CN104296907A - 测量回正摩擦阻力矩的方法、装置及回正异常排查方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量回正摩擦阻力矩的方法、装置及回正异常排查方法，其测量方法是将车辆的待测转向轮放置于绕竖直轴线旋转的转盘上，在所述的待测转向轮上固连沿旋转轴线的径向延伸的杠杆臂，在杠杆臂上施加驱动所述待测转向轮转动的作用力，所述作用力的方向沿着绕所述竖直轴线的圆周的切向延伸，所述作用力在杠杆臂上的作用点与所述竖直轴线的最小距离为L，在所述转盘转动设定角度时测量该作用力的大小为F，得出回正摩擦阻力矩为M=F*L。本发明可准确测量因转向系统、桥轴承之间的摩擦力大小引起的回正性能优劣的程度，尤其能够用于批量在产车和复检车辆的检测。

Description

测量回正摩擦阻力矩的方法、装置及回正异常排查方法

技术领域

本发明涉及针对转向回正性能的车辆检测方法及装置。

背景技术

汽车转向回正性能是操纵稳定性的重要性能指标，影响转向回正性能的因素较多，但是在相同的前轴荷及合理的四轮定位参数下，系统提供的回正主动力矩大小是确定的。从而，系统内部的回正摩擦阻力矩的大小，将直接影响到汽车回正后的方向盘转角及残留横摆角速度大小。对同一车型由于转向桥两端转向轴的制造装配或产品质量存在差异会造成内摩擦偏大，或在车辆行驶一段时间后，车桥轴承的磨损或润滑不良等因素都会造成内摩擦增大，或因转向器内部出现卡滞现象导致内摩擦增大。现有技术中当车辆由于内摩擦大而出现回正异常的问题时，从事检测维修的技术人员均是采用更换各个部分的零部件进行排查解决。而进行零部件的更换十分繁琐且劳动量大，并且需要配备大量的标准件而提高了运行成本，导致技术人员不能迅速排查问题的根本原因，不能量化出每个部分的摩擦阻力矩的大小，不能对症下药，产生不必要的巨大劳动量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作方便、成本低的测量回正摩擦阻力矩的方法，同时提供专用于实施该方法的装置，还提供一种用于车辆的回正异常排查方法。

本发明的测量回正摩擦阻力矩的方法的技术方案是：一种测量回正摩擦阻力矩的方法，将车辆的待测转向轮放置于绕竖直轴线旋转的转盘上，在所述的待测转向轮上固连沿旋转轴线的径向延伸的杠杆臂，在杠杆臂上施加驱动所述待测转向轮转动的作用力，所述作用力的方向沿着绕所述竖直轴线的圆周的切向延伸，所述作用力在杠杆臂上的作用点与所述竖直轴线的最小距离为L，在所述转盘转动设定角度时测量该作用力的大小为F，得出回正摩擦阻力矩为M=F*L。

所述作用力由挂连在杠杆臂末端的拉力计施加，所述杠杆臂的长度为L，杆臂为水平设置，在拉动拉力计的过程中保证拉力计的测力方向和杠杆臂垂直且与地面水平。

本发明的测量回正摩擦阻力矩的装置的技术方案是：一种测量回正摩擦阻力矩的装置，包括转盘座和绕竖直轴线转动装配于转盘座上的用于支撑车辆的待测转向轮的转盘，还包括用于与车辆的转向轮固连以传递转向力矩的杠杆臂、测量对杠杆臂施加转向力大小的测力仪，所述杠杆臂沿旋转轴线的径向延伸。

所述测力仪为用于挂连在杠杆臂末端的拉力计。

本发明的回正异常排查方法的技术方案是：一种回正异常排查方法，包括以下步骤：

1）将车辆的待测转向轮放置于绕竖直轴线旋转的转盘上，在所述的待测转向轮上固连沿旋转轴线的径向延伸的杠杆臂；

2）断开车辆的转向系统和转向桥中的选定部件与待测转向轮之间的传动连接，使得与待测转向轮仍保持传动连接的各部件成为测量对象，在所述杠杆臂上施加驱动所述待测转向轮转动的作用力，所述作用力的方向沿着绕所述竖直轴线的圆周的切向延伸，所述作用力在杠杆臂上的作用点与所述竖直轴线的最小距离为L，在所述转盘转动设定角度时测量该作用力的大小为F，得出测量对象的回正摩擦阻力矩为M=F*L；

