用于获悉换档致动器的空档位置的方法

摘要

一种用于获悉具有在两个相对的啮合小齿轮(3，4)之间的机动滑动齿轮(2)的换档致动器(1)的空档位置的方法，该换档致动器包括由其驱动电机进行位置控制的控制元件(5)，该控制元件作用于设置有具有弹簧的辅助系统(7)的该滑动齿轮的机械移动组件，该弹簧能够首先在该滑动齿轮的齿与有待啮合的那个小齿轮的齿形成对接时积蓄能量，以便进行齿轮换档，随后其次通过松弛来恢复此能量，以便帮助该滑动齿轮的齿啮合在所述小齿轮的齿之间，其特征在于，通过在该滑动齿轮(2)朝向这些小齿轮(3，4)的移动过程中观察该控制元件(5)上的阻力矩、通过在该滑动齿轮(2a)的齿对接该两个小齿轮(3a，4a)中的每一个的齿时识别该控制元件(2)的位置来确定该致动器(1)的空档位置。

权利要求

1.一种用于获悉具有在两个相对的啮合小齿轮(3，4)之间的机动滑动齿轮(2)的换档致动器(1)的空档位置的获悉方法，该换档致动器包括由其驱动电机进行位置控制的命令元件(5)，该命令元件作用于设置有具有弹簧(7)的辅助系统的用于移动该滑动齿轮的机械组件，该弹簧能够首先在该滑动齿轮的齿与有待爪齿联接的那个小齿轮的齿形成对接时积蓄能量，以便进行齿轮换档，其次通过伸展来恢复此能量，以便帮助该滑动齿轮的齿啮合在这个小齿轮的齿之间，其特征在于，通过在该滑动齿轮(2)朝向这些小齿轮(3，4)移动过程中估计该命令元件上的阻力矩、通过扫描该命令元件(5)的位置并且通过检测当在该命令元件上估计的该阻力矩的值超过指示该滑动齿轮的齿(2a)对接该两个小齿轮中的每一个的齿(3a，4a)的阈值时该命令元件(5)的位置来确定该致动器(1)的空档位置，其中，该方法包括计算这些对接位置之间的距离的第一步骤，如果该滑动齿轮的齿(2a)在行程结束时直接啮合在一个小齿轮的齿(3a，4a)之间，那么重复该步骤。

2.如权利要求1所述的获悉方法，其特征在于，该方法包括测量该滑动齿轮(2)的这些对接位置的第二步骤，该步骤在于将该命令元件(5)置于识别的对接位置中，随后通过切断该命令元件的驱动电机(6)来释放该命令元件，以便确保其保持在此位置中。

3.如权利要求1或2所述的获悉方法，其特征在于，对该命令元件(5)上的该阻力矩的该估计是基于使用该驱动电机的电流的测量而对该驱动电机(6)的速度的观察并且基于这个速度的测量。

4.如权利要求3所述的获悉方法，其特征在于，使用观察速度与测量速度之间的差值在控制器中估计该阻力矩。

5.如权利要求4所述的获悉方法，其特征在于，观察速度是通过对代表由扭矩系数修正的电流测量值所得到的理论扭矩与估计的阻力矩的值之间的差值的项进行积分而获得。

6.如权利要求1或2所述的获悉方法，其特征在于，在该命令元件的整个行程上定期记录该命令元件(5)上的该阻力矩的值。

7.如权利要求6所述的获悉方法，其特征在于，该命令元件(5)是由速度设定点驱动。

8.如权利要求6所述的获悉方法，其特征在于，该命令元件是由斜坡位置设定点驱动。

说明书

用于获悉换档致动器的空档位置的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于机器人化的变速器的换档致动器的命令。

[0002] 更确切地说，本发明的目标是一种用于获悉具有在两个相对的啮合小齿轮之间的机动滑动齿轮的换档致动器的空档位置的方法，该换档致动器包括由其驱动电机进行位置控制的命令元件，该命令元件作用于设置有具有弹簧的辅助系统的用于移动滑动齿轮的机械组件，该弹簧能够首先在滑动齿轮的齿与有待爪齿联接的那个小齿轮的齿形成对接时积蓄能量，以便进行齿轮换档，其次通过伸展来恢复此能量，以便帮助滑动齿轮的齿啮合在这个小齿轮的齿之间。

背景技术

[0003] 一些燃烧发动机或混合动力传动系(GMP)具有带爪齿(clabot)的变速器，其传动比由具有平齿的联接器或爪齿在没有机械同步器的情况下接合。这些变速器通常是“机器人化”的，即其操作是手动变速器的操作，但是齿轮换档是自动的。

