一种乘用车变速箱的差速器试验装置的制作方法

1.本技术涉及汽车差速器试验领域，具体涉及一种乘用车变速箱的差速器试验装置。


背景技术：

2.目前，在汽车设计制造的过程中，需要对变速箱差速器进行模拟试验。乘用车变速箱的差速器试验装置，主要用于模拟乘用车变速箱差速器的实车使用工况，进行差速器各项性能试验验证。乘用车变速箱差速器是能够实现左右驱动轮以不同转速差运转的机构。
3.相关技术中，在乘用车变速箱开发过程中，为验证差速器在带负载下(含实车中极限扭矩工况，极限扭矩一般超过变速箱额定扭矩的1.7倍)的轴齿强度及差速性能，现有的汽车厂商主要采用三种试验方式进行试验。
4.第一种试验方式是差速器壳体固定不动，差速器一端连接驱动电机，另一端输出连接至负载电机，该方式只能简单验证差速器在百分百差速工况下内部齿轮的工作状态是否正常，无法验证差速器在不同差速比工况下的总成性能。
5.第二种试验方式是设计一对圆柱齿轮啮合的齿轮箱，其中一个圆柱齿轮作为动力输入，差速器安装在另一圆柱齿轮中心，动力经由圆柱齿轮传递至差速器壳体，再由差速器两端输出，为适应不同轴向尺寸差速器安装，差速器输出轴承常采用悬臂方式支撑，且为获得较大减速比，圆柱齿轮尺寸及重量大，差速器承受较大弯矩，易导致输出轴断裂，同时因变形造成差速器轴齿非正常接触，安装状态与实车不符合，试验结果可信度较低。
6.第三种试验方式是将差速器总成装配到实车匹配的变速箱总成内，利用变速箱总成进行差速器试验的方式，但此种方式因受限于变速箱总成其他部件强度和结构等制约因素，无法对差速器进行更严苛条件(极限扭矩为变速箱额定扭矩1.7倍)的考核，每次试验均需更换变速箱总成的其他配套部件，会带来昂贵的开发试验成本。
7.基于上述原因，本领域技术人员亟待设计一种可靠、便捷的试验装置，模拟差速器在乘用车变速箱总成中的工作状态。


技术实现要素：

8.针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种乘用车变速箱的差速器试验装置，能够科学模拟乘用车变速箱差速器在实车上的运行工况，独立于变速箱总成进行差速器性能的极限工况试验，结构简单，可靠性高。
9.为达到以上目的，一方面，采取的技术方案是：一种乘用车变速箱的差速器试验装置，包括：工装样品，其包含差速器样品和支撑装置，所述差速器样品安装于支撑装置；所述差速器样品具有一个输入壳体和两个输出端；
10.三台变频电机，其中一台变频电机通过输入轴、主减速器机构连接带动差速器样品的输入壳体，另外两台变频电机通过两根输出轴分别连接于差速器样品的两个输出端；且所述输入轴和输出轴上均安装扭矩转速传感器；
11.电气控制系统，其分别连接于所有的变频电机和扭矩转速传感器；所述电气控制系统根据试验需求控制其中一台变频电机为加载模式且另外两台变频电机为驱动模式，并通过扭矩转速传感器实时检测输入轴、输出轴的扭矩和转速。
12.在上述技术方案的基础上，所述支撑装置包含减速器箱体、主减速器过渡盘、差速器过渡盘和两个轴承座；
13.所述减速器箱体为顶口敞开且侧壁开设圆形开口的矩形壳体；所述主减速器过渡盘为中央开设十字孔的圆盘；所述差速器过渡盘呈圆环状，其套设固定于差速器样品的输入壳体；所述差速器过渡盘垂直悬空插入主减速器过渡盘的十字孔的一个一字孔内；所述主减速器过渡盘固定于减速器箱体具有圆形开口的侧壁内侧；
14.两个轴承座的底部均固定于主减速器过渡盘，且分别设置于差速器过渡盘的两侧；两个输出轴均穿过轴承座中央与差速器样品的两个输出端相连。
15.在上述技术方案的基础上，所述主减速器机构包含主动锥齿轮、被动锥齿轮和用于支撑主动锥齿轮的主减速器壳体；所述主减速器壳体的一侧贴合固定于主减速器过渡盘，另一侧从减速器箱体侧壁的圆形开口向外伸出；所述主动锥齿轮设置于输入轴的端部，所述被动锥齿轮同轴套设固定于差速器过渡盘，且所述主动锥齿轮和被动锥齿轮在主减速器壳体内啮合。
