CN206648764U - 一种汽车转向器齿条力测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽车转向器齿条力测量装置，包括车辆方向盘、转向管柱、转向器、第一转向拉杆、第二转向拉杆、两个拉压力传感器、位移传感器、数据采集及处理系统，所述第一转向拉杆由第一轴段和第二轴段连接而成，所述第二转向拉杆由第三轴段和第四轴段连接而成，所述一个拉压力传感器连接于所述第一轴段和第二轴段之间，另一个拉压力传感器连接于所述第三轴段和第四轴段之间。本测量装置通过安装于轴段之间的拉压力传感器直接测量齿条力的实际值，避免了现有测量方法依赖于算法及相关参量准确度的缺陷。

Description

一种汽车转向器齿条力测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种汽车测量装置，尤其涉及一种汽车转向器齿条力测量装置。

背景技术

汽车转向器齿条力是转向系统的设计输入，对助力元件的方案设计和系统详细设计起到决定性作用。

现有技术中转向器齿条力的测量方式多为间接式测量，即通过测量与齿条力相关的车辆参数，然后依据算法计算齿条力。例如中国专利文献CN 103562050A公开的一种用于确定车辆中转向装置的齿条力的方法、在该方法中，根据至少一个在转向装置中出现的力或根据至少一个在转向装置中出现的力矩求得第一齿条力，根据至少一个表征车辆运动状态的车辆参数确定第二齿条力，并且借助于第一齿条力和第二齿条力形成合成的齿条力。该方法依据算法计算转向器齿条力，所得齿条力的值并非实测值，其准确度依赖于算法及相关参量的准确度。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种可以获得转向器齿条力实际值的汽车转向器齿条力测量装置。

基于此，本实用新型提供一种汽车转向器齿条力测量装置，包括车辆方向盘、转向管柱、转向器、第一转向拉杆、第二转向拉杆、两个用于测量转向器齿条力的拉压力传感器、用于测量转向器齿条位移的位移传感器、用于数据采集及处理的数据采集及处理系统，所述车辆方向盘连接于所述转向管柱，所述转向管柱与所述转向器相连，所述第一转向拉杆以及第二转向拉杆与所述转向器的齿条相连，所述第一转向拉杆由第一轴段和第二轴段连接而成，所述第二转向拉杆由第三轴段和第四轴段连接而成，一个拉压力传感器连接于所述第一轴段和第二轴段之间，另一个拉压力传感器连接于所述第三轴段和第四轴段之间，所述位移传感器连接于所述转向器，所述拉压力传感器和位移传感器采集的信号输出至所述数据采集及处理系统。

可选的，所述一个拉压力传感器通过法兰盘紧固于所述第一轴段与第二轴段之间，另一个拉压力传感器通过法兰盘紧固于所述第三轴段与第四轴段之间。

可选的，所述第一轴段、第二轴段、第三轴段以及第四轴段上均设有拉杆螺纹，所述第一轴段和第二轴段通过一对拉杆螺母与所述法兰盘、拉压力传感器连成一体，所述第三轴段和第四轴段也通过一对拉杆螺母与所述法兰盘、拉压力传感器连成一体。

