CN112051052B - 一种汽车离合器综合性能试验方法及试验台 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种汽车离合器综合性能试验方法及试验台，所述方法包括搭建一汽车离合器综合性能试验台；采集实际工况下的发动机扭矩、离合器的结合时间、发动机转速和变速箱输出轴转速，计算离合器能量谱；使用所述汽车离合器综合性能试验台模拟实际工况下的离合器能量谱；通过温度传感器监测被测离合器的温度场分布情况；通过扭矩传感器监测被测离合器的输出扭矩，得到被测离合器的最大传扭能力；根据离合器能量谱和被测离合器的输出扭矩，分析离合器分离性能；测量被测离合器的分离电机的位置变化，得到被测离合器单位能量的磨损量，以评价离合器磨损特性。本申请提供的汽车离合器综合性能试验方法，综合性能更优，适用范围更广。

Description

一种汽车离合器综合性能试验方法及试验台

技术领域

本申请涉及汽车离合器技术领域，特别涉及一种汽车离合器综合性能试验方法及试验台。

背景技术

随着商用车马力越来越大，车辆载重也越来越大，同时为了追求经济性，整车速比越来越小，然而近年来离合器的故障率越来越高，而故障形态80％以上都是与产品热负荷相关的烧蚀问题，因此，需要对离合器的热负荷等性能进行试验。

相关技术中，关于离合器热负荷能力检测的方法基本都基于行业标准QC/T-27-2014中5.2.5.1条在转速1000RPM条件下，模拟整车在8％坡道上满载起步。根据该工况，计算相应的当量转动惯量和阻力矩，结合时间规定为1.5±0.2s，周期为30s，试验过程中监测压盘内径和外径的温度。

参见图1所示，现有的离合器热负荷能力试验装置包括电机1、储能飞轮8、待测离合器3、惯量盘4和制动离合器7，对待测离合器3进行试验的方法为：启动试验装置，按照上述试验条件进行试验，先接合，待主动和从动同步后，分离离合器，制动从动至停止，再放松制动器，并反复循环10次，记录接合过程的温度、扭矩及转速，以及记录整理出每次的起步温升。

然而，一方面，上述试验方法中仅监测压盘的表面温度，而无轴向温度检测，热负荷性能检测可靠性较差；另一方面，在上述试验方法中是将该工况下计算得到的当量转动惯量和道路阻力矩直接施加在试验装置上，进行模拟试验，很难模拟出真实工况下的道路阻尼情况。

发明内容

本申请实施例提供一种汽车离合器综合性能试验方法及试验台，以解决相关技术中热负荷性能检测可靠性较差、很难模拟出真实工况下的道路阻尼情况的技术问题。

第一方面，提供了一种汽车离合器综合性能试验方法，包括步骤：

搭建一汽车离合器综合性能试验台，该试验台包括电机、变速箱、被测离合器、扭矩传感器、惯量盘、制动盘和制动离合器，所述被测离合器的离合器压盘上纵横交错地布设有若干温度传感器，所述扭矩传感器设于所述被测离合器的输出端；

