CN107808043A - 一种调节转向管柱角速度波动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车转向调节技术领域，公开了一种调节转向管柱角速度波动的方法，建立转向管柱的硬点模型，设定转向管柱的初始相位角和转向器小齿轮的初始定位角，改变转向管柱的相位角，计算转向管柱的角速度波动值并根据计算结果绘制转向管柱的初始角速度波动曲线，确定转向器小齿轮初始定位角的改变值，确定转向管柱的最终角速度波动曲线。本发明能够通过调节转向管柱的角速度波动曲线，实现当方向盘处于任意位置时，转向管柱的角速度波动曲线的变化趋势是一样的，提高驾驶员的转向手感，同时可以有效改善车辆在高速行驶时转向发飘的问题。

Description

一种调节转向管柱角速度波动的方法
技术领域
本发明涉及汽车转向调节技术领域，公开了一种调节转向管柱角速度波动的方法。
背景技术
汽车的转向系统包括依次相连的方向盘、转向管柱、转向轴以及转向器，驾驶员施加给方向盘的转动力通过转向管柱和转向轴传递给转向器，由转向器驱动车轮，最终实现转向。
汽车在行驶的过程中，驾驶员通过转动方向盘的转向来实现汽车的左转和右转，都知道，方向盘的力通过转向管柱传输给驱动车轮的转向器的时候，源于方向盘的旋转角速度与转向管柱的下轴的旋转角速度的差异，导致转向管柱的角速度产生一定的波动。当将汽车方向盘调整到不同的位置时，转向管柱的角速度波动的趋势不同，杂乱无章，即一致性较差，这样会导致方向盘在转向的时候手感较差，降低用户体验。本发明意在提供一种转向管柱的角速度波动的调节方法，改善在方向盘处于不同位置时的转向管柱的角速度波动的一致性，提高用户体验。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有技术中方向盘处于不同位置时，转向管柱的角速度曲线波动杂乱无章，一致性差，导致驾驶员在向左或向右打转向时，左右轻重不一样，降低用户手感的问题。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种调节转向管柱角速度波动的方法。所述调节转向管柱角速度波动的方法包括，
建立转向管柱的硬点模型，
设定转向管柱的初始相位角和转向器小齿轮的初始定位角，
改变转向管柱的相位角，
计算转向管柱的角速度波动值并根据计算结果绘制转向管柱的初始角速度波动曲线，
确定转向器小齿轮初始定位角的改变值，
确定转向管柱的最终角速度波动曲线。
进一步的，所述计算转向管柱角速度波动值的步骤包括，
建立用于仿真转向管柱角速度波动的仿真模型，
在仿真模型中执行仿真，
输出含有仿真结果的数据文档，
根据数据文档中的数据计算所述转向管柱的角速度波动值。
进一步的，所述转向管柱的角速度波动值包括所述转向管柱初始相位角的角速度波动值和/或转向管柱当前相位角的角速度波动值，其中，所述转向管柱当前相位角为所述转向管柱相位角每改变一次所对应的角度。
进一步的，所述数据文档中的数据包括方向盘的旋转角速度ω1和转向管柱的下轴的旋转角速度ω2。
具体的，所述转向管柱的角速度波动值的计算公式为ω2/ω1-1。
进一步的，设定所述转向管柱的初始相位角包括，
确定所述转向管柱上万向节的下节叉轴轴线，
确定所述转向管柱下万向节的上节叉轴轴线，
确定所述转向管柱上万向节的下节叉轴轴线到转向管柱下万向节的上节叉轴轴线所形成的的夹角为所述转向管柱的初始相位角，
其中，
以驾驶员方向为基准，顺时针方向为正值，逆时针方向为负值。
进一步的，设定所述转向器小齿轮的初始定位角包括，
确定过转向管柱的下万向节中心点并垂直于转向管柱下轴轴线的平面，
在上述平面上确定过转向管柱下万向节的中心点并平行于转向器齿条轴线的直线，
确定转向管柱下万向节的下节叉轴轴线，
确定上述直线到上述转向管柱下万向节的下节叉轴轴线所形成的夹角为转向器小齿轮的初始定位角，
其中，
以驾驶员方向为基准，顺时针方向为正值，逆时针方向为负值。
