專(zhuān)利名稱(chēng)：傳動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳動(dòng)系統(tǒng)以及在傳動(dòng)系統(tǒng)中用于選擇傳動(dòng)比的選擇器機(jī)構(gòu)，特別是對(duì)于卡爪型(dog-type)傳動(dòng)系統(tǒng)。
一種已知的卡爪型傳動(dòng)系統(tǒng)在WO 01/29440中已有描述，此種傳動(dòng)系統(tǒng)特別適用于賽車(chē)。在使用傳統(tǒng)的手動(dòng)變速箱變換齒輪的過(guò)程中，當(dāng)脫開(kāi)第一齒輪并選擇第二齒輪的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)扭矩中斷。在賽車(chē)上，最大限度地縮短扭矩中斷時(shí)間從而最大限度地增加發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的時(shí)間是很必要的。變換齒輪時(shí)扭矩中斷持續(xù)十分之幾秒就會(huì)對(duì)賽車(chē)的性能產(chǎn)生明顯影響并因此影響在比賽中的名次。WO 01/29440描述的傳動(dòng)系統(tǒng)致力于此問(wèn)題，通過(guò)使用與輸入軸上的第一和第二齒輪上所連接的凹環(huán)相嚙合的卡爪環(huán)，使用致動(dòng)器來(lái)推動(dòng)卡爪環(huán)使其與凹環(huán)嚙合或者脫開(kāi)，這樣在選擇第二齒輪的時(shí)候第一齒輪仍然處在嚙合狀態(tài)，從而將扭矩中斷時(shí)間縮短到幾乎為零。
傳統(tǒng)的變速箱使用同步錐(synchronising cone)來(lái)縮短經(jīng)歷的間隙時(shí)間，但是這樣做的缺點(diǎn)是使得變換齒輪時(shí)候的扭矩中斷相對(duì)長(zhǎng)了。大的扭矩中斷會(huì)影響車(chē)輛的功效，特別會(huì)導(dǎo)致增加燃料消耗和更高的排放。
WO 01/29440披露的發(fā)明的一個(gè)問(wèn)題是在加速或者減速時(shí)在特定齒輪上會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的間隙。這一間隙是賽車(chē)手可以接受的，原因是賽車(chē)手往往比一般的駕駛員技術(shù)嫻熟，并且與獲得平穩(wěn)駕駛相比，賽車(chē)手對(duì)車(chē)輛的性能更感興趣。所以對(duì)于賽車(chē)手來(lái)講，WO01/29440披露的發(fā)明所提出的縮短扭矩中斷歷程的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)比經(jīng)歷的間隙更重要。但是對(duì)于傳統(tǒng)的道路車(chē)輛，如汽車(chē)、摩托車(chē)來(lái)講，平穩(wěn)駕駛是一項(xiàng)更為重要的標(biāo)準(zhǔn)，因此帶有大間隙的傳動(dòng)系統(tǒng)不適合絕大多數(shù)車(chē)輛。
此外，WO 01/29440披露的發(fā)明使用了一種齒條構(gòu)造，這種構(gòu)造導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)上的弱點(diǎn)，而且這種構(gòu)造要求卡爪環(huán)非常堅(jiān)固才能避免在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下分離。一個(gè)更大的結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)是凹環(huán)的懸臂構(gòu)造。環(huán)上形成的弓形凹進(jìn)處的布置也給卡爪環(huán)與齒輪完全嚙合帶來(lái)了問(wèn)題。
致動(dòng)器組件體積大導(dǎo)致需要大的變速箱。
其他傳動(dòng)系統(tǒng)使用了滾柱離合器或者棘爪接合系統(tǒng)。在后一種情況下，棘爪機(jī)構(gòu)安裝在一個(gè)軸的空腔里。安裝在軸內(nèi)部的接合機(jī)構(gòu)非常復(fù)雜并且難以裝配，因此被證明在商業(yè)上是不可行的。
