[发明专利]用于探测齿隙的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及探测机动车辆传动系中的间隙穿越(lash crossing)，特别是通过使用产生指示当前传输的扭矩量以及传输扭矩的方向感应的信号的装置实现。

背景技术

如图1和图2所示，汽车传动系包括啮合的轮齿，其中当施加在啮合轮齿上的扭矩方向改变时轮齿之间呈现出死区。

由于轴具有特定的柔性(compliance)，这种死区会导致扭矩传输间断以及传动系的冲击激励。因此，死区通常称为“齿隙”或扭矩方向改变期间处于死区(“间隙穿越”)。如果没有与啮合齿轮关联的齿隙，轴扭转(t)与扭矩(q)的关系可以使用扭转弹簧方程式(胡克定律)来表达：t＝Ksq，其中Ks是轴刚度。

间隙穿越是驾驶性能问题的一个关键因素。在汽车控制工程界一直在努力通过预测、探测、避免以及减轻间隙穿越的影响来处理齿隙的问题。

使用车辆当今可用的测量来可靠地探测穿越死区是极具挑战性的。多个公开文件利用胡克定律以基于轴位置传感器得到传动系扭矩，这些传感器通常用于角速度并且已知为“转速传感器”。其它方法是使用未锁止的变矩器两边的转速差异作为变速箱输入处扭矩方向的指示。

仅基于转速传感器位置(齿数)读数的估算方法关联的数值和分辨度(resolution)问题仍然限于较高的转速运转并且易受多个噪声因素的影响：例如同步、低转速处的分辨度、发动机和道路扰动、测量和数值。

发明内容

一种用于探测齿隙并调节传动系变量的方法，包括：测量扭转间断区(torsional discontinuity)两边的部件之间传输的扭矩，测量该间断区两边的传动系扭转，使用传动系扭转除以扭矩的比例以及传动系刚度的倒数确定传动系是否进入、离开或处于齿隙区，并使用在齿隙区处测量的传动系扭转和扭矩来调节传动系扭转和扭矩的参考值。

根据本发明的一个实施例，步骤(d)进一步包含：使用在传动系离开齿隙区时测量的传动系扭转的测量差异的绝对值而调节对应于传动系离开齿隙区的传动系扭转的参考差异。

本方法避免了关联于仅基于转速传感器位置读数、较高转速运转并且易受多个噪声因素影响的估算方法的数值和分辨度问题，该噪声因素包括同步、低转速处的分辨度、发动机和道路扰动以及测量误差。

阅读具体实施例、权利要求书和附图，优选实施例适用的范围将变得显而易见。应理解，描述和具体的示例尽管指示了本发明的优选实施例，但仅出于说明的目的。对于本技术领域的技术人员而言，描述的实施例和示例的多个改变和变型是显而易见的。

附图说明

图1是说明传动系中具有死区的两个轴的示意图；

图2是显示齿轮之间齿隙的啮合轮齿的端视图；

图3是显示传动系扭矩和扭转从负扭转至正扭转的变化的图表，包括进入以及离开齿隙出现的间断区；

图4是用于控制变矩器离合器的电子控制器的示意图；

图5是使用轴扭矩和扭转测量探测间隙穿越以及尺寸的算法；以及

图6显示使用粗略估算的扭转和测量的轴扭矩之间的比例探测间隙穿越的时间轨迹。

具体实施方式

图1显示了具有通过扭转间断区16连接的两个轴12、14的传动系10，在扭转间断区16中可能出现齿隙。通过图2中啮合的齿轮18、20来表示间断区16，每个齿轮固定至轴12、14中的一者。适合量产的能直接测量变速器输入轴或输出轴处扭矩的磁弹性轴扭矩传感器24实现了车辆控制中的很多功能。轴扭矩传感器24的动态响应在数分之一毫秒内，它的精度远远超过现在任何可用的车载扭矩估算。所以，这种扭矩测量可以实现稳健的齿隙探测以及马达车辆驾驶性能控制的有用反馈。

图3是显示从负扭转角度向正扭矩角度(包括进入或离开齿隙区26出现的间断区θn、θp(即间隙穿越))的传动系扭矩τ和扭转θ变化的图表。

理论上，在轴上接近主源的死区(死区通常出现在差速器处)测量的零穿越扭矩(zero crossing torque)应该直接指示间隙穿越。然而，实际上，存在可以通过结合来自扭矩传感器的信息和转速传感器信号消除的多个不确定源。由于测量噪声或传动系中的位置导致的扭矩传感器读数偏差可能导致间隙穿越处于非零的扭矩信号处。利用在零附近的扭矩区域中转速传感器的齿数信息可以帮助精准定位间隙穿越并从而清除扭矩测量偏差。

图1中可见的斜率Ks的间断区可以用于确定传动系何时处于非接触区域。更精确地，扭矩-扭转关系表示为：