变速器的换档装置
阅读：1025发布：2020-05-22
专利汇可以提供变速器的换档装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 变速器 的换档装置，其不需要进行高 精度 的设定就能够在抑制 变速杆 的行程量的同时提高变速杆的操作性，从而实现平稳的换档操作。变速器的换档装置传递变速杆的换档操作的操作 力 并使同步器齿套有选择地滑动，从而进行变速，该变速器的换档装置包括：选档轴，其与变速杆连接；第一换档臂，其固定在选档轴上，并能够对应于变速杆的换档操作进行转动；第二换档臂，其可旋转地安装在选档轴上；施力单元，其以使第二换档臂与第一换档臂排列起来的方式施力； 换档拨叉 轴，其上固定有换档拨叉；和换档件，其安装在换档拨叉轴上，并有选择地与第一换档臂和第二换档臂抵接，而且能够对应于第一换档臂和第二换档臂的转动进行换档动作。，下面是变速器的换档装置专利的具体信息内容。
1.一种变速器的换档装置，其传递变速杆的换档操作的操作力并使同步器齿套有选择地滑动，从而进行变速，其特征在于，
上述变速器的换档装置包括：
选档轴，其与变速杆连接；
具有第一长度的第一换档臂，其固定在上述选档轴上，并能够对应于上述变速杆的换档操作进行转动；
具有大于上述第一长度的第二长度的第二换档臂，其可旋转地安装在上述选档轴上；
施力单元，其以使上述第二换档臂与上述第一换档臂排列起来的方式施力；
换档拨叉轴，其上固定有换档拨叉；和
换档件，其安装在上述换档拨叉轴上，并有选择地与上述第一换档臂和第二换档臂抵接，而且能够对应于上述第一换档臂和第二换档臂的转动进行换档动作，当上述第一换档臂和第二换档臂对应于换档操作而进行转动时，上述第一换档臂和第二换档臂的转动轴、与该第一换档臂和第二换档臂同上述换档件的抵接部之间的长度发生变化，从而使得对上述变速杆和上述抵接部之间进行定义的杠杆比变化，当需要换档负荷时，上述第一换档臂和上述第二换档臂均与上述换档件抵接，从而输出大的换档负荷，
当不需要换档负荷时，仅上述第二换档臂与上述换档件抵接，从而实现大的换档动作量。
2.根据权利要求1所述的变速器的换档装置，其特征在于，
上述变速器的换档装置还包括：
多个变速用齿轮；和
同步机构，其通过由上述同步器齿套按压上述变速用齿轮，来实现上述同步器齿套与上述变速用齿轮的同步，
当通过上述同步机构实现同步时，上述第一换档臂和第二换档臂均与上述换档件抵接。
3.根据权利要求2所述的变速器的换档装置，其特征在于，
上述第一换档臂和第二换档臂中，该第一换档臂和第二换档臂与上述换档件的抵接部的形状是曲率半径不同的圆弧形状，
伴随上述同步之后的上述第一换档臂和第二换档臂的转动，与上述换档件的抵接部从上述第一换档臂和第二换档臂的圆弧面切换至上述第二换档臂的圆弧面，由此，上述杠杆比变化成较小的值。
变速器的换档装置
技术领域
背景技术
[0002] 一般在手动变速器(manual transmission、MT)中，当驾驶员通过手动操作变速杆(change lever)时，该操作力通过变速装置传递至换档拨叉，通过换档拨叉使同步啮合机构动作，从而确立所希望的变速级。这样的同步啮合机构与并列配设在平行的两根轴之间的常啮合式变速用齿轮系对应地配设在某一根轴上。
[0003] 这样的变速器中的操作力(换档力)传递系统，如日本专利公报特开2003-14114号所述，其包括：选档轴(shift select shaft)，其借助于变速杆的操作而通过推拉索(shift cable)等沿轴向移动或转动；换档臂，其设在选档轴上；换档拨叉轴，其上固定有换档拨叉；和换档件，其与安装在换档拨叉轴上的换档臂卡合。
