CN104180788B - 转向机测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转向机测试装置和测试方法。本发明提供一种转向机测试装置，用于对包含转阀、齿条、含有具有螺纹孔的螺母和压装在齿条上的垫块的调整螺母总成以及壳体的转向机中的转阀的人字齿与齿条的斜齿之间的间隙配合进行检测，其特征在于，具有：安装固定部，用于安装转向机；移动部，用于带动齿条沿着预定方向做来回移动；驱动部，至少用于驱动移动部按照一定的速度进行移动；测量部，对间隙配合进行测量得到间隙参数；输入显示部；以及检测控制部，检测间隙参数是否处于标准间隙参数范围内，当间隙参数是处于标准间隙参数范围内时，控制输入显示部显示检测合格结果，否则控制输入显示部显示检测不合格结果。

Description

转向机测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种转向机测试装置和使用这种转向机测试装置进行测试的测试方法。

背景技术

在汽车中，转向机是与方向盘相连的，在司机转动方向盘时，转向机帮助司机用力，以减轻司机转向时的用力度，达到开车时司机轻松、方便的目的。

汽车的转向机1通常含有转阀2、齿条3、调整螺母总成4、设置在转阀2、齿条3和调整螺母总成4的外围的壳体5以及油管6。调整螺母总成4含有带有螺纹孔的螺母7、垫块8以及弹簧。

如图1、2、3所示，一般汽车的转向机1通常含有转阀2、齿条3、调整螺母总成4、设置在转阀2、齿条3和调整螺母总成4的外围的壳体5以及油管6，并且，调整螺母总成4还含有具有螺纹孔的螺母7、弹簧以及压装在齿条3上的垫块8。汽车中，方向盘是与转阀2相连的，当装配员在安装调整螺母总成4时，扭转力不合适，就会导致垫块8压装在齿条3的预紧力不够，从而出现转阀2的人字齿与齿条3的斜齿之间的间隙过大(即、间隙配合达不到标准)的情况，这种情况通常会造成驾驶员使用方向盘转方向的时候汽车转向轮胎不能够及时响应，从而导致汽车转向不精准的问题，存在潜在危险。正因为此，在将转向机1装配到汽车上前必需对转阀2的人字齿与齿条3的斜齿之间的间隙配合进行测试(即、转向机齿条间距的跳动测试)。

以前，转向机测试都是手工完成的，测量间隙需要先将转向机固定好，安装仿形方向盘和机械百分表，然后手动旋转方向盘，通过肉眼观察机械百分表的数据，并手工记录数据。

手工测量间隙主要有以下缺陷：

1.手工旋转方向盘，旋转速度不均匀；

2.机械百分表精度有限，无法达到高精度；

3.肉眼观察百分表指针跳动，存在感性误差，高分辨率跳动肉眼无法观察；

4.数据手工记录，不可追溯；

5.测试时间慢，效率低。

综上，目前需要提供一种自动化处理的测试设备，以克服手动测试所存在的上述缺点和不足。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种自动化的转向机测试装置和测试方法，以解决现有技术存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

本发明提供一种转向机测试装置，用于对包含转阀、齿条、含有具有螺纹孔的螺母和压装在齿条上的垫块的调整螺母总成以及壳体的转向机中的转阀的人字齿与齿条的斜齿之间的间隙配合进行检测，其特征在于，具有：安装固定部，用于安装转向机，使得转向机定位至预定位置，并固定住壳体；移动部，用于带动齿条沿着预定方向做来回移动，使齿条产生跳动；驱动部，至少用于驱动移动部按照一定的速度进行移动；测量部，用于基于跳动对间隙配合进行测量得到间隙参数；输入显示部，用于输入操作指令、标准间隙参数范围、移动部的移动速度，并显示测试结果；以及检测控制部，用于控制安装固定部、移动部、驱动部、测量部和输入显示部，并检测间隙参数是否处于标准间隙参数范围内，当间隙参数是处于标准间隙参数范围内时，控制输入显示部显示检测合格结果，否则控制输入显示部显示检测不合格结果，其中，测量部包括：高精度位移传感器和用于使高精度位移传感器对准调整螺母总成的螺纹孔伸入至与垫块相接触的装配单元。

