一种商用车离合器操纵系统的试验台架和试验方法与流程

1.本发明涉及商用车试验测试技术领域，尤其涉及一种商用车离合器操纵系统的试验台架和试验方法。


背景技术：

2.离合器操纵系统是驾驶员控制使离合器分离，而后又使之柔和接合的一套机构。车辆出厂前需要进行离合器操纵系统的性能测试试验。
3.现有技术中，为了测量离合器踏板参数和作动器参数，通常对离合器操纵系统进行解离和再组装，对离合器操纵系统中的踏板、助力泵和作动器等零部件分别进行模拟测试，缺少不同零部件性能与离合器操纵系统整体性能的最优匹配性能的试验测试，因此匹配数据通常以整车主观评价为依据，无法高效地指导设计以进行有针对性的优化匹配。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种商用车离合器操纵系统的试验台架和试验方法，以实现离合器操纵系统的性能匹配试验和耐久性试验。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.本发明首先提供一种商用车离合器操纵系统的试验台架，所述离合器操纵系统包括离合器总泵、离合器踏板、离合器总成和离合器助力泵，所述商用车离合器操纵系统的试验台架包括：
7.第一支架，所述第一支架为框架结构，所述离合器总泵固定在所述第一支架上且固定方式与实车一致；作动器转动连接于所述第一支架且所述作动器的输出端连接所述离合器踏板表面；所述离合器踏板表面设有第一力传感器和第一位移传感器，所述作动器的所述输出端设有第二力传感器和第二位移传感器；
8.第二支架，所述第二支架与所述第一支架间隔设置且位于所述第一支架的后方，所述第二支架包括相互垂直和连接的水平板和竖直板，所述水平板固定在地板上，所述离合器总成固定在所述竖直板上且背离所述作动器设置，所述离合器助力泵固定在所述水平板上且背离所述作动器设置；所述离合器总泵与所述离合器助力泵之间连接液压油管，所述液压油管的长度和布置方式均与实车一致；
9.plc控制器，连接所述作动器以对所述作动器进行行程控制，所述plc控制器分别电连接所述第一力传感器、所述第一位移传感器、所述第二力传感器和所述第二位移传感器。
10.可选地，所述第一支架为铝型材，所述第一支架包括相互垂直的水平工作台和竖直工作台，所述离合器总泵设于所述竖直工作台，所述作动器设于所述水平工作台，所述离合器踏板的顶针位移与所述离合器总泵配合方式模拟实车设置。
11.可选地，所述离合操纵系统设有多个，多个所述离合操纵系统并列设置在所述第一支架和所述第二支架上，多个所述离合操纵系统与多个所述作动器一一对应设置。
12.可选地，所述作动器为气压作动器，多个所述作动器串联在同一个压缩空气管路上。
13.可选地，所述作动器的所述输出端与所述离合器踏板表面铰接。
14.可选地，所述竖直板上设有通孔，所述液压油管能够穿设所述竖直板以连接相对应的所述离合器总泵与所述离合器助力泵。
15.本发明还提供一种商用车离合器操纵系统的试验方法，使用了上述的商用车离合器操纵系统的试验台架，包括如下步骤：
16.s1，装配有离合操纵系统的实车在固定里程内行驶，采集行驶过程中离合器踏板的脚踏次数n以及离合器踏板的位移，并绘制所述离合器踏板的位移谱和速度谱；
17.s2，在所述商用车离合器操纵系统的试验台架上安装所述离合器操纵系统，所述离合器操纵系统模拟实车安装在第一支架和第二支架上，同时安装作动器并连接离合器踏板；
18.s3，plc控制器按照位移谱和速度谱对所述作动器施加载荷，并采集所述作动器的输出端的作动压力和作动位移；
19.s4，所述作动器驱动所述离合器踏板运动，采集所述离合器踏板的踏板压力和踏板位移；
20.s5，重复执行步骤s3-步骤s4；
21.s6，绘制所述离合器踏板的压力-位移曲线，预测所述离合操作系统的寿命里程。
22.可选地，步骤s3中所述载荷通过如下方法得到：
23.对所述位移谱和所述速度谱分别进行雨流计数法处理，统计所述位移谱和所述速度谱中各采集数据点出现的频次；
24.将所述频次从大到小进行排序并划分得到多个频次区间；
25.选取所述频次最大的至少两个所述频次区间，并将至少两个所述频次区间内的多个所述采集数据点作为所述载荷。
