CN110959082B - 用于变速器的换挡方法、变速器系统、计算机可读存储介质和车辆 - Google Patents

用于变速器的换挡方法、变速器系统、计算机可读存储介质和车辆 Download PDF

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Abstract

一种用于使变速器降挡的方法和系统，该变速器包括输入轴、输出轴、与变速器的较高挡位关联的第一变速器路径和与变速器的较低挡位关联的第二变速器路径。第一变速器路径和第二变速器路径相对于彼此平行地布置在输入轴与输出轴之间，其中，第一变速器路径包括第一联接构件和第一齿轮减速器，并且第二变速器路径包括第二齿轮减速器和第二联接构件。在降挡期间，第一联接构件至少部分地脱离，使输入轴的旋转速度增加，并且当达到同步速度时，第二联接构件接合。

Description

用于变速器的换挡方法、变速器系统、计算机可读存储介质和 车辆
技术领域
本发明涉及一种用于为车辆操作变速器系统的方法。该方法还涉及一种用于车辆的变速器系统。
背景技术
在汽车工业中，趋势是朝着更高效、更舒适和更清洁的车辆发展。用于换挡的控制策略对于诸如电动车辆、混合动力车辆或内燃机车辆的车辆的变速器起着重要的作用。换挡机构的操纵(处理)极大地影响了驾驶性能、感觉舒适度和车辆效率。
用于车辆的诸如自动变速器系统之类的变速器系统通常具有输入和输出，输入布置成用于连接至诸如内燃机之类的驱动源，输出布置成用于连接至诸如车辆的传动系之类的负载。对于车辆，期望提供一种变速器，其在驱动源和负载之间具有有限数量的齿轮比，从而在工作区域中在操作期间具有驱动源的功能，在该工作区域中可以实现更有利的能量消耗，上述有限数量的传动比例如通过有限数量的可切换的变速齿轮来获得。一种类型的变速器系统包括变速器，该变速器包括:第一挡位输入轴、连接至输出的第一挡位输出轴以及在第一挡位输入轴与第一挡位输出轴之间的第一变速齿轮，以及第二挡位输入轴、连接至输出的第二挡位输出轴以及在第二挡位输入轴与第二挡位输出轴之间的第二变速齿轮。因此，诸如第一挡位、第二挡位、第三挡位等的不同挡位可以与第一挡位输入轴或第二挡位输入轴关联，并且可以由变速器系统单独地选择。
车辆变速器中的挡位同步(例如，摩擦变速器系统)可以通过同步器机构来进行。阻力扭矩取决于许多变量，这些变量在标准操作条件下可能不易测量或可能受到较高程度的变化。这在车辆变速器中可能显著影响同步器的接合。在瞬态接合期间，阻力扭矩可能非线性和/或意外地变化，这可能导致接合机构失效和/或同步过程失效，继而可能损坏同步器的摩擦表面。此外，诸如变速器的速度和工作温度之类的变量也可能对阻力起重要作用。温度变化影响变速箱流体的黏度，这可能会对阻力扭矩产生重大影响。在低温下，阻力扭矩可能显著地更高，阻止同步过程和/或增加同步器机构无法正确接合的可能性。该机构的接合在低温下会显著延长，这可能会导致环过热和对摩擦表面的持久损坏。
阻力扭矩通常由滑动离合器速度和绝对挡位速度共同产生。在同步器接合过程期间，将扭矩施加到机构上，其中，锥形离合器扭矩用于匹配目标挡位和轴之间的速度，并且分度倒角扭矩用于在速度被匹配后对齐并互锁上述机构。通常，当目标齿轮(挡位)必须加速至更高速度时，该过程会受到阻力扭矩的阻碍，其中，与挡位和离合器滑动速度相关的阻力都将阻碍接合。
在某些情况下，高阻力扭矩甚至可能使同步器机构失去同步，或甚至长期而言导致同步器关键组件的永久损坏。当从较高挡位降挡至较低挡位时，在接合过程期间需要提高可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于消除上述缺点中的至少一个的方法和系统。
更一般地，目的是提供一种改进的或至少替代性的变速器系统和/或用于使变速器降挡的方法。
替代地或附加地，本发明的目的是改进车辆的变速器的换挡策略。
替代地或附加地，本发明的一个目的是当从较高挡位降挡至较低挡位时，在接合过程期间提高可靠性。
替代地或附加地，本发明的目的是减少当在变速器中进行降挡操作时的磨损。
替代地或附加地，本发明的目的是改进车辆的变速器系统和/或包括所述变速器系统的车辆。
为此，本发明提供了一种用于将变速器从较高挡位降挡至较低挡位的方法。变速器包括输入轴、输出轴、与变速器的较高挡位关联的第一变速器路径(传动路径)和与变速器的较低挡位关联的第二变速器路径(传动路径)。第一变速器路径和第二变速器路径相对于彼此平行地布置在输入轴与输出轴之间。第一变速器路径包括第一齿轮减速器和第一联接构件，第一联接构件包括力闭合联接件。第二变速器路径包括第二齿轮减速器和第二联接构件，第二联接构件包括形状闭合联接件。当该变速器在较高挡位操作时，第一联接构件接合(或闭合)并且第二联接构件脱离。降挡包括:通过使第一联接构件至少部分地脱离而导致输入轴的旋转速度增加来使第二联接构件的输出和输入同步，并且(随后)，当第二联接构件的输出和输入至少充分同步时，使第二联接构件接合。
