CN112161818A - 车辆的转向机构的刚度测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆性能测试领域，公开了一种车辆的转向机构的刚度测试方法，所述车辆的转向机构包括方向盘(1)、转向管柱(2)、转向机(3)、转向拉杆(4)和转向节带制动器总成(5)，所述车辆的转向机构的刚度测试方法包括：S1、控制夹具固定转向机构的不同传动部分中的一个；S2、控制方向盘(1)转动，并获取所述方向盘(1)处对应的转角和扭矩；S3、根据所述转角和扭矩确定刚度；S4、根据不同的所述传动部分被固定时确定的刚度确定所述转向机构不同传动部分的刚度。通过上述技术方案，可以分别测量不同传动部分的刚度，从而更为准确地获取转向机构的整体刚度及各个部分的刚度，为转向机构的设计及问题排查提供参考。
Description
技术领域
本发明涉及车辆性能测试，具体地涉及一种车辆的转向机构的刚度测试方法。
背景技术
车辆转向***刚度是影响转向响应和转向特性不足/过度的关键指标之一，然而精确的获取转向***刚度和分解较难。
传统的转向机构测量方法包括：1、将车辆开到路边，前轮接触路边台阶以约束车轮转动，再使用力矩方向盘测量方向盘转角和力矩；2、使用专用夹具将前轮固定在铁地板上，再使用力矩方向盘测量方向盘转角和力矩。
在方法1中，其测量精度相对较低，车轮与路边台阶的间隙难以控制，台阶的刚度也参差不齐，车身没有被约束，精度很低。在方法2中，如果只约束车轮，不约束车身，会降低测量精度；如果车身和车轮同时约束，夹具紧固时往往出现初始应力，相当于施加了预载，也会降低测量精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆的转向机构的刚度测试方法，以准确地测量转向机构整体及各个部分的刚度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种车辆的转向机构的刚度测试方法，其中，所述车辆的转向机构包括方向盘、转向管柱、转向机、转向拉杆和转向节带制动器总成，所述车辆的转向机构的刚度测试方法包括：
S1、在车辆的车身固定且前轮拆卸的状态，控制夹具固定所述转向机构的不同传动部分中的一个；
S2、在所述传动部分中的一个被固定时，控制所述方向盘转动，并获取所述方向盘处对应的转角和扭矩；
S3、根据所述转角和扭矩确定在所述传动部分中的一个被固定时的刚度；
S4、根据不同的所述传动部分被固定时确定的刚度确定所述转向机构不同传动部分的刚度。
可选择的，所述转向机构包括位于横向的第一侧和第二侧的两个所述转向节带制动器总成、位于横向的第一侧和第二侧的两个所述转向拉杆，所述转向机包括齿条，所述齿条以所述转向管柱的作用点分隔为第一侧齿条和第二侧齿条，
S1包括：控制所述夹具仅固定两个所述转向节带制动器总成；
S2包括：在两个所述转向节带制动器总成被固定时，控制所述方向盘转动，并获取所述方向盘处对应的转角θ1和扭矩T1；
S3包括：根据所述转角θ1和扭矩T1确定在两个所述转向节带制动器总成被固定时的刚度K1。
可选择的，S1包括：控制所述夹具仅固定第一侧的所述转向节带制动器总成；
S2包括：在仅第一侧的所述转向节带制动器总成被固定时，控制所述方向盘转动，并获取所述方向盘处对应的转角θ2和扭矩T2；
S3包括：根据所述转角θ2和扭矩T2确定在仅第一侧的所述转向节带制动器总成被固定时的刚度K2。
可选择的，S1包括：控制所述夹具仅固定所述转向机的齿条；
S2包括：在所述转向机的齿条被固定时，控制所述方向盘转动，并获取所述方向盘处对应的转角θ3和扭矩T3；
S3包括：根据所述转角θ3和扭矩T3确定在所述转向机的齿条被固定时的刚度K3。
可选择的，S1包括：控制所述夹具仅固定所述转向管柱；
S2包括：在所述转向管柱被固定时，控制所述方向盘转动，并获取所述方向盘处对应的转角θ4和扭矩T4；
S3包括：根据所述转角θ4和扭矩T4确定在所述转向管柱被固定时的刚度K4。
可选择的，S4包括：根据K2和K4确定第一侧的所述转向节带制动器总成、第一侧的所述转向拉杆和所述第一侧齿条的刚度为K5＝(K4-K2)/(K4*K2)。