本发明的转向机测试装置还可以包括：开关部，用于开启或者关闭安装固定部、移动部、驱动部、测量部、输入显示部以及检测控制部，其中，开关部与检测控制部相连，当开关部处于启动状态时，检测控制部向安装固定部、移动部、驱动部、测量部、输入显示部发送控制指令。

另外，本发明的转向机测试装置还可以包括：存储部，用于存储间隙参数。

另外，在本发明的转向机测试装置中，还可以具有这样的特征：安装固定部含有：复数个支撑座，与壳体的形状相对应，用于支撑转向机；和压紧单元，用于将壳体在预定位置固定压紧。

另外，本发明的转向机测试装置中，还可以具有这样的特征：移动部包括用于安装连接齿条的一端的连接单元和用于带动该连接单元按照预定方向来回移动的线性模组。

另外，在本发明的转向机测试装置中，还可以具有这样的特征：连接单元含有用于连接齿条的一端的拉头和对该拉头进行夹持的夹持构件。

另外，在本发明的转向机测试装置中，还可以具有这样的特征：驱动部包含第一驱动单元、第二驱动单元以及第三驱动单元，第一驱动单元用于驱动夹持构件对拉头进行夹持，第二驱动单元用于驱动线性模组带动连接单元按照预定方向来回移动，第三驱动单元用于驱动压紧单元压紧壳体。

另外，在本发明的转向机测试装置中，还可以具有这样的特征：壳体的表面设有含有转向机信息的条形码，转向机测试装置还包括用于对条形码进行读取并识别转向机信息的扫描部，输入显示部还用于显示转向机信息，存储部还用于存储转向机信息。

进一步地，本发明还提供一种使用具有上述任一项特征的转向机测试装置来对包含转阀、齿条、含有螺纹孔和压装在齿条上的垫块的调整螺母总成以及壳体的转向机中的转阀的人字齿与齿条的斜齿之间的间隙配合进行检测的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：采用输入显示部输入操作指令、标准间隙参数范围、移动部的移动速度；采用安装固定部安装转向机，使得该转向机定位至预定位置；将高精度位移传感器对准调整螺母总成的螺纹孔伸入至与垫块相接触；采用驱动部驱动移动部带动齿条沿着预定方向做来回移动，使齿条产生跳动；采用高精度位移传感器基于跳动对间隙配合进行测量得到间隙参数；采用检测控制部检测间隙参数是否处于标准间隙参数范围内，当间隙参数是处于标准间隙参数范围内时，控制输入显示部发出检测合格信号，否则控制输入显示部发出检测不合格信号。

另外，在本发明的测试方法中，还可以包括如下步骤：采用扫描部对壳体表面的条形码进行读取并识别转向机信息；采用存储部对间隙参数和标准间隙参数范围进行存储；采用输入显示部显示转向机信息。

发明的作用与效果

根据本发明的转向机测试装置和测试方法，因为转向机测试装置具有安装固定部、移动部、驱动部、测量部、输入显示部以及检测控制部，所以，能够通过驱动部带动齿条按照预定速度进行来回移动，从而能够对移动速度进行有效控制，同时使用高精度位移传感器进行齿条间距的测试获得实时的间隙参数，也大大提高了测试精确度，再由检测控制部智能判断这些实时的间隙参数是都在标准间隙参数范围内，从而检测出转向机是否合格，从而最终达到实现自动化测试的目的，不仅能够大大提高工作效率，批量高效测试，而且提高了检测结果的准确性，保证了汽车行业“零缺陷”的技术要求，并且这种自动化测试也大大降低了劳动强度。