有利地，在换挡方法期间不需要第二联接构件的预选择。可以借助于第一联接构件来使扭矩路径同步，而非借助于被实施为同步器的第二联接构件来进行预选择。此外，以这种方式，第二联接构件(例如，同步器)可以不再需要双锥体。替代地或附加地，第二联接构件的直径可以更小。这可以有利地使变速器更加简单和成本有效。通过采用有利的换挡策略方法，还可以降低变速器的成本(例如，在变速器系统中使用单锥体同步器)。还可以提高换挡方法的可靠性。此外，可以减少当进行降挡操作时在变速器中的磨损。
可选地，使第一联接构件至少部分地脱离而导致输入轴的旋转速度增加，这涉及第一联接构件的滑动。输入轴的被提高的速度可能是变速箱扩口或变速箱扩口的结果。由于使第一联接构件至少部分地脱离，因此当从变速器的较高挡位降挡至变速器的较低挡位时，联接构件可以以滑动方式操作。有利地，以这种方式，可以在较高挡位与较低挡位之间进行切换(即降挡)，而不会中断从输入轴到输出轴的扭矩传递，或反之亦然，例如不会中断从驱动器到负载的扭矩传递或反之亦然。另外，由于以滑动的方式操作第一联接构件，因此在降挡期间可以以有利的方式减少或防止涉及变换挡位的冲击。
可选地，第一联接构件布置在输入轴和第一齿轮减速器之间。可选地，第一联接构件包括力闭合摩擦联接件。在一个示例中，第一联接构件可以是可以以滑动方式操作的摩擦离合器或制动器。
可选地，第二联接构件布置在第二齿轮减速器和输出轴之间。有利地，第二联接构件可以包括形状闭合联接件，例如齿形(爪形)离合器和/或键联接件。
应当理解，齿轮减速器可形成从其输入到其输出的加速或减速齿轮减速器(参见上/下)。在此，术语“齿轮减速”可以理解为变速齿轮，该变速齿轮用于表示例如成对的齿轮的组合，该组合将相应输入轴上的旋转速度转换成相应输出轴的(较低、相等或较高)旋转速度。变速器系统允许车辆以不同的挡位操作，例如倒挡、第一挡、第二挡，第三挡、第四挡、第五挡等。每个齿轮减速器或变速齿轮与一个或多个变速器挡位关联。在此，变速器挡位表示例如成对的齿轮的组合，该组合使得变速箱以预定挡位运行。例如，第一变速器挡位使变速器以第一挡位操作。应当理解，不同的变速器挡位可能共用一个或多个齿轮。
当变速器以较高挡位操作时输入轴可以具有基本对应于第一输入旋转速度的旋转速度，其中第一联接构件接合而第二联接构件脱离。
第二联接构件的输出和输入可以以例如在0-200rpm、0-100rpm、0-50rpm、0-20rpm或0-10rpm的范围内中选择的速度差充分同步。也可以使用其它相对差，诸如0rpm的速度差，或例如在0-20％、0-10％、0-5％、0-3％或0-1％的范围内选择的第二联接构件的输出和输入之间的相对速度差。
当变速器在变速器的较高挡位(例如第三挡位)中操作时，第二联接构件脱离并且第一联接构件接合。因此，第一变速器路径将联接至输出轴4。然而，第二联接构件的输出处的旋转速度可能不对应于第二联接构件的输入处的旋转速度，在第二联接构件可以接合之前就需要同步。当切换到变速器的较低挡位(例如第二挡位)时，第一联接构件至少部分地脱离，优选地允许滑动，使得第二联接构件的输入和输出可以变得同步。由于第一联接构件至少部分地脱离，因此允许第二联接构件的输入处的旋转速度改变。以此方式，可以减小第二联接构件的输入与第二联接构件的输出之间的速度差(例如直到其变为零)。当输出和输入之间的速度差变为零(或接近于零)时，第二联接构件可以充分地同步，使得其可以(随后)接合。
在一个示例中，齿轮减速器由包括至少三个旋转构件的行星齿轮组形成，其中第一旋转构件连接到齿轮减速器的输入，并且第二旋转构件连接到齿轮减速器的输出。
可选地，第二变速器路径还包括在输入轴和第二齿轮减速器之间的第三联接构件。降挡可以进一步包括接合第三联接构件
可选地，第二联接构件包括同步器。
同步器可包括多个元件。在示例中，同步器包括两个元件，即布置成用于使扭矩路径同步的摩擦元件和布置成用于接合扭矩路径的爪形离合器。
可选地，第二联接构件包括或者是爪形离合器。
可选地，该方法还包括:确定变速器的工作温度，和/或确定第三联接构件处的阻力(拖曳力)，以及当温度高于预定温度阈值时和/或当阻力低于预定阻力阈值时，执行替代的降挡方法。
通过采用与温度和/或离合器阻力有关的测量手段的变速器系统的控制器可以控制第一联接构件和/或第二联接构件。如上所述，同步器可包括摩擦元件和爪形离合器，摩擦元件布置成用于使扭矩路径同步，爪形离合器布置成用于接合扭矩路径。有利地，在第二联接构件被实施为同步器的示例中，当在较低温度(和/或较高阻力)下换挡时，使用同步器的爪形离合器，其中，可选地，当在较高温度(和/或较低阻力)下换挡时，摩擦元件和同步器的爪形离合器两者都被使用。
可选地，在温度高于预定温度阈值的情况下和/或当阻力低于预定阻力阈值的情况下，通过进行以下步骤来执行降挡：在第一联接构件(完全地)接合的情况下，使第二联接构件的输出和输入同步；接合第二联接构件；使第一联接构件至少部分地脱离；以及当第三联接构件的输出和输入充分同步时，使第三联接构件接合。可选地，这些步骤是连续执行的。
可选地，使用第二联接构件的同步器使第二联接构件的输出和输入同步，与此同时所述第一联接构件接合。
