车辆用变速装置的制作方法

1.本发明涉及一种车辆用变速装置。


背景技术：

2.专利文献1中记载有作为车辆的动力源而具有发动机以及电动机的串联方式的混合动力车辆。发动机的输出经由具有低速齿轮挡和高速齿轮挡的2挡变速的变速器而传递至车辆驱动轴。
3.专利文献1：日本特开2017-222197号公报


技术实现要素：

4.然而，在上述现有技术中，选择性地将相互独立的2个爪形离合器接合而对2个齿轮挡进行切换，因此在致动器进行了误动作的情况下，有可能因两个爪形离合器同时接合而产生意料之外的互锁，导致车辆的动作骤变。
5.本发明的目的在于提供能够抑制意料之外的互锁的产生的车辆用变速装置。
6.在本发明中，具有干涉部件，在第1离合器套筒和第2离合器套筒的一者处于接合位置时，该干涉部件实施干涉而使得另一者无法移动至接合位置。
7.发明的效果
8.因而，在本发明中，能够抑制意料之外的互锁的产生。
附图说明
9.图1是表示实施方式1的车辆的驱动系统的概略图。
10.图2是从轴向观察实施方式1的各齿轮的示意图。
11.图3是从与轴正交方向观察实施方式1的发动机用变速机构11的概略图。
12.图4是从轴向观察实施方式1的高速齿轮用离合器套筒14b以及低速齿轮用离合器套筒15b的概略图。
13.图5是将发动机用变速机构11从低速齿轮挡向高速齿轮挡切换时的中间轴(counter shaft)差速旋转、输入轴差速旋转以及两个大径凸缘部间距的时序图。
14.图6是发动机用变速机构11的低速齿轮挡的概略图。
15.图7是发动机用变速机构11的高速齿轮挡的概略图。
16.标号的说明
17.1b
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输入轴(第1轴)
18.12a1
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驱动齿轮(第1齿轮)
19.12a2
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被动齿轮(第2齿轮)
20.12a3
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爪形齿轮(第1爪形齿轮)
21.12b
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中间轴(第2轴)
22.13a1
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驱动齿轮(第3齿轮)
23.13a2
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被动齿轮(第4齿轮)
24.13a3
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爪形齿轮(第2爪形齿轮)
25.14b
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高速齿轮用离合器套筒(第1离合器套筒)
26.14d
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大径凸缘部(干涉部件、第1凸缘部)
27.15b
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低速齿轮用离合器套筒(第2离合器套筒)
28.15d
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大径凸缘部(干涉部件、第2凸缘部)
29.16
