CN108680854A - 一种座椅电机自锁性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种座椅电机自锁性能检测装置，设有伺服电机、减速机构、扭矩传感器、主控制器和角度采集单元，伺服电机与受测座椅电机相对固定，伺服电机的输出轴依次通过减速机构和扭矩传感器连接受测座椅电机的输出轴，且伺服电机的控制端与主控制器电性连接，角度采集单元采集受测座椅电机的输出轴的实时旋转角度，主控制器接收扭矩传感器采集到的实时输出扭矩和角度采集单元采集到的实时旋转角度。本发明能够对不同功能、不同应用场景的受测座椅电机进行自锁性能检测，并且，本发明在检测过程中能够先消除受测座椅电机的内部间隙，再测得表征受测座椅电机自锁性能的自锁旋转角度，具有检测精度高的优点。

Description

一种座椅电机自锁性能检测装置

技术领域

本发明涉及一种座椅电机自锁性能检测装置。

背景技术

作为汽车的关键零部件之一，汽车座椅不仅要求布置合理，还需要保证安全性和舒适性两大要求。对于驾驶员而言，如果座椅位置不合适，则会在较大程度上对驾驶员的操控灵敏度和视线范围产生不良影响，甚至引起交通事故而具有安全隐患，同时对于不同体型的乘员而言，为了尽量保证较大范围的乘坐舒适性，汽车座椅要有各种调节机构对其不同方向的位置进行调整。

随着汽车行业智能化、电动化和可靠性要求的不断提高，座椅电机作为汽车电动座椅极其重要和复杂的调节机构，越来越得到汽车制造商和零部件生产商的重视，其中对于中高档轿车的电动座椅，则普遍安装具有高度调节、靠背调节、前后调节和头枕调节等不同方向和角度调整作用的直流电机。

自锁性能作为座椅电机的基本性能之一，不仅影响电机的功能和噪声振动性能，还对汽车座椅的安全性和乘坐舒适性产生影响。因此，在汽车座椅电机的设计过程中，均需要通过自锁试验对座椅电机在规定试验条件下的自锁性能进行检测。然而，在一般情况下，对于不同调节功能的汽车座椅电机，其自锁试验是通过手动调整形式进行的，例如采用数显扭矩扳手或悬挂砝码的方式对座椅电机输出轴施加一定大小的扭矩，而且难以控制施加扭矩的速率，对不同厂家的座椅电机自锁试验标准具有局限性，同时不符合目前检测设备模块化、自动化和系统化的发展要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种座椅电机自锁性能检测装置。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种座椅电机自锁性能检测装置，其特征在于：所述的座椅电机自锁性能检测装置设有伺服电机、减速机构、扭矩传感器、主控制器和角度采集单元，所述伺服电机与受测座椅电机相对固定，所述伺服电机的输出轴依次通过减速机构和扭矩传感器连接所述受测座椅电机的输出轴，且所述伺服电机的控制端与所述主控制器电性连接，所述角度采集单元采集所述受测座椅电机的输出轴的实时旋转角度，所述主控制器接收所述扭矩传感器采集到的实时输出扭矩和所述角度采集单元采集到的实时旋转角度；

所述主控制器按以下方式控制所述座椅电机自锁性能检测装置对受测座椅电机进行正转自锁性能检测或反转自锁性能检测，其中，所述伺服电机的输出轴在所述正转自锁性能检测中均正向旋转，所述伺服电机的输出轴在所述反转自锁性能检测中均反向旋转：

首先，所述主控制器接收参数设置指令，该参数设置指令包含间隔时间△t、输出扭矩增幅△M、最大误差旋转角度、试验输出扭矩Mt、加载时间、保持时间，其中，所述试验输出扭矩Mt、加载时间和保持时间按照对所述受测座椅电机的自锁性能试验标准设置；

其次，所述主控制器控制所述座椅电机自锁性能检测装置消除所述受测座椅电机的内部间隙，即：

所述主控制器控制所述伺服电机的输出轴在连续的间隔时段中进行同向旋转，直到所述伺服电机的输出轴在第N个间隔时段最先同时满足以下两个判断条件，则判断已消除所述受测座椅电机的内部间隙，并将所述角度采集单元在此时采集到的实时旋转角度记为初始旋转角度Ao；

其中，所述间隔时段的时长为所述间隔时间△t；所述伺服电机的输出轴受所述主控制器控制，使得所述扭矩传感器采集到的实时输出扭矩，即加载到所述受测座椅电机的输出轴上的实时输出扭矩在第k个间隔时段为k*△M，1≤k≤N；

