[发明专利]一种双态逻辑变速器及其换挡过程控制方法

权利要求书

1.一种双态逻辑变速器及其换挡过程控制方法，其特征在于，一种双态逻辑变速器包括行星排X1、行星排X2、行星排X3和行星排X4，行星排X1、行星排X2、行星排X3均为前进挡行星排，行星排X4为倒挡行星排，行星排X1包括太阳轮S1、行星轮P1、齿圈R1、行星架CA1、离合器C1和离合器C2，行星排X2包括太阳轮S2、行星轮P2、齿圈R2、行星架CA2、离合器C3和离合器C4，行星排X3包括太阳轮S3、行星轮P3、齿圈R3、行星架CA3、离合器C5和离合器C6，行星排X4包括太阳轮S4、行星轮P4、齿圈R4、行星架CA4、离合器C7和离合器C8，各行星排均为双内啮合行星排，各行星排中的行星轮均以内啮合的方式与对应的太阳轮和齿圈进行啮合；变速器动力输入端与行星排X1的齿圈R1相连，行星排X1的太阳轮S1与行星排X2的太阳轮S2相连，行星排X2的齿圈R2与行星排X3的太阳轮S3相连，行星排X3的齿圈R3与行星排X4的行星架CA4相连，行星排X4的太阳轮S4与变速器动力输出端相连；

行星排中的换挡元件的组成均相同，换挡元件包括两个对侧分布的换挡元件1(1)、两个对侧分布的摩擦片1(2)、摩擦片2(3)、摩擦片3(4)、摩擦片4(5)和摩擦片5(6)，其中各换挡元件均为环形旋转元件；对于前进挡行星排，摩擦片4(5)与齿圈同步转动，摩擦片5(6)、摩擦片3(4)和摩擦片2(3)与行星架同步转动，换挡元件1(1)和摩擦片1(2)均与变速器壳体相连，两个对侧分布的换挡元件1(1)之间布置回位弹簧，摩擦片3(4)左侧与回位弹簧相连，换挡元件1(1)与摩擦片1(2)之间的初始间隙为m₁，左侧的摩擦片1(2)与摩擦片2(3)之间的初始间隙为n₁，右侧的摩擦片1(2)与摩擦片3(4)之间的初始间隙为n₁，摩擦片2(3)与摩擦片3(4)之间的初始间隙为n₁；当离合器Ci(i＝1，3，5)接合时，换挡油压推动两侧的换挡元件1(1)进而推动右侧的摩擦片1(2)与摩擦片3(4)、左侧的摩擦片1(2)与摩擦片2(3)之间分别产生压紧力，所有回位弹簧均压缩，同时摩擦片3(4)、摩擦片4(5)和摩擦片5(6)之间逐渐分离，此时行星架与齿圈分离，而与变速器壳体相连；当离合器Cj(j＝2，4，6)接合时，卸去油压，所有回位弹簧复位，回位弹簧压紧摩擦片3(4)使其与摩擦片4(5)、摩擦片5(6)之间产生摩擦，同时右侧的摩擦片1(2)与摩擦片3(4)、左侧的摩擦片1(2)与摩擦片2(3)分别逐渐分离，换挡元件1(1)和摩擦片1(2)均复位，此时行星架与变速器壳体分离，而与齿圈同步转动；对于倒挡行星排，摩擦片4(5)与行星架同步转动，摩擦片5(6)、摩擦片3(4)和摩擦片2(3)与齿圈同步转动，换挡元件1(1)和摩擦片1(2)均与变速器壳体相连，两个对侧分布的换挡元件1(1)之间布置回位弹簧，摩擦片3(4)左侧与回位弹簧相连，换挡元件1(1)与摩擦片1(2)之间的初始间隙为m₂，左侧的摩擦片1(2)与摩擦片2(3)之间的初始间隙为n₂，右侧的摩擦片1(2)与摩擦片3(4)之间的初始间隙为n₂，摩擦片2(3)与摩擦片3(4)之间的初始间隙为n₂；当离合器C7接合时，换挡油压推动两侧的换挡元件1(1)进而推动右侧的摩擦片1(2)与摩擦片3(4)、左侧的摩擦片1(2)与摩擦片2(3)之间分别产生压紧力，所有回位弹簧均压缩，同时摩擦片3(4)、摩擦片4(5)和摩擦片5(6)之间逐渐分离，此时齿圈与行星架分离，而与变速器壳体相连；当离合器C8接合时，卸去油压，所有回位弹簧复位，回位弹簧压紧摩擦片3(4)使其与摩擦片4(5)、摩擦片5(6)之间产生摩擦，同时右侧的摩擦片1(2)与摩擦片3(4)、左侧的摩擦片1(2)与摩擦片2(3)分别逐渐分离，换挡元件1(1)和摩擦片1(2)均复位，此时齿圈与变速器壳体分离，而与行星架同步转动。

