CN104024702A - 用于控制输入齿轮和输出齿轮的啮合的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在动力传动系统(3)中将输入齿轮和输出齿轮啮合的方法。输入齿轮耦合到输入轴(7)，并且输出齿轮耦合到输出轴(9)。该方法包括针对输入轴(7)计算目标输入速度(S1′)，以将输入齿轮的旋转速度匹配至输出齿轮的旋转速度。然后，修改计算的目标输入速度(S1′)以包括偏移，并且然后依靠修改的目标输入速度(S1″)来修改输入轴(7)的输入速度(S1)。当输入轴(7)的输入速度(S1)至少基本上与修改的目标输入速度(S1″)匹配时，将输入齿轮和输出齿轮啮合。本发明还涉及一种设备。
Description
技术领域
本发明涉及用于控制输入齿轮和输出齿轮的啮合的方法和设备。输入齿轮和输出齿轮可以形成机动车辆的变速箱的一部分。本发明的方面涉及方法、设备、传动系统和车辆。
背景技术
具有低齿轮档和高齿轮档的变速箱通常设置在四轮驱动车辆中。从传动输入的扭矩被传递到变速箱输入轴。差速器如差速器可以设置在变速箱中，以在车辆的前轮和后轮之间分割扭矩。高速档用于正常道路行驶，并且也用于穿过干燥、平整的地形越野行驶。低速档可以从事于低速操纵如反向拖车、通过陡峭湿滑的表面或圆石散落的地形。低速档也可以用于不能维持高速档内前进的极限越野条件。
在高速档内，变速箱中的同步器套管将变速箱输入轴直接耦合到差速器壳。差速器在两个侧齿轮之间分割扭矩。一个侧齿轮通过齿条连接，并且将扭矩传递到后输出法兰以驱动后轮。第二个侧齿轮连接到链传动链轮，并且经由链条将扭矩传递到前输出法兰以驱动前轮。
在低速档内，同步器套管被移动并且将行星齿轮架连接到差速器壳。来自于传动的扭矩现在经由小齿轮和小齿轮轴通过行星齿轮组的太阳齿轮被指引到行星齿轮架中。行星齿轮组的环齿轮固定在壳体内部，并且生成低速档比率，例如2.69:1。然后，扭矩经由同步器套管被传递到差速器壳，在差速器壳中扭矩在两个侧齿轮之间分割。
通过沿着线性路径驱动变速叉杆的电动机来致动同步器套管。为了在车辆移动的同时方便从高速档改变到低速档，设置了内外阻拦环和锥体。当叉杆在第一方向上移动套管时，内外阻拦环和锥体被一起按下，并且以一定角度啮合，从而作为同步啮合操作以提供平滑啮合。
变速箱输入轴也具有当叉杆在第二方向上移动套管时被一起按下的外阻拦环和锥体。外阻拦环和锥体也以一定角度一起啮合，并且作为同步啮合操作以提供到高速档的平滑过渡。
提供同步啮合增加了变速箱的复杂性和成本。此外，变速箱中的部件的磨损可能导致需要额外的保养。本发明寻求处理这些问题中的一个或多个。本发明的实施方式可以提供一种方法或系统，其移除了对机械同步啮合的需求，所述机械同步啮合使得从低速档到高速档和/或从高速档到低速档的过渡平滑。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种在动力传动系统中将输入齿轮和输出齿轮啮合的方法，其中，输入齿轮耦合到输入轴，并且输出齿轮耦合到输出轴，该方法包括以下步骤：
(i)针对输入轴计算目标输入速度，以将输入齿轮的旋转速度匹配至输出齿轮的旋转速度；
(ii)修改计算的目标输入速度以包括偏移；
(iii)依靠所修改的目标输入速度来修改输入轴的输入速度；以及
(iv)当输入轴的输入速度至少基本上匹配所修改的目标输入速度时，将输入齿轮和输出齿轮啮合。
通过修改输入轴的输入速度以使得输入齿轮和输出齿轮的旋转速度被至少基本上对准，不必要提供同步啮合以机械地将输入和输出齿轮的速度匹配。如果输入和输出齿轮的速度在啮合时是相同的，则齿对齿的啮合(由此输入和输出齿轮的齿对准，并且齿轮被阻止啮合)可能发生。因此，修改计算的目标输入速度的步骤引进了在输入和输出齿轮的旋转速度之间的偏移，该偏移可以有利地帮助避免齿对齿接触。这样一来，输入齿轮的旋转速度就足够接近于待啮合的输出齿轮的旋转速度，而不需要同步啮合，但需要足够偏移(如50rpm)以减少齿对齿啮合的可能性。
