CN201159687Y - 一种转向器的多自由度试验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于车辆试验设备制造技术领域，尤其涉及一种转向器的多自由度试验设备。它包括机架和固定在该机架上的转向器安装驱动装置、负载装置、车轮模拟转动机构，其中，转向器安装驱动装置包括一可与待试验的转向器相连接的拉杆及可驱动转向器的驱动装置，负载装置包括一可随前述拉杆移动的负载缸，车轮模拟转动机构包括一固定在所述机架上的转动中心轴及一可绕该转动中心轴旋转的摆臂，该摆臂套装在所述的转动中心轴上，所述的拉杆及负载缸均可转动的连接在所述的摆臂上。本设备不仅可以更真实的模拟实际车况，还可以更有效的对负载缸所产生的阻力进行有效传递。

Description

一种转向器的多自由度试验设备

技术领域

本实用新型属于车辆试验设备制造技术领域，尤其涉及一种转向器的多自由度试验设备。

背景技术

转向器是汽车等交通工具中非常关键的部件之一，其质量的好坏将直接影响到整车的性能。根据国标《QCT 29096(1992)汽车转向器总成台架试验方法》和《QCT 529(2000)汽车动力转向器总成台架试验方法》的要求，在做转向器型式试验时都必须要包括正向疲劳试验(或磨损试验)和逆向疲劳试验。为了达到前述标准，各转向器厂家和检测中心纷纷制作出相应的试验台架来进行转向器试验。

现在各厂家做的用于齿轮齿条式转向器的试验台一般都是单自由度的，即试验时，转向器输出端的负载方向与齿条轴线同轴，而这与转向器的实际使用车况是不相符的。实际情况是齿条端与车轮之间有带球节的拉杆相连，随着车轮的转向和在路面上下的颠簸，拉杆与齿条之间的夹角在一定的角度范围内波动，也即齿条承受的负载方向与齿条轴线方向存在变化的夹角，从而使齿条除了承受轴向的负载，也存在径向的负载。而现有的试验台只能考核齿条轴向力承受情况，不能完全考核齿条的全方位的受力情况，因此，使用其所作出的试验结果是不准确的。

近来，出现了一种多功能汽车转向器总称试验台，它包括机架，并在该机架上固定有转向器安装驱动装置、负载装置和杠杆焊合件。转向器安装驱动装置包括一可与待试验的转向器相连接的拉杆及可驱动转向器的驱动装置，负载装置包括一可随前述拉杆移动的负载液压缸，该负载液压缸及拉杆以相互垂直的方向分别连接在杠杆焊合件的两端。负载缸铰支在铰链上，并可以绕铰链摆动，负载缸通过一铰链与杠杆焊合件连接，杠杆焊合件的另一端则通过绞链与拉杆相连接，拉杆的另一端则通过铰链与转向器齿条相连接。这种试验台能够通过杠杆机构及负载液压缸能够对转向器进行多自由度耐久试验。

但是，这种产试验台的缺陷也是明显的，主要包括以下几点：首先，该设备的负载缸是安装在与转向器拉杆的输出力方向相垂直的位置，这不仅与实车使用情况不符，而且还降低了负载缸产生的转向阻力的传递效率；其次，该设备使用了大量的铰链来实现齿条、杠杆焊合件及负载缸之间摆动及力量传递，不仅结构复杂，还与实车使用情况不符，导致试验效果不够好；最后，该设备没有作位置调节方面的设计，使得其适用范围受限。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种转向器的多自由度试验设备，能够更好的模拟实车时的状态，还能够有效提高转向阻力的传递效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

提供一种转向器的多自由度试验设备，它包括机架和固定在该机架上的转向器安装驱动装置、负载装置、车轮模拟转动机构，其中，转向器安装驱动装置包括一可与待试验的转向器相连接的拉杆及可驱动转向器的驱动装置，负载装置包括一可随前述拉杆移动的负载缸，车轮模拟转动机构包括一固定在所述机架上的转动中心轴及一可绕该转动中心轴旋转的摆臂，该摆臂套装在所述的转动中心轴上，所述的拉杆及负载缸均可转动的连接在所述的摆臂上。

采用这样的结构以后，当驱动装置带动转向器及拉杆转动时，拉杆则推动摆臂绕转动中心轴转动，而摆臂一方面可以推动负载缸的活塞杆相对缸体直线位移，另一方面还可以使负载缸缸体绕转动中心轴转动。相比现有技术，本设备不仅可以更真实的模拟实际车况，还可以更有效的对负载缸所产生的阻力进行有效传递。

附图说明

图1是本实用新型提供的一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2中A-A方向的剖视图；

图4是图2中B-B方向的剖视图；

图5是图1中I部分的局部放大图；

图6是图1中轴承座的结构示意图；

图7是图6的剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图7所示的一较佳实施例，它包括机架2和固定在该机架2上的转向器安装驱动装置16、负载装置17、车轮模拟转动机构18。