进一步的，所述改变转向管柱的相位角包括，在所述转向管柱的初始相位角的基础上减去一个θ角，其中，θ角的角度范围为0°～180°。
进一步的，所述转向器小齿轮初始定位角的改变值为β角，所述β角的角度范围为0°～180°。
进一步的，所述确定转向管柱的最终角速度波动曲线包括，将所述转向管柱的初始角速度波动曲线向左或向右平移β角。
采用上述技术方案，本发明所述的调节转向管柱角速度波动的方法具有如下有益效果：
1)通过本发明所述的转向管柱角速度波动的调节方法对转向管柱的角速度进行调节后得到转向管柱的角速度波动的一致性较好的角速度波动曲线，使得当方向盘处于任意位置时，转向管柱的角速度波动范围都处于由方向盘处于上极限位置时转向管柱的角速度波动曲线与方向盘处于下极限位置时转向管柱的角速度波动曲线之间的带宽所形成的波带内，可以提高驾驶员的驾驶手感。
2)通过本发明所述的转向管柱角速度波动的调节方法得到的一致性较好的转向管柱的角速度波动，使得在驾驶员向左或向右打转向时，保证左右轻重一样，提高驾驶员的驾驶手感。
3)通过本发明所述的转向管柱角速度波动的调节方法，对角速度波动曲线进行调节后，使得当方向盘处于中间位置时，转向管柱的角速度波动曲线在波峰位置，即转向管柱的下轴旋转角速度比方向盘的旋转角速度大，此时的转向特性是最灵敏的，转向系统的传动比是最小的，转向阻力是最大的，这样可以有效改善车辆在高速行驶是转向发漂的问题。
4)可以根据需要任意调节转向管柱的角速度波动的大小，以适用不同需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述的转向管柱的结构示意图；
图2是本发明所述的硬点模型示意图；
图3是本发明所述的转向管柱的万向节十字轴模型示意图；
图4是本发明所述的转向管柱初始相位角的模型示意图；
图5是本发明所述的转向器小齿轮初始定位角的模型示意图；
图6是本发明所述的转向管柱的约束模型示意图；
图7是本发明所述的DMU的仿真界面图；
图8是本发明所述的转向管柱初始相位角的角速度波动曲线图；
图9是本发明中θ角为7°时的转向管柱角速度波动曲线图；
图10是本发明中θ角为22°时的转向管柱角速度波动曲线图；
图11是本发明中θ角为16.335°时的转向管柱角速度波动曲线图；
图12是本发明所述的调节转型管柱的角速度波动的流程图；
图13是本发明所述的建立硬点模型的流程图；
图14是本发明所述的确定转向管柱的初始相位角的流程图；
图15是本发明所述的确定转向器小齿轮初始定位角的流程图；
图16是本发明所述计算转向管柱角速度波动值的流程图；
图17是本发明所述的仿真模型的建立流程图；
图18是本发明中所述的仿真流程图
图19是本发明中转向管柱角速度最终波动曲线图；
图中，1-上轴，2-中间轴，3-下轴，4-上万向节，5-下万向节。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“顶”、“底”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例：
为解决现有技术中方向盘处于不同位置时，转向管柱的角速度波动杂乱无章，一致性差，导致驾驶员在向左或向右打转向时，左右轻重不一样，降低用户手感的问题。本实施例公开了一种调节转向管柱角速度波动的方法。具体的，参阅图1，图1给出了本实施例所述的转向管柱的角速度波动的调节方法中的转向管柱的结构示意图，所述转向管柱包括上轴1、中间轴2和下轴3，所述上轴1和下轴3分别设置在管柱安装架上，所述上轴1与中间轴2之间通过上万向节4连接，所述中间轴2与所述下轴3之间通过下万向节5连接，所述上万向节4包括上节叉和下节叉，所述上节叉内设置有上节叉轴，所述下节叉内设置有下节叉轴；所述下万向节5也包括一个上节叉和一个下节叉，所述下万向节5的上节叉内也设置有上节叉轴，所述下万向节5的下节叉内也设置由下节叉轴。所述上万向节4的上节叉轴与上万向节4的下节叉轴之间十字交叉连接后形成上万向节4的十字轴，所述下万向节5的上节叉轴与下万向节5的下节叉轴十字交叉连接后形成下万向节的十字轴。
