CN101387576B - 车用分离轴承测试台及测试方法 - Google Patents

Abstract

车用分离轴承测试台及测试方法，其特征是设置安装有待测分离轴承的离合器于车用变速箱中，车用变速箱通过变速箱夹具固定设置在测试平台上；分别设置驱动单元和加载单元；设置离合器执行机构，以其油压可控的输出油路为分离轴承提供分离液压动力。本发明可以满足分离轴承疲劳寿命测试的要求，并且安装简易、布置方便、控制可靠，可以较为真实地反映分离轴承在整车行驶中使用寿命。

Description

车用分离轴承测试台及测试方法

技术领域

本发明涉及试验室车用分离轴承测试装置及测试方法，更具体地说是试验用机械式变速箱分离轴承测试台及测试方法。

背景技术

在变换挡位和对汽车进行制动之前，需要中断动力传递，为此，在发动机与变速器之间设置离合器，离合器的工作状态是其主动和从动部分在驾驶员操纵下彻底分离，或柔和结合。分离轴承位于变速箱中离合器与输入轴之间，由于离合器压板、分离杠杆与发动机曲轴同步运转，当需要执行离合器分离动作时，通过分离轴承使分离杠杆一边旋转一边沿离合器输出轴轴向移动，从而保证离合器接合平顺、分离柔和、减少磨损，延长离合器及整个传动系的使用寿命。

目前对分离轴承疲劳寿命进行考量大致分为整车试验和台架试验两种测试方式。其中整车试验是将分离轴承安装在整车变速箱内，由驾驶员在特定试验厂进行驱车试验，以此检测分离轴承寿命，采用这种方法完全模拟汽车实际行驶时的过程，但是安装复杂、成本高、能量消耗大且安全系数不高；实验室简单台架模式是在变频调速器及电机的驱动下，带动离合器旋转，被试分离轴承由另一组变频调速器及电机的驱动，并经减速器和凸轮机构作往复运动，采用这种方式具有安装简易、成本低、能量消耗小，但是无法模拟分离轴承在整车行驶中工况，无法考察温升高低或安装位置好坏对分离轴承影响。因此不能反映真实情况下分离轴承寿命。

在分离轴承疲劳寿命试验测试过程中要求离合器动作快慢可控，同时能够长时间准确可靠地进行离合器的开合动作。疲劳寿命试验需要数以万计次的变速器离合器的离合及分离轴承动作，显然，这一试验要求难以手动实现，手动控制也难以保证试验精度。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种车用分离轴承测试台及测试方法，以满足分离轴承疲劳寿命测试的要求，并且安装简易、布置方便、控制可靠，可以较为真实地反映分离轴承在整车行驶中使用寿命。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明车用分离轴承测试台的结构特点是：

设置安装有待测分离轴承的离合器于车用变速箱中，所述车用变速箱通过变速箱夹具固定设置在测试平台上；分别设置驱动单元和加载单元，所述驱动单元是以驱动电机为动力源，驱动电机的输出轴与变速箱输入轴联接；所述加载单元是以左加载电机提供左侧加载力矩，左加载电机通过变速箱左传动轴与变速箱左输出轴联接；以右加载电机为提供右侧加载力矩，右加载电机通过变速箱右传动轴和变速箱右输出轴联接；在所述驱动电机、左加载电机和右加载电机的输出轴上分别串联设置驱动单元扭矩传感器、左加载扭矩传感器和右加载扭矩传感器；设置离合器执行机构，以离合器执行机构中油压可控的输出油路为分离轴承提供分离液压动力。

本发明车用分离轴承测试台的结构特点也在于：

在所述测试台上设置分动器加载单元，所述分动器加载单元是以分动器加载电机通过分动器传动轴与分动器联接，在所述分动器加载电机的输出轴上串联设置分动器扭矩传感器。

所述离合器执行机构的结构设置是由立柱和机构平台构成“L“型台架，离合器操作机构通过离合器安装板固定设置在立柱上朝向机构平台所在的一侧，离合杆呈悬置，离合杆杆端的离合器踏板悬置于机构平台的上方；在所述机构平台上，固定设置气压可控的无杆气缸，固联在无杆气缸上的作动板抵压在离合器踏板的踏压面上。