转向器安装驱动装置16包括一可与待试验的转向器1相连接的拉杆3及可驱动转向器1的驱动装置，该驱动装置可采用电机19。负载装置17包括一可随前述拉杆3移动的负载缸8。该负载缸8优选为中间耳轴式方头拉杆油缸。车轮模拟转动机构18包括一固定在所述机架2上的转动中心轴及一可绕该转动中心轴旋转的摆臂4，该摆臂4套装在所述的转动中心轴上，拉杆3及负载缸8均可转动的连接在所述的摆臂4上。

当驱动装置带动转向器1及拉杆3转动时，拉杆3则推动摆臂4绕转动中心轴转动，而摆臂4一方面可以推动负载缸8的活塞杆相对缸体直线位移，另一方面还可以使负载缸8缸体绕转动中心轴转动。相比现有技术，本设备不仅可以更真实的模拟实际车况，还可以更有效的对负载缸8所产生的阻力进行有效传递。

为了使得拉杆3可同时绕转向器1及摆臂4摆动，拉杆3可以直接采用车用转向器1上的横拉杆。在本实施例中，将拉杆3的一端设计成球头状，该端可转动的连接在转向器1上，一球头销31通过其球头端可转动的设置在前述拉杆3的另一端，该球头销31的另一端则穿设并固定在所述的摆臂4上。这样，拉杆3即可在转向器1的推动下使摆臂4做一边移动一边摆动的复合运动。具体的，本实施例共使用了两个拉杆3，一个拉杆3的一端为球头端，且加工有外螺纹，将其与转向器1齿条的螺纹孔连接，该拉杆3的另一端亦设有外螺纹，而另一拉杆3的一端则加工有相应的内螺纹并与前述拉杆3相连接，另一端则穿设有一球头销31，并通过该球头销31与前述摆臂4连接。

作为一种改进方案，如图4所示，球头销31穿设在所述摆臂4的一端呈锥状，摆臂4上则开设有一与之相应的锥面孔43。球头销31呈锥状的一端穿设并固定在该锥面孔43内，这样可以更好的将拉杆3上的力传递到摆臂4上。

转动中心轴包括一底座52及一圆柱轴51，在摆臂4上设有相应的安装孔41，并将圆柱轴51穿设在摆臂4上，并可采用焊接的方式将该圆柱轴51固定在前述底座52上。转动中心轴的位置模拟的是车轮的转动中心，在安装时，应注意使摆臂4上的锥面孔43与安装孔41之间的直线距离为实车的车轮转向轴线与横拉杆球销之间的距离(参见图2)，这样可使得本设备能更真实的模拟实车车况。具体的，参见图3，在前述摆臂4上的安装孔内还设有一轴承15，圆柱轴51即通过该轴承15穿设在安装孔内。更进一步的，安装孔41内有一个台阶411，用以定位轴承15外圈，在该台阶411的下方还设有孔用档圈槽412，在该孔用挡圈槽412内设有孔用档圈13。

在圆柱轴51上端还设有轴用挡圈槽53，在该轴用挡圈槽53内设有轴用挡圈14。圆柱轴51的上端处55与轴承15配合，作为一种优选方式，可以在底座52上铣出4个条形孔521，参见图1所示，该条形孔521内穿设有可将该底板固定在机架2上固定件，比如螺钉等。这可以使转动中心轴5不仅可以固定在机架2上，还可以沿着与转向器1的轴向垂直方向调整位置，以调整拉杆3与转向器1齿条之间的角度。

为了使负载缸8可以在摆臂4的驱动下摆动，作为一种优选实施例，负载缸8上设有转轴81，而负载装置17中还包括一负载缸支撑座11及轴承座10，该轴承座10固定在所述的负载缸支撑座11上，负载缸8上的转轴81则穿设在轴承座10内，并可绕该轴承座10摆动。具体的，如图1和图2所示，负载缸支撑座11包括底板111和固定在该底板111上的支撑板112，优选的，底板111通过两个加强筋与支撑板112焊接在一起，负载缸8的上部及下部分别伸出一个前述转轴81，即共有两个处于同一轴线上的转轴81，在支撑板112上固定有两个相应的轴承座10，分别与前述两个转轴81相配合。

参见图6和图7所示，在本实施例中，轴承座10包括轴承安装板101和轴承底板102，轴承安装板101可与底板102焊接在一起。在轴承安装板101上开有轴承孔104，在该轴承孔内可以安装两个相互角接触的轴承9，且轴承孔内的上部还设有台阶，其可以对轴承9进行轴向限位。两轴承座10固定在前述支撑板112上，且分别位于油缸8的上下两侧，负载缸8上的的两个转轴81分别与支撑板112上轴承9的内圈配合，以支撑负载缸8并且使油缸能绕着轴承孔中心转动。轴承底板102上设有螺纹孔103，通过螺纹连接使轴承座10能与负载缸支撑座11相连接。

作为前述技术方案的进一步改进，在底板111及支撑板112上还可分别设置可用于调节负载缸8及轴承座10位置的条形槽82。具体的，请参考如图2，底板111通过条形槽82固定在机架2上，从而可以调节整个负载缸8的位置，相同的道理，支撑板112与轴承安装板101配合连接，支撑板112上的条形槽就可以调整轴承安装板101的高低。这样，通过各处条形槽的设置，使油缸缸体位置和转动中心可以上下左右调节，增强了本设备的适用范围，并满足了试验的多样性需求。