进一步的，所述转向管柱角速度波动值为：所述转向管柱的下轴的旋转角速度ω2与所述方向盘的旋角速度ω1的比值减1，即ω2/ω1-1；可以理解的是所述方向盘的旋转角速度即为所述方向盘相对于所述转向管柱的输入角速度，所述转向管柱的下轴角速度即为输出给转向器的角速度。
进一步的，参阅图12，对上述转向管柱的角速度波动进行调节的具体步骤为：
S1、建立转向管柱的硬点模型，
S2、设定转向管柱的初始相位角和转向器小齿轮的初始定位角，
S3、改变转向管柱的相位角，
S4、计算转向管柱的角速度波动值并根据计算结果绘制转向管柱的初始角速度波动曲线，
S5、确定转向器小齿轮初始定位角的改变值，
S6、确定转向管柱的最终角速度波动曲线。
具体的，在CATIA软件中以软件的三维坐标系为坐标系建立转向管柱的硬点模型；可以理解的是，所述三维坐标系为原点为O的XYZ坐标系，并以汽车的前车轮到汽车的后车轮的方向为X轴的正方向，以汽车的驾驶座到副驾驶座的方向为Y轴的正方向，以垂直指向汽车顶棚的方向为Z轴正方向；具体的，参阅图2和图13，所述转向管柱的硬点模型在该坐标系中的建立步骤包括：
S11、以转向管柱上轴轴线与方向盘轮缘的上平面的交点作为硬点A，作为优选的，本实施例中硬点A的坐标值为(1712.707，-365，1076.058)；
S12、以转向管柱的上万向节的中心点，即转向管柱的上轴轴线与转向管柱的中间轴轴线的交点作为硬点B，作为优选的，本实施例中，所述硬点B的坐标值为(1204.767，-365，867.737)；
S13、以转向管柱的下万向节的中心点，即转向管柱的下轴轴线与转向管柱的中间轴轴线的交点作为硬点C，作为优选的，在本实施例中，所述硬点C的坐标值为(990.233，-314.458，658.164)；
S14、以转向管柱的下轴轴线上与转向器齿条轴线距离最近的点作为硬点D，作为优选的，本实施例中，所述硬点D的坐标值为(884.643，-215)；
S15、以转向器的内球头点作为硬点IBJ，作为优选的，在本实施例中，所述硬点IBJ的坐标值为(900，-370，428.5)；
S16、以转向管柱的上轴的上下调节旋转轴线与转向管柱的上轴的Y向的中性面的交点作为硬点Pviot Point，具体的，所述Pivot Point是指枢轴点，作为优选的，在本实施例中，所述Pviot Point的坐标值为(1212.852，-365，922.965)；
S17、依次连接所述硬点A、硬点B、硬点C和硬点D，确定直线AB、直线BC和直线CD。
进一步的，执行上述步骤S11-S17后，得到所述转向管柱的硬点模型，所述硬点模型的具体示意图请参阅图2。
具体的，各硬点的坐标如表1所示：
硬点 X(mm) Y(mm) Z(mm)
A 1712.707 -365 1076.058
B 1204.767 -365 867.737
C 990.233 -314.458 658.164
D 884.643 -215 435.792
IBJ(左) 900 -370 428.5
PivotPoint 1212.852 -365 922.956
表1
进一步的，在所述转向管柱的硬点模型的基础上执行步骤S2、确定转向管柱的初始相位角和转向器小齿轮的初始定位角，
具体的，在本实施例中，所述转向管柱的初始相位角为：转向管柱上万向节的下节叉轴轴线到转向管柱的下万向节的上节叉轴轴线的夹角，以驾驶员方向为基准，顺时针方向为正值，逆时针方向为负值，
所述转向器小齿轮的初始定位角为：以过转向管柱的下万向节中心点并垂直于转向管柱下轴轴线的平面为基面，在该基面上过转向管柱下万向节的中心点并平行于转向器齿条轴线的直线到转向管柱下万向节的下节叉轴轴线之间的夹角，以驾驶员方向为基准，顺时针方向为正值，逆时针方向为负值；
具体的，参阅图4和图14，所述转向管柱的初始相位角的确定包括：
