输出轴减速式双离合器变速机.pdf

本发明在具备分别结合在离合器上的两根输入轴、和中间轴的双离合器式变速机中，防止车辆的高速行驶时等的中间轴的空转，避免变速机内的润滑油的过度搅拌、噪音增大。在本发明的双离合器式变速机中，在一个输入轴(S2)与输出轴(S4)之间设置直连离合器(C3)，并且在中间轴(S3)与输入轴(S4)之间设置将动力的传递切断或连接的中间轴连结离合器(C4)。在经由直连离合器(C3)从输入轴(S2)直接对输出轴(S4)传递动力时，切断中间轴连结离合器(C4)，停止中间轴(S3)的旋转，防止伴随着中间轴(S3)的空转的润滑油的过度的搅拌。此外，通过将中间轴连结离合器(C4)切断，利用两根输入轴与中间轴(S3)之间的齿轮系构成变速级，能够省略一个齿轮系而缩短变速机的长度。

1、  一种变速机，具备：分别结合在离合器上的第1输入轴及第2输入轴；与上述第1输入轴及第2输入轴平行地配置的中间轴；和输出轴，其特征在于，
在上述第1输入轴及第2输入轴与上述中间轴之间，设有构成变速级的多个齿轮系，这些设在上述第1输入轴的齿轮系及设在上述第2输入轴的齿轮系为隔一级的变速级；
在上述中间轴的端部上设有减速并将动力传递给上述输出轴的输出轴减速齿轮系，并且，在上述第2输入轴与上述输出轴之间设有将动力的传递切断或连接的直连离合器；
进而，在上述输出轴减速齿轮系中设有将动力的传递切断或连接的中间轴连结离合器，当上述直连离合器连接时上述中间轴连结离合器切断。

2、  如权利要求1所述的变速机，其特征在于，
上述中间轴连结离合器是具备同步机构的啮合离合器。

3、  如权利要求1或2所述的变速机，其特征在于，
上述第1输入轴是中空的，上述第2输入轴穿过上述第1输入轴的中空部而延长，上述输出轴与上述第1输入轴及上述第2输入轴同心地配置。

4、  如权利要求3所述的变速机，其特征在于，
与上述第1输入轴结合的离合器，同心地配置在与上述第2输入轴结合的离合器的外周部上。

输出轴减速式双离合器变速机
技术领域
本发明涉及车辆的动力传递装置的变速机，更详细地讲，涉及具备两个离合器和连结在各自的离合器上的两根变速机输入轴、在变速级的切换时自动地进行这些离合器的断开及连接的变速机。
背景技术
近年来，为了实现车辆驾驶的容易化并减轻驾驶者的疲劳，开发了各种自动的车辆用动力传递装置。组合了液力变矩器和行星齿轮机构的自动变速机是其代表性的装置，作为所谓的自动档车(AT车)的动力传递装置被广泛地普及。除了自动变速机以外还存在使用与手动档车(MT车)同样的平行轴齿轮机构式变速机、将其与自动操作离合器组合、通过电子控制装置根据车辆的行驶状态自动地切换变速级的动力传递装置。还有代替电子控制装置进行的变速级的切换、通过来自驾驶者操作的变速杆的变速指令切换变速级的装置。
自动变速机的液力变矩器是利用流体的传动装置，是存在动力传递损失、并且行星齿轮机构及控制装置复杂且昂贵的装置。在平行轴齿轮机构式变速机中，由于没有夹装液力变矩器所带来的传递损失，所以使用它的自动的动力传递装置与自动变速机相比在车辆的燃料经济性的方面较好，变速机构的结构及控制与自动变速机相比简单且可靠性高。
