CN103307129B - 用于自动变速器的齿式离合器 - Google Patents

Abstract

一种用于自动变速器的齿式离合器，包括旋转轴（22）、离合器环（23、24）、毂（25）、套筒（26），该套筒（26）包括花键（26a），该花键（26a）包括多个第一齿（26a1）和第二齿（26b1），每个第一齿的整体深度大于每个第二齿的整体深度，齿式离合器部（23a、24a）包括离合器前进齿（23b1），这些离合器前进齿的齿数等于第一齿的齿数，每个离合器前进齿形成在面向每个第一齿的位置处，并从前端表面（23a2）向齿式离合器部的后端位置（Pe）延伸，该齿式离合器部包括离合器后退齿（23c1），这些离合器后退齿能与形成在该花键处的齿槽（26c1）接合，并且由从前端表面缩进第一预定距离（d1）的位置延伸到后端位置。

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

专利JP2002-139146A（以下称为参考文件1）中披露了一种变速器，该变速器包括：同步啮合机构，在该机构中，一套筒（sleeve）沿轴向滑动使得当套筒的旋转与离合器环的旋转彼此同步时，该套筒以花键连接到该离合器环。由此，获得期望的齿轮速比范围（gear range）。包括旋转电机和齿轮机构的换档致动器被用作同步啮合机构的驱动源。

专利JP2010-96190A（以下称为参考文件2）中披露了一种离合器装置，该离合器装置包括其中设有套筒和离合器环的齿式离合器机构。在套筒的内周形成高齿和短齿，其中每个高齿的径向高度和每个短齿的径向长度彼此不同。在离合器环的突出部的外周形成离合器前进齿和离合器后退齿。离合器前进齿的数量小于离合器后退齿的数量。另外，离合器前进齿和离合器后退齿沿轴向相互移位。每个离合器前进齿的高度（即离合器前进齿的径向长度）被限定为使得离合器前进齿与高齿接合，但是不与套筒的短齿接合。每个离合器后退齿的高度，即离合器后退齿的径向长度被限定为使得离合器后退齿与套筒的短齿接合。之后，用于高齿的离合器槽（以下称之为“高齿离合器槽”）形成在离合器前进齿与离合器后退齿之间，使得套筒的高齿与高齿离合器槽可接合。以同样的方式，用于短齿的离合器槽（以下称之为短齿离合器槽）形成在彼此靠近的离合器后退齿之间，以使套筒的短齿与短齿离合器槽可接合。

在套筒沿轴向滑动的情况下，高齿与离合器前进齿的端部表面接触，并且随后进入离合器前进齿之间，以与离合器后退齿的侧表面接触。由此，完成相位调整。之后，套筒沿轴向进一步滑动，以使得当短齿与短齿离合器槽接合时，高齿与高齿离合器槽接合。由此，套筒和离合器环彼此完全接合。

根据参考文件1中披露的同步啮合机构，使用压迫摩擦力，这使得换挡执行机构具有高的输出。另外，由于齿轮机构被用于换挡执行机构，因此换档操作的冲击会导致例如齿轮破损。此外，在同步啮合机构不工作的情况下可能发生阻滞（drag），这可能是功率损失和燃料经济性降低的原因。

根据参考文件2中披露的齿式离合器机构，不会发生同步啮合机构所引起的问题。但无论如何，短齿离合器槽被形成为使短齿与短齿离合器槽可接合，但是高齿被禁止与短齿离合器槽接合。因此，套筒和离合器环彼此的完全接合被阻止，直到高齿达到高齿离合器槽并且套筒和离合器环的旋转彼此完全同步。因此，可能延长换档时间。

由此，需要一种能够减少换挡时间的用于自动变速器的齿式离合器。

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；毂，固定到该旋转轴，并且靠近该离合器环设置；套筒，沿该轴线方向与该毂可滑动地接合，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，设置在该离合器环处并朝向该套筒突出，当该套筒沿轴线方向移动时，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开。该齿式离合器部包括离合器前进齿，这些离合器前进齿的外径大于第一齿的内径并且小于第二齿的内径，这些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在面向每个第一齿的位置处，并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，该齿式离合器部包括离合器后退齿，这些离合器后退齿能与形成在该花键处的齿槽接合，并且被形成为由从该齿式离合器部的前端表面缩进第一预定距离的位置延伸到该齿式离合器部的后端位置。

