CN104634581B - 车辆操纵机构传动效率测量装置及其测量设备和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆操纵机构传动效率测量装置及其测量设备和测量方法，该测量装置包括相互独立的第一部分和第二部分，所述第一部分包括顺次连接的第一固定架（1）、第一位移传感器（2）、第一力传感器（3）和把手（5），所述第一位移传感器（2）的固定端与所述第一固定架（1）固定连接，其活动端与所述第一力传感器（3）连接；所述第二部分包括顺次连接的第二固定架（81），第二力传感器（23）和第二位移传感器（22），所述第二部分还包括弹性件；所述第二力传感器（23）通过弹性件与所述第二固定架（81）连接；该装置能够测量操纵***在装车状态下的传动效率，为设计者提供准确的设计依据。

Description

车辆操纵机构传动效率测量装置及其测量设备和测量方法

技术领域

本发明涉及车辆领域，具体地，涉及一种车辆操纵机构传动效率测量装置及其测量设备和测量方法。

背景技术

随着汽车工业的发展、汽车的普及，人们对汽车的认知度和性能要求也越来越高。汽车内部的各种操纵部件，不仅要满足其功能性需求，而且要使驾驶者在操纵过程中享受到操作的乐趣，也就是乐在驾驶，使驾驶者在枯燥的驾驶旅途中享受到驾驶的乐趣。

换挡操作力和手感是乐在驾驶的两个重要指标。换挡的发展过程由原来的能够正确顺利的挂上档位，实现变速且换挡力轻，到目前换挡力不但要轻，而且要有手感。为了实现这个转变，在具体开发设计中，对比测试各类换挡操纵机构的传动效率显得尤为重要，其中，传动效率包括力效率和位移效率。

现有的整车变速操纵测试设备，只是测量换挡时的手球力和位移，它只能给出换挡驾驶员操作时的感觉（包含力，位移），而无法测量出车辆操纵机构的传动效率。

现有变速操作***的台架试验测试设备，虽然能测量零部件在非装车状态的力和行程，但是由于非装车状态下，操纵机构的安装位置与装车状态不同并且操纵机构受车上其他因素的影响，因此，换挡操纵机构在装车状态和零部件台架（非装车）状态性能差距很大，设计者如果采用非装车状态的台架测试结果进行设计，结果往往与设计者的预期差别很大，甚至会出现误导设计者，产生错误的设计导向，从而降低了产品的质量和新产品的开发进度。

因此，现有的测试设备无法测量操纵机构在装车状态下的传动效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆操纵***传动效率测量装置，该装置能够测量操纵***在装车状态下的传动效率，为设计者提供准确的设计依据。

为了实现上述目的，本发明提供一种车辆操纵机构传动效率测量装置，包括相互独立的第一部分和第二部分，所述第一部分包括顺次连接的第一固定架、第一位移传感器、第一力传感器和把手，所述第一位移传感器的固定端与所述第一固定架固定连接，其活动端与所述第一力传感器连接；所述第二部分包括顺次连接的第二固定架，第二力传感器和第二位移传感器，所述第二部分还包括弹性件；所述第二力传感器通过弹性件与所述第二固定架连接；所述第二位移传感器的活动端与所述第二力传感器连接，其固定端与所述第二固定架固定连接。

优选地，所述第一位移传感器的活动端和第一力传感器通过第一连接杆连接，所述第二部分还包括与所述第二固定架相对设置的支撑架和穿过所述支撑架并与所述第二力传感器连接的第二连接杆。

优选地，所述第一位移传感器、第一力传感器和把手沿直线排列；所述第二连接杆、第二力传感器和第二位移传感器沿直线排列。

优选地，所述弹性件为拉压弹簧，所述第一力传感器和第二力传感器均为拉压传感器。

本发明还提供一种车辆操纵机构传动效率测量设备，本发明所述的车辆操纵机构传动效率测量装置，所述车辆操纵机构传动效率测量设备包括一个所述第一部分和两个所述第二部分，所述第一部分用于测量该操纵机构的手球操纵处的力和位移；两个所述第二部分分别用于测量该操纵机构的换挡拉线和选档拉线的位于变速箱的一端的力和位移。

