CN203772556U - 电动助力管柱总成磨合实验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电动助力管柱总成磨合实验设备，包括机架、控制器及受该控制器控制的输入轴驱动机构、输出轴加载机构与夹持机构；其中，机架为立式机架，沿该立式机架的直立方向，在立式机架上由上至下依次安装有输入轴驱动机构、夹持机构及输出轴加载机构。由于机架为立式机架，而且输出轴加载机构、夹持机构及输入轴驱动机构沿立式机架的直立方向布置，可以降低该电动助力管柱总成磨合实验设备的占地面积，使检测操作更加方便；此外，由于电动助力管柱在检测实验过程中处于立式状态，与现有横卧式磨合实验设备相比，其检测实验工况更接近于其在汽车上的使用工况，使实验检测结果更能反映真实情况。

Description

电动助力管柱总成磨合实验设备

技术领域

本实用新型涉及一种实验设备，特别是涉及一种电动助力管柱总成磨合实验设备。

背景技术

电动助力转向系统是未来转向系统的发展方向，包括机械式转向器与电动助力管柱总成。参见图1，电动助力管柱总成01包括传感器、控制器014、转向管柱012及执行机构011，其中传感器包括转向扭矩传感器0131、车速信号传感器0132及点火信号传感器0133，执行机构011包括直流电机0111及蜗轮蜗杆增扭机构0112，转向扭矩传感器0131、执行机构011及转向管柱012装配成一体。汽车在行驶过程中，装在转向管柱012上的转向扭矩传感器0131不断的测出转向轴上的输入扭矩信号，该信号与车速信号同时输入控制器014，控制器014综合这两种信号确定直流电机0111的驱动电流大小与方向，直流电机0111根据驱动电流输出转矩，此转矩通过蜗轮蜗杆的增扭矩后加在转向器上，使之得到一个与汽车行驶工况相适应的转向助力扭矩。

参见图2，一种现有电动助力管柱总成01，包括输入轴015，输出轴016、直流电机0111、安装支架017、传感器接插线0181及电机接插线0182，其中输入轴015及输出轴016的端部为花键轴。

在电动助力管柱总成出厂前需要经过大量严格检测，主要包括磨合实验、空载实验、功能实验及噪音实验等；现有电动助力管柱的磨合实验设备为横卧式磨合实验设备，包括机架、输入轴驱动机构、输出轴加载机构及夹持机构，由于采用横卧式设计，使得整个磨合实验设备占据大量的场地面积，检测过程中，电动助力管柱需要搬动的距离大、幅度大，操作不方便，而且其他检测实验需要在多个实验设备上进行检测，耗费大量的人力及物力，增加制造成本。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种电动助力管柱总成磨合实验设备，旨在实现降低电动助力管柱总成磨合实验设备的占地面积，便于检测操作，及更有效地仿真电动助力管柱的使用工况。

为了实现上述主要目的，本实用新型提供的电动助力管柱磨合实验设备包括机架、控制单元及受该控制单元控制的输入轴驱动机构、输出轴加载机构与夹持机构；其中，机架为立式机架，沿该立式机架的直立方向，在立式机架上由上至下依次安装有输入轴驱动机构、夹持机构及输出轴加载机构。

由以上方案可见，由于机架为立式机架，而且输出轴加载机构、夹持机构及输入轴驱动机构沿立式机架的直立方向布置，可以降低该磨合实验设备的占地面积，降低操作人员搬动电动助力管柱总成的距离，降低搬动幅度，更加方便检测操作；此外，由于电动助力管柱在检测实验过程中处于立式状态，与现有横卧式磨合实验设备相比，其检测实验工况更接近于其在汽车上的使用工况，使实验检测结果更能反映真实情况。

