CN108223784B - 一种dct变速器摘档过程的拨叉控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DCT变速器摘档过程的拨叉控制方法，包括：步骤一：TCU接收到来自油门开度、汽车加速度、汽车速度的信号后，发出摘档命令信号到液压系统，所述液压系统对摘档起始侧的液压缸加载油压，拨叉在油压的作用下由摘档起始侧向空挡位置移动；步骤二：当拨叉移动到最佳卸载油压位置时，TCU发出命令信号，使摘档起始侧的液压缸卸载油压；步骤三：拨叉在惯性的作用下移动到空挡位置，完成摘档。本发明提供的DCT变速器摘档过程的拨叉控制方法，摘挡过程中提前位置卸载油压补偿拨叉惯性位移，解决了摘挡过程中由于拨叉惯性使拨叉不能准确移动到空挡位置，从而导致摘挡品质差甚至摘挡失败等问题。

Description

一种DCT变速器摘档过程的拨叉控制方法

技术领域

本发明属于变速器摘挡控制方法技术领域，特别涉及一种DCT变速器摘档过程的拨叉控制方法。

背景技术

针对变速器换挡单边液压缸压力控制系统，摘挡时，如果液压缸油压过大，会导致拨叉移动速度较快，如果拨叉在空挡位置时液压阀卸载液压缸油压，拨叉会凭借惯性继续移动一段距离，使拨叉产生摘挡过度，严重时还会使拨叉进入另外一个挡位，导致摘挡失败，影响摘挡安全性能；如果液压缸油压压力过小，会导致拨叉移动速度过慢，摘挡时间较长，影响摘挡品质。为了改善上述问题，需要设计一种考虑到摘挡过程中拨叉的惯性对拨叉位置的影响，并对此进行位移补偿拨叉惯性的控制策略，这在保证摘挡时间短的前提下对防止拨叉出现摘挡过度具有很重要的意义。

发明内容

本发明提拱了一种DCT变速器在适当位置提前卸载油压的拨叉控制方法，本发明的发明目的是针对摘挡过程中由于拨叉惯性使拨叉不能准确移动到空挡位置，导致摘挡品质差甚至摘挡失败的问题，同时解决了由于惯性产生的摘挡过度问题，提高摘挡品质。

本发明提供的技术方案为：

一种DCT变速器摘档过程的拨叉控制方法，包括：

步骤一：TCU发出摘档命令信号到液压系统，其对摘档起始侧的液压缸加载油压，拨叉在油压的作用下由摘档起始侧向空挡位置移动；

步骤二：当拨叉移动到最佳卸载油压位置时，TCU发出命令信号，使摘档起始侧的液压缸卸载油压；

步骤三：拨叉在惯性的作用下移动到空挡位置，完成摘档。

优选的是，在所述步骤一之前，还包括：

预先根据摘档过程中拨叉所在的位置，将摘挡过程分为第一阶段，第二阶段，第三阶段及第四阶段；

其中，所述第一阶段为从拨叉开始向空挡位置轴向移动，到接合套齿端将要与待接合齿圈齿端接触时为止；

所述第二阶段为从所述第一阶段之后，所述接合套齿圈与所述待接合齿圈齿端接触后，到彼此分离时为止；

所述第三阶段为从所述第二阶段结束到所述接合套齿端与同步环齿端接触时为止；以及

所述第四阶段为从所述第三阶段之后到拨叉移动到稳态空档位置为止。

优选的是，在所述步骤二中，当时，拨叉所在的位置x为最佳卸载油压位置；

其中，m为拨叉和结合套的质量之和，v_x为拨叉和结合套在位置x的运动速度；F_f为摘档过程所受的阻力，NEST为稳态空挡位置。

优选的是，在所述步骤三还包括，如果拨叉走过空挡位置而进入另一侧挡位，拨叉位移传感器将拨叉位移信号传输到TCU中，TCU发出信号给液压系统对另一侧液压缸加载油压，使拨叉移回空挡位置。