此外，由于采用输入显示部能够输入各种指令，因此，操作员还能够根据产品的类型来输入不同的控制指令，从而能够针对不同产品设置不同的测试要求，满足不同产品的测试需要。

附图说明

图1是转向机的结构示意图；

图2是转向机的部分分解图；

图3是转向机的转阀和齿条的配合图；

图4是本发明涉及的转向机测试装置在实施例中的框图；

图5是本发明涉及的转向机测试装置在实施例中的结构示意图；

图6是转向机安装在转向机测试装置中的结构示意图；

图7是转向机测试装置安装在机床上的结构示意图；以及

图8是本发明所涉及的测试方法在实施例中的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明所涉及的转向机测试装置和测试方法的优选实施例做详细阐述，但本发明并不仅仅限于该实施例。

<实施例>

图4是本发明涉及的转向机测试装置在实施例中的框图。

图5是本发明涉及的转向机测试装置在实施例中的结构示意图。

如图4、5所示，转向机测试装置9含有安装固定部10、移动部11、驱动部12、测量部13、输入显示部14、检测控制部15、开关部16、存储部17以及扫描部18。

图6是转向机安装在转向机测试装置中的结构示意图。

安装固定部10用于安装转向机1，使得转向机1定位至预定位置，即、使转向机1处于如图6所示的水平位置，并固定住壳体5，确保转向机1的壳体5在测试过程中不会发生位置改变。安装固定部10含有：复数个支撑座101、压紧单元102以及支撑台103。支撑座101与壳体5的形状相对应，在本实施例中共设有三个支撑座101，这三个支撑座101分别含有圆弧形开口槽和两个Y型开口槽，分别用于放置壳体5的两个端部和中部，从而对整个转向机1进行支撑，并在水平方向上固定住壳体5，即、使得壳体5不会前后左右进行移动。压紧单元102含有一个压块1021，压块1021的形状与壳体5中部的形状相对应，对壳体5中部进行按压，从而在垂直方向上固定住壳体5，使壳体5在预定位置被固定压紧不会上下移动。支撑台103为圆柱形凸台，用于对转阀2提供支撑。

移动部11用于带动齿条3沿着预定方向做来回移动，使得齿条3的斜齿与转阀2的人字齿之间发生相对移动，从而使齿条3产生上下的跳动。这时，由于调整螺母总成4中的垫块8是压装在齿条3上的，因此齿条3的跳动同时还带动垫块8的跳动。移动部11包括连接单元111和线性模组112。在本实施例中，连接单元111用于安装连接齿条3的左端，连接单元111含有拉头1112和夹持构件1113。如图5所示，拉头1112的右端设有一个凸台11121，凸台11121的外围设有外螺纹，齿条3的左端设有内螺纹，这样凸台11121就能够与齿条3的左端通过螺纹相连。夹持构件1113被设置为两瓣可以分、合的结构，并与拉头的左端的形状相对应，能够从左右两侧对该拉头1112的左端进行夹持。线性模组112用于带动该连接单元111按照预定方向(即、如图6中双箭头所示的F方向)来回移动。

驱动部12含有第一驱动单元121、第二驱动单元122以及第三驱动单元123。如图5、6所示，第一驱动单元121用于驱动夹持构件1113从左右两侧对拉头1112的左端进行夹持，第二驱动单元122用于驱动线性模组112带动连接单元111按照一定的速度和预定方向来回移动，第三驱动单元123用于驱动压紧单元102从上向下压紧壳体5。在本实施例中，第一驱动单元121为伺服电机，第二驱动单元122和第三驱动单元123均为夹紧气缸。

如图5、6所示，测量部13基于移动部11带动齿条3移动时齿条3产生的上下的跳动对间隙配合进行测量，即、对齿条3的振幅进行测量，得到实时的间隙参数。测量部13包括高精度位移传感器131、装配单元132、安装座133。在本实施例中，高精度位移传感器131为RDP位移传感器。装配单元132用于使高精度位移传感器131对准调整螺母总成4的螺纹孔伸入至与垫块8相接触，从而能够根据垫块8的跳动对齿条3的跳动进行测量。安装座133用于安装装配单元132，保证测试时安装装配单元132不会发生松动。

