CN210108724U - 一种多功能的换挡器性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能的换挡器性能测试装置，包括换挡器固定工装、球头仿型工装、力传感器、角度编码器和驱动臂，所述球头仿型工装用于夹装换挡器上换挡杆之球头，所述力传感器位于驱动臂与所述球头仿型工装之间，力传感器与所述驱动臂的一端相铰接，另一端与所述球头仿型工装固定相连接，力传感器的受力端面与所述球头仿型工装相接触，所述驱动臂的另一端转动连接于一个驱动臂安装轴上，所述驱动臂安装轴连接有一驱动部件；所述驱动部件能够驱动所述驱动臂安装轴在水平方向移动，进而驱动换挡器模拟换挡动作，同时通过力传感器和角度编码器测量性能指标。本实用新型提高了测试效率。

Description

一种多功能的换挡器性能测试装置

技术领域

本实用新型属于汽车零部件领域，具体涉及一种多功能的换挡器性能测试装置。

背景技术

在汽车领域，换挡器的换挡力直接影响操纵手感，换挡角度、触发角度直接影响换挡的精准性，换挡杆的强度、M/S限位机构的强度直接决定着驾驶安全性。以上各种指标均是换挡器需测试的关键性能。

例如图1所示为一种换挡器的挡位设计原理图，其换挡杆具有第一稳态位置O1和第二稳态位置O2，第一稳态位置O1所在直线位置上依次设计有倒挡R、空挡N2、空挡N1和前进挡D，第二稳态位置O2所在直线位置上设计有手动加挡M+和手动减挡M－，第一稳态位置O1是换挡杆切换至倒挡、空挡或者前进挡后返回的稳态位置，第二稳态位置O2是换挡杆切换至手动加挡M+或手动减挡M－后返回的稳态位置。

换挡过程中，M/S限位机构安装于换挡杆上，通过机械结构限制只允许从前进挡D切换至运动挡。换挡器需测试各挡位之间的换挡力、换挡角度、触发角度以及换挡杆、M/S限位机构的机械强度。由于一个现有的换挡器测试设备只能检测换挡力和换挡杆强度，或者只能检测换挡杆的触发角度和换挡角度，不能同时检测一个换挡器产品的上述指标，因此导致一个换挡器产品的上述指标需要使用多个测试设备来进行测试，测试工序繁琐，工作效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多功能的换挡器性能测试装置，该测试装置可测量换挡器的换挡力、换挡角度、触发角度、换挡杆强度等。

本实用新型的上述目的可以通过以下的技术方案来实现：

一种多功能的换挡器性能测试装置，包括用于固定换挡器的换挡器固定工装,其特征是，还包括球头仿型工装、力传感器、角度编码器和驱动臂，所述球头仿型工装用于夹装换挡器上换挡杆之球头，所述力传感器位于驱动臂与所述球头仿型工装之间，力传感器与所述驱动臂的一端相铰接，另一端与所述球头仿型工装固定相连接，力传感器的受力端面与所述球头仿型工装相接触，所述驱动臂的另一端转动连接于一个驱动臂安装轴上，所述驱动臂安装轴连接有一驱动部件；所述驱动部件能够驱动所述驱动臂安装轴在水平方向移动，进而驱动所述力传感器、所述球头仿型工装和换挡器的换挡杆一起摆动以模拟换挡杆的换挡动作，所述力传感器的力作用线通过换挡杆球头的球头载荷点，在所述驱动部件不施加外力时的初始位置所述力传感器的所述力作用线平行于水平方向，通过所述力传感器测量所述换挡杆摆动过程中施加于所述球头载荷点上力的动态变化；

所述球头仿型工装还固定连接有一摆臂，所述摆臂的一端转动连接在所述角度编码器上，使所述换挡器的换挡杆在换挡过程中与所述角度编码器同步旋转，通过所述角度编码器读取所述换挡角度。

本实用新型中，球头载荷点为专业术语，具体规定参照行业或企业标准，例如：标准号为QJ/GAC1220.043-2017的企业标准《自动变速器换挡操纵机构总成技术条件》所规定的球头载荷点。

本实用新型还可作以下优选设计：

本实用新型的所述力传感器通过球铰与所述驱动臂相铰接。

作为一种可行的实施方式，所述力传感器具有力传感器安装块，力传感器安装块与所述球铰相连接。

本实用新型的所述驱动臂包括两根平行设置的连杆。

本实用新型所述驱动臂上还设置有两个平衡块，所述平衡块在所述的初始位置时保持所述力传感器的所述力作用线平行于水平方向。平衡块用于保障力传感器的测试精度，抵消驱动臂运动时产生的干扰力传感器测量的额外力矩。

