CN218725315U - 变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于传动试验测试技术领域，公开了一种变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置。包括：选换挡轴模拟箱总成：所述的选换挡轴模拟箱总成包括换挡模拟轴，所述的选换挡轴模拟箱总成与变速箱选换挡执行机构的选换挡轴连接；换挡负载模拟机构总成，所述的换挡负载模拟机构总成与所述的换挡模拟轴传动连接。本实用新型的装置可以脱离变速箱总成的基础上进行选换挡执行机构的性能测试和可靠性试验。

Description

变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置

技术领域

本实用新型涉及传动试验测试技术领域，具体涉及一种变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置。

背景技术

本实用新型对于背景技术的描述属于与本实用新型相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本实用新型的内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本实用新型在首次提出申请的申请日的现有技术。

在变速箱产品研制过程中，选换挡执行机构(以下简称：换挡盒)是变速箱总成的关键核心部件，其产品功能性能以及可靠性直接影响到变速箱的操纵效果和使用的可靠性。传统变速箱换挡盒的测试多数均搭载于变速箱整机上进行功能性验证，单独针对换挡盒加载进行性能测试及可靠性方面较为有限，制约了换挡盒的独立研发，尤其是试验的测试数据易受到变速箱其他系统的影响，导致数据无法反映换挡盒的实际性能；在产品可靠性试验方面，由于随变速箱台架可靠性试验验证，依据QC/T568-2011《汽车机械式变速器总成台架试验方法》中相关试验要求主要为变速箱选换挡功能试验，因此难以充分验证变速箱换挡盒的使用可靠性。

传统的独立的选换挡执行机构试验台，更多的是侧重换挡盒功能及外部操作机构的检查，缺少产品在模拟变速箱使用工况下的性能测试和可靠性测试，容易导致部件级验证不充分，应用于整机产品上带来质量问题，因此需要开发一套能够代替变速箱对换挡盒进行独立验证的试验装置，达到既可以满足换挡盒的出厂功能检测，同时能对换挡盒进行性能测试和可靠性测试，另外可方便快捷更改连接工装接口后进行不同型号换挡盒的检验测试，将部件级问题尽早暴露解决，可以更为有效的提升产品设计质量和研制效率，减少产品应用于变速箱整机乃至应用于底盘后发生产品设计问题。

实车中变速箱换挡操作总成主要包括外部操作机构、内部执行机构和选换挡软轴(拉锁)等，其内部换挡执行机构如图1所示，选换挡轴固定在换挡盒内，选换挡操作指片固定在选换挡轴上且与拨叉轴拨片相互配合。外部操作机构在进行选挡操作时选换挡轴会带动操作指片沿选换挡轴作轴向前后移动，选择不同位置的换挡拨叉轴。换挡操作时换挡操作指片绕选换挡轴作旋转摆动，同时带动拨叉轴拨片使拨叉轴轴向滑动最终操纵变速箱内同步器进行挂挡动作，同步器在挂挡工作过程中为实现同步一般会对换挡拨叉轴上产生一定的负载载荷。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置，本发明的装置针对产品可以在脱离变速箱总成的基础上，模拟变速箱内拨叉轴在选换挡时所承受负载效果的试验装置，该装置可为产品换挡盒进行功能、性能测试，并获得具体试验测试数据，还可对换挡盒进行可靠性试验、极限拉偏测试等部件级验证试验。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

一种变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置，包括：

选换挡轴模拟箱(即变速箱与换挡盒的接口箱)总成：所述的选换挡轴模拟箱总成包括换挡模拟轴(即变速箱拨叉轴)，所述的选换挡轴模拟箱总成与变速箱选换挡执行机构的选换挡轴连接；

换挡负载模拟机构总成，所述的换挡负载模拟机构总成与所述的换挡模拟轴传动连接。

进一步的，所述的选换挡轴模拟箱总成包括换挡模拟轴；复合衬套；选换挡轴模拟箱箱体；定位挡杆；所述的换挡模拟轴套设在所述的复合衬套中，所述的定位挡杆用于所述的换挡模拟轴的定位。