优选的是，在所述摘挡过程中受到的摘挡阻力F_f为：

所述第一阶段，F_f＝F_spring(sinθcosθ+μcos²θ)；

所述第二阶段，F_f＝F_spring(sinθcosθ+μcos²θ)-F_dragtqs；

所述第三阶段，F_f＝0.5bar；以及

所述第四阶段，F_f＝0.5bar；

其中，F_spring为定位弹簧的弹力，θ为定位钢球与拨叉凹槽接触点处的坡度角，μ为接合套凹面和定位销间的摩擦系数，F_dragtqs为带排扭矩阻力。

优选的是，在所述步骤一中，所述TCU接收到来自油门开度、汽车加速度、汽车速度的信号后，发出摘挡命令信号。

本发明的有益效果是：

本发明提供的DCT变速器摘档过程的拨叉控制方法，在摘挡过程中提前位置卸载油压补偿拨叉惯性位移，解决了摘挡过程中由于拨叉惯性使拨叉不能准确移动到空挡位置，从而导致摘挡品质差甚至摘挡失败等问题，克服了由于惯性产生的摘挡过度问题，提高了摘挡品质。

附图说明

图1为本发明所述的DCT变速器摘档过程的拨叉控制方法流程图。

图2 a-2e为本发明所述的同步器摘挡特性点位置示意图。

图3为本发明所述的换挡拨叉自锁阻力示意图。

图4为本发明所述的同步器摘挡过程受力变化趋势图。

图5 a-5f为本发明所述的从左侧档位摘挡过程分析图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供了一种DCT变速器摘档过程的拨叉控制方法。TCU接收到来自油门开度、汽车加速度、汽车速度的信号后，经综合分析发出摘挡命令信号到液压系统，液压系统通过液压阀对摘挡起始侧液压缸加载油压，液压缸活塞推动拨叉和结合套运动，同时拨叉上的位置传感器时刻将拨叉的位移信号反馈到TCU中。TCU中存储有所述摘挡位置补偿拨叉惯性控制策略，经过TCU中的摘挡位置补偿惯性控制策略处理，得到最佳卸载油压位置，TCU发出命令信号到液压系统，经液压阀处理卸载液压缸的油压，拨叉和结合套依靠惯性继续前进一段距离，使拨叉移动到空挡位置。如果摘挡时拨叉走过空挡位置进入另一侧挡位，位移传感器将位移信号输入TCU，TCU输出信号到液压系统，经过液压系统处理，对拨叉另一侧的液压泵加载油压，通过给拨叉提供反向的阻力，促使拨叉反向移动，移回空挡位置。

下面对的到最佳卸载油压位置的方法进行说明。对于DCT变速器，换入下一挡位后，根据换挡趋势需要将上一挡位同步器摘掉，此时需要进行摘挡操作。具体摘挡过程如图2a-2e所示，整个摘挡过程可分为四个阶段。第一阶段P1(结合套第一次自由行程)，接合套在换挡拨叉摘挡力的带动下，向空挡位置轴向移动，当接合套齿端将要与待接合齿圈齿端接触时，该过程结束。在所述第一阶段中，所述拨叉从稳态在档点(A)(如图2a所示位置)移动到第一摘挡特性点(B)(如图2b所示位置)。第二阶段P2(阻力矩驱动阶段)，此阶段从接合套齿端与待接合齿圈齿端开始接触，到彼此分离为止。在所述第二阶段中，所述拨叉从第一摘挡特性点(B)(如图2b所示位置)移动到第二摘挡特性点(C)(如图2c所示位置)。第三阶段P3(接合套第二次自由行程)，在摘挡力的作用下接合套继续轴向自由移动，至接合套齿端与同步环齿端接触为止。在所述第三阶段中，所述拨叉从第二摘挡特性点(C)(如图2c所示位置)移动到第三摘挡特性点(D)(如图2d所示位置)。第四阶段P4(摘挡完成阶段)，接合套从与同步环接触到继续轴向移动回到稳态空挡位置，在所述第四阶段中，所述拨叉从第三摘挡特性点(D)(如图2d所示位置)移动到稳态空挡位置(E)(如图2e所示位置)。