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高速齿轮用换挡致动器(第1致动器)
30.17
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低速齿轮用换挡致动器(第2致动器)
31.18
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等待弹簧(第1挠曲弹簧)
32.19
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等待弹簧(第2挠曲弹簧)
具体实施方式
33.[实施方式1]
[0034]
图1是表示实施方式1的车辆的驱动系统的概略图。
[0035]
实施方式1的车辆是能够对串联方式和并联方式进行切换而行驶的混合动力车辆。车辆具有发动机1、发电用电机2、行驶用电机3、齿轮箱4、驱动轴5以及驱动轮6。齿轮箱4在壳体的内部收容有多个齿轮系(发电用电机齿轮系7、行驶用电机减速机构9、差速器10以及发动机用变速机构11)。
[0036]
发动机1的曲轴1a与收容于齿轮箱4的输入轴(第1轴)1b一体设置。输入轴1b经由发电用电机齿轮系7而与发电用电机2的电机轴2a连接。发电用电机齿轮系7具有相互啮合的2个齿轮7a、7b。驱动齿轮7a固定于旋转轴7c，与固定于输入轴1b的驱动齿轮(第3齿轮)13a1啮合。被动齿轮7b固定于电机轴2a。
[0037]
行驶用电机3的电机轴3a能够经由收容于齿轮箱4的电机行驶用离合器8而与行驶用电机减速机构9的驱动齿轮9a1连结。电机行驶用离合器8是根据旋转同步状态下的啮合冲程而接合的爪形离合器。电机行驶用离合器8具有轮毂8a以及电机用离合器套筒8b。轮毂8a固定于电机轴3a。电机用离合器套筒8b以无法相对旋转且能够沿电机轴3a的轴线方向(下面称为轴向)滑动的方式与轮毂8a结合。在电机用离合器套筒8b的径向内侧设置有能够与固定于驱动齿轮9a1的爪形齿轮9a3的爪形齿(未图示)啮合的花键齿(未图示)。在电机行驶用离合器套筒8b处于左侧接合位置(left)时，电机用离合器套筒8b的花键齿和爪形齿轮9a3的爪形齿啮合而将电机轴3a和行驶用电机减速机构9的驱动齿轮9a1连结。另一方面，在电机行驶用离合器套筒8b处于右侧断开位置(right)时，电机用离合器套筒8b的花键齿和爪形齿轮9a3的爪形齿的啮合解除而将电机轴3a和驱动齿轮9a1的连结断开。
[0038]
行驶用电机减速机构9具有行驶用电机齿轮系9a以及行驶用电机最终减速齿轮9b。行驶用电机齿轮系9a具有相互啮合的2个齿轮9a1、9a2。驱动齿轮9a1是以能够旋转的方式支撑于电机轴3a上的怠速齿轮。被动齿轮9a2固定于旋转轴9c。行驶用电机最终减速齿轮9b固定于旋转轴9c。行驶用电机最终减速齿轮9b与差速器10的环形齿轮10a啮合。除了环形齿轮10a以外，差速器10还具有在内部具有动作机构部(未图示)的差速箱10b。动作机构部的左右侧齿轮与左右的驱动轴5连结。左右的驱动轴5与驱动轮6连结。
[0039]
发动机用变速机构11是能够对低速齿轮挡和高速齿轮挡进行切换的车辆用变速
装置，具有高速齿轮用齿轮系12、低速齿轮用齿轮系13、高速齿轮用离合器14以及低速齿轮用离合器15。
[0040]
高速齿轮用齿轮系12具有相互啮合的2个齿轮12a1、12a2。驱动齿轮(第1齿轮)12a1是以能够旋转的方式支撑于输入轴1b上的怠速齿轮。驱动齿轮12a1能够经由高速齿轮用离合器14而与输入轴1b连结。被动齿轮(第2齿轮)12a2固定于中间轴(第2轴)12b，与差速器10的环形齿轮10a啮合。即，被动齿轮12a2兼用作最终减速装置的减速小齿轮(发动机最终减速齿轮)。