16.在上述技术方案的基础上，所述主减速器过渡盘沿差速器样品的轴向设置多组轴承座安装孔；所述差速器过渡盘两侧的轴承座可根据差速器样品的尺寸与不同轴承座安装孔相匹配。
17.在上述技术方案的基础上，所述主减速器过渡盘的十字孔安装差速器过渡盘后剩余的两个矩形槽作为两个轴承座的导向槽；所述轴承座的底部突出设置矩形导向块，所述矩形导向块与导向槽相匹配。
18.在上述技术方案的基础上，每个所述轴承座均设置轴承和锁止机构，所述锁止机构包含锁紧环套和轴承座端盖；所述轴承和锁紧环套均设置于轴承座的轴孔内部；所述轴承座端盖设置于轴承座远离差速器样品的侧端面，且通过锁紧环套可抵持调节轴承在轴承座内的位置。
19.在上述技术方案的基础上，所述轴承座端盖通过螺栓连接于轴承座侧端面，且所述轴承座端盖的侧面设置有若干间距1mm的均匀刻度线。
20.在上述技术方案的基础上，所述减速器箱体的两侧壁设置有对称的安装孔，两个输出轴分别穿过一个安装孔，且所述安装孔与轴承同轴；所述输出轴与安装孔之间均设置用于封堵油液的密封装置；所述密封装置包含密封圈、圆形隔套和两个半圆隔套，两个半圆隔套对称夹持输出轴，所述圆形隔套套设在两个半圆隔套外，所述密封圈套设在圆形隔套外，且密封圈与圆形隔套、圆形隔套与半圆隔套之间均涂有密封胶层。
21.在上述技术方案的基础上，所述减速器箱体还包含箱体顶盖，所述箱体顶盖固定设置于减速器箱体顶部，且箱体顶盖开设若干透气孔；所述减速器箱体的底壁开设放油口，所述放油口设置可拆卸的活动塞。
22.在上述技术方案的基础上，所述减速器箱体的底壁两侧均设置延伸壁；所述延伸壁开设条形安装槽；所述支撑装置还包含外支撑机构，所述外支撑机构包含传动轴支架、半轴承顶盖和半轴承底托，所述传动轴支架通过螺栓可移动固定于条形安装槽，所述半轴承
底托固定于传动轴支架，所述半轴承顶盖固定于半轴承底托的顶端，所述半轴承顶盖和半轴承底托活动夹持于输出轴。
23.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
24.本技术的差速器试验装置，包含工装样品、三台变频电机和电气控制系统，电气控制系统根据试验需求控制其中一台变频电机为加载模式且另外两台变频电机为驱动模式。本技术的差速器试验装置，能够科学模拟乘用车变速箱的差速器在实车上的运行工况，独立于变速箱总成进行差速器性能的极限工况试验，脱离了变速箱的限制，结构简单，可靠性高，本发明具有布局紧凑、设计合理、通用性强，能够通过对三台变频电机的工作模式(加载模式或者驱动模式)进行设定，可进行不同项目的差速器试验，对差速器总成进行全方位考核。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本技术实施例提供的工装台架的结构示意图；
27.图2为本技术实施例提供的工装样品的爆炸示意图；
28.图3为本技术实施例提供的主减速器过渡盘与轴承座的安装示意图；
29.图4为本技术实施例提供的差速器样品的轴向锁止结构示意图；
30.图5为本技术实施例提供的差速器传动轴的密封结构示意图；
31.附图标记：
32.1、第一变频电机；2、第一扭矩转速传感器；3、工装样品；4、第二扭矩转速传感器；5、第二变频电机；6、第三扭矩转速传感器；7、第三变频电机；8、电气控制系统；9、主动锥齿轮；10、主减速器壳体；11、差速器样品；12、被动锥齿轮；13、轴承座；14、锁紧环套；15、半圆隔套；16、圆形隔套；17、输出轴；18、轴承；19、轴承座端盖；21、半轴承顶盖；22、半轴承底托；23、传动轴支架；24、密封圈；25、箱体顶盖；26、减速器箱体；30、差速器过渡盘；39、主减速器过渡盘；40、密封胶层。
具体实施方式
33.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
