[实用新型]车辆转向系统力矩模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型专利属于汽车试验设备，具体涉及一种用于模拟实车行驶工况下转向系统受力状况的试验装置，用于机械式、液压助力式和电动助力式汽车转向器总成的试验研究，可以较精确模拟实车行驶状况下转向系统受力状况。

背景技术

在车辆转向系统研究过程中，需要对转向过程中车轮回正力矩、阻力矩变化特性进行模拟。现有的试验装置难以精确模拟车辆实际行驶状态下转向回正力矩、转向系统阻力矩的变化规律。中国专利92223334.9中所描述的电动助力转向试验装置，方向盘的转动阻力矩与回正力矩由安装在转向器横拉杆两端的螺旋弹簧压缩与拉伸所产生的弹簧力来进行粗略模拟，如附图1所示。当转动方向盘1后，齿条2在驾驶员转向力矩和助力电动机3的联合作用下水平运动，带动横拉杆4使加载弹簧5变形，从而给转向系统施加一个反作用力，以模拟车辆转向过程中的主要的阻力矩与回正力矩。其缺点显而易见，汽车行驶过程中，行驶速度、路面状况、载荷、前轮定位角参数以及悬架参数等对方向盘应施加的助力扭矩和回正力矩的大小都有着非常重要的影响。文中提到的试验装置对这些因素均没有考虑到。

国家发明专利200410013398.9中对弹簧加载力的方式进行了改进，提出由阻力伺服电机来模拟汽车车轮对转向输出轴的阻力。如附图2所示，由阻力伺服电动机6代替了弹簧5。进行EPS系统的相关试验时，控制系统控制伺服电机励磁电流的大小，从而改变整个转向系统转向阻力的大小。这个装置一定程度上模拟了车辆实际行驶过程的转向阻力、回正力矩大小。但是，模型过度简化：忽略地面切向力对轮胎侧偏特性的影响；忽略载荷变化对轮胎侧偏特性的影响以及轮胎回正力矩的影响；忽略悬架的作用。

这些简化使试验装置无法反映转向时阻力矩和回正力矩的变化规律，而且也不能反映速度、载荷、路况变化以及轮胎特性变化对EPS系统性能的影响。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能较精确模拟车辆实际行驶过程中转向阻力矩和回正力矩变化规律的试验装置，该试验装置可以与转向系统、转向前轮、悬架或整车配合使用，以便开展转向系统相关研究。

为解决上述目的，本实用新型提供了车辆转向系统力矩模拟装置，如附图3(a)、(b)所示。包括：拉力弹簧7、连接座8、中间支撑轴9、螺栓10、履带11、球轴承12、压力球轴承13、直立轴14、滚动套筒15、支撑盆架16、支撑套17、弹簧连接内盘18、弹簧连接外盘19、端支撑轴20。

球轴承12位于直立轴14下端，并压紧在连接座8的轴孔下端面。压力球轴承13套在直立轴14上，通过其上的螺栓压紧在连接座8的轴孔上端面。通过螺栓把弹簧连接外盘19压紧在连接座8的上端面上。弹簧连接内盘18通过两个螺栓套在直立轴14上，并通过螺栓调节弹簧连接内盘18使之与弹簧连接外盘19的端面保持在同一位置上，4根拉力弹簧7两端分别钩在弹簧连接内、外盘上。4个支撑套17，下端面位于弹簧连接内盘18的上端面，上端面位于支撑盆架16的底部下端面，并通过穿过其中的螺栓进行紧固。通过直立轴14最上端的螺栓使支撑盆架16压紧在4个支撑套17上。滚动套筒15穿过中间支撑轴9，中间支撑轴9的两端穿过支撑盆架16的端面孔，并用开口销进行固定。两个端支撑轴20分别位于支撑盆架16的两端，通过连接在支撑盆架16支架上的调节螺栓10定位。履带11环绕在10个滚动套筒15上，通过两端的端支撑轴20调节履带的松紧。

履带11是一条无接头环形橡胶带，环形带表面进行了喷涂处理，用以模拟不同摩擦系数的路面。

虽然本实用新型是针对转向系统力矩模拟装置，但是这种技术同样可以应用到其它相关领域。

与转向系统、转向前轮、悬架或整车配合使用，本实用新型可以在实验室内对车辆转向系统的受力状况进行较精确模拟，能够反映车辆载荷、路面状况、车轮定位参数、悬架系统、轮胎特性、车辆速度等因素对转向系统受力的影响。

附图说明

图1为现有的电动助力转向系统及弹簧加载系统结构示意图；

图2为现有的电动助力转向系统及阻力伺服电机加载系统结构示意图；

图3为车辆转向系统力矩模拟装置示意图；

(a)车辆转向系统力矩模拟装置正视图

(b)车辆转向系统力矩模拟装置俯视图

图中1方向盘；2齿条；3助力电动机；4横拉杆；5加载弹簧；6阻力伺服电动机；7拉力弹簧；8连接座；9中间支撑轴；10螺栓；11履带；12球轴承；13压力球轴承；14直立轴；15滚动套筒；16支撑盆架；17支撑套；18弹簧连接内盘；19弹簧连接外盘；20端支撑轴。