專利名稱：汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺，更具體地說，它是涉及一種汽車電 動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺阻力模擬機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，其相關(guān)實(shí)驗(yàn)臺產(chǎn)品 也層出不窮。實(shí)驗(yàn)臺在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開發(fā)及測試中有著不可替代的作用。 對于開發(fā)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而言，臺架試驗(yàn)是必不可少的環(huán)節(jié)，只有通過充分的實(shí)驗(yàn)臺 測試，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)才能進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)， 一方面可以節(jié)省開發(fā)時(shí)間，另一方面可以 保證其可靠性；對于成品轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)臺可以準(zhǔn)確快捷地完成各項(xiàng)參數(shù)的測 試，節(jié)省大量的人力和物力。轉(zhuǎn)向阻力模擬機(jī)構(gòu)是實(shí)驗(yàn)臺中很重要的組成部分， 其主要用于模擬車輛行駛時(shí)的實(shí)際阻力，提高臺架實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。但 是，現(xiàn)有產(chǎn)品要么過于簡單，不能滿足試驗(yàn)要求，比如利用彈簧模擬阻力；要 么需要增加其他部件，成本過高，比如利用電動缸提供阻力；而且存在很多無 法解決的弊端，比如利用液壓缸模擬阻力，其泄漏問題目前尚無法很好解決。 目前還沒有利用電機(jī)控制轉(zhuǎn)向器進(jìn)行阻力模擬的先例。此方案的優(yōu)點(diǎn)是可以就 地取材，利用成本相對低廉的汽車轉(zhuǎn)向器和直流電機(jī)、減速器組成阻力模擬系 統(tǒng)，這樣可以最大程度降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度、壓縮成本而且可以從根本上解決 液壓油泄漏等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種利用控制器控制電機(jī)帶動 轉(zhuǎn)向器運(yùn)動，模擬轉(zhuǎn)向阻力的汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)。 不僅可以滿足測試精度要求，而且有效地降低了實(shí)驗(yàn)臺成本。
參閱圖2,為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。汽 車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)，在現(xiàn)有的裝入計(jì)算機(jī)中的車輛才莫 型與電機(jī)控制器的基礎(chǔ)上，它增加了減速器、阻力模擬執(zhí)行電機(jī)、阻力模擬轉(zhuǎn) 向器和力傳感器。
阻力模擬執(zhí)行電機(jī)的電源輸入端與電機(jī)控制器的輸出端電線連接，阻力模 擬執(zhí)行電機(jī)的輸出軸與減速器輸入軸固定連接，減速器輸出軸與阻力模擬轉(zhuǎn)向 器的輸入端固定連接，阻力模擬轉(zhuǎn)向器的輸出端與力傳感器的一端固定連接， 力傳感器的另 一端與待測的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輸入端固定連接，力傳感器的 信號輸出端與電機(jī)控制器的信號輸入端線連接。
技術(shù)方案中所述的阻力模擬轉(zhuǎn)向器包括有齒輪、和齒輪固定連接的齒輪軸
與齒條，齒輪與齒條是嚙合連接，齒輪軸輸入端與減速器輸出軸固定連接，齒 條的伸出端與力傳感器的一端固定連接，阻力模擬轉(zhuǎn)向器通過支架固定在鐵地
板上；所述的阻力模擬執(zhí)行電機(jī)采用型號為DFL01的12V直流有刷電機(jī)，電機(jī) 4通過電機(jī)支架固定在鐵地板上。 本發(fā)明的有益效果是
1. 由于汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)采用了控制器對電機(jī) 的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行控制，并使用了反饋控制策略，所以汽車電動助力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)能夠精確模擬轉(zhuǎn)向阻力；
2. 由于汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)采用價(jià)格相對便宜的 汽車轉(zhuǎn)向器配合12V直流有刷電機(jī)和齒輪減速器組成阻力模擬機(jī)構(gòu)，有效降低 了實(shí)驗(yàn)臺成本；
