专利名称：用于进行换档的方法
技术领域：
本发明涉及用于通过将联接元件与齿轮接合而进行换档的方法， 包括将联接元件相对于齿轮从分离位置移动到其中选择了特定的档位 的接合位置的步骤。联接元件一般形成为接合套。
背景技术：
在一个已知类型的变速器中，齿轮当不用于将发动机动力输送到 变速器轴时，轴向锁定且旋转自由地安装在变速器轴上。齿轮进一步 地与安装在另一个轴上的次级齿轮啮合并且由另一个轴来旋转。安装 在齿轮的同一变速器轴上的接合套通过花键可旋转地固定。接合套因 此在变速器轴的轴向方向上可移动。齿轮和接合套进一步设有花键以 相互接合。因此，齿轮可以借助于接合套锁定到变速器轴，以将动力 传递到变速器轴。
进一步地，根据现有技术，在接合套移动到与齿轮接合前，齿轮 的旋转与变速器轴的旋转同步。然而，在联接套移动期间经常发生换 档拒绝(齿轮冲突)，这是因为在齿轮的花键和联接套的花键之间不 总存在精确的对齐。这可能引起延迟的换档，因为联接套和齿轮可能 会由于在它们的相对的表面之间的摩擦而一致地移动。
本发明特别地涉及在车辆变速器内的换档。由内燃机驱动的车辆 要求用于换档的变速器以有效地将由发动机生成的动力传递到车轮。
作业车辆设计为进行相对短的作业循环，且因此频繁地改变档位。 因此，作业车辆特别地要求快速和可靠的换档。术语"作业车辆"包 括例如建筑机械的不同类型的材料处理车辆，例如轮式装载机、铰接式拖车、挖掘装载机和机动压路机。如下，本发明将在应用于轮式装 载机的情况中在下文中描述。
轮式装载机的作业循环可以包括运输循环(>500 m)、承载循环 (75-500 m)、近距处理循环(15-75 m)和短循环装载(0-15 m)。
在例如短循环装载砂砾期间，轮式装载机前进到砂砾堆同时填充 铲斗。然后，轮式装载机后退且转向，再次向前行驶且将砂砾卸载到 铰接式拖车或卡车的容器上。轮式装载机然后再次后退且转向，同时 将铲斗返回到挖掘位置以重复作业循环。因为将频繁地换档，所以特 别地需要快速和可靠的换档以实现轮式装载机的快速和顺畅的运行。
然而，本发明不限制于使用在作业车辆中，且特别地不限制于重 复地进行相对短的作业循环的车辆中。因此，本发明例如可以应用于 其他载重车辆，例如卡车或大客车，或应用于小客车。
发明内容
本发明的目的是实现更快速和更可靠的换档，且更特别地，保证 对于每个换档操作的最大时间。本发明特别地针对解决由于当在换档
期间接合套与齿轮之间存在初始冲突/碰撞时的换档拒绝而导致的延迟 换档问题。
此目的通过根据权利要求l的方法实现。因此，该目的通过包括将 联接元件相对于齿轮从分离位置移动到其中选择了特定档位的接合位 置的步骤的方法来实现，其特征在于，在联接元件移动期间控制联接 元件的速度相对于齿轮的速度，使得维持速度差直至联接元件到达接 合位置。术语"速度"指旋转速度。因此，维持了使得联接元件(套) 能轴向移动的力直至达到接合。
在车辆的运行期间且在换档操作初始化前，在联接元件和齿轮之间存在一定的速度差。当换档操作初始化时，建立了预先确定的速度 差。措辞"维持速度差"不应视作限制于维持相同的速度差，而是包 括改变速度差。因此，不是必需地维持相同的速度差，优选地不存在 相同速度的点。
根据优选实施例，该方法涉及连续地控制速度差，使得与联接元 件的接合装置和齿轮之间的任何碰撞(换档拒绝)无关地维持速度差， 直至联接元件达到接合位置。因此，套被连续地促动，以在移动期间 在完整的轴向移动期间与任何换档拒绝无关地在圆周方向上相对于齿 轮移动到接合。换言之，施加到套的力大体上大于任何由这样的碰撞 引起的反力。接合装置例如可以包括花键或其他齿形结构。
根据优选的实施例，该方法涉及在达到接合位置时终止联接元件 和齿轮之间的受控的速度差。优选地，当达到接合位置时，维持的速 度差从联接元件和齿轮传递到同步器单元。同步器单元优选地包括两 个接合力传递元件，且速度差通过允许力传递元件之间的相互滑动而 被吸收。接合力传递元件可以由摩擦盘形成。
