CN85200029U - 方向盘测力仪 - Google Patents

Abstract

方向盘测力仪是一种用来测量驾驶员操作车辆方向盘的力矩和转角的仪器，它被安装在被测车辆方向盘和转向柱之间，采用止推轴承承受轴向力，用来排除轴向力和平面力矩的干扰；用轮辐形剪力计式传感器进行力矩测量；并采用蜗轮蜗杆加端面轴承做辅助定位的办法进行转角测量；从而使测力仪适合于车辆转向系静动态特性的测量，提高了测量精度和操作的方便性。

Description

本实用新型涉及汽车或方向盘式工程车辆进行转向轻便性试验用的一种专用仪器。用来测量驾驶员操作方向盘的力矩和方向盘相应的转角，从而求出驾驶员输入方向盘的功和最大作用力。

现有方向盘测力仪的基本结构方案是，在被测车辆的方向盘上重叠一个具有力矩和转角传感器的测力方向盘，故亦称为“测力方向盘”。驾驶员改变汽车行驶方向所需的功，由测力方向盘输入，经力矩和转角传感器传递给汽车方向盘，从而转动转向柱后再传递到车轮，使之转向。力矩传感器有应变式扭力计或对称布置的平衡弹簧计；转角传感器用多圈电位计，如日产TAH型和日产SFA型。国产测力方向盘的结构方案与以上介绍的类似。

现有技术的主要缺点是：

1.基本结构方案具有明显的缺陷

由基本结构方案决定了测力方向盘的精度不能很高。设计时为便于驾驶员的操作，测力方向盘的直径通常与被测车辆的方向盘相当，又由于有力矩和转角传感器，结果使得测力方向盘的惯性质量显著地大于汽车原有方向盘的惯性质量，当采用平衡弹簧计式测力装置时，由于变形大，故扭转刚度低，试验时测力装置与车辆转向系处在串联工况，因而使系统刚度明显减小，由于以上两个原因，改变了被测车辆转向系的静动态特性，使测量结果失真。

2.附加的测力方向盘具有较大的结构尺寸，并且是重叠在汽车方向盘上，因此显著地影响了驾驶员的操作方便性，特别是在进行汽车动态试验，如阶跃试验和蛇行试验时要求有一定的转向速率（如阶跃试验时要大于500度秒），操作困难更突出。

本实用新型的任务是从彻底改变原结构方案着手，克服现有技术中的明显弱点，使方向盘测力仪适于车辆动态特性测量，提高操作的方便性，以期达到基本不改变驾驶员在行车中的操作姿态。

本实用新型的任务是用以下措施实现的。

采用轮辐形剪力计式力矩传感器，使结构尺寸大大减小；用止推轴承承受轴向干扰力，使干扰力不作用于力矩传感器的弹性元件上，以提高测量精度。以转向柱为基准，采用了一套端面轴承作径向辅助定位；用蜗轮蜗杆传动后带动多圈电位器进行角度测量；改变测力仪的安装位置，把测力仪安装在汽车方向盘与转向柱之间。

下面结合附图详细说明本装置的具体结构和工作情况。

驾驶员改变汽车行驶方向所需的力矩由汽车方向盘输入后，经方向盘接头〔1〕、传感器上盖〔3〕作用于力矩传感器〔5〕的外圈，经四条对称配置的轮辐〔11〕（即弹性元件）把力矩传递到传感器〔5〕的内圈，内圈与可以更换的转向柱接头〔14〕用平键连接，转向柱接头〔14〕与被测车辆的转向柱〔7〕配合，使驱动力矩通过转向柱〔7〕传递到车轮。当驱动力矩作用于弹性元件〔11〕时，形成的剪力使应变片〔4〕产生变形，该应变片将线性地反应输入力矩的大小。为了不使干扰力作用于力矩传感器的弹性元件〔11〕上，本装置采用止推轴承〔2〕，目的是改变轴向干扰力和由轴向力形成的平面力矩的传递路线。

力矩传感器采用结构尺寸小精度较高的轮辐型剪力计式传感器〔5〕，试制样机的力矩量为5公斤一米，直径仅98毫米，厚8毫米。轮辐〔11〕的尺寸可按需要改变，具有较大的灵活性。

在测量转角时，由于车辆的转向柱〔7〕相对于转向管〔8〕的径向没有严格地定位，处于浮动状态中，因此给转向柱转角的测量增加了困难。本装置以转向管〔8〕为基准，采用了一套端面轴承〔6〕作径向辅助定位（相对定位），用蜗轮〔12〕蜗杆〔13〕传动后带动多圈电位器〔10〕进行角度测量，这样一套传动机构另件少，结构尺寸小，简单可靠。

本实用新型还备有光电角度传感器〔9〕，光电角度信号给微机提供力矩采样指令，以实现信息的实时采集和处理。

本实用新型的试制样品，其传感器标定精度符合有关标准（转向轻便性标准和国际化标准组织ISO／TC－22／SC9）的要求；测力装置的转动惯量比现有商品的转动惯量小100倍以上，扭转刚度约增加25倍（与日产TAH型相比），克服了现有技术中的缺点，提高了测量精度。同时，由于测力仪安装在被测车辆方向盘下方，且轴向尺寸增加不大于60毫米，因此基本上不改变驾驶员的操作姿态，提高了操作的方便性。

Claims (4)

1、一种用来进行工程车辆转向轻便性试验用的测力仪，其特征是由一个承受轴向力的止推轴承[2]，轮辐形剪力计式传感器[5]，一套用来测量转角的蜗轮[12]蜗杆[13]和作辅助定位的端面轴承[6]构成。

2、按照权利要求1所述的测力仪，其特征是用止推轴承〔2〕与力矩传感器〔5〕的内圈相连。

3、按照权利要求1，2所述的测力仪，其特征是在测量转角时，采用蜗轮蜗杆传动并利用一套做辅助定位的端面轴承〔6〕。

4、按照权利要求1所述的测力仪，其特征是测力仪被安装在被测车辆方向盘和转向柱之间。