CN111828437B - 一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置 - Google Patents

一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置，包括：调节套筒、传动盘、活塞、油缸、驱动轴、集流环及配流套；驱动轴的一端穿过配流套后，与集流环的转子同轴固连；油缸、活塞及传动盘顺序同轴套装在驱动轴的外部；油缸、活塞及传动盘的外缘通过紧固螺栓固连；且油缸的端面和活塞的一个端面之间及传动盘的端面和活塞的另一个端面之间均安装有调节套筒，每个调节套筒均套装在紧固螺栓上；油缸的外径压力测点安装孔、活塞上的压力传感器安装孔即为测量油压的测点，每个测点内均安装有压力传感器；该装置能够测量离合器油缸内不同半径下的离心油压，可通过调节套筒改变离合器的环形油腔的轴向长度，以获得不同活塞位置的离心油压。

Description

一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置
技术领域
本发明属于机械传动技术领域，具体涉及一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置。
背景技术
湿式换挡离合器是变速箱的主要功能构件之一，对于旋转的离合器而言，充油过程中油缸的壁面压力包含了操纵阀出口提供的压力和离心油压两部分，二者对活塞的共同作用构成了离合器换挡过程的充油压力特性。充油过程压力的变化直接影响车辆的冲击度、承载件的动载和离合器的滑磨功与滑磨功率，决定了换挡品质的好坏。操纵阀出口油压历来容易测得，然而油缸内的离心油压大小未知。
鉴于上述情况，在变速机构换挡设计阶段如何准确计算得到离合器油缸内的离心油压，并将离心油压叠加到操纵阀出口油压形成油缸内真实油压，是需要努力实现的方向和目标。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置，该装置能够测量离合器油缸内不同半径下的离心油压，可通过调节套筒改变离合器的环形油腔的轴向长度，以获得不同活塞位置的离心油压。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置，包括：调节套筒、传动盘、活塞、油缸、驱动轴、集流环及配流套；
所述活塞上加工有两个以上压力传感器安装孔，两个以上压力传感器安装孔的轴线到活塞的轴线的距离均不同；
所述油缸加工有中心孔，所述油缸的端面外缘处加工有一个外径压力测点安装孔；
所述驱动轴上加工有轴向盲孔及三排与所述轴向盲孔相通的径向通孔；令三排径向通孔从轴向盲孔的封闭端到轴向盲孔的开口端顺序为第一径向通孔、第二径向通孔及第三径向通孔；位于第二径向通孔和第三径向通孔之间的轴向盲孔内安装有堵头，使得第二径向通孔和第三径向通孔之间不相通；
所述驱动轴的外圆周面上分别加工有沿驱动轴周向的第一环形凹槽和第二环形凹槽；所述第一径向通孔和第二径向通孔的开口端分别对应位于第一环形凹槽和第二环形凹槽的槽底；
所述配流套上加工有径向通道及与轴向平行的输入油压传感安装孔，所述径向通道的一端连接有进油接口，另一端与所述输入油压传感安装孔相通；
所述集流环包括定子和动子；所述定子通过轴承套装在动子外部；所述动子加工有轴向的电缆通道；
整体连接如下：所述集流环的定子和配流套均固定支撑部件上；
所述驱动轴的一端穿过配流套后，与集流环的转子同轴固连，且驱动轴的轴向盲孔与集流环的电缆通道相通；所述配流套的径向通道与驱动轴的第一环形凹槽相通，进而使得驱动轴的第一径向通孔与配流套的径向通道相通；
所述驱动轴的另一端通过输入法兰与外部的扭矩转速测量单元连接；
所述油缸、活塞及传动盘顺序同轴套装在驱动轴的外部；其中，传动盘与驱动轴采用花键连接；油缸、活塞及传动盘的外缘通过沿驱动轴周向分布的紧固螺栓固连；且油缸的端面和活塞的一个端面之间及传动盘的端面和活塞的另一个端面之间均安装有调节套筒，每个调节套筒均套装在所述紧固螺栓上；所述油缸和活塞之间形成环形油腔，传动盘和活塞之间形成环形安装腔；所述环形油腔与驱动轴的第二环形凹槽相通，进而使得所述环形油腔与驱动轴的第二径向通孔相通；所述环形安装腔与所述驱动轴的第三径向通孔相通；
