CN111413107B - 一种汽车换档操纵高低温可靠性试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车换档操纵高低温可靠性试验台，包括有选换档机构和负载模拟机构，选换档机构上连接有一传动轴，传动轴由高低温箱侧面穿入高低温箱内并与换档器连接，传动轴在选换档机构的作用下进行移动或旋转，实现对换档器进行选档或换档；负载模拟机构包括一拉索总成和与拉索总成一端连接的负载模拟组件，拉索总成另一端由高低温箱侧面穿入高低温箱内并与换档器的输出端连接；本发明的目的汽车换档操纵高低温可靠性试验台，通过设计更优更合理的选换档机构和负载模拟机构，从而改变现有技术中高低温箱上开设的槽口，以减小高低温箱在工作时出现的密封问题，以保证本汽车换档操纵高低温可靠性试的正常进行，降低实验误差。

Description

一种汽车换档操纵高低温可靠性试验台

技术领域

本发明属于汽车结构部件实验设备领域，更具体的说涉及一种汽车换档操纵高低温可靠性试验台。

背景技术

汽车的换挡操作机构又名换挡器、换挡总成，换挡器分为手动和手自一体，乘用车、轻卡、重卡等都有安装。用于驾驶员在行驶过程中，对汽车的变速箱进行变速控制，换挡器一般有两个主要功能，即选档和换挡。选档和换挡的操作方式是用手扳动手柄，连接手柄的换档手柄4会带动下面的球头转动，从而带动下面的选档和换挡拉索或硬轴动作。换档手柄4是一个杠杆省力的结构，球头就是杠杆的支点。

汽车换挡操纵高低温可靠性试验台依据《汽车变速换挡操纵装置性能要求及台架试验方法》技术要求的相关条款进行设计，对汽车选换档器机构耐久寿命(常温及-40℃—120℃高低温)进行测试。对检测结果进行产品合格与否判断，输出数据报表并自动存储，数据报表可导入Excel表格进行编辑、拷贝、存储。

汽车换挡操作机构(换挡器)在驾驶汽车中扮演着非常重要的角色，汽车挂不上档位，加减速失灵，高温环境磨损及低温环境卡滞，疲劳寿命不达标等，都是致命的问题，故换挡器的高低温耐久试验就显得非常重要了。

汽车换挡操纵高低温可靠性试验台难点是因为要做高低温试验，故换挡器需要安装在高低温箱内，试验才能进行。而一些执行机构和传感器之类都需要安装到高低温箱外部。因此需要在高低温箱上开一个口子，用于连接换挡器和执行机构。

目前试验台一般都采用二维移动平台作为换挡器的选换挡操作。即电机带动二维移动平台移动，滑块带动一个连板，把连板伸入高低温箱内，连板上固定一个可上下滑动的Z轴连接换挡器手柄。如此在二维移动平台的工作过程中，需要将高低温箱的侧面开一个水平方向的槽口。连板在槽口内水平方向移动，槽口存在密封的问题，槽口的密封方式有采用硅胶软体材料填充方式，可移动盖板方式等。但是由于槽口尺寸太大，且连板需要移动。所以密封效果非常不好，高低温箱能耗很大，甚至达不到设定的温度。不能满足试验时的温度要求。

现有技术中也有把二维移动平台安装在高低温箱的顶部，或是直接采用机器手，在高低温箱的顶部开一个很大的孔，再一个开有小孔的盖板封顶，在盖板小孔里穿入Z轴，Z轴一端连接换挡器手柄，另一端连接二维移动平台。这种方式同样也存在密封问题。

再有在实验中用到的换挡器的模拟负载，目前的模拟负载大致可分为三种方式：一是砝码配重，即在换挡器的输出端，通过钢丝绳和滑轮机构悬挂配重砝码，这种方式成本低，负载恒定不变，因为车辆行驶过程中换挡器连接的变速箱负载力，是不规则多变的。二是弹簧负载，通过压缩弹簧机构或是拉伸弹簧作为换挡器的模拟负载，这个方式成本低，负载力是递增的，负载力大小由弹簧系数决定。同样也满足不了负载的任意变化问题。三是采用磁粉阻尼加载，将换挡器拉索或硬轴连接在磁粉阻尼装置上，通过对磁粉阻尼器的电流控制，来改变负载力的大小，相对前两个方式，磁粉阻尼加载程控性有所改善，但缺点是工作过程中磁粉易发热失效，寿命不长，加载力不准确，程控存在滞后性等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车换档操纵高低温可靠性试验台，通过设计更优更合理的选换档机构和负载模拟机构，从而改变现有技术中高低温箱上开设的槽口，以减小高低温箱在工作时出现的密封问题，以保证本汽车换档操纵高低温可靠性试的正常进行，降低实验误差。

