CN110779740A - 一种转向器正向耐久性试验台架及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向器正向耐久性试验台架，包括转向器、台架、转向轴，所述转向器固定在台架的正中间位置上，所述转向器转向输入端连接转向轴，所述转向轴另一端连接有直流电动机，所述转向轴上还连接有扭矩传感器，所述直流电动机的另一端连接有角度传感器，所述转向器输出端连接有拉力传感器，所述拉力传感器另一端连接有位移传感器，所述位移传感器另一端连接有多频波加载缸；本产品具可有效检测转向器在各种工况状态下各项性能、且检测数据精度高的优点。

Description

一种转向器正向耐久性试验台架及测试方法

技术领域

本发明涉及车用转向器检测领域，具体涉及一种转向器正向耐久性试验台架及测试方法。

背景技术

汽车转向器又名转向机、方向机，它是汽车转向系中最重要的部件，它的作用是：增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向，常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄销式和循环球式。

汽车转向器在生产时需要进行各种检测以保证其精度和使用寿命等标准的要求，其中转向器的检测主要有使用寿命、正向、逆向和循环：使用寿命是指转向器装车并随车辆一起使用，直到出现不可维修的故障而被更换或是随车辆一起报废所经历的全部行驶里程，正向是指转向器输入轴接受来自方向盘的操纵，逆向是指转向器输出轴承受来自垂臂末端的负载作用，循环指转向器输入轴(或输出轴)从中间位置向一侧转动到规定角度后，回到中间位置，再向另一侧转动到规定角度，再回到中间位置，以上被定义为一次循环。

而现有情况是国内转向器针对耐久测试还存在空白，没有一款好的设备以及测试方法进行，特别是针对在不同路段以及不同环境下所产生不同数据进行时时检测归档。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可有效检测转向器在各种工况状态下各项性能、且检测数据精度高的转向器正向耐久性试验台架。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：一种转向器正向耐久性试验台架，包括转向器、台架、转向轴，所述转向器固定在台架的正中间位置上，所述转向器转向输入端连接转向轴，所述转向轴另一端连接有直流电动机，所述转向轴上还连接有扭矩传感器，所述直流电动机的另一端连接有角度传感器，所述转向器输出端连接有拉力传感器，所述拉力传感器另一端连接有位移传感器，所述位移传感器另一端连接有多频波加载缸。

进一步的，所述转向器包括转向器主体和垂臂，所述转向器主体的输入端与扭矩传感器固定连接，所述垂臂与拉力传感器固定连接。

进一步的，所述转向器还连接有输油管道，所述输油管道输入端连接有转向油泵。

本发明还公开了一种转向器正向耐久性试验的检测方法，包括以下步骤：

1)、首先直流电动机启动带动转向轴按不同工况所需进行角度以及扭矩的转动；

2)、转向轴转动后连接转向器运转，转向器通过转向油泵并由转向轴旋转带动致使垂臂偏摆，垂臂偏摆带动拉力传感器和位移传感器运作；

2)、然后所产生的角度、扭矩、拉力和位移相关数据参数分别传送到角度传感器、扭矩传感器、拉力传感器和位移传感器上记录归档；

4)、最后启动多频波加载缸逆向往复驱动，逆向激振和输入轴惯性造成转向器转阀小角度开启和液压震动形成多频波并记录归档。

本发明的有益效果是：

本发明通过转向器连接多频波加载缸，并由多频波加载缸启动，逆向激振和输入轴惯性造成转向器转阀小角度开启和液压震动，并经过角度传感器、扭矩传感器、拉力传感器和位移传感器的检测归档，有效检测转向器在各种工况状态下各项性能、且检测数据精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明一种转向器正向耐久性试验台架的结构示意图；

图2为本发明一种转向器正向耐久性试验台架中转向器转角和转速之间的示意图；

图3为本发明一种转向器正向耐久性试验台架在油温、环境温度控制的示意图。

具体实施方式

下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

一种转向器正向耐久性试验台架，包括转向器7、台架6、转向轴11，所述转向器7固定在台架6的正中间位置上，所述转向器7转向输入端连接转向轴 11，所述转向轴11另一端连接有直流电动机2，所述转向轴11上还连接有扭矩传感器3，所述直流电动机2的另一端连接有角度传感器1，所述转向器7输出端连接有拉力传感器5，所述拉力传感器5另一端连接有位移传感器8，所述位移传感器8另一端连接有多频波加载缸4。