S21、通过所述硬点A、硬点B和硬点C三点确定平面ABC；
S22、通过所述硬点B、硬点C和硬点D三点确定平面BCD；
S23、过硬点B作平面ABC的垂线B1B2，确定所述垂线B1B2为所述转向管柱的上万向节的下节叉轴轴线；
S24、过硬点C作平面BCD的垂线C1C2，确定所述垂线C1C2为所述转向管柱的下万向节的上节叉轴轴线；
S25、确定所述垂线B1B2与所述垂线C1C2之间的夹角为所述转向管柱的初始相位角，具体的，本实施例中确定的转向管柱的初始相位角为-12.665°。
进一步的，请参阅图5和图15，所述转向器小齿轮的初始定位角的确定包括：
S26、以平面BCD为基面，在该基面BCD内做直线CD的垂线C3C4，确定所述垂线C3C4为所述转向管柱的下万向节的下节叉轴轴线；
S27、过硬点C作垂直于直线CD的平面，并以该平面为基面，在该基面内过硬点C作平行于转向器齿条轴线的直线CC5；
S28、确定所述垂线C3C4与所述直线CC5之间的夹角为转向器小齿轮的初始定位角，具体的，本实施例中，确定的转向器小齿轮的初始定位角为60.608°。
具体的，上节叉轴和下节叉轴交叉形成万向节的十字轴模型，具体的，所述转向管柱的万向节十字轴模型示意图如图3所示。
进一步的，所述转向管柱的初始相位角确定后以所述转向管柱的初始相位角为原始值，减去一个θ角来改变转向管柱的相位角，并在每改变一次转向管柱相位角后执行步骤S4，具体的，θ角的角度范围为0～180°；
具体的，参阅图16，所述计算转向管柱角速度波动值方法具体包括，
S41、建立用于仿真转向管柱角速度波动的仿真模型，
S42、在仿真模型中执行仿真，
S43、输出含有仿真结果的数据文档，
S44、根据数据文档中的数据计算所述转向管柱的角速度波动值。
进一步的，所述步骤S41中仿真模型的建立具体参阅图17包括，
S411、将所述转向管柱的上轴与所述转向管柱的上万向节的上节叉之间通过第一转动副连接，并确定所述转向管柱的上轴轴线AB为所述第一转动副的约束轴线，确定过硬点A并垂直于所述直线AB的平面为所述第一转动副的约束平面；
S412、将所述转向管柱的上轴与上轴固定件之间通过第二转动副连接，并确定过硬点Pivot Point且与Y轴平行的直线为所述第二转动副的约束轴线，确定所述转向管柱的上轴的Y向的中性面为所述第二转动副的约束平面；
S413、将所述转向管柱的上万向节的上节叉与所述转向管柱的上万向节的上节叉轴之间通过第三转动副连接，并确定所述转向管柱的上万向节的上节叉轴轴线为所述第三转动副的约束轴线，确定垂直所述转向管柱的上万向节的上节叉轴轴线的平面为所述第三转动副的约束平面；
S414、将所述转向管柱的上万向节的下节叉与所述转向管柱的上万向节的下节叉轴之间通过第四转动副连接，并确定所述转向管柱的上万向节的下节叉轴轴线为所述第四转动副的约束轴线，确定垂直所述转向管柱的上万向节的下节叉轴轴线的平面为所述第四转动副的约束平面；
S415、将所述转向管柱的上万向节的下节叉与所述转向管柱的下万向节的上节叉之间通过第一移动副连接，并确定所述转向管柱的下轴轴线BC为所述第一移动副的约束轴线，确定过所述转向管柱的下轴轴线BC的平面为所述第一移动副的约束平面；
S416、将所述转向管柱的下万向节的上节叉与所述转向管柱的下万向节的上节叉轴之间通过第五转动副连接，并确定所述转向管柱的下万向节的上节叉的十字轴轴线为所述第五转动副的约束轴线，确定垂直所述转向管柱的下万向节的上节叉轴轴线的平面为所述第五转动副的约束平面；
S417、将所述转向管柱的下万向节的下节叉与所述转向管柱的下万向节的下节叉轴之间通过第六转动副连接，并确定所述转向管柱的下万向节的下节叉轴轴线为所述第六转动副的约束轴线，确定垂直所述转向管柱的下万向节的下节叉轴轴线的平面为所述第六转动副的约束平面；
S418、将所述转向管柱的下万向节的下节叉与所述转向管柱的下万向节的下节叉固定件之间通过第七转动副连接，并确定所述转向管柱的下轴轴线CD为所述第七转动副的约束轴线，确定垂直所述转向管柱的下轴轴线CD的平面为所述第七转动副的约束平面；
