CN112798207A - 一种循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及转向器自由间隙技术领域，为一种循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台及方法，包括基座，以及固设于基座上的驱动装置、电磁制动器、磁粉离合器及角度编码器组，角度编码器组包括输入端角度编码器及输出端角度编码器。驱动装置的输出轴左右旋转至最大位置，计算出中间位置并最终停留在该中间位置；控制吸合电磁制动器，使循环球式转向器的输出轴锁止；启动检测，驱动装置的输出轴左右缓慢旋转至设定的扭矩值，计算循环球式转向器的输出轴的左右角度差即为间隙值。该试验台适用于各型循环球式动力转向器、电动转向器及机械转向器的传动间隙及刚度试验，操作方便，装置简单，安装和调整过程效率高，可以大范围对产品进行批量试验检测。
Description
技术领域
本发明涉及转向器自由间隙检测技术领域，具体涉及一种循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台及方法。
背景技术
汽车动力转向器自由间隙的定义是：把转向器输出端刚性地固定在中间位置，在额定工作流量下，测量在两个方向上总成进油口压力增加0.1MPa时转向器输入轴转过的角度；从原理上讲自由间隙角度包括转向器传动副机械间隙角度和转阀的液压死区角度。
循环球转向器的自由间隙影响到转向器的性能及技术员对车辆的操控手感，而换向扭矩的大小都会直接影响到循环球转向器的自由间隙。
要实现测量转向器自由间隙有以下技术难点：
1.转向器输出端的高效固定方式，机构应该可以自动锁定转向垂臂并消除间隙；
2.转向器输入端近似无间隙的，无附加摩擦力矩的，非刚性的快速驱动连接；
3.转向器进口压力增加值0.1Mpa的测量，要克服油源压力波动的影响，另外转向器额定压力在8Mpa以上，如果要兼顾其他试验的要求，一般传感器的量程、精度、耐压能力很难满足需求；
4.测控软件要能够控制自动寻找转向器输入端中位，记录转角和压力曲线，并计算出自由间隙角度。
目前普遍采用原理性方法对动力转向器自由间隙进行测量，测量精度和稳定性较差，测试装置结构复杂，系统庞大，安装和调整过程效率低，不能较大范围对产品进行试验检测。
发明内容
本发明提供了一种循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台及方法，解决了以上所述的转向器自由间隙测量效率低的技术问题。
本发明为解决上述技术问题提供了一种循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台，包括基座，以及固设于基座上的驱动装置、电磁制动器、磁粉离合器及角度编码器组，所述角度编码器组包括输入端角度编码器及输出端角度编码器；
所述驱动装置包括伺服电机及减速机，所述伺服电机的输出轴与减速机的输入端连接，所述减速机的输出端与循环球式转向器的输入轴连接，所述输入端角度编码器安设于所述减速机的输出端上；
所述循环球式转向器的外壳与所述基座螺栓连接，所述循环球式转向器的输出轴与所述电磁制动器的输入端连接，所述电磁制动器的输出端与所述磁粉离合器的输入端连接，所述输出端角度编码器安设于所述磁粉离合器的输出端上。
优选地，所述减速机的输出端与所述输入端角度编码器的一端之间通过第一波纹管联轴器连接，所述输入端角度编码器的另一端与所述循环球式转向器的输入轴之间通过第二波纹管联轴器连接。
优选地，所述角度编码器组的分辨率为2’。
优选地，还包括传动杆，所述循环球式转向器的输出轴与所述传动杆一端通过第三波纹管联轴器连接，所述传动杆的另一端与所述电磁制动器的输入端之间通过第四波纹管联轴器连接。
优选地，所述磁粉离合器的输出轴上安设有拉压力传感器。
优选地，所述基座上设有第一支撑架及第二支撑架，所述电磁制动器与所述第一支撑架固定连接，所述磁粉离合器的输出轴的末端与所述第二支撑架通过轴承连接。
优选地，所述基座上设有悬臂框架，所述驱动装置与所述悬臂框架固定连接。
本发明提供了一种循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验方法，包括以下步骤：
S1，驱动装置的输出轴左右旋转至最大位置，计算出中间位置并最终停留在该中间位置；
S2，控制吸合电磁制动器，使循环球式转向器的输出轴锁止；
