CN108344647A - 一种传感器耐冲击强度试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传感器耐冲击强度试验装置，通过冲击机构向导向轴施加冲击力，当冲击机构通过导向轴传递给磁铁的冲击力达到失效临界值，致使磁铁与卡座之间连接失效，磁铁与待测传感器相对卡座脱落，而设置在安装座上的加速度传感器可采集磁铁脱落时刻对应的振动加速度，即待测传感器的振动加速度，此振动加速度与磁铁质量乘积即为冲击力，从而可获取待测传感器的冲击强度；本发明结构简单，且能够准确测试待测传感器耐冲击强度。

Description

一种传感器耐冲击强度试验装置

技术领域

本发明涉及拨叉传感器测试领域，尤其涉及一种传感器耐冲击强度试验装置。

背景技术

某款DCT双离合器自动变速器中TCU(变速器电子控制元件)通过拨叉磁铁与霍尔芯片间相对位移产生的电压值判定换挡拨叉实际位置，进而下发各种档位切换指令。拨叉磁铁与霍尔芯片组成的传感器是反馈拨叉位移，影响DCT双离合器自动变速器换挡可靠性的关键部件。拨叉磁铁为磁性元件，实际生产中常将磁铁注塑在塑料卡扣后卡在拨叉卡座上，塑料卡扣和拨叉卡座间存在相对间隙。档位切换时拨叉承受极大的轴向力后快速到达指定位置后立即静止，此时由于磁铁惯性力，磁铁卡扣承受较大冲击载荷容易造成磁铁脱落无法执行换挡切换指令的故障。因此开发出一种可快速测量拨叉传感器耐冲击强度的试验台，用以检测拨叉下线合格率、研究拨叉磁铁塑料卡扣耐冲击强度是非常必要的。

目前DCT双离合器自动变速器中对于拨叉传感器耐冲击强度的测试，主要通过变速器换挡可靠性试验和拨叉单体换挡试验进行间接测试，并没有专门的耐冲击强度试验台。

其中变速器换挡可靠性试验是采用功能完整的变速器进行多次的、重复的换挡试验，通过试验过程中不出现换挡故障评定换挡可靠性，通过测量液压阀流量特性进而估算拨叉传感器耐冲击强度。

而拨叉单体换挡试验主要通过液压站提供一定频率的、交替的换挡液压力，实现拨叉往复换挡，同样根据试验过程中不出现换挡故障评定换挡可靠性，通过流量控制阀流量估算拨叉传感器耐冲击强度。

变速器换挡可靠性试验读取的液压阀流量间接计算拨叉轴向换挡力，折算至拨叉的轴向换挡力与拨叉实际承受的轴向换挡力存在很大的误差；且变速器整机试验中难以监测拨叉传感器发生失效的准确时刻，即难以确定拨叉传感器失效时对应的液压阀流量；因此变速器换挡可靠性试验不能完成拨叉传感器耐冲击强度测试。

而单体拨叉试验流量计流量折算至拨叉的轴向换挡力同样与拨叉实际承受的轴向换挡力存在很大误差，单体拨叉试验难以准确测试拨叉传感器耐冲击强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种传感器耐冲击强度试验装置，以解决现有技术中的问题，准确测试拨叉传感器耐冲击强度。

本发明提供了一种传感器耐冲击强度试验装置，所述传感器耐冲击强度试验装置包括：基座、导向轴、冲击机构、限位块、安装座、卡座、磁铁、加速度传感器、数据采集机构；

所述导向轴活动的穿设在所述基座上，所述冲击机构设置在导向轴轴向的一侧，用于向导向轴施加冲击力，所述限位块设置在所述基座上，且位于导向轴轴向的另一侧，用于对导向轴进行轴向限位，所述安装座设置在所述导向轴上，所述卡座设置在安装座上，所述磁铁设置在卡座上，至所述待测传感器设置在所述磁铁上，所述加速度传感器设置在安装座上，所述数据采集机构与加速度传感器连接。

作为优选，所述磁铁与所述卡座之间设置有塑料卡扣，所述塑料卡扣分别与磁铁、卡座连接，所述待测传感器设置在所述磁铁内部。

作为优选，所述冲击机构包括：穿设在固定座上的冲击棒，所述冲击棒的第一端设置有冲击端头，所述冲击棒的第二端连接有力臂盘，所述冲击端头与所述力臂盘分别位于固定座的两侧，所述冲击端头与所述固定座之间的冲击棒上设置有预紧弹簧，所述预紧弹簧与固定座之间的冲击棒上套设有限位环。

