CN111323366A - 基于同步器摩擦系数的检测方法及相应的磨损试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于同步器摩擦系数的检测方法及相应的磨损试验台，其中，所述的方法为获取同步过程中待测同步器中的同步环的摩擦表面的实时摩擦系数，将所述的实时摩擦系数与对应工况下的系统预设的摩擦系数进行比较，根据比较结果确定所述的待测同步器是否达到使用极限。采用该种系统及方法可以直接检测待测同步器是否需要被更换，可提高预测的准确性；且通过动态方式获得同步器的摩擦状态，可对同步器的状态进行实时监控，避免同步器已达到更换条件还未更换影响换挡品质；同时不需要大量的试验，可以节省人力、物力。

Description

基于同步器摩擦系数的检测方法及相应的磨损试验台

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别涉及车辆检测和预测技术领域，具体是指一种基于同步器摩擦系数的检测方法及相应的磨损试验台。

背景技术

全球气候变暖、大气污染加剧以及石油资源的过度消耗都严重影响到人类社会的可持续发展，汽车环保和节能已引起全球各国的广泛关注，发展节能环保的新能源汽车已经成为降低能源消耗和环境污染的有效措施。

变速器是电动汽车传动系中的重要组成成分，汽车通过变速器可实现降速增扭和倒车功能。同步器作为变速器的主要零部件之一，在摩擦同步期间产生摩擦力矩，以此消除同步器两端的转速差实现换挡。同步器可使接合套和待接合齿圈迅速同步，并且阻止二者同步之前进入啮合，简化换挡过程，缩短换挡时间，延长变速器使用寿命。

在同步器使用过程中，随着摩擦接合次数的增加，同步器同步环的摩擦表面会逐渐磨损，导致同步环摩擦表面的摩擦系数降低，影响同步性能。而同步性能降低会延长同步时间，继而增加换挡动力中断时间。

现有技术中的验证汽车自动变速器同步疲劳寿命的试验装置和试验方法一般为：

控制起始挡位的离合器结合，控制目标挡位的离合器使其转速与起始挡位的离合器的转速相同，起始挡位的同步器结合，起始挡位同步器分离，目标挡位同步器结合，这一过程反复进行上万次。整个试验过程中，换挡变速时没有异常响声出现，且双离合器自动变速器中的零件没有出现破损、烧蚀、裂纹、异常磨损中的任何一种或多种现象，否则判断不合格同步器达到寿命极限。

这种判断同步器的剩余使用寿命以静态方式获得。其基于同步器疲劳寿命台架，通过上万次的疲劳试验，获得待测同步器的疲劳寿命。此方法存在缺点如下：

(1)此方法需要大量试验，浪费人力、财力。

(2)此方法只是获取待测同步器的疲劳使用寿命，但是实际使用过程中同步器可能由于制造工艺等原因导致同步环的表面状态千差万别，不能以一批同步器的使用寿命来预估所有的同步器使用寿命，此方案会导致预估不准确。

同步器实际使用过程中所使用者不同，也会导致同步器不同程度的磨损。而现有技术基于同步换挡的次数和使用总时间获得。极可能导致同步器中同步环等摩擦部件更换过早，导致同步器不必要的维护，或者更换的过晚影响换挡质量。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供了一种检测效率高、性能好的基于同步器摩擦系数的检测方法及相应的磨损试验台。

为了实现上述的目的，本发明的基于同步器摩擦系数的检测方法及相应的磨损试验台如下：

该基于同步器摩擦系数的同步器检测方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)获取同步过程中待测同步器中的同步环的摩擦表面的实时摩擦系数；

(2)将所述的实时摩擦系数与对应工况下的系统预设的摩擦系数进行比较；

(3)若所述的实时摩擦系数小于对应工况下的系统预设的摩擦系数，则判定所述的所述的待测同步器需要更换；否则，判定所述的待测同步器不需要更换。

较佳地，所述的步骤(2)为：

通过同步器全工况MAP图将所述的实时摩擦系数与对应工况下的系统预设的摩擦系数进行比较，其中，所述的同步器全工况MAP图包含同步器不同使用状态下，在各个工况下的同步环的摩擦表面的摩擦系数与温度、同步环与目标挡之间的转速差、换挡力之间的定量关系。