因此，本發(fā)明致力于提供一種改良的傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)減輕至少上述部分問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種傳動(dòng)系統(tǒng)，包括第一和第二旋轉(zhuǎn)軸，以及用來(lái)將驅(qū)動(dòng)力從一個(gè)軸傳至另一個(gè)軸的裝置，所述裝置包括分別可旋轉(zhuǎn)地安裝在第一軸上并且其上具有驅(qū)動(dòng)構(gòu)造的第一和第二齒輪，以及用于在第一軸和第一齒輪之間以及第一軸和第二齒輪之間選擇性地傳遞扭矩的選擇器組件，其中，所述選擇器組件包括致動(dòng)器組件，以及可相互獨(dú)立地移動(dòng)至與第一和第二齒輪接合或者脫離的第一和第二組接合元件，所述選擇器組件配置成當(dāng)傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)，所述第一和第二組接合元件中的一組與接合齒輪驅(qū)動(dòng)接合，另一組接合元件則處于空載狀態(tài)，其中，所述致動(dòng)器組件配置用來(lái)推動(dòng)空載的一組接合元件使其與未接合的齒輪驅(qū)動(dòng)接合從而實(shí)現(xiàn)齒輪變速。
傳動(dòng)系統(tǒng)因此實(shí)現(xiàn)了在基本沒(méi)有扭矩中斷的情況下進(jìn)行加速上調(diào)檔位和剎車(chē)下調(diào)檔位。
優(yōu)選地，第一軸是輸入軸，第二軸是輸出軸，動(dòng)力從輸入軸傳送至輸出軸。或者也可以第一軸作為輸出軸，第二軸作為輸入軸。
優(yōu)選地，選擇器組件配置成當(dāng)傳遞制動(dòng)力時(shí)，第一組接合元件與接合齒輪驅(qū)動(dòng)接合，第二組接合元件處于空載狀態(tài)，當(dāng)傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)，第二組接合元件與接合齒輪驅(qū)動(dòng)接合，然后第二組接合元件處于空載狀態(tài)。
有利的是，致動(dòng)器組件配置成將有載的一組接合元件向尚未接合的齒輪偏壓，而不將有載的該組接合元件與接合齒輪脫離。
優(yōu)選地，第一和第二組接合元件配置成在使用中與第一軸一起旋轉(zhuǎn)。選擇器組件配置成使第一和第二組接合元件相互之間能夠沿著第一軸作軸向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)兩組接合元件都與第一或第二齒輪接合時(shí)，優(yōu)選是在處于空檔狀態(tài)下，第一和第二組接合元件軸向軸向?qū)R。在齒輪變速操作過(guò)程中，第一和第二組接合元件軸向偏移。
優(yōu)選地，選擇器組件配置成當(dāng)?shù)谝缓偷诙M接合元件與第一和第二齒輪接合時(shí)，在加速和減速之間移動(dòng)時(shí)的間隙小于或等于四度。
有利的是，第一和第二齒輪上的驅(qū)動(dòng)構(gòu)造分別包括第一和第二組卡爪。第一和第二組卡爪均包括二到八個(gè)卡爪，分別平均分布在第一和第二齒輪上。優(yōu)選地，第一和第二組卡爪都包括二到四個(gè)卡爪，三個(gè)卡爪更適宜。
優(yōu)選地，第一和第二齒輪的驅(qū)動(dòng)構(gòu)造沒(méi)有超出齒輪的外徑。
有利的是，第一和第二組接合元件包括二到八個(gè)元件。更適宜的是，第一和第二組接合元件包括二到四個(gè)元件，三個(gè)元件更適宜。
有利的是，第一軸包括在其曲面上形成的鍵溝，這樣第一和第二組接合元件能夠沿鍵溝軸向滑動(dòng)從而沿徑向限制接合元件的位置。更適宜的，鍵溝的截面是T型，槽形，帶燕尾槽的中的一種。
有利的是，致動(dòng)器組件包括至少一個(gè)可彈性變形的裝置，所述裝置配置用來(lái)在接合元件處于空載狀態(tài)的時(shí)候，移動(dòng)第一和第二組接合元件中的至少一組，使之與第一和第二齒輪接合。所述至少一個(gè)可彈性變形的裝置配置用來(lái)在接合元件與齒輪驅(qū)動(dòng)接合的時(shí)候，將第一和第二組接合元件中的至少一組向第一或第二齒輪偏壓。
更適宜的，致動(dòng)器組件包括分別與第一和第二組接合元件相連的第一和第二可彈性變形的裝置，使得第一可彈性變形的裝置作用在第一組接合元件上，第二可彈性變形的裝置作用在第二組接合元件上。
在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)可彈性變形的裝置與第一和第二組接合元件相連，這樣可彈性變形的裝置作用在第一和第二組接合元件上。
在包括帶燕尾槽的或槽形的鍵溝的實(shí)施例中，第一和/或第二組接合元件中的元件能夠?qū)崿F(xiàn)在鍵溝中的相對(duì)的有限的軸向運(yùn)動(dòng)。
有利的是，該可彈性變形的元件是一種彈簧，更適宜的是一種盤(pán)式彈簧。該盤(pán)式彈簧包括多個(gè)臂，每個(gè)臂具有繞盤(pán)式彈簧的一部分周向延伸的第一部和大致沿徑向向內(nèi)延伸的第二部。
優(yōu)選地，致動(dòng)器組件包括一個(gè)叉形物，該叉形物配置成能夠與所述可彈性變形的裝置接合，并沿第一軸在軸向上移動(dòng)可彈性變形的裝置。
該傳動(dòng)系統(tǒng)還包括安裝在第一軸和第二選擇器組件上的第三和第四齒輪，用來(lái)在第一和第二軸之間提供另外的傳動(dòng)比。
