CN106286794A - 一种车辆变速箱选换挡装置 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆变速箱的选换挡装置包括：换挡指组件，其包括沿轴向分布的多个换挡指，其中至少一个为长换挡指，其余为短换挡指；沿轴向分布的多个盘片，每个盘片与变速箱中的一个选择性结合元件关联，并且被构造成在换挡指作用下而在居中位置和左右侧横向位置之间切换；其中，换挡指组件被设置成轴向移动和绕中心轴线转动，以使至少一个换挡指作用于相应盘片，其中，长换挡指作用于盘片可将盘片移动到或锁定在左侧或右侧横向位置，短换挡指作用于盘片可将盘片移动到或锁定在居中位置；多个盘片中的至少一个为宽盘片，其余为窄盘片，宽盘片的厚度设置为使得同一换挡指能够在换挡指组件的至少两个彼此分离的轴向位置处作用于该宽盘片。

Description

一种车辆变速箱选换挡装置

技术领域

本申请涉及一种用于车辆变速箱的选换挡装置。

背景技术

车辆变速箱中通常采用同步器实现挡位接入和切换。选换挡在仅控制一个同步器操作时比较简单，如果需要控制两个以上同步器时，就需要实施比较复杂的操作。

譬如一次选换挡操作需要移动多个同步器，则需要先行选挡到其中第一个同步器，然后进行第一个同步器的换挡，再选挡到第二个同步器，进行第二个同步器的换挡，然后选挡到第三个同步器，进行第三个同步器的换挡，依次类推。这样，需要完成的动作次数为需要移动的同步器的数量的两倍，控制复杂且需要很长的换挡时间，影响整车性能以及客户体验。

对此，现有技术中提出了一种选换挡装置，其包括轴向并排均布的多个挡位盘片和用于致动这些挡位盘片的换挡结构。当换挡结构处在某个轴向位置时，一个或一些挡位盘片可被换挡结构致动，其余换挡结构则保持不被致动。这种选换挡装置能够在单一的选换挡操作中致动一个以上的同步器，因此可以缩短换挡时间。目前这种选换挡装置的结构所能提供的换挡方案较少。

发明内容

本申请旨在提供一种改进的车辆变速箱选换挡装置，其能够以较少的动作次数实现换挡，且能够提供多种换挡方案。

为此，根据本申请的一个方面，提供了一种用于车辆变速箱的选换挡装置，其包括：一个公共的换挡指组件，其包括沿轴向分布的多个换挡指，其中至少一个换挡指为长换挡指，其余换挡指为短换挡指；以及沿所述轴向分布的多个盘片，每个盘片与变速箱中相应的一个用于选换挡操作的选择性结合元件关联，并且每个盘片构造成在换挡指作用下而在居中位置和左右侧横向位置之间切换以实现相关联的选择性结合元件的选换挡操作；其中，所述换挡指组件被设置成能够轴向移动和绕中心轴线转动，以使至少一个换挡指作用于相应盘片，其中，长换挡指作用于盘片可将盘片移动到或锁定在左侧或右侧横向位置，短换挡指作用于盘片可将盘片移动到或锁定在居中位置；所述多个盘片中的至少一个为宽盘片，其余为窄盘片，所述宽盘片的厚度设置为使得同一换挡指能够在换挡指组件的至少两个彼此分离的轴向位置处作用于该宽盘片。

根据本发明的一种可行实施方式，所述换挡指组件上的换挡指被布置成使得，当换挡指组件位于所述至少两个彼此分离的轴向位置中的任何一个轴向位置时，总有至少一个窄盘片受到相应的换挡指的作用。根据本发明的一种可行实施方式，在上述这种情况下，可选地，有至少一个其它窄盘片不受到任何换挡指的作用。

根据本发明的一种可行实施方式，所述换挡指组件设置成在选换挡操作时能够沿轴向定位在不同的轴向位置处，相邻轴向位置之间间隔一段相等的轴向步进距离，相邻换挡指之间的间距大致等于所述步进距离的两倍或更多倍。

根据本发明的一种可行实施方式，彼此相邻的窄盘片之间的轴向间距大致等于所述步进距离的一倍或多倍，宽盘片与相邻窄盘片之间的轴向间距大致等于所述步进距离的(n/2-0.5)倍再加上所述步进距离的一倍或多倍，其中n为宽盘片所能覆盖的换挡指组件的轴向位置的数量。

根据本发明的一种可行实施方式，所述多个换挡指以相等的间距均布，所述间距大致等于所述步进距离的两倍；彼此相邻的窄盘片之间的轴向间距大致等于所述步进距离的一倍；并且宽盘片与相邻窄盘片之间的轴向间距大致等于所述步进距离的1.5倍。

