具档位信息监测功能的旋钮式换挡器高低温耐久试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种具档位信息监测功能的旋钮式换挡器高低温耐久试验装置。

背景技术：

高低温试验箱是工程领域一种试验设备。目前，随着企业对产品品质愈发重视，更多产品需要高低温耐久试验合格后才能被推广，因此，高低温耐久设备正得到越来越广泛的使用。

目前，对旋钮式换挡器的高低温耐久试验存在以下不足：

第一，目前传统汽车换挡器主要以直列和折线式为主，对应的高低温耐久试验箱操纵机构多为线性往复运动。而旋钮式换挡器为旋转运动，现有试验设备无法满足旋钮式换挡器的试验要求。

第二，针对换挡器，现有高低温耐久试验箱只能对机械结构的耐久性能进行试验，无法同步检测并实时判断档位信息的准确性，从而无法考察在耐久试验过程中电性能的可靠性。

第三，现有高低温试验箱多为开环控制，随着试验过程的推进，操纵机构可能出现偏差甚至失效，进而影响试验的有效性，严重时可能引起样件、设备的损坏，造成试验事故。

第四，现有高低温试验箱在试验中往往只能显示试验温度、时间、次数等有限信息，不能全面地监控样件适时的旋转角度、档位信息、螺管式电磁铁状态等信息，不利于设计参数的全面把握。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种具档位信息监测功能的旋钮式换挡器高低温耐久试验装置。

解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种具档位信息监测功能的旋钮式换挡器高低温耐久试验装置，适用于具有P档锁止功能的受测旋钮式换挡器，所述P档锁止功能为：在所述受测旋钮式换挡器的螺管式电磁铁断电且旋钮部件处于P档位置时，所述螺管式电磁铁的伸缩轴向所述受测旋钮式换挡器的内部伸出，以锁定所述旋钮部件；并且，所述螺管式电磁铁的伸缩轴在所述螺管式电磁铁通电时主动向所述受测旋钮式换挡器的外部伸出，所述螺管式电磁铁的伸缩轴在所述旋钮部件旋转离开所述P档位置时受所述受测旋钮式换挡器内部机械机构的作用而被动向所述受测旋钮式换挡器的外部伸出，其特征在于：

所述的高低温耐久试验装置设有试验箱体、旋转驱动机构、工控机、温度传感器、空调系统和反馈机构；所述受测旋钮式换挡器位于所述试验箱体的内部，所述工控机能够通过所述温度传感器实时获取所述试验箱体内部的温度、能够通过所述空调系统调节所述试验箱体内部的温度、能够通过所述旋转驱动机构驱动所述受测旋钮式换挡器的旋钮部件旋转、能够控制所述受测旋钮式换挡器的螺管式电磁铁通断电、能够实时采集所述受测旋钮式换挡器在其旋钮部件旋转时产生的电信号、能够通过所述反馈机构实时检测出所述螺管式电磁铁的伸缩轴伸出状态。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的反馈机构由金属环、顶针、安装座、第一输出线和第二输出线；所述金属环套装固定在所述螺管式电磁铁的伸缩轴靠近所述受测旋钮式换挡器外部的端部，所述安装座与所述受测旋钮式换挡器相对固定，所述顶针固定在所述安装座上，所述第一输出线的一端与所述金属环电气连接，所述第二输出线的一端与所述顶针电气连接，所述第一输出线和第二输出线的另一端作为所述反馈机构的输出端；所述金属环能够在所述螺管式电磁铁的伸缩轴向所述受测旋钮式换挡器的外部伸出时压紧在所述顶针上，且所述顶针具有弹簧机构能够对所述金属环进行缓冲；所述工控机通过检测所述第一输出线与第二输出线之间的电气通断状态来判断所述螺管式电磁铁的伸缩轴伸出状态。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的高低温耐久试验装置还设有空调控制单元、电机控制单元、CAN适配卡和I/O端口模块；所述工控机通过所述空调控制单元与所述空调系统电气连接，以控制所述空调系统调节所述试验箱体内部的温度；所述工控机通过所述电机控制单元与所述旋转驱动机构的电机电气连接，以控制所述旋转驱动机构驱动所述受测旋钮式换挡器的旋钮部件旋转；所述工控机通过所述CAN适配卡与所述受测旋钮式换挡器输出所述旋钮部件旋转时产生的电信号的输出端电气连接，以实时采集所述受测旋钮式换挡器在其旋钮部件旋转时产生的电信号；所述工控机通过所述I/O端口模块分别与所述温度传感器的输出端、所述受测旋钮式换挡器的螺管式电磁铁控制端、所述反馈机构的输出端电气连接，以实时获取所述试验箱体内部的温度、控制所述螺管式电磁铁通断电、实时检测所述螺管式电磁铁的伸缩轴伸出状态。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的高低温耐久试验装置还设有用于警示高低温耐久试验装置工作出现异常的报警指示灯；所述报警指示灯与所述工控机电气连接。

