专利名称：：离合器操纵性能主观评价测试台及测试方法
技术领域：
：本发明涉及一种离合器评价测试台，尤其是一种离合器操纵性能主观评价测试台及测试方法。
背景技术：
：在国内，几乎所有的离合器生产厂家都采用离合器盖总成综合性能测试机或分离特性测试机来检测离合器的静态分离特性。其测试结果能够在一定程度上反映离合器的操纵性能，但仅仅是"功能性"的性能，而忽略了"舒适性"的性能，并且没有考虑离合器操纵系统对它的影响，而这种影响有时候甚至是决定性的。这样的测试得到的是仅仅是一组数据，缺乏作为操控的主人，特别是优秀驾驶员的经验和切身体会以及从人机工程学角度给出的评价。在国外，优秀的跨国企业集团一般都建立起了一整套汽车离合器的评价、试验规程。其静态试验项目与国内基本一致，只是在一些数值指标上要严于国内标准，在动态性能上则要系统得多。如德国萨克斯公司除要评价离合器在不同工况下的噪音外，还要进行冷车、热车的起步振颤试验，美国克莱斯勒公司则在亚利桑那州设置了专门的离合器实车试验场。他们的共同特点是，静态试验在测试机上完成，动态试验在实车上完成。这种方法虽然能够真实、客观地反映出离合器的操纵性能，但是需要花费较多的人力、物力和财力，并且很可能影响新产品开发的周期，尤其是在一个离合器已经试制出样品，而相应的新车型尚未成型的情况下。另外，由于离合器在实车试验时，不可避免地会引入离合器操纵系统的影响，同时，即使是受过专业培训的优秀驾驶员，也会在对离合器操纵性能进行主观评价时受到各种生理、心理因素的影响，从而使评价结果具有一定的随意性和离散性。
发明内容本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种接近实车静态试验，能自动对离合器操纵舒适性进行更加客观的"主观评价"的离合器操纵性能主观评价测试台及测试方法。本发明解决其技术问题采用的技术方案一种离合器操纵性能主观评价测试台，包括一套模拟驾驶室的操作环境，其中有可调节座椅、位于可调节座椅前方的工控机与监视器、位于可调节座椅下方的离合器踏板；一个测试工作台，其中有两套待测的离合器，以及与其对应的分离轴承、分离杠杆以及助力器；一套液压操作控制系统，其中有与离合器踏板连接的总泵、与总泵通过油路相连的两套与待测离合器相对应的分泵，可用于切换两套分泵的电磁切换阀；一套检测传感器系统，所述检测传感器系统包括与离合器踏板连接的踏板力传感器和踏板位移传感器，以及分离力传感器、分离行程传感器和分离间隙传感器。作为优选，所述测试工作台设于可调节座椅后方，工作台包括底板，底板上设有两套待测的离合器，底板上还设有用于固定分泵的立板支架，连有分泵的助力器顶端设有助力器顶杆，助力器顶杆连有分离杠杆，分离杠杆另一端通过分离力传感器连有导向杆，导向杆顶端设有与待测的离合器相配合的并可在一个滚珠直线轴承导向的轴套内作直线运动的分离轴承，导向杆上设有回位辅助弹簧及弹簧座，回位辅助弹簧及弹簧座上配合有分离行程传感器，离合器下方设有分离间隙传感器。作为优选，所述分离杠杆上设有可用于调整杠杆比的杠杆中间支点调节板。作为优选，所述工作台外设有防护隔音罩。—种使用上述测试台的离合器操纵性能主观评价测试方法，由以下步骤组成1)由数位资深驾驶员在测试台上进行模拟操作，并记录下他们对被测离合器各项指标进行的主观评价；2)同时通过检测传感器系统测量并记录下待测离合器的各项客观测量值数据；3)在积累一定的数据量后，用最小二乘法拟合出各个单项指标的测量值与主观评价分值之间的关系曲线；4)对各个单项进行主成份分析，将许多相关性很高的变量转化成个数较少、能解释大部分原始数据方差且彼此互相独立的几个新变量，得到影响离合器舒适性的主要因素；5)对主成份进行多元线性回归分析，求得每个主参数的影响权重，从而得到离合器舒适性的整体评价；6)通过以上建立及不断完善的专家评价数据库模型，系统能够自动根据测得的离合器各项性能指标，代入求得的多元回归方程中，即可得到离合器的客观舒适性"机器评价分值"。