[發明專利]汽車轉向系統用電動加載試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 200710045460.6
• 申請日: 2007-08-31
• 公開（公告）號: CN101377453A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 陳慧;張臻;卓桂榮
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01M17/06
• 分類號: G01M17/06;G01M17/007
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于汽車技術領域，涉及加載試驗裝置，尤其是一種汽車轉向系統用電動加載試驗裝置。

背景技術

目前測試汽車轉向系統如EPS系統的性能的加載系統主要是應用被動加載方式，如彈簧加載等、主動加載方式，如液壓加載或氣動加載。彈簧加載通過調節彈簧的預緊力來模擬汽車轉向時的地面阻力的大小，然而彈簧加載模擬的地面阻力與彈簧的位移成線性關系并且不隨車速而改變，在試驗過程中不能實時反應輪胎和地面之間的接觸關系。采用液壓或氣動進行加載的轉向系統加載裝置，雖然能彌補上述被動加載裝置的不足，但由于液壓和氣動加載裝置本身具有較強的非線性、動態響應性差，對加載系統的性能產生不利影響，不能滿足在各種行駛工況下對轉向系統進行主觀和客觀評價的要求。

發明內容

本發明的目的是為了改善常規的轉向系統用加載裝置的性能，提供一種能夠對轉向系統進行實時動態力加載的小型輕量化的電動加載試驗系統，用于模擬路面傳遞給轉向系統的各種負載力(或力矩)。該裝置可以準確模擬汽車在各種行駛工況下轉向系統所受到的回正力(或力矩)以及轉向輪擺振和不平路面等諸多干擾因素所造成的高頻(20hz—40hz)振動力(或力矩)。

為達到以上目的，本發明的技術方案是：一種汽車轉向系統用電動加載試驗裝置，包括加載電機驅動器、加載電機(如直流或交流旋轉電機或直線電機)及減速機構(如渦輪蝸桿)、運動變換機構(如齒輪齒條機構、滾珠絲杠機構，但在加載電機使用直線電機的情況下不用運動變換機構)、加載力傳感器(如拉壓力傳感器)、加載運動傳感器(轉角傳感器如光電編碼器或位移傳感器如直線位移傳感器)和控制器。在采用旋轉電機的情況下，所述的加載電機與減速機構相連接構成減速增扭裝置，減速機構和運動變換機構(如齒輪齒條機構)中的輸入部件(如齒輪)相連將電機的旋轉運動轉變為直線運動，運動變換機構(如齒輪齒條機構)中的輸出部件(如齒條)與轉向系統的轉向器齒條相連對轉向器的齒條進行直線運動力加載；在采用直線電機的情況下，直線電機的動子直接與轉向系統的轉向器齒條相連輸出直線運動與加載力。拉壓力傳感器安裝在直線運動力加載機構輸出端與轉向系統轉向器齒條之間，用于檢測實際的加載力信號；轉角傳感器安裝在轉向系統里或在加載系統增加轉角或位移傳感器用于對轉向盤轉角進行檢測。轉向盤轉角以及車速信號輸入到控制器實時生成動態的轉向系統加載指令力信號，加載指令力信號、拉壓力傳感器檢測到的實際加載力信號與轉角或位移信號一起輸入到控制器的前饋補償模塊和PID力閉環控制模塊(控制方案1)或二自由度內模力控制模塊(控制方案2)中，通過各模塊計算出加載力控制信號并通過電機驅動器輸出所需的電機電流，使電機實時輸出加載力矩(或力)，并通過運動變換機構統(或直接)對轉向系統轉向器齒條進行直線運動力加載。本發明與現有技術的區別主要包括：1)2種控制方法；2)采用直線電機對齒條進行加載的方式；3)加裝了拉壓力傳感器；4)一個轉角傳感器或位移傳感器可用于加載裝置運動的檢測及轉向盤轉角檢測。