34.如图1和图2所示，本技术公开了一种乘用车变速箱的差速器试验装置的实施例，差速器试验装置包括工装样品3、三台变频电机、电气控制系统8。工装样品3包含差速器样品11和支撑装置，差速器样品11安装于支撑装置内，且差速器样品11能在支撑装置内正常运行。差速器样品11具有一个输入壳体和两个输出端。
35.三台变频电机，其中一台变频电机通过输入轴、主减速器机构连接带动差速器样
品11的输入壳体。另外两台变频电机通过两根输出轴17分别连接于差速器样品11的两个输出端，即一台变频电机通过一根输出轴17连接于差速器样品11的一个输出端。输入轴和输出轴17上均安装扭矩转速传感器，扭矩转速传感器用来监测反应输入轴、输出轴17的扭矩和转速。具体地，安装于输入轴的扭矩转速传感器监测输入轴的扭矩和转速，安装于输出轴17的扭矩转速传感器监测输入轴的扭矩和转速。具体地，差速器样品11两侧的输出轴及部件完全对称设置。
36.电气控制系统8分别连接于所有的变频电机和扭矩转速传感器；电气控制系统8根据试验需求控制其中一台变频电机为加载模式且另外两台变频电机为驱动模式，并通过扭矩转速传感器实时检测输入轴、输出轴17的扭矩和转速。电气控制系统8控制两台驱动电机以不同的转速运行，实现差速器样品的恒定差速比。
37.优选地，输出轴17采用实车传动轴。
38.具体地，三台变频电机分别为第一变频电机1、第二变频电机5和第三变频电机7，第一变频电机1连接的输出轴17上设置第一扭矩转速传感器2，第二变频电机5连接的输出轴17上设置第二扭矩转速传感器4，第三变频电机7连接的输入轴上设置第三扭矩转速传感器6。本技术的差速器试验装置运行的过程中，第一变频电机1、第二变频电机5和第三变频电机7中的任意一个电机为加载模式，另外两个电机为驱动模式，两个驱动模式的电机形成试验所需的差速比，一个加载模式的电机提供试验所需的加载力；能够科学模拟乘用车变速箱的差速器在实车上的运行工况，独立于变速箱总成进行差速器性能的极限工况试验，结构简单，可靠性高。
39.本技术的差速器试验装置，包含工装样品3、三台变频电机和电气控制系统8，电气控制系统8根据试验需求控制其中一台变频电机为加载模式且另外两台变频电机为驱动模式。本技术的差速器试验装置，能够科学模拟乘用车变速箱的差速器在实车上的运行工况，独立于变速箱总成进行差速器性能的极限工况试验，脱离了变速箱的限制，结构简单，可靠性高；本发明具有布局紧凑、设计合理、具有通用性的优点。同时，本技术的差速器试验装置还可以根据实验需求，调节差速器在不同的差速比工况下进行运转，解决了背景技术中第一种实验方式存在的技术问题，充分验证了差速器总成在带负载下的轴齿强度及差速性能，该装置最大限度还原了乘用车差速器的实车工作状态，便于开展差速器各项性能试验。
40.同时，本技术的差速器实验装置具有一定的通用性，通过对三台变频电机的工作模式(加载模式或者驱动模式)进行设定，可进行不同项目的差速器试验，对差速器总成进行全方位考核。
41.以差速器的差动耐久试验为例，通过电气控制系统8设置第一变频电机1和第二变频电机5作为驱动模式，设置第三变频电机7作为加载模式，根据试验需求设定两台驱动模式电机转速，不同转速设定可保证差速器左右输出得到稳定的差速比，通过另一个加载模式电机提供实验所需的加载力，使得差速器样品的在带负荷的情况下运转；通过以上设定可以保证差速器壳体及差速器内部齿轮在带负荷的条件下运转，更贴近实车使用工况，考核了整个差速器在设定转速差下的轴齿强度及差速性能。
42.在一个实施例中，支撑装置包含减速器箱体26、主减速器过渡盘39、差速器过渡盘30和两个轴承座13。减速器箱体26为顶口敞开的矩形壳体，矩形壳体的侧壁开设圆形开口。主减速器过渡盘39为中央开设十字孔的圆盘，差速器过渡盘30呈圆环状，其套设固定于差
