CN101750217B - 汽车多工况模拟转向试验台 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽车多工况模拟转向试验台，包括转向盘、第一联轴器、转矩传感器、角位移传感器、第二联轴器、转向器和计算机，其特征在于：增设联接件、齿轮齿条机构、第三联轴器、减速机和交流伺服电机，其中齿轮齿条机构的输入端经联接件与转向器的输出端固定联接，输出端经第三联轴器与减速机的低速端联接，减速机的高速端与交流伺服电机的输出轴固定联接，交流伺服电机的角位移信号输出端及控制信号输入端均接计算机，计算机根据角位移传感器测得的转向盘角位移和交流伺服电机的输出信号，并结合车型参数和汽车运行工况，控制交流伺服电机工作。本试验台能够模拟不同的转向运动或载荷，并且可以保证在异常大载荷情况下保护转矩传感器。

Description

汽车多工况模拟转向试验台
技术领域
本发明提供一种汽车多工况模拟转向试验台，属于汽车零部件测试技术领域。
背景技术
对于汽车转向，器，中国已有行业标准QC/T529-2000《汽车液压转向加力装置及动力转向器总成台架试验方法》和QC/T29096-1992《汽车转向器总成台架试验方法》，分别规定了对液压助力转向器和机械转向器进行试验的方法，其中有些试验项目需要在加载条件下进行的，有些试验项目需要在规定运动条件下进行；实际中，为了研究转向器某项性能，还需要设计一些非标准的试验项目，比如模拟路面冲击的试验，以考查驾驶员从转向系统获得路面信息的能力。对于汽车转向装置的试验装置，已有中国实用新型专利92223334.9、02220571.3、03278430.9、200420025682.3等，其中专利02220571.3采用了液压装置进行加载，专利92223334.9、03278430.9、200420025682.3则采用了弹簧进行加载。与液压装置加载相比，弹簧加载装置具有结构较简单，工作可靠的优点，而且没有液压油污染环境，所以其环保性能较好，但是弹簧加载特性不灵活，比如无法模拟车轮受到的冲击载荷，很难在规定的运动条件下试验；采用液压伺服装置虽然可以模拟车轮受到的动载荷，但是液压伺服装置造价高，而且维护费用也高。另外，正常情况下转向盘转矩较小，为了保证正常情况下转向盘转矩测试的精度，转矩传感器的量程不应很大，但是转向盘有时候会受到异常大的载荷，能够破坏转矩传感器，因此要设置保护装置对测量转向盘转矩的传感器进行保护；传统的安全销式保护装置在安装方便性和装置精度之间存在矛盾，为了减小测量误差，安全销与孔之间宜采用紧一些的配合，但是损坏后的更换就比较麻烦；如果采用较松的配合更换会比较方便，但是降低精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、能够模拟不同转向载荷和不同转向运动的汽车多工况模拟转向试验台。其技术方案为：
包括转向盘、联接轴、第一联轴器、转矩传感器、角位移传感器、第二联轴器、转向器和计算机，其中转矩传感器和角位移传感器的信号输出端接计算机，转向盘依次经联接轴、第一联轴器、转矩传感器、角位移传感器和第二联轴器接转向器，其特征在于：增设联接件、齿轮齿条机构、第三联轴器、减速机和交流伺服电机，其中齿轮齿条机构的输入端经联接件与转向器的输出端固定联接，输出端经第三联轴器与减速机的低速端联接，减速机的高速端与交流伺服电机的输出轴固定联接，交流伺服电机的角位移信号输出端及控制信号输入端均接计算机，计算机根据角位移传感器测量得到的转向盘角位移和交流伺服电机的输出轴角位移信号，并结合车型参数和汽车运行工况，控制交流伺服电机工作，其中第一联轴器呈一定厚度的管状，第一联轴器两端的外壁上设有不穿透管壁的轴向凹槽、穿透管壁的轴向切槽和垂直于轴线的横向切槽，横向切槽位于轴向凹槽和轴向切槽的内端部，且与轴向凹槽和轴向切槽连通，两调整螺栓靠近第一联轴器的两端对应联接于两轴向切槽的两侧壁。