输入显示部14用于显示各种操作提示信息，让操作员输入操作指令、标准间隙参数范围、移动部的移动速度，并显示出测试结果。这里，标准间隙参数范围是与转向机相对应的，不同的转向机可以有不同的标准间隙参数范围。在本实施例中，输入显示部14为触摸屏。

图7是转向机测试装置安装在机床上的结构示意图。

如图7所示，输入显示部14可以被安装于机床19的右侧。测试装置吊装于机床上侧。开关部16被设置于机床19的台面上。并且，测量部13中装配单元132的一端与一滑动连接构件20相连被悬挂在机床中，当需要测试时，让操作员将测量部滑动至与调整螺母总成4的螺纹孔相对应的位置，再将高精度位移传感器131对准调整螺母总成4的螺纹孔伸入至与垫块8相接触。检测控制部15可以被设置在机床19下方的机柜21中。

如图4所示，检测控制部15用于控制安装固定部10、移动部11、驱动部12、测量部13和输入显示部14，并检测每个实时的间隙参数是否处于标准间隙参数范围内，当每个实时的间隙参数都是处于标准间隙参数范围内时，控制输入显示部14显示检测合格结果，否则控制输入显示部14显示检测不合格结果。检测控制部15可以采用可编程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)或者中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。

开关部16负责开启或者关闭安装固定部10、移动部11、驱动部12、测量部13、输入显示部14以及检测控制部15的运行。在本实施例中，开关部16为双手启动按钮。开关部16是与检测控制部15相连接的，连接方式可以是有线可以是无线(如采用红外遥感通讯连接)。

存储部17用于存储每个实时的间隙参数。

在本实施例中，壳体5的表面还设有条形码，该条形码中含有转向机的各种信息，例如：转向机的型号、装配日期、装配员的姓名、该转向机的标准间隙参数范围等，当条形码中已存储有标准间隙参数范围时就不需要操作员再对该标准间隙参数范围进行输入了。

因此，此时在转向机测试装置中还含有用于对该条形码进行读取并识别出转向机的信息的扫描部18。同时，输入显示部14还用于显示转向机的信息，存储部17还用于存储该转向机的信息、移动部的移动速度以及测试结果等。

在本实施例中，检测控制部15还能够将转向机的信息、间隙参数、标准间隙参数范围、移动部的移动速度，以及测试结果上传至客户服务器端以保证可追溯性。

图8是本发明所涉及的检测方法在实施例中的流程图。

在本实施例中，如图1至8所示，测量方法如下：

让操作员通过输入显示部14输入操作指令和移动部的移动速度(步骤101)。

让操作员将转向机1放入三个支撑座101的开口槽中，并让支撑台103支撑住转阀2，使转向机1处于如图6所示的水平位置，然后让操作员启动开关部16使检测控制部15控制第三驱动单元123驱动压紧单元102从上向下压紧壳体5，确保转向机1的壳体5在测试过程中不会发生位置改变(步骤102)。

通过扫描部18对转向机1壳体5上的条形码进行读取，识别出转向机的信息(步骤103)。

让操作员将调整螺母总成4装入转向机1并手工预拧紧(步骤104)。

再使用扭力扳手对调整螺母总成4的拧紧力进行调整(步骤105)。

然后将高精度位移传感器131对准调整螺母总成4的螺纹孔伸入至与垫块8相抵接(相接触)，并让操作员将拉头1112与齿条3的左端相连，并将拉头1112的左端放入夹持构件1113中，通过检测控制部15控制第一驱动单元121驱动夹持构件1113从左右两侧对拉头1112的左端进行夹持(步骤106)。