另一方面，在使用平行轴齿轮机构式变速机的自动的变速装置中，存在变速时的变速冲击比自动变速机大的倾向。在平行轴齿轮机构式变速机中，在平行配置的主轴与副轴上设有多个齿轮系和啮合离合器，使啮合离合器的变速套筒啮合在齿轮系的一个上，将发动机动力传递给输出轴。当切换变速级时，使啮合的变速衬套脱离后，为了同步而一边使同步机构动作一边进行与新的齿轮系的啮合，但在此时，发动机与变速机之间的离合器被切断，发动机动力的传递被短时间断开。相对于此，在夹装有液力变矩器的自动变速机中，即使在变速时，实际上动力传递也没有被断开，所以变速冲击较小，能够进行平滑的变速。
在平行轴齿轮机构式变速机中，为了在变速时也继续动力传递并防止冲击，已知有具备两个离合器和连结在各自的离合器上的两根变速机输入轴的称作双离合器式变速机(或成对离合器式变速机)的变速机，作为一例，在日本特开平8-320054号公报中公开。在双离合器式变速机中，如图5所示、配置有呈双层管构造的第1输入轴S1和第2输入轴S2，第2输入轴S2贯通中空的第1输入轴S1而向后方延长。在变速机的前方，设有以同心状配置在内侧和外周侧的第1离合器C1及第2离合器C2，各个离合器的输入侧连接在发动机输出轴上。这些离合器在该例中是湿式多板离合器，第1离合器C1的输出轴与中空的第1输入轴S1一体地连结，第2离合器C2的输出轴与第2输入轴S2一体地连结。也可以不将两个离合器以同心状配置而沿轴向排列配置，也可以代替湿式多板离合器而使用干式单板离合器。
在双离合器式变速机中，与第1输入轴S1及第2输入轴S2平行地设置有中间轴(副轴)S3，并且在变速机的后方配置有与车辆的推进轴(传动轴)连接的变速机的输出轴S4。固接在中间轴S3的后端上的齿轮与固定在输出轴S4上的齿轮啮合而形成输出轴减速齿轮系RG，在变速时，来自第1输入轴S1或第2输入轴S2的发动机动力经由中间轴S3被传递给输出轴S4。通过输出轴减速齿轮系RG，使输出轴S4的转速比中间轴S3的转速低，该变速机为所谓的输出减少形式的变速机。
为了进行变速，具有不同的减速比的多个齿轮系被配置在第1输入轴S1及第2输入轴S2与中间轴S3之间。该例的变速机具备前进6级和后退级，在中空的第1输入轴S1上，配置有作为偶数级的2速级齿轮系G2、4速级齿轮系G4、以及6速级齿轮系G6的固定齿轮，另一方面，在第2输入轴S2上，配置有作为奇数级的1速级齿轮系G1及3速级齿轮系G3、和后退级齿轮系GRV的固定齿轮，这些固定齿轮与游嵌、即可旋转地嵌入在中间轴S3上的对应的游嵌齿轮啮合。这样，在双离合器式变速机的各输入轴上，配置有隔一个的变速级的齿轮系。
在第2输入轴S2的后端上，作为变速机的5速级而配置有与输出轴S4直接连结的啮合离合器式的直连离合器C3，因而，6速级成为使输出轴比输入轴增速的所谓超速档(over top)的变速级。游嵌在中间轴S3上的各齿轮具有一体地形成的“狗齿”(齿轮花键)，并且在中间轴S3上，配置有2速级-4速级切换装置X1、6速级-3速级切换装置X2、以及1速级-后退级切换装置X3。这些切换装置构成为在平行轴齿轮机构式变速机中一般使用的、具备变速套筒和同步机构等的图3所示那样的啮合离合器。
在这样的双离合器式变速机中，例如在车辆以2速级行驶的状态下，第1离合器C1被连接而第2离合器C2被切断，2速级-4速级切换装置X1啮合在2速级齿轮系G2上，其他切换装置处于中立位置。发动机动力从结合在第1离合器C1上的第1输入轴S1经由2速级齿轮系G2驱动中间轴S3，再经由后端的输出轴减速齿轮系RG驱动输出轴S4。当从2速变速为3速时，将第1离合器C1切断，使2速级-4速级切换装置X1的啮合脱离而成为中立状态，并且将6速级-3速级切换装置X2啮合在3速级齿轮系G3上，连接第2离合器C2。如果变速结束，则发动机动力从第2输入轴S2经由3速级齿轮系G3传动给中间轴S3，经由输出轴减速齿轮系RG驱动输出轴S4。