3）针对不同的选择对象，重复步骤2）的测量过程，分别得出不同选择对象的回正摩擦阻力矩，对有含有相同部件的选择对象的回正摩擦阻力矩进行相减计算扣除选择对象中的相同部件的回正摩擦力矩，从而得出各个部件的回正摩擦阻力矩的值；

4）将车辆转向系统和转向桥的各个部件的回正摩擦阻力矩的值与预设的最大值进行比对，如果超出最大值则判定该部件为异常。

所述车辆具有如下的转向系统和转向桥各部件：方向盘下方连接的转向管柱，转向管柱通过转向传动轴万向节连接转向器，转向器驱动转向摇臂进行向前/向后摇动，第二球头连接转向摇臂和前直拉杆，带动前直拉杆往前/往后平动，第一球头连接前直拉杆和中间摇臂，带动中间摇臂进行向前/向后的绕摇臂轴的旋转运动，第三球头连接中间摇臂和后直拉杆前端，带动后直拉杆往前/往后的平动，后直拉杆后端通过第四球头连接转向节臂并带动转向节臂向前/向后的旋转运动，转向节臂固定连接左转向轮并带动左转向轮进行左转/右转的运动，左转向轮和右转向轮通过转向直拉杆连接并带动右转向轮进行左转/右转的运动，左右转向轮分别装配于转向桥的两端，所述第一、第二、第三、第四球头的结构及工作环境相同而产生相等的摩擦阻力；所述步骤2）包括以下的测量对象和相应的过程：第一次测力过程：选择对象为全部部件，相应的摩擦阻力矩M1=F1*L ；第二次测力过程：断开转向管柱和转向器之间的转向传动轴万向节，选择对象为排除转向管柱后的剩余部件，相应的摩擦阻力矩为M2=F2*L ；第三次测力过程：断开转向摇臂和前直拉杆之间所连接的第二球头，选择对象为排除转向管柱、转向器、第一球头、第二球头后的剩余部件，相应的摩擦阻力矩为M3=F3*L；第四次测力过程：断开后直拉杆与转向节臂之间的第四球头，选择对象为转向桥，相应的摩擦阻力矩为M4=F4*L ；所述步骤3）进行如下计算：转向管柱与周边零部件的摩擦阻力矩为M1-M2，转向器及其所连的第一球头、第二球头产生的摩擦阻力矩之和为M3-M2，中间摇臂转轴和后直拉杆前后两端的第三球头、第四球头产生的摩擦阻力矩之和为M4-M3，进而计算得到每个球头的摩擦阻力矩为（M4-M3）/2，转向器的摩擦阻力矩为（M3-M2）-（M4-M3）=2*M3 -M2-M4，转向桥产生回正摩擦阻力矩为M4。

所述作用力由挂连在杠杆臂末端的拉力计施加，所述杠杆臂的长度为L，杆臂为水平设置，在拉动拉力计的过程中保证拉力计的测力方向和杠杆臂垂直且与地面水平。

本发明提供的测量方法及装置，适用于各种大中型客车、公交车、校车等测量转向桥、转向系统及转向球头处的摩擦力矩的大小，可准确测量因转向系统、桥轴承之间的摩擦力大小引起的回正性能优劣的程度，尤其能够用于批量在产车和复检车辆的检测，保证大批量生产时产品转向桥及转向系统的装配合理性，避免了系统存在的卡滞现象，保证了转向回正性能要求，有效避免了批量产品的不一致。