除了设置输入轴的输入速度以外，或者代替设置输入轴的输入速度，输出轴的输出速度可以被修改以使得输入和输出齿轮的旋转速度基本上对准。然而，改变输出速度将会改变车辆正在行进的速度，并且这可能证明对驾驶员是不可接受的。通过修改输入轴的速度，输入和输出齿轮的旋转速度可以被基本上对准，而不会改变车辆速度。
该方法可以被执行以在动力传动系统中选择性地将第一输入齿轮或者第二输入齿轮与输出齿轮啮合。第一输入齿轮和第二输入齿轮可以设置在具有不同齿轮比的相应第一输入齿轮系和第二输入齿轮系中。该方法可以使输出齿轮能够与第一输入齿轮系或者第二输入齿轮系啮合。第一输入齿轮系和第二输入齿轮系例如可以对应于变速箱中的高速档和低速档。可以使用该方法从高速档改变到低速档，和/或从低速档改变到高速档。
当输入轴从输出轴解耦合时，可以执行依靠修改的目标输入速度来修改输入轴的输入速度的步骤(步骤(iii))。例如，可以在第一输入齿轮已被解啮合之后且第二输入齿轮被啮合之前改变输入速度。在输入轴和输出轴解耦合的情况下，可以执行对输入速度的改变，而不会影响输出速度。
当从第一输入齿轮变化到第二输入齿轮时，可以基于第一齿轮系和第二齿轮系的比率来计算需要的输入轴的输入速度的改变。可以通过将当前输入速度乘以第二齿轮与第一齿轮的比率来计算目标输入速度。然而，这个方法不允许在输出齿轮已被解啮合之后可能发生的输出速度的改变。代替地，可以通过将输出齿轮的旋转速度乘以待啮合的输入齿轮的齿轮比率来计算目标输入速度。如果输入齿轮设置在第一输入齿轮系中，则输出齿轮的旋转速度会乘以第一输入齿轮系的齿轮比率。由于输出齿轮的旋转速度可以连续测量(例如通过测量由输出轴驱动的车辆的速度)，所以这个方法可以计入输出轴的旋转速度的改变。输出齿轮的旋转速度可以由车辆速度确定。特别地，可以通过将车轮速度乘以总传动系统差动比来计算输出齿轮的旋转速度。
输入轴可以耦合到传动装置的输出。传动装置可以是自动的、半自动的或者手动的传动装置。传动装置可以耦合到电机或者发动机。该方法可以要求在步骤(iii)和步骤(iv)开始之前齿轮选择器处在空档上。
依靠修改的目标输入速度来修改输入轴的输入速度的步骤可以包括降低输入速度。如果执行该方法以从第一输入齿轮改变到较低的第二输入齿轮，则输入速度必须被降低。可以将制动扭矩施加至输入轴以降低它的速度。在输入轴耦合到传动装置的布置中，输入速度的这种降低可以通过以下来实现：将传动装置改变到较低的齿轮，和/或依靠传动装置之内的内部制动力。在档改变期间传动装置典型地处在空档，所以发动机速度处于空转。选择的传动比和阻力扭矩可以增大传动装置的输出轴速度。对传动装置中额外的齿轮(例如两个或者更多齿轮)的选择将会增大传动阻力扭矩，但是扭矩转换器滑差可以防止发动机失速。
依靠修改的目标输入速度来修改输入轴的输入速度的步骤可以包括增加输入速度。如果执行该方法以从第一输入齿轮改变到较高的第二输入齿轮，则输入速度必须被增加。在输入轴耦合到传动装置的布置中，传动装置中的较高的齿轮可以被啮合以增加传动装置的输出速度；并且/或者可以将增加的扭矩施加到传动装置以增加输入轴的输入速度。传动控制模块可以请求增加发动机扭矩，这导致发动机的输出速度的增加。传动装置的输入速度从而被增加，导致传动装置(以及耦合到输入齿轮的输入轴)的输出速度的增加。
动力传动系统可以呈现为包括高速档和低速档的变速箱的形式。第一输入齿轮可以设置在第一低齿轮系中以提供所述高速档，并且第二输入齿轮可以设置在第二输入齿轮系中以提供所述低速档。第一输入齿轮和第二输入齿轮可以与输出齿轮啮合以选择高低速档。可以执行该方法以从所述高速档改变到所述低速档和/或从所述低速档改变到所述高速档。
计算的目标输入速度可以通过增加或者减去预定偏移而被修改。预定偏移可以处在5-20rpm、20-40rpm、40-60rpm、60-80rpm或80-100rpm的范围内。例如，可以从计算的目标输入速度减去50rpm的偏移。可选择地，计算的目标输入速度可以乘以目标速度修改因子。修改因子可以小于或者大于一(1)。修改因子可以是固定的整数，或者可以是例如基于预定范围的变量。
