一种换挡时无动力传输中断的有级式机械变速器制造技术

一种换挡时无动力传输中断的有级式机械变速器，其换挡组合装置采用了作动件控制的、具有某种自由轮式或超越式离合器功能的多态可控离合器组合来取代一般有级式机械变速器的换挡组合装置（同步器或啮合套组合）。多态可控离合器，可通过对作为机械传动基础件的自由轮离合器施以可控化改进而得到，使其能部分或全部被控的在多种工作状态之间切换。通过合理的操纵，组合和切换各个挡位上的多态可控离合器，从而实现双向换挡无动力传输中断功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械系统、特别是机动车辆的传动
，具体涉及一种可在不中 断动力传输的条件下实行换挡的有级式机械变速器。
技术介绍
机械变速器是机械系统、特别是机动车辆中常用的变速传动装置，对系统的性能有重大影响。现有特别是车用的有级式机械变速器，按其换挡方式分为手动、自动和手自一 体三大类，均由多级齿轮传动副、换挡组合装置(如同步器等)及其操纵机构、主离合器及 其操纵机构、箱体等主要部件构成。其中手动变速器(MT)相对结构简单、廉价、高效，但对 操作者的技术要求较高；自动变速器(AT)相对结构复杂(如周转式轮系)、昂贵、低效，但 无须(也常常无法)进行人工干预。而手自一体变速器(包括机械式自动变速器AMT等)， 则在尽量利用定轴式手动变速器主要结构的基础上再应用电子、自控技术，力图以相对较 小的成本增量来兼具手动、自动变速器的其他优点。这种手自一体变速器已成为当前本领 域技术发展的重要趋势之一，但其存在的换挡时的动力传输中断、冲击振动及使用寿命等 等，是需要破解的难题。为改善手自一体变速器的换挡动力中断等问题，英国Zeroshift公司提出了一种 技术解决方案(美国专利us 2006/0207362A1等)，其要点是用经重大改造后的牙嵌式离合 器(端面犬牙式啮合套)组合来取代现行手动变速器中常用的换挡同步器组合，并配以相 应的线传电控(X-By-Wire)技术、装置和控制策略构成“换挡机器人”来控制换挡拨叉、主 离合器及发动机油门(见Zeroshift公司US2006/0240941A1和US 2007/0042864A1等美 国专利)，就形成了一种新型手自一体变速器的较完整方案。该方案引起了国际车辆变速 传动领域的高度关注，然而仍存在一些重大的不足，例如动力传输的中断从低挡升至高挡 时虽已不复存在，但从高挡降至低挡时依然存在；其端面牙嵌式的换挡组合装置使换挡冲 击、扭振及噪声等问题较为突出，即便采用配合要求很高的电控主离合器和电控油门技术， 仍较难弥补换挡品质不高的缺点，等等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种换挡时动力传输不中断、 冲击振动与噪声被缓解、传动效率高、成本低、便于批量生产、适于手动和手自一体应用的 新型有级式机械变速器。本专利技术的目的通过采取下述技术方案进行实现一种换挡时无动力传输中断的有级式机械变速器，基本组成和结构与一般有级式 机械变速器相同，如图1所示。本专利技术的要点在于，其换挡组合装置04不同于一般有级式 机械变速器带拨叉环等作动件的同步器或啮合套组合，而是采用了带拨叉环等作动件的、 具有某种自由轮式或超越式离合器功能的“多态可控离合器”组合来取而代之。若再取消 手动换挡杆等装置，并配以相应的线传电控技术、装置和控制策略来实施对换挡操纵机构、主离合器及发动机油门的自动控制，就可形成换挡时无动力传输中断的新型自动/手自一体变速器(AMT)。自由轮离合器分嵌入型、摩擦型两大类，按其自由超越的方向又分为单向和双向 两种。多数自由轮离合器理论上均可设法进行可控化改进，使其能部分或全部地被控在以 下四种工作状态之间切换状态一，可以正向传递动力或正向超越；状态二，可以反向传递 动力或反向超越；状态三，可以双向传递动力(全结合)；状态四，可以双向超越(全分离)。 在本专利技术中，工作状态一至四在某些实施例中不一定全部都要具备。这些工作状态的切换， 通对过换挡操纵机构所设计的若干规定动作，由拨叉环等作动件来触发或使能，从而实现 换挡和其他功能，达到上述本专利技术的目的。相对于前述Zeroshift变速器方案，本专利技术的改进主要是用多态可控离合器组合 取代了其端面牙嵌式离合器组合。