CN114241888A - 一种电动助力系统教学装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车教具技术领域的电动助力系统教学装置及其使用方法，包括底座、教学台和电动助力系统，所述教学台置于所述底座上，所述电动助力系统包括转向轴、车轴、扭矩传感器和电动机，所述转向轴上设有方向盘，所述转向轴的一端穿过所述教学台的台面，所述车轴上设有齿轮齿条式转向器，所述转向轴的另一端连接所述齿轮齿条式转向器，所述车轴的左右两端均设有用于对所述车轴进行配重的配重装置，所述电动机与所述转动轴之间通过减速机构连接，所述电动机为无刷直流电动机，本发明通过设置有配重装置，以此来模拟汽车在不同工况下时对车轴左右处压力的变化，本发明试验轮胎与底座之间设有间隙，来保证轮胎可以空转运行，方便试验教学。

Description

一种电动助力系统教学装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及汽车教具技术领域，具体地，涉及一种电动助力系统教学装置及其使用方法。

背景技术

教具教学可以提高学校的教学质量与学生们的教学兴趣等。汽车培训教具适用于机动车检测维修技术人员职业水平实际操作考试，同时可用于大中专院校、职业院校和培训机构的汽车构造、汽车电器和汽车修理教学。

电动助力系统的教学教具一般由电控助力式方向机、转向盘及传感器、减震器、方向盘、轮胎、可移动式台架等组成，用来展示汽车助力系统的组成结构和工作过程。市面上现有的教具功能较为单一，只能向学员演示汽车轮胎在静止的情况下转向系统工作原理，不能有效让学员体验和了解到汽车轮胎在驱动的情况下的运动轨迹和驱动转向系统的组成，且不能根据轮胎不同的受力分析其运行的情况，不能满足市场需求。

轮胎抓地力、助力电机输出力矩大小、管柱屈服力的确定必须等到整车全部零件确认安装后，电动助力转向系统才可以调试，导到处整车研发耗时较长、成本较高，单独电动助力转向系统较轻无法模拟整车重量，现急需一种单独电动助力转向系统可模拟整车零部件质量分布到左右轮轴处的压力，可以方便的计算并确定轮胎抓地力、助力电机输出力矩大小、管柱屈服力，缩短研发成本和周期，不仅让学员更直观的理解电动助力系统简单的工作原理，还可以更深层次的理解电动助力系统各部分内在的运行逻辑原理，以及整车质量与轮胎抓地力、助力电机输出力矩大小、管柱屈服力之间的关系。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电动助力系统教学装置及其使用方法。

根据本发明提供的一种电动助力系统教学装置，包括底座、教学台和电动助力系统，所述教学台置于所述底座上，所述电动助力系统包括转向轴、车轴、扭矩传感器和电动机，所述转向轴上设有方向盘，所述转向轴的一端穿过所述教学台的台面，所述车轴上设有齿轮齿条式转向器，所述转向轴的另一端连接所述齿轮齿条式转向器，所述车轴的左右两端均设有用于对所述车轴进行配重的配重装置，所述电动机与所述转动轴之间通过减速机构连接。

进一步的，所述车轴两边设有试验轮胎，所述试验轮胎与所述底座之间设有间隙。

进一步的，所述配重装置包括第一固定块和第二固定块，所述第一固定块与所述底座固定连接，所述第二固定块与所述车轴固定连接，所述第一固定块与所述第二固定块之间通过电动升降杆连接。

进一步的，所述配重装置的配重范围为0-1T。

进一步的，所述车轴上还设有用于检测车轴所受张力的拉力计。

进一步的，所述扭矩传感器和所述电动机均电性连接有ECU控制单元。

进一步的，所述教学台上设有显示屏，所述显示屏与所述ECU控制单元电性连接，所述显示屏用于呈现所述ECU控制单元反馈的数据。

进一步的，所述底座底部设有多个减震垫。

进一步的，所述电动机为无刷直流电动机。

一种电动助力系统教学装置的使用方法，采用上述的电动助力系统教学装置，方法包含如下步骤：

S1：接通电动助力系统教学装置的电源；

S2：检测电动助力系统教学装置各个部件是否能够正常运行；

S3：调整电动升降杆，使得两个轮胎的位置保持水平；

S4：转动方向盘并加速轮胎转动；

S5：ECU控制单元测试上述步骤S4过程中电动机的助力扭矩，并传送至显示屏后记录数据；

S6：调整电动升降杆，使得第二固定块向上顶起车轴，使得车轴弯曲；

S7：重复上述步骤S4和步骤S5；

S8：分析步骤S5和步骤S7得到的数据。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过设置有配重装置，以此来模拟汽车在不同工况下时对车轴左右处压力的变化。