因此，第一齿首先与离合器前进齿接触从而使套筒的转速减小或增大。之后，第一齿和第二齿与离合器后退齿接触从而使套筒的转速减小或增大。由此，套筒的旋转和离合器环的旋转在较短的时期彼此同步。另外，每个第一齿和每个第二齿都可与形成在离合器前进齿与离合器后退齿之间的离合器齿槽接合，以及与形成在彼此相邻近的离合器后退齿之间的离合器齿槽接合。因此，在第一齿与第二齿与各自对应的离合器后退齿接触之后，第一齿和第二齿可进入最近的离合器齿槽一较短的时期。因此，可以减少用于换档操作的时间。

每个离合器前进齿包括：位于面向第一齿的前端部处的接触表面，该接触表面可与每个第一齿接合；以及多个倾斜表面，沿周向形成在接触表面的两端，并朝向后端位置倾斜。

因为接触表面形成在离合器前进齿的前端部处，所以当第一齿与离合器前进齿的相应的前端部接触时，借助第一齿与离合器前进齿的接触表面之间的摩擦，可容易地执行套筒与第一输出齿轮之间的转动差的精调，亦即用于获得转动差的调节，借助该调节，使每个第一齿可被插入和设置在这些离合器前进齿之间。另外，因为在离合器前进齿的前端部处形成倾斜表面，所以与未形成倾斜表面的情况相比，离合器前进齿在较长的距离中与第一齿长时间接触。因此，套筒的转速可容易地增大或减小。

每个离合器后退齿包括可与该花键的每个第一齿和每个第二齿接合的接触表面，并且每个倾斜表面与每个离合器前进齿的每个侧表面相交的位置相对于该接触表面更靠近前端表面。

因此，第一齿和第二齿经由相应的接触表面与离合器后退齿接触，从而产生足够的摩擦力。另外，倾斜表面与每个离合器前进齿的侧表面相交的位置被设置为相对于每个离合器后退齿的接触表面更靠近前端表面。因此，第一齿和第二齿在与离合器前进齿的倾斜表面接触之后，可以稳固地与离合器后退齿的各自的接触表面接触。

该接触表面形成在每个离合器后退齿处，并在从侧表面向内第二预定距离的位置之间沿周向延伸，并且在每个离合器后退齿的侧表面处形成侧倾斜表面，这些侧倾斜表面沿周向从接触表面的两个端部沿轴线的方向延伸到从该后端位置向前第三预定距离的位置。

在第一齿和第二齿与相应的离合器后退齿接触的情况下，第一齿和第二齿在与接触表面接触之后可立即与侧倾斜表面接触。此外，因为直线部被固定和保持在离合器后退齿的相应的侧表面处，所以在第一齿和第二齿与离合器后退齿接合之后可以获得足够的扭矩传递。

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一实施例的包括齿式离合器的自动变速器所应用到的车辆的构造的示意图；