根据本发明的一种可行实施方式，所述换挡指组件中长换挡指的数量等于各次选换挡操作中需要推入结合位置的选择性结合元件的最大数量。

根据本发明的一种可行实施方式，各次选换挡操作中需要推入结合位置的选择性结合元件的最大数量相等。

根据本发明的一种可行实施方式，所述多个盘片包括一个宽盘片和分别位于所述宽盘片的轴向每侧的至少一个窄盘片；并且所述多个换挡指包括一个长换挡指和分别位于所述长换挡指的轴向每侧的至少一个短换挡指。

根据本发明的一种可行实施方式，所述选换挡装置被构造成与具有两个动力源的车辆的变速箱配合使用，用于实现所述两个动力源各自的多个挡位；例如，在变速箱中采用三个作为选择性结合元件的同步器的情况下，实现所述两个动力源中的第一动力源的六个挡位和所述两个动力源中的第二动力源的四个挡位。

根据本发明的一种可行实施方式，所述换挡指组件和各盘片配置成使得在每次选换挡操作时，最多只有两个盘片受到相应换挡指的作用。

根据本发明的一种可行实施方式，所述换挡指组件和各盘片配置成使得在每次选换挡操作中，只有一个盘片被长换挡指推入结合位置。

根据本发明的一种可行实施方式，所述换挡指组件和各盘片配置成能够使得位于两个相邻盘片之间位置处的换挡指同时作用于这两个盘片。根据本发明的一种可行实施方式，通过上述这种方式，能够实现所有盘片同时受到换挡指的作用。

根据本申请，能够以简单的结构满足各种变速箱的不同换挡需求。同时，能够以简单的结构实现灵活、快速的选换挡操作，提升了整车的换挡性能以及客户体验。

附图说明

附图中显示了本申请的一些示例性实施方式，在附图中：

图1是根据本申请的一个实施方式的车辆变速箱选换挡装置的结构示意图；

图2是根据本申请的一个实施方式的选换挡装置中的致动机构的示意性剖视图；

图3、4是解释致动机构的回中操作的示意图；

图5、6是解释致动机构的推入操作的示意图；

图7-14是根据本申请的另一个实施方式的选换挡装置中的致动机构的结构及操作状态的示意性剖视图；

图15-20是图2所示致动机构的操作状态的示意性剖视图。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的一些可行实施方式。

图1示出了根据本申请的一个实施方式的用于车辆变速箱的选换挡装置，用于驱动车辆变速箱中的用于选换挡操作的选择性结合元件。这里所说的“用于选换挡操作的选择性结合元件”是指根据预期需求而选择性地与某个动力传递元件(例如齿轮等)结合或脱离，或是选择性地与两个或更多个动力传递元件中的一个或一些结合、或与这些动力传递元件脱离。车辆变速箱中用于选换挡操作的选择性结合元件最常见的为同步器，但作为替代或附加，可包括滑动齿轮、滑动套轴、离合器、操纵杆等通过运动(移动、转动、组合运动等)而实现与动力传递元件结合和脱离的元件。下面对本申请的实施方式所作描述中，以同步器作为用于选换挡操作的选择性结合元件的特里进行描述，但可以理解，本申请同样适用于以其它形式的选择性结合元件作为同步器的替代或附加措施的方案。

其包括多个盘片(挡位盘片)1和用于致动这些盘片1的公共换挡指组件2。盘片1的数量对应于车辆变速箱中的用于选换挡操作的同步器的数量，并且每个盘片1对应于一个相应的同步器。这些盘片1和所述换挡指组件2构成一个用于换挡的致动机构。

换挡指组件2呈大致轴杆状，包括多个轴向排布的换挡指(短换挡指2a和长换挡指2b)，这些换挡指径向伸出。在图示的例子中，这些换挡指从一个套筒部分2c径向伸出，该套筒部分2c固定套装于换挡轴3上。这种结构的益处在于，套筒部分2c和换挡轴3可以由不同的材料制成，并且便于将换挡指组件2拆下以便维修或更换；此外，可以根据变速箱的需要，在换挡轴3上搭配不同的换挡指组件2，从而提高了致动机构的通用性和设计灵活性。当然，根据一种简化的形式，可以取消套筒部分2c，而将各个换挡指直接形成或组装在换挡轴3上。

