CN103364209A - 电动助力转向系统试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动助力转向系统试验装置，旨在克服存在阻力装置控制精度低、传动系统复杂、车辆模型简单和液压系统漏油的问题。其包括T型槽平台、2台直线电机总成机构、2台转向器固定夹具总成、转向管柱固定夹具总成、方向盘模拟驱动机构与模拟驾驶器总成。稳压电源、电源柜与测控柜固定在T型槽平台周围的地基上，转向器固定夹具总成固定在T型槽平台的左侧，直线电机安装在固定转向器固定夹具总成外侧的T型槽平台上，直线电机的输出端和固定在转向器固定夹具总成上的转向器两端连接，模拟驾驶器总成固定在T型槽平台的右侧，转向管柱固定夹具总成固定在转向器与模拟驾驶器总成之间的T型槽平台上，方向盘模拟驱动机构插接在转向管柱上。

Description

电动助力转向系统试验装置

技术领域

本发明涉及一种测试汽车零部件性能的试验装置，更具体地说，本发明涉及一种能够进行汽车电动助力转向阻力模拟、实时车辆动力学仿真与采样控制，同时可进行电动助力转向系统总成及分总成性能试验的汽车电动助力转向系统试验装置。

背景技术

电动助力转向（Electric Power Steering简称EPS）技术在国内已经得到了长足的发展，是目前国内转向技术的研究热点。如何在实验室的环境下进行电动助力转向系统性能的测试和电动助力转向控制策略的评价，是研究者需要着重考虑的问题。合理的加载方式、逼真的仿真环境和实时的采样控制是电动助力转向系统性能测试装置需要解决关键问题。

目前，国内已经有多家企业、高等院校开发了电动助力转向系统性能测试装置，但国内电动助力转向系统性能测试装置多采用液压作动器或者弹簧加载，加载系统复杂、繁琐或者不能真实模拟汽车的实际转向阻力。部分新型汽车电动助力转向系统测试装置中虽然采用电机对转向系统加载，但其加载指令是以简单地车辆动力学模型为基础计算出来的，电机加载一般采用旋转电机配变速装置实现直线加载，传动系统较多，难以保证加载阻力的模拟精度，还有国内电动助力转向系统性能测试装置的控制系统通常不是实时的，不能进行实时的车辆动力学仿真，不能为电动助力转向系统性能测试提供实时的车辆仿真环境，也不能利用测试装置自身的控制系统对执行器（如加载电机）进行实时控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有的阻力装置存在控制精度低、传动系统复杂、车辆模型简单和液压系统漏油的技术问题，提供了一种电动助力转向系统试验装置。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的电动助力转向系统试验装置包括测控柜、T型槽平台、1号直线电机总成机构、2号直线电机总成机构、稳压电源、电源柜、1号转向器固定夹具总成、2号转向器固定夹具总成、转向管柱固定夹具总成、方向盘模拟驱动机构与模拟驾驶器总成，所述的1号转向器固定夹具总成与2号转向器固定夹具总成结构相同，1号转向器固定夹具总成、2号转向器固定夹具总成皆包括有固定底座、圆形滑轨、长旋转滑板、短旋转滑板、转向器水平调整夹具与转向器固定支架。

圆形滑轨的底端焊接固定在固定底座上，圆形滑轨的回转轴线与固定底座中的底板平行，短旋转滑板与长旋转滑板依次安装在圆形滑轨左右两侧的导向槽内并采用螺栓连接，转向器固定支架焊接固定在短旋转滑板上，转向器固定支架中的上支板和短旋转滑板的左端面垂直，转向器固定支架中的上支板和圆形滑轨的回转轴线平行，转向器水平调整夹具螺栓固定在转向器固定支架中上支板的左端。

技术方案中所述的转向管柱固定夹具总成包括有2套结构相同的管柱夹具升降滑轨、旋转调节装置、显示器、显示器支撑架、升降固定板总成与转向管柱固定夹具。2套结构相同的管柱夹具升降滑轨竖直地安装在T型槽平台上，显示器支撑架两端采用螺栓固定在2套结构相同的管柱夹具升降滑轨的上端，升降固定板总成中的管柱夹具旋转轴的两端采用螺栓固定在显示器支撑架下方的2套结构相同的管柱夹具升降滑轨上，管柱夹具旋转轴的1端同时与升降固定板总成中的竖直安装的螺杆螺母副中的螺母固定连接，调节手轮与螺杆的上端固定连接，转向管柱固定夹具通过旋转调节装置安装在管柱夹具旋转轴上，显示器安装在显示器支撑架的顶端面上。

技术方案中所述的升降固定板总成包括管柱夹具旋转轴、2个结构相同的升降固定板、调节手轮和丝杠螺母副。管柱夹具旋转轴的两端与2个结构相同的升降固定板采用焊接方式连接，丝杠通过轴承竖直地安装在管柱夹具升降滑轨上为转动连接，调节手轮安装在丝杠的上端为固定连接，套装在丝杠上的螺母与固定在管柱夹具旋转轴一端的升降固定板固定连接。