采集实际工况下的发动机扭矩、离合器的结合时间、发动机转速和变速箱输出轴转速，计算离合器能量谱；

使用所述汽车离合器综合性能试验台模拟实际工况下的离合器能量谱，制动盘为被测离合器提供道路阻力矩；

在模拟实际工况下的离合器能量谱时，通过温度传感器监测被测离合器的温度场分布情况，分析离合器温升性能；

通过扭矩传感器监测被测离合器的输出扭矩，得到被测离合器的最大传扭能力；

根据离合器能量谱和被测离合器的输出扭矩，分析离合器分离性能；

测量被测离合器的分离电机的位置变化，得到被测离合器单位能量的磨损量，以评价离合器磨损特性。

一些实施例中，所述离合器能量谱包括结合段，在结合段内，计算离合器能量的公式包括：

离合器能量＝离合器扭矩**结合时间；

离合器扭矩≈发动机扭矩；

离合器转速＝档位速比*变速箱输出轴转速；

结合时间等于离合器滑磨开始点到离合器滑磨完成点的时间。

一些实施例中，所述离合器滑磨开始点为发动机扭矩开始变化的时间点。

一些实施例中，所述离合器能量谱包括闭合段，在所述闭合段内，分离行程不变，闭合时间为离合器滑磨完成点到下一次离合器开关断开点的时间。

一些实施例中，所述离合器能量谱包括分离段，在所述分离段内，分离时间为离合器开关断开点到下一次离合器滑磨开始点的时间。

一些实施例中，使用所述汽车离合器综合性能试验台模拟实际工况下的离合器能量谱的步骤包括：

预设离合器的结合时间为0.8～1.2s，并根据设定的道路阻力矩，制动盘为被测离合器提供道路阻力矩。

一些实施例中，通过扭矩传感器监测被测离合器的输出扭矩，得到被测离合器的最大传扭能力的步骤包括：

在被测离合器与电机转速同步完成前把被测离合器结合到90％以上，通过扭矩传感器在被测离合器完全同步前测量其最大传扭能力。

一些实施例中，根据离合器能量谱和被测离合器的输出扭矩，分析离合器分离性能的步骤包括：

在离合器分离时间内，被测离合器的输出扭矩降为0的时间为占比点，在离合器能量谱中，该占比点对应的分离行程点为分离点；

计算分离点的分离行程与最大分离行程的比值，根据该比值判断离合器分离性能。

一些实施例中，所述测量被测离合器的分离电机的位置变化，得到被测离合器单位能量的磨损量的步骤包括：

根据分离电机的位置变化计算离合器磨损行程，计算公式为：

离合器磨损行程＝分离电机的位置变化/分离拨叉杠杆比/离合器压盘杠杆比；

再根据离合器磨损行程计算离合器的磨损体积，计算公式为：

离合器的磨损体积＝离合器磨损行程*摩擦片的表面积；

根据离合器的磨损体积计算被测离合器单位能量的磨损量，计算公式为：

离合器的单位能量的磨损量＝离合器的磨损体积/能量谱总能量。

第二方面，提供了一种汽车离合器综合性能试验台，包括电机、变速箱、被测离合器、扭矩传感器、惯量盘、制动盘和制动离合器，所述被测离合器的离合器压盘上纵横交错地布设有若干温度传感器，所述扭矩传感器设于所述被测离合器的输出端。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：不仅热负荷性能检测可靠性更好，而且全面验证了离合器的各项性能，综合性能更优，适用范围更广。

本申请实施例提供了一种汽车离合器综合性能试验方法，一方面，通过在被测离合器的压盘上纵横交错地布设温度传感器，不仅可以监测压盘的表面温度，也可以沿周向进行温度监测，使得热负荷性能检测可靠性更好；另一方面，通过制动盘提供道路阻力矩，可以更加真实地模拟出道路阻尼情况；再者，可以同时进行综合性能试验，包括热负荷性能检测、扭矩性能检测、分离性能检测、磨损性能检测等，全面验证了离合器的各项性能，综合性能更优，适用范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的离合器热负荷能力试验装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的汽车离合器综合性能试验方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的汽车离合器综合性能试验台的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的离合器分离系统的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的离合器能量谱的示意图；

图6为本申请实施例提供的离合器能量谱和离合器扭矩的示意图。

图中：1、电机；2、变速箱；3、被测离合器；31、离合器从动盘；32、离合器压盘；33、分离轴承；34、分离拨叉；35、分离电机；36、温度传感器；4、扭矩传感器；5、惯量盘；6、制动盘；7、制动离合器；8、储能飞轮。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图2所示，本申请提供了一种汽车离合器综合性能试验方法，包括步骤：

S1：搭建一汽车离合器综合性能试验台，该试验台包括电机1、变速箱2、被测离合器3、扭矩传感器4、惯量盘5、制动盘6和制动离合器7，所述被测离合器3的离合器压盘上纵横交错地布设有若干温度传感器36，所述扭矩传感器4设于所述被测离合器3的输出端，如图3和图4所示；