可选的，所述拉杆螺纹的长度不小于45mm。

可选的，所述数据采集系统包括数据采集卡和工业控制计算机，所述拉压力传感器和位移传感器采集的信号均通过所述数据采集卡传递至所述工业控制计算机。

可选的，所述汽车转向器齿条力测量装置还包括信号放大器，所述信号放大器信号连接于所述拉压力传感器与所述数据采集卡之间。

可选的，所述位移传感器通过固定在所述转向器壳体上的支架固定于转向器的壳体上。

可选的，所述转向器齿条力测量装置还包括一个力矩方向盘，所述力矩方向盘安装于所述车辆方向盘上，所述力矩方向盘的中心线与车辆方向盘的中心线重合。

可选的，所述力矩方向盘内置有用于测量方向盘转矩的转矩传感器和用于测量方向盘转角的转角传感器，所述转矩传感器和转角传感器与所述数据采集卡信号连接。

可选的，所述转向器齿条力测量装置既可以安装到实车上实现实时测量，也可以安装于转向系统模拟试验台上进行相关参数的测量。

综上，本实用新型具有如下有益效果：

1、通过安装于轴段之间的拉压力传感器可以直接测量齿条力的实际值，避免了现有测量方法依赖于算法及相关参量准确度的缺陷。

2、通过加装力矩方向盘，还可以获得齿条力、齿条位移与方向盘转角和方向盘转矩的对应关系，丰富了测量内容，为系统设计和故障诊断提供数据支撑。

3、在实车和转向试验台上都可以实现测量，测量方式比较灵活，可适应不同的工程需求。

附图说明

图1是本实用新型实施例的汽车转向器齿条力测量装置的结构框图。

图2是图1中第一转向拉杆的连接结构示意图。

图3是图1中第二转向拉杆的连接结构示意图。

附图标记说明：

1、车辆方向盘，2、转向管柱，3、转向器，4、转向拉杆，41、第一转向拉杆，42、第二转向拉杆，411、第一轴段，412、第二轴段，421、第三轴段，422、第四轴段，43、拉杆螺纹，44、法兰盘，45、拉杆螺母，5、拉压力传感器，6、信号放大器，7、数据采集及处理系统，71、数据采集卡，72、工业控制计算机，8、位移传感器，9、力矩方向盘，91、转矩传感器，92、转角传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1至图3，本实施例的汽车转向齿条力测试装置包括车辆方向盘1、转向管柱2、转向器3、第一转向拉杆41、第二转向拉杆42、两个拉压力传感器5、位移传感器8和数据采集及处理系统7。其中，拉压力传感器5用于测量转向器的齿条力，位移传感器8用于测量转向器的齿条位移。车辆方向盘1与转向管柱2相连，转向管柱2通过万向节与转向器3相连，第一转向拉杆41以及第二转向拉杆42通过球头与转向器3的齿条相连。

其中第一转向拉杆41由第一轴段411和第二轴段412连接而成，第二转向拉杆42由第三轴段421和第四轴段422连接而成，一个拉压力传感器5连接于第一轴段411和第二轴段412之间，另一个拉压力传感器5连接于第三轴段421和第四轴段422之间。位移传感器8与转向器3连接。

拉压力传感器5和位移传感器8采集的信号输出至数据采集及处理系统7。

为实现转向拉杆各个轴段之间的可靠连接，根据轴荷选择合适的法兰盘44，将一个拉压力传感器5通过法兰盘44紧固于第一轴段411与第二轴段412之间，另一个拉压力传感器5通过法兰盘44紧固于第三轴段421与第四轴段422之间。此外，第一轴段411、第二轴段412、第三轴段421、第四轴段422上均用板牙加工出一定长度的拉杆螺纹43，第一轴段411和第二轴段412以及第三轴段421和第四轴段422各通过一对拉杆螺母45与法兰盘44、拉压力传感器5连成一体，拉杆螺母45的扭矩要求为30Nm。为了保证法兰盘44、拉杆螺母45有足够的安装位置，拉杆螺纹43的长度不应小于45mm。

基于以上结构，可以通过拉压力传感器5直接获取转向过程中的齿条力信息，拉压力传感器5与数据采集及处理系统7之间信号连接有一信号放大器6，拉压力传感器5获取的齿条力信息通过信号放大器6和数据采集及处理系统7进行处理。

位移传感器8通过一加装于转向器壳体上的支架(图未示)固定于转向器3的壳体上，通过该位移传感器8可以直接获取转向过程中的齿条位移信息，并通过连接线路将获取的信息传递至数据采集及处理系统7处，由数据采集及处理系统7对测得的齿条位移信息进行处理。

数据采集及处理系统7包括数据采集卡71和工业控制计算机72，信号放大器6输出的齿条力信息和位移传感器8采集的齿条位移信息均输入至数据采集卡71，然后通过数据采集卡71传递至工业控制计算机72，工业控制计算机72对采集的信息进行运算，从而得到齿条力和齿条位移之间的对应关系。

为了进一步丰富测量内容，可以在以上结构的基础上在车辆方向盘1上安装一个力矩方向盘9，该力矩方向盘9的中心线与车辆方向盘1的中心线重合，力矩方向盘9内置有转矩传感器91和转角传感器92，通过转矩传感器91和转角传感器92获取转向过程中的方向盘转矩和转角信息，并通过数据采集及处理系统7对测得的转矩和转角信息进行处理，得到齿条力和齿条位移与方向盘转角和方向盘转矩的对应关系。