可选择的，S4包括：根据K1、K4和K5确定第二侧的所述转向节带制动器总成、第二侧的所述转向拉杆和第二侧齿条的刚度为K6＝K4*K1/(K4-K1)-K5。
可选择的，S4包括：
根据K3和K4确定所述转向机的刚度为K7＝K3*K4/(K4-K3)。
可选择的，S4包括：根据K5、K6和K7确定第一侧的所述转向节带制动器总成和第一侧的所述转向拉杆的刚度为K8＝K7*K5/(K7-2*K5)，第二侧的所述转向节带制动器总成和第二侧的所述转向拉杆的刚度为K9＝K7*K6/(K7-2*K6)。
可选择的，其特征在于，所述方向盘的转动角度为±15°，转速为1°/秒-2°/秒。
可选择的，其特征在于，使用KC试验台固定所述车辆的车身，并且固定所述转向机构的不同传动部分。
通过上述技术方案，可以分别测量不同传动部分的刚度，从而更为准确地获取转向机构的整体刚度及各个部分的刚度，为转向机构的设计及问题排查提供参考。
附图说明
图1是本发明所述的转向机构的结构示意图。
附图标记说明
1-方向盘，2-转向管柱，3-转向机，4-转向拉杆，5-转向节带制动器总成，6-齿条。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种车辆的转向机构的刚度测试方法，其中，所述车辆的转向机构包括方向盘1、转向管柱2、转向机3、转向拉杆4和转向节带制动器总成5，所述车辆的转向机构的刚度测试方法包括：
S1、在车辆的车身固定且前轮拆卸的状态，控制夹具固定所述转向机构的不同传动部分中的一个；
S2、在所述传动部分中的一个被固定时，控制所述方向盘1转动，并获取所述方向盘1处对应的转角和扭矩；
S3、根据所述转角和扭矩确定在所述传动部分中的一个被固定时的刚度；
S4、根据不同的所述传动部分被固定时确定的刚度确定所述转向机构不同传动部分的刚度。
在以上步骤中，S1-S4这些符号只是为了以下方案便于引用，并不是为这些步骤排出特定的顺序。
在车辆的转向机构中，多个传动部分方向盘1、转向管柱2、转向机3、转向拉杆4和转向节带制动器总成5依次传动连接，从而通过转动方向盘1，可以使得转向节带制动器总成5转动，转向节带制动器总成5所连接的车轮也相应的转向。
在本方案中，将车辆的车身固定，并选择所述转向机构的多个传动部分中的一个固定，转动方向盘1，可以测量方向盘1处的转角和扭矩，相应的，根据“刚度＝扭矩/转角”而计算出此时方向盘1处的刚度；并且，依次固定不同的传动部分，得到固定不同传动部分时方向盘1处的刚度，从而可以根据固定不同传动部分时方向盘处的刚度，得出每个特定传动部分的刚度。
通过以上方法，可以更为准确地获取转向机构的整体刚度，并且可以计算出各个传动部分的刚度，以为转向机构的设计及问题排查提供可靠参考。
其中，所述转向机构包括位于横向的第一侧和第二侧的两个所述转向节带制动器总成5、位于横向的第一侧和第二侧的两个所述转向拉杆4，所述转向机3包括齿条6，所述齿条6以所述转向管柱2的作用点分隔为第一侧齿条和第二侧齿条，S1包括：控制所述夹具仅固定两个所述转向节带制动器总成5；S2包括：在两个所述转向节带制动器总成5被固定时，控制所述方向盘1转动，并获取所述方向盘1处对应的转角θ1和扭矩T1；S3包括：根据所述转角θ1和扭矩T1确定在两个所述转向节带制动器总成5被固定时的刚度K1。第一侧(可以为左侧或右侧)和第二侧(可以为左侧或右侧)的两个所述转向节带制动器总成5即为左侧前转向节带制动器总成和右侧前转向节带制动器总成，对应于左前轮和右前轮；类似的还有第一侧和第二侧的转向拉杆4，转向管柱2作用于齿条6上的点将齿条6分割为第一侧齿条和第二侧齿条，第一侧齿条传动连接转向管柱2和第一侧的转向拉杆4，第二侧齿条传动连接转向管柱2和第二侧的转向拉杆4。两个转向节带制动器总成5均通过夹具固定，此时测量方向盘1处的转角θ1和扭矩T1，K1＝T1/θ1，K1即对应于两个转向节带制动器总成5、两个转向拉杆4、转向机3的齿条6、转向管柱2的总刚度。其中，在前轮处绕Z轴(竖直轴)转动方向设置为位移控制模式，以约束转向节带制动器总成5而避免转动。