[0041]
低速齿轮用齿轮系13具有相互啮合的2个齿轮13a1、13a2。被动齿轮(第4齿轮)13a2是以能够旋转的方式支撑于中间轴12b上的怠速齿轮。被动齿轮13a2能够经由低速齿轮用离合器15而与中间轴12b连结。低速齿轮用齿轮系13的变速比大于高速齿轮用齿轮系12的变速比。
[0042]
高速齿轮用离合器14是根据旋转同步状态下的啮合冲程而接合的爪形离合器。高速齿轮用离合器14具有轮毂14a以及高速齿轮用离合器套筒(第1离合器套筒)14b。轮毂14a固定于输入轴1b。高速齿轮用离合器套筒14b以无法相对旋转且能够沿轴向滑动的方式与轮毂14a结合。在高速齿轮用离合器套筒14b的径向内侧设置有能够与固定于驱动齿轮12a1的爪形齿轮(第1爪形齿轮)12a3的爪形齿(未图示)啮合的花键齿(未图示)。在高速齿轮用离合器14的高速齿轮用离合器套筒14b处于左侧接合位置(left)时，高速齿轮用离合器套筒14b的花键齿和爪形齿轮12a3的爪形齿啮合而将驱动齿轮12a1和输入轴1b连结。另一方面，在高速齿轮用离合器套筒14b处于右侧断开位置(right)时，高速齿轮用离合器套筒14b的花键齿和爪形齿轮12a3的爪形齿的啮合被解除而将驱动齿轮12a1和输入轴1b的连结断开。
[0043]
低速齿轮用离合器15是根据旋转同步状态下的啮合冲程而接合的爪形离合器。低速齿轮用离合器15具有轮毂15a以及低速齿轮用离合器套筒(第2离合器套筒)15b。轮毂15a固定于中间轴12b。低速齿轮用离合器套筒15b以无法相对旋转且能够沿轴向滑动的方式与轮毂15a结合。在低速齿轮用离合器套筒15b的径向内侧设置有能够与固定于被动齿轮13a2的爪形齿轮(第2爪形齿轮)13a3的爪形齿(未图示)啮合的花键齿(未图示)。在低速齿轮用离合器15的低速齿轮用离合器套筒15b处于右侧接合位置(right)时，低速齿轮用离合器套筒15b的花键齿和爪形齿轮13a3的爪形齿啮合而将被动齿轮13a2和中间轴12b连结。另一方面，在低速齿轮用离合器套筒15b处于左侧断开位置(left)时，低速齿轮用离合器套筒15b的花键齿和爪形齿轮13a3的爪形齿的啮合被解除而将被动齿轮13a2和中间轴12b的连结断开。
[0044]
这里，设定沿与曲轴1a的轴线方向正交的方向延伸的3个平面p1、p2、p3。各平面p1、p2、p3相互平行，第1平面p1位于右侧，第2平面p2位于左侧，第3平面p3位于第1平面p1与第2平面p2之间。
[0045]
在第1平面p1上配置有发电用电机齿轮系7、低速齿轮挡用齿轮系13以及行驶用电机减速机构9。另外，在第2平面p2上配置有高速齿轮挡用齿轮系12以及差速器10。在第3平面p3上配置有高速用离合器14、低速用离合器15以及电机行驶用离合器8(的各套筒)。
[0046]
实施方式1的车辆进行如下基于串联混合动力模式的行驶，即，将电机行驶用离合器8接合，另一方面，将高速齿轮用离合器14以及低速齿轮用离合器15一起断开，由此仅利
用行驶用电机3作为行驶用的动力源，使用发动机1作为发电用的动力源。另外，进行如下基于发动机直接连结模式的行驶，即，将电机行驶用离合器8断开，另一方面，选择性地将高速齿轮用离合器14和低速齿轮用离合器15的一者接合，由此仅利用发动机1作为行驶用的动力源。发动机用变速机构11通过高速齿轮用离合器14的接合而变为高速齿轮挡，通过低速齿轮用离合器15的接合而变为低速齿轮挡。
[0047]
此外，实施方式1的车辆在将高速齿轮用离合器14以及低速齿轮用离合器15中的一者接合的状态下将电机行驶用离合器8接合，由此还能够实现基于并联混合动力模式的行驶。
[0048]
图2是从轴向观察实施方式1的各齿轮的示意图。
[0049]