更佳地，通过以下方法得到所述的同步器全工况MAP图：

(a1)分别在所述的同步器的不同使用状态下，选取所述的同步器同步过程的典型工况点；

(a2)在所述的同步器的不同使用状态下，分别获取同步器在同步过程中位于各个典型工况点时的摩擦系数以及相应的实时温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差；

(a3)根据在各个典型工况点时获取的同步器在同步过程中的摩擦系数以及相应的实时温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差生成初始MAP图；

(a4)采用双三次插值法对所述的初始MAP图进行处理得到所述的同步器全工况MAP图，该同步器全工况MAP图反应了连续工况下的同步器在同步过程中的摩擦系数以及相应的实时温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差。

进一步地，所述的步骤(a2)中分别在所述的同步器的不同使用状态下执行以下步骤：

(a21)在选定的典型工况点时，即所述的同步器保持与所述的选定的典型工况对应的预设转速差和换挡力不变时，进行摩擦实验，获取在所述的选定的典型工况点时，所述的同步器的摩擦系数以及相应的实时温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差；

(a22)选用下一组典型工况点作为所述的选定的典型工况点，并返回上述步骤(a21)，直至完成所有典型工况点时的摩擦实验，继续后续步骤(a3)。

更进一步地，通过以下方法得到所述的步骤(a21)中的所述的同步器的摩擦系数：

(A1)测量所述的同步器当前工况下的摩擦力矩、轴向推力、摩擦锥面平均半径以及摩擦锥面半锥角；

(A1)根据下式得到同步过程中所述的同步器中的同步环的摩擦表面的实时摩擦系数：

其中，μ代表摩擦系数；T_f代表摩擦力矩，单位为N·m；F_s代表轴向推力，单位为N；R代表摩擦锥面平均半径，单位为m；α代表摩擦锥面半锥角，单位为rad。

更进一步地，所述的步骤(1)为：

(11)在车辆行驶过程中采集同步过程中所述的待测同步器中的同步环的实时温度、同步环与目标挡之间的转速差和换挡力，其中，所述的待测同步器中的同步环的实时温度、同步环与目标挡之间的转速差和换挡力可由车内的检测装置检测得到；

(12)车辆的控制模块根据采集到的同步过程中所述的待测同步器中的同步环的实时温度、同步环与目标挡之间的转速差和换挡力，查询设于所述的控制模块中的所述的同步器全工况MAP图，得到同步过程中所述的待测同步器中的同步环的摩擦表面的实时摩擦系数。

较佳地，所述的系统预设的摩擦系数为同步器报废极限摩擦系数。

该用于得到所述的同步器全工况MAP图的磨损试验台，其主要特点是，所述的磨损试验台包括：

动力源，用于为所述的同步器中的同步环提供动力；

换挡模拟模块，用于切换所述的同步器的工作工况；

参数检测模块，用于检测所述的同步器的实时工作参数，其中，所述的实时工作参数包括实时温度、位移、转速及转矩；

主控模块，与所述的换挡模拟模块相连接，用于对所述的换挡模拟模块进行控制；所述的主控模块与所述的参数检测模块相连接，用于获取所述的参数检测模块检测到的实时工作参数，根据所述的实时工作参数得到所述的同步器全工况MAP图。

较佳地，所述的换挡模拟模块包括电磁直线执行器，所述的电磁直线执行器通过换挡拨叉与所述的同步器中的同步环机械连接；所述的电磁直线执行器还分别与所述的控制器及所述的参数检测模块相连接；