作为优选，所述冲击棒的第二端与所述力臂盘之间设置有直线轴承，所述直线轴承两端分别与冲击棒的第二端、力臂盘连接。

作为优选，所述冲击棒上设置有刻度。

作为优选，所述传感器耐冲击强度试验装置还包括设置在磁铁上方的冲击时刻监控机构。

作为优选，所述冲击时刻监控机构包括：设置在磁铁上方的支架，所述支架一端与基座连接，另一端与限位块连接，所述支架上设置有长槽，所述长槽处的支架上设置有霍尔芯片，所述霍尔芯片位于所述磁铁上方，且所述霍尔芯片与数据采集机构连接。

作为优选，所述基座为U型基座，所述导向轴两端分别穿设在所述U型基座的两个臂上，且两个臂之间的导向轴上设置有限位销。

作为优选，所述传感器耐冲击强度试验装置还包括底座，所述固定座与所述基座均设置在所述底座上。

作为优选，所述传感器耐冲击强度试验装置还包括扶手，所述底座的两端均设置有所述扶手。

本发明提供的传感器耐冲击强度试验装置，通过冲击机构向导向轴施加冲击力，当冲击机构通过导向轴传递给磁铁的冲击力达到失效临界值，致使磁铁与卡座之间连接失效，磁铁与待测传感器相对卡座脱落，而设置在安装座上的加速度传感器可采集磁铁脱落时刻对应的振动加速度，即待测传感器的振动加速度，此振动加速度与磁铁质量乘积即为冲击力，从而可获取待测传感器的冲击强度；本发明结构简单，且能够准确测试待测传感器耐冲击强度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的传感器耐冲击强度试验装置的结构示意图；

图2为本发明又一实施例提供的传感器耐冲击强度试验装置的局部放大图；

图3为本发明又一实施例提供的传感器耐冲击强度试验装置的冲击机构放大图；

附图标记说明：

1-冲击机构，11-力臂盘，12-直线轴承，13-固定座，14-限位环，15-冲击棒，16-预紧弹簧，17-冲击端头，21-基座，22-导向轴，23-安装座，24-卡座，25-磁铁，26-加速度传感器，27-限位销，3-限位块，4-数据采集机构，5-冲击时刻监控机构，51-霍尔芯片，52-支架，53-长槽，6-底座，7-扶手。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1所示，也可参见图2，本发明提供了一种传感器耐冲击强度试验装置，所述传感器耐冲击强度试验装置包括：基座21、导向轴22、冲击机构1、限位块3、安装座23、卡座24、磁铁25、加速度传感器26、数据采集机构4；

所述导向轴22活动的穿设在所述基座21上，所述冲击机构1设置在导向轴22轴向的一侧，用于向导向轴22施加冲击力，所述限位块3设置在所述基座21上，且位于导向轴22轴向的另一侧，用于对导向轴22进行轴向限位，所述安装座23设置在所述导向轴22上，所述卡座24设置在安装座23上，所述磁铁25设置在卡座24上，至所述待测传感器设置在所述磁铁25上，所述加速度传感器26设置在安装座23上，所述数据采集机构4与加速度传感器26连接。

其中，加速度传感器26一般选用单轴压电式传感器，数据采集机构4采用数据采集卡；导向轴22上设置凹槽，安装座23底部伸入凹槽中并通过螺栓固定；安装座23顶部设置突起，卡座24设置有对应的凹槽，突起与凹槽过盈配合；利用粘结胶将单轴压电式传感器黏在安装座23上，单轴压电式传感器的数据线从导向轴22的预留孔中穿出；限位块3通过螺栓固定在基座21上；磁铁25与卡座24之间非固定连接，当受到足够冲击力时，二者可相对脱离。

本发明提供的传感器耐冲击强度试验装置，通过冲击机构1向导向轴22施加冲击力，当冲击机构1通过导向轴22传递给磁铁25的冲击力达到失效临界值，致使磁铁25与卡座24之间连接失效，磁铁25与待测传感器相对卡座24脱落，而设置在安装座23上的加速度传感器26可采集磁铁25脱落时刻对应的振动加速度，即待测传感器的振动加速度，此振动加速度与磁铁25质量乘积即为冲击力，从而可获取待测传感器的冲击强度；本发明结构简单，且能够准确测试待测传感器耐冲击强度。