该方法可以进一步包括当输入齿轮和输出齿轮啮合时在动力传动系统中检测齿对齿的啮合的步骤。齿对齿啮合例如可以通过传感器和/或档改变致动器汲取的电流的增加来检测。当检测到齿对齿啮合时，该方法可以包括：可选地在设置的时间段已过去之后，重复将输入齿轮和输出齿轮啮合的步骤。当输入齿轮和输出齿轮未能啮合时可以确定齿对齿啮合。
差速器例如差速器可以耦合到输出轴。差速器可以分割用于施加到四轮驱动车辆的前轮和后轮的输出扭矩。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在动力传动系统中用于控制输入齿轮和输出齿轮的啮合的设备，其中，输入齿轮耦合到输入轴，并且输出齿轮耦合到输出轴，该设备包括配置成执行以下步骤的控制装置：
针对输入轴计算目标输入速度，以将输入齿轮的旋转速度匹配至输出齿轮的旋转速度；
修改计算的目标输入速度以包括偏移；
依靠修改的目标输入速度来修改输入轴的输入速度；以及
当输入轴的输入速度至少基本上与修改的目标输入速度匹配时，将输入齿轮和输出齿轮啮合。
控制装置可以包括：轴速度处理器，用于确定输入轴的输入速度和输出轴的输出速度；处理器，用于计算输入轴的目标输入速度；修改器，用于修改计算的目标输入速度以包括偏移；速度控制器，用于依靠修改的目标输入速度来修改输入轴的输入速度；以及控制信号生成器，用于生成齿轮改变控制信号，以当输入轴的输入速度至少基本上与修改的目标输入速度匹配时开始输入齿轮和输出齿轮的啮合。
轴速度处理器可以连接到用于测量输入轴的输入速度的第一速度传感器和用于测量输出轴的输出速度的第二速度传感器。在机动车的应用中，第一速度传感器可以设置在传动控制模块中，而第二速度传感器可以设置在防抱死制动系统中。
控制信号生成器可以控制致动器以开始将输入和输出齿轮啮合。
输入轴可以连接到传动装置的输出轴。传动装置可以是自动的、半自动的或者手动的传动装置。
速度控制器可以(经由传动控制单元直接地或间接地)控制传动装置；并且/或者速度控制器可以(经由发动机控制单元直接地或间接地)控制连接至传动装置的发动机或电机。
速度控制器能够可操作用于控制传动装置，以降低输入轴的输入速度。速度控制器可以使制动扭矩被施加到传动装置。制动扭矩可以是传动装置之内的内部摩擦/阻力的结果。可选择地或者额外地，速度控制器可以启动改变到传动装置中的较低的齿轮，以降低传动装置的输出速度。
速度控制器能够可操作用于控制传动装置，以增加输入轴的输入速度。速度控制器可以启动改变到传动装置中的较高的齿轮，以增加输入轴的输入速度。可选择地或者额外地，速度控制器可以请求来自于连接至传动装置的电机或发动机的扭矩的增加。作为结果的发动机的输出速度的增加将会增加传动装置的输入速度，并且因此增加输入轴所连接到的传动装置的输出速度。控制信号例如可以被提供至传动控制模块以开始齿轮改变，并且/或者被提供至发动机控制模块以增加施加至传动装置的扭矩。
动力传动系统可以是包括高速档和低速档的变速箱。控制单元可以适配成从所述高速档改变到所述低速档和/或从所述低速档改变到所述高速档。
修改器可以向计算的目标输入速度增加或减去预定的偏移。例如，预定的偏移可以处在5-20rpm、20-40rpm、40-60rpm、60-80rpm或80-100rpm的范围内。可以从计算的目标输入速度增加或减去50rpm的偏移。可选择地，计算的目标输入速度可以乘以修改因子。
控制装置可以包括检测器，其用于当输入齿轮和输出齿轮啮合时检测齿对齿啮合。当检测到齿对齿啮合时，控制信号生成器可以重复齿轮改变控制信号。在重复齿轮改变控制信号之前可以引入时间延迟。
速度控制器和/或控制信号生成器可以仅当用于传动装置的齿轮选择器处在空档位置时可操作。
本文所描述的方法可以是机器实现的。在又一个方面，本发明涉及一种计算机系统，该计算机系统包括：可编程电路；以及软件，其在至少一个计算机可读介质上编码，以对可编程电路进行编程以实现本文所描述的方法。
本文所描述的设备可以包括运行硬件、固件或者软件中存储的一系列指令的计算处理器。同样地，本文所描述的方法可以通过运行硬件、固件或者软件中存储的一系列指令的计算处理器来实现。可以利用计算处理设备来控制本文所描述的操作步骤。计算处理设备可以被配置为执行存储在存储器或者存储设备中的计算机指令。本发明还涉及一种用于控制计算处理器的计算机程序，该计算机程序是可执行的，以促使计算处理器依据本文所描述的(一个或多个)方法来操作。
