本發(fā)明涉及汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，具體涉及一種測試轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動角度變化量的裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前，生產(chǎn)的大多數(shù)轎車，已經(jīng)安裝可潰式轉(zhuǎn)向管柱，以降低在正面碰撞的交通事故中對駕駛員的受傷程度。在轉(zhuǎn)向管柱的沖擊實驗和正面碰撞的交通事故中，方向盤受到人體胸部的沖擊力后，轉(zhuǎn)向管柱會以下安裝點為軸心，往上轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)向管柱的傾斜角度發(fā)生變化，從而不利于轉(zhuǎn)向管柱潰縮和吸能。所以，可潰式轉(zhuǎn)向管柱的潰縮性能，除了與吸能空間、剪切塊、注塑等相關(guān)，還與安裝角度以及轉(zhuǎn)向管柱的轉(zhuǎn)向軸向上轉(zhuǎn)動角度變化量相關(guān)。

當(dāng)前，測量轉(zhuǎn)向管柱的轉(zhuǎn)向軸向上角度變化量的方法，通常是使用角速度傳感器測量角速度，然后積分得到。由于轉(zhuǎn)向軸向上轉(zhuǎn)動角度隨碰撞時刻的變化量較小，角速度傳感器測量較小的角度變化量較困難，在實際運用中，傳感器零飄大，積分誤差大，不能精確測量，具有很大誤差。cn202869764u公告的一種新型轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向管柱多角度振動試驗裝置，包括工作臺，所述工作臺上設(shè)有支架、轉(zhuǎn)向管柱、轉(zhuǎn)向盤、角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與鎖止機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向管柱與支架的中部通過螺栓可調(diào)固定，所述轉(zhuǎn)向管柱與轉(zhuǎn)向盤相連，轉(zhuǎn)向管柱與鎖止機(jī)構(gòu)連接，轉(zhuǎn)向盤與角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接。其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高；加工方便，制作成本較低；能完成對轉(zhuǎn)向管柱與轉(zhuǎn)向盤的振動性能試驗。cn1276310公開的“轎車轉(zhuǎn)向管柱角度的在線測量方法”，測量步驟：(1)將一個實際零件與基準(zhǔn)臺l₁和l₂面貼緊；(2)用攝像機(jī)攝取零件豁口的圖形，經(jīng)過計算機(jī)圖象預(yù)處理，可以得到零件的邊緣圖象；(3)根據(jù)l₁、l₄與l₂、l₃之間的比例關(guān)系，推算出e₀o與攝像軸線h₁h₂的夾角α；(4)測得實際工件的角度為：θ＝θ₀+α。毋庸置疑，上述現(xiàn)有技術(shù)都是所屬技術(shù)領(lǐng)域的有益嘗試。但是，在車輛正面碰撞和人體模塊實驗過程中，沒有一種有效的方法直接測量轉(zhuǎn)向管柱的轉(zhuǎn)向軸向上轉(zhuǎn)動角度變化量的裝置和方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種測試轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動角度變化量的裝置，其能夠在人體模塊實驗過程中，測量轉(zhuǎn)向管柱向上角度變化量，并解決角速度傳感器零飄大，對較小的角度變化量不靈敏、積分計算存在較大誤差的問題。本發(fā)明還提供一種測試轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動角度變化量的方法，為汽車碰撞安全研發(fā)設(shè)計提供支撐。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種測試轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動角度變化量的裝置，包括設(shè)在轉(zhuǎn)向管柱實驗安裝臺和轉(zhuǎn)向管柱之間的裝置本體,所述轉(zhuǎn)向管柱通過上固定構(gòu)件和下固定構(gòu)件與所述轉(zhuǎn)向管柱實驗安裝臺連接；所述裝置本體包括連接在所述轉(zhuǎn)向管柱實驗安裝臺上的角度變化量檢測構(gòu)件、一端與角度變化量檢測構(gòu)件配合連接的曲柄連桿機(jī)構(gòu)、一端與曲柄連桿機(jī)構(gòu)另一端連接的轉(zhuǎn)向管柱連接件，所述轉(zhuǎn)向管柱連接件的另一端和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的另一端還分別并與所述轉(zhuǎn)向管柱配合連接；所述角度變化量檢測構(gòu)件包括呈“┓”形的安裝座板、固定連接在安裝座板的豎直塊后側(cè)面下部的凸焊螺母、與凸焊螺母對應(yīng)配合的下心軸頂絲桿、定位連接在所述安裝座板的豎直塊前側(cè)面上部且相互對稱的左支撐塊和右支撐塊、兩端分別與左支撐塊和右支撐塊配合連接并通過固定螺母固定的傳感器安裝軸、配合連接在傳感器安裝軸中部的角度傳感器；所述下心軸頂絲桿與所述轉(zhuǎn)向管柱的下心軸的端部緊抵，所述角度傳感器與設(shè)在半身假人上的bia設(shè)備電連接，所述半身假人與連接在所述轉(zhuǎn)向管柱上端的方向盤正對，所述轉(zhuǎn)向管柱的軸心線與水平線之間的夾角為α。