技术方案中所述的转向管柱固定夹具包括有T型槽板、转向管柱固定座、转向管柱与转向管柱夹紧接头。转向管柱通过转向管柱夹紧接头固定在转向管柱固定座上，固定有转向管柱的转向管柱固定座采用螺栓固定在T型槽板的右端面上。所述的转向管柱固定座包括固定座板、上支撑座与下支撑座。固定座板为矩形板类结构件，沿纵向设置有两条相互平行的安装固定螺栓的长条通孔。上支撑座的左端与固定座板右端面的上端采用焊接或螺栓固定连接，上支撑座的右端设置有安装转向管柱的半圆形开口槽，半圆形开口槽的右槽口端面上设置有安装转向管柱夹紧接头的夹紧接头座，下支撑座为C形结构件，下支撑座的左端与固定座板右端面的下端采用焊接或螺栓固定连接，C形的下支撑座的右端设置有回转轴线垂直于固定座板的螺纹通孔。

技术方案中所述的旋转调节装置包括有2个结构相同的旋转装置下夹具、2个结构相同的旋转装置上夹具与4个结构相同的旋转夹具锁紧螺栓。1个旋转装置下夹具与1个旋转装置上夹具一侧的半圆形开口相对放置，旋转装置下夹具与旋转装置上夹具半圆形开口的上方与下方设置有安装旋转夹具锁紧螺栓的锁紧螺栓通孔，每一对旋转装置下夹具与旋转装置上夹具采用2个旋转夹具锁紧螺栓固定在T型槽板的左端面上，每一对旋转装置下夹具与旋转装置上夹具所组成的圆孔的回转轴线共线。

技术方案中所述的1号直线电机总成机构与2号直线电机总成机构结构相同，1号直线电机总成机构与2号直线电机总成机构皆包括有直线电机框架、直线电机、位移传感器、力传感器与连接夹具。直线电机安装在直线电机框架内为滑动连接，直线电机的右端与位移传感器的左端螺纹连接，位移传感器的右端与力传感器的左端螺纹连接，力传感器的右端与连接夹具螺纹连接。

技术方案中所述的稳压电源固定在T型槽平台左侧的地基上，电源柜固定在稳压电源柜后方的地基上，测控柜固定在T型槽平台前右侧或T型槽平台周围其它位置的地基上，1号转向器固定夹具总成与2号转向器固定夹具总成固定在T型槽平台左侧的中间位置，并且1号转向器固定夹具总成与2号转向器固定夹具总成中的2个结构相同的转向器水平调整夹具为镜相对称地放置，1号直线电机总成机构与2号直线电机总成机构安装在1号转向器固定夹具总成与2号转向器固定夹具总成的外侧的T型槽平台上，1号直线电机总成机构与2号直线电机总成机构的输出端和固定在1号转向器固定夹具总成与2号转向器固定夹具总成上的被测部件转向器的两端通过销连接，1号直线电机总成机构与2号直线电机总成机构输出端的对称轴线和固定在1号转向器固定夹具总成与2号转向器固定夹具总成上的被测部件转向器的对称轴线共线，模拟驾驶器总成固定在T型槽平台右侧的中间位置处，转向管柱固定夹具总成固定在被测部件转向器与模拟驾驶器总成之间的T型槽平台上，方向盘模拟驱动机构直接插接在转向管柱固定夹具总成的转向管柱上。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.电动助力转向系统的嵌入式开发

参阅图1与图2，本发明所述的电动助力转向系统试验装置基于dSPACE公司的MABX和Simulator产品，实现电动助力转向系统ECU控制策略和硬件的开发、测试、标定、验证等工作；

2.转向器负载模拟

本发明所述的电动助力转向系统试验装置满足先进汽车电控仿真平台对电动助力转向系统的嵌入式集成需求，实现转向过程中的转向器机械系统动力学的负载模拟功能；根据人体手掌和小臂可以感受到的频率范围，负载模拟系统可以向驾驶员反馈高精度的方向盘路感（手力）模拟需求；

3.目标转角自动执行功能

参阅图1与图2，本发明所述的电动助力转向系统试验装置的转向电控仿真平台可以自动执行先进汽车电控仿真平台输出的目标方向盘转角；

4）电控转向控制系统机械特性测试

本发明所述的电动助力转向系统试验装置用于电动助力转向系统控制策略开发的转向总成（方向盘至齿轮齿条转向器部分）的机械特性测试，比如：刚度测试、阻尼测试、间隙测试等。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的电动助力转向系统试验装置拆除了稳压电源和电源柜后的结构组成的轴测投影图；

图2-a为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中采用的电源柜的轴测投影图；

图2-b为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中采用的稳压电源的轴测投影图；

图3为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的直线电机总成的轴测投影图；

图4为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的直线电机总成的分解式轴测投影图；

图5为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的转向器固定夹具的轴测投影图；

图6为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的转向器固定夹具的分解式轴测投影图；

图7为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的转向管柱固定夹具总成的轴测投影图；

图8为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的转向管柱固定夹具总成的分解式轴测投影图；

图9为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的转向管柱固定夹具的轴测投影图；

图10为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的转向管柱固定夹具的分解式轴测投影图；

图11为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的转向管柱固定夹具中的转向管柱夹紧接头的轴测投影图；

