CN110360312A - 动力传递系统 - Google Patents

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CN110360312A
CN110360312A CN201811582072.6A CN201811582072A CN110360312A CN 110360312 A CN110360312 A CN 110360312A CN 201811582072 A CN201811582072 A CN 201811582072A CN 110360312 A CN110360312 A CN 110360312A
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axis
tooth
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林阳介
宫崎刚枝
齐藤大辅
铃木敦士
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Aisin AI Co Ltd
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Photonai Ai Corp
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Abstract

一种动力传递系统包括控制装置，该控制装置控制电动发电机、同步机构和离合器机构，使得同步机构和离合器机构中至少之一在从第一速齿轮至第二速齿轮的挡位切换期间不断地在第一轴与第二轴之间传递动力，以及使得电动发电机在从同步机构和离合器机构中的每个开始操作至同步机构处于动力传递状态的时间段不断地产生扭矩。

Description

动力传递系统
相关申请的交叉引用
本申请基于并且要求2018年3月26日提交的日本专利申请第2018-059035号的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本文中描述的实施方式一般性涉及一种动力传递系统。
背景技术
传统上，变速器包括输入轴、输出轴、包括可旋转地附接至输入轴的主动齿轮和固定至输出轴的从动齿轮的多个齿轮以及用于选择对其传递动力的齿轮的离合器机构(例如，在日本特开专利申请公报第2013-24391号和德国专利申请公报第DE 102013108300A1号中公开的)。
例如，这种变速器在用于车辆的加速的挡位切换时处于不传递动力的空挡状态。这可能极大地改变车辆的加速度，从而使车辆受到冲击。
本发明的目的是提供一种可以防止车辆受到例如由于挡位切换引起的冲击的影响的动力传递系统。
发明内容
通常，根据一个实施方式，一种动力传递系统包括：变速器，其位于均安装在车辆上的电动发电机与车轮之间；以及控制装置。变速器包括：可旋转的第一轴；可旋转并且与第一轴平行的第二轴；第一速齿轮，其具有第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮可旋转地附接至第一轴，第二齿轮附接至第二轴以与第一齿轮啮合并且与第二轴一体地旋转；第二速齿轮，其齿轮比小于第一速齿轮的齿轮比并且具有第三齿轮和第四齿轮，第三齿轮可旋转地附接至第一轴，第四齿轮附接至第二轴以与第三齿轮啮合并且与第二轴一体地旋转；同步机构，其介于第一轴与第三齿轮之间并且在动力传递状态与动力切断状态之间切换，动力传递状态是同步机构产生摩擦力的状态，该摩擦力使第一轴的旋转速度和第三齿轮的旋转速度彼此接近，动力切断状态是同步机构没有产生摩擦力的状态；以及离合器机构，其切换在第一轴与第一齿轮之间以及在第一轴与第三齿轮之间的旋转的传递和不传递。第一轴和第二轴中的一个轴连接至电动发电机并且第一轴和第二轴中的另一个轴连接至车轮。控制装置控制电动发电机、同步机构和离合器机构，使得同步机构和离合器机构中至少之一在从第一速齿轮至第二速齿轮的挡位切换期间不断地在第一轴与第二轴之间传递动力，以及使得电动发电机在从同步机构和离合器机构中的每个开始操作至同步机构处于动力传递状态的时间段不断地产生扭矩。
利用这样的构造，例如，离合器机构和同步机构中至少之一在从第一速齿轮至第二速齿轮的挡位切换期间不断地在第一轴与第二轴之间传递电动发电机的动力，并且电动发电机在从同步机构和离合器机构中的每个开始操作至同步机构处于动力传递状态的时间段不断地产生扭矩。这可以防止车辆受到由于挡位切换引起的冲击的影响。此外，可以防止车辆加速时在从第一速齿轮至第二速齿轮的挡位切换时车辆的加速度降至零。
根据动力传递系统，例如，同步机构包括：第三齿轮的第一锥面，该第一锥面与第三齿轮一体地旋转；同步器环，其具有第二锥面，第二锥面被压靠第一锥面以与第一锥面产生摩擦力；以及第一套筒，其可以沿第一轴的轴线在施压位置与未施压位置之间移动，并且与第一轴一体地旋转。施压位置是第二锥面压靠第一锥面的位置。未施压位置是第二锥面没有压靠第一锥面的位置。在离合器机构在第一轴与第一齿轮之间传递旋转并且在第一轴与第三齿轮之间没有传递旋转时，第一套筒从未施压位置至施压位置可移动。离合器机构被构造成在第一套筒从未施压位置移动至施压位置时在第一轴与第一齿轮之间传递旋转。
利用这样的构造，例如，在离合器机构在第一轴与第一齿轮之间传递旋转并且在第一轴与第三齿轮之间没有传递旋转时，第一套筒可以从未施压位置移动至施压位置，以及离合器机构可以在第一套筒从未施压位置移动至施压位置时在第一轴与第一齿轮之间传递旋转。这可以防止在用于车辆的加速的从第一速齿轮至第二速齿轮的挡位切换时在第一轴与第二轴之间没有动力传递。