优选地，所述车辆操纵机构传动效率测量设备包括计算机和用于采集所述第一位移传感器、第一力传感器、第二力传感器和第二位移传感器的数据的数据采集设备，所述数据采集设备与所述计算机连接。

优选地，所述第一位移传感器、第一力传感器、第二位移传感器和第二力传感器均具有与所述数据采集设备连接的电信号放大输出端。

本发明还提供一种车辆操纵机构传动效率测量方法，该测量方法包括：步骤1.在同一时间，分别测量该操纵机构的手球操纵处的力和位移以及该操纵机构的换挡拉线和选档拉线的位于变速箱的一端的力和位移；步骤2.根据力效率等于输出力与输入力之比以及位移效率等于输出位移与输入位移之比计算。

优选地，所述步骤1中采用本发明所述的车辆操纵机构传动效率测量装置进行测量或本发明所述的车辆操纵机构传动效率测量设备进行测量。

优选地，采用本发明所述的车辆操纵机构传动效率测量设备的测量方法包括：S11.将整车上的手球拆掉，并将所述第一位移传感器的活动端和所述第一力传感器分别连接到裸露的手球操纵杆；S12.将选档拉线和换挡拉线与变速箱的连接断开，将换挡拉线与一个所述第二部分的第二连接杆的自由端连接，将选档拉线与另一个所述第二部分的第二连接杆的自由端连接；S13.推拉把手并得到所述第一位移传感器、第一力传感器、第二位移传感器和第二力传感器的电信号。

本发明提供的车辆操纵机构传动效率测量装置，包括第一部分和第二部分，通过第一位移传感器和第一力传感器测量在装车状态下的操纵机构的输入位移和输入力，并通过第二力传感器和第二位移传感器测量测量在装车状态下的操纵机构的输出位移和输出力，通过计算得出操纵机构的传递效率。因此，本发明能够测量操纵***在装车状态下的传动效率并比较清楚的显示换挡过程中由于换挡操纵机构本身结构及其安装状态引起换挡力的变化，为变速操纵结构的改进提供依据，并且对改进后的性能进行测试和评价。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的第一部分的结构示意图；

图2是本发明的第二部分的结构示意图。

附图标记说明

1、第一固定架；2、第一位移传感器；3、第一力传感器；4、电信号放大输出端；5、把手；6、第一连接杆；7、换挡球形铰接副；81、第二固定架；82、支撑架；9、拉压弹簧；10、压板；11、拉线固定支架；12、蝶形螺栓；13、手球操纵杆；22、第二位移传感器；23、第二力传感器；26、第二连接杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

车辆的换挡操纵机构包括顺次连接的手球（图2中已拆除该手球）、手球操纵杆13、换挡球形铰接副7和拉线，其中拉线包括换挡拉线和选档拉线，拉线本体是由内、外双层结构构成，外有护套，内有拉索，拉索可在护套内移动。

根据本发明的一个方面，提供一种车辆操纵机构传动效率测量装置，该装置包括相互独立的第一部分（参见图1）和第二部分（参见图2），使用时，第一部分安装在驾驶室内，第二部分安装在驾驶室外的底盘的变速箱处。第一部分包括顺次连接的第一固定架1、第一位移传感器2、第一力传感器3和把手5，所述第一位移传感器2的固定端与所述第一固定架1固定连接，其活动端与所述第一力传感器3连接；第二部分包括顺次连接的第二固定架81，第二力传感器23和第二位移传感器22，所述第二部分还包括弹性件；所述第二力传感器23通过弹性件与所述第二固定架81连接；所述第二位移传感器22的活动端与所述第二力传感器23连接，其固定端与所述第二固定架81固定连接。

具体的，第一固定架1包括与第一位移传感器2的固定端连接的立柱和位于立柱下方并用于支撑该立柱的底座。第一固定架1用于固定并支撑该第一位移传感器2的固定端。

位移传感器包括第一位移传感器2和第二位移传感器22具有固定端和活动端，通过位移传感器的活动端的移动测得位移并将位移信号以电信号的信息输出。力传感器包括第一力传感器3和第二力传感器23能够测量拉力和压力，并将测得的拉力和压力以电信号的信息输出。所述第一力传感器3和第二力传感器23均为拉压传感器。