作为本实用新型的优选实施方式：所述旋转驱动机构由伺服电机、减速器、第一轴承、第一万向节、连轴、第二万向节、第二轴承、卡盘工装和换挡器固定工装组成，其中，所述卡盘工装由轴部和卡盘连接构成；所述伺服电机的壳体、减速器的壳体、第一轴承、第二轴承和换挡器固定工装相对固定，所述伺服电机的电机轴连接所述减速器的输入轴，所述减速器的输出轴安装在所述第一轴承中并依次通过所述第一万向节、连轴和第二万向节连接所述卡盘工装的轴部，所述卡盘工装的轴部安装在所述第二轴承中，所述受测旋钮式换挡器安装在所述换挡器固定工装上，使得所述卡盘工装的卡盘能够扣紧在所述受测旋钮式换挡器的旋钮部件上。

为了避免试验箱体内部的高低温环境对旋转驱动机构的伺服电机和减速器造成损坏，作为本实用新型的优选实施方式：所述试验箱体为箱壁上设有轴通孔和线束孔的密封箱体，该密封箱体的正面设有便于将所述受测旋钮式换挡器放置到试验箱体内部的箱门，所述箱门的内侧设有用于封闭所述密封箱体的密封条；

所述第二万向节、第二轴承、卡盘工装、换挡器固定工装、温度传感器和反馈机构均位于所述试验箱体的内部，所述伺服电机、减速器、第一轴承和第一万向节均位于所述试验箱体的外部，所述连轴通过所述轴通孔穿过所述试验箱体的箱壁，所述工控机与温度传感器和反馈机构之间的连接线束通过所述线束孔穿过所述试验箱体的箱壁，所述轴通孔与连轴之间的间隙中和所述线束孔与连接线束之间的间隙中均填充有隔热材料。

为了实现对高低温耐久试验装置的可视化监控，以全面地监控受测旋钮式换挡器适时的旋转角度、档位信息、螺管式电磁铁状态等信息，作为本实用新型的优选实施方式：所述的高低温耐久试验装置还设有用于显示高低温耐久试验装置工作数据的显示屏和用于操作所述工控机的键盘；所述显示屏和键盘分别与所述工控机电气连接。

为了便于移动高低温耐久试验装置，作为本实用新型的优选实施方式：所述的高低温耐久试验装置还设有机箱和用于控制高低温耐久试验装置电源的总开关；所述机箱的底部安装有万向轮，所述试验箱体和旋转驱动机构的第一轴承均固定在所述机箱的顶面，所述工控机、显示屏、键盘和空调系统均安装在所述机箱的内部，所述工控机、显示屏和键盘均在所述机箱的正面露出，所述总开关、所述空调系统的显示屏幕和电源开关均在所述机箱的背面露出。

为了能够了解试验箱体内部的湿度，作为本实用新型的优选实施方式：所述的高低温耐久试验装置还设有湿度传感器；所述湿度传感器位于所述试验箱体的内部并与所述工控机电气连接。

作为本实用新型的优选实施方式：根据权利要求1或2所述的高低温耐久试验装置，其特征在于：所述的高低温耐久试验装置增设有至少一套所述旋转驱动机构和反馈机构。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，本实用新型设有试验箱体、旋转驱动机构、工控机、温度传感器、空调系统和反馈机构，试验箱体和空调系统能够为受测旋钮式换挡器提供试验所需的温度环境，旋转驱动机构能够带动受测旋钮式换挡器的旋钮完成耐久试验所需的循环旋转动作，工控机能够实时采集旋钮部件旋转时产生的电信号(该电信号能够用作判断换挡器档位信息准确性的依据)，而反馈机构则能够通过检测电磁阀伸缩轴的伸出状态来判断旋钮部件是否处于P档位置(该判断结果能够作为“旋钮部件多次循环旋转(换挡器耐久试验一般要求12万次以上的循环旋转)后，旋转驱动机构对旋钮部件的驱动与旋钮部件的实际转动是否仍然保持一致”的依据)，因此，本实用新型提供了实现“在对受测旋钮式换挡器进行高低温耐久试验的同时，高可靠性的检测受测旋钮式换挡器的档位信息准确性”该目的的硬件基础。