所述的同步器中的目标档齿圈与固定装置相连接。

更佳地，所述的参数检测模块包括红外热像仪、位移传感器及转矩转速传感器；

所述的红外热像仪用于对所述的同步器的实时温度进行检测；

所述的位移传感器与所述的电磁直线执行器连接，用于检测所述的位移的量；

所述的动力源依次通过所述的转矩转速传感器及惯量模拟装置与所述的同步环机械连接，由所述的转矩转速传感器检测所述的转速及转矩；

所述的主控模块分别与所述的红外热像仪、位移传感器及转矩转速传感器电气连接。

进一步地，所述的主控模块包括相互连接的上位机和控制器，所述的控制器还分别与所述的电磁直线执行器、位移传感器、转矩转速传感器及动力源相连接；所述的红外热像仪与所述的上位机相连接。

采用本发明的基于同步器摩擦系数的检测方法及相应的磨损试验台可以在车辆行驶过程中，判断车内的同步器是否达到使用极限，而不是通过大量试验总结得到一批同步器的平均使用寿命，提高预测的准确性；且通过动态方式判断同步器的使用状态，可对同步器是否需要被更换作出更准确的判断，避免同步器已达到更换条件还未更换影响换挡品质；同时不需要大量的试验，可以节省人力、物力。

附图说明

图1为一实施例中本发明的基于同步器摩擦系数的同步器检测方法的流程图。

图2为一实施例中本发明的磨损试验台的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

该基于同步器摩擦系数的同步器检测方法包括以下步骤：

(1)获取同步过程中待测同步器中的同步环的摩擦表面的实时摩擦系数，具体包括以下步骤：

(11)在车辆行驶过程中采集同步过程中所述的待测同步器中的同步环的实时温度、同步环与目标挡之间的转速差和换挡力，其中，所述的待测同步器中的同步环的实时温度、同步环与目标挡之间的转速差和换挡力可由车内的检测装置检测得到；

(12)车辆的控制模块根据采集到的同步过程中所述的待测同步器中的同步环的实时温度、同步环与目标挡之间的转速差和换挡力，查询设于所述的控制模块中的所述的同步器全工况MAP图，得到同步过程中所述的待测同步器中的同步环的摩擦表面的实时摩擦系数；

(2)将所述的实时摩擦系数与对应工况下的系统预设的摩擦系数进行比较，其中，所述的系统预设的摩擦系数为同步器报废极限摩擦系数，具体为：

通过同步器全工况MAP图将所述的实时摩擦系数与对应工况下的系统预设的摩擦系数进行比较，其中，所述的同步器全工况MAP图包含同步器不同使用状态下，在各个工况下的同步环的摩擦表面的摩擦系数与温度、转速差、换挡力之间的定量关系；摩擦系数MAP图(即同步器全工况MAP图)是四维的，其中，自变量是温度、转速差、换挡力，因变量是摩擦系数。

其中，可通过以下方法得到所述的同步器全工况MAP图：

(a1)分别在所述的同步器的不同使用状态下，选取所述的同步器同步过程的典型工况点；

(a2)在所述的同步器的不同使用状态下，分别获取同步器在同步过程中位于各个典型工况点时的摩擦系数以及相应的实时温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差；其中，分别在所述的同步器的不同使用状态下执行以下步骤：

(a21)在选定的典型工况点时，即所述的同步器保持与所述的选定的典型工况对应的预设转速差和换挡力不变时，进行摩擦实验，获取在所述的选定的典型工况点时，所述的同步器的摩擦系数以及相应的实时温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差；其中同步环与目标挡之间的转速差的值等于预设转速差的值。

通过以下方法得到所述的步骤(a21)中的所述的同步器的摩擦系数：

(A1)测量所述的同步器当前工况下的摩擦力矩、轴向推力、摩擦锥面平均半径以及摩擦锥面半锥角；

(A1)根据下式得到同步过程中所述的同步器中的同步环的摩擦表面的实时摩擦系数：

其中，μ代表摩擦系数；T_f代表摩擦力矩，单位为N·m；F_s代表轴向推力，单位为N；R代表摩擦锥面平均半径，单位为m；α代表摩擦锥面半锥角，单位为rad；

(a22)选用下一组典型工况点作为所述的选定的典型工况点，并返回上述步骤(a21)，直至完成所有典型工况点时的摩擦实验，继续后续步骤(a3)；

(a3)根据在各个典型工况点时获取的同步器在同步过程中的摩擦系数以及相应的实时温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差生成初始MAP图；

