CN115773890B - 一种汽车转向模拟加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车转向模拟加载装置，属于汽车整车转向测试技术领域，包括适配盘、同步转向***、转向负载加载***和振动控制***；所述适配盘和汽车转向轮固定；所述同步转向***用于安装适配盘，并与汽车转向轮同步转向；所述转向负载加载***对同步转向***施加转向负载；所述振动控制***用于控制同步转向***和转向负载加载***整体上下移动。本发明有效解决了现有汽车转向模拟加载装置在测试时无法实现准确测量转向角、模拟转向负载、模拟转向轮在垂直方向的位移和振动的问题，使汽车转向模拟加载更趋近于真实。
Description
技术领域
本发明涉及汽车整车模拟测试技术领域，具体涉及一种汽车转向模拟加载装置。
背景技术
转向***是汽车重要组成部件，汽车转向***对汽车的行驶安全至关重要。在汽车研发过程中，汽车整车转向模拟加载是检验测试汽车整车转向***是否满足道路工况要求的重要方式及装置，通过汽车整车转向模拟加载试验，尽可能真实模拟汽车整车转向、行驶情况，测试、评定汽车转向***的性能。
现有的汽车转向模拟加载一般采用测功机小车或拉杆球头加载方式。测功机小车方式是在测功机底座上安装四个轮子，将汽车整车的车轮安装在测功机上，当汽车转向时，测功机小车跟随汽车转向轮一同旋转。该方案只有与汽车转向轮同步转向功能，无法准确测量转向轮的转向角，无法模拟汽车转向时转向轮的转向负载，也无法模拟汽车转向轮在行驶过程中垂直方向的位移和振动。但汽车在实际行驶过程中，根据不同的环境汽车转向轮会受到不同的转向负载，例如柏油路和砂石路，并且汽车转向轮在行驶过程中垂直方向也会产生位移和振动，如凹凸不平的路面。拉杆球头加载方式是在测功机底座侧面安装一套负载机构，将汽车整车的车轮安装在测功机上，安装时，将汽车转向球头与转向节断开，然后将球头与负载机构连接。当汽车转向时，转向球头带动转向负载机构运动，从而实现转向角的测量和转向负载的模拟。如公开号为JP2022082002A的专利公开了一种汽车测试***和基于道路的驾驶模拟器。但该方案测试时需要破坏汽车转向拉杆，且同样无法模拟转向轮在行驶过程中垂直方向的位移和振动。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种汽车转向模拟加载装置，拟解决现有汽车转向模拟加载装置在测试时无法真实模拟汽车转向，无法准确测量转向角、模拟转向负载、模拟转向轮在垂直方向的位移和振动的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种汽车转向模拟加载装置，包括适配盘、同步转向***、转向负载加载***和振动控制***；所述适配盘和汽车转向轮固定；所述同步转向***用于安装适配盘，并与汽车转向轮同步转向；所述转向负载加载***对同步转向***施加转向负载；所述振动控制***用于控制同步转向***和转向负载加载***整体上下移动。
进一步的，所述同步转向***包括转向轴承座、转向底座和转向支撑盘；所述转向轴承座上安装有转向轴承和转向轴；所述转向轴承和转向轴配合；所述转向轴和适配盘配合；所述转向轴承座安装在转向底座上；所述转向底座在平面上无约束的支撑在转向支撑盘上；所述转向负载加载***对转向底座施加转向负载。
进一步的，所述转向底座包括底座和两个支撑架；所述底座上固定有两个支撑架；所述转向轴承座两侧通过螺纹孔配合有两个外螺纹销；所述外螺纹销一一对应支撑在支撑架上设有的通孔上，使转向轴承座相对两个支撑架可摆动；所述外螺纹销通过调节旋入螺纹孔的深度控制转向轴承座和两个支撑架的松紧。
