CN105698989B - 用于滑柱的摩擦力矩测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于滑柱的摩擦力矩测量装置，属于汽车产品测试技术领域。该摩擦力矩测量装置包括旋转转换装置，该旋转转换装置用于驱动并旋转该滑柱；力矩传感装置，该力矩传感装置用于测量该滑柱在旋转时的摩擦力矩；预载装置，该预载装置和该滑柱分别连接在该力矩传感装置的相对两端；在试验时，将该滑柱装配在该旋转转换装置与力矩传感装置之间，之后使该旋转转换装置驱动并旋转该滑柱，同时使该预载装置通过该力矩传感装置对该滑柱施加预先设定的压力，然后通过该力矩传感装置测量出该滑柱在旋转时的摩旋转时的摩擦力矩。旋转时的摩擦力矩。

Description

用于滑柱的摩擦力矩测量装置

技术领域

本发明涉及汽车产品测试技术领域，特别涉及用于滑柱的摩擦力矩测量装置。

背景技术

低速转向回正性能在操稳性能开发过程中起重要作用，也是普通客户使用较多的路况，如何提高低速转向回正性能，保证客户满意度是一个重要的课题。

目前，滑柱摩擦力矩测量夹具是只能测量整车前悬架系统的力矩，而无法获得单个滑柱总成上的摩擦力矩。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供了一种用于滑柱的摩擦力矩测量装置。所述技术方案如下：

本发明的一个目的是提供了一种用于滑柱的摩擦力矩测量装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于滑柱的摩擦力矩测量装置，所述摩擦力矩测量装置包括：

旋转转换装置，所述旋转转换装置用于驱动并旋转所述滑柱；

力矩传感装置，所述力矩传感装置用于测量所述滑柱在旋转时的摩擦力矩；

预载装置，所述预载装置和所述滑柱分别连接在所述力矩传感装置的相对两端；

在试验时，将所述滑柱装配在所述旋转转换装置与力矩传感装置之间，之后使所述旋转转换装置驱动并旋转所述滑柱，同时使所述预载装置通过所述力矩传感装置对所述滑柱施加预先设定的压力，然后通过所述力矩传感装置测量出所述滑柱在旋转时的摩擦力矩。

进一步地，所述旋转转换装置、力矩传感装置和预载装置沿试验台的纵长方向设置在所述试验台上，

所述旋转转换装置包括沿所述试验台的纵长方向依次布置并连接的驱动电机、减速机构和下端连接器，所述减速机构对驱动电机进行减速增扭，并通过所述下端连接器将扭转力传递到所述滑柱。

具体地，所述减速机构和所述下端连接器分别固定在下端轴承固定夹具的相对两侧，且所述下端轴承固定夹具固定在试验台上，

所述下端连接器和下端轴承固定夹具的形状均设置为L形，所述下端连接器沿所述滑柱的纵长方向设置，所述下端轴承固定夹具沿所述试验台的高度方向设置。

具体地，所述下端轴承固定夹具的主体部与所述试验台固定连接，在所述下端轴承固定夹具的杆部上设置有通孔，且在所述下端轴承固定夹具的杆部与所述下端连接器之间设置有旋转连接件，

所述旋转连接件的两端沿纵长方向分别设置有第一凹槽和第二凹槽，且所述下端连接器与所述旋转连接件一端的第一凹槽和第二凹槽配合连接。

具体地，所述减速机构通过彼此配合连接的减速机构转换母头和减速机构转换公头与所述旋转连接件连接，

在使用时，所述减速机构转换公头的一端与所述旋转连接件连接，所述减速机构转换公头的另一端穿过所述通孔后与所述减速机构转换母头的一端连接，且所述减速机构连接母头的另一端与所述减速机构连接。

进一步地，所述下端连接器与所述减速机构转公头分别设置在所述旋转连接件的相对两侧，

所述旋转连接件与所述下端连接器的一端固定连接，所述下端连接器的另一端与所述滑柱固定连接。

进一步地，所述驱动电机通过电机固定夹具与所述试验台固定连接，所述电机固定夹具与所述下端轴承固定夹具之间的间隙为4mm，用于阻止所述预载装置的预载力传递至所述驱动电机。

