CN104279309B - 一种控制自动机械式变速箱中的同步器的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制自动机械式变速箱中的同步器的方法，包括：确定所述自动机械式变速箱中输入轴转速、输出轴转速和当前挡位的传动比；根据所述输入轴转速、所述输出轴转速和所述当前挡位的传动比来判断所述同步器的当前的预同步位置、完全同步位置；以及基于所述同步器的预同步位置、完全同步位置的变化来对所述同步器进行相应控制。本发明还公开了一种对自动机械式变速箱中的同步器进行控制的设备。

Description

一种控制自动机械式变速箱中的同步器的方法和设备
技术领域
本发明涉及汽车控制领域，更具体来说，涉及自动机械式变速箱的同步器的控制。
背景技术
变速箱中的同步器用于将要啮合的齿轮达到一致的转速而避免了强行啮合可能产生的冲击碰撞和齿轮的损坏。
在现有的专利技术中，更多涉及到同步器的结构设计方面。例如，公开号为CN1299019的中国专利公开了一种用于摩擦同步和直接连接齿轮到轴的摩擦环型同步器。该同步器包括由操作者换档力来啮合的圆锥离合表面和可产生反作用力的限制机构。响应同步扭矩超过预定数值时，所产生的反作用力可降低传递到圆锥离合摩擦表面的操作者的换挡力。
但是，现有的专利技术较少涉及对同步器的控制。特别地，变速箱同步器内的同步环和拨叉在使用过程中会出现磨损等状况。由于同步器的预同步位置通常在汽车下线时进行静态学习，所以由于这些磨损而产生的同步器的预同步位置的偏移会影响换挡的控制效果。
发明内容
为解决上述问题，本发明的发明人提出实时对磨损后同步器的预同步位置进行修正，通过同步器的位置自适应学习值来确定耐久（使用了一段后）后同步器的位置差异，并将差异值在控制中进行补偿，从而起到改善系统换挡平顺控制效果的作用。
根据本发明的一个方面，提供了一种控制自动机械式变速箱中的同步器的方法，包括确定所述自动机械式变速箱中输入轴转速、输出轴转速和当前挡位的传动比；根据所述输入轴转速、所述输出轴转速和所述当前挡位的传动比来判断所述同步器的当前的预同步位置；以及基于所述同步器的预同步位置的变化来对所述同步器进行相应控制。
在上述方法中，根据所述输入轴转速、所述输出轴转速和所述当前挡位的传动比来判断所述同步器的当前的预同步位置包括：确定所述输出轴转速与所述当前挡位的传动比的乘积；确定所述输入轴转速与所述乘积之间的差；判定所述差的绝对值是否大于第一标定值；以及在所述差的绝对值大于第一标定值时，将所述同步器的位置值确定为第一预同步位置T1_synmin_TEMP。
在上述方法中，基于所述同步器的预同步位置的变化来对所述同步器进行相应控制包括：判断所述同步器的预同步位置是否发生变化；如果判断出已发生变化，则记录所述同步器的预同步位置；利用一个或多个已记录的所述同步器的预同步位置的平均值来更新所述同步器的预同步位置T1_synmin，以及当所述同步器的拨叉在从空挡移动到所述预同步位置T1_synmin时，对所述拨叉进行速度控制。
在上述方法中，判断所述同步器的预同步位置是否发生变化包括：确定所述预同步位置T1_synmin与所述第一预同步位置T1_synmin_TEMP之间的差；判断所述预同步位置T1_synmin与所述第一预同步位置T1_synmin_TEMP之间的差的绝对值是否大于第二标定值T1_synmin_threshold；以及如果大于所述第二标定值，则可判断所述同步器的预同步位置已经发生变化。
在上述方法中，根据所述输入轴转速、所述输出轴转速和所述当前挡位的传动比来判断所述同步器的完全同步位置包括：确定所述输出轴转速与所述当前挡位的传动比的乘积；确定所述输入轴转速与所述乘积之间的差；判定所述差的绝对值是否小于第三标定值(n_synmax_threshold)；以及在所述差的绝对值小于第三标定值时，将所述同步器的位置值确定为相应档位的完全同步位置T1_synmax。
