模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置，包括主銷阻力矩測量單元、力矩加載單元和主銷傾角改變單元；所述主銷阻力矩測量單元通過兩端與彈性聯(lián)軸器相連的扭矩傳感器精確測量加載力矩；所述力矩加載單元的伺服加載電機(jī)與加載減速器輸入端相連，扭矩傳感器一端與減速器輸出端相連，另一端與模擬主銷相連，通過控制伺服加載電機(jī)加載到主銷上的阻力矩，實現(xiàn)阻力矩實時加載；所述主銷傾角改變單元的加載支撐板上通過軸承和軸承座將主銷及主銷力矩加載單元固定在其上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，成本低，能有效模擬動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩。
【專利說明】模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車輛轉(zhuǎn)向臺架的載荷模擬裝置，更具體的說，涉及一種模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)臺架是一個用于研究轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)，一般有兩種模擬路面轉(zhuǎn)向阻力矩的方式。一種是不包括輪胎的加載機(jī)構(gòu)。這種方法需要通過計算載荷加載，由于計算載荷是從整車仿真模型中所得，很難模擬車輛實際行駛轉(zhuǎn)向過程中的由于高速下前輪定位參數(shù)變化等復(fù)雜受力情況。第二種是通過轉(zhuǎn)鼓上實現(xiàn)的轉(zhuǎn)向阻力矩，但是該方法占用場地大，實現(xiàn)成本非常高。
[0003]CN101886982A所公開的加載方式是通過液壓加載，在實驗室實現(xiàn)時受到液壓管路、液壓泵等復(fù)雜連接需求的限制，通過滾筒來模擬轉(zhuǎn)向路況，占用空間大，實現(xiàn)成本高。
[0004]CN101377453A所公開的轉(zhuǎn)向電動加載方式，只能對齒條進(jìn)行橫向加載，不能模擬在轉(zhuǎn)向時前輪定位參數(shù)變化、車身側(cè)傾等變化對轉(zhuǎn)向器穩(wěn)定性的影響。
[0005]CN102582846A公開的是一種用于飛機(jī)轉(zhuǎn)向加載模擬的裝置，但是沒有充分考慮到運動I禹合的機(jī)構(gòu)干涉問題。
[0006]CN101413794A所公開的加載方式是對車輪進(jìn)行垂向加載，也不能模擬在轉(zhuǎn)向時前輪定位參數(shù)變化、車身側(cè)傾等變化對轉(zhuǎn)向器穩(wěn)定性的影響。
[0007]綜合比較其他類似已知技術(shù)方案可見，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向阻力加載解決方案中，模擬轉(zhuǎn)向主銷運動的真實程度、實現(xiàn)成本的問題比較突出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)技術(shù)問題是要提供一種結(jié)構(gòu)簡單、控制方便，且成本低的模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置。
[0009]為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置，該加載裝置包括主銷阻力矩測量單元、力矩加載單元和主銷傾角改變單元；其中，
所述主銷阻力矩測量單元包括彈性聯(lián)軸器和扭矩傳感器，使用彈性聯(lián)軸器允許軸向傳動的彈性。所述主銷阻力矩測量單元通過兩端與彈性聯(lián)軸器相連的扭矩傳感器精確測量加載力矩；
所述力矩加載單元包括加載減速器和伺服加載電機(jī)，電機(jī)提供動力，實時控制施加到主銷上的轉(zhuǎn)矩。所述力矩加載單元的伺服加載電機(jī)與加載減速器輸入端相連，扭矩傳感器一端與減速器輸出端相連，另一端與模擬主銷相連，通過控制伺服加載電機(jī)加載到主銷上的阻力矩，實現(xiàn)阻力矩實時加載；
所述主銷傾角改變單元包括加載支撐板、定位調(diào)節(jié)板、直線導(dǎo)軌、直線導(dǎo)軌滑塊、萬向節(jié)、升降機(jī)絲桿和升降電機(jī)。所述主銷傾角改變單元的加載支撐板上通過軸承和軸承座將主銷及主銷力矩加載單元固定在其上。通過改變升降機(jī)絲桿的行程來改變定位調(diào)節(jié)板的傾角，改變間接固定在其上的主銷傾角。
[0010]所述加載支撐板上通過軸承和軸承座將主銷及主銷力矩加載單元固定在其上。所述加載支撐板垂直固定在定位調(diào)節(jié)板上。
[0011]所述加載減速器是具有反向自鎖特性的蝸輪蝸桿減速器，在轉(zhuǎn)矩保持恒定時暫時斷電，當(dāng)轉(zhuǎn)矩需要變化時再通電。
[0012]所述定位調(diào)節(jié)板在臺架上有三個支撐點，分別位于定位調(diào)節(jié)板的中心以及兩個相鄰的頂點上，位于中心的支撐點和固定在臺架上的支撐桿之間通過萬向節(jié)相連，位于兩個相鄰頂點上的支撐點和固定在臺架上的升降機(jī)之間通過直線導(dǎo)軌、直線導(dǎo)軌滑塊和萬向節(jié)相連。
[0013]所述直線導(dǎo)軌固定在定位調(diào)節(jié)板上，直線導(dǎo)軌下方嵌入直線導(dǎo)軌滑塊，直線導(dǎo)軌滑塊又固定在萬向節(jié)的一端上。