第二，本实用新型中旋转驱动机构所采用的结构，能够精确的驱动受测旋钮式换挡器的旋钮部件的旋转角度和旋转速度，满足了旋钮式换挡器的机械旋转耐久性能试验要求，并且，换挡器固定工装可更换、调节，提高了对多种旋钮式换挡器产品的适应性，降低设备升级成本。

第三，本实用新型所采用对试验箱体结构的设计、旋转驱动机构相对于试验箱体的安装方式，能够避免试验箱体内部的高低温环境对旋转驱动机构的伺服电机和减速器造成损坏，有效提高高低温耐久试验装置的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型的高低温耐久试验装置的正视图；

图2为本实用新型的高低温耐久试验装置的后视图；

图3为本实用新型中旋转驱动机构的结构示意图；

图4为本实用新型中反馈机构的结构示意图；

图5为本实用新型中工控机与空调控制单元、电机控制单元、CAN适配卡和I/O端口模块的电气连接框图；

图6为本实用新型中工控机控制高低温耐久试验装置进行高低温耐久试验的流程图；

图7为本实用新型中工控机判定受测旋钮式换挡器的档位信息准确性在相应旋转试验中是否合格的流程图。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型的旋钮式换挡器高低温耐久试验装置，适用于具有P档锁止功能的受测旋钮式换挡器，P档锁止功能为：在受测旋钮式换挡器的螺管式电磁铁断电且旋钮部件处于P档位置时，螺管式电磁铁的伸缩轴向受测旋钮式换挡器的内部伸出，以锁定旋钮部件；并且，螺管式电磁铁的伸缩轴在螺管式电磁铁通电时主动向受测旋钮式换挡器的外部伸出，螺管式电磁铁的伸缩轴在旋钮部件旋转离开P档位置时受受测旋钮式换挡器内部机械机构的作用而被动向受测旋钮式换挡器的外部伸出。

本实用新型的高低温耐久试验装置设有试验箱体1、旋转驱动机构2、工控机3、报警指示灯4、空调控制单元、电机控制单元、CAN适配卡、I/O端口模块温度传感器、空调系统和反馈机构8，其中，受测旋钮式换挡器位于试验箱体1的内部。

参见图3，上述旋转驱动机构2由伺服电机21、减速器22、第一轴承23、第一万向节24、连轴25、第二万向节26、第二轴承27、卡盘工装28和换挡器固定工装29组成，其中，卡盘工装28由轴部和卡盘连接构成；伺服电机21的壳体、减速器22的壳体、第一轴承23、第二轴承27和换挡器固定工装29相对固定，伺服电机21的电机轴连接减速器22的输入轴，减速器22的输出轴安装在第一轴承23中并依次通过第一万向节24、连轴25和第二万向节26连接卡盘工装28的轴部，卡盘工装28的轴部安装在第二轴承27中，受测旋钮式换挡器安装在换挡器固定工装29上，使得卡盘工装28的卡盘能够扣紧在受测旋钮式换挡器的旋钮部件上。

参见图4，上述反馈机构8由金属环81、顶针82、安装座83、第一输出线84和第二输出线85；金属环81套装固定在螺管式电磁铁的伸缩轴靠近受测旋钮式换挡器外部的端部，安装座83与受测旋钮式换挡器相对固定，顶针82固定在安装座83上，第一输出线84的一端与金属环81电气连接，第二输出线85的一端与顶针82电气连接，第一输出线84和第二输出线85的另一端作为反馈机构8的输出端；金属环81能够在螺管式电磁铁的伸缩轴向受测旋钮式换挡器的外部伸出时压紧在顶针82上，且顶针82具有弹簧机构能够对金属环81进行缓冲；工控机3通过检测第一输出线84与第二输出线85之间的电气通断状态来判断螺管式电磁铁的伸缩轴伸出状态。