第一个所述判断条件为：在所述第N个间隔时段中，所述受测座椅电机的输出轴的旋转角度在所述最大误差旋转角度以内；

第二个所述判断条件为：N*△M≤Mt÷3，并将N*△M记为初始输出扭矩 Mo；

再次，在所述主控制器判断已消除所述受测座椅电机的内部间隙时，所述主控制器通过控制所述伺服电机，使得所述扭矩传感器采集到的实时输出扭矩，即加载到所述受测座椅电机的输出轴上的实时输出扭矩在所述加载时间内从所述初始输出扭矩Mo均匀的增大到所述试验输出扭矩Mt；

然后，在所述扭矩传感器采集到的实时输出扭矩达到所述试验输出扭矩Mt 时，所述主控制器通过控制所述伺服电机，使得所述扭矩传感器采集到的实时输出扭矩，即加载到所述受测座椅电机的输出轴上的实时输出扭矩在所述保持时间内保持在所述试验输出扭矩Mt，并将所述角度采集单元在所述保持时间的结束时刻采集到的实时旋转角度记为最终旋转角度At；

最后，所述主控制器计算得到表征所述受测座椅电机的自锁性能的自锁旋转角度△A＝At-Ao。

作为本发明的优选实施方式：所述最大误差旋转角度的取值在0.1°以内。

作为本发明的优选实施方式：所述的参数设置指令还包含有最大允许旋转角度；所述主控制器判断所述自锁旋转角度△A是否在所述最大允许旋转角度以下，如是，则判断所述受测座椅电机的自锁性能合格，否则判断所述受测座椅电机的自锁性能不合格。

作为本发明的优选实施方式：所述的角度采集单元设有皮带轮传动机构、角度传感器和角度传感信号模数转换模块，所述角度传感器与所述受测座椅电机相对固定，所述皮带轮传动机构的主动轮安装在所述受测座椅电机的输出轴上，所述皮带轮传动机构的从动轮安装在所述角度传感器的输入轴上，所述角度传感器的角度传感信号输出端通过所述角度传感信号模数转换模块与所述主控制器电性连接。

作为本发明的优选实施方式：所述伺服电机、受测座椅电机和角度传感器相对固定的方式为：所述伺服电机和角度传感器分别固定在所述主控制器的柜体顶面，所述受测座椅电机通过固定工装固定在所述主控制器的柜体顶面。

作为本发明的优选实施方式：所述的主控制器为工控机，该工控机通过RS-232/RS-485转换器与所述伺服电机的控制端电性连接，且所述RS-232/RS-485 转换器采用双绞屏蔽线作为通讯线。

作为本发明的优选实施方式：所述的座椅电机自锁性能检测装置还设有电压采集单元和电流采集单元，所述主控制器分别与所述电压采集单元和电流采集单元电性连接，所述电压采集单元能够采集所述受测座椅电机的工作电压并能够将采集到的工作电压实时发送给所述主控制器，所述电流采集单元能够采集所述受测座椅电机的工作电流并能够将采集到的工作电流实时发送给所述主控制器。

作为本发明的优选实施方式：所述的主控制器具有存储器，所述主控制器将其接收到的外部指令、所述电流采集单元采集到的工作电流和所述电压采集单元采集到的工作电压保存到所述存储器中。

作为本发明的优选实施方式：所述的座椅电机自锁性能检测装置还设有输入设备，所述主控制器与所述输入设备电性连接，所述输入设备用于向所述主控制器输入所述外部指令。

作为本发明的优选实施方式：所述的座椅电机自锁性能检测装置还设有用于显示座椅电机自锁性能检测数据的显示设备；所述主控制器与所述显示设备电性连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明能够对不同功能、不同应用场景的受测座椅电机进行自锁性能检测，并且，本发明在检测过程中能够先消除受测座椅电机的内部间隙，再测得表征受测座椅电机自锁性能的自锁旋转角度，具有检测精度高的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明的座椅电机自锁性能检测装置的结构示意图；

图2为本发明的座椅电机自锁性能检测装置的电路原理框图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明公开的是一种座椅电机自锁性能检测装置，其发明构思为：本发明的座椅电机自锁性能检测装置设有伺服电机1、减速机构、扭矩传感器2、主控制器3和角度采集单元，伺服电机1与受测座椅电机4相对固定，伺服电机1的输出轴依次通过减速机构和扭矩传感器2连接受测座椅电机4 的输出轴，其中，减速机构用于增大伺服电机1输出轴的输出扭矩范围，扭矩传感器2用于采集伺服电机1通过减速机构输出到受测座椅电机4输出轴的实时输出扭矩，且伺服电机1的控制端与主控制器3电性连接，角度采集单元采集受测座椅电机4的输出轴的实时旋转角度，主控制器3接收扭矩传感器2采集到的实时输出扭矩和角度采集单元采集到的实时旋转角度；