速器样品11的输入壳体。差速器过渡盘30垂直悬空插入主减速器过渡盘39的十字孔的一个一字孔内。具体地，十字孔包含两个一字孔，在插入差速器过渡盘30之后，剩下两个对称的矩形孔。
43.主减速器过渡盘39固定于减速器箱体26，主减速器过渡盘39位于圆形开口的侧壁内侧，且主减速器过渡盘39和圆形开口同心。两个轴承座13的底部均固定于主减速器过渡盘39，且分别设置于差速器过渡盘30的两侧；两个输出轴17均穿过轴承座13中央与差速器样品11的两个输出端相连。
44.本技术的差速器实验装置具有一定的通用性。具体地，差速器样品左右输出为对称结构，对于不同型号的乘用车变速箱差速器总成，只需替换差速器两侧的锁紧环套14、差速器过渡盘30，主减速器过渡盘39及相应密封部分构件，使得锁紧环套14、差速器过渡盘30和主减速器过渡盘39适应差速器自身尺寸和输入输出尺寸即可开展相关试验。
45.优选地，矩形壳体侧壁的圆形开口的边沿处设置台阶，使其适应于主减速器过渡盘39的形状，便于装配。
46.本技术的差速器试验装置，差速器过渡盘30呈圆环状且其套设固定于差速器样品11的输入壳体，输入轴带动差速器样品11的输入壳体进行转动，进而带动差速器样品11转动；通过设置两个轴承座13，支撑固定两根输出轴17，保证两侧输出轴17与差速器样品11的两输出端的同轴度；相对于背景技术中第二种试验方式，本技术的差速器试验装置避免了悬臂支撑的方式，输出轴几乎不承受弯矩，能够防止输出轴断裂；且本技术的差速器试验装置的安装状态与实车相符合，试验结果的可信度高。
47.在一个实施例中，主减速器机构包含主动锥齿轮9、被动锥齿轮12和主减速器壳体10，主减速器壳体10用于支撑主动锥齿轮9。主减速器壳体10的一侧贴合固定于主减速器过渡盘39，另一侧从减速器箱体26侧壁的圆形开口向外伸出。主动锥齿轮9设置于输入轴的端部，被动锥齿轮12同轴套设固定于差速器过渡盘30，且主动锥齿轮9和被动锥齿轮12在主减速器壳体10内啮合。差速器试验装置运行时，输入轴通过主动锥齿轮9带动被动锥齿轮12转动，被动锥齿轮12带动差速器样品11的壳体转动。
48.在一个实施例中，主减速器过渡盘39沿差速器样品11的轴向设置多组轴承座安装孔；差速器过渡盘30两侧的轴承座13可根据差速器样品11的尺寸与不同轴承座安装孔相匹配。
49.本技术的差速器试验装置，主减速器过渡盘39沿差速器样品11的轴向(即输出轴的长度方向)设置多组轴承座安装孔；可以根据实际需要调整轴承座13的位置，进而调整主动锥齿轮9和被动锥齿轮12之间的啮合间隙，还能保证差速器样品11的轴向尺寸不同的情况下装置的通用性。当差速器样品11的轴向尺寸较大时，调大两个轴承座13之间的间距；当差速器样品11的轴向尺寸较小时，调小两个轴承座13之间的间距。
50.如图3所示，在一个实施例中，主减速器过渡盘39的十字孔安装差速器过渡盘30后剩余两个矩形槽，两个矩形槽分别位于两侧，作为两个轴承座13的导向槽。轴承座13的底部突出设置矩形导向块，矩形导向块与导向槽相匹配。
51.本技术的差速器试验装置，轴承座13的矩形导向块与导向槽相匹配，且轴承座13与轴承座安装孔相匹配，便于适应不同轴向尺寸的差速器样品11。
52.如图4所示，在一个实施例中，每个轴承座13均设置轴承18和锁止机构，锁止机构
包含锁紧环套14和轴承座端盖19；轴承18和锁紧环套14均设置于轴承座13的轴孔内部。轴承座端盖19设置于轴承座13远离差速器样品的侧端面，且通过锁紧环套14可抵持调节轴承18在轴承座13内的位置。
53.本技术的差速器试验装置，锁紧环套14可抵持调节轴承18在轴承座13内的位置；针对不同轴向尺寸的差速器样品11，先根据实际尺寸在主减速器过渡盘39上选择合适的轴承座安装固定孔进行差速器安装，完成粗调；最后通过松紧轴承座端盖19和锁紧环套14推动两侧的轴承18，对主动锥齿轮9和被动锥齿轮12的啮合间隙进行精度，并达到调节差速器轴承预紧力的目的。