根据动力传递系统，例如，第一轴和第一齿轮通过电动发电机的动力在第一方向上旋转。离合器机构包括单向离合器，该单向离合器位于第一轴与第一齿轮之间，从第一轴和第二轴中的一个轴向第一轴和第二轴中的另一个轴传递在第一方向上的旋转，并且允许第一轴和第二轴中的另一个轴相对于第一轴和第二轴中的一个轴在第一方向上旋转。
利用这样的构造，单向离合器可以在第一套筒从未施压位置移动至施压位置时在第一轴与第一齿轮之间传递旋转。
根据动力传递系统，例如，第一速齿轮和第二速齿轮沿第一轴的轴线彼此间隔开。离合器机构包括：第一齿，其与第一齿轮一体地旋转；第二齿，其与第三齿轮一体地旋转；包括第三齿的第一可移动部分，该第一可移动部分位于第一齿轮与第三齿轮之间，可以沿第一轴的轴线在第一啮合位置与第一未啮合位置之间移动，并且与第一轴一体地旋转，第一啮合位置是第三齿和第一齿彼此啮合的位置，第一未啮合位置比第一啮合位置更靠近第三齿轮并且是第三齿和第一齿没有彼此啮合的位置；包括第四齿的第二可移动部分，该第二可移动部分位于第一齿轮与第三齿轮之间，可以沿第一轴的轴线在第二啮合位置与第二未啮合位置之间移动，并且与第一轴一体地旋转，并且从第二未啮合位置移动至第二啮合位置时将第二锥面压靠第一锥面，第二啮合位置是第四齿和第二齿彼此啮合的位置，所述第二未啮合位置比第二啮合位置更靠近第一齿轮并且是第四齿和第二齿没有彼此啮合的位置；以及连接第一可移动部分和第二可移动部分的驱动器，该驱动器在第一可移动部分位于第一啮合位置并且第二可移动部分位于第二未啮合位置时产生力以将第一可移动部分移动至第一未啮合位置，以及随着第二可移动部分至移动第二啮合位置以使第二锥面压靠第一锥面通过该力将第一可移动部分移动至第一未啮合位置。
利用这样的构造，第一可移动部分可以在第一套筒从未施压位置移动至施压位置时在第一轴与第一齿轮之间传递旋转。
附图说明
图1是示出第一实施方式中的车辆的示意构造的示例性图；
图2是示出第一实施方式中的车辆的示意构造的示例性框图；
图3是示出第一实施方式中的车辆的操作的示例的示例性时序图表；
图4是示出第二实施方式中的车辆的示意构造的示例性图；以及
图5是示出第三实施方式中的车辆的示意构造的示例性图。
具体实施方式
在下文中，将公开本发明的示例性实施方式。在本说明书中，序号用于区分部分、位置等，并且不旨在指示顺序或优先级。以下的实施方式包括相似或相同的部件。共同的附图标记指代相同或相似的部件，并且省略其冗余描述。
第一实施方式
图1是示出第一实施方式中的车辆1的示意构造的示例性图。如图1中所示，车辆1包括作为驱动源的电动发电机11、变速器12、作为驱动轮的车轮13L和13R以及作为从动轮的车轮(未示出)。电动发电机11的动力通过变速器12被传递至车轮13L和13R以旋转车轮13L和13R，由此车辆1行驶。
电动发电机11包括轴11a和壳体11b。轴11a由壳体11b绕第一旋转中心Ax1来旋转地支承。壳体11b由车辆1的主体(未示出)支承。壳体11b容纳与轴11a一体地旋转的转子(未示出)和围绕转子的外周的定子(未示出)。在施加电压(电流)的情况下，电动发电机11绕第一旋转中心Ax1将扭矩(动力)施加至轴11a。
变速器12位于作为输入的电动发电机11与作为输出的车轮13L和13R之间。变速器12在耦接至电动发电机11时通过车辆主体来支承。
变速器12包括输入轴21、输出轴22、多个齿轮30、齿轮连接机构23和壳体24。壳体24容纳输入轴21、输出轴22、齿轮30和齿轮连接机构23。壳体24由车辆主体支承。输入轴21是第一轴的示例，并且输出轴22是第二轴的示例。
输入轴21和输出轴22平行地彼此间隔开。输入轴21由壳体24绕第一旋转中心Ax1旋转地支承，而输出轴22由壳体24绕第二旋转中心Ax2旋转地支承。第一旋转中心Ax1和第二旋转中心Ax2也被称为旋转轴。
输入轴21连接至电动发电机11的轴11a并且与轴11a一体地旋转，也就是与轴11a同时旋转。在下文中，当车辆1向前行驶时输入轴21的旋转方向被称为正向方向。轴11a和输入轴21无需彼此直接地连接，并且另一旋转传递构件例如齿轮、联轴器和带可以介于其间。轴11a和输入轴21可以不以相同的速度旋转。
齿轮30始终啮合齿轮并且延伸穿过输入轴21和输出轴22。齿轮30的齿轮比(减速比)不同。齿轮也被称为齿轮对。
齿轮30包括1速齿轮31和2速齿轮32。1速齿轮31和2速齿轮32沿输入轴21的第一旋转中心Ax1彼此间隔。2速齿轮32的齿轮比低于1速齿轮31的齿轮比。1速齿轮31也被称为低挡，并且2速齿轮32也被称为高挡。
1速齿轮31包括彼此啮合的主动齿轮33和从动齿轮34，并且2速齿轮32包括彼此啮合的主动齿轮35和从动齿轮36。主动齿轮33是第一齿轮的示例，从动齿轮34是第二齿轮的示例，主动齿轮35是第三齿轮的示例，并且从动齿轮36是第四齿轮的示例。
主动齿轮33和35由输入轴21通过轴承(未示出)支承，并且相对于输入轴21绕第一旋转中心Ax1旋转。主动齿轮33和35沿第一旋转中心Ax1的移动受到限制。
变速器12还包括在1速齿轮31的主动齿轮33与输入轴21之间的单向离合器37。单向离合器37防止输入轴21相对于主动齿轮33正向地旋转。因此，单向离合器37传递从输入轴21至主动齿轮33的正向旋转。单向离合器37允许主动齿轮33相对于输入轴21正向地旋转。电动发电机11的动力通过单向离合器37从输入轴21传递至主动齿轮33以使输入轴21和主动齿轮33在正向方向上旋转。正向方向是第一方向的示例。
