驻车定位板的换档角度偏差检测装置及其检测方法与流程

1.本发明涉及汽车驻车系统技术领域，特别是一种驻车定位板的换档角度偏差检测装置及其检测方法。


背景技术：

2.变速器的p档驻车功能是通过安装于变速器壳体上的棘爪与安装于传动轴上的棘轮的啮合与分离实现驻车锁止与解锁。
3.如图1和图2，汽车挂p档时，换档动作传递给驻车定位板01，使驻车定位板01以其连接孔011的孔轴线为转轴旋转，通过驻车定位板01的旋转带动棘爪与棘轮啮合，以此实现驻车锁止。锁止状态下，驻车销02的球头嵌入驻车定位板01的一个v形槽012中，与该v形槽012的两侧壁紧密接触，此时，驻车定位板01的销孔013的孔轴线和驻车销02的轴线之间的夹角为驻车定位板01的第一换档角度θ1。
4.当汽车需要行进时，挂非p档，换档动作传递给驻车定位板01，使驻车定位板01绕其连接孔011的孔轴线旋转，通过驻车定位板01的旋转带动棘爪与棘轮分离，以此实现解锁。解锁状态下，驻车销02的球头嵌入驻车定位板01的另一个v形槽012中，与该v形槽012的两侧壁紧密接触，此时，驻车定位板01的销孔的孔轴线和驻车销02的轴线之间的夹角为驻车定位板01的第二换档角度θ2。
5.汽车的驻车功能关系汽车的行驶安全，这要求驻车系统包括较高的精密性，第一换档角度θ1和第二换档角度θ2是驻车系统中尺寸链重要的一环，影响整个驻车系统的换档精度，故对第一换档角度θ1和第二换档角度θ2有着严格的要求。实际生产时，受零件制造公差及装配公差的影响，第一换档角度θ1和第二换档角度θ2的实际值与设计值会有偏差，通常要求第一换档角度θ1和第二换档角度θ2的实际值与设计值的偏差在
±
0.3
°
范围内。
6.如何检测第一换档角度θ1和第二换档角度θ2的实际值与设计值的偏差，是本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

7.本发明提供一种驻车定位板的换档角度偏差检测装置及其检测方法，能够检测驻车定位板的换档角度的实际值与设计值的偏差。
8.该驻车定位板的换档角度偏差检测装置包括用于定位待测的驻车定位板的定位机构及向驻车定位板施压的施压机构；施压机构包括与驻车销的球头仿形的施压球头以及与所述连接孔的孔轴线同轴的圆弧面；所述施压球头位于初始位置时压抵驻车定位板的v形槽的一侧侧壁的指定位置；所述施压机构能在所述v形槽的一侧侧壁的反作用力下以所述连接孔的孔轴线为转轴旋转，并能在所述施压球头到达同时压抵所述v形槽的两侧侧壁的终点位置时自动达到受力平衡而停止旋转。
9.该换档角度偏差检测装置能够测量出驻车定位板的换档角度的实际值与设计值的偏差，也即驻车定位板的换档角度偏差。
10.在一种实施方式中，所述检测装置还包括弧长测量机构，用于测量所述圆弧面上任一点转过的弧长；所述弧长测量机构包括：第一缠绕件、用于张紧所述第一缠绕件的第一张紧件以及位移传感器，所述第一缠绕件的一端与所述施压机构连接，所述第一缠绕件的一部分紧绕在所述圆弧面上并与所述圆弧面同轴，所述第一缠绕件的另一端为自由端，所述第一缠绕件的自由端能随所述施压机构的旋转而沿直线移动，所述位移传感器用于测量所述第一缠绕件的自由端的直线移动距离。这样设计，能够进一步提升驻车定位板的换档角度偏差的检测速度和准确性。
11.在一种实施方式中，所述检测装置还包括配重机构，用于向所述施压机构施加转动力矩，以抵消所述施压机构所受的来自所述弧长测量机构的转动力矩。这样设计，能够进一步提升驻车定位板的换档角度偏差的检测速度和准确性。
12.在一种实施方式中，所述配重机构包括：第二缠绕件以及用于张紧所述第二缠绕件的第二张紧件，所述第二缠绕件的一端与所述施压机构连接，所述第二缠绕件的一部分紧绕在所述圆弧面上并与所述圆弧面同轴，所述第二缠绕件的另一端为自由端，所述第二缠绕件的自由端能随所述施压机构的旋转而沿直线移动。这样设计，配重机构施加给施压机构的转动力矩能够随着弧长测量机构施加给施压机构的转动力矩的变化而自动变化，保障两个转动力矩始终能相互抵消。