3. 由于汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)采用清潔能源一-電 能為整個(gè)機(jī)構(gòu)提供動力，充分保證了其環(huán)保性，進(jìn)而最大限度地減輕了日常維 護(hù)工作的壓力。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明
圖1是汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)的控制邏輯框圖2是汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力沖莫擬機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖中1.車輛模型，2.電機(jī)控制器，3.減速器，4.阻力模擬執(zhí)行電機(jī)，5.阻力
模擬轉(zhuǎn)向器，6.力傳感器，7.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，8.支架，9.鐵地板，F(xiàn).實(shí)際阻力，
f.理論阻力，I.電機(jī)控制電流。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的描述
汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)包括有裝入計(jì)算機(jī)中的車輛 模型1、電機(jī)控制器2、減速器3、阻力模擬執(zhí)行電機(jī)4、阻力模擬轉(zhuǎn)向器5、 力傳感器6和支架8。
通過電機(jī)控制器2對12V有刷直流阻力模擬執(zhí)行電機(jī)4進(jìn)行控制，驅(qū)動阻 力模擬執(zhí)行電機(jī)4按照預(yù)期的方向和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，從而帶動齒輪減速器3和阻力 模擬轉(zhuǎn)向器5運(yùn)動，模擬車輛轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的阻力。
所述的阻力模擬轉(zhuǎn)向器5包括有齒輪、和齒輪固定連接的齒輪軸、齒條與 阻力模擬轉(zhuǎn)向器殼體。齒條沿阻力模擬轉(zhuǎn)向器殼體的縱向借助于導(dǎo)軌與滑槽連 接于阻力模擬轉(zhuǎn)向器的殼體內(nèi)，即齒條可沿阻力模擬轉(zhuǎn)向器殼體的縱向往復(fù)移 動，齒輪與齒條是嚙合連接，和齒輪固定連接的齒輪軸與齒條的縱向?qū)ΨQ線成 空間垂直狀態(tài)，和齒輪固定連接的齒輪軸借助于軸承安裝在阻力模擬轉(zhuǎn)向器殼 體上成轉(zhuǎn)動連接。阻力模擬轉(zhuǎn)向器5通過螺栓固定在支架8上，支架8再通過
螺栓固定在鐵地板9上。當(dāng)然也可以固定在滿足要求的工作臺上。齒輪軸輸入 端與通過支架固定在鐵地板9上的減速器3的輸出軸借助于連軸器固定連接(兩 軸線水平共線)，齒條的伸出端通過一套筒和螺栓、緊固螺釘與力傳感器6的一 端固定連接。
所述的阻力模擬執(zhí)行電機(jī)4采用型號為DFL01的12V直流有刷電機(jī)。阻力 模擬執(zhí)行電機(jī)4通過螺栓固定在電機(jī)支架上，電機(jī)支架再借助于螺栓固定在鐵 地板9上，當(dāng)然也可以固定在滿足要求的工作臺上，阻力模擬執(zhí)行電機(jī)4的輸 出軸與減速器3的輸入軸的兩軸線水平共線，并借助于連軸器固定連接。本具 體實(shí)施方式中阻力模擬執(zhí)行電機(jī)4的輸出軸與減速器3的輸入軸，減速器3的輸 出軸與阻力模擬轉(zhuǎn)向器5齒輪軸的輸入端通過連軸器固連成一體，減速器3處于 懸空狀態(tài)。
裝有車輛模型1的計(jì)算機(jī)放置在操縱臺上，計(jì)算機(jī)的輸出端與放置在操縱 臺上的電機(jī)控制器2的一模擬量輸入接口電線連接。電機(jī)控制器2的電流輸出 端與阻力模擬執(zhí)行電機(jī)4的電源輸入端電線連接，阻力模擬執(zhí)行電機(jī)4的輸出 軸與減速器3的輸入軸借助于連軸器固定連接，減速器3輸出軸與阻力模擬轉(zhuǎn) 向器5的輸入端借助于連軸器固定連接，阻力模擬轉(zhuǎn)向器5的輸出端(齒條的 伸出端)與力傳感器6的一端通過一套筒和螺栓、緊固螺釘固定連接，力傳感 器6的另一端與待測的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)7的輸入端也通過一套筒和螺栓、緊 固螺釘固定連接。當(dāng)然，待測的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)7也要通過通過螺栓固定在 支架8上，支架8再通過螺栓固定在鐵地板9上。當(dāng)然也可以固定在滿足要求 的工作臺上。力傳感器6的實(shí)際阻力模擬量信號的輸出端與電機(jī)控制器2的模 擬量信號的輸入端線連接。
汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)的工作原理