[0014]所述升降機(jī)絲桿與萬向節(jié)的另一端相連。[0015]轉(zhuǎn)向電機(jī)接受方向盤的轉(zhuǎn)角信號后，兩端帶橫拉桿的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的齒條拉動模擬轉(zhuǎn)向節(jié)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向運動。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)越功效在于:結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，成本低，能有效模擬動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的正視圖；
圖2為圖1的俯視圖；
圖3為圖1的側(cè)視圖；
I一方向盤；2 —加載支撐板；
3一伺服加載電機(jī)；4 一直線導(dǎo)軌滑塊；
5一直線導(dǎo)軌；6 —萬向節(jié)；
7—升降機(jī)絲桿；8—升降電機(jī)；
9 一臺架；10—帶橫拉桿的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器；
II一轉(zhuǎn)向電機(jī)減速器；12—轉(zhuǎn)向電機(jī)；
13 —橫拉桿；14 一模擬轉(zhuǎn)向節(jié)；
15 一模擬主銷；16 —定位調(diào)節(jié)板；
17 —方向盤轉(zhuǎn)角傳感器；18 —軸承；
19 一彈性聯(lián)軸器；20 —扭矩傳感器；
21 一彈性聯(lián)軸器；22 —加載減速器。
【具體實施方式】
[0018]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明提供了一種模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置，該加載裝置包括主銷阻力矩測量單元、力矩加載單元和主銷傾角改變單元；其中，
所述主銷阻力矩測量單元包括彈性聯(lián)軸器19和扭矩傳感器20，使用彈性聯(lián)軸器19允許軸向傳動的彈性。所述主銷阻力矩測量單元通過兩端與彈性聯(lián)軸器19相連的扭矩傳感器20精確測量加載力矩；
所述力矩加載單元包括加載減速器22和伺服加載電機(jī)3，電機(jī)提供動力，實時控制施加到模擬主銷15上的轉(zhuǎn)矩。所述力矩加載單元的伺服加載電機(jī)3與加載減速器22輸入端相連，扭矩傳感器20 —端與減速器22輸出端相連，另一端與模擬主銷15相連，通過控制伺服加載電機(jī)3加載到主銷上的阻力矩，實現(xiàn)阻力矩實時加載；
所述主銷傾角改變單元的加載支撐板2上通過軸承18和軸承座將主銷及主銷力矩加載單元固定在其上。
[0019]所述主銷傾角改變單元包括加載支撐板2、定位調(diào)節(jié)板16、直線導(dǎo)軌5、直線導(dǎo)軌滑塊4、萬向節(jié)6、升降機(jī)絲桿7和升降電機(jī)8，通過改變升降機(jī)絲桿7的行程來改變定位調(diào)節(jié)板16的傾角，改變間接固定在其上的主銷傾角。
[0020]所述加載支撐板2上通過軸承18和軸承座將主銷及主銷力矩加載單元固定在其上。所述加載支撐板2垂直固定在定位調(diào)節(jié)板16上。
[0021]所述加載減速器22是具有反向自鎖特性的蝸輪蝸桿減速器，在轉(zhuǎn)矩保持恒定時暫時斷電，當(dāng)轉(zhuǎn)矩需要變化時再通電。
[0022]所述定位調(diào)節(jié)板16在臺架上有三個支撐點，分別位于定位調(diào)節(jié)板的中心以及兩個相鄰的頂點上，位于中心的支撐點和固定在臺架上的支撐桿之間通過萬向節(jié)6相連，位于兩個相鄰頂點上的支撐點和固定在臺架上的升降機(jī)之間通過直線導(dǎo)軌5、直線導(dǎo)軌滑塊4和萬向節(jié)6相連。
[0023]所述直線導(dǎo)軌5固定在定位調(diào)節(jié)板16上，直線導(dǎo)軌5下方嵌入直線導(dǎo)軌滑塊4，直線導(dǎo)軌滑塊4又固定在萬向節(jié)6的一端上。
[0024]所述升降機(jī)絲桿7與萬向節(jié)6的另一端相連。
[0025]轉(zhuǎn)向電機(jī)12接受方向盤I的轉(zhuǎn)角信號后，兩端帶橫拉桿的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器10的齒條拉動模擬轉(zhuǎn)向節(jié)14實現(xiàn)轉(zhuǎn)向運動。
[0026]本發(fā)明的主銷阻力矩測量單元主要部件就是扭矩傳感器20，扭矩傳感器選用的為“金屬電阻應(yīng)變片的扭矩傳感器”。它采用應(yīng)變電測技術(shù)。在彈性軸上粘貼應(yīng)變計組成測量電橋，當(dāng)彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化，應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖兓瘡亩鴮崿F(xiàn)扭矩測量，并將表示扭矩的電信號導(dǎo)出用于觀測與測量。連接彈性聯(lián)軸器21允許力矩加載單元與扭矩傳感器20之間有軸向彈性，以保護(hù)扭矩傳感器20正常工作。