进一步的，所述底座上安装有四个浮动钢球座；所述浮动钢球座上配合有浮动钢球。
进一步的，所述转向负载加载***包括万向联轴器、加载轴、连接盘、加载轴承座和伺服加载机构；所述加载轴一端通过万向联轴器连接同步转向***，另一端通过轴承支撑在加载轴承座；所述加载轴上固定有连接盘；所述伺服加载机构用于给加载轴带动连接盘自转提供阻力。
进一步的，所述伺服加载机构包括两个转向负载油缸和两个油缸支座；所述转向负载油缸一端和连接盘铰接，另一端和油缸支座铰接；两个转向负载油缸位于加载轴的两侧。
进一步的，所述加载轴包括第一加载轴、扭矩角度传感器和第二加载轴；所述万向联轴器、第一加载轴、扭矩角度传感器和第二加载轴依次连接；所述第二加载轴和连接盘固定。
进一步的，所述万向联轴器为球笼式万向联轴器。
进一步的，所述振动控制***包括固定机架、活动机架和垂直加载油缸；所述同步转向***和转向负载加载***设置在活动机架上；所述活动机架上固定有两个滑块；两个滑块分别配合有一个直线导轨；所述直线导轨固定在固定机架上；所述垂直加载油缸一端和固定机架铰接，另一端和活动机架铰接。
本发明公开了一种汽车转向模拟加载装置，属于汽车整车转向测试技术领域，包括适配盘、同步转向***、转向负载加载***和振动控制***；所述适配盘和汽车转向轮固定；所述同步转向***用于安装适配盘，并与汽车转向轮同步转向；所述转向负载加载***对同步转向***施加转向负载；所述振动控制***用于控制同步转向***和转向负载加载***整体上下移动。本发明有效解决了现有汽车转向模拟加载装置在测试时无法实现准确测量转向角、模拟转向负载、模拟转向轮在垂直方向的位移和振动的问题，使汽车转向模拟加载更趋近于真实。
附图说明
图1是本发明汽车转向模拟加载装置立体结构示意图；
图2是本发明汽车转向模拟加载装置剖视图；
附图中：1-油缸支座、2-转向负载油缸、3-固定机架、4-底座、5-转向轴、8-转向轴承、12-适配盘、13-转向底座、15-转向支撑盘、16-第一加载轴、17-活动机架、20-连接盘、22-轴承、24-第二加载轴、25-支撑架、27-垂直加载油缸、29-加油嘴、30-温度传感器、31-外螺纹销、32-浮动钢球座、33-滑块、34-直线导轨。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明，但是本发明不局限于以下实施例。
实施例一：
见附图1-2。一种汽车转向模拟加载装置，包括适配盘12、同步转向***、转向负载加载***和振动控制***；所述适配盘12和汽车转向轮固定；所述同步转向***用于安装适配盘12，并与汽车转向轮同步转向；所述转向负载加载***对同步转向***施加转向负载；所述振动控制***用于控制同步转向***和转向负载加载***整体上下移动。由上述结构可知，适配盘12安装在同步转向***上，且适配盘12和汽车转向轮固定，汽车转向轮转向时，带动与之固定的适配盘12转向，适配盘12又带动同步转向***转向，实现同步转向***与汽车转向轮同步转向。当测量转向角时，可以采用现有的角度传感器精确测量转向角大小，例如采用MCJS1420A角度传感器。汽车转向轮可以是轮毂或制动盘，适配盘12和汽车转向轮固定时，可以与轮毂或制动盘固定。汽车在行驶过程中，由于不同的路面状况，转向时会受到不同大小的转向负载，通过转向负载加载***真实模拟转向负载。转向负载加载***对同步转向***施加转向负载，使同步转向***对适配盘12施加转向负载，适配盘12又对汽车转向轮施加转向负载，从而通过转向负载加载***进行转向负载的模拟。