本發(fā)明涉及車輛變速器換擋控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于無同步器變速器的換擋力自學(xué)習(xí)方法。

背景技術(shù)：

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對汽車性能的要求也越來越高。

變速器作為汽車整車中最重要的部件之一，其工作性能也成為了人們所關(guān)心的部件之一。目前汽車中使用的變速器中，由于無同步器自動變速器具有更優(yōu)秀的燃油經(jīng)濟性和更低的生產(chǎn)成本，而且可靠性高、維護成本低，所以在商用車上得到了廣泛的應(yīng)用。

然而，無同步器自動變速器同樣存在著其不足點，例如：變速器在進(jìn)行換擋過程中會出現(xiàn)動力中斷、換擋沖擊大、頂齒現(xiàn)象等不足，使得無同步器自動變速器的工作會影響到車輛的運行平穩(wěn)性，并影響車輛的乘坐舒適度。

并且，目前針對無同步器自動變速器的控制方法較為簡單，其無法根據(jù)變速器實時工作情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使得其工作過程較為機械化，不夠靈活。

因此，如何設(shè)計一種更加有效的調(diào)整無同步器變速器的工作過程，同時保證汽車行駛更加平穩(wěn)的控制方法就成為了亟待解決的事情。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種用于無同步器變速器的換擋力自學(xué)習(xí)方法，其具有設(shè)計合理、應(yīng)用方便的優(yōu)點。

本發(fā)明的用于無同步器變速器的換擋力自學(xué)習(xí)方法，包括以下步驟：

s1、采集車輛運行的狀態(tài)數(shù)據(jù)，其中，所述狀態(tài)數(shù)據(jù)包括油溫、變速器擋位、同步轉(zhuǎn)速差、撥叉位置和發(fā)動機扭矩；

s2、獲得換擋力限值、換擋時間閾值和換擋力；

s3、根據(jù)換擋力限值對換擋力進(jìn)行限值，并進(jìn)行換擋作業(yè)；

s4、換擋結(jié)束后，判斷換擋時間是否超出換擋時間閾值，當(dāng)換擋時間超過換擋時間閾值，則根據(jù)換擋力補償值補償換擋力，否則將換擋力補償值設(shè)置為0。

可選的，所述s2中，根據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)通過查表法來得到具體的換擋力，并且根據(jù)車輛的標(biāo)定獲得換擋時間閾值。

可選的，s2中所述換擋力限值f通過以下方法計算：

其中，δω0為車輛變速器中齒輪和齒套在嚙合前的轉(zhuǎn)速差，u為齒輪和齒套間切面的相對摩擦系數(shù)，r為齒輪和齒套間接觸面中間位置與軸心的距離，mg為齒套質(zhì)量，v為齒輪和齒套在接觸前齒套的軸向速度，α為齒套切面和軸向的夾角，js為齒套的轉(zhuǎn)動慣量，jg為齒輪的轉(zhuǎn)動慣量，n為齒輪齒數(shù)，φ為齒側(cè)間隙。

可選的，其特征在于，s3中對所述換擋力限值具體為：

當(dāng)所述換擋力超過所述換擋力限值時，以所述換擋力限值作為所述換擋力；

當(dāng)所述換擋力未超過所述換擋力限值時，不需對所述換擋力處理。

可選的，所述s4具體為：

s41、計算換擋過程超出的時間；

s42、根據(jù)換擋過程超出的時間得到換擋力補償值；

s43、將換擋力與換擋力補償值求和，獲得補償后的換擋力，并采用補償后的換擋力替換原來的換擋力。

本發(fā)明的用于無同步器變速器的換擋力自學(xué)習(xí)方法具有設(shè)計合理、應(yīng)用方便的優(yōu)點，通過計算變速器換擋過程中換擋力的大小，對換擋力進(jìn)行有效的補償處理，保證換擋過程運行的更加平穩(wěn)，同時結(jié)合換擋時間的限制，進(jìn)一步的提升換擋品質(zhì)和換擋成功率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于無同步器變速器的換擋力自學(xué)習(xí)方法的變速器齒輪和齒套空轉(zhuǎn)狀態(tài)示意圖。

圖2為本發(fā)明用于無同步器變速器的換擋力自學(xué)習(xí)方法的變速器齒輪和齒套同步狀態(tài)示意圖。

圖3為本發(fā)明用于無同步器變速器的換擋力自學(xué)習(xí)方法的變速器齒輪和齒套嚙合狀態(tài)示意圖。

圖4為本發(fā)明用于無同步器變速器的換擋力自學(xué)習(xí)方法的邏輯流程圖。

附圖標(biāo)記說明

1：齒輪2：齒套

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本實施例的無同步器變速器中，其主要涉及無同步器變速器內(nèi)部的齒輪和齒套部件，且針對變速器的具體控制也是基于齒輪和齒套來實現(xiàn)的。