具体地，所述力矩传感装置包括力矩传感器、上端连接器和力矩传感器固定夹具，所述力矩传感器用于测量所述滑柱的摩擦力矩，所述上端连接器与所述旋转转换装置分别设置在所述滑柱的两端，

所述力矩传感器固定夹具包括彼此相对设置的第一连接板和第二连接板，所述力矩传感器沿所述滑柱的纵长方向设置在所述第一连接板和第二连接板之间，且所述力矩传感器固定在所述第二连接板上，

所述力矩传感器与所述上端连接器分别设置在所述第一连接板的相对两侧。

进一步地，所述力矩传感器通过彼此配合连接的力矩传感器转换公头和力矩传感器转换母头与所述上端连接器连接，

所述第一连接板和所述第二连接板沿垂直于所述试验台的纵长方向的方向设置，且在所述第一连接板上设置有连接通孔，

在使用时，所述力矩传感器与所述力矩传感器转换母头的一端连接，所述力矩传感器转换母头的另一端连接所述力矩传感器转换公头的一端，所述力矩传感器转换公头的另一端在穿过所述连接通孔之后于所述上端连接器固定连接。

具体地，所述预载装置包括预载支撑夹具和千斤顶，所述千斤顶与所述力矩传感器分别设置在所述第二连接板的相对两侧，

所述预载支撑夹具用于支撑所述千斤顶和将所述千斤顶紧贴在所述第二连接板上，用于向所述力矩传感装置施加所述预先设定的压力，

且所述预载支撑夹具的一端与所述试验台连接，所述预载支撑夹具的另一端与所述千斤顶连接。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明提供的用于滑柱的摩擦力矩测量装置基于现有的试验台底座及定位孔进行设计，采用驱动电机和减速机构作为旋转滑柱本体的动力源，在滑柱的上端连接板处，通过夹具与力矩传感器连接测量转动力矩的方法实现滑柱转动摩擦力矩测量。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的用于滑柱的摩擦力矩测量装置的结构示意图；

图2a是图1所示的设置有T形块的试验台的结构示意图；

图2b是图2所示的T形块的结构示意图；

图3是图1所示的设置有减速机构转换母头和减速机构转换公头的下端轴承固定架的结构示意图；

图4是图1所示的下端连接器的结构示意图；

图5a是图3所示的下端轴承固定架的结构示意图；

图5b是图5a所示的下端轴承固定架的俯视图；

图6是图1所示的旋转连接件的结构示意图；

图7是图1所示的预载固定夹具的结构示意图；

图8是图1所示的力矩转换装置的结构示意图；

图9是图8所示的上端连接器的结构示意图；

图10是图8所示的力矩传感器固定夹具的结构示意图；

图11是图8所示的力矩传感器转换公头的结构示意图；

图12是图8所示的力矩传感器转换母头的结构示意图。

其中，100用于滑柱的摩擦力矩测量装置，10旋转转换装置，11驱动电机，111电机固定夹具，12减速机构，121减速机构转换母头，122减速机构转换公头，13旋转连接件，131第一凹槽，132第二凹槽，14下端连接器，15下端轴承固定夹具，151下端轴承固定夹具的主体部，152下端轴承固定夹具的杆部，153通孔，20力矩传感装置，21力矩传感器，211力矩传感器转换公头，212力矩传感器转换母头，22上端连接器，23力矩传感器固定夹具，231力矩传感器固定夹具的第一连接板，232力矩传感器固定夹具第二连接板，233连接通孔，30预载装置，31预载支撑夹具，40试验台，41滑轨，411滑轨上的穿孔，412T形块，42螺栓，421螺栓头，50滑柱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，其示出了根据本发明的一个实施例的用于滑柱的摩擦力矩测量装置100。摩擦力矩测量装置100包括旋转转换装置10、力矩传感装置20和预载装置30。具体地，旋转转换装置10用于驱动并旋转滑柱50；力矩传感装置20用于测量滑柱50在旋转时的摩擦力矩；预载装置30和滑柱50分别连接在力矩传感装置20的相对两端。在试验时，将滑柱50装配在旋转转换装置10与力矩传感装置20之间，之后使旋转转换装置10驱动并旋转滑柱50，同时使预载装置30通过力矩传感装置20对滑柱50施加预先设定的压力，然后通过力矩传感装置20测量出滑柱50在旋转时的摩擦力矩。