图12为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的方向盘模拟驱动机构的轴测投影图；

图13为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的方向盘模拟驱动机构的分解式轴测投影图；

图14为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的T型槽平台的轴测投影图；

图15为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的模拟驾驶器总成的轴测投影图；

图16为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的测控柜的轴测投影图；

图17为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的测控柜中的电路原理图；

图18为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的稳压电源的轴测投影图；

图19为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的电源柜的轴测投影图；

图20为本发明所述的电动助力转向系统试验装置中所采用的电源柜中的电路原理图；

图中：1.测控柜，2.T型槽平台，3.1号直线电机总成机构，4.稳压电源，5.电源柜，6.1号转向器固定夹具总成，7.转向器，8.转向管柱固定夹具总成，9.方向盘模拟驱动机构，10.模拟驾驶器总成，11.固定底座，12.圆形滑轨，13.长旋转滑板，14.短旋转滑板，15.转向器水平调整夹具，16.转向器固定支架，17.固定调整螺栓，18.管柱夹具升降滑轨，19.管柱夹具旋转轴，20.旋转调节装置，21.调节手轮，22.显示器，23.显示器支撑架，24.升降固定板总成，25.转向管柱固定夹具，26.方向盘，27.盘式电机，28.联轴器，29.扭矩角度传感器，30.联轴器，31.T型槽板，32.旋转装置下夹具，33.旋转装置上夹具，34.旋转夹具锁紧螺栓，35.固定螺栓，36.转向管柱固定座，37.转向管柱，38.转向管柱夹紧接头，39.实车座椅、40.座椅底板、41.油门踏板，42.制动踏板，43.直线电机框架，44.直线电机，45.位移传感器，46.力传感器，47.连接夹具，48.显示器、49.操作面板、50.工控机、51.伺服驱动系统、52.电源信号接口、53.传感器系统，54.走线槽，55.基座，56.电源输入处理部件，57.电源输出处理部件，58.显示面板，59.操作面板，60.电源管理系统，61.直流电源系统，62.接口，63.2号直线电机总成机构，64.2号转向器固定夹具总成，65.转向管柱夹紧接头把手，66.转向管柱夹紧接头连杆，67.转向管柱夹紧接头头部，68.转向管柱夹紧接头基座，69.电动助力电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1图2，本发明所述的电动助力转向系统试验装置包括测控柜1、T型槽平台2、1号直线电机总成机构3、2号直线电机总成机构63、稳压电源4、电源柜5、1号转向器固定夹具总成6、2号转向器固定夹具总成64、转向管柱固定夹具总成8、方向盘模拟驱动机构9与模拟驾驶器总成10。其中：1号直线电机总成机构3与2号直线电机总成机构63结构相同，1号转向器固定夹具总成6与2号转向器固定夹具总成64结构相同，1号直线电机总成机构3、2号直线电机总成机构63、1号转向器固定夹具总成6、2号转向器固定夹具总成64、转向管柱固定夹具8与方向盘模拟驱动机构9为电动助力转向系统试验装置的主体部分，测控柜1、T型槽平台2、稳压电源4、电源柜5与模拟驾驶器总成10为辅助部分，转向器7（包括电动助力电机69）为被测部件。该电动助力转向系统试验装置既可以执行自动操作模式试验，也可以执行手动操作模式试验。

参阅图3与图4，所述1号直线电机总成机构3包括有直线电机框架43、直线电机44、位移传感器（NS-WY06）45、力传感器（NS-WL1)46与连接夹具47。

直线电机44安装在直线电机框架43为滑动连接，直线电机44主要是模拟道路摩擦，在直线电机框架43内沿滑道滑动，并将推力施加到被测部件即转向器7上，直线电机采用科尔摩根公司定制电机，型号为IC44200A2ACTRC1，为电动助力转向系统试验装置提供阻力，通过位移传感器45与力传感器46对直线电机44进行精确地闭环控制。直线电机44的右端与位移传感器45的左端螺纹连接，位移传感器45的右端与力传感器46的左端螺纹连接，力传感器46的右端与连接夹具47螺纹连接。连接夹具47通过螺纹把力传感器46与转向器7相连接，力传感器46的型号为interface1010-AJC-12.5KN，连接夹具47需要根据不同的转向器7另行设计，设计时考虑到更换的方便性，有效的提高试验效率。

参阅图5与图6，所述1号转向器固定夹具总成6包括有固定底座11、圆形滑轨12、长旋转滑板13、短旋转滑板14、转向器水平调整夹具15、转向器固定支架16与固定调整螺栓17。