每个盘片1为具有一定厚度的大致板状，且形成有内部空腔。在图示的例子中，该空腔由一对彼此面对的横向段1a、衔接于所述横向段1a之间的一对彼此面对的纵向段1b和形成在所述纵向段1b中部的一对弧形段1c限定。这一对弧形段1c彼此大致成镜像以限定出空腔中心，并且优选为一个圆上的彼此面对且等长的圆弧。各纵向段1b和弧形段1c构成一对相对的换挡指作用面。

一对横向段1a之间的纵向距离大于一对纵向段1b之间的横向距离，也大于一对弧形段1c之间的径向距离。

各盘片1在换挡指组件2限定的轴向上彼此平行地排布，换挡指组件2可沿轴向插入各盘片1的空腔中(例如以各个换挡指保持处在纵向的方式)，到达预期的轴向位置，并且可绕其中心轴线转动一个角度，以使相应的换挡指作用于预期被致动的盘片1的换挡指作用面，实现该盘片1的横向移位，使得该盘片1可达到左右侧横向位置和居中位置。

致动机构还包括分别通过连接结构4与相应的盘片1连接的拨叉元件5，以及分别以横向可滑动的方式支撑着相应拨叉元件5的拨叉轴6。每个拨叉元件5与相应的同步器的结合套关联，这样，当盘片1的横向移位时，通过连接结构4带动拨叉元件5运动(可能是移动、枢转、组合运动等)，并且拨叉元件5带动结合套横向左右移动，以使同步器到达与盘片1的左右侧横向位置和居中位置相对应的左右结合位置和中间空位(非结合位置)。

参照图1、2，每个短换挡指2a(在图2中以2a1、2a2、2a3、2a4指代多个短换挡指)包括一对彼此径向相反地延伸的短换挡指部分，每个短换挡指部分的径向尺寸(即短换挡指部分末端与换挡指组件2的中心轴线之间的径向距离)大致等于盘片1的每个弧形段1c与空腔中心之间的径向距离。在弧形段1c的半径大于该径向距离的情况下，每个短换挡指部分的径向尺寸可以设置为大于等于弧形段1c的中部与空腔中心之间的径向距离、小于等于弧形段1c的半径。这样，在换挡指组件2转动时，通过一对短换挡指部分与一对弧形段1c之间的配合(实际中可能只有一个短换挡指部分与一个弧形段1c上的某个点接触)，可将盘片1定位在居中位置。

长换挡指2b的径向尺寸(即长换挡指2b末端与换挡指组件2的中心轴线之间的径向距离)大致等于或稍稍大于每个短换挡指部分的径向尺寸加上盘片1的居中位置与左右侧横向位置之间的横向距离。这样，在换挡指组件2转动时，通过长换挡指2b与一个弧形段1c之间的配合(实际中与该弧形段1c上的某个点接触)，可将盘片1定位在左侧横向位置或右侧横向位置。

可以为每个盘片1设置定位机构，例如图1中所示的弹性定位机构7，其用于将盘片1左右侧横向位置和居中位置中的任何一个上，并且允许盘片1在克服了一定的弹性限位力后横向移动到其它位置。

举例而言，如图3所示，此时盘片1处在右侧横向位置，换挡指组件2的一个短换挡指2a插入该盘片1中且处于纵向。通过将换挡指组件2沿顺时针或逆时针方向转动一个角度，如图4所示，使得该短换挡指2a的一对短换挡指部分之一接触到盘片1中的换挡指作用面，从而通过凸轮作用将盘片1沿图4中箭头所示方向向左移动而到达其居中位置，此时，该短换挡指2a到达并终止于与左侧的弧形段1c接触并可能保持推抵的位置。图3、4中通过短换挡指2a实现的盘片1的横向位置切换可称作盘片回中操作。需要指出，为了实现盘片回中操作，可以使换挡指组件2从其短换挡指2a不与盘片1干涉的初始位置(例如图示的竖直位置)转动一个角度(例如图示的90度角度)，到达使得盘片1就位于居中位置时的终止位置(例如图示的横向位置)，该终止位置可以在与相应的弧形段1c对应的一个区间(如图4中的弧形虚线示意性表示)内选取。