2.根据权利要求1所述的一种双态逻辑变速器及其换挡过程控制方法，其特征在于，所述双态逻辑变速器换挡过程控制方法包括：

所述双态逻辑变速器共有8个前进挡和8个倒挡，各个挡位切换的过程分为两类，分别为单油压作动下换挡和组合油压作动下换挡；

①单油压作动下换挡

1)换挡油压的初始作动时刻的确定

根据动力性换挡规则求出换挡时节气门开度下的发动机转速，该发动机转速对应的时刻即为换挡油压的初始作动时刻；

2)求出离合器的转矩容量与油压的关系

每个行星排中有两个离合器，其中一个离合器的转矩容量随着油压的升高呈上升趋势，另一个离合器的转矩容量随着油压的升高呈下降趋势；

3)根据离合器的转矩容量与油压的关系确定消除间隙油压和摩擦转矩二次增长临界油压对于转矩容量随着油压的升高呈上升趋势的离合器，该离合器的转矩容量从零开始增加时对应的油压为消除间隙油压，该离合器的转矩容量以第一个斜率增长结束时对应的油压为摩擦转矩二次增长临界油压；

4)单油压作动下升压曲线的确定

换挡油压初始值为零，当时间达到换挡油压的初始作动时刻，换挡油压直接升到消除间隙油压，该阶段为消除间隙阶段；然后油压曲线以一定斜率进行升压，直到换挡油压达到摩擦转矩二次增长临界油压，该阶段为换挡过程中升压阶段，换挡过程中升压阶段时间为a；保持摩擦转矩二次增长临界油压不变作用一段时间，该阶段为换挡过程中油压保持阶段，换挡过程中油压保持阶段时间为b；换挡过程中油压保持阶段结束后，直接将换挡油压升高到系统工作油压，之后将换挡油压保持在系统工作油压；

单油压作动下升压曲线的优化方法为：控制换挡时间在2s或2s以内，即a+b≤2作为单油压作动下升压曲线求解的约束条件，以换挡冲击度和滑摩功为换挡过程评价指标；首先保证油压保持阶段不出现换挡冲击，对于前进挡行星排，b的最优值＝行星架锁止时刻-换挡油压达到摩擦转矩二次增长临界油压时刻，对于倒挡行星排，b的最优值＝齿圈锁止时刻-换挡油压达到摩擦转矩二次增长临界油压时刻；在保证b值为最优值的条件下，研究a值与换挡冲击度和滑摩功的关系，设定换挡冲击度和滑摩功的权重系数为1：k，定义量化换挡品质＝归一化换挡冲击度×换挡冲击度的权重系数+归一化滑摩功×滑摩功的权重系数，量化换挡品质最小时对应的a值即为a的最优值；

5)单油压作动下降压曲线的确定

换挡油压初始值为系统工作油压，当时间达到换挡油压的初始作动时刻，油压曲线以一定的斜率下降，该阶段为换挡降压阶段，换挡降压阶段的时间为c；当换挡油压降低至消除间隙油压时，换挡油压直接降低至零，该阶段为快速降压阶段，之后将换挡油压保持在零；

单油压作动下降压曲线的优化方法为：以c≤1作为单油压作动下降压曲线求解的约束条件，以换挡冲击度和滑摩功为换挡过程评价指标，研究c值与换挡冲击度和滑摩功的关系，设定换挡冲击度和滑摩功的权重系数为1：k，定义量化换挡品质＝归一化换挡冲击度×换挡冲击度的权重系数+归一化滑摩功×滑摩功的权重系数，量化换挡品质最小时对应的c值即为c的最优值；

②组合油压作动下换挡

组合油压作动下换挡时换挡油压的初始作动时刻的确定方法与单油压作动下换挡时换挡油压的初始作动时刻的确定方法相同，组合油压作动下换挡的换挡油压曲线为单油压作动下升压曲线、单油压作动下降压曲线的组合，其中，单油压作动下升压曲线和单油压作动下降压曲线的优化方法与单油压作动下换挡时相同。