关于各齿轮的旋转轴，从车辆前方侧按照电机轴2a、旋转轴7c、输入轴1b、中间轴12b、电机轴3a、旋转轴9c、驱动轴5的顺序排列。发动机用变速机构11的高速齿轮用齿轮系12以及低速齿轮用齿轮系13在车辆前后方向上配置于发电用电机齿轮系7与环形齿轮10a之间。行驶用电机齿轮系9a配置于环形齿轮10a的铅直方向上方。
[0050]
被动齿轮7b、环形齿轮10a、被动齿轮12a2以及被动齿轮13a2的铅直方向最下端位于比贮存于齿轮箱4的铅直方向下部的润滑油的液面ol更靠下方的位置。液面ol设定为使得被动齿轮7b、环形齿轮10a、被动齿轮12a2以及被动齿轮13a2的铅直方向下部始终浸渍其中的高度。驱动齿轮7a、驱动齿轮9a1、被动齿轮9a2、行驶用电机最终减速齿轮9b、驱动齿轮12a1以及驱动齿轮13a1由通过被动齿轮7b、环形齿轮10a、被动齿轮12a2以及被动齿轮13a2的旋转向铅直方向上方扬起的润滑油进行润滑。
[0051]
图3是从与轴正交方向观察实施方式1的发动机用变速机构11的概略图，图4是从轴向观察实施方式1的高速齿轮用离合器套筒14b以及低速齿轮用离合器套筒15b的概略图。
[0052]
高速齿轮用离合器套筒14b具有2个凸缘部14c、14d以及换挡叉槽14e。2个凸缘部14c、14d设置于轴向两端。在轴向上，接近驱动齿轮13a1一侧的大径凸缘部(第1凸缘部)14d设定为直径大于接近驱动齿轮12a1一侧的小径凸缘部14c的直径。换挡叉槽14e在轴向上位于2个凸缘部14c、14d之间。换挡叉槽14e设定为直径小于小径凸缘部14c的直径。
[0053]
高速齿轮用离合器套筒14b由高速齿轮用换挡致动器(第1致动器)16施加推力，在从图3所示的右侧断开位置至使得小径凸缘部14c形成为与驱动齿轮12a1抵接的状态的左侧接合位置为止的区域沿轴向移动。高速齿轮用换挡致动器16具有换挡杆16a以及换挡叉16b。换挡杆16a是沿轴向延伸的杆状体，根据来自附图外的控制器的指令而沿轴向移动。换挡叉16b从换挡杆16a以两岔状凸出，与高速齿轮用离合器套筒14b的换挡叉槽14e嵌合。
[0054]
在轴向上，等待弹簧(第1挠曲弹簧)18夹装于换挡叉16b与小径凸缘部14c之间。等待弹簧18配置为能够将从换挡叉16b施加的推力传递至小径凸缘部14c。等待弹簧18在向换挡叉16b的卡合方向(接近驱动齿轮12a1的方向)移动时根据从换挡叉16b施加推力的情况而挠曲变形。由此，对高速齿轮用离合器套筒14b施加按压力，并且等待高速齿轮用离合器套筒14b的卡合方向的移动。即，等待弹簧18是如下等待机构，即，直至高速齿轮用离合器套筒14b的花键齿的相位与爪形齿轮12a3的爪形齿的相位一致为止，累积从换挡叉16b施加的推力而等待高速齿轮用离合器套筒14b的卡合方向的移动，在高速齿轮用离合器套筒14b的花键齿和爪形齿轮12a3的爪形齿的相位一致时，利用弹簧要素使高速齿轮用离合器套筒
14b向卡合方向移动。
[0055]
低速齿轮用离合器套筒15b具有2个凸缘部15c、15d以及换挡叉槽15e。2个凸缘部15c、15d设置于轴向两端。在轴向上，接近被动齿轮12a2一侧的大径凸缘部(第2凸缘部)15d设定为直径大于接近被动齿轮13a2一侧的小径凸缘部15c的直径。换挡叉槽15e在轴向上位于2个凸缘部15c、15d之间。换挡叉槽15e设定为直径小于小径凸缘部15c的直径。
[0056]
利用低速齿轮用换挡致动器(第2致动器)17施加推力，使得低速齿轮用离合器套筒15b的位置在从图3所示的左侧断开位置起直至使得小径凸缘部15c形成为与被动齿轮13a2抵接的状态的右侧接合位置为止的区域沿轴向移动。低速齿轮用换挡致动器17具有换挡杆17a以及换挡叉17b。换挡杆17a是沿轴向延伸的杆状体，根据来自附图外的控制器的指令而沿轴向移动。换挡叉17b从换挡杆17a以两岔状凸出，与低速齿轮用离合器套筒15b的换挡叉槽15e嵌合。