参照图3、4还可以理解，在将该短换挡指2a插入盘片1中时，如果盘片1处在左侧横向位置，则转动换挡指组件2可以使得盘片1向右移动而到达居中位置。

在将该短换挡指2a插入盘片1中时，如果盘片1处在居中位置，则转动换挡指组件2时，盘片1不会横向移动，而是会被短换挡指2a锁定在居中位置。

此外，如图5所示，此时盘片1处在居中位置，换挡指组件2的一个长换挡指2b插入该盘片1中且处于纵向。通过将换挡指组件2沿顺时针或逆时针方向转动一个角度(例如图6中所示的逆时针方向)，使得该长换挡指2b接触到盘片1中的换挡指作用面(例如图6中所示的右侧换挡指作用面)，从而通过凸轮作用将盘片1横向移动(例如沿图6中箭头所示方向向右移动)而到达其左侧或右侧横向位置(例如图6中所示的右侧横向位置)，此时，该长换挡指2b到达并终止于与相应的弧形段1c接触并可能保持推抵的位置。图5、6中通过长换挡指2b实现的盘片1的横向位置切换可称作盘片推入操作。需要指出，为了实现盘片推入操作，可以使换挡指组件2从其长换挡指2b不与盘片1干涉的初始位置(例如图示的竖直向下位置)转动一个角度(例如图示的90度角度)，到达使得盘片1就位于左侧或右侧横向位置的终止位置(例如图示的横向位置)，该终止位置可以在与相应的弧形段1c对应的一个区间(如图6中的弧形虚线示意性表示)内选取。

参照图5、6还可以理解，在将该长换挡指2b插入盘片1中时，如果盘片1处在左右侧横向位置之一时，则转动换挡指组件2以使长换挡指2b朝向与其远离的换挡指作用面移动时，盘片1不会横向移动，而是会被长换挡指2b锁定在该横向位置。

此外，在将该长换挡指2b插入盘片1中时，如果盘片1处在左右侧横向位置之一，则转动换挡指组件2以使长换挡指2b朝向与其靠近的换挡指作用面移动时，盘片1会横向移动越过居中位置到达左右侧横向位置中的另一个。然而，考虑到同步器两侧速度差异的问题，这种越过居中位置在左右侧横向位置之间直接切换的操作是不推荐的(当然，此方案也是可行的)。

参照图2，根据本申请的一种可行实施方式，换挡指组件2上的各个换挡指(短换挡指2a和长换挡指2b)彼此间隔开地分布轴向上。相邻换挡指之间的轴向间距(即相邻换挡指轴向中心之间的间距)优选彼此相等，但也可以根据需要而使得某个或某些轴向间距与其它轴向间距不同。此外，各个换挡指优选如图所示地沿轴向彼此对正，但根据需要，它们也可以相对于换挡指组件2的中心轴线以不同的角度定向。

根据一个可行实施方式，换挡指组件2由多个轴向段组成，有的轴向段上设有短换挡指2a(一个或多个)，有的轴向段上设有长换挡指2b(一个或多个)，还有可选的轴向段上没有任何换挡指。通过选取不同的轴向段，并将它们以预期的次序和定向组装(例如套装到换挡轴3上)，可获得具有预期结构的换挡指组件2。

此外，仍参照图2，多个盘片1(分别以1A、1B、1C、1D指代)沿轴向并排布置，彼此之间存在一定的轴向缝隙。根据本申请的一个重要构思，所述盘片1中的至少一个(例如图2中所示的盘片1A)为宽盘片，其余盘片为窄盘片。在选换挡操作中，换挡指组件2可在不同的轴向位置插入到各盘片1中，相邻轴向位置之间间隔一段轴向步进距离。换挡指组件2通过轴向移动一段或多段所述步进距离，实现不同选换挡操作之间的切换。换挡指组件2上相邻换挡指之间的间距大致等于换挡指组件2的步进距离的两倍或更多倍。所述宽盘片的轴向厚度为所述步进距离的一倍以上，即覆盖换挡指组件2的两个或更多个轴向位置；所述窄盘片的轴向厚度小于所述步进距离，即仅覆盖换挡指组件2的一个轴向位置。在设置多个宽盘片的情况下，各宽盘片的轴向厚度可以相同或不同。此外，各窄盘片之间的轴向间距(盘片轴向中心之间的轴向距离)大致等于所述步进距离的一倍或多倍，宽盘片与相邻窄盘片之间的轴向间距大致等于所述步进距离的(n/2-0.5)倍再加上所述步进距离的一倍或多倍，其中n为宽盘片所能覆盖的换挡指组件的轴向位置的数量。从另一个角度讲，一个宽盘片可以看作相邻布置的两个或更多个窄盘片的组合体，那么，n可以认为等于该宽盘片所等价的相邻布置的窄盘片的数量。