进一步的，S1包括：控制所述夹具仅固定第一侧的所述转向节带制动器总成5；S2包括：在仅第一侧的所述转向节带制动器总成5被固定时，控制所述方向盘1转动，并获取所述方向盘1处对应的转角θ2和扭矩T2；S3包括：根据所述转角θ2和扭矩T2确定在仅第一侧的所述转向节带制动器总成5被固定时的刚度K2。左侧前转向节带制动器总成和右侧前转向节带制动器总成中的一个的夹具被解除，仅固定一个转向节带制动器总成5，另一个转向节带制动器总成5将不接收、传递扭矩，此时在方向盘1处测量并计算得到的刚度K2＝T2/θ2，其对应于被夹具固定的一个转向节带制动器总成5、对应的转向拉杆4、第一侧齿条、转向管柱2的总刚度。
进一步的，S1包括：控制所述夹具仅固定所述转向机3的齿条6；S2包括：在所述转向机3的齿条6被固定时，控制所述方向盘1转动，并获取所述方向盘1处对应的转角θ3和扭矩T3；S3包括：根据所述转角θ3和扭矩T3确定在所述转向机3的齿条6被固定时的刚度K3。齿条6的两端分别传动连接于两侧的转向拉杆4。通过夹具固定齿条6的两端端部，整个齿条6接收和传递扭矩，转向拉杆4和转向节带制动器总成5将不接收、传递扭矩，转动方向盘1时测量并计算得到的方向盘1处的刚度K3，其对应于齿条6和转向管柱2的总刚度。
进一步的，S1包括：控制所述夹具仅固定所述转向管柱2；S2包括：在所述转向管柱2被固定时，控制所述方向盘1转动，并获取所述方向盘1处对应的转角θ4和扭矩T4；S3包括：根据所述转角θ4和扭矩T4确定在所述转向管柱2被固定时的刚度K4。此时，仅有转向管柱2传递扭矩，刚度K4即对应于转向管柱2的刚度。
相应的，S4包括：根据K2和K4确定第一侧的所述转向节带制动器总成5、第一侧的所述转向拉杆4和所述第一侧齿条的刚度为K5＝(K4-K2)/(K4*K2)。在测量计算得到刚度K1时，第二侧的所述转向节带制动器总成5的刚度被包括在内，而在测量计算得到刚度K2时，第二侧所述转向节带制动器总成5的刚度没有被包括在内，因此，根据1/K5+1/K4＝1/K2，可以计算得出第一侧转向节带制动器总成5、第一侧的转向拉杆4和第一侧齿条的刚度为K5＝(K4-K2)/(K4*K2)。
另外，S4包括：根据K1、K4和K5确定第二侧的所述转向节带制动器总成5、第二侧的所述转向拉杆4和第二侧齿条的刚度为K6＝K4*K1/(K4-K1)-K5。根据1/(K5+K6)+1/K4＝1/K1可以计算得出K6，其中，K5＝(K4-K2)/(K4*K2)，齿条6的两端被固定，K3包括整个齿条6的刚度。
另外，S4包括：根据K3和K4确定所述转向机3的刚度为K7＝K3*K4/(K4-K3)。根据1/K7+1/K4＝1/K3可以计算得出K7，其中，转向机3的刚度即为齿条6的整体刚度，包括第一侧齿条和第二侧齿条。
另外，S4包括：根据K5、K6、K7确定第一侧的所述转向节带制动器总成5和第一侧的所述转向拉杆4的刚度为K8＝K7*K5/(K7-2*K5)，第二侧的所述转向节带制动器总成5和第二侧的所述转向拉杆4的刚度为K9＝K7*K6/(K7-2*K6)。根据1/K8+1/(K7/2)＝K5可以得出K8，并且根据1/K9+1/(K7/2)＝K6可以计算得出K9，其中，K5＝(K4-K2)/(K4*K2)，K6＝K4*K1/(K4-K1)-K5，K7＝K3*K4/(K4-K3)。
其中，所述方向盘1的转动角度为±15°，转速为1°/秒-2°/秒，并且使用转向机器人转动所述方向盘1。方向盘1相对于初始位置的转动角度范围为±15°，并且转动的角速度为1°/s-2°/s，在转动过程中，通过相应的设备可以测量相应的扭矩，以测量得到对应的转向部分的刚度。另外，为了保证转动角度的准确性以及转动角速度的均匀性，可以使用转向机器人来转动方向盘1，并且可以同步地测量相应的扭矩。其中，在转动方向盘1时，需要关闭转向助力，以得到更准确的扭矩。
另外，使用KC试验台固定所述车辆的车身，并且固定所述转向机构的不同传动部分。KC试验台可以固定车身，并通过相应的夹具固定转向管柱2、转向机3和转向节带制动器总成5。在固定车身和相应的传动部分时，需要调节夹具和KC试验台，保证各个部分没有被施加扭矩。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种车辆的转向机构的刚度测试方法，其特征在于，所述车辆的转向机构包括方向盘(1)、转向管柱(2)、转向机(3)、转向拉杆(4)和转向节带制动器总成(5)，所述车辆的转向机构的刚度测试方法包括：
