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用于控制輸入齒輪和輸出齒輪的嚙合的方法和設(shè)備的制作方法

文檔序號:5657287閱讀:424來源:國知局
用于控制輸入齒輪和輸出齒輪的嚙合的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在動力傳動系統(tǒng)(3)中將輸入齒輪和輸出齒輪嚙合的方法。輸入齒輪耦合到輸入軸(7),并且輸出齒輪耦合到輸出軸(9)。該方法包括針對輸入軸(7)計算目標(biāo)輸入速度(S1′),以將輸入齒輪的旋轉(zhuǎn)速度匹配至輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度。然后,修改計算的目標(biāo)輸入速度(S1′)以包括偏移,并且然后依靠修改的目標(biāo)輸入速度(S1″)來修改輸入軸(7)的輸入速度(S1)。當(dāng)輸入軸(7)的輸入速度(S1)至少基本上與修改的目標(biāo)輸入速度(S1″)匹配時,將輸入齒輪和輸出齒輪嚙合。本發(fā)明還涉及一種設(shè)備。
【專利說明】用于控制輸入齒輪和輸出齒輪的嚙合的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于控制輸入齒輪和輸出齒輪的哨合的方法和設(shè)備。輸入齒輪和輸出齒輪可以形成機動車輛的變速箱的一部分。本發(fā)明的方面涉及方法、設(shè)備、傳動系統(tǒng)和車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]具有低齒輪檔和高齒輪檔的變速箱通常設(shè)置在四輪驅(qū)動車輛中。從傳動輸入的扭矩被傳遞到變速箱輸入軸。差速器如Torsen?.差速器可以設(shè)置在變速箱中,以在車輛的前輪和后輪之間分割扭矩。高速檔用于正常道路行駛,并且也用于穿過干燥、平整的地形越野行駛。低速檔可以從事于低速操縱如反向拖車、通過陡峭濕滑的表面或圓石散落的地形。低速檔也可以用于不能維持高速檔內(nèi)前進的極限越野條件。
[0003]在高速檔內(nèi),變速箱中的同步器套管將變速箱輸入軸直接耦合到差速器殼。差速器在兩個側(cè)齒輪之間分割扭矩。一個側(cè)齒輪通過齒條連接,并且將扭矩傳遞到后輸出法蘭以驅(qū)動后輪。第二個側(cè)齒輪連接到鏈傳動鏈輪,并且經(jīng)由鏈條將扭矩傳遞到前輸出法蘭以驅(qū)動前輪。
[0004]在低速檔內(nèi),同步器套管被移動并且將行星齒輪架連接到差速器殼。來自于傳動的扭矩現(xiàn)在經(jīng)由小齒輪和小齒輪軸通過行星齒輪組的太陽齒輪被指引到行星齒輪架中。行星齒輪組的環(huán)齒輪固定在殼體內(nèi)部,并且生成低速檔比率,例如2.69:1。然后,扭矩經(jīng)由同步器套管被傳遞到差速器殼,在差速器殼中扭矩在兩個側(cè)齒輪之間分割。
[0005]通過沿著線性路徑驅(qū)動變速叉桿的電動機來致動同步器套管。為了在車輛移動的同時方便從高速檔改變到低速檔,設(shè)置了內(nèi)外阻攔環(huán)和錐體。當(dāng)叉桿在第一方向上移動套管時,內(nèi)外阻攔環(huán)和錐體被一起按下,并且以一定角度嚙合,從而作為同步嚙合操作以提供平滑嚙合。
[0006]變速箱輸入軸也具有當(dāng)叉桿在第二方向上移動套管時被一起按下的外阻攔環(huán)和錐體。外阻攔環(huán)和錐體也以一定角度一起嚙合,并且作為同步嚙合操作以提供到高速檔的平滑過渡。
[0007]提供同步嚙合增加了變速箱的復(fù)雜性和成本。此外,變速箱中的部件的磨損可能導(dǎo)致需要額外的保養(yǎng)。本發(fā)明尋求處理這些問題中的一個或多個。本發(fā)明的實施方式可以提供一種方法或系統(tǒng),其移除了對機械同步嚙合的需求,所述機械同步嚙合使得從低速檔到高速檔和/或從高速檔到低速檔的過渡平滑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供了一種在動力傳動系統(tǒng)中將輸入齒輪和輸出齒輪哨合的方法,其中,輸入齒輪I禹合到輸入軸,并且輸出齒輪I禹合到輸出軸,該方法包括以下步驟:
[0009](i)針對輸入軸計算目標(biāo)輸入速度,以將輸入齒輪的旋轉(zhuǎn)速度匹配至輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度;
[0010](?)修改計算的目標(biāo)輸入速度以包括偏移;
[0011](iii)依靠所修改的目標(biāo)輸入速度來修改輸入軸的輸入速度;以及
[0012](iv)當(dāng)輸入軸的輸入速度至少基本上匹配所修改的目標(biāo)輸入速度時,將輸入齒輪和輸出齒輪嚙合。
[0013]通過修改輸入軸的輸入速度以使得輸入齒輪和輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度被至少基本上對準(zhǔn),不必要提供同步嚙合以機械地將輸入和輸出齒輪的速度匹配。如果輸入和輸出齒輪的速度在嚙合時是相同的,則齒對齒的嚙合(由此輸入和輸出齒輪的齒對準(zhǔn),并且齒輪被阻止嚙合)可能發(fā)生。因此,修改計算的目標(biāo)輸入速度的步驟引進了在輸入和輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度之間的偏移,該偏移可以有利地幫助避免齒對齒接觸。這樣一來,輸入齒輪的旋轉(zhuǎn)速度就足夠接近于待嚙合的輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度,而不需要同步嚙合,但需要足夠偏移(如50rpm)以減少齒對齒嚙合的可能性。