所述油缸上的外径压力测点安装孔及活塞上的两个以上压力传感器安装孔分别与所述环形油腔相通；所述油缸的外径压力测点安装孔、活塞上的两个以上压力传感器安装孔即为测量油压的测点，每个测点内均安装有压力传感器，所述压力传感器用于测量所述环形油腔内不同直径的油压，压力传感器的电缆均位于所述环形安装腔内，并顺序通过所述驱动轴的第三径向通孔、轴向盲孔及集流环的电缆通道后与集流环的动子连接，将采集到的环形油腔内不同直径的油压通过集流环传输出去；
所述配流套的输入油压传感安装孔的与所述径向通道交汇所在端的端部作为入口测点，所述输入油压传感安装孔内安装有压力传感器，用于测量所述入口测点的输入油压。
进一步的，所述油缸为加工有中心孔的圆柱状结构，其一端面设有同轴的环形凹槽A；所述环形凹槽A的上加工有与所述中心孔相通的过油通孔；
所述活塞位于油缸和传动盘之间，并同轴安装在油缸的环形凹槽A内；
所述油缸的过油通孔的一端与所述环形油腔相通，另一端与驱动轴的第二环形凹槽相通，进而使得所述环形油腔与驱动轴的第二径向通孔相通。
进一步的，所述油缸的端面加工有同轴的环形凸台B；
所述配流套的端面加工有同轴的环形凸台C，所述环形凸台C的内径与配流套的中心孔直径相同；
所述油缸的环形凸台B通过轴承套装在配流套的环形凸台C外部。
进一步的，所述油缸的端面外缘处加工有卸油孔。
进一步的，所述驱动轴上的三排所述径向通孔均为十字型结构。
进一步的，所述驱动轴与配流套为孔轴间隙配合，配合面安装有两个动密封环，两个动密封环分别位于驱动轴的第一环形凹槽两侧。
进一步的，所述活塞与油缸的环形凹槽A之间的配合面及油缸的中心孔与驱动轴之间的配合面分别安装有两个静密封环；其中，油缸的中心孔与驱动轴的配合面的两个静密封环分别位于驱动轴的第二环形凹槽两侧。
进一步的，通过更换不同厚度的调节套筒，可以调节油缸和活塞之间的距离及传动盘和活塞之间的距离。
进一步的，所述支撑部件为试验包箱；
所述试验包箱的两端分别加工有第一安装孔和第二安装孔；
所述试验包箱的底部固定在支撑平台上；所述集流环的定子固定在试验包箱的第一安装孔内，所述配流套固定在试验包箱的第二安装孔内。
有益效果：(1)本发明针对大功率变速机构的湿式离合器在高速旋转时的内部油压，通过对比各试验工况下的测点油压和输入油压的差值即可得到离合器测点处的离心油压，为换挡充油特性的设计和离合器的精确控制提供技术基础。
(2)本发明将模拟实际离合器油缸形状的试验离合器的油缸、活塞与传动盘用紧固螺栓连接，通过更换不同长度的调节套筒来改变活塞在油缸与传动盘之间的位置，即改变油缸与活塞之间构成的环形油腔的轴向长度及容积大小；且调节套筒可实现在试验过程中固定环形油腔容积的大小。
附图说明
图1为本发明的结构组成图；
图2为图1的B-B剖面图；
图3为图2的C-C剖面图；
图4为图2的D-D剖面图；
其中，1-试验包箱，2-调节套筒，3-传动盘，4-活塞，5-油缸，6-驱动轴，7-集流环，8-滚动轴承，9-紧固螺栓，10配流套，11-输入法兰，12-动密封环，13-静密封环，14-进油接口，15-输入油压传感安装孔，16-压力传感器安装孔，17-外径压力测点安装孔，18-卸油孔。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置，参见附图1，包括：试验包箱1、调节套筒2、传动盘3、活塞4、油缸5、驱动轴6、集流环7、配流套10及输入法兰11；
所述试验包箱1的两端分别加工有第一安装孔和第二安装孔；
参见附图2，所述活塞4上加工有两个以上压力传感器安装孔16，两个以上压力传感器安装孔16的轴线到活塞4的轴线的距离均不同；
所述油缸5为加工有中心孔的圆柱状结构，其一端面设有同轴的环形凹槽A；所述环形凹槽A的上加工有与所述中心孔相通的过油通孔；所述油缸5的另一端面加工有同轴的环形凸台B；参见附图3-4，所述油缸5的端面外缘处加工有一个卸油孔18和一个外径压力测点安装孔17；