13.在一种实施方式中，所述第一张紧件和所述第二张紧件分别利用自身重力张紧所述第一缠绕件和所述第二缠绕件。这样设计，不需要额外设置施加张紧力的动力部件。
14.在一种实施方式中，所述施压机构在水平面内旋转，所述弧长测量机构包括第一换向件，所述配重机构包括第二换向件，所述第一缠绕件的自由端和所述第二缠绕件的自由端分别绕过所述第一换向件和所述第二换向件换向到竖直方向。
15.在一种实施方式中，所述施压机构设有轴孔，所述定位机构包括定位轴和定位销，所述定位轴与所述轴孔间隙配合并与待测的驻车定位板的连接孔间隙配合，所述定位轴沿径向设有定位孔，所述定位销与所述定位孔间隙配合并与待测的驻车定位板的销孔间隙配合。这样设计，定位轴既起到定位驻车定位板的作用，还起到转接施压机构的作用，一件多用，更利于简化结构且利于保障施压机构的旋转轴线与驻车定位板的连接孔的孔轴线的重合。
16.在一种实施方式中，所述检测装置还包括驱动机构，所述驱动机构包括：用于驱动所述施压机构旋转的旋转驱动件以及用于驱动所述施压机构的施压球头移动以使其与所述v形槽的侧壁接触或分离的移动驱动件。
17.在一种实施方式中，所述检测装置还包括控制机构，所述控制机构包括与所述驱动机构通信连接的电控模块以及与所述位移传感器通信连接的计算模块，所述计算模块用于根据所述位移传感器测量的数据和预存的所述圆弧面的半径计算出所述施压机构转过的角度的实际值，并根据所述实际值和预存的设计值计算出换档角度偏差。
18.上述的换档角度偏差检测装置的检测方法是：
19.利用所述定位机构定位待测的驻车定位板，使其位置固定；
20.将所述施压球头调整到所述初始位置，并使所述施压球头持续向驻车定位板的v形槽的一侧侧壁施压，直至所述施压机构在所述v形槽的一侧侧壁的反作用力下旋转带动所述施压球头到达所述终点位置；
21.测量在所述施压球头自所述初始位置到达所述终点位置的过程中，所述施压机构的所述圆弧面上任一点转过的弧长，根据所述弧长和所述圆弧面的半径计算出所述施压机构转过的角度的实际值，将计算出的所述实际值与产品设计过程中确定好的设计值取差值得到换档角度偏差。
附图说明
22.图1为驻车定位板和驻车销在驻车状态和非驻车状态的示意图；
23.图2为驻车定位板的立体图；
24.图3为本发明提供的驻车检测装置检测状态下的示意图；
25.图4为图3中的部分结构示意图。
26.附图标记说明如下：
27.01驻车定位板，011连接孔，012v形槽，013销孔，02驻车销；
28.10定位机构，101定位轴，101a定位孔，102定位销；
29.20施压机构，201施压销，201a施压球头，202销座，203转盘，203a圆弧面，203b轴孔；
30.30弧长测量机构，301第一缠绕件，302第一张紧件，303位移传感器，304第一换向件；
31.40配重机构，401第二缠绕件，402第二张紧件，403第二换向件；
32.50驱动机构，501第一旋转驱动件，502第二旋转驱动件，503移动驱动件；
33.60控制机构，601电控模块，602分析模块；
34.70基座。
具体实施方式
35.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