主控制器3按以下方式控制座椅电机自锁性能检测装置对受测座椅电机4 进行正转自锁性能检测或反转自锁性能检测，其中，伺服电机1的输出轴在正转自锁性能检测中均正向旋转，伺服电机1的输出轴在反转自锁性能检测中均反向旋转：

首先，主控制器3接收参数设置指令，该参数设置指令包含间隔时间△t、输出扭矩增幅△M、最大误差旋转角度、试验输出扭矩Mt、加载时间、保持时间，其中，间隔时间△t和输出扭矩增幅△M可以根据对受测座椅电机4进行自锁性能检测的精度要求和试验时间进行设置，间隔时间△t越小则检测精度越高、试验时间越长，输出扭矩增幅△M越小则检测精度越高、试验时间越长；试验输出扭矩Mt、加载时间和保持时间按照厂商对受测座椅电机4的自锁性能试验标准设置，而自锁性能试验标准是依据受测座椅电机4的功能和实际应用场景对该三个参数值的设置，该三个参数值的作用是模拟受测座椅电机4的实际工作情况，例如：对于用于汽车座椅靠背调节的受测座椅电机4，加载时间就是模拟乘客靠在靠背上这一动作从开始状态到稳定状态的时间，试验输出扭矩Mt就是模拟受测座椅电机4的输出轴在前述稳定状态受到的扭矩，保持时间就是模拟前述稳定状态的维持时间，当然，自锁性能试验标准可以灵活的按照不同的考虑因素对试验输出扭矩Mt、加载时间和保持时间该三个参数进行设置，而不仅限于前述举例；

其次，主控制器3控制座椅电机自锁性能检测装置消除受测座椅电机4的内部间隙，即：

主控制器3控制伺服电机1的输出轴在连续的间隔时段中进行同向旋转，使得受测座椅电机4的输出轴产生相应的旋转，直到伺服电机1的输出轴在第N 个间隔时段最先同时满足以下两个判断条件，则判断已消除受测座椅电机4的内部间隙，并将角度采集单元在此时采集到的实时旋转角度记为初始旋转角度Ao；

其中，间隔时段的时长为间隔时间△t；伺服电机1的输出轴受主控制器3 控制，使得扭矩传感器2采集到的实时输出扭矩，即加载到受测座椅电机4的输出轴上的实时输出扭矩在第k个间隔时段为k*△M，1≤k≤N；也即：在第一个间隔时段，伺服电机1通过减速机构和扭矩传感器2施加到受测座椅电机4的输出轴上的扭矩为1*△M，在第N个间隔时段，伺服电机1通过减速机构和扭矩传感器2施加到受测座椅电机4的输出轴上的扭矩为N*△M。

第一个判断条件为：在第N个间隔时段中，受测座椅电机4的输出轴的旋转角度在最大误差旋转角度以内；其中，由于伺服电机1的输出轴在第N个间隔时段最先满足该第一个判断条件，也即：在前面N-1个间隔时段中，受测座椅电机4的输出轴的旋转角度均超过最大误差旋转角度。

第二个判断条件为：N*△M≤Mt÷3，并将N*△M记为初始输出扭矩Mo；

再次，在主控制器3判断已消除受测座椅电机4的内部间隙时，主控制器3 通过控制伺服电机1，使得扭矩传感器2采集到的实时输出扭矩，即加载到受测座椅电机4的输出轴上的实时输出扭矩在加载时间内从初始输出扭矩Mo均匀的增大到试验输出扭矩Mt；

然后，在扭矩传感器2采集到的实时输出扭矩达到试验输出扭矩Mt时，主控制器3通过控制伺服电机1，使得扭矩传感器2采集到的实时输出扭矩，即加载到受测座椅电机4的输出轴上的实时输出扭矩在保持时间内保持在试验输出扭矩Mt，并将角度采集单元在保持时间的结束时刻采集到的实时旋转角度记为最终旋转角度At；

最后，主控制器3计算得到表征受测座椅电机4的自锁性能的自锁旋转角度△A＝At-Ao。

在上述发明构思的基础上，本发明可以采用以下优选的结构：

作为本发明的优选实施方式：最大误差旋转角度的取值在0.1°以内。

作为本发明的优选实施方式：参数设置指令还包含有最大允许旋转角度；主控制器3判断自锁旋转角度△A是否在最大允许旋转角度以下，如是，则判断受测座椅电机4的自锁性能合格，否则判断受测座椅电机4的自锁性能不合格。

