CN112673245A - 用于测定传动机构的传动机构间隙的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测定传动机构（24）的传动机构间隙（40）的方法，所述传动机构与具有至少一个电机（12）的车辆的电机（12）耦联，其中至少执行以下方法步骤：a）在行驶干预（80）时检测至少一个电机（12）的转速，并且检测由此产生的转速波动；b）对高频振动（60）进行分析处理，该高频振动通过在减速阶段（56）中通过传动机构（24）到达下止挡（54）和在加速阶段（58）中转动方向反转时通过传动机构（24）到达上止挡（50）而产生；c）从根据b）的高频振动（60）中滤除高频分量，在出现所述高频分量时从转速信号中存储关于所属的转动角度的位置信息（42）；d）分析处理所述上止挡（52）与所述下止挡（54）之间的距离并且由所述上止挡（52）与所述下止挡（54）之间的位置信息（42）的差来测定传动机构间隙（40）。

Description

用于测定传动机构的传动机构间隙的方法

技术领域

本发明涉及一种用于测定传动机构的传动机构间隙的方法，该传动机构与具有至少一个电机的车辆的电机耦联。

背景技术

DE 10 2015 120 263 A1涉及一种用于确定在装置中的磨损的方法，在该装置中马达通过传递机构、例如传动机构使负载运动。为马达配设第一增量位置传感器，并且为负载配设第二增量位置传感器。在确定的负载情况下确定在两个增量传感器之间的测量差，其中，测量差可以是角度差。随后，确定由测量差所描述的振动的振幅并且根据所确定的振幅来计算振幅函数。将该振幅函数与所存储的特征函数进行比较，以便从所存储的特征函数中选择至少一个最接近的特征函数。最接近的特征函数给出关于传递机构的存在的非线性的类型的结论并且因此允许推断磨损的类型，像比如传动机构间隙的出现。

DE 10 2012 011 757 A1公开了一种用于检测车辆的动力传动系的扭转间隙的方法。在从车辆的惯性运行过渡到牵引运行之前，测定马达转速和参考转速之间的转速差，所述参考转速例如通过实际测量的车轮转速与传动机构的传动比的乘积来形成。在此，马达转速可以由马达控制器来检测并且参考转速可以由制动控制器来检测。该转速差在时间上被积分，直至尽管在动力传动系上继续存在正转矩但仍确定出马达转速的回调，或者马达转速与参考转速之间的差基本上又取在从惯性运行过渡到牵引运行的时刻之前的值。

DE 10 2007 030 800 A1以一种用于调节传动机构的机械输出参量的方法为主题。在此，在传动机构的两个不同的、驱动连接的位置上测量传动机构位置并且作为调节参量调节其相互间的偏差。在DE 10 2007 030 800 A1意义上的传动机构位置是传动轴的角位置或其转动角度。连续地监控两个所测量的传动机构位置彼此间的偏差并且为了检测传感器故障或机械故障以及为了监控传动机构间隙而进行分析处理。在此，将偏差与预先给定的允许值进行比较。

未来，具有电动轴驱动装置的车辆正变得越来越多地被用作电池电动车。在此，功率电子装置直接安装在电机处或其上，因为由此还可以节省电缆连接和插头。在此优选地，电机、传动机构和功率电子装置组合成电驱动轴、电动轴模块。通常，传动机构由固定传动比构成，而没有齿轮级、没有离合器并且没有扭转减振器。对于传动机构间隙而言必须在车辆使用寿命期间遵守汽车制造商的准确公差要求。由于高动态的电驱动，传动机构间隙对可行驶性（Fahrbarkeit）产生强烈的影响。

发明内容

根据本发明，提出一种用于测定传动机构的传动机构间隙的方法，该传动机构与具有至少一个电机的车辆的电机耦联，其中至少执行以下方法步骤：

a）在行驶干预的情况下检测至少一个电机的转速，并且检测由此产生的转速波动，

b）对高频振动进行分析处理，所述高频振动在减速阶段通过传动机构到达下止挡并且通过在加速阶段转动方向反转时通过传动机构到达上止挡而产生，

c）从根据方法步骤b的高频振动中滤除高频分量，在出现所述高频分量时从所述转速信号中存储关于所属的转动角度的位置信息，

d）分析处理上止挡与下止挡之间的距离，并由上止挡与下止挡之间的的位置信息的差来测定传动机构间隙。

在根据本发明提出的方法的改进方案中，行驶干预例如是指ABS干预，即，车辆的车轮的间歇性进行的抱死和再释放，或者是指简单的制动干预，或者是指在用于将动能转换为电能以便给牵引电池再充电的回收功能的范围内所进行的制动。