优选地，所述第一位移传感器2、第一力传感器3和把手5沿直线排列；优选沿水平直线排列，所述第二连接杆26、第二力传感器23和第二位移传感器22沿直线排列，优选沿水平直线排列。本实施方式采用这种设置方式以使得测量过程中，第一部分和第二部分中的各部件均进行水平移动，减少不必要的力和位移的损耗，测试结果的准确性。

弹性件用于模拟变速箱对拉线的作用力，该弹性件能够产生和承受拉力和压力，优选采用拉压弹簧9，拉压弹簧9的右端刚性固定在第二固定架81上，拉压弹簧9的左端与第二力传感器23刚性连接，避免测量过程中的非必要变形，以保证本发明测量装置的精确。

进一步地，所述第一位移传感器2的活动端和第一力传感器3通过第一连接杆6连接，所述第二部分还包括与所述第二固定架81相对设置的支撑架82和穿过所述支撑架82并与所述第二力传感器23连接的第二连接杆26，第一连接杆6和第二连接杆26起到刚性连接的作用。其中，第二固定架81和支撑架82可以合并形成一个U型固定座，如图2中所示。

根据本发明的另一个方面，提供一种车辆操纵机构传动效率测量设备，该设备包括本发明所述的车辆操纵机构传动效率测量装置，所述车辆操纵机构传动效率测量设备包括一个所述第一部分和两个所述第二部分，所述第一部分用于测量该操纵机构的手球操纵处的力和位移；两个所述第二部分分别用于测量该操纵机构的换挡拉线和选档拉线的位于变速箱的一端的力和位移。

进一步地，所述车辆操纵机构传动效率测量设备包括计算机和用于采集所述第一位移传感器2、第一力传感器3、第二力传感器23和第二位移传感器22的数据的数据采集设备，所述数据采集设备与所述计算机连接。第一位移传感器2、第一力传感器3、第二力传感器23和第二位移传感器22输出的电信号输入数据采集设备，并由数据采集设备进行信号放大和转换，再输入计算机中，经过计算机的处理运算得出测量结果。

本发明可以变换F1的值，以获得操纵机构在装车状态下对应不同输入力（F1）所对应的力效率和位移效率，给设计者提供充足的数据支持，来提高整车换挡性能水平，同时可以比较同类型车变速操纵的优劣。

其中，计算机的处理运算过程包括，记录每一个时刻测得的F₁、F₂、S₁和S₂，根据力效率公式η_力=F₂/F₁，η_位移=S₂/S₁，分别得到该操纵机构的力效率和位移效率（该效率是个当量效率，含有一个以换挡球形铰接副7为支点的杠杆比的倍数关系，因此它的具体数值可以大于100%）。其中，F₁表示第一力传感器3测得的力即输入力、F₂表示第二力传感器23测得的力即输出力、S₁表示第一位移传感器2测得的位移即输入位移以及S₂第二位移传感器22测得的位移即输出位移。

另外，计算机还可以通过处理将该操纵机构传递性能以曲线图的形式显示，处理过程为，通过描点法得到F₁、F₂、S₁和S₂分别与时间变化的曲线，即F₁～t曲线、F₂～t曲线、S₁～t曲线和S₂～t曲线。由于，F₁～t曲线与F₂～t曲线之间的差值力与在传递过程中的损耗强相关（含有一个杠杆比倍数折算关系），S₁～t曲线与S₂～t曲线之间的差值位移与在传递过程中的损耗强相关（含有一个杠杆比倍数折算关系），因此该曲线图可以直观的反应所测得的操纵机构的传递性能。

优选地，所述第一位移传感器2、第一力传感器3、第二位移传感器22和第二力传感器23均具有与所述数据采集设备连接的电信号放大输出端4，电信号放大输出端4能够将测得的信号进行放大，这样方便对数据的处理和计算，使得测量结果更准确。

