CN114459927B - 汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，包括机架总成、设置于机架总成上且用于夹紧试验样件的输出轴的第一夹紧器、用于夹紧试验样件的输入轴的第二夹紧器、与第二夹紧器连接且用于带动第二夹紧器进行旋转的动力总成和安装在试验样件的输出轴上且用于固定试验样件的扭矩角度传感器的传感器固定架，试验样件的输出轴和输入轴通过扭杆弹簧连接。本发明的汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，可以实现汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳性能的直接验证。本发明还公开了一种汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验方法。

Description

汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置及试验方法

技术领域

本发明属于弹簧疲劳试验技术领域，具体地说，本发明涉及一种汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置及试验方法。

背景技术

扭杆弹簧一般为回转轴类结构，扭杆弹簧的主体为一直杆，一端固定另一端承受扭转载荷，利用杆的扭转变形起弹簧的作用。扭杆的截面形状可以是圆形、空心圆形、矩形或多边形等。杆的端部则制成花键轴形或多边形，扭杆弹簧是各类汽车转向装置中的核心零部件广泛应用于各类形式的转向器中。如：液压转向器、P型或R型电动转向器等。其主要作用是驾驶员在转动转向盘的过程中将作用在转向盘上的手力转换为扭矩，而输出扭力的大小会决定转向装置输出的推力或扭矩的大小。其次转向盘转向后回正时扭杆弹簧又会提供一个辅助回正的扭矩。其性能和可靠性直接决定了驾驶员的操舵手感体验及转向装置的可靠性。而电动转向装置隶属于汽车安全件其可靠性更为广大主机厂及客户重点关注的对象。

扭杆弹簧与转向小齿轮内孔配合端为花键过盈压装，另一端与输入轴孔间隙配合后打孔压装定位销，由于扭杆装配后在动力转向装置中发挥了极为重要的功能，其直接决定了转向装置的功能及可靠性。所以在采用了扭杆弹簧结构的转向装置中扭杆弹簧的可靠性显得尤为重要。而现有的验证方法多为通过确认转向器总成的疲劳试验结果来间接验证扭杆的可靠性，存在诸多弊端如：针对性不强、试验周期长、试验设备投入大、设备体积大占用空间、通用化程度不高、试验成本投入高、效率低下、无法批量进行验证等一系列问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，目的是实现汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳性能的直接验证。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，包括机架总成、设置于机架总成上且用于夹紧试验样件的输出轴的第一夹紧器、用于夹紧试验样件的输入轴的第二夹紧器、与第二夹紧器连接且用于带动第二夹紧器进行旋转的动力总成和安装在试验样件的输出轴上且用于固定试验样件的扭矩角度传感器的传感器固定架，试验样件的输出轴和输入轴通过扭杆弹簧连接。

所述动力总成包括与所述第二夹紧器连接的摆臂组件、可移动的设置于所述机架总成上且用于带动摆臂组件进行转动的滑动导杆组件和与滑动导杆组件连接且用于带动滑动导杆组件进行直线移动的驱动组件。

所述摆臂组件包括与滑动导杆组件连接的摆臂本体和与摆臂本体连接的第一芯轴，第一芯轴与所述第二夹紧器连接。

所述滑动导杆组件包括与所述驱动组件连接且可进行直线移动的滑动导杆本体、设置于滑动导杆本体上的导杆立柱和设置于导杆立柱上的第一滚动轴承，所述摆臂本体具有让第一滚动轴承嵌入的容置孔。

所述容置孔为腰型孔，容置孔的长度大于所述第一滚动轴承的直径。

所述机架总成上设置用于对所述滑动导杆本体进行导向的防转导轨组件，防转导轨组件包括导轨架和可旋转的设置于导轨架上的两个第二滚动轴承，滑动导杆本体从两个第二滚动轴承之间穿过，滑动导杆本体具有与第二滚动轴承相接触的导滑面。

所述驱动组件包括驱动电机、与驱动电机连接的减速机构、与减速机构的输出端连接的第二芯轴、与第二芯轴连接的关节轴承以及与关节轴承和所述滑动导杆本体连接的万向球头拉杆，关节轴承在第二芯轴上为偏心设置。

所述传感器固定架包括相配合夹紧所述输出轴的第一夹板和第二夹板以及设置于第二夹板上的限位板，限位板具有让所述扭矩角度传感器的本体嵌入的卡槽。

所述第一夹紧器和所述第二夹紧器均设置多个，各个第一夹紧器分别与一个第二夹紧器为相对布置，第一夹紧器和第二夹紧器为三爪卡盘。

本发明还提供了一种汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验方法，采用所述的汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，且包括步骤：