在同步器摘挡各个阶段中，换挡力需要用来克服各种阻力，拨叉自锁阻力是主要的阻力之一。换挡拨叉自锁装置的作用是保证挂挡到位，防止自行脱挡。如图3所示，DCT换挡拨叉自锁装置由装配在变速箱壳体内侧的自锁弹簧110、自锁钢球120和换挡拨叉上的凹槽130构成。当同步器换入目标挡位时，换挡拨叉的凹槽130正好对准装配在变速箱壳体内侧的自锁钢球120，自锁弹簧110将自锁钢球120压入换挡拨叉的凹槽130内，拨叉轴向位置被固定，从而结合套也被固定在目标挡位上，防止自行脱挡。摘挡时，换挡拨叉在轴向换挡力作用下，克服自锁弹簧110的阻力将自锁钢球120从换挡拨叉的凹槽中推出，拨叉带动结合套沿轴向运动至中间空挡位置，实现摘挡。在挂/摘挡过程中，自锁钢球与凹槽壁面之间的摩擦力很小，与自锁阻力相比，可以忽略不计。拨叉自锁阻力为：

F_slk＝F_spring(sinθcosθ+μcos²θ)

式中，F_slk为拨叉自锁力，F_spring为定位弹簧的弹力，θ为定位钢球与拨叉凹槽接触点处的坡度角，μ为接合套凹面和定位销间的摩擦系数。

第一阶段P1摘挡阻力由两部分构成：F_slk为拨叉自锁力与带排扭矩引起的摩擦阻力F_lub，即

F_f-p1＝F_slk+F_lub

由于带排扭矩引起的摩擦阻力F_lub很小，可忽略不计，所以F_f-p1＝F_slk。

第二阶段P2受到的力由两部分构成：拨叉自锁力F_slk与带排扭矩阻力F_dragtqs，即

F_f-p2＝F_slk-F_dragtqs＝F_spring(sinθcosθ+μcos²θ)-F_dragtqs

此时带排扭矩阻力有助于摘档过程。此过程相对较短，影响对结果影响小该，根据经验数据，所述带排扭矩阻力为F_dragtqs＝1bar。

第三阶段P3及第四阶段P4，不受带排扭矩及自锁机构的影响,理想情况下阻力为0,但在稳态摘挡试验中第三阶段P3及第四阶段P4需要一个很小的力来推动拨叉移动,该阶段摘挡过程存在一个0.5bar的稳定阻力，即

F_f-p3＝0.5bar；F_f-p4＝0.5bar；

摘挡过程各阶段所受阻力F_f为如图4所示：拨叉从x位置位移到空挡位置，过程中阻力的能量变化为：

而在x位置到稳态空挡位置，拨叉的动能变化为：

式中，m为拨叉和结合套的质量之和，v_t为拨叉和结合套在x位置的运动速度。

当ΔW＝ΔE时，根据动能守恒定理，可以保证拨叉依靠惯性移动到空挡位置。而此时拨叉所在的x位置就是最佳卸载油压位置。

具体摘档过程分析如图5a-5f所示，变速器从左边挡位摘挡时，TCU发出摘档命令信号到液压系统，液压系统通过液压阀对左侧液压缸加载油压，拨叉在液压的作用下由左边挡位向空挡位置移动，图中5a，当拨叉移动到与空挡左极限位置的距离为|v|(|v|为上述计算方法中最佳卸载油压位置x位置到空挡左极限位置的距离)时，TCU通过对信号的处理，发出命令信号，经液压阀使左侧液压缸卸载油压，拨叉可以在惯性的作用下移动到空挡位置，过程如图中5b-5c所示，实现快速、准确摘挡过程。如果由于某些意外因素拨叉走过空挡位置而进入右边挡位，那么拨叉位移传感器将拨叉位移信号传输到TCU中，TCU发出信号给液压系统，经液压阀使右侧液压缸加载油压，对拨叉施加一个反向的力，使拨叉移回空挡位置，如图中5d-5f所示，原理和从左边挡位摘挡相同。同理，拨叉从右边挡位摘到空挡的摘挡过程与上述过程控制方法相同。