作为本发明的优选实施方式：角度采集单元设有皮带轮传动机构、角度传感器6和角度传感信号模数转换模块，角度传感器6与受测座椅电机4相对固定，皮带轮传动机构的主动轮安装在受测座椅电机4的输出轴上，皮带轮传动机构的从动轮安装在角度传感器6的输入轴上，角度传感器6的角度传感信号输出端通过角度传感信号模数转换模块与主控制器3电性连接。

作为本发明的优选实施方式：伺服电机1、受测座椅电机4和角度传感器6 相对固定的方式为：伺服电机1和角度传感器6分别固定在主控制器3的柜体顶面，受测座椅电机4通过固定工装5固定在主控制器3的柜体顶面。

作为本发明的优选实施方式：主控制器3为工控机，该工控机通过 RS-232/RS-485转换器与伺服电机1的控制端电性连接，且RS-232/RS-485转换器采用双绞屏蔽线作为通讯线，以解决工控机与伺服电机1之间通讯协议不同的问题。

作为本发明的优选实施方式：座椅电机自锁性能检测装置还设有电压采集单元和电流采集单元，主控制器3分别与电压采集单元和电流采集单元电性连接，电压采集单元能够采集受测座椅电机4的工作电压并能够将采集到的工作电压实时发送给主控制器3，电流采集单元能够采集受测座椅电机4的工作电流并能够将采集到的工作电流实时发送给主控制器3。

作为本发明的优选实施方式：主控制器3具有存储器，主控制器3将其接收到的外部指令、电流采集单元采集到的工作电流和电压采集单元采集到的工作电压保存到存储器中，以便于工作人员对自锁性能检测过程中产生的数据进行查询。

作为本发明的优选实施方式：座椅电机自锁性能检测装置还设有输入设备，主控制器3与输入设备电性连接，输入设备用于向主控制器3输入外部指令，该外部指令包括参数设置指令、性能检测启停指令等。

作为本发明的优选实施方式：座椅电机自锁性能检测装置还设有用于显示座椅电机自锁性能检测数据的显示设备7；主控制器3与显示设备7电性连接，其中，本发明也可采用集成了上述输入设备和显示设备7的人机交互界面；显示设备7上可以实时显示保存在存储器中的参数设置指令、工作电流、工作电压、扭矩传感器2采集到的实时输出扭矩、角度采集单元采集到的实时旋转角度等，并且，这些数据还可以用各种图表来进行显示，以便工作人员进行分析。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。例如：主控制器3也可以通过通讯模块联网，主控制器3接收的外部指令也可以是由该远程终端通过网络发送的。

Claims (10)

1.一种座椅电机自锁性能检测装置，其特征在于：所述的座椅电机自锁性能检测装置设有伺服电机(1)、减速机构、扭矩传感器(2)、主控制器(3)和角度采集单元，所述伺服电机(1)与受测座椅电机(4)相对固定，所述伺服电机(1)的输出轴依次通过减速机构和扭矩传感器(2)连接所述受测座椅电机(4)的输出轴，且所述伺服电机(1)的控制端与所述主控制器(3)电性连接，所述角度采集单元采集所述受测座椅电机(4)的输出轴的实时旋转角度，所述主控制器(3)接收所述扭矩传感器(2)采集到的实时输出扭矩和所述角度采集单元采集到的实时旋转角度；

所述主控制器(3)按以下方式控制所述座椅电机自锁性能检测装置对受测座椅电机(4)进行正转自锁性能检测或反转自锁性能检测，其中，所述伺服电机(1)的输出轴在所述正转自锁性能检测中均正向旋转，所述伺服电机(1)的输出轴在所述反转自锁性能检测中均反向旋转：

首先，所述主控制器(3)接收参数设置指令，该参数设置指令包含间隔时间△t、输出扭矩增幅△M、最大误差旋转角度、试验输出扭矩Mt、加载时间、保持时间，其中，所述试验输出扭矩Mt、加载时间和保持时间按照对所述受测座椅电机(4)的自锁性能试验标准设置；

其次，所述主控制器(3)控制所述座椅电机自锁性能检测装置消除所述受测座椅电机(4)的内部间隙，即：

所述主控制器(3)控制所述伺服电机(1)的输出轴在连续的间隔时段中进行同向旋转，直到所述伺服电机(1)的输出轴在第N个间隔时段最先同时满足以下两个判断条件，则判断已消除所述受测座椅电机(4)的内部间隙，并将所述角度采集单元在此时采集到的实时旋转角度记为初始旋转角度Ao；