26.可选地，所述商用车离合器操纵系统的试验方法还包括步骤s7，更换所述离合器操纵系统中离合器总泵、离合器踏板、离合器总成和离合器助力泵中的任意一个以上，执行步骤s3-s5，对所述离合器操纵系统的匹配性能进行优化设计。
27.可选地，步骤s2中，所述商用车离合器操纵系统的试验台架上安装至少三个所述离合器操纵系统。
28.本发明的有益效果：
29.本发明的一种商用车离合器操纵系统的试验台架，通过设置第一支架和第二支架，实现了对离合操纵系统中离合器总泵、离合器助力泵和离合器总成的实车模拟安装，实现了离合器操纵系统的性能匹配试验和耐久性试验，对离合器操纵系统的设计和优化匹配提供有利支撑。
30.本发明的一种商用车离合器操纵系统的试验方法，通过对实车在固定里程内的采集的速度谱和位移谱对离合器操纵系统进行试验，能够对离合器操纵系统的性能数据与寿命里程相关联，且能够得到离合器操纵系统的性能匹配试验和耐久性试验，对离合器操纵系统的设计和优化匹配提供有利支撑。
附图说明
31.图1是本发明的一种商用车离合器操纵系统的试验台架的整体结构示意图；
32.图2是本发明的一种商用车离合器操纵系统的试验台架中第一支架的结构示意图；
33.图3是本发明的一种商用车离合器操纵系统的试验台架中第二支架的结构示意图。
34.图中：
35.1.离合器总泵；2.离合器踏板；3.离合器总成；4.离合器助力泵；5.第一支架；51.水平工作台；52.竖直工作台；6.第二支架；61.水平板；62.竖直板；621.通孔；7.作动器；71.压缩空气管路；8.液压油管；9.plc控制器。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
37.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。术语“多个”应该理解为两个以上。
40.本发明首先提供一种商用车离合器操纵系统的试验台架，如图1-图3所示，离合器操纵系统包括离合器总泵1、离合器踏板2、离合器总成3和离合器助力泵4，商用车离合器操纵系统的试验台架包括第一支架5和第二支架6，第一支架5为框架结构，离合器总泵1固定在第一支架5上且固定方式与实车一致；作动器7转动连接于第一支架5且作动器7的输出端连接离合器踏板2表面，用于模拟驾驶员对离合器踏板2施加作动力；离合器踏板2表面设有第一力传感器和第一位移传感器，用于对离合器踏板2的表面踏板压力和踏板位移进行检测，作动器7的输出端设有第二力传感器和第二位移传感器，用于检测作动器7输出的作动力和作动位移。第二支架6与第一支架5间隔设置且位于第一支架5的后方，第二支架6包括
相互垂直和连接的水平板61和竖直板62，水平板61固定在地板上，离合器总成3固定在竖直板62上且背离作动器7设置，离合器助力泵4固定在水平板61上且背离作动器7设置；离合器总泵1与离合器助力泵4之间连接液压油管8，液压油管8的长度和布置方式均与实车一致；plc控制器9连接作动器7以对作动器7进行行程控制，plc控制器9分别电连接第一力传感器、第一位移传感器、第二力传感器和第二位移传感器。
41.需要说明的是，作动器7的输出端设置第二力传感器和第二位移传感器，能够精确测量作动器7的位移，从而起到监测载荷作用。可以理解，本发明实施例中将离合器操纵系统整体安装在第一支架5和第二支架6上，且安装位置、安装方式和安装距离等均模拟实车，相对于现有技术中仅采用作动器7对离合器踏板2进行加载，不能获得离合器总泵1和离合器助力泵4等相互匹配性能的测试的问题，本发明能够更加准确的反应离合器踏板2和与之适配的离合器总泵1、离合器总成3和离合器助力泵4的匹配性能，且能够得到离合器操纵系统的整体性能和耐久性能。当然，离合器操纵系统各组成部分均为可拆式连接于第一支架5和/或第二支架6，以便于更换不同的组成部分以进行性能匹配试验或对比试验。
42.本发明的一种商用车离合器操纵系统的试验台架，通过设置第一支架5和第二支架6，实现了对离合操纵系统中离合器总泵1和离合器踏板2、离合器助力泵4和离合器总成3的实车模拟安装，实现了离合器操纵系统的性能匹配试验和耐久性试验，对离合器操纵系统的设计和优化匹配提供有利支撑。