本发明车用分离轴承测试方法的特点是按如下步骤进行：

a、离合器处于分离状态，驱动电机模拟换档松开油门工况时发动机转速进行旋转，左加载电机和右加载电机驱动的变速箱左输出轴和变速箱右输出轴按变速箱一挡速比折算后的转速旋转；

b、将所述步骤a的工作状态保持一段时间t₁，所述时间t₁为模拟人工踩下离合器踏板后人工换挡所用时间；

c、工作时间t₁到达时，通过离合器执行机构操纵离合器踏板动作，使得离合器转而为结合状态，由所述离合器执行机构控制的离合器由分离转为结合状态的过程所用时间为一段时间t₂，所述时间t₂为模拟人工松开踏板所用时间，时间t₂到达之后，同时调整左加载电机和右加载电机的加载转矩，使得通过驱动单元扭矩传感器测得的变送箱输入轴扭矩T_D为加载设定值，即为加载工作状态；

d、保持所述加载工作状态一段时间t₃，所述时间t₃内分离轴承工作状态即为模拟离合器结合后的汽车正常行驶工况；

e、工作时间t₃到达时，通过离合器执行机构控制离合器踏板动作，使得离合器分离，由离合器执行机构控制的离合器由结合转为分离状态的过程所用时间为一段时间t₄，时间t₄为模拟人工踩下踏板所用时间，时间t₄到达之后，离合器分离，加载结束，完成一次测试。

步骤a中驱动电机的输入轴转速n_D为2500-3000转/分，变速箱左输出轴和变速箱右输出轴转速按一挡速比折算，所述时间t₁为0.3～1.3S；所述时间t₂为0.5～1.5S；所述时间t₃为2～3S；所述时间t₄为1～2S。

本发明配套设置基于PLC控制的分离轴承测试流程，在各电机前端加装扭矩传感器，通过扭矩传感器读入数值并针对不同变速箱进行相应加载扭矩的大小调整，通过离合器执行机构控制输出油路中管路油压的变化为分离轴承动作提供动力，并可通过PLC控制离合器执行机构气压大小，从而对离合器踏板往复运动的时间快慢次数进行控制设定，模拟整车运行时工况，从而更加真实地反映被测分离轴承性能和寿命。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明针对汽车分离轴承测试，在保留现有分离轴承台架测试系统的安装简易、成本低、能量消耗少等优点基础上，极为有效地模拟了整车运行工况，更加真实地反映了被测分离轴承性能和寿命。

2、本发明适当配置即可适应两驱或四驱变速箱用分离轴承试验，适用性能强。

3、本发明通过配套布置多种传感器，可以方便地检测当前电机转速、电机扭矩、变速箱加载扭矩、踏板作用力及管路油压等参数，可以反映分离轴承温升和安装位置对其性能和使用寿命的影响，为试验提供可靠数据支持。

4、本发明通过离合器执行机构控制输出油路中油压变化带动分离轴承的动作，从而实现离合器的适时分离和结合。同时可通过控制系统准确控制离合器开合时间，开合次数，实现分离轴承的可控测试试验。

5、本发明采用电加载模式，驱动电机工作在电动状态，各加载电机工作在发电状态，从而做到能量的回收利用，节能效果好。

6、本发明运行稳定，使用寿命长，无油源污染。

附图说明

图1为本发明分离轴承试验台平面示意图。

图2为驱动单元示意图。

图3为左加载单元示意图。

图4为离合器执行机构结构示意图。

图5为变速箱结构示意图。

图6为离合器结构示意图。

图中标号：1驱动电机、2驱动单元扭矩传感器、3离合器、4变速箱、5、左加载扭矩传感器、6、左加载电机、7右加载电机、8右加载扭矩传感器、9变速箱右传动轴、10变速箱左传动轴、11分动器传动轴、12分动器加载扭矩传感器、13分动器加载电机、14离合器执行机构、15输出油路、16变速箱夹具、17驱动单元前轴承座、18驱动单元后轴承座、19减速箱、20左加载单元轴承座、21立柱、22离合器操作机构、23离合杆、24踏板、25作动板、26气缸滑台、27无杆气缸、28变速箱输入轴、29变速箱左输出轴、30变速箱右输出轴、31摩擦盘、32飞轮、33压板、34分离轴承、35机构平台、36回位弹簧。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1、图5和图6，安装待测分离轴承34的离合器3于车用变速箱4中，车用变速箱4通过变速箱夹具16固定设置在测试平台上；分别设置驱动单元和加载单元，驱动单元是以驱动电机1为动力源，驱动电机1的输出轴与变速箱输入轴28相连；加载单元是以左加载电机6提供左侧加载力矩，左加载电机6的输出轴通过变速箱左传动轴10与变速箱左输出轴29相连；以右加载电机7提供右侧加载力矩，右加载电机7的输出轴通过变速箱右传动轴9与变速箱右输出轴30联接，左加载加电机和右加载电机之间位置可调；设置离合器执行机构14，以其油压可控的输出油路15为分离轴承34提供分离液压。