从动齿轮34和36被固定至输出轴22并且与输出轴22一体地绕第二旋转中心Ax2旋转。
输出轴22设置有主传动齿轮38。主传动齿轮38被固定至输出轴22以绕第二旋转中心Ax2一起旋转。主传动齿轮38与位于差动齿轮39的壳体中的差动齿圈39a啮合。差动齿轮39通过驱动轴40L和40R连接至车轮13L和13R。
齿轮连接机构23包括离合器机构41和同步机构42。离合器机构41和同步机构42彼此分离。也就是说，离合器机构41和同步机构42彼此独立地操作。
离合器机构41位于1速齿轮31的主动齿轮33与2速齿轮32的主动齿轮35之间。同步机构42跨主动齿轮35与主动齿轮33相对。因此，主动齿轮35布置在离合器机构41与同步机构42之间。
离合器机构41是在输入轴21与1速齿轮31的主动齿轮33和2速齿轮32的主动齿轮35之间选择性地切换连接(耦接)和不连接(不耦接)的爪型离合器机构。也就是说，离合器机构41切换在输入轴21与主动齿轮33之间以及在输入轴21与主动齿轮35之间的旋转的传递和不传递。
离合器机构41包括盘毂43和套筒44。离合器机构41也包括单向离合器37。盘毂43耦接至输入轴21并且与输入轴21一体地绕第一旋转中心Ax1旋转。套筒44通过花键联结耦接至盘毂43，与盘毂43一体地绕第一旋转中心Ax1旋转并且可以相对于盘毂43沿输入轴21的轴线移动。因此，套筒44与输入轴21一体地绕第一旋转中心Ax1旋转，并且可以沿输入轴21的轴线移动。
套筒44位于1速齿轮31的主动齿轮33与2速齿轮32的主动齿轮35之间。套筒44是第二套筒的示例。
套筒44包括齿44a和齿44b。齿44a位于套筒44的更靠近主动齿轮33的一端(图1中的右侧端)上并且绕第一旋转中心Ax1对准。齿44a可以与主动齿轮33的齿33a啮合。齿33a位于主动齿轮33的更靠近套筒44的一部分(图1中的左侧部分)上以与主动齿轮33一体地旋转。齿44b位于套筒44的更靠近主动齿轮35的一端(图1中的左侧端)上并且绕第一旋转中心Ax1对准。齿44b可以与主动齿轮35的齿35a啮合。齿35a位于主动齿轮35的更靠近套筒44的一部分(图1中的右侧部分)上以与主动齿轮35一体地旋转。齿33a、35a、44a和44b是犬齿。齿33a是第一齿的示例，齿35a是第二齿的示例，齿44a是第三齿的示例，并且齿44b是第四齿的示例。
套筒44可以相对于输入轴21沿输入轴21的轴线移动。具体来说，套筒44可移动至1速啮合位置(未示出)、未啮合位置(图1)和2速啮合位置(未示出)。
在未啮合位置(图1)处，套筒44的齿44a和主动齿轮33的齿33a没有彼此啮合，并且套筒44的齿44b和主动齿轮35的齿35a没有彼此啮合。1速啮合位置比未啮合位置更靠近主动齿轮33(图1中的右侧)，并且在1速啮合位置处，套筒44的齿44a和主动齿轮33的齿33a彼此啮合。2速啮合位置比未啮合位置更靠近主动齿轮35(图1中的左侧)，并且在2速啮合位置处，套筒44的齿44b和主动齿轮35的齿35a彼此啮合。也就是说，套筒44在未啮合位置处没有耦接至主动齿轮33和主动齿轮35，在1速啮合位置处耦接至主动齿轮33，并且在2速啮合位置处耦接至主动齿轮35。未啮合位置也被称为空挡位置。
当套筒44从未啮合位置(图1)移动至2速啮合位置(图1中的左侧)时，套筒48将同步器环49压向主动齿轮35以使同步器环49的锥面49b压靠主动齿轮35的锥面35b。
第一移动机构45可以选择性地将套筒44移动至与主动齿轮33的1速啮合位置、与主动齿轮35的2速啮合位置以及未啮合位置中的任意位置。第一移动机构45包括致动器45a(图2)例如电机，以及将致动器45a的驱动动力传递至套筒44的传动机构(未示出)。
在套筒44与主动齿轮33啮合的1速啮合位置处，输入轴21和主动齿轮33一体地可旋转。这通过主动齿轮33、从动齿轮34、输出轴22、主传动齿轮38和差动齿轮39形成了从输入轴21至驱动轴40L和40R的1速传递路径。在第一实施方式中，单向离合器37也工作以在正向方向上一体地旋转输入轴21和主动齿轮33。因此，单向离合器37和离合器机构41两者将旋转(动力)从输入轴21传递至主动齿轮33，同时车辆1向前行驶。任意地设定由单向离合器37传递的动力与由离合器机构41传递的动力之比。在车辆1向前行驶期间，离合器机构41可以在套筒44位于1速啮合位置时不传递动力。然而在车辆1向后行驶时，单向离合器37不传递动力并且离合器机构41将动力从输入轴21传递至主动齿轮33。
在套筒44与主动齿轮35啮合的2速啮合位置处，输入轴21和主动齿轮35一体地可旋转。这通过主动齿轮35、从动齿轮36、输出轴22、主传动齿轮38和差动齿轮39形成了从输入轴21至驱动轴40L、40R的2速传递路径。
如上所述的，离合器机构41可以选择性地切换至1速啮合状态、2速啮合状态和未啮合状态。在1速啮合状态中，套筒44的齿44a与1速齿轮31的主动齿轮33的齿33a啮合以一体地旋转输入轴21和主动齿轮33。在2速啮合状态中，套筒44的齿44b与2速齿轮32的主动齿轮35的齿35a啮合以一体地旋转输入轴21和主动齿轮35。在未啮合状态中，齿44a和齿33a以及齿44b和齿35a未彼此啮合以允许主动齿轮33和主动齿轮35中的每个和输入轴21相对地旋转。具体来说，在未啮合状态中，单向离合器37允许主动齿轮33相对于输入轴21正向地旋转。