S3，启动检测，驱动装置的输出轴左右缓慢旋转至设定的扭矩值，计算循环球式转向器的输出轴的左右角度差即为间隙值。
有益效果：本发明提供了一种循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台及方法，包括基座，以及固设于基座上的驱动装置、电磁制动器、磁粉离合器及角度编码器组，所述角度编码器组包括输入端角度编码器及输出端角度编码器。驱动装置的输出轴左右旋转至最大位置，计算出中间位置并最终停留在该中间位置；控制吸合电磁制动器，使循环球式转向器的输出轴锁止；启动检测，驱动装置的输出轴左右缓慢旋转至设定的扭矩值，计算循环球式转向器的输出轴的左右角度差即为间隙值。该试验台适用于各型循环球式动力转向器、电动转向器及机械转向器的传动间隙及刚度试验，操作方便，装置简单，安装和调整过程效率高，可以大范围对产品进行批量试验检测。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台的一视角立体结构图；
图2为本发明循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台的另一视角立体结构图；
图3为本发明循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台的局部驱动装置安装结构示意图；
图4为本发明循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台的再一视角立体结构图；
图5为本发明循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台的输出轴锁止装置立体结构示意图。
附图标记说明：驱动装置1，电磁制动器2，磁粉离合器3，输入端角度编码器4，输出端角度编码器5，循环球式转向器6，基座7，第一波纹管联轴器8，第二波纹管联轴器9，传动杆10，第三波纹管联轴器11，第四波纹管联轴器12，拉压力传感器13，第一支撑架14，第二支撑架15。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至图4所示，本发明提供了一种循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台，包括基座7，以及固设于基座7上的驱动装置1、电磁制动器2、磁粉离合器3及角度编码器组，所述角度编码器组包括输入端角度编码器4及输出端角度编码器5；
所述驱动装置1包括伺服电机及减速机，所述伺服电机的输出轴与减速机的输入端连接，所述减速机的输出端与循环球式转向器6的输入轴连接，所述输入端角度编码器4安设于所述减速机的输出端上；通过伺服电机对循环球式转向器6的输入轴加载。
所述循环球式转向器6的外壳与所述基座7螺栓连接，所述循环球式转向器6的输出轴与所述电磁制动器2的输入端连接，所述电磁制动器2的输出端与所述磁粉离合器3的输入端连接，所述输出端角度编码器5安设于所述磁粉离合器3的输出端上。
循环球式转向器6的输出轴与加载装置间采用波纹管联轴器连接，无传动间隙。电磁制动器2吸合后，回转端与固定端无回转间隙，最大制动扭矩320Nm。电磁制动器2断开后，回转端与固定端无残余负载。磁粉离合器3最大加载扭矩25Nm。拉压力传感器13用于检测磁粉离合器3的加载扭矩。角度编码器组用于检测各个轴的位置。当进行刚度试验，以及需要在固定位置检测间隙时，电磁制动器2工作；当需要全行程加载检测间隙时，磁粉离合器3工作。
试验方法：
(1)《QC/T29096-2014》中规定的单点中位检测方法：
a，单击“自动找中”，驱动装置1自动左右旋转至最大位置，计算出中间位置并最终停留在该位置；
b，自动控制吸合电磁制动器2，使转向器输出轴锁止；
c，启动检测，输入轴驱动装置1自动左右缓慢旋转至设定的扭矩值，计算左右角度差，即为间隙值。
(2)《QC/T29096-2014》中规定的单点全行程加载检测方法：
a，启动检测，驱动装置1按设定的转速反转至最大位置；
b，磁粉离合器3预置设定的扭矩，电磁制动器2断开；
c，驱动装置1按设定的转速转至最大位置，记录转向器输入轴与输出轴的瞬时对应角度值；
d，驱动装置1按设定的转速反转至最大位置，记录转向器输入轴与输出轴的瞬时对应角度值；
e，以转向器输出轴转角为基准，两次记录的与之对应的输入轴转角之差即为改点间隙。
