转向负载模拟装置及系统的制作方法

本发明涉及转向系统技术领域，具体而言，涉及一种转向负载模拟装置及系统。

背景技术：

在汽车转向过程中，液压助力转向装置中的液压元件制造精度要求高且由于元件的技术要求高，需要使用大量的精密液压元件，造成装配比较困难，使用维护比较严格。由于油液受温度的影响，使油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作，当油液中混入空气易影响工作性能油液中混入空气后，容易引起振动和噪声，使系统的工作性能受到影响，并且当油液受到空气污染后，会影响系统工作的可靠性。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的不能准确模拟汽车转向负载及油液中混入空气，容易引起振动和噪声的问题，本发明提供了一种转向负载模拟装置及系统，避免了系统装置过程中排气泡的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种转向负载模拟装置，其中，包括：磁流变阻尼模块和转向模块；

所述磁流变阻尼模块和所述转向模块共同固定在所述转向负载模拟装置的底板上；

所述磁流变阻尼模块通过横拉杆与所述转向模块连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述磁流变阻尼模块包括磁流变阻尼器和力传感器；

所述磁流变阻尼器和所述力传感器固定连接。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述磁流变阻尼器固定在磁流变阻尼器支架上，所述力传感器固定在传感器支架上。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述磁流变阻尼器采用剪切工作模式和流动工作模式混合起来形成的混合工作模式。

结合第一方面的第一种或第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述磁流变阻尼器外围围绕电磁线圈。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述电磁线圈内采用磁流变液作为导电介质。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述转向模块包括转向器，所述转向器通过转向器支架及转向横拉杆支架固定在所述底板上。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述转向器支架包括相互垂直的第一转向器支架和第二转向器支架。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述转向器安装夹包括相互平行的第一转向器安装夹和第二转向器安装夹。

第二方面，本发明实施例还提供了一种转向负载模拟系统，其中，包括计算机和第一方面的任一项所述的汽车转向负载装置；所述计算机用于控制汽车转向负载装置。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的转向负载模拟装置及系统，转向负载模拟装置包括磁流变阻尼模块和转向模块，该装置将磁流变阻尼模块和转向模块共同固定在转向负载模拟装置的底板上，且使磁流变阻尼模块通过横拉杆与转向模块连接，磁流变阻尼模块用于控制工作模式，极大地实现了系统的简化，避免了系统安装过程中排气泡的问题，也避免了因油液混入杂质导致系统不稳定的现象，同时减少了大量精密液压元件的使用，提高了系统的使用与维护。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例所提供的转向负载模拟装置的示意图；

图2为现有技术提供的液压助力转向装置的示意图；

图3为本发明一实施例所提供的磁流变阻尼器的结构示意图；

图4为本发明另一实施例所提供的转向负载模拟系统的流程图。

图标：1-底板；2-磁流变阻尼器支架；3-磁流变阻尼器；4-力传感器；5-力传感器支架；6-转向器；7-第一转向器支架；8-第二转向器支架；9-转向器横拉杆支架；10-第一转向器安装夹；11-第二转向器安装夹；12-横拉杆；13-控制单元；14-车速表；15-可调转向柱；16-助力液储液罐；17-液压力泵；18-液压助力齿轮齿条机构；19-密封导向件；20-节流口；21-线圈引线；22-磁流变液体；23-电磁线圈；24-氮气储压器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示为现有技术中的液压助力转向装置，该装置包括控制单元13，车速表14,可调转向柱15，助力液储液罐16、液压力泵17和液压助力齿轮齿条机构18，液压力泵17根据计算机发出的信号控制速度、力等，可调转向柱15采用弹簧加载装置，模拟汽车转向时阻力和回正时的回正力，系统结构较为简单。当转向器动作时，弹簧加载装置会阻碍转向器运动，负载弹簧会根据转向器幅度不同而提供不同的负荷，实现加载。但是，在使用弹簧加载装置的过程中，不能准确的模拟汽车转向负载，由于磨损往往引起应力集中而是其寿命降低，采用的液压力泵17制造精度要求很高，且油液容易受温度的影响，而且油的粘度随温度的改变而改变，当油液中混入空气时，容易引起振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。

针对现有的负载模拟装置不能准确模拟汽车转向负载，并且在油液中混入空气时，容易引起振动和噪声的问题，本发明实施例提供了一种转向负载模拟装置及系统，以下首先对本发明的转向负载模拟装置进行详细介绍。

实施例一

本实施例提供了一种转向负载模拟装置，该装置应用于汽车、火车及其他具有转向功能的工具。如图1所示，该装置包括：磁流变阻尼模块和转向模块，其中，磁流变阻尼模块和转向模块共同固定在转向负载模拟装置的底板1上，且磁流变阻尼模块通过横拉杆12与转向模块连接。

进一步地，磁流变阻尼模块包括磁流变阻尼器3和力传感器4，且磁流变阻尼器3和力传感器4固定连接，在进行转向时，力传感器4能够实时检测转向模块的转向转矩，并将转向转矩传送给磁流变阻尼器3，以使磁流变阻尼器3输出适当的力。具体地，磁流变阻尼器3采用剪切工作模式和流动工作模式混合起来形成的混合工作模式，其中，流动工作模式在两固定不动的极板间充满磁流变液体，剪切工作模式是在两相对运动的极板之间充满磁流变液体，二者都是外加磁场经过极板垂直作用于两极板之间的磁流变液体，使磁流变体的流动性能发生变化，达到外加磁场控制阻尼力的目的，将流动工作模式和剪切工作模式结合起来应用，能够提高磁流变阻尼器3的工作效率和使用寿命。