为了使负载缸8能够在摆臂4的驱动下摆动以提供负载，作为一种优选实施例，负载缸8通过一负载连接块7与所述的摆臂4相连接。该负载连接块7一端固定在负载缸8的活塞杆上，另一端设有一节叉71，摆臂4穿设在该节叉71内，该节叉71设有两个上下对应的通孔，而所述的摆臂4上亦设有与前述通孔相对应的通孔42，在节叉71及摆臂4的通孔内穿设有一负载连接销6。这样，在摆臂4的驱动下负载缸8的活塞不仅会做直线运动，还会使得整个负载缸8相对机架2绕轴承座10转动。具体的，负载连接连接销6为一带台阶的圆柱销，其上部61处设有轴用档圈槽，其中容纳有轴用档圈12。如图2所示，摆臂4可设计成一钢板，在其上设有三个孔，即前述用于转动中心轴的安装孔41，用于负载连接销6的通孔42和用于球头销3 1的锥面孔43，其中，安装孔42(请同时参阅图4)的直径比负载连接销6的主体直径略大，使负载连接销6可以在孔42内转动，而负载连接销6的下部62直径则比安装孔42的内径略大，起到轴向定位的作用。安装时，应使安装孔42与锥面孔43处在同一轴线上。

工作时，电机带动转向器1齿条及拉杆3移动，由于拉杆3上的球头销31与摆臂4相连，即可推动摆臂4移动，而摆臂4又必须绕着固定的转动中心轴5转动，因此，拉杆3将进行一边移动一边摆动的复合运动；同时，摆臂4又通过负载连接销6和负载连接块7与负载缸8的活塞杆相连，从而推动负载活塞杆的移动。由于摆臂4的转动使负载缸8活塞杆的移动不是纯直线运动，所以活塞杆在发生相对缸体直线位移的同时，负载缸体也在发生相对试验平台的转动，即活塞杆在发生一边直线运动一边摆动的复合运动。拉杆3在进行复合运动时，负载缸8的转轴81和轴承支撑座10的设置使得负载缸8仍能提供负载，使转向器1多自由度耐久试验得到顺利进行。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种转向器的多自由度试验设备，它包括机架和固定在该机架上的转向器安装驱动装置、负载装置，其中，转向器安装驱动装置包括一可与待试验的转向器相连接的拉杆及可驱动转向器的驱动装置，负载装置包括一可随前述拉杆移动的负载缸，其特征在于：所述的机架上还设有一车轮模拟转动机构，该车轮模拟转动机构包括一固定在所述机架上的转动中心轴及一可绕该转动中心轴旋转的摆臂，该摆臂套装在所述的转动中心轴上，所述的拉杆及负载缸均可转动的连接在所述的摆臂上。

2、根据权利要求1所述的转向器的多自由度试验设备，其特征在于：所述拉杆的一端呈球头状，该端可转动的连接在转向器上，一球头销通过其球头端可转动的设置在前述拉杆的另一端，该球头销的另一端则穿设并固定在所述的摆臂上。

3、根据权利要求2所述的转向器的多自由度试验设备，其特征在于：所述球头销穿设在所述摆臂的一端呈锥状，所述的摆臂上开设有一与之相应的锥面孔。

4、根据权利要求1所述的转向器的多自由度试验设备，其特征在于：所述的转动中心轴包括一底座及一圆柱轴，该圆柱轴穿设在所述的摆臂上并固定在前述底板上。

5、根据权利要求4所述的转向器的多自由度试验设备，其特征在于：所述的底板上设有四个条形孔，该条形孔内穿设有可将该底板固定在所述的机架上固定件。

6、根据权利要求1所述的转向器的多自由度试验设备，其特征在于：所述的负载缸上设有转轴，所述的负载装置还包括一负载缸支撑座及轴承座，该轴承座固定在所述的负载缸支撑座上，所述的负载缸上的转轴穿设在所述轴承座内。

7、根据权利要求6所述的转向器的多自由度试验设备，其特征在于：所述的负载缸支撑座包括底板和固定在该底板上的支撑板，所述的负载缸的上部及下部分别固定有一个所述转轴，相应的，所述的支撑板上固定有两个相应的轴承座。

8、根据权利要求7所述的转向器的多自由度试验设备，其特征在于：所述的底板及支撑板上分别设有可用于调节负载缸及轴承座位置的条形槽。

9、根据权利要求1所述的转向器的多自由度试验设备，其特征在于：所述的负载缸通过一负载连接块与所述的摆臂相连接，该负载连接块一端固定在所述的负载缸上，另一端设有一节叉，所述的摆臂穿设在该节叉内，该节叉设有两个上下对应的通孔，而所述的摆臂上亦设有与前述通孔相对应的通孔，在节叉及摆臂的通孔内穿设有一负载连接销。

10、根据权利要求1至9任一权利要求所述的转向器的多自由度试验设备，其特征在于：所述的负载缸为中间耳轴式方头拉杆油缸。

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