其中，所述间隔时段的时长为所述间隔时间△t；所述伺服电机(1)的输出轴受所述主控制器(3)控制，使得所述扭矩传感器(2)采集到的实时输出扭矩，即加载到所述受测座椅电机(4)的输出轴上的实时输出扭矩在第k个间隔时段为k*△M，1≤k≤N；

第一个所述判断条件为：在所述第N个间隔时段中，所述受测座椅电机(4)的输出轴的旋转角度在所述最大误差旋转角度以内；

第二个所述判断条件为：N*△M≤Mt÷3，并将N*△M记为初始输出扭矩Mo；

再次，在所述主控制器(3)判断已消除所述受测座椅电机(4)的内部间隙时，所述主控制器(3)通过控制所述伺服电机(1)，使得所述扭矩传感器(2)采集到的实时输出扭矩，即加载到所述受测座椅电机(4)的输出轴上的实时输出扭矩在所述加载时间内从所述初始输出扭矩Mo均匀的增大到所述试验输出扭矩Mt；

然后，在所述扭矩传感器(2)采集到的实时输出扭矩达到所述试验输出扭矩Mt时，所述主控制器(3)通过控制所述伺服电机(1)，使得所述扭矩传感器(2)采集到的实时输出扭矩，即加载到所述受测座椅电机(4)的输出轴上的实时输出扭矩在所述保持时间内保持在所述试验输出扭矩Mt，并将所述角度采集单元在所述保持时间的结束时刻采集到的实时旋转角度记为最终旋转角度At；

最后，所述主控制器(3)计算得到表征所述受测座椅电机(4)的自锁性能的自锁旋转角度△A＝At-Ao。

2.根据权利要求1所述的座椅电机自锁性能检测装置，其特征在于：所述最大误差旋转角度的取值在0.1°以内。

3.根据权利要求1所述的座椅电机自锁性能检测装置，其特征在于：所述的参数设置指令还包含有最大允许旋转角度；所述主控制器(3)判断所述自锁旋转角度△A是否在所述最大允许旋转角度以下，如是，则判断所述受测座椅电机(4)的自锁性能合格，否则判断所述受测座椅电机(4)的自锁性能不合格。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的座椅电机自锁性能检测装置，其特征在于：所述的角度采集单元设有皮带轮传动机构、角度传感器(6)和角度传感信号模数转换模块，所述角度传感器(6)与所述受测座椅电机(4)相对固定，所述皮带轮传动机构的主动轮安装在所述受测座椅电机(4)的输出轴上，所述皮带轮传动机构的从动轮安装在所述角度传感器(6)的输入轴上，所述角度传感器(6)的角度传感信号输出端通过所述角度传感信号模数转换模块与所述主控制器(3)电性连接。

5.根据权利要求4所述的座椅电机自锁性能检测装置，其特征在于：所述伺服电机(1)、受测座椅电机(4)和角度传感器(6)相对固定的方式为：所述伺服电机(1)和角度传感器(6)分别固定在所述主控制器(3)的柜体顶面，所述受测座椅电机(4)通过固定工装(5)固定在所述主控制器(3)的柜体顶面。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的座椅电机自锁性能检测装置，其特征在于：所述的主控制器(3)为工控机，该工控机通过RS-232/RS-485转换器与所述伺服电机(1)的控制端电性连接，且所述RS-232/RS-485转换器采用双绞屏蔽线作为通讯线。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的座椅电机自锁性能检测装置，其特征在于：所述的座椅电机自锁性能检测装置还设有电压采集单元和电流采集单元，所述主控制器(3)分别与所述电压采集单元和电流采集单元电性连接，所述电压采集单元能够采集所述受测座椅电机(4)的工作电压并能够将采集到的工作电压实时发送给所述主控制器(3)，所述电流采集单元能够采集所述受测座椅电机(4)的工作电流并能够将采集到的工作电流实时发送给所述主控制器(3)。

8.根据权利要求7所述的座椅电机自锁性能检测装置，其特征在于：所述的主控制器(3)具有存储器，所述主控制器(3)将其接收到的外部指令、所述电流采集单元采集到的工作电流和所述电压采集单元采集到的工作电压保存到所述存储器中。

9.根据权利要求7所述的座椅电机自锁性能检测装置，其特征在于：所述的座椅电机自锁性能检测装置还设有输入设备，所述主控制器(3)与所述输入设备电性连接，所述输入设备用于向所述主控制器(3)输入所述外部指令。

10.根据权利要求1至3任意一项所述的座椅电机自锁性能检测装置，其特征在于：所述的座椅电机自锁性能检测装置还设有用于显示座椅电机自锁性能检测数据的显示设备(7)；所述主控制器(3)与所述显示设备(7)电性连接。