[0057]
在轴向上，等待弹簧(第2挠曲弹簧)19夹装于换挡叉17b与小径凸缘部15c之间。等待弹簧19配置为能够将从换挡叉17b施加的推力传递至小径凸缘部15c。等待弹簧19的功能与等待弹簧18相同，因此省略详细的说明。
[0058]
如图4所示，在从轴向观察时，高速齿轮用离合器套筒14b的大径凸缘部14d和低速齿轮用离合器套筒15b的大径凸缘部15d的外周侧的一部分重叠。另一方面，高速齿轮用离合器套筒14b的大径凸缘部14d和低速齿轮用离合器套筒15b的小径凸缘部15c在轴向上不重叠。关于高速齿轮用离合器套筒14b的小径凸缘部14c和低速齿轮用离合器套筒15b的大径凸缘部15d也一样，在轴向上不重叠。
[0059]
另外，在轴向上，在两个离合器套筒14b、15b都处于断开位置时的两个大径凸缘部14d、15d之间的距离(两个大径凸缘部间距)设为x、从大径凸缘部14d至爪形齿轮12a3为止的距离以及从大径凸缘部15d至爪形齿轮13a3为止的距离设为a，两个爪形齿轮12a3、13a3的长度(从前端至根部的距离)设为b时，下述式(1)成立。
[0060]
a b《x《2a b
…
(1)
[0061]
因而，在两个离合器套筒14b、15b的一者处于接合位置时另一者从断开位置移动至接合位置的方向的情况下，在另一者到达接合位置之前两个大径凸缘部14d、15d抵接，由此限制另一者向接合位置的移动。即，两个大径凸缘部14d、15d作为在两个离合器套筒14b、15b的一者处于接合位置时实施干涉而使得另一者无法移动至接合位置的干涉部件起作用。
[0062]
接下来，对实施方式1的作用效果进行说明。
[0063]
图5是将发动机用变速机构11从低速齿轮挡向高速齿轮挡切换时的中间轴差速旋转、输入轴差速旋转以及两个大径凸缘部间距的时序图。
[0064]
在直至时刻t1为止的区间，如图6所示，低速齿轮用离合器15处于接合状态。此时，爪形齿轮13a3与低速齿轮用离合器套筒15b一体旋转，因此低速齿轮用离合器套筒15b和爪形齿轮13a3的转速差即中间轴差速旋转为0。另一方面，高速齿轮用离合器14处于断开状态，因此爪形齿轮12a3停止。因此，在高速齿轮用离合器套筒14b与爪形齿轮12a3之间产生恒定的转速差(输入轴差速旋转)。另外，低速齿轮用离合器套筒15b处于右侧接合位置，高速齿轮用离合器套筒14b处于右侧断开位置，因此两个大径凸缘部间距为x-(a b)。
[0065]
在时刻t1，根据驾驶员或行驶状态(例如车速等)而选择了高速齿轮挡，因此控制
器对低速齿轮用换挡致动器17进行驱动，使低速齿轮用离合器套筒15b从右侧接合位置向左侧断开位置移动。由此，低速齿轮用离合器套筒15b的花键齿和爪形齿轮13a3的爪形齿的啮合被解除，低速齿轮用离合器15变为断开状态。两个离合器套筒14b、15b都处于断开位置，因此两个大径凸缘部间距变为x(参照图3)。另外，以使得输入轴差速旋转微小的方式对发电用电机2的旋转速度进行控制，由此使得高速齿轮用离合器套筒14b和爪形齿轮12a3的旋转同步。由此，在从时刻t1至t2的区间，输入轴差速旋转逐渐减小，另一方面，中间轴差速旋转逐渐增大。
[0066]
在时刻t2，输入轴差速旋转微小，因此控制器对高速齿轮用换挡致动器16进行驱动，使高速齿轮用离合器套筒14b从断开位置向接合位置移动。由此，高速齿轮用离合器套筒14b的花键齿和爪形齿轮13a3的爪形齿啮合，高速齿轮用离合器14变为接合状态。此时，如图7所示，低速齿轮用离合器套筒15b处于左侧断开位置，高速齿轮用离合器套筒14b处于左侧接合位置，因此两个大径凸缘部间距变为x-(a b)。