发明有益的效果是一、它最大可能地模拟了离合器实际装车的条件，使我们能够直接、客观地对离合器操纵性能的舒适型指标进行感受和评价；二、它使我们能够在时间上先于样车对离合器进行验证，从而縮短新产品开发周期，降低试制费用；三、该设备还能同时对两套离合器在同一操纵系统条件下进行比对测试，因此它在某些方面还优于实车验证；四、它不会受到众多生理、心理因素的影响，得到的测量结果更加客观。综上，本发明使我们能够直接、经济、高效、客观地评价不同离合器操纵性能的好坏，便于检测人员剔除实车试车时不同车辆操纵系统的影响，找出影响离合器操纵性能的各种因素，及时做出各种改进；同时还能让客户可以直接体验各种离合器的操纵性能，便于做出购买选择，从而在一定程度上增加企业的行业竞争力，同时也为技术人员改进汽车离合器操纵性能提供了第一手评价数据。图1是测试台的结构示意图；图2是测试台的俯视图；图3是工作台的结构示意图；图4是测试软件的工作流程图；图5是实施例中最大踏板力数据云图；图6是总评主观分与总评客观分的对照情况表图；附图标记说明可调节座椅1，离合器踏板2，工控机3，监视器4，总泵5，分泵6，助力器7，回位辅助弹簧及弹簧座8，电磁切换阀9，分离杠杆IO，离合器ll，分离轴承12，分离力传感器13，分离行程传感器14，踏板力传感器15，踏板位移传感器16，分离间隙传感器17，滚珠直线轴承18，底板19，立板支架20，防护隔音罩21，助力器顶杆22，杠杆中间支点调节板23，导向杆24。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明关于一种离合器评价测试台的实施例如图1、2，本发明包括一套模拟驾驶室的操作环境，其中有可调节座椅1、前方的工控机3与监视器4、下方的离合器踏板2;—个工作台，其中有两套待测的离合器11，以及与其对应的分离轴承12、分离杠杆10以及助力器7;—套液压操作控制系统，其中有总泵5、两套分泵6、可用于切换两套分泵6的电磁切换阀9;一套检测传感器系统，其中有与离合器踏板2连接的踏板力传感器15和踏板位移传感器16，以及分离力传感器13、分离行程传感器14和分离间隙传感器17。如图3，所述工作台设于可调节座椅1后方，底板19上设有两套待测的离合器11，其余设备对应于离合器11均有两套，包括底板19上设有的用于固定分泵6的立板支架20，连有分泵6的助力器7顶端设有助力器顶杆22，助力器顶杆22连有分离杠杆IO，分离杠杆10通过分离力传感器13连有导向杆24，导向杆24顶端设有与待测的离合器11相配合的分离轴承12。离合器11下方设有分离间隙传感器17，导向杆24上设有回位辅助弹簧及弹簧座8，分离行程传感器14的顶端与回位辅助弹簧及弹簧座8中的弹簧座接触。分离杠杆10上设有可用于调整杠杆比的杠杆中间支点调节板23，针对不同离合器其杠杆比可以调节。踩下离合器踏板2时，高压油通过总泵5进入电磁切换阀9随机切换的某个分泵6，并推动相对应的助力器杠杆22，使得分离轴承12在滚珠直线轴承18导向的轴套内做直线运动，最终与离合器分离。—种使用上述测试台的离合器操纵性能主观评价测试方法的实施例包括以下步骤，1)由数位资深驾驶员在测试台上进行模拟操作，并记录下他们对被测离合器各项指标进行的主观评价，这些数据包括最大踏板力、最小踏板力、最终踏板力、半联动点踏板力、半联动点阻尼、最小踏板力位置、分离行程。为使评测人员受到的外部干扰尽可能少，系统采用了类似"盲评"的方式，即设备正常工作时，其工作台部分由防护隔音罩21封闭，由工控机3控制液压切换阀9在两套被测离合器11之间随机切换，监视器4上也不显示任何有关被测离合器的代码、产地等可能会影响评测人员客观、公正评价的信息。