有利地，第二联接构件可以包括爪形离合器。
可选地，基于模型来确定变速器的工作温度和/或第三联接构件处的阻力。
例如，可以使用模型基于其它参数来估计/计算工作温度和/或第三联接构件处的阻力。该模型可以是包括一个或多个输入参数的计算模型。
可选地，基于测量来确定变速器的工作温度和/或第三联接构件处的阻力。
测量可以直接执行，其中，使用一个或多个传感器。附加地或替代地，可以间接地执行测量以确定变速器的工作温度和/或在第三联接构件处的阻力。在间接测量的情况下，可以基于其它测量来计算上述量。例如，可以至少基于变速器的工作温度来计算第三联接构件处的阻力。其它参数也可以用于计算第三联接构件处的阻力。
可选地，温度阈值在-30℃和100℃之间，优选在-20℃和60℃之间，更优选在-10℃和30℃之间。
通常，在第三联接构件处产生的阻力取决于温度。特别地，在较低温度下，例如当变速器尚未在正常操作温度下操作时，第三联接构件处的阻力较高。在常规换挡期间，较高的阻力可能会对同步产生不利影响。
根据另一方面，提供了一种用于车辆的变速器系统。变速器系统包括输入轴、输出轴、与变速器的较高挡位关联的第一变速器路径和与变速器的较低挡位关联的第二变速器路径。第一变速器路径和第二变速器路径相对于彼此平行地布置在输入轴与输出轴之间。第一变速器路径包括第一齿轮减速器和第一联接构件，第一联接构件包括力闭合联接件。第二变速器路径包括第二齿轮减速器和第二联接构件，第二联接构件包括形状闭合联接件。当该变速器被设定为以较高挡位操作时，第一联接构件接合而第二联接构件脱离。为了降挡，变速器系统的控制器被布置成用于通过使第一联接构件至少部分地脱离而导致输入轴的旋转速度增加来使第二联接构件的输出和输入同步，并且，当第二联接构件的输出和输入至少充分同步时，使第二联接构件接合。
可选地，在使第一联接构件至少部分地脱离而导致输入轴的转速增加之后，随后执行当第二联接构件的输出和输入同步时的第二联接构件的接合。
可选地，第一联接构件布置在输入轴和第一齿轮减速器之间。可选地，第一联接构件包括力闭合摩擦联接件。
可选地，第二联接构件布置在第二齿轮减速器和输出轴之间。有利地，第二联接构件可以包括形状闭合联接件，例如齿形(爪形)离合器和/或键联接件。
第二联接构件的输出和输入可以例如以小于200rpm、100rpm或50rpm的速度差而充分地同步。也可以使用其它相对差、诸如例如第二联接构件的输出与输入之间的相对差小于20％、10％、5％或2％。也可以采用其它范围。
在第一联接构件至少部分地脱离(例如以滑动方式接合)的情况下，第二联接构件的输入和输出之间的速度差可以改变，这可允许同步。
可选地，第二变速器路径还包括在输入轴和第二齿轮减速器之间的第三联接构件。
可选地，第一联接构件被实施为具有摩擦构件的行星齿轮组。摩擦构件可以包括摩擦制动器。
可选地，第一联接构件和第三联接构件的输出经由第四联接构件连接。可选地，第四联接构件包括形状闭合元件和/或力闭合元件(例如，同步器和爪形离合器)。
可选地，第二变速器路径在输入轴和第二齿轮减速器之间的没有另一个联接构件。例如，可能不需要第三联接构件，并且因此可以从变速器系统中省略第三联接构件。这样，可以降低系统的复杂性。
可选地，第二联接构件包括或者是同步器。
可选地，第二联接构件包括或者是爪形离合器。
可选地，控制器布置成用于确定变速器的工作温度，和/或确定在第三联接构件处的阻力(拖曳力)，当温度高于预定温度阈值和/或阻力低于预定阻力阈值时，执行替代的降挡方法。
可以基于变速器的工作温度来改变/选择换挡策略。当从变速箱的较高挡位降挡至较低挡位时，在较低温度下(例如<50℃)，阻力损失往往会更高，可能导致第二个联接构件发生同步问题。因此，变速器的工作温度可以提供用于可能的阻力损失的措施，否则可能导致同步问题。例如，如果变速器系统包括第三联接构件，则替代地或附加地，可以基于第三联接构件处的阻力来选择换挡策略。应当理解，可以测量或估计温度和/或阻力。也可以采用与温度或阻力关联的其它系统参数或测得的量。
可选地，控制器被布置成在温度高于预定温度阈值和/或当阻力低于预定阻力阈值的情况下，通过在第一联接构件接合的情况下使第二联接构件的输出和输入同步，使第二联接构件接合，并且使第一联接构件脱离来执行降挡。可选地，以下述顺序连续地执行如下步骤，即，使第二联接构件的输出和输入同步，使第二联接构件接合以及使第一联接构件脱离步骤。可选地，在第一联接构件接合的情况下,使用第三联接构件来执行使第二联接构件的输出和输入的同步。
根据另一方面，提供了一种包括根据本发明的变速器系统的车辆。
根据另一方面，提供了一种用于操作用于车辆的变速器系统的计算机程序产品。变速器包括输入轴、输出轴、与变速器的较高挡位关联的第一变速器路径和与变速器的较低挡位关联的第二变速器路径。第一变速器路径和第二变速器路径相对于彼此平行地布置在输入轴与输出轴之间。第一变速器路径包括第一齿轮减速器和第一联接构件，第一联接构件包括力闭合联接件。第二变速器路径包括第二齿轮减速器和第二联接构件，第二联接构件包括形状闭合联接件。当变速器以较高挡位操作时，第一联接构件接合而第二联接构件脱离，使得输出轴的旋转速度对应于第一输出旋转速度。对于降挡，计算机程序产品包括如下的指令，该指令用于使控制器通过使第一联接构件至少部分地脱离来而导致输入轴的旋转速度增加来使第二联接构件的输出和输入同步，并且(随后)，当第二联接构件的输出和输入至少充分同步时，使第二联接构件接合。
