CN219996529U - 一种线控转向系统的模拟测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种线控转向系统的模拟测试装置，包括拉压力传感器、传动副和磁粉制动器，所述传动副包括相配合的丝杠和螺母；所述拉压力传感器一端与线控转向系统的转向执行器输出端连接、另一端与丝杠连接；所述螺母与磁粉制动器的转子连接。拉压力传感器用于检测转向执行器的拉力或压力，传动副用于将转向执行器的轴向运动转化为旋转运动，磁粉制动器用于根据拉力或压力提供模拟转向阻力；磁粉制动器所产生的阻力为被动负载，避免对转向执行器造成冲击破坏，并且结构简单，控制难度低，制造周期短，成本低廉。

Description

一种线控转向系统的模拟测试装置

技术领域

本实用新型涉及技术领域，具体涉及一种线控转向系统的模拟测试装置。

背景技术

在车辆线控转向系统开发过程中，需要对转向系统总成进行模拟测试，目的是验证产品在使用过程中的各项性能指标是否达到设计目标值。

现有的模拟测试装置一般采用电动缸或者液压缸通过传动装置在转向器齿条两端施加与齿条运动趋势相反方向的力，以此来模拟车轮转向的阻力。这种方案中模拟车轮转向的阻力是由伺服电机或液压马达主动加载的，这就要求伺服电机或液压马达的功率输出与转向器的转向力输出高度同步，否则会对转向器造成冲击破坏，因此需要有高精度的传感器来监控转向器和负载模拟装置的状态，以及复杂的控制软件来适时调整状态来保证同步性，这种方案结构复杂，控制难度大，制造成本高昂。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供一种线控转向系统的模拟测试装置，通过丝杠和螺母将转向执行器的轴向运动转化为旋转运动，通过磁粉制动器来模拟转向阻力。

本实用新型公开了一种线控转向系统的模拟测试装置，包括拉压力传感器、传动副和磁粉制动器，所述传动副包括相配合的丝杠和螺母；所述拉压力传感器一端与线控转向系统的转向执行器输出端连接、另一端与丝杠连接；所述螺母与磁粉制动器的转子连接。

可选的，所述拉压力传感器一端设置有连接件，所述连接件通过安装螺母与转向执行器的齿条连接。

可选的，所述拉压力传感器一端和连接件之间设置有连接副，

所述连接副包括十字孔轴和对接座，所述十字孔轴设置在拉压力传感器一端，所述十字孔轴通过转轴与对接座铰接，所述对接座与连接件连接。

可选的，所述拉压力传感器一侧设置有导向杆，

所述拉压力传感器一端和/或另一端设置有连接板，所述连接板一侧可滑动地安装在所述导向杆上。

可选的，在拉压力传感器一侧设置有第三安装座，所述第三安装座的两侧分别安装有导向杆，所述连接板一侧设置有与所述导向杆相配合的导向套。

可选的，本实用新型还包括第四安装座，所述螺母为滚珠螺母，

所述滚珠螺母通过轴承安装在所述第四安装座上。

可选的，所述第四安装座上设置有轴承座，所述轴承座内侧设置有保持架，所述轴承通过锁定螺母固定在所述保持架上；

所述螺母内侧设置有第一钢球，所述螺母上设置有钢球导管。

可选的，所述螺母通过传动轴和芯轴与磁粉制动器的转子连接；

所述传动轴一端设置有与容纳所述丝杠的凹槽。

可选的，本实用新型还包括联轴器和第五底座，

所述磁粉制动器安装在所述第五底座上，所述传动轴另一端通过联轴器与所述芯轴连接；

所述芯轴与磁粉制动器转子的内孔配合。

可选的，本实用新型还包括上位机、程控电源、模拟器和模拟器固定座，

所述模拟器安装在所述模拟器固定座上，所述模拟器、程控电源、转向执行器、拉压力传感器和磁粉制动器分别与上位机连接，所述程控电源与所述转向执行器和磁粉制动器电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：拉压力传感器用于检测转向执行器的拉力或压力，传动副用于将转向执行器的轴向运动转化为旋转运动，磁粉制动器用于根据拉力或压力提供模拟转向阻力；磁粉制动器所产生的阻力为被动负载，避免对转向执行器造成冲击破坏，并且结构简单，控制难度低，制造周期短，成本低廉。