一个具体的方案为，其中夹持机构包括总成浮动摆臂压紧机构及总成快速定位机构；总成快速定位机构包括支撑定位工装，该支撑定位工装上形成有与电动助力管柱的执行机构的壳体的轴向端面相匹配的定位支撑面；总成浮动摆臂压紧机构包括浮动摆臂压紧机构，该浮动摆臂压紧机构包括受控制单元控制的压紧致动器、第一旋转摆臂及第二旋转摆臂，压紧致动器的定子固定于立式机架上，第一旋转摆臂及第二旋转摆臂的一端受控制单元控制可旋转地与压紧致动器的动子固定连接，第一旋转摆臂的另一端上设有与定位支撑面相对的第一浮动式压块及第二浮动式压块，第二旋转摆臂的另一端上设有与定位支撑面相对的第三浮动式压块。通过总成浮动摆臂压紧机构与总成快速定位机构的配合实现对电动助力管柱的夹持定位；由于采用旋转摆臂结构设计，减小夹持机构对电动助力管柱的安放及卸载的影响，为检测操作供更大的操作空间，便于对不同外形电动助力管柱总成的夹持定位；由于采用三点式浮动式压触方式，自动地适应不同外形电动助力管柱总成的定位面，为检测实验提供稳定的外部条件，确保实验数据的准确性。

一个更具体的方案为，其中第一浮动式压块、第二浮动式压块及第三浮动式压块上设有数字压力传感器，压紧致动器的动子上设有分别用于对第一旋转摆臂及第二旋转摆臂的摆动幅度进行限位的第一可调限位块及第二限位块。由于在浮动式压块上设有与控制单元电连接的数字压力传感器，当浮动式压块对试件的压力达到设定阈值时，数字压力传感器会通过控制单元控制压紧气缸会停止动作，可以自适应地对试件进行压紧定位，避免现有压紧机构的压紧力太大而压伤试件或压紧力太小而无法达到压紧的要求。

另一个更具体的方案为，其中总成浮动摆臂压紧机构还包括手动微调辅助夹紧机构，该手动微调辅助夹紧机构包括棘轮扳手、丝杆、丝杆螺母、刻度显示器及气缸夹爪，气缸夹爪的限位中心线为电动助力管柱总成的输入轴的轴线；刻度显示器用于显示丝杆螺母在丝杆上位置；丝杆的轴向与限位中心线平行，气缸夹爪与丝杆螺母固定连接；棘轮扳手与丝杆一端固定连接。手动微调辅助夹紧机构实现对电动助力管柱的输入轴的定心，使输入轴驱动机构的输入轴夹套更容易与输入轴对准，便于夹住；当输入轴夹套夹住输入轴时，该气缸夹爪自动松开。

具体的方案为，该电动助力管柱总成磨合实验设备还包括固定于气缸夹爪下端面上的在位检测机构，在位检测机构包括与控制单元电连接的接近传感器。通过在位检测机构可以有效地防止电动助力管柱总成未安装到位而就开始检测，而使检测结果不准确，甚至破坏实验设备及电动助力管柱总成。

另一个具体的方案为，其中，输入轴驱动机构包括第一检测驱动机构及第一直线致动器，第一检测驱动机构包括第一驱动电机、输入轴夹套、第一扭矩传感器及第一编码器，第一驱动电机与第一直线致动器的动子固定连接，第一驱动电机与输入轴夹套通过传动轴传动连接，第一扭矩传感器及第一编码器设于传动轴上，输入轴夹套与电动助力管柱总成的输入轴相匹配。通过输入轴驱动机构实现为电动助力管柱总成的输入轴提供驱动动力及驱动动力的监控；通过第一直线致动器的调整，实现对不同长度电动助力管柱总成的检测实验；当工件安装至夹持机构上时，启动输入轴驱动机构，该磨合实验设备就可以自动地实现对电动助力管柱总成输入轴的夹持及输入检测实验所需的转速与扭矩等检测实验参数。

再一个具体的方案为，其中，输出轴加载机构包括第二检测驱动机构及第二直线致动器，第二检测驱动机构包括第二驱动电机、输出轴夹套、第二扭矩传感器及第二编码器，第二驱动电机与第二直线致动器的动子固定连接，第二驱动电机与输出轴夹套通过传动轴传动连接，第二扭矩传感器及第二编码器设于传动轴上，输出轴夹套与电动助力管柱总成的输出轴相匹配。通过输出轴加载机构实现对电动助力总成输出性能的检测；通过第二直线致动器的调整，实现对不同长度电动助力管柱总成的检测实验；当工件安装至夹持机构上时，启动输出轴加载机构，该磨合实验设备就可以自动地实现对电动助力管柱总成输出轴的夹持及提供检测实验所需的负载。

