同步系统的软硬件匹配方法与流程

本发明涉及汽车变速器，具体涉及一种同步系统的软硬件匹配方法。

背景技术：

1、目前乘用车自动变速器采用的同步系统与手动变速器的同步系统结构并无二致，也就是常见的锁环式惯性同步装置之一；其结构上有同步器齿套、同步器齿毂、齿圈齿轮总成、齿环，主要特点是：依靠齿环与齿圈的摩擦作用使同步器齿套与齿圈齿轮总成的圆周速度迅速达到同步，同时齿环、同步器齿套设计有锁止角保证同步完成，而齿圈的锁止角结构保证同步器齿套能顺利与齿圈齿轮总成结合，最后通过同步器齿套倒锥角、齿圈倒锥角的设计来传递扭矩。

2、这种锁环式惯性同步装置是在手动变速器的基础上发展优化而来的，在设计角度所考虑的问题并不完全符合自动变速器的使用情况。主要体现为低速档换挡过程时有着不同程度上的噪音。同时，由于同步器齿套花键与齿环花键、齿圈外花键的作用，使得现有同步装置在拨齿圈阶段失败的概率较高。

3、而且这种经典锁环式惯性同步装置因过程制造、空间限制、成本控制等因素，它本身就普遍存在着以下问题：

4、1.同步器齿套与齿环外花键接触时容易产生噪音。

5、2.同步器齿套与齿环外花键分离时容易产生噪音。

6、3.同步器齿套与齿圈接触时容易产生噪音。

7、4.同步过程中经常出现换挡卡滞、卡死的现象。

8、5.同步器与齿环配合的凹槽需要精确机加，成本增加。

9、6.齿环与同步器配合的凸台需要精准控制，成本增加。

10、7.同步器齿套的锁止面角度需要精确机加，成本增加。

11、8.同步器齿套的倒锥面长度需要精确机加，成本增加。

12、9.齿环外花键、接近间隙等占据了同步系统的轴向空间，结构不够紧凑。

13、10.齿套穿过齿环后、与齿轮接触前的空行程过大，造成二次冲击、打齿等现象。

14、本着设计优化、成本控制等理念，且随着消费者对整车驾驶舒适性、安全性要求的不断提高，设计一种切合自动变速器使用条件及换挡动作特性要素的同步系统的软硬件匹配方案已经迫在眉睫。

技术实现思路

1、本发明提供了一种结构简单、布置空间更紧凑且能消除转速差的同步系统的软硬件匹配方法。

2、为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

3、同步系统的软硬件匹配方法，同步系统包括拨叉组件、同步器组件、齿环组件、齿轮总成，所述拨叉组件与同步器组件连接，同步器组件与齿环组件配合，齿环组件上不设置外花键，齿环组件上通过设置齿环锥面与齿轮总成配合，软硬件匹配方法包括以下步骤：

4、1)、自学习时学习拨叉同步点位置、同步器滑块力、同步系统的同步容量；

5、2)、当需要换挡时，根据采集的输入轴、输出轴转速计算需同步的转速差；

6、3)、根据转速差、要求的同步时间，结合自学习的同步系统的同步容量，计算需施加的换挡力；

7、4)、当计算出需施加的换挡力小于目标档位同步器的滑块力时，只动作目标挡位的同步器；当计算出需施加的换挡力大于等于目标档位同步器的滑块力时，动作多个同步器一起来消除转速差；

8、5)、当输入轴、输出轴转速未匹配同步时，控制单个同步器所受的换挡力小于滑块力，使拨叉维持在同步点，保证同步齿套一直作用轴向力给滑块，使齿环组件产生摩擦力矩；

9、6)、当输入轴、输出轴转速匹配同步后，加大目标挡位的换挡力，拨叉离开同步位置；

10、7)、使同步器齿套克服滑块力从而穿过齿环与齿轮结合；

11、8)、输出过程中的同步点位置、同步器滑块力、同步容量用以修正同步系统的硬件基本特性。

12、本发明中，在齿环组件上不设置外花键结构，因为齿环外花键的作用就是和齿环锥面配合在同步过程中保证未消除转速差时，同步器齿套不会穿过齿环起到锁止作用，以及在同步过程中施加同步力来消除转速差起到同步作用；而本发明中运用对用匹配的软件方案来代替齿环外花键的锁止作用，运用目标档位同步器及其他档位同步器的滑块来代替齿环外花键的同步作用。

13、齿环组件在取消外花键结构之后，因同步系统的预同步和同步都由同步器的滑块实现，则可取消因齿环外花键而必须存在的接近间隙，使同步系统的轴向空间变得紧凑；同时由于齿环外花键的取消，其本身所占据的轴向空间也就空了出来，可用于同步器组件的布置，使得同步系统的轴向空间布置更加紧凑。