[0004] 另外，当驾驶员操作了变速杆时，换档臂沿选档轴的轴向移动，并有选择地与多个换档件中的一个换档件卡合，换档臂沿选档轴的周向转动，以使换档拨叉轴沿其轴向移动，由此将变速杆的操作力有选择地传递给多个换档拨叉中的、固定在移动的换档拨叉轴上的换档拨叉，从而能够进行所希望的变速。
[0005] 专利文献1：日本专利公报特开2003-14114号
[0006] 专利文献2：日本专利公报特开2005-24007号
[0007] 然而，虽然通过如上所述地使同步啮合机构动作，能够在操作变速杆进行变速时实现平稳的操作，但是为了减轻驾驶员的负担，要将用于对变速杆进行换档操作的较小的操作力传递给换档拨叉从而进行变速， 即要减小操作负荷有多种方法，增大杠杆比(增加变速杆的行程量)，或者增大同步容量以便能够缩短同步时间，从而减小在同步时发生于同步啮合机构的负荷。
[0008] 然而，如果增大杠杆比，则换档拨叉侧的行程量减小，恐怕不能使同步啮合机构可靠地进行动作，因此增大杠杆比存在极限。另外，如果增加同步容量，则成本和部件配置上会出现问题。
[0009] 在自动化MT的情况下，追求缩短换档时间以提高商品性。换档驱动器在同步时需要大的负荷，除此以外还需要快速响应性。为了获得快速响应性，需要惯性小的小型电动机，但是如果追求同步时的大负荷的必要性，则会使电动机成为响应性差的大型电动机。 [0010] 在专利文献2所公开的变速器的换档装置中，在抑制变速杆的行程量的同时提高了变速杆的操作性，但是由于设定为配合同步完成时来改变换档臂的按压部分，所以如果不提高精度地进行换档臂的形状设定，则难以产生效果，存在因换档臂的形状受到制约而难以获得大的换档可变量的问题。
发明内容
[0011] 本发明是鉴于这点而完成的，其目的在于提供一种变速器的换档装置，该变速器的换档装置不需要进行换档臂的高精度的形状设定就能够在抑制变速杆的行程量的同时提高变速杆的操作性，从而进行平稳的换档操作。
[0012] 根据技术方案1所述的发明，提供一种变速器的换档装置，该变速器的换档装置传递变速杆的换档操作的操作力并使同步器齿套有选择地滑动，从而进行变速，其特征在于，该变速器的换档装置包括：选档轴，其与变速杆连接；具有第一长度的第一换档臂，其固定在上述选档轴上，并能够对应于上述变速杆的换档操作进行转动；具有大于上述第一长度的第二长度的第二换档臂，其可旋转地安装在上述选档轴上；施力单元，其以使上述第二换档臂与上述第一换档臂排列起来的方式施力；换档拨叉轴，其上固定有换档拨叉；和换档件，其安装在上述换档拨叉轴上，并有选择地与上述第一换档臂和第二换档臂抵接，而且能够对应于上述第一换档臂和第二换档臂的转动进行换档动作，当上述第一换档臂和第二换档臂对应于换档操作而进行转动时，上述第一换档臂和第二换档臂的转动轴、与该第一换档臂和第二换档臂同上述换档件的抵接部之间的长度发生变化，从而使得规定上述变速杆和上述抵接部之间的杠杆比变化，当需要换档负荷时，上述第一换档臂和第二换档臂均与上述换档件抵接，从而输出大的换档负荷，当不需要换档负荷时，仅上述第二换档臂与上述换档件抵接，从而实现大的换档动作量。
[0013] 在技术方案1所述的发明的基础上，根据技术方案2所述的发明，提供一种变速器的换档装置，其特征在于，上述变速器的换档装置还包括：多个变速用齿轮；和同步机构，其通过由上述同步器齿套按压上述变速用齿轮，来实现上述同步器齿套与上述变速用齿轮的同步，当通过上述同步机构实现同步时，上述第一换档臂和第二换档臂均与上述换档件抵接。 [0014] 在技术方案2所述的发明的基础上，根据技术方案3所述的发明，提供一种变速器的换档装置，其特征在于，上述第一换档臂和第二换档臂中，该第一换档臂和第二换档臂与上述换档件的抵接部的形状是曲率半径不同的圆弧形状，伴随上述同步后的上述第一换档臂和第二换档臂的转动，与上述换档件的抵接部从上述第一换档臂和第二换档臂的圆弧面切换至上述第二换档臂的圆弧面，由此，上述杠杆比变化成较小的值。