图2中显示了本申请的一种示例性致动机构，其中，窄盘片1D、窄盘片1C、宽盘片1A、窄盘片1B从左至右依次紧邻布置，并且在它们的居中位置中彼此轴向对正。这里所说的各盘片紧邻布置是指它们之间的轴向缝隙小于所述步进距离的一倍，同时，所述步进距离等于彼此紧邻布置的两个窄盘片之间的轴向间距。此外，宽盘片1A的轴向宽度设置为覆盖换挡指组件2的两个轴向位置。窄盘片1D与窄盘片1C之间的轴向间距大致等于换挡指组件2的步进距离，宽盘片1A与左右两侧窄盘片1C、1B之间的轴向间距大致等于换挡指组件2的步进距离的1.5倍。此外，换挡指组件2上沿轴向从左至右以相等的间距分布着短换挡指2a1、短换挡指2a2、长换挡指2b、短换挡指2a3、短换挡指2a4，这些换挡指在轴向上相互对正，并且相邻换挡指之间的间距大致等于换挡指组件2的步进距离的2倍。

可以理解，基于本申请的原理，可以根据变速箱的实际需要来设计选换挡装置中的致动机构，以使致动机构适合于各种换挡要求。例如，以下设计参数可在设计中选择：盘片1的总数，其中宽盘片的数量、宽度、分布等，窄盘片的数量、分布，等等；换挡指组件2上长换挡指和短换挡指的数量、分布、定向等；换挡指组件2的动作(包括轴向移动和转动，动作的方向、距离、次序等)。

作为示例，图7-14示出了根据本申请的选换挡装置中的一种致动机构及其操作。该致动机构包括宽盘片1A、紧邻地位于宽盘片1A轴向第一侧的窄盘片1C和紧邻地位于宽盘片1A轴向第二侧的窄盘片1B，宽盘片1A的轴向宽度设置为覆盖换挡指组件2的两个轴向位置。换挡指组件2包括长换挡指2b、位于长换挡指2b轴向第一侧的短换挡指2a1和位于长换挡指2b轴向第二侧的短换挡指2a2，长换挡指2b与两个短换挡指之间的间距大致等于换挡指组件2的步进距离的2倍。变速箱中的三个同步器(以下称作同步器A、同步器B和同步器C)分别与盘片1A、1B、1C关联。该致动机构的其它方面与前面参照图2描述的类似，不再重复叙述。

图7中示出了该致动机构的一种可行操作模式，其中，换挡指组件2的短换挡指2a1插入窄盘片1B中，并且将原本处在某个横向位置的窄盘片1B返回到其居中位置(即脱离结合)，或是将原本处在居中位置的窄盘片1B锁定在居中位置。宽盘片1A、窄盘片1C中没有任何换挡指插入，因而保持其原位(横向位置或居中位置)。这样，同步器B被返回到或锁定于空位，同步器A、C保持其原位。

图8中示出了该致动机构的另一种可行操作模式，其中，相对于图7所示位置而言，换挡指组件2被轴向向前(沿着从第二侧指向第一侧的方向)移动了一个步进距离，换挡指组件2的短换挡指2a1插入宽盘片1A中，并且将原本处在某个横向位置的宽盘片1A返回到其居中位置，或是将原本处在居中位置的宽盘片1A锁定在居中位置。窄盘片1B、窄盘片1C中没有任何换挡指插入，因而保持其原位。这样，同步器A被返回到或锁定于空位，同步器B、C保持其原位。

图9中示出了该致动机构的另一种可行操作模式，其中，相对于图8所示位置而言，换挡指组件2被轴向向前移动了一个步进距离。由于盘片1A能够覆盖换挡指组件2的两个轴向位置，因此换挡指组件2的短换挡指2a1仍是插入宽盘片1A中，并且将宽盘片1A返回到或锁定在居中位置；同时，长换挡指2b插入窄盘片1B中，以将窄盘片1B推入或锁定在其某一横向位置。窄盘片1C中没有任何换挡指插入，因而保持其原位。这样，同步器A被返回到或锁定于空位，同步器B被推入到或锁定于某一结合位置，同步器C保持其原位。

图10中示出了该致动机构的另一种可行操作模式，其中，相对于图9所示位置而言，换挡指组件2被轴向向前移动了一个步进距离，换挡指组件2的短换挡指2a1插入窄盘片1C中，以将窄盘片1C返回到或锁定在居中位置；同时，长换挡指2b插入宽盘片1A中，以将宽盘片1A推入或锁定在其某一横向位置。窄盘片1B中没有任何换挡指插入，因而保持其原位。这样，同步器A被推入到或锁定于某一结合位置，同步器C被返回到或锁定于空位，同步器B保持其原位。