現(xiàn)在描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，與附隨的圖一起僅作舉例之用，其中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的特征，這里

圖1是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的總布置圖；圖2是選擇器組件的一部分的透視圖；圖3示出了一組位于齒輪一側(cè)的卡爪的布置；圖4是一個(gè)盤(pán)式彈簧的平面圖；圖5a至圖5f示出了選擇器組件的示意操作；圖6是一個(gè)輸入軸的截面圖；以及圖7是一個(gè)用于本發(fā)明第二實(shí)施例的盤(pán)式彈簧的平面圖。
圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的一種傳動(dòng)系統(tǒng)。該傳動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)裝配有第一和第二齒輪3、5的輸入軸1，一個(gè)裝配有第三和第四齒輪9、11的輸出軸7和一個(gè)選擇器組件13。第一和第二齒輪3、5可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝配在輸入軸1上，第三和第四齒輪9、11固定裝配在輸出軸7上。第一和第二齒輪3、5分別與第三和第四齒輪9、11嚙合以形成第一和第二齒輪對(duì)15、17。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力通過(guò)第一或者第二齒輪對(duì)15、17從輸入軸1傳遞至輸出軸7，齒輪對(duì)的選擇是由選擇器組件13的位置決定的。選擇器組件13分別與位于第一和第二齒輪3、5上的第一和第二組驅(qū)動(dòng)構(gòu)造19、21接合。每個(gè)驅(qū)動(dòng)構(gòu)造都包括一組卡爪(dog)。
第一卡爪組19位于第一齒輪3的一側(cè)?？ㄗΩm宜與第一齒輪上一體形成，但是這不是要點(diǎn)。第一卡爪組19包括三個(gè)沿周向在齒輪側(cè)面均勻分布的卡爪，即，一對(duì)卡爪的中心之間所包容的角度約為120度(見(jiàn)圖3)。第二卡爪組21包括類(lèi)似地布置在第二齒輪一側(cè)的三個(gè)卡爪。使用三個(gè)卡爪是因?yàn)檫@種布置提供了最大的接合窗口，即卡爪之間的空間，來(lái)容納選擇器組件13。大的接合窗口為在驅(qū)動(dòng)力傳送至選擇器組件之前選擇器組件與齒輪3、5完全接合提供了更大的機(jī)會(huì)。如果選擇器組件13在僅部分接合的情況下帶動(dòng)齒輪，則會(huì)導(dǎo)致卡爪或者選擇器組件13的損壞。
第一和第二齒輪3、5有間隔地裝配在輸入軸1上，位于滾柱軸承23、25上，并且布置包括第一和第二卡爪組的側(cè)面彼此相對(duì)。
選擇器組件13包括第一和第二組接合棒27、29，以及致動(dòng)器組件31，致動(dòng)器組件由叉形物33和選擇器桿35形成。
第一和第二組接合棒27、29裝配在輸入軸1上，位于第一和第二齒輪3、5之間。參照?qǐng)D2，第一組接合棒27包括連接在第一連接環(huán)上的三個(gè)棒28，例如使用埋頭螺釘。第一連接環(huán)37將這些棒保持成一個(gè)固定的排布。棒28繞第一連接環(huán)的內(nèi)周均勻分布，使它們的基準(zhǔn)面向內(nèi)，并且棒28布置成大致平行。第二組接合棒29包括被第二連接環(huán)39保持成相似的固定排布的三個(gè)棒30。
第一和第二接合棒組27、29裝配在輸入軸1上，位于第一和第二齒輪3、5之間。接合棒組27、29布置成能夠隨輸入軸1轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)可以沿軸做軸向滑動(dòng)來(lái)響應(yīng)致動(dòng)器組件31的換檔動(dòng)作。為了使這一點(diǎn)易于實(shí)現(xiàn)，輸入軸1包括六個(gè)位于其曲面上的鍵溝41，同時(shí)每一個(gè)接合棒28、30在基部都有一個(gè)互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。棒組27、29布置成一組特殊的棒位于交替鍵溝41里，棒組27、29可以沿輸入軸1滑動(dòng)。每個(gè)棒組27、29都作為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)，并且每個(gè)棒組的運(yùn)動(dòng)是相互獨(dú)立的。當(dāng)在第一和第二組棒27、29之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，第二連接環(huán)39在第一組棒27上滑動(dòng)，第一連接環(huán)37在第二組棒29上滑動(dòng)。
