汽車離合器從動盤扭轉耐久試驗臺架設計

韋江寧

(上汽通用五菱汽車股份有限公司技術中心，廣西柳州 545007)

0 引言

隨著汽車工業的高速發展，對汽車零部件的可靠性、開發效率和周期提出更高的要求。汽車零部件設計出來后，需要通過試驗進行驗證，確保及時發現問題、解決問題，為汽車零部件的設計提供堅實的保障，最終達到客戶滿意的目的。臺架試驗作為最重要的試驗驗證的手段之一，需要模擬客戶使用的環境、工況、操作方式，對汽車零部件進行試驗，確保對汽車零部件的充分驗證。

原離合器從動盤扭轉耐久臺架試驗，其從動盤安裝夾緊的工況與實車狀態存在著差異，不能在臺架試驗上充分驗證其可靠性；同時因每次只能做一件從動盤的試驗，試驗周期長，試驗效率低。亟須對試驗方法進行改進，按實車狀態對從動盤進行安裝夾緊，重新設計試驗機構滿足多件從動盤同時進行試驗，確保對離合器從動盤扭轉耐久性能的充分驗證，同時提高試驗效率。

1 汽車離合器

如圖1所示，汽車離合器由從動盤、離合器蓋、分離軸承、離合器殼體等零件組成。汽車的動力由發動機曲軸、飛輪傳輸到離合器，再由離合器傳輸到變速器，動力最終傳輸到車輪驅動汽車行駛。在汽車啟動或切換擋位時，通過離合器切斷動力傳輸；完成啟動或擋位切換后，再逐漸接合離合器，確保汽車行駛順暢。從動盤對離合器的離合、動力傳輸功能起著關鍵的作用。

圖1 汽車離合器組成

2 原試驗臺架問題

離合器從動盤扭轉耐久性能對汽車動力傳輸的可靠性起著至關重要的作用。其驗證原來是按照QC/T 27-2014《汽車干摩擦式離合器總成臺架試驗方法》中的從動盤扭轉耐久試驗臺架進行。如圖2所示，該試驗臺采用曲柄連桿機構，由主動輪旋轉，通過偏心軸、連桿帶動搖桿往復擺動，驅動芯軸對從動盤施加往復扭轉扭矩，進行扭轉耐久試驗。該試驗臺架存在以下問題：(1)從動盤由工裝夾具夾緊，與實車的夾緊狀態有差異，不能充分驗證實車狀態的可靠性；(2)不便于監控扭轉角度和施加的扭矩；(3)每次只能進行一件從動盤的試驗，試驗效率較低。

圖2 原從動盤扭轉耐久試驗臺架

3 試驗臺架設計

3.1 試驗臺架設計要求

為了解決原試驗臺架存在的問題，采取以下措施設計試驗臺架：(1)將發動機飛輪、從動盤、離合器蓋集成安裝，滿足從動盤的實車狀態安裝要求；(2)在輸入機構中設置角度扭矩傳感器，實時監控扭轉角度和施加的扭矩；(3)可同時進行多件從動盤的扭轉耐久試驗。

3.2 設計

設計的試驗臺架由以下3個部分組成：(1)從動盤安裝裝置；(2)扭矩輸入及監控機構；(3)作動搖桿機構。

3.2.1 從動盤安裝裝置設計

如圖3所示，采用發動機曲軸與飛輪的連接方式設計安裝軸，按實車狀態依次安裝發動機飛輪、從動盤、離合器蓋，設計安裝板將從動盤安裝裝置安裝在方箱上，可以安裝多件(以3件為例)從動盤安裝裝置同時進行試驗。

圖3 從動盤安裝裝置

3.2.2 扭矩輸入及監控機構設計

如圖4所示，扭矩輸入及監控機構由花鍵軸、保險塊、角度扭矩傳感器、軸承座、軸承、輸入軸、底板組成。

圖4 扭矩輸入及監控機構

花鍵軸的外花鍵與從動盤轂的內花鍵配合，對從動盤施加扭矩；保險塊起著過載保護的作用；角度扭矩傳感器監控旋轉的角度和施加的扭矩，在試驗過程中由控制元件實時監控對從動盤施加的扭矩，當施加的扭矩出現異常時，控制元件會自動停機并報警；兩個軸承座內設置軸承，支承輸入軸，確保轉動順暢；輸入軸末端設計有六角柱，便于手動調試輸入扭矩。

3.2.3 作動搖桿機構設計

如圖5所示，作動搖桿機構由作動器、力傳感器、鉸鏈、搖桿、連軸套、輸入軸組成。作動器的作用力通過鉸鏈、搖桿、連軸套最終形成對輸入軸的扭矩，使輸入軸繞軸中心旋轉；作動器的往復直線運動，最終形成輸入軸的往復扭轉運動；力傳感器監控作動器的作用力；連軸套設計為彈性夾結構，旋緊或放松連軸套下方的螺栓，可實現連接或斷開運動傳輸的功能；連軸套上端銷孔的中心線到輸入軸中心線的距離即為旋轉半徑，作動器的行程為旋轉弧長，通過合理設計旋轉半徑和作動器的行程，滿足輸入軸的扭轉角度要求；根據從動盤的扭矩要求和試驗樣件數量要求，合理設計搖桿機構和布置從動盤安裝裝置，選取合適功率的作動器，可實現多個從動盤同時進行扭轉耐久試驗。

圖5 作動搖桿機構

4 從動盤扭轉耐久試驗安裝及試驗操作

(1)如圖6所示，依次安裝從動盤安裝裝置、扭矩輸入及監控機構、作動搖桿機構。

圖6 汽車離合器從動盤扭轉耐久試驗臺架

(2)手動調試輸入軸，調整連軸套和搖桿，確保扭轉角度和施加的扭矩滿足標準QC/T 27-2014的要求。

(3)按以下公式計算作動器行程：

L=φ×2πr/360

式中：L為作動器行程；φ為從動盤扭轉角度；r為連軸套旋轉半徑。

(4)啟動作動器，作動器往復運動，行程為L，頻率按標

準QC/T 27-2014的要求，通過角度扭矩傳感器監控從動盤扭轉角度和施加的扭矩，出現異常則停機報警，試驗判定失敗。

(5)按標準QC/T 25-2014《汽車干摩擦式離合器總成臺架技術條件》的要求完成從動盤扭轉耐久次數。

(6)試驗完成后，從動盤不能損壞、失效，性能應滿足標準QC/T 25-2014的要求。

5 結束語

此設計試驗臺架已在某公司零部件試驗室安裝并投入應用，在試驗過程中監控從動盤所受的扭矩和扭轉角度，確保滿足試驗要求，實現對從動盤扭轉耐久性能的充分驗證，可以同時進行多件從動盤的扭轉耐久試驗，提高了試驗效率，達到了很好的驗證效果，為離合器的設計開發提供有力的驗證支持。且試驗臺架結構簡捷，試驗費用低，實現了較好的經濟性。

參考文獻:

[1]全國汽車標準化技術委員會.汽車干摩擦式離合器總成臺架試驗方法:QC/T 27-2014[S].北京:中國計劃出版社，2015.

[2]全國汽車標準化技術委員會.汽車干摩擦式離合器總成臺架技術條件：QC/T 25-2014[S].北京:中國計劃出版社，2015.