附图说明

图1是本实用新型的线控转向系统模拟测试装置的结构示意图；

图2是模拟负载机构的结构示意图；

图3是模拟负载机构的剖示图；

图4是后连接板的结构示意图；

图5是丝杠的结构示意图；

图6是传动副的剖示图。

图中标记：

1模拟负载机构，11连接副，101对接座，102十字孔轴，103转轴，

105连接件，106安装螺母，

12拉压力传感器，121前连接板，122后连接板，123第三安装座，124导向杆，125导向套，126螺栓，

15传动副，151第四安装座，152轴承，153丝杠，

155螺母，156第一钢球，157保持架，158轴承座，159第二钢球，161外圈，162锁紧螺母，163钢球导管，164垫片，

16传动轴，17联轴器，18磁粉制动器，

181第五底座，182平键，183压板，184芯轴，

2转向器固定机构，21固定底座，3转向执行器，4模拟器，41模拟器固定座，6上位机，7程控电源。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

一种线控转向系统的模拟测试装置，包括模拟负载机构1，如图1-6，模拟负载机构1包括拉压力传感器12、传动副15和磁粉制动器18，传动副15包括相配合的丝杠153和螺母155；压力传感器12一端与线控转向系统的转向执行器3输出端连接、另一端与丝杠153连接；螺母155与磁粉制动器18的芯轴184连接。

拉压力传感器用12于检测转向执行器3的拉力或压力，传动副用于将转向执行器3的轴向运动转化为旋转运动，磁粉制动器18用于根据拉力或压力提供模拟转向阻力，可根据拉力或压力值控制磁粉制动器的加载电流，控制转向阻力值；磁粉制动器18所产生的阻力为被动负载，避免对转向执行器3做主动驱动，因此不会对转向执行器造成冲击破坏，并且结构简单，控制难度低，制造周期短，成本低廉。另外，丝杠和螺母的传动副还可放大力矩，采用小型的磁粉制动器就可以产生很大的模拟阻力。

如图2和图3，拉压力传感器12一端可以设置有连接件105，连接件105通过安装螺母106与转向执行器3的齿条连接。拉压力传感器12一端和连接件105之间还可以设置有连接副11，连接副11包括十字孔轴102和对接座101，十字孔轴102设置在拉压力传感器12一端，十字孔轴102通过转轴103与对接座101铰接，对接座101与连接件105连接。形成万向连接轴的结构，可适应执行转向器3安装后齿条位置偏差。

拉压力传感器12一侧还可以设置有导向组件，所述导向组件包括导向杆124，连接板121、122和第三安装座123，第三安装座123设置在拉压力传感器12一侧，拉压力传感器12一端和/或另一端设置有连接板，第三安装座123的两侧分别安装有导向杆，所述连接板一侧可滑动地安装在导向杆124上，连接板一侧还可以设置有与导向杆124相配合的导向套125。如图2，拉压力传感器两端分别固定有前连接板121和后连接板122，图4示出了后连接板122的具体结构，后连接板122可以通过螺栓126与丝杠153连接。导向组件可以确保拉压力传感器12只承受轴向力，限制旋转运动。

如图6，所述传动副可以采用滚珠丝杠轴承的结构。具体的，螺母155为滚珠螺母，螺母155通过轴承152安装在第四安装座151上。更具体的，轴承152采用深沟球轴承。第四安装座151上设置有轴承座158，轴承座158内侧设置有保持架157，轴承152通过锁定螺母162固定在保持架157上；螺母155内侧设置有第一钢球156，螺母155上还设置有钢球导管163，实现丝杠螺母传动副的第一钢球循环滚动。图6还示出了轴承152的外圈161、第二钢球159，以及用于安装轴承152的垫片164：螺母155外圆上设置环道，作为深沟球轴承的内圈滚道，2个外圈161组成深沟球轴承外圈滚道，2个外圈161之间设置垫片164，保证第二钢球159与外圈滚道的配合间隙。

图2和图3还示出了芯轴184的具体安装结构。螺母155通过传动轴16和芯轴184与磁粉制动器18的转子连接；传动轴16一端设置有与容纳部分丝杠153的凹槽。更具体的，模拟负载机构还设置有第五底座181，磁粉制动器18安装在第五底座181上，传动轴16另一端通过联轴器17与芯轴184连接。图3还示出了磁粉制动器18内的平键182和压板183，芯轴184与磁粉制动器18转子的内孔配合，并通过平键182保持芯轴184与磁粉制动器转子的同步转动。丝杠螺母组成的传动副15的带动传动轴16的旋转，传动轴16的旋转带动磁粉制动器18转子的旋转。

图1示出了本实用新型的上位机6、程控电源7、模拟器4和模拟器固定座41：模拟器4安装在模拟器固定座41上，模拟器41、程控电源7、转向执行器3、拉压力传感器12和磁粉制动器18分别与上位机6连接，程控电源7与所向执行器3和磁粉制动器18电连接。图1还示出了模拟负载机构的转向器固定机构2，所述转向器固定机构2包括固定底座21，转向执行器3安装在固定底座21上。

