齿式离合器的离合器前进齿和后退齿的轮廓和位置的说明性视图。

具体实施方式

以下将参照附图说明用于安装到车辆的自动变速器的齿式离合器的第一实施例。

如图1所示，车辆M包括发动机11、离合器12、自动变速器（例如，自动式手动变速器）13、差速齿轮装置14以及驱动轮，具体为左前驱动轮Wfl和右前驱动轮Wfr。发动机11通过燃料燃烧而产生驱动力。发动机11被构造成用以将驱动力经由离合器12、自动变速器13以及差速齿轮装置14传递到左前驱动轮Wfl和右前驱动轮Wfr。亦即，车辆M是前轮驱动车辆。

离合器12被构造为基于来自控制装置的指令自动地连接或者脱开。自动变速器13包括齿式离合器机构，用以自动地选择例如五个前进速度和一个倒退速度。包括主传动齿轮和差速齿轮的差速齿轮装置14与自动变速器13一体地形成。

如图2所示，自动变速器13包括壳体21、输入轴22、第一离合器环23（即离合器环）、第二离合器环24（即离合器环）、离合器毂25、套筒26、充当轴驱动装置的轴驱动机构27以及输出轴28。

壳体21包括：本体部21a，形成为包括底部的大体圆柱形的形式；第一壁21b，充当本体部21a的底壁；以及第二壁21c，其将本体部21a内侧沿图2中的水平方向分开。

输入轴22由壳体21可旋转地支撑。具体而言，输入轴22的第一端（图2中的左端）由第一壁21b通过轴承21b1可旋转地支撑，而输入轴22的第二端（图2中的右端）由第二壁21c通过轴承21c1可旋转地支撑。输入轴22的第二端经由离合器12可旋转地连接到发动机11的输出轴。因此，当离合器12处于连接的状态下，发动机11的输出（动力）被输入到输入轴22。根据第一实施例，输入轴22充当旋转轴。

第一离合器环23和第二离合器环24由输入轴22可旋转地支撑。另外，例如在离合器毂25靠近第一离合器环23和第二离合器环24而被设置在两者之间的状态下，借助花键配合将离合器毂25固定到输入轴22。

如图3所示，第一齿式离合器部23a（即，齿式离合器部）形成在第一离合器环23的侧表面从而面对离合器毂25。第一齿式离合器部23a与在套筒26处形成的花键26a接合。另外，在第二离合器环24的侧表面形成第二齿式离合器部24a（即，齿式离合器部）以面对离合器毂25。第二齿式离合器部24a与套筒26的花键26a接合。第一离合器环23的第一齿式离合器部23a和第二离合器环24的第二齿式离合器部24a具有大体相同的构造。因此，下文将参照图3说明第一离合器环23、离合器毂25以及套筒26的细节。

如图3和图4所示，第一齿式离合器部23a包括形成为环形的凸部23a1、两个离合器前进齿23b1以及十个离合器后退齿23c1。这两个离合器前进齿23b1以180度的间隔设置在凸部23a1的外周。十个离合器后退齿23c1中的五个在两个离合器前进齿23b1之间以相等的间隔布置在凸部23a1的外周的第一个半部处，而十个离合器后退齿23c1的另外五个在两个离合器前进齿23b1之间以相等的间隔布置在凸部23a1的外周的第二个半部处。

凸部23a1的外径被设计为小于形成在套筒26处的花键26a的每个高齿26a1（充当第一齿）的内径。离合器前进齿23b1的外径被设计为大于套筒26的高齿26a1的内径而小于形成在套筒26处的花键26a的每个短齿26b1（充当第二齿）的内径。

在离合器前进齿23b1与一个离合器后退齿23c1之间形成与花键26a的高齿26a1可接合的大深度齿槽23d1，离合器后退齿23c1被靠近离合器前进齿23b1设置。在彼此靠近的离合器后退齿23c1之间形成与花键26a的短齿26b1可接合的小深度齿槽23e1。具体而言，离合器前进齿23b1被构造为不与短齿26b1接合而是与大深度齿槽23d1中的高齿26a1接合。离合器后退齿23c1被构造成与大深度齿槽23d1中的高齿26a1接合并且与小深度齿槽23e1中的短齿26b1。