这就保证了评测人员仅依据离合器实际的操控感觉来进行评分，尽可能地剔除了其他可能带有先入为主或主观臆断的因素；2)同时通过检测传感器系统测量并记录下待测离合器的各项客观测量值数据；3)在积累一定的数据量后，用最小二乘法拟合出各个单项指标的测量值与主观评价分值之间的关系曲线。从整体上考虑近似函数P(x)同所给数据点(Xi，yi)(i=0，l，一，m)误差ri二p(Xi)-yi(i二O，l，…，m)的大小，在曲线拟合中常采用误差平方和2>2来度量误差ri(i二O，l，…，m)的整体大小。数据拟合的具体作法是对给定数据(Xi，y》(i=0，1，…，m)，在取定的函数类O中，求p(x)G小，使误差ri=p(x》ii(i=O，l，…，m)的平方和最小，即》,=1][^0,)-乂]2=min从几何意义上讲，就是寻求与给定点(Xi，y》(i=O，l，…，m)的距离平方和为最小的曲线y=p(x)。函数p(x)称为拟合函数或最小二乘解，求拟合函数p(x)的方法称为曲线拟合的最小二乘法。设某离合器的其中一个单项指标测得值为Xi，相应的主观评价得分为l，其二次方程的形式为Y=a+bx+cx2----------------(1)方程中的参数a、b、c可利用最小二乘法求解。设S(a，b，c)为偏差平方和，则5^，b，c)=t(yi-a-bXl-cx,2)对上式求偏导并使之为零，得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>线方程。同样地，对离合器所有单项指标的测量值和评分值进行拟合，可以得到一组各个单项指标的拟合曲线方程。这样，只要测出离合器的各指标数值，就可以计算出相应的"机器评价单项得分"；4)对各个单项进行主成份分析，将许多相关性很高的变量转化成个数较少、能解释大部分原始数据方差且彼此互相独立的几个新变量，得到影响离合器舒适性的主要因i=li=li=li=li=li=li=li=li=li=li=li=l解上述三元一次方程组可求得a，b，c系数值，代入(1)式即得该组数据的拟合曲主成份分析的目的是从原始的多个变量取若干线性组合，能尽可能多地保留原始变量中的信息。从原始变量到新变量是一个正交变换。设有X二(&…Xp)'是一个P维随机变量，进行变量替换得到=7尸义=/1pH^邵义尸如果要用l尽可能多地保留原始的X的信息，经典的办法是使l的方差尽可能大，这需要对线性变换的系数li加限制，一般要求它是单位向量，即.1/^=1。其它的各1也希望尽可能多地保留X的信息，但前面的Yn…，Y卜工已保留的信息就不再保留，即要求各转换变量之间的协方差为O，Cov(Yi，Yj)=0，j=l，…，i-l，同时对Ii也有VI,=1的要求，在这样的条件下使Var(Yi)最大。设协方差阵E的特征值为、>、X)，相应的单位特征向量分别为…，ap(当特征根有重根时单位特征向量不唯一)。这时X的第i个主成份为IX，i=1，…，p，且Var(Yi)=Ai0记A=(a广..ap)，、AJ='..，Y=(T广.Yp)，a1;a'p乂A'X，Var(Y)则A为正交阵，Y=A'X，Var(Y)=A.为了减少变量的个数，希望前几个Yi就可以代表X的大部分信息。定义^/^A为主成份Yk的贡献率；定义为艺為/J];i,主成份Yp…，Ym的累计贡献率。一般取m使得累计贡献率达到70%-80%以上。前m个主成份Y(m)二(Yp…Yj'在X的m个线性组合中能对X最好地线性逼近。实际问题中，不同的变量往往有不同的量纲，由于不同的量纲会引起个变量取值的分散程度差异较大，这时，方差越大的变量越被优先保留信息，有时会造成很不合理的结果。为了消除由于量纲的不同带来的影响，经常把变量标准化，即令1，P这时X=f^…J^)的协方差阵就是X的相关阵R。这时，主成份的协方差阵是A二&"g〔义l，…,义;j，其中;L5[二…二，卞应入k*的单位特征向量；此时，Xi*的第/为R的特征根；￡《=_...