具体实施中，如需进行四驱变速箱分离轴承试验，需在待测变速箱上设置分动器，同时在测试台上设置分动器加载单元，分动器加载单元是以分动器加载电机13通过分动器传动轴11与分动器联接，分动器加载单元是以分动器加载电机13通过分动器输出轴11与分动器联接完成四驱变速箱分离轴承疲劳寿命试验。

图1、图2和图3所示，在驱动电机1、左加载电机6和右加载电机7的输出轴上分别串联设置有驱动单元扭矩传感器2、左加载扭矩传感器5和右加载扭矩传感器8，在分动器加载电机13的输出轴上串联设置分动器加载扭矩传感器12。通过扭矩传感器读入数值并针对不同变速箱进行相应加载扭矩大小调整，从而模拟整车运行时工况。

参见图1、图4，离合器执行机构14结构是由立柱21和机构平台35构成“L”型台架，离合器操作机构22通过离合器安装板固定设置在立柱21上朝向机构平台35所在的一侧，离合杆23呈悬置，离合杆杆端的离合器踏板24悬置于机构平台35的上方；在所述机构平台上，固定设置气压可控的无杆气缸27，通过气缸滑台26固联在无杆气缸27上的作动板25抵压在离合器踏板的踏压面上。控制无杆气缸27以往复运动从而带动离合器踏板的往复踏动，同时通过PLC控制气压大小，从而对离合器踏板往复运动的时间快慢次数进行控制设定。

参见图2，驱动单元由驱动电机1、驱动单元前轴承座17、驱动单元扭矩传感器2、驱动单元后轴承座18构成，他们共同固定在一块铸铁平板上，铸铁平板位置可调，其中驱动电机1提供动力源；

参见图3，加载单元提供阻力，模拟车轮运动，以左边加载单元为例，其由左加载电机6、减速箱19、左加载扭矩传感器8、左加载单元轴承座20构成，他们共同固定在一块铸铁平板上，铸铁平板位置可调，其中左加载电机6提供阻力源；

本发明是以驱动电机模拟发动机提供动力输入，左加载电机、右加载电机模拟车轮受到的阻力矩，被测车用分离轴承安装于变速箱中离合器与输入轴之间，从而模拟了分离轴承在整车运行时的工况。

试验中，如图4、图6所示，待测分离轴承34安装在按常规由摩擦盘31、飞轮32、压板33和回位弹簧36构成的离合器3的前端，分离轴承座套在变速器第一轴轴承盖的管状延伸部分上，通过回位弹簧36使分离轴承的凸肩始终抵住分离叉，离合器执行机构通过连接其中离合器踏板24悬置于机构平台35的上方，在机构平台上，通过固联在无杆气缸上的作动板25抵压在离合器踏板作往返运动，模拟人脚踩松踏板动作，从而通过控制液压管路15中管路油压变化带动分离轴承动作。

本发明中试验台架通过PLC控制，可以对试验过程中电机转速、电机加载扭矩、踏板动作频率进行人工设定，可满足横置或四驱手动变速箱用φ160～φ450离合器分离轴承试验使用。

对于某横置手动变速箱、最高转速5000转/分、额定加载扭矩175牛·米按如下步骤进行测试：

1、离合器处于分离状态，驱动电机1模拟变速箱换档同时松开发动机油门工况时发动机转速进行旋转，左加载电机6和右加载电机7驱动的变速箱左输出轴29和变速箱右输出轴30按一挡速比折算后转速旋转；其中，驱动电机1的输出轴转速n_D为3000转/分，变速箱左输出轴29和变速箱右输出轴30按变速箱一挡速比折算工作转速n_L为536转/分；

2、将步骤1的工作状态保持一段时间t₁，时间t₁为模拟人工踩下离合器踏板后人工换挡所用时间，通常为0.3～1.3S，这里设置为0.5S。

3、工作时间t₁到达时，通过离合器执行机构14操纵踏板24动作，使得离合器转而为结合状态，由离合器执行机构控制的离合器由分离转为结合状态的过程所用时间为一段时间t₂，时间t₂为模拟人工松开踏板所用时间，当t₂时间到达之后，同时调整左加载电机和右加载电机的加载转矩，使得通过驱动单元扭矩传感器测得的变送箱输入轴扭矩T_D为175牛·米，即为额定加载工作状态；通常时间t₂设置为0.5～1.5S。

