CN107884182A - 分动器链条匹配测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分动器链条匹配测试方法，该方法包括根据车辆的参数计算分动器链条的额定扭矩T_i，并依据额定扭矩T_i选择初始链条；获取初始链条在指定工况条件下的极限扭矩T_t；获取初始链条达到伸长临界值时的跳齿扭矩T_j；根据极限扭矩T_t确认分动器链条所需承载的扭矩的匹配区间，并判断跳齿扭矩T_j是否位于匹配区间内；若跳齿扭矩T_j位于匹配区间内，确认初始链条满足预设匹配值。本发明通过引入链条的跳齿作为汽车分动器实际使用过程中可能需要承担的最大载荷，并进一步根据初始链条在指定工况条件下的极限扭矩T_t确认相应的匹配区间，使得被确认为匹配的链条所能承担的最大载荷即大于链条实际中实际的最大承载需求，也不会远超过实际使用需求。

Description

分动器链条匹配测试方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种分动器链条匹配测试方法。

背景技术

相对于普通汽车来说，越野车还需要适应泥泞、颠簸等复杂路况，而在这些复杂路况下，车辆的四驱控制均是通过传动器实现的。现有分动器主要通过齿轮或链条传动，其中链条传动由于具有传动效率高，传递扭矩大等优点被广泛应用于汽车分动箱中。然而分动器链条的成本随其传动性能提高而及急剧上升，因此如果使用的分动器链条的设计值远大于使用中的承载需求时，会提高成本，造成浪费，而如果分动器链条的设计值低于使用中的承载需求时，则可能在工作过程中失效，影响车辆的正常工作。现有分动器设计过程中通常根据车辆额定载荷结合经验设置安全系数来确定分动器链条的承载范围，所以可能存在所选择的链条所能承载的最大扭矩小于或远大于链条在使用中的最大承载需求的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种分动器链条匹配测试方法，以解决所选择的车辆分动器链条所能承载的最大扭矩小于或远大于链条在使用中的最大承载需求的问题。

本发明实施例提供了一种分动器链条匹配测试方法，包括：

根据车辆的参数计算分动器链条的额定扭矩T_i，并依据所述额定扭矩T_i选择初始链条；

获取所述初始链条在指定工况条件下的极限扭矩T_t；

获取所述初始链条达到伸长临界值时的跳齿扭矩T_j；

根据所述极限扭矩T_t确认分动器链条所需承载的扭矩的匹配区间，并判断所述跳齿扭矩T_j是否位于所述匹配区间内；

若所述跳齿扭矩T_j位于所述匹配区间内，确认所述初始链条满足预设匹配值。

本发明实施例通过引入链条的跳齿作为汽车分动器实际使用过程中可能需要承担的最大载荷，并进一步根据初始链条在指定工况条件下的极限扭矩T_t确认相应的匹配区间，使得被确认为匹配的链条所能承担的最大载荷即大于链条实际中实际的最大承载需求，也不会远超过实际使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的分动器链条匹配测试方法的流程图；

图2为本发明实施例获取初始链条极限扭矩的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，图1是本发明实施例提供的分动器链条匹配测试方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101、根据车辆的参数计算分动器链条的额定扭矩T_i，并依据所述额定扭矩T_i选择初始链条。

当车辆设计定型之后，其发动机输出功率及传动关系也相应的确定下来，所以可根据其具体结构、发动机输出扭矩和传动关系等因素计算获得传动至分动器链条的载荷，并进一步根据计算结果确定分动器链条载荷，选择承载能力相匹配的链条作为初始链条并设置于车辆上。

应当理解的是，扭矩为力乘以力臂得到的值，单位为牛顿米，而链条本身并不能直接承载扭矩，只能承载拉力，单位为牛顿。但是实际工作过程中，均是通过测量与链条啮合的链轮所啮合的链轮等结构的扭矩，并将其定义为链条的扭矩，所以本实施例中的额定扭矩T_i和所涉及到的其他有关链条的扭矩实际上均指的是与链条啮合的链轮等结构所传递的扭矩。