上述方法还可包括：确定所述同步器完全同步点T1_synmax_TEMP；以及当所述同步器的拨叉在所述预同步位置T1_synmin和所述同步器完全同步点T1_synmax_TEMP之间时，对所述拨叉进行力控制。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种对自动机械式变速箱中的同步器进行控制的设备，包括：第一装置，用于确定所述自动机械式变速箱中输入轴转速、输出轴转速和当前挡位的传动比；第二装置，用于根据所述输入轴转速、所述输出轴转速和所述当前挡位的传动比来判断所述同步器的当前的预同步位置；以及第三装置，基于所述同步器的预同步位置的变化来对所述同步器进行相应控制。
在上述设备中，所述第二装置配置成：确定所述输出轴转速与所述当前挡位的传动比的乘积；确定所述输入轴转速与所述乘积之间的差；判定所述差的绝对值是否大于第一标定值；以及在所述差的绝对值大于第一标定值时，将所述同步器的位置值确定为第一预同步位置T1_synmin_TEMP。
在上述设备中，所述第三装置配置成：判断所述同步器的预同步位置是否发生变化；如果判断出已发生变化，则记录所述同步器的预同步位置；利用一个或多个已记录的所述同步器的预同步位置的平均值来更新所述同步器的预同步位置T1_synmin，以及当所述同步器的拨叉在从空挡移动到所述预同步位置T1_synmin时，对所述拨叉进行速度控制。
在上述设备中，所述第三装置进一步配置成：确定所述预同步位置T1_synmin与所述第一预同步位置T1_synmin_TEMP之间的差；判断所述预同步位置T1_synmin与所述第一预同步位置T1_synmin_TEMP之间的差的绝对值是否大于第二标定值；以及如果大于所述第二标定值，则可判断所述同步器的预同步位置已经发生变化。
在上述设备中，所述第三装置进一步配置成：确定所述拨叉的同步器完全同步点T1_synmax_TEMP；以及当所述同步器的拨叉在所述预同步位置T1_synmin和所述同步器完全同步点T1_synmax_TEMP之间时，对所述拨叉进行力控制。
附图说明
在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，本领域技术人员将会更清楚地了解本发明的各个方面。本领域技术人员应当理解的是：这些附图仅仅用于配合具体实施方式说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。
图1是同步器的结构示意图；
图2是根据本发明的一个实施例、自适应学习同步器的预同步位置的方法示意图；
图3 是根据本发明的一个实施例、判断同步器的完全同步位置的方法示意图；
图4是同步器预同步位置不合适的控制效果图；以及
图5是根据本发明的一个实施例、同步器预同步位置及完全同步位置修正后的控制效果图。
符号说明
1- 换挡拔叉， 2- 定位销， 3、17- 结合套花键齿， 4、18- 锁环花键齿，
5、19- 结合齿圈花键齿， 6- 结合齿圈， 7- 双锥面摩擦环， 8- 单锥面摩擦环，
9- 锁环， 11- 花键毂， 12- 弹簧， 13- 结合齿轮， 14- 滑块，
15- 结合套 16- 结合套内花键
具体实施方式
下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其它实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
自动机械式变速箱也称为AMT变速箱，它是在干式离合器和齿轮变速箱基础上加装微机控制的自动变速系统。自动机械式变速箱能根据车速、油门、驾驶员命令等参数，确定最佳挡位，控制原来由驾驶员人工完成的离合器分离与接合、换挡手柄的摘挡与挂挡以及发动机的油门开度的同步调节等操作过程，最终实现换挡过程的操纵自动化。与传统机械式变速箱相比，自动机械式变速箱的优势为：（1）操作更便捷：智能换挡，驾驶无需离合；（2）动力更强：技术与F1同源，驾驶感受更精彩；（3）省油9%：微电脑控制系统，换挡时机掌握更精确；（4）安全性更优：模仿最优秀驾驶员驾驶，避免错误操作。