43.可选地，第一支架5为铝型材，第一支架5包括相互垂直的水平工作台51和竖直工作台52，离合器总泵1设于竖直工作台52，作动器7设于水平工作台51，离合器踏板2的顶针位移与离合器总泵1配合方式模拟实车设置。
44.如图2所示，本发明采用离合器操纵总成的拆解和安装，图2中可以看到，第一支架5和第二支架6分别是模拟实车车架布置和设置的，因此可以满足离合器总泵1的高度和离合器踏板2的位移空间，水平工作台51为通过四个竖直支腿支撑的四边形框架结构，竖直工作台52同样为四边形框架结构，模拟实车车架高度和型材，总体质量轻，结构强度大，利于实现离合器总泵1的拆装和离合器踏板2的运动。
45.可选地，离合操纵系统设有多个，多个离合操纵系统并列设置在第一支架5和第二支架6上，多个离合操纵系统与多个作动器7一一对应设置。
46.如图1所示，本发明实施例中，第一支架5和第二支架6上分别设有三个工位，可以实现三套离合器操纵系统的试验测试。当然试验舱空间允许的条件下也可以根据需要设置四个以上的工位。多个工位可以实现多个离合器操纵系统的对比试验，以及多个工位同时试验，可以提高试验效率。多个工位并列设置且相互独立。
47.可选地，作动器7为气压作动器，多个作动器7串联在同一个压缩空气管路71上。
48.如图2所示，压缩空气管路71水平设置并固定在第一支架5的水平工作台51上远离竖直工作台52的一侧，三个作动器7间隔设置在压缩空气管路71上，压缩空气管路71上设置plc电磁阀和霍尔传感器，plc电磁阀和霍尔传感器均连接plc控制器9，plc控制器9能够通过plc电磁阀控制压缩空气管路71的通断，同时与霍尔传感器配合进行作动器7的往复行程控制。同时，作动器7设置在压缩空气管路71上方，利于提高作动器7的安装空间，以便于调整作动器7的作动方向。
49.可选地，作动器7的输出端与离合器踏板2表面铰接。
50.本实施例中，将作动器7的输出端通过螺杆或销轴铰接离合器踏板2的表面，离合器踏板2与第一支架5通过自身孔位按实车形式固定连接，液压油管8两端连接离合器总泵1和离合器助力泵4，离合器助力泵4与离合器总成3按照实车形式装配固定，即可对离合操纵系统进行试验测试。可以理解，铰接方式更利于作动器7的输出端向离合器踏板2输出实际的位移和速度，提高试验可靠性和准确度。
51.可选地，竖直板62上设有通孔621，液压油管8能够穿设竖直板62以连接相对应的离合器总泵1与离合器助力泵4。
52.如图1和图3，与实车一致的，本发明实施例中，设置液压油管8的长度和布置形式与实车一致，试验时，液压油管8能够满足离合器操纵系统的外接输入液压油的油位等参数与实车一致，以便得到真实的仿真模拟试验数据，并能够实现液压油管8的液压油供应情况对离合器操纵系统的匹配性能试验。本实施例中，设置三个工位安装三个离合器操纵系统，相应地，竖直板62上加工三个通孔621，三个通孔621的高度与液压油管8自然状态的高度一致，即不影响液压油管8的正常工作状态，同时也是模拟实车状况设置通孔621便于液压油管8的连接。三个通孔621在竖直板62上的高度一致。
53.本发明还提供一种商用车离合器操纵系统的试验方法，包括如下步骤：
54.s1，装配有离合操纵系统的实车在固定里程内行驶，采集行驶过程中离合器踏板2的脚踏次数n以及离合器踏板2的位移，并绘制离合器踏板2的位移谱和速度谱；
55.该步骤的目的是得到实车上设置的离合器操纵系统在实际行驶时与里程之间的关系，然后可以在试验台架上重复该采集的试验参数进行试验对离合器操纵系统的动特性进行测试，并可以通过多次试验进行耐久性和寿命测试等，而且通过试验可以得到所需的离合器操纵系统的性能参数，便于进行离合器操纵系统的研究和设计。
56.s2，在商用车离合器操纵系统的试验台架上安装离合器操纵系统，离合器操纵系统模拟实车安装在第一支架5和第二支架6上，同时安装作动器7并连接离合器踏板2；