(a4)采用双三次插值法对所述的初始MAP图进行处理得到所述的同步器全工况MAP图，该同步器全工况MAP图反应了连续工况下的同步器在同步过程中的摩擦系数以及相应的实时温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差；

(3)若所述的实时摩擦系数小于对应工况下的系统预设的摩擦系数，则判定所述的待测同步器需要更换；否则，判定所述的待测同步器不需要更换。即通过将实时摩擦系数与系统预设的摩擦系数进行对比，判断所述的待测同步器是否到达使用极限。

可通过以下磨损试验台获取上述的同步器全工况MAP图，该实施例中磨损试验台包括：

动力源，用于为所述的同步器中的同步环提供动力；该实施例中采用三相异步电机构成所述的动力源；

换挡模拟模块，用于切换所述的同步器的工作工况；

参数检测模块，用于检测所述的同步器的实时工作参数，其中，所述的实时工作参数包括实时温度、位移、转速及转矩；

主控模块，与所述的换挡模拟模块相连接，用于对所述的换挡模拟模块进行控制；所述的主控模块与所述的参数检测模块相连接，用于获取所述的参数检测模块检测到的实时工作参数，根据所述的实时工作参数得到所述的同步器全工况MAP图。

在该实施例中，所述的换挡模拟模块包括电磁直线执行器，所述的电磁直线执行器通过换挡拨叉与所述的同步器中的同步环机械连接；所述的电磁直线执行器还分别与所述的控制器及所述的参数检测模块相连接；

所述的同步器中的目标档齿圈与固定装置相连接。

在该实施例中，所述的参数检测模块包括红外热像仪、位移传感器及转矩转速传感器；

所述的红外热像仪用于对所述的同步器的实时温度进行检测；

所述的位移传感器与所述的电磁直线执行器连接，用于检测所述的位移的量；

所述的动力源依次通过所述的转矩转速传感器及惯量模拟装置与所述的同步环机械连接，由所述的转矩转速传感器检测所述的转速及转矩；

所述的主控模块分别与所述的红外热像仪、位移传感器及转矩转速传感器电气连接。

在该实施例中，所述的主控模块包括相互连接的上位机和控制器，所述的控制器还分别与所述的电磁直线执行器、位移传感器、转矩转速传感器及动力源相连接；所述的红外热像仪与所述的上位机相连接。

同步器作为变速器的主要零部件，能保证换挡过程中轮齿间或花键齿间不产生冲击。同步器主要借助同步环和目标挡齿圈摩擦锥面间的滑摩来实现二者迅速同步，并且阻止二者在同步之间进入啮合，从而缩短同步时间、简化换挡过程、减轻驾驶员的操作强度，也可延长变速器的使用寿命。同步器实现其功能主要借助摩擦副间的摩擦，而摩擦副间摩擦系数的大小直接决定同步时间的长短，是衡量同步器性能好坏的重要指标。

与现有技术中的以静态方式获得同步器的剩余使用寿命的技术方案(通过同步器疲劳寿命台架，通过上万次的疲劳试验，获得待测同步器的疲劳寿命)相比，本实施例中的基于同步器摩擦系数的检测方法及相应的磨损试验台，通过考虑摩擦接合对同步环摩擦表面磨损影响，通过测量、计算得到实时摩擦表面的摩擦系数；根据实时同步环摩擦表面摩擦系数与报废极限摩擦系数进行比较，根据二者差值对同步器的剩余使用寿命进行预估，当差值达到使用极限，判定该同步器达到寿命极限，即刻对相关零部件进行更换。可有效避免现有技术的弊端，减少人力物力的浪费以及判断不准确的问题。