丫为R的对个主成份可表示为;^=。前m个主成份的累S义积贡献率为S，可用累积贡献率达到70%上的主成份表示x的信息,本测试台中与离合器操纵舒适性相关的参数有最大踏板力、最小踏板力、半联动点踏板力、最终踏板力、半联动点阻尼、踏板行程、最小踏板力位置等7个指标，为了找到影响离合器操作舒适性的主要因素，并实现离合器舒适性评价自动打分，需对各个单项的评分值和离合器操纵舒适性总评分值进行主成份分析，得到影响离合器舒适性的主要因素；5)对主成份进行多元线性回归分析，求得每个主参数的影响权重，从而得到离合器舒适性的整体评价。设x"&，…，Xp是p个可以精确测量或可控制的变量。如果变量y与A，&，…，xp之间的内在联系是线性的，那么进行n次试验，则可得n组数据(yi，Xil，xi2，、Xip)，i=1，2，的影响。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>…，n，它们之间的关系可表示为[17]yi=Wn+b2X。+…+bpxlp+eiy2=bo+V2!+b2X22+…+bpx2p+e2yn=bo+b^m+b2Xn2+…+bpxnp+en，其中，b。，b"lv…，bp是p+l个待估参数，^表示第i次试验中的随机因素对yi为简便起见，将此n个方程表示成矩阵形式Y=XB+e，其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>Y=(yi，y2，上式便是p元线性回归的数学模型。为了求出多元线性回归模型中的参数b。，bpb2，…，bp，可采用最小二乘法，即在其数学模型所属的函数类中找一个近似的函数，使得这个近似函数在已知的对应数据上尽可能和真实函数接近。设c。，q，C2，…，Cp分别是b。A，lv…，bp的最小二乘估计，则多元回归方程(即近似函数)为y=C。+C^+(^X2+…+CpXp其中C。，Cl，c2，，Cp叫做回归方程的回归系数。对每一组(xn，xi2，，xip)，由回归方程可以确定一个回归值yi。这个回归值yi与实际观测值yi之差，反映了yi与回归直线y=C。+CA+C^2+…+CpXp的偏离程度。若对所有的观测数据，yi与yi(I=1，2，…，n)的偏离越小，则认为回归直线与所有试验点拟合得越好。全部观测值yi与回归值yi的偏差平方和为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>，Cp应是下列方程组的解=-2狄广义)=0根据微分学中的极值原理c。，Cl，c2，通过整理可将上述方程组写成如下形式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>上式也可以用矩阵表示为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中，c二(c。，Cl，c2，…，Cp)'，称为回归方程的系数矩阵，X'是X的转置矩阵。X满秩时，逆矩阵(X'X)-l存在，系数矩阵C可以表示为C=(X'X)-1X'Y上式即为回归模型中参数B的最小二乘估计。至此，我们就得到了p元线性回归当X'方程。在本测试台中，可根据驾驶员舒适性打分评价结果与前述主成份分析所得的主成份进行回归分析，最终建立起离合器的操作舒适性与离合器工作参数之间的关系方程。这样，当测试得到离合器的工作参数后，即可以此关系方程为依据进行离合器操纵舒适性预测评价。在实际操作过程中，测试软件的工作流程如图4所示。测试时允许使用多种评价模式，系统实时显示离合器分离状态，供驾驶员参考；系统自动切换操作界面，驾驶员仅需要按照该提示一步步进行操作即可；系统能记录驾驶员对各个离合器项目的主观评价；规范检测流程，在使用者未按规范操作时给出提示信息；在所有评价项目完成后，点击"确定"按钮，则该测试过程的所有打分和离合器的主要系统参数存入数据库。