S1、试验前准备；

S2、安装试验样件；

S3、进行疲劳试验。

本发明的汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，可以实现汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳性能的直接验证，试验设备投入成本小，体积小，极大缩短了试验周期，提升了正向设计开发效率，针对性强，效率高，试验及调整方法简单解决了无法批量进行验证等一系列问题。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置的结构示意图；

图2是试验样件的剖视图；

图3是机架总成的结构示意图；

图4是摆臂组件与第二夹紧器的连接示意图；

图5是图4所示结构的局部剖视图；

图6是摆臂本体的结构示意图；

图7是滑动导杆组件的结构示意图；

图8是防转导轨组件的结构示意图；

图9是防转导轨组件的剖视图；

图10是导轨架的主视图；

图11是导轨架的侧视图；

图12是图试验样件的结构示意图；

图13是传感器固定架的结构示意图；

图14是减速机构的剖视图；

图中标记为：

1、第一夹紧器；2、第二夹紧器；3、机架总成；301、第一垫板；302、第一固定立板；303、第一支撑板；304、立板；305、底板；306、上盖板；307、第二垫板；308、第二固定立板；309、导套固定侧板；310、导套组件；311、固定底板；4、驱动电机；5、减速机构；501、第一联结头；502、联轴器；503、第二联结头；504、主动齿轮；505、轴承；506、第二芯轴；507、紧固螺栓；508、轴承座；509、轴承座固定板；510、下盖板；511、侧板；512、从动齿轮；513、上盖板；6、摆臂组件；601、摆臂本体；602、第一芯轴；603、轴承座；604、螺栓；605、盖板；606、轴承；607、第一安装孔；608、容置孔；609、锁紧螺母；7、滑动导杆组件；701、滑动导杆本体；702、导杆立柱；703、第一滚动轴承；704、轴用弹性垫圈；705、螺母；8、传感器固定架；801、第一夹板；802、第二夹板；803、限位板；804、卡槽；805、螺钉；9、防转导轨组件；901、导轨架；902、第二滚动轴承；903、螺母；904、螺栓；905、垫圈；906、螺栓过孔；907、第二安装孔；10、关节轴承；11、万向球头拉杆；12、扭矩角度传感器；13、试验样件；14、联结法兰；15、输出轴；16、输入轴；17、扭杆弹簧。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”和“第三”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图14所示，本发明提供了一种汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，包括机架总成3、设置于机架总成3上且用于夹紧试验样件的输出轴15的第一夹紧器1、用于夹紧试验样件的输入轴16的第二夹紧器2、与第二夹紧器2连接且用于带动第二夹紧器2进行旋转的动力总成和安装在试验样件的输出轴15上且用于固定试验样件的扭矩角度传感器的传感器固定架8，试验样件的输出轴15和输入轴16通过扭杆弹簧17连接。

具体地说，如图2和图12所示，扭杆弹簧17的第一端和第二端均设置外花键，扭杆弹簧17的第一端的外花键嵌入输入轴16的光孔中且与输入轴16为过盈配合，扭杆弹簧17的第二端的外花键嵌入输出轴15的光孔中且与输出轴15为过盈配合，汽车电动助力转向器的转向齿轮设置于输出轴15上。输入轴16与汽车电动助力转向器的转向管柱连接，输出轴15与转向齿轮固定连接。扭杆弹簧17的第一端和第二端均设置外花键，外花键由若干个花键齿组成，扭杆弹簧17的第一端和第二端为扭杆弹簧17的长度方向上的相对两端，扭杆弹簧17的第一端的外花键嵌入输入轴16的光孔中且与输入轴16为过盈配合，扭杆弹簧17的第二端的外花键嵌入输出轴15的光孔中且与输出轴15为过盈配合，即可实现扭杆弹簧17与输入轴16和输出轴15的圆周方向、轴线方向的固定。扭杆弹簧17的材质为弹簧钢，该材料可以实现在两端固定的前提下，中间部分为变形段，在扭矩作用下进行扭转变形，在无扭矩作用时，又可以回弹到原始位置。扭矩角度传感器的本体保持不动，扭矩角度传感器的转子与输入轴16固定连接。