图11中示出了该致动机构的另一种可行操作模式，其中，相对于图10所示位置而言，换挡指组件2被轴向向前移动了一个步进距离，换挡指组件2的长换挡指2b仍是插入宽盘片1A中，以将宽盘片1A推入或锁定在其某一横向位置；同时，短换挡指2a2插入窄盘片1B中，以将窄盘片1B返回到或锁定在居中位置。窄盘片1C中没有任何换挡指插入，因而保持其原位。这样，同步器A被推入到或锁定于某一结合位置，同步器B被返回到或锁定于空位，同步器C保持其原位。

图12中示出了该致动机构的另一种可行操作模式，其中，相对于图11所示位置而言，换挡指组件2被轴向向前移动了一个步进距离，换挡指组件2的短换挡指2a2插入宽盘片1A中，以将宽盘片1A返回到或锁定在居中位置；同时，长换挡指2b插入窄盘片1C中，以将窄盘片1C推入或锁定在其某一横向位置。窄盘片1B中没有任何换挡指插入，因而保持其原位。这样，同步器A被返回到或锁定于空位，同步器C被推入到或锁定于某一结合位置，同步器B保持其原位。

随着换挡指组件2被进一步轴向向前移动，其它操作模式也容易构想出来，这里不再详细描述。

需要指出，前面所说的某个盘片中在没有任何换挡指插入的情况下保持其原位，是指保持其处在某一横向位置或居中位置。以图11中所示的换挡指组件2的位置为例，当窄盘片1C中没有任何换挡指插入时，窄盘片1C可以保持其原来的居中位置(图13)，或保持在其原来的右侧横向位置(图13)，或保持在其原来的左侧横向位置(图14)。

可以看出，通过致动机构与各盘片的协作，可以实现各盘片的位置切换和锁定，从而在减速器中实现各种挡位和相应的动力传递路线。此外，通过采用能够覆盖换挡指组件2的两个(或更多)轴向位置的宽盘片1A，可以在致动或锁定该宽盘片1A的同时，对两个窄盘片1B和1C之一的致动或锁定，而两个窄盘片1B和1C中的另一个不被致动或锁定。换言之，在致动或锁定该宽盘片1A时，两个窄盘片1B和1C中可以只有一个窄盘片参与致动或锁定、而不是同时参与致动或锁定。这样，在每次选换挡操作时，三个同步器中最多只有两个同步器被挪动或锁定，这使得变速箱中选换挡操作时的速度控制不至于太过繁琐。

可以理解，可以对图7-14所示的致动机构中的各种设计参数进行各种改造，以使其适用于各种变速器换挡方案。

还可以理解，当需要驱动更多的同步器时，致动机构中盘片的数量以及换挡指组件2上换挡指的数量需要相应地增加。例如，图2中所示的致动机构可以驱动四个同步器，以使得变速箱可以实现更为复杂或更加优化的动力传递方案。下面参照图15-20描述图2中所示的致动机构的一些可行操作模式。

如图15所示，换挡指组件2处在这样的轴向位置，即短换挡指2a1、2a2分别插入窄盘片1D、宽盘片1A中，长换挡指2b插入窄盘片1B中，窄盘片1C中没有换挡指插入。这样，窄盘片1B被推入或锁定在其某一横向位置，宽盘片1A、窄盘片1D被返回到或锁定在居中位置，窄盘片1C保持其原位。

如图16所示，换挡指组件2被相对于图15所示位置轴向向前移动了一个步进距离，使得长换挡指2b插入宽盘片1A中，短换挡指2a2插入窄盘片1C中，窄盘片1B、1D中没有换挡指插入。这样，宽盘片1A被推入或锁定在其某一横向位置，窄盘片1C被返回到或锁定在居中位置，窄盘片1B、1D保持其原位。

如图17所示，换挡指组件2被相对于图16所示位置轴向向前移动了一个步进距离，使得长换挡指2b仍是插入宽盘片1A中，短换挡指2a2、2a3分别插入窄盘片1D、1B中，窄盘片1C中没有换挡指插入。这样，宽盘片1A被推入或锁定在其某一横向位置，窄盘片1D、1B被返回到或锁定在居中位置，窄盘片1C保持其原位。

如图18所示，换挡指组件2被相对于图17所示位置轴向向前移动了一个步进距离，使得长换挡指2b仍是插入窄盘片1C中，短换挡指2a3插入宽盘片1A中，窄盘片1B、1D中没有换挡指插入。这样，窄盘片1C被推入或锁定在其某一横向位置，宽盘片1A被返回到或锁定在居中位置，窄盘片1B、1D保持其原位。