所述转向器7包括转向器主体71和垂臂72，所述转向器主体71的输入端与扭矩传感器3固定连接，所述垂臂72与拉力传感器5固定连接。

所述转向器7还连接有输油管道9，所述输油管道9输入端连接有转向油泵 10。

本发明还公开了一种转向器正向耐久性试验的检测方法，包括以下步骤：

1)、首先直流电动机2启动带动转向轴11按不同工况所需进行角度以及扭矩的转动；

2)、转向轴11转动后连接转向器7运转，转向器7通过转向油泵10并由转向轴11旋转带动致使垂臂偏摆，垂臂偏摆带动拉力传感器5和位移传感器8 运作；

2)、然后所产生的角度、扭矩、拉力和位移相关数据参数分别传送到角度传感器1、扭矩传感器3、拉力传感器5和位移传感器8上记录归档；

4)、最后启动多频波加载缸4逆向往复驱动，逆向激振和输入轴11惯性造成转向器7转阀小角度开启和液压震动形成多频波并记录归档。

本实施例中，在不同道路和环境下，转向操纵的范围、频次和负载均有所不同，因此模拟了4种整车道路行驶，试验不低于4×105次循环。

A工况，本台架试验工况模拟车辆处于洲际高速公路行驶状态，道路较为平坦、宽敞、宽直，转向轮受到低频小波幅、高频小波幅激振两种负荷的叠加，直拉杆受力较小，转向操纵频率较低，较小转角的转向操纵用来修正行驶方向，来自方向盘的操纵转角范围在±180°内，转速可变，来自输出轴的负载为约40％额定载荷的恒定载荷与高频、低频波形载荷的叠加。

B工况，本台架试验工况模拟车辆处于上坡道路低速行驶状态，道路为弯形坡道，前轴负载降低。转向轮受到低频中波幅、高频小波幅两种负荷的叠加，直拉杆受力较小，转向操纵频率很低，中等角度转向，来自方向盘的操纵转角范围在±540°内，转速变化，来自输出轴的负载为随输出轴转角逐渐增大的线性载荷与高频、低频波形载荷的叠加。

C工况，本台架试验工况模拟车辆处于城市街区道路中速行驶状态，道路较为平坦、狭窄、弯急、拥挤。转向轮受到中频小波幅和高频小波幅两种负荷的叠加，直拉杆受力较大，转向操纵频率较高，大转角和满舵转向，来自方向盘的操纵转角范围为行程泄荷阀限位角度的80％左右，来自输出轴的负载为随输出轴转角逐渐增大的线性载荷与高频、低频波形载荷的叠加，C工况的线性载荷的最大值要使安全阀完全开启。

D工况，本台架试验工况模拟车辆处于乡村道路中速行驶状态，道路泥泞、颠簸、曲折，转向轮受到中度频率大波幅负荷和高频冲击载荷，直拉杆受力较大，转向操纵频率较高，大转角、满舵或强制转向，来自方向盘的操纵转角范围为两侧行程泄荷阀限位的全角度，行程限位阀必须被打开。来自输出轴的负载为随输出轴转角逐渐增大的线性载荷与高频、低频波形载荷的叠加。D工况线性载荷的最大值必须使输入轴扭矩(在接近泄荷阀限位位置)达到并保持75Nm。

试验应在-40℃～120℃交变环境温度和-40℃～80℃交变油温条件下进行。转向器经过正向耐久试验后，转向器总成应能够正常使用，总成性能参数应在设计要求范围内，无任何零件变形、断裂、异常磨损等缺陷产生。转向器试验验证时，同批次试验数量不少于3件。

无论车辆行驶在什么样的道路上，转向器均承受来自直拉杆的高频冲击载荷，逆向耐久试验近似模拟了道路对转向器的载荷作用，验证转向器的逆向耐久性，被试验转向器总成应按照装车的最大配置状态，应配置安全阀、行程泄荷阀、排气阀、堵头等。这些配置必须与装车状态一致，而不是临时性的。

