[发明专利]滑动齿轮摘开接合的控制方法及混合动力传动系

说明书

一种用于控制车辆变速箱滑动齿轮(1)的摘开接合的方法，该滑动齿轮具有爪齿(1a)，该滑动齿轮被限制为与所述变速箱的轴一起旋转，在该轴上该滑动齿轮能够在有动力的换档致动器的控制下在空档摘开接合位置与混合动力档位上的至少一个接合位置之间轴向地移动，其特征在于，该方法包括以下步骤：‑对该车辆的所有动力源应用零转矩请求，‑对该滑动齿轮应用摘开接合指令，‑在没有迅速摘开接合的情况下，估计该滑动齿轮的爪齿上的阻力转矩，‑根据所计算的阻力转矩和爪齿的防止脱离角度来计算爪齿上的剩余转矩，‑通过在该滑动齿轮上施加相反的转矩来消除该剩余转矩，‑摘开接合。

技术领域

本发明涉及一种包括爪齿变速箱、而不具有整合的机械同步系统或输入离合器的混合动力传动系，这种混合动力传动系使得能够在车辆的至少两个动力源(热力的和电动的)与其驱动轮之间实现不同的传动比，而在档位转换的过程中没有内燃发动机与变速箱之间的转矩中断。

更具体地，本发明涉及一种用于控制车辆爪齿变速箱的滑动齿轮的摘开接合的方法，该滑动齿轮被限制为与所述变速箱的轴一起旋转，在该轴上该滑动齿轮能够在通电的换档致动器的控制下在空档摘开接合位置与混合动力档位上的至少一个接合位置之间轴向地移动，在该至少一个接合位置处该滑动齿轮与刚性地连接到该轴的小齿轮接合，以便累加地或以其他方式向该车辆的车轮传递从至少两个不同的动力源接收到的扭矩。

本发明还涉及一种混合动力传动系，包括无断开离合器地在主线上链接到内燃发动机且链接到至少一个电动机器的多级变速箱，该内燃发动机和该至少一个电动机器能够在至少一个混合动力挡位上同时地或以其他方式将转矩从其传递至车辆的车轮，该至少一个混合动力档位是对应地通过小齿轮上的滑动爪齿齿轮的接合和摘开接合来进行接合和脱离接合的。

背景技术

在混合动力传动系包括具有滑动爪齿齿轮、而不具有整合的同步系统的变速箱的情况下，由于在档位转换的过程中没有输入离合器来中断内燃发动机与车轮之间的转矩传递，因此在滑动齿轮的爪齿与小齿轮的爪齿接合之前，通常通过控制电动马达和/或内燃发动机来完成该小齿轮在其轴上的同步。

如图1和图2所示，为了确保保持所接合的齿轮比，可以使用称为“爪齿”的特定梯形形状的齿。在图1中，滑动齿轮处于空档并且与两个小齿轮(未示出)相距相等的距离g。滑动齿轮1的爪齿1a与小齿轮(未示出)的爪齿2a被切成梯形的形状，使得处于所接合的齿轮比的转矩传递保持或增强其在所接合的齿轮比位置中的相互啮合。这就是“防止脱离接合”功能。爪齿的倾斜产生相对于由驱动轴的转矩施加到该爪齿的牵引力F_T倾斜的反作用力F_R。反作用力F_r反对来自滑动齿轮的爪齿的任何输出力F_S。

在这些条件下，必须消除由轴传递的转矩以使滑动齿轮能够脱离接合。在变速箱具有输入离合器(或断开离合器)的情况下，这个问题是简单地通过在操作过程中分开离合器来解决的。在不存在断开离合器的情况下，需要足够强大的脱离接合致动器以克服由防止脱离功能产生的摩擦力。

动力传动系的所有驱动动力源(例如内燃发动机和一个或两个电动机器)能够在混合动力档位上生成剩余转矩。它们被以此种方式控制来试图在摘开接合的过程中消除轴上的剩余转矩。确保滑动齿轮脱离接合的理想解决方案是消除这三个马达所请求的转矩。电动马达提供了良好的响应时间。电动马达的转矩可以在少于100ms内被消除。相反地，内燃发动机在某些操作点处、特别是处于低速时能够具有超过500ms的响应时间。消除滑动齿轮上的转矩可能需要超过一秒。就驾驶舒适性而言这个时间是不可接受的，因为转矩消除时间是换档时间的整体部分。