专利名称：汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车转向系统实验台，更具体地说，它是涉及一种汽车电 动助力转向系统实验台阻力模拟机构。
背景技术：
目前，电动助力转向系统在汽车行业得到广泛的应用，其相关实验台产品 也层出不穷。实验台在电动助力转向系统的开发及测试中有着不可替代的作用。 对于开发转向系统而言，台架试验是必不可少的环节，只有通过充分的实验台 测试，转向系统才能进行实车试验， 一方面可以节省开发时间，另一方面可以 保证其可靠性；对于成品转向系统，实验台可以准确快捷地完成各项参数的测 试，节省大量的人力和物力。转向阻力模拟机构是实验台中很重要的组成部分， 其主要用于模拟车辆行驶时的实际阻力，提高台架实验的真实性和准确性。但 是，现有产品要么过于简单，不能满足试验要求，比如利用弹簧模拟阻力；要 么需要增加其他部件，成本过高，比如利用电动缸提供阻力；而且存在很多无 法解决的弊端，比如利用液压缸模拟阻力，其泄漏问题目前尚无法很好解决。 目前还没有利用电机控制转向器进行阻力模拟的先例。此方案的优点是可以就 地取材，利用成本相对低廉的汽车转向器和直流电机、减速器组成阻力模拟系 统，这样可以最大程度降低系统的复杂程度、压缩成本而且可以从根本上解决 液压油泄漏等问题。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的问题，提供一种利用控制器控制电机带动 转向器运动，模拟转向阻力的汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构。 不仅可以满足测试精度要求，而且有效地降低了实验台成本。
参阅图2,为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现。汽 车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构，在现有的装入计算机中的车辆才莫 型与电机控制器的基础上，它增加了减速器、阻力模拟执行电机、阻力模拟转 向器和力传感器。
阻力模拟执行电机的电源输入端与电机控制器的输出端电线连接，阻力模 拟执行电机的输出轴与减速器输入轴固定连接，减速器输出轴与阻力模拟转向 器的输入端固定连接，阻力模拟转向器的输出端与力传感器的一端固定连接， 力传感器的另 一端与待测的电动助力转向系统的输入端固定连接，力传感器的 信号输出端与电机控制器的信号输入端线连接。
技术方案中所述的阻力模拟转向器包括有齿轮、和齿轮固定连接的齿轮轴
与齿条，齿轮与齿条是啮合连接，齿轮轴输入端与减速器输出轴固定连接，齿 条的伸出端与力传感器的一端固定连接，阻力模拟转向器通过支架固定在铁地
板上；所述的阻力模拟执行电机采用型号为DFL01的12V直流有刷电机，电机 4通过电机支架固定在铁地板上。 本发明的有益效果是
1. 由于汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构采用了控制器对电机 的转速和旋转方向进行控制，并使用了反馈控制策略，所以汽车电动助力转向 系统实验台的阻力模拟机构能够精确模拟转向阻力；
2. 由于汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构采用价格相对便宜的 汽车转向器配合12V直流有刷电机和齿轮减速器组成阻力模拟机构，有效降低 了实验台成本；
3. 由于汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构采用清洁能源一-电 能为整个机构提供动力，充分保证了其环保性，进而最大限度地减轻了日常维 护工作的压力。
下面结合附图对本发明作进一步的说明
图1是汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构的控制逻辑框图2是汽车电动助力转向系统实验台的阻力冲莫拟机构的结构示意图中1.车辆模型，2.电机控制器，3.减速器，4.阻力模拟执行电机，5.阻力
模拟转向器，6.力传感器，7.电动助力转向系统，8.支架，9.铁地板，F.实际阻力，
f.理论阻力，I.电机控制电流。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作详细的描述
汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构包括有装入计算机中的车辆 模型1、电机控制器2、减速器3、阻力模拟执行电机4、阻力模拟转向器5、 力传感器6和支架8。
通过电机控制器2对12V有刷直流阻力模拟执行电机4进行控制，驱动阻 力模拟执行电机4按照预期的方向和转速转动，从而带动齿轮减速器3和阻力 模拟转向器5运动，模拟车辆转向行驶时的阻力。
所述的阻力模拟转向器5包括有齿轮、和齿轮固定连接的齿轮轴、齿条与 阻力模拟转向器壳体。齿条沿阻力模拟转向器壳体的纵向借助于导轨与滑槽连 接于阻力模拟转向器的壳体内，即齿条可沿阻力模拟转向器壳体的纵向往复移 动，齿轮与齿条是啮合连接，和齿轮固定连接的齿轮轴与齿条的纵向对称线成 空间垂直状态，和齿轮固定连接的齿轮轴借助于轴承安装在阻力模拟转向器壳 体上成转动连接。阻力模拟转向器5通过螺栓固定在支架8上，支架8再通过
螺栓固定在铁地板9上。当然也可以固定在满足要求的工作台上。齿轮轴输入 端与通过支架固定在铁地板9上的减速器3的输出轴借助于连轴器固定连接(两 轴线水平共线)，齿条的伸出端通过一套筒和螺栓、紧固螺钉与力传感器6的一 端固定连接。