所述驱动轴6上加工有轴向盲孔及三排与所述轴向盲孔相通的径向通孔；令三排径向通孔从轴向盲孔的封闭端到轴向盲孔的开口端顺序为第一径向通孔、第二径向通孔及第三径向通孔；三排所述径向通孔均为十字型结构；位于第二径向通孔和第三径向通孔之间的轴向盲孔内安装有堵头，使得第二径向通孔和第三径向通孔之间不相通；
所述驱动轴6的外圆周面上分别加工有沿驱动轴6周向的第一环形凹槽和第二环形凹槽；所述第一径向通孔和第二径向通孔的开口端分别对应位于第一环形凹槽和第二环形凹槽的槽底，即第一径向通孔和第一环形凹槽相通，第二径向通孔和第二环形凹槽相通；
所述配流套10上加工有径向通道及与轴向平行的输入油压传感安装孔15，所述径向通道的一端连接有进油接口14，另一端与所述输入油压传感安装孔15相通；所述配流套10的端面加工有同轴的环形凸台C，所述环形凸台C的内径与配流套10的中心孔直径相同；
所述集流环7包括定子和动子；所述定子通过滚动轴承8套装在动子外部；所述动子加工有轴向的电缆通道；
整体连接如下：所述试验包箱1的底部固定在支撑平台上；
所述集流环7的定子通过螺钉固定在试验包箱1的第一安装孔内，并将所述第一安装孔封闭；
所述配流套10通过螺钉固定在试验包箱1的第二安装孔内；
所述驱动轴6的一端穿过配流套10后，位于试验包箱1内，并通过螺钉与集流环7的转子同轴固连，且驱动轴6的轴向盲孔与集流环7的电缆通道相通；其中，所述驱动轴6与配流套10为孔轴间隙配合，配合面安装有两个动密封环12，两个动密封环12分别位于驱动轴6的第一环形凹槽两侧；所述配流套10的径向通道与驱动轴6的第一环形凹槽相通，进而使得驱动轴6的第一径向通孔与配流套10的径向通道相通；
所述驱动轴6的另一端伸出于试验包箱1，并通过输入法兰11与外部的扭矩转速测量单元连接，其中，驱动轴6与输入法兰11通过螺栓连接；
所述油缸5和传动盘3均套装在驱动轴6的外部，并位于试验包箱1内；油缸5的环形凸台B通过另一个滚动轴承8套装在配流套10的环形凸台C外部；传动盘3与驱动轴6采用花键连接；
所述活塞4位于油缸5和传动盘3之间，并同轴安装在油缸5的环形凹槽A内；油缸5、活塞4及传动盘3的外缘通过沿驱动轴6周向分布的紧固螺栓9固连；且油缸5的端面和活塞4的一个端面之间及传动盘3的端面和活塞4的另一个端面之间均安装有调节套筒2，每个调节套筒2均套装在所述紧固螺栓9上；通过更换不同长度的调节套筒2，进而可以调节油缸5的环形凹槽A的槽底和活塞4之间的距离及传动盘3和活塞4之间的距离；所述油缸5的环形凹槽A的槽底和活塞4之间形成环形油腔，传动盘3和活塞4之间形成环形安装腔；所述油缸5的过油通孔的一端与所述环形油腔相通，另一端与驱动轴6的第二环形凹槽相通，进而使得所述环形油腔与驱动轴6的第二径向通孔相通；所述环形安装腔与所述驱动轴6的第三径向通孔相通；
所述活塞4与油缸5的环形凹槽A之间的配合面及油缸5的中心孔与驱动轴6之间的配合面分别安装有两个静密封环13；其中，油缸5的中心孔与驱动轴6的配合面的两个静密封环13分别位于驱动轴6的第二环形凹槽两侧；
所述油缸5上的卸油孔18和外径压力测点安装孔17及活塞4上的两个以上压力传感器安装孔16分别与所述环形油腔相通；其中，所述卸油孔18不工作时，通过堵头封闭；所述油缸5的外径压力测点安装孔17、活塞4上的两个以上压力传感器安装孔16即为测量油压的测点，每个测点内均通过螺纹安装有压力传感器，所述压力传感器用于测量所述环形油腔内不同直径的油压，压力传感器的电缆均位于所述环形安装腔内，并通过胶水固定在活塞4上避免旋转时甩脱，压力传感器的电缆顺序通过所述驱动轴6的第三径向通孔、轴向盲孔及集流环7的电缆通道后与集流环7的动子连接，将采集到的环形油腔内不同直径的油压通过集流环7发送给外部的控制单元；
所述配流套10的输入油压传感安装孔15的与所述径向通道交汇所在端的端部作为入口测点，所述输入油压传感安装孔15内安装有压力传感器，用于测量所述入口测点的输入油压；
