利用电动助力转向系统测试平台模拟测试性能的方法与流程

本发明涉及汽车底盘性能测试设备技术领域，更具体的说，尤其涉及一种利用电动助力转向系统测试平台模拟测试转向阻力的方法。

背景技术：

电动助力转向系统(electricpowersteering,简称eps)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，近年来在国内车辆领域成为了一个研究热点，国外已经有了较为成熟的技术，然而国内还处于较为基础的阶段。eps的性能好坏直接关系到车辆的安全可靠性、驾驶舒适性以及操作灵敏与轻便性。

对电动助力转向系统在投入生产之前进行一些列的性能测试时非常有必要的，也是研究者需要着重考虑的问题。然而目前因为各种型号的实验台及试验方法不尽相同，所采用的测试方法也大不相同，针对某一款或某一种类型的试验台架更是没有出现过。

电动助力转向系统可机械的分为机械转向系统和助力转向系统，大部分电动助力转向系统中的机械转向系统的主要构件都为转矩信号获取结构，并不能完成不同款式或类型电动车助力转向系统的测试需求，因此设计一种通用性强、结构可靠、测试简单的实验台是亟待解决的事情。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有的电动车助力转向系统中的机械转向系统主要都是转矩信号获取结构因而无法满足不同款式或类型的电动车助力转向系统的侧视需求，提出了一种利用电动助力转向系统测试平台模拟测试转向阻力的方法，能够适应于多种类似仓储物流车辆的电动助力转向系统，不仅获取多种类似仓储物流车辆的电动助力转向系统上的转矩信号简单、方便，而且各个零件之间的位置可以做小范围调动，容易配合，且容易拆卸安装、占地面积小、外形美观，振动幅度小，测量准确度高。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：利用电动助力转向系统测试平台模拟测试转向阻力的方法，所采用的电动助力转向系统测试平台包括eps系统总成、检测系统和实验台支架，eps系统总成和检测系统均安装在所示实验台支架上；

所述实验台支架包括支撑板、支撑板支架、支撑板横向移动板和试验台底板，所述支撑板和支撑板横向移动板均竖直设置，试验台底板水平设置，所述支撑板的两根底角固定在两个支撑板支架上，支撑板通过两个支撑板支架垂直安装在支撑板横向移动板上，所述支撑板横向移动板上下檐均开有竖直设置的两组u型槽，两个支撑板支架均通过一组u型槽安装在支撑板横向移动板上，两块支撑板支架和支撑板组成的整体能在支撑板横向移动板上沿竖直方向进行竖向移动；所述试验台底板上开有水平设置的u型槽，支撑板横向移动板通过试验台底板上的u型槽安装在试验台底板上，两块支撑板支架、支撑板和支撑板横向移动板组成的整体能在试验台底板上沿水平方向进行纵向移动；所述支撑板上设有一组水平设置的u型槽，一组轴承座通过支撑板上的u型槽安装在支撑板上，轴承座能够在支撑板上沿水平方向进行横向移动；

所述eps系统总成包括方向盘、第一转轴、第一轴承、第一轴承座、第一联轴器、第一传感器底座、第二联轴器、第二转轴、第二轴承、第二轴承座、第一伞齿轮、第二伞齿轮、第三转轴、深沟球轴承、第三轴承座、转矩信号获取装置、eps底座、第一直齿轮、齿轮轴、第三联轴器、第四联轴器、助力电机、电机支架和电机底座，所述检测系统包括第一扭矩传感器、第二扭矩传感器、磁粉制动器、第一扭矩显示器和第二扭矩显示器；

所述方向盘依次连接第一转轴、第一联轴器、第一扭矩传感器、第二联轴器、第二转轴和第一伞齿轮，方向盘、第一转轴、第一联轴器、第一扭矩传感器、第二联轴器、第二转轴和第一伞齿轮的轴心线位于同一条平行于支撑板且垂直于试验台底板的水平直线上；所述第一转轴通过第一轴承安装在第一轴承座上，所述第一轴承座安装在所述支撑板上，所述第二转轴通过第二轴承安装在第二轴承座上，所述第二轴承座安装在所述支撑板上；所述第一扭矩传感器通过第一传感器底座固定在所述支撑板上；

所述第二伞齿轮依次连接第三转轴、转矩信号获取装置、eps底座、齿轮轴、第三联轴器、第二扭矩传感器、第四联轴器和磁粉制动器，所述第二伞齿轮、第三转轴、转矩信号获取装置、eps底座、齿轮轴、第三联轴器、第二扭矩传感器、第四联轴器和磁粉制动器的轴心线位于同一条垂直于支撑板且平行于试验台底板的水平直线上；所述第三转轴通过深沟球轴承安装在第三轴承座上，所述第三轴承座通过轴承座底座安装在所述试验台底板上，所述磁粉制动器安装在所述试验台底板上；所述第一直齿轮安装在所述齿轮轴上，所述助力电机通过电机支架安装在电机底座上，所述电机底座固定在所述试验台底板上，所述助力电机的电机头通过齿轮与所述第二直齿轮配合连接，所述第一直齿轮和第二直齿轮相互啮合，助力电机运动时通过第二直齿轮带动第一直齿轮运动；所述第一扭矩传感器通过第一传感器底座固定在所述试验台底板上，所述第一扭矩显示器连接第一扭矩传感器并用于显示第一扭矩传感器的读数；所述第二扭矩传感器通过第二传感器底座固定在所述试验台底板上，所述第二扭矩显示器连接第二扭矩传感器并用于显示第二扭矩传感器的读数；所述第一伞齿轮与第二伞齿轮配合连接。