目前，电流变已经走向一定的成熟阶段，但磁流变还在进一步发展，其研究的深度还会加大。磁流变液体是将微米尺寸的磁激化颗粒分散溶于绝缘载液中形成的特定非胶性悬浮液体，因而其流变特性随外加磁场而变化，在无磁场作用时磁流变为牛顿流体，当受到强磁场时，其悬浮颗粒被感应极化，彼此间相互作用形成粒子链，并在极短的时间相互作用，由流体变为具有一定剪切屈服应力的粘塑体。随着磁场的加强，其剪切屈服应力也会响应增大，这就是磁流变效应。经大量的实验研究表明，磁流变液体在磁场的作用下的剪应力与剪切速度有一定的关系。

如图3所示，该磁流变阻尼器3包括密封导向件19、节流口20、线圈引线21、磁流变液体22、电磁线圈23、和氮气储压器24。其中，磁流变液体22(magnetorheologicalfluid,简称mr流体)属可控流体，是智能材料中研究较为活跃的一支。磁流变液体22是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；在电磁线圈23通电的情况下，磁流变液产生稳恒的强磁场，而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的bingham体特性。磁流变阻尼器3是利用电磁反应，以来自监测车身和车轮运动传感器的输入信息为基础，对路况和驾驶环境做出实时响应，这种控制系统以经济、可靠的部件结构提供快速、平顺、连续可变的阻尼力，减少了车身振动并增加了轮胎与各种路面的附着力。与传统的减振系统不同，磁流变减振器中没有细小的阀门结构，也不是通过液体的流动阻力达到减振效果。

进一步地，在磁流变阻尼器3的外围围绕电磁线圈23，电磁线圈23内采用磁流变液体22作为导电介质。当磁流变阻尼器3处于工作状态时，利用电磁反应，以来自监测车身和车轮运动传感器的输入信息为基础，对路况和驾驶环境做出实时响应。这种控制系统以经济、可靠的部件结构提供快速、平顺、连续可变的阻尼力，减少了车身振动并增加了轮胎与各种路面的附着力。与传统的减振系统不同，磁流变阻尼器3中没有细小的阀门结构，也不是通过液体的流动阻力达到减振效果。

例如，在汽车制造业中，磁行车控制系统应用磁流变液体22和不带机电控制阀的减振器提供反应迅速、减振性能强大的阻尼力控制。当液体被注入减振器活塞内的电磁线圈后，线圈的磁场将改变其流变特性(或产生流体阻力)，从而在没有机电控制阀且机械装置简单的情形下产生反应迅速、可控性强的阻尼力，响应速度快，最高能达到毫秒级，采用磁流变阻尼器制作的转向负载模拟系统实时性更强，同时磁流变液温度范围宽，可在高温与低温环境下使用，性质优于液压油。车装控制器根据从4个悬挂位移感应器、一个车侧加速率传感器和一个方向盘角度感应器上获得的数据，以百万分之一秒的频率连续不断地调节阻尼力的大小。

进一步地，为了保证转向负载模拟装置中的磁流变阻尼模块和转向模块安装的稳定性，磁流变阻尼器3固定在磁流变阻尼器支架2上，力传感器4固定在力传感器支架5上，转向模块包括转向器6，其中，转向器6通过转向器支架及转向器横拉杆支架9固定在底板1上。具体地，转向器支架包括相互垂直的第一转向器支架7和第二转向器支架8，其中，第二转向器支架8包括相互平行的第一转向器安装夹10和第二转向器安装夹11。在制造过程中，转向负载装置的各个支架均为可调，便于适合多种型号不同的转向装置。在使用之前，根据转向装置实际尺寸在导轨上移动各支架并锁死。转向装置横拉杆一端固定，另一端通过动态力传感器，连接至磁流变阻尼器3，保障了该转向负载模拟装置的灵活性。

本发明实施例提供的转向负载模拟装置，转向负载模拟装置包括磁流变阻尼模块和转向模块，该装置将磁流变阻尼模块和转向模块共同固定在转向负载模拟装置的底板上，且使磁流变阻尼模块通过横拉杆与转向模块连接，磁流变阻尼模块用于控制工作模式，极大地实现了系统的简化，实现准确模拟负载的效果，避免了系统安装过程中排气泡的问题，也避免了因油液混入杂质导致系统不稳定的现象，同时减少了大量精密液压元件的使用，提高了系统的使用与维护。

实施例二

与上述装置实施例基础上，本发明实施例提供了一种转向负载模拟系统，该系统包括计算机和上一实施例中任一项转向负载模拟装置和电路板，计算机与电路板通过can方式进行通讯。

图4为转向负载模拟系统流程图，计算机可以通过给出的预定车速，计算出该车速下转向系统负载的理论值，并对应磁流变阻尼器相关标定参数，计算出该负载对应的阻尼器电流大小，将该信号通过can通讯发送信号至电路板，电路板实现对磁流变阻尼器线圈内电流的控制，线圈内电流增大，节流孔内磁场增强，磁流变液经过节流孔的阻力会变大，因此输出的阻尼变大，从而实转向系统负载控制。

本发明实施例提供的转向负载模拟系统，该系统包括计算机计算预定车速，通过can通讯方式将计算的车速传送给电路板，电路板对磁流变阻尼器线圈内的电流进行控制，实现了系统的智能化，达到准确模拟负载的效果，减小模拟误差，提高准确度，并且也避免了系统安装过程中排气泡的问题，避免了因油液混入杂质导致系统不稳定的现象，同时减少了大量精密液压元件的使用，提高了系统的使用与维护。

本发明实施例提供的转向负载模拟装置及系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

需要说明的是，在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。