根据本发明的设备尤其适合于机动车辆。
根据又一个方面，本发明提供了一种具有如前述段落的任一段所陈述的设备的车辆或传动系统。
在这个申请的范围内，明确打算在前述的段落、权利要求和/或下面的说明和附图中，所陈述的各个方面、实施方式、示例和选择，并且尤其是其中单独的特征，可以独立地或者以任意组合来使用。例如，结合一个实施方式来描述的特征对所有的实施方式都适用，除非这样的特征不相容。
附图说明
现在参考附图仅仅作为例子来描述本发明的实施方式，所述附图示出了体现本发明的一种形式的变速箱控制系统的示意图。
具体实施方式
现在参考图1来描述用于机动车辆的变速箱控制系统1。变速箱控制系统1控制变速箱(transfer case)3(也被称为变速箱(transfer box))和自动传动装置5。变速箱3包括分别用于高速档和低速档的高输入齿轮系和低输入齿轮系。根据本发明的变速箱控制系统1允许高速档和低速档之间的移动改变，而不需要变速箱3中的同步啮合齿轮。
变速箱3通过连接到传动装置5的输出轴的变速箱输入轴7来驱动。变速箱3具有驱动一组车轮11的变速箱输出轴9。变速箱输入轴7以第一速度S1旋转，并且变速箱输出轴9以第二速度S2旋转。当以低速档操作时，变速箱3提供3:1的齿轮比率，以供给车辆低速档的缓慢速度。当以高速档操作时，变速箱3提供来自传动装置输出轴7的直接驱动，供给1:1的齿轮比率。将会意识到的是，可以针对高速档和低速档实施其它的齿轮比率。
可以仅当下面的预定条件被满足时变速箱3才在高速档和低速档之间改变：(a)车辆点火启动；(b)车辆速度在预定界限内；以及(c)传动选择器处在空档位置。进一步的预定条件是发动机正在运行，但是由于混合动力车辆可以仅通过电动机操作而发动机停止，所以这不是必须的。变速箱控制模块(TCCM)13确定这些条件已经被满足，并且将控制信号(Motor_Supply)发送到变速箱3中的致动器(未示出)。致动器驱动变速机构，以从低速档变换到高速档和从高速档变换到低速档。变速箱3还向TCCM 13提供档位信号(Range_Position)，以指示当前是高速档还是低速档啮合。
TCCM 13连接到控制传动装置5的传动控制模块(TCM)15。TCM15向TCCM 13发送操作数据，所述操作数据包括：传动装置输出轴7的操作速度(TranOPSpeedHS)；自动传动装置5选择的当前齿轮(GearPosActualHS)；以及自动传动装置5选择的目标齿轮(GearPosTargetHS)。针对空档中的传动装置5，TCCM 13可以指示TCM 15将齿轮选择器锁定(CDiffShiftLockReqHS)。TCCM 13还与TCM 15通信以指示当前在变速箱3中是高速档还是低速档啮合(CDiffRangeActualHS)。
主体控制模块(BCM)17将点火信号(KL15-打开点火)提供给TCCM13，以确认车辆点火启动。发动机控制模块(ECM)19向TCCM 13提供发动机速度数据(EngineSpeedHS)。传动装置的操作输出速度被从TCM 15传输到TCCM 13，作为与变速箱输入轴7的输入速度相对应的操作速度信号(TransOPSpeedHS)。
低速档开关21由用户操作，以发起变速箱3的档的改变。从低速档开关21向TCCM 13提供档控制信号。防抱死制动系统(ABS)23将车轮速度数据(WheelSpeedXXXHS和WheelSpeedXXXQFHS)发送到TCCM 13和TCM 15，以使得车辆速度和变速箱输出轴9的输出速度能够被确定。
变速箱3的高输入齿轮系和低输入齿轮系通过同步器套管被选择，以提供各自的档。同步器套管沿着线性路径可移动，以经由高输入齿轮系啮合耦合到变速箱输入轴7的第一(高)输入齿轮，或者经由低输入齿轮系啮合耦合到变速箱输入轴7的第二(低)输入齿轮。响应于来自TCCM 13的控制信号(Motor_Supply)而操作的变速机构包括叉杆和轨道组件以使同步器套管移位。当同步器套管处在第一位置(例如向后位置)时，第一(高)输入齿轮被啮合，而当同步器套管处在第二位置(例如向前位置)时，第二(低)输入齿轮系被啮合。当同步器套管在中间位置并且第一(高)输入齿轮和第二(低)输入齿轮都没有被啮合时，变速箱3处在空档状态。贯穿于常规操作，同步器套管保持耦合到变速箱输出轴9。