然后使用扭力扳手旋转拉头1112以使齿条3产生间隙波动，同时确定零点间隙，并由扭力扳手将该零点间隙和扭力值反馈给检测控制部15(步骤107)。

然后采用检测控制部15控制第二驱动单元122驱动线性模组112按照一定的移动速度带动连接单元111来回移动，这时高精度位移传感器131基于跳动对间隙配合进行测量得到实时的间隙参数(步骤108)。

采用检测控制部15检测实时的间隙参数是否处于标准间隙参数范围内，当这些实时的间隙参数是处于标准间隙参数范围内时，控制输入显示部14发出间隙配合检测合格信号，这时，检测控制部15控制第一驱动单元121、第二驱动单元122、第三驱动单元123退回到初始位置，让操作员取出转向机1，测试结束，一次测试可以在15秒内完成(步骤109)。

当这些实时的间隙参数不是处于标准间隙参数范围内时，检测控制部15控制输入显示部14发出间隙配合检测不合格信号，并提示操作员对调整螺母总成的拧紧力做进一步地调整(步骤110)，然后再返回步骤107进行第二次测试。

在上述过程中，存储部17会对转向机的信息、所有实时的间隙参数、移动部的移动速度以及测试结果。同时，输入显示部14显示出转向机的信息、测试次数以及测试结果。

并且，转向机1可以预先由装配员装好调整螺母总成4(拧紧)，然后再送由操作员进行测试，这种情况下，在第一次测试时，操作员可以省去上述测试过程中的步骤104，仅仅需要在该转向机的间隙配合不合格需要进行后续的测试时再用到扭力扳手对调整螺母总成4的拧紧力进行进一步调整。

实施例的作用与效果

根据本实施例的转向机测试装置和测试方法，因为转向机测试装置具有安装固定部、移动部、驱动部、测量部、输入显示部以及检测控制部，所以，能够通过驱动部带动齿条按照预定速度进行来回移动，从而能够对移动速度进行有效控制，同时使用高精度位移传感器进行齿条间距的测试获得实时的间隙参数，也大大提高了测试精确度，再由检测控制部智能判断这些实时的间隙参数是都在标准间隙参数范围内，从而检测出转向机是否合格，从而最终达到实现自动化测试的目的，不仅能够大大提高工作效率，批量高效测试，而且提高了检测结果的准确性，保证了汽车行业“零缺陷”的技术要求，并且这种自动化测试也大大降低了劳动强度。

此外，由于采用输入显示部能够输入各种指令，因此，操作员还能够根据转向机的类型来输入不同的控制指令，从而能够针对不同产品设置不同的测试要求，满足不同产品的测试需要。

另外，由于在转向机测试装置中还具有存储部，能够存储转向机的信息、移动部的移动速度以及测试结果等，并且检测控制部还能够将转向机的信息、间隙参数、标准间隙参数范围、移动部的移动速度，以及测试结果上传至客户服务器端，因此，测试的数据能够得到有效的保存，从而能够实现对测试数据的可追溯性。

当然，本发明所涉及的转向机测试装置和测试方法并不仅仅限定于在本实施例中的结构。

本实施例中采用气缸以及伺服电机作为驱动件，不局限于使用气缸，也可以使用油缸或者电机等等。

Claims (10)

1.一种转向机测试装置，用于对包含转阀、齿条、含有具有螺纹孔的螺母和压装在所述齿条上的垫块的调整螺母总成以及壳体的转向机中的所述转阀的人字齿与所述齿条的斜齿之间的间隙配合进行检测，其特征在于，具有：

