CN205375182U - 一种自动控制离合器系统测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动控制离合器系统测试装置，属于汽车自动控制测试领域。选用电机代替发动机做为动力源，带动离合器和变速器运转，变速器输出端先连接一个增速机构，再用多片可调式配重盘作为负载，使电机以一定的转速运转，带动离合器、变速器、负载系统一起转动，在适当的时机操纵变速器操纵手柄，进行选档和换档操作。优点是结构新颖，可以在室内台架上初步模拟整车在道路上的行驶情况，进行自动控制离合器系统软件的标定、测试，和硬件的调试、检测、试验等，具有经济、安全、高效等特点。

Description

一种自动控制离合器系统测试装置

技术领域

本实用新型公开的一种汽车自动控制离合器系统测试装置，是用于自动离合器控制系统软件的标定、测试，和硬件的调试、检测、试验等工作，属于汽车自动控制测试领域。

背景技术

对于手动档汽车，起步、换档时都需要驾驶员踩下离合器踏板以分离离合器。汽车行驶的大部分工况，尤其是堵车跟车时，都需要频繁踩踏离合器踏板，这极易造成驾驶员的疲劳。而且踏板控制不当还会造成耸车、溜车、打齿、熄火等现象。

AT、AMT、DCT和CVT技术虽然解决了离合器的自动控制问题，但与手动档相对，成本和油耗也相应增加，有的还存在换档时动力中断的问题。

汽车自动控制离合器，在不改变离合器和机械变速器结构的前提下，增加一套控制系统，可以实现汽车离合器的自动控制，使驾驶员无需操纵离合器分离踏板。汽车自动控制离合器系统的操纵机构以电动机为主要动力源产生动力，经蜗轮蜗杆传动机构减速，把旋转运动转化为直线运动输出，带动推杆做往复直线运动，控制离合器的分离与接合，实现汽车离合器的自动控制。

汽车自动控制离合器开发阶段需要进行整车标定、测试等工作。传统方法是将自动控制离合器系统安装在整车上，在道路上进行。这不仅受时间、场地、人员等限制，还存在安全隐患。

发明内容

本实用新型提供一种自动控制离合器系统测试装置，目的是搭建一个整车行驶环境，在台架上即可初步模拟车辆在道路上的运行情况，为自动控制离合器系统提供所需的外部条件，从而测试在选换档时，自动控制离合器系统工作是否正常。

本实用新型采取的技术方案是：电机支架固定在基座上，电机固定在电机支架左侧的立板上，电机的传动轴穿过电机支架，在电机支架的左右两个立板处用轴承支撑，在电机支架右侧立板的右边连接一个输出法兰盘，该输出法兰盘尺寸模拟发动机曲轴连同飞轮的输出端尺寸，电机支架的右侧立板模拟发动机的输出端法兰面，离合器及其操纵机构、变速器固定在电机支架右侧的立板上，用于模拟实车中变速器到两个驱动轮的输出法兰通过变速器输出轴连接到皮带轮上，每个皮带轮支架上固定两个皮带轮，两个皮带轮之间用皮带连接；负载系统的增速机构采用另一个同样的变速器反装，两个输出法兰连接到变速器输出轴上，变速器输出轴连接到皮带轮上，接收从变速器传递过来的扭矩，增速机构用增速机构支架固定在基座上，变速器一轴与增速机构输出轴连接，负载支架固定在基座上，增速机构输出轴穿过负载支架，在负载支架的左右两个立板处用轴承支撑，在负载支架右侧立板的右边连接制动器的旋转部分，制动器的固定部分安装在负载支架右侧的立板上，配重盘安装在增速机构输出轴上；防护隔板和工作台与基座侧面连接，电机控制器、变速器操纵手柄和制动手柄分别安装在防护隔板上；电控柜通过电缆与装置连接，自动控制离合器系统固定在基座上，执行机构和变速器的离合器工作缸连接。

所述配重盘用于模拟整车的转动惯量，采用多片圆形结构，通过增减配重盘的数量，调整负载的转动惯量，转动惯量的计算公式如下：

$J=\frac{k\×m\×r^2}{i^2}$

其中：J表示负载的转动惯量，单位：kgm²，k表示质量系数，m表示整车整备质量，单位：kg；r表示车轮滚动半径，单位：m；i表示增速传动比；i＝i₀×i_g；i₀表示变速器主减速比；i_g表示变速器所在挡位的传动比_。