附图说明

图1是本发明的测量回正摩擦阻力矩的装置的实施例的使用状态示意图；

图2是图1的俯视图。（图中： 1.测力杠杆臂，2. 拉钩吊耳，3. 左转向轮，4. 转盘，5. 转盘托板，6.安装固定支架，7.第一球头，9.第二球头，13.第三球头，17.第四球头，8.前直拉杆，10.转向摇臂，11.转向器，12.转向传动轴万向节，14.中间摇臂，15.后直拉杆，16.车架，18.转向节，19.方向盘，20.转向直拉杆，21.转向桥，22.右转向轮，23.拉力计）。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的测量回正摩擦阻力矩的装置的实施例，包括转盘座5和绕竖直轴线转动装配于转盘座5上的用于支撑车辆的转向轮的转盘4，还包括用于与车辆的转向轮固连以传递转向力矩的杠杆臂1和对杠杆臂1施加转向力并测量所施加转向力的拉力计23。转盘4和转盘座5各需要2个，分别用于支撑左转向轮3和右转向轮22。转盘4上带有指针，转盘座5上带有用于标记转盘4的旋转量的刻度，刻度最小单位为1度。本实施例中的转盘4与转盘座5的通过滚珠转动配合，转盘4相对于转盘座5可以自由旋转。滚珠的点接触保证了转盘4对转盘座5之间的转动摩擦力较小；在本发明的其他实施例中，转盘4与转盘座5之间也可以通过磁场力将转盘4顶起悬浮，保证了转盘4和转盘座5之间在旋转方向没有摩擦力。

杠杆臂1一端通过螺栓紧固有安装支架6，安装支架6通过轮辋上的螺母紧固在转向轮的轮辋上，安装支架6的安装孔为腰型孔，其作用为安装支架6可以使用于不同的车型不同的轮辋安装螺栓间距；杠杆臂1远离安装支架6的一端固定有用于挂连拉力计的拉钩吊耳2。

本发明的测量回正摩擦阻力矩的方法的实施例，过程如下：首先通过升降车辆的转向桥21，将待检测的转向轮放置于转盘4上，将杠杆臂1固定在待测的转向轮上并保证杠杆臂1水平，同时保证转盘4上的指针指向转盘座5上的0刻度线位置。拉动拉力计23，保证在拉动过程中拉力计23的测力方向和杠杆臂垂直，同时拉力计23保证与地面水平。当转盘4刻度指针从0刻度线转到5度刻度(根据需要力的大小当然也可以转动其他角度)时，读出此时拉力计23的度数。同一方向测量3次，记录出测力结果F为三次测量平均值F=（F1+F2+F3）/3，杠杆臂的长度为L，测量车辆的回正摩擦阻力矩为M=F*L。

图1和图2所示的车辆转向系统和转向桥各部件的传动关系为：方向盘19供驾驶员进行左转/右转的转向操作，方向盘19通过其下方连接的转向管柱带动转向传动轴万向节12的左旋/右旋驱动转向器11进行工作，转向器11为循环球摇臂式转向器，转向器11会驱动转向摇臂10进行向前/向后一定角度的摇动，第二球头9连接转向摇臂10和前直拉杆8，会带动前直拉杆8往前/往后平动，第一球头7连接前直拉杆8和中间摇臂14，会带动中间摇臂14进行向前/向后的绕摇臂轴的旋转运动，第三球头13连接中间摇臂14和后直拉杆15前端，会带动后直拉杆15往前/往后的平动，第四球头17连接后直拉杆15后端和转向节臂18，会带动转向节臂18向前/向后的旋转运动，转向节臂18固定在左转向轮3上，从而带动左转向轮3进行左转/右转的运动，左转向轮3和右转向轮22通过转向直拉杆20连接，会同时带动右转向轮22进行左转/右转的运动，从而实现了车辆的向左/向右的转向运动，左右转向轮3、22分别装配于转向桥21的两端，第一、第二、第三、第四球头的结构及工作环境相同，从而各个球头的摩擦阻力相等。在回正过程中，由于转向桥的四轮定位参数和自身重量关系，转动一定角度的左转向轮3和右转向轮22会受到地面给的回正力矩的驱动，通过上述传动关系的逆向运动传递过程，会在驾驶员进行转向后松开方向盘19时，产生自动回正的效果。

本发明的回正异常排查方法的实施例，过程如下：

1、通过升降车辆的转向桥21，将待检测的转向轮放置于转盘4上，将杠杆臂1固定在待测的转向轮上并保证杠杆臂1水平，同时保证转盘4上的指针指向转盘座5上的0刻度线位置；