步骤102、获取所述初始链条在指定工况条件下的极限扭矩T_t。

在选择了初始链条，并安装到车辆上之后，进一步测试在指定工况条件下，分动器链条所承担的最大载荷。这里的指定工况条件指的是越野车实际使用时所需要面临的极限工况，应当理解的是，越野车在实际使用过程中需要面临各种复杂的路况，例如颠簸、泥泞道路，在这些复杂的使用条件下，分动器链条所承载的最大扭矩可能大于计算的额定值，因此需要测试在实际使用中分动器链条所能承担的最大扭矩。

本实施例中，指定的工况条件指的是需要充分发挥其分动器性能的路况，一般来说，在测试场场地测试中，通常利用“炮弹坑”、“交叉轴”等现有的及改进的测试场地进行测试，在野外测试中，可选择各种复杂的路况，典型的野外路况例如可选择河北省张家口市沽源县境内老掌沟的大脚掌和好汉坡等强越野路况，显然，也可以根据实际情况选择其他强越野路段进行测试，这里的强越野路段指的是路况复杂，越野行驶过程中分动器承受的载荷大的情况，在行驶难度越大的地段进行测试，所获得的测试结果也能代表车辆实际使用过程中分动器链条所需要承载的最大扭矩。通过在这些情况下的测试获得的扭矩可作为车辆分动器链条在实际使用中需要承担的极限扭矩。

具体测试过程中，链条的载荷通过测量车辆的前传动轴载荷测得，因为车辆的前传动轴与链轮刚接，而链轮又与链条直接接触，所以通过测量前传动轴的扭矩即为链轮的扭矩。

步骤103、获取所述初始链条达到伸长临界值时的跳齿扭矩T_j。

为了确认分动器链条锁承受载荷的最大值，本实施例中进一步引入了分动器链条的跳齿扭矩T_j，跳齿扭矩指的是分动器链条在发生跳齿现象时，所承担的扭矩。本实施例中，通过在分动器试验台上，使分动器低速运转，并逐渐增加分动器的扭矩，直至链条跳齿，并记录链条的跳齿扭矩T_j。

应当理解的是，该跳齿扭矩必须是在初始链条达到伸长临界值时的跳齿扭矩，因为分动器链条使用过程中，由于受力及磨损等因素，其实际长度会有在一定范围内有一定的变化，一般来说，随着使用时间的增加，链条的中心距会在一定范围内逐渐增加，而随着链条长度的增加，其跳齿扭矩也会逐渐减小。在实际工作过程中，随着分动器链条的使用，其必然存在伸长的现象，因此链条的初始跳齿扭矩为分动器链条使用周期中发生跳齿的最大扭矩，而链条达到伸长临界值时的跳齿扭矩则为分动器链条在使用过程中发生跳齿的最小扭矩。

步骤104、根据所述极限扭矩T_t确认分动器链条所需承载的扭矩的匹配区间，并判断所述跳齿扭矩T_j是否位于所述匹配区间内；

步骤105、若所述跳齿扭矩T_j位于所述匹配区间内，确认所述初始链条满足预设匹配值。

应当理解的是，使用过程中分动器的链轮与链条是啮合传动连接的，所以实际使用过程中，链条所需承载的扭矩大小与链轮上的扭矩大小是相等的，因此该根据极限扭矩T_t所确定的匹配区间也就是链轮和链条之间传递的扭矩的匹配区间。而上述跳齿扭矩T_j为实际使用过程中，链条分动器正常工作时，发生跳齿的最小扭矩，当工作过程中，分动器链条所需承担的最大载荷小于该跳齿扭矩T_j，则分动器链条在使用过程中不会发生跳齿现象，即可满足正常使用周期的正常使用需求。

然而如果分动器链条所能承受的最大扭矩远大于分动器链条达到伸长临界值时的跳齿扭矩T_j，那么虽然能满足正常需求，但是实际使用过程中所需要承担的扭矩不会达到大于跳齿扭矩T_j范围，同时还会严重提高成本，因此本实施例中根据初始链条达到伸长临界值时的跳齿扭矩T_j确定一个合适的分动器链条扭矩匹配区间，只有扭矩位于该区间内的分动器链条才是匹配的，否则会存在强度不足或设计强度过大的问题。

本实施例通过引入链条的跳齿作为汽车分动器实际使用过程中可能需要承担的最大载荷，并进一步根据初始链条在指定工况条件下的极限扭矩T_t确认相应的匹配区间，能够使被确认为匹配的链条所能承担的最大载荷即大于链条实际中实际的最大承载需求，也不会远超过实际使用需求。