图2是示出自动变速器的构造的示意图；

图3是示出构成该齿式离合器的第一输入齿轮、离合器毂及套筒的立体图；

图4A是示出图3所示的第一输入齿轮的平面图；

图4B是第一输入齿轮的侧视图；

图5是构成该齿式离合器的离合器毂的平面图；

图6是构成该齿式离合器的套筒的平面图；

图7A是示出第一输入齿轮的离合器前进齿的部分与离合器后退齿的部分之间的位置关系的第一简图；

图7B是示出第一输入齿轮的离合器前进齿的部分与离合器后退齿的部分之间的位置关系的第二简图；

图8是示出第一输入齿轮的离合器后退齿的部分之间的位置关系的简图；

图9A是说明该齿式离合器的整体操作并且示出执行换档操作之前的状态的简图；

图9B是说明该齿式离合器的整体操作并且示出高齿与离合器前进齿接触的状态的简图；

图9C是说明该齿式离合器的整体操作并且示出高齿和短齿与相应的离合器后退齿接触的状态的简图；

图9D是说明该齿式离合器的全部操作并且示出高齿和短齿与相应的离合器后退齿接合的状态的简图；

图10A是说明该齿式离合器的部分操作并且示出高齿与离合器前进齿接合的状态的简图；

图10B是说明该齿式离合器的部分操作并且示出高齿与离合器前进齿的倾斜表面接触的状态的简图；

图10C是说明该齿式离合器的部分操作并且示出高齿和短齿与相应的离合器后退齿的接触表面接触的状态的简图；

图10D是说明该齿式离合器的部分操作并且示出高齿和短齿与相应的离合器后退齿的侧倾斜表面接触的状态的简图；

图10E是说明该齿式离合器的部分操作并且示出高齿和短齿与相应的离合器后退齿接合的状态的简图；

图11A是说明该齿式离合器的部分操作并且示出高齿与离合器前进齿的侧表面接触的状态的简图；

图11B是说明该齿式离合器的部分操作并且示出高齿和短齿与相应的离合器后退齿接合的状态的简图；

图12A是说明该齿式离合器的部分操作并且示出高齿与离合器后退齿的侧倾斜表面接触的状态的简图；以及

图12B是说明该齿式离合器的部分操作并且示出高齿和短齿与相应的离合器后退齿接合的状态的简图。

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，具体为前左驱动轮Wfl和前右驱动轮Wfr。发动机11通过燃烧燃料而产生驱动力。发动机11的驱动力被配置为经由离合器12、自动变速器13以及差速齿轮装置14传输到驱动轮Wfl和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，用以例如在五个前进档速度和一个倒档速度之间自动进行选择。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、充当第一离合器环和离合器环的第一输入齿轮23、充当第二离合器环和离合器环的第二输入齿轮24、充当毂的离合器毂25、套筒26、充当轴向驱动装置的轴向驱动机构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，在离合器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。根据该第一实施例，输入轴22充当旋转轴。

第一输入齿轮23和第二输入齿轮24由输入轴22可旋转地支撑。另外，例如在离合器毂25靠近第一输入齿轮23和第二输入齿轮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形成于第一输入齿轮23的侧表面而面对离合器毂25。第一齿式离合器部23a与在套筒26上形成的花键26a接合。另外，第二齿式离合器部24a形成于第二输入齿轮24的侧表面而面对离合器毂25。第二齿式离合器部24a与套筒26的花键26a接合。第一输入齿轮23的第一齿式离合器部23a和第二输入齿轮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说明第一输入齿轮23、离合器毂25以及套筒26的细节。

如图3、图4A和图4B所示，根据本实施例，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。每个离合器齿槽23d1均形成在离合器前进齿23b1与离合器后退齿23c1之间，以及形成在凸部23a1的外周处彼此靠近的离合器后退齿23c1之间，并且沿凸部23a1的外周具有预定的宽度。

凸部23a1形成为使其外径小于形在成套筒26处的花键26a的高齿26a1的内径。离合器前进齿23b1形成为使其外径大于花键26a的高齿26a1的内径，并且小于短齿26b1的内径。离合器后退齿23c1形成为可与花键26a的花键齿槽26c1接合。即，离合器前进齿23b1被禁止与短齿26b1接合以及与高齿26a1接合。离合器后退齿23c1形成为与高齿26a1和短齿26b1均可接合。高齿26a1充当第一齿而短齿26b1充当第二齿。

离合器前进齿23b1的数量与高齿26a1的数量相同。特别地，根据本实施例，形成两个离合器前进齿23b1和两个高齿26a1。设置较少数量的离合器前进齿23b1，使得每个高齿26a1可以容易地进入两个离合器前进齿23b1之间，即使在套筒26的转速和第一输入齿轮23的转速彼此显著不同的情况下亦是如此。每个离合器前进齿23b1形成为在面向每个高齿26a1的位置处从凸部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。每个离合器后退齿23c1形成为从凸部23a1的前端表面23a2缩进或后退第一预定距离d1的位置延伸到第一齿式离合器部23a的后端位置Pe。

接触表面23b4形成在面向高齿26a1的离合器前进齿23b1的前端部，以可以与高齿26a1接触。另外，在离合器前进齿23b1的前端部形成多个倾斜表面23b2，并沿周向从接触表面23b4的两端向第一齿式离合器部23a的后端位置Pe倾斜。离合器前进齿23b1的接触表面23b4形成为与凸部23a1的前端表面23a2共面或者与前端表面23a2平行的平面形状。此外，在离合器后退齿23c1处形成接触表面23c2，以可以与每个高齿26a1和每个短齿26b1接触。如图4B所示，离合器前进齿23b1的每个倾斜表面23b2形成为使得倾斜表面23b2与离合器前进齿23b1的侧表面23b3相交的位置Pc被设置为相对于离合器后退齿23c1的接触表面23c2更靠近凸部23a1的前端表面23a2。接触表面23b4与离合器前进齿23b1的前端部的每个倾斜表面23b2之间的交叉部通常是圆形倒角的，亦即形成为圆形。

