专利名称：车辆变速手柄上操纵力和对应位移的测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种车辆变速手柄上的测试装置，特别是一种车辆变速手柄上操纵力和对应位移的测试装置，属于机械工程中车辆检测领域。
背景技术：
车辆手动换档变速系统包括换档变速操纵手柄亦称操纵杆、变速箱、操纵手柄与变速箱之间的连杆机构；检测固定端为球铰的车辆换档变速手柄的操纵力和该手柄对应的空间转角位移，是检验车辆手动换档变速系统换档操纵性能的新的要求，通过同步连续动态，检测驾驶员在车辆行驶状态下，换档变速过程中，换档变速手柄前后、左右二个互相垂直方向的推拉操纵力和该手柄对应的前后、左右二个方向的角位移分量共四个参数，来评判手动换档变速系统的设计正确性、装配质量、系统磨损故障等状况。目前的技术是采用一个S形电阻应变拉压力传感器，或采用梁式电阻应变手拉力传感器以及相应安装机构，来检测换档变速手柄的操纵力。经文献检索发现，中国专利号为90221808，名称为手拉力测试仪，该专利技术介绍了一种由手拉力传感器和数显仪表组成的手拉力测试仪，适用于汽车驻车制动控制力和其它操纵杆的手拉力测量，其传感器设计紧凑，纵向尺寸小，可排除偏向力和扭矩的影响，并能装夹在各种形式和尺寸的被测拉杆上；其数显仪表中设计有采样，保持电路和数字锁存电路，除能显示每一瞬时手拉力值外，还能自动地捕捉和显示最大手拉力值，并将它永久地保持在显示板上，全套仪器反映灵敏，使用方便，易于制造，各项精度及指标均能满足测试要求。该实用新型虽然能够测试车辆驻车制动控制力和其它操纵杆的手拉力，但只是前后一个方向的，不能测试操纵杆上空间左右方向的操纵力，更不能测试操纵杆对应的空间角位移，因此不能满足车辆手动换档变速系统换档操纵性能的新的更高的检测要求；而且手柄形状与实际车辆操纵杆的手柄不同，驾驶员握姿不符合人体实际操纵情况，这样测得的值与没有安装测试仪时的控制操纵力有所不同；该实用新型采用夹块夹紧被测车辆操纵杆的方式安装固定，其高度方向的调整定位不够方便，因此该技术的应用范围受到很大限制。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种车辆变速手柄上操纵力和对应位移的测试装置，将现有技术中前后一个方向的操纵力测试、且无角位移检测项目的手拉力测试仪，设计成拆装方便固定，具有二个方向的操纵力测试和对应操纵杆二个方向的角位移测试的一体化测试装置，使其克服了只能测试单向的操纵力、不能同步检测操纵杆的位移、测试仪与实际车辆操纵手柄的操纵情况偏离的技术限制，既满足了前后方向和左右方向操纵力的测试以及操纵杆对应位移的同步测试要求，而且测试条件和工况更加符合实际车辆的人体操纵情况，安装也方便固定。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明主要包括操纵杆座、操纵力传感器、倾角位移传感器、操纵手柄头，其连接方式为操纵力传感器通过自身内孔螺纹和螺母固定在操纵杆座的外螺纹上，倾角位移传感器由螺钉固定在操纵杆座上，操纵手柄头直接与操纵力传感器的敏感部位用螺钉固定连接，测试使用时，只要换下车辆被测操纵杆上的操纵手柄头，将操纵杆座连同其上固定的操纵力传感器和倾角位移传感器及操纵手柄头套于被测车辆换档变速操纵杆上，并用螺钉快速紧固。
本发明的操纵力传感器采用长圆柱形悬臂梁式电阻应变负荷传感器，在其弹性变形元件上相对布置的二组电阻应变片的接线方式构成二个独立的电桥电路，因此有二组信号输出，分别对应操纵力传感器前后以及左右二个互相垂直方向的应变值，亦即测试换档变速操纵杆上前后、左右二个方向的推拉操纵力；测试操纵杆对应的空间前后、左右二个方向转角位移的倾角位移传感器，采用一个水平安装的扁方形电容式双轴倾角传感器，该种传感器具有价格低可靠性高的特点，可同时同步测试操纵杆前后方向和垂直于该方向的左右方向的倾角位移，其值等于转角位移值。操纵力传感器的轴线和操纵手柄头的轴线均与操纵杆座的内孔轴线同轴，倾角位移传感器的安装平面与操纵杆座的内孔轴线垂直。二个方向力和对应位移的测试信号，通过车辆换档变速手柄操纵力和对应位移测试装置上的电缆连接于便携式信号调理模块，然后直接输入便携式电脑，随行驶中的车辆动态实时测试每一瞬时驾驶员换档变速操纵的推拉力和对应的操纵杆倾角位移，并可作显示记录和分析。本发明可应用于各种类型车辆手动换档变速系统前后和左右二个方向操纵力和对应操作手柄或操作杆空间二个方向的倾角或转角位移的同时同步动态测试。