这不仅提供了另一种升、降挡时几乎无动力传输中断的 解决方案，而且由于换挡过程中的斜面摩擦楔紧等作用，使换挡时的冲击、扭振及噪声得到 缓解，从而使得对主离合器和油门控制技术的配合要求降低、换挡品质提高。利用本专利技术变 速器的多态可控性，还可以获得一些额外的益处，例如可实现车辆行驶过程伴随有一定量 的惯性滑行，达到节油和改善行驶平顺性的效果。此外，由于多态可控离合器基本上继承了 自由轮离合器结构紧凑、技术成熟和便于批量生产等特点，在实际应用中也较容易获得性 能、成本和质量控制等方面的竞争优势。本专利技术的有益之处在于1.本专利技术通过合理组合和切换各个挡位上多态可控离合器的工作状态，以实现双 向换挡无动力传输中断功能，避免了一般有级式机械变速器换挡过程中动力传输中断所产 生的燃油浪费、动力丧失等问题，改善了一般有级式机械变速器换挡过程中动力传输中断 所产生换挡冲击问题，提高了汽车行驶过程中的动力性、燃油经济性和舒适性；2.本专利技术通过合理组合和切换各个挡位上多态可控离合器的工作状态，不仅可以 实现双向无动力中断换挡，并且变速器可以在驱动、滑行、倒拖三者状态之间平滑切换，提 高了汽车行驶过程中的燃油经济性、舒适性与安全性；3.本专利技术中使用的多态可控离合器，是在作为机械传动基础部件的自由轮离合器 的基础上进行可控化改造而来。自由轮离合器广泛应用于纺织、造纸等行业的生产设备以 及飞机、汽车等产品中，具有多种形式，其中啮合式、滚柱式、楔块式批量生产已有多年，均 可设法进行可控化改造，使得本专利技术具有易实现、低成本的特点；4.本专利技术保留了一般有级式机械变速器的多级齿轮传动副、换挡操纵机构，可采 用与现有带换挡同步器的有级式机械手动或自动变速器相同或相似的基础结构，即保留和 采用相同或相似的拓扑布局、保留和采用相同或相似的众多部件和总成，包括多级齿轮传 动副、换挡操纵机构(如换挡杆-拨叉轴-拨叉组件)、箱体及主离合器等，这样加强了本发 明与现有技术之间的技术联系，特别是能够充分利用现有的一般有级式机械变速器的生产 加工设备和成熟工业体系，在实际的生产应用中做到了易于生产和组装，便于规模化生产。附图说明下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步的详细描述图1为本专利技术一具体实施例所示的有级式机械变速器基本结构示意图，具体的，图Ia所示为带有倒挡的多挡有级式机械变速器，图Ib所示为简化的两挡有级式机械变速 器；图2为本专利技术一具体实施例所示的一种外星轮双向滚柱式多态可控离合器示意图，图2a所示为其结合状态，图2b所示为其分离状态；图3为本专利技术一具体实施例所示的换挡组合装置的示意图之一；图4为本专利技术一具体实施例所示的换挡组合装置的示意图之二 ；图5为本专利技术一具体实施例所示的不同的控制滑块剖面图；图6为本专利技术一具体实施例所示的基于多态可控离合器的手动换挡操纵机构示 意图；图7为本专利技术一具体实施例所示的基于多态可控离合器的手动换挡轨迹示意图；图8为本专利技术一具体实施例所示的基于多态可控离合器的手动换挡过程示意图 (II挡到III挡)；图9为本专利技术一具体实施例所示的一般有级式机械手动变速器换挡杆端部轨迹 示意图；图10为本专利技术一具体实施例所示的改进的控制滑块组合装置示意图；图11为本专利技术一具体实施例所示的改进的控制滑块约束关系示意图；图12为本专利技术一具体实施例所示的拨叉轴互锁示意图；图13为本专利技术一具体实施例所示的一种内星轮双向滚柱式多态可控离合器示意 图；图14为本专利技术一具体实施例所示的带控制窗口的保持架组合装置示意图；图15为本专利技术一具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换挡时无动力传输中断的有级式机械变速器，其特征在于，包括换挡操纵机构（０１），输入轴（０２），输出轴（０３），多级齿轮传动副，多个相邻两级齿轮传动副之间的换挡组合装置（０４）：每个换挡组合装置（０４）是由多态可控离合器Ｃ１、多态可控离合器Ｃ２和拨叉环（５２）组合而成，换挡操纵机构（０１）操纵至少一个拨叉环（５２）轴向移动，实现至少两个多态可控离合器状态的切换和组合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄向东，赵克刚，刘延伟，罗玉涛，黄河，袁仲荣，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]