油液从所述进油接口14进入配流套10的径向通道内，进而顺序通过驱动轴6的第一环形凹槽、驱动轴6的第一径向通孔、驱动轴6的轴向盲孔、驱动轴6的第二径向通孔、驱动轴6的第二环形凹槽及油缸5的过油通孔进入到所述环形油腔内，直至充满油液；驱动轴6即油缸5转速稳定不动后，即可通过压力传感器测量环形油腔内各点的油压。
工作原理：
本实施例对试验进行如下设置：试验温度设置为90℃；试验进口油压设置为2.0MPa；油缸5的转速分别设置为2000rpm、2500rpm、3000rpm；所述入口测点的直径为100mm；通过调节套筒2调节所述环形油腔的轴向长度为6mm～12mm；
第一步，油液温度测量：所述油缸5外部安装有用于测量所述环形油腔内油液的温度的温度传感器，通过温度传感器将油液的温度信号实时反馈至控制单元，当需要调节温度时，上位机通过温度控制器发出信息指令，再与温度传感器的反馈信号相配合，对环形油腔内的油液进行油温的调节，使油温为设定的试验温度，即为90℃；
第二步，油缸5的转速测量：输入法兰11与扭矩转速测量单元连接，扭矩转速测量单元与电机的输出轴连接，变频器通过扭矩转速测量单元反馈的驱动轴6的转速信号来控制电机的转速，通过实时监控驱动轴6的转速，并进行转速修正，来控制驱动轴6的转速保持恒定；
第三步，油压力测量：通过压力传感器测量测量所述环形油腔内不同直径的测点油压及测量所述入口测点的输入油压；压力传感器随油缸5同步旋转，通过集流环7将各个压力传感器的压力信号进行反馈；通过对比各试验工况下的测点油压和输入油压的差值即可得到离合器测点处的离心油压。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置，其特征在于，包括：调节套筒(2)、传动盘(3)、活塞(4)、油缸(5)、驱动轴(6)、集流环(7)及配流套(10)；
所述活塞(4)上加工有两个以上压力传感器安装孔(16)，两个以上压力传感器安装孔(16)的轴线到活塞(4)的轴线的距离均不同；
所述油缸(5)加工有中心孔，所述油缸(5)的端面外缘处加工有一个外径压力测点安装孔(17)；
所述驱动轴(6)上加工有轴向盲孔及三排与所述轴向盲孔相通的径向通孔；令三排径向通孔从轴向盲孔的封闭端到轴向盲孔的开口端顺序为第一径向通孔、第二径向通孔及第三径向通孔；位于第二径向通孔和第三径向通孔之间的轴向盲孔内安装有堵头，使得第二径向通孔和第三径向通孔之间不相通；
所述驱动轴(6)的外圆周面上分别加工有沿驱动轴(6)周向的第一环形凹槽和第二环形凹槽；所述第一径向通孔和第二径向通孔的开口端分别对应位于第一环形凹槽和第二环形凹槽的槽底；
所述配流套(10)上加工有径向通道及与轴向平行的输入油压传感安装孔(15)，所述径向通道的一端连接有进油接口(14)，另一端与所述输入油压传感安装孔(15)相通；
所述集流环(7)包括定子和动子；所述定子通过轴承套装在动子外部；所述动子加工有轴向的电缆通道；
整体连接如下：所述集流环(7)的定子和配流套(10)均固定在支撑部件上；
所述驱动轴(6)的一端穿过配流套(10)后，与集流环(7)的转子同轴固连，且驱动轴(6)的轴向盲孔与集流环(7)的电缆通道相通；所述配流套(10)的径向通道与驱动轴(6)的第一环形凹槽相通，进而使得驱动轴(6)的第一径向通孔与配流套(10)的径向通道相通；
所述驱动轴(6)的另一端通过输入法兰(11)与外部的扭矩转速测量单元连接；
所述油缸(5)、活塞(4)及传动盘(3)顺序同轴套装在驱动轴(6)的外部；其中，传动盘(3)与驱动轴(6)采用花键连接；油缸(5)、活塞(4)及传动盘(3)的外缘通过沿驱动轴(6)周向分布的紧固螺栓(9)固连；且油缸(5)的端面和活塞(4)的一个端面之间及传动盘(3)的端面和活塞(4)的另一个端面之间均安装有调节套筒(2)，每个调节套筒(2)均套装在所述紧固螺栓(9)上；所述油缸(5)和活塞(4)之间形成环形油腔，传动盘(3)和活塞(4)之间形成环形安装腔；所述环形油腔与驱动轴(6)的第二环形凹槽相通，进而使得所述环形油腔与驱动轴(6)的第二径向通孔相通；所述环形安装腔与所述驱动轴(6)的第三径向通孔相通；