如图1和图3所示，第一夹紧器1为固定设置在机架总成3上，第二夹紧器2为可旋转的设置于机架总成3上，第二夹紧器2的旋转中心线与第一方向相平行，第一夹紧器1和第二夹紧器2均设置多个，所有第一夹紧器1处于与第二方向相平行的同一直线上，各个第一夹紧器1分别与一个第二夹紧器2为相对布置，各个第一夹紧器1分别与一个第二夹紧器2处于与第一方向相平行的同一直线上，第一方向和第二方向均为水平方向且第一方向和第二方向相垂直。所有第二夹紧器2与动力总成连接，动力总成带动所有第二夹紧器2同步进行旋转，从而可以同时实现多个扭杆弹簧17的疲劳试验，提高试验工作效率。机架总成3包括固定底板311、设置于固定底板311上的第一垫板301和第二垫板307、竖直设置于第一垫板301上的第一固定立板302以及竖直设置于第二垫板307上的第二固定立板308，第一夹紧器1固定设置在第一固定立板302上，第二夹紧器2设置于第二固定立板308上。固定底板311与第一方向和第二方向相平行，第一垫板301和第二垫板307固定设置在固定底板311的顶面上，第一固定立板302固定设置在第一垫板301的顶面上，第二固定立板308固定设置在第二垫板307的顶面上，第一固定立板302和第二固定立板308处于与第一方向相平行的同一直线上，第一固定立板302和第二固定立板308的长度方向与第二方向相平行，第一固定立板302和第二固定立板308之间具有一定的距离。

如图1和图3所示，机架总成3还包括与第一固定立板302和第一垫板301固定连接的第一支撑板303，第一支撑板303为竖直设置，第一支撑板303设置多个且所有第一支撑板303为沿第一固定立板302的长度方向依次布置。第一支撑板303与第一垫板301的顶面和第一固定立板302的侧面固定连接，第一支撑板303的设置，可以提高机架总成3结构强度。

如图1和图3所示，机架总成3还包括与第二固定立板308和第二垫板307固定连接的第二支撑板，第二支撑板为竖直设置，第二支撑板设置多个且所有第二支撑板为沿第二固定立板308的长度方向依次布置。第二支撑板与第二垫板307的顶面和第二固定立板308的侧面固定连接，第二支撑板的设置，可以提高机架总成3结构强度。

如图1和图3所示，在本实施例中，第一支撑板303共设置四个，第二支撑板共设置两个。

在本实施例中，如图3所示，第一固定立板302通过4个内六角螺钉与第一垫板301连接，第一支撑板303与第一固定立板302和第一垫板301之间通过螺钉连接；第一垫板301可通过调整与固定底板311上螺纹孔连接位置实现第一固定立板302与第二固定立板308之间距离的调整。第二固定立板308与第二垫板307螺钉连接；第二支撑板与第二固定立板308和第二垫板307之间通过螺钉连接；导套固定侧板309与第二垫板307通过螺钉连接，导套固定侧板309并与第二固定立板308通过螺钉连接；固定底板311试验时用三处压板刚性固定。机架总成3基本都由简单的板材通过常规手段加工组装得到，制作成本较低、加工简单组装方便。

作为优选的，第一固定立板302与第二固定立板308之间的距离可调节，使得第一夹紧器1与第二夹紧器2之间的距离可调节，以满足不同长度的试验样件的疲劳试验的要求，提高通用性。第一垫板301与固定底板311之间通过多个第一螺钉进行连接，第一垫板301具有让第一螺钉穿过的通孔，该通孔为圆孔。固定底板311具有让第一螺钉插入的第三安装孔，第三安装孔设置多个且所有第三安装孔呈多排进行布置，处于同一排的所有第三安装孔处于与第一方向相平行的同一直线上。在安装第一垫板301时，通过将第一螺钉安装在不同位置处的第三安装孔中，可以实现第一垫板301在第一固定立板302上的位置的调节，进而实现第一固定立板302与第二固定立板308之间距离的调节，通用化程度高，调节方便简单。

在本实施例中，如图1所示，第一夹紧器1和第二夹紧器2为三爪卡盘，其结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。在进行疲劳试验时，第一夹紧器1用于夹紧输出轴15，使输出轴15固定；第二夹紧器2用于夹紧输入轴16，第二夹紧器2带动输入轴16进行转动。第一夹紧器1和第二夹紧器2均设置三个。