一个更具体的方案为，上述电动助力管柱总成磨合实验设备还包括振动噪音检测仪，该振动噪音检测仪包括吸振连接件、驱动气缸及检测头，驱动气缸通过吸振连接件与夹持机构固定连接，检测头设于驱动气缸的推杆上。通过振动噪声检测仪实现电动助力管柱总成的噪音检测。

另一个更具体的方案为，上述电动助力管柱总成磨合实验设备还包括接插线机构，该接插线机构安装于夹持机构近旁；接插线机构包括用于夹持电动助力管柱总成的控制器的旋转压块，第一插接气缸，第二插接气缸及和控制器的插接口相匹配的第一插接头与第二插接头；第一插接头与第一插接气缸的推杆固定连接，第二插接头与第二插接气缸的推杆固定连接。通过插接线机构实现设备快速与电动助力管柱的控制器的快速连接，提高检测效率及自动化程度。

再一个更具体的方案为，上述电动助力管柱总成磨合实验设备还包括与立式机架固定连接的外护罩及设于立式机架近旁的传感器上料线；外护罩包括由气缸驱动的升降防护门；传感器上料线为双层不锈钢辊道结构，上层为送料辊道，下层为返板辊道。通过外护罩可以减少外部干扰对内部操作环境的影响，进一步提高检测数据的可靠性。

附图说明

图1现有电动助力管柱总成的电原理框图；

图2为一种现有电动助力管柱总成的结构图；

图3为本实用新型的结构图；

图4为本实用新型去除外护罩的结构图；

图5是本实用新型的输入轴驱动机构的结构图；

图6是图5的左视图；

图7是本实用新型的输出轴加载机构的结构图；

图8是图7的左视图；

图9是本实用新型的总成浮动摆臂压紧机构的结构图；

图10是图9的主视图；

图11是图10的俯视图；

图12是本实用新型的总成快速定位机构、振动噪声检测仪及接插线机构的结构示意图；

图13是本实用新型的振动噪声检测仪的结构图；

图14是本实用新型的到位检测机构的结构图；

图15是本实用新型的接插线机构的结构图；

图16是本实用新型的传感器上料线结构图。 

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

本具体实施方式以图1及图2所示的电动助力管柱总成为例对本电动助力管柱总成磨合实验设备的结构及工作过程进行说明；根据本实用新型的构思，电动助力管柱总成磨合实验设备的夹持机构、输入轴驱动机构及输出轴加载机构根据具体产品形状还有多种显而易见的变化，此外还可以在该磨合实验设备上增设其他检测仪器实现对电动助力管柱其他性能的测试。

实施例

参见图3及图4，图3及图4为根据本实用新型构思的电动助力管柱总成磨合实验设备，由外护罩91、控制单元92、传感器上料线93、立式机架94、输出轴加载机构1、振动噪声检测仪2、接插线机构3、总成浮动摆臂压紧机构4、总成快速定位机构5、输入轴驱动机构6及在位检测机构8构成。

参见图5及图6，输入轴驱动机构6由第一检测驱动机构与第一直线致动器构成，其中第一直线致动器通过伺服电机65驱动丝杆66，丝杆66与设于第一检测驱动机构上的丝杆螺母配合而控制第一检测驱动机构沿上下移动，通过设于第一直线致动器上的光电传感器实现对第一检测驱动机构相对第一直线致动器运动的极限位置进行检测；第一检测驱动机构的第一驱动电机61通过减速器及传动轴而为输入轴夹套63提供扭矩及转速，在传动轴上设有第一扭矩传感器62及第一编码器67，实现对输入轴夹套63的输出扭矩及转角的监控；第一检测驱动机构通过抱紧气缸夹爪64实现对输入轴夹套63夹住电动助力管柱总成的输入轴时进行定心，便于对准电动助力管柱总成的输入轴。