(3)《QC/T29096-2014》中规定的多点检测方法：
a，单击“自动找中”，驱动装置1自动左右旋转至最大位置；
b，启动检测；
c，输入轴驱动装置1自动左右旋转至输出轴位于设定的位置；
d，自动控制吸合电磁制动器2，使转向器输出轴锁止；
e，驱动装置1自动左右缓慢旋转至设定的扭矩值，计算左右角度差，即为间隙值；
f，重复上述步骤，完成设定的多点间隙检测。
(4)《QC/T 529-2013》中规定的检测方法：
a，单击“自动找中”，驱动装置1自动左右旋转至最大位置，计算出中间位置并最终停留在该位置；
b，自动控制吸合电磁制动器2，使转向器输出轴锁止；
c，启动检测，驱动装置1自动左右缓慢旋转至压力上升0.1MPa，计算左右角度差，即为间隙值。
优选的方案，所述减速机的输出端与所述输入端角度编码器4的一端之间通过第一波纹管联轴器8连接，所述输入端角度编码器4的另一端与所述循环球式转向器6的输入轴之间通过第二波纹管联轴器9连接。通过波纹管联轴器进行轴的连接，不仅连接拆装连接方便，且波纹管联轴器本身具有一定的柔性，可以起到保护轴的作用。
优选的方案，所述角度编码器组的分辨率为2’。伺服电机及减速机最大驱动扭矩正负12Nm。
优选的方案，试验台还包括传动杆10，所述循环球式转向器6 的输出轴与所述传动杆10一端通过第三波纹管联轴器11连接，所述传动杆10的另一端与所述电磁制动器2的输入端之间通过第四波纹管联轴器12连接。角度编码器与转向器输入轴之间采用波纹管式弹性联轴器连接，允许适度安装偏差，无传动间隙。
优选的方案，所述基座7上设有第一支撑架及第二支撑架，所述电磁制动器2与所述第一支撑架固定连接，所述磁粉离合器3的输出轴的末端与所述第二支撑架通过轴承连接。
优选的方案，所述基座7上设有悬臂框架，所述驱动装置1与所述悬臂框架固定连接。悬臂框架起到固定驱动装置1的作用，方便拆卸和定位。
本发明还提供了一种循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验方法，包括以下步骤：
S1，驱动装置的输出轴左右旋转至最大位置，计算出中间位置并最终停留在该中间位置；
S2，控制吸合电磁制动器，使循环球式转向器的输出轴锁止；
S3，启动检测，驱动装置的输出轴左右缓慢旋转至设定的扭矩值，计算循环球式转向器的输出轴的左右角度差即为间隙值。
试验方法：
(1)《QC/T29096-2014》中规定的单点中位检测方法：
a，单击“自动找中”，驱动装置自动左右旋转至最大位置，计算出中间位置并最终停留在该位置；
b，自动控制吸合电磁制动器，使转向器输出轴锁止；
c，启动检测，输入轴驱动装置自动左右缓慢旋转至设定的扭矩值，计算左右角度差，即为间隙值。
(2)《QC/T29096-2014》中规定的单点全行程加载检测方法：
a，启动检测，驱动装置按设定的转速反转至最大位置；
b，磁粉离合器预置设定的扭矩，电磁制动器断开；
c，驱动装置按设定的转速转至最大位置，记录转向器输入轴与输出轴的瞬时对应角度值；
d，驱动装置按设定的转速反转至最大位置，记录转向器输入轴与输出轴的瞬时对应角度值；
e，以转向器输出轴转角为基准，两次记录的与之对应的输入轴转角之差即为改点间隙。
(3)《QC/T29096-2014》中规定的多点检测方法：
a，单击“自动找中”，驱动装置自动左右旋转至最大位置；
b，启动检测；
c，输入轴驱动装置自动左右旋转至输出轴位于设定的位置；
d，自动控制吸合电磁制动器，使转向器输出轴锁止；
e，驱动装置自动左右缓慢旋转至设定的扭矩值，计算左右角度差，即为间隙值；
f，重复上述步骤，完成设定的多点间隙检测。
(4)《QC/T 529-2013》中规定的检测方法：
a，单击“自动找中”，驱动装置自动左右旋转至最大位置，计算出中间位置并最终停留在该位置；
b，自动控制吸合电磁制动器，使转向器输出轴锁止；
c，启动检测，驱动装置自动左右缓慢旋转至压力上升0.1MPa，计算左右角度差，即为间隙值。
如图1至图5所示，本发明实施例还提供了一种循环球式转向器自由间隙检测台的输出轴锁止装置，包括基座7，以及固设于基座7上的电磁制动器2、磁粉离合器3及输出端角度编码器5，所述循环球式转向器6的外壳与所述基座7螺栓连接，所述循环球式转向器6的输出轴与所述电磁制动器2的输入端连接，所述电磁制动器2的输出端与所述磁粉离合器3的输入端连接，所述输出端角度编码器5安设于所述磁粉离合器3的输出端上。