可选地，第一联接构件布置在输入轴和第一齿轮减速器之间。可选地，第一联接构件包括力闭合摩擦联接件。
可选地，第二联接构件布置在第二齿轮减速器和输出轴之间。有利地，第二联接构件可以包括形状闭合联接件，例如爪形离合器和/或键联接件。
当第二联接构件的输出和输入充分同步时(例如，当速度差小于阈值，例如小于200rpm、100rpm或50rpm时)，可以执行使第二联接构件接合。也可以采用其它相对值差。
该变速器可以适用于包括内燃机、电驱动器或混合动力驱动器的车辆。此外，齿轮减速器可以具有非1的传动比(齿轮比)。利用变速器，可以在维持扭矩的同时改变输出处的变速器传动比。
应当理解，根据该方法描述的任何方面、特征和选项均等同地适用于车辆和所描述的变速器系统。同样清楚的是，上述方面、特征和选项中的任何一个或多个可以被组合。
附图说明
将基于附图所示的示例性实施例对本发明作进一步阐述。示例性实施例通过非限制性说明给出。应当注意的是，附图仅是以非限制性示例的方式给出的本发明实施例的示意性表示。
在附图中：
图1示出了变速器系统的一个实施例的示意图；
图2示出了变速器系统的一个实施例的示意图；
图3示出了变速器系统的一个实施例的示意图；
图4示出了变速器系统的一个实施例的示意图；
图5示出了变速器系统的一个实施例的示意图；
图6示出了变速器系统的一个实施例的示意图；
图7示出了用于操作变速器系统的方法的示意性框图；以及
图8示出了用于操作变速器系统的方法的示意性框图。
具体实施方式
图1示出了用于车辆的变速器系统1的实施例的示意图。变速器系统1包括输入轴2、输出轴4、与变速器的较高挡位关联的第一变速器路径6和与变速器的较低挡位关联的第二变速器路径8。第一变速器路径6和第二变速器路径8相对于彼此平行地布置在输入轴2和输出轴4之间。在此，第一变速器路径6的输入连接到第二变速器路径8的输入。在此，第一变速器路径6的输出连接到第二变速器路径8的输出。第一变速器路径6包括第一齿轮(挡位)减速器10和第一联接构件12，第一联接构件12包括力闭合联接件，例如包括摩擦元件。第二变速器路径8包括第二齿轮(挡位)减速器14和第二联接构件16，第二联接构件16包括形状闭合联接件，例如包括齿形(爪形)离合器。当该变速器被设定为以较高挡位操作时，第一联接构件12接合而第二联接构件16脱离。为了降挡，变速器系统1的控制器(未示出)被布置成通过部分地脱离第一联接构件12来使第二联接构件16的输出18和输入20同步。脱离第一联接构件12使输入轴2的旋转速度增加。然后，当第二联接构件16的输出18和输入20至少充分地同步时，第二联接构件16可以被接合。第二联接构件16可包括同步器。
在该示例中，第一联接构件12是摩擦离合器。摩擦离合器12可以部分地脱离，使得其可以以滑动形式操作。部分地脱离第一联接构件12使输入轴2的旋转速度增加。通过当充分同步时使第二联接构件接合，同时保持变速器系统中的从输入轴到输出轴或从输出轴到输入轴的扭矩传递，这可以允许从一个变速挡位(较高挡位)切换到另一变速挡位(较低挡位)。此外，通过以滑动的方式操作第一联接构件，在降挡期间可以基本上防止涉及变换挡位的冲击。
此外，在所示的实施例中，第二变速器路径8在输入轴2与第二齿轮减速器14之间没有另外一个联接构件。
当第二联接构件的输入20和输出18处的旋转速度差小于速度差阈值V阈值时，第二联接构件16可以接合。第二联接构件的输出和输入可以例如以小于200rpm、100rpm或50rpm的速度差而充分地同步。也可以使用其它相对差，诸如例如第二联接构件16的输出18和输入20之间的相对差小于20％、10％、5％或2％。为了确定第二联接构件16的输出18和输入20是否充分同步，可以测量第二联接构件16的输入20和输出18处的旋转速度。因此，当在输出18和输入20之间存在旋转速度差时，第二联接构件16的输出18和输入20可以充分地同步。
由于使第一联接构件12部分地脱离允许输入(输入部)2的旋转速度增加，因此，在第二联接构件16的输入20和输出18之间的转速差变为零之前，第二联接构件16可以被接合，或者可以开始接合。在这种情况下，第二联接构件16的输出18和输入20被充分同步。
第一变速器路径6可以例如涉及第三挡位，并且第二变速器路径8可以例如涉及第二挡位。因此，在该示例中的降挡意味着从第三挡位切换至第二挡位。也可以使用其它挡位组合。