[0027]伺服加載電機(jī)3、加載減速器22將阻力矩作用于模擬主銷15上。將扭矩傳感器20輸出的電信號與實驗臺架所要求的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行對比，用于控制伺服加載電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而起到實時控制加載到模擬主銷15上阻力矩的作用。
[0028]本發(fā)明中的加載減速器22選用的是蝸輪蝸桿減速器，其逆效率較低，有反向自鎖特性，所以主銷所需轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角維持不變的工況下，可以不必對伺服加載電機(jī)保持通電。這不僅可以節(jié)約電能，而且可以避免電機(jī)過熱而導(dǎo)致電機(jī)損壞的發(fā)生。
[0029]如圖2、3所示，本發(fā)明中由于定位調(diào)節(jié)板16的中心有一固定支撐，通過控制升降機(jī)電機(jī)8可分別改變位于定位調(diào)節(jié)板16兩頂點上的升降機(jī)絲桿7行程的大小，就可以改變定位調(diào)節(jié)板的左右或者前后的傾角。同時，通過加載支撐板間接固定在所述定位調(diào)節(jié)板上的主銷力矩加載裝置的傾角也跟著發(fā)生改變。本發(fā)明就是通過上述方法來達(dá)到實時改變主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角的目的。
[0030]在改變升降機(jī)行程時，定位調(diào)節(jié)板16與升降機(jī)之間如果僅用固定連接將會產(chǎn)生運動干涉。故定位調(diào)節(jié)板中心點與支撐桿的連接采用了萬向節(jié)6，頂點與升降機(jī)之間的連接采用了直線導(dǎo)軌5、直線導(dǎo)軌滑塊4和帶法蘭盤的萬向節(jié)6。
[0031]但是，上述的【具體實施方式】只是示例性的，是為了更好的使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本專利，不能理解為是對本專利包括范圍的限制；只要是根據(jù)本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利包括的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置，其特征在于:該加載裝置包括主銷阻力矩測量單元、力矩加載單元和主銷傾角改變單元；其中， 所述主銷阻力矩測量單元通過兩端與彈性聯(lián)軸器相連的扭矩傳感器精確測量加載力矩； 所述力矩加載單元的伺服加載電機(jī)與加載減速器輸入端相連，扭矩傳感器一端與減速器輸出端相連，另一端與模擬主銷相連，通過控制伺服加載電機(jī)加載到主銷上的阻力矩，實現(xiàn)阻力矩實時加載； 所述主銷傾角改變單元的加載支撐板上通過軸承和軸承座將主銷及主銷力矩加載單元固定在其上。
2.根據(jù)權(quán)力要求I所述的模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置，其特征在于:所述主銷阻力矩測量單元包括彈性聯(lián)軸器和扭矩傳感器，使用彈性聯(lián)軸器允許軸向傳動的彈性。
3.根據(jù)權(quán)力要求I所述的模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置，其特征在于:所述力矩加載單元包括加載減速器和伺服加載電機(jī)，電機(jī)提供動力，實時控制施加到主銷上的轉(zhuǎn)矩。
4.根據(jù)權(quán)力要求I所述的模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置，其特征在于:所述主銷傾角改變單元包括加載支撐板、定位調(diào)節(jié)板、直線導(dǎo)軌、直線導(dǎo)軌滑塊、萬向節(jié)、升降機(jī)絲桿和升降電機(jī)，通過改變升降機(jī)絲桿的行程來改變定位調(diào)節(jié)板的傾角，改變間接固定在其上的主銷傾角。
5.根據(jù)權(quán)力要求3所述的模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置，其特征在于:所述加載減速器是具有反向自鎖特性的蝸輪蝸桿減速器，在轉(zhuǎn)矩保持恒定時暫時斷電，當(dāng)轉(zhuǎn)矩需要變化時再通電。
6.根據(jù)權(quán)力要求4所述的模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置，其特征在于:所述定位調(diào)節(jié)板在臺架上有三個支撐點，分別位于定位調(diào)節(jié)板的中心以及兩個相鄰的頂點上，位于中心的支撐點和固定在臺架上的支撐桿之間通過萬向節(jié)相連，位于兩個相鄰頂點上的支撐點和固定在臺架上的升降機(jī)之間通過直線導(dǎo)軌、直線導(dǎo)軌滑塊和萬向節(jié)相連。
7.根據(jù)權(quán)力要求6所述的模擬汽車動態(tài)轉(zhuǎn)向阻力矩的加載裝置，其特征在于:所述直線導(dǎo)軌固定在定位調(diào)節(jié)板上，直線導(dǎo)軌下方嵌入直線導(dǎo)軌滑塊，直線導(dǎo)軌滑塊又固定在萬向節(jié)的一端上。
【文檔編號】G01M17/06GK103940623SQ201410146122
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】王陽陽, 鄧?yán)w離, 陳素琴, 李彧 申請人:同濟(jì)大學(xué)