[0014]除了設(shè)置輸入軸的輸入速度以外,或者代替設(shè)置輸入軸的輸入速度,輸出軸的輸出速度可以被修改以使得輸入和輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度基本上對準(zhǔn)。然而,改變輸出速度將會改變車輛正在行進的速度,并且這可能證明對駕駛員是不可接受的。通過修改輸入軸的速度,輸入和輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度可以被基本上對準(zhǔn),而不會改變車輛速度。
[0015]該方法可以被執(zhí)行以在動力傳動系統(tǒng)中選擇性地將第一輸入齒輪或者第二輸入齒輪與輸出齒輪哨合。第一輸入齒輪和第二輸入齒輪可以設(shè)置在具有不同齒輪比的相應(yīng)第一輸入齒輪系和第二輸入齒輪系中。該方法可以使輸出齒輪能夠與第一輸入齒輪系或者第二輸入齒輪系哨合。第 一輸入齒輪系和第二輸入齒輪系例如可以對應(yīng)于變速箱中的高速檔和低速檔??梢允褂迷摲椒◤母咚贆n改變到低速檔,和/或從低速檔改變到高速檔。
[0016]當(dāng)輸入軸從輸出軸解耦合時,可以執(zhí)行依靠修改的目標(biāo)輸入速度來修改輸入軸的輸入速度的步驟(步驟(iii))。例如,可以在第一輸入齒輪已被解嚙合之后且第二輸入齒輪被嚙合之前改變輸入速度。在輸入軸和輸出軸解耦合的情況下,可以執(zhí)行對輸入速度的改變,而不會影響輸出速度。
[0017]當(dāng)從第一輸入齒輪變化到第二輸入齒輪時,可以基于第一齒輪系和第二齒輪系的比率來計算需要的輸入軸的輸入速度的改變??梢酝ㄟ^將當(dāng)前輸入速度乘以第二齒輪與第一齒輪的比率來計算目標(biāo)輸入速度。然而,這個方法不允許在輸出齒輪已被解嚙合之后可能發(fā)生的輸出速度的改變。代替地,可以通過將輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度乘以待嚙合的輸入齒輪的齒輪比率來計算目標(biāo)輸入速度。如果輸入齒輪設(shè)置在第一輸入齒輪系中,則輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度會乘以第一輸入齒輪系的齒輪比率。由于輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度可以連續(xù)測量(例如通過測量由輸出軸驅(qū)動的車輛的速度),所以這個方法可以計入輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度的改變。輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度可以由車輛速度確定。特別地,可以通過將車輪速度乘以總傳動系統(tǒng)差動比來計算輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度。
[0018]輸入軸可以耦合到傳動裝置的輸出。傳動裝置可以是自動的、半自動的或者手動的傳動裝置。傳動裝置可以耦合到電機或者發(fā)動機。該方法可以要求在步驟(iii)和步驟
(iv)開始之前齒輪選擇器處在空檔上。
[0019]依靠修改的目標(biāo)輸入速度來修改輸入軸的輸入速度的步驟可以包括降低輸入速度。如果執(zhí)行該方法以從第一輸入齒輪改變到較低的第二輸入齒輪,則輸入速度必須被降低??梢詫⒅苿优ぞ厥┘又凛斎胼S以降低它的速度。在輸入軸耦合到傳動裝置的布置中,輸入速度的這種降低可以通過以下來實現(xiàn):將傳動裝置改變到較低的齒輪,和/或依靠傳動裝置之內(nèi)的內(nèi)部制動力。在檔改變期間傳動裝置典型地處在空檔,所以發(fā)動機速度處于空轉(zhuǎn)。選擇的傳動比和阻力扭矩可以增大傳動裝置的輸出軸速度。對傳動裝置中額外的齒輪(例如兩個或者更多齒輪)的選擇將會增大傳動阻力扭矩,但是扭矩轉(zhuǎn)換器滑差可以防止發(fā)動機失速。
[0020]依靠修改的目標(biāo)輸入速度來修改輸入軸的輸入速度的步驟可以包括增加輸入速度。如果執(zhí)行該方法以從第一輸入齒輪改變到較高的第二輸入齒輪,則輸入速度必須被增力口。在輸入軸耦合到傳動裝置的布置中,傳動裝置中的較高的齒輪可以被嚙合以增加傳動裝置的輸出速度;并且/或者可以將增加的扭矩施加到傳動裝置以增加輸入軸的輸入速度。傳動控制模塊可以請求增加發(fā)動機扭矩,這導(dǎo)致發(fā)動機的輸出速度的增加。傳動裝置的輸入速度從而被增加,導(dǎo)致傳動裝置(以及耦合到輸入齒輪的輸入軸)的輸出速度的增加。
[0021]動力傳動系統(tǒng)可以呈現(xiàn)為包括高速檔和低速檔的變速箱的形式。第一輸入齒輪可以設(shè)置在第一低齒輪系中以提供所述高速檔,并且第二輸入齒輪可以設(shè)置在第二輸入齒輪系中以提供所述低速檔。第一輸入齒輪和第二輸入齒輪可以與輸出齒輪哨合以選擇高低速檔??梢詧?zhí)行該方法以從所述高速檔改變到所述低速檔和/或從所述低速檔改變到所述高速檔。
