控制變速器的系統和方法與流程
2023-09-13 00:16:05 1
本發明總的來說涉及一種控制變速器的系統和方法，更具體涉及一種用於控制車輛的同步嚙合式變速器的系統及方法。
背景技術：
在現有技術中，電動車輛配備有減速器。減速器被配置成減小電動機的功率，並將該功率傳遞給驅動輪，但是近年來，人們試圖對動力性能加以改善，以滿足電動車更廣範圍的使用需求。因此，現有技術中的減速器近來已被變速器所取代，該變速器能夠提供兩個或多個變速器齒數比，以改善電動車輛的動力性能。為了該目的，已考慮使用通常使用在帶有手動變速器的現有車輛中的同步嚙合式換檔機構，從而簡化結構並提高動力傳輸效率。然而，這種同步嚙合式換檔機構伴隨有扭矩中斷現象，即從當前檔位換至下一個檔位時被傳送至驅動輪的動力被中斷的現象，因而會產生衝擊。
在背景技術部分中公開的上述信息僅僅用於增強對本發明背景的理解，而並非意圖暗示本發明落在本領域普通技術人員已知的現有技術的範圍內。
技術實現要素：
因此，本發明提供一種控制變速器的系統和方法，以便在使用現有技術的同步嚙合式換檔機構來控制變速器進行換檔時，通過較大程度地減小扭矩中斷的長度，來提供更平滑的換檔。
根據本發明的一方面，本發明提供一種控制變速器的方法，該變速器具有第一變速齒輪和第二變速齒輪，用以從同步器兩側以兩種不同速度進行換檔。該方法可包括：移動同步器的套筒，使其從直接連接於第一變速齒輪的第一離合器齒輪脫離嚙合，並與直接連接於第二變速齒輪的第二離合器齒輪嚙合；在通過移動套筒，使同步器鎖環在 第二離合器齒輪的摩擦錐上滑動的同時，利用與輸入軸連接的電動機M，使第二離合器齒輪的速度與套筒的速度同步；並且通過同步，完成套筒與第二離合器齒輪的嚙合，以及第二離合器齒輪的速度與套筒的速度的同步。
根據本發明的另一方面，控制變速器的方法可包括：使同步器的套筒從第一離合器齒輪脫離嚙合，以使套筒與第二離合器齒輪相嚙合；使第二離合器齒輪的速度與套筒的速度同步；並且完成套筒與第二離合器齒輪的嚙合，以及第二步驟中的同步。
因此，根據本發明，當使用現有技術中的同步嚙合式換檔機構來控制變速器以便換檔時，可以通過較大程度地減小扭矩中斷的長度來提供更平滑的換檔。
附圖說明
從下面結合附圖的詳細描述中，可以更清楚地理解本發明的上述及其他目的、特徵和優點，其中：
圖1是示出根據本發明示例性實施例的控制變速器的方法的示例性實施例的流程圖；
圖2是示出根據本發明示例性實施例的可用於本發明的變速器結構的示例圖；
圖3是示出根據本發明示例性實施例利用圖2的變速器的第一變速的示意圖；
圖4和圖5依次示出根據本發明示例性實施例的從圖3的狀態開始的第二變速過程的示意圖；以及
圖6是示出根據現有技術、未在本發明中實現的從圖3的狀態到圖5的狀態的換擋過程的示意圖。
具體實施方式
可以理解，本文所使用的術語「車輛」或「車輛的」或者其他相似術語包括一般的機動車輛，例如客運汽車，包括運動型多用車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛、包括各種船和艇在內的水運工具、航空器，等等，並且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式 混合電動車輛、氫動力車輛和其他替代燃料車輛(例如，從石油以外的資源取得的燃料)。本文所提到的混合動力車是指使用兩種或多種動力源的車輛，例如汽油和電力混合動力車輛。
雖然示例性實施例被描述為使用多個單元來執行示例性處理，但應當理解，示例性處理也可由一個或多個模塊來執行。此外，應當理解，術語控制器/控制單元是指包括存儲器和處理器的硬體裝置。存儲器被配置為存儲模塊，並且處理器被專門配置為執行所述模塊，以執行將在下文進一步描述的一個或多個處理。