安装固定部，用于安装所述转向机，使得所述转向机定位至预定位置，并固定住所述壳体；

移动部，用于带动所述齿条沿着预定方向做来回移动，使所述齿条产生跳动；

驱动部，至少用于驱动所述移动部按照一定的速度进行移动；

测量部，用于基于所述跳动对所述间隙配合进行测量得到间隙参数；

输入显示部，用于输入操作指令、标准间隙参数范围、所述移动部的移动速度，并显示测试结果；以及

检测控制部，用于控制所述安装固定部、移动部、驱动部、测量部和输入显示部，并检测所述间隙参数是否处于所述标准间隙参数范围内，当所述间隙参数是处于所述标准间隙参数范围内时，控制所述输入显示部显示检测合格结果，否则控制所述输入显示部显示检测不合格结果，

其中，所述测量部包括：高精度位移传感器和用于使所述高精度位移传感器对准所述调整螺母总成的所述螺纹孔伸入至与所述垫块相接触的装配单元。

2.根据权利要求1所述的转向机测试装置，其特征在于，还包括：

开关部，用于开启或者关闭所述安装固定部、所述移动部、所述驱动部、所述测量部、所述输入显示部以及所述检测控制部，

其中，所述开关部与所述检测控制部相连，当所述开关部处于启动状态时，所述检测控制部向所述安装固定部、所述移动部、所述驱动部、所述测量部、所述输入显示部发送控制指令。

3.根据权利要求1所述的转向机测试装置，其特征在于，还包括：

存储部，用于存储所述间隙参数。

4.根据权利要求1所述的转向机测试装置，其特征在于：

其中，所述安装固定部含有：复数个支撑座，与所述壳体的形状相对应，用于支撑所述转向机；和压紧单元，用于将所述壳体在所述预定位置固定压紧。

5.根据权利要求4所述的转向机测试装置，其特征在于：

其中，所述移动部包括用于安装连接所述齿条的一端的连接单元和用于带动该连接单元按照所述预定方向来回移动的线性模组。

6.根据权利要求5所述的转向机测试装置，其特征在于：

其中，所述连接单元含有用于连接所述齿条的一端的拉头和对该拉头进行夹持的夹持构件。

7.根据权利要求6所述的转向机测试装置，其特征在于：

其中，所述驱动部包含第一驱动单元、第二驱动单元以及第三驱动单元，

所述第一驱动单元用于驱动所述夹持构件对所述拉头进行夹持，

所述第二驱动单元用于驱动所述线性模组带动所述连接单元按照所述预定方向来回移动，

所述第三驱动单元用于驱动所述压紧单元压紧所述壳体。

8.根据权利要求3所述的转向机测试装置，其特征在于：

其中，所述壳体的表面设有含有转向机信息的条形码，所述转向机测试装置还包括用于对所述条形码进行读取并识别所述转向机信息的扫描部，

所述输入显示部还用于显示所述转向机信息，

所述存储部还用于存储所述转向机信息。

9.一种使用如权利要求1至8中任一项所述的转向机测试装置来对包含转阀、齿条、含有螺纹孔和压装在所述齿条上的垫块的调整螺母总成以及壳体的转向机中的所述转阀的人字齿与所述齿条的斜齿之间的间隙配合进行检测的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

采用所述输入显示部输入操作指令、标准间隙参数范围、所述移动部的移动速度；

采用所述安装固定部安装所述转向机，使得该转向机定位至预定位置；

将所述高精度位移传感器对准所述调整螺母总成的所述螺纹孔伸入至与所述垫块相接触；

采用所述驱动部驱动所述移动部带动所述齿条沿着预定方向做来回移动，使所述齿条产生跳动；

采用所述高精度位移传感器基于所述跳动对所述间隙配合进行测量得到间隙参数；

采用所述检测控制部检测所述间隙参数是否处于所述标准间隙参数范围内，当所述间隙参数是处于所述标准间隙参数范围内时，控制所述输入显示部发出检测合格信号，否则控制所述输入显示部发出检测不合格信号。

10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，还包括如下步骤：

采用扫描部对所述壳体表面的条形码进行读取并识别所述转向机信息；

采用存储部对所述间隙参数和所述标准间隙参数范围进行存储；

采用所述输入显示部显示所述转向机信息。