圆形滑轨12的底端焊接在固定底座11上，圆形滑轨12的回转轴线与固定底座11中的底板平行，圆形滑轨12两侧各设置有一个导向槽，短旋转滑板14和长旋转滑板13固定安装在圆形滑轨12的左右两侧并采用调整螺栓17将两者连接，转向器固定支架16焊接固定在短旋转滑板14上，转向器固定支架16中的上支板和短旋转滑板14的左端面垂直，转向器固定支架16中的上支板和圆形滑轨12的回转轴线平行，转向器专用水平调整块15通过螺栓固定在转向器固定支架16中上支板的左端即安装在短旋转滑板14左侧的转向器固定支架16中的上支板上。

其中底座11根据转向器的不同布置固定在T型槽平台2上，被测部件即转向器7固定在转向器水平调整夹具15上，根据转向系统角度的安装要求松开调整螺栓17，同时沿着圆形滑轨12调整长旋转滑板13和短旋转滑板14的位置，角度可以360度圆周调整，角度确定后，锁紧调整螺栓17完成被测部件即转向器7的固定。不同的转向器7只需更换转向器水平调整夹具15即可，有效的提高了转向器更换的效率。

参阅图7至图9，所述的转向管柱固定夹具总成8包括有2套结构相同的管柱夹具升降滑轨18、旋转调节装置20、显示器22、显示器支撑架23、升降固定板总成24与转向管柱固定夹具25。

所述的2套结构相同的管柱夹具升降滑轨18均由升降滑轨与底座组成，升降滑轨是空心的等横截面为矩形或正方形的壳体类结构件，升降滑轨既可以采用钢板焊接加工而成，也可以采用铸造工艺加工而成，在管柱夹具升降滑轨18的两侧由上至下设置有安装螺栓的用于固定安装升降固定板的滑轨通孔。底座为矩形或正方形的板类结构件，底座的四周均匀分布有安装螺栓的通孔。升降滑轨的底端和底座焊接成一体。

所述的旋转调节装置20包括有2个结构相同的旋转装置下夹具32、2个结构相同的旋转装置上夹具33与4个结构相同的旋转夹具锁紧螺栓34。1个旋转装置下夹具32与1个旋转装置上夹具33成对的使用，旋转装置下夹具32与旋转装置上夹具33一侧的半圆形开口相对放置，旋转装置下夹具32与旋转装置上夹具33半圆形开口的上方与下方设置有安装旋转夹具锁紧螺栓34的锁紧螺栓通孔，每一对旋转装置下夹具32与旋转装置上夹具33采用2个螺栓固定在T型槽板31的左端面上，2对旋转装置下夹具32与旋转装置上夹具33在T型槽板31的左端面上相互平行，前后要对称设置，即每一对旋转装置下夹具32与旋转装置上夹具33所组成的圆孔的回转轴线共线。

升降固定板总成24包括管柱夹具旋转轴19、2个结构相同的升降固定板、调节手轮21和丝杠螺母副。

管柱夹具旋转轴19的两端与2个结构相同的升降固定板采用焊接方式连接，丝杠通过轴承竖直地安装在位于前方（或后方）位置的管柱夹具升降滑轨18上为转动连接，螺母套装在丝杠上为转动连接，套装在丝杠上的螺母与固定在管柱夹具旋转轴19一（前）端的升降固定板固定连接，调节手轮21安装在丝杠的上端为固定连接，调节手轮21转动带动螺母上下移动，从而带动管柱夹具旋转轴19上下移动。

参阅图8至图11，所述的转向管柱固定夹具25包括T型槽板31、固定螺栓35、转向管柱固定座36、转向管柱37与转向管柱夹紧接头38。

所述的转向管柱固定座36包括固定座板、上支撑座与下支撑座。固定座板为矩形板类结构件，沿其纵向设置有两条相互平行的安装固定螺栓35的长条通孔。上支撑座一（左）端与固定座板右端面的上端采用焊接或螺栓固定连接，上支撑座的右端设置有安装转向管柱37的半圆形开口槽，转向管柱夹紧接头38固定在半圆形开口槽的右槽口端面上，即半圆形开口槽的右槽口端面上设置有安装转向管柱夹紧接头38的夹紧接头座。下支撑座为C形结构件，下支撑座一（左）端与固定座板右端面的下端采用焊接或螺栓固定连接，C形的下支撑座的右端设置有垂直于固定座板的螺纹通孔，螺纹通孔用于安装长螺栓来装卡转向管柱37。

所述的转向管柱夹紧接头38采用的是标准件，型号为AMF的No.6800，其包括转向管柱夹紧接头把手65、转向管柱夹紧接头连杆66、转向管柱夹紧接头头部67与转向管柱夹紧接头基座68。转向管柱夹紧接头把手65的下端与转向管柱夹紧接头基座68的下端铰接，转向管柱夹紧接头连杆66的右端插入转向管柱夹紧接头把手65中部后与转向管柱夹紧接头基座68的上端铰接，转向管柱夹紧接头连杆66的左端竖直地固定有转向管柱夹紧接头头部67，通过扳动转向管柱夹紧接头把手65带动转向管柱夹紧接头连杆66旋转使转向管柱夹紧接头部67上下运动完成锁紧和打开。