在双离合器式变速机中，配置有分别与离合器结合的第1输入轴S1及第2输入轴S2，这些输入轴能够相互独立地旋转。因此，在从2速级向3速级的变速时，能够在第1离合器C1的切断及2速级-4速级切换装置X1的啮合断开之前将6速级-3速级切换装置X2啮合在3速级齿轮系G3上。这样，只要在预先将6速级-3速级切换装置X2啮合在3速的变速级上之后，一边将第1离合器C1切断一边连接第2离合器C2，就不会实质上断开发动机的动力传递、切换变速级，能够实现没有变速冲击的切换。此外，在将切换装置啮合在3速级齿轮系G3上时使同步机构动作，但由于用来同步的时间富余较多，所以与通常的平行轴齿轮机构式变速机中的同步机构相比，能够减小作用在同步机构上的摩擦力等负荷。
如果使双离合器式变速机为输出减少形式，则通过中间轴的后端的输出轴减速齿轮系将输出轴减速，传递转矩增大，所以能够减小中间轴的轴转矩并减小其轴径及齿轮的厚度(轴向长度)，变速机变得轻量而紧凑。但是，由于中间轴总是以比输出轴增速的转速旋转，所以在输出轴的转速上升的车辆的高速行驶时，中间轴的转速达到相当高的转速。在变速机的壳体内部被供给润滑油，变速机的中间轴及齿轮等在浸渍于积存在壳体底部的润滑油中的状态下旋转，一边搅拌润滑油一边使润滑油飞溅到变速机的内部部件上。所以，如果中间轴以高速旋转，则润滑油被激烈地搅拌，润滑油的温度上升，并且随着润滑油的搅拌，作用在中间轴上的流体阻力增加，导致变速机的动力传递损失的增大。
发明内容
本发明的目的是防止高速行驶时双离合器式变速机的中间轴的高速旋转并解决上述问题。
鉴于上述目的，本发明在具备两根输入轴的双离合器式变速机中，通过设置将中间轴与输出轴之间的连结切断或连接的离合器，在所谓的直连级中能够将中间轴的旋转停止。即，本发明如技术方案1所述，
是一种变速机，具备：分别结合在离合器上的第1输入轴及第2输入轴；与上述第1输入轴及第2输入轴平行地配置的中间轴；和输出轴，其特征在于，
在上述第1输入轴及第2输入轴与上述中间轴之间，设有构成变速级的多个齿轮系，这些设在上述第1输入轴的齿轮系及设在上述第2输入轴的齿轮系为隔一级的变速级；
在上述中间轴的端部上设有减速并将动力传递给上述输出轴的输出轴减速齿轮系，并且，在上述第2输入轴与上述输出轴之间设有将动力的传递切断或连接的直连离合器；
进而，在上述输出轴减速齿轮系中设有将动力的传递切断或连接的中间轴连结离合器，当上述直连离合器连接时上述中间轴连结离合器切断。
在本发明的双离合器式变速机中，在设置于中间轴的端部上、一边减速一边将中间轴与输出轴之间连结的输出轴减速齿轮系中，设有将该连结切断或连接的中间轴连结离合器，在连结第2输入轴和输出轴的直连离合器被连接时，中间轴连接离合器被切断。即，在车辆的高速行驶时等，连结直连离合器并不经由中间轴而从第2输入轴直接对输出轴进行动力传递时，中间轴停止旋转，不会在由输出轴增速的状态下空转。因而，能够防止润滑油的激烈的搅拌，防止其温度上升及变速机的传递损失的增加，进而能够防止伴随着中间轴的高速旋转的噪音发生。