点击"取消"按钮，则放弃存储。该驾驶员测试完成后，系统提示操作完成。需要多位驾驶员测试时，则重复以上驾驶员操作步骤，直到所有驾驶员评价完成。当所有驾驶员测试完成后，进入检测员分析界面。该界面中可实现对测试离合器曲线显示、评价结果分析、人员管理和研究模式下的离合器测试的功能。由于本方案中所有的分析、评价方法都必须建立在足够多的原始数据基础上，因此首先必须用专家模式对离合器的操纵性能进行主观评价。选用某小型乘用车离合器作为评价对象，产品数量为20个(其中10个为新出厂的产品，10个为市场返回的旧件)，评价人员都是离合器行业的专家，同时也是资深驾驶员，并统一进行了设备使用方法的培训。为了达到尽可能接近实车使用条件的状态，对设备的离合器操纵系统进行了改装。所有调节工作完成无误后，每次装上2套不同的离合器产品，由计算机控制按照测控流程进行切换、检测和数据记录；由评价人员对各项指标进行单项主观评价，最后进行离合器操纵性能总体主观评价。评价得分采用io分制，i-io分分别表示"非常差(重、轻)......非常好(合适)"。如表1所示，得到20套离合器的客观测量数据及主观评价结果，从中可以看出每个评价人员对各项指标进行单项主观评价时，由于受到身体条件、外部因素甚至主观倾向等方面的不同，不可避免地会使评分结果产生一定的离散型。例如第11、12号产品最大踏板力分别为113.4N和112.9N，相差不足0.5%，但得到的分值却相差10%;同时，第5、14、16号产品最大踏板力分别为121.4N、120N和110.2N，相差约10%，但得到的分值却完全相同。类似的情况还可以找出很多。这说明专家评价模式由于受到主观因素的影响，存在一定的局限性。如果以最大踏板力作为横坐标，评价得分作为纵坐标，把所有最大踏板力数据及相应的得分绘制在该坐标系中，可以得到20个点组成的点云图，如图5所示。从图中明显可以看出主观分所示的各点具有一定的离散型，但其仍具有一定的分布规律或趋势，即靠近中间某一力值的区域得分普遍较高，原理该区域的得分相应较低，且离得越远，得分越低。对以上数据经过测控软件的处理和计算，得到图5中客观分所示的另一组点。该组点实际是前述20个测量值与用最小二乘法拟合后的曲线交点。其特点是每一个测量值都对应一个确定的得分值，明显消除了离散型。它反映的是大部分专家的"综合意愿"或"中位值"，相对单个专家的主观评价要客观得多。根据前文的阐述，汽车离合器的各个参数都有一个理想范围，过大或过小都是不适宜的。上述数据处理不能采用线性拟合，在此我们采用了二次多项式曲线，用最小二乘法进行拟合。用二次多项式对平面点云进行拟合后，其极值发生了一定的变化，即最高分不再是10分，而变成了9分或其他非整数分。但是考虑到主观打分实际上是一个相对比较值，对于计算拟合值也应该是一个相对比较值，我们可以允许最大值不为io，把每个参数拟合曲线中的最大值当作10分，每个参数的优秀、良好、一般的分段就以该曲线的最大值为基准也做相应成比例变化即可。例如主观10分制中910之间为优秀，若拟合曲线得到9.7为满分，则8.739.7为优秀。类似地，对所有的数据用测控软件进行处理和计算，可以得到如表2所示的各测量值与计算机评分表。如图6所示总评主观分与总评客观分的对照情况，从图中不难发现尽管系统评价的"客观分"与驾驶员评价的主观分并没有很好的吻合，但是二者之间也不存在明显的系统性偏差。而且二者相差较大的产品，如2号产品，我们仔细观察表1，并将2号产品驾驶员的评分情况与同项目指标接近的其他驾驶员评分结果相对照，可以发现该驾驶员的评分是偏高的。而系统的评分反而更加客观。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。