本发明使得当第一(高)输入齿轮或第二(低)输入齿轮将要啮合输出齿轮时进行移动改变成为可能，而不需要变速箱3中的同步啮合齿轮。为了实现这一点，TCM 15使目标输入齿轮的旋转速度与输出齿轮的旋转速度基本上相匹配(加上或减去偏移)，以帮助防止齿对齿啮合。
输入齿轮的速度可以通过调整传动装置5的速度来控制，以改变变速箱输入轴7的第一速度S1。第一速度S1可以通过在传动装置5之内改变到较低齿轮和/或允许在传动装置5之内的内部摩擦损耗来降低，以降低输出速度。第一速度S1可以通过在传动装置5中改变到较高齿轮和/或增加由发动机或电动机施加到传动装置5的扭矩来增加。从发动机提供的扭矩的增加将会增加传动装置的输入速度，并且因此增加变速箱输入轴7的第一速度S1。当变速箱3处在空档状态时调整传动装置5的速度，以便不影响车轮11的旋转速度。
取决于是从低到高还是从高到低的档改变正在被执行，将要被啮合的输入齿轮(即目标齿轮)是第一(高)输入齿轮或第二(低)输入齿轮。变速箱输入轴7的第一速度S1与传动装置5的输出速度相对应，并且作为操作速度信号(TransOPSpeedHS)被提供给TCCM 13。
输出齿轮是耦合到变速箱输出轴9的同步套管。变速箱输出轴9连接到车轮11，并且因此可以根据ABS 23提供的车轮速度数据(WheelSpeedXXXHS和WheelSpeedXXXQFHS)来计算输出齿轮的第二速度S2。
为了计算目标输入速度S1′，使用将要被啮合的输入齿轮系的齿轮比率来乘以输出齿轮的第二速度S2。如果第一(高)齿轮系将要被啮合，则使用1乘以第二速度S2(因为高齿轮系具有1:1的齿轮比率)。如果第二(低)齿轮系将要被啮合，则使用3乘以第二速度S2(因为低齿轮系具有3:1的齿轮比率)。
然后，施加预定偏移以修改计算的目标输入速度S1′，以生成修改的目标输入速度S1″。例如可以通过增加或者减去规定的速度来施加偏移。在本实施方式中，计算的目标输入速度S1′减少50rpm以提供偏移。
依据修改的目标输入速度S1″来修改输入轴7的输入速度S1，以使得选择的输入齿轮能够啮合输出齿轮。通过将输入轴速度S1设置为修改的目标输入速度S1″(而不是计算的目标输入速度S1′)，在输入齿轮和输出齿轮之间发生的齿对齿啮合的可能性降低。本领域技术人员将会意识到，虽然输入轴速度S1可以说成是“设置”到修改的目标输入速度S1″，但是分别旋转的输入齿轮和输出齿轮的啮合是动态的过程。因此，在输入齿轮啮合输出齿轮的精确时刻，输入轴的旋转速度不需要精确匹配修改的目标输入速度S1″。相反地，当输入轴速度基本上匹配修改的目标输入速度S1″时，亦即使得输入齿轮的旋转速度足够接近于将要啮合的输出齿轮的旋转速度，此时发生啮合就足够了，而不需要同步啮合，但需要足够地偏移(如50rpm)，以便减少齿对齿啮合的可能性。
高/低速档由驾驶员使用低速档开关21来选择。仅当针对传动装置5的选择器处在空档位置时，才可以执行档改变。当档改变正在进行时，不得压下加速踏板(未示出)。如果请求高速档或低速档，并且传动选择器处在除了空档以外的位置，则会提供警报以指示驾驶员选择空档。
变速箱3允许当车辆正在行进时在设置界限内的档改变。特别地，针对高速档向低速档的改变，车辆速度必须不超过10mph(16km/h)，而针对低速档向高速档的改变，车辆速度必须不超过30mph(48km/h)。如果车辆速度高于规定的参数，则会提供警报以指示驾驶员减速。仅当车辆速度处在规定的范围内时才会开始档改变。少于2mph(3km/h)的道路速度可以被TCCM 13解释为静态转移(车辆未移动)。
现在参考从低到高和从高到低的移动中的档改变来描述根据本发明的TCCM 13的操作。
移动中的档改变：低到高
本发明允许车辆在低于速度阈值行进的同时执行从低到高的档改变。本发明可以提供精细的档改变，而不需要使用变速箱3中的同步啮合。