振动控制***可以控制同步转向***和转向负载加载***整体上下移动，同步转向***和转向负载加载***整体上下移动又带动汽车转向轮上下移动，实现汽车转向轮上下方向的位移和振动模拟。由于设置了同步转向***、转向负载加载***和振动控制***，使汽车转向模拟加载装置可以实现汽车转向轮的转向模拟、转向负载模拟和垂直振动模拟，真实模拟汽车转向轮的转向工况，确保汽车转向的可靠性，还可以通过角度传感器精确测量转向角大小。该装置还可以与测功机配合使用，测功机可以给适配盘12施加车轮自转方向的负载，对汽车进行模拟测试。
实施例二：
见附图1-2。在实施例一的基础上，所述同步转向***包括转向轴承座、转向底座13和转向支撑盘15；所述转向轴承座上安装有转向轴承8和转向轴5；所述转向轴承8和转向轴5配合；所述转向轴5和适配盘12配合；所述转向轴承座安装在转向底座13上；所述转向底座13在平面上无约束的支撑在转向支撑盘15上；所述转向负载加载***对转向底座13施加转向负载。由上述结构可知，适配盘12和转向轴5配合，转向轴5外套设有转向轴承8，转向轴承8安装在转向轴承座上，转向轴承座安装在转向底座13上，转向底座13支撑转向轴承座和适配盘12。转向底座13在平面上无约束的支撑在转向支撑盘15上，即转向底座13支撑在转向支撑盘15上，且转向底座13在转向支撑盘15平面上无约束，例如通过浮动钢球支撑转向底座13的方式。汽车转向轮转向时，带动与之固定的适配盘12转向，适配盘12又带动转向轴5、转向轴承8和转向轴承座转向，转向轴承座带动转向底座13在转向支撑盘15平面上转向，实现转向轴承座和转向底座13与汽车转向轮同步转向。转向支撑盘15上可以开设孔，通过孔，转向负载加载***可以与转向底座13连接，转向负载加载***施加转向负载时，转向负载加载***对转向底座13施加转向负载，转向底座13对转向轴承座施加转向负载，转向轴承座对适配盘12施加转向负载，适配盘12对汽车转向轮施加转向负载，从而通过转向负载加载***进行转向负载的模拟。可以在转向轴承座设置加油嘴29和温度传感器30，通过加油嘴29向转向轴承座内注入润滑油，对转向轴5与转向轴承8之间进行润滑，减少摩擦。温度传感器30可采用现有的温度传感器，用于监测转向轴承座的运行温度，提高装置的可靠性运行。
所述转向底座13包括底座4和两个支撑架25；所述底座4上固定有两个支撑架25；所述转向轴承座两侧通过螺纹孔配合有两个外螺纹销31；所述外螺纹销31一一对应支撑在支撑架25上设有的通孔上，使转向轴承座相对两个支撑架25可摆动；所述外螺纹销31通过调节旋入螺纹孔的深度控制转向轴承座和两个支撑架25的松紧。由上述结构可知，转向底座13包括底座4和两个支撑架25，两个支撑架25固定在底座4两端。两个支撑架25上设置有通孔，该通孔与外螺纹销31配合，转向轴承座两侧设置有螺纹孔，与螺纹孔配合的外螺纹销31穿过通孔后旋入对应的转向轴承座上的螺纹孔中，使转向底座13通过两个外螺纹销31支撑转向轴承座。外螺纹销31通过调节旋入螺纹孔的深度控制转向轴承座和两个支撑架25的松紧，当外螺纹销31旋入螺纹孔的深度较浅时，转向轴承座和两个支撑架25之间有间隙，转向轴承座相对两个支撑架25可摆动；当外螺纹销31完全旋入螺纹孔时，转向轴承座和两个支撑架25之间紧贴，转向轴承座相对两个支撑架25固定。在安装汽车转向轮时，调节两个外螺纹销31旋入螺纹孔到合适深度，使转向轴承座相对两个支撑架25可摆动，当汽车转向轮存在侧偏时，转向轴承座可以绕着外螺纹销31轴向方向旋转，转向轴承座偏转到合适角度，从而配合侧偏的汽车转向轮的安装，实现带有偏转角的汽车转向轮的安装，转向轴承座的偏转角度可以自适应，不受汽车转向轮的限制，更加真实模拟汽车转向。汽车转向轮安装完成后，再次调节两个外螺纹销31旋入螺纹孔到合适深度，使转向轴承座相对两个支撑架25固定，两个支撑架25与底座4固定。汽车转向轮转向时，带动转向轴承座转向，转向轴承座带动两个支撑架25和底座4转向，实现转向轴承座和转向底座13与汽车转向轮同步转向。
