CN103883651B - 一种干式离合器关键状态的实时精确监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种干式离合器关键状态的实时精确监测装置，包括离合器状态监测模块、温度监测模块和自动离合操纵模块；所述离合器状态监测模块通过在分离轴承后放置压力传感器和位移传感器，可以实时精确记录离合器的滑磨状态；所述温度监测模块的热电偶均布在压盘和离合器盖的空间中，热电偶导线从离合器盖的散热槽中穿出，紧贴飞轮从离合器输入轴的空心导线槽中穿出与集流环的内环相连，集流环的外环与数据采集器相连，该装置可以实时记录干式离合器内部温度信息；所述自动离合操纵模块通过直流伺服电机驱动滚珠丝杆螺母机构，与螺母固结的滑轮推动拨叉实现离合动作。本发明结构简单，控制方便，成本低，能实时、有效记录干式离合器的关键状态。

Description

一种干式离合器关键状态的实时精确监测装置

技术领域

本发明涉及汽车传动部件的检测技术领域，更具体的说，是一种干式离合器工作状态的实时监测装置。

背景技术

作为发动机与汽车传动系之间切断和传递动力的部件，离合器的工作状态影响了车辆传动时的平稳性，在汽车紧急制动时提供对变速器等传动系统的过载保护等。近年来，具有节能、高效特点的双离合器技术已成为研究热点，但是由于离合器内部结构十分紧凑且使用频率很高，在复杂的城市道路工况，会因为内部的热、力学等问题引起失效，尤其是干式离合器问题尤其严重。但是离合器的工作状态是高速旋转运动，要精确测量内部温度变化及传动摩擦特性非常困难。为了能够准确预测离合器的摩擦传动状态，需要深入地了解离合器在连续工作下的状态，发明一种可以实时准确监测离合器内部温度、离合器状态（如摩擦传递力矩变化、离合器接合程度）的监测装置至关重要。

为了通过离合器操纵机构优化控制摩擦传动转矩，需要精确掌握干式离合器的状态。

专利CN 101539179A福特汽车公司公开了一种确定离合器接合状态的方法和装置，该装置虽然可以通过传感器检测工作缸活塞位置来确定离合器状态，但是它主要是针对液压式操纵机构。

专利CN 102372003A博世公司公开了一种用于识别离合器状态的方法，该方法通过监测发动机和驱动轮的状态来识别离合器的状态。但是该方法属于一种间接方式，无法同时考察某一个工作情况下离合器摩擦片温度等重要参数。

专利CN 1776246A公开了一种离合器状态显示装置，该装置用指示灯显示离合器的运动状态。但是该装置无法精确量化地记录和监测离合器的状态，存在局限性。

专利CN 1696528A通用汽车公司公开了一种确定液压式离合器状态判断和监测的方法，该方法通过监测离合器的滑动量来推断其状态，但是它主要是针对液压式操纵机构。

专利CN 102745132A公开了一种汽车离合器半联动状态声光报警装置及运行模式，该装置用声光报警技术显示离合器的半联动运动状态。但是该装置无法精确量化地记录和监测离合器的状态，存在局限性。

摩擦式离合器在接合时，摩擦片与压盘和飞轮之间的滑磨将促使摩擦片表面的温度升高，因为时间很短，摩擦片表面的温度在极短时间内升高。而摩擦副的摩擦特性很大程度取决于温度变化，所以准确地掌握干式离合器内部温度特性有重要意义。

专利CN1027775888A通用汽车公司公开了一种用于确定干式离合器界面温度的方法，该方法通过离合器转速差导致的温差来直接确定摩擦界面温度。该方法虽然原理简单、成本低，但是由于没有直接测量、同时没有充分考虑散热、环境温度等因素导致误差可能较大。

专利CN102865929 A公开了一种干式离合器摩擦片表面温度的测量装置，利用红外温度传感器可以实时采集到摩擦片表面温度，但是该方案需要为每一个红外线探头在飞轮盘表面相应位置设置通孔，每一个通孔都会改变摩擦接触特征、影响飞轮盘的转动惯量，也会产生一定的应力集中，无法完全体现离合器摩擦特性。

专利CN1394260A日本自动车株式会社公开了一种估计离合器温度的方法，该方法主要通过检测转速差和计算扭矩的能量法来估计温度，但是由于没有直接测量、同时没有充分考虑散热、环境温度等因素导致误差可能较大。