36.如图1和图2，汽车挂p档状态下，驻车定位板01以其连接孔011的孔轴线为转轴旋转到图中实线所示位置，驻车销02的球头嵌入驻车定位板01的一个v形槽012中，与该v形槽012的两侧侧壁紧密接触，此时，驻车定位板01的销孔013的孔轴线和驻车销02的轴线之间的夹角为驻车定位板01的第一换档角度θ1。汽车挂非p档状态下，驻车定位板01绕其连接孔011的孔轴线旋转到图中虚线所示位置，驻车销02的球头嵌入驻车定位板01的另一个v形槽012中，与该v形槽012的两侧侧壁紧密接触，此时，驻车定位板01的销孔013的孔轴线和驻车销02的轴线之间的夹角为驻车定位板01的第二换档角度θ2。受装配和制造公差等的影响，不论第一换档角度θ1还是第二换档角度θ2，其实际值和设计值之间总是存在偏差。本方案提供的换档角度偏差检测装置即用于检测该偏差的大小。
37.如图4，该换档角度偏差检测装置包括定位机构10、施压机构20、弧长测量机构30、配重机构40、驱动机构50、控制机构60和基座70。
38.该换档角度偏差检测装置的检测过程为：
39.定位机构10将待测的驻车定位板01定位在基座70上，使驻车定位板01的位置固定。
40.控制机构60的电控模块601控制驱动机构50动作，驱动施压机构20的施压球头201a到达初始位置，施压球头201a与驻车销02的球头仿形，也就是说外形、尺寸均与驻车销02的球头相同；施压球头201a位于初始位置时，恰好压抵驻车定位板01的一个v形槽012的一侧侧壁的指定位置。
41.在驱动机构50的驱动作用下，施压球头201a持续向该v形槽012的侧壁施压，因而施压球头201a会持续受到来自该侧壁的反作用力，该反作用力打破了施压机构20原有的受力平衡，使得施压机构20以驻车定位板01的连接孔011的孔轴线为转轴旋转。
42.施压机构20旋转期间，施压球头201a会沿被其抵压的v形槽012的侧壁滑动，直至到达终点位置。
43.施压球头201a位于终点位置时，施压球头201a同时压抵着v形槽012的两侧侧壁，从而受到来自两侧侧壁的反作用力，两侧侧壁的反作用力相互抵消，使得施压机构20重新达到受力平衡，因而施压机构20停止旋转。
44.弧长测量机构30与施压机构20相连，能测量出：在施压球头201a自上述初始位置到上述终点位置过程中，施压机构20的圆弧面203a上任一点所转过的弧长。
45.控制机构60的计算模块602根据弧长测量机构30测量出的弧长和施压机构20的圆弧面203a的半径计算出：在施压球头201a自上述初始位置到上述终点位置过程中，施压机构20所转过的角度，计算出的值为施压机构20所转过的角度的实际值；该实际值等同于：驻车系统工作过程中，驻车定位板01自驻车销02与其v形槽012的一侧侧壁的所述指定位置抵触的位置，转动到，驻车销02与该v形槽012的两侧侧壁均抵触的位置，期间驻车定位板01所转过的角度的实际值。
46.控制机构60的计算模块602将施压机构20所转过的角度的实际值和设计值取差值，得到的差值即为换档角度偏差。该设计值是产品设计过程中确定好的，具体是指：驻车定位板01自驻车销02与其v形槽012的一侧侧壁的所述指定位置接触的位置，转动到，驻车销02与该v形槽012的两侧侧壁均接触的位置，期间驻车定位板01所转过的角度的设计值。至此完成一次检测。
47.由于弧长测量机构30与施压机构20相连，导致施压机构20会受到来自弧长测量机构30的使其旋转的转动力矩，该转动力矩会导致施压机构20转过的角度的实际值不能真实的反应驻车系统工作时驻车定位板01所转过的角度的实际值，因而会影响检测精度。出于提升检测精度的考虑，设置了配重机构40，配重机构40与施压机构20相连，向施压机构20施加转动力矩，以抵消施压机构20所受的来自弧长测量机构30的转动力矩。
48.简言之，该换档角度偏差检测装置的检测原理是：让工作中本应转动的驻车定位板01定位不动，而让驻车销02的球头仿形件(即施压球头201a)在驻车定位板01的反作用力下转动，施压球头201a转动到终点位置后自动达到受力平衡从而停止转动，用与施压球头201a同轴且同步旋转的圆弧面203a上任一点转过的弧长和该圆弧面203a的半径计算出施压球头201a转过的角度的实际值，取该实际值与设计值的差值即得到的驻车定位板01的换档角度偏差。