此时，离合器前进齿23b1的每个倾斜表面23b2可以两种不同的方式来形成，这将基于自动变速器的性能来合适地选择。在第一种方式中，如图7A所示，倾斜表面23b2被形成为使得沿轴线L的方向的倾斜表面23b2的长度Lf被限定得尽可能短，以便固定每个侧表面23b3的直线部。因此，倾斜表面23b2形成为具有平缓的斜度，即倾斜表面23b2与垂直于轴线L的直线K之间所形成的倾斜角θ是较小的。因此，高齿26a1的前端表面26a2（倒角部）可与离合器前进齿23b1的每个倾斜表面23b2平缓地接触。因此，可以容易地调节套筒26的转速的增大和减小。另外，高齿26a1的每个侧表面26a3在较宽的范围与离合器前进齿23b1的每个侧表面23b3进行接触，这导致套筒26的转速的快速的增大和减小。

在第二种方式中，如图7B所示，倾斜表面23b2形成为使得倾斜表面23b2与离合器前进齿23b1的侧表面23b3相交的位置Pd被设置在沿轴线L的方向与离合器后退齿23c1的接触表面23c2相同的位置。因此，离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2被延长，使得高齿26a1的前端表面26a2可在较长距离中与离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2长时间接触。因此，可以容易地增大或减小套筒26的转速。

接触表面23c2形成在离合器后退齿23c1处，其从相应的侧表面23c3向内第二预定距离d2的位置之间沿周向延伸。另外，侧倾斜表面23c4于离合器后退齿23c1的侧表面23c3，以从接触表面23c2的沿周向的两个端部沿轴线L的方向延伸到第一齿式离合器部23a的后端位置Pe的前方（即从该后端位置Pe向前）第三预定距离d3的位置。

离合器后退齿23c1的每个侧倾斜表面23c4按下述的方式形成。如图8所示，离合器后退齿23c1的长度Lr1被确定为使得在高齿26a1和短齿26b1与离合器后退齿23c1接合之后，侧表面23c3的直线部分被固定或保持以便进行充分的扭矩传递。另外，接触表面23c2的长度Lr2被确定为，当高齿26a1的前端表面26a2和短齿26b1的前端表面26b2与离合器后退齿23c1的对应的接触表面23c2接触时产生足够的摩擦力。长度Lr2例如可被限定为离合器后退齿23c1的表面宽度的一半，即沿垂直于轴线L的方向的离合器后退齿23c1的长度的一半。基于以前述方式确定的长度Lr1和Lr2而形成侧倾斜表面23c4。

在第一输入齿轮23的外周面处形成有一齿轮（具体而言为斜齿轮）以与第一输出齿轮28a接合。另外，在第二输入齿轮24的外周面处形成有一齿轮（具体而言为斜齿轮）以与第二输出齿轮28b接合。

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沿着输入轴22的轴线的方向以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包括多个槽25a1，一些槽25a1（例如，根据本实施例为两个）的深度大于其它的槽的深度。槽25a1被构造为与每个高齿26a1的齿轮廓相符。

如图3和图6所示，形成为环的形式的套筒26可相对于离合器毂25一体地旋转并且沿轴向滑动。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，使得花键26a沿轴向相对于花键25a可滑动。花键26a包括多个高齿26a1，例如根据本实施例为两个高齿26a1。每个高齿26a1的整体深度（即径向长度）大于每个短齿26b1的整体深度（即径向长度）。面向第一输入齿轮23的高齿26a1和短齿26b1的沿周向的前端表面26a2和26b2的侧端的角部以45度进行倒角，即形成为C形，从而防止高齿26a1和短齿26b1因高齿26a1和短齿26b1与离合器前进齿23b1和离合器后退齿23c1接触时所发生的冲击而被破坏。在套筒26的外周面处沿周向形成外周槽26d。拨叉27a的弧形端部（端部）与外围槽26d接合以沿周向可滑动。