本发明技术方案一种汽车换档操纵高低温可靠性试验台，包括计算机控制柜、高低温箱和置于高低温箱外部侧面的安装台架，高低温箱内固定有换档器；

安装台架上安装有选换档机构和负载模拟机构，选换档机构上连接有一传动轴，传动轴由高低温箱侧面穿入高低温箱内并与换档器连接，传动轴在选换档机构的作用下进行移动或旋转，实现对换档器进行选档或换档；

负载模拟机构包括一拉索总成和与拉索总成一端连接的负载模拟组件，拉索总成另一端由高低温箱侧面穿入高低温箱内并与换档器的输出端连接。

优选地，选换档机构包括选档机构和换档机构，选档机构带动传动轴移动实现对换挡器的选档，换档机构带动传动轴旋转实现对换档器的换档。

优选地，选档机构包括固定在安装台架上的选档伺服电机和直线滑台，直线滑台上设置有一滑块，滑块由选档伺服电机驱动并沿着传动轴的轴线方向移动，传动轴与滑块固定连接。

优选地，换档机构包括一换档伺服减速电机，换档伺服减速电机带动传动轴旋转，实现换挡器换档；传动轴靠近档伺服减速电机端连接有一联轴器，联轴器与换档伺服减速电机均固定在滑块上，滑块带动换档机构同传动轴同步移动。

优选地，安装台架靠近高低温箱的侧面上设置有一支撑座，支撑座内设置有复合轴承，复合轴承包括两串联设置的深沟球轴承，两深沟球轴承内套接有一直线轴承，传动轴由直线轴承内穿过。

优选地，传动轴置于高低温箱内端连接有一联动机构，联动机构连接换挡器和传动轴；

联动机构包括一连接在传动轴端的竖直摆臂，竖直摆臂一端与传动轴固接，另一端固接有一水平连杆，水平连杆远离竖直摆臂端设置有补偿直线轴承，补偿直线轴承内穿过有竖直设置的联动轴，联动轴底部固接有万向节，万向节底部固定有连接有手柄夹具，手柄夹具夹紧换挡器的换档手柄。

优选地，高低温箱内设置有换挡器安装机构，换档器安装机构包括一与高低温箱内腔底板固定的安装底板，安装底板上设置有二维移动平台，换挡器固定在二维移动平台上，换挡器能够随二维移动平台在安装底板上移动；

二维移动平台上设置有四L型槽板，L型槽板上设置有竖向的安装槽，两L型槽板之间连接有一扁形轴，扁形轴可沿安装槽上下移动，扁形轴上设置有连接扁形轴与安装槽的夹紧块，夹紧块放松时扁形轴可旋转，扁形轴上设置有用于连接换挡器的长型槽孔。

优选地，安装台架上设置有调节底板，负载模拟组件可拆卸固定于调节底板上；负载模拟组件包括与调节底板固定的电动缸，电动缸的输出端通过球头联轴器连接有一U型接头，拉索总成与U型接头固定；U型接头与电动缸的输出端之间设置有拉压力传感器，拉压力传感器信号连接负载伺服电机；

调节底板上还设置有一拉索夹具，拉索夹具包括一L型角座板，在L型角座板上设置有一C型圆孔口，L型角座板上设置有三锁紧螺栓，锁紧螺栓由C型圆孔口内侧面伸出并将C型圆孔口等分为三等份，三锁紧螺栓锁紧拉索总成的拉索护套。

优选地，高低温箱靠近安装台架的侧面设置有两通孔，两通孔分别被传动轴和拉索总成穿过，在两通孔采用专用硅胶密封件实现密封。

本发明技术方案一种汽车换档操纵高低温可靠性试验台的有益效果是：

1、设置更优更合理的选换档机构和负载模拟机构，改变现有技术中实验时需要在高低温箱上开设较大的槽口而导致密封困难的问题。本技术方案中因更优更合理的选换档机构和负载模拟机构结构的设计，使得高低温箱上仅仅需要开设两小圆孔，便于密封，确保实验的正常进行，降低试验误差。