[0022]計算的目標(biāo)輸入速度可以通過增加或者減去預(yù)定偏移而被修改。預(yù)定偏移可以處在5-20rpm、20-40rpm、40-60rpm、60-80rpm或80-100rpm的范圍內(nèi)。例如,可以從計算的目標(biāo)輸入速度減去50rpm的偏移??蛇x擇地,計算的目標(biāo)輸入速度可以乘以目標(biāo)速度修改因子。修改因子可以小于或者大于一(I)。修改因子可以是固定的整數(shù),或者可以是例如基于預(yù)定范圍的變量。
[0023]該方法可以進一步包括當(dāng)輸入齒輪和輸出齒輪嚙合時在動力傳動系統(tǒng)中檢測齒對齒的嚙合的步驟。齒對齒嚙合例如可以通過傳感器和/或檔改變致動器汲取的電流的增加來檢測。當(dāng)檢測到齒對齒嚙合時,該方法可以包括:可選地在設(shè)置的時間段已過去之后,重復(fù)將輸入齒輪和輸出齒輪嚙合的步驟。當(dāng)輸入齒輪和輸出齒輪未能嚙合時可以確定齒對齒嚙合。
[0024]差速器例如Torsen?差速器可以耦合到輸出軸。差速器可以分割用于施加到四輪驅(qū)動車輛的前輪和后輪的輸出扭矩。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,提供了一種在動力傳動系統(tǒng)中用于控制輸入齒輪和輸出齒輪的嚙合的設(shè)備,其中,輸入齒輪耦合到輸入軸,并且輸出齒輪耦合到輸出軸,該設(shè)備包括配置成執(zhí)行以下步驟的控制裝置:
[0026]針對輸入軸計算目標(biāo)輸入速度,以將輸入齒輪的旋轉(zhuǎn)速度匹配至輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度;
[0027]修改計算的目標(biāo)輸入速度以包括偏移;
[0028]依靠修改的目標(biāo)輸入速度來修改輸入軸的輸入速度;以及
[0029]當(dāng)輸入軸的輸入速度至少基本上與修改的目標(biāo)輸入速度匹配時,將輸入齒輪和輸出齒輪嚙合。[0030]控制裝置可以包括:軸速度處理器,用于確定輸入軸的輸入速度和輸出軸的輸出速度;處理器,用于計算輸入軸的目標(biāo)輸入速度;修改器,用于修改計算的目標(biāo)輸入速度以包括偏移;速度控制器,用于依靠修改的目標(biāo)輸入速度來修改輸入軸的輸入速度;以及控制信號生成器,用于生成齒輪改變控制信號,以當(dāng)輸入軸的輸入速度至少基本上與修改的目標(biāo)輸入速度匹配時開始輸入齒輪和輸出齒輪的嚙合。
[0031]軸速度處理器可以連接到用于測量輸入軸的輸入速度的第一速度傳感器和用于測量輸出軸的輸出速度的第二速度傳感器。在機動車的應(yīng)用中,第一速度傳感器可以設(shè)置在傳動控制模塊中,而第二速度傳感器可以設(shè)置在防抱死制動系統(tǒng)中。
[0032]控制信號生成器可以控制致動器以開始將輸入和輸出齒輪嚙合。
[0033]輸入軸可以連接到傳動裝置的輸出軸。傳動裝置可以是自動的、半自動的或者手動的傳動裝置。
[0034]速度控制器可以(經(jīng)由傳動控制單元直接地或間接地)控制傳動裝置;并且/或者速度控制器可以(經(jīng)由發(fā)動機控制單元直接地或間接地)控制連接至傳動裝置的發(fā)動機或電機。
[0035]速度控制器能夠可操作用于控制傳動裝置,以降低輸入軸的輸入速度。速度控制器可以使制動扭矩被施加到傳動裝置。制動扭矩可以是傳動裝置之內(nèi)的內(nèi)部摩擦/阻力的結(jié)果。可選擇地或者額外地,速度控制器可以啟動改變到傳動裝置中的較低的齒輪,以降低傳動裝置的輸出速度。
[0036]速度控制器能夠可操作用于控制傳動裝置,以增加輸入軸的輸入速度。速度控制器可以啟動改變到傳動裝置中的較高的齒輪,以增加輸入軸的輸入速度??蛇x擇地或者額外地,速度控制器可以請求來自于連接至傳動裝置的電機或發(fā)動機的扭矩的增加。作為結(jié)果的發(fā)動機的輸出速度的增加將會增加傳動裝置的輸入速度,并且因此增加輸入軸所連接到的傳動裝置的輸出速度。控制信號例如可以被提供至傳動控制模塊以開始齒輪改變,并且/或者被提供至發(fā)動機控制模塊以增加施加至傳動裝置的扭矩。
[0037]動力傳動系統(tǒng)可以是包括高速檔和低速檔的變速箱。控制單元可以適配成從所述高速檔改變到所述低速檔和/或從所述低速檔改變到所述高速檔。
[0038]修改器可以向計算的目標(biāo)輸入速度增加或減去預(yù)定的偏移。例如,預(yù)定的偏移可以處在5-20rpm、20-40rpm、40-60rpm、60-80rpm或80-100rpm的范圍內(nèi)??梢詮挠嬎愕哪繕?biāo)輸入速度增加或減去50rpm的偏移。可選擇地,計算的目標(biāo)輸入速度可以乘以修改因子。
[0039]控制裝置可以包括檢測器,其用于當(dāng)輸入齒輪和輸出齒輪嚙合時檢測齒對齒嚙合。當(dāng)檢測到齒對齒嚙合時,控制信號生成器可以重復(fù)齒輪改變控制信號。在重復(fù)齒輪改變控制信號之前可以引入時間延遲。
[0040]速度控制器和/或控制信號生成器可以僅當(dāng)用于傳動裝置的齒輪選擇器處在空檔位置時可操作。