所述底座4上安装有四个浮动钢球座32；所述浮动钢球座32上配合有浮动钢球。由上述结构可知，底座4通过浮动钢球支撑在转向支撑盘15上，浮动钢球与转向支撑盘15的接触为球和面的接触，使底座4可以通过浮动钢球在转向支撑盘15平面上无约束地旋转。汽车转向轮转向时，带动与之固定的适配盘12转向，适配盘12又带动转向轴承8和转向轴承座转向，转向轴承座带动转向底座13在转向支撑盘15平面上转向，实现转向轴承座和转向底座13与汽车转向轮同步转向。
实施例三：
见附图1-2。在实施例二的基础上，所述转向负载加载***包括万向联轴器、加载轴、连接盘20、加载轴承座和伺服加载机构；所述加载轴一端通过万向联轴器连接同步转向***，另一端通过轴承22支撑在加载轴承座；所述加载轴上固定有连接盘20；所述伺服加载机构用于给加载轴带动连接盘20自转提供阻力。由上述结构可知，汽车在行驶过程中，由于不同的路面状况，转向时会受到不同大小的转向负载，通过转向负载加载***真实模拟转向负载。加载轴一端通过万向联轴器连接同步转向***，加载轴与同步转向***固定连接，万向联轴器作为传递扭矩的机械零件，用来连接加载轴和同步转向***，可以将加载轴上的扭矩传递给同步转向***。加载轴另一端外套设有轴承22，通过轴承22支撑在加载轴承座上，并限制加载轴为自转方向的运动。加载轴上固定有连接盘20，加载轴转动时，带动连接盘20转动。汽车转向轮转向时，带动与之固定的适配盘12转向，适配盘12又带动同步转向***转向，同步转向***带动加载轴转动，加载轴转动时又带动连接盘20转动，而伺服加载机构提供阻力给连接盘20，阻止连接盘20自转，连接盘20将阻止自转的扭矩传递给加载轴，加载轴又通过万向联轴器将扭矩传递给同步转向***，同步转向***将扭矩传递给汽车转向轮，阻止汽车转向轮转向，也即是在汽车转向时，能模拟真实行驶环境给汽车转向轮提供一个转向负载。当测量扭矩时，可以采用现有的扭矩传感器测量扭矩大小，例如采用JN-DN2动态扭矩传感器。还可以调节伺服加载机构提供力的大小，模拟不同的转向负载，实现任意力矩的转向负载模拟加载，使得汽车转向轮的模拟更加接近汽车在道路上运行的实际工况。
所述伺服加载机构包括两个转向负载油缸2和两个油缸支座1；所述转向负载油缸2一端和连接盘20铰接，另一端和油缸支座1铰接；两个转向负载油缸2位于加载轴的两侧。由上述结构可知，由两个转向负载油缸2提供两个力，两个力的合力形成转向负载。转向负载油缸2一端和连接盘20铰接，另一端和油缸支座1铰接，两个转向负载油缸2位于加载轴的两侧，也可以将两个转向负载油缸2设置为关于加载轴对称。当汽车转向轮带动连接盘20转动时，两个转向负载油缸2施加力，阻止连接盘20转动，例如两个转向负载油缸2可以施加大小相等方向相反的力，产生一个扭矩，连接盘20将扭矩传递给加载轴，加载轴又通过万向联轴器将扭矩传递给同步转向***，同步转向***将扭矩传递给汽车转向轮，阻止汽车转向轮转向，也即是在汽车转向时，能模拟真实行驶环境给汽车转向轮提供一个转向负载。两个转向负载油缸2可调节施加的力的大小、方向及频率，也可施加固定力值或变化力值。转向负载加载***通过调节两个转向负载油缸2施加力的大小，实现了任意力矩的转向负载模拟加载。
