CN112414351A - 传动系动态间隙测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传动系动态间隙测试方法，包括：在存在传动系间隙的两个相对运动件上分别布置光电传感器和磁电传感器；在不同档位、不同车速和不同油门下进行急加油门工况试验以及急丢油门工况试验，记录光电传感器和磁电传感器的测试数据；根据记录的光电传感器和磁电传感器的测试数据计算两个相对运动件的动态间隙值，并建立传动系动态间隙库。本发明通过在存在传动系间隙的两个相对运动件上分别布置光电传感器和磁电传感器，为动态间隙的获取构件基础，根据记录的光电传感器和磁电传感器的测试数据能够计算出两个相对运动件的动态间隙值，实现了传动系动态间隙的测量，有助于指导整车NVH性能的提升。

Description

传动系动态间隙测试方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种传动系动态间隙测试方法。

背景技术

汽车传动系一般由齿轮和轴花键等旋转件构成，传递发动机输出的动力。如果齿轮副之间没有间隙，齿轮不能旋转，汽车不能正常运转，所以传动系不可避免存在间隙。

汽车驾驶工况比较复杂，如加速、减速、tip in(急加油门)、tip out(急丢油门)和换挡等动态驾驶工况，其中在tip in、tip out和换挡工况，如果传动系间隙过大，传动系很容易产生一种金属敲击声(clunk)，影响整车NVH性能，降低该车的市场竞争力。

其中如何测量传动系动态间隙，获取动态间隙值并设立间隙目标，对控制clunk问题的产生显得尤其重要。目前，传动系静态间隙的测量比较容易实现，而动态传动系间隙的获取比较困难，静态间隙与动态间隙又存在差异，为了有效的解决clunk问题，推动项目有效的进展，亟需寻找一种传动系动态间隙测量方法。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种传动系动态间隙测试方法，以测量传动系动态间隙，为提升整车NVH性能提供指导。

一种传动系动态间隙测试方法，包括：

在存在传动系间隙的两个相对运动件上分别布置光电传感器和磁电传感器；

在不同档位、不同车速和不同油门下进行急加油门工况试验以及急丢油门工况试验，记录光电传感器和磁电传感器的测试数据；

根据记录的光电传感器和磁电传感器的测试数据计算两个相对运动件的动态间隙值，并建立传动系动态间隙库。

根据本发明提供的传动系动态间隙测试方法，通过在存在传动系间隙的两个相对运动件上分别布置光电传感器和磁电传感器，为动态间隙的获取构件基础，然后在不同档位、不同车速和不同油门下进行急加油门工况试验以及急丢油门工况试验，最终根据记录的光电传感器和磁电传感器的测试数据能够计算出两个相对运动件的动态间隙值，实现了传动系动态间隙的测量，为后续动态间隙数据库的建立和目标的确立做好准备，该方法可以为建立传动系动态间隙数据库提供帮助，同时在诊断tip in/out问题中可以具体的知道敲击发生在那对运动机构，指导tip in/out问题的解决，有助于指导整车NVH性能的提升。

另外，根据本发明上述的传动系动态间隙测试方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，对于变速箱内部的齿轮，通过变速箱壳体打螺纹孔布置磁电传感器；对于传动轴，通过轴加装码盘布置光电或齿轮盘布置磁电传感器，同时在传动轴上布置扭矩传感器，以捕捉零扭矩区间。

进一步地，光电传感器的布置方式为：

制作与传动轴安装法兰面相匹配的码盘，并将黑白相间的码纸贴在码盘上，将贴***纸的码盘安装在传动轴法兰面上，通过支架把光电传感器固定在刚度高且不旋转的附近结构上，光电传感器头对着黑白的码盘，且距离码盘3-5mm。