所述油缸(5)上的外径压力测点安装孔(17)及活塞(4)上的两个以上压力传感器安装孔(16)分别与所述环形油腔相通；所述油缸(5)的外径压力测点安装孔(17)、活塞(4)上的两个以上压力传感器安装孔(16)即为测量油压的测点，每个测点内均安装有压力传感器，所述压力传感器用于测量所述环形油腔内不同直径的油压，压力传感器的电缆均位于所述环形安装腔内，并顺序通过所述驱动轴(6)的第三径向通孔、轴向盲孔及集流环(7)的电缆通道后与集流环(7)的动子连接，将采集到的环形油腔内不同直径的油压通过集流环(7)传输出去；
所述配流套(10)的输入油压传感安装孔(15)上、与所述径向通道交汇所在端的端部作为入口测点，所述输入油压传感安装孔(15)内安装有压力传感器，用于测量所述入口测点的输入油压。
2.如权利要求1所述的一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置，其特征在于，所述油缸(5)为加工有中心孔的圆柱状结构，其一端面设有同轴的环形凹槽A；所述环形凹槽A上加工有与所述中心孔相通的过油通孔；
所述活塞(4)位于油缸(5)和传动盘(3)之间，并同轴安装在油缸(5)的环形凹槽A内；
所述油缸(5)的过油通孔的一端与所述环形油腔相通，另一端与驱动轴(6)的第二环形凹槽相通，进而使得所述环形油腔与驱动轴(6)的第二径向通孔相通。
3.如权利要求1所述的一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置，其特征在于，所述油缸(5)的端面加工有同轴的环形凸台B；
所述配流套(10)的端面加工有同轴的环形凸台C，所述环形凸台C的内径与配流套(10)的中心孔直径相同；
所述油缸(5)的环形凸台B通过轴承套装在配流套(10)的环形凸台C外部。
4.如权利要求1所述的一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置，其特征在于，所述油缸(5)的端面外缘处加工有卸油孔(18)。
5.如权利要求1所述的一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置，其特征在于，所述驱动轴(6)上的三排所述径向通孔均为十字型结构。
6.如权利要求1所述的一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置，其特征在于，所述驱动轴(6)与配流套(10)为孔轴间隙配合，配合面安装有两个动密封环(12)，两个动密封环(12)分别位于驱动轴(6)的第一环形凹槽两侧。
7.如权利要求2所述的一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置，其特征在于，所述活塞(4)与油缸(5)的环形凹槽A之间的配合面及油缸(5)的中心孔与驱动轴(6)之间的配合面分别安装有两个静密封环(13)；其中，油缸(5)的中心孔与驱动轴(6)的配合面的两个静密封环(13)分别位于驱动轴(6)的第二环形凹槽两侧。
8.如权利要求1所述的一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置，其特征在于，通过更换不同厚度的调节套筒(2)，可以调节油缸(5)和活塞(4)之间的距离及传动盘(3)和活塞(4)之间的距离。
9.如权利要求1所述的一种可调节轴向空间的离合器离心油压测试装置，其特征在于，所述支撑部件为试验包箱(1)；
所述试验包箱(1)的两端分别加工有第一安装孔和第二安装孔；
所述试验包箱(1)的底部固定在支撑平台上；所述集流环(7)的定子固定在试验包箱(1)的第一安装孔内，所述配流套(10)固定在试验包箱(1)的第二安装孔内。
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