进一步的，为了合理确定分动器链条扭矩取值范围，本实施例中通过如下方式确定跳齿扭矩T_j所对应的匹配区间。

判断所述极限扭矩T_t和跳齿扭矩T_j的大小关系是否满足T_tS₁<T_j≤T_tS₂。

本实施例中，若跳齿扭矩T_j满足T_tS₁<T_j≤T_tS₂则确认该链条是匹配的，其中，S₁和S₂为预设的匹配系数，由于链条的极限扭矩必须大于实际工作过程中可能出现的最大值，因此匹配系数S₁大于或等于1，且S₁小于S₂。进一步的，链条扭矩又不能过大，因此本实施例中S₂≤1.1S₁。

显然，如果跳齿扭矩不在上述预设区间内，则证明所选择的初始链条存在一定偏差，并不是合适的链条，因此需要对所选择的链条进行修正。所以，本实施例中进一步还包括：

若跳齿扭矩T_j不位于匹配区间内，则确认初始链条不满足预设匹配值。

具体的，若跳齿扭矩T_j位于匹配区间外，则比如是跳齿扭矩大于预设区间范围或小于预设区间范围，因此该实施例中进一步还包括：

若T_j≤T_tS₁，则确认初始链条的扭矩小于预设匹配值。

如果跳齿扭矩T_j位于匹配区间之外，且小于匹配区间的最小值，则证明所选择的初始链条可能在使用过程中不足以承担最大载荷，因此为了满足使用中可能面临的极限情况，需要选择能承担的极限扭矩更大的分动器链条作为初始链条并重新进行测试。

若T_tS₂<T_j，则确认初始链条的扭矩大于预设匹配值。

若跳齿扭矩T_j位于匹配区间之外，且大于匹配区间的最大值，则证明所选择的初始链条所能承担的扭矩远大于使用过程中可能存在的最大载荷，此时，所选择的初始链条存在过大设计，显然，在这种情况下，使用能承担极限载荷更小的分动器链条也能满足使用过程中的极限需求，因此可进一步调整选用极限载荷较小的分动器链条，以降低成本。此时，则应当选择极限扭矩小于当前所使用的初始链条的分动器链条，并重新确认为初始链条，进一步进行测试。

进一步的，为了避免所选择的初始链条与实际情况出现较大偏差，可根据其他现有的及改进的理论或方法计算车辆分动器链条的额定扭矩，本实施例中以如下计算方式为例说明。

分别根据发动机的最大扭矩和车辆最大附着力计算分动器的链条扭矩，并将两者之中较小值确认为分动器链条的额定扭矩T_i；

在一具体实施方式中，通过发动机的扭矩利用公式(1)计算车辆分动器链条的扭矩。

M_pe＝M_emax×i₁×i_stall×i_4L×i_axle……(1)

上述公式(1)中，M_pe为所计算获得的链条扭矩，由于需要计算的为最大输出扭矩，因此本实施例中的发动机扭矩使用的是发动机的最大输出扭矩M_emax。i₁一挡速比和倒挡速比中的较大者，速比指的是车辆驱动桥中主减速器的速比，因为发动机前进挡中一挡的速比是最大的，而速比越大则分动器链条所承担的载荷也越大，因此本实施例选择中的i₁为一挡速比和倒挡速比，也就是车辆行驶过程中的最大速比计算车辆分动器链条的最大扭矩。i_stall为变速箱参数，当有液力变矩器时，该变速箱参数为液力变矩器的失速转矩比，当变速箱为普通手动变速箱(MT)、电控手动变速箱(AMT)、双离合变速箱(DCT)时，则该变速箱参数取值为1。i_4L为4L速比，即四驱车辆的四驱低速挡的速比。i_axle为前传动轴或后传动轴占总传动扭矩的比例。发动机的最大输出扭矩乘以发动机和分动器之间各个传动机构的速比，即可得到作用在车辆分动器链条上的扭矩M_pe。