进一步地，光电传感器的布置方式为：

将码带直接贴在传动轴上，通过支架把光电传感器固定在刚度高且不旋转的附近结构上，光电传感器头对着黑白的码带，且距离码带3-5mm。

进一步地，磁电传感器的布置方式为：

对于结构轴中存在齿轮的结构，在结构的壳体上打螺纹孔，磁电传感器通过螺母固定在壳体上，其中磁电传感器距离齿轮2-3mm。

进一步地，磁电传感器的布置方式为：

在传动轴和半轴上加装齿轮，通过支架把磁电传感器固定在刚度高且不旋转的附近结构上，磁电传感器对着齿轮，且距离齿轮2-3mm。

进一步地，扭矩传感器的布置方式为：

将扭矩传感器贴在传动轴上，经过电路将轴的应变信号转换成电压信号，并将信号发送到采集器终端，记录传动轴的扭矩信号。

进一步地，根据记录的光电传感器和磁电传感器的测试数据计算两个相对运动件的动态间隙值的步骤包括：

分别获取磁电或光电传感器测量的第一旋转件和第二旋转件的角速度ω1(t)和ω2(t)，t为时间；

将上述获得的角速度分别进行时间积分，并获取相应的转角，公式如下：

两转角按照速比进行相减为动态间隙值

其中i为速比，公式如下：

进一步地，根据记录的光电传感器和磁电传感器的测试数据计算两个相对运动件的动态间隙值的步骤中，相同工况下测量三次并计算平均值，作为最终动态间隙值。

附图说明

本发明实施例的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一实施例的传动系动态间隙测试方法的流程图；

图2是光电传感器的第一种布置方式示意图；

图3是光电传感器的第二种布置方式示意图；

图4是磁电传感器的第二种布置方式示意图；

图5是某工况间隙图；

图6是半轴间隙减小工程样件效果验证对比图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明一实施例提出的传动系动态间隙测试方法，包括步骤S1～S3：

S1，在存在传动系间隙的两个相对运动件上分别布置光电传感器和磁电传感器；

其中，具体实施时，需要详细了解试验样车传动系的结构，对样车可能存在相对运动件(齿轮、花键和半轴移动节等)分别布置光电传感器和磁电传感器等转速传感器。

对于变速箱内部的齿轮，通过变速箱壳体打螺纹孔布置磁电传感器；对于传动轴，通过轴加装码盘布置光电或齿轮盘布置磁电传感器，同时在传动轴上布置扭矩传感器，以捕捉零扭矩区间。

具体的，光电传感器的布置方式可以有两种：

第一种，如图2所示，制作与传动轴安装法兰面相匹配的码盘10，并将黑白相间的码纸贴在码盘10上，将贴***纸的码盘10安装在传动轴20法兰面上，通过支架30把光电传感器40固定在刚度高且不旋转的附近结构上，光电传感器40的头对着黑白的码盘，且距离码盘3-5mm。

第二种，如图3所示，将码带50直接贴在传动轴60上，通过支架70把光电传感器80固定在刚度高且不旋转的附近结构上，光电传感器80的头对着黑白的码带，且距离码带3-5mm。

具体的，磁电传感器的布置方式也有两种：

第一种，对于结构轴中存在齿轮的结构，如变速箱内部齿轮轴，在结构的壳体(对应齿轮轴变速箱壳体)上打螺纹孔，磁电传感器通过螺母固定在壳体上，其中磁电传感器距离齿轮2-3mm。

第二种，如图4所示，在传动轴11和半轴上加装齿轮12，通过支架13把磁电传感器14固定在刚度高且不旋转的附近结构上，磁电传感器14对着齿轮15，且距离齿轮2-3mm。

其中，为了更好的捕捉间隙，因为消除间隙的时刻为传动轴扭矩从负值到正值，其中存在一段零扭矩区间，该区间正好为间隙消除区间。扭矩传感器能够捕捉tip in/out的零扭矩区间，便于寻找动态间隙。

具体的，扭矩传感器的布置方式为：

将扭矩传感器贴在传动轴上，经过电路将轴的应变信号转换成电压信号，并将信号发送到采集器终端，记录传动轴的扭矩信号。

S2，在不同档位、不同车速和不同油门下进行急加油门工况试验以及急丢油门工况试验，记录光电传感器和磁电传感器的测试数据；

数据采集过程磁电传感器记录电压信号，以时间跟踪记录所有的数据，采集完成后，要逐一详细检查磁电记录的电压信号是否正常，对完美的齿轮和码盘电压信号不能存在跳动等异常信号，确保数据的正确性。

S3，根据记录的光电传感器和磁电传感器的测试数据计算两个相对运动件的动态间隙值，并建立传动系动态间隙库。

其中，具体的：

分别获取磁电或光电传感器测量的第一旋转件和第二旋转件的角速度ω1(t)和ω2(t)，t为时间；

将上述获得的角速度分别进行时间积分，并获取相应的转角，公式如下：

两转角按照速比进行相减为动态间隙值

其中i为速比，公式如下：

具体实施时，为了提升测试精度，相同工况下测量三次并计算平均值，例如表1为实际计算出的某工况下的动态间隙值，作为最终动态间隙值。然后可以根据得到的动态间隙值建立整车的传动系动态间隙库。