根据本发明的另一方面，提供一种车辆操纵机构传动效率测量方法，该测量方法包括：步骤1.在同一时间，分别测量该操纵机构的手球操纵处的力和位移以及该操纵机构的换挡拉线和选档拉线的位于变速箱的一端的力和位移；步骤2.根据力效率等于输出力与输入力之比以及位移效率等于输出位移与输入位移之比计算。为了使得测量结果更精确，可以采用多次测量求平均值的方法进行操作，即重复多次步骤1和步骤2。另外，通过调整拉压弹簧9的刚度系数K值的大小，可以得到多组上述曲线和多组力效率和位移效率，这样就可以得到操纵机构在装车状态下所需要的各种不同操纵力的力效率和位移效率，给设计者提供充足的数据支持，来提高整车换挡性能水平，同时可以比较同类型车变速操纵的优劣。

其中，上述所述步骤1中采用本发明所述车辆操纵机构传动效率测量装置进行测量或本发明所述的车辆操纵机构传动效率测量设备进行测量。

其中，采用本发明所述的车辆操纵机构传动效率测量设备进行测量的方法包括：S11.将整车上的手球罩拆掉，并将所述第一位移传感器2的活动端和所述第一力传感器3分别连接到裸露的手球操纵线；S12.将选档拉线和换挡拉线与变速箱的连接断开，将换挡拉线与一个所述第二部分的第二连接杆26的自由端连接，将选档拉线与另一个所述第二部分的第二连接杆26的自由端连接；S13.推拉把手5并得到所述第一位移传感器2、第一力传感器3、第二位移传感器22和第二力传感器23的电信号。

进一步地，为了保证测量时，拉线与所述第二连接杆26的连接处与拉线在使用时与变速箱连接处相同，以获得更精确的测试结果，可将与拉线外的护套的端部固定连接的换挡拉线固定支架11与支撑架82固定地可拆卸连接，如图2中所示，采用压板10和4个蝶形螺栓12将换挡拉线支架11加紧固定。并可通过加减垫片压板10与蝶形螺栓12之间的垫片调整支撑架82的位置保证测试换挡拉线安装状态同整车的安装状态。

另外，通过测量第一连接杆6到换挡操纵球形铰接副7中心的距离为L₁，换挡操纵球形铰接副到拉线的距离为L₂，用字符F_拉线表示拉线与换挡操纵球形铰接副连接的一端的力，即拉线的输入力，根据杠杆原理，F₁*L₁=F_拉线*L₂，可知，F_拉线=F₁*L₁/L₂，拉线的力效率η_拉线=F₂/F_拉线。

本发明的优点：

1、本发明提供的车辆操纵机构传动效率测量装置，包括第一部分和第二部分，通过第一位移传感器和第一力传感器测量在装车状态下的操纵机构的输入位移和输入力，并通过第二力传感器和第二位移传感器测量测量在装车状态下的操纵机构的输出位移和输出力，通过计算得出操纵机构的传递效率。因此，本发明能够测量操纵***在装车状态下的传动效率并比较清楚的显示换挡过程中由于换挡操纵机构本身结构及其安装状态引起换挡力的变化，为变速操纵结构的改进提供依据，并且对改进后的性能进行测试和评价。

2、本发明提供的车辆操纵机构传动效率测量设备能够测量以曲线图的形式输出变速操纵***装在整车上的力和位移变化曲线，直观地反应操纵机构的传递性能。

3、采用本发明提供的车辆操纵机构传动效率装置及其测量设备和测量方法进行测量，能够清楚的划分并找出换挡性能问题的症节是在变速箱、还是在操纵机构部件本身或者是在操纵机构拉线的走向布置方式(若测得装车状态的操纵机构的传递效率良好，则表明换挡性能问题在于变速箱；若测得的装车状态的操纵机构的传递效率差，则可采用本发明所述的车辆操纵机构传动效率测量装置测量该操纵机构在非装车状态下的传递效率，若此时测得操纵机构在非装车状态下的传递效率差，则表明换挡性能问题在于操纵机构部件本身，相反，若此时测得操纵机构在非装车状态下的传递效率良好，则表明换挡性能问题在于操纵机构拉线的走向布置方式)，这样就给设计者提供了改进问题的方向，从而缩短了发现、改进和解决换挡问题的时间，提高了设计效率。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种车辆操纵机构传动效率测量装置，其特征在于，包括相互独立的第一部分和第二部分，