在根据本发明的方法中，根据车辆的车辆使用寿命或以公里为单位的行驶里程来存储所测定的传动机构间隙。借助所存储的传动机构间隙的数据，由于传动机构间隙的增加可以推断出由于传动机构的机械磨损而均匀老化。按照根据本发明提出的方法，在确定的行驶路段上对在多个行驶干预处的传动机构间隙进行求平均，其中，也进行传动机构间隙的平均值的比较。

如果在此确定出在行驶里程或车辆使用寿命内的传动机构间隙的平均值逐渐升高的第一梯度，则可以推断出传动机构的部件的通常老化，例如推断出传动机构的齿轮的相互啮合的齿面的机械磨损。如果探测到传动机构间隙的平均值上升以及诊断阈值被超过的陡峭延伸的第二梯度，则可以推断出传动机构的和/或至少一个电机的故障。第一梯度以及第二梯度基于所测定的传动机构间隙的相应的平均值来确定。在传动机构间隙的至少一个平均值超过诊断阈值时，进行到车辆的故障存储器中的记录，该故障存储器在例行检查的范围内或者在检查期限的范围内被读出。也可以在所测定的传动机构间隙的平均值超过诊断阈值时生成立即的故障报告，以及接着发出如下提示：即，要寻找车间。

响应于所测定的梯度、鉴于通常的老化的传动机构间隙的平均值上升的第一梯度或在即将出现故障的传动机构间隙的平均值上升的情况下的陡峭延伸的第二梯度，可以作为对此的反应来在车辆的加速阶段中预先给定至少一个电机的转矩的减小，以便确保例如直至下一个常规的检查期限或直至最近的车间的、车辆的可行驶性。

在根据本发明的方法中，在可行驶性功能、尤其是在防抖动功能（Anti-Ruckel-Funktion）中考虑传动机构间隙的平均值。可行驶性功能以有利的方式影响行驶舒适性。防抖动功能是这些可行驶性功能之一并且构成力矩控制的一部分。防抖动功能一方面用于改善行驶舒适性并且另一方面用于保护车辆部件，像比如传动机构、差速器和传递元件。在突然的力矩变换的情况下，例如通过防抖动功能确保，在小于100 ms内匹配所需的力矩。由此，能够避免突然的力矩变换对动力传动系的不利影响，这种影响能够导致动力传动系中的振动并且能够导致上述部件的损坏。防抖动功能避免机械振动。所述防抖动功能在高速时由于那里很少的力矩变换而不太强烈地干预并且例如在至少一个电机的最高速度时完全不起作用。

在根据本发明提出的方法中，替代地存在这样的可行方案，即，通过频率分析、尤其是快速傅里叶变换来分析处理根据方法步骤a）的转速信号，并且在高频分量变化时推断出传动机构间隙的变化。

根据本发明提出的方法以有利的方式提供了在车辆使用寿命期间观察能够识别变化的传动机构间隙的可能性。一旦传动机构间隙超过预先给定的阈值，就能够尤其是在故障识别的范围内预防性地使用传动机构间隙的识别。在显著地影响车辆的可行驶性之前，在准备阶段可以识别出即将出现的故障。

只要车辆的可行驶性被给定，则由传动机构间隙的所测定的平均值超过诊断阈值来向驾驶员发出警告指示，或者可以有利地确保至少一个电机在车辆的加速阶段期间施加的允许的转矩降低，从而下调可能被预损坏的传动机构的力矩载荷并且因此保持确保车辆的可行驶性直到能够采取补救措施。所识别的传动机构间隙或其平均值可以在不同的功能中用于改善可行驶性。例如在使用防抖动功能的情况下可以如下地实现可行驶性改善，即控制对在驱动装置上的转矩或动力的限制。因此，例如在传动机构中测得较大间隙时车辆加速度被限制到最大加速度并且由此降低动力，这不会不显著地下调动力传动系的部件的机械载荷。