[0015] 根据技术方案1所述的发明，在换档动作过程中，在需要推力的同步时将杠杆比取得较大以产生大的换档负荷，在除同步时以外的需要迅速动作的时候减小杠杆比，通过能够这样改变杠杆比，在手动变速器中能够降低操作负荷，在自动化MT中能够缩短换档时间。
[0016] 另外，施力单元产生的作用力在同步时成为缓冲机构，因而还具有缓和对换档臂的冲击负荷和降低声音的效果。
[0017] 根据技术方案2所述的发明，通过在同步时使杠杆比最大，能够增大同步负荷，能够缩短同步时间。
[0018] 根据技术方案3所述的发明，由于在除同步时以外的不需要负荷的时候通过施力单元的作用力使变速比回复，所以特别在自动化MT中能
[0020] 图1是表示变速杆的操作模式的图。
[0021] 图2是从变速杆到换档臂的操作力传递系统的示意图。
[0022] 图3是表示包括本发明实施方式的换档装置的手动变速器的操作力传递系统的结构的俯视截面图。
[0023] 图4是换档臂单元的纵截面图。
[0024] 图5是同步啮合机构的纵截面图。
[0025] 图6是随着时间的经过来表示当换档装置所具有的换档臂在换档操作时转动时的状态的图。
[0026] 图7是表示当使用换档装置进行换档操作时经过的时间与杠杆比的关系的图。 [0027] 标号说明
[0028] 12：1-2档换档拨叉轴；14：3-4档换档拨叉轴；16：5-R档换档拨叉轴；24：1-2档换档件；26：3-4档换档件；28：5-R档换档件；30：换档臂单元；32：第一换档臂；34：第二换档臂；36：螺旋弹簧；38：1-2档换档拨叉；40：3-4档换档拨叉；42：5-R档换档拨叉；44：1-2档同步器齿套；46：3-4档同步器齿套；48：5-R档同步器齿套；52：选档轴。 具体实施方式
[0029] 以下参照附图说明本发明的实施方式的手动变速器的换档装置。虽然以下的说明是关于手动变速器的换档装置，但是本发明同样能够应用于以电动机作为驱动器来实现所希望的换档的自动化MT。
[0030] 参照图1，图1表示前进为五档、后退为一档的变速杆(change leVer)的操作模式。变速杆L被按照图1中所示的操作模式进行操作，该变速杆L通过沿SE所示的选择操作方向进行操作，能够运动到1-2档选择 位置X1、3-4档选择位置X2、以及5-R档选择位置X3中的任一个。
[0031] 另外，通过在1-2档选择位置X1向与选择操作方向SE正交的换档操作方向SH操作变速杆L，能够选择1档位置LOW和2档位置2ND的任一个，通过在3-4档选择位置X2沿换档操作方向SH操作变速杆L，能够选择3档位置3RD和4档位置4TH的任一个，通过在5-R档选择位置X3对变速杆L沿换档操作方向SH进行操作，能够选择5档位置5TH和倒档位置R的任一个。
[0033] 从变速杆L到换档臂4的操作力传递系统由具有长度L1和L2的变速杆L、推拉索2、具有长度L3和L4的换档臂4、以及将它们连接在一起的连接部构成。
[0034] 接下来在图3中表示设有本发明的换档装置的操作力(换档力)传递系统。操作力传递系统10设在变速箱6的内部。操作力传递系统10具有可沿轴向自由移动的1-2档换档拨叉轴12、3-4档换档拨叉轴14和5-R档换档拨叉轴16。
[0035] 在1-2档换档拨叉轴12上形成有三个锁止槽13。通过借助于弹簧18b的作用力使锁止机构18的球18a配合在某一个锁止槽13中，1-2档换档拨叉轴12可被定位在LOW、中立、以及2ND这三个位置上。
[0036] 同样的是，在3-4档换档拨叉轴14上也形成有三个锁止槽15，通过使锁止机构20的球20a配合在某一个锁止槽15中，可将3-4档换档拨叉轴14定位在3RD、中立、以及4TH这三个位置上。