S419、将所述转向器齿条与固定构件之间通过第二移动副连接，并确定转向器齿条轴线为所述第二移动副的约束轴线，确定过所述转向器齿条轴线的平面为所述移动副的约束平面，所述第二移动副与所述第七转动副构成齿条副。
具体的，在所述转向管柱的初始相位角和所述转向器小齿轮的初始定位角确定后，保持所述转向管柱的初始相位角和所述转向器小齿轮的初始定位角，在CATIA软件的数字模型运动机构(DMU Kinemactics)模块中建立仿真模型。
具体的，上述仿真模型的约束示意图参阅图6。
具体的，本实施例中所述的固定构件为用于固定转向管柱的转向管柱安装支架，具体的，分别将转向管柱的上轴线和下轴安装在转向管柱安装支架上。
本领域技术人员可以理解的是，在进行仿真模型的建立时，所述的约束轴线和约束平面是对于转动副或移动副的自由度的约束，在模型建立后，通过将上述所述转动副或移动副的自由度置零后，实现在驱动装置下模型中各部件的转动或移动。
进一步的，在DMU模块的仿真界面中，调节方向盘的位置及旋转角后执行仿真，并输出含有仿真结果的数据文档；需要说明的是，在本实施例中，所述方向盘的位置包括中间位置、上极限位置和下极限位置，具体的，通过调节方向盘的倾斜角度值确定方向盘的位置，具体的，
当所述方向盘的倾斜角度值为0°时，所述方向盘处于中间位置，
以中间位置为水平线，当所述方向盘与水平线之间存在一个正方向的夹角而形成一个倾斜角度值时，调节方向盘至该倾斜角度，所述方向盘在该倾斜角度处处于上极限位置，
以中间位置为水平线，当所述方向盘与水平线之间存在一个负方向的夹角而形成一个倾斜角度值时，调节方向盘至该倾斜角度，所述方向盘在该倾斜角度处处于下极限位置，
其中，以中间位置为基准线，所述基准线逆时针旋转0°～180°范围内，为正方向，以中间位置为基准线，所述基准线顺时针旋转0°～180°范围内，为负方向。
作为优选的，在本实施例中。所述方向盘的上下极限的调节范围为-2°～2°；具体的，在本实施例中，
当所述方向盘的倾斜角度值为0°时，所述方向盘处于中间位置，
当所述方向盘的倾斜角度值为2°时，所述方向盘处于上极限位置，
当所述方向盘的倾斜角度值为-2°时，所述方向盘处于下极限位置。所述方向盘的旋转角的角度范围为-180°～180°，并规定所述方向盘的旋转角度的方向以驾驶员的方向为基准，顺时针方向为正值，逆时针方向为负值。
进一步的，作为优选的，在本实施例中取θ值为16.335°，在初始相位角-12.665°基础上确定改变后的转向管柱相位角为-29°，以改变后的转向管柱的相位角为仿真角度，执行步骤S42：具体的参阅图7和图18，本实施例中在执行步骤S42的操作时具体包括：S421、将方向盘调节至中间位置，S422、将方向盘的旋转角调节至-180度的位置，S423、点击DMU模块中的激活传感器按钮，选择仿真模型中确定的第一转动副和第七转动副；S424、输入仿真需要的步数后点击仿真按钮执行仿真，本实施例中仿真步数输入360步；S425、点击所述激活传感器界面中的清除按钮，清除界面中的历史操作；S426、将方向盘的旋转角调节至180°的位置，并点击仿真按钮执行仿真；S427、在仿真模型中将所述方向盘调节至上极限位置后执行步骤S422-S426；S428、在仿真模型中将所述方向盘调节至下极限位置后执行步骤S422-S426。随后在仿真模型中点击文档输出模块，输出方向盘在中间位置，上极限位置和下极限位置时的数据文档，具体的，数据文档中的数据包括方向盘处于中间位置时方向盘旋转角速度和转向管柱的下轴的旋转角速度、方向盘处于上极限位置时向盘旋转角速度和转向管柱的下轴的旋转角速度以及方向盘处于下极限位置时向盘旋转角速度和转向管柱的下轴的旋转角速度。