S2：采集实际工况下的发动机扭矩、离合器的结合时间、发动机转速和变速箱输出轴转速，计算离合器能量谱；

S3：使用所述汽车离合器综合性能试验台模拟实际工况下的离合器能量谱，制动盘6为被测离合器3提供道路阻力矩；

S4：在模拟实际工况下的离合器能量谱时，通过温度传感器36监测被测离合器3的温度场分布情况，得到被测离合器3的最高温度，并将所述最高温度作为离合器温升性能试验的指标，进而分析离合器温升性能；

S5：通过扭矩传感器4监测被测离合器3的输出扭矩，得到被测离合器3的最大传扭能力；

S6：根据离合器能量谱和被测离合器3的输出扭矩，分析离合器分离性能；

S7：测量被测离合器3的分离电机的位置变化，得到被测离合器3单位能量的磨损量，以评价离合器磨损特性。

本申请实施例的汽车离合器综合性能试验方法，一方面，通过在被测离合器3的压盘上纵横交错地布设温度传感器36，不仅可以监测压盘的表面温度，也可以沿周向进行温度监测，使得热负荷性能检测可靠性更好；另一方面，通过制动盘6提供道路阻力矩，可以更加真实地模拟出道路阻尼情况；再者，可以同时进行综合性能试验，包括热负荷性能检测、扭矩性能检测、分离性能检测、磨损性能检测等，全面验证了离合器的各项性能，综合性能更优，适用范围更广。

参见图5所示，在本申请实施例中，所述离合器能量谱包括结合段，结合段对应的结合时间为t1，在结合段内，分离行程逐渐增大，计算离合器能量的公式包括：

离合器能量＝离合器扭矩*发动机转速-离合器转速*结合时间；

离合器扭矩≈发动机扭矩；

离合器转速＝档位速比*变速箱输出轴转速；

结合时间等于离合器滑磨开始点到离合器滑磨完成点的时间。

在本申请实施例中，所述离合器滑磨开始点为发动机扭矩开始变化的时间点。

在本申请实施例中，整车CAN数据包括：发动机扭矩、发动机转速、车速、离合器开关信号。离合器能量谱中包括：离合器能量J、结合时间t1、闭合时间t2、分离时间t3、周期T。

在计算离合器能量时，用发动机扭矩近似替代离合器扭矩，根据档位速比和变速箱输出轴转速计算得到离合器转速，当离合器滑磨完成，即同步完成后，发动机转速和输出轴转速的比值就会稳定在一个特定值，当稳定持续2秒以上，则可判断为可用速比，可用速比与变速箱实际档位速比进行比较，取最小的速比作为当前的档位速比。

本申请实施例中，离合器滑磨开始点由于无法在CAN数据上直接得到，而发动机扭矩开始变化则表明离合器开始结合了，因此，采用发动机扭矩突变点，当扭矩在0-10Nm以上时，作为离合器滑磨开始点。

继续参见图5所示，在本申请实施例中，所述离合器能量谱包括闭合段，闭合段对应的闭合时间为t2，在所述闭合段内，分离行程不变，闭合时间为离合器滑磨完成点到下一次离合器开关断开点的时间。

在本申请实施例中，所述离合器能量谱包括分离段，分离段对应的分离时间为t3，在所述分离段内，分离行程逐渐减小，分离时间t3为离合器开关断开点到下一次离合器滑磨开始点的时间。

在本申请实施例中，在模拟实际工况下的离合器能量谱时，制动盘6模拟整车行驶道路阻力矩，制动离合器7起到制动的作用，根据设定的道路阻力矩和惯量，通过被测离合器3的滑磨来模拟，结合时间t1、闭合时间t2和分离时间t3是通过离合器分离和结合动作来控制，进而模拟实际工况下的能量谱。