该实施例中的基于同步器摩擦系数的检测方法及相应的磨损试验台具备以下优点：

(1)不需要大量的试验，可以节省人力、物力；

(2)所述的方法可以直接测试车辆上的待测同步器是否达到寿命极限，而不是通过大量试验总结得到一批同步器的平均使用寿命，提高预测的准确性；

(3)所述的方法通过动态方式获得同步器的剩余使用寿命，可对同步器的剩余使用寿命进行实时监控，避免同步器已达到更换条件还未更换影响换挡品质。

下面结合图1、2进一步对本发明进行说明：

该实施例中的基于同步器摩擦系数的检测方法及相应的磨损试验台，基于在同步器的摩擦副材料和润滑条件确定后，同步器摩擦对偶面间的摩擦系数与温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差相关的特点，通过测得同步器同步环摩擦系数，判断所述的同步器是否还能继续使用。

进行检测前，可通过对同步器同步过程试验，采集相应的温度、摩擦副间滑摩速度差、载荷等变量，找到它们间的定量变化规律，获取同步器摩擦系数与其影响因素的定量变化规律。为了得到同步器同步过程中与摩擦系数相关参量的定量变化规律，搭建同步器同步过程摩擦磨损试验平台。通过台架试验获取同步器摩擦副摩擦系数与温度、摩擦副间滑摩速度差、载荷等变量的定量关系。借助同步器同步过程摩擦磨损试验平台，通过同步器同步过程试验获取需要的参量变化，经过整理计算得到摩擦系数MAP图，具体操作如下：

1、通过试验得到摩擦系数与温度、转速差、换挡力之间定量关系的初始MAP图，具体为：

1)选取典型工况点(使用频率高的工况点)作为MAP图工况节点；

2)进行同步器同步过程摩擦试验；

3)对测试数据进行计算、整理，生成摩擦系数初始MAP图；

2、对初始MAP图进行双线性插值得到全工况下的MAP图。

该实施例中，利用双三次插值优化方法得到的摩擦系数及其梯度都是连续变化的，使摩擦系数初始MAP图更加平滑，从而得到连续的摩擦系数MAP图。多工况下摩擦系数与温度、转速差、换挡力之间的定量关系获得。

同步器实际使用过程中通过传感器采集得到实时温度、换挡力、转速差大小，控制器查询步骤三得到的摩擦系数MAP图，得到实时摩擦系数。可通过将实时摩擦系数与达到极限时的摩擦系数进行对比，以此确定是否需要更换相应的摩擦部件。

其步骤可参阅图1所示，即先进行同步器同步过程摩擦系数影响因素分析，然后搭建同步器同步过程摩擦磨损试验平台，通过同步器同步过程摩擦试验，得到摩擦系数MAP图(即同步器全工况MAP图)，最后通过同步器实际使用过程中测得数据、查询摩擦系数MAP图，得到实时摩擦系数获取其剩余使用寿命。

其中通过同步器同步过程摩擦试验，得到摩擦系数MAP图具体包括：

选取典型工况点，作为MAP图工况节点进行同步器同步过程摩擦试验对测试数据整流、计算得到初始摩擦系数MAP图，对初始摩擦系数MAP图进行双三次插值得到最终的摩擦系数MAP图。

需注意的是在测试过程中进行在第一次测试时进行影响因素的分析以及MAP图的获取，之后的测试过程中无需重复这两部，对具体的待测同步器进行检测时，仅需通过车辆上的传感器测出车辆上的同步环的实时温度、转速差和换挡力，然后查询储存在车辆控制模块中的同步器全工况MAP图就可得到实时摩擦系数，并判断出该同步器是否到使用极限，检测速度更快更准确。

下面结合图2对该实施例中的磨损试验台进行进一步地说明，其中图中的短虚线表示电气连接，粗实线表示机械连接：

为了得到同步器同步过程中与摩擦系数相关参量的变化，可搭建同步器同步过程摩擦磨损试验平台(即磨损试验台)，可通过同步器同步过程试验获取需要的参量变化，经过整理计算得到摩擦系数MAP图。台架设计时仅模拟同步环和目标挡齿圈之间的摩擦过程，选用所设计台架具有变压、变速、恒输出功能。试验台架的主要要求描述如下：