进一步，数据文档输出后，数据文档中的数据计算模块会自动根据方向盘在中间位置，上极限位置和下极限位置时对应的方向盘旋转角速度ω1和转向管柱下轴旋转角速度ω2值计算出方向盘调节至不同位置时所述转向管柱所对应的角速度波动值，具体的，计算公式为：ω2/ω1-1；进一步的，根据计算结果绘制转向管柱的相位角为-29°时，方向盘在中间位置时的转向管柱角速度波动曲线N，方向盘在上极限位置时的转向管柱角速度波动曲线M，方向盘在下极限位置时的转向管柱角速度波动曲线P，具体的，波动曲线图请参阅图11。
作为优选的，在改变转向管柱的初始相位角并以其为仿真角度之前还可以对转向管柱的初始相位角进行仿真，具体的，仿真步骤与上述陈述的仿真步骤相同，这里不再赘述。具体的，转向管柱的初始相位角的角速度波动曲线图请参阅图8。具体的，从图8中可以看出，0°位置处，即方向盘没有旋转角度，方向盘在中间位置和下极限位置时所对应的转向管柱的角速度波动值均处于波峰附近，而方向盘在上极限位置时所对应的转向管柱的角速度波动值处于波谷位置，另外，方向盘在下极限位置时所对应的转向管柱的角速度波动值要比方向盘在上极限位置时所对应的转向管柱的角速度波动值大得多，拥有丰富驾驶经验的驾驶员都知道，这种情况下是一种不好的体验，因为，当方向盘调整到不同的位置时，左右转向的手感会轻重不一。具体的，用户可以根据整车对转向管柱角速度波动的具体要求，具体的，在本实施例中，要求方向盘处于中间位置时，转向管柱的角速度波动范围为10％，用户在θ角的经验实验值范围7°～22°内估算一个θ角，在本实施例中θ角的估算值为16.335°，并以转向管柱的初始相位角-12.665°为初始值，计算改变即优化后的转向管柱的相位角，具体的，优化后的转向管柱的相位角为-12.665°-16.335°，一般我们将转向管柱的相位角取整，因此在本实施例中得到优化后的相位角为-29°，以29度为转向管柱的相位角进行仿真并根据仿真结果绘制角速度波动曲线图11，具体的执行步骤S5和步骤S6，从图中可以看出，在转向管柱相位角为-29°时，转向管柱角速度波动范围近似为9.84％，与要求的波动范围值10％接近，符合要求。可以理解的是，根据经验值估算θ角后，如果得出的角速度波动范围与要求的角速度波动范围不符，则再进一步估算θ角就进行仿真，直至确定符合要求角速度波动范围的θ角。
进一步的，对比图8与图11，通过图8与图11中的旋转管柱角速度波动曲线的比较，转向管柱的相位角为-29°时，获取的角速度波动曲线的一致性有所提高。具体的，本实施例中所述的一致性高低的判断是指转向管柱角速度波动曲线N、M、P三条曲线波动趋势的相近程度。进一步的，通过以转向器小齿轮的初始定位角为原始值，增加或减小一个β角，可以对一致性较好的转向管柱的角速度波动曲线进行优化，调节角速度波动曲线的波峰位置，使得波峰处于当方向盘无旋转角时的0°位置处，进一步提高用户旋转方向盘时的体验。具体，当增加β角时，代表将角速度波动曲线向左平移，当减小β角时，代表将角速度波动曲线向右平移。进一步的，在得到符合要求的角速度波动范围的波动曲线后，确定β角以便确定将波动曲线的平移方向得到最终的最优转向管柱角速度波动曲线，即使波动曲线左右对称，波动曲线峰值在方向盘的旋转角在0°对应的位置时的转向管柱角速度波动曲线。具体的，在本实施例中，从图11可以看出，将曲线向右平移约49°后，可以将角速度波动曲线的峰值平移到方向盘的旋转角在0°对应的位置，确定β角后，根据β角，确定优化后的转向器小齿轮定位角。在本实施例中，转向管柱的波动曲线向右移动，即需要在转向器小齿轮初始定位角的基础上减去一个β角，具体的，在本实施例中，转向器小齿轮初始定位角为60.608°，因此，得出最终优化后的转向器小齿轮定位角为11°。具体的，转向管柱的最终角速度波动曲线请参阅图19。
需要说明的是，本实施例中的方向盘的预设初始角不仅限于-180°，预设终止角度不仅限于180°但至少保证方向盘的旋转角度大于一圈，即360°，可以将方向盘的预设初始角度设为-200°，预设终止角度设为200°后进行仿真，具体的，经过上述设置有，横向坐标所代表的方向盘转角为-200°～200°范围。