表1动态间隙值计算结果

图5为某工况得到的间隙值，图中可以看到有一段零扭矩区间，在该区间间隙波动较大，也即间隙消除时候。第一旋转件与第二旋转件的动态间隙为零扭矩区间前后两点间隙值的差值。比如二轴到差速器从动齿轮间隙，为二轴到差速器从动齿轮曲线值上的1点值减去2点值。表1为某工况间隙值，表中差速器从动齿轮到半轴的间隙最大，达到了1.85°，在该处较容易产生tip in/out clunk。图6展示了半轴间隙减小工程样件效果验证，从图6中可以看出，通过测试传动系动态间隙，有助于优化tip in/out问题。

综上，根据本实施例提供的传动系动态间隙测试方法，通过在存在传动系间隙的两个相对运动件上分别布置光电传感器和磁电传感器，为动态间隙的获取构件基础，然后在不同档位、不同车速和不同油门下进行急加油门工况试验以及急丢油门工况试验，最终根据记录的光电传感器和磁电传感器的测试数据能够计算出两个相对运动件的动态间隙值，实现了传动系动态间隙的测量，为后续动态间隙数据库的建立和目标的确立做好准备，该方法可以为建立传动系动态间隙数据库提供帮助，同时在诊断tip in/out问题中可以具体的知道敲击发生在那对运动机构，指导tip in/out问题的解决，有助于指导整车NVH性能的提升。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具体用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种传动系动态间隙测试方法，其特征在于，包括：

在存在传动系间隙的两个相对运动件上分别布置光电传感器和磁电传感器；

在不同档位、不同车速和不同油门下进行急加油门工况试验以及急丢油门工况试验，记录光电传感器和磁电传感器的测试数据；

根据记录的光电传感器和磁电传感器的测试数据计算两个相对运动件的动态间隙值，并建立传动系动态间隙库。

2.根据权利要求1所述的传动系动态间隙测试方法，其特征在于，对于变速箱内部的齿轮，通过变速箱壳体打螺纹孔布置磁电传感器；对于传动轴，通过轴加装码盘布置光电或齿轮盘布置磁电传感器，同时在传动轴上布置扭矩传感器，以捕捉零扭矩区间。

3.根据权利要求1所述的传动系动态间隙测试方法，其特征在于，光电传感器的布置方式为：

制作与传动轴安装法兰面相匹配的码盘，并将黑白相间的码纸贴在码盘上，将贴***纸的码盘安装在传动轴法兰面上，通过支架把光电传感器固定在刚度高且不旋转的附近结构上，光电传感器头对着黑白的码盘，且距离码盘3-5mm。

4.根据权利要求1所述的传动系动态间隙测试方法，其特征在于，光电传感器的布置方式为：

将码带直接贴在传动轴上，通过支架把光电传感器固定在刚度高且不旋转的附近结构上，光电传感器头对着黑白的码带，且距离码带3-5mm。

5.根据权利要求1所述的传动系动态间隙测试方法，其特征在于，磁电传感器的布置方式为：

对于结构轴中存在齿轮的结构，在结构的壳体上打螺纹孔，磁电传感器通过螺母固定在壳体上，其中磁电传感器距离齿轮2-3mm。

6.根据权利要求1所述的传动系动态间隙测试方法，其特征在于，磁电传感器的布置方式为：

在传动轴和半轴上加装齿轮，通过支架把磁电传感器固定在刚度高且不旋转的附近结构上，磁电传感器对着齿轮，且距离齿轮2-3mm。

7.根据权利要求2所述的传动系动态间隙测试方法，其特征在于，扭矩传感器的布置方式为：

将扭矩传感器贴在传动轴上，经过电路将轴的应变信号转换成电压信号，并将信号发送到采集器终端，记录传动轴的扭矩信号。

8.根据权利要求1所述的传动系动态间隙测试方法，其特征在于，根据记录的光电传感器和磁电传感器的测试数据计算两个相对运动件的动态间隙值的步骤包括：

分别获取磁电或光电传感器测量的第一旋转件和第二旋转件的角速度ω1(t)和ω2(t)，t为时间；

将上述获得的角速度分别进行时间积分，并获取相应的转角，公式如下：

两转角按照速比进行相减为动态间隙值

其中i为速比，公式如下：

9.根据权利要求8所述的传动系动态间隙测试方法，其特征在于，根据记录的光电传感器和磁电传感器的测试数据计算两个相对运动件的动态间隙值的步骤中，相同工况下测量三次并计算平均值，作为最终动态间隙值。

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