特别是，双离合器式变速机具有双层管构造的两根输入轴，在每一个输入轴上串联地配置有奇数级和偶数级的齿轮系。因此，构造复杂且有中间轴变长的倾向，起因于中间轴的高速空转的润滑油的过度的搅拌、动力传递损失等更加成为问题。此外，在车辆的动力传递系统中，为了减轻施加在变速机的齿轮及轴承等上的负荷，一般将最终减速机(末端齿轮)等设计为，使得使用从输入轴直接将动力传递给输出轴的所谓直连级的频率最大。由此，在直连级中防止中间轴的空转的本发明在实用方面的有效性很大。
如果将中间轴连结离合器切断，则中间轴与输出轴分开，所以能够从第1输入轴利用中间轴将动力传递给第2输入轴，并能够通过直连离合器从第2输入轴将动力传递给输出轴。此时，通过适当选择配置在中间轴与两个输入轴之间的多个齿轮系进行动力传递，能够得到设定为希望的变速比的一个变速级。如果这样，则能够省略作为变速级的齿轮系的一个，与沿轴向以串联状态配置有对应于变速机的变速级的数量的齿轮系的以往的双离合器式变速机相比，能够缩短变速机的轴向的长度。并且，输入轴及中间轴的长度、还有轴承间的距离也能够缩短，所以轴的弯曲刚性增大。
如技术方案2所示，可以使上述中间轴连结离合器为具备同步机构的啮合离合器。作为将第2输入轴连结在输出轴上的直连离合器及设置在输出轴减速齿轮系中的中间轴连结离合器，也可以使用湿式多板离合器等摩擦离合器，但在设为具备同步机构的啮合离合器的情况下，能够实现动力传递平滑且可靠的切断及连接，操作装置的结构也变得简单。
此外，如技术方案3所述，可以是，上述第1输入轴是中空的，上述第2输入轴穿过上述第1输入轴的中空部而延长，并且，上述输出轴与上述第1输入轴及上述第2输入轴同心地配置。如果采用这样的结构，则双离合器式变速机的构造变得紧凑，特别是能够缩短宽度方向的尺寸。在此情况下，如技术方案4所述，如果将与第1输入轴结合的离合器同心地配置在与第2输入轴结合的离合器的外周部上，则包括各自的输入轴的离合器，能够实现构造的紧凑化。
附图说明
图1是本发明的双离合器式变速机的整体的概略图。
图2是本发明的双离合器式变速机的输出轴减速齿轮系的附近的详细图。
图3是变速级切换装置的详细图。
图4是表示本发明的双离合器式变速机的6速级的动作状态的图。
图5是以往的双离合器式变速机的整体的概略图。
具体实施方式
以下，通过附图对本发明的双离合器式变速机进行说明。在图1中表示本发明的双离合器式变速机的整体的概略图，在图2中表示放置了本发明的中间轴连结离合器的输出轴减速齿轮系的附近的详细图。图3是变速级切换装置的详细图。在这些图中，对于与表示以往的双离合器式变速机的图5的部件等对应的部分赋予相同的标号。
本发明的双离合器式变速机的基本的构造及动作与参照图5说明的以往的输出减少形式的双离合器式变速机没有变化。即，如图1所示，具备以同心状配置的第1离合器C1及第2离合器C2，第1离合器C1与中空的第1输入轴S1结合，第2离合器C2与贯通第1输入轴S1向后方延伸的第2输入轴S2结合。与两根输入轴平行地设置有中间轴S3，并且在变速机的后方配置有与车辆的推进轴连接的变速机的输出轴S4。并且，在第1输入轴S1及第2输入轴S2与中间轴S3之间，配置有具有不同减速比的变速用的多个齿轮系，在第2输入轴S2的后端上设有与输出轴S4直接连结的直连离合器C3。在中间轴S3的后端上，设置有一边减速一边从中间轴S3向输出轴S4传递动力的输出轴减速齿轮系RG。
在本发明的双离合器式变速机中，在设置于中间轴S3的后端的输出轴减速齿轮系RG上设有中间轴连结离合器C4，将中间轴S3与输出轴S4可断开或连接地连结。基于图2对该中间轴连结离合器C4进行说明。
