CN105180883B - 循环球式转向器的自由间隙检测方法及自由间隙检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环球式转向器的自由间隙检测方法，包括以下步骤：控制转向器输出轴相对于循环球式转向器的壳体固定；驱动转向器输入轴转动，判断扭杆的变形角度是否达到最大变形角度；当扭杆的变形角度达到最大变形角度时，测量所述转向器输入轴转过的角度；计算循环球式转向器的自由间隙，所述自由间隙为所述转向器输入轴转过的角度与所述扭杆的最大变形角度之间的差值。本发明提供的检测方法能够提高循环球式转向器的自由间隙的检测精度。本发明还公开了一种循环球式转向器的自由间隙检测装置。

Description

循环球式转向器的自由间隙检测方法及自由间隙检测装置

技术领域

本发明涉及转向系统技术领域，尤其涉及一种循环球式转向器的自由间隙检测方法。本发明还涉及一种循环球式转向器的自由间隙检测装置。

背景技术

汽车转向系统中的传动间隙是部件刚度及制造误差、理论设计值的综合反映，其影响驾驶过程中转向操纵的灵敏性，涉及到汽车驾驶的安全性。而转向器的自由间隙则是转向系统的传动间隙中比较重要的一部分，因此需要对转向器的自由间隙进行检测。

转向器的自由间隙是指转向器的输入轴缓慢转动后，转向器的输出轴刚开始运动时输入轴转过的角度。如图1和图2所示，循环球式转向器主要包括输入轴11、扭杆12、流量分配阀13、螺杆14、扇形齿轮15、输出轴16和角度传感器17，输入轴11、扭杆12和螺杆14依次同轴固定，流量分配阀13的阀芯安装于扭杆12上，阀套固接于螺杆14上，阀套与阀芯因扭杆12变形可相对转动，螺杆14与扇形齿轮15啮合，输出轴16则套装于扇形齿轮15上，通过输入轴11依次带动扭杆12、螺杆14、扇形齿轮15和输出轴16转动。检测上述循环球式转向器的自由间隙时，首先驱动输入轴11以固定转速转动，同时记录输入轴11转过的角度，输出轴16上的角度传感器17记录输出轴16转过的角度。随着输入轴11的转动，循环球式转向器内部的自由间隙逐渐消除后，运动传递到输出轴16上，带动输出轴16转动，输出轴16开始转动的瞬间，输入轴11转过的角度即为转向器的自由间隙。

然而，输入轴11带动螺杆14转动时，扭杆12自身将会发生扭转变形，而输入轴11的转速不同时，由于内部部件之间的阻力及惯性的存在，扭杆12会产生不同程度的变形，因此输入轴11的转速选择将对检测结果产生直接的影响，而输入轴11的转速选择往往无法准确掌控，这也就导致了前述循环球式转向器的自由间隙的检测精度较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种循环球式转向器的自由间隙检测方法，该方法能够提高自由间隙的检测精度。本发明的另一目的是提供一种循环球式转向器的自由间隙检测装置。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种循环球式转向器的自由间隙检测方法，包括以下步骤：