[0037] 另外，在5-R档换档拨叉轴16上形成有两个锁止槽17，通过使锁止机构22的球22a配合在某一个锁止槽17中，可将5-R档换档拨叉轴16定位在5TH和倒档(R)这两个位置上。
[0038] 另外，在1-2档换档拨叉轴12、3-4档换档拨叉轴14和5-R档换档拨叉轴16上，安装有1-2档换档件24、3-4档换档件26和5-R档换档件28。此外，在图3中表示的是各换档件24、26、以及28在垂 直于纸面的方向上重叠配置的状态，所以只表示出了3-4档换档件26。
[0039] 在1-2档换档拨叉轴12上安装有1-2档换档拨叉38，在3-4档换档拨叉轴14上安装有3-4档换档拨叉40，在5-R档换档拨叉轴16上安装有5-R档换档拨叉42。 [0040] 1-2档换档拨叉38与1-2档同步器齿套44卡合，3-4档换档拨叉40与3-4档同步器齿套46卡合，5-R档换档拨叉42与5-R档同步器齿套48卡合。
[0041] 接下来一并参照图4说明换档臂单元30。换档臂单元30由以下部件构成：长度较短的第一换档臂32，其固定在选档轴52上；长度较长的第二换档臂34，其可旋转地安装在选档轴52上，并且与第一换档臂32重叠；和螺旋弹簧36，其以使第二换档臂34与第一换档臂32排列起来的方式施力。
[0042] 螺旋弹簧36相对于第一换档臂32和第二换档臂34如下进行安装。即，第一换档臂32和第二换档臂34分别具有止挡部32a、34a，将螺旋弹簧36的两端部36a、36b弯成大致直角，如图6(A)所示地用螺旋弹簧36的两端部36a、36b夹住第一换档臂32和第二换档臂34的止挡部32a、34a。由此，利用螺旋弹簧36的作用力对第二换档臂34施力以使其与第一换档臂32排列起来。
[0043] 从图3中可以清楚地看到，换档臂单元30的第一换档臂32的前端圆弧部的曲率半径形成为小于第二换档臂34的圆弧部的曲率半径。
[0044] 通过这样将第一换档臂32的前端圆弧部的曲率半径形成得小，能够在同步啮合机构的同步开始之前，使第二换档臂34的圆弧部可靠地抵接于换档件26。 [0045] 50是锁止机构，其由以下部件构成：有底圆筒状的保持筒54；以能够沿保持筒54的轴线方向移动的方式保持在保持筒54中的球56；和对球56向换档臂单元30侧施力的弹簧60。
[0046] 在换档臂单元30上固定着具有三个锁止槽58a、58b、以及58c的板58，通过使球56配合在锁止槽58a、58b或58c中，可将换档臂单元30和3-4档换档拨叉轴14分别保持在3RD、中立、以及4TH的位置上。
[0047] 参照图5，图5是表示3-4档同步啮合机构68的纵截面图。在主轴62上能够旋转地安装有3档驱动齿轮64和4档驱动齿轮66。
[0048] 这些驱动齿轮64、66分别始终与固定安装在未图示的副轴上的3档从动齿轮和4档从动齿轮啮合。在3档驱动齿轮64上一体形成有离合齿轮65，在4档驱动齿轮66上也一体形成有离合齿轮67。
[0049] 3-4档同步啮合机构68包括：与主轴62花键配合的同步器齿毂(synchrohub)70；和与同步器齿毂70的外周花键配合的同步器齿套46。
[0050] 同步啮合机构68还包括配置在同步器齿毂两侧的两个锁环齿轮(摩擦环齿轮)72、76、和两个同步器弹簧74、78。40是与同步器齿套46卡合的3-4档换档拨叉。 [0051] 当在3-4档选择位置X2将变速杆L换档至3档位置3RD 时，3-4档换档拨叉40通过上述的换档装置在图5中向右方移动。
[0052] 由此，同步器齿套46的齿通过同步器弹簧74按压锁环齿轮72，所以锁环齿轮72的底部锥部压靠在3档驱动齿轮64的锥体部64a上，主轴62的旋转通过其摩擦力传递至3档驱动齿轮64，从而开始同步。