如图2所示，轴向驱动机构27驱动套筒26沿轴向进行往复运动。在套筒26被压在第一输入齿轮23或第二输入齿轮24上的情况下，轴向驱动机构27允许套筒26借助于从第一输入齿轮23或第二输入齿轮24施加的反作用力而移动。

轴向驱动机构27包括拨叉27a、拨叉轴27b以及充当致动器的驱动装置27c。拨叉27a的端部形成为与套筒26的外周槽26b的外围形状相符。拨叉27a的底部固定到拨叉轴27b。拨叉轴27b由壳体21支撑以沿轴向可滑动。具体而言，拨叉轴27b的第一端（即，图2中的左端）经由轴承21b3而被第一壁21b支撑，而拨叉轴27b的第二端（即，图2中的右端）经由轴承21c3而被第二壁21c支撑。拨叉轴27b的第二端被设置为穿过轴向驱动机构27。

驱动装置27c是由直线电机、即作为驱动源的直线电机驱动的直线驱动装置。驱动装置27c可应用公知的直线电机。具体而言，驱动装置27c由沿轴向并排布置的多个线圈构成而形成圆柱形芯。还可将多个北极磁铁和多个南极磁铁并排布置在延伸穿过借助多个线圈获得的圆柱形芯的通孔的拨叉轴27b上。供给到每个线圈的电力被控制以使得拨叉轴27b可沿轴向进行往复运动，或者可被定位和固定在预定位置处。

根据本实施例，使用直线驱动装置作为驱动装置27c。或者，在套筒26被压在第一输入齿轮23或第二输入齿轮24上的情况下，只要驱动装置27c被构造成使得套筒26允许借助从第一输入齿轮23或第二输入齿轮24施加的反作用力而移动，就可使用其它的装置，例如螺线管驱动装置和液压驱动装置。

充当副轴（countershaft）的输出轴28由壳体21可旋转地支撑。输出轴28的第一端（即图2中的左端）经由轴承21b2而被第一壁21b可旋转地支撑，而输出轴28的第二端（即图2中的右端）经由轴承21c2而被第二壁21c可旋转地支撑。

第一输出齿轮28a、第二输出齿轮28b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。

在第一输出齿轮28a的外周面形成有齿轮（具体而言为斜齿轮），以与第一输入齿轮23接合。另外，在第二输出齿轮28b的外周面形成有齿轮（具体而言为斜齿轮），以与第二输入齿轮24接合。此外，在第三输出齿轮28c的外周面形成有齿轮（具体而言为斜齿轮），以与差速齿轮装置14的输入齿轮接合。因此，发动机11的驱动力从输入轴22输入以被传递到输出轴28，最终经由第三输出齿轮28c输出到差速齿轮装置14。

接下来，将参照图9到图12说明根据用于自动变速器的齿式离合器的该实施例的套筒26的高齿26a1和短齿26b1的操作以及第一输入齿轮23的离合器前进齿23b1和离合器后退齿23c1的操作。在套筒26与第二输入齿轮24接合从而以高速旋转并且第一输入齿轮23以低速旋转的情况下，例如套筒26被切换为与第一输入齿轮23接合从而使套筒26的转速减小。另一方面，在套筒26与第一输入齿轮23接合从而以低速旋转并且第二输入齿轮24以高速旋转的情况下，套筒26被切换为与第二输入齿轮24接合从而使套筒26的转速增大。以下将说明套筒26的转速减小的情况。

如图9A所示，在自动变速器13的换档操作之前，套筒26被定位为离开第一输入齿轮23。当套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向朝第一输入齿轮23移动时，高齿26a1的前端表面26a2与离合器前进齿23b1的接触表面23b4接触，如图9B和10A所示。此时，短齿26b1被禁止与离合器前进齿23b1或离合器后退齿23c1的任一个接触。结果，套筒26的转速被稍微减小。

在套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向进一步移动的情况下，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，如图10B所示。此时，短齿26b1被禁止与离合器前进齿23b1或离合器后退齿23c1中的任一个接触。因此，套筒26的转速大幅减小。

在套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向进一步移动的情况下，高齿26a1的前端表面26a2和短齿26b1的前端表面26b2与各自对应的离合器后退齿23c1的接触表面23c2接触，如图9C和图10C所示。因此，套筒26的转速稍微减小。

