CN112444415B - 一种用于车桥转向系统的试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车桥转向系统的试验装置及方法，试验装置包括加载的电液伺服系统、高度调节固定夹具、以及轮边约束夹具组成。主要模拟车辆在极限转弯下车桥转向系统各部件的受力情况，验证各类转向前轴、转向驱动桥的转向系统各部件寿命以及连接部位的可靠性，验证对象包含直拉杆臂、转向节臂、转向节、横拉杆臂及转向横拉杆，为车桥转向系统的设计开发和试验验证提供有效可靠的试验手段。

Description

一种用于车桥转向系统的试验装置及其试验方法

技术领域

本发明属于汽车制造检测技术领域，尤其涉及一种用于车桥转向系统的试验装置及其试验方法。

背景技术

车桥的转向系统对于汽车行驶安全至关重要，所涉及的零件数量较多，且均为安保件，其性能的优劣直接影响汽车操稳性和行驶的安全性。然而，目前国内没有现成的试验装置及方法对车桥转向系统总成进行可靠性能测试，只有针对转向横拉杆的疲劳试验方法和标准。因此车桥转向系统总成的可靠性测试一般通过实车路试或者道路模拟台架试验来检测，导致成本高，时间长，影响项目的验证周期，不利于新产品的开发设计。

发明内容

本发明解决的技术问题在于：现有车桥转向系统总成的可靠性测试一般通过实车路试或者道路模拟台架试验来检测，导致成本高，时间长，影响项目的验证周期，不利于新产品的开发设计。

针对上述问题，本发明提出了一种用于车桥转向系统的试验装置，通过在转向直拉杆上施加载荷，模拟车辆的极限转弯工况转向系统受力情况，检测车桥转向系统的可靠性。

具体通过以下技术方案来实现：

一种用于车桥转向系统的试验装置，包括与车桥转向系统的转向直拉杆对接的电液伺服系统、与车桥转向系统的转向轴总成板簧座连接的高度调节固定夹具，以及与车桥转向系统的转向轴总成轮边连接的轮边约束夹具，其中，所述电液伺服系统向转向直拉杆施加载荷，所述高度调节固定夹具，模拟板簧的约束状态，限制Ry和Rz轮边旋转方向自由度，所述轮边约束夹具限制转向系统的X、Y、Z、Rx四个方向自由度。

优选的，所述电液伺服系统包括作动器固定座、作动器和转向直拉杆连接板，所述作动器固定安装在作动器固定座上，所述转向直拉杆连接板其中一端与转向直拉杆固定连接，另一端与作动器输出活塞端固定连接。

优选的，所述电液伺服系统还包括能够限制作动器输出活塞杆旋转自由度的防转机构。

优选的，所述防转机构包括固定安装在作动器固定座一侧的条形约束板、固定安装在作动器输出活塞杆侧端的导向轴承，以及开设在条形约束板上的条形约束孔，当作动器试压载荷时，所述导向轴承沿条形约束孔滑动，从而实现对作动器输出活塞杆旋转自由度的限制。

优选的，所述高度调节固定夹具包括高度固定底座、与转向轴总成的板簧座固定连接的板簧座连接板，以及与板簧座连接板固定连接的高度调节座，且所述高度调节座能够沿高度固定底座上下滑动并进行位置锁定优选的，所述高度调节座包括一组卡紧在高度固定底座上立柱两侧的夹片，且两侧的夹片之间通过多个连接螺栓实现高度调节座与高度固定底座之间位置锁定。

优选的，所述轮边约束夹具包括约束底座和轮边连接盘，所述轮边连接盘内侧面与转向轴总成轮边固定连接，外侧面与约束底座上端固定连接；

优选的，所述板簧座连接板与转向轴总成的板簧座之间、轮边连接盘与转向轴总成轮边之间均通过转接片并配合螺栓实现固定安装。

本发明的另一方面提供了一种用于车桥转向系统的试验方法，包括如下步骤：

(1)将转向轴总成一侧轮边通过轮边连接盘与约束底座连接，并通过螺栓紧固；

(2)将转向轴板簧座与板簧座连接板通过螺栓紧固，然后将板簧座连接板通过高度调节座与板簧座连接板连接，限制Rz和Ry轮边旋转方向自由度，使用高度调节座调整上下高度保证样品姿态水平，并通过多个连接螺栓将高度调节座与高度固定底座之间锁定；

(3)将转向直拉杆连接板一端与作动器输出活塞端连接，另一端与转向直拉杆对接，且将作动器的防转机构转配好；

(4)施加试验载荷，试验载荷按照实车最大转向力矩，或者参照汽车在沥青或混凝土路面上的原地转向阻力矩理论计算值进行，正弦波对称循环加载，模拟左右极限转弯工况，其中，加载试验频率为1Hz；

其中f为轮胎与地面的滑动摩擦系数；G为车桥转向轴的轴荷；P为轮胎的胎压。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

