[发明专利]用于控制输入齿轮和输出齿轮的啮合的方法和设备

说明书

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。