如图19所示，换挡指组件2被相对于图18所示位置轴向向前移动了一个步进距离，使得长换挡指2b仍是插入窄盘片1D中，短换挡指2a3、2a4分别插入宽盘片1A、窄盘片1B中，窄盘片1C中没有换挡指插入。这样，窄盘片1D被推入或锁定在其某一横向位置，宽盘片1A、窄盘片1B被返回到或锁定在居中位置，窄盘片1C保持其原位。

在图15-19所示的操作模式中，可以在致动或锁定宽盘片1A的同时，对两个窄盘片1B和1C之一的致动或锁定，而两个窄盘片1B和1C中的另一个不被致动或锁定。

此外，根据本申请进一步的可行实施方式，如图20所示，换挡指组件2被相对于图19所示位置轴向向前移动了半个步进距离，使得长换挡指2b部分地位于窄盘片1D中，短换挡指2a3部分地位于窄盘片1C中、部分地位于宽盘片1A中，短换挡指2a4部分地位于宽盘片1A中、部分地位于窄盘片1B中。此时，窄盘片1D被锁定在其某一横向位置，宽盘片1A以及窄盘片1B、1C被锁定在居中位置。图20中的这种操作模式可称作锁定模式。

可以理解，图20所示的利用位于两个相邻盘片之间的公共换挡指同时作用于这两个盘片的方式，适用于本申请的各种致动机构的各种操作中，以实现利用某个换挡指同时作用于两个相邻盘片。为了确保实现这种操作，受公共换挡指作用的两个相邻盘片之间的轴向缝隙应小于该换挡指的轴向宽度。

图2中的致动机构可以用于具有双动力源的车辆中。双动力源中的一个可以是发动机，另一个可以是电机。当然，其它动力源的组合方式，例如双电机，也是可行的。利用图2中的致动机构，可在变速箱中借助于三个同步器(以下称作同步器A、B、C，分别与图2所示换挡指组件2中的盘片1A、1B、1C关联)实现发动机(第一动力源)的6个挡位和电机(第二动力源)的4个挡位。

下面的各表中列举了变速箱中的各种挡位组合以及选换挡操作时的同步器操作。在各表中，CE1～CE6表示发动机的前进一挡至前进六挡，CEr表示发动机倒挡，EM1～EM4表示电机的前进一挡至前进四挡(电机倒挡可以通过电机反转实现，无需换挡)，“X”表示同步器占据的位置(没有标记X时的同步器处在非结合位置)。在表示换挡过程中同步器动作的右面两列中，“出”表示同步器脱离结合而回到居中位置，“左”、“右”表示同步器向左或向右移动到左或右结合状态。

表1中列举了发动机和电机同时提供动力的状态下顺序升挡操作时的同步器操作(顺序降挡操作时的同步器动作可以类似地构想出来)。

表1：

表2中列举了发动机和电机同时提供动力的状态下跳挡操作时的同步器操作。

表2：

表3中列举了仅由电机提供动力的状态下顺序升挡操作时的同步器操作(顺序降挡操作时的同步器动作可以类似地构想出来)。。

表3：

表4中列举了发动机和电机同时提供动力的状态下倒挡操作时的同步器操作。

表4：

对于上面参照表1-4描述的挡位组合和换挡方案，可以添加另一个同步器D(与盘片1D相关联)来实现特殊应用。根据图2中的致动机构的结构，同步器D需要与两个同步器A、B同时操作，甚至与三个同步器A、B、C同时操作。

可以看出，在上面参照表1-4描述的变速器挡位组合和换挡方案中，每次选换挡操作中仅需两次同步器动作(同一同步器或不同同步器)，并且仅有一个同步器被推入结合位置。因此，选换挡操作可以迅速、流畅地实现。

根据本发明，对于各种实际变速器方案，换挡指组件中长换挡指的数量等于各次选换挡操作中需要推入结合位置的同步器的最大数量，短换挡指的数量和位置应针对其它同步器的操作要求而设置。根据一种优选实施方式，变速器各次选换挡操作中需要推入结合位置的同步器的最大数量设置为相等，这样可以提高选换挡装置的结构效率。在上面参照表1-4描述的方案中，每次选换挡操作中只需要将一个同步器推入结合位置，因此换挡指组件中长换挡指的数量为1。