进一步的，所述的选换挡轴模拟箱箱体采用多轴集成式接口箱工装。

进一步的，所述的多轴集成式接口箱工装为组合式。

进一步的，所述的换挡负载模拟机构总成的数量为2。

进一步的，2个所述的换挡负载模拟机构总成设置在所述的选换挡轴模拟箱总成的两侧。

进一步的，所述的换挡负载模拟机构总成包括：换挡负载模拟机构；滑轨机构；回位气缸及定位支架；所述的换挡负载模拟机构固定在所述的滑轨机构上，所述的回位气缸及定位支架用于所述的换挡模拟负载机构的回位和定位。

进一步的，所述的换挡负载模拟机构包括：推杆总成；测力杆；负载弹簧；定位锁止螺母；负载调节螺杆；传感器；所述的定位锁止螺母用于所述的推杆总成的定位和锁止，所述的传感器用于获取负载模拟机构的运行参数。

进一步的，所述的负载弹簧可采用不同压缩性的模具弹簧。

进一步的，所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置包括数据采集系统和控制中心；所述的数据采集系统用于采集数据并将采集的数据传输给控制中心，所述的控制中心用于控制所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置。

借由上述方案，本实用新型至少具备如下有益效果：

本申请通过采用选换挡装置测试系统可独立对换挡盒进行摸底验证，减少变速箱的投入和研发进度制约；可以对换挡盒进行拉偏测试，提升产品的质量可靠性；可排除外部机构和变速箱内部因素，对换挡盒进行单机部件的故障分析。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍：

图1为本实用新型中一种变速箱用选换挡装置的测试及可靠性试验系统装配图(三维爆炸图)；

图2为本实用新型中变速箱选换挡盒总成(试验测试件)(三维爆炸图)；

图3为本实用新型中选换挡轴模拟箱总成构成示意图；

图4为本实用新型中换挡负载模拟机构总成构成示意图；

图5为本实用新型中换挡负载模拟机构构成示意图(去除一侧立板及紧固件)；

图6为本实用新型中气控选挡机构总成构成示意图(去除紧固件)；

图7为本实用新型中气控换挡机构总成构成示意图(去除紧固件)；

图8为本实用新型中挂挡操纵机构构成示意图(去除紧固件)；

图9为本实用新型中挡位关系示意图。

图10为本实用新型中试验台气动及控制原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进行进一步的详细介绍，应当理解，实施例是为了本领域技术人员更容易理解本实用新型的技术方案，而不能作为本实用新型保护范围的限定。

在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本实用新型的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本实用新型也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、 B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本实用新型也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

结合附图1和2，一种变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置，包括：

选换挡轴模拟箱总成2：所述的选换挡轴模拟箱总成包括换挡模拟轴，所述的选换挡轴模拟箱总成2与所述的选换挡轴112连接；

换挡负载模拟机构总成3，所述的换挡负载模拟机构总成3与所述的换挡模拟轴传动连接。

关于换挡负载模拟机构总成3与所述的换挡模拟轴传动连接，本领域技术人员应当理解的是，在一些实施例中，可以选用滑动对接或者相邻或者端面接触，当然，本发明对传动连接的连接方式不作限定，只要可以完成换挡负载模拟机构总成3与所述的换挡模拟轴之间的传动即可，本领域技术人员可以根据需要选择合适的连接方式完成传动即可。

下面对变速箱选换挡结构做示例性说明：

结合图1和2，变速箱选换挡盒总成1，包括选换挡盒主体总成11；换挡助力气缸13和选挡操纵杆总成14；所述的选换挡盒主体总成14包括换挡操纵指111和选换挡轴112；在一些实施例中，还包括选换挡盒盖12，所述的换挡助力气缸13与所述的选换挡轴112连接，所述的选挡操纵杆总成14 用于选换挡盒主体总成11的选换挡；

结合图1、2和6，气控选挡操纵机构总成4，所述的气控选挡操纵机构总成4包括选档直角转接块41，所述的选档直角转接块41与所述的选挡操纵杆总成14连接；

结合图1和7，气控换挡操纵机构总成5，所述的气控换挡操纵机构总成5包括挂挡操纵机构51，所述的挂挡操纵机构51与所述的选换挡轴112 连接；

试验装置底板平台6，用于承载变速箱选换挡盒总成1、选换挡轴模拟箱总成2、换挡负载模拟机构总成3、气控选挡操纵机构总成4和气控换挡操纵机构总成5。

本申请针对产品换挡盒的试验要求，设计了可以在脱离变速箱总成的基础上，模拟变速箱内拨叉轴在选换挡时所承受负载效果的试验装置，该装置可为产品换挡盒进行功能、性能测试，并获得具体试验测试数据，还可对换挡盒进行可靠性试验、极限拉偏测试等部件级验证试验。模拟换挡时变速箱内部同步器作用在拨叉轴上的返作用力，解决换挡盒依赖变速箱整机进行试验的局限。