第一棒組27中的每一個(gè)棒28都有一個(gè)第一端28a，用于與連接在第一齒輪3上的第一組卡爪19接合，一個(gè)第二端28b，用于與連接在第二齒輪5上的第二組卡爪21接合。第一和第二端28a、28b通常有相同的結(jié)構(gòu)但是位置相反，這樣當(dāng)?shù)谝积X輪3減速時(shí)第一端28a安排成與第一組卡爪19接合，當(dāng)?shù)诙X輪5加速時(shí)第二端28b安排成與第二組卡爪21接合，例如在汽車(chē)應(yīng)用中發(fā)動(dòng)機(jī)剎車(chē)過(guò)程中。第二棒組29中的每一個(gè)棒30都有相似的排布，不同之處在于第一端30a安排成當(dāng)?shù)谝积X輪3加速時(shí)與第一組卡爪19接合，第二端30b安排成當(dāng)?shù)诙X輪5減速時(shí)與第二組卡爪21接合。
當(dāng)?shù)谝缓偷诙M接合棒27、29都與齒輪接合時(shí)，不論齒輪是加速還是減速，驅(qū)動(dòng)力都從輸入軸1傳遞至輸出軸7。
每個(gè)棒的第一和第二端28a、30a、28b、30b都包括一個(gè)大致垂直的面43，用于與卡爪19、21接合，和一個(gè)在接合面43方向上傾斜的坡道45，用于確保棒28、30與卡爪19、21脫離，從而防止傳動(dòng)裝置鎖閉。當(dāng)?shù)谝缓偷诙M棒27、29交插時(shí)，如圖2所示，第一組棒27的第一端28a的爪形接合面43與第二組棒29的第一端30a的爪形接合面43相鄰。當(dāng)?shù)谝缓偷诙M棒27、29與齒輪完全接合時(shí)，一個(gè)卡爪就會(huì)被置于一對(duì)相鄰的接合面43之間。卡爪19、21與棒端的尺寸最好設(shè)置成當(dāng)齒輪由加速變?yōu)榧铀贂r(shí)，在加速棒的接合面43與加速棒的接合面43之間卡爪只有很小的移動(dòng)，反之亦然，從而確保在齒輪上有一個(gè)很小的間隙或者沒(méi)有間隙。
更適宜地，這些棒構(gòu)造成貼近輸入軸1，從而防止由于有載區(qū)域的大的徑向距離引起的明顯懸臂作用，因此降低了結(jié)構(gòu)破壞的潛在可能。
致動(dòng)器組件31布置成使叉形物組件33裝配在選擇器桿35上，選擇器桿設(shè)置為與輸入軸1平行并且相鄰。叉形物組件33包括一個(gè)叉形物46和裝配在輸入軸1上的第一和第二環(huán)形盤(pán)式彈簧47、49(見(jiàn)圖1)。第一和第二盤(pán)式彈簧47、49有三個(gè)臂，每個(gè)臂有一個(gè)繞彈簧的一部分周向延伸的第一部和向內(nèi)徑向延伸的第二部(見(jiàn)圖4)。
叉形物46具有用來(lái)與第一盤(pán)式彈簧47接合的第一對(duì)弓形元件51。弓形元件51安排為使第一盤(pán)式彈簧47能夠繞輸入軸1在弓形元件51之間旋轉(zhuǎn)，從而叉形物46的平行于輸入軸1的軸向運(yùn)動(dòng)可以移動(dòng)弓形元件51，因此，如果第一盤(pán)式彈簧47自由移動(dòng)，則可以使第一盤(pán)式彈簧47沿著軸做軸向運(yùn)動(dòng)，或者如果第一盤(pán)式彈簧47不能移動(dòng)，則將第一盤(pán)式彈簧47偏壓使其在與叉形物46相同的方向上運(yùn)動(dòng)。叉形物46具有第二對(duì)弓形元件53，安排成能夠以相似的方式與第二盤(pán)式彈簧49接合并作用于其上。
叉形物46相對(duì)于第一和第二齒輪3、5的位置可以通過(guò)選擇器桿35的軸向運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)整。
第一盤(pán)式彈簧47的內(nèi)側(cè)邊沿固定在第一棒組27的棒28上，第二盤(pán)式彈簧49的內(nèi)側(cè)邊沿固定在第二棒組29的棒30上。當(dāng)叉形物46運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)帶動(dòng)或者加載盤(pán)式彈簧47、49，接合棒組27、29就會(huì)做同樣的運(yùn)動(dòng)或者受偏壓而運(yùn)動(dòng)。
現(xiàn)在參考圖5a至圖5f描述選擇器組件13的操作，圖5a至圖5f通過(guò)每組中一個(gè)棒的相對(duì)位置清楚地示意性示出了第一和第二棒組27、29的運(yùn)動(dòng)。
圖5a示出了處于空檔位置的第一和第二棒組27、29，也就是說(shuō)，沒(méi)有一個(gè)棒組與齒輪接合。圖5b展示了第一和第二棒組在叉形物46的作用下移動(dòng)到與第一齒輪3進(jìn)入接合狀態(tài)。
圖5c示出了第一齒輪3被完全接合時(shí)的情況，也就是說(shuō)，棒28、30與第一組卡爪19交插。選擇器桿35被定位，從而叉形物46使第一和第二棒組27、29保持與第一齒輪3接合。因此，當(dāng)通過(guò)第一組卡爪19加速時(shí)，動(dòng)力通過(guò)第一棒組27從輸入軸1傳至第一齒輪3。動(dòng)力通過(guò)第三齒輪9傳至輸出軸7。