所述加载轴包括第一加载轴16、扭矩角度传感器和第二加载轴24；所述万向联轴器、第一加载轴16、扭矩角度传感器和第二加载轴24依次连接；所述第二加载轴24和连接盘20固定。由上述结构可知，万向联轴器连接同步转向***与第一加载轴16，第一加载轴16、扭矩角度传感器和第二加载轴24依次固定连接，第二加载轴24外套设有轴承22，通过轴承22支撑在加载轴承座上，并限制第二加载轴24为自转方向的运动。第二加载轴24和连接盘20固定，两个转向负载油缸2与连接盘20铰接。汽车转向轮转向时，带动与之固定的适配盘12转向，适配盘12又带动同步转向***转向，同步转向***带动第一加载轴16转动，第一加载轴16转动时又带动第二加载轴24转动，第二加载轴24带动连接盘20转动，而两个转向负载油缸2提供阻力给连接盘20，阻止连接盘20自转，产生一个扭矩，连接盘20将扭矩传递给第二加载轴24，第二加载轴24又传递给第一加载轴16，第一加载轴16通过万向联轴器将扭矩传递给同步转向***，同步转向***将扭矩传递给汽车转向轮，阻止汽车转向轮转向，最终在汽车转向时，给汽车转向轮提供一个转向负载。通过扭矩角度传感器可以测量第一加载轴16和第二加载轴24扭矩大小，还可以测量同步转向***的转向角大小。例如，扭矩角度传感器可采用SCT-20N传感器，可以同时测量转向的旋转角度和扭矩。轴承22可以是一个轴承，也可以是多个轴承22并排设置，可以提供更低扭矩，降低测试转向负载时轴承22的影响，使得模拟加载的环境更加接近于真实。
所述万向联轴器为球笼式万向联轴器。由上述结构可知，球笼式万向联轴器通过球笼外环、星形内环、保持架，分别与同步转向***和第一加载轴16相连。球笼式万向联轴器同步性好，使同步转向***和第一加载轴16共同转动；同时工作可靠，装拆方便，便于维护。
实施例四：
见附图1-2。在实施例三的基础上，所述振动控制***包括固定机架3、活动机架17和垂直加载油缸27；所述同步转向***和转向负载加载***设置在活动机架17上；所述活动机架17上固定有两个滑块33；两个滑块33分别配合有一个直线导轨34；所述直线导轨34固定在固定机架3上；所述垂直加载油缸27一端和固定机架3铰接，另一端和活动机架17铰接。由上述结构可知，振动控制***用于控制同步转向***和转向负载加载***整体上下移动，模拟汽车转向轮在道路上运行的实际工况。垂直加载油缸27缸体一端和固定机架3铰接，缸杆一端和活动机架17铰接，垂直加载油缸27施加上下方向的力时，垂直加载油缸27缸杆一端带动活动机架17振动，而同步转向***和转向负载加载***设置在活动机架17上，活动机架17振动就带动同步转向***和转向负载加载***上下振动，同步转向***和转向负载加载***上下振动又带动汽车转向轮振动，实现汽车转向轮上下方向的振动。活动机架17上固定有两个滑块33，两个滑块33分别配合有一个直线导轨34，直线导轨34固定在固定机架3上，活动机架17可通过两个滑块33沿对应的直线导轨34在垂直方向上滑动相对固定机架3滑动。当垂直加载油缸27带动活动机架17上下振动时，由于活动机架17上的两个滑块33只能沿着对应的直线导轨34在垂直方向上滑动，使活动机架17限制在垂直方向上振动，活动机架17垂直方向上振动带动同步转向***和转向负载加载***在垂直方向上振动，同步转向***和转向负载加载***在垂直方向上振动带动汽车转向轮在垂直方向上振动，实现汽车转向轮在垂直方向上振动。