本实用新型用于汽车自动控制离合器系统软件的标定、测试，和硬件的调试、检测、试验等，本实用新型一是自动控制离合器系统所需信号的模拟和转换，二是负载系统当量转动惯量的设定。选用电机代替发动机做为动力源，带动离合器和变速器运转，通过电机控制器调整电机的转速，电机转速相当于发动机的转速。变速器输出端先连接一个增速机构，再用多片可调式配重盘作为负载。测试时，使电机以一定的转速运转，带动离合器、变速器、负载系统一起转动，在适当的时机操纵变速器操纵手柄，进行选档和换档操作。自动控制离合器系统根据采集的外部数据和设定的控制逻辑，自动控制离合器的分离与接合。电机的转速、离合器的位置、离合器分离时间和接合时间由被电脑进行记录。

按照自动控制离合器系统控制的离合器位置，定义为初始状态、完全分离离合器、半接合离合器(滑摩状态)、完全接合离合器四个状态。每个状态结束后输出离合器控制的目标位置和目标速率(接合或者分离速率)，指导控制模块控制执行机构动作，控制离合器以目标速率到达目标位置。根据控制逻辑，满足相关条件则进入下一状态，不满足状态则回退到相应的状态。

本实用新型的优点是结构新颖，可以在室内台架上初步模拟整车在道路上的行驶情况，进行自动控制离合器系统软件的标定、测试，和硬件的调试、检测、试验等，具有经济、安全、高效等特点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的原理图；

图3是本实用新型电机转速信号采集结构示意图

图4是自动控制离合器系统控制逻辑图；

图中：基座1、电机支架2、电机3、电机传动轴4、离合器及其操纵机构5、变速器6、变速器输出轴7、皮带轮8、皮带轮支架9、皮带10、增速机构11、增速机构支架12、增速机构输出轴13、负载支架14、制动器15、配重盘16、防护隔板17、工作台18、电机控制器19、变速器操纵手柄20、制动手柄21、电控柜22、自动控制离合器系统23，信号盘24，信号采集器25。

具体实施方式

电机支架2固定在基座1上，电机3固定在电机支架2左侧的立板上，电机3的传动轴4穿过电机支架2，在电机支架2的左右两个立板处用轴承支撑，在电机支架2右侧立板的右边连接一个输出法兰盘，该输出法兰盘尺寸模拟发动机曲轴连同飞轮的输出端尺寸，电机支架2的右侧立板模拟发动机的输出端法兰面，因此该动力部分简单地模拟了一个发动机的输出安装尺寸，便于安装离合器、变速器等零组件，离合器及其操纵机构5、变速器6固定在电机支架2右侧的立板上，与实车的安装方式相同，用于模拟实车中变速器到两个驱动轮的输出法兰通过变速器输出轴7连接到皮带轮8上，每个皮带轮支架9上固定两个皮带轮8，两个皮带轮8之间用皮带10连接；负载系统的增速机构11采用另一个同样的变速器6反装，即该变速器本来的输出端作为输入端，两个输出法兰连接到变速器输出轴7上，变速器输出轴7连接到皮带轮8上，接收从变速器6传递过来的扭矩，增速机构11用增速机构支架12固定在基座1上，本来的输入端作为输出，变速器一轴与增速机构输出轴13连接，负载支架14固定在基座1上，增速机构输出轴13穿过负载支架14，在负载支架14的左右两个立板处用轴承支撑，在负载支架14右侧立板的右边连接制动器15的旋转部分，制动器15的固定部分安装在负载支架14右侧的立板上，配重盘16安装在增速机构输出轴13上；防护隔板17和工作台18与基座1侧面连接，电机控制器19、变速器操纵手柄20和制动手柄21分别安装在防护隔板17上；电控柜22通过电缆与电机控制器19连接，自动控制离合器系统23固定在基座1上，执行机构和变速器6的离合器工作缸连接，手制动信号、挡位传感器信号、发动机转速信号连接到控制单元上，车速信号直接由控制单元转换而成。

所述配重盘用于模拟整车的转动惯量，采用多片圆形结构，通过增减配重盘的数量，调整负载的转动惯量，转动惯量的计算公式如下：

$J=\frac{k\×m\×r^2}{i^2}$

其中：J表示负载的转动惯量，单位：kgm²，k表示质量系数，m表示整车整备质量，单位：kg；r表示车轮滚动半径，单位：m；i表示增速传动比；i＝i₀×i_g；i₀表示变速器主减速比；i_g表示变速器所在挡位的传动比。