通过电磁制动器2可以将循环球式转向器6的输出轴锁住不转，进而可以在循环球式转向器6的输入轴上进行加载测试。当需要全行程加载检测间隙时，配合磁粉离合器3工作，具体地，磁粉离合器3 预置设定扭矩，电磁制动器2断开，然后对循环球式转向器6的输入轴进行加载，通过输出端角度编码器5进行角度检测记录输出轴的角度值，最后将其与输入轴的角度值进行对比即可得到间隙值。
优选的方案，装置还包括传动杆10，所述循环球式转向器6的输出轴与所述传动杆10一端通过第三波纹管联轴器11连接，所述传动杆10的另一端与所述电磁制动器2的输入端之间通过第四波纹管联轴器12连接。电磁制动器2与转向器的输出轴之间采用波纹管式弹性联轴器连接，允许适度安装偏差，无传动间隙。
优选的方案，所述基座7上设有第一支撑架14及第二支撑架15，所述电磁制动器2与所述第一支撑架14固定连接，所述磁粉离合器3 的输出轴的末端与所述第二支撑架15通过轴承连接。两个支撑架起到水平定位的作用，保证输出轴的输出是水平状态，减小竖直向的压力干扰。当检测完一个转向器后，只需要将转向器拆卸然后安装新的即可，其他的零部件不需要拆卸，提高了批量检测的效率，节省了人力物力。
优选的方案，所述基座7上设有悬臂框架，所述驱动装置1与所述悬臂框架固定连接。悬臂框架起到固定驱动装置1的作用，方便拆卸和定位。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台，其特征在于，包括基座，以及固设于基座上的驱动装置、电磁制动器、磁粉离合器及角度编码器组，所述角度编码器组包括输入端角度编码器及输出端角度编码器；
所述驱动装置包括伺服电机及减速机，所述伺服电机的输出轴与减速机的输入端连接，所述减速机的输出端与循环球式转向器的输入轴连接，所述输入端角度编码器安设于所述减速机的输出端上；
所述循环球式转向器的外壳与所述基座螺栓连接，所述循环球式转向器的输出轴与所述电磁制动器的输入端连接，所述电磁制动器的输出端与所述磁粉离合器的输入端连接，所述输出端角度编码器安设于所述磁粉离合器的输出端上。
2.根据权利要求1所述的循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台，其特征在于，所述减速机的输出端与所述输入端角度编码器的一端之间通过第一波纹管联轴器连接，所述输入端角度编码器的另一端与所述循环球式转向器的输入轴之间通过第二波纹管联轴器连接。
3.根据权利要求1所述的循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台，其特征在于，所述角度编码器组的分辨率为2’。
4.根据权利要求1所述的循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台，其特征在于，所述试验台还包括传动杆，所述循环球式转向器的输出轴与所述传动杆一端通过第三波纹管联轴器连接，所述传动杆的另一端与所述电磁制动器的输入端之间通过第四波纹管联轴器连接。
5.根据权利要求1所述的循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台，其特征在于，所述磁粉离合器的输出轴上安设有拉压力传感器。
6.根据权利要求1所述的循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台，其特征在于，所述基座上设有第一支撑架及第二支撑架，所述电磁制动器与所述第一支撑架固定连接，所述磁粉离合器的输出轴的末端与所述第二支撑架通过轴承连接。
7.根据权利要求1所述的循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验台，其特征在于，所述基座上设有悬臂框架，所述驱动装置与所述悬臂框架固定连接。
8.一种循环球式转向器刚度及自由间隙综合试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，驱动装置的输出轴左右旋转至最大位置，计算出中间位置并最终停留在该中间位置；
S2，控制吸合电磁制动器，使循环球式转向器的输出轴锁止；
S3，启动检测，驱动装置的输出轴左右缓慢旋转至设定的扭矩值，计算循环球式转向器的输出轴的左右角度差即为间隙值。
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