由于变速箱输入轴与输出轴以各自的速度旋转，变换挡位时存在一个"同步"问题——即两个旋转速度不一样齿轮强行啮合必然会发生冲击碰撞，损坏齿轮。因此，需要通过同步器使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合。
同步器一般包含如下主要零件（参见图1）：换挡拨叉1、双锥面摩擦环7、单锥面摩擦环8、锁环9、滑块14、结合套内化键16以及结合齿圈19等。
换挡拨叉1移动导致结合套15移动，结合套15移动带动滑块14移动，当滑块14端面刚接触到锁环9端面时，摩擦环（7，8）开始传递摩擦力矩，结合套15转速就会变化。在这里，我们称此换挡拨叉的位置为预同步位置或最小力矩同步点 T1_synmin。
当换挡拨叉1继续朝结合套15移动，直到结合套花键齿（3，17）端面与锁环花键齿（4，18）端面结合，锁环9不能继续移动。我们称此换挡拨叉的位置为同步完全同步点T1_synmax_TEMP。
在对同步器进行控制时，优选地是当换挡拨叉1从空挡移到预同步位置T1_synmin位置时，对换挡拨叉1进行速度控制，而换挡拨叉1在预同步位置T1_synmin 和同步完全同步点T1_synmax_TEMP 之间时，对换挡拨叉1进行力控制。
为了减少换挡时间，在速度控制时，可尽可能快地移动同步器，以便减少换挡时间。而在力控制初始时，可先将移动换挡拨叉的力矩降下来，随后慢慢增加，从而减少对锁环的撞击，提高换挡的平顺性。
但是，如果测出的预同步位置比实际的预同步位置更靠近空挡位置时，就要提前降低同步器的移动速度，增加了同步器的移动时间。如果测出的预同步位置比实际的预同步位置更远离空挡位置，则会导致即使转速同步后，同步力还在增加，进而带来了进挡的冲击，影响了换挡的性能。
因而，准确获得预同步位置对同步器的控制而言是十分重要的。本发明的实施例提出实时对磨损后同步器的预同步位置进行修正，通过同步器的位置自适应学习值来确定耐久（使用了一段后）后同步器的位置差异，并将差异值在控制中进行补偿。起到改善系统换挡平顺控制效果的作用。具体来说，本发明通过在稳定的工况条件下，根据输入轴转速的变化来判断同步器的预同步位置，并进而修正该预同步位置，实现对同步器的精确控制。
在一个实施例中，参考图2，自适应学习预同步位置可包括如下步骤：
首先，判断是否符合同步器预同步位置学习条件，如不符合就结束。
接着，如果符合同步器预同步位置学习条件，则当|输入轴转速－输出轴转速*当前档位的传动比|＞标定值时，记录此时所对应同步器的位置值为T1_synmin_TEMP。
随后，判断同步器的预同步位置是否有变化。这例如可通过判断|T1_synmin-T1_synmin_Temp|是否大于T1_synmin_threshold标定值来确定。
最后，如果|T1_synmin-T1_synmin_Temp|> T1_synmin_threshold，则记录新的同步器预同步位置的学习值，并存在数组中。当数组所存数据到一定量后，求它们的平均值，更新软件中的同步器初始位置值的应用变量，T1_synmin=T1_synmin_TEMP_Average。
在上面介绍的自适应学习预同步位置的步骤中，主要采用了软件方式来实现对同步器的预同步位置的存储、修正等。但是，本领域技术人员容易明白，上述方法还可通过硬件电路的方式来实现。
例如，根据本发明的一个实施例，对自动机械式变速箱中的同步器进行控制的设备可包括：第一装置，用于确定所述自动机械式变速箱中输入轴转速、输出轴转速和当前挡位的传动比；第二装置，用于根据所述输入轴转速、所述输出轴转速和所述当前挡位的传动比来判断所述同步器的当前的预同步位置；以及第三装置，基于所述同步器的预同步位置的变化来对所述同步器进行相应控制。
通过采用本发明公开的技术方案，可实时对磨损后同步器的预同步位置进行修正，通过同步器的位置自适应学习值来确定耐久（使用了一段后）后同步器的位置差异，并将差异值在控制中进行补偿。
图4示出了同步器预同步位置不合适的控制效果图，而图5示出了同步器预同步位置修正后的控制效果图。通过将图4与图5进行对比，可发现换挡控制变得更为平顺。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (11)