结合图2a和2b所示，在本发明的一个示例中，旋转转换装置10、力矩传感装置20和预载装置30沿试验台40的纵长方向布置在试验台40上。在试验台40上沿纵长方向设置有两条滑轨41，旋转转换装置10、力矩传感装置20和预载装置30通过螺栓42分别滑轨41固定连接，且在试验台40的设置有滑轨41的一侧的相对侧上设计有T形凹槽，相应地，为了使旋转转换装置10、力矩传感装置20和预载装置30能够与试验台40准确可靠地连接，在使螺栓42穿过滑轨41上的穿孔411之后，与T形槽形状相配合的T形块412连接。并使得试验台40与T形块412的顶端的端面之间设置有3mm的间隙，这样的设计使得当螺栓42拧紧之后，T形块对螺栓42有向下的拉力，从而使螺栓头421对试验台40有向下的压力，且T形槽的平面对试验台40有向上的支撑力，进而通过相应的螺栓头和T形槽将试验台40分别与旋转转换装置10、力矩传感装置20和预载装置30固定在一起。

继续参见图1，在本发明的另一示例中，旋转转换装置10包括驱动电机11、减速机构12和下端连接器14。驱动电机11、减速机构12和下端连接器14依次沿试验台40的纵长方向布置并通过螺栓42和T形块412固定连接。在试验时，减速机构12对驱动电机11进行减速增扭，并通过下端连接器14将扭转力传递到滑柱50，进而实现驱动滑柱50旋转。

结合图1、图3至图5b所示，减速机构12和下端连接器14分别固定在下端轴承固定夹具15的相对两侧，且下端轴承固定夹具15固定在试验台40上。如图4至图5b所示，下端连接器14和下端轴承固定夹具15的形状均设置为L形，且下端连接器14沿滑柱50的纵长方向设置，下端轴承固定夹具15沿试验台40的高度方向设置。

在本发明的一个示例中，结合图1、图3和图6所示，下端连接器14与下端轴承固定夹具15之间还设置有旋转连接件13。减速机构12通过彼此配合连接的减速机构转换母头121和减速机构转换公头122与旋转连接件13的一侧的中间部位连接。具体地，旋转连接件13的两端沿纵长方向分别设置有第一凹槽131和第二凹槽132，下端连接器14通过螺栓与旋转连接件13的一端的第一凹槽131和第二凹槽132配合连接。当然本领域技术人员可以明白，通过旋转连接件13的两端均设置第一凹槽131和第二凹槽132可以同时测量两根滑柱总成(即滑柱50)的摩擦力矩。

下端轴承固定夹具15的杆部和下端连接器14分别设置在旋转连接件13的相对两侧。如图5a和5b所示，下端轴承固定夹具15的主体部151与试验台40通过螺栓42和T形块412彼此固定连接。在下端轴承固定夹具15的杆部152上设置有通孔153，减速机构转换公头122穿过通孔153，并使其一端与旋转连接件13连接，减速机构转换公头122的另一端与减速机构转换母头121的一端连接，同时减速机构连接母头121的另一端与减速机构12连接，这样旋转连接件13和减速机构12分别设置在了下端轴承固定夹具15的杆部152的相对两侧。

在本发明的另一个示例中，减速机构转换公头122与通孔153间隙配合，这样在试验时，减速机构12能够通过彼此配合的减速机构转换公头122和减速机构转换母头121将扭转力传递给旋转连接件13，并驱动旋转连接件13旋转，从而带动与旋转连接件13固定连接的下端连接器14跟随旋转连接件13转动，使得与下端连接器14固定连接的滑柱总成(即滑柱50)转动。

在本发明的还一示例中，下端连接器14与减速机构转公头122分别设置在旋转连接件13的相对两侧，且旋转连接件13与下端连接器14的一端通过螺栓彼此固定连接，下端连接器14的另一端与滑柱50通过螺栓彼此固定连接。

继续参见图1，驱动电机11通过电机固定夹具111与试验台40固定连接，电机固定夹具111与下端轴承固定夹具15之间的间隙为4mm，用于阻止预载装置30的预载力传递至驱动电机11。

