[发明专利]传动部件选择

说明书

技术领域

本发明涉及用于传动(drive)部件(例如，齿轮)选择的装置及方法，且涉及结合了等同物的系统。

背景技术

在许多装置中，一个或多个传动部件可为可选择的，以驱动或加强装备的使用和效率。或许最常见的示例是变速箱，在其中根据由发动机在此时所做的功来选择挡。

对于多传动比(ratio)变速箱，当在车辆中使用时，传动比之间的快速换挡(shifting)是高度期望的，以最大限度地缩短在发动机或其它功率源未连接到轮上且不能输送有用功时的时间。因此，快速换挡改善了车辆性能，且特别地改善了车辆加速度。许多不同形式的换挡机构在车辆应用中使用。例如，在驾驶员使用手柄(lever)或变速杆(gear stick)来选择齿轮的情况下，手动变速箱通常使用“同步啮合(synchromesh)”接合。此类型的机构使用在各个齿轮选择器毂中的复杂的圆锥制动器或其它摩擦制动器机构，以在允许所谓的爪形离合器(dog clutch)的接合之前使变速箱轴的速度与待选择的齿轮同步。如技术人员将认识到的那样，“爪形离合器”是通过干涉(interference)(而不是诸如通过摩擦)来联接两个旋转构件的类型的离合器。此过程首先需要通过使用离合器(通常也由驾驶员操作)来将发动机与变速箱断开。

此类型的变速箱具有与备选自动变速器相比相对简单的优点，这将在下文中更详细描述。手动变速箱也为相比地更有效率的，具有较低的摩擦损失且没有寄生(parasitic)功率损失。然而，由于必须一个接着一个完成的大量操作，换挡时间是相对低的。换挡时间还取决于驾驶员的技术。然而，此类变速箱继续为对于轻型车辆最常使用的。

自动变速箱也在许多车辆中使用。此类自动变速箱常包含多个周转齿轮级，带有通过使用大体上由液压压力操作的多片离合器(其中片通过摩擦来联接)来链接或锁定机构的各种元件来选择的各种传动比。典型地，为了允许启动并且为了协助换挡，发动机经由转矩变换器来连接到变速箱上，转矩变换器是填充流体的转矩增加滑移(multiplying slipping)机构。

此类型的变速箱可实现快速换挡。然而，假设(i)转矩变换器中相对高的功率损失、(ii)多片离合器中的摩擦损失以及(iii)来自液压控制系统的寄生功率损失，则它们具有相对低的效率。此类型的变速箱还趋于比手动变速箱更重且更昂贵。自动变速箱通常在较大且豪华的客车中使用，也在包括巴士的一些重型车辆中使用。

对于高性能道路车(特别是较重的高功率车辆)中的快速换挡，有时使用双离合器变速箱。这些变速箱具有在分离的轴上且由两个离合器中的一个来接合的中间齿轮。对于快速换挡，下一个齿轮被预先接合，且换挡通过交换(swapping)离合器来完成。通过离合器操作的仔细定时，可实现非常快速的换挡。然而，由于所需的额外的离合器和轴，这些变速箱是重且昂贵的，并且这些变速箱还需要复杂的控制系统来操作离合器并且来选取和预先选择齿轮。出于此原因，它们目前仅在昂贵的高性能运动车中使用。

在赛车中，快速换挡通过使用“滑动啮合(crash)”变速箱中的爪形离合器布置来实现。在滑动啮合变速箱中，使用了大的角度反冲(backlash)来允许爪形离合器以相对大的速度差来接合，因此降低了同步的必要。操作此类型的变速箱需要复杂的控制系统或熟练的驾驶员。加档(up shifting)可在不使用离合器的情况下完成，但减档(down shifting)常需要双重离合器分离和“脚后跟和脚趾头(heel and toe)”驾驶技术。滑动啮合变速箱在摩托车上常见，但在道路行驶车上并不常用，因为同步啮合已变为优选的选项。

大致即时的换挡可使用换挡机构来执行，该换挡机构在传动从前一个齿轮断开连接之前使用爪形离合器的形状来选取下一个齿轮中的传动。此类型的变速箱在WO01/29440A1和WO2004/099654中描述。用于变速器(transmission)的选择器先前在GB1404385中描述，其通过类似原理来操作。这些文献通过引用来并入本文中。

在WO2004/099654中，可看到的是齿轮背对背地成对安装，带有放置在对之间的选择器毂组件。各个齿轮通过使变化毂中的一个朝所需要的齿轮滑动来接合到主轴上，变化毂中的一个然后将该齿轮通过齿轮的一侧上的爪的布置来联接到轴上。为了变挡，向前传动的爪顺序地与反向传动的爪接合，且将向前传动的爪从之前选择的齿轮承载的构件承载反向传动的爪来用于选定的齿轮。因此，此布局需要各种爪构件来在复杂的变化毂组件中彼此重叠。