在又一具体实施方式中，还可以通过车辆的轮胎打滑时，作用到链条上的扭矩作为车辆分动器链条的最大额定扭矩，因为当轮胎刚处于打滑状态，作用在轮胎上的摩擦力为轮胎与地面之间的最大静摩擦，也是轮胎与地面之间所能产生的最大摩擦力，此时，分动器链条所承受的载荷也为工作过程中的最大载荷。具体的，通过如下的公式(2)计算。

式中，为轮胎打滑时作用在链条上的扭矩，则为地面的附着系数，例如可以选择0.9，在其他一些具体实施方式中，还可以根据具体的情况有针对性的设置，例如0.95、0.8等，本实施例中对具体的数值不作限制。R_d为轮胎的滚动半径，可以根据现有的及改进的测量方法测得。G为前轮或后轮的最大载荷。i_r为前桥或后桥的速比。而η则为传动轴到轮胎的传动效率，可根据具体情况设置，在理想状态下该传动效率取值为1，但是因为机械传动过程中摩擦力等干扰因素的存在，所以机械设备的传动效率总是低于1的，本实施例中以0.85为例，显然，根据车辆本身结构及加工工艺等因素影响，还可以将该传动效率η根据具体情况设置为其他值。

显然，上述两种方式计算出的结果均可以作为分动器链条的最大额定扭矩T_i。如公式(3)，在又一具体实施方式中，将上述两者之间的较小值作为分动器链条的额定扭矩T_i。

选择最大拉伸破坏扭矩为mT_i的链条作为初始链条，其中m为预设系数。

应当理解的是，计算所获得的额定扭矩T_i仅为通过汽车结构所获得的理论值，而分动器链条在实际工作过程中所承担的载荷会远大于该值，因此本实施例中选择最大拉伸破坏扭矩为mT_i的链条作为初始链条，其中m为预设系数，该预设系数的范围约为2至6，其具体取值范围可参考现有的及改进的理论及方法选择合适的预设系数。

请进一步参阅图2，为了排除测量过程中产生的干扰数据，使测量的结果更加精确，本实施例中对初始链条在指定工况条件下的极限扭矩T_t进行测量的步骤包括：

步骤1021、在指定工况条件下，获取N₁组车辆前传动轴工作载荷的测试值，其中，N₁为预设的测试次数；

步骤1022、将车辆前传动轴工作载荷的测试值中大于额定扭矩T_i的确认为有效测试值，其中，有效测试值的数量为N₂；

步骤1023、依据有效测试值确认初始链条在指定工况条件下的极限扭矩T_t，其中，极限扭矩T_t至少大于有效测试值中的kN₂组有效测试值，其中，k为预设的比例系数且k不大于1。

应当理解的是，单次测量的结果可能并不精确，因此本实施例中对初始链条的极限扭矩T_t进行多次测量，以排除个别测试错误的数据可能产生的干扰。本实施例中，对车辆前传动轴工作载荷进行测量获得N₁组测量数据，该预设的测试次数N₁可以根据具体情况设定，例如是20或50等，本实施例中对此不作限制。

由于测量中车辆并非时刻处于极限状态下，因此对于车辆前传动轴工作载荷的测试值的范围必然也是很大的，但是过低的测试值对于分动器链条载荷的极限值设计并没有参考意义，因此本实施例中仅将大于额定扭矩T_i的测试值确认为有效测试值。

进一步的，考虑到某些情况下可能出现个别情况下的极限峰值并不能代表实际工作情况下的真实值，本实施例中进一步仅考虑有效测试值中的一部分，具体的，所获得的有效测试值共计N₂组，本实施例中将一个大于kN₂个有效测试值的扭矩值作为初始链条在指定工况条件下的极限扭矩T_t，其中k为预设的比例系数且k不大于1。例如在一组共计100次的测试过程中，获得了50个有效测试值，预设的比例系数k为98％，则对应的kN₂就为49，那么就将一个大于该50个测试值中的49个值的扭矩值确认为初始链条的极限扭矩T_t。