在本发明的一个示例中，结合图1和图7所示，预载装置30包括预载支撑夹具31和千斤顶(未示出)。预载支撑夹具31的形状设计为L形，且沿试验台40的高度方向布置在试验台40上，预载支撑夹具31的一端与试验台40通过螺栓42和T形块412固定连接，预载支撑夹具的另一端与千斤顶连接，在使用时，千斤顶紧贴在力矩传感装置20上，为滑柱50提供预载力(即预先设置的压力)。

结合图1、图8至图12所示，力矩传感装置20包括力矩传感器21、上端连接器22和力矩传感器固定夹具23。具体地，上端连接器22与滑柱50固定连接，且上端连接器22与旋转转换装置10分别设置在滑柱50的两端。力矩传感器固定夹具23包括彼此相对设置的第一连接板231和第二连接板232，第一连接板231和第二连接板232沿试验台40的纵长方向依次布置，且第一连接板231和第二连接板232均沿试验台40的高度方向通过力矩传感器固定夹具固定在试验台40上，在第一连接板231上设置有连接通孔233。

力矩传感器21沿滑柱50的纵长方向设置在第一连接板231和第二连接板232之间用于测量滑柱50的摩擦力矩。力矩传感器21的一端通过螺栓固定在第二连接板232上，力矩传感器21的另一端通过螺栓与力矩传感器转换母头212的一端连接，力矩传感器转换母头212的另一端与力矩传感器转换公头211的一端配合连接，力矩传感器转换公头211的另一端穿过连接通孔233之后与上端连接器22固定连接(例如螺栓连接)，这样上端连接器22与力矩传感器21分设在了力矩传感器固定夹具23的第一连接板231的相对两侧。

在本发明的另一示例中，千斤顶与力矩传感器21分别设置在力矩传感器固定夹具23的第二连接板232的相对两侧，且预载支撑夹具23用于支撑千斤顶和将千斤顶紧贴在第二连接板232上，用于向力矩传感装置20施加预载力(即预先设定的压力)。

下面通过详细叙述用于滑柱的摩擦力矩测量装置100的工作原理来进一步说明摩擦力矩测量装置100的具体结构。

建立滑柱转动摩擦测量试验台，并通过CATIA软件设置试验模型以绘制二维图纸，提交加工任务单和装配零件。

在零件到位后，检查相关尺寸是否满足所设计图纸的要求，若有偏差应及时进行返工。在安装时按照从下到上的顺序进行装配，并连接相关螺栓，按照规定力矩拧紧；在安装过程中保证至少2人在现场，并带手套进行操作，以避免夹伤；在螺栓拧紧过程中，尽量避免磕碰上安装面油漆，保证安装面完好。

在装配的过程中，固定电机固定夹具111使驱动电机11安全可靠地连接在电机固定夹具111上；之后调整下端轴承固定夹具15与电机固定夹具111的相对位置；然后将滑柱50固定在下端轴承固定夹具15与力矩传感器固定夹具23之间，也就是说，将滑柱50的一端与下端连接器14连接，滑柱50的另一端与与上端连接器22连接；再通过预载支撑夹具31将车用千斤顶固定在力矩传感器固定夹具与预载支撑夹具31之间，并通过千斤顶给滑柱50施加规定要求的预载，该预载为在试验前预先设定的压力，由此摩擦力矩测量装置100安装完毕。

在摩擦力矩测量装置100安装完毕之后，由工控机控制驱动电机11经过减速机构12减速增扭(即降低速度和增加扭矩)，之后将扭转力传递到下端轴承固定夹具15上，并带动旋转连接件13旋转，从而带动下端连接器14跟随旋转连接件13进行旋转，从而驱动滑柱50绕自身轴线做圆周运动(即旋转运动)，同时力矩传感器21通过上端连接器22测量出滑柱50的摩擦力矩。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明提供的用于滑柱的摩擦力矩测量装置基于现有的试验台底座及定位孔进行设计，采用驱动电机和减速机构作为旋转滑柱本体的动力源，在滑柱的上端连接板处，通过夹具与力矩传感器连接测量转动力矩的方法实现滑柱转动摩擦力矩测量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于滑柱的摩擦力矩测量装置，其特征在于，