4、保持加载工作状态一段时间t₃，t₃时间内分离轴承34工作状态即为模拟离合器结合后的汽车正常行驶工况；通常时间t₃设置为2～3秒。

5、工作时间t₃到达时，通过离合器执行机构14控制踏板24动作，使得离合器分离，由离合器执行机构控制的离合器由结合转为分离状态的过程所用时间为一段时间t₄，时间t₄为模拟人工踩下踏板所用时间，通常时间t₄设置为1～2S；在时间t₄到达之后，离合器分离，加载结束，完成一次测试，此时变速箱输入轴扭矩值：T_D＝0牛·米。

上述过程为模拟整车离合器动作进行分离轴承疲劳寿命试验一次测试的完整工作流程，以上所有保持时间、加载时间、加载转速、加载扭矩和循环次数均可通过PLC自由进行设定，同时对分离轴承各种失效形式如分离轴承分离不彻底、分离失效、异响等进行监控，出现故障后自动停机记录时间并保存。

Claims (5)

1.车用分离轴承测试台，其特征是设置安装有待测分离轴承(34)的离合器(3)于车用变速箱(4)中，所述车用变速箱(4)通过变速箱夹具(16)固定设置在测试台上；分别设置驱动单元和加载单元，所述驱动单元是以驱动电机(1)为动力源，驱动电机(1)的输出轴与变速箱输入轴(28)联接；所述加载单元是以左加载电机(6)提供左侧加载力矩，左加载电机(6)通过变速箱左传动轴(10)与变速箱左输出轴(29)联接；以右加载电机(7)提供右侧加载力矩，右加载电机(7)通过变速箱右传动轴(9)和变速箱右输出轴(30)联接；在所述驱动电机(1)、左加载电机(6)和右加载电机(7)的输出轴上分别串联设置驱动单元扭矩传感器(2)、左加载扭矩传感器(5)和右加载扭矩传感器(8)；设置离合器执行机构(14)，以所述离合器执行机构(14)中油压可控的输出油路(15)为分离轴承(34)提供分离液压动力。

2.根据权利要求1所述的车用分离轴承测试台，其特征是在所述测试台上设置分动器加载单元，所述分动器加载单元是以分动器加载电机(13)通过分动器传动轴(11)与分动器联接，在所述分动器加载电机(13)的输出轴上串联设置分动器加载扭矩传感器(12)。

3.根据权利要求1所述的车用分离轴承测试台，其特征是所述离合器执行机构(14)的结构设置是由立柱(21)和机构平台(35)构成“L“型台架，离合器操作机构(22)通过离合器安装板固定设置在立柱(21)上朝向机构平台(35)所在的一侧，离合杆(23)呈悬置，离合杆杆端的离合器踏板(24)悬置于机构平台(35)的上方；在所述机构平台上，固定设置气压可控的无杆气缸(27)，通过气缸滑台(26)固联在无杆气缸(27)上的作动板(25)抵压在离合器踏板(24)的踏压面上。

4.一种车用分离轴承的测试方法，其特征是按如下步骤进行：

a、离合器处于分离状态，驱动电机(1)模拟换档松开油门工况时发动机转速进行旋转，左加载电机(6)和右加载电机(7)驱动的变速箱左输出轴(29)和变速箱右输出轴(30)按变速箱一挡速比折算后的转速旋转；

b、将所述步骤a的工作状态保持一段时间t₁，所述时间t₁为模拟人工踩下离合器踏板后人工换挡所用时间；

c、工作时间t₁到达时，通过离合器执行机构操纵离合器踏板动作，使得离合器转而为结合状态，由所述离合器执行机构控制的离合器由分离转为结合状态的过程所用时间为一段时间t₂，所述时间t₂为模拟人工松开踏板所用时间，时间t₂到达之后，同时调整左加载电机和右加载电机的加载转矩，使得通过驱动单元扭矩传感器测得的变送箱输入轴扭矩T_D为加载设定值，即为加载工作状态；

d、保持所述加载工作状态一段时间t₃，所述时间t₃内分离轴承工作状态即为模拟离合器结合后的汽车正常行驶工况；

e、工作时间t₃到达时，通过离合器执行机构(14)控制离合器踏板(24)动作，使得离合器分离，由所述离合器执行机构控制的离合器由结合转为分离状态的过程所用时间为一段时间t₄，所述时间t₄为模拟人工踩下踏板所用时间，时间t₄到达之后，离合器分离，加载结束，完成一次测试。

5.根据权利要求4所述的车用分离轴承的测试方法，其特征是所述步骤a中驱动电机(1)的输入轴转速n_D为2500-3000转/分，所述变速箱左输出轴(29)和变速箱右输出轴(30)转速按一挡速比折算，所述时间t₁为0.3～1.3S；所述时间t₂为0.5～1.5S；所述时间t₃为2～3S；所述时间t₄为1～2S。

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