为了提高后续车辆设计和生产过程中的便利性，本实施例中还进一步确定了分动器设计的安全系数。

若存在被确认为匹配的初始链条，将该初始链条将该初始链条的初始跳齿扭矩T_j0和链条的额定扭矩T_i的比值S_j确认为车辆分动器设计的安全系数。

显然，若存在匹配的初始链条之后，则在设计和生产相同或相似型号的汽车时，可以根据链条达初始跳齿扭矩T_j0和链条的额定扭矩T_i的比值S_j选择合适的分动器链条。本实施例中的链条初始跳齿扭矩指的是链条未使用，其中心距为初始中心距并没有因为使用而增加的情况下的跳齿扭矩。因为链条的跳齿扭矩随着链条中心距的增加而减小，且同一链条的跳齿扭矩随着该链条中心距的增加基本呈线性减小。而链条的初始跳齿扭矩T_j0一般由制造厂家提供，而链条达到伸长临界值时的跳齿扭矩T_j需要经过多次的实验才能测得，因此，直接以链条的初始跳齿扭矩确认的安全系数，并将该安全系数S_j和车辆参数计算的链条的额定扭矩T_i相乘得到T_iS_j，并将该值与链条供应商提供的链条初始跳齿扭矩进行对比，即可直接判断提供的链条是否满足需求。显然，以链条达到伸长极限值时的跳齿扭矩T_j为基础计算获得跳齿扭矩也是可行的，但是需要进一步测量链条达到伸长极限值时的跳齿扭矩，可能会增加一定工作量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种分动器链条匹配测试方法，其特征在于，包括：

根据车辆的参数计算分动器链条的额定扭矩T_i，并依据所述额定扭矩T_i选择初始链条；

获取所述初始链条在指定工况条件下的极限扭矩T_t；

获取所述初始链条达到伸长临界值时的跳齿扭矩T_j；

根据所述极限扭矩T_t确认分动器链条所需承载的扭矩的匹配区间，并判断所述跳齿扭矩T_j是否位于所述匹配区间内；

若所述跳齿扭矩T_j位于所述匹配区间内，则确认所述初始链条满足预设匹配值。

2.如权利要求1所述的分动器链条匹配测试方法，其特征在于，所述判断所述跳齿扭矩T_j是否位于所述匹配区间内，包括：

判断所述极限扭矩T_t和跳齿扭矩T_j的大小关系是否满足T_tS₁<T_j≤T_tS₂，其中，S₁和S₂为预设的匹配系数，且S₁大于或等于1，S₁小于S₂。

3.如权利要求2所述的分动器链条匹配测试方法，其特征在于，还包括：

若所述跳齿扭矩T_j不位于所述匹配区间内，则确认所述初始链条不满足预设匹配值。

4.如权利要求3所述的分动器链条匹配测试方法，其特征在于，所述若所述跳齿扭矩T_j不位于所述匹配区间内，则确认所述初始链条不满足预设匹配值包括：

若T_j≤T_tS₁，则确认所述初始链条的扭矩小于预设匹配值；或者

若T_tS₂<T_j，则确认所述初始链条的扭矩大于预设匹配值。

5.如权利要求2至4任一项所述的分动器链条匹配测试方法，其特征在于，所述匹配系数S₂≤1.1S₁。

6.如权利要求1至4任一项所述的分动器链条匹配测试方法，其特征在于，根据车辆的参数计算链条的额定扭矩T_i，并依据所述额定扭矩T_i选择初始链条具体为：

分别根据发动机的最大扭矩和车辆最大附着力计算分动器的链条扭矩，并将两者之中较小值确认为分动器链条的额定扭矩T_i；

选择最大拉伸破坏扭矩为mT_i的链条作为初始链条，其中m为预设系数。

7.如权利要求1至4任一项所述的分动器链条匹配测试方法，其特征在于，所述获取所述初始链条在指定工况条件下的极限扭矩T_t包括：

在所述指定工况条件下，获取N₁组车辆前传动轴工作载荷的测试值，其中，N₁为预设的测试次数；

将所述车辆前传动轴工作载荷的测试值中大于所述额定扭矩T_i的确认为有效测试值，其中，所述有效测试值的数量为N₂；

依据所述有效测试值确认所述初始链条在指定工况条件下的极限扭矩T_t，其中，所述极限扭矩T_t至少大于所述有效测试值中的kN₂组有效测试值，其中，k为预设的比例系数且k不大于1。

8.如权利要求1至4任一项所述的分动器链条匹配测试方法，其特征在于，还包括：

若存在被确认为匹配的初始链条时，将该初始链条的初始跳齿扭矩T_j0和链条的额定扭矩T_i的比值S_j确认为车辆分动器设计的安全系数。