2、第一次测力过程为：拉动拉力计23，保证在拉动过程中拉力计23的测力方向和杠杆臂1垂直，同时拉力计23保证与地面水平。转盘4刻度指针从0刻度线转到5度刻度时，读出此时拉力计23的度数。同一方向测量3次，记录出第一次测力结果F1为三次测量平均值F1=（F11+F12+F13）/3，杠杆臂1的长度为L，那么第一次测量得出系统总的摩擦阻力矩M1=F1*L ；

3、第二次测力过程为：断开方向盘19所连的转向管柱与转向器11之间的转向传动轴万向节12，目的在于排除转向管柱与周边的干涉摩擦，然后重复与第一次测力相同的测力过程，得到第二次测力结果F2=（F21+F22+F23）/3，那么第二次测量的摩擦阻力矩为M2=F2*L ；

4、第三次测力过程为：断开转向摇臂10和前直拉杆8之间的第二球头9，目的在于继续排除转向器11、第二球头9和第一球头7的产生的摩擦力，然后重复与第一次测力相同的测力过程，得到第三次测力结果F3=(F31+F32+F33)/3，得到第三次测量的摩擦阻力矩为M3=F3*L ；

5、第四次测力过程为：断开转向节臂18和后直拉杆15后端之间的第四球头17，目的在于继续排除中间摇臂14的转轴与后直拉杆15前端之间的第三球头13、后直拉杆15后端的第四球头17的摩擦阻力，得到第四次测力结果F4=(F41+F42+F43)/3，得到第四次测量的摩擦阻力矩为M4=F4*L ；

6、根据以上测量过程，可以得到如下的车辆的转向系统和转向桥各个部件的摩擦阻力矩的大小：转向管柱与周边零部件的摩擦阻力矩为M1-M2，转向器11、第二球头9和第一球头7产生的摩擦阻力矩为M3-M2，后直拉杆15前后端的第三球头13、第四球头17产生的摩擦阻力矩大小为M4-M3，由于第一、第二、第三、第四球头的结构及工作环境相同，从而各个球头的摩擦阻力相等，且可以计算得到每个球头的摩擦阻力矩均为（M4-M3）/2，进而可以计算出转向器11的摩擦阻力矩为（M3-M2）-（M4-M3）=2*M3 -M2-M4，单独转向桥21左右旋转主销产生回正摩擦阻力矩为M4。将上述各部件的摩擦阻力矩的值与预设的最大值进行比对，如果超出最大值则判定该部件为异常，即可快速排查出影响回正摩擦阻力矩的摩擦阻力的异常位置，从而大幅提高解决问题的效率。

由于车辆的转动桥一般有两个以上的转动轮，将上述步骤针对每个转向轮分别进行一遍即可。

在本发明的其他实施例中，进行回正异常排查并不限于上述的一种转向系统和转向桥的构型，因为本领域技术人员凭借其对不同构型的车辆的转向系统和转向桥的具体传动结构的了解，完全可以从实际需要出发对传动结构进行拆分解构，从而用上述的测量方法选择不同的测量对象进行测量，进而判定异常位置。此外，在测力时也可以增加或减少测力次数，取平均值或仅一次测量，测力工具也可以采用拉力传感器等其他工具。 

Claims (7)

1.一种测量回正摩擦阻力矩的方法，其特征在于：将车辆的待测转向轮放置于绕竖直轴线旋转的转盘上，在所述的待测转向轮上固连沿旋转轴线的径向延伸的杠杆臂，在杠杆臂上施加驱动所述待测转向轮转动的作用力，所述作用力的方向沿着绕所述竖直轴线的圆周的切向延伸，所述作用力在杠杆臂上的作用点与所述竖直轴线的最小距离为L，在所述转盘转动设定角度时测量该作用力的大小为F，得出回正摩擦阻力矩为M=F*L。

2.根据权利要求1所述的测量回正摩擦阻力矩的方法，其特征在于：所述作用力由挂连在杠杆臂末端的拉力计施加，所述杠杆臂的长度为L，杆臂为水平设置，在拉动拉力计的过程中保证拉力计的测力方向和杠杆臂垂直且与地面水平。