49.该换档角度偏差检测装置能够快速准确地检测出驻车定位板01的换档角度偏差，从而能筛选出换档角度偏差不符合要求的驻车定位板01，进而能保障变速器装配后驻车性能满足要求。
50.图示实施例中，定位机构10包括定位轴101和定位销102。定位轴101固定在基座70上。定位轴101设有定位孔101a，定位孔101a的孔轴线沿定位轴101的径向延伸。定位轴101插装在驻车定位板01的连接孔011中，定位销102插装在定位轴101的定位孔101a和驻车定位板01的销孔013中，从而使得驻车定位板01的位置固定。孔和销之间以及孔和轴之间可用间隙消除结构(比如间隙塞片)消除配合间隙。
51.图示实施例中，施压机构20包括转盘203，转盘203设有轴孔203b，定位轴101还插装在轴孔203b中，并与轴孔203b小间隙配合，使得转盘203能绕定位轴101旋转，且旋转轴线与驻车定位板01的连接孔011的孔轴线重合。这样设计，定位轴101既起到定位驻车定位板01的作用，还起到转接转盘203的作用，一件多用，更利于简化结构，且利于保障转盘203的旋转轴线与驻车定位板01的连接孔011的孔轴线重合。
52.上述圆弧面203a形成在转盘203上，图示实施例中，转盘203为扇形结构，圆弧面203a形成在扇形结构的外周面上。将转盘203设计为扇形结构，既便于形成圆弧面203a，且驱动机构50可以抵推扇形转盘203的直边来使其转到目标位置，从而方便驱动机构50对其施力。当然，实际实施中，转盘203不局限于扇形结构。圆弧面203a的半径设置得大一些更利于提升检测精度。
53.图示实施例中，驱动机构50包括第一旋转驱动件501和第二旋转驱动件502，第一旋转驱动件501和第二旋转驱动件502分别位于扇形转盘203的两直边侧，一者用于抵推扇形转盘203顺指针转动，另一者用于抵推扇形转盘203逆时针转动。
54.图示实施例中，施压机构20还包括施压销201和销座202。销座202固定在转盘203上，随转盘203同步旋转。施压销201装在销座202的座孔中，并与座孔小间隙配合。施压销201的一端指向驻车定位板01，上述施压球头201a设置在施压销201的该端。施压销201能在座孔中轴向移动，向靠近驻车定位板01的方向移动，以便施压球头201a压抵到驻车定位板01的v形槽012的侧壁，向远离驻车定位板01的方向移动，就能使施压球头201a与驻车定位板01的v形槽012的侧壁分离开。
55.图示实施例中，驱动机构50还包括移动驱动件503，移动驱动件503集装在销座202上，用于抵推施压销201在座孔中轴向移动。检测时，可先通过上述第一旋转驱动件501和/或第二旋转驱动件502驱动转盘203旋转从而带动施压销201到达合适位置，然后通过移动驱动件503驱动施压销201轴向移动从而带动施压球头201a压抵驻车定位板01的v形槽012的侧壁的指定位置。
56.移动驱动件503、第一旋转驱动件501和第二旋转驱动件502均可以采用电机，电机体积小、便于控制且精度高，利于保障施压球头201a准确地压抵到驻车定位板01的v形槽012的侧壁的指定位置。当然也可以采用其他驱动部件，比如液压驱动部件或者气压驱动部件。控制机构60的电控模块601同时与移动驱动件503、第一旋转驱动件501和第二旋转驱动件502通信连接，能同时控制三者动作。
57.图示实施例中，弧长测量机构30包括：第一缠绕件301、第一张紧件302和位移传感器303。第一张紧件302张紧第一缠绕件301。第一缠绕件301采用的是绕绳。第一缠绕件301的一端与施压机构20连接。第一缠绕件301的一部分紧绕在施压机构20的圆弧面203a上并与圆弧面203a同轴。第一缠绕件301的另一端为自由端。当施压机构20旋转时，第一缠绕件301的自由端能随之沿直线移动，位移传感器303自动测量第一缠绕件301的自由端的直线