在第一离合器环23处形成的离合器前进齿23b1（在第一实施例中的离合器前进齿23b1）的数量与高齿26a1（两个高齿26a1）的数量相同。离合器前进齿23b1的数量设定为较小，使得两个高齿26a1可容易地移位以被插入到两个离合器前进齿23b1之间，即便在套筒26与第一离合器环23之间的转动差较大的情况下也是如此。每个离合器前进齿23b1被形成为从凸部23a1的前端表面23a2延伸到第一齿式离合器部23a的后端位置Pe，使得离合器前进齿23b1设置在面向高齿26a1的位置。

构造成离合器后退齿部的小深度齿槽23e1和离合器后退齿23c1被形成为从凸部23a1的前端表面23a2向后第一预定距离d1的位置延伸到第一齿式离合器部23a的后端位置Pe。在沿第一离合器环23的径向从小深度齿槽23e1的底表面向内侧形成与高齿26a1可接触的接触表面23e2。

离合器前进齿23b1包括面向高齿26a1的前端部。在离合器前进齿23b1的前端部处形成接合部23b4和倾斜表面23b2。接合部23b4与高齿26a1可接触。倾斜表面23b2形成为从接合部23b4的中间部沿第一离合器环23的周向延伸到两侧，并且向第一齿式离合器部23a的后端位置Pe倾斜。在离合器后退齿23c1处形成与高齿26a1和短齿26b1可接触的接合表面23c2。

离合器前进齿23b1包括倾斜表面23b2，每个倾斜表面23b2与每个侧表面23b3在位置Pc处相交。倾斜表面23b2形成为使得位置Pc比接触表面23e2更靠近凸部23a1的前端表面23a2。另外，位于离合器前进齿23b1的前端部的边缘处的接合部23b4的中间部，即与倾斜表面23b2彼此相交的交叉部被倒角以形成圆形。

此时，离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2可形成为两种类型的形状（第一形状和第二形状）并且第一形状和第二形状可基于自动变速器13的性能而进行选择。如图7A所示，倾斜表面23b2被构造成使得其沿离合器前进齿23b1的轴向L的长度Lf尽可能短并且使得侧表面23b3的直线部分可被固定。因此，倾斜表面23b2形成为第一形状。

因此，由倾斜表面23b2与垂直于轴向L的直线K形成的倾斜角θ是较小的。由此，高齿26a1的前端表面26a2（倒角部）可与离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2光滑地接触；因此，可容易地调节套筒26的转速的增大和减小。另外，高齿26a1的每个侧表面26a3可与离合器前进齿23b1的侧表面23b3的较大区域接触；因此，可迅速地使套筒26的转速增大和减小。

如图7B所示，离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2被以如下方式形成为第二形状。倾斜表面23b2与侧表面23b3相交的位置Pd被设置为与接触表面23e2沿轴向L的位置相同（接触表面23e2沿轴向L的位置与离合器后退齿23c1沿轴向L的接合表面23c2的位置相同）。因此，倾斜表面23b2的长度被设计为与图7A所示的离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2的长度相比较长。因此，与图7A所示的前端表面26a2和离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2接触的情况相比，高齿26a1的前端表面26a2（倒角部）与离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2可接触较长时间。因此，可容易地使套筒26的转速增大和减小。

接合表面23c2形成在离合器后退齿23c1处，以在从每个侧表面23c3沿周向向内第二预定距离d2的多个位置之间延伸。另外，形成在侧表面23c3处的每个侧倾斜表面23c4沿周向从接合表面23c2的每个侧端延伸到从第一齿式离合器部23a的后端位置Pe沿轴向L向前第三预定距离d3的位置。

此时，离合器后退齿23c1的侧倾斜表面23c4被以如下方式形成。如图8所示，确定沿轴向L中的离合器后退齿23c1的距离Lr1，使得在高齿26a1和短齿26b1与离合器后退齿23c1接合之后，侧表面23c3的直线部分保持足以传递足够的扭矩。

此外，确定离合器后退齿23c1的接合表面23c2的长度Lr2，使得当高齿26a1的前端表面26a2和短齿26b1的前端表面26b2与相应的离合器后退齿23c1的接合表面23c2接触时，接合表面23c2可产生足够的摩擦力。例如，接合表面23c2的长度Lr2可形成为离合器后退齿23c1沿周向的宽度的一半。