上位机6用于通过CAN总线接收模拟器4的输入角度、转速和扭矩信号以及模拟路感力矩信号等模拟信号，并根据模拟信号控制通过CAN总线向转向执行器3发送力矩和目标角度信号等控制信号，响应于控制信号，转向执行器3并保持在点火状态，并控制电机输出力矩，形成齿条推力以实现转向；上位机6还用于接收拉压力传感器的反馈信号，并根据反馈信号通过程控电源7控制磁粉制动器的负载电流，从而控制阻力的大小，根据检测到的齿条负载力值调整程控电源向磁粉制动器加载的电流值，实现对转向阻力模拟值的动态控制。其中，上位机6可以采用普通的计算机，但不限于此。

程控电源7为磁粉制动器18和转向执行器3供电电源；程控电源通过CAN线与转向执行器和路感模拟器相连，可接受计算机输出的程控信号；该线控转向系统模拟测试装置由路感模拟器、转向执行器、计算机、CAN网卡、程控电源、模拟负载六部分组成；路感模拟器负责检测输入信号并进行路感的模拟，转向执行器负责接收路感模拟器输入的控制信号来实施转向目标，计算机及CAN网卡用来监测和控制程控电源和模拟负载，当计算机检测到路感模拟器输出的力矩和转向目标信号后，通过算法计算出当前的模拟负载大小，然后控制程控电源和模拟负载的电流大小已实现负载的动态可测。

在一个具体检测中：丝杆螺母副的螺距t：7mm，磁粉制动器18输出扭矩M：24Nm，丝杠螺母传动效率η2：0.97，其他机械结构综合传动效率η3：0.96，则磁粉制动器反向模拟输出的齿条推力F的计算公式可表示为：

F＝M x 2π/t xη2xη3

＝24x 2π/(7/1000)x 0.97x 0.96

＝20060(N)。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种线控转向系统的模拟测试装置，其特征在于，包括拉压力传感器、传动副和磁粉制动器，所述传动副包括相配合的丝杠和螺母；

所述拉压力传感器一端与线控转向系统的转向执行器输出端连接、另一端与丝杠连接；

所述螺母与磁粉制动器的转子连接。

2.根据权利要求1所述的模拟测试装置，其特征在于，所述拉压力传感器一端设置有连接件，所述连接件通过安装螺母与转向执行器的齿条连接。

3.根据权利要求2所述的模拟测试装置，其特征在于，所述拉压力传感器一端和连接件之间设置有连接副，

所述连接副包括十字孔轴和对接座，所述十字孔轴设置在拉压力传感器一端，所述十字孔轴通过转轴与对接座铰接，所述对接座与连接件连接。

4.根据权利要求3所述的模拟测试装置，其特征在于，所述拉压力传感器一侧设置有导向杆，

所述拉压力传感器一端和/或另一端设置有连接板，所述连接板一侧可滑动地安装在所述导向杆上。

5.根据权利要求4所述的模拟测试装置，其特征在于，还包括设置在拉压力传感器一侧的第三安装座，所述第三安装座的两侧分别安装有导向杆，

所述连接板一侧设置有与所述导向杆相配合的导向套。

6.根据权利要求1所述的模拟测试装置，其特征在于，还包括第四安装座，所述螺母为滚珠螺母，

所述滚珠螺母通过轴承安装在所述第四安装座上。

7.根据权利要求6所述的模拟测试装置，其特征在于，所述第四安装座上设置有轴承座，所述轴承座内侧设置有保持架，所述轴承通过锁定螺母固定在所述保持架上；

所述螺母内侧设置有第一钢球，所述螺母上设置有钢球导管。

8.根据权利要求1所述的模拟测试装置，其特征在于，所述螺母通过传动轴和芯轴与磁粉制动器的转子连接；

所述传动轴一端设置有与容纳所述丝杠的凹槽。

9.根据权利要求8所述的模拟测试装置，其特征在于，还包括联轴器和第五底座，

所述磁粉制动器安装在所述第五底座上，所述传动轴另一端通过联轴器与所述芯轴连接；

所述芯轴与磁粉制动器转子的内孔配合。

10.根据权利要求1所述的模拟测试装置，其特征在于，还包括上位机、程控电源、模拟器和模拟器固定座，

所述模拟器安装在所述模拟器固定座上，所述模拟器、程控电源、转向执行器、拉压力传感器和磁粉制动器分别与上位机连接，

所述程控电源与所述转向执行器和磁粉制动器电连接。