本实用新型所述摆臂上开设有摆臂连杆固定槽，所述摆臂通过一摆臂连杆与所述球头仿型工装卡接。

本实用新型的所述驱动部件为一电动缸，所述电动缸的推杆与一驱动臂安装块固定连接，所述驱动臂安装轴设置于所述驱动臂安装块上，并且所述驱动臂安装块安装在一水平导轨上。

本实用新型的所述电动缸和所述驱动臂安装块安装在一个能够固定高度的可升降工作台上。通过调节可升降工作台的高度，可匹配不同长度的换挡器，增加本实用新型的通用性。

本实用新型的所述力传感器型号为HBM S2M-500N，用于静态、动态力的测量。

本实用新型的所述角度编码器型号为E40H6-2500-6-L-5，用于旋转角度的动态测量。

本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型通过球头仿型工装夹紧换挡器的球头，并通过驱动臂作动进而带动球头仿型工装模拟换挡操作，可通过设计一系列球头仿型工装匹配不同的换挡器，适用于手动变速箱和自动变速箱的换挡器测试，通用性强。

2.本实用新型通过电动缸带动驱动臂对球头仿型工装施加不同的荷载，既可完成换挡器的换挡动作，也可用于换挡杆强度和M/S限位机构强度的测试，在此过程中通过力传感器和角度编码器测量得到一个力和角度变化的动态曲线，获得换挡力、换挡角度和触发角度，一个测试装置可用于换挡器多个性能指标的测量，提高了测试装置的通用性，降低了测试装置的开发和制造成本。

3.本实用新型可使同一直线位置几个挡位之间的换挡力、触发角度和换挡角度在一次测试中完成，提高测试效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1为一种换挡器的挡位设计原理图；

图2为本实用新型一种多功能的换挡器性能测试装置的立体结构图；

图3为图2中A部放大图；

图4为图2中B部放大图；

图5为本实用新型一种多功能的换挡器性能测试装置的俯视图；

图6为本实用新型一种换挡器性能测度装置另一角度的立体结构图；

图7为图6中C部放大图；

图8为本实用新型中测试装置的运动模型示意图。

附图标记说明：

O1、第一稳态位置；O2、第二稳态位置；R、倒挡；N1，N2、空挡；D、前进挡；M+、手动加挡；M-、手动减挡；

1、底座；2、可升降工作台；3、电动缸；4、驱动臂安装块；5、驱动臂；6、平衡块；7、驱动臂安装轴；8、力传感器；9、球铰；10、球头仿型工装；11、换挡器；12、换挡器固定工装；13、角度编码器；14、摆臂；15、摆臂连杆固定槽；16、摆臂连杆。

具体实施方式

如图2～7所示的一种多功能的换挡器性能测试装置，包括换挡器固定工装12、球头仿型工装10、力传感器8和角度编码器13，力传感器8位于驱动臂5与球头仿型工装10之间，力传感器8与所述驱动臂5的一端相铰接，另一端与所述球头仿型工装10固定相连接，力传感器8的受力端面与球头仿型工装10相接触。

球头仿型工装10为两个瓣体，用于夹装待检测换挡器11的换挡杆之球头，换挡器固定工装12用于固定待检测换挡器11，所述测试装置还包括驱动臂5，驱动臂5包括两根平行设置的连杆，并且两根连杆的一端转动安装在驱动臂安装轴7上，两根连杆的另一端通过球铰9与一力传感器安装块铰接，力传感器安装块为力传感器8具有的连接结构，其使力传感器的本体可拆换地安装于所述力传感器安装块上，并使力传感器8的本体在所述力传感器安装块上的安装位置能够上下左右调整，并能够相对所述力传感器安装块进行旋转调节，力传感器8的受力端面与球头仿型工装10固定相连接。

驱动臂安装轴7连接有一驱动部件，所述驱动部件驱动所述驱动臂安装轴7在水平方向移动，使驱动臂5作水平移动和绕所述驱动臂安装轴7的转动，进而驱动力传感器8、球头仿型工装10和换挡器11的换挡杆一起摆动以模拟换挡动作，力传感器8的力作用线通过换挡杆上球头的球头载荷点，在所述驱动部件不施加外力时的初始位置，力传感器8的所述力作用线平行于水平方向，通过所述力传感器8测量所述换挡杆摆动过程中施加于所述球头载荷点上力的动态变化；