此外，本發明的控制邏輯可表現為包括由處理器、控制器/控制單元等執行的可執行程序指令的計算機可讀介質上的非暫時性計算機可讀媒介。計算機可讀介質的示例包括，但不限於ROM、RAM、光碟(CD)-ROM、磁帶、軟盤、快閃記憶體盤、智慧卡和光數據存儲設備。計算機可讀記錄介質也可分布在網絡連接的計算機系統中，使得計算機可讀介質可由例如遠程信息處理伺服器或控制區域網(CAN)以分布式方式存儲和執行。
本文所使用的術語是僅為了說明特定實施例的目的，而無意限制本發明。如本文所使用的單數形式「一個」、「一種」和「該」也用來包括其複數形式，除非上下文中另外明確指出。還可理解的是，當在本說明書中使用時，術語「包括」和/或「包含」指明所述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除一個或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在或添加。如本文所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關列出項的任何和所有組合。
除非從上下文中明確指出或可以明顯看出，如本文所使用的術語「約」可以理解為在本技術領域公差範圍內，例如均值的2倍標準差內。「約」可以理解為所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％範圍內。除非在上下文中另外明確指出，文中所提供的所有的數值都可由術語「約」來限定。
下文中，將參考附圖，對本發明的示例性實施例進行詳細描述。文中所描述的方法可由具有處理器和存儲器的控制器來執行。換言之，控制變速器的方法可由控制器來執行，該控制器可以是電控制器。
圖2示出可用於本發明的變速器的結構，其中提供功率的電動機 M可連接到輸入軸IN，同步器S可安裝在輸出軸OUT上，第一驅動齒輪D1和第二驅動齒輪D2可安裝在輸入軸IN上，與第一驅動齒輪D1嚙合的第一變速齒輪P1和與第二驅動齒輪D2嚙合的第二變速齒輪P2可安裝在輸出軸OUT上。
第一離合器齒輪C1可直接連接到第一變速齒輪P1，第二離合器齒輪C2可直接連接到第二變速齒輪P2，同步器S可被布置成在第一變速齒輪P1和第二變速齒輪P2之間共享，並且該同步器S可包括安裝在輸出軸OUT上的軸套(hub)H和與該軸套H通過花鍵組合在一起的套筒SB，並且軸向移動以便與第一離合器齒輪C1或第二離合器齒輪C2嚙合。此外，未詳細示出，第一離合器齒輪C1和第二離合器齒輪C2可分別具有朝向同步器S突出的摩擦錐，因此當套筒SB將同步器鎖環推向摩擦錐時，該摩擦錐滑入同步器鎖環中以便同步。為了便於參考，同步器S的結構和操作，與在通用變速器中使用的同步嚙合式換檔機構的結構和操作相同。
在圖2中，與第一變速齒輪P1嚙合的第一驅動齒輪D1，和與第二變速齒輪P2嚙合的第二驅動齒輪D2，可被安裝在連接於電動機M的輸入軸IN上，並且第一變速齒輪P1、第二變速齒輪P2和同步器S位於輸出軸OUT上。
參考圖1，根據本發明示例性實施例的控制變速器的方法，其中該變速器包括第一變速齒輪P1和第二變速齒輪P2，用以從同步器的兩側以兩種不同的速度進行換檔，該方法可包括：移動同步器S的套筒SB，使得套筒SB從直接連接於第一變速齒輪P1的第一離合器齒輪C1脫離嚙合，並與直接連接於第二變速齒輪P2的第二離合器齒輪C2嚙合(S10)；在通過移動套筒使同步器鎖環在第二離合器齒輪C2的摩擦錐上滑動的同時(S10)，利用與輸入軸IN連接的電動機M，使第二離合器齒輪C2的速度與套筒SB的速度同步(例如，調整速度以便彼此對應)(S20)；並且通過同步(S20)，完成套筒SB與第二離合器齒輪C2的嚙合以及第二離合器齒輪C2和套筒SB的速度的同步(S30)。