(1)本发明的液压伺服系统与试验转向轴总成连接，施加试验载荷；轮边约束夹具，限制X、Y、Z、Rx四个方向自由度；高度调节固定夹具，模拟板簧的约束状态，以及限制Rz和Ry轮边旋转方向自由度，相比传统试验方式只能进行单一部件的试验，采用本发明提供的试验装置和方法进行试验，可以进行整个车桥转向系统的可靠性验证，模拟实际车辆行驶过程中的极限转弯工况，通过不断发现产品中的薄弱环节，及时为产品结构改进提供有效可靠的数据。

(2)本发明通过设置能够限制作动器输出活塞杆旋转自由度的防转机构，从而实现保证液压伺服系统加载载荷方向一致性的目的。

(3)为了方便轮边约束夹具和高度调节固定夹具能够适配不同的转向系统，本发明的板簧座连接板与转向轴总成的板簧座之间、轮边连接盘与转向轴总成轮边之间均通过转接片并配合螺栓实现固定安装。

附图说明

图1为本发明的车桥转向系统试验装置总成示意图；

图2为本发明的车桥转向系统试验装置部件结构图；

图3为本发明的车桥转向系统试验装置局部结构图；

图4为本发明的车桥转向系统试验装置装配结构图；

图5为转向轴总成结构图；

图6为高度调节固定夹具结构图；

图7为轮边约束夹具结构图；

图8为防转机构结构图。

附图标记说明

图中：100是液压伺服系统，101是作动器，102是防转机构，103是转向直拉杆连接板，104是作动器固定座，105是条形约束板，106是导向轴承，107是条形约束孔；200是转向轴总成，201是转向直拉杆，202是转向节臂，203是左侧转向节，204是左侧转向梯形臂，205是转向横拉杆，206是右侧转向梯形臂，207是右侧转向节；300是高度调节固定夹具，301是高度固定底座，302是板簧座连接板，303是高度调节底座，305是夹片；400是轮边约束夹具，401是轮边约束底座，402是轮边连接盘，304、403是转接片。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-8所示，一种用于车桥转向系统的试验装置，包括与车桥转向系统的转向直拉杆201对接的电液伺服系统100，且所述电液伺服系统100用于向转向直拉杆201施加载荷；

具体的，所述电液伺服系统100包括作动器固定座104、作动器101和转向直拉杆连接板103，所述作动器101固定安装在作动器固定座104上，所述转向直拉杆连接板103其中一端与转向直拉杆201固定连接，另一端与作动器101输出活塞端固定连接，在具体试验过程中，可以根据不同的转向直拉杆201球头规格选择不同的转向直拉杆连接板103实现作动器101和转向直拉杆201之间的对接；

进一步的，所述电液伺服系统100还包括能够限制作动器101输出活塞杆旋转自由度的防转机构102，从而保证加载载荷的方向一致性；

更进一步的，所述防转机构102包括固定安装在作动器固定座104一侧的条形约束板105、固定安装在作动器101输出活塞杆侧端的导向轴承106，以及开设在条形约束板105上的条形约束孔107，当作动器101试压载荷时，所述导向轴承106沿条形约束孔107滑动，从而实现对作动器101输出活塞杆旋转自由度的限制。

该试验装置还包括与车桥转向系统的转向轴总成200板簧座连接的高度调节固定夹具300，且所述高度调节固定夹具300能够限制Ry和Rz轮边旋转方向自由度；

具体的，所述高度调节固定夹具300包括高度固定底座301、与转向轴总成200的板簧座固定连接的板簧座连接板302，以及与板簧座连接板302固定连接的高度调节座303，且所述高度调节座303能够沿高度固定底座301上下滑动并进行位置锁定；

进一步的，所述高度调节座303包括一组卡紧在高度固定底座301上立柱两侧的夹片305，且两侧的夹片之间通过多个连接螺栓实现高度调节座303与高度固定底座301之间位置锁定；

通过将高度调节座303两侧的夹片305松开后，沿高度固定底座301上立柱上下移动后进行位置锁定，调整上下高度保证样品姿态水平，模拟车辆板簧的约束状态，限制轮边旋转方向自由度。

该试验装置还包括与车桥转向系统的转向轴总成200轮边连接的轮边约束夹具400，所述轮边约束夹具400限制转向系统的X、Y、Z、Rx四个方向自由度；

具体的，所述轮边约束夹具400包括约束底座401和轮边连接盘402，所述轮边连接盘402内侧面与转向轴总成200轮边固定连接，外侧面与约束底座401上端固定连接。

为了方便轮边约束夹具400和高度调节固定夹具300能够适配不同的转向系统，所述板簧座连接板302与转向轴总成200的板簧座之间、轮边连接盘402与转向轴总成200轮边之间均通过转接片304、403并配合螺栓实现固定安装；具体使用过程中，可以根据不同的转向轴总成200轮边规格，选择合适的转接片403，将其与轮边连接盘402通过螺栓实现装配即可；根据不同的转向轴总成200的板簧座规格，选择合适的转接片304，将其与板簧座连接板302通过螺栓实现装配即可；