同步机构42介于输入轴21与主动齿轮35之间。同步机构42在动力传递状态(摩擦产生)与动力切断状态(没有摩擦产生)之间切换。在动力传递状态中，同步机构42产生摩擦力，使得输入轴21的旋转速度和主动齿轮35的旋转速度彼此接近。在动力切断状态中，同步机构42没有产生摩擦力。同步机构42可以通过摩擦力使主动齿轮35的旋转和输入轴21的旋转同步。
同步机构42包括盘毂47、套筒48和同步器环49。盘毂47、套筒48和同步器环49跨主动齿轮35与套筒44和主动齿轮33相对。套筒48是第一套筒的示例。
同步器环49介于套筒48与主动齿轮35之间并且相对于主动齿轮35是可旋转的并且可以沿输入轴21的轴线移动。
同步器环49包括受压部分49a和锥面49b。受压部分49a是绕第一旋转中心Ax1的环形平面。受压部分49a可以与套筒48接触并且被套筒48施压。锥面49b可以绕第一旋转中心Ax1与主动齿轮35的锥面35b周向地滑动，锥面49b和主动齿轮35的锥面35b一起旋转。套筒48将锥面49b压靠锥面35b以在其间产生摩擦力。锥面35b是第一锥面的示例并且锥面49b是第二锥面的示例。
盘毂47耦接至输入轴21以绕第一旋转中心Ax1一体地旋转。
套筒48包括对同步器环49的受压部分49a施压的施压部分48a。施压部分48a是绕第一旋转中心Ax1的环形平面。套筒48通过花键联结耦接至盘毂47以绕第一旋转中心Ax1一起旋转，并且可以沿输入轴21的轴线相对于盘毂47移动。也就是说，套筒48与输入轴21绕第一旋转中心Ax1一体地旋转并且可以沿输入轴21的轴线移动。
具体来说，套筒48可以沿输入轴21的轴线在施压位置(未示出)与未施压位置(图1)之间移动。在施压位置处，套筒48与同步器环49接触，而在未施压位置(图1)处，套筒48与同步器环49分离。在未施压位置处，施压部分48a和受压部分49a彼此分离并且套筒48没有将锥面49b压靠锥面35b。在施压位置处，施压部分48a和受压部分49a彼此接触并且套筒48将锥面49b压靠锥面35b。施压位置比未施压位置更靠近主动齿轮35(图1中的右侧)。第二移动机构50将套筒48在施压位置与未施压位置之间移动。第二移动机构50包括致动器50a(图2)例如电机，以及将致动器50a的驱动动力传递至套筒48的传动机构(未示出)。未施压位置也被称为空挡位置。
在施压位置处，套筒48将锥面49b压靠锥面35b，使同步机构42处于动力传递状态中。在未施压位置处，套筒48没有将锥面49b压靠锥面35b，使同步机构42处于动力切断状态中。
在如上构造的变速器12中，套筒48可从未施压位置移动至施压位置，同时离合器机构41在输入轴21与主动齿轮33之间传递旋转并且在输入轴21与主动齿轮35之间没有传递旋转。离合器机构41在套筒48从未施压位置移动至施压位置时可以在输入轴21与主动齿轮33之间传递旋转。
图2是示出第一实施方式中的车辆1的示意构造的示例性框图。如图2中所示，车辆1包括控制装置14。控制装置14和变速器12构成动力传递系统15。
控制装置14连接至电动发电机11、第一移动机构45的致动器45a和第二移动机构50的致动器50a以对其进行控制。控制装置14还连接至存储装置55和各种传感器(未示出)。
控制装置14是例如包括处理器诸如中央处理单元(CPU)的电子控制单元(ECU)。控制装置14的处理器根据安装在存储装置55中的程序来执行操作，由此来实现各种功能。控制装置14可以包括硬件例如现场可编程门阵列(FPGA)和专用集成电路(ASIC)，并且该硬件可以控制相应的元件。
控制装置14根据功能包括电机控制器14a、离合器控制器14b和同步控制器14c。通过控制装置14的执行安装在存储装置55中的程序的处理器来实现这些功能。在第一实施方式中，可以通过专用硬件(电路)来实现这些功能的部分或全部。电机控制器14a控制电动发电机11，离合器控制器14b控制离合器机构41，并且同步控制器14c控制同步机构42。
存储装置55包括例如只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。存储装置55可以包括硬盘驱动器(HDD)和固态硬盘(SSD)。各种传感器包括测量车辆1的速度的传感器、测量加速踏板的踩踏量的传感器和检测套筒44和48的位置的传感器。
接下来，将借助于示例来描述在向前行驶的车辆1的加速期间在从1速齿轮31至2速齿轮32的挡位转换时要由控制装置14执行的加速处理。
响应于驾驶员踩踏加速踏板的量(行程)的增加来实现加速处理。通过该处理，控制装置14控制电动发电机11、同步机构42和离合器机构41，使得在车辆1的加速期间在将1速齿轮31切换至2速齿轮32时车辆1的加速度一直超过零。控制装置14控制电动发电机11、同步机构42和离合器机构41，使得在挡位从1速齿轮31转换至2速齿轮32期间，同步机构42和离合器机构41中至少之一不断地在输入轴21与输出轴22之间传递动力，并且电动发电机11在从同步机构42和离合器机构41中的每个的操作的开始至同步机构42的动力传递状态的时间段不断地产生扭矩。
在下文中，将参照图3详细地描述加速处理。图3是示出第一实施方式中的车辆1的操作的示例的示例性时序图表。