本测量装置结构简单，安装方式灵活，既可以按照车辆装配方式安装于实车上，又可以安装于转向系统模拟试验台上，以实现不同的工程需求。并且，本测量装置通过将拉压力传感器安装于断轴处，而可以直接测量齿条力的实际值，避免了现有测量方法依赖于算法及相关参量准确度的缺陷。

应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车转向器齿条力测量装置，包括车辆方向盘(1)、转向管柱(2)、转向器(3)、第一转向拉杆(41)、第二转向拉杆(42)，所述车辆方向盘(1)连接于所述转向管柱(2)，所述转向管柱(2)与所述转向器(3)相连，所述转向拉杆(4)与所述转向器(3)的齿条相连，其特征在于，还包括两个用于测量转向器齿条力的拉压力传感器(5)、用于测量转向器齿条位移的位移传感器(8)、用于数据采集及处理的数据采集及处理系统(7)，所述第一转向拉杆(41)和第二转向拉杆(42)与所述转向器(3)的齿条相连，所述第一转向拉杆(41)由第一轴段(411)和第二轴段(412)连接而成，所述第二转向拉杆(42)由第三轴段(421)和第四轴段(422)连接而成，所述一个拉压力传感器(5)连接于所述第一轴段(411)和第二轴段(412)之间，另一个拉压力传感器(5)连接于第三轴段(421)和第四轴段(422)之间，所述位移传感器(8)连接于所述转向器(3)，所述拉压力传感器(5)和位移传感器(8)采集的信号输出至所述数据采集及处理系统(7)。

2.根据权利要求1所述的汽车转向器齿条力测量装置，其特征在于，所述一个拉压力传感器(5)通过法兰盘(44)紧固于所述第一轴段(411)与第二轴段(412)之间，另一个拉压力传感器(5)通过法兰盘(44)紧固于所述第三轴段(421)与第四轴段(422)之间。

3.根据权利要求2所述的汽车转向器齿条力测量装置，其特征在于，所述第一轴段(411)、第二轴段(412)、第三轴段(421)以及第四轴段(422)上均设有拉杆螺纹(43)，所述第一轴段(411)和第二轴段(412)通过一对拉杆螺母(45)与所述法兰盘(44)、拉压力传感器(5)连成一体，所述第三轴段(421)和第四轴段(422)也通过一对拉杆螺母(45)与所述法兰盘(44)、拉压力传感器(5)连成一体。

4.根据权利要求3所述的汽车转向器齿条力测量装置，其特征在于所述拉杆螺纹(43)的长度不小于45mm。

5.根据权利要求1所述的汽车转向器齿条力测量装置，其特征在于，所述数据采集及处理系统(7)包括数据采集卡(71)和工业控制计算机(72)，所述拉压力传感器(5)和位移传感器(8)采集的信号均通过所述数据采集卡(71)传递至所述工业控制计算机(72)。

6.根据权利要求5所述的汽车转向器齿条力测量装置，其特征在于，还包括信号放大器(6)，所述信号放大器(6)信号连接于所述拉压力传感器(5)和所述数据采集卡(71)之间。

7.根据权利要求1所述的汽车转向器齿条力测量装置，其特征在于，所述位移传感器(8)通过固定在所述转向器(3)壳体上的支架固定于转向器(3)的壳体上。

8.根据权利要求1所述的汽车转向器齿条力测量装置，其特征在于，还包括一个力矩方向盘(9)，所述力矩方向盘(9)安装于所述车辆方向盘(1)上，所述力矩方向盘(9)的中心线与所述车辆方向盘(1)的中心线重合。

9.根据权利要求8所述的汽车转向器齿条力测量装置，其特征在于，所述力矩方向盘(9)内置有用于测量方向盘转矩的转矩传感器(91)以及用于测量方向盘转角的转角传感器(92)，所述转矩传感器(91)和转角传感器(92)信号连接于所述数据采集及处理系统(7)。

10.根据权利要求1至9任一项所述的汽车转向器齿条力测量装置，其特征在于，所述汽车转向器齿条力测量装置安装于实车上或转向系统模拟试验台上。