2、本技术中选换档机构结构简单，操作方便，连接可靠，在进行选档和换档时传动快速准确可靠。

3、本技术中负载模拟机构输出的负载可变，使得本换挡器能够在多种负载下进行实验，提高实现数据的准确性。

附图说明

图1为本发明技术方案一种汽车换档操纵高低温可靠性试验台立体图，

图2为本发明技术方案一种汽车换档操纵高低温可靠性试验台主视图，

图3为选换档机构结构示意图，

图4为换挡器安装机构结构示意图，

图5为负载模拟机构结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

如图1所示，本发明技术方案一种汽车换档操纵高低温可靠性试验台，包括计算机控制柜1、高低温箱3和置于高低温箱3外部侧面的安装台架2，高低温箱3内固定有换档器20。安装台架2上安装有选换档机构110和负载模拟机构(未画出)。选换档机构110上连接有一传动轴11，传动轴11由高低温箱3侧面穿入高低温箱3内并与换档器20连接，传动轴11在选换档机构110的作用下进行移动或旋转，实现对换档器20进行选档或换档。

上述技术方案的选换档机构110首先带动传动轴11进行移动，即带动换档器20上的换档手柄4移动，实现选档。然后选换档机构110带动传动轴11旋转，即带动换档器20上的换档手柄4旋转，实现换档。本选换档机构110结构简单，在进行选档或换档时，操作动作少，联动的部件少，特别是与高低温箱3连接处，相对运动部位少，且相对运动路程短，利于高低温箱3的密封，确保实验正常进行，降低实验误差，提高实验数据准确性。

如图1，本技术中的负载模拟机构包括一拉索总成31和与拉索总成31一端连接的负载模拟组件(未画出)，拉索总成31另一端由高低温箱3侧面穿入高低温箱3内并与换档器20的输出端连接。本负载模拟机构通过负载伺服电机调节其输出的负载大小，能够实现模拟不用负载条件下换档器20的性能，提高实验数据准确性。

本发明中高低温箱3靠近安装台架2的侧面设置有两通孔，两通孔分别被传动轴11和拉索总成31穿过。在两通孔采用专用硅胶密封件实现密封。在一个负载条件下工作时，拉索始终保持静止状态，因此被拉索总成31穿过的通孔密封较为简单，一般地采用环境温箱配备的专用硅胶塞即可密封。被传动轴11穿过的高低温箱3侧面的通孔，在本通孔上安装有高低温箱厂家配备的专用硅胶圈，具体非常好的密封效果，同时在本通孔上安装法兰，利用法兰防止专用硅胶圈脱落，提高密封效果，确保实验正常进行。

如图3所示，选换档机构110包括选档机构和换档机构。选档机构带动传动轴11移动实现对换挡器20的选档。换档机构带动传动轴11旋转实现对换档器20的换档。可见无论是选档还是换档均仅带动传动轴11动作即可，一方面操作简单，另一方面传动轴11与高低温箱3接触处动作小，利于高低温箱的密封。

如图3所示，选档机构包括固定在安装台架2上的选档伺服电机7和直线滑台23，直线滑台23上设置有一滑块24，滑24由选档伺服电机7驱动并沿着传动轴的轴线方向移动。直线滑台23主要是由直线导轨、滚珠丝杆、轴承座、联轴器等组成，利用选档伺服电机带动滚珠丝杆旋转，滚珠丝杆带动安装在直线滑台23上安装的滑块24移动，传动轴11与滑块24固定连接，滑块24移动即传动轴11移动，即实现换挡器20的选档。

如图3所示，换档机构包括一换档伺服减速电机8，换档伺服减速电机8带动传动轴11旋转，实现换挡器20换档。传动轴11靠近档伺服减速电机8端连接有一联轴器10，联轴器10与换档伺服减速电机8均固定在滑块24上，滑块24带动换档机构同传动轴11同步移动。

根据上两段技术方案可知，选换档机构110在进行选档换档工作时，操作步骤如下：首先启动选档伺服电机7，选档伺服电机7带动滑块24、换档伺服减速电机8、联轴器10和传动轴11同步移动，传动轴11通过连接传动轴11与换挡器20联动机构的带动换挡器20的换档手柄4移动，实现选档。选档完成后再进行换档操作。换档操作步骤是：首先启动换档伺服减速电机8，换档伺服减速电机8通过联轴器10带动传动轴11旋转，传动轴11通过联动机构带动换挡器20的换档手柄4旋转，实现换档。在本档位实验完成后，首先进行换档操作，使得换挡器20的换档手柄4旋转复位，然后在进行选档——换档操作，进行下一档位的挂挡实验。

上述选档、换档操作简单快速，均通过伺服电机控制，对选档位置定位准确，也有效的避免在实验中出现操作不当而损坏换挡器20。

如图3所示，安装台架2靠近高低温箱3的侧面上设置有一支撑座13，支撑座13内设置有复合轴承12。复合轴承12包括两串联设置的深沟球轴承，两深沟球轴承内套接有一直线轴承，传动轴11由直线轴承内穿过。本复合轴承12的设置为传动轴11提供一个支撑，同时确保了传动轴11进行移动和旋转不受影响。