当实施例中θ角取7°，通过仿真并绘制角速度波动曲线后，得到图9，当实施例中θ角取22°，通过仿真并绘制角速度波动曲线后，得到图10，比较图9和图10，在θ角取22°时，所述获取的转向管柱的角速度波动曲线的一致性要比θ角取7°时的转向管柱的角速度波动曲线的一致性好。进一步的，在本实施例中所述θ取7°和22°时，已确定β角，故波峰恰好处于方向盘旋转角度0°位置，可以不进行平移β。
需要说明的是，通过技术人员的大量仿真实验得出一个经验数值，具体的，在转向管柱的初始相位角的基础上减去的θ角的范围在7°～22°范围内时，所述转向管柱的加速度波动曲线的一致性较好，并且，在7°～22°范围内，减去的θ角越大，一致性越好，但是波动范围大，反之，减去的θ角越小，一致性越差，但波动范围小，可以理解的是，所述波动范围图中同一条曲线中相邻波峰到波谷的纵向差值的绝对值。具体的，可以参阅图9和图10进行理解。
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 (10)

1.一种调节转向管柱角速度波动的方法，其特征在于，包括，
建立转向管柱的硬点模型，
设定转向管柱的初始相位角和转向器小齿轮的初始定位角，
改变转向管柱的相位角，
计算转向管柱的角速度波动值并根据计算结果绘制转向管柱的初始角速度波动曲线，
确定转向器小齿轮初始定位角的改变值，
确定转向管柱的最终角速度波动曲线。
2.根据权利要求1所述的调节转向管柱角速度波动的方法，其特征在于，所述计算转向管柱角速度波动值的步骤包括，
建立用于仿真转向管柱角速度波动的仿真模型，
在仿真模型中执行仿真，
输出含有仿真结果的数据文档，
根据数据文档中的数据计算所述转向管柱的角速度波动值。
3.根据权利要求1或2所述的调节转向管柱角速度波动的方法，其特征在于，所述转向管柱的角速度波动值包括所述转向管柱初始相位角的角速度波动值和/或转向管柱当前相位角的角速度波动值，其中，所述转向管柱当前相位角为所述转向管柱相位角每改变一次所对应的角度。
4.根据权利要求2所述的调节转向管柱角速度波动的方法，其特征在于，所述数据文档中的数据包括方向盘的旋转角速度ω1和转向管柱的下轴的旋转角速度ω2。
5.根据权利要求4所述的调节转向管柱角速度波动的方法，其特征在于，所述转向管柱的角速度波动值的计算公式为ω2/ω1-1。
6.根据权利要求1所述的调节转向管柱角速度波动的方法，其特征在于，设定所述转向管柱的初始相位角包括，
确定所述转向管柱上万向节的下节叉轴轴线，
确定所述转向管柱下万向节的上节叉轴轴线，
确定所述转向管柱上万向节的下节叉轴轴线到转向管柱下万向节的上节叉轴轴线所形成的夹角为所述转向管柱的初始相位角，
其中，
以驾驶员方向为基准，顺时针方向为正值，逆时针方向为负值。
7.根据权利要求1所述的调节转向管柱角速度波动的方法，其特征在于，设定所述转向器小齿轮的初始定位角包括，
确定过转向管柱的下万向节中心点并垂直于转向管柱下轴轴线的平面，
在上述平面上确定过转向管柱下万向节的中心点并平行于转向器齿条轴线的直线，
确定转向管柱下万向节的下节叉轴轴线，
确定上述直线到上述转向管柱下万向节的下节叉轴轴线所形成的夹角为转向器小齿轮的初始定位角，
其中，
以驾驶员方向为基准，顺时针方向为正值，逆时针方向为负值。
8.根据权利要求1所述的调节转向管柱角速度波动的方法，其特征在于，所述改变转向管柱的相位角包括，在所述转向管柱的初始相位角的基础上减去一个θ角，其中，θ角的角度范围为0°～180°。
9.根据权利要求1所述的调节转向管柱角速度波动的方法，其特征在于，所述转向器小齿轮初始定位角的改变值为β角，所述β角的角度范围为0°～180°。
10.根据权利要求1或9所述的调节转向管柱角速度波动的方法，其特征在于，所述确定转向管柱的最终角速度波动曲线包括，将所述转向管柱的初始角速度波动曲线向左或向右平移β角。
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