包括转向盘、联接轴、第一联轴器、转矩传感器、角位移传感器、第二联轴器、转向器和计算机，其中转矩传感器和角位移传感器的信号输出端接计算机，转向盘依次经联接轴、第一联轴器、转矩传感器、角位移传感器和第二联轴器接转向器，其特征在于：增设联接件、齿轮齿条机构、第三联轴器、减速机和交流伺服电机，其中齿轮齿条机构的输入端经联接件与转向器的输出端固定联接，输出端经第三联轴器与减速机的低速端联接，减速机的高速端与交流伺服电机的输出轴固定联接，交流伺服电机的角位移信号输出端及控制信号输入端均接计算机，计算机根据角位移传感器测量得到的转向盘角位移和交流伺服电机的输出轴角位移信号，并结合车型参数和汽车运行工况，控制交流伺服电机工作，其中第一联轴器呈一定厚度的管状，第一联轴器一端的外壁上设有不穿透管壁的轴向凹槽、穿透管壁的轴向切槽和垂直于轴线的横向切槽，横向切槽位于轴向凹槽和轴向切槽的内端部，且与轴向凹槽和轴向切槽连通，调整螺栓位于轴向切槽的外端且联接于轴向切槽的两侧壁。
所述的汽车多工况模拟转向试验台，第一联轴器采用摩擦式联轴器，第一联轴器的一端或两端靠摩擦传递力矩，而且可以连续调节传递力矩的大小，使转矩传感器传递的转矩载荷不超过其破坏载荷。
所述的汽车多工况模拟转向试验台，第二联轴器和第三联轴器均采用万向联轴器，以补偿零件加工精度以及安装过程中造成的误差。
其工作原理为：当转动转向盘时，转向盘带动联接轴、第一联轴器、转矩传感器、角位移传感器经第二联轴器驱动转向器转动，同时转矩传感器和角位移传感器的输出信号输入计算机，计算机获得转向盘角位移和转向盘力矩信息。转向器的输出端通过联接件带动齿轮齿条机构的齿条移动，从而使得齿轮齿条机构的齿轮转动，齿轮齿条机构的齿轮通过第三联轴器、减速机带动交流伺服电机转动，交流伺服电机本身自带的角位移传感器把交流伺服电机转子信号传递到计算机，计算机根据转向盘角位移和电机角位移传感器信号，并结合不同车型参数和不同汽车运行工况，发出控制信号给交流伺服电机，控制交流伺服电机的运行。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、既能够模拟不同的转向载荷，又能够模拟不同的运动，由于交流伺服电机不消耗液压油，所以对环境没有污染，其造价和使用维护成本低于液压伺服装置。
2、由于转矩传感器受到了保护，所以传感器量程可以取小些，可以适当降低相对精度要求而保证要求的绝对精度，因此造价较低，并且调整方便。
3、该装置能够给机械式、液压式和电动式转向器加载，性能优良。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是图1中第一联轴器实施例1的结构示意图。
图3是图2所示实施例的俯视图。
图4是图3的C-C剖面图。
图5是图2所示实施例的A-A剖面图。
图6是图2所示实施例的B-B剖面图。
图7是图1中第一联轴器实施例2的结构示意图。
图8是图7所示实施例的俯视图。
图9是图8的D-D剖面图。
图中：1、转向盘  2、转矩传感器  3、角位移传感器  4、第二联轴器  5、转向器  6、联接件  7、齿轮齿条机构  8第三联轴器  9、减速机  10、交流伺服电机  11、计算机  12、第一联轴器  13、调整螺栓  14、联接孔  15、16轴向切槽  17、横向切槽  18、联接轴  19、螺孔
具体实施方式
图1-6所示的实施例中：第一联轴器12采用摩擦式联轴器，第二联轴器4和第三联轴器8均采用万向联轴器，第二联轴器4的两端均设有带花键的十字轴万向节，转向器5采用齿轮齿条式转向器。转向盘1依次经联接轴18、第一联轴器12、转矩传感器2、角位移传感器3和第二联轴器4接齿轮齿条式转向器5的齿轮，齿轮齿条机构7的齿条通过联接件6与转向器5的齿条固定联接，齿轮齿条机构7的齿轮经第三联轴器8与减速机9的低速端联接，减速机9的高速端与交流伺服电机10的输出端固定联接。计算机11的输入端分别接转矩传感器2和角位移传感器3的信号输出端和交流伺服电机10自带的角位移信号输出端，计算机11的控制信号输出端接交流伺服电机10的控制信号输入端。