如图3所示，传动轴11置于高低温箱3内端连接有一联动机构160，联动机构160连接换挡器20和传动轴11。联动机构160包括一连接在传动轴11端的竖直摆臂14，竖直摆臂14一端与传动轴11固接，另一端固接有一水平连杆15。水平连杆15远离竖直摆臂14端设置有补偿直线轴承17，补偿直线轴承17内穿过有竖直设置的联动轴16。联动轴16底部固接有万向节18，万向节18底部固定有连接有手柄夹具19，手柄夹具19夹紧换挡器20的换档手柄4。竖直摆臂14上呈上下位置设置有若干安装孔，用于改变水平连杆15的安装位置，满足不同换档手柄4长度的换挡器20试验。补偿直线轴承17是一个不锈钢直线轴承，安装在水平连杆15上并与联动轴16相配合，使得联动轴16可以上下随动，用于补偿换档手柄4摆动过程中竖直方向的位移补偿。

如图4所示，高低温箱3内设置有换挡器安装机构200，换档器安装机构200包括一与高低温箱内腔底板固定的安装底板25，安装底板25上设置有二维移动平台21。换挡器20固定在二维移动平台21上，换挡器20能够随二维移动平台21在安装底板25上水平移动。二维移动平台21上设置有两个垂直方向上的手轮22，分别转动两手轮22实现安装在二维移动平台21上的换挡器20水平位置的调节。这里二维移动平台21采用现有技术中任一种能够满足本技术方案中的移动位置的结构即可。

二维移动平台21上设置有四L型槽板26，L型槽板26上设置有竖向的安装槽9。两L型槽板26之间连接有一扁形轴28，扁形轴28可沿安装槽9上下移动。扁形轴28上设置有连接扁形轴28与安装槽9的夹紧块27，夹紧块27通过螺栓与L型槽板26固定。夹紧块27是一个分体的孔块，拧紧螺丝可将扁形轴28夹紧，松开螺丝时扁形轴28可任意移动和转动。夹紧块27放松时扁形轴可旋转，扁形轴28上设置有用于连接换挡器20的长型槽孔6。

如图5所示，安装台架2上设置有调节底板29，负载模拟组件310可拆卸固定于调节底板29上。调节底板29的设置便于对不同的负载模拟组件310进行更换和安装。

如图5所示，负载模拟组件310包括与调节底板固定的电动缸36，电动缸36的输出端通过球头联轴器33连接有一U型接头32，球头联轴器33可有效的避免由于拉索安装等问题。拉索总成31与U型接头32固定。U型接头32与电动缸36的输出端之间设置有拉压力传感器34，拉压力传感器34信号连接负载伺服电机37。拉压力传感器34和伺服电机37的编码器形成闭环控制电路。如：设置模拟负载端加载设定值的负载，拉压力传感器34在工作过程中，会实时检测，并将检测的数值实时反馈给计算机控制柜1内的计算机，计算机根据拉压力传感器34反馈力的大小，控制伺服电机37加速或减速补偿。这是一种动态的闭环控制模式，实时满足负载运动过程中的拉压力传感器34数值为设定值。

本技术中的这种伺服加载模拟，可对负载进行分段递增加载或递减加载，也可按照设定的各档位不同负载力进行随意加载。汽车换挡器在实车状态时，是通过拉索总成连接变速箱，实际负载是变速箱，而实际的负载力并不是恒定的，是不规则的变化数值。因此很多汽车厂要求试验负载模拟实车状况，给出了负载加载曲线，计算机可根据客户提供的负载曲线图进行模拟加载。这种加载方式，试验数据准确度高。采用伺服模拟加载，由于伺服电机具有可控性强，精度高，响应速度快，寿命长等优点。与其它方式模式的加载，具有更科学合理。

如图5所示，本技术中的调节底板29上还设置有一拉索夹具30，拉索夹具30包括一L型角座板，在L型角座板上设置有一C型圆孔口，L型角座板上设置有三锁紧螺栓，锁紧螺栓由C型圆孔口内侧面伸出并将C型圆孔口等分为三等份，三锁紧螺栓锁紧拉索总成31的拉索护套。这种结构不需要拉索从孔穿过去，方便安装，通用性很强，适用用多种拉索的安装。并可根据不同拉索的长度，调节其专用夹具的安装位置。

本发明中高低温箱由于密封效果好，高低温箱的能耗低，升温和降温的速率高，确保客户的使用要求，节约电能。同时由于高低温箱内的传动部件结构简单，不容易因温度变化而出现卡死现象。