如图1、图4至图7所示，动力总成包括与第二夹紧器2连接的摆臂组件6、可移动的设置于机架总成3上且用于带动摆臂组件6进行转动的滑动导杆组件7和与滑动导杆组件7连接且用于带动滑动导杆组件7进行直线移动的驱动组件。摆臂组件6的数量与第二夹紧器2的数量相同，各个摆臂组件6分别与一个第二夹紧器2连接，滑动导杆组件7与所有摆臂组件6连接。摆臂组件6包括与滑动导杆组件7连接的摆臂本体601和与摆臂本体601连接的第一芯轴602，第一芯轴602与第二夹紧器2连接。滑动导杆组件7包括与驱动组件连接且可进行直线移动的滑动导杆本体701、设置于滑动导杆本体701上的导杆立柱702和设置于导杆立柱702上的第一滚动轴承703，摆臂本体601具有让第一滚动轴承703嵌入的容置孔608。

如图1、图4至图6所示，第一芯轴602的轴线与第一方向相平行，第一芯轴602与第二夹紧器2为同轴设置，第一芯轴602的一端与第二夹紧器2固定连接，第一芯轴602的另一端与摆臂本体601的一端固定连接，摆臂本体601的另一端与滑动导杆组件7连接。由滑动导杆组件7带动摆臂本体601进行转动，摆臂本体601通过第二芯轴506带动第二夹紧器2进行转动。第二固定立板308上安装有轴承座603，第一芯轴602通过轴承606安装在轴承座603上，轴承座603位于摆臂本体601和第二夹紧器2之间。摆臂本体601的端部设置让第一芯轴602插入的第一安装孔607，第一芯轴602上设置锁紧螺母609，通过锁紧螺母609实现摆臂本体601与第一芯轴602的固定连接。第一安装孔607与第一芯轴602对应的圆形扁方轴颈间隙配合靠芯轴轴肩限位并在芯轴小径端外螺纹处用螺母紧固，两个轴承606与轴承座内孔为过盈配合并在轴承座603内腔的台阶轴向限位，靠近摇臂本体一侧的轴承606的内圈端面靠第一芯轴602上的轴用挡圈限位，该轴承606的外圈由盖板605压紧并通过连接螺栓将盖板605固定住。靠第二夹紧器2一侧的轴承606的端面与第一芯轴602装配后靠第一芯轴602上的轴肩限位，第二夹紧器2与第二芯轴506上的止口间隙配合定位后再由三个连接螺栓固定。

如图1和图7所示，滑动导杆本体701为水平设置，滑动导杆本体701的长度方向与第二方向相平行，滑动导杆本体701与所有摆臂组件6的摆臂本体601连接，滑动导杆组件7可以带动所有摆臂本体601同步进行摆动。导杆立柱702为固定设置在滑动导杆本体701上，导杆立柱702的长度方向与第一方向相平行，导杆立柱702的数量与第二夹紧器2的数量相同，第一滚动轴承703设置于导杆立柱702上。

如图1、图4至图7所示，第一滚动轴承703嵌入容置孔608中，容置孔608为腰型孔，容置孔608的长度大于第一滚动轴承703的外直径，容置孔608的宽度与第一滚动轴承703的外直径大小相同，第一滚动轴承703的外圆面与容置孔608中的两个相对的内壁面相接触，容置孔608的长度方向与第一方向相垂直。滑动导杆本体701进行直线移动时，可以通过第一滚动轴承703带动摆臂本体601进行摆动，第一滚动轴承703可以在容置孔608中沿容置孔608的长度方向进行移动。第一安装孔607设置在摆臂本体601的长度方向上的一端，容置孔608设置在摆臂本体601的长度方向上的另一端。三处摆臂组件6上的容置孔608与滑动导杆组件7上的第一滚动轴承703配合，且摇臂本体在左右偏摆的过程中滑动导杆组件7上的第一滚动轴承703可在容置槽内滑移，摆臂本体601可在±7度范围内做摆动运动；由于试验对象中的输出齿轮轴一侧被第一夹紧器1刚性固定，输入轴16一侧被摆臂组件6上的第一夹紧器1夹紧，试验过程中摆臂组件6在左右摆动时会使克服扭杆弹簧17刚度，迫使扭杆弹簧17绕自身轴线发生扭转变形，扭杆弹簧17的轴线与第一方向相平行，进而模拟扭杆弹簧17工作时扭转变形的动作，起到模拟疲劳试验的目的。