57.通过在试验台架或试验舱内固定设置第一支架5和第二支架6，实现了离合器操纵系统的各组成部分(包括离合器总泵1、离合器踏板2、离合器总成3和离合器主泵4)按照实车位置和连接方式进行仿真模拟布置，进而可以重复再现离合操作系统的实际工作过程，进而利用该一种商用车离合器操纵系统的试验台架，可以实现离合操纵系统的性能测试和耐久性测试。
58.s3，plc控制器9按照位移谱和速度谱对作动器7施加载荷，并采集作动器7的输出端的作动压力和作动位移；
59.s4，作动器7驱动离合器踏板2运动，采集离合器踏板2的踏板压力和踏板位移；
60.需要说明的是，应用本发明实施例提供的商用车离合器操纵系统的试验台架，通过在离合器踏板2表面设置第一力传感器和第一位移传感器，在作动器7的输出端设置第二力传感器和第二位移传感器，可以采集试验过程中作动器7的作动压力和作动位移，以及离合器踏板2的踏板压力和踏板位移，进而可以对离合器踏板2在试验过程中的执行能力进行测试。
61.s5，重复执行步骤s3-步骤s4；
62.该步骤s5中，重复执行步骤s3-步骤s4的次数，可以根据固定里程内离合器踏板2的踏板频次进行设置，重复执行多次固定里程内的踏板频次，可以得到离合器踏板2的耐久
性，进而得到离合器操作系统的耐久性能。在耐久试验之后，复测性能，可以得到离合器操纵系统的性能衰退情况，继而能够判断离合器操纵系统的性能表现。其中，踏板频次由实车采集获得，通过对不同实车车型的踏板频次进行采集和统计，通过转化得到实车设计寿命里程对应离合操纵系统使用频次的关系，继而可以得出使用条件较为苛刻的耐久频次进行耐久性试验。
63.s6，绘制离合器踏板2的压力-位移曲线，预测离合操作系统的寿命里程。
64.通过上述步骤中对于离合器踏板2的多次施加相同或不同载荷的试验过程试验，对采集的踏板压力和踏板位移进行统计绘制压力-位移曲线，在时间参考下可以获得离合器踏板2的耐久性能，在里程参考下可以获得离合器踏板2的使用寿命，利于对离合器操纵系统的设计和优化提供可靠支撑。
65.通过上述测试方法，对实车在固定里程内的采集的速度谱和位移谱对离合器操纵系统进行试验，能够对离合器操纵系统的性能数据与寿命里程相关联，且能够得到离合器操纵系统的性能匹配试验和耐久性试验，对离合器操纵系统的设计和优化匹配提供有利支撑。
66.可选地，步骤s3中载荷通过如下方法得到：
67.对位移谱和速度谱分别进行雨流计数法处理，统计位移谱和速度谱中各采集数据点出现的频次；
68.将频次从大到小进行排序并划分得到多个频次区间；
69.选取频次最大的至少两个频次区间，并将至少两个频次区间内的多个采集数据点作为载荷。
70.离合器踏板2的试验施加载荷包括输入速度和位移量，需要说明的是，采集速度谱和位移谱时，速度谱是根据试验中采集的离合器踏板2的位移做微分计算得到。因此在确定输入速度时，根据位移谱，选取频次较高的速度作为输入的速度点。在速度谱内，选取分布较大的速度区间选取若干速度阶梯作为施加载荷。
71.可选地，商用车离合器操纵系统的试验方法还包括步骤s7，更换离合器操纵系统中离合器总泵1、离合器踏板2、离合器总成3和离合器助力泵4中的任意一个以上，执行步骤s3-s5，对离合器操纵系统的匹配性能进行优化设计。
72.在进行离合器操纵系统的试验时，除了可以最大程度还原实车工况，还可以对离合器操纵系统中的各组成部件如离合器总泵1、离合器踏板2、离合器总成3和离合器主泵4分别进行替换和组合，通过试验，可以得到性能最优化的组合，因此本发明利于得到离合器操纵系统的性能匹配试验和性能优化试验，为研发设计优化匹配提供数据支撑。
73.可选地，步骤s2中，商用车离合器操纵系统的试验台架上安装至少三个离合器操纵系统。
74.如图1，本发明实施例中，第一支架5和第二支架6上设有三个并列的工位，分别用于并列安装三个离合器操纵系统，能够提高试验效果，并可以对同样条件下的离合操纵系统进行性能一致性试验，可以一次实现对多个离合器操纵系统的性能对比试验，提高试验效率。
75.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、
重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。