试验装置采用气缸作为选换挡动作的驱动源，通过研发负载箱模拟换挡盒在挂挡时，变速箱内同步器齿轮啮合过程中返作用在拨叉轴上的负载力和卸载过程，负载箱选用模具弹簧作为模拟同步器齿轮啮合的负载力，设计气缸活塞杆的伸出、缩回可实现换挡盒的选挡、挂挡和卸载动作。

试验装置可以具备根据匹配变速箱调节相应拨叉轴所受的负载力，试验装置可以达到测试换挡盒的选挡力、挂挡力、选挡位移、挂挡位移、换挡角度、选换挡气压、负载力等参数的在线检测及数据记录存储。

结合附图3，在本实用新型的一些实施例中，所述的选换挡轴模拟箱总成2包括第一换挡模拟轴211；第二换挡模拟轴212；第三换挡模拟轴213；复合衬套22；选换挡轴模拟箱箱体23；定位挡杆24。

接口箱(即选换挡轴模拟箱)由拨轴叉法兰、三根缩比拨叉轴(即换挡模拟轴)、箱体、冷却润滑喷油管等组成,箱体下端与装置底板固定连接,箱体上端与被试换挡盒相连，三根缩比拨叉轴与拨轴叉法兰为滑动配合，且均匀分布在直径为90的圆上并贯穿箱体两侧。冷却润滑喷油管通过箱体底的油路接头与油泵、油箱连通，喷油管上方设有三个不同方位的喷嘴。

结合附图4在本实用新型的一些实施例中，所述的换挡负载模拟机构总成3包括：换挡负载模拟机构31；滑轨机构32；回位气缸及定位支架33。

结合附图5，在本实用新型的一些实施例中，所述的换挡负载模拟机构 31包括：推杆支承套筒3111；推杆总成3112；力传感器3113；测力杆3114；测力杆支承套筒3115；负载弹簧3116；定位锁止螺母3117；负载调节螺杆 3118；前立板3121；中立板3122；后立板3123；底板3124；侧立板3125；上盖板3126；位移传感器3127。

采用不同压缩特性的模具弹簧，实现负载力和拨叉轴行程的灵活匹配，解决了换挡盒匹配不同变速箱的负载等参数要求；

拉压传感器两端通过箱体支撑滑套分别与负载输入轴和弹簧导向轴相连，负载轴前端接受来自接口箱拨叉轴推移，同时推动弹簧导向轴压缩负载弹簧，在负载轴与弹簧导向轴及负载弹簧之间的拉压传感器产生一个对拨叉轴的反作用力。当反作用力达到要求的力时，限位气缸卸载，消除作用在拨叉轴上的反作用力，该压缩过程模拟出变速箱换挡时同步器的齿合过程。

通过设计空间机构布置，实现模拟变速箱外部操作机构对变速箱选换挡操纵，主要布置选换挡装置外部的选挡动作输入模拟机构、挂挡动作输入模拟机构；

结合附图6，在本实用新型的一些实施例中，所述的气控选挡操纵机构总成包括：选挡直角转接块41；回转连接杆组件42；力传感器43；滑轨机构44；选挡气缸总成45；选挡机构固定支架46；串联气缸连接螺栓451；选挡行程调节环452；选挡气缸453；选挡气缸滑轨连接支架454；气缸底座位置调节垫455。

在本实用新型的一些实施例中，所述的选挡气缸组包括串联的四个选挡气缸。

选挡机构总成主要由选挡支架，气缸组，力传感器，回转连接杆组件(直杆球头关节轴承、直角转接块)，滑轨组成。

选挡气缸组通过451将四个气缸与气缸底座相连，并串联在滑轨上，将导轨和气缸组件4固定在机构支架上。

变速箱换挡盒的外部选挡动作，采用4气缸在导轨上串联的方式，采用调整垫和调整环锁定气缸行程，实现换挡盒8个挡位及倒挡的位置选取；

结合附图10，从力传感器52起始依次为第四气缸、第三气缸、第二气缸和第一气缸。

设定第一、二气缸A口供气、B口通大气时活塞杆处于伸出状态，第三、四气缸B口供气，A口通大气时活塞杆处于缩回状态，此时选挡操纵杆总成 14在3、4挡的空挡位置(即选挡初始位置)。

