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(yè)的高速發(fā)展，對汽車零部件的可靠性、開發(fā)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(fā)現(xiàn)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(huán)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(tài)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(tài)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(fā)動機曲軸、飛輪傳輸?shù)诫x合器，再由離合器傳輸?shù)阶兯倨鳎瑒恿ψ罱K傳輸?shù)杰囕嗱寗悠囆旭偂Ｔ谄噯踊蚯袚Q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?shù)目煽啃云鹬陵P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(tài)有差異，不能充分驗證實車狀態(tài)的可靠性；(2)不便于監(jiān)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(fā)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(tài)安裝要求；(2)在輸入機構中設置角度扭矩傳感器，實時監(jiān)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(jiān)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(fā)動機曲軸與飛輪的連接方式設計安裝軸，按實車狀態(tài)依次安裝發(fā)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(jiān)控機構設計

如圖4所示，扭矩輸入及監(jiān)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(jiān)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(jiān)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(jiān)控對從動盤施加的扭矩，當施加的扭矩出現(xiàn)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(jiān)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(xiàn)連接或斷開運動傳輸?shù)墓δ埽贿B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(jù)從動盤的扭矩要求和試驗樣件數(shù)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(xiàn)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(jiān)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(jiān)控從動盤扭轉角度和施加的扭矩，出現(xiàn)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(shù)。

(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(jiān)控從動盤所受的扭矩和扭轉角度，確保滿足試驗要求，實現(xiàn)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(fā)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(xiàn)了較好的經(jīng)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.