因为离合器的状态监控，是为了更有效地控制以实现离合器的最优性能，所以要求离合器具有自动操纵控制功能。

专利CN103322080A公开了一种用于离合器的操纵装置，该装置通过使杠杆执行器围绕翻转轴翻转的操纵原理实现离合。该装置简单、实用。

专利CN103085660A公开了一种混合动力汽车用离合器操纵控制系统，该装置通过气动执行元件、车载气源和常闭电磁换向阀实现离合。该装置工作可靠，但是动力源和控制不易。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够在实验台架上实现干式离合器关键状态的实时精确监测装置，可较精确可靠地估计离合器内实时工作状态下的离合器内部温度，本发明通过以下技术方案予以解决：

一种干式离合器关键状态的实时精确监测装置，包括离合器状态监测模块、温度监测模块、自动离合操纵模块三个部分，所述的离合器状态监测模块包括压力传感器、分离套筒、位移传感器、可调式位移传感器夹具；所述的温度监测模块包括热电偶、集流环和数据采集器；所述的自动离合器操纵模块包括框架、直流伺服电机、滚球、丝杆螺母机构、滑轮、导轨、高强度支撑螺栓、拨叉。

所述离合器状态监测模块的压力传感器在分离轴承后，是环状的，空套在离合器输出轴上，不随着离合器输出轴一起转动。所述的分离套筒在压力传感器后，具有两耳，拨叉的两爪定位在两耳中，推动在同一轴线上的分离轴承、环状压力传感器和分离套筒，实现离合器的接合和分离。基于膜片弹簧的特性，可以实时估计离合器摩擦副的压力和接合程度。

所述位移传感器通过螺纹固定在位移传感器夹具上。基于杠杆原理，通过测量分离套筒处的位移可以实时估计离合器摩擦片的接合、分离程度。

所述可调式位移传感器夹具可以通过两个长螺栓和螺纹实现粗调和细调。

所述温度监测模块包括热电偶和集流环，热电偶记录干式离合器内部温度信息并随着离合器高速转动，热电偶的导线接入集流环。

所述温度监测模块的热电偶均布在压盘和离合器盖的空间中，热电偶导线从离合器盖的散热槽中穿出，紧贴着飞轮从离合器输入轴的空心导线槽中穿出。

所述集流环套在离合器输入轴上，集流环的内环固定在离合器输入轴上并与其一起转动，集流环的外环固定在底座上。集流环的内环连接热电偶的导线，空套在离合器输入轴上随着离合器输入轴转动，集流环的外环连接数据采集器，与底座固结，实时记录热电偶的温度监测结果。

所述自动操纵模块的直流伺服电机嵌套在框架上部，电机驱动滚珠丝杆螺母上下移动。所述滚珠丝杆螺母机构的上端通过弹性联轴器与直流伺服电机连接，下端通过轴承固定在台架的底座上。

所述滑轮、导轨焊接在框架上，与滑轮接触。

所述滑轮与丝杆螺母固连，滑轮外圆面的一面与导轨接触，可以在导轨上滚动。

所述拨叉，其三角端面与滑轮外圆面的另一面接触，滑轮上下移动时，通过挤压使拨叉在平面内摆动；拨叉下端的双爪定位在离合器分离套筒的两耳中，控制离合器接合分离；拨叉中部的空心半球面支撑在与框架固连的高强度支撑螺栓上。滑轮沿着导轨和拨叉的三角面上下移动，推动拨叉摆动，拨叉推动在压力传感器后面的分离套筒，实现离合器接合分离。

本发明采用直流伺服电机直接驱动的离合器操纵机构，与液压、气压等执行机构相比，可使系统的结构大大简化，同时可提高离合器接合速度的控制精度。本装置的离合器执行机构中采用丝杠螺母机构，使得传动效率提高。本发明还利用分离轴承不与膜片弹簧接触面不转的结构特点，通过在分离轴承后设置压力和位移传感器，再结合膜片弹簧的特性，可以较精确、可靠地估计离合器摩擦面的实时状态。本发明通过一种在离合器内部埋设热电偶和可记录转动信号的滑环式集流环，可以准确、可靠地测量连续工作状态下的离合器内部温度，同时没有破坏零件，最大程度上保留了摩擦件的物理特性，保证了实验与实际情况的一致性。

附图说明

图1为本发明的实验监测装置的正视图；

图2为图1的左视图；

图 3 为图1的局部放大图。

附图中标号说明

1——框架；2——直流伺服电机； 3——滚珠丝杆螺母机构；

4——滑轮；5——导轨；6——拨叉；7——离合器输出轴；

8——集流环；9——热电偶；10——飞轮；

11——离合器盖；12——压力传感器；13——位移传感器；

14——可调式位移传感器夹具；15——数据采集器（图中未画出）；

16——分离套筒；17——分离轴承；18——压盘；

19——底座；20——离合器输入轴；21——高强度支撑螺栓。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的实施例作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种可以动态测量和估计干式离合器内部状态的实验装置，该加载装置包括离合器状态监测模块、温度监测模块和自动离合操纵模块；其中，