当第一气缸A口通大气、B口供气，第二、三、四气缸供气状态不变(即选挡初始位置)，第一气缸活塞杆缩回拉动选挡操纵杆总成14向后移动，此时选入倒挡的空挡位置，A、B口反之回到选挡初始位置。

当第二气缸A口通大气、B口供气，第一、三、四气缸供气状态不变，第二气缸活塞杆缩回拉动选挡操纵杆总成14向后移动，此时选入1、2挡的空挡位置，A、B口反之回到选挡初始位置。

当第三气缸B口通大气、A口供气，第一、二、四气缸供气状态不变，第三气缸活塞杆伸出推动选挡操纵杆总成14向前移动此时选入5、6挡的空挡位置，A、B口反之回到选挡初始位置。

当第三、四气缸B口同时通大气、A口供气，第一、二气缸供气状态不变，第三、四气缸活塞杆伸出推动选挡操纵杆总成14向前移动此时选入7、 8挡的空挡位置，A、B口反之回到选挡初始位置。选换挡装置选档控制如表 1所示：

表1选换挡装置选挡控制

结合附图2和7，在本实用新型的一些实施例中，所述的气控换挡操纵机构总成包括：挂挡操纵机构51；连接杆块及挂挡力传感器52；滑轨总成 53；第一挂挡操纵气缸54；第二挂挡操纵气缸55；挂挡角位移度测试机构 56。

结合附图2和8、10，在本实用新型的一些实施例中，所述的挂挡操纵机构包括：变速箱选换挡盒操纵臂511；操纵臂连接支架512；第一滑杆513；套筒514；万向转接架515；滑轨连接支架516；第二滑杆517。变速箱选换挡盒操纵臂511与选换挡轴112连接；滑轨连接支架516与传感器52连接；第一挂挡操纵气缸54与传感器52连接；第二挂挡操纵气缸55与第一挂挡操纵气缸54通过连接块相连。

当第一、二挂挡气缸B口供气、A口通大气，活塞杆都处于缩回状态，此时为挂挡初始位置。

第一挂挡气缸B口通大气、A口供气，第二挂挡气缸供气状态不变，第一挂挡气缸活塞杆伸出推动选换挡轴112旋转，此时挂入奇数挡位(即通过选换挡轴112上的拨片推动拨叉轴向左转动，A、B口反之回到挂挡初始位置 (完成奇数挡摘挡)。

第二挂挡气缸B口通大气、A口供气，第一挂挡气缸供气状态不变，第二挂挡气缸活塞杆伸出推动第一挂挡气缸使选换挡轴112右转此时挂入偶数挡位，A、B口反之回到挂挡初始位置，完成偶数挡摘挡。选换挡装置挂档控制如表2所示：

表2选换挡装置挂挡控制

选挡位置	阀体开闭状态	气缸状态
			空挡	YB6、YB7得电	一、二、缩回
奇数挡	YB7、YA6得电	二、缩回，一、伸出
			偶数挡、倒挡	YB6、YA7得电	一、缩回，二、伸出

选换挡运行流程

初始选换挡轴拨叉指处于中位，给负载气缸供气(即A口供气，B口始终通大气)活塞杆伸出推动负载箱尾部，使负载箱沿导轨滑动到负载轴与拨叉轴端面相接(即负载气缸伸出的全行程)。