汽车转向轮在垂直方向上的振动控制，使得转向轮的模拟更加接近汽车在道路上运行的实际工况，垂直方向的振动由垂直加载油缸27控制，垂直加载油缸27可调节施加的力的大小、方向及频率，也可施加固定力值或变化力值，可以实现动态模拟。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种汽车转向模拟加载装置，其特征在于：包括适配盘(12)、同步转向***、转向负载加载***和振动控制***；所述适配盘(12)和汽车转向轮固定；所述同步转向***用于安装适配盘(12)，并与汽车转向轮同步转向；所述转向负载加载***对同步转向***施加转向负载；所述振动控制***用于控制同步转向***和转向负载加载***整体上下移动；所述同步转向***包括转向轴承座、转向底座(13)和转向支撑盘(15)；所述转向轴承座上安装有转向轴承(8)和转向轴(5)；所述转向轴承(8)和转向轴(5)配合；所述转向轴(5)和适配盘(12)配合；所述转向轴承座安装在转向底座(13)上；所述转向底座(13)在平面上无约束的支撑在转向支撑盘(15)上；所述转向负载加载***对转向底座(13)施加转向负载；所述转向负载加载***包括万向联轴器、加载轴、连接盘(20)、加载轴承座和伺服加载机构；所述加载轴一端通过万向联轴器连接同步转向***，另一端通过轴承(22)支撑在加载轴承座；所述加载轴上固定有连接盘(20)；所述伺服加载机构用于给加载轴带动连接盘(20)自转提供阻力；所述振动控制***包括固定机架(3)、活动机架(17)和垂直加载油缸(27)；所述同步转向***和转向负载加载***设置在活动机架(17)上；所述活动机架(17)上固定有两个滑块(33)；两个滑块(33)分别配合有一个直线导轨(34)；所述直线导轨(34)固定在固定机架(3)上；所述垂直加载油缸(27)一端和固定机架(3)铰接，另一端和活动机架(17)铰接。
2.根据权利要求1所述的汽车转向模拟加载装置，其特征在于：所述转向底座(13)包括底座(4)和两个支撑架(25)；所述底座(4)上固定有两个支撑架(25)；所述转向轴承座两侧通过螺纹孔配合有两个外螺纹销(31)；所述外螺纹销(31)一一对应支撑在支撑架(25)上设有的通孔上，使转向轴承座相对两个支撑架(25)可摆动；所述外螺纹销(31)通过调节旋入螺纹孔的深度控制转向轴承座和两个支撑架(25)的松紧。
3.根据权利要求2所述的汽车转向模拟加载装置，其特征在于：所述底座(4)上安装有四个浮动钢球座(32)；所述浮动钢球座(32)上配合有浮动钢球。
4.根据权利要求1所述的汽车转向模拟加载装置，其特征在于：所述伺服加载机构包括两个转向负载油缸(2)和两个油缸支座(1)；所述转向负载油缸(2)一端和连接盘(20)铰接，另一端和油缸支座(1)铰接；两个转向负载油缸(2)位于加载轴的两侧。
5.根据权利要求1所述的汽车转向模拟加载装置，其特征在于：所述加载轴包括第一加载轴(16)、扭矩角度传感器和第二加载轴(24)；所述万向联轴器、第一加载轴(16)、扭矩角度传感器和第二加载轴(24)依次连接；所述第二加载轴(24)和连接盘(20)固定。
6.根据权利要求1所述的汽车转向模拟加载装置，其特征在于：所述万向联轴器为球笼式万向联轴器。
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2022
- 2022-12-16 CN CN202211622050.4A patent/CN115773890B/zh active Active
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