在第一离合器环23的外周面处形成将在下文中描述的与第一输出齿轮28a可接合的齿轮（斜齿轮）。在第二离合器环24的外周面处形成将在下文中描述的与第二输出齿轮28b可接合的齿轮（斜齿轮）。

如图3和图5所示，在离合器毂25的外周面处形成花键25a。花键25a以沿着输入轴22的轴线的方向（沿着输入轴22的轴向）可滑动的方式与形成在套筒26的内周面处的花键26a接合。花键25a包括多个（例如，两个）槽25a1，每个槽25a1的深度大于花键25a的其它多个槽中的每个槽的深度。槽25a1被构造成与多个高齿26a1的每一个高齿的齿廓相符。

如图3和图6所示，一体地形成为环形的套筒26与离合器毂25一起旋转。套筒26沿轴向相对于离合器毂25可滑动。花键26a形成在套筒26的内周面处，以与形成在离合器毂25的外周面处的花键25a接合。

花键26a由多个高齿26a1（例如，两个高齿26a1）和短齿26b1构成。每个高齿26a1被形成为使其沿套筒26的径向的长度（整体深度）比每个短齿26b1沿径向的长度（整体深度）更长（更大）。沿套筒26的周向的高齿26a1的前端表面26a2的侧端部的角部和沿周向的短齿26b1的前端表面26b2的侧端的角部形成45度的倒角，以在高齿26a1和短齿26b1与离合器前进齿23b1或离合器后退齿23c1接触时不被损坏。另外，外周槽26d沿周向形成在套筒26的外周面处。拨叉27a的第一端部沿周向与外周槽26d可滑动地接合。

如图2所示，轴向驱动机构27用于沿轴向使套筒26往复运动。例如，在套筒26被轴向驱动机构27压靠于第一离合器环23或者第二离合器环24的状态下，反作用力从第一离合器环23或者第二离合器环24作用在套筒26上。在这样的情况下，轴向驱动机构27被构造成允许套筒26借助该反作用力而沿轴向往复运动。

轴向驱动机构27包括拨叉27a、拨叉轴27b及驱动装置（驱动器）27c。拨叉27a的第一端部形成为与外周槽26d的外周形状相符。拨叉27a的第二端部固定到拨叉轴27b。拨叉轴27b由壳体21支撑以沿轴向滑动。具体而言，拨叉轴27b的第一端（图2中的左端）由第一壁21b通过轴承21b3支撑，并且拨叉轴27b的第二端（图2中的右端）由第二壁21c通过轴承21c3支撑。拨叉轴27b的第二端被设置为穿过驱动装置27c。

驱动装置27c是由直线电机驱动的直线驱动装置。驱动装置27c可采用公知的直线电机。具体而言，将多个线圈沿轴向并排布置以形成包括圆柱形的芯。另外，将多个北极磁铁和多个南极磁铁以另外的方式并排布置在穿过芯的通孔的拨叉轴27b上。由此，构成驱动装置27c。对各个线圈的通电被控制。因此，拨叉轴27b可沿轴向进行往复运动，并且可被定位和固定在预定位置中。

另外，根据第一实施例，使用直线驱动装置作为驱动装置27c。或者，可使用与直线驱动装置不同的螺线管驱动装置或液压驱动装置作为驱动装置27c，只要不同的驱动装置被构造成借助从第一离合器环23或第二离合器环24施加的反作用力使套筒26往复运动，使得套筒26被压靠于第一离合器环23或第二离合器环24即可。

相当于副轴（countershaft）的输出轴28由壳体21可旋转地支撑。具体而言，输出轴28的第一端（图2中的左端）由第一壁21b通过轴承21b2支撑并且输出轴28的第二端（图2中的右端）由第二壁21c通过轴承21c2支撑。第一输出齿轮28a、第二输出齿轮28b以及第三输出齿轮28c例如借助花键配合而被固定到输出轴28。

第一输出齿轮28a与第一离合器环23接合。在第一输出齿轮28a的外周面处形成与第一离合器环23可接合的齿轮（斜齿轮）。第二输出齿轮28b与第二离合器环24接合。在第二输出齿轮28b的外周面处形成与第二离合器环24可接合的齿轮（斜齿轮）。第三输出齿轮28c与差速齿轮装置14的离合器环接合。在第三输出齿轮28c的外周面处形成与离合器环可接合的齿轮（斜齿轮）。