换挡盒选换挡轴在气控选挡机构总成推动下，选换挡轴上的选换挡指前后移动到相应拨叉轴上的选换挡指卡座位置，延时250毫秒在气控换挡操纵机构总成推动下旋转，选换挡轴上的换挡指随之带动拨叉轴上的换挡指卡座 (堆块)使拨叉轴产生位移，推动负载轴、力传感器压缩模具弹簧，对换挡盒产生反作用力，同时负载轴上的位移挡片推动拨叉轴位移传感器，当反作用力达到预设的负载力时负载气缸卸荷(即A口通大气，B口始终通大气)，这时模具弹簧的力释放，在气控换挡操纵机构和模具弹簧的释放力的作用下，使负载箱继续沿导轨继续滑行到位(即挂挡气缸活塞杆被压缩回位)并延时500毫秒，气控换挡操纵机构复位，换挡指卡座回到零位，同时负载气缸供气(即A口供气，B口始终通大气)活塞杆伸出使负载箱回到初始位置。延时250毫秒气控选挡机构总成复位，回到选挡机构总成的初始位置(即完成一个挡位的挂、摘挡过程)。

在本实用新型的一些实施例中，所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置包括气源和气压调节机构，为变速箱换挡提供外部气源支持。

采用多轴集成式接口箱工装，模拟变速箱的多个换挡拨叉轴，实现输出负载在相同检测机构上进行采集数据输出。

试验台匹配气源及气压调节机构，实现变速箱换挡助力辅助操纵系统外部气源支持。

在本实用新型的一些实施例中，所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置包括数据采集系统和控制中心；所述的数据采集系统用于采集数据并将采集的数据传输给控制中心，所述的控制中心用于控制所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置。试验装置可以通过可编程控制器、人机交互界面进行程序控制，实现自动化连续可靠性试验功能。变速箱选换挡装置的测试系统采用人机交互界面，实现各数据通过数据采集系统进行采集及记录，可以实现数据的实时监测和后期的追溯分析；在试验系统中采用PLC可编程逻辑控制器搭配电源模块、继电器、电磁阀，实现换挡动作的逻辑控制和自动循环操纵功能；实现换挡机构可以独立重复进行部件级可靠性试验。

试验装置可以根据不同变速箱换挡盒接口变化，可转换连接工装进行不同变速箱换挡盒的试验，具有一定的通用性。

试验装置滑动副均选用石墨铜套，具备一定的免维护使用效果。

试验台中通过工装连接角度传感器、拉压力传感器、位移传感器、压力传感器对换挡盒的相关数据进行测量。

以上介绍仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置，其特征在于，包括：

选换挡轴模拟箱总成：所述的选换挡轴模拟箱总成包括换挡模拟轴，所述的选换挡轴模拟箱总成与变速箱选换挡执行机构的选换挡轴连接；

换挡负载模拟机构总成，所述的换挡负载模拟机构总成与所述的换挡模拟轴传动连接。

2.根据权利要求1所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置，其特征在于，所述的选换挡轴模拟箱总成包括换挡模拟轴；复合衬套；选换挡轴模拟箱箱体；定位挡杆；所述的换挡模拟轴套设在所述的复合衬套中，所述的定位挡杆用于所述的换挡模拟轴的定位。

3.根据权利要求2所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置，其特征在于，所述的选换挡轴模拟箱箱体采用多轴集成式接口箱工装。

4.根据权利要求3所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置，其特征在于，所述的多轴集成式接口箱工装为组合式。

5.根据权利要求1所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置，其特征在于，所述的换挡负载模拟机构总成的数量为2。

6.根据权利要求5所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置，其特征在于，2个所述的换挡负载模拟机构总成设置在所述的选换挡轴模拟箱总成的两侧。

7.根据权利要求1所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置，其特征在于，所述的换挡负载模拟机构总成包括：换挡负载模拟机构；滑轨机构；回位气缸及定位支架；所述的换挡负载模拟机构固定在所述的滑轨机构上，所述的回位气缸及定位支架用于所述的换挡负载模拟机构的回位和定位。

8.根据权利要求7所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置，其特征在于，所述的换挡负载模拟机构包括：推杆总成；测力杆；负载弹簧；定位锁止螺母；负载调节螺杆；传感器；所述的定位锁止螺母用于所述的推杆总成的定位和锁止，所述的传感器用于获取负载模拟机构的运行参数。

9.根据权利要求8所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置，其特征在于，所述的负载弹簧可采用不同压缩性的模具弹簧。

10.根据权利要求1所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置，其特征在于，所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置包括数据采集系统和控制中心；所述的数据采集系统用于采集数据并将采集的数据传输给控制中心，所述的控制中心用于控制所述的变速箱选换挡执行机构的测试及可靠性试验装置。

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