進(jìn)一步，所述角度變化量檢測構(gòu)件的安裝座板的平直塊上設(shè)有兩道貫通且相互平行的橫向條形槽、豎直塊的上部設(shè)有兩道貫通且相互平行的縱向條形槽，所述角度變化量檢測構(gòu)件的左支撐塊前部設(shè)有左通孔，所述左支撐塊的后側(cè)設(shè)有兩個左連接孔，所述兩個左連接孔與豎直塊左邊的一道縱向條形槽對應(yīng)，并通過螺栓連接固定；所述角度變化量檢測構(gòu)件的右支撐塊前部設(shè)有的與所述左通孔對應(yīng)的右通孔，所述右支撐塊的后側(cè)設(shè)有兩個右連接孔，所述兩個右連接孔與豎直塊右邊的一道縱向條形槽對應(yīng)，并通過螺栓連接固定；所述傳感器安裝軸的兩端分別與所述左通孔和右通孔對應(yīng)配合并通過螺母固定；所述安裝座板的平直塊上的兩道橫向條形槽分別與設(shè)在所述轉(zhuǎn)向管柱實驗安裝臺上的螺孔對應(yīng)，并通過螺栓連接固定。

進(jìn)一步，所述的曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括傳感器曲柄、管柱后曲柄、一端與管柱后曲柄鉸接另一端與傳感器曲柄鉸接的上連桿、一端與管柱后曲柄鉸接另一端與傳感器曲柄的鉸接并與所述上連桿平行的下連桿，四者構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，還包括與所述管柱后曲柄的前側(cè)面對應(yīng)連接的管柱前曲柄；

所述傳感器曲柄的下部與所述角度變化量檢測構(gòu)件的角度傳感器連接，所述管柱后曲柄和管柱前曲柄的下部與設(shè)在轉(zhuǎn)向管柱上的下安裝銷配合。

進(jìn)一步，所述傳感器曲柄的右側(cè)面設(shè)有后上銷軸和后下銷軸，所述管柱后曲柄的右側(cè)面設(shè)有前上銷軸和前下銷軸；所述上連桿的一端配合有后上軸承、另一端配合有前上軸承，所述后上軸承與后上銷軸配合連接，所述前上軸承與前上銷軸配合連接；

所述下連桿的一端配合有后下軸承、另一端配合有前下軸承，所述后下軸承與后下銷軸配合連接，所述前下軸承與前下銷軸配合連接。

進(jìn)一步，所述傳感器曲柄的下部設(shè)有傳感器曲柄內(nèi)曲面，所述傳感器曲柄內(nèi)曲面與所述角度變化量檢測構(gòu)件的角度傳感器外圓粘接；

所述管柱后曲柄的上部設(shè)有貫通前后的螺紋孔、下部設(shè)有c形圓弧結(jié)構(gòu)；所述管柱前曲柄的上部設(shè)有貫通前后并與所述螺紋孔對應(yīng)的過孔、下部設(shè)有與所述c形圓弧結(jié)構(gòu)對應(yīng)的反c形圓弧結(jié)構(gòu)；所述管柱后曲柄下部的c形圓弧結(jié)構(gòu)和管柱前曲柄下部的反c形圓弧結(jié)構(gòu)與設(shè)在轉(zhuǎn)向管柱上的下安裝銷卡合。