转向管柱37通过（安装在转向管柱固定座36中的上支撑座上的）转向管柱夹紧接头38和转向管柱固定座36（中的下支撑座上的）螺栓固定在转向管柱固定座36上，固定有转向管柱37的转向管柱固定座36通过固定螺栓35固定在T型槽板31的右端面上，转向管柱固定座36与固定螺栓35可在T型槽板31的T型槽内上下直线移动，调整转向管柱固定座36即转向管柱37的空间位置。

松开旋转夹具锁紧螺栓34，使转向管柱固定夹具25即使调整转向管柱37绕着管柱夹具旋转轴19的轴线旋转，从而调整转向管柱37相对于转向管柱固定夹具总成8中的管柱夹具升降滑轨18的角度位置，然后拧紧旋转夹具锁紧螺栓34；松开固定螺栓35，通过移动转向管柱固定座36在T型槽板31上的位置，实现调整转向管柱37的上下的直线位置，满足各种车型的转向管柱的要求后，拧紧固定螺栓35将转向管柱固定座36固定在T型槽板31右端面上，使固定在转向管柱固定座36上的转向管柱37调整好的位置得到固定，转向管柱37位置确定后，再用转向管柱夹紧接头38锁紧转向管柱37再进行试验。

首先松开固定升降固定板总成24中的两个结构相同的升降固定板的螺栓后，手动旋转调节手轮21，通过丝杠螺母副可以调整转向管柱固定夹具25的高低，通过松开显示器支撑架23的固定螺栓可以调整显示器支撑架23的高低，满足不同操作者对显示器22的观察要求。

2套结构相同的管柱夹具升降滑轨18竖直地安装在T型槽平台2上，2套结构相同的管柱夹具升降滑轨18的左侧端面和T型槽平台2的长边平行，显示器支撑架23两端采用螺栓固定在2套结构相同的管柱夹具升降滑轨18的上端之间，显示器支撑架23与T型槽平台2平行，两端焊接固定有结构相同的升降固定板的管柱夹具旋转轴19采用螺栓固定在显示器支撑架23下方的2套结构相同的管柱夹具升降滑轨18上，管柱夹具旋转轴19的1（前）端的升降固定板与竖直安装的螺杆螺母副中的螺母固定连接，调节手轮21与螺杆的上端固定连接，管柱夹具旋转轴19与T型槽平台2的上表面平行，转向管柱固定夹具25通过其中的旋转调节装置20套装在管柱夹具旋转轴19上，显示器22安装在显示器支撑架23的顶端面上。

参阅图12与图13，所述的方向盘模拟驱动机构9包括型号为PS2的方向盘26、型号2058的盘式电机27、1号联轴器28、型号为TQ-66的扭矩角度传感器29与2号联轴器30；其中：1号联轴器28与2号联轴器30皆采用型号为SWC的十字轴式万向联轴器。

方向盘26的左端通过螺栓与盘式电机27的右端连接，盘式电机27的左端通过螺栓连接1号联轴器28的右端、1号联轴器28的左端通过螺栓与扭矩角度传感器29的右端进行连接，扭矩角度传感器29的左端通过螺栓与2号联轴器30的右端进行固定连接。

在手动操作系统中，方向盘模拟驱动机构9作为方向盘使用，同时测量方向盘施加的扭矩等参数进行助力特性的测量等，在自动操作系统中，该装置作为驱动部件，盘式电机27接收控制指令，按照特定的转速或扭矩要求带动方向盘26旋转，扭矩角度传感器29测得的扭矩信号和转速信号，其中一路传输给盘式电机27作为闭环控制，有效的提高控制精度，另一路传输给控制端，作为助力特性曲线的制作依据。

参阅图14，所述的T型槽平台2由基座55和走线槽54组成。T型槽平台2中的基座55为平板类结构件，基座55的上工作平面加工有相互垂直的纵横向设置的T型槽，各部件安装固定在基座55上，保证试验过程中各部件的稳定性。走线槽54为方管型结构件，固定在基座55的一个长边的侧面上，各部件之间的线束按信号类型分类走线于走线槽54中，保证实验台的外观整齐。

参阅图15，所述的模拟驾驶器总成10包括实车座椅39、座椅底板40、油门踏板41和制动踏板42。

实车座椅39固定在底板40的中间位置处，底板40固定在T型槽平台2中的基座55右侧长边的中间位置处，油门踏板41和制动踏板42安装在实车座椅39正前方的踏板底板上，为操作者手动操作模拟真实的驾驶环境。操作者在实车座椅39上操作油门踏板41和制动踏板42，测控柜1、1号直线电机总成机构3与2号直线电机总成机构63驱动装置根据整车模型特征提供转向助力，显示器22实时显示道路状况，为操作者模拟真实的驾驶环境。