装置原理如图2所示，通过电机控制器19的人机交互界面控制安装在电控柜22中的下位机(PLC或者数控系统)，操控电机3，同时即时反馈转速到电机控制器19。电机3带动离合器及其操纵机构5、变速器6、增速机构11和配重盘16一起转动。自动控制离合器系统23的挡位传感器接收变速器6产生的选换档信号，信号采集器采集到的电机3的转速信号，控制单元转换出的车速信号，制动手柄21控制的手制动信号，都作为控制单元的输入条件，控制单元输出指令控制执行机构，从而控制离合器的分离与接合。

自动控制离合器系统的控制逻辑如图4所示，设备通电启动，则为初始状态，此时离合器为完全接合。当手制动信号断开，换档手柄有选换档动作时，进入完全分离离合器状态(相当于汽车踩住制动踏板挂档)。若同时满足挡位信号在档、手制动信号接通、发动机转速不低于设定值时，进入半接合状态(相当于放松制动踏板汽车起步)，任意一项及以上不满足则返回完全分离状态。若同时满足挡位信号在档、发动机转速高于设定值、车速高于设定值，进入完全接合状态(相当于汽车正常行驶)。当挡位信号为选档，则返回完全分离状态；当发动机转速未达到设定值，则返回半接合状态；当车速未达到设定值，则根据不同的车速返回半接合状态或完全分离状态。在任何情况下断电都返回初始状态。

工作时，操作人员松开制动手柄21，触点开关接通，并将信号输送到自动控制离合器系统23的控制单元；操作电机控制器19调整电机3的转速，安装在电机传动轴4上的信号盘24，和电机支架2上的信号采集器25，将电机的转速信号，等同于发动机转速信号传递给控制单元；操作变速器6的换档手柄进行选换档，安装在变速器6上的挡位传感器将挡位信号传递给控制单元，同时控制单元给挡位传感器提供电源。控制单元根据接收到的信号和转换出的车速信号，按照预先设定的控制逻辑给执行机构发出指令，执行机构输出动力控制离合器的分离与接合。根据软件记录的数据判断自动控制离合器系统工作是否正常。并可以调整相关的控制指令，实现不同的测试目的。

Claims (2)

1.一种自动控制离合器系统测试装置，其特征在于：电机支架固定在基座上，电机固定在电机支架左侧的立板上，电机的传动轴穿过电机支架，在电机支架的左右两个立板处用轴承支撑，在电机支架右侧立板的右边连接一个输出法兰盘，该输出法兰盘尺寸模拟发动机曲轴连同飞轮的输出端尺寸，电机支架的右侧立板模拟发动机的输出端法兰面，离合器及其操纵机构、变速器固定在电机支架右侧的立板上，用于模拟实车中变速器到两个驱动轮的输出法兰通过变速器输出轴连接到皮带轮上，每个皮带轮支架上固定两个皮带轮，两个皮带轮之间用皮带连接；负载系统的增速机构采用另一个同样的变速器反装，两个输出法兰连接到变速器输出轴上，变速器输出轴连接到皮带轮上，接收从变速器传递过来的扭矩，增速机构用增速机构支架固定在基座上，变速器一轴与增速机构输出轴连接，负载支架固定在基座上，增速机构输出轴穿过负载支架，在负载支架的左右两个立板处用轴承支撑，在负载支架右侧立板的右边连接制动器的旋转部分，制动器的固定部分安装在负载支架右侧的立板上，配重盘安装在增速机构输出轴上；防护隔板和工作台与基座侧面连接，电机控制器、变速器操纵手柄和制动手柄分别安装在防护隔板上；电控柜通过电缆与装置连接，自动控制离合器系统固定在基座上，执行机构和变速器的离合器工作缸连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动控制离合器系统测试装置，其特征在于：所述配重盘用于模拟整车的转动惯量，采用多片圆形结构，通过增减配重盘的数量，调整负载的转动惯量，转动惯量的计算公式如下：

其中：J表示负载的转动惯量，单位：kgm²，k表示质量系数，m表示整车整备质量，单位：kg；r表示车轮滚动半径，单位：m；i表示增速传动比；i＝i₀×i_g；i₀表示变速器主减速比；i_g表示变速器所在挡位的传动比。