控制转向器输出轴相对于循环球式转向器的壳体固定；

驱动转向器输入轴转动，判断扭杆的变形角度是否达到最大变形角度；

当扭杆的变形角度达到最大变形角度时，测量所述转向器输入轴转过的角度；

计算循环球式转向器的自由间隙，所述自由间隙为所述转向器输入轴转过的角度与所述扭杆的最大变形角度之间的差值。

优选的，上述自由间隙检测方法中，所述“判断扭杆的变形量是否达到最大值”具体为：

检测所述转向器输入轴的输入扭矩；

判断所述输入扭矩是否达到预设值，并保持预设时间，如果是，则所述扭杆的变形量达到最大值。

优选的，上述自由间隙检测方法中，所述扭杆的最大变形角度为循环球式转向器的流量分配阀的最大开启角度。

一种循环球式转向器的自由间隙检测装置，包括：

控制单元，用于控制转向器输出轴相对于循环球式转向器的壳体固定；

驱动单元，用于在转向器输出轴相对于循环球式转向器的壳体固定时，驱动转向器输入轴转动；

判断单元，用于在所述转向器输入轴转动时判断扭杆的变形角度是否达到最大变形角度；

测量单元，用于在所述扭杆的变形角度达到最大变形角度时，测量所述转向器输入轴转过的角度；

计算单元，用于计算循环球式转向器的自由间隙，所述自由间隙为所述转向器输入轴转过的角度与所述扭杆的最大变形角度之间的差值。

优选的，上述自由间隙检测装置中，所述判断单元包括：

扭矩检测单元，用于在所述转向器输入轴转动时检测所述转向器输入轴的输入扭矩；

扭矩判断单元，用于判断所述输入扭矩是否达到预设值，并保持预设时间。

优选的，上述自由间隙检测装置中，所述扭矩检测单元为转矩传感器表。

采用上述检测方法时，首先控制转向器输出轴相对于循环球式转向器的壳体固定，然后驱动转向器输入轴转动，判断扭杆的变形角度是否达到最大变形角度；当扭杆的变形角度达到最大变形角度时，测量转向器输入轴转过的角度；据此即可计算循环球式转向器的自由间隙，该自由间隙为转向器输入轴转过的角度与扭杆的最大变形角度之间的差值。相比于背景技术中所介绍的内容，上述检测方法在扭杆的变形角度达到最大值时，再根据该最大值计算循环球式转向器的自由间隙，因此该检测方法考虑了扭杆变形对于自由间隙检测的影响，且无论转向器输入轴的转速如何选定，扭杆的最大变形角度的波动都会比较小，因此转向器输入轴的转速对自由间隙的检测精度所产生的影响即有所降低。所以，本发明提供的检测方法能够提高循环球式转向器的自由间隙的检测精度。

由于上述循环球式转向器的自由间隙检测方法具有上述技术效果，应用该检测方法的检测装置也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统技术所针对的循环球式转向器的结构示意图；

图2为图1所示结构的侧视图；

图3为本发明实施例所针对的循环球式转向器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的检测方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的检测方法的另一流程图。

附图标记说明：

11-输入轴、12-扭杆、13-流量分配阀、14-螺杆、15-扇形齿轮、16-输出轴、17-角度传感器；

21-转向器输入轴、22-扭杆、23-流量分配阀、24-螺杆、25-扇形齿轮、26-转向器输出轴、27-转矩传感器。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

本发明实施例提供一种循环球式转向器的自由间隙检测方法，如图3所示，该循环球式转向器包括壳体以及安装于壳体内的转向器输入轴21、扭杆22、流量分配阀23、螺杆24、扇形齿轮25和转向器输出轴26，转向器输入轴21、扭杆22和螺杆24依次同轴固定，流量分配阀23安装于扭杆22上，螺杆24与扇形齿轮25啮合，转向器输出轴26则套装于扇形齿轮25上，通过转向器输入轴21依次带动扭杆22、螺杆24、扇形齿轮25和转向器输出轴26转动。

如图4所示，本发明实施例提供的自由间隙检测方法包括如下步骤：

S11、控制转向器输出轴26相对于循环球式转向器的壳体固定；

S12、驱动转向器输入轴21转动；

S13、检测扭杆22的变形角度；

S14、判断扭杆22的变形角度是否达到最大变形角度，如果是，则进入步骤S15，否则回到步骤S13；

S15、测量转向器输入轴21转过的角度；

S16、计算循环球式转向器的自由间隙，该自由间隙为转向器输入轴21转过的角度与扭杆22的最大变形角度之间的差值。

驱动转向器输入轴21以固定转速转动后，可同时记录转向器输入轴21转过的角度。随着转向器输入轴21的转动，循环球式转向器内部的自由间隙逐渐消除后，动力将传递到转向器输出轴26上。而转向器输出轴26相对于壳体固定，则表示转向器输出轴26无法转动，此时随着转向器输入轴21的转动，扭杆22将进一步扭转变形。而当扭杆22的变形角度达到最大变形角度时，扭杆22与螺杆相当于刚性连接，转向器输入轴21不能继续转动。

相比于背景技术中所介绍的内容，上述检测方法在扭杆22的变形角度达到最大值时，再根据该最大值计算循环球式转向器的自由间隙，因此该检测方法考虑了扭杆22的变形对于自由间隙检测的影响，且无论转向器输入轴21的转速如何选定，扭杆的最大变形角度的波动都会比较小，因此转向器输入轴21的转速对自由间隙的检测精度所产生的影响即有所降低。所以，本发明实施例提供的检测方法能够提高循环球式转向器的自由间隙检测精度。

另外，上述检测方法无须在转向器输出轴26上设置角度传感器，使得自由间隙的检测成本更低。

具体实施例中，可以在扭杆22上安装对应的检测结构，以此直接检测扭杆22发生的变形。然而，安装对应的检测机构需要拆开转向器，影响间隙检测精度。如图5所示，为了解决这一问题，本发明提供的检测方法中，判断扭杆的变形量是否达到最大值这一步骤具体为：