参见图7及图8，输出轴加载机构1由第二检测驱动机构与第二直线致动器构成，其中第二直线致动器通过伺服电机15驱动丝杆16，丝杆16与设于第二检测驱动机构上的丝杆螺母配合而控制第二检测驱动机构沿上下移动，通过设于第二直线致动器上的光电传感器对第二检测驱动机构相对第二直线致动器运动的极限位置进行检测；第二检测驱动机构的第二驱动电机11通过减速器及传动轴而为输出轴夹套13提供扭矩及转速，在传动轴上设有第二扭矩传感器12及第二编码器14，实现对输出轴夹套13的输出扭矩及转角的监控。

参见图9至图11，总成浮动摆臂压紧机构4由浮动摆臂压紧机构及手动微调辅助夹紧机构构成。浮动摆臂压紧机构通过气缸411驱动第二旋转摆臂421及气缸412驱动第二旋转摆臂422，使设于第二旋转摆臂421上的第三浮动式压块4211及设于第一旋转摆臂422上的第一浮动是压块4221及第二浮动式压块4222，分别对准图2中电动助力管柱总成01的定位面上的三个螺栓0192、0193及0191，并通过压紧气缸44推动第二旋转摆臂421及第一旋转摆臂422向下移动，将电动助力管柱总成01紧压于总成快速定位机构的支撑定位工装上，通过可调限位螺栓431及432对第二旋转摆臂421及第一旋转摆臂422的摆动幅度进行调整，实现对不同电动助力管柱的定位夹持；第一浮动式压块4221、第二浮动式压块4222及第三浮动式压块4211上设有与控制单元电连接的数字压力传感器，用于对他们的压力进行设置；辅助微调夹紧机构通过气缸夹爪43夹住电动助力管柱01的输入轴015，把手42通过丝杆48与丝杆螺母49的配合实现对气缸夹爪45上下位置的微调控制，并通过刻度显示器47对微调距离的读取。

参见图12及图13，总成快速定位机构5上设有支撑定位工装51，通过设于支撑定位工装51上的与电动助力管柱总成的执行机构的轴向端面0194相匹配的定位环实现对电动助力管柱总成01的支撑定位，并旋转柱塞52防止电动助力管柱总成01相对定位环发生轴向旋转；设于支撑定位工装51近旁的振动噪音检测仪2的检测头21对电动助力管柱的进行噪音检测，驱动气缸22与总成快速定位机构5间通过吸振组件连接，避免外部振动对检测数据的干扰，保证检测数据的准确性；接插线机构3设于总成快速定位机构5近旁。

参见图14，到位检测装置8安装于气缸夹爪45下端面上，用于检测电动助力管柱总成01是否安放到位，若安放不到位，则无法启动检测程序，如果安放到位，则电动助力管柱总成抵靠压块81，并通过压板82将压力传递给接触开关83实现对电动助力管柱总成01是否到位进行检测。

参见图15，接插线机构3的旋转压块33用于夹持电动助力管柱总成01的控制器020，通过第一接插气缸31推动第一接插头32与控制器020上的接插头电连接，第二接插气缸35推动第二接插头34与控制器上的另一接插头电连接，快速地实现检测设备与控制器020的连接，提高检测的自动化程度。

参见图16，传感器上料线93采用双层不锈钢辊道设计，上层为送料辊931，下层为物料器具的返板辊道932，实现在线的物料循环。

本实施例可以对电动助力管柱总成01进行磨合实验、噪音实验、功能实验及空载实验，其中磨合实验、噪音实验及空载实验的要求如下。

磨合实验：将电动助力管柱总成01安装在上述电动助力管柱总成磨合实验设备上，在输出轴015上施加载荷(小于额定输出扭矩)，设定车速，控制器给出汽车点火信号，然后电动助力管柱总成01按设定次数进行磨合实验，并以示波方式记录各项实验过程数据。

噪音实验，将电动助力管柱总成01安装上述电动助力管柱总成磨合实验设备上，输入轴无驱动、输出轴无负载状态，驱动气缸将振动噪声检测仪的检测头推至执行机构的壳体端面，此时直流电机正转从0转每分钟加速增加至1450转每分钟，然后反转从0每分钟加速增加至1450转每分钟，振动噪声检测仪记录下该过程中的振动频率并通过计算转换为噪音。