所述离合器状态监测模块包括位移传感器13和可调式位移传感器夹具14，使用可调式位移传感器夹具14允许位移传感器位置的粗调和细调。所述的位移传感器13在分离套筒16之后，可以测量膜片弹簧小端位移行程的实时变化。所述离合器状态监测模块还包括压力传感器12和分离套筒16，安装在分离轴承17后面的压力传感器12可以精确测量膜片弹簧小端压力的实时变化。所述的分离套筒16用来定位拨叉6。

所述的分离轴承17、压力传感器12、分离套筒16都空套在离合器输出轴7上，利用轴瓦保证各部件的中心都在同一轴线，并可沿着离合器输出轴7较光滑地移动。

所述温度监测模块包括热电偶9和集流环8。所述的热电偶9的具体位置在压盘18与离合器盖之间，均布的三个热电偶胶结在压盘18上，离合器盖11与飞轮10连接。所述飞轮10通过内花键与离合器输入轴20连接。所述离合器输入轴20利用轴承座支撑，并且轴承座固定在底座19上。所述集流环8套在离合器输入轴20上，集流环8的内环固定在离合器输入轴20上并与其一起转动，集流环8的外环固定在底座19上，集流环8的外环与数据采集器15连接。

所述集流环8、离合器输出轴7、飞轮10的轴线在同一线上。

所述热电偶9的导线从离合器盖的散热槽中穿出，紧贴着飞轮10并随其一起转动，穿过离合器输入轴20的空心导线槽与集流环8的内环连接。

所述自动离合操纵模块包括框架1和直流伺服电机2，直流伺服电机2安装在框架1的定位中心孔上，与滚珠丝杆螺母机构3连接。所述滚珠丝杆螺母机构3的螺母焊接一个滑轮4，滑轮4沿着导轨5移动。所述滚珠丝杆螺母机构3的另一端通过轴承20固结在底座19上。所述导轨5焊接在框架1上。所述的滑轮4另一侧与拨叉6的三角面的一面接触，当滑轮4上下移动时拨叉6左右摆动。所述拨叉6的两爪定位在分离套筒16的两耳中，拨叉6的左右摆动可以带动分离套筒16前进后退，使得离合器分离接合。所述拨叉6的摆动中心是高强度支撑螺栓21，高强度支撑螺栓21焊接在框架1上。

但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利。

Claims (3)

1.一种干式离合器关键状态的实时精确监测装置，其特征在于：该监测装置包括离合器状态监测模块、温度监测模块和自动离合操纵模块；其中，

所述离合器状态监测模块包括压力传感器、分离套筒、位移传感器、可调式位移传感器夹具；

所述压力传感器在分离轴承后，是环状的，空套在离合器输出轴上；

所述的分离套筒在压力传感器后，具有两耳，拨叉的两爪定位在两耳中；

所述位移传感器通过螺纹固定在可调式位移传感器夹具上；所述可调式位移传感器夹具带有粗调用的长螺栓和细调用的螺纹；

所述温度监测模块包括热电偶、集流环和数据采集器；

所述自动离合操纵模块包括框架、直流伺服电机、滚珠丝杆螺母机构、滑轮、导轨、高强度支撑螺栓、拨叉。

2.根据权利要求1所述的干式离合器关键状态的实时精确监测装置，其特征在于：所述温度监测模块的热电偶均布在压盘和离合器盖的空间中，热电偶导线从离合器盖的散热槽中穿出，紧贴着飞轮从离合器输入轴的空心导线槽中穿出；

所述集流环套在离合器输入轴上，集流环的内环固定在离合器输入轴上并与其一起转动，集流环的外环固定在底座上；

集流环的内环连接热电偶的导线，空套在离合器输入轴上随着离合器输入轴转动，集流环的外环连接数据采集器，与底座固结。

3.根据权利要求1所述的干式离合器关键状态的实时精确监测装置，其特征在于：所述直流伺服电机嵌套在框架上部，电机驱动滚珠丝杆螺母上下移动，所述滚珠丝杆螺母机构的上端通过弹性联轴器与直流伺服电机连接，下端通过轴承固定在台架的底座上；

所述导轨焊接在框架上，与滑轮接触；

所述滑轮与丝杆螺母固连，滑轮外圆面的一面与导轨接触；

所述拨叉，其三角端面与滑轮外圆面的另一面接触，拨叉下端的双爪定位在离合器分离套筒的两耳中,拨叉中部的空心半球面支撑在与框架固连的高强度支撑螺栓上。