具體的，車輛通過變速器在進(jìn)行換擋操作時，需要部分齒輪與軸分離而解除連接，另一部分齒輪通過接合齒套以花鍵形式而與軸聯(lián)接。

在齒輪靠近齒套的過程中，由于齒輪還未接合齒套，因此，其狀態(tài)即為空轉(zhuǎn)狀態(tài)，而空轉(zhuǎn)接觸過程即為齒輪和齒套從空轉(zhuǎn)狀態(tài)到接觸穩(wěn)態(tài)的過程，即如圖1中所示。

在齒輪與齒套相接觸后，即進(jìn)入同步過程，并且，同步過程在齒輪和齒套相互嚙合前，兩個接合部件間的轉(zhuǎn)速差逐漸減小，最終達(dá)到閾值以內(nèi)的滑磨過程。本實施例中的無同步器變速器換擋過程中的換擋力的計算，其實際上既是針對齒輪和齒套在嚙合過程中進(jìn)行分析，得到換擋力對換擋結(jié)果的影響，最終選取適當(dāng)?shù)膿Q擋力。以上說明的滑磨過程如圖2所示。

最終，在齒輪與齒套相互接觸，并最終實現(xiàn)相互嚙合的結(jié)果，即為齒輪與齒套接合的嚙合狀態(tài)，其狀態(tài)如圖3所示。在此狀態(tài)下，其實際上即已完成了換擋過程。

因此，本實施例中主要涉及齒輪和齒套的滑磨的同步過程。因此，返回圖2所示繼續(xù)進(jìn)行詳細(xì)說明。

根據(jù)物理相關(guān)知識可知，在同步過程中影響齒輪和齒套相互嚙合成功的主要因素是彼此沿接觸面方向的摩擦力，在摩擦力作用下齒輪和齒套間轉(zhuǎn)速差不斷減小，如轉(zhuǎn)速同步前未完成嚙合，則會發(fā)生頂齒而導(dǎo)致?lián)Q擋失敗。并且，摩擦力的具體數(shù)值在一定程度上就取決于換擋力的選擇，因此，通過對變速器齒輪和齒套的機械結(jié)構(gòu)、特性的具體分析，則能夠得到換擋力的變化與嚙合成功概率的關(guān)系，其關(guān)系具體為呈遞減關(guān)系?；诖?，在保證換擋成功的前提下，可計算得到換擋力的最佳值。

但換擋力設(shè)置的數(shù)值過大易出現(xiàn)頂齒現(xiàn)象，也會產(chǎn)生較大的沖擊；換擋力設(shè)置過小會導(dǎo)致變速器動力中斷時間過長。為保證換擋品質(zhì)，需要選擇適宜的換擋力。

具體的，如圖4所示，本實施例的用于無同步器變速器的換擋力自學(xué)習(xí)方法，包括以下步驟：

s1、采集車輛運行的狀態(tài)數(shù)據(jù)。

具體的，對車輛當(dāng)前的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并采集車輛運行狀態(tài)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，其狀態(tài)數(shù)據(jù)中可進(jìn)一步具體的包括：油溫、變速器擋位、同步轉(zhuǎn)速差、撥叉位置和發(fā)動機扭矩等。以便后續(xù)根據(jù)該狀態(tài)數(shù)據(jù)得到換擋力，從而方便對車輛換擋的具體控制，提高換擋的成功率和平穩(wěn)性。

s2、獲得換擋力限值、換擋時間閾值和換擋力。

本實施例中，可以根據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)通過查表法來得到具體的換擋力，并且根據(jù)車輛的標(biāo)定獲得換擋時間閾值(例如0.2-1s)，以及通過下式計算換擋力限值。

具體的，由于齒輪和齒套間的摩擦系數(shù)，和齒輪、齒套的轉(zhuǎn)動慣量等參數(shù)為車輛變速器的固有屬性，其可根據(jù)測量計算而獲得，并且，其測量計算方法與現(xiàn)有技術(shù)相同，因此，在本文中不再贅述。

車輛變速器在換擋的過程中，在不考慮轉(zhuǎn)速差控制的情況下，為保證換擋成功，需要動態(tài)調(diào)節(jié)換擋力限值。

本實施例中，換擋力限值通過以下方法計算：

首先，為了保證車輛變速器的換擋過程成功，需要控制齒輪和齒套在滑磨到完全同步前完成嚙合，這就要求最大滑磨角度需要超過齒距與齒側(cè)間隙之差，即需要滿足以下條件：