图2示出了变速器系统1的实施例的示意图。变速器系统1还包括在输入轴2与第二齿轮减速器14之间的第三联接构件22。在该实施例中，降挡还包括使第三联接构件22接合。第一联接构件布置在输入轴2与第一齿轮减速器10之间。第二联接构件16布置在第二齿轮减速器14与输出轴4之间。第二联接构件16可以为形状闭合联接构件，诸如爪形离合器和/或键联接件。第一联接构件12可以是力闭合摩擦联接件。优选地，第二联接构件16包括爪形离合器在该示例中，第三联接构件22是力闭合摩擦联接件。第三联接构件22在较低温度(例如，低于50℃)下可能具有阻力损失。
当变速器系统1在较高挡位处操作时，第一联接构件12接合并且第二联接构件16脱离。降挡可通过进行如下步骤来进行，即，通过使第一联接构件12至少部分地脱离而导致输入轴2的旋转速度增加来使第二联接构件16的输出和输入同步，当第二联接构件16的输出和输入充分同步时，使第三联接构件22接合并且随后使第二联接构件16接合。
当第一联接构件12被部分地脱离时，可以允许滑动第一联接构件12以这种方式，有利地，在降挡期间可以避免震动。另外，在降挡操作期间，可以维持在输出轴4上的扭矩。
变速器系统1的控制器可进一步布置成用于确定变速器的工作温度和/或确定第三联接构件22处的阻力。替代地，代替测量温度和/或阻力，也可以由控制器确定并使用指示温度和/或阻力的参数。可以采用测量和/或(预测的)计算模型以用于确定温度和/或阻力。变速器系统1的控制器还可以被构造成当温度高于预定温度阈值时和/或当阻力低于预定阻力阈值时，执行替代的降挡方法。
在温度高于预定温度阈值和/或当阻力低于预定阻力阈值的情况下，变速器系统1的控制器可以构造成通过使第三联接构件22至少部分地接合而通过(连续地)伴随着第一联接构件12完全接合使第二联接构件16的输出和输入同步来执行降挡。一旦第二联接构件16的输出和输入充分同步，则第二联接构件16接合，并且第一联接构件12脱离。有利地，可以在较低的温度下，例如低于48℃获得改进的换挡。也可以使用其它温度阈值。替代地或附加地，在具有(更高的)离合器阻力(损耗)的同时可以获得改进的换挡。
图3示出了变速器系统1的实施例的示意图。变速器系统1包括输入轴2和输出轴4，输入轴2可连接至形成主驱动的驱动源24，诸如电动马达/发电机或内燃机，输出轴4可连接至负载26，诸如车辆的至少一个轮子。在该实施例中，驱动源24是电动马达/发电机24，其经由电力电子装置30连接到蓄能器28。变速器系统1在输入轴2和输出轴4之间包括两个平行的变速器路径6、8。第一联接构件12布置在第一变速器路径6中，并且第二联接构件16布置在第二变速器路径8中。在每个变速器路径6、8中分别布置有具有彼此不同的传动(齿轮)比的齿轮减速器10、14。第一变速器路径和第二变速器路径可以如关于图1和图2所描述的。负载26可以例如借助于差速器齿轮连接到输出轴4。变速器系统1包括可以容纳在变速器壳体中的变速器。
图4示出了变速器系统1的实施例的示意图。第三联接构件22布置在输入轴2与第二齿轮减速器14之间。此外，第一变速器路径6中的第一联接构件12被实施成具有摩擦构件(例如，制动器)的行星齿轮组。行星齿轮组可以包括三个旋转构件，其中第一旋转构件连接到输入轴2，第二旋转构件连接到输出轴7，并且第三旋转构件连接到摩擦制动器12a，形成第一联接构件。第一旋转构件可以由行星齿轮架形成。第二旋转构件可以由太阳齿轮形成。第三旋转构件可以由齿圈形成。应当理解，图1至图3的示例中的第一联接构件12也可以包括行星齿轮组。
图5示出了变速器系统1的实施例的示意图。如图5的实施例中所示，第一联接构件12被实施为具有摩擦构件的行星齿轮组，并且第三联接构件22被布置在输入轴2与第二齿轮减速器10之间。此外，第一联接构件12的输出和第三联接构件22的输出经由第四联接构件32连接。
图6示出了变速器系统1的实施例的示意图，其中第二变速器路径8在输入轴2与第二齿轮减速器14之间没有另外的联接构件。有利地，第二联接构件16被实施为爪形离合器16。
在此，也是如下的情况，当变速器以变速器的较高挡位(例如第三挡位)操作时，第二联接构件脱离并且第一联接构件接合。因此，然后，第一变速器路径6联接至输出轴4。在第二联接构件16的输出18处的旋转速度将不对应于在第二联接构件16的输入20处的旋转速度。当切换到变速器的较低挡位(例如第二挡位)时，第一联接构件12至少部分地脱离，优选地允许滑动，使得第二联接构件16的输入20和输出18可以变得充分同步。然后，由于使第一联接构件12至少部分地脱离，因此在第二联接构件16的输入20处的旋转速度可以改变。以这种方式，第二联接构件16的输入20和第二联接构件16的输出18之间的速度差可以减小(可能直到其变为零或甚至经过零)。当输出和输入之间的速度差变为零(或在接近零速度差的范围内)时，第二联接构件将被充分同步，从而其可以被(随后)接合。因此，当输出和输入之间的相对速度差足够小时，第二联接构件16也可以接合。同样，以这种方式，第二联接构件16可以被实现为爪形离合器，例如代替同步器。此外，以滑动方式操作第一联接构件使得能够在换挡期间维持扭矩。而且，可以防止或减小由从较高挡位切换到较低挡位而引起的冲击。