進(jìn)一步，所述的轉(zhuǎn)向管柱連接件包括l型板，所述l型板的豎直面上設(shè)有一通孔，還包括一連接桿，所述連接桿的后部設(shè)有后外螺紋、前部設(shè)有前外螺紋，所述連接桿的前部穿過所述l型板豎直面上的通孔，與一螺母配合連接，所述l型板平直面與所述轉(zhuǎn)向管柱的粘接，所述連接桿的后部穿過所述管柱前曲柄上的過孔與所述管柱后曲柄上的螺紋孔配合連接。

本發(fā)明所述的一種測試轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動角度變化量的方法，參見圖1，包括以下步驟：

第一步，將轉(zhuǎn)向管柱安裝在轉(zhuǎn)向管柱實驗安裝臺上，并將轉(zhuǎn)向管柱調(diào)整到實驗狀態(tài)，并記錄初始的轉(zhuǎn)向管柱向上的角度α；

第二步，將裝置本體安裝在轉(zhuǎn)向管柱實驗安裝臺和轉(zhuǎn)向管柱上，將半身假人安裝在bia設(shè)備上，并使半身假人正對方向盤；

第三步，按照沖擊速度方向θ發(fā)射半身假人，半身假人沖擊方向盤的過程中，引起轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動角度α發(fā)生變化；該角度變化通過管柱連接構(gòu)件和曲柄連桿機(jī)構(gòu)按照一比一的比例傳遞給角度傳感器上，角度傳感器測量的角度值記錄在bia設(shè)備中。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明所述的一種測試轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動角度變化量的裝置，可測量在人體模塊實驗中轉(zhuǎn)向管柱向上角度變化量，為設(shè)計和研究轉(zhuǎn)向管柱潰縮性能提供了準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)向管柱向上角度變化信息。

2.本發(fā)明所述的一種測試轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動角度變化量的裝置，使用了平行的雙連桿構(gòu)造的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)一比一的比例傳遞角度，避免了后期數(shù)據(jù)處理過程。

3.本發(fā)明所述的一種測試轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動角度變化量的裝置，采用角度傳感器，解決角速度傳感器零飄大，對較小的角度變化量不靈敏、積分計算存在較大誤差的問題。

4.本發(fā)明所述的一種測試轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動角度變化量的裝置，與管柱常規(guī)沖擊設(shè)備一起使用，節(jié)約制作成本，輕便小巧，便于安裝與拆卸，使用靈活方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明用于轉(zhuǎn)向管柱動態(tài)沖擊實驗的裝配示意圖；

圖2是圖1的a部放大示意圖；

圖3是裝置本體的軸測圖；

圖4是裝置本體的角度變化量檢測構(gòu)件的爆炸圖；

圖5是裝置本體的曲柄連桿機(jī)構(gòu)后部的爆炸圖；

圖6是裝置本體的曲柄連桿機(jī)構(gòu)前部的爆炸圖；

圖7是裝置本體的轉(zhuǎn)向管柱連接構(gòu)件的爆炸圖；

圖8是裝置本體的曲柄連桿機(jī)構(gòu)前部、轉(zhuǎn)向管柱連接構(gòu)件與轉(zhuǎn)向管柱的爆炸圖。

圖中：1－角度變化量檢測構(gòu)件，10－安裝座板，11－下心軸頂絲桿，12－左支撐塊，13－右支撐塊，14－傳感器安裝軸，15－角度傳感器，16－固定螺母，17－凸焊螺母；

2－曲柄連桿機(jī)構(gòu)，20－傳感器曲柄，21－管柱后曲柄，22－管柱前曲柄，23－上連桿，24－下連桿，25－后上軸承，26－后下軸承，27－前上軸承，28－前下軸承；