所述的模拟测试转向阻力的方法包括如下步骤：

(a)将用于记录的记录装置和用于整机控制的控制装置连接到电动助力转向系统测试平台，控制装置连接eps系统总成的助力电机以及整个检测系统并控制助力电机的运动和接收整个检测系统检测到的信号，记录装置连接控制装置并对控制装置内处理的数据进行记录；

(b)通过在控制装置内设定具体的控制参数，设定检测系统中磁粉制动器中的阻力大小；

(c)转动方向盘，观察第一扭矩显示器和第二扭矩显示器上显示的数值；

(d)调节磁粉制动器不同的阻力值，并重复步骤(3)，即可模拟出转向时输出轴和输入轴收到的阻力大小。

进一步的，所述第一轴承和第二轴承均为圆锥滚子轴承，所述的方向盘与第一转轴、第一联轴器、第一扭矩传感器、第二联轴器、第二转轴和伞齿轮之间按顺序依次连接构成eps系统总成的输入轴，输入轴通过两个圆锥滚子轴承固定在支撑板上，限定输入轴沿平行于支撑板的水平直线方向做轴向窜动。

进一步的，所述第三转轴通过焊接法兰与转矩信号获取装置的一侧连接，所述eps底座通过焊接法兰与转矩信号获取装置的另一侧连接。

本发明的有益效果在于：本发明的装置可通过更改伞齿轮传动比来模拟方向盘与转向轮不同角度，另外两啮合伞齿轮之间的间隙通过支撑板、支撑板横向移动板、实验台底板之间的u型槽与其相连结构之间可进行三自由度调节，该测试平台结构简单可靠，外形美观，占地面积小，操作方便，输入轴的轴向窜动通过圆锥滚子轴承及配合轴承座抵消，在高转速的情况也可稳定运行不会有强烈震动情况，可用于多种车型的eps系统某几种关键构件的性能测试，也可用于类似整套eps系统的系统的性能测试；整个系统各组件拆装方便，更换零件方便，没有直接焊死的情况。

附图说明

图1是本发明利用电动助力转向系统测试平台模拟测试性能的方法的主视结构示意图。

图2是本发明利用电动助力转向系统测试平台模拟测试性能的方法的后视结构示意图。

图3是本发明实验台支架的结构示意图。

图4是本发明支撑板支架的结构示意图。

图5是本发明实验台底板的俯视图。

图6是本发明支撑板横向移动板的俯视图。

图7是本发明支撑板的左视图。

图中，1-方向盘、2-第一转轴、3-第一轴承座、4-支撑板、5-第一联轴器、6-第一扭矩传感器、7-第一传感器底座、8-第二联轴器、9-第二转轴、10-第二轴承座、11-第一伞齿轮、12-支撑板支架、13-支撑板横向移动板、14-试验台底板、15-第二伞齿轮、16-第三转轴、17-轴承座底座、18-第三轴承座、19-转矩信号获取装置、20-eps底座、21-第一直齿轮、22-齿轮轴、23-第三联轴器、24-第二传感器底座、25-第二扭矩传感器、26-第四联轴器、27-磁粉制动器、28-助力电机、29-电机支架、30-第二直齿轮、31-电机底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种利用电动助力转向系统测试平台模拟测试转向阻力的方法，所采用的电动助力转向系统测试平台包括eps系统总成、检测系统和实验台支架，eps系统总成和检测系统均安装在所示实验台支架上。

所述实验台支架包括支撑板4、支撑板支架12、支撑板横向移动板13和试验台底板14，所述支撑板4和支撑板横向移动板13均竖直设置，试验台底板14水平设置，所述支撑板4的两根底角固定在两个支撑板支架12上，支撑板4通过两个支撑板支架12垂直安装在支撑板横向移动板13上，所述支撑板横向移动板13上下檐均开有竖直设置的两组u型槽，两个支撑板支架12均通过一组u型槽安装在支撑板横向移动板13上，两块支撑板支架12和支撑板4组成的整体能在支撑板横向移动板13上沿竖直方向进行竖向移动；所述试验台底板14上开有水平设置的u型槽，支撑板横向移动板13通过试验台底板14上的u型槽安装在试验台底板14上，两块支撑板支架12、支撑板4和支撑板横向移动板13组成的整体能在试验台底板14上沿水平方向进行纵向移动；所述支撑板4上设有一组水平设置的u型槽，一组轴承座通过支撑板4上的u型槽安装在支撑板4上，轴承座能够在支撑板4上沿水平方向进行横向移动。