图7示出了用于将变速器系统1从较高挡位换挡到较低挡位的方法1000的示意性框图。变速器系统包括输入轴2、输出轴4、与变速器的较高挡位关联的第一变速器路径6和与变速器的较低挡位关联的第二变速器路径8。第一变速器路径6和第二变速器路径8相对于彼此平行地布置在输入轴2与输出轴4之间。第一变速器路径6包括第一齿轮减速器和第一联接构件12，第一联接构件12包括力闭合联接件。第二变速器路径8包括第二齿轮减速器和第二联接构件16，第二联接构件16包括形状闭合联接件。当该变速器在较高挡位操作时，第一联接构件12接合并且第二联接构件16脱离。为了降挡，第二联接构件16的输出18和输入20被同步。在第一步骤1001中，第一联接构件12至少部分地脱离，从而导致输入轴的旋转速度增加(参见“扩口”)。在第二步骤1002中，当第二联接构件16的输出18和输入20充分同步时，第二联接构件16接合。在一个实施例中，随后执行第二步骤1002。可选地，第二变速器路径还可以在输入轴和第二齿轮减速器之间包括的第三联接构件22，并且其中，降挡还包括使第三联接构件22接合。
当第一联接构件12以滑动方式接合时，第二联接构件16的输入20和输出18之间的速度差可以变化或改变，允许同步。可以监测该速度差以用于确定达到充分同步、使得可以(以充分同步)接合第二联接构件16的时刻。当第一联接构件12至少部分地脱离以使第二联接构件16的输出18和输入20同步时，第一联接构件12以滑动的方式操作。以这种方式，可以从一个变速挡位(参见较高挡位)切换到另一变速挡位(参见较低挡位)，同时保持从输入到输出或者从输出到输入的扭矩传递。另外，由于以滑动的方式操作第一联接构件，因此在降挡期间可以减少或防止涉及变换挡位的冲击。
图8示出了用于使如上所述的变速器系统1换挡的方法2000的示意框图。当该变速器在较高挡位操作时，第一联接构件12接合并且第二联接构件16脱离。在第一步骤2001中，确定变速器的工作温度T。替代地或附加地，在第一步骤2001中确定在第三联接构件处的阻力D。可以使用各种测量手段来确定温度T或阻力D或是与这些量有关的量度。附加地或替代地，可以采用(计算)模型以用于计算基于其它参数的T或D的值。例如，可以在计算估计模型中考虑各种参数来估计值T或D。在第二步骤2002中，确定温度T是否高于预定温度阈值T阈值和/或阻力是否低于预定阻力阈值D阈值。在温度T高于预定温度阈值T阈值和/或阻力低于预定阈值D阈值的情况下，通过进行步骤2003至2006来执行降挡。在第三步骤2003中，第二联接构件16的输出和输入同步，同时第一联接构件例如完全地接合。为此，可以利用第二联接构件16的同步器。在第四步骤2004中，第二联接构件接合。第二联接构件可包括或者可以是爪形离合器。在第五步骤2005中，第一联接构件12至少部分地脱离。在第六步骤2006中，当第三联接构件的输出和输入充分同步时，第三联接构件22接合。上述步骤可以按照上面给出的顺序连续执行。在温度T低于或等于预定温度阈值T阈值和/或阻力高于或等于预定阈值D阈值的情况下，通过进行步骤2050、2051来执行降挡。如在图7的实施例中，第二联接构件16的输出18和输入20被同步以用于降挡，其中，在第一替代步骤2050中，第一联接构件12至少部分地脱离，导致输入轴的旋转速度增加，并且在第二替代步骤2002中，当第二联接构件16的输出18和输入20充分地同步时，第二联接构件16接合。第二替代步骤2051也可以连续地执行。
因此，通过采用与温度和/或离合器阻力有关的测量手段的变速器系统的控制器可以控制第一联接构件和/或第二联接构件。同步器可包括摩擦元件和爪形离合器，摩擦元件布置成用于使扭矩路径同步，爪形离合器布置成用于接合扭矩路径。在第二联接构件被实施为同步器的示例中，当在较低温度(和/或较高阻力)下换挡时，可以使用同步器的爪形离合器，其中，可选地，当在较高温度(和/或较低阻力)下换挡时，摩擦元件和同步器的爪形离合器两者都被使用。在较低温度下，可以使用第一联接构件来使第二联接构件同步。在较高的温度下，可以借助于同步器，例如利用同步环(同步圈)，来使第二联接构件同步。
通常，可以基于变速器的工作温度来改变/选择换挡策略。可以预期的是，在较低的温度下阻力损失会更高，当从较高挡位降挡至较低挡位时可能导致同步问题。因此，温度可以作为影响在变速器系统1中采用的换挡策略的可能的阻力损失的量度。如果变速器系统1包括第三联接构件22，则替代地或附加地，可以基于第三联接构件22处确定的阻力(测量、估计或预测)来改变/选择变速策略。附加地或替代地，与温度和/或阻力关联的其它量、变量或参数被用于改变/选择换挡策略。
在此，参考本发明实施例的具体示例描述本发明。然而，显而易见的是，在不脱离本发明的实质的情况下，可以在其中进行各种修改和改变。出于清楚和简明描述的目的，在此将各特征描述为相同的或独立的示例或实施例的一部分，然而，还设想了具有在这些不同的实施例中描述的所有或一些特征的组合的替代实施例。
变速器系统可以在车辆中实施，上述车辆诸如汽车、休闲车辆、卡车、公共汽车、自行车、摩托车、割草机、农用车辆、建筑车辆、高尔夫球车、电车和机器人车辆。其它车辆也是可能的。所示的实施例涉及包括四个轮子的车辆，但是可以利用具有不同数量的轮子的车辆。还可以想到，车辆中包括多个变速器系统。