在图3中，线L1表示离合器机构41的套筒44的位置的变化。线L2表示在同步器环49的锥面49b与主动齿轮35的锥面35b之间传递的扭矩(在下文中，也被称为同步锥扭矩)的变化。线L3表示通过电动发电机11产生的扭矩(在下文中，也被称为电机扭矩)的变化。线L4表示车辆1的加速度的变化。线L5表示电动发电机11的轴11a的旋转速度(旋转速率)的变化。输入轴21的旋转速度(旋转速率)与线L5相似地变化。在图3中，时间从时间t1至时间t6。
在图3的示例中，在时间t1之前，套筒44位于1速啮合位置(图3中的1ST)处并且1速齿轮31被选择。在这种情况下，在时间t2之前，套筒48没有位于施压位置处并且同步机构42没有生成同步锥扭矩。在时间t2之前，控制装置14将预定的正电压(电流)施加至电动发电机11以加速车辆1，随着时间的推移增加电动发电机11的轴11a的旋转速度。
当例如电动发电机11的轴11a的旋转速度达到预定的旋转速度，同时1速齿轮31被选择时，离合器控制器14b控制第一移动机构45的致动器45a以将套筒44从1速啮合位置(1ST)移动至未啮合位置(图3中的N)。因此，套筒44在时间t1处开始从1速啮合位置(1ST)移动至未啮合位置(N)并且在时间t2处到达未啮合位置(N)。时间t1表示离合器机构41的操作开始时间。如上所述，在时间t1与时间t2之间，套筒48没有位于施压位置并且没有产生同步锥扭矩。套筒44可以在这样的条件下从1速啮合位置(1ST)移动至未啮合位置(N)的原因是单向离合器37和离合器机构41(盘毂43和套筒44)两者或单独的单向离合器37从输入轴21至主动齿轮33传递旋转(动力)。套筒44从时间t2至时间t4位于未啮合位置(N)。
同步控制器14c控制第二移动机构50的致动器50a，使得驱动同步机构42以在时间t2处开始产生同步锥扭矩。因此，借助于示例，同步机构42的套筒48从时间t1开始从未施压位置移动至施压位置并且在时间t2处到达施压位置。时间t1表示同步机构42的操作开始时间并且时间t2表示同步机构42处于动力传递状态的时间。从时间t2至时间t5，同步控制器14c控制致动器50a使得连续地将力施加至套筒48，使得套筒48从未施压位置移动至施压位置。因此，同步锥扭矩随着时间的推移(时间t2至时间t3)上升。同步锥扭矩达到预定的上限值(阈值)并且变成恒定的(时间t3至时间t5)。预定的上限值表示同步器环49的锥面49b与主动齿轮35的锥面35b之间的最大的可传递扭矩(可允许扭矩)。
接下来，离合器控制器14b控制第一移动机构45的致动器45a使得在同步锥扭矩呈现上限值的时间t4处将套筒44从未啮合位置(N)移动至2速啮合位置(图3中的2ND)。因此，套筒44在时间t4处开始从未啮合位置(N)移动至2速啮合位置(2ND)并且在时间t5处到达2速啮合位置(2ND)。也就是说，在时间t5处，挡位被切换至2速齿轮32。在第一实施方式中，套筒44被控制成在同步机构42使主动齿轮35的旋转和输入轴21的旋转完全同步(也就是说，在主动齿轮35与输入轴21之间的旋转速度的差(差动旋转))之前将该挡位切换至2速齿轮32。
同步控制器14c控制致动器50a使得驱动套筒48以开始从施压位置移动至未施压位置以用于减少同步锥扭矩——大约与套筒44至2速啮合位置(2ND)的移动开始同时——以用于至2速齿轮32的挡位切换(时间t5)。因此，同步锥扭矩在时间t6处降至零。
在对套筒的控制期间，电机控制器14a如下地控制电动发电机11。在产生同步锥扭矩的时间t2之前，电机控制器14a将电压施加至电动发电机11以产生预定的第一电机扭矩。也就是说，电机控制器14a控制同步机构42和离合器机构41使得在时间t1处开始操作，并且控制同步机构42使得在时间t2处处于动力传递状态，并且控制电动发电机11使得从时间t1至时间t2不断地产生扭矩。
电机控制器14a控制电动发电机11使得从产生同步锥扭矩的时间t2起减少电机扭矩。电机控制器14a将电压施加至电动发电机11以在时间t3与时间t4之间产生负电机扭矩。例如，电机控制器14a将负电压施加至电动发电机11以产生负扭矩。因此，产生的负扭矩可以阻止电动发电机11的轴11a和输入轴21的旋转，使得输入轴21的旋转速度和主动齿轮35的旋转速度在较短的时间段内彼此接近。
随后，电机控制器14a控制电动发电机11使得在时间t4至时间t6之间将第一电机扭矩增加至大于第一电机扭矩的预定的第二扭矩。具体来说，电机控制器14a控制电动发电机11使得电机扭矩的增加速率在时间t5至时间t6的时间段内比在时间t4至时间t5的时间段内高。
通过这样的电机扭矩控制，电动发电机11的轴11a的旋转速度上升直至经过时间t3并且在时间t3至时间t5的时间段内减少，并且在时间t5之后再次上升。当电动发电机11是AC电动发电机时，电机控制器14a(控制装置14)经由反相器来控制电动发电机11的电机扭矩和旋转速度。
通过各个元件的控制和操作，在输入轴21与输出轴22之间以及在电动发电机11与车轮13L和13R之间从在时间t1处挡位的切换或转换的开始至在时间t6处挡位的切换或转换的完成传递动力。具体来说，从在时间t1处挡位切换的开始至在时间t2处同步机构42的同步锥扭矩的上升，至少单向离合器37在输入轴21与主动齿轮33之间以及在输入轴21至输出轴22之间传递动力。在时间t2至时间t6的时间段内，至少同步机构42施加同步扭矩以在输入轴21与主动齿轮35之间以及在输入轴21与输出轴22之间传递动力。在时间t5至时间t6的时间段内，离合器机构41也在输入轴21与主动齿轮35之间传递动力。通过这些操作，车辆1的加速度从挡位切换或转换的开始至完成在时间t1至时间t6期间超过零。