附图说明

下面借助于附图对本发明进行详细描述。其中示出：

图1示出了电动轴模块的一部分的视图，

图2示出了根据图1的电动轴模块的分解图，其具有示意性地表示的电机，

图3示出了传动机构的透视图，

图4示出了对于行驶干预的分析处理，

图5示出了在转动方向反转时的用于传动机构的上止挡的和用于传动机构的下止挡的图示，

图6示出了关于车辆的公里行驶里程来绘制的、传动机构间隙的平均值走势的图示。

具体实施方式

根据图1的图示，可以得知电动轴模块10的一部分。电动轴模块10包括第一壳体件14以及第二壳体件16。功率电子装置18位于两个壳体件14或16上，在所述功率电子装置上构造有电接头20。

图2示出了根据图1中的图示的电动轴模块10的分解图。由根据图2的视图得知，在第一壳体件14中以及在第二壳体件16中布置有电机12。在两个壳体件14或16的安装状态下，功率电子装置18与构造在其上的电接头20一起容纳在所述两个壳体件上。

从图3中得知电机12，通过该电机的输出装置22来驱动传动机构24。根据图3的图示中，传动机构24是指一个正齿轮级（Stirnradstufe）26。该正齿轮级包括容纳在电机12的输出装置22上的小齿轮28。小齿轮28与中间齿轮30啮合，该中间齿轮又驱动容纳在单独的轴上的正齿轮32。出于产生声音的原因，也就是说为了通过传动机构24实现较小的噪声发射，正齿轮级26的小齿轮28、中间齿轮30和正齿轮32的齿部构造为斜齿部34。

图4示出了对于行驶干预的分析处理。

根据本发明提出的方法的流程如下进行：

在行驶干预80、例如在车辆的ABS系统的干预范围内的制动干预的情况下，至少一个电机12的转速被检测和分析处理。传动机构间隙40的测定如上所述地进行。传动机构间隙40的所测定的值50的持久存储例如根据车辆的车辆使用寿命或公里行驶里程来执行。在重新的行驶干预80、例如ABS干预的情况下，重新测定传动机构间隙40的值50。

对检测到的传动机构间隙40进行求平均，也就是说，在确定的行驶路段上确定多个制动干预处的传动机构间隙40的平均值62，例如对传动机构间隙GS _ M＝传动机构间隙1至传动机构间隙5的平均值进行求平均，或者在确定的行驶路段内，例如至车辆的5000 km行驶里程64内进行求平均。然后，进行在车辆使用寿命内的平均值62的比较。平均的传动机构间隙的考虑在可行驶性功能、像比如防抖动减振中进行。附图标记82表示转速波动的窗口，其在图4中以放大的比例示出并且包括减速阶段56以及加速阶段58。

对于平均的传动机构间隙40超过故障阈值的情况，进行到故障存储器中的记录。该超过的结果（参见根据图6的图示）例如是转矩的减小，该转矩通过至少一个电机12例如在加速阶段58中或在用于将动能转换为电能的回收阶段中被设置。

从图5中得知关于转动角度/位置信息绘制的传动机构间隙走势的图示。

在行驶干预80、例如由驾驶员启动的制动或由ABS控制启动的ABS干预中或在制动时为了能量回收、即为了将动能转换为电能，出现转速波动，所述转速波动包括减速阶段56和加速阶段58。这些转速波动在动力传动系中出现并且因此也在至少一个电机12上以及在传动机构24上出现。在减速阶段56的范围内，在车辆的车轮制动时，传动机构24或动力传动系短时间地被引导到下止挡54处。在转速波动的范围内，在车轮加速时，例如在制动器短时间松开时，通过传动机构24沿相反的转动方向到达上止挡52。该“短时间地止挡”导致高频振动的出现。在这种情况下，术语“止挡”或上止挡52和下止挡54可理解为，相互啮合的齿在正齿轮级26内要么相互在第一接触区域44内要么在第二接触区域48内相互实施齿面接触。在图5中所示的区域46内，正齿轮级26的相互啮合的齿的齿面恰好不“无传动”地接触。如从图4中可见，短暂的“止挡”（即，相互啮合的小齿轮28、中间齿轮30和正齿轮32的齿的短暂地出现的齿面接触）导致快速衰减的高频振动60的出现。通过分析处理在上止挡52 （正的止挡）和下止挡54 （负的止挡）之间的距离，可以确定传动机构间隙40，在图5所示的示例中，该传动机构间隙40的值50为0.2 mm。为此，高频分量被从高频振动60滤除。总是当这些出现时，也就是说在滤波器输出端处的相应的信号超过阈值时，存储所属的位置信息42、也即转动角度。由位置信息42相对于转动角度的差可以测定传动机构间隙40的值50，在该转动角度处达到上止挡52或下止挡54。