2、本发明试验轮胎与底座之间设有间隙，来保证轮胎可以空转运行，方便试验教学。

3、本发明通过调整电动升降杆的位置来进行多次试验，同时配合使用ECU控制单元来测试得到电动机的助力扭矩，便于分析不同状态下的助力扭矩数据。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例所述的电动助力系统教学装置的结构示意图。

图中，1、底座；2、教学台；3、电动助力系统；31、转向轴；32、车轴；33、扭矩传感器；34、电动机；4、方向盘；5、齿轮齿条式转向器；6、配重装置；61、第一固定块；62、第二固定块；63、电动升降杆；7、减速机构；8、试验轮胎；9、间隙；10、拉力计；11、ECU控制单元；12、显示屏；13、减震垫。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参见附图1，示出了本发明的一种电动助力系统教学装置，包括底座1、教学台2和电动助力系统3，教学台2置于底座1上，电动助力系统3包括转向轴31、车轴32、扭矩传感器33和电动机34，电动机34为无刷直流电动机，结合了交流电机和直流电机的优点,采用永磁体做转子，转向轴31上设有方向盘4，转向轴31的一端穿过教学台2的台面，车轴32上设有齿轮齿条式转向器5，齿轮齿条式转向器5可以实现快速转向，转向轴31的另一端连接齿轮齿条式转向器5，车轴32的左右两端均设有用于对车轴32进行配重的配重装置6，电动机34与转向轴31之间通过减速机构7连接，将方向盘4置于教学台2上，可以方便教学，通过设置配重装置6，可以对车轴32左右两端施加压力，可模拟汽车在不同工况下如转弯、上下坡、乘客左右偏置时对左右车轴32处压力变化，提高教学的真实性。

车轴32两边设有试验轮胎8，试验轮胎8与底座1之间设有间隙9，通过设置有间隙9，使得试验轮胎8悬空，在运行时，试验轮胎8空转，更加方便教学。

配重装置6包括第一固定块61和第二固定块62，第一固定块61与底座1固定连接，第二固定块62与车轴32固定连接，第一固定块61与第二固定块62之间通过电动升降杆63连接，配重装置6的配重范围为0-1T，在模拟汽车工况时，通过电动升降杆63调节第一固定块61与第二固定块62之间的距离，由于底座1置于地面上，地面保持不懂，那么在调节时，第二固定块62向上对车轴32施加一个张力，以此来模拟汽车车轴32的受力情况，车轴32上还设有用于检测车轴32所受张力的拉力计10，通过拉力计10来检测车轴21具体的受力大小，使得观察更加直观。

扭矩传感器33和电动机34均电性连接有ECU控制单元11，教学台2上设有显示屏12，显示屏12与ECU控制单元11电性连接，显示屏12用于呈现ECU控制单元11反馈的数据，扭矩传感器33检测到方向盘4的转向以及扭矩的大小，将电压信号输送到ECU控制单元11，ECU控制单元11根据扭矩传感器33检测到的电压信号、转动方向等，向电动机34发出指令，使电动机34输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力，汽车不转向时，ECU控制单元11不向电动机34发出指令，电动机34不工作，通过显示屏12更能直观的看到运行情况。