以从左边档位摘挡的过程为例，作进一步说明：TCU接收到来自油门开度、汽车加速度、汽车速度的信号后，发出摘挡命令信号到液压系统，液压系统通过液压阀对左侧液压缸加载油压，液压缸活塞推动拨叉和结合套运动，同时拨叉上的位置传感器时刻将拨叉的位移信号反馈到TCU中。当

时，拨叉所在的x位置为最佳卸载油压位置，其中，根据上述分析过程在摘挡过程中受到的摘挡阻力F_f为：

第一阶段，F_f-p1＝F_spring(sinθcosθ+μcos²θ)；

第二阶段，F_f-p2＝F_spring(sinθcosθ+μcos²θ)-F_dragtqs；

第三阶段，F_f-p3＝0.5bar；

第四阶段，F_f-p4＝0.5bar。

当拨叉移动到x位置时，TCU发出信号命令，控制左侧液压泵卸载油压。之后，拨叉和结合套依靠惯性继续前进一段距离，使拨叉移动到空挡位置。如果摘挡时拨叉走过空挡位置进入右边挡位，位移传感器将位移信号输入TCU，TCU输出信号到液压系统，经过液压系统处理，对拨叉右侧液压泵加载油压，通过给拨叉提供反向的阻力，促使拨叉反向移动，移回空挡位置，原理和从左边挡位摘挡相同。从右边挡位摘至空挡的摘挡过程与上述的从左边挡位摘至空挡的摘挡过程控制方法相同。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种DCT变速器摘档过程的拨叉控制方法，其特征在于，包括：

步骤一：TCU发出摘档命令信号到液压系统，其对摘档起始侧的液压缸加载油压，拨叉在油压的作用下由摘档起始侧向空挡位置移动；

步骤二：当拨叉移动到最佳卸载油压位置时，TCU发出命令信号，使摘档起始侧的液压缸卸载油压；

当时，拨叉所在的位置x为最佳卸载油压位置；

其中，m为拨叉和结合套的质量之和，v_x为拨叉和结合套在位置x的运动速度；F_f为摘档过程所受的阻力，NEST为稳态空挡位置；

步骤三：拨叉在惯性的作用下移动到空挡位置，完成摘档；

在所述步骤一之前，还包括：

预先根据摘档过程中拨叉所在的位置，将摘挡过程分为第一阶段，第二阶段，第三阶段及第四阶段；

其中，所述第一阶段为从拨叉开始向空挡位置轴向移动，到接合套齿端将要与待接合齿圈齿端接触时为止；

所述第二阶段为从所述第一阶段之后，所述接合套齿端与所述待接合齿圈齿端接触后，到彼此分离时为止；

所述第三阶段为从所述第二阶段结束到所述接合套齿端与同步环齿端接触时为止；以及

所述第四阶段为从所述第三阶段之后到拨叉移动到稳态空档位置为止；

在所述摘挡过程中受到的摘挡阻力F_f为：

所述第一阶段，F_f＝F_spring(sinθcosθ+μcos²θ)；

所述第二阶段，F_f＝F_spring(sinθcosθ+μcos²θ)-F_dragtqs；

所述第三阶段，F_f＝0.5bar；以及

所述第四阶段，F_f＝0.5bar；

其中，F_spring为定位弹簧的弹力，θ为定位钢球与拨叉凹槽接触点处的坡度角，μ为接合套凹面和定位销间的摩擦系数，F_dragtqs为带排扭矩阻力。

2.根据权利要求1所述的DCT变速器摘档过程的拨叉控制方法，其特征在于，在所述步骤三还包括，如果拨叉走过空挡位置而进入另一侧挡位，拨叉位移传感器将拨叉位移信号传输到TCU中，TCU发出信号给液压系统对另一侧液压缸加载油压，使拨叉移回空挡位置。

3.根据权利要求1所述的DCT变速器摘档过程的拨叉控制方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述TCU接收到来自油门开度、汽车加速度、汽车速度的信号后，发出摘挡命令信号。