[0041]本文所描述的方法可以是機器實現(xiàn)的。在又一個方面,本發(fā)明涉及一種計算機系統(tǒng),該計算機系統(tǒng)包括:可編程電路;以及軟件,其在至少一個計算機可讀介質(zhì)上編碼,以對可編程電路進行編程以實現(xiàn)本文所描述的方法。
[0042]本文所描述的設(shè)備可以包括運行硬件、固件或者軟件中存儲的一系列指令的計算處理器。同樣地,本文所描述的方法可以通過運行硬件、固件或者軟件中存儲的一系列指令的計算處理器來實現(xiàn)。可以利用計算處理設(shè)備來控制本文所描述的操作步驟。計算處理設(shè)備可以被配置為執(zhí)行存儲在存儲器或者存儲設(shè)備中的計算機指令。本發(fā)明還涉及一種用于控制計算處理器的計算機程序,該計算機程序是可執(zhí)行的,以促使計算處理器依據(jù)本文所描述的(一個或多個)方法來操作。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備尤其適合于機動車輛。
[0044]根據(jù)又一個方面,本發(fā)明提供了一種具有如前述段落的任一段所陳述的設(shè)備的車輛或傳動系統(tǒng)。
[0045]在這個申請的范圍內(nèi),明確打算在前述的段落、權(quán)利要求和/或下面的說明和附圖中,所陳述的各個方面、實施方式、示例和選擇,并且尤其是其中單獨的特征,可以獨立地或者以任意組合來使用。例如,結(jié)合一個實施方式來描述的特征對所有的實施方式都適用,除非這樣的特征不相容。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]現(xiàn)在參考附圖僅僅作為例子來描述本發(fā)明的實施方式,所述附圖示出了體現(xiàn)本發(fā)明的一種形式的變速箱控制系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0047]現(xiàn)在參考圖1來描述用于機動車輛的變速箱控制系統(tǒng)I。變速箱控制系統(tǒng)I控制變速箱(transfer case) 3 (也被稱為變速箱(transfer box))和自動傳動裝置5。變速箱3包括分別用于高速檔和低速檔的高輸入齒輪系和低輸入齒輪系。根據(jù)本發(fā)明的變速箱控制系統(tǒng)I允許高速檔和低速檔之間的移動改變,而不需要變速箱3中的同步嚙合齒輪。
[0048]變速箱3通過連接到傳動裝置5的輸出軸的變速箱輸入軸7來驅(qū)動。變速箱3具有驅(qū)動一組車輪11的變速箱輸出軸9。變速箱輸入軸7以第一速度SI旋轉(zhuǎn),并且變速箱輸出軸9以第二速度S2旋轉(zhuǎn)。當(dāng)以低速檔操作時,變速箱3提供3:1的齒輪比率,以供給車輛低速檔的緩慢速度。當(dāng)以高速檔操作時,變速箱3提供來自傳動裝置輸出軸7的直接驅(qū)動,供給1:1的齒輪比率。將會意識到的是,可以針對高速檔和低速檔實施其它的齒輪比率。
[0049]可以僅當(dāng)下面的預(yù)定條件被滿足時變速箱3才在高速檔和低速檔之間改變:(a)車輛點火啟動;(b)車輛速度在預(yù)定界限內(nèi);以及(c)傳動選擇器處在空檔位置。進一步的預(yù)定條件是發(fā)動機正在運行,但是由于混合動力車輛可以僅通過電動機操作而發(fā)動機停止,所以這不是必須的。變速箱控制模塊(TCCM) 13確定這些條件已經(jīng)被滿足,并且將控制信號(Motor_SUpply)發(fā)送到變速箱3中的致動器(未示出)。致動器驅(qū)動變速機構(gòu),以從低速檔變換到高速檔和從高速檔變換到低速檔。變速箱3還向TCCM 13提供檔位信號(Range_Position),以指示當(dāng)前是高速檔還是低速檔哨合。
[0050]TCCM 13連接到控制傳動裝置5的傳動控制模塊(TCM) 15。TCM15向TCCM 13發(fā)送操作數(shù)據(jù),所述操作數(shù)據(jù)包括:傳動裝置輸出軸7的操作速度(TranOPSpeedHS);自動傳動裝置5選擇的當(dāng)前齒輪(GearPosActualHS);以及自動傳動裝置5選擇的目標(biāo)齒輪(GearPosTargetHS)。針對空檔中的傳動裝置5,TCCM 13可以指示TCM 15將齒輪選擇器鎖定(CDiffShiftLockReqHS)。TCCM 13還與TCM 15通信以指示當(dāng)前在變速箱3中是高速檔還是低速檔嚙合(CDiffRangeActualHS)。
[0051]主體控制模塊(BCM) 17將點火信號(KL15-打開點火)提供給TCCM13,以確認(rèn)車輛點火啟動。發(fā)動機控制模塊(ECM) 19向TCCM 13提供發(fā)動機速度數(shù)據(jù)(EngineSpeedHS)。傳動裝置的操作輸出速度被從TCM 15傳輸?shù)絋CCM 13,作為與變速箱輸入軸7的輸入速度相對應(yīng)的操作速度信號(TransOPSpeedHS)。
[0052]低速檔開關(guān)21由用戶操作,以發(fā)起變速箱3的檔的改變。從低速檔開關(guān)21向TCCM 13提供檔控制信號。防抱死制動系統(tǒng)(ABS) 23將車輪速度數(shù)據(jù)(WheelSpeedXXXHS和WheelSpeedXXXQFHS)發(fā)送到TCCM 13和TCM 15,以使得車輛速度和變速箱輸出軸9的輸出速度能夠被確定。