[0067]
如上所述，实施方式1的发动机用变速机构11具有如下干涉部件(大径凸缘部14d、15d)，即，在低速齿轮用离合器套筒15b和高速齿轮用离合器套筒14b的一者处于接合位置时，实施干涉而使得另一者无法移动至接合位置。因此，例如即使在低速齿轮用离合器15处于接合状态时因高速齿轮用换挡致动器16的误动作而对高速齿轮用离合器套筒14b施加有推力的情况下，在高速齿轮用离合器套筒14b的花键齿和爪形齿轮13a3的爪形齿啮合之前大径凸缘部15d也与大径凸缘部14d发生干涉，高速齿轮用离合器套筒14b向左侧接合位置的移动受到限制。由此，能够避免高速齿轮用离合器14变为接合状态，能够防止意料之外的互锁的产生。其结果，能够抑制因互锁的产生而引起的车辆的动作的骤变。
[0068]
干涉部件是设置于高速齿轮用离合器套筒14b的大径凸缘部14d以及设置于低速齿轮用离合器套筒15b的大径凸缘部15d，两个大径凸缘部14d、15d具有从轴向观察而重叠的形状。即，将干涉部件设置于两个离合器套筒14b、15b，从而与另外设置干涉部件的情况相比，能够使干涉部件的构造简化，并且能够削减部件数量。
[0069]
在轴向上，在高速齿轮用离合器套筒14b以及低速齿轮用离合器套筒15b都处于断开位置时的大径凸缘部14d和大径凸缘部15d的距离设为x、从高速齿轮用离合器套筒14b至爪形齿轮12a3为止的距离以及从低速齿轮用离合器套筒15b至爪形齿轮13a3为止的距离设为a，爪形齿轮12a3以及爪形齿轮13a3的长度设为b时，a b《x《2a b成立。将x设为大于a b，由此能够从高速齿轮用离合器套筒14b以及低速齿轮用离合器套筒15b都处于断开位置的状态起可靠地使一个离合器套筒移动至接合位置。即，能够可靠地选择低速齿轮挡或高速齿轮挡。另外，将x设为小于2a b，从而低速齿轮用离合器套筒15b和高速齿轮用离合器套筒14b的一者处于接合位置时向另一者的接合位置一侧的可移动量小于a，能够避免另一个离合器套筒和爪形齿轮卡合。其结果，能够更可靠地防止意料之外的互锁的产生。
[0070]
发动机用变速机构11具有：高速齿轮用换挡致动器16，其对高速齿轮用离合器14施加推力；低速齿轮用换挡致动器17，其对低速齿轮用离合器15施加推力；等待弹簧18，其配置为将推力传递至高速齿轮用离合器套筒14b与高速齿轮用换挡致动器16之间，根据从高速齿轮用换挡致动器16施加推力的情况而挠曲变形；以及等待弹簧19，其配置为将推力传递至低速齿轮用离合器套筒15b与低速齿轮用换挡致动器17之间，根据从低速齿轮用换挡致动器17施加推力的情况而挠曲变形。在选择性地将相互独立的2个爪形离合器接合而
切换2个齿轮挡的变速机构中，在采用具有等待弹簧的爪形离合器的情况下，在对齿轮挡进行切换时，即使换挡致动器在断开一侧的爪形离合器中从与离合器套筒的接合位置对应的位置移动至与断开位置对应的位置，有时等待弹簧也伸长或压缩而维持与爪形齿轮的卡合状态，容易导致互锁。与此相对，在实施方式1的发动机用变速机构11中，即使在高速齿轮用离合器套筒14b和低速齿轮用离合器套筒15b的一者因等待弹簧18或等待弹簧19的伸长而维持与爪形齿轮12a3或爪形齿轮13a3的卡合状态的情况下，在另一者向接合位置移动时，一者也因两个大径凸缘部14d、15d的干涉而可靠地向断开位置返回。由此，能够更可靠地防止意料之外的互锁的产生。
[0071]
(其他实施方式)
[0072]
以上，基于实施方式对用于实施本发明的方式进行了说明，但本发明的具体结构并不限定于实施方式，进行了未脱离发明主旨的范围的设计变更等也包含于本发明中。
[0073]
例如，干涉部件可以与第1离合器套筒以及第2离合器套筒分体设置。