在利用第一齒輪對(duì)15加速時(shí)(第一齒輪3沿圖5c中箭頭B所示方向轉(zhuǎn)動(dòng))，第一棒組27中的棒的接合面43沒(méi)有加載，與此同時(shí)，第二棒組29中的棒的接合面43被加載。當(dāng)使用者或者發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)(沒(méi)有圖示)希望接合第二齒輪對(duì)17時(shí)，選擇器桿35被移動(dòng)，使叉形物46作用在第一盤(pán)式彈簧47上，使得第一棒組27的棒沿輸入軸1的鍵溝41軸向滑動(dòng)從而使棒與第一齒輪3脫離(見(jiàn)圖5d)。
叉形物46也作用于第二盤(pán)式彈簧49，以偏壓第二棒組29的棒，使其朝向第二齒輪5運(yùn)動(dòng)。但是，由于第二棒組29的棒被加載，即正在驅(qū)動(dòng)第一齒輪3，它們不能與第一齒輪脫離，所以第二棒組29的棒保持固定。
當(dāng)?shù)谝话艚M27的棒沿輸入軸1軸向滑動(dòng)時(shí)，接合面43與第二組卡爪21接合(見(jiàn)圖5e)。然后棒開(kāi)始沿圖5e中箭頭C所示方向驅(qū)動(dòng)第二齒輪5，能量通過(guò)第二齒輪對(duì)17從輸入軸1傳至輸出軸7。這時(shí)，第二棒組29的棒停止被加載并與第一組卡爪19脫離。由于第二盤(pán)式彈簧49被叉形物46偏壓，因而第二棒組29的棒沿輸入軸1上的鍵溝41軸向滑動(dòng)，從而完成第一齒輪3與輸入軸1的脫離。第二棒組29的棒沿輸入軸上的鍵溝41滑動(dòng)直至它們與第二齒輪5接合，從而完成第二齒輪5與輸入軸1的接合(見(jiàn)圖5f)。由于在第一齒輪對(duì)15脫離接合之前第二齒輪對(duì)17就已經(jīng)完成接合，因而這種選擇齒輪對(duì)的方法基本上消除了扭矩中斷，從而，在瞬間內(nèi)，第一和第二齒輪對(duì)15、17可以同時(shí)接合。
當(dāng)齒輪通過(guò)第一和第二棒組27、29接合時(shí)，能夠利用間隙極小的齒輪對(duì)實(shí)現(xiàn)加速和減速，這種間隙出現(xiàn)在兩種狀態(tài)切換時(shí)。間隙(backlash)是由加速變?yōu)闇p速，或者相反時(shí)，卡爪從加速棒的接合面43移至加速棒的接合面43時(shí)經(jīng)歷的空轉(zhuǎn)(lost motion)。傳統(tǒng)的卡爪型傳動(dòng)系統(tǒng)有大約30度的間隙。依據(jù)本發(fā)明的典型的汽車(chē)用傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙少于四度。
通過(guò)減小齒輪換檔過(guò)程中接合元件與卡爪之間所需的空隙，也就是說(shuō)，接合元件與后面的卡爪(見(jiàn)圖5b中量得的尺寸‘A’)之間的空隙，來(lái)減小間隙。接合元件與后面的卡爪之間的空隙在0.5mm-0.03mm的范圍內(nèi)，典型值小于0.2mm。間隙值也隨保持角，即接合面43的角而變化，這個(gè)角與卡爪的接合面上的底部凹槽(undercut)的角相同。該保持角會(huì)影響到卡爪與接合面43之間有沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。保持角越小，經(jīng)歷的間隙就越小。保持角的典型值在2.5到15度之間，優(yōu)選為15度。
減速時(shí)從第二齒輪對(duì)17到第一齒輪對(duì)15的轉(zhuǎn)換是一個(gè)相似的過(guò)程。
第二齒輪對(duì)17減速時(shí)，第一棒組27的棒的接合面43沒(méi)有加載，與此同時(shí)，第二棒組29的棒的接合面43加載。當(dāng)使用者或者發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)(沒(méi)有圖示)希望接合第一齒輪對(duì)15時(shí)，選擇器桿35被移動(dòng)，從而使叉形物46相對(duì)于輸入軸1軸向滑動(dòng)。叉形物46作用在連接在第一棒組27上的第一盤(pán)式彈簧47上，使得第一棒組27的棒在第一齒輪3的方向上沿輸入軸1的鍵溝41軸向滑動(dòng)，從而使第一棒組27與第二齒輪5脫離。
叉形物5也作用于第一盤(pán)式彈簧49，但是由于第二棒組29的棒被加載，即通過(guò)第二齒輪上的卡爪21對(duì)它們驅(qū)動(dòng)性地接合，所以第二棒組29保持不動(dòng)，但是第二盤(pán)式彈簧49被叉形物46偏壓，從而將第二棒組29移向第一齒輪3。