14、齿环组件在取消外花键结构之后，因同步系统的预同步和同步都由同步器的滑块实现，则同步器齿套与齿环组件并无直接联系，那么齿套穿过齿环后接触齿轮前的二次空行程就不再受齿环外花键与齿轮的间隙限制，同步器齿套可以设计得更接近齿轮，通过结构设计来缩短甚至消除现有技术中的二次空行程。

15、本发明对背景技术的对比如下：

16、1.现有技术的齿环存在外花键，在同步器齿套与齿环外花键接触时容易产生噪音；而本发明的齿环组件不设置外花键，从而可消除此噪音。

17、2.现有技术的齿环存在外花键，在同步器齿套与齿环外花键分离时容易产生噪音；而本发明的齿环组件不设置外花键，从而可消除此噪音。

18、3.现有技术的同步器齿套与齿圈接触时容易产生噪音，是因为齿套与齿圈接触时，齿套和齿环外花键存在撞击；而本发明的齿环组件不设置外花键，从而可消除此噪音。

19、4.现有技术的同步过程中经常出现换挡卡滞、卡死的现象，是因为同步器齿套挤压齿环外花键所致；而本发明的齿环组件不需设置外花键，且仅通过滑块施加轴向力，从而可规避此问题。

20、5.现有技术的同步器与齿环配合的凹槽需要精确机加，是因为同步器花键与齿环外花键的配合必须在一定的周向区间内，成本增加。而本发明的齿环组件不设置外花键，从而同步器组件上与齿环组件配合的槽可以采用一般公差，也可以使用未注公差；可以节省成本，并降低质量风险。

21、6.现有技术的齿环与同步器配合的凸台需要精准控制，是因为同步器花键与齿环外花键的配合必须在一定的周向区间内；成本增加。而本发明的齿环组件不设置外花键，从而齿环组件上与同步器组件配合的凸台可以采用一般公差，也可以使用未注公差；可以节省成本，并降低质量风险。

22、7.现有技术的同步器齿套的锁止面角度需要精确机加，是因为同步器齿套锁止面需要与齿环外花键锁止面精准配合以起到同步作用、锁止作用；成本增加。而本发明的齿环组件不需设置外花键，从而同步器组件上的齿套锁止面角度可以采用一般公差，也可以使用未注公差；可以节省成本，并降低质量风险。

23、8.现有技术的同步器齿套的倒锥面长度需要精确机加，是因为要通过同步器组件来拨正齿环外花键；成本增加。而本发明的齿环组件不需设置外花键，从而可以节省成本，并降低质量风险。

24、9.现有技术的齿环外花键、接近间隙等占据了同步系统的轴向空间，结构不够紧凑。而本发明的齿环不需设置外花键，从而可节省轴向布置空间。

25、10.现有技术的齿套穿过齿环后、与齿轮接触前的空行程过大，造成二次冲击、打齿等现象。而本发明的齿环组件不设置外花键，从而可不受齿环外花键限制；同步器齿套可以设计得更接近齿轮，通过结构设计来缩短甚至消除现有技术中的二次空行程。

26、进一步地，步骤1)的同步点位置、同步器滑块力、同步系统的同步容量在变速器下线自学习时需多次学习，再辅以步骤8)反馈的同步点位置、同步器滑块力、同步系统的同步容量修正。

27、进一步地，同步器滑块力基于同步器单体滑块力数据，再结合变速器自学习时的拨叉位置变化斜率进行闭环学习，从而获得同步器滑块力；同步点位置通过同步时拨叉位置保持不动的特性，并结合转速曲线变化来识别；同步容量基于理论计算、齿环组件单体测试结果，再结合变速器自学习时的同步力、同步时间、转速差计算得出。

28、进一步地，其特征在于拨叉组件上有位置磁铁与霍尔传感器配合，通过信号处理将拨叉的位置信号传输到tcu，进而得出模拟的拨叉位置信息。

29、进一步地，所述辅以步骤8)反馈的同步点位置、同步器滑块力、同步系统的同步容量修正，在整车使用时，可以是每次换挡动作均反馈同步点位置、同步器滑块力、同步系统的同步容量；也可以是只在特定工况下执行换动作后，才反馈同步点位置、同步器滑块力、同步系统的同步容量。

30、进一步地，所述特定工况包括动力降档、动力升档、10次/min的频次执行换挡动作时，换挡动作次数达到1千次、1万次、2万次、10万次。具体以同步系统所使用的摩擦材料、润滑油特性而决定，此特性可在同步系统的单体试验中进行摸底，作为软件策略的参考依据。

31、进一步地，所述动作多个同步器一起来消除转速差是指以下情况：

32、需求的换挡400ms或者需要消除的转速差为2600rpm，只靠目标档位同步器的同步容量无法满足软件要求时，需要动作多个档位同步器来共同消除转速差。

33、进一步地，在转速差未消除之前，档位拨叉通过软件控制换挡力小于档位同步器滑块力，使参与同步的同步系统保持在同步位置不动。