[0053]變速箱3的高輸入齒輪系和低輸入齒輪系通過同步器套管被選擇,以提供各自的檔。同步器套管沿著線性路徑可移動,以經(jīng)由高輸入齒輪系嚙合耦合到變速箱輸入軸7的第一(高)輸入齒輪,或者經(jīng)由低輸入齒輪系哨合稱合到變速箱輸入軸7的第二(低)輸入齒輪。響應(yīng)于來自TCCM 13的控制信號(Motor_Supply)而操作的變速機構(gòu)包括叉桿和軌道組件以使同步器套管移位。當(dāng)同步器套管處在第一位置(例如向后位置)時,第一(高)輸入齒輪被嚙合,而當(dāng)同步器套管處在第二位置(例如向前位置)時,第二(低)輸入齒輪系被嚙合。當(dāng)同步器套管在中間位置并且第一(高)輸入齒輪和第二(低)輸入齒輪都沒有被嚙合時,變速箱3處在空檔狀態(tài)。貫穿于常規(guī)操作,同步器套管保持耦合到變速箱輸出軸9。
[0054]本發(fā)明使得當(dāng)?shù)谝?高)輸入齒輪或第二(低)輸入齒輪將要哨合輸出齒輪時進行移動改變成為可能,而不需要變速箱3中的同步嚙合齒輪。為了實現(xiàn)這一點,TCM 15使目標(biāo)輸入齒輪的旋轉(zhuǎn)速度與輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度基本上相匹配(加上或減去偏移),以幫助防止齒對齒嚙合。
[0055]輸入齒輪的速度可以通過調(diào)整傳動裝置5的速度來控制,以改變變速箱輸入軸7的第一速度SI。第一速度SI可以通過在傳動裝置5之內(nèi)改變到較低齒輪和/或允許在傳動裝置5之內(nèi)的內(nèi)部摩擦損耗來降低,以降低輸出速度。第一速度SI可以通過在傳動裝置5中改變到較高齒輪和/或增加由發(fā)動機或電動機施加到傳動裝置5的扭矩來增加。從發(fā)動機提供的扭矩的增加將會增加傳動裝置的輸入速度,并且因此增加變速箱輸入軸7的第一速度SI。當(dāng)變速箱3處在空檔狀態(tài)時調(diào)整傳動裝置5的速度,以便不影響車輪11的旋轉(zhuǎn)速度。
[0056]取決于是從低到高還是從高到低的檔改變正在被執(zhí)行,將要被嚙合的輸入齒輪(即目標(biāo)齒輪)是第一(高)輸入齒輪或第二(低)輸入齒輪。變速箱輸入軸7的第一速度SI與傳動裝置5的輸出速度相對應(yīng),并且作為操作速度信號(TransOPSpeedHS)被提供給 TCCM 13。
[0057]輸出齒輪是耦合到變速箱輸出軸9的同步套管。變速箱輸出軸9連接到車輪11,并且因此可以根據(jù)ABS 23提供的車輪速度數(shù)據(jù)(WheelSpeedXXXHS和WheelSpeedXXXQFHS)來計算輸出齒輪的第二速度S2。
[0058]為了計算目標(biāo)輸入速度SI,,使用將要被嚙合的輸入齒輪系的齒輪比率來乘以輸出齒輪的第二速度S2。如果第一(高)齒輪系將要被嚙合,則使用I乘以第二速度S2(因為高齒輪系具有1:1的齒輪比率)。如果第二(低)齒輪系將要被嚙合,則使用3乘以第二速度S2(因為低齒輪系具有3:1的齒輪比率)。
[0059]然后,施加預(yù)定偏移以修改計算的目標(biāo)輸入速度SI',以生成修改的目標(biāo)輸入速度SI"。例如可以通過增加或者減去規(guī)定的速度來施加偏移。在本實施方式中,計算的目標(biāo)輸入速度SI,減少50rpm以提供偏移。
[0060]依據(jù)修改的目標(biāo)輸入速度SI"來修改輸入軸7的輸入速度SI,以使得選擇的輸入齒輪能夠嚙合輸出齒輪。通過將輸入軸速度Si設(shè)置為修改的目標(biāo)輸入速度SI"(而不是計算的目標(biāo)輸入速度Sr ),在輸入齒輪和輸出齒輪之間發(fā)生的齒對齒嚙合的可能性降低。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會意識到,雖然輸入軸速度Si可以說成是“設(shè)置”到修改的目標(biāo)輸入速度Si",但是分別旋轉(zhuǎn)的輸入齒輪和輸出齒輪的嚙合是動態(tài)的過程。因此,在輸入齒輪嚙合輸出齒輪的精確時刻,輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度不需要精確匹配修改的目標(biāo)輸入速度SI"。相反地,當(dāng)輸入軸速度基本上匹配修改的目標(biāo)輸入速度Si"時,亦即使得輸入齒輪的旋轉(zhuǎn)速度足夠接近于將要嚙合的輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度,此時發(fā)生嚙合就足夠了,而不需要同步嚙合,但需要足夠地偏移(如50rpm),以便減少齒對齒嚙合的可能性。
[0061]高/低速檔由駕駛員使用低速檔開關(guān)21來選擇。僅當(dāng)針對傳動裝置5的選擇器處在空檔位置時,才可以執(zhí)行檔改變。當(dāng)檔改變正在進行時,不得壓下加速踏板(未示出)。如果請求高速檔或低速檔,并且傳動選擇器處在除了空檔以外的位置,則會提供警報以指示駕駛員選擇空檔。
[0062]變速箱3允許當(dāng)車輛正在行進時在設(shè)置界限內(nèi)的檔改變。特別地,針對高速檔向低速檔的改變,車輛速度必須不超過IOmph (16km/h),而針對低速檔向高速檔的改變,車輛速度必須不超過30mph (48km/h)。如果車輛速度高于規(guī)定的參數(shù),則會提供警報以指示駕駛員減速。僅當(dāng)車輛速度處在規(guī)定的范圍內(nèi)時才會開始檔改變。少于2mph(3km/h)的道路速度可以被TCCM 13解釋為靜態(tài)轉(zhuǎn)移(車輛未移動)。