当车辆正在行进时驾驶员按下低速档开关21时，TCCM 13接收到移动中档改变请求。TCCM 13经由BCM 17信号(KL15-打开点火)确定车辆的点火启动，并且经由ECM 19速度信号(EngineSpeedHS)确定发动机正在运转。然后，TCCM 13询问TCM 15以确定传动装置5处在空档(TCMPositionDisplayHS，GearPosTargetHS，GearPosActualHS)。TCCM 13还执行检查以确定车辆速度(WheelSpeedXXXHS)处于适当的阈值以下，典型地低于或等于30mph(48km/h)。
档改变将会中止，并且可选地向驾驶员提供警报，如果TCCM 13确定以下中的一个或多个发生的话：车辆速度处于阈值以上；传动装置5不在空档；或者检测到错误。如果参数被满足，则档改变可以继续。
对于移动中的从低到高的档改变的事件的主要流程如下：
(i)TCCM 13请求将自动传动齿轮选择器锁定在空档(CDiffShiftLockReqHS)；
(ii)TCM 15将自动传动齿轮选择器锁定在空档；
(iii)变速箱3通过将电流施加到变速箱电机来开始档改变；
(iv)使变速箱3的输入速度S1匹配到输出速度S2(其对应于ABS23测量的车辆速度)除以低齿轮速率(少50rpm的偏移)；
(v)变速箱3完成由档位传感器确认的档改变；
(vi)TCCM 13移除将自动传动齿轮选择器锁定在空档的请求(CDiffShiftLockReqHS)；
(vii)TCM 15将传动齿轮选择器从空档位置解锁；以及
(viii)传动装置5回复到常规操作。
通过向传动装置5的输出施加制动扭矩，在步骤(iv)中匹配变速箱3的输入速度S1。
当变速箱电机被啮合时，如果检测到齿对齿的情形，则事件的序列被改变。特别地，如上所述执行事件(i)到(iv)，并且然后：
(a)TCCM 13检测由高电机电流引起的齿对齿的情形，并且指示档的档位尚未完成；
(b)TCCM 13降低(或者轻微地反向)电机电流，然后重新施加电流；由于50rpm的偏移，随着由于自动传动装置输出大于零而压力被移除，到变速箱的输入将会旋转。
然后，如上所述执行步骤(v)到(viii)。
这些处理步骤的成功完成导致低到高速档改变已经被执行。“选择的高速档”的临时消息可以在仪表单元消息中心(未示出)显示，并且在仪表单元上切断低速档图标。
移动中的档改变：高到低
本发明也允许车辆正在低于速度阈值行进的同时执行从高到低速档的改变。本发明可以提供精细的档改变，而不需要使用变速箱3中的同步啮合。
当车辆正在行进时驾驶员按下低速档开关21时，TCCM 13接收到移动中档改变请求。然后TCCM 13执行同样的参数检查，其被执行以用于低到高速档改变。特别地，TCCM 13经由BCM 17信号(KL15-打开点火)确定车辆的点火启动，以及经由ECM 19速度信号(EngineSpeedHS)确定发动机正在运转。然后TCCM 13询问TCM 15以确定传动装置5处在空档(TCMPositionDisplayHS，GearPosTargetHS，GearPosActualHS)。TCCM 13还执行检查以确定车辆速度(WheelSpeedXXXHS)处于适当的阈值之下，典型地小于或等于10mph(16km/h)。
档改变将会中止，并且可选地向驾驶员提供警报，如果TCCM 13确定以下中的一个或多个发生的话：车辆速度处于阈值之上；传动装置5不在空档；或者检测到错误。如果参数被满足，则档改变可以继续。
对于移动中的从高到低的档改变的事件的主要流程如下：
(i)TCCM 13请求将自动传动齿轮选择器锁定在空档(CDiffShiftLockReqHS)；
(ii)TCM 15将自动传动齿轮选择器锁定在空档；
(iii)变速箱3通过将电流施加到变速箱电机来开始档改变；
(iv)变速箱3的输入速度S1匹配到输出速度S2(其对应于车辆速度)乘以低齿轮速率(少50rpm的偏移)；
(v)变速箱3完成由档位传感器确认的档改变；
(vi)TCCM 13移除用于将自动传动齿轮选择器锁定在空档的请求(CDiffShiftLockReqHS)；
(vii)TCM 15将传动齿轮选择器从空档位置解锁；以及
