专利名称：一种汽车转向系统的测试系统及其测试方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车液压助力转向系统的温度、压力、流量和齿条力等测量的系 统，具体涉及一种汽车转向系统的测试系统及其测试方法。
背景技术：
汽车转向系统性能的优劣，直接影响到用户对汽车产品质量的认同。目前汽车液 压助力转向系统性能开发，主要是通过主观评价的方法来分析推断车辆可能存在的问题， 进而工程师提出方案，据此试制出多种阀特性曲线的转向机，然后装车验证。由于缺乏定量 数据的支持，很难同时考虑不同工况(包括油温、流量等)转向力矩随转向系统油压的变化 规律，因此结果往往不理想，甚至会出现结果与方案完全背离情形，不得不反复调试，从而 导致较长的开发周期。国外主机厂有类似本发明的测试系统，如英国ABD公司生产的SSTM转向测试系 统，可以在实验室内完成对整车转向子系统的模拟，但此系统的主要功能集中在转向台架 试验上，不能直接测量出实车条件下转向力矩与转向系统液体压力与齿条力的变化规律， 而且价格昂贵，售价在百万人民币以上，即使价格高昂，也不能满足汽车转向系统性能开发 的需求。
发明内容
本发明的目的在于满足汽车转向系统性能开发的需求，快速对车辆及其竞争车进 行测量，准确得到整车在不同工况下转向系统的转向液压力、流量、温度和转向机横拉杆拉 压力、方向盘转角转矩等数据，且测量数据可以以数据和曲线的形式实时保存在计算机上 用于后期的计算分析。具体来说，本发明的目的在于提供一种汽车转向系统的测试系统及其测试方法， 将压力、流量、温度、转角力矩传感器合理布置于被测量车辆上，通过数据采集系统实时采 集各工况下车辆的压力、流量、温度、转角力矩值，使用本发明中编写的软件对测量数据进 行实时显示与存储。具体技术方案如下一种汽车转向系统的测试系统，包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括压 力传感器，流量传感器，温度传感器，转角力矩传感器和数据采集系统，所述各传感器设置 于被测量车辆上并用于检测各项数据，所述数据采集系统用于实时采集各传感器传送的数 据，所述软件部分用于对测量数据进行实时显示与存储。进一步地，压力传感器包括2个压力传感器和2个拉压力传感器，1个压力传感器 布置于转向高压管路上，用于转向高压油管压力的测量，1个压力传感器布置于转向低压管 路上，用于转向系统背压的测量，2个拉压力传感器分别布置在汽车左右两侧的转向横拉杆 上，用于测量转向横拉杆受到的拉压力。进一步地，所述流量传感器为1个，其布置于转向管路上用于测量转向液的流量大小。进一步地，所述温度传感器为1个，其布置于转向储液罐上用于测量转向液的温度。进一步地，所述扭矩转角传感器为1个，其布置于转向管柱上，用于测量人打方向 盘的转矩和转角大小。进一步地，所述数据采集系统包括1套8通道数据采集主机，所述8通道数据采集 主机采集的数据发送至电脑。进一步地，还包括1台笔记本电脑和2个小地磅，所述笔记本电脑用于接收并储存 数据采集系统采集的数据，所述小地磅用于测量汽车前轴轴荷。进一步地，所述各项数据包括各工况下车辆的压力、流量、温度、转角力矩值，上 述数据可以以数据和曲线的形式实时保存在计算机上用于后期的计算分析。进一步地，所述软件部分用于实时采集，显示以及存储试验工况下汽车转向系统 各参数值，其基于Labview软件编写而成，可进一步采集并存储试验工况下转向液的压力、 流量、温度值随时间的变化关系，方向盘转角和转矩随时间的变化关系。上述汽车转向系统的测试系统的测试方法，进一步地，采用如下步骤(1)将各传感器设置于试验车上；(2)将传感器信号输出端连接至8通道数据采集主机上；(3)将8通道数据采集主机与笔记本电脑相连接；(4)使用小地磅测量汽车前轴轴荷并记录；(5)打开转向测试系统采集程序，采集与保存温度、压力、流量、拉压力和方向盘扭 矩转角；(6)采集与保存结束后，即得到实车在特定工况下汽车动力转向液的温度、流量、 压力随时间的变化关系，汽车方向盘转角与转矩随时间的变化关系值。与目前现有技术相比，本发明(1)满足转向系统性能开发需要，缩短了新车型开发周期；(2)解决了传统汽车液压助力转向系统性能开发主要通过主观评价无法定量分析 的不足之处，可以为新车型的开发提供大量的数据支持；(3)解决了购买国外转向测试系统价格高昂且无法对实车进行测量的问题；(4)结构合理、操作方便、试验成本低、试验误差小的特点；(5)获取定量的试验信息，不仅有利于缩短项目的开发周期，而且能做数据积累， 从而有利于公司对转向系统核心技术的掌握。