[0063]現(xiàn)在參考從低到高和從高到低的移動中的檔改變來描述根據(jù)本發(fā)明的TCCM 13的操作。
[0064]移動中的檔改變:低到高
[0065]本發(fā)明允許車輛在低于速度閾值行進的同時執(zhí)行從低到高的檔改變。本發(fā)明可以提供精細(xì)的檔改變,而不需要使用變速箱3中的同步嚙合。
[0066]當(dāng)車輛正在行進時駕駛員按下低速檔開關(guān)21時,TCCM 13接收到移動中檔改變請求。TCCM 13經(jīng)由BCM 17信號(KL15-打開點火)確定車輛的點火啟動,并且經(jīng)由ECM 19速度信號(EngineSpeedHS)確定發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)。然后,TCCM 13詢問TCM 15以確定傳動裝置 5 處在空檔(TCMPositionDispIayHS,GearPosTargetHS, GearPosActualHS)。TCCM 13還執(zhí)行檢查以確定車輛速度(WheeISpeedXXXHS)處于適當(dāng)?shù)拈撝狄韵?,典型地低于或等?0mph(48km/h)。
[0067]檔改變將會中止,并且可選地向駕駛員提供警報,如果TCCM 13確定以下中的一個或多個發(fā)生的話:車輛速度處于閾值以上;傳動裝置5不在空檔;或者檢測到錯誤。如果參數(shù)被滿足,則檔改變可以繼續(xù)。
[0068]對于移動中的從低到高的檔改變的事件的主要流程如下:
[0069](i) TCCM 13請求將自動傳動齒輪選擇器鎖定在空檔(CDiffShiftLockReqHS);
[0070](ii)TCM 15將自動傳動齒輪選擇器鎖定在空檔;[0071](iii)變速箱3通過將電流施加到變速箱電機來開始檔改變;
[0072](iv)使變速箱3的輸入速度SI匹配到輸出速度S2 (其對應(yīng)于ABS23測量的車輛速度)除以低齒輪速率(少50rpm的偏移);
[0073](V)變速箱3完成由檔位傳感器確認(rèn)的檔改變;
[0074](vi)TCCM 13移除將自動傳動齒輪選擇器鎖定在空檔的請求(CDiffShiftLockReqHS);
[0075](vii) TCM 15將傳動齒輪選擇器從空檔位置解鎖;以及
[0076](viii)傳動裝置5回復(fù)到常規(guī)操作。
[0077]通過向傳動裝置5的輸出施加制動扭矩,在步驟(iv)中匹配變速箱3的輸入速度SI。
[0078]當(dāng)變速箱電機被嚙合時,如果檢測到齒對齒的情形,則事件的序列被改變。特別地,如上所述執(zhí)行事件(i)到(iv),并且然后:
[0079](a) TCCM 13檢測由高電機電流引起的齒對齒的情形,并且指示檔的檔位尚未完成;
[0080](b)TCCM 13降低(或者輕微地反向)電機電流,然后重新施加電流;由于50rpm的偏移,隨著由于自動傳動裝置輸出大于零而壓力被移除,到變速箱的輸入將會旋轉(zhuǎn)。
[0081]然后,如上所述執(zhí)行步驟(V)到(viii)。
[0082]這些處理步驟的成功完成導(dǎo)致低到高速檔改變已經(jīng)被執(zhí)行?!斑x擇的高速檔”的臨時消息可以在儀表單元消息中心(未示出)顯示,并且在儀表單元上切斷低速檔圖標(biāo)。
[0083]移動中的檔改變:高到低
[0084]本發(fā)明也允許車輛正在低于速度閾值行進的同時執(zhí)行從高到低速檔的改變。本發(fā)明可以提供精細(xì)的檔改變,而不需要使用變速箱3中的同步嚙合。
[0085]當(dāng)車輛正在行進時駕駛員按下低速檔開關(guān)21時,TCCM 13接收到移動中檔改變請求。然后TCCM 13執(zhí)行同樣的參數(shù)檢查,其被執(zhí)行以用于低到高速檔改變。特別地,TCCM13經(jīng)由BCM 17信號(KL15-打開點火)確定車輛的點火啟動,以及經(jīng)由ECM 19速度信號(EngineSpeedHS)確定發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)。然后TCCM 13詢問TCM 15以確定傳動裝置5處在空檔(TCMPositionDisplayHS,GearPosTargetHS,GearPosActualHS)。TCCM 13 還執(zhí)行檢查以確定車輛速度(WheelSpeedXXXHS)處于適當(dāng)?shù)拈撝抵?,典型地小于或等?0mph(16km/
h) ο
[0086]檔改變將會中止,并且可選地向駕駛員提供警報,如果TCCM 13確定以下中的一個或多個發(fā)生的話:車輛速度處于閾值之上;傳動裝置5不在空檔;或者檢測到錯誤。如果參數(shù)被滿足,則檔改變可以繼續(xù)。
[0087]對于移動中的從高到低的檔改變的事件的主要流程如下:
[0088](i) TCCM 13請求將自動傳動齒輪選擇器鎖定在空檔(CDiffShiftLockReqHS);
[0089](ii)TCM 15將自動傳動齒輪選擇器鎖定在空檔;
[0090](iii)變速箱3通過將電流施加到變速箱電機來開始檔改變;