作为优选，所述磁铁25与所述卡座24之间设置有塑料卡扣，所述塑料卡扣分别与磁铁25、卡座24连接，所述待测传感器设置在所述磁铁25内部。

其中，塑料卡扣的端部一般伸入磁体内部，该端部可以将待测传感器包覆其中，当磁铁25受到足够大冲击力时，磁铁25、该塑料卡扣的端部、以及待测传感器一同，相对塑料卡扣的其他部分、以及卡座24脱离。

如图1所示，也可参见图2，作为优选，所述传感器耐冲击强度试验装置还包括设置在磁铁25上方的冲击时刻监控机构5。作为优选，所述冲击时刻监控机构5包括：设置在磁铁25上方的支架52，所述支架52一端与基座21连接，另一端与限位块3连接，所述支架52上设置有长槽53，所述长槽53处的支架52上设置有霍尔芯片51，所述霍尔芯片51位于所述磁铁25上方，且所述霍尔芯片51与数据采集机构4连接。

其中，冲击时刻监控机构5的作用在于监控磁铁25因受冲击力而产生加速度的各个时刻，从而确定与加速度传感器26输出的磁铁25脱离时的振动加速度相对应的时刻；具体的，本实施例中，在磁铁25上方设置霍尔芯片51，通过霍尔芯片51与磁铁25之间相对面积的变化，产生并输出不同的压力值；当磁铁25受到临界冲击力而脱离时，该压力值会产生突变，以此确定该临界时刻；长槽53的设置可便于霍尔芯片51的位置根据实际情况灵活变化；本发明中的霍尔芯片51的设置，使得数据采集机构4采集的振动加速度与电压信息的同步时间优于0.1ms，从而更准确的确定临界时刻的振动加速度。

如图1所示，也可参见图3，作为优选，所述冲击机构1包括：穿设在固定座13上的冲击棒15，所述冲击棒15的第一端设置有冲击端头17，所述冲击棒15的第二端连接有力臂盘11，所述冲击端头17与所述力臂盘11分别位于固定座13的两侧，所述冲击端头17与所述固定座13之间的冲击棒15上设置有预紧弹簧，所述预紧弹簧与固定座13之间的冲击棒15上套设有限位环14。作为优选，所述冲击棒15的第二端与所述力臂盘11之间设置有直线轴承12，所述直线轴承12两端分别与冲击棒15的第二端、力臂盘11连接。作为优选，所述冲击棒15上设置有刻度。

其中，力臂盘11与直线轴承12之间、限位环14与固定座13之间均通过螺栓固定；冲击棒15上设置刻度，可便于量化冲击棒15收缩时施加的冲击力；冲击端头17直径大于预警弹簧16直径，对预警弹簧16起到限位作用。

作为优选，所述基座21为U型基座21，所述导向轴22两端分别穿设在所述U型基座21的两个臂上，且两个臂之间的导向轴22上设置有限位销27。限位销27的作用在于防止导向轴22脱离基座21。

作为优选，所述传感器耐冲击强度试验装置还包括底座6，所述固定座13与所述基座21均设置在所述底座6上。作为优选，所述传感器耐冲击强度试验装置还包括扶手7，所述底座6的两端均设置有所述扶手7。

本发明实施例中，利用紧固螺栓将霍尔芯片51紧固在支架52上，霍尔芯片51底端与磁铁25顶端距离为1.5～2mm；利用定位螺柱和紧固螺栓将上述装配的基座21、固定座13分别安装至底座6上；通过紧固螺栓将限位环14安装至固定座13上，将直线轴承12装入固定座13上由紧固螺栓打紧；将预紧弹簧套入冲击棒15上，将其冲击棒15经由限位环14穿过固定座13并与直线轴承12连接；利用紧固螺栓将冲击棒15的力臂盘11紧固在冲击棒15上，完成分总成装配；将上述装配完成的分总成利用紧固螺栓和定位螺柱紧固在底座6上；通过紧固螺栓将扶手7紧固在底座6上，完成试验台装配。

本发明的具体原理如下：

1)冲击棒15上标有刻度，刻度代表预紧弹簧刚度K与位移X的乘积即冲击力，拖动力臂盘11后冲击棒15压缩预紧弹簧至预期位移，完成冲击能量储备；

2)松开力臂盘11后弹簧预紧力K*X推动冲击棒15撞击导向轴22，导向轴22带动磁铁25、待测传感器以一定的加速度朝限位块3运行，磁铁25的N极和S极分别与霍尔芯片51正对面积开始变化，从而输出电压时域信息至数据采集卡；