从发动机输入的驱动力经由输入轴22传输到输出轴28，并最终经由输出齿轮28c输出到差速齿轮装置14。另外，根据第一实施例的输出轴28可设置在自动变速器13的输入侧，而根据第一实施例的输入轴22可设置在自动变速器13的输出侧。

接下来，将参照图9A到9D，图10A到图10E，以及图11A到图11D描述根据第一实施例的齿式离合器中的套筒26的高齿26a1和短齿26b1的操作以及第一离合器环23的离合器前进齿23b1和离合器后退齿23c1的操作。此时，在升档的操作中，当在套筒26借助较小的惯性力矩以高速旋转并且第一离合器环23借助较大的惯性力矩以低速旋转的情况下，套筒26的转速减小。另一方面，在降档操作中，当套筒26借助较小的惯性力矩以低速旋转并且第一离合器环23借助较大的惯性力矩以高速旋转的情况下，套筒26的转速增大。下面将描述套筒26的转速的减小。

如图9A所示，在自动变速器13的换挡操作执行之前的状态下，套筒26位于离开第一离合器环23的位置。之后，根据该换档操作，套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向朝第一离合器环23移动。因此，如图9B和10A所示，每个高齿26a1的前端表面26a2与倾斜表面23b2的交叉部（即与离合器前进齿23b1的前端部处的接合部23b4）接触。此时，每个短齿26a1不与离合器前进齿23b1和离合器后退齿23c1中的任何一个接触。因此，借助前述的高齿26a1的前端表面26a2与离合器前进齿23b1的接合部23b4的接触，套筒26的转速稍微地减少。

之后，套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向进一步移动。因此，如图10B中所示，高齿26a1的前端表面26a2（倒角部）与离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2接触。此时，短齿26b1不与离合器前进齿23b1和离合器后退齿23c1中的任何一个接触。因此，借助前述的高齿26a1的前端表面26a2与离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2的接触，套筒26的转速大幅减小。

之后，套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向进一步移动。因此，如图9C和图10C所示，高齿26a1的前端表面26a2和短齿26b1的前端表面26b2（倒角部）与离合器后退齿23c1的相应的接合表面23c2接触；因此，套筒26的转速的减少被调节。

之后，套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向进一步移动。因此，高齿26a1、短齿26b1、离合器前进齿23b1和离合器后退齿23c1的操作条件被分为两种条件（第一操作条件和第二操作条件）。在如图10D中所示的第一操作条件中，高齿26a1的前端表面26a2（倒角部）与离合器后退齿23c1的侧倾斜表面23c4接触；因此，高齿26a1被朝向大深度齿槽23d1引导，并由此可移位而被插入到大深度齿槽23d1中。

随着高齿26a1借助离合器后退齿23c1的侧倾斜表面23c4而移位到大深度齿槽23d1中，短齿26b1与离合器后退齿23c1的侧倾斜表面23c4接触。因此，短齿26b1被朝向小深度齿槽23e1引导，并由此可移位以被插入到小深度齿槽23e1中。因此，套筒26的转速显著地减小。之后，套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向进一步移动。因此，如图9D和图10E所示，经由大深度齿槽23d1和短齿26b1而与离合器前进齿23b1和离合器后退齿23c1充分接合的高齿26a1，经由小深度齿槽23e1与离合器后退齿23c1充分地接合。因此，套筒26与第一离合器环23同步旋转并且由此完成换档操作。

在图11A中所示的第二操作条件中，高齿26a1的侧表面26a3与离合器前进齿23b1的侧表面23b3接触。在这种情况下，短齿26b1不与离合器前进齿23b1和离合器后退齿23c1中的任何一个接触。因此，借助前述的高齿26a1的侧表面26a3与离合器前进齿23b1的侧表面23b3的接触，套筒26的转速显著的减小。

之后，套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向进一步移动。因此，如图9D和图11B所示，高齿26a1的前端表面26a2（倒角部）与离合器后退齿23c1的侧倾斜表面23c4接触并且之后被朝向大深度齿槽23d1引导。因此，高齿26a1移位以被插入到大深度齿槽23d1中。随着高齿26a1借助离合器后退齿23c1的侧倾斜表面23c4而移位到大深度齿槽23d1中，短齿26b1被朝向小深度齿槽23e1引导，并且因此移位以被插入小深度齿槽23e1中。因此，高齿26a1与离合器前进齿23b1和离合器后退齿23c1充分地接合，而短齿26b1与离合器后退齿23c1充分地接合。因此，套筒26与第一离合器环23同步旋转并且因此完成换档操作。