空载实验，将总成安装于上述电动助力管柱总成磨合实验设备上，输出轴应处于无负载状态，驱动输入轴，启动汽车点火开关，车速信号转速进行转动，记录并绘制转动力矩曲线                                                 ，根据转动力矩曲线计算静摩擦力矩、最大动摩擦力矩、最小动摩擦力矩、平均动摩擦力矩及动摩擦力矩波动值。

参见图1至图16，对电动助力管柱总成01上述实验过程如下：

1、手动将试件电动助力管柱总成01放到支撑定位工装51上，旋转柱塞52防止电动助力管柱总成01相对定位环发生轴向旋转；将电机接插线0182与传感器接插线0181与设备连接；

2、取出电动助力管柱总成01的控制器020放到接插线机构3上，旋转压块33将控制器020压紧，通过第一接插气缸31及第二插接气缸34分别控制第一接插头32与第二接插头35与控制器的接插头连接；

3、取出扫码枪，扫描壳体条形码、控制器条形码；

4、启动工作按钮，通过控制单元92控制气缸411驱动第二旋转摆臂421及气缸412驱动第二旋转摆臂422，使第三浮动式压块4211、第一浮动是压块4221及第二浮动式压块4222，分别对准螺栓0192、0193及0191，并通过控制压紧气缸44推动第二旋转摆臂421及第二旋转摆臂422向下移动，将电动助力管柱总成01紧压于总成快速定位机构的支撑定位工装51上，实现对电动助力管柱总成01的支撑定位；控制气缸夹爪45夹住输入轴015，手动微调辅助夹紧机构定的气缸夹爪45夹紧输入轴进行定心，然后驱动输出轴加载机构1的输出轴夹套13连接输出轴，驱动输入轴驱动机构6上输入轴夹套63连接输入轴，驱动气缸夹爪45松开退回，抱紧气缸64松开；

5、电动助力管柱总成的输入轴以一定转速，按设定周期进行磨合，磨合过程中以示波方式记录过程数据；

6、磨合完成后，以相同方式进行功能实验，实验完成后，控制单元93驱动输出轴夹套13与输入轴夹套63后退；

7、驱动气缸22推动检测头21贴至电动助力管柱的执行机构的壳体表面，电机正转从0 转每分钟加速至1450转每分钟，然后反转从0 转每分钟加速至1450转每分钟 ，振动噪声检测仪记录该过程的噪音并自动进行合格判断；

8、噪音检测完成后，驱动气缸22带动检测头21退回，输出轴夹套松开，输入轴驱动机构6驱动输入轴进行空载实验，实验完成后自动判断各项实验合格与否，并存储实验数据；

9、输入轴夹套63退回并松开，夹持机构松开，取下试件电动助力管柱总成；

10、实验数据上传至服务器。

在上述整个检测过程中，检测人员将电动助力管柱总成放置于夹持机构上后，该电动助力管柱总成磨合实验设备自动地完成输入轴驱动机构与电动助力管柱总成的输入轴的连接，输出轴加载机构与电动助力管柱总成的输出轴的连接，及进行磨合实验、功能实验及噪音检测等相关实验，使得多个实验在上述电动助力管柱总成磨合实验设备上完成，提高检测的自动化程度及降低人工成本；并将实验数据传送至服务器，实现对设备检测分析的数据报告，客户日常的数据的统一管理，产品品质的在线监控，及后续数据的追溯。

Claims (10)

1.电动助力管柱总成磨合实验设备，包括机架、控制单元及受所述控制单元控制的输入轴驱动机构、输出轴加载机构与夹持机构；

其特征在于：

所述机架为立式机架，沿所述立式机架的直立方向，在所述立式机架上由上至下依次安装有所述输入轴驱动机构、所述夹持机构及所述输出轴加载机构。

2.根据权利要求1所述电动助力管柱总成磨合实验设备，其特征在于：

所述夹持机构包括总成浮动摆臂压紧机构及总成快速定位机构；

所述总成快速定位机构包括支撑定位工装，所述支撑定位工装上形成有与所述电动助力管柱的执行机构的壳体的轴向端面相匹配的定位支撑面；

所述总成浮动摆臂压紧机构包括浮动摆臂压紧机构，所述浮动摆臂压紧机构包括压紧致动器、第一旋转摆臂及第二旋转摆臂，所述压紧致动器的定子固定于所述立式机架上，所述第一旋转摆臂及所述第二旋转摆臂的一端受所述控制单元控制可旋转地与所述压紧致动器的动子固定连接，所述第一旋转摆臂的另一端上设有与所述定位支撑面相对的第一浮动式压块及第二浮动式压块，所述第二旋转摆臂的另一端上设有与所述定位支撑面相对的第三浮动式压块。