[0091](iv)變速箱3的輸入速度SI匹配到輸出速度S2(其對應(yīng)于車輛速度)乘以低齒輪速率(少50rpm的偏移);
[0092](V)變速箱3完成由檔位傳感器確認(rèn)的檔改變;[0093](vi)TCCM 13移除用于將自動傳動齒輪選擇器鎖定在空檔的請求(CDiffShiftLockReqHS);
[0094](vii) TCM 15將傳動齒輪選擇器從空檔位置解鎖;以及
[0095](viii)傳動裝置5回復(fù)到常規(guī)操作。
[0096]通過選擇較高齒輪和/或?qū)⒄ぞ卣埱蟀l(fā)送到發(fā)動機/電機,在步驟(iv)中匹配變速箱3的輸入速度SI。
[0097]當(dāng)變速箱電機被嚙合時,如果檢測到齒對齒的情形,則事件的序列被改變。特別地,如上所述執(zhí)行事件(i)到(iv),并且然后:
[0098](a) TCCM 13檢測由高電機電流引起的齒對齒的情形,并且指示檔的檔位尚未完成;以及
[0099](b)TCCM 13降低(或者輕微地反向)電機電流,然后重新施加電流;由于50rpm的偏移,隨著由于傳動裝置5輸出大于零而壓力被移除,到變速箱的輸入軸7將會旋轉(zhuǎn)。
[0100]然后,如上所述執(zhí)行步驟(V)到(viii)。
[0101]這些處理步驟的成功完成導(dǎo)致高到低的檔改變已經(jīng)被執(zhí)行?!斑x擇的低檔”的臨時消息可以在儀表單元消息中心(未示出)顯示,并且在儀表單元中接通低速檔圖標(biāo)。
[0102]如上所述,變速箱控制系統(tǒng)I有利于移動中的高速檔和低速檔之間的改變,而不需要變速箱3中的同步嚙合齒輪。變速箱控制系統(tǒng)I可以與本申請的說明中所描述的類型的傳統(tǒng)的變速箱3 —起使用。為了降低變速箱3的復(fù)雜性,同步嚙合齒輪如錐體和阻攔環(huán)可以被忽略或者用間隔物代替。
[0103]在此描述的方法也可以用于靜態(tài)檔改變(即當(dāng)車輛靜止時的改變),這是因為一旦被選擇,隨著傳動裝置開始驅(qū)動變速箱輸入軸7,偏移就會固有地發(fā)生。
[0104]變速箱3已被示意為具有單個輸出軸9。然而,可以提供兩個輸出軸以使得四輪驅(qū)動成為可能。例如,前輸出軸可以驅(qū)動車輛的前輪,并且后輸出軸可以驅(qū)動車輛的后輪。這樣一來,變速箱3就可以為車輛提供持久的四輪驅(qū)動、扭矩分割傳動??梢蕴峁┎钏倨鹘M件
如Torsen?差速器,以分割四輪驅(qū)動系統(tǒng)中的前輪和后輪之間的扭矩。在這樣的布置中,
變速箱3中的同步器套管可以永久地耦合到差速器組件。
[0105]本發(fā)明已被描述為針對提供變速箱3中的同步嚙合的替換方案。然而,本發(fā)明可以結(jié)合同步嚙合而被實現(xiàn),以幫助保護同步嚙合的組成元件。
[0106]上面描述的方法和設(shè)備可以用于在例如越野車的變速箱中從高速檔改變到低速檔和/或從低速檔改變到高速檔。在這種情況下,針對高速檔到低速檔改變和低速檔到高速檔改變中的每一個,可以避免對同步嚙合齒輪布置的需要。通常會出現(xiàn)的情況是,當(dāng)進行高速檔到低速檔的改變時,越野車將會靜止(例如因為駕駛員已停止以視察待橫越的“越野”地形)。與此形成對照,通常會出現(xiàn)的情況是,當(dāng)車輛正在行進時,駕駛員將會希望從低速檔改變到高速檔(例如因為車輛已經(jīng)從“越野”地形駛到柏油馬路)。因此,在本發(fā)明的一個實施方式中,前述方法和設(shè)備可以僅用于當(dāng)選擇低速檔向高速檔改變時控制變速箱的輸入齒輪和輸出齒輪的嚙合,以使得“行進中”的檔改變成為可能。在高速檔到低速檔的改變的情況中,可以簡單地要求僅僅當(dāng)確定車輛是靜止時作出這樣的改變。因此,針對高速檔到低速檔改變和低速檔到高速檔改變中的每一個,避免了對同步嚙合齒輪布置的需要。
[0107]將會意識到的是,在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以對本文描述的實施方式作出各種改變和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種在動力傳動系統(tǒng)中將輸入齒輪和輸出齒輪哨合的方法,其中所述輸入齒輪I禹合到輸入軸,并且所述輸出齒輪耦合到輸出軸,所述方法包括: (i)針對所述輸入軸計算目標(biāo)輸入速度,以將所述輸入齒輪的旋轉(zhuǎn)速度匹配至所述輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度; (?)修改所計算的目標(biāo)輸入速度以包括偏移; (iii)依靠所修改的目標(biāo)輸入速度來修改所述輸入軸的輸入速度;以及 (iv)當(dāng)所述輸入軸的輸入速度至少基本上與所修改的目標(biāo)輸入速度匹配時,將所述輸入齒輪和所述輸出齒輪嚙合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述輸入齒輪設(shè)置在具有第一輸入齒輪比率的輸入齒輪系中;通過用所述第一輸入齒輪比率乘以所述輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度來計算所述目標(biāo)輸入速度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法,其中,依靠所修改的目標(biāo)輸入速度來修改所述輸入軸的輸入速度的步驟包括減少輸入速度。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法,其中,依靠所修改的目標(biāo)輸入速度來修改所述輸入軸的輸入速度的步驟包括增加輸入速度。