(1)试件部分

试验台架中的模拟同步器同步过程结构采用环-环式摩擦副结构，为模拟实际的同步过程，保证试件尺寸与车辆同步器的尺寸基本一致。

(2)工况模拟性

设计的试验台架可以模拟不同挡位间的同步过程。台架对换挡力和输出的转速具有实时可控性，同步器同步过程中根据要求调整换挡力和转速的大小，使试验操作贴近真实的同步过程。

(3)控制采样系统

试验过程中需要对换挡力、转速、转矩、温度、电流、位移等参量进行实时检测，其中，转速、电流、位移等是在试验台架模拟同步器换挡过程中控制程序需要的量，并对换挡力进行实时控制。通过选用相关的传感器，并设计了同步器同步过程摩擦系数测取控制软件，满足所需工况控制要求。

本发明中试验台架的工作原理如图1所示，试验台中目标挡齿圈为静件，由固定装置固定。同步环为动件，处于输入轴末端。

试验开始前首先根据需要模拟的惯量值，在试验台上安装相应数量的惯量盘，在控制程序中设定换挡初始转速差；试验开始时，控制器控制三相异步电机带动同步器输入轴旋转；期间转矩转速传感器采集输入轴转速达到设定值，控制器控制电磁直线执行器驱动换挡拨叉轴向移动，继而推动同步环轴向移动；期间位移传感器采集同步环移动到设定距离的瞬间，关闭三相异步电机，电磁直线执行器继续输出换挡力，随后依靠同步环与目标挡齿圈间的滑摩来同步二者间的转速差(其中，在控制程序中设定的换挡初始转速差和该转速差的值是一样的，用在控制程序中设定的换挡初始转速差来模拟该转速差)，完成同步器同步过程的模拟。

同步期间各传感器将采集信号传送给控制器，而上位机软件通过其“数据发送与接收”和“数据处理与存储”模块，完成控制器和上位机间的通信，从而满足同步器实时控制需求。

同步器同步过程中摩擦力矩的计算公式为式(1)，通过此公式借助相关传感器可间接得到同步器摩擦表面的摩擦系数。

通过上式1可推导出上述式

即同步器同步过程中的摩擦系数的计算公式，其中，μ代表摩擦系数；T_f代表摩擦力矩，单位为N·m；F_s代表轴向推力，单位为N；R代表摩擦锥面平均半径，单位为m；α代表摩擦锥面半锥角，单位为rad。

可通过该磨损试验台试验得到摩擦系数与温度、转速差、换挡力之间定量关系的初始MAP图，具体步骤如下：

1)确定MAP图工况节点

同步器同步过程的工作范围内工况点很多，但由于时间和精力限制，只能选取典型工况点(使用频率高的工况点)进行试验，然后通过插值优化方法得到工况节点间的参数值，保证全工况内同步器的优良性能。

2)同步器同步过程摩擦试验

(1)同步器保持某一转速差和换挡力不变，进行同步环与目标挡齿圈摩擦试验1s，摩擦过程中控制器对各个参数进行采样；

(2)变换一组转速差和换挡力，摩擦试验过程中转速差和换挡力仍然不变试验1s，摩擦过程中控制器对各个参数进行采样；

(3)将步骤(1)和(2)得到的数据进行计算得到不同工况下的摩擦系数；

(4)按照上述步骤，在不同工况下进行同步环与目标挡齿圈摩擦试验，采集得到大量试验数据。

3)生成摩擦系数初始MAP图

然后对初始MAP图进行双线性插值得到全工况下的MAP图；

该实施例中，利用双三次插值优化方法得到的摩擦系数及其梯度都是连续变化的，使摩擦系数初始MAP图更加平滑，从而得到连续的摩擦系数MAP图。多工况下摩擦系数与温度、转速差、换挡力之间的定量关系获得。

