本發(fā)明涉及在配備有致動器的平行軸齒輪箱中的檔位轉(zhuǎn)換控制。

本發(fā)明涉及一種用于控制換檔致動器的方法，該換檔致動器具有滑動齒輪，該換檔致動器包括用于控制換檔撥叉的控制元件，該換檔撥叉負(fù)責(zé)使得多個小齒輪接合在該齒輪箱的軸上和與之脫離接合，該軸從由車輛的車載電力系統(tǒng)供電的牽引機器接收轉(zhuǎn)矩。這個控制元件被放置在機械彈簧輔助系統(tǒng)的上游。該控制元件在位置上是通過DC致動電機來調(diào)節(jié)的。

本發(fā)明還涉及一種換檔致動器，該換檔致動器包括控制元件，該控制元件用于控制換檔撥叉，從而確保多個小齒輪在齒輪箱的軸上的脫離接合和接合。這個控制元件在位置上是通過DC致動電機來調(diào)節(jié)的，該DC致動電機由車輛的裝備有電壓調(diào)整元件的車載電力系統(tǒng)來供應(yīng)。在這個致動器中，該控制元件被放置在機械彈簧輔助系統(tǒng)的上游，該機械彈簧輔助系統(tǒng)有助于滑動齒輪的齒接合在小齒輪的齒之間。

背景技術(shù)：

本發(fā)明在“自動”類型齒輪箱方面找到了一種優(yōu)選但非限制性應(yīng)用，該“自動”類型齒輪箱如同具有自動換檔、不具有小齒輪同步機構(gòu)的手動齒輪箱來運行。

在沒有同步機構(gòu)的內(nèi)部檔位轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)中，使用了具有扁平齒或“卡爪”的滑動齒輪，這些扁平齒或“卡爪”在相對于有待接合的小齒輪輕微地轉(zhuǎn)動從而能夠接合在其齒之間之前頂靠在該小齒輪的齒上。

為了達(dá)到換檔舒適性的所需等級，可以使用換檔輔助裝置，這些換檔輔助裝置實施了抵抗彈簧，該抵抗彈簧當(dāng)其在同步階段過程中壓縮時能夠存儲能量并且在這個階段結(jié)束時釋放能量利于小齒輪的接合。

公開文件FR 2 988 800披露了一種用于致動滑動卡爪齒輪的已知系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括裝備有兩個臂的剛性撥叉位移固定裝置，這兩個臂繞控制軸接合，從而在外部元件的控制下允許其自身沿這個軸軸向移位。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括在該固定裝置的這兩個臂之間繞該撥叉軸纏繞的抵抗彈簧以及頂在該彈簧的末端與該固定裝置的臂之間的兩個保持套環(huán)，從而能夠以受限的運動沿軸滑動。當(dāng)該滑動齒輪和該小齒輪的齒頂靠時，該彈簧存儲由致動器供應(yīng)的能量。在有可能接合時彈簧通過使撥叉加速來釋放能量。所獲得的加速取決于彈簧的壓縮，并且因此取決于在這些齒對頂階段過程中由電機傳遞的轉(zhuǎn)矩。

在檔位改換過程中，重要的是使對于平滑換檔所需的所有必要操作占用的時間最小化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在通過作用于調(diào)節(jié)控制參數(shù)來優(yōu)化這個過程。

為此目的，本發(fā)明提出在小齒輪脫離接合和接合操作過程中使施加給致動電機的電壓暫時地上升。

更確切地，將致動電機的電壓設(shè)定點暫時地調(diào)整至比正常供應(yīng)電壓更高的值。

根據(jù)致動器的具體實施例，在小齒輪脫離接合和接合操作的過程中，該車載電力系統(tǒng)的電壓變換器將致動電機的電壓暫時地調(diào)整至比車載電力系統(tǒng)的正常供應(yīng)電壓更大的值。