本发明具有实质性特点和显著进步，因为采用二个方向应变输出的长圆柱形悬臂梁式负荷传感器和扁方形电容式双轴倾角传感器，增加了测试项目，从而满足了车辆操纵性能测试的更高要求；采用双轴倾角传感器测量操纵杆的空间二个方向的倾角位移，避免了现有技术中采用两个转角位移传感器安装困难的问题，只要双轴倾角传感器的底平面与操纵杆轴线始终垂直，测试结果亦即相等的转角位移值，这使车辆手动换档变速系统操纵性能的测试装置元器件少，能够一体化，并且测试精度高；本发明中的操纵杆座为套筒形结构，其内设有与车辆换档变速杆同直径的孔，孔的顶部有台阶，用于安装时高度方向的快速定位，这样的结构既简单可靠，又使安装调整很方便；本发明中的操纵手柄头与操纵杆同轴线，而且手柄头可以换装为与被测操纵杆同样的手柄头，因此更符合人体工程学并且不改变实际操纵情况，所测数据也就不会偏离实际值。
图1本发明结构外形正视2本发明结构外形左视3本发明结构外形俯视4本发明A-A向剖视5本发明力传感器内电阻应变片的布片示意6本发明力传感器内电阻应变片的接线示意图具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明主要包括操纵杆座1、操纵力传感器2、倾角位移传感器3、操纵手柄头4、其连接方式为操纵力传感器2通过自身内孔螺纹和螺母固定在操纵杆座1的外螺纹上，倾角位移传感器3由螺钉固定在操纵杆座1上，操纵手柄头4与操纵力传感器2的敏感部位用螺钉固定连接，测试时，换下车辆被测操纵杆上的操纵手柄头，操纵杆座1连同其上固定的操纵力传感器2和倾角位移传感器3及操纵手柄头4套于被测车辆换档变速操纵杆上，并用螺钉紧固。
操纵杆座1为套筒形结构，其内设有与车辆换档变速杆同直径的孔，孔的顶部有台阶。
操纵杆座1上固定安装的杆座1的内孔轴线同轴，倾角位移传感器3的安装平面与操纵杆座1的内孔轴线垂直。
操纵力传感器2为电阻应变负荷传感器，如长圆柱形悬臂梁式电阻应变负荷传感器。
倾角位移传感器3为一个水平安装的电容式倾角传感器，如扁方形电容式双轴倾角传感器。
操纵力传感器2内弹性变形元件上相对布置的二组电阻应变片的接线方式构成二个独立的电桥电路，二组输出信号分别对应操纵力传感器1前后以及左右二个互相垂直方向的应变值。
权利要求
1.一种车辆变速手柄上操纵力和对应位移的测试装置，主要包括操纵杆座(1)、操纵力传感器(2)、操纵手柄头(4)，其特征在于还包括倾角位移传感器(3)，操纵力传感器(2)通过自身内孔螺纹和螺母固定在操纵杆座(1)的外螺纹上，倾角位移传感器(3)由螺钉固定在操作杆座(1)上，操纵手柄头(4)与操纵力传感器(2)的敏感部位用螺钉固定连接，测试时，操纵杆座(1)连同其上固定的操纵力传感器(2)和倾角位移传感器(3)及操纵手柄头(4)套于被测车辆换档变速操纵杆上，并用螺钉紧固。
2.根据权利要求1所述的这种车辆变速手柄上操纵力和对应位移的测试装置，其特征是操纵杆座(1)为套筒形结构，其内设有与车辆换档变速杆同直径的孔，孔的顶部有台阶。
3.根据权利要求1所述的这种车辆变速手柄上操纵力和对应位移的测试装置，其特征是操纵力传感器(2)的轴线和操纵手柄头(4)的轴线均与操纵杆座(1)的内孔轴线同轴，倾角位移传感器(3)的安装平面与操纵杆座(1)的内孔轴线垂直。
4.根据权利要求1或3所述的这种车辆变速手柄上操纵力和对应位移的测试装置，其特征是操纵力传感器(2)为电阻应变负荷传感器。
5.根据权利要求1或3所述的这种车辆变速手柄上操纵力和对应位移的测试装置，其特征是操纵力传感器(2)内弹性变形元件上相对布置的二组电阻应变片的接线方式构成二个独立的电桥电路，二组输出信号分别对应操纵力传感器前后以及左右二个互相垂直方向的应变值。
6.根据权利要求1所述的这种车辆变速手柄上操纵力和对应位移的测试装置，其特征是倾角位移传感器(3)为电容式倾角传感器。
全文摘要
车辆变速手柄上操纵力和对应位移的测试装置属于机械工程中车辆检测领域。主要包括操纵杆座、操纵力传感器、倾角位移传感器、操纵手柄头，其连接方式为操纵力传感器通过自身内孔螺纹和螺母固定在操纵杆座的外螺纹上，倾角位移传感器由螺钉固定在操纵杆座上，操纵手柄头直接与操纵力传感器的敏感部位固定连接，测试时，操纵杆座连同其上固定的传感器等套在被测车辆换档变速操纵杆上，并用螺钉快速紧固。本发明能同时同步测试前后和左右二个方向操纵力和对应操纵手柄或操纵杆空间二个方向的倾角或转角位移，具有结构简单元器件少、工作可靠、测试精度高、符合车辆实际操纵情况、安装调整使用很方便的特点。
文档编号G01L5/22GK1405532SQ0213775
公开日2003年3月26日 申请日期2002年10月31日 优先权日2002年10月31日
发明者程晓鸣, 何维廉, 黄宏成, 赵宇彤 申请人:上海交通大学