根据优选实施例，该方法涉及感测联接元件和齿轮之间的相对位 置，用于检测何时达到接合位置。
本发明的进一步的优选实施例和与之相关的优点将从如下附图、 描述和进一步的权利要求中显而易见。
如下将参考在附图中示出的实施例解释本发明，其中 图l示意性地示出了用于进行换档方法的变速器的一部分，和 图2在流程图中示出了换档方法的第一实施例。
具体实施方式
图l示意性地示出了车辆变速器l的一部分。变速器l包括两个平行
的变速器轴2、 3，它们具有输入轴2和输出轴3的形式。第一齿轮4当不 用于从轴2传输发动机动力时轴向锁定且旋转自由地安装在输入轴2 上。第一齿轮4进一步与可旋转地锁定在输出轴3上的第二齿轮5啮合。
内毂6可旋转地锁定到输入轴2上且因此与之一起旋转。具有外促 动器套筒形式的联接元件7轴向可移动地相对于毂6布置，见箭头8。外 套7具有与内毂6上的外花键啮合的内花键。因此，套7以与输入轴2相 同的速度旋转。
第一齿轮4和外套7设置有用于相互接合的进一步的装置(例如， 花键)。因此，齿轮4可以借助于联接套7锁定到输入轴2，以从输入轴 2向输出轴3传递动力。
布置了同步设备9以在换档期间将输入轴的速度相对于输出轴同 步。同步设备9包括可旋转地锁定到输入轴2的第一同步齿轮10，和与 第一同步齿轮10啮合的第二同步齿轮U。
同步设备9进一步包括可运行地布置在输出轴3和第二同步齿轮11 之间的同步器单元12。同步器单元12包括分别用于将第二同步齿轮11 与带有输出轴3的驱动连接接合和分离的装置。更特定地，同步器单元 12适合于实现第二同步齿轮11与输出轴3的逐渐的接合。更特定地，同 步器单元12内的接合装置适合于允许第二同步齿轮11和输出轴3的相 对旋转。根据优选的例子，在同步器单元12内的接合装置包括至少两 个可旋转地锁定在不同的轴上的接合摩擦盘。
当同步器单元12处于完全接合的状态时，第二同步器齿轮ll以与 输出轴3相同的速度旋转。同步器齿轮IO、 ll设计为使得当同步器单元 12处于接合状态时，在输入轴2 (且因此联接套7)和第一齿轮4之间实 现希望的预先确定的速度差。布置了换档元件或选择器叉(未示出)以接合外套7的外表面内的 沟槽，且换档元件或选择器叉可通过控制单元13促动以将套7相对于在 啮合的花键上的内毂6在相对于输入轴2的轴向方向上滑动。在外套7的 移动期间，外套7的内花键接合第一齿轮4上的外花键。
进一步地布置了用于感测外套7和第一齿轮4的相对位置的传感器 14，用于检测何时到达接合位置。当到达接合位置时生成信号，且将 信号发送到控制单元13。
图2在流程图中示出了换档方法的第一实施例。在第一步骤101中， 控制单元13发出请求是否应接合第一齿轮4。如果接收到肯定的答复， 则在第二步骤102中同步器单元12被激活。同步器单元12现在建立了在 联接套7和第一齿轮4之间的预先确定的相对地小的速度差。
在第三步骤103中，检査希望的速度差是否实现。在第四步骤104 中，联接套7从分离位置向与第一齿轮4的接合位置移动。在联接套7的 移动期间，相对于第一齿轮4的速度来控制联接套7的速度，使得维持 速度差直至联接套7达到接合位置。
更特定地，速度差被连续控制，使得至少在一定程度上与联接套7 的接合装置和第一齿轮4之间的任何碰撞无关地维持速度差，直至联接 套达到接合位置。以此，联接套7的移动通过控制单元13被主动地控制， 以在联接套7与第一齿轮4接合期间首先建立速度差且其次维持该速度 差。因为同步单元9的转矩比联接套7和第一齿轮4的相对的表面之间的 摩擦转矩大得多，所以将维持该速度差。
在第五步骤105中，检查是否实现了接合。如果接收到肯定的答复， 则在第六步骤106中同步器单元12解除激活。因此，当达到接合位置时 终止联接套7和第一齿轮4之间的受控的速度差。更特定地，当达到接合位置时，维持的速度差从联接套7和第一齿轮4传递到同步器单元12。
通过允许摩擦盘在同步器单元内相互滑动而吸收了速度差。因此，同 步单元应设计为容许高转矩下的速度差。