[0004] FR3012861公开了一种用于机动滑动齿轮爪齿变速器的吸振式换档致动器及其控制方法。该致动器包括机动命令元件(或致动拨爪)、具有弹簧的机械辅助系统，该弹簧能够首先在滑动齿轮的齿(或爪齿)与有待爪齿联接的小齿轮的齿形成对接时积蓄能量，以便进行齿轮换档，其次通过伸展来恢复此能量，以便帮助齿的啮合。辅助原理在于，当滑动齿轮和小齿轮的齿相对接时，压缩存储了由致动器提供的能量的弹簧，并且在爪齿联接可能时通过加速叉来释放此能量。所获得的加速度取决于弹簧的压缩，并且因此取决于在这些齿对接步骤过程中由电机传递的扭矩。所提出的控制是基于对滑动齿轮与小齿轮的对接的检测，以便限制施加到命令元件的扭矩。

[0005] 安装换档致动器之后的重要步骤在于，获悉机械空档的位置，即没有传动比接合时，滑动齿轮搁置在两个小齿轮之间的中心位置。此获悉的目的在于致动器可以在操作过程中接收正确的位置设定点，以便使空档居中。由于许多安装间隙，空档的位置可能会因一个工件的不同而发生很大的变化。因此，不能确保在没有事先获悉空档位置的情况下空档就刚好处于所选择的设定点上。

发明内容

[0006] 鉴于致动电机具有能够掌控命令元件的移动的位置控制，本发明可以根据命令元件的位置测量结果和致动电机中流动的电流识别致动器的命令元件的特征位置。

[0007] 为此提出，通过在滑动齿轮朝向小齿轮的移动过程中观察命令元件上的阻力矩、通过在滑动齿轮的齿对接两个小齿轮中的每一个的齿时识别命令元件的位置来确定致动器的空档位置。

[0008] 优选地，该方法包括通过检测当在命令元件上估计的阻力矩的值超过指示滑动齿轮的对接的阈值时命令元件的位置来计算对接位置之间的距离的第一步骤。

[0009] 在此第一步骤之后可以进行第二步骤，即更精细地测量滑动齿轮的对接位置，这在于：将命令元件置于识别的对接位置中，随后通过切断致动电机来释放命令元件，以便确保其保持在此位置中。

[0010] 所提出的方法使用观察技术来估计命令元件上的阻力，以便识别弹簧的压缩。该方法包括一系列的动作，使得可以获得对接位置的非常精确的估计。

附图说明

[0011] 通过阅读本发明的非限制性实施例的以下说明并参见附图，本发明的其他特征和优点将清楚地显露，在附图中：

[0012] -图1是所考虑的致动器的示意图，

[0013] -图2总结了该方法的第一步骤，

[0014] -图3是用于估计阻力矩的算法，

[0015] -图4示出了该方法的第一步骤，其中滑动齿轮的齿锁定在小齿轮的齿上，[0016] -图5示出了该方法的第二步骤，其中滑动齿轮的齿没有锁定在小齿轮的齿上，[0017] -图6示出了该方法的第二步骤，并且

[0018] -并且图7示出了使该方法失效的情况。

具体实施方式

[0019] 图2至图7中示出了作为本发明的目标的方法。该方法使得可以获悉具有在两个相对的啮合小齿轮3、4之间的机动滑动齿轮2(诸如图1所示)的换档致动器1的空档位置。致动器1包括诸如致动拨爪等命令元件5或另一系统。命令元件5由其驱动电机6进行位置控制。它作用于用于移动滑动齿轮的机械组件，该机械组件包括具有弹簧7的辅助系统，该弹簧能够在滑动齿轮的齿2a与小齿轮的齿3a、4a形成对接时积蓄能量，以便进行齿轮换档。弹簧7随后通过伸展来恢复此能量，以便帮助滑动齿轮的齿啮合在这个小齿轮的齿之间。

[0020] 本发明的方法主要包括两个步骤：

[0021] -第一步骤，称为“位置扫描”，其中记录阻力；通过检测当在命令元件上估计的阻力矩的值超过指示滑动齿轮的对接的阈值时命令元件的位置来计算锁定齿(称为对接)的位置之间的距离；

[0022] -第二步骤，关于所识别的对接位置进行调整，以便获得这些位置所需的准确度。

[0023] 第二阶段的结束产生滑动齿轮的齿对接小齿轮的齿的两个位置，具有足够的准确度，以便从中推断出它们之间的机械空档的位置。

[0024] 图2中总结了第一步骤。该步骤在于：通过估计命令元件沿着其行程的阻力来至少一次扫描命令元件的位置、限定力阈值，并且在命令元件的行程上保存超过该阈值的位置。首先，因此使命令元件覆盖整个允许的行程。定期(例如每0.2mm)记录命令元件上的阻力矩的值。为此，命令元件5可以由速度设定点或斜坡位置设定点驱动，即以线性方式扫描所有可到达的位置。

[0025] 根据图3，优选地通过所谓的“观察”法来对命令元件上的阻力矩进行估计。它是基于使用驱动电机的电流的测量而对驱动电机的速度的观察并且基于该速度的测量。使用致动电机6的观察速度与测量速度之间的差值在控制器中估计阻力矩。观察速度是通过对代表由扭矩系数修正的电流测量值所得到的理论扭矩与估计扭矩的值之间的差值的项进行积分而获得。