1.一种控制自动机械式变速箱中的同步器的方法，包括：
确定所述自动机械式变速箱中输入轴转速、输出轴转速和当前挡位的传动比；
根据所述输入轴转速、所述输出轴转速和所述当前挡位的传动比来判断所述同步器的当前的预同步位置、完全同步位置；以及
基于所述同步器的预同步位置或完全同步位置的变化来对所述同步器进行相应控制。
2.如权利要求1所述的方法，其中，根据所述输入轴转速、所述输出轴转速和所述当前挡位的传动比来判断所述同步器的当前的预同步位置包括：
确定所述输出轴转速与所述当前挡位的传动比的乘积；
确定所述输入轴转速与所述乘积之间的差；
判定所述差的绝对值是否大于第一标定值；以及
在所述差的绝对值大于第一标定值时，将所述同步器的位置值确定为第一预同步位置。
3.如权利要求1所述的方法，其中，根据所述输入轴转速、所述输出轴转速和所述当前挡位的传动比来判断所述同步器的完全同步位置包括：
确定所述输出轴转速与所述当前挡位的传动比的乘积；
确定所述输入轴转速与所述乘积之间的差；
判定所述差的绝对值是否小于完全同步位置所对应的速差标定值；以及
在所述差的绝对值小于所述速差标定值时，将所述同步器的位置值确定为相应挡位的完全同步位置。
4.如权利要求2所述的方法，其中，基于所述同步器的预同步位置的变化来对所述同步器进行相应控制包括：
判断所述同步器的预同步位置是否发生变化；
如果判断出已发生变化，则记录所述同步器的预同步位置；
利用一个或多个已记录的所述同步器的预同步位置的平均值来更新所述同步器的预同步位置，以及
当所述同步器的拨叉在从空挡移动到所述预同步位置时，对所述拨叉进行速度控制。
5.如权利要求4所述的方法，其中，判断所述同步器的预同步位置是否发生变化包括：
确定所述预同步位置与所述第一预同步位置之间的差；
判断所述预同步位置与所述第一预同步位置之间的差的绝对值是否大于第二标定值；以及
如果大于所述第二标定值，则可判断所述同步器的预同步位置已经发生变化。
6.如权利要求3所述的方法，还包括：
确定所述同步器的拨叉的完全同步位置；以及
当所述同步器的拨叉在所述预同步位置和所述完全同步位置之间时，对所述拨叉进行力控制。
7.一种对自动机械式变速箱中的同步器进行控制的设备，包括：
第一装置，用于确定所述自动机械式变速箱中输入轴转速、输出轴转速和当前挡位的传动比；
第二装置，用于根据所述输入轴转速、所述输出轴转速和所述当前挡位的传动比来判断所述同步器的当前的预同步位置；以及
第三装置，基于所述同步器的预同步位置的变化来对所述同步器进行相应控制。
8.如权利要求7所述的设备，其中，所述第二装置配置成：
确定所述输出轴转速与所述当前挡位的传动比的乘积；
确定所述输入轴转速与所述乘积之间的差；
判定所述差的绝对值是否大于第一标定值；以及
在所述差的绝对值大于第一标定值时，将所述同步器的位置值确定为第一预同步位置。
9.如权利要求7所述的设备，其中，所述第三装置配置成：
判断所述同步器的预同步位置是否发生变化；
如果判断出已发生变化，则记录所述同步器的预同步位置；
利用一个或多个已记录的所述同步器的预同步位置的平均值来更新所述同步器的预同步位置，以及
当所述同步器的拨叉在从空挡移动到所述预同步位置时，对所述拨叉进行速度控制。
10.如权利要求8所述的设备，其中，所述第三装置进一步配置成：
确定所述预同步位置与所述第一预同步位置之间的差；
判断所述预同步位置与所述第一预同步位置之间的差的绝对值是否大于第二标定值；以及
如果大于所述第二标定值，则可判断所述同步器的预同步位置已经发生变化。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述第三装置进一步配置成：
确定所述同步器的拨叉的同步器完全同步点；以及
当所述同步器的拨叉在所述预同步位置和所述同步器完全同步点之间时，对所述拨叉进行力控制。
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