更进一步地，在本申请实施例中，使用所述汽车离合器综合性能试验台模拟实际工况下的离合器能量谱的步骤包括：

预设离合器的结合时间为0.8～1.2s，并根据设定的道路阻力矩，制动盘6为被测离合器提供道路阻力矩。

为了使得试验性能更优，与国标规定的结合时间1.5±0.2s相比，本申请实施例中加快离合器的结合速度，设置的离合器的结合时间为0.8～1.2s。

进一步地，在本申请实施例中，通过扭矩传感器4监测被测离合器3的输出扭矩，得到被测离合器3的最大传扭能力的步骤包括：

在被测离合器3与电机1转速同步完成前把被测离合器3结合到90％以上，通过扭矩传感器4在被测离合器3完全同步前测量其最大传扭能力。

在本申请实施例中，若按照国标的检测方法，离合器还未完全结合，离合器与电机转速就已经同步完成了，而离合器的最大传扭能力在该试验中则无法测量，通过本申请的试验方法，可以在被测离合器3与电机1转速同步完成前把被测离合器3结合到90％以上，通过扭矩传感器4在被测离合器3完全同步前测量其最大传扭能力，试验方法更为可靠。

参见图6所示，更进一步地，在本申请实施例中，根据离合器能量谱和被测离合器3的输出扭矩，分析离合器分离性能的步骤包括：

在离合器分离时间内，被测离合器3的输出扭矩降为0的时间为占比点，在离合器能量谱中，该占比点对应的分离行程点为分离点；

计算分离点的分离行程与最大分离行程的比值，根据该比值判断离合器分离性能。

上述根据该比值判断离合器分离性能的过程为：

若该比值在60％～80％之间，即分离点占比在60％～80％之间，则被测离合器3分离性能达标，否则，被测离合器3分离性能不达标。

更进一步地，在本申请实施例中，所述测量被测离合器3的分离电机的位置变化，得到被测离合器3单位能量的磨损量的步骤包括：

根据分离电机的位置变化计算离合器磨损行程，计算公式为：

离合器磨损行程＝分离电机的位置变化/分离拨叉杠杆比/离合器压盘杠杆比；

再根据离合器磨损行程计算离合器的磨损体积，计算公式为：

离合器的磨损体积＝离合器磨损行程*摩擦片的表面积；

根据离合器的磨损体积计算被测离合器3单位能量的磨损量，计算公式为：

离合器的单位能量的磨损量＝离合器的磨损体积/能量谱总能量。

由于在离合器试验中，离合器从动盘会不断磨损，该磨损值可以直接体现离合器寿命值，为了测量该磨损值，本申请通过分离电机的位置变化来测量，此处分离电机的位置指的是分离电机的初始位置。

参见图4所示，所述被测离合器3包括离合器从动盘31、离合器压盘32、分离轴承33、分离拨叉34和分离电机35，随着离合器从动盘31磨损，离合器压盘32的初始位置也会随之往左移动，通过分离轴承33、分离拨叉34的传递，分离电机35的初始位置也会发生相对移动，因此，本申请采用分离电机的位置变化来测量磨损值。

本申请实施例中，通过测量被测离合器3的分离电机的位置变化，得到被测离合器3单位能量的磨损量，计算过程简单，当该磨损量超过预设的阈值范围，即可表明离合器磨损严重，若在阈值范围内，则表明离合器磨损在可接受的安全范围内。

参见图3所示，本申请实施例还提供了一种汽车离合器综合性能试验台，包括电机1、变速箱2、被测离合器3、扭矩传感器4、惯量盘5、制动盘6和制动离合器7，所述被测离合器3的离合器压盘32上纵横交错地布设有若干温度传感器36，所述扭矩传感器4设于所述被测离合器3的输出端。

参见图4所示，更进一步地，所述被测离合器3包括离合器从动盘31、离合器压盘32、分离轴承33、分离拨叉34和分离电机35。

本申请实施例的电机1为大功率电机，通过增加变速箱2，可以根据被测离合器3的不同功率需求，进行功率转换，适用范围更广。

本申请实施例的汽车离合器综合性能试验台，一方面，在被测离合器3的压盘上纵横交错地布设温度传感器36，不仅可以监测压盘的表面温度，也可以沿周向进行温度监测，使得热负荷性能检测可靠性更好；另一方面，通过制动盘6提供道路阻力矩，可以更加真实地模拟出道路阻尼情况；再者，可以同时进行综合性能试验，包括热负荷性能检测、扭矩性能检测、分离性能检测、磨损性能检测等，全面验证了离合器的各项性能，综合性能更优，适用范围更广。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种汽车离合器综合性能试验方法，其特征在于，包括步骤：