當(dāng)?shù)谝话艚M27的棒沿鍵溝41軸向滑動(dòng)時(shí)，棒28與第一齒輪上的卡爪19接合并開(kāi)始驅(qū)動(dòng)第一齒輪3，這樣能量就通過(guò)第一齒輪對(duì)15從輸入軸1傳至輸出軸7。這時(shí)，第二棒組29的棒停止被加載。第二盤(pán)式彈簧49作用于第二棒組29的棒上，使其在鍵溝41中沿輸入軸1朝向第一齒輪3軸向滑動(dòng)，從而完成第二齒輪5的脫離。第二棒組29繼續(xù)在鍵溝41中沿輸入軸1滑動(dòng)，直至與第一齒輪3接合，從而完成第一齒輪3與輸入軸1的接合。
降檔(Kick-down)變速是一種從高傳動(dòng)比到大傳動(dòng)比(但是這時(shí)要進(jìn)行加速，例如車(chē)輛上坡時(shí)，司機(jī)選擇低速齒輪來(lái)加速上坡)的變速，這時(shí)有一個(gè)短暫的扭矩中斷以允許在換檔前先脫離。
多個(gè)選擇器組件可以與相應(yīng)的齒輪對(duì)一起裝配在輸入軸上，從而提供更多的輸出軸和輸入軸之間的傳動(dòng)比。傳動(dòng)系統(tǒng)也可以具有兩個(gè)以上的軸，以提供額外的傳動(dòng)比。
由于驅(qū)動(dòng)力中斷已經(jīng)基本消除，因而該傳動(dòng)系統(tǒng)的使用帶來(lái)了更好的性能，更低的燃料消耗和更低的排放。與傳統(tǒng)的變速箱相比該系統(tǒng)有著更為緊湊簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)，從而減小了變速箱的重量。
鍵溝41可以形成在與輸入軸分開(kāi)的部件上，然后將該部件固定連接在輸入軸上，例如使用花鍵配置。鍵溝41更適宜有帶燕尾槽的輪廓，這樣棒就能夠沿徑向限制在鍵溝中(見(jiàn)圖5)?；蛘?，鍵溝可以具有槽形或T型的輪廓以沿徑向限制棒。由于消除了第一和第二連接環(huán)37、39與第一和第二棒組的棒相連的需要，這帶來(lái)了明顯的優(yōu)勢(shì)。由于提供了一種改進(jìn)的裝置來(lái)限定棒28、30相對(duì)于輸入軸1的徑向位置，實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上更大的完整性，因而這種設(shè)計(jì)更可取。由于不再需要連接環(huán)37、39，因而有可能減小接合棒28、30的長(zhǎng)度，從而制造出更為緊湊簡(jiǎn)潔的傳動(dòng)系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明的實(shí)施例可以只有一個(gè)盤(pán)式彈簧147(見(jiàn)圖7)來(lái)將全部六個(gè)棒，即第一和第二棒組中的棒，連接在一起，同時(shí)，對(duì)致動(dòng)器組件相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。在使用中，當(dāng)?shù)谝积X輪加速時(shí)，三個(gè)棒被加載，其余三個(gè)棒空載，移動(dòng)叉形物使盤(pán)式彈簧向第二齒輪偏壓，從而使三個(gè)空載的棒與第一齒輪脫離，剩下三個(gè)棒繼續(xù)處于接合狀態(tài)。一旦棒與第二齒輪接合，其余三個(gè)棒就會(huì)與第一齒輪脫離，并且在盤(pán)式彈簧的加載下進(jìn)入與第二齒輪的接合狀態(tài)。這種構(gòu)造提供了一種很緊湊的配置，從而帶來(lái)了更小、更輕的變速箱。對(duì)于通常的道路汽車(chē)應(yīng)用而言，第一和第二齒輪間用于容納選擇器機(jī)構(gòu)的軸向空間可以減小到20mm左右。
圖5a示出了位于第一棒組的每個(gè)棒的頂部的凹進(jìn)處28c和位于第二棒組的棒的頂部的凹進(jìn)處30c。凹進(jìn)處28c、30c允許在第一和第二棒組27、29的棒與第一和第二盤(pán)式彈簧47、49的臂之間建立連接。凹進(jìn)處28c、30c的形狀使得這些凹進(jìn)處允許每一個(gè)彈簧臂在齒輪變速時(shí)移向一個(gè)相對(duì)棒28、30不垂直的角度。
圖5a所示的凹進(jìn)處28c、30c用于兩個(gè)盤(pán)式彈簧結(jié)構(gòu)。對(duì)于只有一個(gè)盤(pán)式彈簧147的實(shí)施例，凹進(jìn)處28c、30c位于沿棒28、30的長(zhǎng)度方向更靠近中心的位置。
當(dāng)環(huán)不用作固定棒組中棒的位置時(shí)，棒組中的棒可以在軸向方向上相對(duì)移動(dòng)很小的一段。這是因?yàn)橹挥邪艚M中的棒之間的連接是由可變形的盤(pán)式彈簧提供的。單獨(dú)的棒連接在每一個(gè)盤(pán)式彈簧的臂上，每一個(gè)臂都能夠獨(dú)立變形，這樣就允許棒之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。棒組中的棒本質(zhì)上還是一起運(yùn)動(dòng)的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知道，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行多種變化修改，例如每個(gè)齒輪上的卡爪的個(gè)數(shù)并非限定為三個(gè)，作為實(shí)例，任何可行的卡爪的個(gè)數(shù)都可以使用。對(duì)于絕大部分的應(yīng)用，兩個(gè)到八個(gè)卡爪是合適的。相類(lèi)似地，棒組中棒的個(gè)數(shù)也可以是任何可行的數(shù)量，但是大部分情況下，優(yōu)選為棒的個(gè)數(shù)與同組的卡爪的個(gè)數(shù)相等。