球头仿型工装10还固定连接有一摆臂14，摆臂14的一端转动连接在所述角度编码器13上，使换挡器11的换挡杆在换挡过程中与角度编码器13同步旋转，通过角度编码器13读取所述换挡角度。

作为优选的实施例：

所述驱动部件为一电动缸3，电动缸3的推杆与一驱动臂安装块4固定连接，驱动臂安装轴7设置于驱动臂安装块4上，并且驱动臂安装块4安装在一水平导轨上，使驱动臂安装块可水平移动。

本实用新型的电动缸3安装在一个能够固定高度的可升降工作台2上，其上设有安装驱动臂安装4的水平导轨，可升降工作台2与底座1连接，底座1向上开设有凹口，可升降工作台2置于所述凹口内，并且在可升降工作台2上开设有滑槽，通过一端部加工有螺纹的横杆同时穿过底座1的侧壁和所述滑槽，并在横杆的端部通过螺纹连接一手柄，通过转动手柄使可升降工作台2固定于所述滑槽的不同高度，用于调整可升降工作台2的高度，以使测试装置满足不同高度的换挡器的性能测试。

驱动臂5还连接有两个平衡块6，平衡块6的作用是在所述的初始位置时保持力传感器8的所述力作用线平行于水平方向。

如图4所示，摆臂14上开设有摆臂连杆固定槽15，摆臂连杆16的一端固定于连杆固定槽15内，摆臂连杆16的另一端卡接在球头仿型工装10的卡槽内，使摆臂14通过摆臂连杆16与球头仿型10工装卡接，球头仿型工装10在换挡运动时带动角度编码器13同步旋转。

本实用新型的所述力传感器型号为HBM S2M-500N。

本实用新型的所述角度编码器型号为E40H6-2500-6-L-5。

力传感器和角度编码器所测数据传送至上位机，即工程控制电脑，通过工程控制电脑获取并处理力传感器和角度编码器测量数据。

如图8所示为本测试装置的运动模型示意图，由电动缸3驱动的驱动臂安装块4左右移动时，驱动臂5既作左右移动又同时绕驱动臂安装轴7转动，进而带动换挡器11的换挡杆摆动。

驱动臂5带动装夹于球头仿型工装10上的换挡器11模拟换挡动作，该换挡过程中，通过后台的上位机获取力传感器8的测量数据，也即该过程中施加于球头载荷点处的力的动态变化。后台上位机还同时获取角度编码器13的测量数据，将获取力传感器8和角度编码13的测量数据生成一个力—角度的动态曲线，通过该动态曲线读取换挡力和换挡角度。

本实用新型的测试工作原理：

1.换挡力测试，将待检测换挡器11固定安装在换挡器固定工装12上，换挡杆、换挡杆球头朝上放置，调节待检测换挡器11的安装位置使进行换挡测试的两个挡位之间连线与电动缸3的推杆的前进方向重合，然后通过球头仿型工装10夹紧换挡器11的球头，检查力传感器8的安装位置，保证力传感器8的力作用线通过待检测换挡器11之球头载荷点并且所述力作用线平行于水平方向,力传感器所测数据传送上位机。一切就绪后，启动电动缸3，其推杆带动驱动臂5、力传感器8、球头仿型工装10运动，同时角度编码器13跟随换挡器11同步转动。例如测试空挡N1至前进挡D之间的换挡力，当驱动臂5推动球头仿型工装10完成换挡时，上位机生成对应的力—角度动态曲线，该动态曲线上的表示力变化的峰值点即是空挡N1－前进挡D之间的换挡力。例如测量第一稳态位置O1直线位置上倒挡R至前进挡D之间几个挡位的换挡力，驱动臂5带动球头仿型工装10拨动换挡杆，依次执行倒挡R－空挡N2、空挡N2－第一稳态位置O1、第一稳态位置O1－空挡N1、空挡N1－前进挡D的换挡动作，后台上位机同时生成一个对应的力—角度动态曲线，动态曲线会示出4个力的峰值点，这4个峰值点依次对应倒挡R－空挡N2、空挡N2－第一稳态位置O1、第一稳态位置O1－空挡N1、空挡N1－前进挡D的换挡力。

2.换挡角度测试，在换挡力测试过程中，角度编码器与换挡器的换挡杆同步转动，设置换挡器换挡杆的旋转轴线与编码器旋转轴线重合，角度编码器旋转角度即为换挡器换挡杆的旋转角度，则上位机生成的力—角度动态曲线上各挡位区间力的斜率最大处对应的旋转角度即是该挡位处的换挡角度。