公式1

其中，n為齒輪齒數(shù)，為齒側(cè)間隙。

然而，在齒輪和齒套的滑磨過程中，齒輪和齒套受到的主要影響因素即是彼此沿接觸面方向受到的摩擦力。

針對于此，根據(jù)牛頓第二定律，采用以下公式可求出齒輪和齒套間的最大滑磨角度：

公式2

其中，ωs為齒套轉(zhuǎn)動的角速度，ωg為齒輪轉(zhuǎn)動的角速度，δωt為齒輪和齒套在接觸t時刻的轉(zhuǎn)速差。

并且，公式2中的該轉(zhuǎn)速差δωt可以通過跳出空轉(zhuǎn)階段時的轉(zhuǎn)速差δω0進(jìn)行計算，具體如下：

公式3

其中，δt為過程時間，為齒套轉(zhuǎn)動的角速度平均值，為齒輪轉(zhuǎn)動的角速度平均值，δω0為車輛變速器中齒輪和齒套在嚙合前的轉(zhuǎn)速差。

由于齒輪和齒套從接觸到滑磨的中間過程是一種碰撞過程，由于其過程時間δt極短。因此，假設(shè)在碰撞后，齒輪無軸向位移，則根據(jù)動量守恒有：

公式4

mg·v＝∫(fc-f)dt

其中，mg為齒套質(zhì)量，v為齒輪和齒套在接觸前齒套的軸向速度，fc為碰撞反作用力，f為同步時刻換檔力。

并且，由于摩擦力為影響滑磨效果的主要因素，則摩擦扭矩t可根據(jù)以下公式計算：

公式5

其中，u為齒輪和齒套間切面的相對摩擦系數(shù)，r為齒輪和齒套間接觸面中間位置與軸心的距離，α為齒套切面和軸向的夾角。

基于上述說明，齒輪和齒套二者的角速度可以通過摩擦扭矩和轉(zhuǎn)動慣量的比值計算，即：

公式6

并且，由于力的作用是相互的，因此還存在以下公式：

公式7

其中，js為齒套的轉(zhuǎn)動慣量，jg為齒輪的轉(zhuǎn)動慣量。

最終，根據(jù)以上公式1～公式7進(jìn)行帶入化簡后可得換擋力限值的表達(dá)方程為：

公式8

s3、根據(jù)換擋力限值對換擋力進(jìn)行限值，并進(jìn)行換擋作業(yè)。

具體的，將換檔力與換擋力限值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果對換擋力進(jìn)行相應(yīng)的限值，以便換擋力能夠更加有效的控制車輛變速器的換擋控制。

進(jìn)一步的，對換擋力的限值具體通過以下方法計算：

當(dāng)換擋力超過換擋力限值時，以換擋力限值作為換擋力；當(dāng)換擋力未超過換擋力限值時，不需對換擋力處理。

s4、換擋結(jié)束后，判斷換擋時間是否超出換擋時間閾值，當(dāng)換擋時間超過換擋時間閾值，則根據(jù)換擋力補償值補償換擋力，否則將換擋力補償值設(shè)置為0。

具體的，在換擋結(jié)束后，得到整個換擋過程的時間，即換擋時間，如果換擋時間未超出換擋時間閾值的話，則說明該換擋力滿足要求，且能夠保證車輛變速器換擋工作的正常、穩(wěn)定進(jìn)行。

但是，如果換擋時間超出換擋時間閾值的話，則說明根據(jù)車輛變速器當(dāng)前工作的情況下的換擋力不能夠滿足車輛變速器穩(wěn)定、有效換擋工作的需求，則將需要針對換擋力進(jìn)行補償，以便使其滿足要求。

進(jìn)一步的，根據(jù)換擋力補償值補償換擋力通過以下方法計算：

s41、計算換擋過程超出的時間；

本實施例中，所述換擋過程超過的時間通過換擋時間減去換擋時間閾值而得到。

s42、根據(jù)換擋過程超出的時間得到換擋力補償值。

具體的，本實施例中，可以根據(jù)換擋過程超出的時間通過查表法來得到換擋力補償值，更進(jìn)一步，根據(jù)換擋過程超出的時間，獲得上次相同工況(即油溫、變速器檔位、轉(zhuǎn)速差、撥叉位置以及發(fā)動機扭矩等相同的情況下)下的換擋力補償值。

s43、將換擋力進(jìn)行補償并保存

具體的，將換擋力與換擋力補償值求和，獲得補償后的換擋力，并采用補償后的換擋力替換原來的換擋力，并且在替換之后，當(dāng)車輛下一次處于相同工況時，通過查表法所得到的換擋力即補償之后的換擋力。

并且，當(dāng)下次相同工況下的換擋，可以再次采用上述方法來判斷補償后的換擋力是否滿足車輛變速器換擋要求，并且可以通過上述方法進(jìn)行再次補償，在此不在一一贅述。

本發(fā)明的用于無同步器變速器的換擋力自學(xué)習(xí)方法具有設(shè)計合理、應(yīng)用方便的優(yōu)點，通過計算變速器換擋過程中換擋力限值的大小，對換擋力進(jìn)行有效的補償處理，保證換擋過程運行的更加平穩(wěn)，同時結(jié)合換擋時間的限制，進(jìn)一步的提升換擋品質(zhì)和換擋成功率。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以作出適當(dāng)改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。