输出轴减速齿轮系的小齿轮RG1游嵌在中间轴S3上，与通过花键嵌合而固接在输出轴S4上的大齿轮RG2啮合。在小齿轮RG1上，被压入而一体地结合着在外周上形成有狗齿(齿轮花键)11的部件。在图2中，在小齿轮RG1的右方，离合器轮轴12通过花键嵌合固接在中间轴S3上，在离合器轮轴12的外周上，沿轴向滑动地嵌入有具备与狗齿11啮合的花键13的滑动套筒14。此外，在狗齿11与滑动套筒14之间配置有同步环15，其构成一般在变速机中使用的带有同步机构的啮合离合器。在该例中，将小齿轮RG1游嵌在中间轴S3上而设置啮合离合器，但也可以将输出轴S4的大齿轮RG2作为游嵌齿轮构成啮合离合器。
当滑动套筒14处于图中的位置时，狗齿11与滑动套筒14的花键13的啮合脱离，小齿轮RG1在中间轴S3上空转，所以中间轴S3与输出轴S4被切断。如果使滑动套筒14通过嵌入在其外周槽中的未图示的叉向左方移动，则花键13与狗齿11啮合，使小齿轮RG1与中间轴S3一体化，能够进行基于输出轴减速齿轮系RG的动力的传递。滑动套筒14向左方的移动如作为变速机的同步机构而周知的那样，中间轴S3与小齿轮RG1的旋转被同步环15阻止直到同步。另外，设置在第2输入轴S2与输出轴S4之间的直连离合器C3也是与中间轴连结离合器C4同样的构造，为进行同样的动作的啮合离合器。
此外，在该实施例的双离合器式变速机中，在中空的第1输入轴S1上安装有作为偶数级的2速级齿轮系G2、4速级齿轮系G4的固定齿轮，但与图5所示的以往的结构不同，没有安装6速级齿轮系的齿轮。在第2输入轴S2上，固定有作为奇数级的1速级齿轮系G1及3速级齿轮系G3的齿轮、和后退级的齿轮系GRV。这些齿轮与游嵌在中间轴S3上的对应的齿轮啮合，形成各个的变速级的齿轮系。游嵌在中间轴S3上的各齿轮具有一体形成的狗齿，并且在中间轴S3上，配置有2速级-4速级切换装置X1、1速级-3速级切换装置X4以及后退级连结离合器C5。图5的以往的双离合器式变速机具备3个切换装置，相对于此，在本实施例中，1个切换装置替换为后退级连结离合器C5，相应地简化了构造。
变速级的切换装置是在平行轴齿轮机构式变速机中一般使用的啮合离合器式的切换装置，对于其构造，通过作为2速级-4速级切换装置X1的详细图的图3进行说明。
在中空的第1输入轴S1上，一体加工有2速级齿轮系G2的固定齿轮21和4速级齿轮系G4的固定齿轮41，分别啮合在2速级的游嵌齿轮22和4速级的游嵌齿轮42上。两个游嵌齿轮具有一体安装的狗齿23、43，在它们之间，离合器轮轴24被固接在中间轴S3上。在离合器轮轴24的外周上，沿轴向可滑动地嵌入有具备与狗齿23、43啮合的花键25的变速套筒26，在狗齿23、43与变速套筒26之间分别配置有同步环27、47。这样的结构基本上与上述中间轴连结离合器C4相同，使变速套筒26滑动而将第1输入轴S1与中间轴S3之间的动力传递切断没有变化，并且连接时进行同步环的同步作用这一点也没有变化。但是，变速套筒26为了切换变速级而能够从图示的中立位置向左右的两方向滑动，在中立位置动力传递被切断，如果移动到左边则进行2速级齿轮系G2的动力传递如果移动到右边则进行4速级齿轮系G4的动力传递。
接着，参照图4，对本发明的双离合器式变速机的动作进行说明。图4是表示作为超速档的6速级的本发明的双离合器式变速机的动力传递状态的图。