联接构件的致动可以借助于液压致动系统来进行。然而，其它实施例可包括借助于机械、机电或电动液压系统的致动。还设想了用于变速器的不同部件的致动系统的组合。
包括根据本发明的变速器系统的车辆的马达或发动机可以是或包括内燃机和电动马达的任何组合。其它马达和发动机也是可能的，例如燃料电池马达。在一些实施例中，马达是混合动力发动机和/或可以包括多种类型的发动机和/或马达。例如，气电混合动力汽车可包括汽油发动机和电动马达。其它示例也是可能的。
应当理解，该方法可包括计算机进行的步骤。所有上述步骤都可以是计算机执行的步骤。各实施例可包括计算机设备，其中各过程在计算机设备中进行本发明还扩展到计算机程序，特别是适于将本发明付诸实践的载体上或载体中的计算机程序。该程序可以是源代码或目标代码的形式，或者是适合用于实现根据本发明的过程的任何其它形式。载体可为能够承载该程序的任何实体或设备。例如，载体可以包括诸如ROM之类的存储介质，例如半导体ROM或硬盘。此外，载体可为可传输的载体，例如经由电缆或光缆或通过无线电或例如通过互联网或云的其它方式传送的电信号或光信号。
一些实施例可例如使用机器或有形的计算机可读介质或物品来实现，其可进行存储，且如果由机器进行，则可使得机器进行根据实施例的方法和/或操作的指令或指令集。
可以使用硬件元件、软件元件或两者的组合来实现各种实施例。硬件元件的示例可以包括处理器、微处理器、电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑门、寄存器、半导体器件、微芯片、芯片组等等等。软件的示例可以包括软件组件、程序、应用程序、计算机程序、应用程序、系统程序、机器程序、操作系统软件、移动应用程序、中间件、固件、软件模块、例程、子例程、功能、计算机实现的方法、过程、软件接口、应用程序接口(API)、方法、指令集、计算代码、计算机代码等。
在此，参考本发明实施例的具体示例描述本发明。然而，显而易见的是，在不脱离本发明的实质的情况下，可以在其中进行各种修改，变型，替代和改变。出于清楚和简明描述的目的，在此将特征描述为相同或独立的实施例的一部分，然而，具有在这些单独的实施例中描述的所有或一些特征的组合的替代实施例也被设想和理解为落入由权利要求概述的本发明的框架内。因此，说明书、附图和示例应被视为说明性意义而非限制性意义。本发明旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有替代、修改和变化。此外，所描述的许多元件是功能实体，其可以以任何合适的组合和位置实现为独立或分布式组件或与其它组件结合。
在权利要求中，括号内的任何参考符号不应解释为限制权利要求。“包括”一词不排除除了权利要求中所列出的之外的其它特征或步骤的存在。此外，词语“一”和“一个”不应被解释为限于“仅一个”，而是用于表示“至少一个”，并且不排除多个。在相互不同的权利要求中陈述某些手段的纯粹事实并不指示不能有利地使用这些手段的组合。

Claims (18)

1.一种用于将变速器从较高挡位降到较低挡位的降挡方法，
所述变速器包括输入轴、输出轴、与所述变速器的较高挡位关联的第一变速器路径和与所述变速器的较低挡位关联的第二变速器路径，
其中，所述第一变速器路径和所述第二变速器路径相对于彼此平行地布置在所述输入轴与所述输出轴之间，
其中，所述第一变速器路径包括第一齿轮减速器和第一联接构件，所述第一联接构件包括力闭合联接件，
其中，所述第二变速器路径包括第二齿轮减速器和第二联接构件，所述第二联接构件包括形状闭合联接件，
其中，当所述变速器在所述较高挡位操作时，所述第一联接构件接合并且所述第二联接构件脱离，
其中，降挡包括：通过使所述第一联接构件至少部分地脱离而导致输入轴的旋转速度增加来使所述第二联接构件的输出和输入同步，并且，当所述第二联接构件的输出和输入充分同步时，使所述第二联接构件接合，其中确定所述变速器的工作温度，和/或确定所述第二变速器路径中的第三联接构件处的阻力，以及当所述温度高于预定温度阈值时和/或当所述阻力低于预定阻力阈值时，执行替代的降挡方法，
所述第三联接构件设置在所述输入轴和所述第二齿轮减速器之间，并且其中，在降挡过程中所述第三联接构件被接合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二联接构件包括同步器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二联接构件包括爪形离合器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述温度高于所述预定温度阈值的情况下和/或当所述阻力低于所述预定阻力阈值的情况下，通过进行以下步骤来执行所述降挡：
在所述第一联接构件接合的情况下使所述第二联接构件的输出和输入同步，
使所述第二联接构件接合，
使所述第一联接构件至少部分地脱离，以及