图1为转向测试系统采集程序界面
具体实施例方式下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实 施例。本实施例的测量系统主要由由硬件和软件两部分组成，通过硬件部分的正确连
4接，使用软件采集并存储试验工况下汽车转向系统各参数值，用于汽车转向系统性能开发。 1.硬件部分主要由2个压力传感器、1个流量传感器、2个拉压力传感器、1个扭矩转角传感器、 1个温度传感器、1套8通道数据采集主机、一台笔记本电脑和2个用于测量汽车前轴轴荷 的小地磅组成。1个压力传感器布置于转向高压管路上，用于转向高压油管压力的测量，1个压力 传感器布置于转向低压管路上，用于转向系统背压的测量，1个流量传感器布置与转向管路 上用于测量转向液的流量大小，汽车左右两侧的转向横拉杆上各布置1个拉压力传感器， 用于测量转向横拉杆受到的拉压力，1个扭矩转角传感器布置于转向管柱上，用于测量人打 方向盘的转矩和转角大小，1个温度传感器布置于转向储液罐上用于测量转向液的温度。2.软件部分本实施例使用的转向参数测试软件是基于Labview软件编写而成，通过此软件， 采集并存储试验工况下转向液的压力、流量、温度值随时间的变化关系，方向盘转角和转矩 随时间的变化关系。本软件具有人性化操作界面、处理数据效率高等特点，测试软件界面如图二。软件部分通过一个循环语句，实现电脑连续读取8通道数据采集系统发送到电脑 的信号，并转化成用户可以阅读的各参数变化曲线，以*. Ivm格式的文件将数据存储于电 脑硬盘上，以供用户后期分析处理。*. Ivm格式的文件可通过Microsoft Excel程序读取。3.转向测试系统测试原理在液压助力转向系统中，以整车转向系统为研究对象，这个对象主要受到3个力 的作用人打方向盘的手力HT，液压系统的助力FA，转向阻力矩Mr，由力的平衡，可以得 到Mr = f (HT, FA)........................................................
··①汽车转向系统性能开发的目的即是通过调整液压助力的特性的大小，满足在不同 工况下即不同的转向阻力情况下，驾驶员的手力以及力的变化特性都能在一个合适的范 围，以满足用户的需求。为了达到这个目的，使用本发明，我们可以准确的得到整车在各种 工况下的转向特性客观测量值，即在实车上布置合适的传感器和数据采集模块，借助相关 软件，以获得需要的转向参数值，为整车转向系统性能开发提供客观测量数据。(1)转向阻力矩Mr的测量..............................................②
Mr =」~-~
3
....................................②其中f——轮胎与地面间的滑动摩擦系数，一般取0. 7 ；Gl——转向轴负荷(N)，因此本发明中需要2个小地磅用于测量前轴轴荷；P——轮胎气压，Mpa。(2)液压系统的助力FA的测量
FA = PXS+2XHTX3. 14/1..........................................③其中P——油缸内工作压力( )，因此本发明中需要2个压力传感器用于测量油缸内 的工作压力；S——油缸有效受压面积(m2)；Ht——方向盘转矩(N. m)，因此本发明中需要1个扭矩转角传感器用于测量方向盘 转矩大小；I——转向机传动比(m/reν)。因液压系统的助力FA受转向液温度和流量大小的影响较大，所以本发明中需要1 个温度传感器和1个流量传感器测量液压系统中转向液的工作温度和工作流量。(3)人打方向盘的手力HT可以通过扭矩转角传感器得到测量。(1)按照图1合理布置传感器于试验车上，将传感器信号输出端正确连接至8通道 数据采集主机上，采集主机与笔记本电脑相连接；(2)使用小地磅测量汽车前轴轴荷并记录；(3)打开转向测试系统采集程序，弹出界面，点击运行，即开始温度、压力、流量、 拉压力和方向盘扭矩转角的采集与保存，点击停止按钮停止采集与保存。使用Microsoft Excel程序打开由转向测试系统采集程序自动保存的转向系统参数文件，即可得到实车在 特定工况下汽车动力转向液的温度、流量、压力随时间的变化关系，汽车方向盘转角与转矩 随时间的变化关系值。综合以上三个步骤，即可得到在不同试验工况下，实车液压助力转向系统各参数 的实时测量并保存，测量参数包括转向管路中转向液的压力、流量和温度，转向机横拉杆上 的拉压力，方向盘的转角和转矩。