所述的阻力模拟执行电机4采用型号为DFL01的12V直流有刷电机。阻力 模拟执行电机4通过螺栓固定在电机支架上，电机支架再借助于螺栓固定在铁 地板9上，当然也可以固定在满足要求的工作台上，阻力模拟执行电机4的输 出轴与减速器3的输入轴的两轴线水平共线，并借助于连轴器固定连接。本具 体实施方式中阻力模拟执行电机4的输出轴与减速器3的输入轴，减速器3的输 出轴与阻力模拟转向器5齿轮轴的输入端通过连轴器固连成一体，减速器3处于 悬空状态。
装有车辆模型1的计算机放置在操纵台上，计算机的输出端与放置在操纵 台上的电机控制器2的一模拟量输入接口电线连接。电机控制器2的电流输出 端与阻力模拟执行电机4的电源输入端电线连接，阻力模拟执行电机4的输出 轴与减速器3的输入轴借助于连轴器固定连接，减速器3输出轴与阻力模拟转 向器5的输入端借助于连轴器固定连接，阻力模拟转向器5的输出端(齿条的 伸出端)与力传感器6的一端通过一套筒和螺栓、紧固螺钉固定连接，力传感 器6的另一端与待测的电动助力转向系统7的输入端也通过一套筒和螺栓、紧 固螺钉固定连接。当然，待测的电动助力转向系统7也要通过通过螺栓固定在 支架8上，支架8再通过螺栓固定在铁地板9上。当然也可以固定在满足要求 的工作台上。力传感器6的实际阻力模拟量信号的输出端与电机控制器2的模 拟量信号的输入端线连接。
汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构的工作原理
参阅图2，汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构主要由12V直流 有刷阻力模拟执行电机4、减速器3、阻力模拟转向器5顺序连接。对电动助力 转向系统7进行实验时，根据需要先确定相应的控制算法，并将其下载到电机 控制器2中，电机控制器2根据下载的控制算法对模拟执行电机4进行运行控 制。为了产生足够大的扭矩，在模拟执行电机4和阻力模拟转向器5之间加装 了减速器3，减速比根据实际车型需要选择，通过减速器3将动力传递给阻力 模拟转向器5。阻力模拟转向器5通过力传感器6将阻力传递给电动助力转向 系统7,实现电动助力转向系统实验台的阻力模拟。
参阅图1，图中所示的为汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构的 控制逻辑，对阻力模拟执行电机4采用闭环控制，即电机控制器2以装入计算 机中的车辆模型1计算出的理论阻力f与阻力模拟转向器5上的实际阻力F之 间的差值作为控制目标(差值越小越好)。实际控制流程为装入计算机中的车
辆模型1根据驾驶员输入的方向盘转角和车速信息计算出转向的理论阻力f，
并将其传递给阻力模拟电机控制器2，阻力模拟电机控制器2通过计算得到相 应的电机控制电流I,并将电机控制电流I传递给阻力模拟执行电机4，阻力模 拟执行电机4通过减速器3带动阻力模拟转向器5工作，对电动助力转向系统 7提供转向阻力，这个转向阻力(由力传感器6测出的实际阻力F)又被传递回 电机控制器2，与理论阻力f作差，实现对阻力差值的控制。不断循环这样的 过程，实现对阻力模拟执行电机4的连续控制。这样可以准确控制驾驶员实际 感觉到的转向力矩的大小，保证阻力模拟的真实性和准确性。
权利要求
1.一种汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构，包括有装入计算机中的车辆模型(1)与电机控制器(2)，计算机的输出端与电机控制器(2)的一模拟量输入接口电线连接，其特征在于，它还包括有减速器(3)、阻力模拟执行电机(4)、阻力模拟转向器(5)和力传感器(6)；阻力模拟执行电机(4)的电源输入端与电机控制器(2)的输出端电线连接，阻力模拟执行电机(4)的输出轴与减速器(3)输入轴固定连接，减速器(3)输出轴与阻力模拟转向器(5)的输入端固定连接，阻力模拟转向器(5)的输出端与力传感器(6)的一端固定连接，力传感器(6)的另一端与待测的电动助力转向系统(7)的输入端固定连接，力传感器(6)的信号输出端与电机控制器(2)的信号输入端线连接。
2. 按照权利要求1所述的汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构， 其特征在于，所述的阻力模拟转向器(5)包括有齿轮、和齿轮固定连接的齿轮 轴与齿条，齿轮与齿条是啮合连接，齿轮轴输入端与减速器(3)输出轴固定连 接，齿条的伸出端与力传感器(6)的一端固定连接，阻力模拟转向器(5)通 过支架(8 )固定在铁地板(9 )上。
3. 按照权利要求1所述的汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构， 其特征在于，所述的阻力模拟执行电机(4 )采用型号为DFL01的12V直流有刷 电机，电机4通过电机支架固定在铁地板(9 )上。
全文摘要
本发明公开了一种汽车电动助力转向系统实验台的阻力模拟机构。旨在克服成本过高、测试精度不高与液压油泄漏等问题。其包括车辆模型(1)、电机控制器(2)、减速器(3)、阻力模拟执行电机(4)、阻力模拟转向器(5)和力传感器(6)。阻力模拟执行电机(4)电源输入端与电机控制器(2)输出端电线连接，阻力模拟执行电机(4)输出轴与减速器(3)输入轴固定连接，减速器(3)输出轴与阻力模拟转向器(5)的输入端固定连接，阻力模拟转向器(5)的输出端与力传感器(6)的一端固定连接，力传感器(6)的另一端与待测的电动助力转向系统(7)的输入端固定连接，力传感器(6)的信号输出端与电机控制器(2)的信号输入端线连接。
文档编号G01M17/06GK101187598SQ20071005636
公开日2008年5月28日 申请日期2007年11月29日 优先权日2007年11月29日
发明者吴亚东, 姜立勇, 宗长富, 田承伟, 董益亮, 那晓翔, 郑宏宇, 勇 陈, 越 高, 高振海 申请人:吉林大学