S1、在车辆的车身固定且前轮拆卸的状态，控制夹具固定所述转向机构的不同传动部分中的一个；
S2、在所述传动部分中的一个被固定时，控制所述方向盘(1)转动，并获取所述方向盘(1)处对应的转角和扭矩；
S3、根据所述转角和扭矩确定在所述传动部分中的一个被固定时的刚度；
S4、根据不同的所述传动部分被固定时确定的刚度确定所述转向机构不同传动部分的刚度。
2.根据权利要求1所述的车辆的转向机构的刚度测试方法，其特征在于，所述转向机构包括位于横向的第一侧和第二侧的两个所述转向节带制动器总成(5)、位于横向的第一侧和第二侧的两个所述转向拉杆(4)，所述转向机(3)包括齿条(6)，所述齿条(6)以所述转向管柱(2)的作用点分隔为第一侧齿条和第二侧齿条，
S1包括：控制所述夹具仅固定两个所述转向节带制动器总成(5)；
S2包括：在两个所述转向节带制动器总成(5)被固定时，控制所述方向盘(1)转动，并获取所述方向盘(1)处对应的转角θ1和扭矩T1；
S3包括：根据所述转角θ1和扭矩T1确定在两个所述转向节带制动器总成(5)被固定时的刚度K1。
3.根据权利要求2所述的车辆的转向机构的刚度测试方法，其特征在于，S1包括：控制所述夹具仅固定第一侧的所述转向节带制动器总成(5)；
S2包括：在仅第一侧的所述转向节带制动器总成(5)被固定时，控制所述方向盘(1)转动，并获取所述方向盘(1)处对应的转角θ2和扭矩T2；
S3包括：根据所述转角θ2和扭矩T2确定在仅第一侧的所述转向节带制动器总成(5)被固定时的刚度K2。
4.根据权利要求3所述的车辆的转向机构的刚度测试方法，其特征在于，S1包括：控制所述夹具仅固定所述转向机(3)的齿条(6)；
S2包括：在所述转向机(3)的齿条(6)被固定时，控制所述方向盘(1)转动，并获取所述方向盘(1)处对应的转角θ3和扭矩T3；
S3包括：根据所述转角θ3和扭矩T3确定在所述转向机(3)的齿条(6)被固定时的刚度K3。
5.根据权利要求4所述的车辆的转向机构的刚度测试方法，其特征在于，S1包括：控制所述夹具仅固定所述转向管柱(2)；
S2包括：在所述转向管柱(2)被固定时，控制所述方向盘(1)转动，并获取所述方向盘(1)处对应的转角θ4和扭矩T4；
S3包括：根据所述转角θ4和扭矩T4确定在所述转向管柱(2)被固定时的刚度K4。
6.根据权利要求5所述的车辆的转向机构的刚度测试方法，其特征在于，S4包括：根据K2和K4确定第一侧的所述转向节带制动器总成(5)、第一侧的所述转向拉杆(4)和所述第一侧齿条的刚度为K5＝(K4-K2)/(K4*K2)。
7.根据权利要求6所述的车辆的转向机构的刚度测试方法，其特征在于，S4包括：根据K1、K4和K5确定第二侧的所述转向节带制动器总成(5)、第二侧的所述转向拉杆(4)和第二侧齿条的刚度为K6＝K4*K1/(K4-K1)-K5。
8.根据权利要求7所述的车辆的转向机构的刚度测试方法，其特征在于，S4包括：根据K3和K4确定所述转向机(3)的刚度为K7＝K3*K4/(K4-K3)。
9.根据权利要求8所述的车辆的转向机构的刚度测试方法，其特征在于，S4包括：根据K5、K6和K7确定第一侧的所述转向节带制动器总成(5)和第一侧的所述转向拉杆(4)的刚度为K8＝K7*K5/(K7-2*K5)，第二侧的所述转向节带制动器总成(5)和第二侧的所述转向拉杆(4)的刚度为K9＝K7*K6/(K7-2*K6)。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的车辆的转向机构的刚度测试方法，其特征在于，所述方向盘(1)的转动角度为±15°，转速为1°/秒-2°/秒。
11.根据权利要求1-9中任意一项所述的车辆的转向机构的刚度测试方法，其特征在于，使用KC试验台固定所述车辆的车身，并且固定所述转向机构的不同传动部分。
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