一种用于车桥转向系统的试验方法，包括如下步骤：

(1)将转向轴总成一侧轮边通过轮边连接盘与约束底座连接，并通过螺栓紧固；

(2)将转向轴板簧座与板簧座连接板通过螺栓紧固，然后将板簧座连接板通过高度调节座与板簧座连接板连接，限制Rz和Ry轮边旋转方向自由度，使用高度调节座调整上下高度保证样品姿态水平，并通过多个连接螺栓将高度调节座与高度固定底座之间锁定；

(3)将转向直拉杆连接板一端与作动器输出活塞端连接，另一端与转向直拉杆对接，且将作动器的防转机构转配好；

(4)施加试验载荷，试验载荷按照实车最大转向力矩，或者参照汽车在沥青或混凝土路面上的原地转向阻力矩理论计算值进行，正弦波对称循环加载，模拟左右极限转弯工况，试验频率为1Hz；

其中f为轮胎与地面的滑动摩擦系数；G为车桥转向轴的轴荷；P为轮胎的胎压。

载荷传递过程如下：

电液伺服系统100施加试验载荷，通过转向直拉杆201→转向节臂202→左侧转向节203→左侧转向梯形臂204→转向横拉杆205→右侧转向梯形臂206→右侧转向节207的载荷路径传递，保证对整个车桥转向系统零部件的验证。

以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于车桥转向系统的试验方法，其特征在于：

所述方法使用如下试验装置，所述试验装置包括与车桥转向系统的转向直拉杆（201）对接的电液伺服系统（100）、与车桥转向系统的转向轴总成（200）板簧座连接的高度调节固定夹具（300），以及与车桥转向系统的转向轴总成（200）轮边连接的轮边约束夹具（400），其中，所述电液伺服系统（100）向转向直拉杆（201）施加载荷，所述高度调节固定夹具（300）限制Rz和Ry轮边旋转方向自由度，所述轮边约束夹具（400）限制转向系统的X、Y、Z、Rx四个方向自由度；

所述电液伺服系统（100）包括作动器固定座（104）、作动器（101）和转向直拉杆连接板（103），所述作动器（101）固定安装在作动器固定座（104）上，所述转向直拉杆连接板（103）其中一端与转向直拉杆（201）固定连接，另一端与作动器（101）输出活塞端固定连接；

所述高度调节固定夹具（300）包括高度固定底座（301）、与转向轴总成（200）的板簧座固定连接的板簧座连接板（302），以及与板簧座连接板（302）固定连接的高度调节座（303），且所述高度调节座（303）能够沿高度固定底座（301）上下滑动并进行位置锁定；

所述轮边约束夹具（400）包括约束底座（401）和轮边连接盘（402），所述轮边连接盘（402）内侧面与转向轴总成（200）轮边固定连接，外侧面与约束底座（401）上端固定连接；

所述电液伺服系统（100）还包括能够限制作动器（101）输出活塞杆旋转自由度的防转机构（102）；

所述方法包括如下步骤：

（1）将转向轴总成一侧轮边通过轮边连接盘与约束底座连接，并通过螺栓紧固；

（2）将转向轴板簧座与板簧座连接板通过螺栓紧固，然后将板簧座连接板通过高度调节座与板簧座连接板连接，限制Rz和Ry轮边旋转方向自由度，使用高度调节座调整上下高度保证样品姿态水平，并通过多个连接螺栓将高度调节座与高度固定底座之间锁定；

（3）将转向直拉杆连接板一端与作动器输出活塞端连接，另一端与转向直拉杆对接，且将作动器的防转机构转配好；

（4）施加试验载荷，试验载荷按照实车最大转向力矩，或者参照汽车在沥青或混凝土路面上的原地转向阻力矩理论计算值进行，正弦波对称循环加载，模拟左右极限转弯工况；加载试验频率为1Hz；

载荷传递过程如下：电液伺服系统 （100） 施加试验载荷，通过转向直拉杆（201）→转向节臂（202）→左侧转向节（203）→左侧转向梯形臂（204）→转向横拉杆（205）→右侧转向梯形臂（206）→ 右侧转向节（207 ）的载荷路径传递。

2.根据权利要求1所述的一种用于车桥转向系统的试验方法，其特征在于：所述防转机构（102）包括固定安装在作动器固定座（104）一侧的条形约束板（105）、固定安装在作动器（101）输出活塞杆侧端的导向轴承（106），以及开设在条形约束板（105）上的条形约束孔（107），当作动器（101）试压载荷时，所述导向轴承（106）沿条形约束孔（107）滑动，从而实现对作动器（101）输出活塞杆旋转自由度的限制。

3.根据权利要求2所述的一种用于车桥转向系统的试验方法，其特征在于：所述高度调节座（303）包括一组卡紧在高度固定底座（301）上立柱两侧的夹片（305），且两侧的夹片之间通过多个连接螺栓实现高度调节座（303）与高度固定底座（301）之间位置锁定。

4.根据权利要求3所述的一种用于车桥转向系统的试验方法，其特征在于：所述板簧座连接板（302）与转向轴总成（200）的板簧座之间、轮边连接盘（402）与转向轴总成（200）轮边之间均通过转接片并配合螺栓实现固定安装。