(viii)传动装置5回复到常规操作。
通过选择较高齿轮和/或将正扭矩请求发送到发动机/电机，在步骤(iv)中匹配变速箱3的输入速度S1。
当变速箱电机被啮合时，如果检测到齿对齿的情形，则事件的序列被改变。特别地，如上所述执行事件(i)到(iv)，并且然后：
(a)TCCM 13检测由高电机电流引起的齿对齿的情形，并且指示档的档位尚未完成；以及
(b)TCCM 13降低(或者轻微地反向)电机电流，然后重新施加电流；由于50rpm的偏移，随着由于传动装置5输出大于零而压力被移除，到变速箱的输入轴7将会旋转。
然后，如上所述执行步骤(v)到(viii)。
这些处理步骤的成功完成导致高到低的档改变已经被执行。“选择的低档”的临时消息可以在仪表单元消息中心(未示出)显示，并且在仪表单元中接通低速档图标。
如上所述，变速箱控制系统1有利于移动中的高速档和低速档之间的改变，而不需要变速箱3中的同步啮合齿轮。变速箱控制系统1可以与本申请的说明中所描述的类型的传统的变速箱3一起使用。为了降低变速箱3的复杂性，同步啮合齿轮如锥体和阻拦环可以被忽略或者用间隔物代替。
在此描述的方法也可以用于静态档改变(即当车辆静止时的改变)，这是因为一旦被选择，随着传动装置开始驱动变速箱输入轴7，偏移就会固有地发生。
变速箱3已被示意为具有单个输出轴9。然而，可以提供两个输出轴以使得四轮驱动成为可能。例如，前输出轴可以驱动车辆的前轮，并且后输出轴可以驱动车辆的后轮。这样一来，变速箱3就可以为车辆提供持久的四轮驱动、扭矩分割传动。可以提供差速器组件如差速器，以分割四轮驱动系统中的前轮和后轮之间的扭矩。在这样的布置中，变速箱3中的同步器套管可以永久地耦合到差速器组件。
本发明已被描述为针对提供变速箱3中的同步啮合的替换方案。然而，本发明可以结合同步啮合而被实现，以帮助保护同步啮合的组成元件。
上面描述的方法和设备可以用于在例如越野车的变速箱中从高速档改变到低速档和/或从低速档改变到高速档。在这种情况下，针对高速档到低速档改变和低速档到高速档改变中的每一个，可以避免对同步啮合齿轮布置的需要。通常会出现的情况是，当进行高速档到低速档的改变时，越野车将会静止(例如因为驾驶员已停止以视察待横越的“越野”地形)。与此形成对照，通常会出现的情况是，当车辆正在行进时，驾驶员将会希望从低速档改变到高速档(例如因为车辆已经从“越野”地形驶到柏油马路)。因此，在本发明的一个实施方式中，前述方法和设备可以仅用于当选择低速档向高速档改变时控制变速箱的输入齿轮和输出齿轮的啮合，以使得“行进中”的档改变成为可能。在高速档到低速档的改变的情况中，可以简单地要求仅仅当确定车辆是静止时作出这样的改变。因此，针对高速档到低速档改变和低速档到高速档改变中的每一个，避免了对同步啮合齿轮布置的需要。
将会意识到的是，在不背离本发明的范围的情况下可以对本文描述的实施方式作出各种改变和修改。
Claims (18)
1.一种在动力传动系统中将输入齿轮和输出齿轮啮合的方法，其中所述输入齿轮耦合到输入轴，并且所述输出齿轮耦合到输出轴，所述方法包括：
(i)针对所述输入轴计算目标输入速度，以将所述输入齿轮的旋转速度匹配至所述输出齿轮的旋转速度；
(ii)修改所计算的目标输入速度以包括偏移；
(iii)依靠所修改的目标输入速度来修改所述输入轴的输入速度；以及
(iv)当所述输入轴的输入速度至少基本上与所修改的目标输入速度匹配时，将所述输入齿轮和所述输出齿轮啮合。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述输入齿轮设置在具有第一输入齿轮比率的输入齿轮系中；通过用所述第一输入齿轮比率乘以所述输出齿轮的旋转速度来计算所述目标输入速度。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，依靠所修改的目标输入速度来修改所述输入轴的输入速度的步骤包括减少输入速度。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中，依靠所修改的目标输入速度来修改所述输入轴的输入速度的步骤包括增加输入速度。