3.触发角度测试，在换挡角度的测试之前，由CAN分析仪连接换挡器的控制器模块，CAN分析仪即可在换挡角度测试过程中通过CAN分析仪读取换挡器发出的挡位触发信号，触发信号反映在力—角度动态曲线上，即可获知换挡的触发角度。

4.换挡杆强度测试，通过电动缸3带动驱动臂5对换挡器11的换挡杆施加载荷，在上位机设定时间内，载荷达到换挡杆的强度设计值，在此载荷下保持一定时间，判定换挡杆是否满足强度要求。

5.M/S限位机构强度测度，换挡杆位置不在前进挡D处时，由于M/S限位机构作用，无法直接切换至第二稳态位置O2、手动加挡M+和手动减挡M-，在此换挡杆位置，即可进行M/S限位机构的强度测试，通过电动缸3带动驱动臂5对换挡器的换挡杆施加载荷，在上位机设定时间内，载荷达到M/S限位机构的强度设计值，在此载荷下保持一定时间，判定M/S限位机构是否满足强度要求。

本实用新型的上述实施例并不是对本实用新型保护范围的限定，本实用新型的实施方式不限于此。凡此种种根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，对本实用新型上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能的换挡器性能测试装置，包括用于固定换挡器(11)的换挡器固定工装(12),其特征在于，还包括球头仿型工装(10)、力传感器(8)、角度编码器(13)和驱动臂(5)，所述球头仿型工装(10)用于夹装换挡器(11)上换挡杆之球头，所述力传感器(8)位于驱动臂(5)与所述球头仿型工装(10)之间，力传感器(8)与所述驱动臂(5)的一端相铰接，另一端与所述球头仿型工装(10)固定相连接，力传感器(8)的受力端面与所述球头仿型工装(10)相接触，所述驱动臂(5)的另一端转动连接于一个驱动臂安装轴(7)上，所述驱动臂安装轴(7)连接有一驱动部件；所述驱动部件能够驱动所述驱动臂安装轴在水平方向移动，进而驱动所述力传感器(8)、所述球头仿型工装(10)和换挡器(11)的换挡杆一起摆动以模拟换挡杆的换挡动作，所述力传感器(8)的力作用线通过换挡杆球头的球头载荷点，在所述驱动部件不施加外力时的初始位置所述力传感器(8)的所述力作用线平行于水平方向，通过所述力传感器(8)测量所述换挡杆摆动过程中施加于所述球头载荷点上力的动态变化；

所述球头仿型工装(10)还固定连接有一摆臂(14)，所述摆臂(14)的一端转动连接在所述角度编码器(13)上，使所述换挡器(11)的换挡杆在换挡过程中与所述角度编码器同步旋转，通过所述角度编码器读取换挡杆的换挡角度。

2.根据权利要求1所述的多功能的换挡器性能测试装置，其特征在于，所述力传感器(8)通过球铰(9)与所述驱动臂(5)相铰接。

3.根据权利要求2所述的多功能的换挡器性能测试装置，其特征在于，所述力传感器(8)具有力传感器安装块，力传感器安装块与所述球铰(9)相连接。

4.根据权利要求1所述的多功能的换挡器性能测试装置，其特征在于，所述驱动臂(5)包括两根平行设置的连杆。

5.根据权利要求4所述的多功能的换挡器性能测试装置，其特征在于，所述驱动臂(5)上还设置有两个平衡块(6)，所述平衡块(6)在所述的初始位置时保持所述力传感器(8)的所述力作用线平行于水平方向。

6.根据权利要求1所述的多功能的换挡器性能测试装置，其特征在于，所述摆臂(14)上开设有摆臂连杆固定槽(15)，所述摆臂(14)通过一摆臂连杆(16)与所述球头仿型工装(10)卡接。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的多功能的换挡器性能测试装置，其特征在于，所述驱动部件为一电动缸(3)，所述电动缸(3)的推杆与一驱动臂安装块(4)固定连接，所述驱动臂安装轴(7)设置于所述驱动臂安装块(4)上，并且所述驱动臂安装块(4)安装在一水平导轨上。

8.根据权利要求7所述的多功能的换挡器性能测试装置，其特征在于，所述电动缸(3)安装在一个固定高度可调的可升降工作台上(2)。

9.根据权利要求7所述的多功能的换挡器性能测试装置，其特征在于，所述力传感器(8)型号为HBM S2M-500N。

10.根据权利要求7所述的多功能的换挡器性能测试装置，其特征在于，所述角度编码器(13)型号为E40H6-2500-6-L-5。

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