同步器实际使用过程中通过传感器采集得到实时温度、换挡力、转速差大小，控制器查询步骤三得到的摩擦系数MAP图，得到实时摩擦系数。将实时摩擦系数与达到极限时的摩擦系数进行对比，以此确定是否需要更换相应的摩擦部件。

通过本发明的基于同步器摩擦系数的检测方法及相应的磨损试验台，能考虑摩擦接合对同步环摩擦表面磨损影响。通过查询、分析同步器同步过程摩擦系数影响因素(通过分析及试验可知在同步器的摩擦副材料和润滑条件确定后，同步器摩擦对偶面间的摩擦系数与温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差相关)；搭建同步器同步过程摩擦磨损试验平台(即为了得到同步器同步过程中与摩擦系数相关参量的变化，搭建了同步器同步过程摩擦磨损试验平台)；通过台架试验获取同步器摩擦副摩擦系数与温度、摩擦副间滑摩速度差、载荷等变量的定量关系(即通过台架试验获取同步器摩擦副摩擦系数与温度、摩擦副间滑摩速度差、载荷等变量的定量关系)；同步器实际使用过程中通过测量、计算得到实时摩擦表面的摩擦系数，根据实时摩擦系数与达到报废极限摩擦系数进行比较，根据差值对同步器的剩余使用寿命进行预估，当差值达到使用极限，即刻对相关零部件进行更换(即同步器实际使用过程中通过传感器采集得到实时温度、换挡力、转速差大小，控制器查询已得到的摩擦系数MAP图，得到实时摩擦系数。将实时摩擦系数与达到极限时的摩擦系数进行对比，以此确定是否需要更换相应的摩擦部件)。

采用本发明的基于同步器摩擦系数的检测方法及相应的磨损试验台可以在车辆行驶过程中，判断车内的同步器是否达到使用极限，而不是通过大量试验总结得到一批同步器的平均使用寿命，提高预测的准确性；且通过动态方式判断同步器的使用状态，可对同步器是否需要被更换作出更准确的判断，避免同步器已达到更换条件还未更换影响换挡品质；同时不需要大量的试验，可以节省人力、物力。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (11)

1.一种基于同步器摩擦系数的同步器检测方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)获取同步过程中待测同步器中的同步环的摩擦表面的实时摩擦系数；

(2)将所述的实时摩擦系数与对应工况下的系统预设的摩擦系数进行比较；

(3)若所述的实时摩擦系数小于对应工况下的系统预设的摩擦系数，则判定所述的待测同步器需要更换；否则，判定所述的待测同步器不需要更换。

2.根据权利要求1所述的基于同步器摩擦系数的同步器检测方法，其特征在于，所述的步骤(2)为：

通过同步器全工况MAP图将所述的实时摩擦系数与对应工况下的系统预设的摩擦系数进行比较，其中，所述的同步器全工况MAP图包含同步器不同使用状态下，在各个工况下的同步环的摩擦表面的摩擦系数与温度、同步环与目标挡之间的转速差、换挡力之间的定量关系。

3.根据权利要求2所述的基于同步器摩擦系数的同步器检测方法，其特征在于，通过以下方法得到所述的同步器全工况MAP图：

(a1)分别在所述的同步器的不同使用状态下，选取所述的同步器同步过程的典型工况点；

(a2)在所述的同步器的不同使用状态下，分别获取同步器在同步过程中位于各个典型工况点时的摩擦系数以及相应的实时温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差；

(a3)根据在各个典型工况点时获取的同步器在同步过程中的摩擦系数以及相应的实时温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差生成初始MAP图；

(a4)采用双三次插值法对所述的初始MAP图进行处理得到所述的同步器全工况MAP图，该同步器全工况MAP图反应了连续工况下的同步器在同步过程中的摩擦系数以及相应的实时温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差。