該傳動(dòng)系統(tǒng)可以應(yīng)用于任何車(chē)輛，例如道路汽車(chē)、賽車(chē)、卡車(chē)、摩托車(chē)、自行車(chē)、移動(dòng)泥土的車(chē)輛(例如推土機(jī))以及軍用車(chē)輛。該系統(tǒng)還可以用于任何有第一和第二旋轉(zhuǎn)體的機(jī)器，其中驅(qū)動(dòng)力從一個(gè)旋轉(zhuǎn)體傳至另一個(gè)旋轉(zhuǎn)體，例如板材加工機(jī)和銑床。
可以知道，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員還可以對(duì)該傳動(dòng)系統(tǒng)作適當(dāng)改造，使得選擇器組件和第一、第二齒輪裝配在輸出軸上，而固定齒輪裝配在輸入軸上。
權(quán)利要求
1.一種傳動(dòng)系統(tǒng)，包括第一和第二旋轉(zhuǎn)軸，以及用來(lái)將驅(qū)動(dòng)力從一個(gè)軸傳至另一個(gè)軸的裝置，所述裝置包括分別可旋轉(zhuǎn)地安裝在第一軸上并且其上具有驅(qū)動(dòng)構(gòu)造的第一和第二齒輪，以及用于在第一軸和第一齒輪之間以及第一軸和第二齒輪之間選擇性地傳遞扭矩的選擇器組件，其中，所述選擇器組件包括致動(dòng)器組件，以及可相互獨(dú)立地移動(dòng)至與第一和第二齒輪接合或者脫離的第一和第二組接合元件，所述選擇器組件配置成當(dāng)傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)，所述第一和第二組接合元件中的一組與接合齒輪驅(qū)動(dòng)接合，另一組接合元件則處于空載狀態(tài)，其中，所述致動(dòng)器組件配置用來(lái)推動(dòng)空載的一組接合元件使其與未接合的齒輪驅(qū)動(dòng)接合從而實(shí)現(xiàn)齒輪變速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中選擇器組件配置成當(dāng)傳遞制動(dòng)力時(shí)，第一組接合元件與接合齒輪驅(qū)動(dòng)接合，第二組接合元件處于空載狀態(tài)，當(dāng)傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)，第二組接合元件與接合齒輪驅(qū)動(dòng)接合，然后第二組接合元件處于空載狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中致動(dòng)器組件配置成將有載的一組接合元件向尚未接合的齒輪偏壓，而不將有載的該組接合元件與接合齒輪脫離。
4.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中第一和第二組接合元件配置成在使用中與第一軸一起旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中第一軸是輸入軸，第二軸是輸出軸，驅(qū)動(dòng)力從輸入軸傳遞至輸出軸。
6.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中選擇器組件配置成當(dāng)?shù)谝缓偷诙M接合元件與第一和第二齒輪接合時(shí)，在加速和減速之間移動(dòng)時(shí)的間隙小于或等于四度。
7.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中第一和第二齒輪上的驅(qū)動(dòng)構(gòu)造分別包括第一和第二組卡爪。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中第一和第二組卡爪均包括二到八個(gè)卡爪，這些卡爪分別均勻地分布在第一和第二齒輪上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中第一和第二組卡爪均包括二到四個(gè)卡爪，優(yōu)選為三個(gè)卡爪。
10.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中第一和第二組接合元件包括二到八個(gè)元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中第一和第二組接合元件包括二到四個(gè)元件，優(yōu)選為三個(gè)元件。