另外，例如当高齿26a1的侧表面26a3与离合器前进齿23b1的侧表面23b3进行接触时，如图11A中所示，套筒26的转速过度地减少。在这种情况下，高齿26a1的前端表面26a2（倒角部）与如图11C所示的离合器后退齿23c1的侧倾斜表面23c4接触。

因此，借助前述的前端表面26a2与侧倾斜表面23c4的接触，高齿26a1被朝向大深度齿槽23d1引导，并由此可移位以被插入到大深度齿槽23d1中。随着侧倾斜表面23c4沿着高齿26a1移位到大深度齿槽23d1，短齿26b1被朝向小深度齿槽23e1引导，并由此可移位以被插入到小深度齿槽23e1中。之后，套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向进一步移动。因此，如图11D所示，高齿26a1经由大深度齿槽23d1与离合器前进齿23b1和离合器后退齿23c1充分地接合，并且短齿26b1经由小深度齿槽23e1与离合器后退齿23c1充分地接合。因此，套筒26与第一离合器环23同步旋转并且因此完成换档操作。

以下将描述本发明的第二实施例。在图12中示出了根据第二实施例的齿式离合器。在图12中，与图7中相同的部分由与图7中相同的附图标记指代，并且因此将省略其说明。以下将说明与第一实施例不同的第二实施的方面。

如图12所示，根据第二实施例的齿式离合器，离合器前进齿23b1包括前端部，该前端部面向高齿26a1并且形成与高齿26a1可接触的接合部23b4。接合部23b4形成为平坦的表面。离合器前进齿23b1包括倾斜表面23b2，每个倾斜表面23b2形成为沿第一离合器环23的周向从接合部23b4向两侧延伸，并且向后端位置Pe倾斜。与第一实施例中相同的是，套筒26的高齿26a1被压靠于离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2，从而使高齿26a1（套筒26）与倾斜表面23b2（第一离合器环23）之间的转动差减小。因此，使高齿26a1容易地被插入和挤压在离合器前进齿23b1之间，因此有效地实现了使同离合器毂25接合并且相对于第一离合器环23以不同速度旋转的套筒26与第一离合器环23同步旋转的工况。

如以上所述，离合器前进齿23b1的前端部的接合部23b4形成为包括平坦的表面。因此，在高齿26a1的前端表面26a2与离合器前进齿23b1的接合部23b4接触的情况下，可借助套筒26的高齿26a1与离合器前进齿23b1的接合部23b4之间的如此接触所产生的摩擦来精细地调节高齿26a1（套筒26）与接合部23b4（第一离合器环23）之间的转动差。换言之，套筒26与第一离合器环23之间的转动差可被精细地调节，而使得套筒26的高齿26a1容易地被插入和挤压在离合器前进齿23b1之间。

如以上所述，根据前述的第一实施例和第二实施例，用于自动变速器13的齿式离合器包括：旋转轴22，可旋转地连接到自动变速器13的输入轴22和输出轴28的其中之一，并被设置为可绕一轴线旋转；第一离合器环23和第二离合器环24，由旋转轴22可旋转地支撑并且可旋转地连接到输入轴22和输出轴28中的另一个；离合器毂25，固定到旋转轴22并且被靠近第一和第二离合器环23、24设置；套筒26，沿该轴线的方向与离合器毂25可滑动地接合，套筒26包括花键26a，该花键26a包括多个高齿26a1和多个短齿26b1，每个高齿26a1的整体深度大于每个短齿26b1的整体深度；轴向驱动机构27，其使套筒26沿轴线的方向移动；以及第一齿式离合器部23a和第二齿式离合器部24a，以向套筒26突出的方式设置在第一离合器环23和第二离合器环24处，当套筒26沿轴线的方向移动时，第一齿式离合器部23a和第二齿式离合器部24a相对于形成在套筒26处的花键26a而选择性地接合和脱开，第一齿式离合器部23a包括离合器前进齿23b1，每个离合器前进齿的外径大于高齿26a1的内径而小于短齿26b1的内径，离合器前进齿23b1的数量等于高齿26a1的数量，每个离合器前进齿23b1被形成为从第一齿式离合器部23a的前端表面23a2延伸到第一齿式离合器部23a的后端位置Pe，使得离合器前进齿23b1设置在面向高齿26a1的位置处，离合器前进齿23b1包括：前端部，该前端部面向高齿26a1，并且在该前端部处形成与高齿26a1可接触的接合部23b4，以及倾斜表面23b2，该倾斜表面形成为从接合部23b4沿第一离合器环23的周向朝两侧延伸，并且向后端位置Pe倾斜；离合器后退齿部，其与花键26a的短齿26b1可接合，并且包括离合器后退齿23c1和小深度齿槽23e1，该离合器后退齿部被形成为由从前端表面23a2向后第一预定距离d1的位置延伸到后端位置Pe；每个大深度齿槽23d1形成在离合器前进齿23b1与靠近该离合器前进齿23b1的一个离合器后退齿23c1之间，并且每个大深度齿槽23d1与高齿26a1可接合；以及接触表面23e2，其从小深度齿槽23e1的底表面径向向内形成，并且该高齿26a1与接触表面23e2可接触。