在套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向进一步移动的情况下，可选择性地获得高齿26a1、短齿26b1、离合器前进齿23b1以及离合器后退齿23c1的两个不同的操作状态。根据第一操作状态，如图10D所示，高齿26a1的前端表面26a2和短齿26b1的前端表面26b2与各自对应的离合器后退齿23c1的侧倾斜表面23c4接触。因为多个均具有沿周向的预定宽度的离合器齿槽23d1形成在离合器前进齿23b1与离合器后退齿23c1之间，以及形成在凸部23a1的外围处彼此靠近的离合器后退齿23c1之间，所以高齿26a1和短齿26b1可进入最靠近的或者邻近的离合器齿槽23d1一较短的时间。因此，套筒26的转速大幅减小。在套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向进一步移动的情况下，如图9D和图10E所示，高齿26a1和短齿26b1与相应的离合器后退齿23c1充分地接合。因此，套筒26和第一输入齿轮23彼此同步旋转，从而完成换档操作。

根据第二操作状态，其中高齿26a1和短齿26b1被禁止插入到最近的或者邻近的离合器齿槽23d1中，如图11A所示，高齿26a1的侧表面26a3与离合器前进齿23b1的侧表面23b3接触。此时，短齿26b1被禁止与离合器前进齿23b1或离合器后退齿23c1中的任一个接触。在套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向进一步移动的情况下，如图9D和图11B所示，高齿26a1和短齿26b1与相应的离合器后退齿23c1充分地接合。因此，套筒26和第一输入齿轮23彼此同步旋转，从而完成换档操作。

在高齿26a1的侧表面26a3与离合器前进齿23b1的侧表面23b3接触时套筒26的转速过度减小的情况下，如图11A所示，高齿26a1的前端表面26a2（倒角部）和短齿26b1的前端表面23b2离合器后退齿23c1的各自的侧倾斜表面23c4接触，与如图12A所示。然后，在套筒26借助轴向驱动机构27沿轴向进一步移动的情况下，高齿26a1和短齿26b1与相应的离合器后退齿23c1充分地接合。结果，套筒26和第一输入齿轮23彼此同步旋转，从而完成该换档操作。

根据如上所述的用于自动变速器的齿式离合器，高齿26a1首先与离合器前进齿23b1接触从而使套筒26的转速减小（或增大）。之后，高齿26a1和短齿26b1与离合器后退齿23c1接触从而使套筒26的转速减小（或增大）。因此，套筒26的旋转和第一输入齿轮23的旋转在短时期内彼此同步。另外，每个高齿26a1和每个短齿26b1能够和形成在离合器前进齿23b1与离合器后退齿23c1之间的离合器齿槽23d1、以及形成在彼此相邻的离合器后退齿23c1之间的离合器齿槽23d1都接合。因此，在高齿26a1和短齿26b1与各自对应的离合器后退齿23c1接触之后，高齿26a1和短齿26b1可在短时期内进入最近的离合器齿槽23d1。因此可减少换档操作的时间。

因为接触表面23b4形成在离合器前进齿23b1的前端部处，所以当高齿26a1与离合器前进齿23b1的相应的前端部接触时，借助高齿26a1与离合器前进齿23b1的接触表面23b4之间的摩擦，可容易地执行套筒26与输入齿轮23之间的转动差的精调，亦即用于获得转动差的调节（借助该调节，使每个高齿26a1可被插入和设置在离合器前进齿23b1之间）。另外，由于离合器前进齿23b1的前端部处形成倾斜表面23b2，因此与未形成倾斜表面23b2的情况相比，离合器前进齿23b1在较长的距离中与高齿26a1长时期接触。因此，套筒26的转速可容易地增大或减小。此外，高齿26a1和短齿26b1经由相应的接触表面23c2与离合器后退齿23c1接触，从而产生足够的摩擦力。