12.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中第一軸包括鍵溝，配置成使得第一和第二組接合元件能夠沿著這些鍵溝軸向滑動(dòng)，并且在徑向上限制接合元件的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中鍵溝的截面是T型的、槽形的、和帶燕尾槽的中的一種。
14.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中致動(dòng)器組件包括至少一個(gè)可彈性變形的裝置，所述裝置配置用來(lái)在接合元件處于空載狀態(tài)的時(shí)候，移動(dòng)第一和第二組接合元件中的至少一組，使之與第一和第二齒輪接合。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)可彈性變形的裝置配置用來(lái)在接合元件與齒輪驅(qū)動(dòng)接合的時(shí)候，將第一和第二組接合元件中的至少一組向第一或第二齒輪偏壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中致動(dòng)器組件包括分別與第一和第二組接合元件相連的第一和第二可彈性變形的裝置，使得第一可彈性變形的裝置作用在第一組接合元件上，第二可彈性變形的裝置作用在第二組接合元件上。
17.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中至少一個(gè)可彈性變形的裝置與第一和第二組接合元件相連，這樣所述可彈性變形的裝置作用在第一和第二組接合元件上。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中任意一項(xiàng)所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中第一和/或第二組接合元件可以沿鍵溝實(shí)現(xiàn)彼此間有限的軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中任意一項(xiàng)所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中可彈性變形的裝置是彈簧，優(yōu)選為盤(pán)式彈簧。
20.根據(jù)權(quán)利要求至19項(xiàng)中任意一項(xiàng)所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中盤(pán)式彈簧包括多個(gè)臂，每個(gè)臂具有繞盤(pán)式彈簧的一部分周向延伸的第一部和大致沿徑向向內(nèi)延伸的第二部。
21.根據(jù)權(quán)利要求13至20中任意一項(xiàng)所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中致動(dòng)器組件包括叉形物，所述叉形物配置成接合至少一個(gè)可彈性變形的裝置，以沿第一軸軸向推動(dòng)所述至少一個(gè)可彈性變形的裝置。
22.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的傳動(dòng)系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)力構(gòu)造配置成不會(huì)延伸超出齒輪的外徑。
全文摘要
一種傳動(dòng)系統(tǒng)，包括第一和第二旋轉(zhuǎn)軸，以及用來(lái)將驅(qū)動(dòng)力從一個(gè)軸傳至另一個(gè)軸的裝置，所述裝置包括分別可旋轉(zhuǎn)地安裝在第一軸上并且其上具有驅(qū)動(dòng)構(gòu)造的第一和第二齒輪，以及用于在第一軸和第一齒輪之間以及第一軸和第二齒輪之間選擇性地傳遞扭矩的選擇器組件，其中，所述選擇器組件包括致動(dòng)器組件，以及可相互獨(dú)立地移動(dòng)至與第一和第二齒輪接合或者脫離的第一和第二組接合元件，所述選擇器組件配置成當(dāng)傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)，所述第一和第二組接合元件中的一組與接合齒輪驅(qū)動(dòng)接合，另一組接合元件則處于空載狀態(tài)，其中，所述致動(dòng)器組件配置用來(lái)推動(dòng)空載的一組接合元件使其與未接合的齒輪驅(qū)動(dòng)接合從而實(shí)現(xiàn)齒輪變速。
文檔編號(hào)F16D23/06GK1806137SQ200480016335
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2004年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月7日
發(fā)明者威廉·韋斯利·馬丁 申請(qǐng)人:哲若希福有限公司