根据前述的齿式离合器的构造，离合器前进齿23b1包括：前端部，其面向高齿26a1，并且在该前端部处形成与高齿26a1可接触的接合部23b4；以及倾斜表面23b2，沿第一离合器环23的周向从接合部23b4向两侧延伸并且向后端位置Pe倾斜。因此，套筒26与第一离合器环23之间的转动差可借助套筒26的高齿26a1与离合器前进齿23b1的接合部23b4之间的接触产生的摩擦而调节。另外，高齿26a1挤压离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2，因此减小套筒26与第一离合器环23之间的转动差。由此，使高齿26a1能够容易地移位以被插入到离合器前进齿23b1之间，从而有效地获得与离合器毂25接合并且相对于第一离合器环23以不同的速度旋转的套筒26与第一离合器环23同步旋转的条件。

根据第一实施例，接合部23b4是倾斜表面23b2彼此相交的交叉部。

根据前述的齿式离合器的构造，离合器前进齿23b1包括接合部23b4，该接合部设置在面向高齿26a1的前端部并且与高齿26a1可接触。接合部23b4是倾斜表面23b2彼此相交的交叉部；因此，高齿26a1可容易地被朝向倾斜表面23b2引导，并且倾斜表面23b2可被有效地利用。

根据第二实施例，接合部23b4形成为一平坦表面。

根据前述的齿式离合器的构造，离合器前进齿23b1包括接合部23b4，该接合部处于面向高齿26a1的前端部并且与高齿26a1可接触。接合部23b4形成为一平坦表面。因此，在例如使高齿26a1与离合器前进齿23b1的接合部23b4接触的情况下，可借助套筒26的高齿26a1与离合器前进齿23b1的接合部23b4之间的接触产生的摩擦来精细地调节套筒26与第一离合器环23之间的转动差。换言之，套筒26与第一离合器环23之间的转动差可被容易地调节，使得套筒26的高齿26a1容易地被插入和挤压在离合器前进齿23b1之间。

根据第一实施例，每个倾斜表面23b2与离合器前进齿23b1的每个侧表面23b3相交的位置Pc比接触表面23e2更靠近前端表面23a2。

根据前述的齿式离合器的构造，可以依据离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2与离合器前进齿23b1的侧表面23b3相交的位置Pc，而选择性地调节第一离合器环23与相对于第一离合器环23以不同速度旋转的套筒26之间的同步旋转。

根据第一实施例，离合器后退齿部的每个离合器后退齿23c1包括与高齿26a1可接触的接合表面23c2、侧表面23c3以及侧倾斜表面23c4。接合表面23c2形成为在从每个侧表面23c3沿周向向内第二预定距离d2的多个位置之间延伸。每个侧倾斜表面23c4形成在侧表面23c3处，以从接合表面23c2的每个侧端沿周向延伸到从后端位置Pe沿该轴线方向向前第三预定距离d3的位置。