如图1、图3、图7至图11所示，机架总成3上设置用于对滑动导杆本体701进行导向的防转导轨组件9，防转导轨组件9设置多个且所有防转导轨组件9为沿滑动导杆本体701的长度方向依次布置，每相邻的两个第二夹紧器2之间均布置有防转导轨组件9。防转导轨组件9包括设置于机架总成3上的导轨架901和可旋转的设置于导轨架901上的两个第二滚动轴承902，滑动导杆本体701从两个第二滚动轴承902之间穿过，滑动导杆本体701具有与第二滚动轴承902相接触的导滑面。导轨架901为竖直设置，导轨架901与第二固定立板308固定连接。第二滚动轴承902的轴线与第一方向和第二方向相垂直，两个第二滚动轴承902处于与第一方向相平行的同一直线上。导滑面为与第一方向相垂直且与第二方向相平行的平面，滑动导杆本体701上设置两个导滑面，两个导滑面相平行，两个导滑面分别与防转导轨组件9的两个第二滚动轴承902的外圆面相接触，依靠导滑面与第二滚动轴承902的配合，可以对滑动导杆本体701起到导向作用，可限制滑动导杆组件7作圆周翻转，确保滑动导杆本体701仅能沿长度方向进行往复直线移动。

如图7至图11所示，第二滚动轴承902通过螺栓904安装在导轨架901上，螺栓904上设置螺母903。导轨架901上设置让螺栓904穿过的第二安装孔907，第二安装孔907为腰型孔，第二安装孔907的长度方向与第一方向相平行，第二安装孔907的长度大于螺栓904的直径。将第二安装孔907设置成腰型孔，便于调节螺栓904在导轨架901上的安装位置，进而便于调节两个第二滚动轴承902之间的距离，以使两个第二滚动轴承902之间的距离与滑动导杆组件7上的两个导滑面之间的距离相匹配，这种结构方便调节，有助于提高工作效率。

如图1所示，在本实施例中，防转导轨组件9共设置两个，各个防转导轨组件9分别位于相邻的两个第二夹紧器2之间。

如图1、图3和图7所示，机架总成3还包括导套固定侧板309和设置于导套固定侧板309上的导套组件310，导套固定侧板309竖直设置在固定底板311上，导套固定侧板309设置两个，第二固定立板308位于两个导套固定侧板309之间，导套固定侧板309与第二固定立板308固定连接。导套组件310压装在导套固定侧板309内，导套组件310的内孔中压装有2个无油轴套配合滑动导杆组件7进行工作，滑动导杆本体701穿过无油轴套的中心孔。

如图1和图14所示，驱动组件包括驱动电机4、与驱动电机4连接的减速机构5、与减速机构5的输出端连接的第二芯轴506、与第二芯轴506连接的关节轴承10以及与关节轴承10和滑动导杆本体701连接的万向球头拉杆11，关节轴承10在第二芯轴506上为偏心设置，关节轴承10绕第二芯轴506的轴线做偏心旋转运动。第二芯轴506的轴线与第一方向相平行，关节轴承10的一端与第二芯轴506转动连接且关节轴承10与第二芯轴506的连接点与第二芯轴506的轴线之间具有一定的距离，关节轴承10的另一端通过万向球头拉杆11与滑动导杆本体701的一端连接。驱动电机4运转后，通过减速机构5带动第二芯轴506绕其轴线进行旋转，第二芯轴506可带动关节轴承10绕第二芯轴506的轴线做旋转运动，关节轴承10通过万向球头拉杆11带动滑动导杆本体701做直线往复运动。

如图1和图14所示，减速机构5包括箱体以及设置于箱体内部的主动齿轮504和从动齿轮512，驱动电机4位于箱体的顶部，箱体固定设置在机架总成3上，主动齿轮504与驱动电机4的电机轴连接，从动齿轮512与第二芯轴506为同轴固定连接，主动齿轮504与从动齿轮512相啮合，主动齿轮504的直径小于从动齿轮512的直径，减速机构5起到减速增矩的作用。主动齿轮504和从动齿轮512均为格里森准双曲面齿轮，因主动齿轮504和从动齿轮512均采用进口齿轮钢材质(8620H)经热处理后研磨后具备啮合精度高，力传递平稳，噪音小、使用寿命长等特点。

如图14所示，箱体包括上盖板513、侧板511、下盖板510和轴承座固定板509，下盖板510位于上盖板513的下方，侧板511和轴承座固定板509的上端通过螺钉与上盖板513固定连接，侧板511和轴承座固定板509的下端通过螺钉与下盖板510固定连接，侧板511和轴承座固定板509为相对布置。联结法兰14与上盖板513之间通过止口定位并用螺钉进行连接，驱动电机4安装在联结法兰14上。驱动电机4的电机轴与联轴器502连接，联轴器502与第一联结头501为过盈连接，轴承505的外圈与联轴法兰为过盈连接，第一联结头501与轴承505的内圈为间隙配合，第一联结头501与第二联结头503为过盈连接，主动齿轮504与第二联结头503为过盈连接，轴承515的内圈与第二芯轴506为过盈连接，轴承515的外圈与轴承座508为间隙配合，轴承座508安装在轴承座固定板509上，轴承座508与轴承座固定板509为间隙配合。