参阅图16与图17，所述的测控柜1包括显示器48、操作面板49、工控机50、伺服驱动系统51、电源信号接口52、传感器系统53与测控柜1的电路原理图。

所述的电源信号接口52包括各伺服驱动器电源输入接口、工控机50的电源输入接口、直流电源输入接口与传感器信号输入接口，各接口之间屏蔽，以保证信号的不失真传输。

所述的伺服驱动系统51包括多个伺服驱动器，伺服驱动器前端滤波，线束屏蔽减小电磁辐射。

所述的传感器系统53包括信号调理单元，信号传输线屏蔽，增强抗干扰能力。

所述的工控机50用来采集和处理传感器信号。

所述的操作面板49快速显示设备运行状态和方便操作自动和手动试验。

参阅图18，所述的稳压电源4包括电源输入处理部件56和电源输出处理部件57。主要为电源柜5提供稳定的电源，抑制外部其它用电设备引起的波动，保证电动助力转向系统试验装置用电的稳定性。稳压电源4的电源输入处理部件56采用三相五线制电源接口，确保用电安全。电源输出处理部件57包括单相220V和三相380V电源接口，即稳压电源4具有三相变单相的功能。

参阅图19与图20，所述的电源柜5包括显示面板58、操作面板59、电源管理系统60、直流电源系统61、接口62与电路。显示面板58安装在操作面板59的上方，两者之间为电线连接，电源管理系统60安装在显示面板58的下方，两者之间为电线连接，这样方便操作和维修。直流电源系统61提供24V、12V、5V直流电源，通过接口62与外部接口连接。接口62上有三相380V和单项220V接口，接口屏蔽，增强抗干扰能力。电源柜5具有智能电源管理功能，上电稳定时间≤40ms，稳定后输出电压AC308V±2%。电源柜5的绝缘电阻≥5MΩ。电源柜5具有滤波功能，对频率0.1MHZ—10GHZ的干扰，共模干扰插入损耗100db，差模干扰插入损耗70—100db。电源柜5具有过压、欠压保护，当输出相电压超出380v±10%时发出声光报警，并且自动切断电源。电源柜5具有感应雷防护功能，要求防雷单元标称放电电流20KA,最大放电浪涌电流40KA,响应时间小于100ns。电源柜5中接触器额定绝缘电压690v以上，极限电气操作频率在1200次/小时以上。电源柜5对1号直线电机总成机构3、2号直线电机总成机构63、转向管柱37的用电有独立管理、监控、报警定位功能，通过电源柜5内电源管理系统实现。

参阅图1，稳压电源4固定在T型槽平台2左侧的地基上，电源柜5固定在稳压电源柜4后方的地基上，测控柜1可根据实验人员的要求围绕T型槽平台2移动，图1中测控柜1固定在T型槽平台2前右侧的地基上，结构相同的1号转向器固定夹具总成6与2号转向器固定夹具总成64固定在T型槽平台2左侧的中间位置，并且1号转向器固定夹具总成6与2号转向器固定夹具总成64中的2个结构相同的转向器水平调整夹具15为镜相对称地放置，被测部件转向器7固定在1号转向器固定夹具总成6与2号转向器固定夹具总成64上。结构相同的1号直线电机总成机构3、2号直线电机总成机构63安装在1号转向器固定夹具总成6与2号转向器固定夹具总成64的外侧（前方与后方）的T型槽平台2上，1号直线电机总成机构3与2号直线电机总成机构63的输出端和固定在1号转向器固定夹具总成6与2号转向器固定夹具总成64上的被测部件转向器7的两端通过螺栓连接，1号直线电机总成机构3与2号直线电机总成机构63的输出端对称轴线和固定在1号转向器固定夹具总成6与2号转向器固定夹具总成64上的被测部件转向器7对称轴线共线，转向管柱37根据实车位置固定在转向管柱固定夹具总成8上，转向管柱固定夹具总成8根据转向器7的连接位置不同在T型槽平台2上移动，固定位置保证转向管柱37与转向器7连接，即固定在转向器7与模拟驾驶器总成10之间的T型槽平台2上，转向管柱固定夹具总成8在T型槽平台2上固定后，方向盘模拟驱动机构9直接插接在转向管柱37上，模拟驾驶器总成10固定在T型槽平台2右侧的中间位置处，模拟驾驶器总成10在T型槽平台2上调整到合适位置后固定。

电动助力转向系统试验装置的工作原理：

参阅图3，方向盘模拟驱动机构9和结构相同的1号直线电机总成机构3与2号直线电机总成机构63接收工控机50的控制指令，盘式电机27驱动方向盘模拟驱动机构9运转，扭矩角度传感器29测得扭矩信号和转速信号；直线电机44根据试验要求计算模拟路面摩擦力，为转向器7提供阻力，由位移传感器45和力传感器46测量转向器7上承受的力和移动位移。以上信号进入测控柜1中的工控机50，从而制作助力特性等曲线，同时为控制策略开发提供有力依据。