搭建一汽车离合器综合性能试验台，该试验台包括电机(1)、变速箱(2)、被测离合器(3)、扭矩传感器(4)、惯量盘(5)、制动盘(6)和制动离合器(7)，所述被测离合器(3)的离合器压盘(32)上纵横交错地布设有若干温度传感器(36)，所述扭矩传感器(4)设于所述被测离合器(3)的输出端；

采集实际工况下的发动机扭矩、离合器的结合时间、发动机转速和变速箱输出轴转速，计算离合器能量谱；

使用所述汽车离合器综合性能试验台模拟实际工况下的离合器能量谱，制动盘(6)为被测离合器(3)提供道路阻力矩；

在模拟实际工况下的离合器能量谱时，通过温度传感器(36)监测被测离合器(3)的温度场分布情况，分析离合器温升性能；

通过扭矩传感器(4)监测被测离合器(3)的输出扭矩，得到被测离合器(3)的最大传扭能力；

根据离合器能量谱和被测离合器(3)的输出扭矩，分析离合器分离性能；

测量被测离合器(3)的分离电机的位置变化，得到被测离合器(3)单位能量的磨损量，以评价离合器磨损特性；

所述离合器能量谱包括结合段，在结合段内，计算离合器能量的公式包括：

离合器能量＝离合器扭矩*(发动机转速-离合器转速)*结合时间；

离合器扭矩≈发动机扭矩；

离合器转速＝档位速比*变速箱输出轴转速；

结合时间等于离合器滑磨开始点到离合器滑磨完成点的时间。

2.如权利要求1所述的汽车离合器综合性能试验方法，其特征在于：所述离合器滑磨开始点为发动机扭矩开始变化的时间点。

3.如权利要求1所述的汽车离合器综合性能试验方法，其特征在于，所述离合器能量谱包括闭合段，在所述闭合段内，分离行程不变，闭合时间为离合器滑磨完成点到下一次离合器开关断开点的时间。

4.如权利要求1所述的汽车离合器综合性能试验方法，其特征在于，所述离合器能量谱包括分离段，在所述分离段内，分离时间为离合器开关断开点到下一次离合器滑磨开始点的时间。

5.如权利要求1所述的汽车离合器综合性能试验方法，其特征在于，使用所述汽车离合器综合性能试验台模拟实际工况下的离合器能量谱的步骤包括：

预设离合器的结合时间为0.8～1.2s，并根据设定的道路阻力矩，制动盘(6)为被测离合器提供道路阻力矩。

6.如权利要求1所述的汽车离合器综合性能试验方法，其特征在于，通过扭矩传感器(4)监测被测离合器(3)的输出扭矩，得到被测离合器(3)的最大传扭能力的步骤包括：

在被测离合器(3)与电机(1)转速同步完成前把被测离合器(3)结合到90％以上，通过扭矩传感器(4)在被测离合器(3)完全同步前测量其最大传扭能力。

7.如权利要求1所述的汽车离合器综合性能试验方法，其特征在于，根据离合器能量谱和被测离合器(3)的输出扭矩，分析离合器分离性能的步骤包括：

在离合器分离时间内，被测离合器(3)的输出扭矩降为0的时间为占比点，在离合器能量谱中，该占比点对应的分离行程点为分离点；

计算分离点的分离行程与最大分离行程的比值，根据该比值判断离合器分离性能。

8.如权利要求1所述的汽车离合器综合性能试验方法，其特征在于，所述测量被测离合器(3)的分离电机的位置变化，得到被测离合器(3)单位能量的磨损量的步骤包括：

根据分离电机的位置变化计算离合器磨损行程，计算公式为：

离合器磨损行程＝分离电机的位置变化/分离拨叉杠杆比/离合器压盘杠杆比；

再根据离合器磨损行程计算离合器的磨损体积，计算公式为：

离合器的磨损体积＝离合器磨损行程*摩擦片的表面积；

根据离合器的磨损体积计算被测离合器(3)单位能量的磨损量，计算公式为：

离合器的单位能量的磨损量＝离合器的磨损体积/能量谱总能量。

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