如图1、图12和图13所示，传感器固定架8包括相配合夹紧输出轴15的第一夹板801和第二夹板802以及设置于第二夹板802上的限位板803，限位板803具有让扭矩角度传感器的本体局部嵌入的卡槽804，扭矩角度传感器的本体上具有与卡槽804形状相匹配的矩形凸块，该矩形凸块嵌入卡槽804中，限位块对扭矩角度传感器的本体起到周向限位作用。第一夹板801具有让输出轴15嵌入的半圆形孔，第二夹板802具有让输出轴15嵌入的半圆形孔，第一夹板801和第二夹板802通过螺钉805连接，方便拆装。限位板803的长度方向上的一端通过螺钉805安装在第二夹板802上，卡槽804为在限位板803的长度方向上的另一端设置的矩形凹槽，限位板803的长度方向与第一方向相平行。使用时，先将传感器固定架8套在在试验样件的输出轴15上，并将扭矩角度传感器的本体卡在卡槽804内；然后拧紧连接第一夹板801和第二夹板802的螺钉805，由第一夹板801和第二夹板802相配合夹紧试验样件的输出轴15，第一夹板801和第二夹板802与输出轴15同轴，通过调整螺钉805的扭矩来控制抱紧力，实现传感器固定架8在输出轴15上的固定安装，进而实现扭矩角度传感器的本体的固定，以与实车状态相匹配，提高试验结果准确性。

本发明还提供了一种汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验方法，采用上述结构的汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，且包括如下的步骤：

S1、试验前准备；

S2、安装试验样件；

S3、进行疲劳试验。

在上述步骤S1中，准备试验样件，将机架总成3的第一垫板301调节至合适位置，调节第一固定立板302和第二固定立板308的平行度，然后固定第一垫板301和第二垫板307，然后用一根调整样棒插入第一夹紧器1和第二夹紧器2内，预紧第一夹紧器1和第二夹紧器2，调整相对布置的第一夹紧器1和第二夹紧器2的同轴度；然后转动第二芯轴506，使第二芯轴506与关节轴承10的连接点位于第二芯轴506的轴线的下方；然后将所有摇臂组件的摆臂本体601转动至竖直状态，然后连接关节轴承10的一端与万向球头拉杆11连接，然后将关节轴承10的另一端通过紧固螺栓507安装在第二芯轴506上并预紧，然后控制驱动电机4运转，第二芯轴506转动，直至使万向球头拉杆11与滑动导杆本体701的轴线基本处于一个平面内，最后锁紧关节轴承10。

在上述步骤S2中，将试验样件插入第一夹紧器1和第二夹紧器2中，由第一夹紧器1夹紧试验样件的输出轴15，由第二夹紧器2夹紧试验样件的输入轴16；然后将传感器固定架8安装在输出轴15上，传感器固定架8位于第一夹紧器1和第二夹紧器2之间，并使扭矩角度传感器的本体嵌入传感器固定架8的卡槽804内。

在上述步骤S3中，驱动电机4运转，驱动电机4通过减速机构5带动第二芯轴506绕其轴线进行旋转，第二芯轴506带动关节轴承10绕第二芯轴506的轴线做旋转运动，关节轴承10通过万向球头拉杆11带动滑动导杆本体701做直线往复运动，滑动导杆本体701带动所有摆臂组件6的摆臂本体601同步做往复摆动运动，各个摆臂本体601通过第一芯轴602带动第二夹紧器2绕其轴线进行转动，第二夹紧器2带动试验样件的输入轴16进行转动，试验样件的扭杆弹簧17在扭矩作用下发生扭转变形。

在上述步骤S3中，达到试验次数后，取下试验样件进行测试，需对扭矩角度传感器的占空比和试验样件的对中性能进行测试，根据测试结果对扭杆弹簧的疲劳性能进行评估，判断扭杆弹簧的疲劳性能是否满足设计要求。