附圖說明

通過閱讀對參照附圖給出的本發(fā)明的非限制性實施例的以下描述將更好地理解本發(fā)明，在附圖中：

-圖1呈現(xiàn)了致動器的機械原理，

-圖2示出了改換檔位的步驟，

-圖3展示了通過常規(guī)車載電力系統(tǒng)的12V電壓的調(diào)節(jié)，

-圖4強調(diào)了通過修改這個電壓實現(xiàn)的性能改善，并且

-圖5示出了用修改的致動器驅(qū)動電機電壓的新序列。

具體實施方式

在圖1中以非限制性方式展示的電動檔位轉(zhuǎn)換致動器受到電動機1的控制，該電動機可旋轉(zhuǎn)地連接至控制元件(例如，檔位轉(zhuǎn)換銷2)。銷2接合在(例如在公開文件FR 2 988 800中描述的)剛性固定裝置3的凹槽3中，該剛性固定裝置配備有兩個臂3a，這兩個臂圍繞控制撥叉6的控制軸4接合，該控制撥叉用于控制具有扁平齒或“卡爪”8的滑動齒輪7。滑動齒輪在電機1的控制下移位，該電機接收來自位置傳感器的位置信息并且抵抗彈簧9繞軸4纏繞在固定裝置的這兩個臂3a之間。兩個套環(huán)11限制彈簧9的壓縮以及固定裝置在軸上的運動，這是由于存在多個長形槽縫11a，被緊固到軸4上的銷12在這些長形槽縫中移動?？傊@種致動器包括用于控制換檔撥叉的控制元件，從而確保多個小齒輪在齒輪箱的軸上的脫離接合和接合。這個控制元件在位置上是通過由車輛的車載電力系統(tǒng)供能的并且被放置在機械彈簧輔助系統(tǒng)的上游的直流致動電機來調(diào)節(jié)的，該機械彈簧輔助系統(tǒng)有助于滑動齒輪的齒在小齒輪的齒之間的接合。該控制元件如下來運行。

當(dāng)接合檔位時，由固定裝置、彈簧、套環(huán)、軸和撥叉構(gòu)成的組件作為整體移動，直到撥叉遇到與滑動齒輪的齒8抵靠小齒輪13的齒13a的布置相關(guān)的阻力。在滑動齒輪抵靠小齒輪的布置與該滑動齒輪接合在該小齒輪上(即，其齒被接合在小齒輪的那些齒之間)之間，通過固定裝置3的繼續(xù)運動彈簧9以彈簧加載階段在這些套環(huán)11之間被壓縮。彈簧然后放松，將其已經(jīng)積聚的能量釋放，從而幫助滑動齒輪接合在小齒輪上。

控制是借助于施加到致動器1的電機上的電壓來進(jìn)行的，該電機優(yōu)選地是直流機器。撥叉的位置確定了檔位轉(zhuǎn)換，但是這種舉措不易于調(diào)節(jié)的。這種控制是通過在運動控制鏈中的輔助器件上游的銷2的位置來調(diào)節(jié)的。在這種調(diào)節(jié)中測量和使用的變量是銷2的位置和電機的供應(yīng)電流。在圖2中的三條曲線對應(yīng)地示出了銷的位置的變化(以毫米為單位)、牽引轉(zhuǎn)矩(以牛頓米為單位)、以及以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)為單位的牽引機器的速度。參照圖2，可以看出在檔位改換操作過程中對致動器的控制包括以下步驟：

a)將車輛的(電動或內(nèi)燃式)牽引機器所遞送的、對軸進(jìn)行驅(qū)動的轉(zhuǎn)矩消除，

b)通過調(diào)節(jié)銷2的位置使第一檔位(第一齒輪比)的惰輪脫離接合：驅(qū)動電機于是自由輪運動(或處于空檔位置)(步驟2)，

c)通過牽引機器使軸與第二檔位的惰輪同步(最終齒輪比)，以便能夠接合所希望的檔位(步驟3)，

d)通過調(diào)節(jié)銷2的位置來接合第二小齒輪(步驟4)，

e)在牽引機器上重新施加轉(zhuǎn)矩(步驟5)。

圖2表明了這些步驟各自的持續(xù)時間。在圖2的第二條曲線上，可以看出消除電動牽引機器所提供的轉(zhuǎn)矩(步驟1)占用約400ms。脫離接合(步驟2)占據(jù)約200ms(第二條曲線)。然后同步步驟(步驟3)占據(jù)約150ms。在同步之后，接合(步驟4)再次占據(jù)200ms。