如上所述，根据第一实施方式中的动力传递系统15，控制装置14控制电动发电机11、同步机构42和离合器机构41，使得在车辆1的加速期间在1速齿轮31被切换至2速齿轮32时车辆1的加速度一直超过零。控制装置14控制同步机构42和离合器机构41中至少之一，使得在从1速齿轮31(第一速度挡)至2速齿轮32(第二速度挡)的挡位切换期间不断地在输入轴21与输出轴22之间传递动力，并且控制电动发电机11，使得从同步机构42和离合器机构41中的每个的操作开始至同步机构42的动力传递状态不断地产生扭矩。
例如，该构造可以防止在挡位切换期间对车辆1施加的冲击。在车辆1的加速期间在从1速齿轮31至2速齿轮32的挡位切换中，可以防止车辆1的加速度降至零。
在动力传递系统15中，在离合器机构41在输入轴21(第一轴)与主动齿轮33(第一齿轮)之间传递旋转并且在输入轴21与主动齿轮35(第三齿轮)之间没有传递旋转时，套筒48可以从未施压位置移动至施压位置。离合器机构41可以在输入轴21与主动齿轮33之间传递旋转，同时套筒48从未施压位置移动至施压位置。利用这样的构造，例如，在用于车辆1的加速的从1速齿轮31至2速齿轮32的挡位切换时，可以防止输入轴21与输出轴22之间没有动力传递。
在动力传递系统15中，例如，电动发电机11的动力通过离合器机构41从输入轴21和主动齿轮33中的一个(输入轴21作为示例)传递至另一个(主动齿轮33作为示例)以正向地(第一方向)旋转输入轴21和主动齿轮33。离合器机构41包括单向离合器37，该单向离合器37介于输入轴21与主动齿轮33之间以从一个(输入轴21)至另一个(主动齿轮33)传递正向旋转，并且允许另一个(主动齿轮33)相对于一个(输入轴21)的正向旋转。因此，单向离合器37可以在输入轴21至主动齿轮33之间传递旋转，同时套筒48从未施压位置移动至施压位置。
第二实施方式
图4是示出第二实施方式中的车辆1的示意构造的示例性图。第二实施方式中的车辆1与第一实施方式中的车辆1类似地构造。因此，第二实施方式可以基于与第一实施方式相似的构造获得相似的效果。在下文中，将主要描述与第一实施方式中的车辆1的不同之处。
在第二实施方式中，车辆1包括代替第一实施方式中的同步机构42的同步机构42A。同步机构42A位于输入轴21与主动齿轮35之间。与同步机构42一样，同步机构42A在动力传递状态与动力切断状态之间切换。在动力传递状态中，同步机构42A产生摩擦力以允许输入轴21的旋转速度和主动齿轮35的旋转速度彼此接近。在动力切断状态中，同步机构42A不产生摩擦力。同步机构42A可以通过摩擦力使主动齿轮35的旋转和输入轴21的旋转同步。
同步机构42A包括盘毂43、套筒44和同步器环49A。因此，盘毂43和套筒44由同步机构42A和离合器机构41共同使用。在第二实施方式中，因为没有提供致动器50a，致动器45a由同步机构42A和离合器机构41共同使用。套筒44是第一套筒和第二套筒的示例。
同步器环49A位于套筒44与主动齿轮35之间，并且相对于主动齿轮35可旋转并且沿输入轴21的轴线可移动。
同步器环49A包括锥面49b和齿49c。齿49c具有由套筒44的齿44b的倒角施压的倒角。齿49c的倒角由从未啮合位置(1速啮合位置)移动至2速啮合位置的套筒44的齿44b的倒角施压，由此将锥面49b压靠主动齿轮35的锥面35b以在锥面49b与锥面35b之间产生摩擦力。套筒44的该位置为施压位置。通过摩擦力，主动齿轮35的旋转和输入轴21的旋转彼此同步。在同步之后，套筒44的齿44b穿过同步器环49A的齿49c并且与主动齿轮35的齿35a啮合。因此，当从未啮合位置移动至2速啮合位置时，套筒44推动同步器环49A以使锥面49b压靠锥面35b。在第二实施方式中，未啮合位置或1速啮合位置是未施压位置的示例。
如上所构造的，在离合器机构41在输入轴21与主动齿轮33之间传递旋转并且在输入轴21与主动齿轮35之间没有传递旋转时，套筒44可以从未啮合位置即未施压位置移动至施压位置。离合器机构41的单向离合器37可以在输入轴21与主动齿轮37之间传递旋转，同时套筒44从未啮合位置移动至施压位置。因此，控制装置14控制致动器45a，使得套筒44从未啮合位置(未施压位置)移动至施压位置，由此同步机构42A和离合器机构41中至少之一可以在从1速齿轮31至2速齿轮32的挡位切换期间不断地在输入轴21与输出轴22之间传递动力。
与第一实施方式一样，控制装置14控制电动发电机11、同步机构42A和离合器机构41，使得在车辆1的加速期间1速齿轮31被切换至2速齿轮32时车辆1的加速度一直超过零。
控制装置14控制电动发电机11、同步机构42A和离合器机构41，使得在从1速齿轮31至2速齿轮32的挡位切换期间同步机构42A和离合器机构41中至少之一不断地在输入轴21与输出轴22之间传递动力，以及电动发电机11在从同步机构42和离合器机构41中的每个的操作的开始至同步机构42的动力传递状态的时间段不断地产生扭矩。具体地，控制装置14在从同步机构42A和离合器机构41的操作开始至锥面49b与锥面35b之间接触的时间段将电压施加至电动发电机11，使同步机构42A处于动力传递状态。
如上所述，根据第二实施方式，套筒44和致动器45a由同步机构42A和离合器机构41共同使用，由此能够实现变速器12的结构的简化和小型化。
第三实施方式
图5是示出第三实施方式中的车辆1的示意构造的示例性图。第三实施方式中的车辆1与第一实施方式和第二实施方式中的车辆1类似地构造。因此，第三实施方式可以基于与第一实施方式和第二实施方式相似的构造获得相似的效果。在下文中，将主要描述与第二实施方式中的车辆1的不同之处。