替代地也存在这样的可能性，即根据方法步骤a）的转速信号也经受频率分析、例如快速傅里叶变换。通过例如高频分量的变化，可以推断出传动机构间隙40的变化。

由根据图6的图示可以获知关于车辆的行驶里程64绘制的、平均的传动机构间隙。

由根据图6的图示得知，传动机构间隙40的平均值62在车辆使用寿命或车辆的行驶里程64上增加。该增加能够以第一梯度66来映射，其中第一梯度的斜率表明自然磨损并且由此表明通常的老化。在诊断范围70内，第一梯度66保持基本上恒定。在出现故障时，用于平均值62的第二梯度72超过诊断阈值68。与第一梯度66相比，第二梯度72相对于平均值62明显更陡。对于平均值62的第二梯度72超过诊断阈值68作为阈值超出的情况，出现到故障存储器中的故障记录。到故障存储器中的记录例如启动对最大转矩的限制，这通过至少一个电机12在加速阶段58中传递到传动机构24上。代替传动机构间隙40的绝对值，也可以考虑将所提到的第一梯度66和第二梯度72用于进行诊断。在第一梯度66范围内缓慢进行变化时，推断出由于传动机构24的部件的磨损而出现的通常的老化，而在快速变化时，即探测到第二梯度72时，推断出传动机构24的部件的增加的损坏或不久失效。在这种情况下，可以向驾驶员发出相应的提示，该提示减小了由至少一个电机12输出的力矩，以及等等更多。

根据本发明提出的方法可以在ABS系统干预之外的简单的制动干预下应用。如果ABS干预借助于对至少一个电机12的操控来进行，同样在用于将车辆的动能转换成电能以给牵引电池充电的回收模式之内进行的制动的范围内，那么也能够使用根据本发明提出的方法。根据本发明提出的方法也可以转用到多级换挡传动机构上。在此，相应出现的传动机构间隙40取决于传动级来测定。此外，存在将根据本发明提出的方法转用到其它电驱动系统、例如电转向装置或工业驱动装置上的可行方案。

本发明不限于这里描述的实施例和其中强调的方面。相反，在通过权利要求说明的范围内可实现处于本领域技术人员的行动范围内的多种变型方案。

Claims (10)

1.一种用于测定传动机构（24）的传动机构间隙（40）的方法，所述传动机构与具有至少一个电机（12）的车辆的电机（12）耦联并且至少执行以下方法步骤：

a）在行驶干预（80）时检测至少一个电机（12）的转速，并且检测由此产生的转速波动，

b）对高频振动（60）进行分析处理，该高频振动通过在减速阶段（56）中通过传动机构（24）到达下止挡（54）和在加速阶段（58）中转动方向反转时通过传动机构（24）到达上止挡（50）而产生，

c）从根据b）的高频振动（60）中滤除高频分量，在出现所述高频分量时从转速信号中存储关于所属的转动角度的位置信息（42），

d）分析处理所述上止挡（52）与所述下止挡（54）之间的距离并且由所述上止挡（52）与所述下止挡（54）之间的位置信息（42）的差来测定传动机构间隙（40）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述行驶干预（80）通过ABS干预、简单的制动干预或者通过回收进行的制动来给定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据车辆的车辆使用寿命或行驶里程（64）实现持久地存储传动机构间隙（40）。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定的行驶路段上对多个行驶干预（80）处的传动机构间隙（40）进行求平均并且对传动机构间隙（40）的平均值（62）进行比较。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，针对在行驶里程（64）上的传动机构间隙（40）的平均值（62）的上升的第一梯度能够推断出传动机构（24）的和至少一个电机（12）的通常的老化。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，针对传动机构间隙（40）的平均值（62）的上升和诊断阈值（68）的超过的较陡的第二梯度（72）能够推断出在传动机构（24）和/或至少一个电机（12）上的故障。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在传动机构间隙（40）的平均值（62）超过诊断阈值（68）时，进行到故障存储器中的记录。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在车辆的加速阶段（58）中预先给定所述至少一个电机（12）的转矩的减小。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在可行驶性功能、尤其是防抖动减振中考虑传动机构间隙（40）的平均值（62）。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对根据方法步骤a）的转速信号进行频率分析，尤其是快速傅里叶变换，并且在高频分量变化时推断出传动机构间隙（40）的变化。

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