5.如權(quán)利要求4所述的方法,其中,所述輸入軸耦合到傳動裝置,并且在所述傳動裝置中嚙合較高的齒輪, 以增加所述輸入軸的輸入速度;并且/或者將增加的扭矩施加到所述傳動裝置,以增加所述輸入軸的輸入速度。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法,其中,所述動力傳動系統(tǒng)是變速箱,所述變速箱包括用于提供高速檔的第一輸入齒輪系和用于提供低速檔的第二輸入齒輪系;并且實施所述方法以從所述高速檔改變到所述低速檔和/或從所述低速檔改變到所述高速檔。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法,其中,通過增加或者減去預(yù)定偏移,或者通過用目標(biāo)速度修改因子乘以所計算的目標(biāo)輸入速度,來修改所計算的目標(biāo)輸入速度。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法,包括以下步驟: 當(dāng)所述輸入齒輪和所述輸出齒輪未能嚙合時,在所述動力傳動系統(tǒng)中檢測齒對齒嚙合;以及 可選擇地,重復(fù)將所述輸入齒輪和所述輸出齒輪嚙合的步驟。
9.一種用于在動力傳動系統(tǒng)中控制輸入齒輪和輸出齒輪的哨合的設(shè)備,其中,所述輸入齒輪耦合到輸入軸,并且所述輸出齒輪耦合到輸出軸,所述設(shè)備包括配置成執(zhí)行以下步驟的控制裝置: 針對所述輸入軸計算目標(biāo)輸入速度,以將所述輸入齒輪的旋轉(zhuǎn)速度匹配至所述輸出齒輪的旋轉(zhuǎn)速度; 修改所計算的目標(biāo)輸入速度以包括偏移; 依靠所修改的目標(biāo)輸入速度來修改所述輸入軸的輸入速度;以及 當(dāng)所述輸入軸的輸入速度至少基本上與所修改的目標(biāo)輸入速度匹配時,將所述輸入齒輪和所述輸出齒輪嚙合。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備,其中,所述控制裝置包括: 軸速度處理器,用于確定所述輸入軸的輸入速度和所述輸出軸的輸出速度; 處理器,用于計算所述輸入軸的目標(biāo)輸入速度;修改器,用于修改所計算的目標(biāo)輸入速度以包括偏移; 速度控制器,用于依靠所修改的目標(biāo)輸入速度來修改所述輸入軸的輸入速度;以及 控制信號生成器,用于生成齒輪改變控制信號,以當(dāng)所述輸入軸的輸入速度至少基本上與所修改的目標(biāo)輸入速度匹配時開始所述輸入齒輪和所述輸出齒輪的嚙合。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備,其中,所述輸入軸耦合到傳動裝置,并且所述速度控制器可操作用于控制所述傳動裝置以減少所述輸入軸的輸入速度。
12.如權(quán)利要求10或11所述的設(shè)備,其中,所述輸入軸耦合到傳動裝置,并且所述速度控制器可操作用于控制所述傳動裝置以改變到較高的齒輪,以增加所述輸入軸的輸入速度。
13.如權(quán)利要求10、11或12所述的設(shè)備,其中,所述輸入軸耦合到傳動裝置,并且所述速度控制器可操作用于請求增加施加到所述傳動裝置的扭矩,以增加所述輸入軸的輸入速度。
14.如權(quán)利要求10至13中任一項所述的設(shè)備,其中,所述動力傳動系統(tǒng)是變速箱,所述變速箱包括用于提供高速檔的第一輸入齒輪系和用于提供低速檔的第二輸入齒輪系;并且所述控制單元被適配成從所述高速檔改變到所述低速檔和/或從所述低速檔改變到所述高速檔。
15.如權(quán)利要求10至14中任一項所述的設(shè)備,其中,所述修改器對所計算的目標(biāo)輸入速度增加或者減去預(yù)定偏 移;或者用目標(biāo)速度修改因子乘以所計算的目標(biāo)輸入速度。
16.如權(quán)利要求10至15中任一項所述的設(shè)備,包括: 檢測器,用于當(dāng)所述輸入齒輪和所述輸出齒輪嚙合時,檢測齒對齒嚙合,并且 可選擇地,當(dāng)檢測到齒對齒嚙合時,所述控制信號生成器可以重復(fù)所述齒輪改變控制信號。
17.一種傳動系統(tǒng)或車輛,適配成使用根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項的方法,或者具有根據(jù)權(quán)利要求9至16中的任一項的設(shè)備。
18.—種基本上如此前參考附圖描述的那樣構(gòu)造和/或布置的設(shè)備、傳動系統(tǒng)、車輛或者方法。
【文檔編號】F16H61/04GK104024702SQ201280065225
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月22日
【發(fā)明者】達倫·文森特, 西蒙·薩頓, 羅布·耶格爾 申請人:捷豹路虎有限公司
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