通过此转向系统测试系统，借助自主编写的转向参数分析处理软件，工程师可以 对公司车型及竞争车的整车转向进行快速测量，能准确得到大量整车转向系统的压力、流 量、温度、齿条力和方向盘转角转矩等数据。结合主观评价方法，不仅可以缩短转向系统动 力学调校开发周期，而且利用测量得到的数据可为后续车型开发提供借鉴，有利于公司设 计数据的积累和设计能力的进一步提高。上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式 的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用 于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种汽车转向系统的测试系统，其特征在于，包括硬件部分和软件部分，所述硬件部 分包括压力传感器，流量传感器，温度传感器，转角力矩传感器和数据采集系统，所述各传 感器设置于被测量车辆上并用于检测各项数据，所述数据采集系统用于实时采集各传感器 传送的数据，所述软件部分用于对测量数据进行实时显示与存储。
2.如权利要求1所述的汽车转向系统的测试系统，其特征在于，压力传感器包括2个压 力传感器和2个拉压力传感器，1个压力传感器布置于转向高压管路上，用于转向高压油管 压力的测量，1个压力传感器布置于转向低压管路上，用于转向系统背压的测量，2个拉压 力传感器分别布置在汽车左右两侧的转向横拉杆上，用于测量转向横拉杆受到的拉压力。
3.如权利要求1或2所述的汽车转向系统的测试系统，其特征在于，所述流量传感器为 1个，其布置于转向管路上用于测量转向液的流量大小。
4.如权利要求1-3中任一项所述的汽车转向系统的测试系统，其特征在于，所述温度 传感器为1个，其布置于转向储液罐上用于测量转向液的温度。
5.如权利要求1-4中任一项所述的汽车转向系统的测试系统，其特征在于，所述扭矩 转角传感器为1个，其布置于转向管柱上，用于测量人打方向盘的转矩和转角大小。
6.如权利要求1-5中任一项所述的汽车转向系统的测试系统，其特征在于，所述数据 采集系统包括1套8通道数据采集主机，所述8通道数据采集主机采集的数据发送至电脑。
7.如权利要求1-6中任一项所述的汽车转向系统的测试系统，其特征在于，还包括1台 笔记本电脑和2个小地磅，所述笔记本电脑用于接收并储存数据采集系统采集的数据，所 述小地磅用于测量汽车前轴轴荷。
8.如权利要求1-7中任一项所述的汽车转向系统的测试系统，其特征在于，所述各项 数据包括各工况下车辆的压力、流量、温度、转角力矩值，上述数据可以以数据和曲线的形 式实时保存在计算机上用于后期的计算分析。
9.如权利要求1-8中任一项所述的汽车转向系统的测试系统，其特征在于，所述软件 部分用于实时采集，显示以及存储试验工况下汽车转向系统各参数值，其基于Labview软 件编写而成，可进一步采集并存储试验工况下转向液的压力、流量、温度值随时间的变化关 系，方向盘转角和转矩随时间的变化关系。
10.如权利要求1-9所述汽车转向系统的测试系统的测试方法，其特征在于，采用如下 步骤(1)将各传感器设置于试验车上；(2)将传感器信号输出端连接至8通道数据采集主机上；(3)将8通道数据采集主机与笔记本电脑相连接；(4)使用小地磅测量汽车前轴轴荷并记录；(5)打开转向测试系统采集程序，采集与保存温度、压力、流量、拉压力和方向盘扭矩转角；(6)采集与保存结束后，即得到实车在特定工况下汽车动力转向液的温度、流量、压力 随时间的变化关系，汽车方向盘转角与转矩随时间的变化关系值。
全文摘要
本发明涉及一种汽车转向系统的测试系统及其测试方法，包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括压力传感器，流量传感器，温度传感器，转角力矩传感器和数据采集系统，所述各传感器设置于被测量车辆上并用于检测各项数据，所述数据采集系统用于实时采集各传感器传送的数据，所述软件部分用于对测量数据进行实时显示与存储，获取定量的试验信息，不仅有利于缩短项目的开发周期，而且能做数据积累，从而有利于公司对转向系统核心技术的掌握。
文档编号G01M17/06GK102128722SQ201010609088
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者刘杨铭, 周胜斌, 顾兵 申请人:奇瑞汽车股份有限公司