4.根据权利要求3所述的基于同步器摩擦系数的同步器检测方法，其特征在于，所述的步骤(a2)中分别在所述的同步器的不同使用状态下执行以下步骤：

(a21)在选定的典型工况点时，即所述的同步器保持与所述的选定的典型工况对应的预设转速差和换挡力不变时，进行摩擦实验，获取在所述的选定的典型工况点时，所述的同步器的摩擦系数以及相应的实时温度、载荷、同步环与目标挡之间的转速差；

(a22)选用下一组典型工况点作为所述的选定的典型工况点，并返回上述步骤(a21)，直至完成所有典型工况点时的摩擦实验，继续后续步骤(a3)。

5.根据权利要求4所述的基于同步器摩擦系数的同步器检测方法，其特征在于，通过以下方法得到所述的步骤(a21)中的所述的同步器的摩擦系数：

(A1)测量所述的同步器当前工况下的摩擦力矩、轴向推力、摩擦锥面平均半径以及摩擦锥面半锥角；

(A1)根据下式得到同步过程中所述的同步器中的同步环的摩擦表面的实时摩擦系数：

其中，μ代表摩擦系数；T_f代表摩擦力矩，单位为N·m；F_s代表轴向推力，单位为N；R代表摩擦锥面平均半径，单位为m；α代表摩擦锥面半锥角，单位为rad。

6.根据权利要求5所述的基于同步器摩擦系数的同步器检测方法，其特征在于，所述的步骤(1)为：

(11)在车辆行驶过程中采集同步过程中所述的待测同步器中的同步环的实时温度、同步环与目标挡之间的转速差和换挡力，其中，所述的待测同步器中的同步环的实时温度、同步环与目标挡之间的转速差和换挡力可由车内的检测装置检测得到；

(12)车辆的控制模块根据采集到的同步过程中所述的待测同步器中的同步环的实时温度、同步环与目标挡之间的转速差和换挡力，查询设于所述的控制模块中的所述的同步器全工况MAP图，得到同步过程中所述的待测同步器中的同步环的摩擦表面的实时摩擦系数。

7.根据权利要求1所述的基于同步器摩擦系数的同步器检测方法，其特征在于，所述的系统预设的摩擦系数为同步器报废极限摩擦系数。

8.一种用于得到权利要求2～5中所述的同步器全工况MAP图的磨损试验台，其特征在于，所述的磨损试验台包括：

动力源，用于为所述的同步器中的同步环提供动力；

换挡模拟模块，用于切换所述的同步器的工作工况；

参数检测模块，用于检测所述的同步器的实时工作参数，其中，所述的实时工作参数包括实时温度、位移、转速及转矩；

主控模块，与所述的换挡模拟模块相连接，用于对所述的换挡模拟模块进行控制；所述的主控模块与所述的参数检测模块相连接，用于获取所述的参数检测模块检测到的实时工作参数，根据所述的实时工作参数得到所述的同步器全工况MAP图。

9.根据权利要求8所述的磨损试验台，其特征在于，所述的换挡模拟模块包括电磁直线执行器，所述的电磁直线执行器通过换挡拨叉与所述的同步器中的同步环机械连接；所述的电磁直线执行器还分别与所述的控制器及所述的参数检测模块相连接；

所述的同步器中的目标档齿圈与固定装置相连接。

10.根据权利要求9所述的磨损试验台，其特征在于，所述的参数检测模块包括红外热像仪、位移传感器及转矩转速传感器；

所述的红外热像仪用于对所述的同步器的实时温度进行检测；

所述的位移传感器与所述的电磁直线执行器连接，用于检测所述的位移的量；

所述的动力源依次通过所述的转矩转速传感器及惯量模拟装置与所述的同步环机械连接，由所述的转矩转速传感器检测所述的转速及转矩；

所述的主控模块分别与所述的红外热像仪、位移传感器及转矩转速传感器电气连接。

11.根据权利要求10所述的磨损试验台，其特征在于，所述的主控模块包括相互连接的上位机和控制器，所述的控制器还分别与所述的电磁直线执行器、位移传感器、转矩转速传感器及动力源相连接；所述的红外热像仪与所述的上位机相连接。

Images