本技术方案中每台伺服电机都安装有回位原点和极限限位感应开关，用于伺服电机的精确回位控制。通过控制伺服电机的转速来控制换挡器耐久循环的时间节拍。通过伺服电机旋转角度和行程的设置，来控制换挡器各个档位的行程，可以模拟实车换挡动作状态，从初始位置空挡动作，一挡至二挡，至三挡，至四挡，至五挡，至R挡递增；也可以从R挡至五挡，至四挡，至三挡，至二挡，至一挡递减；或自由任意某档位耐久。可以设置试验步骤，实现任意档位的变化动作试验；配有换挡球头提拉动作。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (5)

1.一种汽车换档操纵高低温可靠性试验台，包括计算机控制柜、高低温箱和置于高低温箱外部侧面的安装台架，高低温箱内固定有换档器，其特征在于，

安装台架上安装有选换档机构和负载模拟机构，选换档机构上连接有一传动轴，传动轴由高低温箱侧面穿入高低温箱内并与换档器连接，传动轴在选换档机构的作用下进行移动或旋转，实现对换档器进行选档或换档；

负载模拟机构包括一拉索总成和与拉索总成一端连接的负载模拟组件，拉索总成另一端由高低温箱侧面穿入高低温箱内并与换档器的输出端连接；

高低温箱靠近安装台架的侧面设置有两通孔，两通孔分别被传动轴和拉索总成穿过，在两通孔采用专用硅胶密封件实现密封；

传动轴置于高低温箱内端连接有一联动机构，联动机构连接换档器和传动轴；联动机构包括一连接在传动轴端的竖直摆臂，竖直摆臂一端与传动轴固接，另一端固接有一水平连杆，水平连杆远离竖直摆臂端设置有补偿直线轴承，补偿直线轴承内穿过有竖直设置的联动轴，联动轴底部固接有万向节，万向节底部固定连接有手柄夹具，手柄夹具夹紧换档器的换档手柄；

高低温箱内设置有换档器安装机构，换档器安装机构包括一与高低温箱内腔底板固定的安装底板，安装底板上设置有二维移动平台，换档器固定在二维移动平台上，换档器能够随二维移动平台在安装底板上移动；

二维移动平台上设置有四L型槽板，L型槽板上设置有竖向的安装槽，两L型槽板之间连接有一扁形轴，扁形轴可沿安装槽上下移动，扁形轴上设置有连接扁形轴与安装槽的夹紧块，夹紧块放松时扁形轴可旋转，扁形轴上设置有用于连接换档器的长型槽孔；

安装台架上设置有调节底板，负载模拟组件可拆卸固定于调节底板上；

负载模拟组件包括与调节底板固定的电动缸，电动缸的输出端通过球头联轴器连接有一U型接头，拉索总成与U型接头固定；U型接头与电动缸的输出端之间设置有拉压力传感器，拉压力传感器信号连接负载伺服电机；

调节底板上还设置有一拉索夹具，拉索夹具包括一L型角座板，在L型角座板上设置有一C型圆孔口，L型角座板上设置有三锁紧螺栓，锁紧螺栓由C型圆孔口内侧面伸出并将C型圆孔口等分为三等份，三锁紧螺栓锁紧拉索总成的拉索护套。

2.根据权利要求1所述的汽车换档操纵高低温可靠性试验台，其特征在于，选换档机构包括选档机构和换档机构，选档机构带动传动轴移动实现对换档器的选档，换档机构带动传动轴旋转实现对换档器的换档。

3.根据权利要求2所述的汽车换档操纵高低温可靠性试验台，其特征在于，选档机构包括固定在安装台架上的选档伺服电机和直线滑台，直线滑台上设置有一滑块，滑块由选档伺服电机驱动并沿着传动轴的轴线方向移动，传动轴与滑块固定连接。

4.根据权利要求3所述的汽车换档操纵高低温可靠性试验台，其特征在于，换档机构包括一换档伺服减速电机，换档伺服减速电机带动传动轴旋转，实现换档器换档；传动轴靠近换档伺服减速电机端连接有一联轴器，该联轴器与换档伺服减速电机均固定在滑块上，滑块带动换档机构同传动轴同步移动。

5.根据权利要求1所述的汽车换档操纵高低温可靠性试验台，其特征在于，安装台架靠近高低温箱的侧面上设置有一支撑座，支撑座内设置有复合轴承，复合轴承包括两串联设置的深沟球轴承，两深沟球轴承内套接有一直线轴承，传动轴由直线轴承内穿过。

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