3－轉(zhuǎn)向管柱連接構(gòu)件；30－l型板，31－連接桿，32－螺母；

4－轉(zhuǎn)向管柱，40－下安裝銷，41－下心軸；

5－轉(zhuǎn)向管柱實驗安裝臺，50－上固定構(gòu)件,51－下固定構(gòu)件；

6－方向盤，7－半身假人，8－bia設(shè)備；

101－縱向條形，102－橫向條形；

121－左連接孔，122－左通孔；131－右連接孔，132－右通孔；

201－后上銷軸，202后下銷軸，211－前上銷軸，212－前下銷軸，213－螺紋孔、214－c形圓弧結(jié)構(gòu)；223－過孔，224－反c形圓弧結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做另一步的描述。

參見圖1、圖2和圖3所示的一種測試轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動角度變化量的裝置，包括設(shè)在轉(zhuǎn)向管柱實驗安裝臺5和轉(zhuǎn)向管柱4之間的裝置本體,所述轉(zhuǎn)向管柱4通過上固定構(gòu)件50和下固定構(gòu)件51與所述轉(zhuǎn)向管柱實驗安裝臺5連接；所述裝置本體包括連接在所述轉(zhuǎn)向管柱實驗安裝臺上的角度變化量檢測構(gòu)件1、一端與角度變化量檢測構(gòu)件配合連接的曲柄連桿機(jī)構(gòu)2、一端與曲柄連桿機(jī)構(gòu)另一端連接的轉(zhuǎn)向管柱連接構(gòu)件3，所述轉(zhuǎn)向管柱連接構(gòu)件的另一端和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的另一端還分別并與所述轉(zhuǎn)向管柱4配合連接。

所述角度變化量檢測構(gòu)件1包括呈“┓”形的安裝座板10、固定連接在安裝座板的豎直塊后側(cè)面下部的凸焊螺母17、與凸焊螺母對應(yīng)配合的下心軸頂絲桿11、定位連接在所述安裝座板的豎直塊前側(cè)面上部且相互對稱的左支撐塊12和右支撐塊13、兩端分別與左支撐塊和右支撐塊配合連接并通過固定螺母16固定的傳感器安裝軸14、配合連接在傳感器安裝軸中部的角度傳感器15；所述下心軸頂絲桿11與所述轉(zhuǎn)向管柱4的下心軸41的端部緊抵，所述角度傳感器與設(shè)在半身假人7上的bia設(shè)備8電連接(bia設(shè)備是一種進(jìn)口于法國的零部件沖擊試驗設(shè)備，可實現(xiàn)多種零部件碰撞領(lǐng)域中法規(guī)規(guī)定的試驗。)，所述半身假人7與連接在所述轉(zhuǎn)向管柱4上端的方向盤6正對，所述轉(zhuǎn)向管柱4的軸心線與水平線之間的夾角為α。

參見圖4，所述角度變化量檢測構(gòu)件1的安裝座板10的平直塊上設(shè)有兩道貫通且相互平行的橫向條形槽102、豎直塊的上部設(shè)有兩道貫通且相互平行的縱向條形槽101，所述角度變化量檢測構(gòu)件1的左支撐塊12前部設(shè)有左通孔122，所述左支撐塊12的后側(cè)設(shè)有兩個左連接孔121，所述兩個左連接孔121與豎直塊左邊的一道縱向條形槽101對應(yīng)，并通過螺栓連接固定；所述角度變化量檢測構(gòu)件1的右支撐塊13前部設(shè)有與所述左通孔122對應(yīng)的右通孔132，所述右支撐塊13的后側(cè)設(shè)有兩個右連接孔131，所述兩個右連接孔131與豎直塊右邊的一道縱向條形槽101對應(yīng)，并通過螺栓連接固定；所述傳感器安裝軸14的兩端分別與所述左通孔122和右通孔132對應(yīng)配合并通過螺母16固定；

所述角度變化量檢測構(gòu)件1的安裝座板10的平直塊上的兩道橫向條形槽102分別與設(shè)在所述轉(zhuǎn)向管柱實驗安裝臺5上的螺孔(圖中未畫出)對應(yīng)，并通過螺栓連接固定。