3)导向轴22与限位块3接触后静止(较小的反弹位移可忽略不计)，磁铁25与卡座24间存在间隙，由于磁铁25惯性力作用，磁铁25的塑料卡扣承受一定冲击力；

4)当预紧弹簧位移超过某一临界值后，冲击棒15通过导向轴22传递给磁铁25的冲击力达到失效临界值，致使磁铁25的塑料卡扣失效，磁铁25与待测传感器一同脱落，霍尔芯片51输出至数据采集卡电压值骤变，从而记录磁铁25失效时刻；

5)粘结在安装座23上的单轴压电式传感器可输出振动加速度至数据采集卡，数据采集卡内加速度和电压信息的同步时间优于0.1ms，因此可根据电压信息获取磁铁25失效时刻对应的振动加速度，此振动加速度与磁铁25质量乘积即为冲击力，从而获取待测传感器冲击强度；

本发明的优点具体如下：

1)本发明的冲击棒15上标有刻度，从而快速识别预施加冲击力的大小；

2)本发明采用数据采集卡，准确获取单轴压电式传感器输出的振动加速度加速度，和待测传感器失效时刻信息，进而获取待测传感器耐冲击强度；

3)本发明利用单轴压电式传感器获得的振动加速度，可对预施加的冲击力进行标定，进而纠正本发明运行过程中摩擦副和阻尼带来的功率损耗误差。

本发明可准确读取待测的拨叉传感器失效时刻和失效时刻对应的振动加速度信息，既可对待测的拨叉传感器耐冲击强度下线合格率进行检测，又可进行待测的拨叉传感器耐冲击强度研究；

本发明开还可通过霍尔芯片51输出电压信息确定磁铁25磁场强度设置的合理性。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种传感器耐冲击强度试验装置，其特征在于，所述传感器耐冲击强度试验装置包括：基座、导向轴、冲击机构、限位块、安装座、卡座、磁铁、加速度传感器、数据采集机构；

所述导向轴活动的穿设在所述基座上，所述冲击机构设置在导向轴轴向的一侧，用于向导向轴施加冲击力，所述限位块设置在所述基座上，且位于导向轴轴向的另一侧，用于对导向轴进行轴向限位，所述安装座设置在所述导向轴上，所述卡座设置在安装座上，所述磁铁设置在卡座上，至所述待测传感器设置在所述磁铁上，所述加速度传感器设置在安装座上，所述数据采集机构与加速度传感器连接。

2.根据权利要求1所述的传感器耐冲击强度试验装置，其特征在于，所述磁铁与所述卡座之间设置有塑料卡扣，所述塑料卡扣分别与磁铁、卡座连接，所述待测传感器设置在所述磁铁内部。

3.根据权利要求1所述的传感器耐冲击强度试验装置，其特征在于，所述冲击机构包括：穿设在固定座上的冲击棒，所述冲击棒的第一端设置有冲击端头，所述冲击棒的第二端连接有力臂盘，所述冲击端头与所述力臂盘分别位于固定座的两侧，所述冲击端头与所述固定座之间的冲击棒上设置有预紧弹簧，所述预紧弹簧与固定座之间的冲击棒上套设有限位环。

4.根据权利要求3所述的传感器耐冲击强度试验装置，其特征在于，所述冲击棒的第二端与所述力臂盘之间设置有直线轴承，所述直线轴承两端分别与冲击棒的第二端、力臂盘连接。

5.根据权利要求3所述的传感器耐冲击强度试验装置，其特征在于，所述冲击棒上设置有刻度。

6.根据权利要求1所述的传感器耐冲击强度试验装置，其特征在于，所述传感器耐冲击强度试验装置还包括设置在磁铁上方的冲击时刻监控机构。

7.根据权利要求5所述的传感器耐冲击强度试验装置，其特征在于，所述冲击时刻监控机构包括：设置在磁铁上方的支架，所述支架一端与基座连接，另一端与限位块连接，所述支架上设置有长槽，所述长槽处的支架上设置有霍尔芯片，所述霍尔芯片位于所述磁铁上方，且所述霍尔芯片与数据采集机构连接。

8.根据权利要求1所述的传感器耐冲击强度试验装置，其特征在于，所述基座为U型基座，所述导向轴两端分别穿设在所述U型基座的两个臂上，且两个臂之间的导向轴上设置有限位销。

9.根据权利要求3所述的传感器耐冲击强度试验装置，其特征在于，所述传感器耐冲击强度试验装置还包括底座，所述固定座与所述基座均设置在所述底座上。

10.根据权利要求9所述的传感器耐冲击强度试验装置，其特征在于，所述传感器耐冲击强度试验装置还包括扶手，所述底座的两端均设置有所述扶手。