在上述步骤S3中，首先采用传感器标定设备对试验样件上的扭矩角度传感器的占空比进行测试，检查扭矩角度传感器的占空比是否满足50％±0.5的要求。扭矩角度传感器的占空比测试完成后，采用机械对中试验台对试验样件的对中性能进行测试，将试验样件安装在机械对中试验台上，首先检测扭杆弹簧的刚度是否发生衰减，判断扭杆弹簧的刚度是否达到要求，扭杆弹簧刚度的标准要求要达到(2.5±0.15)Nm/°；然后检测扭杆弹簧扭转变形到左右极限位置±5°时，机械对中试验台所输出的扭杆弹簧扭转变形到左侧极限位置对应的角度-扭矩关系曲线与扭杆弹簧扭转变形到右侧极限位置对应的角度-扭矩关系曲线的对称度是否满足≥90°的要求。若上述要求都能满足，则表示扭杆弹簧的疲劳性能满足设计要求。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，其特征在于，包括机架总成、设置于机架总成上且用于夹紧试验样件的输出轴的第一夹紧器、用于夹紧试验样件的输入轴的第二夹紧器、与第二夹紧器连接且用于带动第二夹紧器进行旋转的动力总成和安装在试验样件的输出轴上且用于固定试验样件的扭矩角度传感器的传感器固定架，试验样件的输出轴和输入轴通过扭杆弹簧连接；

扭杆弹簧的第一端和第二端均设置外花键，扭杆弹簧的第一端的外花键嵌入输入轴的光孔中且与输入轴为过盈配合，扭杆弹簧的第二端的外花键嵌入输出轴的光孔中且与输出轴为过盈配合，汽车电动助力转向器的转向齿轮设置于输出轴上；输入轴与汽车电动助力转向器的转向管柱连接，输出轴与转向齿轮固定连接；扭杆弹簧的材质为弹簧钢；

第一夹紧器为固定设置在机架总成上，第二夹紧器为可旋转的设置于机架总成上，第二夹紧器的旋转中心线与第一方向相平行，第一夹紧器和第二夹紧器均设置多个，所有第一夹紧器处于与第二方向相平行的同一直线上，各个第一夹紧器分别与一个第二夹紧器为相对布置，各个第一夹紧器分别与一个第二夹紧器处于与第一方向相平行的同一直线上，第一方向和第二方向均为水平方向且第一方向和第二方向相垂直；所有第二夹紧器与动力总成连接，动力总成带动所有第二夹紧器同步进行旋转，从而能够同时实现多个扭杆弹簧的疲劳试验；

机架总成包括固定底板、设置于固定底板上的第一垫板和第二垫板、竖直设置于第一垫板上的第一固定立板以及竖直设置于第二垫板上的第二固定立板，第一夹紧器固定设置在第一固定立板上，第二夹紧器设置于第二固定立板上；第一固定立板与第二固定立板之间的距离可调节，使得第一夹紧器与第二夹紧器之间的距离可调节；

动力总成包括与第二夹紧器连接的摆臂组件、可移动的设置于机架总成上且用于带动摆臂组件进行转动的滑动导杆组件和与滑动导杆组件连接且用于带动滑动导杆组件进行直线移动的驱动组件；摆臂组件的数量与第二夹紧器的数量相同，各个摆臂组件分别与一个第二夹紧器连接，滑动导杆组件与所有摆臂组件连接；摆臂组件包括与滑动导杆组件连接的摆臂本体和与摆臂本体连接的第一芯轴，第一芯轴与第二夹紧器连接；滑动导杆组件包括与驱动组件连接且可进行直线移动的滑动导杆本体、设置于滑动导杆本体上的导杆立柱和设置于导杆立柱上的第一滚动轴承，摆臂本体具有让第一滚动轴承嵌入的容置孔；

第一芯轴的轴线与第一方向相平行，第一芯轴与第二夹紧器为同轴设置，第一芯轴的一端与第二夹紧器固定连接，第一芯轴的另一端与摆臂本体的一端固定连接，摆臂本体的另一端与滑动导杆组件连接；由滑动导杆组件带动摆臂本体进行转动，摆臂本体通过第二芯轴带动第二夹紧器进行转动；第二固定立板上安装有轴承座，第一芯轴通过轴承安装在轴承座上，轴承座位于摆臂本体和第二夹紧器之间；摆臂本体的端部设置让第一芯轴插入的第一安装孔，第一芯轴上设置锁紧螺母，通过锁紧螺母实现摆臂本体与第一芯轴的固定连接；

滑动导杆本体为水平设置，滑动导杆本体的长度方向与第二方向相平行，滑动导杆本体与所有摆臂组件的摆臂本体连接，滑动导杆组件能够带动所有摆臂本体同步进行摆动；导杆立柱为固定设置在滑动导杆本体上，导杆立柱的长度方向与第一方向相平行，导杆立柱的数量与第二夹紧器的数量相同，第一滚动轴承设置于导杆立柱上；