底座1底部设有多个减震垫13，在装置运行过程中，可能会有震动产生，为了避免震动带来的危险，通过设置减震垫13来减少装置运行过程中的震动。

一种电动助力系统教学装置的使用方法，采用上述的电动助力系统教学装置，方法包含如下步骤：

S1：接通电动助力系统教学装置的电源；

S2：检测电动助力系统教学装置各个部件是否能够正常运行；

S3：调整电动升降杆63，使得两个轮胎的位置保持水平；

S4：转动方向盘4并加速轮胎转动；

S5：ECU控制单元11测试上述步骤S4过程中电动机34的助力扭矩，并传送至显示屏12后记录数据；

S6：调整电动升降杆11，使得第二固定块62向上顶起车轴32，使得车轴32弯曲；

S7：重复上述步骤S4和步骤S5；

S8：分析步骤S5和步骤S7得到的数据。

本发明的工作原理为：首先，将整个电动助力系统教学装置通电并启动电源，随后检测各个部件是否能够正常运行，如不能，需要进行排查和检修，待一切正常后方能投入使用，在正式试验教学时，首先调整电动升降杆63，使得轮胎保持水平，转动方向盘4并加速轮胎，测试正常状态下电动机34的助力扭矩，得到相应的数据，然后调整电动升降杆34，使得第二固定块62向上顶起车轴32，以此来模拟车辆配重状态，同样来测试电动机34的助力扭矩，ECU控制单元11来进行相应的分析测试，通过电动升降杆63的上下升降，来控制车轴32的弯曲变形程度，以此可以模拟车辆不同的配重状态，通过拉力计10来实时监测车轴32的承重情况，且左右电动升降杆63可以做差异化的调整，两边的设置不同可以模拟车辆倾斜的状态，以此使得单电动助力系统就可以完成车辆整体的助力系统模拟教学，无需对整车系统进行试验，大大降低了教学成本和试验周期，重复试验能够提高教学的准确性和科学性。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种电动助力系统教学装置，其特征在于，包括底座、教学台和电动助力系统，所述教学台置于所述底座上，所述电动助力系统包括转向轴、车轴、扭矩传感器和电动机，所述转向轴上设有方向盘，所述转向轴的一端穿过所述教学台的台面，所述车轴上设有齿轮齿条式转向器，所述转向轴的另一端连接所述齿轮齿条式转向器，所述车轴的左右两端均设有用于对所述车轴进行配重的配重装置，所述电动机与所述转动轴之间通过减速机构连接。

2.根据权利要求1所述的电动助力系统教学装置，其特征在于，所述车轴两边设有试验轮胎，所述试验轮胎与所述底座之间设有间隙。

3.根据权利要求1所述的电动助力系统教学装置，其特征在于，所述配重装置包括第一固定块和第二固定块，所述第一固定块与所述底座固定连接，所述第二固定块与所述车轴固定连接，所述第一固定块与所述第二固定块之间通过电动升降杆连接。

4.根据权利要求1所述的电动助力系统教学装置，其特征在于，所述配重装置的配重范围为0-1T。

5.根据权利要求1所述的电动助力系统教学装置，其特征在于，所述车轴上还设有用于检测车轴所受张力的拉力计。

6.根据权利要求1所述的电动助力系统教学装置，其特征在于，所述扭矩传感器和所述电动机均电性连接有ECU控制单元。

7.根据权利要求6所述的电动助力系统教学装置，其特征在于，所述教学台上设有显示屏，所述显示屏与所述ECU控制单元电性连接，所述显示屏用于呈现所述ECU控制单元反馈的数据。

8.根据权利要求1所述的电动助力系统教学装置，其特征在于，所述底座底部设有多个减震垫。

9.根据权利要求1所述的电动助力系统教学装置，其特征在于，所述电动机为无刷直流电动机。

10.一种电动助力系统教学装置的使用方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一所述的电动助力系统教学装置，方法包含如下步骤：

S1：接通电动助力系统教学装置的电源；

S2：检测电动助力系统教学装置各个部件是否能够正常运行；

S3：调整电动升降杆，使得两个轮胎的位置保持水平；

S4：转动方向盘并加速轮胎转动；

S5：ECU控制单元测试上述步骤S4过程中电动机的助力扭矩，并传送至显示屏后记录数据；

S6：调整电动升降杆，使得第二固定块向上顶起车轴，使得车轴弯曲；

S7：重复上述步骤S4和步骤S5；

S8：分析步骤S5和步骤S7得到的数据。

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