通过上面的描述可以看出，本申请通过采用仅覆盖换挡指组件的一个轴向位置的窄盘片与能够覆盖换挡指组件的至少两个轴向位置的宽盘片的组合，可以实现多种多样的选换挡操作组合，并且在宽盘片被换挡指组件操作(致动或锁定)时，可以使得至少一个窄盘片同时被换挡指组件操作、而其它窄盘片被保持原位而不被换挡指组件操作。换言之，在宽盘片被操作时，窄盘片可以不被全部同时操作。这使得选换挡操作能够以有限数量的同步器动作实现，从而能够以简单的结构实现灵活、快速的选换挡操作，极大地提升了整车的换挡性能以及客户体验。当然，本发明的范围也涵盖了下述情况，即如有必要，也可以实现在宽盘片被操作时也同时操作全部窄盘片，诸如前面参照附图20所描述的。这种情况对于实现变速器的某种特定功能而言是有用的。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (10)

1.一种用于车辆变速箱的选换挡装置，包括：

一个公共的换挡指组件，其包括沿轴向分布的多个换挡指，其中至少一个换挡指为长换挡指，其余换挡指为短换挡指；以及

沿所述轴向分布的多个盘片，每个盘片与变速箱中相应的一个用于选换挡操作的选择性结合元件关联，并且每个盘片构造成在换挡指作用下而在居中位置和左右侧横向位置之间切换以实现相关联的选择性结合元件的选换挡操作；

其中，所述换挡指组件被设置成能够轴向移动和绕中心轴线转动，以使至少一个换挡指作用于相应盘片，其中，长换挡指作用于盘片可将盘片移动到或锁定在左侧或右侧横向位置，短换挡指作用于盘片可将盘片移动到或锁定在居中位置；

所述多个盘片中的至少一个为宽盘片，其余为窄盘片，所述宽盘片的厚度设置为使得同一换挡指能够在换挡指组件的至少两个彼此分离的轴向位置处作用于该宽盘片。

2.如权利要求1所述的选换挡装置，其中，所述换挡指组件上的换挡指被布置成使得，当换挡指组件位于所述至少两个彼此分离的轴向位置中的任何一个轴向位置时，总有至少一个窄盘片受到相应的换挡指的作用，并且在这种情况下，可选地，有至少一个其它窄盘片不受到任何换挡指的作用。

3.如权利要求1或2所述的选换挡装置，其中，所述换挡指组件设置成在选换挡操作时能够沿轴向定位在不同的轴向位置处，相邻轴向位置之间间隔一段相等的轴向步进距离，相邻换挡指之间的间距大致等于所述步进距离的两倍或更多倍。

4.如权利要求3所述的选换挡装置，其中，彼此相邻的窄盘片之间的轴向间距大致等于所述步进距离的一倍或多倍，宽盘片与相邻窄盘片之间的轴向间距大致等于所述步进距离的(n/2-0.5)倍再加上所述步进距离的一倍或多倍，其中n为宽盘片所能覆盖的换挡指组件的轴向位置的数量。

5.如权利要求3或4所述的选换挡装置，其中，所述多个换挡指以相等的间距均布，所述间距大致等于所述步进距离的两倍；

彼此相邻的窄盘片之间的轴向间距大致等于所述步进距离的一倍；并且

宽盘片与相邻窄盘片之间的轴向间距大致等于所述步进距离的1.5倍。

6.如权利要求1至5中任一项所述的选换挡装置，其中，所述换挡指组件中长换挡指的数量等于各次选换挡操作中需要推入结合位置的选择性结合元件的最大数量；

优选地，各次选换挡操作中需要推入结合位置的选择性结合元件的最大数量相等。

7.如权利要求1至6中任一项所述的选换挡装置，其中，所述多个盘片包括一个宽盘片和分别位于所述宽盘片的轴向每侧的至少一个窄盘片；并且

所述多个换挡指包括一个长换挡指和分别位于所述长换挡指的轴向每侧的至少一个短换挡指。

8.如权利要求6或7所述的选换挡装置，其中，所述选换挡装置被构造成与具有两个动力源的车辆的变速箱配合使用，用于实现所述两个动力源各自的多个挡位；例如，在变速箱中采用三个作为选择性结合元件的同步器的情况下，实现所述两个动力源中的第一动力源的六个挡位和所述两个动力源中的第二动力源的四个挡位。

9.如权利要求7或8所述的选换挡装置，其中，所述换挡指组件和各盘片配置成使得在每次选换挡操作时，最多只有两个盘片受到相应换挡指的作用；

优选地，所述换挡指组件和各盘片配置成使得在每次选换挡操作中，只有一个盘片被长换挡指推入结合位置。

10.如权利要求1至9中任一项所述的选换挡装置，其中，所述换挡指组件和各盘片配置成能够使得位于两个相邻盘片之间位置处的换挡指同时作用于这两个盘片；

优选地，通过这种方式，能够实现所有盘片同时受到换挡指的作用。