所述eps系统总成包括方向盘1、第一转轴2、第一轴承、第一轴承座3、第一联轴器5、第一传感器底座7、第二联轴器8、第二转轴9、第二轴承、第二轴承座10、第一伞齿轮11、第二伞齿轮15、第三转轴16、深沟球轴承、第三轴承座18、转矩信号获取装置19、eps底座20、第一直齿轮21、齿轮轴22、第三联轴器23、第四联轴器26、助力电机28、电机支架29和电机底座31，所述检测系统包括第一扭矩传感器6、第二扭矩传感器25、磁粉制动器27、第一扭矩显示器和第二扭矩显示器。

所述方向盘1依次连接第一转轴2、第一联轴器5、第一扭矩传感器6、第二联轴器8、第二转轴9和第一伞齿轮11，方向盘1、第一转轴2、第一联轴器5、第一扭矩传感器6、第二联轴器8、第二转轴9和第一伞齿轮11的轴心线位于同一条平行于支撑板4且垂直于试验台底板14的水平直线上；所述第一转轴2通过第一轴承安装在第一轴承座3上，所述第一轴承座3安装在所述支撑板4上，所述第二转轴9通过第二轴承安装在第二轴承座10上，所述第二轴承座10安装在所述支撑板4上；所述第一扭矩传感器6通过第一传感器底座7固定在所述支撑板4上。

所述第二伞齿轮15依次连接第三转轴16、转矩信号获取装置19、eps底座20、齿轮轴22、第三联轴器23、第二扭矩传感器25、第四联轴器26和磁粉制动器27，所述第二伞齿轮15、第三转轴16、转矩信号获取装置19、eps底座20、齿轮轴22、第三联轴器23、第二扭矩传感器25、第四联轴器26和磁粉制动器27的轴心线位于同一条垂直于支撑板4且平行于试验台底板14的水平直线上；所述第三转轴16通过深沟球轴承安装在第三轴承座18上，所述第三轴承座18通过轴承座底座17安装在所述试验台底板14上，所述磁粉制动器27安装在所述试验台底板14上；所述第一直齿轮21安装在所述齿轮轴22上，所述助力电机28通过电机支架29安装在电机底座31上，所述电机底座31固定在所述试验台底板14上，所述助力电机28的电机头通过齿轮与第二直齿轮30配合连接，所述第一直齿轮21和第二直齿轮30相互啮合，助力电机28运动时通过第二直齿轮30带动第一直齿轮21运动；所述第一扭矩传感器6通过第一传感器底座7固定在所述试验台底板14上，所述第一扭矩显示器连接第一扭矩传感器6并用于显示第一扭矩传感器6的读数；所述第二扭矩传感器25通过第二传感器底座24固定在所述试验台底板14上，所述第二扭矩显示器连接第二扭矩传感器25并用于显示第二扭矩传感器25的读数；所述第一伞齿轮11与第二伞齿轮15配合连接。

所述第一轴承和第二轴承均为圆锥滚子轴承，所述的方向盘1与第一转轴2、第一联轴器5、第一扭矩传感器6、第二联轴器8、第二转轴9和伞齿轮之间按顺序依次连接构成eps系统总成的输入轴，输入轴通过两个圆锥滚子轴承固定在支撑板4上，限定输入轴沿平行于支撑板4的水平直线方向做轴向窜动。

所述第三转轴16通过焊接法兰与转矩信号获取装置19的一侧连接，所述eps底座20通过焊接法兰与转矩信号获取装置19的另一侧连接。

所述的模拟测试转向阻力的方法包括如下步骤：

(a)将用于记录的记录装置和用于整机控制的控制装置连接到电动助力转向系统测试平台，控制装置连接eps系统总成的助力电机28以及整个检测系统并控制助力电机28的运动和接收整个检测系统检测到的信号，记录装置连接控制装置并对控制装置内处理的数据进行记录；

(b)通过在控制装置内设定具体的控制参数，设定检测系统中磁粉制动器27中的阻力大小；

(c)转动方向盘，观察第一扭矩显示器和第二扭矩显示器上显示的数值；

(d)调节磁粉制动器27不同的阻力值，并重复步骤(c)，即可模拟出转向时输出轴和输入轴收到的阻力大小；

本发明使用磁粉制动器模拟转向时的轮胎摩擦力，用第一扭矩传感器和第二扭矩传感器分别测量作为输入轴的第一转轴和作为输出轴的第三转轴之间的阻力；其他电动助力转向机构基本保持不变，通过改变第一伞齿轮和第二伞齿轮的传动比可模拟实车类型转向系统的方向盘和车轮不同角度转动的情况；通过改变第一直齿轮和第二直齿轮之间的传动比可以试验出第一直齿轮和第二直齿轮治安最适合的齿轮传动比，另外在作为输入轴的第一转轴出添加皮带轮、皮带和驱动电机即可进行疲劳试验。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。