3.一种专用于实施如权利要求1所述方法的测量回正摩擦阻力矩的装置，其特征在于：包括转盘座和绕竖直轴线转动装配于转盘座上的用于支撑车辆的待测转向轮的转盘，还包括用于与车辆的转向轮固连以传递转向力矩的杠杆臂、测量对杠杆臂施加转向力大小的测力仪，所述杠杆臂沿旋转轴线的径向延伸。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述测力仪为用于挂连在杠杆臂末端的拉力计。

5.一种回正异常排查方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将车辆的待测转向轮放置于绕竖直轴线旋转的转盘上，在所述的待测转向轮上固连沿旋转轴线的径向延伸的杠杆臂；

2)断开车辆的转向系统和转向桥中的选定部件与待测转向轮之间的传动连接，使得与待测转向轮仍保持传动连接的各部件成为测量对象，在所述杠杆臂上施加驱动所述待测转向轮转动的作用力，所述作用力的方向沿着绕所述竖直轴线的圆周的切向延伸，所述作用力在杠杆臂上的作用点与所述竖直轴线的最小距离为L，在所述转盘转动设定角度时测量该作用力的大小为F，得出测量对象的回正摩擦阻力矩为M=F*L；

3)针对不同的选择对象，重复步骤2）的测量过程，分别得出不同选择对象的回正摩擦阻力矩，对有含有相同部件的选择对象的回正摩擦阻力矩进行相减计算扣除选择对象中的相同部件的回正摩擦力矩，从而得出各个部件的回正摩擦阻力矩的值；

4)将车辆转向系统和转向桥的各个部件的回正摩擦阻力矩的值与预设的最大值进行比对，如果超出最大值则判定该部件为异常。

6.根据权利要求5所述的回正异常排查方法，其特征在于：所述车辆具有如下的转向系统和转向桥各部件：方向盘下方连接的转向管柱，转向管柱通过转向传动轴万向节连接转向器，转向器驱动转向摇臂进行向前/向后摇动，第二球头连接转向摇臂和前直拉杆，带动前直拉杆往前/往后平动，第一球头连接前直拉杆和中间摇臂，带动中间摇臂进行向前/向后的绕摇臂轴的旋转运动，第三球头连接中间摇臂和后直拉杆前端，带动后直拉杆往前/往后的平动，后直拉杆后端通过第四球头连接转向节臂并带动转向节臂向前/向后的旋转运动，转向节臂固定连接左转向轮并带动左转向轮进行左转/右转的运动，左转向轮和右转向轮通过转向直拉杆连接并带动右转向轮进行左转/右转的运动，左右转向轮分别装配于转向桥的两端，所述第一、第二、第三、第四球头的结构及工作环境相同而产生相等的摩擦阻力；所述步骤2）包括以下的测量对象和相应的过程：第一次测力过程：选择对象为全部部件，相应的摩擦阻力矩M1=F1*L ；第二次测力过程：断开转向管柱和转向器之间的转向传动轴万向节，选择对象为排除转向管柱后的剩余部件，相应的摩擦阻力矩为M2=F2*L ；第三次测力过程：断开转向摇臂和前直拉杆之间所连接的第二球头，选择对象为排除转向管柱、转向器、第一球头、第二球头后的剩余部件，相应的摩擦阻力矩为M3=F3*L；第四次测力过程：断开后直拉杆与转向节臂之间的第四球头，选择对象为转向桥，相应的摩擦阻力矩为M4=F4*L ；所述步骤3）进行如下计算：转向管柱与周边零部件的摩擦阻力矩为M1-M2，转向器及其所连的第一球头、第二球头产生的摩擦阻力矩之和为M3-M2，中间摇臂转轴和后直拉杆前后两端的第三球头、第四球头产生的摩擦阻力矩之和为M4-M3，进而计算得到每个球头的摩擦阻力矩为（M4-M3）/2，转向器的摩擦阻力矩为（M3-M2）-（M4-M3）=2*M3 -M2-M4，转向桥产生回正摩擦阻力矩为M4。

7.根据权利要求5或6所述的回正异常排查方法，其特征在于：所述作用力由挂连在杠杆臂末端的拉力计施加，所述杠杆臂的长度为L，杆臂为水平设置，在拉动拉力计的过程中保证拉力计的测力方向和杠杆臂垂直且与地面水平。