第一滚动轴承嵌入容置孔中，容置孔为腰型孔，容置孔的长度大于第一滚动轴承的外直径，容置孔的宽度与第一滚动轴承的外直径大小相同，第一滚动轴承的外圆面与容置孔中的两个相对的内壁面相接触，容置孔的长度方向与第一方向相垂直；滑动导杆本体进行直线移动时，能够通过第一滚动轴承带动摆臂本体进行摆动，第一滚动轴承能够在容置孔中沿容置孔的长度方向进行移动；第一安装孔设置在摆臂本体的长度方向上的一端，容置孔设置在摆臂本体的长度方向上的另一端，摇臂本体在偏摆的过程中滑动导杆组件上的第一滚动轴承可在容置槽内滑移；

机架总成上设置用于对滑动导杆本体进行导向的防转导轨组件，防转导轨组件设置多个且所有防转导轨组件为沿滑动导杆本体的长度方向依次布置，每相邻的两个第二夹紧器之间均布置有防转导轨组件；防转导轨组件包括设置于机架总成上的导轨架和可旋转的设置于导轨架上的两个第二滚动轴承，滑动导杆本体从两个第二滚动轴承之间穿过，滑动导杆本体具有与第二滚动轴承相接触的导滑面；导轨架为竖直设置，导轨架与第二固定立板固定连接；第二滚动轴承的轴线与第一方向和第二方向相垂直，两个第二滚动轴承处于与第一方向相平行的同一直线上；导滑面为与第一方向相垂直且与第二方向相平行的平面，滑动导杆本体上设置两个导滑面，两个导滑面相平行，两个导滑面分别与防转导轨组件的两个第二滚动轴承的外圆面相接触；

第二滚动轴承通过螺栓安装在导轨架上，螺栓上设置螺母；导轨架上设置让螺栓穿过的第二安装孔，第二安装孔为腰型孔，第二安装孔的长度方向与第一方向相平行，第二安装孔的长度大于螺栓的直径。

2.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述摆臂组件设置三个。

3.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述第一垫板和所述第二垫板固定设置在固定底板的顶面上，第一固定立板固定设置在第一垫板的顶面上，第二固定立板固定设置在第二垫板的顶面上，第一固定立板和第二固定立板的长度方向与第二方向相平行。

4.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述机架总成还包括与第一固定立板和第一垫板固定连接的第一支撑板，第一支撑板为竖直设置，第一支撑板设置多个且所有第一支撑板为沿第一固定立板的长度方向依次布置。

5.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述第一安装孔与所述第一芯轴对应的圆形扁方轴颈间隙配合靠芯轴轴肩限位并在芯轴小径端外螺纹处用螺母紧固，两个轴承与轴承座内孔为过盈配合并在轴承座内腔的台阶轴向限位，靠近摇臂本体一侧的轴承的内圈端面靠第一芯轴上的轴用挡圈限位，该轴承的外圈由盖板压紧并通过连接螺栓将盖板固定住；靠第二夹紧器一侧的轴承的端面与第一芯轴装配后靠第一芯轴上的轴肩限位，第二夹紧器与第二芯轴上的止口间隙配合定位后再由三个连接螺栓固定。

6.根据权利要求1至5任一所述的汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述防转导轨组件共设置两个，各个防转导轨组件分别位于相邻的两个第二夹紧器之间。

7.根据权利要求1至5任一所述的汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述驱动组件包括驱动电机、与驱动电机连接的减速机构、与减速机构的输出端连接的第二芯轴、与第二芯轴连接的关节轴承以及与关节轴承和所述滑动导杆本体连接的万向球头拉杆，关节轴承在第二芯轴上为偏心设置。

8.根据权利要求1至5任一所述的汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述传感器固定架包括相配合夹紧所述输出轴的第一夹板和第二夹板以及设置于第二夹板上的限位板，限位板具有让所述扭矩角度传感器的本体嵌入的卡槽。

9.根据权利要求1至5任一所述的汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，其特征在于，所述第一夹紧器和所述第二夹紧器均设置多个，各个第一夹紧器分别与一个第二夹紧器为相对布置，第一夹紧器和第二夹紧器为三爪卡盘。

10.汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一所述的汽车电动助力转向器用扭杆弹簧疲劳试验装置，且包括步骤：

S1、试验前准备；

S2、安装试验样件；

S3、进行疲劳试验。