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述输入轴耦合到传动装置，并且在所述传动装置中啮合较高的齿轮，以增加所述输入轴的输入速度；并且/或者将增加的扭矩施加到所述传动装置，以增加所述输入轴的输入速度。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述动力传动系统是变速箱，所述变速箱包括用于提供高速档的第一输入齿轮系和用于提供低速档的第二输入齿轮系；并且实施所述方法以从所述高速档改变到所述低速档和/或从所述低速档改变到所述高速档。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过增加或者减去预定偏移，或者通过用目标速度修改因子乘以所计算的目标输入速度，来修改所计算的目标输入速度。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括以下步骤：
当所述输入齿轮和所述输出齿轮未能啮合时，在所述动力传动系统中检测齿对齿啮合；以及
可选择地，重复将所述输入齿轮和所述输出齿轮啮合的步骤。
9.一种用于在动力传动系统中控制输入齿轮和输出齿轮的啮合的设备，其中，所述输入齿轮耦合到输入轴，并且所述输出齿轮耦合到输出轴，所述设备包括配置成执行以下步骤的控制装置：
针对所述输入轴计算目标输入速度，以将所述输入齿轮的旋转速度匹配至所述输出齿轮的旋转速度；
修改所计算的目标输入速度以包括偏移；
依靠所修改的目标输入速度来修改所述输入轴的输入速度；以及
当所述输入轴的输入速度至少基本上与所修改的目标输入速度匹配时，将所述输入齿轮和所述输出齿轮啮合。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述控制装置包括：
轴速度处理器，用于确定所述输入轴的输入速度和所述输出轴的输出速度；
处理器，用于计算所述输入轴的目标输入速度；
修改器，用于修改所计算的目标输入速度以包括偏移；
速度控制器，用于依靠所修改的目标输入速度来修改所述输入轴的输入速度；以及
控制信号生成器，用于生成齿轮改变控制信号，以当所述输入轴的输入速度至少基本上与所修改的目标输入速度匹配时开始所述输入齿轮和所述输出齿轮的啮合。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述输入轴耦合到传动装置，并且所述速度控制器可操作用于控制所述传动装置以减少所述输入轴的输入速度。
12.如权利要求10或11所述的设备，其中，所述输入轴耦合到传动装置，并且所述速度控制器可操作用于控制所述传动装置以改变到较高的齿轮，以增加所述输入轴的输入速度。
13.如权利要求10、11或12所述的设备，其中，所述输入轴耦合到传动装置，并且所述速度控制器可操作用于请求增加施加到所述传动装置的扭矩，以增加所述输入轴的输入速度。
14.如权利要求10至13中任一项所述的设备，其中，所述动力传动系统是变速箱，所述变速箱包括用于提供高速档的第一输入齿轮系和用于提供低速档的第二输入齿轮系；并且所述控制单元被适配成从所述高速档改变到所述低速档和/或从所述低速档改变到所述高速档。
15.如权利要求10至14中任一项所述的设备，其中，所述修改器对所计算的目标输入速度增加或者减去预定偏移；或者用目标速度修改因子乘以所计算的目标输入速度。
16.如权利要求10至15中任一项所述的设备，包括：
检测器，用于当所述输入齿轮和所述输出齿轮啮合时，检测齿对齿啮合，并且
可选择地，当检测到齿对齿啮合时，所述控制信号生成器可以重复所述齿轮改变控制信号。
17.一种传动系统或车辆，适配成使用根据权利要求1至8中的任一项的方法，或者具有根据权利要求9至16中的任一项的设备。
18.一种基本上如此前参考附图描述的那样构造和/或布置的设备、传动系统、车辆或者方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161109 Termination date: 20181122 |