所述第一部分包括顺次连接的第一固定架(1)、第一位移传感器(2)、第一力传感器(3)和把手(5)，所述第一位移传感器(2)的固定端与所述第一固定架(1)固定连接，其活动端与所述第一力传感器(3)连接；

所述第二部分包括顺次连接的第二固定架(81)，第二力传感器(23)和第二位移传感器(22)，所述第二部分还包括弹性件；所述第二力传感器(23)通过弹性件与所述第二固定架(81)连接；所述第二位移传感器(22)的活动端与所述第二力传感器(23)连接，其固定端与所述第二固定架(81)固定连接；所述车辆操纵机构传动效率测量装置包括一个所述第一部分和两个所述第二部分，所述第一部分用于测量该操纵机构的手球操纵处的力和位移；两个所述第二部分分别用于测量该操纵机构的换挡拉线和选档拉线的位于变速箱的一端的力和位移。

2.根据权利要求1所述的车辆操纵机构传动效率测量装置，其特征在于，所述第一位移传感器(2)的活动端和第一力传感器(3)通过第一连接杆(6)连接，所述第二部分还包括与所述第二固定架(81)相对设置的支撑架(82)和穿过所述支撑架(82)并与所述第二力传感器(23)连接的第二连接杆(26)。

3.根据权利要求2所述的车辆操纵机构传动效率测量装置，其特征在于，所述第一位移传感器(2)、第一力传感器(3)和把手(5)沿直线排列；所述第二连接杆(26)、第二力传感器(23)和第二位移传感器(22)沿直线排列。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的车辆操纵机构传动效率测量装置，其特征在于，所述弹性件为拉压弹簧(9)，所述第一力传感器(3)和第二力传感器(23)均为拉压传感器。

5.一种车辆操纵机构传动效率测量设备，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述的车辆操纵机构传动效率测量装置；所述车辆操纵机构传动效率测量设备包括计算机和用于采集所述第一位移传感器(2)、第一力传感器(3)、第二力传感器(23)和第二位移传感器(22)的数据的数据采集设备，所述数据采集设备与所述计算机连接。

6.根据权利要求5所述的车辆操纵机构传动效率测量设备，其特征在于，所述第一位移传感器(2)、第一力传感器(3)、第二位移传感器(22)和第二力传感器(23)均具有与所述数据采集设备连接的电信号放大输出端(4)。

7.一种车辆操纵机构传动效率测量方法，其特征在于，该测量方法包括：步骤1.在同一时间，分别测量该操纵机构的手球操纵处的力和位移以及该操纵机构的换挡拉线和选档拉线的位于变速箱的一端的力和位移；

步骤2.根据力效率等于输出力与输入力之比以及位移效率等于输出位移与输入位移之比计算；所述步骤1中采用权利要求1-4中任意一项所述的车辆操纵机构传动效率测量装置进行测量或权利要求5-6中任意一项所述的车辆操纵机构传动效率测量设备进行测量。

8.根据权利要求7所述的车辆操纵机构传动效率测量方法，其特征在于，采用根据权利要求5或6中任意一项所述的车辆操纵机构传动效率测量设备的测量方法包括：

S11.将整车上的手球拆掉，并将所述第一位移传感器(2)的活动端和所述第一力传感器(3)分别连接到裸露的手球操纵杆(13)；

S12.将选档拉线和换挡拉线与变速箱的连接断开，将换挡拉线与一个所述第二部分的第二连接杆(26)的自由端连接，将选档拉线与另一个所述第二部分的第二连接杆(26)的自由端连接；

S13.推拉把手(5)并得到所述第一位移传感器(2)、第一力传感器(3)、第二位移传感器(22)和第二力传感器(23)的电信号。