移動套筒的步驟(S10)可包括移動同步器S的套筒SB，以使其從第一離合器齒輪C1脫離嚙合，直到同步器鎖環被推到第二離合器齒輪C2的摩擦錐為止。換言之，在現有技術中的換檔中，套筒SB從當 前變速齒輪的離合器齒輪脫離，並且停留在如圖6所示的空檔位置，下一變速齒輪的離合器齒輪的速度和套筒SB的速度通過電動機M而同步，然後移動套筒SB，以嚙合下一變速齒輪的離合器齒輪，從而完成換檔。然而，在本發明中，可以移動套筒SB，以便與下一離合器齒輪嚙合，而不會停留在空檔位置，並通過電動機M實現同步(S20)，然後當同步完成時，套筒SB與離合器齒輪可嚙合，從而完成換檔。因此，本發明可避免現有技術中在與下一離合器齒輪嚙合之前停留在空檔位置的必要步驟。
因此，當嚙合步驟(S30)隨著同步(S20)的完成而完成時，套筒的移動步驟(S10)可被完成，並且被設置成用於移動套筒SB的執行機構可繼續將套筒SB推動到下一離合器齒輪，以便在移動套筒(S10)期間嚙合該齒輪。換言之，推動與當前變速齒輪的離合器齒輪相嚙合的套筒SB，以使得套筒SB與預期變速齒輪的離合器齒輪相嚙合，而無需在空檔位置停留的控制方法，明顯不同於現有技術的控制方法，因此，在換檔期間，可以使扭矩中斷最小或減小。
在現有技術中，在上述步驟中，如圖3所示，使與第一離合器齒輪C1相嚙合的套筒SB脫離嚙合並移動到圖6所示的空檔位置的步驟中；通過利用電動機M來調節輸入軸IN的速度，使第二離合器齒輪C2的速度與套筒SB的速度同步的步驟中；以及然後再次移動套筒SB，以便與第二離合器C2相嚙合的步驟中，需要約0.1秒用於脫離嚙合，需要約0.2秒用於同步，且需要約0.1秒用於嚙合，因此，在現有技術中，可產生總共約0.4秒的扭矩中斷。然而，在本發明中，套筒SB在其從第一離合器齒輪C1脫離嚙合的同時，可被推向第二離合器C2，以便可通過同步器鎖環與第二離合器齒輪C2的摩擦錐之間的摩擦力來傳遞扭矩，從而使扭矩中斷減小到約0.1秒。
根據本發明，如上所述，當套筒SB從第一離合器齒輪C1脫離時，可通過同步器鎖環與摩擦錐之間的摩擦力來傳遞扭矩，並且可利用電動機M來調整輸入軸IN的速度，使得第二離合器齒輪C2的速度與套筒SB的速度同步，並且當同步完成之後，通過套筒的移動(S10)，利用施加到套筒SB的力，而使套筒SB與第二離合器齒輪C2相嚙合，使得套筒SB的移動停止，並使套筒SB的移動(S10)被完成，這意 味著套筒SB的嚙合完成，從而完成換檔。
如上所述，本發明可作如下說明：本發明的方法可包括：使同步器S的套筒SB從第一離合器齒輪C1脫離嚙合，以使套筒SB與第二離合器齒輪C2相嚙合；使第二離合器齒輪C2的速度與套筒SB的速度同步；並且完成套筒SB與第二離合器齒輪C2的嚙合以及在第二步驟中的同步。換言之，可以認為，套筒SB的脫離嚙合與套筒的移動(S10)相對應，第二離合器齒輪C2的速度的同步與同步步驟(S20)相對應，並且套筒SB與第二離合器齒輪C2的嚙合的完成，與嚙合步驟的完成(S30)相對應。顯然地，在從第一離合器齒輪C1脫離嚙合時，可朝向第二離合器齒輪C2移動套筒SB，而無需立即停止。此外，可在脫離嚙合的步驟中執行同步步驟，隨著同步步驟的完成，可執行完成步驟，並且隨著完成步驟的完成，可完成脫離嚙合步驟。
儘管已出於示例的目的，對本發明的示例性實施例進行描述，然而，本領域的技術人員應當理解，在不背離如所附權利要求中所公開的本發明的範圍和精神的前提下，還可以對本發明進行各種變型、添加和替換。