CN111368422A - 一种犬牙式离合器进齿控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种犬牙式离合器进齿控制方法，其特征在于：包括以下步骤：1)确定啮合套与啮合齿的啮合起始位置范围；2)判断啮合套与啮合齿轮是否存在啮合力；3)根据步骤2)的判断结果，对应调节换挡电机向啮合套提供的轴向驱动力；相比于现有技术中默认离合器直接进入啮合而后进行调速的过程，本申请中将齿轮啮合过程以概率的形式表达出来，清楚直观显示啮合套与啮合齿轮在相互啮合的过程中的直接啮合与面摩擦后再啮合的过程；将每个齿轮的齿面和齿槽区分细化，为啮合套与啮合齿轮在啮合过程中是否需要进入面摩擦阶段提供准确的判断标准；为对应换挡电机提供的轴向驱动力的后期优化提供可靠依据和理论参考。

Description

一种犬牙式离合器进齿控制方法

技术领域

本发明属于新能源汽车驾驶控制的技术领域，具体涉及一种犬牙式离合器进齿控制方法。

背景技术

随着新能源汽车行业的快速发展，纯电动控制系统在汽车工业领域具有越来越广泛的应用前景，而目前商用车中电动控制系统在换挡时往往还沿用汽油驱动车辆的换挡模式。

现有技术中采用的离合器在啮合时都无概率性，通常为默认直接进齿后即进行调速过程。当啮合套和换挡对应侧啮合齿轮一起滑动时，犬牙离合器接触面优先进入面摩擦阶段，从而产生面摩擦扭矩，直到啮合套的齿能够进入换挡对应侧啮合齿轮的沟槽内，才进一步的使啮合套轴向移动成为可能。

啮合套和换挡对应侧啮合齿轮的初始相对位置决定啮合时所需的相对位移。现有技术中已经出现采用卡尔曼滤波法以及以事件为基准采样的速度传感器来有效的估计传动系统的元件位置。但是，所研究的传动系统仅在变速箱的输入和输出轴上有速度传感器。由于分别在空挡期间档位分离和分别重组过程中，输入轴位置不能决定副轴位置，同时相应的，输出轴位置不能决定主轴位置。因此传感器信号并不能分别准确估计啮合套和换挡齿轮在啮合时的各自位置。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供了一种犬牙式离合器进齿控制方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种犬牙式离合器进齿控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)确定啮合套与啮合齿轮的啮合起始位置范围，啮合套相对于啮合齿轮的啮合起始位置为：

其中，

ξ₀为啮合套相对于啮合齿轮在圆周方向上的啮合起始位置；

z为犬牙式离合器中啮合套的齿数；

2)判断啮合套与啮合齿轮是否存在啮合力，啮合套与啮合齿轮之间的啮合力为：

其中，

F_啮合为啮合套与啮合齿轮之间的啮合力，其结果为1表示啮合顺利，其结果为0表示存在啮合力；

为啮合套与啮合齿轮之间对应啮合齿的对齿角度；

m为犬牙式离合器中啮合套的每个齿轮中齿面所占的角度；

n为犬牙式离合器中啮合套的每个齿轮中齿槽所占的角度；

且满足m＜n；

3)根据步骤2)的判断结果，对应调节换挡电机向啮合套提供的轴向驱动力。

进一步地，所述步骤1)中，啮合套相对于啮合齿轮的啮合起始位置ξ₀为在单位圆周方向上均匀分布的随机变量。

进一步地，所述步骤2)中，犬牙式离合器中啮合套的每个齿轮中齿面与齿槽所占的角度比m：n＝2：3。

进一步地，所述步骤3)中，当啮合力存在时，换挡电机向啮合套提供的轴向驱动力能够满足啮合力的摩擦需求；当啮合力不存在时，换挡电机向啮合套提供的轴向驱动力能够满足啮合套向啮合齿轮轴向移动的驱动需求。

本发明相对于现有技术所取得的有益效果为：

1)相比于现有技术中默认离合器直接进入啮合而后进行调速的过程，本申请中将齿轮啮合过程以概率的形式表达出来，清楚直观显示啮合套与啮合齿轮在相互啮合的过程中的直接啮合与面摩擦后再啮合的过程。

2)将每个齿轮的齿面和齿槽区分细化，为啮合套与啮合齿轮在啮合过程中是否需要进入面摩擦阶段提供准确的判断标准。

3)为对应换挡电机提供的轴向驱动力的后期优化提供可靠依据和理论参考。

附图说明

图1为本发明一种犬牙式离合器进齿控制方法中啮合套和啮合齿轮初始位置的结构示意图。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