圖3展示了通過常規(guī)車載電力系統(tǒng)的12V電壓的銷位置調(diào)節(jié)的性能。如在圖4中所示，如果車載電力系統(tǒng)的電壓增加至16V，則可以改善調(diào)節(jié)的性能。在接合中的獲益具有10ms的量級。如果有在小齒輪的接合和脫離接合上的調(diào)節(jié)干預(yù)，在整個檔位改換操作上的時間節(jié)省是雙倍的，即，一次檔位轉(zhuǎn)換操作約20ms。

齒輪箱致動器通常由車輛的12V電池供電?？梢允怪聞悠麂N移動的直流電機被確定尺寸成以這個量級的電壓幅度運行。此外，銷位置調(diào)節(jié)的性能取決于被安裝在齒輪箱中的電機的功率。這個功率是受車載電力系統(tǒng)的電壓限制的?，F(xiàn)在，電動車輛或混合動力車輛典型地具有12V車載電池(LV電池)和主要旨在為車輛的牽引機器供能的更強電壓(例如，400V)的電池(HV電池)。DC/DC(直流/直流)電壓變換器則起常規(guī)內(nèi)燃式車輛的發(fā)電機的作用。DC/DC從車輛的HV電池中抽取能量并且供應(yīng)車載電力系統(tǒng)以維持12V電池的電量狀態(tài)。

使用這種DC/DC，可以調(diào)整車載電力系統(tǒng)的電壓，尤其是為12V電池再充電。變換器因此可以用于調(diào)整控制元件2的致動電機的電壓，其目的是改善調(diào)節(jié)性能。這個目的是通過使調(diào)節(jié)的總持續(xù)時間最小化從而使得幾乎察覺不到檔位轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)的。該解決方案在于預(yù)期使用換檔致動器就暫時地增加車載電力系統(tǒng)的電壓。在小齒輪脫離接合和接合的操作的過程中，DC/DC將施加給致動電機1的電壓暫時地調(diào)整在比車載電力系統(tǒng)的正常供應(yīng)電壓更大的值處。

在每次檔位轉(zhuǎn)換操作開始時車輛的牽引機器發(fā)生消除轉(zhuǎn)矩的過程中，就經(jīng)由DC/DC激活這種使得致動電機1的供應(yīng)電壓增加。這種消除必定占據(jù)一定量的時間。為了駕駛性能要求，不能突然消除轉(zhuǎn)矩，所以其一般保持大于約一百毫秒。這個時間量足以允許DC/DC對其電壓設(shè)定點作出反應(yīng)并且增加車載電力系統(tǒng)的電壓。車載電力系統(tǒng)的供應(yīng)電壓暫時升高。這種電壓增加是在消除牽引轉(zhuǎn)矩過程中在使得小齒輪脫離接合之前激活的。然后在新的小齒輪接合之后，電流變換器恢復(fù)至其基本設(shè)定點。

在圖5中展示的新的檔位改換序列變?yōu)椋?/p>

a)在消除該車輛的牽引機器的轉(zhuǎn)矩的過程中暫時地增加由該車載電力系統(tǒng)施加給控制元件6的致動電機的電壓設(shè)定點，

b)使得以第一檔位傳遞轉(zhuǎn)矩的小齒輪脫離接合，

c)使該齒輪箱軸和在第二檔位上使用的小齒輪同步，

d)使得該第二小齒輪接合，

e)在該牽引機器重新施加轉(zhuǎn)矩的過程中，返回至該車載電力系統(tǒng)上的基本設(shè)定點。

總之，本發(fā)明減少了檔位改換時間，而沒有負(fù)面地影響駕駛性能(與減少消除和重新應(yīng)用轉(zhuǎn)矩時間不同)。其利用車輛上已經(jīng)存在的系統(tǒng)的特征的優(yōu)勢，并且僅需要針對調(diào)整DC/DC電壓設(shè)定點來適配軟件。