参见图5，上述工控机3通过空调控制单元与空调系统电气连接，以控制空调系统调节试验箱体1内部的温度；工控机3通过电机控制单元与旋转驱动机构2的电机电气连接，以控制旋转驱动机构2驱动受测旋钮式换挡器的旋钮部件旋转；工控机3通过CAN适配卡与受测旋钮式换挡器输出旋钮部件旋转时产生的电信号的输出端电气连接，以实时采集受测旋钮式换挡器在其旋钮部件旋转时产生的电信号；工控机3通过I/O端口模块分别与温度传感器的输出端、受测旋钮式换挡器的螺管式电磁铁控制端、反馈机构8的输出端、报警指示灯4的控制端电气连接，以实时获取试验箱体1内部的温度、控制螺管式电磁铁通断电、实时检测螺管式电磁铁的伸缩轴伸出状态、控制报警指示灯4通过发光方式警示高低温耐久试验装置工作出现异常。

参见图1和图2，作为本实用新型的优选实施方式：本实用新型将高低温耐久试验装置设计成可移动方式，具体如下：

上述试验箱体1为箱壁上设有轴通孔1a和线束孔1b的密封箱体，该密封箱体的正面设有便于将受测旋钮式换挡器放置到试验箱体1内部的箱门，箱门的内侧设有用于封闭密封箱体的密封条。

上述第二万向节26、第二轴承27、卡盘工装28、换挡器固定工装29、温度传感器和反馈机构8均位于试验箱体1的内部，伺服电机21、减速器22、第一轴承23和第一万向节24均位于试验箱体1的外部，连轴25通过轴通孔1a穿过试验箱体1的箱壁，工控机3与温度传感器和反馈机构8之间的连接线束通过线束孔1b穿过试验箱体1的箱壁，轴通孔1a与连轴25之间的间隙中和线束孔1b与连接线束之间的间隙中均填充有隔热材料。

上述高低温耐久试验装置还设有用于显示高低温耐久试验装置工作数据的显示屏5和用于操作工控机3的键盘6；显示屏5和键盘6分别与工控机3电气连接。

上述高低温耐久试验装置还设有机箱7和用于控制高低温耐久试验装置电源的总开关91；机箱7的底部安装有万向轮71，试验箱体1和旋转驱动机构2的第一轴承23均固定在机箱7的顶面，工控机3、显示屏5、键盘6和空调系统均安装在机箱7的内部，工控机3、显示屏5和键盘6均在机箱7的正面露出，总开关91、空调系统的显示屏幕92和电源开关93均在机箱7的背面露出。

本实用新型的高低温耐久试验装置实现自动工作的方式如下：

参见图6，上述工控机3设置有至少一组温度试验条件、每一组温度试验条件对应的旋转循环次数、旋钮部件在受测旋钮式换挡器相邻两个档位之间的旋转角度和旋转速度、档位停顿时间、断电间隔时间、档位最大偏差值，并按以下方式控制高低温耐久试验装置进行高低温耐久试验，包括：

工控机3调节试验箱体1内部的温度逐一达到每一组温度试验条件；

工控机3在每一组温度试验条件下，执行对应旋转循环次数的旋转试验；

工控机3在开始每一次旋转试验时，检测螺管式电磁铁的伸缩轴是否向受测旋钮式换挡器的内部伸出，以判断受测旋钮式换挡器是否处于P档锁止状态：如否，则结束高低温耐久试验并判断高低温耐久试验装置工作出现异常；如是，则控制螺管式电磁铁通电并在经过断电间隔时间后断电，且驱动旋钮部件按旋转角度和旋转速度进行一次循环旋转，一次循环旋转即旋钮部件以第一个档位位置即P档位置为开始逐个档位正向旋转直至最后一个档位并再逐个档位反向旋转直至回到P档位置为结束的过程，并且，控制旋钮部件在完成每一个旋转角度的旋转时先在一个档位停顿时间内保持静止再进行下一个旋转角度的旋转(在旋转驱动机构2的机械偏差累积较小的情况下，能够使得旋钮部件间断式旋转，即旋转到受测旋钮式换挡器的每一个档位时停下)，在进入每一个档位停顿时间时采集旋钮部件旋转时产生的电信号并将其记为对应档位的用于判断档位信息准确性的档位信息实时值，其中，旋钮部件能够在断电间隔时间之内旋转离开P档位置，使得螺管式电磁铁的伸缩轴在旋转试验的起始时刻能够主动向受测旋钮式换挡器的外部伸出，以解除受测旋钮式换挡器的P档锁止状态，而在断电间隔时间后，旋钮部件已离开P档位置，螺管式电磁铁的伸缩轴则能够靠受测旋钮式换挡器内部的机械结构被动向受测旋钮式换挡器的外部伸出，从而，在旋转试验的结束时刻即旋钮部件旋转回到P档位置时，螺管式电磁铁的伸缩轴能够自动、快速的向受测旋钮式换挡器的内部伸出；档位停顿时间的长度足够螺管式电磁铁的伸缩轴切换伸出状态，使得在旋转驱动机构2的机械偏差累积较小而未能影响其对旋钮部件旋转精确性即旋钮部件在旋转试验结束时刻能够准确回到P档位置的情况下，螺管式电磁铁的伸缩轴有足够的时间向受测旋钮式换挡器的内部伸出，以确保下一次耐久试验的顺利开展。其中，档位停顿时间优选为0.5秒。