如图1所示，其中包括啮合套a，啮合齿轮b，

一种犬牙式离合器进齿控制方法，包括以下步骤：

1)确定啮合套与啮合齿轮的啮合起始位置范围，啮合套相对于啮合齿轮的啮合起始位置为

其中，

ξ₀为啮合套相对于啮合齿轮在圆周方向上的啮合起始位置；

z为犬牙式离合器中啮合套的齿数；

这样使得ξ₀在

上均匀分布，啮合齿轮和啮合套沿圆周的位置是随机的，有可能不需要齿面摩擦阶段，就直接啮合，也有可能需要齿和套转动一定角度才可以啮合；因此引入随机变量ξ₀表征齿面摩擦阶段开始时啮合齿轮花键齿端面与啮合套端面沿圆周的相对位置，单位为rad；

2)判断啮合套与啮合齿轮是否存在啮合力，啮合套与啮合齿轮之间的啮合力为：

其中，

F_啮合为啮合套与啮合齿轮之间的啮合力，其结果为1表示啮合顺利，其结果为0表示存在啮合力；

为啮合套与啮合齿轮之间对应啮合齿的对齿角度；

m为犬牙式离合器中啮合套的每个齿轮中齿面所占的角度；

n为犬牙式离合器中啮合套的每个齿轮中齿槽所占的角度；

且满足m＜n；

例如，假设犬牙式离合器中啮合套的齿数为30，按照转动一周为360°来算，将齿轮细化为齿面和齿槽，即一个齿轮(包括一个齿面和齿槽)所代表的角度为12°，即公式(1)中啮合套相对于啮合齿轮在圆周方向上的啮合起始位置ξ₀的范围是0-12°；将公式(2)中m取2，n取3，即将齿面和齿槽以2比3的比例进行分配，得到所占角度为一个齿面4.8°，一个齿槽7.2°。若对齿时能顺利啮合，则啮合套与啮合齿轮之间对应啮合齿的对齿角度在4.8—7.2°之间，若对齿角度小于4.8°或大于7.2°，则代表啮合套与啮合齿轮处于相对滑擦过程中。用F_啮合表示啮合状态下的啮合力，则公式(2)表达为：

3)根据步骤2)的判断结果，对应调节换挡电机向啮合套提供的轴向驱动力。

具体地，所述步骤1)中，啮合套相对于啮合齿轮的啮合起始位置ξ₀为在单位圆周方向上均匀分布的随机变量；啮合齿轮和啮合套沿圆周的位置是随机的，有可能不需要齿面摩擦阶段，就直接啮合，也有可能需要齿和套转动一定角度才可以啮合，因此将啮合套相对于啮合齿轮的啮合起始位置设置为在单位圆周方向上均匀分布的随机变量更符合实际啮合状况，进一步提高模拟真实性，提高数据依据的准确性和可靠性。

具体地，所述步骤2)中，犬牙式离合器中啮合套的每个齿轮中齿面与齿槽所占的角度比为m：n＝2：3，作为优选，该角度比也可以根据实际啮合状况选取为其他数值。

具体地，所述步骤3)中，当啮合力存在时，换挡电机向啮合套提供的轴向驱动力能够满足啮合力的摩擦需求，以保证平稳度过该摩擦阶段后顺利进入啮合；当啮合力不存在时，换挡电机向啮合套提供的轴向驱动力能够满足啮合套向啮合齿轮轴向移动的驱动需求，以保证不经过摩擦阶段直接就能够进入啮合。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种犬牙式离合器进齿控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)确定啮合套与啮合齿轮的啮合起始位置范围，啮合套相对于啮合齿轮的啮合起始位置为：

其中，

ξ₀为啮合套相对于啮合齿轮在圆周方向上的啮合起始位置；

z为犬牙式离合器中啮合套的齿数；

2)判断啮合套与啮合齿轮是否存在啮合力，啮合套与啮合齿轮之间的啮合力为：

其中，

F_啮合为啮合套与啮合齿轮之间的啮合力，其结果为1表示啮合顺利，其结果为0表示存在啮合力；

为啮合套与啮合齿轮之间对应啮合齿的对齿角度；

m为犬牙式离合器中啮合套的每个齿轮中齿面所占的角度；

n为犬牙式离合器中啮合套的每个齿轮中齿槽所占的角度；

且满足m＜n；

3)根据步骤2)的判断结果，对应调节换挡电机向啮合套提供的轴向驱动力。

2.根据权利要求1所述的一种犬牙式离合器进齿控制方法，其特征在于：所述步骤1)中，啮合套相对于啮合齿轮的啮合起始位置ξ₀为在单位圆周方向上均匀分布的随机变量。

3.根据权利要求1所述的一种犬牙式离合器进齿控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，犬牙式离合器中啮合套的每个齿轮中齿面与齿槽所占的角度比m：n＝2：3。

4.根据权利要求1所述的一种犬牙式离合器进齿控制方法，其特征在于：所述步骤3)中，当啮合力存在时，换挡电机向啮合套提供的轴向驱动力能够满足啮合力的摩擦需求；当啮合力不存在时，换挡电机向啮合套提供的轴向驱动力能够满足啮合套向啮合齿轮轴向移动的驱动需求。

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