參見圖5和圖6、所述的曲柄連桿機(jī)構(gòu)2包括傳感器曲柄20、管柱后曲柄21、一端與管柱后曲柄21鉸接另一端與傳感器曲柄20鉸接的上連桿23、一端與管柱后曲柄21鉸接另一端與傳感器曲柄20的鉸接并與所述上連桿23平行的下連桿24，四者構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)；還包括與所述管柱后曲柄21的前側(cè)面對應(yīng)連接的管柱前曲柄22。

所述傳感器曲柄20的下部與所述角度變化量檢測構(gòu)件1的角度傳感器15連接，所述管柱后曲柄21和管柱前曲柄22的下部與設(shè)在轉(zhuǎn)向管柱4上的下安裝銷40配合。

所述傳感器曲柄20的右側(cè)面設(shè)有后上銷軸201和后下銷軸202，所述管柱后曲柄21的右側(cè)面設(shè)有前上銷軸211和前下銷軸212；

所述上連桿23的一端配合有后上軸承25、另一端配合有前上軸承27，所述后上軸承25與后上銷軸201配合連接，所述前上軸承27與前上銷軸211配合連接；

所述下連桿24的一端配合有后下軸承26、另一端配合有前下軸承28，所述后下軸承26與后下銷軸202配合連接，所述前下軸承28與前下銷軸212配合連接；

參見圖7和圖8所述傳感器曲柄20的下部設(shè)有傳感器曲柄內(nèi)曲面203，所述傳感器曲柄內(nèi)曲面與所述角度變化量檢測構(gòu)件1的角度傳感器15外圓粘接；

所述管柱后曲柄21的上部設(shè)有貫通前后的螺紋孔213、下部設(shè)有c形圓弧結(jié)構(gòu)214；所述管柱前曲柄22的上部設(shè)有貫通前后并與所述螺紋孔213對應(yīng)的過孔223、下部設(shè)有與所述c形圓弧結(jié)構(gòu)214對應(yīng)的反c形圓弧結(jié)構(gòu)224；所述管柱后曲柄21下部的c形圓弧結(jié)構(gòu)214和管柱前曲柄22下部的反c形圓弧結(jié)構(gòu)224與設(shè)在轉(zhuǎn)向管柱4上的下安裝銷40卡合。

參見圖7，所述的轉(zhuǎn)向管柱連接件3包括l型板30，所述l型板的豎直面上設(shè)有一通孔301，還包括一連接桿31，所述連接桿的后部設(shè)有后外螺紋311、前部設(shè)有前外螺紋312，所述連接桿的前部穿過所述l型板30豎直面上的通孔301，與一螺母32配合連接，所述l型板30平直面與所述轉(zhuǎn)向管柱4的表面粘接，所述連接桿的后部穿過所述管柱前曲柄22上的過孔223與所述管柱后曲柄21上的螺紋孔213配合連接。

本發(fā)明所述的一種測試轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動角度變化量的方法，包括以下步驟：

第一步，將轉(zhuǎn)向管柱4安裝在轉(zhuǎn)向管柱實驗安裝臺5上，參見圖1，并將轉(zhuǎn)向管柱4調(diào)整到實驗狀態(tài)，記錄初始的轉(zhuǎn)向管柱向上的角度α；

第二步，將裝置本體安裝在轉(zhuǎn)向管柱實驗安裝臺5和轉(zhuǎn)向管柱4上，將半身假人7安裝在bia設(shè)備8上，并使半身假人7正對方向盤6；

第三步，按照沖擊速度方向θ發(fā)射半身假人7，半身假人7沖擊方向盤6的過程中，引起轉(zhuǎn)向管柱4向上轉(zhuǎn)動角度α發(fā)生變化；該角度變化通過管柱連接構(gòu)件3和曲柄連桿機(jī)構(gòu)2按照一比一的比例傳遞給角度傳感器15上，角度傳感器測量的角度值記錄在bia設(shè)備8中；

第四步，實驗后，從bia設(shè)備8中導(dǎo)出沖擊過程中各個時刻的角度傳感器15記錄的角度值數(shù)據(jù)，與初始的轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動角度α值相加，得到?jīng)_擊過程中各個時刻的轉(zhuǎn)向管柱向上轉(zhuǎn)動的角度α。