[0053] 此外，当同步器齿套46向右方移动、并在按压同步器弹簧74的状态下与锁环齿轮72啮合时，在3档驱动齿轮64的推体部64a产生强大的摩擦力，从而完成同步。 [0054] 同步完成后，同步器齿套46移动到与3档驱动齿轮64成为一体的离合齿轮65，并与离合齿轮65啮合。这样，同步器弹簧74退避到同步器齿套46内的槽中，按压锁环齿轮
72的力消失，所以锁环齿轮72与同步器齿套46一体地旋转，从而完成向3档位置3RD的换档。
72的力消失，所以锁环齿轮72与同步器齿套46一体地旋转，从而完成向3档位置3RD的换档。
[0055] 接下来参照图6(A)～图6(E)说明本发明实施方式的换档装置的作用。首先，在图6(A)所示的中立状态下，换档臂单元30的第二换档臂34插入在换档件26的选择槽26a中，第二换档臂34的圆弧面与换档件26抵接。
[0056] 当在3-4档选择位置X2(参照图1)对变速杆L向3档位置3RD方向进行换档操作时，如图6(B)所示，选档轴52向顺时针方向旋转，换档臂单元30向右方按压换档件26。由于在同步啮合机构同步之前不需 要大的负荷，所以第一换档臂32和第二换档臂34通过弹簧力而变为一体，并整齐排列地动作。
[0057] 当选档轴52进一步向顺时针方向旋转时，同步啮合机构的同步开始，弹簧力小于同步负荷，如图6(C)所示，第一换档臂32的圆弧面抵接于换档件26。
[0058] 在此，使用图2中所示的长度L1～L4如下求出杠杆比R，该杠杆比R是对变速杆L进行换档操作以使换档臂单元30转动时的、从变速杆L到换档臂单元30的杠杆比。 [0059] R＝(L1×L3)/(L2×L4)
[0060] 在上式中，从换档操作开始到完成，只有长度L4可变，其他的L1～L3全部是恒定值，所以杠杆比R在换档操作期间仅依赖于长度L4。
[0061] 当该杠杆比R大时，能够减小变速杆L的操作负荷，驾驶员的负担减轻，但是换档件26的行程(即同步器齿套46的行程)反而减小。当变速杆L的操作负荷相同时，在图6(C)的状态下，按压换档件26的负荷增加。
[0062] 当如图6(B)所示将第二换档臂34和换档件26的抵接部设为34b，如图6(C)所示将第一换档臂32和换档件26的抵接部设为32b时，换档臂单元30的转动轴即选档轴52的轴心、与换档臂单元30和换档件26的抵接部34b、32b之间的长度L4，在同步啮合机构的同步开始时几乎是瞬间变短，从而杠杆比R增大。
[0063] 当同步啮合机构的同步完成时，由于不需要大的负荷，所以通过弹簧力，第二换档臂34回复成与第一换档臂32排列起来，如图6(D)所示，第二换档臂34的圆弧部与换档件26抵接并向右方按压换档件26，从而完成行程。
[0064] 当以时间为横轴、以杠杆比R为纵轴时，杠杆比R如图7所示。在同步啮合机构开始同步之前，由于第二换档臂34与换档件26抵接，所以杠杆比R小，当同步开始时，第一换档臂32几乎是瞬间与换档件26抵接，所以杠杆比R急速增大直至同步完成。当同步完成时，由于第二换档臂34与换档件26抵接，所以杠杆比R再次减小。
[0065] 根据上述实施方式，在换档动作过程中，在需要推力的同步啮合机构的同步时，将杠杆比R取得较大以产生大的换档负荷，在除同步时以外的需要迅速动作的时候则减小杠杆比R，通过能够这样改变杠杆比，在手动变速器中能够降低变速杆的操作负荷，另外在自动化MT中能够缩短换档时间。
[0066] 另外，在同步啮合机构的同步时，弹簧成为缓冲机构，因而还具有缓和对换档臂的冲击负荷和降低声音的效果。此外，通过在同步时使杠杆比最大，能够增大同步负荷，能够缩短同步时间。
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