在第三实施方式中，车辆1包括代替离合器机构41的套筒44的套筒44A和第二实施方式中的同步机构42A。省略了单向离合器37。套筒44A是第一套筒和第二套筒的示例。
套筒44A包括1速可移动部分44d、2速可移动部分44c和多个弹性构件71。1速可移动部分44d是第一可移动部分的示例并且2速可移动部分44c是第二可移动部分的示例。
2速可移动部分44c是套筒并且包括齿44b。2速可移动部分44c位于主动齿轮33与主动齿轮35之间。
2速可移动部分44c通过花键联结耦接至盘毂43以绕第一旋转中心Ax1一体地旋转，并且可以沿输入轴21的轴线相对于盘毂43移动。也就是说，2速可移动部分44c和输入轴21绕第一旋转中心Ax1一体地旋转并且2速可移动部分44c沿输入轴21的轴线可移动。具体来说，2速可移动部分44c可以沿输入轴21的轴线在2速啮合位置与比2速啮合位置更靠近主动齿轮33的未啮合位置(图5)之间移动。在2速啮合位置处，齿44b和齿35a彼此啮合，而在未啮合位置处，齿44b和齿35a没有彼此啮合。
2速可移动部分44c推动同步器环49A以使锥面49b压靠锥面35b，同时从未啮合位置移动至2速啮合位置。这在锥面49a与锥面35b之间产生摩擦。2速可移动部分44c的该位置是施压位置。通过摩擦力，主动齿轮35的旋转和输入轴21的旋转彼此同步。在同步之后，2速可移动部分44c的齿44b穿过同步器环49A的齿49c并且与主动齿轮35的齿35a啮合。2速可移动部分44c通过致动器45a驱动。在第三实施方式中，未啮合位置是未施压位置的示例并且2速啮合位置是啮合位置的示例。
1速可移动部分44d是套筒并且包括齿44a。1速可移动部分44d的直径大于2速可移动部分44c的直径。在图5中，为了方便的目的，1速可移动部分44d的直径与2速可移动部分44c的直径大体上相同。1速可移动部分44d例如通过花键联结耦接至2速可移动部分44c以绕第一旋转中心Ax1一体地旋转并且可以沿输入轴21的轴线相对于2速可移动部分44c移动。也就是说，1速可移动部分44d和输入轴21绕第一旋转中心Ax1一体地旋转并且1速可移动部分44d沿输入轴21的轴线可移动。具体来说，1速可移动部分44d可以沿输入轴21的轴线在1速啮合位置与比1速啮合位置更靠近主动齿轮35的未啮合位置之间移动。在1速啮合位置处，齿44a和齿33a彼此啮合，而在未啮合位置处，齿44a和齿33a没有彼此啮合。1速啮合位置是啮合位置的示例并且未啮合位置是未施压位置的示例。
弹性构件71表示螺旋弹簧。弹性构件绕第一旋转中心Ax1布置有间距并且连接1速可移动部分44d和2速可移动部分44c。弹性构件71产生力(弹力)以在1速可移动部分44d位于啮合位置(图5)并且2速可移动部分44c位于未啮合位置时将1速可移动部分44d移动至未啮合位置(图5中的左侧)。也就是说，弹性构件71产生力以将1速可移动部分44d朝向2速可移动部分44c移动。弹性构件71是驱动器的示例。弹性构件71的数目可以是一个。驱动器可以包括致动器。
如上所构造的，在将挡位从1速齿轮31切换至2速齿轮32时，致动器45a驱动2速可移动部分44c以从未啮合位置移动至2速啮合位置，并且推动同步器环49A以便将锥面49b压靠锥面35b，以在锥面49b与锥面35b之间产生摩擦力。这降低了轴11a的旋转速度和主动齿轮33的旋转速度，减少要在1速可移动部分44d的齿44a与主动齿轮33的齿33a之间传递的动力。通过弹性构件71的弹力，然后1速可移动部分44d与主动齿轮33的齿33a分离并且移动至未啮合位置。因此，随着2速可移动部分44c移动至啮合位置以使锥面49b压靠锥面35b，弹性构件71通过弹力将1速可移动部分44d移动至未啮合位置。因此，控制装置14控制致动器45a，使得2速可移动部分44c从未施压位置移动至施压位置，由此同步机构42A和离合器机构41中至少之一在从1速齿轮31至2速齿轮32的挡位切换期间不断地在输入轴21与输出轴22之间传递动力。
与第一实施方式和第二实施方式一样，第三实施方式的控制装置14控制电动发电机11、同步机构42A和离合器机构41，使得在车辆1的加速期间在1速齿轮31切换至2速齿轮32时车辆1的加速度一直超过零。
控制装置14控制电动发电机11、同步机构42A和离合器机构41，使得在从1速齿轮31至2速齿轮32的挡位切换期间同步机构42A和离合器机构41中至少之一不断地在输入轴21与输出轴22之间传递动力，并且电动发电机11在从同步机构42和离合器机构41中的每个的操作的开始至同步机构42的动力传递状态的时间段不断地产生扭矩。具体地，控制装置14在从同步机构42A和离合器机构41中的每个的操作开始至锥面49b与锥面35b之间接触的时间段将电压施加至电动发电机11，以允许同步机构42A产生摩擦力(动力传递状态)。
如上所述，第三实施方式的车辆1包括1速可移动部分44d(第一可移动部分)、2速可移动部分44c(第二可移动部分)和弹性构件71(驱动器)。因此，1速可移动部分44d可以在输入轴21与主动齿轮33之间传递旋转，而2速可移动部分44c从作为未施压位置的未啮合位置移动至施压位置。