倾斜表面23b2与每个离合器前进齿23b1的侧表面23b3相交的位置Pc被设置为相对于每个离合器后退齿23c1的接触表面23c2更靠近凸部23a1的前端表面23a2。因此，高齿26a1和短齿26b1在与离合器前进齿23b1的倾斜表面23b2接触之后，可以稳固地与相应的离合器后退齿23c1的接触表面23c2接触。另外，在高齿26a1和短齿26b1与各自的离合器后退齿23c1接触的情况下，高齿26a1和短齿26b1可在与接触表面23c2接触之后立即与侧倾斜表面23c4接触。此外，因为直线部被固定和保持在离合器后退齿23c1的相应的侧表面23c3处，所以在高齿26a1和短齿26b1与离合器后退齿23c1接合之后可获得足够的扭矩传递。

根据前述实施例，面向第一输入齿轮23的高齿26a1和短齿26b1的沿周向的前端表面26a2和26b2的侧端的角部被以45度进行倒角，即形成为C形。或者，前述角部可以不进行倒角。另外，根据该实施例，倾斜表面23b2形成在离合器前进齿23b1处，而侧倾斜表面23c4形成在离合器后退齿23c1处。或者，可以不形成倾斜表面23b2和侧倾斜表面23c4中的一个或两者。

根据前述实施例，输入轴22充当旋转轴。或者，输出轴28可充当旋转轴。在这种情况下，第一输入齿轮23和第二输入齿轮24例如借助花键配合而被固定到输入轴22。第一输出齿轮28a充当离合器环（齿式离合器部形成在该离合器环处），第二输出齿轮28b充当离合器环（齿式离合器部形成在该离合器环处），而第三输出齿轮28c由输出轴28可旋转地支撑。此外，离合器毂25例如借助花键配合而被固定到输出轴28，同时邻近第一输出齿轮28a和第二输出齿轮28b地被设置在两者之间。

Claims (4)

1.一种用于自动变速器的齿式离合器，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，并被设置为能绕轴线(L)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)的其中之另一；

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(L)的方向与该毂(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)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(L)的方向移动；以及

齿式离合器部(23a、24a)，设置在该离合器环(23、24)上并朝向该套筒(26)突出，当该套筒(26)沿该轴线(L)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)，所述离合器前进齿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)的齿数等于所述第一齿(26a1)的齿数，每个所述离合器前进齿(23b1)形成在面向所述第一齿(26a1)的位置处，并从该齿式离合器部(23a)的前端表面(23a2)延伸到该齿式离合器部(23a)的后端位置(Pe)，该齿式离合器部(23a)包括离合器后退齿(23c1)，所述离合器后退齿能与形成在该花键(26a)处的齿槽(26c1)接合，并且所述离合器后退齿形成为由从该齿式离合器部(23a)的前端表面(23a2)缩进第一预定距离(d1)的位置延伸到该齿式离合器部(23a)的后端位置(Pe)，

每个所述第一齿(26a1)和每个所述第二齿(26b1)既能够与形成在所述离合器前进齿(23b1)与离合器后退齿(23c1)之间的离合器齿槽(23d1)接合，又能够与形成在彼此相邻的离合器后退齿(23c1)之间的离合器齿槽(23d1)接合。

2.根据权利要求1所述的齿式离合器，其中每个所述离合器前进齿(23b1)包括：位于面向所述第一齿(26a1)的前端部的第一接触表面(23b4)，所述第一接触表面(23b4)能与每个所述第一齿(26a1)接合；以及多个倾斜表面(23b2)，其沿周向形成在所述第一接触表面(23b4)的两端，并朝向该后端位置(Pe)倾斜。

3.根据权利要求2所述的齿式离合器，其中每个所述离合器后退齿(23c1)包括能与该花键(26a)的每个所述第一齿(26a1)及每个所述第二齿(26b1)接合的第二接触表面(23c2)，并且每个所述倾斜表面(23b2)与每个所述离合器前进齿(23b1)的每个侧表面(23b3)相交的位置(Pc)相对于该第二接触表面(23c2)更靠近于该前端表面(23a2)。

4.根据权利要求3所述的齿式离合器，其中该第二接触表面(23c2)形成在每个所述离合器后退齿(23c1)处，并在从侧表面(23c3)向内第二预定距离(d2)的位置之间沿周向延伸，并且在每个所述离合器后退齿(23c1)的侧表面(23c3)处形成侧倾斜表面(23c4)，所述侧倾斜表面沿周向从所述第二接触表面(23c2)的两个端部沿该轴线(L)的方向延伸到从该后端位置(Pe)向前第三预定距离(d3)的位置。