54.在一个实施例中，轴承座端盖19通过螺栓连接于轴承座13侧端面，且轴承座端盖19的侧面设置有若干间距1mm的均匀刻度线。轴承座端盖19的均匀刻度线，能够均匀缓慢地进行精调，调整过程中可通过两侧轴承座端盖19的均匀刻度线调节两侧轴承18的轴向间隙及预紧量，调节精准高效。
55.具体地，两侧轴承18的轴向间隙的间隙过小时，差速器样品11的夹紧力过大，差速器运行时，容易卡顿，不能达到差速器试验的目的；两侧轴承18的轴向间隙的间隙过大时，差速器样品11轴向太松，容易发生轴向窜动。
56.如图5所示，在一个实施例中，减速器箱体26的两侧壁设置有对称的安装孔，两个输出轴17分别穿过一个安装孔，且安装孔与轴承18同轴。输出轴17与安装孔之间均设置用于封堵油液的密封装置。
57.密封装置包含密封圈24、圆形隔套16和两个半圆隔套15，两个半圆隔套15对称夹持输出轴17，圆形隔套16套设在两个半圆隔套15外，密封圈24套设在圆形隔套16外，且密封圈24与圆形隔套16、圆形隔套16与半圆隔套15之间均涂有密封胶层40。
58.本技术的差速器试验装置，减速器箱体26的安装孔与轴承18同轴，保证了两侧输出轴、减速器箱体26的安装孔以及差速器样品11的轴向同轴度，通过以上机构的设置，配合机械加工与装配可保证输出轴与差速器样品输出端的同轴度达到0.02mm，且适用于不同轴向尺寸差速器的安装；同时，输出轴的支撑稳定良好，防止了输出轴悬空。同时，密封装置密封性能良好，能够防止漏油情况的发生，保证差速器样品11始终处于良好的润滑状态。
59.在一个实施例中，减速器箱体26还包含箱体顶盖25，箱体顶盖25固定设置于减速器箱体26的敞开的顶口。箱体顶盖25开设若干透气孔，减速器箱体26的底壁开设放油口，放油口设置可拆卸的活动塞。设置的放油口能够在需要清理油液的时候，尽快将油液放出，便于清洗。
60.在一个实施例中，减速器箱体26的底壁两侧均设置延伸壁，延伸壁开设条形安装槽。支撑装置还包含外支撑机构，外支撑机构包含传动轴支架23、半轴承顶盖21和半轴承底托22，半轴承顶盖21和半轴承底托22相配合并用合适的力度夹紧输出轴17。传动轴支架23通过螺栓可移动固定于条形安装槽，半轴承底托22固定于传动轴支架23，半轴承顶盖21固定于半轴承底托22的顶端，半轴承顶盖21和半轴承底托22活动夹持于输出轴。
61.进一步地，本技术的主减速结构具有两种制造方法，第一种是根据实际需求自行设计适当齿数的主动锥齿轮和被动锥齿轮及主减速器壳体，此种方式主减速器壳体与主减速器过渡盘可制作为一体。第二种是选择速比适当的驱动桥主减速器总成进行改制，去掉原有差速器总成，沿主减速器安装端面将原有主减速器壳体上轴承支撑切割去除，保留主
动锥齿轮、被动锥齿轮，通过相应支撑机构与变速箱差速器样品连接，形成新的主减速机构。
62.本技术的差速器试验装置，通过工装模拟差速器实车工况，所用材料强度大，可以承受更大的载荷。传统的试验方法，直接在变速箱内试验差速器，由于现有的变速箱一般采用铝合金轻量化设计，极限工况试验时现有的变速箱壳体容易先损坏，试验成本较高，且无法达到极限工况试验的目的。而本技术的差速器试验装置，独立于变速箱，可不受乘用车变速箱总成中其他部件强度及结构等因素限制，单独考核差速器的极限工况性能，便于开展差速器的极限工况验证(极限扭矩为变速箱额定扭矩1.7倍)，达到节省开发试验成本的目的。同时，差速器试验装置可以适应不同尺寸的差速器样品11进行不同的试验，具有通用性，应用价值高。
63.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
64.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
65.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。