第一联轴器12呈一定厚度的管状，两端的外壁上设有不穿透管壁的轴向凹槽15、穿透管壁的轴向切槽16和垂直于轴线的横向切槽17，横向切槽17位于轴向凹槽15和轴向切槽16的内端部，且与轴向凹槽15和轴向切槽16连通，第一联轴器12两端的联接孔14中分别安装有转矩传感器2和转向盘1的联接轴18，两调整螺栓13靠近第一联轴器12的两端对应，联接于两轴向切槽16的两侧壁，将第一联轴器12与转矩传感器2以及转向盘1的联接轴18夹紧以便于通过调整螺栓13的预紧力来调整第一联轴器12传递力矩的大小。
图7-9所示的实施例中：第一联轴器12呈一定厚度的管状，第一联轴器12靠近转矩传感器2端部的外壁上设有不穿透管壁的轴向凹槽15、穿透管壁的轴向切槽16和垂直于轴线的横向切槽17，横向切槽17位于轴向凹槽15和轴向切槽16的内端部，且与轴向凹槽15和轴向切槽16连通，转矩传感器2的联接轴安装在第一联轴器12的联接孔14中，调整螺栓13对应联接于轴向切槽16的两侧壁，将第一联轴器12与转矩传感器2的联接轴夹紧，以便于通过调整螺栓13的预紧力来调整第一联轴器12传递力矩的大小。

Claims (5)

1.一种汽车多工况模拟转向试验台，包括转向盘(1)、联接轴(18)、第一联轴器(12)、转矩传感器(2)、角位移传感器(3)、第二联轴器(4)、转向器(5)和计算机(11)，其中转向盘(1)依次经第一联轴器(12)、转矩传感器(2)、角位移传感器(3)、第二联轴器(4)与转向器(5)联接，转矩传感器(2)和角位移传感器(3)的信号输出端接计算机(11)，其特征在于：增设齿轮齿条机构(7)、第三联轴器(8)、减速机(9)和交流伺服电机(10)，其中齿轮齿条机构(7)的输入端经联接件(6)与转向器(5)的输出端固定联接，输出端经第三联轴器(8)与减速机(9)的低速端联接，减速机(9)的高速端与交流伺服电机(10)的输出轴固定联接，交流伺服电机(10)的角位移信号输出端及控制信号输入端均接计算机(11)，其中第一联轴器(12)呈一定厚度的管状，第一联轴器(12)两端的外壁上设有不穿透管壁的轴向凹槽(15)、穿透管壁的轴向切槽(16)和垂直于轴线的横向切槽(17)，横向切槽(17)位于轴向凹槽(15)和轴向切槽(16)的内端部，且与轴向凹槽(15)和轴向切槽(16)连通，两调整螺栓(13)靠近第一联轴器(12)的两端对应联接于两轴向切槽(16)的两侧壁。
2.一种汽车多工况模拟转向试验台，包括转向盘(1)、联接轴(18)、第一联轴器(12)、转矩传感器(2)、角位移传感器(3)、第二联轴器(4)、转向器(5)和计算机(11)，其中转向盘(1)依次经第一联轴器(12)、转矩传感器(2)、角位移传感器(3)、第二联轴器(4)与转向器(5)联接，转矩传感器(2)和角位移传感器(3)的信号输出端接计算机(11)，其特征在于：增设齿轮齿条机构(7)、第三联轴器(8)、减速机(9)和交流伺服电机(10)，其中齿轮齿条机构(7)的输入端经联接件(6)与转向器(5)的输出端固定联接，输出端经第三联轴器(8)与减速机(9)的低速端联接，减速机(9)的高速端与交流伺服电机(10)的输出轴固定联接，交流伺服电机(10)的角位移信号输出端及控制信号输入端均接计算机(11)，其中第一联轴器(12)呈一定厚度的管状，第一联轴器(12)一端的外壁上设有不穿透管壁的轴向凹槽(15)、穿透管壁的轴向切槽(16)和垂直于轴线的横向切槽(17)，横向切槽(17)位于轴向凹槽(15)和轴向切槽(16)的内端部，且与轴向凹槽(15)和轴向切槽(16)连通，调整螺栓(13)位于轴向切槽(16)的外端且联接于轴向切槽(16)的两侧壁。
3.如权利要求1或2所述的汽车多工况模拟转向试验台，其特征在于：第一联轴器(12)采用摩擦式联轴器。
4.如权利要求1或2所述的汽车多工况模拟转向试验台，其特征在于：第二联轴器(4)和第三联轴器(8)均采用万向联轴器。
5.如权利要求1或2所述的汽车多工况模拟转向试验台，其特征在于：转向器(5)采用齿轮齿条式转向器。
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