移动距离。该直线移动距离即为旋转机构的圆弧面203a上任一点转过的弧长。位移传感器303可以采用接触式传感器或者非接触式传感器。
58.该弧长测量机构30将圆弧面203a上任一点转过的弧长转化为第一缠绕件301自由端的直线移动，通过测量第一缠绕件301的自由端的直线移动距离，获知圆弧面203a上任一点转过的弧长，这样可以快速准确的测量出圆弧面203a上任一点转过的弧长。当然，也可通过在圆弧面203a和基座70上分别设置指针和刻度来获知圆弧面203a上任一点转过的弧长，但是相比来说，采用该弧长测量机构30测量出的弧长数据更准确。
59.另外，采用该弧长测量机构30，还可让控制机构60的计算模块602与其位移传感器303通信连接，位移传感器303将测量的弧长数据传输给计算模块602，由计算模块602根据该弧长数据和预存的圆弧面203a的半径自动计算出施压机构20转过的角度的实际值，并与预存的该角度的设计值相减从而自动计算出换档角度偏差，相比人力读取弧长和人工计算换档角度偏差而言，更省时省力，且不会出错。另外，控制机构60还可设置扫码器，用于读取驻车定位板01上的编码信息，以将编码信息和计算出的换档角度偏差对应后存储下来，这样方便数据统计分析及质量管理提升。
60.图示实施例中，配重机构40包括：第二缠绕件401和第二张紧件402。第二张紧件402张紧第二缠绕件401。第二缠绕件401采用的是绕绳。第二缠绕件401的一端与施压机构20连接。第二缠绕件401的一部分紧绕在施压机构20的圆弧面203a上并与圆弧面203a同轴。第二缠绕件401的另一端为自由端。当施压机构20旋转时，第二缠绕件401的自由端能随之沿直线移动。
61.配重机构40施加给施压机构20的转动力矩和弧长测量机构30施加给施压机构20的转动力矩大小相同方向相反，因而两个转动力矩能相互抵消。弧长测量机构30施加给施压机构20的转动力矩随着第一缠绕件301的自由端的直线移动而变化，同理，配重机构40施加给施压机构20的转动力矩随着第二缠绕件的自由端的直线移动而变化。
62.由于第一缠绕件301和第二缠绕件401均紧绕在施压机构20的圆弧面203a上并与圆弧面203a同轴，所以第二缠绕件401的自由端的直线移动距离与第一缠绕件301的自由端的直线移动距离相同，因而，两个转动力矩的变化量相同，从而能保障配重机构40施加给施压机构20的转动力矩和弧长测量机构30施加给施压机构20的转动力矩始终动态相等。
63.图示实施例中，第一张紧件302和第二张紧件402分别利用自身重力张紧第一缠绕件301和第二缠绕件401。这样设计，不需要额外配置提供张紧力的动力部件。
64.图示实施例中，连接孔011的孔轴线沿竖直方向延伸，所以施压机构20是在水平面内旋转，这样设计，能避免施压机构20的自身重力影响检测精度。这样设计时，第一缠绕件301和第二缠绕件401的缠绕方向是沿水平方向，这种情况下，要实现第一张紧件302和第二张紧件402分别利用自身重力张紧第一缠绕件301和第二缠绕件401，需要将第一缠绕件301的自由端和第二缠绕件401的自由端分别换向到竖直方向。
65.图示实施例中，弧长测量机构30设有第一换向件304，配重机构40设有第二换向件403，第一缠绕件301的自由端绕过第一换向件304换向到竖直方向，第二缠绕件401的自由端绕过第二换向件403换向到竖直方向。第一换向件304和第二换向件403可以采用滑轮之类的滚动结构，以减小摩擦。第一换向件304和第二换向件403分别安装在两个固定座上，固定座固定在基座70上。
66.以上对本发明所提供的换档角度偏差检测装置及其检测方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。