当本发明所述的电动助力转向系统试验装置执行自动操作模式进行试验时，操作员选择相应的试验程序，在测控柜1中进行设置，试验启动时，测控柜1给出控制命令驱动方向盘模拟驱动机构9和结构相同的1号直线电机总成机构3与2号直线电机总成机构63。其中方向盘模拟驱动机构9中的盘式电机27模拟人手，根据试验条件中规定的转速和扭矩旋转方向盘26，由安装在转向管柱37和盘式电机27中间的扭矩角度传感器29测量盘式电机27输出扭矩和角度，当扭矩和角度达到规定条件时，电动助力转向系统电动助力电机69获得触发信号，该信号既做电动助力转向系统的触发信号，又作为盘式电机27的闭环控制信号，可以对盘式电机27进行扭矩角度修正控制；电动助力转向系统电动助力控制单元采集输入信号并处理，控制电动助力电机69输出扭矩，由电流传感器和电压传感器测量电动助力电机69输出的功率；结构相同的1号直线电机总成机构3与2号直线电机总成机构63中的直线电机44根据试验要求计算模拟路面摩擦力，为转向器7提供阻力，由直线电机44一侧连接的位移传感器45和力传感器46测量转向器7上承受的力和移动位移。以上信号进入测控柜1中的工控机50，工控机50根据设定的控制程序进行计算并给出各种实验需要的图片、表格等数据。测量数据能够充分显示控制系统的控制结果，为控制策略开发提供有力的依据。

当本发明所述的电动助力转向系统试验装置执行手动操作时，操作员坐在实车座椅39上，同时释放盘式电机27处于无约束状态，操作人员直接操作方向盘26进行运转，操作员前方的显示器22根据操作结果实时模拟道路情况，各传感器测量相关数值并传输到工控机50进行计算，工控机50程序给出试验所需要的数据和表格。该操作的优点是该试验台能够模拟路感状态，能够给操作员直观的感觉，从而对转向系统进行主观性能评价。

本发明所述的电动助力转向系统试验装置的特点在于：通过模拟各种约束条件的试验，测量电动助力转向系统控制特性、机械特性和主观感觉等。既可以进行控制特性、机械特性等特定条件下的自动试验，同时也可以进行主观感觉评价的手动操作。试验过程中显示器22能够实时显示模拟路况，能够给操作者更真实的模拟驾驶环境。电动助力转向系统试验装置中配备的传感器为高精度设备，能够保证电动助力转向系统试验装置的测量精度和稳定性。电动助力转向系统试验装置结构方面充分考虑了目前乘用车用电动助力转向系统的结构，同时设计夹具结构简单、安装方便，在保证整个电动助力转向系统试验装置刚度、强度的前提下最大限度降低成本、方便更换，有效的提高试验效率。

Claims (7)

1.一种电动助力转向系统试验装置，包括测控柜（1）、T型槽平台（2）、1号直线电机总成机构（3）、2号直线电机总成机构（63）、稳压电源（4）、电源柜（5）、1号转向器固定夹具总成（6）、2号转向器固定夹具总成（64）、转向管柱固定夹具总成（8）、方向盘模拟驱动机构（9）与模拟驾驶器总成（10），其特征在于，所述的1号转向器固定夹具总成（6）与2号转向器固定夹具总成（64）结构相同，1号转向器固定夹具总成（6）、2号转向器固定夹具总成（64）皆包括有固定底座（11）、圆形滑轨（12）、长旋转滑板（13）、短旋转滑板（14）、转向器水平调整夹具（15）与转向器固定支架（16）；

圆形滑轨（12）的底端焊接固定在固定底座（11）上，圆形滑轨（12）的回转轴线与固定底座（11）中的底板平行，短旋转滑板（14）与长旋转滑板（13）依次安装在圆形滑轨（12）左右两侧的导向槽内并采用螺栓连接，转向器固定支架（16）焊接固定在短旋转滑板（14）上，转向器固定支架（16）中的上支板和短旋转滑板（14）的左端面垂直，转向器固定支架（16）中的上支板和圆形滑轨（12）的回转轴线平行，转向器水平调整夹具（15）螺栓固定在转向器固定支架（16）中上支板的左端。

2.按照权利要求1所述的电动助力转向系统试验装置，其特征在于，所述的转向管柱固定夹具总成（8）包括有2套结构相同的管柱夹具升降滑轨（18）、旋转调节装置（20）、显示器（22）、显示器支撑架（23）、升降固定板总成（24）与转向管柱固定夹具（25）；

2套结构相同的管柱夹具升降滑轨（18）竖直地安装在T型槽平台（2）上，显示器支撑架（23）两端采用螺栓固定在2套结构相同的管柱夹具升降滑轨（18）的上端，升降固定板总成（24）中的管柱夹具旋转轴（19）的两端采用螺栓固定在显示器支撑架（23）下方的2套结构相同的管柱夹具升降滑轨（18）上，管柱夹具旋转轴（19）的1端同时与升降固定板总成（24）中的竖直安装的螺杆螺母副中的螺母固定连接，调节手轮（21）与螺杆的上端固定连接，转向管柱固定夹具（25）通过旋转调节装置（20）安装在管柱夹具旋转轴（19）上，显示器（22）安装在显示器支撑架（23）的顶端面上。