3.根据权利要求2所述电动助力管柱总成磨合实验设备，其特征在于：

所述第一浮动式压块、所述第二浮动式压块及所述第三浮动式压块上设有与所述控制单元电连接的数字压力传感器，所述压紧致动器的动子上设有用于对所述第一旋转摆臂的摆动幅度进行限位的第一可调限位块，及用于对所述第二旋转摆臂的摆动幅度进行限位的第二限位块。

4.根据权利要求2所述电动助力管柱总成磨合实验设备，其特征在于：

所述总成浮动摆臂压紧机构还包括手动微调辅助夹紧机构，所述手动微调辅助夹紧机构包括棘轮扳手、丝杆、丝杆螺母、刻度显示器及气缸夹爪，所述气缸夹爪的限位中心线为所述电动助力管柱总成的输入轴的轴线；所述刻度显示器用于显示所述丝杆螺母在所述丝杆上位置；所述丝杆的轴向与所述限位中心线平行，所述气缸夹爪与所述丝杆螺母固定连接；所述棘轮扳手与所述丝杆的一端固定连接。

5.根据权利要求4所述电动助力管柱总成磨合实验设备，其特征在于：

还包括固定于所述气缸夹爪下端面上的在位检测机构，所述在位检测机构包括接近传感器，所述接近传感器与所述控制单元电连接。

6.根据权利要求1所述电动助力管柱总成磨合实验设备，其特征在于：

所述输入轴驱动机构包括第一检测驱动机构及第一直线致动器，所述第一直线致动器的定子与所述立式机架固定连接，所述第一检测驱动机构包括第一驱动电机、输入轴夹套、第一扭矩传感器及第一编码器；所述第一驱动电机与所述第一直线致动器的动子固定连接，所述第一驱动电机与所述输入轴夹套通过传动轴传动连接，所述第一扭矩传感器及所述第一编码器设于所述传动轴上，所述输入轴夹套与所述电动助力管柱总成的输入轴相匹配。

7.根据权利要求1所述电动助力管柱总成磨合实验设备，其特征在于：

所述输出轴加载机构包括第二检测驱动机构及第二直线致动器，所述第二直线致动器的定子与所述立式机架固定连接，所述第二检测驱动机构包括第二驱动电机、输出轴夹套、第二扭矩传感器及第二编码器，所述第二驱动电机与所述第二直线致动器的动子固定连接，所述第二驱动电机与所述输出轴夹套通过传动轴传动连接，所述第二扭矩传感器及所述第二编码器设于所述传动轴上，所述输出轴夹套与所述电动助力管柱总成的输出轴相匹配。

8.根据权利要求1至7任一项所述电动助力管柱总成磨合实验设备，其特征在于：

还包括振动噪音检测仪，所述振动噪声检测仪包括吸振连接件、驱动气缸及检测头，所述驱动气缸通过所述吸振连接件与所述夹持机构固定连接，所述检测头设于所述驱动气缸的推杆上。

9.根据权利要求1至7任一项所述电动助力管柱总成磨合实验设备，其特征在于：

还包括接插线机构，所述接插线机构安装于所述夹持机构近旁；所述接插线机构包括用于夹持所述电动助力管柱总成的控制器的旋转压块，第一插接气缸，第二插接气缸及和所述控制器的插接口相匹配的第一插接头与第二插接头；所述第一插接头与所述第一插接气缸的推杆固定连接，所述第二插接头与所述第二插接气缸的推杆固定连接。

10.根据权利要求1至7任一项所述电动助力管柱总成磨合实验设备，其特征在于：

还包括与所述立式机架固定连接的外护罩及设于所述立式机架近旁的传感器上料线；

所述外护罩包括由气缸驱动的升降防护门；

所述传感器上料线为双层不锈钢辊道结构，上层为送料辊道，下层为返板辊道。