[0026] 观察法对于扭矩直接计算的优点是其关于测量噪声的强大的鲁棒性以及较大的动态特性。它不包括任何导数计算(具有放大噪声的缺点)，而仅包括过滤噪声的积分计算。PI(比例积分)控制器使得可以将观察速度朝向测量速度收敛，并且其参数化可以促进估计的动态性或其准确度。追求准确度是为了能够辨别命令元件的阻力矩的极小偏差。

[0027] 在90％的情况下，滑动齿轮的齿与小齿轮的齿形成对接。图4的曲线图示出了这种情况。曲线(A)重现拨爪的位置设定点，并且曲线(B)是拨爪的测量位置。为了突出齿靠齿(dent contre dent)锁定，由滑动齿轮致动的叉的位置已经被指示性地添加为(B')，尽管该位置在致动器上通常是不可检测的。最后，曲线(C)显示估计的阻力矩的值。在该实例中，每0.2mm记录力一次。弹簧压缩刚好开始于一侧上的位置-1.8mm之前并且另一侧上是1.6mm之前。空档空间为约3.4mm。准确度不够，但是第二计算步骤打算对其进行精化。

[0028] 图5是指扫描测试(大约10％的情况)，其中齿的对齐是良好的。滑动齿轮的爪齿2a直接啮合在小齿轮的齿之间。在整个行程中阻力矩不增加。因为在90％的情况下这些齿锁定，所以试图调整轴的角度来避免这些齿的对接是没有意义的。如果滑动齿轮的齿2a在行程结束时直接啮合在小齿轮的齿3a、4a之间，那么轴的旋转通过重复第一步骤可以进行新的尝试。这些尝试很快取决成功。实际上，仅有0.001％的情况，在五次扫描之后，滑动齿轮的齿2a不对接小齿轮的齿。

[0029] 当扫描这些位置时，命令元件上的阻力矩被记录为绝对值。限定力阈值，超过该力阈值就确定该拨爪不再是完全自由的，也就是说，辅助弹簧被压缩。例如，该力阈值为约200Nm。计算阻力矩保持低于该阈值的两个位置之间的距离(d)，并与其间的实际差值(e)进行比较。如果距离大于差值(d＞e)，那么滑动齿轮的齿已经不对接小齿轮的齿。例如通过向车辆的驱动电机发送扭矩请求，旋转所考虑的传动轴，以便旋转滑动齿轮。重复扫描，直到d＜e为止。第一步骤的结束产生对接位置的第一估计值。

[0030] 可以进行第二步骤，该步骤提供滑动齿轮的对接位置的更精细测量。该步骤在于：将命令元件置于步骤1中识别的对接位置中，随后通过切断致动电机来释放命令元件，以便确保其保持该位置中。为此，命令元件被带入已计算的位置中以便锁定这些齿。命令元件随后通过切断致动电机而被松开。弹簧将拨爪推回或者不推回，这取决于弹簧是否被压缩。如果锁定位置从第一步骤已知为在0.2mm内，那么在电机已切断后，命令元件保持在锁定水平，具有相对于对接实际位置为约0.03mm的准确度。图6就是这种情况。

[0031] 然而，如果命令元件所放置的位置距离对接实际位置太远(至少0.2mm)，那么这会导致图7的结果。如果第一步骤还没有进行，那么情况就更是如此了。当电机切断时，由于超过了实际的对接位置，弹簧被强烈地压缩。命令元件上的阻力(曲线C)突然上升。以足够的精度了解对接位置是必需的。事实上，如果弹簧被过度压缩，那么它就使拨爪返回，而不会保持在对接位置中。相反地，如果由电机设定的位置在对接实际位置之前，并且弹簧没有处在压缩中，那么命令元件仍然可能经受其他应力。在硬碰撞区域尤其如此，这可能移动命令元件并失去其位置。

[0032] 总之，本发明不需要安装任何特殊装置，因为它使用了在致动器处已经可用的信息。根据所要求的准确度水平，第一步骤可能就足够了，但是第二步骤提供更精细的准确度，并检查第一步骤的正确操作。

[0033] 如果对接位置不是通过第一次扫描命令元件的行程来确定的，那么该方法需要重新确定对接位置。滑动齿轮在小齿轮上的对接可以很容易地在叉位置处识别，但是很少在致动器处识别。如果爪齿联接是直接的，而没有使齿进入对接，那么安装间隙意味着无法以足够的精度了解空档的位置。实际上，当叉锁定时，齿靠齿，致动器仍然通过压缩辅助弹簧而自由移动，从而使得在致动器的移动中几乎看不到齿靠齿锁定。由于此获悉有待通过致动器模块执行，该致动器模块不具有叉位置测量。本发明提供了一种足够准确地识别齿靠齿的位置的特别可靠且有效的方式，以便能够确保变速器的“机械空档”位置。