当所述第三联接构件的输出和输入同步时，接合所述第三联接构件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于模型来确定所述变速器的工作温度和/或所述第三联接构件处的阻力。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于测量来确定所述变速器的工作温度和/或所述第三联接构件处的阻力。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度阈值在-30℃和100℃之间。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度阈值在-20℃和60℃之间。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度阈值在-10℃和30℃之间。
10.一种用于车辆的变速器系统，所述变速器系统包括输入轴、输出轴、与所述变速器的较高挡位关联的第一变速器路径和与所述变速器的较低挡位关联的第二变速器路径，
其中，所述第一变速器路径和所述第二变速器路径相对于彼此平行地布置在所述输入轴与所述输出轴之间，
其中，所述第一变速器路径包括第一齿轮减速器和第一联接构件，所述第一联接构件包括力闭合联接件，
其中，所述第二变速器路径包括第二齿轮减速器和第二联接构件，所述第二联接构件包括形状闭合联接件，
其中，当所述变速器被设定为以所述较高挡位操作时，所述第一联接构件接合而所述第二联接构件脱离，
其中，为了降挡，所述变速器系统的控制器被布置成用于通过使所述第一联接构件至少部分地脱离来而导致输入轴的旋转速度增加来使所述第二联接构件的输出和输入同步，并且，当所述第二联接构件的输出和输入充分同步时，使所述第二联接构件接合，其中所述控制器被布置成确定所述变速器的工作温度，和/或确定所述第二变速器路径中的第三联接构件处的阻力，以及当所述温度高于预定温度阈值时和/或当所述阻力低于预定阻力阈值时，执行替代的降挡方法，其中所述第三联接构件设置在所述输入轴和所述第二齿轮减速器之间，用于在降挡过程中被接合。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，第一联接构件被实施为具有摩擦构件的行星齿轮组。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一联接构件和所述第三联接构件的输出经由第四联接构件连接。
13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第二变速器路径在所述输入轴和所述第二齿轮减速器之间没有另一个联接构件。
14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于， 所述第二联接构件包括同步器。
15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于， 所述第二联接构件包括爪形离合器。
16.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述控制器布置成在所述温度高于所述预定温度阈值和/或当所述阻力低于所述预定阻力阈值的情况下，通过以下方式执行所述降挡：
在所述第一联接构件接合的情况下使所述第二联接构件的输出和输入同步时，
使所述第二联接构件接合，以及
使所述第一联接构件脱离。
17.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求10至16中任一项所述的变速器系统。
18.一种用于操作用于车辆的变速器系统的计算机可读存储介质，所述变速器包括输入轴、输出轴、与所述变速器的较高挡位关联的第一变速器路径和与所述变速器的较低挡位关联的第二变速器路径，
其中，所述第一变速器路径和所述第二变速器路径相对于彼此平行地布置在所述输入轴与所述输出轴之间，
其中，所述第一变速器路径包括第一齿轮减速器和第一联接构件，所述第一联接构件包括摩擦联接件，
其中，所述第二变速器路径包括第二齿轮减速器和第二联接构件，所述第二联接构件包括键联接件，
当所述变速器以所述较高挡位操作时，所述第一联接构件接合而所述第二联接构件脱离，使得所述输出轴的旋转速度对应于第一输出旋转速度，
其中，对于降挡，所述计算机可读存储介质包括如下的指令，所述指令用于使控制器通过使所述第一联接构件至少部分地脱离而导致所述输入轴的旋转速度增加来使所述第二联接构件的输出和输入同步，并且，当所述第二联接构件的输出和输入充分同步时，使所述第二联接构件接合，并且确定所述变速器的工作温度，和/或确定所述第二变速器路径中的第三联接构件处的阻力，以及当所述温度高于预定温度阈值时和/或当所述阻力低于预定阻力阈值时，执行替代的降挡方法，其中所述第三联接构件设置在所述输入轴和所述第二齿轮减速器之间，用于在降挡过程中被接合。
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