转向器7安装在台架6上并调整到中间位置，转向油泵10处于供油状态，流量25L/min，转向泵安全限压不低于200bar。在中间位置，垂臂与输入轴轴线垂直，垂臂中心矩280mm。

转向器输入轴(转向轴11)采用直流变频电机(带角度传感器)驱动，输入轴转速、转角范围可编程(如下图2所示)，输入轴端应加装扭矩转感器(量程≥100Nm)。

输入轴总转角范围是从中间位置直至行程泄荷阀限位。

输入轴转速：在中间位置±120°范围内匀速转动速度为360°/s；输入轴转角超过±120°转角时，在60°转角内提速到540°/s；输入轴转角超过± 300°时，在60°转角内提速到700°/s并保持。输入轴反转时，匀速转动，转速为540°/s。

输入轴扭矩：当输入轴转速≤700°/s且安全阀开启限压前，在A、B、C工况条件下(安全阀开启前)，检测输入轴转动力矩，不得大于10Nm。通过对输出轴载荷曲线编程，使安全阀在输入轴总转角的±80％处开始限压，然后输出轴载荷急剧上升，在输入轴总转角±90％处使输入轴扭矩达到75Nm，其后载荷保持恒定，继续转动输入轴直至行程泄荷阀限位，在输入轴扭矩达到80Nm时保护并反转。

输入轴从两端返回中间位置时匀速转速为540°/s，输出轴载荷为40％的额定输出扭矩。反转过程中应检测输入轴扭矩，不得大于10Nm。

试验工况、循环次数、环境温度的设定：

试验油温、环境温度控制如图3所示。

封闭的试验箱环境温度从-40℃变换到120℃的时间应不大于6小时，油温变化控制应与环境温度同步。在D工况的试验循环次数中，应使环境温度和油温达到130℃并连续保持10小时运行。

在正向耐久试验过程中，应随时采集循环次数、液压流量、液压压力、油温、环境温度、输入轴角度、输入轴扭矩、输出轴载荷等数据，记录、绘制和显示每个循环中各种试验数据与输入轴转角之间的关系曲线(如下图所示)。在A、B、C工况(安全阀未开启前)时，如果输入轴扭矩超出10Nm，应具有报警功能。

多频波加载缸，由一个低频正弦波和一个高频三角形波构成叠加载荷(如下图)。完成一个低频正弦波波长定义为一个循环。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新保护范围为准。

Claims (4)

1.一种转向器正向耐久性试验台架，其特征在于：包括转向器、台架、转向轴，所述转向器固定在台架的正中间位置上，所述转向器转向输入端连接转向轴，所述转向轴另一端连接有直流电动机，所述转向轴上还连接有扭矩传感器，所述直流电动机的另一端连接有角度传感器，所述转向器输出端连接有拉力传感器，所述拉力传感器另一端连接有位移传感器，所述位移传感器另一端连接有多频波加载缸。

2.根据权利要求1所述的一种转向器正向耐久性试验台架，其特征在于：所述转向器包括转向器主体和垂臂，所述转向器主体的输入端与扭矩传感器固定连接，所述垂臂与拉力传感器固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种转向器正向耐久性试验台架，其特征在于：所述转向器还连接有输油管道，所述输油管道输入端连接有转向油泵。

4.根据权利要求1所述的一种转向器正向耐久性试验测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、首先直流电动机启动带动转向轴按不同工况所需进行角度以及扭矩的转动；

2)、转向轴转动后连接转向器运转，转向器通过转向油泵并由转向轴旋转带动致使垂臂偏摆，垂臂偏摆带动拉力传感器和位移传感器运作；

2)、然后所产生的角度、扭矩、拉力和位移相关数据参数分别传送到角度传感器、扭矩传感器、拉力传感器和位移传感器上记录归档；

4)、最后启动多频波加载缸逆向往复驱动，逆向激振和输入轴惯性造成转向器转阀小角度开启和液压震动形成多频波并记录归档。

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