参见图7，工控机3读取受测旋钮式换挡器对应于P档的档位信息参考值，并据此结合受测旋钮式换挡器的参数计算出对于于受测旋钮式换挡器其余档位的档位信息参考值，并且，判断每一次旋转试验中获得的每一个档位信息实时值与对应档位的档位信息参考值的差值绝对值是否均小于档位最大偏差值，如是，则判定受测旋钮式换挡器的档位信息准确性在相应旋转试验中合格，如否，则判定受测旋钮式换挡器的档位信息准确性在相应旋转试验中不合格；其中，档位信息参考值通过功能测试(即Functional Circuit Test，简称FCT)标定并保存在受测旋钮式换挡器中，工控机3能够通过向受测旋钮式换挡器发送报文即可获得该档位信息参考值；受测旋钮式换挡器相邻两个档位之间的档位信息参考值之差是固定值，该固定值可以从受测旋钮式换挡器的参数(一般为旋钮式换挡器的霍尔传感器参数)中获得；举例来说：如果P档的档位信息参考值记为P_Ref，相邻两个档位之间的档位信息参考值之差为910，那么：R档的档位信息参考值R_Ref＝P_Ref-910，N档的档位信息参考值N_Ref＝P_Ref-2*910，D档的档位信息参考值D_Ref＝P_Ref-3*910；将P档、R档、N档和D档的档位信息实时值分别记为P_Real、R_Real、N_Real和D_Real，将档位最大偏差值设定为230(十进制)，则判定受测旋钮式换挡器的档位信息准确性在某次旋转试验中合格的条件为同时满足以下四个条件公式：|P_Real-P_Ref|<230，|R_Real-R_Ref|<230，|N_Real-N_Ref|<230，|D_Real-_Ref。

工控机3对空调控制单元和电机控制单元在工作中的代码进行识别，如果识别出错误代码，则判断高低温耐久试验装置工作出现异常；

工控机3在判断高低温耐久试验装置工作出现异常时，控制报警指示灯4发出警示信号，其中，可将报警指示灯4闪烁绿色灯光设定为高低温耐久试验装置正常工作，将报警指示灯4闪烁红色灯光设定为高低温耐久试验装置工作出现异常。

本实用新型的高低温耐久试验装置的使用方式如下：

在进行高低温耐久试验前，先测试受测旋钮式换挡器的旋钮部件的扭矩；然后，将受测旋钮式换挡器安装到本实用新型的高低温耐久试验装置中进行高低温耐久试验，完成试验后再对受测旋钮式换挡器的旋钮部件的扭矩进行测试，通过比较受测旋钮式换挡器在高低温耐久试验前后的扭矩，判断受测旋钮式换挡器在高低温环境下的机械耐久性能。其中，在进行高低温耐久试验时，应先确认受测旋钮式换挡器已旋转到P档，再启动试验。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，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，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。例如，可以取消设置机箱7，将试验箱体1、旋转驱动机构2、工控机3等分散布置；又或者，将旋转驱动机构2自身采取防护措施后整体放入试验箱体1中；又如，在试验箱体1的内部增设湿度传感器并将之与工控机3电气连接，以了解试验箱体1内部的湿度；再如，增设有至少一套旋转驱动机构2和反馈机构8，以同时对多个旋钮式换挡器进行试验。