旋转系统堵转力矩测量装置及其测量方法与流程

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种汽车领域旋转系统堵转力矩测量装置。本发明还涉及一种用于汽车领域的旋转系统堵转力矩测量方法。

背景技术

旋转系统广泛用于汽车领域，例如：电机、变速箱、发动机等。对于旋转类系统/设备堵转力矩属于其关键指标，在产品验证中往往需要100％检测。以通用执行器(gpa)为例，装配于涡轮增压器的通用执行器用于控制涡轮增压器废气旁通阀开关，其作用是维持涡轮增压器中气压恒定，多余的废气气流会通过通用执行器控制的废气旁通阀调节泄压阀，使得这些气流不会经过涡轮。这样便能调节涡轮的旋转速度，进而调整进气压力。

现有通用执行器堵转力矩测量采用以下方式：伺服电机将通用执行器驱动至机械下止点位置,伺服电机驱动通用执行器转过预设角度，例如22.05゜(顺时针)，刹车抱死伺服电机。用恒流源给通用执行器提供0.95a电流(顺时针转动),传感器测出通用执行器位于该位置的堵转扭矩,恒流源断电，刹车松开。伺服电机继续驱动产品转过预设角度，例如22.05゜(顺时针)，依次测出3个测量堵转点的堵转扭矩。对测出的3个测量堵转点的的堵转扭矩求平均值，平均值作为最终的堵转力矩测量结果。

现有旋转系统测量方法的不足是力矩过冲导致的测量不准确。如图1所示，在测量过程中，直接给产品加0.95a额定电流，产品的堵转力矩测量结果曲线会出现过冲现象，过冲会导致力矩传感器应变片回弹时需要克服摩擦力矩，进而导致测量结果比实际值大，影响结果准确性进而影响产品稳定性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能避免力矩过冲造成旋转系统堵转力矩测量不准确的旋转系统堵转力矩测量装置。

本发明还提供了一种能避免力矩过冲造成旋转系统堵转力矩测量不准确的旋转系统堵转力矩测量方法。

为解决上述技术问题本发明提供一种旋转系统堵转力矩测量装置，包括：驱动机构、力矩传递机构、限位机构和力矩测量机构；驱动机构通过力矩传递机构驱动被测量旋转系统旋转至指定位置，到达指定位置后限位机构限位驱动机构，到达指定位置后在预设时段输出多种不同电流值直至额定电流值驱动被测量旋转系统旋转，被测量旋转系统通过力矩传递机构将堵转力矩转递至力矩测量机构。

进一步改进所述的旋转系统堵转力矩测量装置，预设时段根据电流值的种类数量被划分为多个相等的时间间隔，每个时间间隔输出一种电流值驱动被测量旋转系统。

进一步改进所述的旋转系统堵转力矩测量装置，所述多种不同的电流值形成递增等差数列。

进一步改进所述的旋转系统堵转力矩测量装置，输出至少10种不同的电流值驱动被测量旋转系统。

进一步改进所述的旋转系统堵转力矩测量装置，所述被测量旋转系统为用于控制涡轮增压器废气旁通阀的通用执行器。

本发明提供一种旋转系统堵转力矩测量方法，包括以下步骤：

将力矩传递机构与被测量旋转系统连接，驱动机构驱动力矩传递机构使被测量旋转系统旋转至指定位置，限位驱动机构，驱动机构停止驱动力矩传递机构；

在预设时段输出多种不同电流值直至额定电流值驱动被测量旋转系统选择，通过力矩测量机构测量获得该被测量旋转系统指定位置堵转力矩。

进一步改进所述的旋转系统堵转力矩测量方法，所述预设时段根据电流值的种类数量被划分为多个相等的时间间隔，每个时间间隔输出一种电流值驱动被测量旋转系统。

进一步改进所述的旋转系统堵转力矩测量方法，至少测量3个不同指定位置的堵转力矩，计算获得3个不同指定位置堵转力矩的平均值作为该旋转系统的堵转力堵转力矩测量结果。

进一步改进所述的旋转系统堵转力矩测量方法，所述多种不同的电流值形成递增等差数列。

进一步改进所述的旋转系统堵转力矩测量方法，在所述预设时段输出至少10种不同的电流值驱动被测量旋转系。

由于旋转系统堵转力矩测量过程中存在如下述正向相关的物理关系，所以会导致力矩过冲情况出现。

其中ⅰ表示电机电流，t表示电机输出力矩，kt表示电机特性常数，φ为电机一对磁极的磁通，a表示电机加速度，i表示电机转子转动惯量，vt表示电机加速后最大速度，s表示加速距离，f表示电机作用力，t表示接触缓冲时间，e表示力矩传感器弹性模量，r表示作用力的作用半径，ε表示力矩传感器应变片应变。本发明通过上述正向物理关系分析得出持续的额定电流必然影响力矩，持续的额定电流是形成力矩传感器应变过冲的主要原因。