位置传感器14检测联接套7何时已达到接合位置，且当达到接合位 置时向控制单元13发送信号。控制单元13在接收到信号后将同步器单 元12分离/关闭。
根据第一个例子，变速器l包括形成了 "动力换档"类型的电控自 动变速箱的变速箱。这样的变速器在本领域中已熟知且将因此不进一 步在此描述。以上所述的换档运行然后用于在非从动副轴上的特定齿 轮的预先选择。当副轴与发动机驱动连接时，随后发生换档。
控制单元13包括存储器，存储器又包括用于在运行时实施换档方 法的计算机程序，计算机程序带有计算机程序段或程序代码。此计算 机程序可以以多种方式通过传送信号传递到控制单元，例如通过有线 地和/或无线地从另一个计算机下载，或通过安装在存储器电路内。特 别地，传送信号可以通过互联网传送。
本发明也涉及包括存储在计算机可读装置上的计算机程序段的计 算机程序产品，当程序运行时用于实施换档方法。计算机程序产品可 以例如包括磁盘或CD。
本发明不以任何方式限制于以上所述的实施例，而是可以不偏离 如下的权利要求的范围来进行多种替代和修改。
以上所述的同步器单元12仅应考虑作例子。其他解决方案也是可 行的，从而用于示例的同步锥或电动马达，作为摩擦盘的替代/补充。
本发明例如可以应用于手动变速箱中。作为使用用来确定何时达到接合位置的位置传感器的替代，可以
监测两个变速器轴2、 3之间的旋转速度差。当在接合期间检测到速度 差的预先确定的值时(取决于轴之间的齿轮档位改变)，视作实现了 接合位置。
权利要求
1.一种用于通过将联接元件(7)与齿轮(4)接合而进行换档的方法，包括将联接元件(7)相对于齿轮(4)从分离位置移动到其中选择了特定档位的接合位置的步骤，其特征在于在联接元件移动期间，控制联接元件(7)的速度相对于齿轮(4)的速度，使得维持速度差直至联接元件达到接合位置。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于连续控制速度差，使得与联接元件(7)的接合装置和齿轮(4)之间的任何碰撞无关地 维持速度差，直至联接元件达到接合位置。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于使联接元件(7) 相对于轴(2)移动，联接元件(7)以可旋转地锁定的方式布置在该 轴(2)上。
4. 根据前述权利要求的任何一项所述的方法，其特征在于当达 到接合位置时，终止联接元件(7)和齿轮(4)之间的受控的速度差。
5. 根据前述权利要求的任何一项所述的方法，其特征在于当达 到接合位置时，将维持的速度差从联接元件(7)和齿轮(4)传递到 同步器单元(12)。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于允许在同步器单元 (12)内的两个接合力传递元件之间的滑动。
7. 根据前述权利要求的任何一项所述的方法，其特征在于感测联接元件(7)和齿轮(4)的相对位置，用于检测何时达到接合位置。
8. 根据前述权利要求的任何一项所述的方法，其特征在于当达到接合位置时形成信号。
9. 一种计算机程序，包括用于当程序在计算机上运行时实施在权 利要求1至8的任一项中所述的方法的计算机程序段。
10. —种计算机程序产品，包括存储在计算机可读装置上的用于当程序在计算机上运行时实施在权利要求1至8的任一项中所述的方法的计算机程序段。
全文摘要
本发明涉及用于通过将联接元件与齿轮接合而进行换档的方法，包括将联接元件相对于齿轮从分离位置移动到其中选择了特定档位的接合位置的步骤。在联接元件移动期间，控制联接元件的速度相对于齿轮的速度，使得维持速度差直至联接元件达到接合位置。
文档编号F16D23/02GK101310132SQ200580052087
公开日2008年11月19日 申请日期2005年11月17日 优先权日2005年11月17日
发明者克里斯特·阿斯普隆德, 约阿基姆·耶韦特 申请人:沃尔沃建造设备控股(瑞典)有限公司