3.按照权利要求2所述的电动助力转向系统试验装置，其特征在于，所述的升降固定板总成（24）包括管柱夹具旋转轴（19）、2个结构相同的升降固定板、调节手轮（21）和丝杠螺母副；

管柱夹具旋转轴（19）的两端与2个结构相同的升降固定板采用焊接方式连接，丝杠通过轴承竖直地安装在管柱夹具升降滑轨（18）上为转动连接，调节手轮（21）安装在丝杠的上端为固定连接，套装在丝杠上的螺母与固定在管柱夹具旋转轴（19）一端的升降固定板固定连接。

4.按照权利要求1所述的电动助力转向系统试验装置，其特征在于，所述的转向管柱固定夹具（25）包括有T型槽板（31）、转向管柱固定座（36）、转向管柱（37）与转向管柱夹紧接头（38）；

转向管柱（37）通过转向管柱夹紧接头（38）固定在转向管柱固定座（36）上，固定有转向管柱（37）的转向管柱固定座（36）采用螺栓固定在T型槽板（31）的右端面上；

所述的转向管柱固定座（36）包括固定座板、上支撑座与下支撑座；固定座板为矩形板类结构件，沿纵向设置有两条相互平行的安装固定螺栓（35）的长条通孔；上支撑座的左端与固定座板右端面的上端采用焊接或螺栓固定连接，上支撑座的右端设置有安装转向管柱（37）的半圆形开口槽，半圆形开口槽的右槽口端面上设置有安装转向管柱夹紧接头（38）的夹紧接头座，下支撑座为C形结构件，下支撑座的左端与固定座板右端面的下端采用焊接或螺栓固定连接，C形的下支撑座的右端设置有回转轴线垂直于固定座板的螺纹通孔。

5.按照权利要求1所述的电动助力转向系统试验装置，其特征在于，所述的旋转调节装置（20）包括有2个结构相同的旋转装置下夹具（32）、2个结构相同的旋转装置上夹具（33）与4个结构相同的旋转夹具锁紧螺栓（34）；1个旋转装置下夹具（32）与1个旋转装置上夹具（33）一侧的半圆形开口相对放置，旋转装置下夹具（32）与旋转装置上夹具（33）半圆形开口的上方与下方设置有安装旋转夹具锁紧螺栓（34）的锁紧螺栓通孔，每一对旋转装置下夹具（32）与旋转装置上夹具（33）采用2个旋转夹具锁紧螺栓（34）固定在T型槽板（31）的左端面上，每一对旋转装置下夹具（32）与旋转装置上夹具（33）所组成的圆孔的回转轴线共线。

6.按照权利要求1所述的电动助力转向系统试验装置，其特征在于，所述的1号直线电机总成机构（3）与2号直线电机总成机构（63）结构相同，1号直线电机总成机构（3）与2号直线电机总成机构（63）皆包括有直线电机框架（43）、直线电机（44）、位移传感器（45）、力传感器（46）与连接夹具（47）；

直线电机（44）安装在直线电机框架（43）内为滑动连接，直线电机（44）的右端与位移传感器（45）的左端螺纹连接，位移传感器（45）的右端与力传感器（46）的左端螺纹连接，力传感器（46）的右端与连接夹具（47）螺纹连接。

7.按照权利要求1所述的电动助力转向系统试验装置，其特征在于，所述的稳压电源（4）固定在T型槽平台（2）左侧的地基上，电源柜（5）固定在稳压电源柜（4）后方的地基上，测控柜（1）固定在T型槽平台（2）前右侧或T型槽平台（2）周围其它位置的地基上，1号转向器固定夹具总成（6）与2号转向器固定夹具总成（64）固定在T型槽平台（2）左侧的中间位置，并且1号转向器固定夹具总成（6）与2号转向器固定夹具总成（64）中的2个结构相同的转向器水平调整夹具（15）为镜相对称地放置，1号直线电机总成机构（3）与2号直线电机总成机构（63）安装在1号转向器固定夹具总成（6）与2号转向器固定夹具总成（64）的外侧的T型槽平台（2）上，1号直线电机总成机构（3）与2号直线电机总成机构（63）的输出端和固定在1号转向器固定夹具总成（6）与2号转向器固定夹具总成（64）上的被测部件转向器（7）的两端连接，1号直线电机总成机构（3）与2号直线电机总成机构（63）输出端的对称轴线和固定在1号转向器固定夹具总成（6）与2号转向器固定夹具总成（64）上的被测部件转向器（7）的对称轴线共线，模拟驾驶器总成（10）固定在T型槽平台（2）右侧的中间位置处，转向管柱固定夹具总成（8）固定在被测部件转向器（7）与模拟驾驶器总成（10）之间的T型槽平台（2）上，方向盘模拟驱动机构（9）直接插接在转向管柱固定夹具总成（8）的转向管柱（37）上。

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