当车辆以1速级至4速级行驶时，输出轴减速齿轮系RG的中间轴连结离合器C4被连接，发动机的动力经由中间轴S3从输出轴减速齿轮系RG被传递给输出轴S4。例如在以2速级行驶的状态下，第1离合器C1被连接，第2离合器C2被切断，2速级-4速级切换装置X1啮合在2速级齿轮系G2上，发动机动力从第1输入轴S1经由2速级齿轮系G2驱动中间轴S3，再经由输出轴减速齿轮系RG驱动输出轴S4。当从2速级变速为3速级时，将第1离合器C1切断，使2速级-4速级切换装置X1的啮合断开而成为中立状态，并且使1速级-3速级切换装置X4啮合在3速级齿轮系G3上，将第2离合器C2连接。也可以在将第1离合器C1切断之前的时刻使1速级-3速级切换装置X4预先啮合在3速级齿轮系G3上。如果变速结束，则发动机动力从第2输入轴S2经由3速级齿轮系G3被传递给中间轴S3。
这样，连接中间轴连结离合器C4的1速级至4速级的变速机的状态及变速时的操作与图5的以往的双离合器式变速机的动作相同，通过本发明的结构，也能够实现发动机的动力传递实质上不会被断开的变速级的切换，并且，能够达到能够减小作用在同步机构上的摩擦力等的负荷的效果。
在本发明的双离合器式变速机中，在作为直连级的5速中，连接直连离合器C3的同时切断输出轴减速齿轮系RG的中间轴连结离合器C4。发动机动力从第2离合器C2传递给第2输入轴S2，经由直连离合器C3直接传递给输出轴S4。在5速级的行驶时，车辆的速度较大，与此对应，输出轴S4的转速也升高，但此时，在本发明的结构中中间轴连结离合器C4被切断，所以不会引起中间轴S3空转。因而，能够避免随着中间轴S3的高速旋转变速机内的润滑油被过度搅拌的状况，能够防止润滑油的温度上升及动力传递效率的降低。此外，还能够避免起因于中间轴S3的高速空转的噪音增大。
参照图4说明该实施例的双离合器式变速机的6速级的动作。在6速级中，连接直连离合器C3，将第2输入轴S2连结在输出轴S4上，将中间轴连结离合器C4切断，使中间轴S3能够与输出轴S4独立地旋转。并且，使2速级-4速级切换装置X1啮合在4速级齿轮系G4上，使1速级-3速级切换装置X4啮合在3速级齿轮系G3上，并且连接变速机前方的第1离合器C1而将第2离合器C2切断。
发动机动力经由第1离合器C1驱动第1输入轴S1，通过4速级齿轮系G4驱动中间轴S3。进而，中间轴S3的旋转通过3速级齿轮系G3被传递给第2输入轴S2，经由直连离合器C3被传递给输出轴S4。由于3速级的减速比设定得比4速级的减速比大，所以在通过该传递路径传递旋转时，第2输入轴S2的转速变得比第1输入轴S1的转速大，能够得到作为超速级的6速级的速度比。此外，由于此时的中间轴S3的转速与如图5那样经由6速级的齿轮系驱动的情况相比大幅地降低，所以能够抑制润滑油的过度的搅拌。
工业实用性
如以上详细叙述，本发明在具备两根输入轴和直连离合器、将动力经由中间轴传递给输出轴的双离合器式变速机中，设置将中间轴与输出轴的连结切断或连接的中间轴连结离合器，在由直连离合器驱动输出轴时将中间轴断开。因而，本发明能够作为动力传递装置的变速机用于各种车辆中。
上述实施例的变速机是在输入轴的后方以同心状配置输出轴的结构，但本发明也能够应用到将输出轴与输入轴及中间轴平行地设置的变速机中。此外，显然可以进行代替啮合式离合器而采用湿式多板离合器等的摩擦离合器作为中间轴连结离合器、或者使利用中间轴与两根输入轴而构成的变速级为6速级以外的结构等、对实施例进行各种变更。