根据前述的齿式离合器的构造，可借助套筒26的高齿26a1与离合器前进齿23b1的接合部23b4之间的接触产生的摩擦，使得高齿26a1容易地被插入和挤压到形成在离合器前进齿23b1与离合器后退齿23c1之间的大深度齿槽23d1中，以获得相对于第一离合器环23以不同速度旋转的套筒26与第一离合器环23之间的同步旋转。此外，套筒26的高齿26a1可被离合器后退齿23c1的侧倾斜表面23c4引导而被压入到大深度齿槽23d1中。此外，套筒26的短齿26b1可容易地被离合器后退齿23c1的侧倾斜表面23c4引导而被插入到小深度齿槽23e1中。

Claims (5)

1.一种用于自动变速器（13）的齿式离合器，包括：

旋转轴（22），可旋转地连接到该自动变速器（13）的输入轴（22）和输出轴（28）其中之一，并被设置为能绕一轴线旋转；

离合器环（23、24），由该旋转轴（22）可旋转地支撑并且可旋转地连接到该输入轴（22）和该输出轴（28）其中之另一；

离合器毂（25），固定到该旋转轴（22）并且被靠近该离合器环（23、24）设置；

套筒（26），沿该轴线的方向与该离合器毂（25）可滑动地接合，该套筒（26）包括花键（26a），该花键（26a）包括多个第一齿（26a1）和多个第二齿（26b1），每个第一齿（26a1）所具有的整体深度大于每个第二齿（26b1）的整体深度；

轴向驱动装置（27），其使该套筒（26）沿该轴线的方向移动；以及

齿式离合器部（23a、24a），以向该套筒（26）突出的方式设置在该离合器环（23、24）处，当该套筒（26）沿该轴线的方向移动时，该齿式离合器部（23a、24a）能相对于形成在该套筒（26）处的花键（26a）选择性地接合和脱开，

该齿式离合器部（23a）包括：

离合器前进齿（23b1），每个所述离合器前进齿（23b1）的外径大于所述第一齿（26a1）的内径并且小于所述第二齿（26b1）的内径，所述离合器前进齿（23b1）的数量等于所述第一齿（26a1）的数量，每个离合器前进齿（23b1）被形成为从该齿式离合器部（23a）的前端表面（23a2）延伸到该齿式离合器部（23a）的后端位置（Pe），呈所述离合器前进齿（23b1）设置在面向该第一齿（26a1）的位置处的状态，该离合器前进齿（23b1）包括：前端部，其面向该第一齿（26a1）并且在该前端部处形成能与该第一齿（26a1）接触的接合部（23b4）；以及倾斜表面（23b2），其形成为从该接合部（23b4）沿该离合器环（23）的周向朝两侧延伸并且向该后端位置（Pe）倾斜；

离合器后退齿部，其能与该花键（26a）的第二齿（26b1）接合，并且包括离合器后退齿（23c1）和小深度齿槽（23e1），该离合器后退齿部被形成为由自该前端表面（23a2）向后第一预定距离（d1）的位置延伸到该后端位置（Pe）；

大深度齿槽（23d1），其形成在所述离合器前进齿（23b1）与靠近所述离合器前进齿（23b1）的一个所述离合器后退齿（23c1）之间，并且该第一齿（26a1）能与该大深度齿槽（23d1）接合；以及

接触表面（23e2），其形成在从该小深度齿槽（23e1）的底表面起的径向内侧，并且该第一齿（26a1）能与该接触表面（23e2）接触。

2.根据权利要求1所述的齿式离合器，其中该接合部（23b4）是所述倾斜表面（23b2）彼此相交的交叉部。

3.根据权利要求1所述的齿式离合器，其中该接合部（23b4）形成为一平坦表面。

4.根据权利要求1到3中的任一项所述的齿式离合器，其中每个所述倾斜表面（23b2）与所述离合器前进齿（23b1）的每个侧表面（23b3）相交的位置（Pc）比该接触表面（23e2）更靠近该前端表面（23a2）。

5.根据权利要求1到4中的任一项所述的齿式离合器，其中该离合器后退齿部的每个离合器后退齿（23c1）包括能与该第一齿（26a1）接触的接合表面（23c2）、侧表面（23c3）以及侧倾斜表面（23c4），该接合表面（23c2）形成为在从每个所述侧表面（23c3）沿周向向内第二预定距离（d2）的位置之间延伸，每个所述侧倾斜表面（23c4）形成在该侧表面（23c3）处，以从该接合表面（23c2）的每个侧端沿周向延伸到从该后端位置（Pe）沿该轴线的方向向前第三预定距离（d3）的位置。

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