第一实施方式至第三实施方式已经描述了如下示例：主动齿轮33和35相对于输入轴21是可旋转的并且从动齿轮34和36固定至输出轴22以一起旋转。然而，本发明不限于这样的示例。替选地，主动齿轮33和35可以固定至输入轴21以一体地旋转，而从动齿轮34和36可以相对于输出轴22可旋转。在这种情况下，输出轴22(第一轴)设置有同步机构42或42A和离合器机构41。此外，通过离合器机构41将电动发电机11的动力从从动齿轮34(一个)传递至输出轴22(另一个)。
尽管已经描述了特定的实施方式，但是这些实施方式仅通过示例的方式呈现，并且不旨在限制本发明的范围。实际上，可以以各种其他形式来实施本文中描述的新颖的方法和系统；此外，在不偏离本发明的精神的情况下，可以作出本文中描述的方法和系统的形式的各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同物旨在涵盖如将落入本发明的范围和精神内的这样的形式或修改。

Claims (4)

1.一种动力传递系统，包括：
变速器，其位于均安装在车辆上的电动发电机与车轮之间；以及
控制装置，其中，
所述变速器包括：
能够旋转的第一轴；
能够旋转并且与所述第一轴平行的第二轴，
第一速齿轮，其具有第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮能够旋转地附接至所述第一轴，所述第二齿轮附接至所述第二轴以与所述第一齿轮啮合并且与所述第二轴一体地旋转；
第二速齿轮，其齿轮比小于所述第一速齿轮的齿轮比，并且具有第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮能够旋转地附接至所述第一轴，所述第四齿轮附接至所述第二轴以与所述第三齿轮啮合并且与所述第二轴一体地旋转；
同步机构，其介于所述第一轴与所述第三齿轮之间并且在动力传递状态与动力切断状态之间切换，所述动力传递状态是所述同步机构产生摩擦力的状态，所述摩擦力使所述第一轴的旋转速度和所述第三齿轮的旋转速度彼此接近，所述动力切断状态是所述同步机构没有产生摩擦力的状态；以及
离合器机构，其切换在所述第一轴与所述第一齿轮之间以及在所述第一轴与所述第三齿轮之间的旋转的传递和不传递，
所述第一轴和所述第二轴中的一个轴连接至所述电动发电机并且所述第一轴和所述第二轴中的另一个轴连接至所述车轮，以及
所述控制装置控制所述电动发电机、所述同步机构和所述离合器机构，使得所述同步机构和所述离合器机构中至少之一在从所述第一速齿轮至所述第二速齿轮的挡位切换期间不断地在所述第一轴与所述第二轴之间传递动力，以及使得所述电动发电机在从所述同步机构和所述离合器机构中的每个开始操作至所述同步机构处于所述动力传递状态的时间段不断地产生扭矩。
2.根据权利要求1所述的动力传递系统，其中，所述同步机构包括：
所述第三齿轮的第一锥面，所述第一锥面与所述第三齿轮一体地旋转；
同步器环，其具有第二锥面，所述第二锥面被压靠所述第一锥面以与所述第一锥面产生摩擦力；以及
第一套筒，其能够沿所述第一轴的轴线在施压位置与未施压位置之间移动，并且与所述第一轴一体地旋转，所述施压位置是所述第二锥面压靠所述第一锥面的位置，所述未施压位置是所述第二锥面没有压靠所述第一锥面的位置，
当所述离合器机构在所述第一轴与所述第一齿轮之间传递旋转并且在所述第一轴与所述第三齿轮之间没有传递旋转时，所述第一套筒能够从所述未施压位置移动至所述施压位置，以及
所述离合器机构被构造成在所述第一套筒从所述未施压位置移动至所述施压位置时在所述第一轴与所述第一齿轮之间传递旋转。
3.根据权利要求1所述的动力传递系统，其中，
所述第一轴和所述第一齿轮通过所述电动发电机的动力在第一方向上旋转，以及
所述离合器机构包括单向离合器，所述单向离合器位于所述第一轴与所述第一齿轮之间，从所述第一轴和所述第二轴中的一个轴向所述第一轴和所述第二轴中的另一个轴传递在所述第一方向上的旋转，并且允许所述第一轴和所述第二轴中的所述另一个轴相对于所述第一轴和所述第二轴中的所述一个轴在所述第一方向上旋转。
4.根据权利要求2所述的动力传递系统，其中，
所述第一速齿轮和所述第二速齿轮沿所述第一轴的轴线彼此间隔开，以及
所述离合器机构包括：
第一齿，其与所述第一齿轮一体地旋转；
第二齿，其与所述第三齿轮一体地旋转；
包括第三齿的第一可移动部分，所述第一可移动部分位于所述第一齿轮与所述第三齿轮之间，能够沿所述第一轴的轴线在第一啮合位置与第一未啮合位置之间移动，并且与所述第一轴一体地旋转，所述第一啮合位置是所述第三齿和所述第一齿彼此啮合的位置，所述第一未啮合位置比所述第一啮合位置更靠近所述第三齿轮并且是所述第三齿和所述第一齿没有彼此啮合的位置；
包括第四齿的第二可移动部分，所述第二可移动部分位于所述第一齿轮与所述第三齿轮之间，能够沿所述第一轴的轴线在第二啮合位置与第二未啮合位置之间移动，并且与所述第一轴一体地旋转，并且在从所述第二未啮合位置移动至所述第二啮合位置时将所述第二锥面压靠所述第一锥面，所述第二啮合位置是所述第四齿和所述第二齿彼此啮合的位置，所述第二未啮合位置比所述第二啮合位置更靠近所述第一齿轮并且是所述第四齿和所述第二齿没有彼此啮合的位置；以及
连接所述第一可移动部分和所述第二可移动部分的驱动器，所述驱动器在所述第一可移动部分位于所述第一啮合位置并且所述第二可移动部分位于所述第二未啮合位置时产生力以将所述第一可移动部分移动至所述第一未啮合位置，以及随着所述第二可移动部分移动至所述第二啮合位置以使所述第二锥面压靠所述第一锥面，通过所述力将所述第一可移动部分移动至所述第一未啮合位置。
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