S23、检测转向器输入轴的输入扭矩；

S24、判断上述输入扭矩是否达到预设值，并保持预设时间，如果是，则扭杆的变形量达到最大值，进入步骤S25，否则回到步骤S23。

当扭杆22发生变形时，设置于扭杆22上的流量分配阀23将逐渐开启，随着流量分配阀23的开启角度不断增大，转向器输入轴的输入扭矩将逐渐增大，当扭杆22的变形角度达到最大变形角度时，流量分配阀23的开启角度达到最大值，此时转向器输入轴的输入扭矩达到预设值，并保持不变，此输入扭矩保持预设值不变的时间至少为前述预设时间。因此，当前述输入扭矩达到预设值，且该值保持预设时间时，即表征扭杆22的变形量达到最大值。上述预设值大于等于扭杆刚度与扭杆最大开启角度之间的乘积，预设时间可根据实际工况灵活确定，本文对此不作限定。

需要说明的是，本实施例中的步骤S21、S22、S25、S26与上一实施例中的步骤S11、S12、S15、S16一一对应，此处不再赘述。

前文提到，壳体内的液体所产生的冲击容易造成扭杆22上的检测结构出现损坏，且扭杆22的变形角度并不容易直接测得，因此，对于扭杆的最大变形角度这一参数，可转换为流量分配阀23的最大开启角度。流量分配阀23的最大开启角度指的是，扭杆22的变形角度达到最大变形角度时，流量分配阀23的开启角度。流量分配阀23的开启角度容易获得，且该开启角度的检测精度相对较高，也就能够进一步提高自由间隙的检测精度。

对应地，本发明实施例还提供一种循环球式转向器的自由间隙检测装置，该检测装置应用上述检测方法，其包括：

控制单元，用于控制转向器输出轴26相对于循环球式转向器的壳体固定；

驱动单元，用于在转向器输出轴26相对于循环球式转向器的壳体固定时，驱动转向器输入轴21转动；

判断单元，用于在转向器输入轴21转动时判断扭杆22的变形角度是否达到最大变形角度；

测量单元，用于在扭杆22的变形角度达到最大变形角度时，测量转向器输入轴21转过的角度；

计算单元，用于计算循环球式转向器的自由间隙，该自由间隙为转向器输入轴21转过的角度与扭杆22的最大变形角度之间的差值。

由于上述循环球式转向器的自由间隙检测方法具有上述技术效果，应用该检测方法的检测装置也应具有相应的技术效果。

为了进一步保证自由间隙的检测精度，上述判断单元可包括：

扭矩检测单元，用于在转向器输入轴21转动时检测转向器输入轴21的输入扭矩；

扭矩判断单元，用于判断上述输入扭矩是否达到预设值，并保持预设时间。

该判断单元通过扭矩检测单元检测转向器输入轴21的输入扭矩，根据该输入扭矩判断扭杆22的变形是否达到最大值，使得判断结构更加准确，继而达到前述目的。

具体实施例中，可采用多种方式检测转向器输入轴21的输入扭矩，为了简化自由间隙检测装置的结构、提高检测精度，本发明实施例采用图3所示的转矩传感器27转向器输入轴21的输入扭矩。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (4)

1.一种循环球式转向器的自由间隙检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制转向器输出轴相对于循环球式转向器的壳体固定；

驱动转向器输入轴转动，检测所述转向器输入轴的输入扭矩；

判断所述输入扭矩是否达到预设值，并保持预设时间，如果是，则扭杆的变形角度达到最大值；

当扭杆的变形角度达到最大变形角度时，测量所述转向器输入轴转过的角度；

计算循环球式转向器的自由间隙，所述自由间隙为所述转向器输入轴转过的角度与所述扭杆的最大变形角度之间的差值。

2.根据权利要求1所述的自由间隙检测方法，其特征在于，所述扭杆的最大变形角度为循环球式转向器的流量分配阀的最大开启角度。

3.一种循环球式转向器的自由间隙检测装置，其特征在于，包括：

控制单元，用于控制转向器输出轴相对于循环球式转向器的壳体固定；

驱动单元，用于在转向器输出轴相对于循环球式转向器的壳体固定时，驱动转向器输入轴转动；

测量单元，用于在扭杆的变形角度达到最大变形角度时，测量所述转向器输入轴转过的角度；

计算单元，用于计算循环球式转向器的自由间隙，所述自由间隙为所述转向器输入轴转过的角度与所述扭杆的最大变形角度之间的差值；

扭矩检测单元，用于在所述转向器输入轴转动时检测所述转向器输入轴的输入扭矩；

扭矩判断单元，用于判断所述输入扭矩是否达到预设值，并保持预设时间。

4.根据权利要求3所述的自由间隙检测装置，其特征在于，所述扭矩检测单元为转矩传感器。