所述摩擦力矩测量装置包括：

旋转转换装置，所述旋转转换装置用于驱动并旋转所述滑柱；

力矩传感装置，所述力矩传感装置用于测量所述滑柱在旋转时的摩擦力矩；

预载装置，所述预载装置和所述滑柱分别连接在所述力矩传感装置的相对两端；

所述旋转转换装置、力矩传感装置和预载装置沿试验台的纵长方向设置在所述试验台上；

所述旋转转换装置包括沿所述试验台的纵长方向依次布置并连接的驱动电机、减速机构和下端连接器，所述减速机构对驱动电机进行减速增扭，并通过所述下端连接器将扭转力传递到所述滑柱；所述减速机构和所述下端连接器分别固定在下端轴承固定夹具的相对两侧，且所述下端轴承固定夹具固定在试验台上，所述下端连接器和下端轴承固定夹具的形状均设置为L形，所述下端连接器沿所述滑柱的纵长方向设置，所述下端轴承固定夹具沿所述试验台的高度方向设置；所述驱动电机通过电机固定夹具与所述试验台固定连接，所述电机固定夹具与所述下端轴承固定夹具之间的间隙为4mm，用于阻止所述预载装置的预载力传递至所述驱动电机；

所述力矩传感装置包括力矩传感器、上端连接器和力矩传感器固定夹具，所述力矩传感器用于测量所述滑柱的摩擦力矩，所述上端连接器与所述旋转转换装置分别设置在所述滑柱的两端，所述力矩传感器固定夹具包括彼此相对设置的第一连接板和第二连接板，所述力矩传感器沿所述滑柱的纵长方向设置在所述第一连接板和第二连接板之间，且所述力矩传感器固定在所述第二连接板上，所述力矩传感器与所述上端连接器分别设置在所述第一连接板的相对两侧；

在试验时，将所述滑柱装配在所述旋转转换装置与力矩传感装置之间，之后使所述旋转转换装置驱动并旋转所述滑柱，同时使所述预载装置通过所述力矩传感装置对所述滑柱施加预先设定的压力，然后通过所述力矩传感装置测量出所述滑柱在旋转时的摩擦力矩。

2.根据权利要求1所述的用于滑柱的摩擦力矩测量装置，其特征在于，

所述下端轴承固定夹具的主体部与所述试验台固定连接，在所述下端轴承固定夹具的杆部上设置有通孔，且在所述下端轴承固定夹具的杆部与所述下端连接器之间设置有旋转连接件，

所述旋转连接件的两端沿纵长方向分别设置有第一凹槽和第二凹槽，且所述下端连接器与所述旋转连接件一端的第一凹槽和第二凹槽配合连接。

3.根据权利要求2所述的用于滑柱的摩擦力矩测量装置，其特征在于，

所述减速机构通过彼此配合连接的减速机构转换母头和减速机构转换公头与所述旋转连接件连接，

在使用时，所述减速机构转换公头的一端与所述旋转连接件连接，所述减速机构转换公头的另一端穿过所述通孔后与所述减速机构转换母头的一端连接，且所述减速机构转换母头的另一端与所述减速机构连接。

4.根据权利要求3所述的用于滑柱的摩擦力矩测量装置，其特征在于，

所述下端连接器与所述减速机构转换公头分别设置在所述旋转连接件的相对两侧，

所述旋转连接件与所述下端连接器的一端固定连接，所述下端连接器的另一端与所述滑柱固定连接。

5.根据权利要求1所述的用于滑柱的摩擦力矩测量装置，其特征在于，

所述力矩传感器通过彼此配合连接的力矩传感器转换公头和力矩传感器转换母头与所述上端连接器连接，

所述第一连接板和所述第二连接板沿垂直于所述试验台的纵长方向的方向设置，且在所述第一连接板上设置有连接通孔，

在使用时，所述力矩传感器与所述力矩传感器转换母头的一端连接，所述力矩传感器转换母头的另一端连接所述力矩传感器转换公头的一端，所述力矩传感器转换公头的另一端在穿过所述连接通孔之后与所述上端连接器固定连接。

6.根据权利要求5所述的用于滑柱的摩擦力矩测量装置，其特征在于，

所述预载装置包括预载支撑夹具和千斤顶，所述千斤顶与所述力矩传感器分别设置在所述第二连接板的相对两侧，

所述预载支撑夹具用于支撑所述千斤顶和将所述千斤顶紧贴在所述第二连接板上，用于向所述力矩传感装置施加所述预先设定的压力，

且所述预载支撑夹具的一端与所述试验台连接，所述预载支撑夹具的另一端与所述千斤顶连接。