本发明在旋转系统堵转力矩测量过程中，控制驱动机构(电机)电流逐步增加，直至加载至额定电流，考虑到生产节拍问题，最终可以依据实验结果优化减少或增加步数。本发明在堵转力矩测量时间内控制电流连续上升至额定电流，时间和电流作为可调值，实际设置依据实际实验结果。使用时间控制和电流控制的方法，形成时间和电流阶梯递增的二维关系使堵转力矩逐步增加，避免持续的额定电流形成力矩传感器应变过冲，进而获得的重复一致性更好的最终测量结果。本发明能解决旋转系统堵转力矩测量过程中力矩过冲造成测量结果不准确的问题，使力矩测量结果更准确，提高产品稳定性。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有方法通用执行器力矩测量效果示意图，其显示电流曲线和力矩曲线的相互关系。

图2是本发明通用执行器堵转测量结构一实施例的示意图。

图3是本发明测量方法的流程示意图。

图4是本发明提供通用执行器实施例的实际测量效果示意图，其显示时间和电流二维关系相互作用所形成力矩曲线，其纵坐标为时间(秒)，横坐标为电流(安)。

附图标记说明

a是力矩曲线

b是电流曲线

d是3个测量堵转点中第1个点的力矩曲线

e是3个测量堵转点中第2个点的力矩曲线

f是3个测量堵转点中第3个点的力矩曲线

1是伺服电机

2是刹车

3是力矩传感器

4是联轴器

5是联轴

6是通用执行器

具体实施方式

本发明提供一种旋转系统堵转力矩测量装置一实施例，包括：驱动机构、力矩传递机构、限位机构和力矩测量机构；驱动机构通过力矩传递机构驱动被测量旋转系统旋转至指定位置，到达指定位置后限位机构限位驱动机构，到达指定位置后在预设时段输出多种不同电流值直至额定电流值驱动被测量旋转系统旋转，被测量旋转系统通过力矩传递机构将堵转力矩转递至力矩测量机构。例如，输出由小至大直至额定电流值的多种电流值驱动被测量旋转系统旋转。

以用于控制涡轮增压器废气旁通阀的通用执行器进行堵转力矩测量为例，被测量旋转系统是通用执行器，驱动机构是伺服电机，力矩传递机构是联轴器及联轴，限位机构是刹车,力矩测量机构是力矩传感器。

伺服电机将通用执行器驱动至机械下止点位置,伺服电机驱动通用执行器转过22.05゜(顺时针)，刹车抱死伺服电机。参考图4所示，用恒流源间隔相同时间段给通用执行器提供1#～10#电流，电流值分为0.1a、0.2a、0.3a、0.4a、0.5a、0.6a、0.7a、0.8a、0.9a、0.95a电流(顺时针转动)，其中0.95a为测量计划的额定电流，本实施例1#-9#电流形成等差数列未与10#电流(额定电流)形成等差数列,相应的各电流可以灵活设定。

传感器测出通用执行器位于该位置的堵转扭矩,恒流源断电，刹车松开。伺服电机继续驱动产品转过22.05゜(顺时针)。按上述过程依次测出3个测量堵转点的堵转扭矩，对测出3个测量堵转点的堵转扭矩值求平均，平均值作为最终的堵转力矩测量结果。

如图3所示，本发明提供一种旋转系统堵转力矩测量方法，包括以下步骤：

将力矩传递机构与被测量旋转系统连接，驱动机构驱动力矩传递机构使被测量旋转系统旋转至指定位置，限位驱动机构，驱动机构停止驱动力矩传递机构；

在预设时段输出多种不同电流值驱动被测量旋转系，通过力矩测量机构测量获得该被测量旋转系指定位置堵转力矩。所述预设时段根据电流值的种类数量被划分为多个相等的时间间隔，每个时间间隔输出一种电流值驱动被测量旋转系统。

例如，在预设时段输出至少10种不同电流值驱动驱动机构，则将预设时段划分为10个相等的时间间隔，每个时间间隔输出一种电流值至驱动被测量旋转系统旋转，其中所述10种不同的电流值形成递增等差数列，，至少测量3个不同指定位置的堵转力矩，计算获得3个不同指定位置堵转力矩的平均值作为最终的堵转力矩测量结果。

以通用执行器堵转力矩测量作为实施例，伺服电机将通用执行器驱动至机械下止点位置,伺服电机驱动通用执行器转过22.05゜(顺时针)，刹车抱死伺服电机。用恒流源间隔相同时间段(比如0.1秒)给通用执行器提供1#～10#电流，电流值分为0.1a、0.2a、0.3a、0.4a、0.5a、0.6a、0.7a、0.8a、0.9a、1.0a电流(顺时针转动)传感器测出通用执行器位于该位置的堵转扭矩,恒流源断电，刹车松开。伺服电机继续驱动产品转过22.05゜(顺时针)，按上述过程依次测出3个测量堵转点的堵转扭矩。对测出3个测量堵转点的堵转扭矩求平均，平均值作为最终的堵转力矩测量结果。

图4所示，本发明实施例3个点的堵转扭矩实际测量效果示意图，实际测量时间和电流相互作用所形成的力矩曲线中能够明确得出该3个测量堵转点的力矩曲线均较为平缓线性，没有出现由于力矩过冲，进而避免了力矩过冲造成旋转系统堵转力矩测量不准确的问题。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。