10<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>权利要求一种离合器操纵性能主观评价测试台，其特征是包括，一套模拟驾驶室的操作环境，其中有可调节座椅(1)、位于可调节座椅(1)前方的工控机(3)与监视器(4)、位于可调节座椅(1)下方的离合器踏板(2)；一个工作台，其中有两套待测的离合器(11)，以及与其对应的分离轴承(12)、分离杠杆(10)以及助力器(7)；一套液压操作控制系统，其中有与离合器踏板(2)连接的总泵(5)、与总泵(5)通过油路相连的两套与待测离合器(11)相对应的分泵(6)、可用于切换两套分泵(6)的电磁切换阀(9)；一套检测传感器系统，包括与离合器踏板(2)连接的踏板力传感器(15)和踏板位移传感器(16)，检测待测离合器(11)相关数据的分离力传感器(13)、分离行程传感器(14)和分离间隙传感器(17)。2.根据权利要求1所述的离合器操纵性能主观评价测试台，其特征是所述工作台设于可调节座椅(1)后方，工作台包括底板(19)，底板(19)上设有两套待测的离合器(11)，底板(19)上还设有用于固定分泵(6)的立板支架(20)，连有分泵(6)的助力器(7)顶端设有助力器顶杆(22)，助力器顶杆(22)连有分离杠杆(IO)，分离杠杆(10)另一端通过分离力传感器(13)连有导向杆(24)，导向杆(24)顶端设有与待测的离合器(11)相配合的并可在一个滚珠直线轴承(18)导向的轴套内作直线运动的分离轴承(12)，导向杆(24)上设有回位辅助弹簧及弹簧座(8)，回位辅助弹簧及弹簧座(8)配合有分离行程传感器(14)，离合器(11)下方设有分离间隙传感器(17)。3.根据权利要求2所述的离合器操纵性能主观评价测试台，其特征是所述分离杠杆(10)上设有可用于调整杠杆比的杠杆中间支点调节板(23)。4.根据权利要求2或3所述的离合器操纵性能主观评价测试台，其特征是所述工作台外设有防护隔音罩(21)。5.—种使用权利要求1所述离合器操纵性能主观评价测试台的评价测试方法，由以下步骤组成1)由数位资深驾驶员在测试台上进行模拟操作，并记录下他们对被测离合器各项指标进行的主观评价分值，这些数据包括最大踏板力、最小踏板力、最终踏板力、半联动点踏板力、半联动点阻尼、最小踏板力位置和分离行程；2)同时通过检测传感器系统测量并记录下待测离合器的各项客观测量值数据；3)在积累一定的数据量后，用最小二乘法拟合出各个单项指标的测量值与主观评价分值之间的关系曲线；4)对各个单项进行主成份分析，将许多相关性很高的变量转化成个数较少、能解释大部分原始数据方差且彼此互相独立的几个新变量，得到影响离合器舒适性的主要因素；5)对主成份进行多元线性回归分析，求得每个主参数的影响权重，从而得到离合器舒适性的整体评价；6)通过以上建立及不断完善的专家评价数据库模型，系统能够自动根据测得的离合器各项性能指标，代入求得的多元回归方程中，即可得到离合器的客观舒适性机器评价分值。全文摘要本发明涉及一种离合器操纵性能主观评价测试台及测试方法，这种测试台包括一套模拟驾驶室的操作环境，其中有可调节座椅、位于可调节座椅前方的工控机与监视器、位于可调节座椅下方的离合器踏板；一个测试工作台，其中有两套待测的离合器，以及与其对应的分离轴承、分离杠杆以及助力器；一套液压操作控制系统，其中有与离合器踏板连接的总泵、与总泵通过油路相连的两套与待测离合器相对应的分泵，可用于切换两套分泵的电磁切换阀；一套检测传感器系统。本发明有益的效果本发明使我们能够直接、经济、高效、客观地评价不同离合器操纵性能的好坏，便于检测人员剔除实车试车时不同车辆操纵系统的影响，找出影响离合器操纵性能的各种因素，及时做出各种改进。文档编号G01M17/007GK101793602SQ20101013942公开日2010年8月4日申请日期2010年3月31日优先权日2010年3月31日发明者吴铃海,唐卫华,陈玉明申请人:浙江铁流离合器股份有限公司