參閱圖2，汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)主要由12V直流 有刷阻力模擬執(zhí)行電機(jī)4、減速器3、阻力模擬轉(zhuǎn)向器5順序連接。對電動助力 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)7進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)需要先確定相應(yīng)的控制算法，并將其下載到電機(jī) 控制器2中，電機(jī)控制器2根據(jù)下載的控制算法對模擬執(zhí)行電機(jī)4進(jìn)行運(yùn)行控 制。為了產(chǎn)生足夠大的扭矩，在模擬執(zhí)行電機(jī)4和阻力模擬轉(zhuǎn)向器5之間加裝 了減速器3，減速比根據(jù)實(shí)際車型需要選擇，通過減速器3將動力傳遞給阻力 模擬轉(zhuǎn)向器5。阻力模擬轉(zhuǎn)向器5通過力傳感器6將阻力傳遞給電動助力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)7,實(shí)現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬。
參閱圖1，圖中所示的為汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)的 控制邏輯，對阻力模擬執(zhí)行電機(jī)4采用閉環(huán)控制，即電機(jī)控制器2以裝入計(jì)算 機(jī)中的車輛模型1計(jì)算出的理論阻力f與阻力模擬轉(zhuǎn)向器5上的實(shí)際阻力F之 間的差值作為控制目標(biāo)(差值越小越好)。實(shí)際控制流程為裝入計(jì)算機(jī)中的車
輛模型1根據(jù)駕駛員輸入的方向盤轉(zhuǎn)角和車速信息計(jì)算出轉(zhuǎn)向的理論阻力f，
并將其傳遞給阻力模擬電機(jī)控制器2，阻力模擬電機(jī)控制器2通過計(jì)算得到相 應(yīng)的電機(jī)控制電流I,并將電機(jī)控制電流I傳遞給阻力模擬執(zhí)行電機(jī)4，阻力模 擬執(zhí)行電機(jī)4通過減速器3帶動阻力模擬轉(zhuǎn)向器5工作，對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 7提供轉(zhuǎn)向阻力，這個(gè)轉(zhuǎn)向阻力(由力傳感器6測出的實(shí)際阻力F)又被傳遞回 電機(jī)控制器2，與理論阻力f作差，實(shí)現(xiàn)對阻力差值的控制。不斷循環(huán)這樣的 過程，實(shí)現(xiàn)對阻力模擬執(zhí)行電機(jī)4的連續(xù)控制。這樣可以準(zhǔn)確控制駕駛員實(shí)際 感覺到的轉(zhuǎn)向力矩的大小，保證阻力模擬的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。
權(quán)利要求
1.一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)，包括有裝入計(jì)算機(jī)中的車輛模型(1)與電機(jī)控制器(2)，計(jì)算機(jī)的輸出端與電機(jī)控制器(2)的一模擬量輸入接口電線連接，其特征在于，它還包括有減速器(3)、阻力模擬執(zhí)行電機(jī)(4)、阻力模擬轉(zhuǎn)向器(5)和力傳感器(6)；阻力模擬執(zhí)行電機(jī)(4)的電源輸入端與電機(jī)控制器(2)的輸出端電線連接，阻力模擬執(zhí)行電機(jī)(4)的輸出軸與減速器(3)輸入軸固定連接，減速器(3)輸出軸與阻力模擬轉(zhuǎn)向器(5)的輸入端固定連接，阻力模擬轉(zhuǎn)向器(5)的輸出端與力傳感器(6)的一端固定連接，力傳感器(6)的另一端與待測的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(7)的輸入端固定連接，力傳感器(6)的信號輸出端與電機(jī)控制器(2)的信號輸入端線連接。
2. 按照權(quán)利要求1所述的汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)， 其特征在于，所述的阻力模擬轉(zhuǎn)向器(5)包括有齒輪、和齒輪固定連接的齒輪 軸與齒條，齒輪與齒條是嚙合連接，齒輪軸輸入端與減速器(3)輸出軸固定連 接，齒條的伸出端與力傳感器(6)的一端固定連接，阻力模擬轉(zhuǎn)向器(5)通 過支架(8 )固定在鐵地板(9 )上。
3. 按照權(quán)利要求1所述的汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)， 其特征在于，所述的阻力模擬執(zhí)行電機(jī)(4 )采用型號為DFL01的12V直流有刷 電機(jī)，電機(jī)4通過電機(jī)支架固定在鐵地板(9 )上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的阻力模擬機(jī)構(gòu)。旨在克服成本過高、測試精度不高與液壓油泄漏等問題。其包括車輛模型(1)、電機(jī)控制器(2)、減速器(3)、阻力模擬執(zhí)行電機(jī)(4)、阻力模擬轉(zhuǎn)向器(5)和力傳感器(6)。阻力模擬執(zhí)行電機(jī)(4)電源輸入端與電機(jī)控制器(2)輸出端電線連接，阻力模擬執(zhí)行電機(jī)(4)輸出軸與減速器(3)輸入軸固定連接，減速器(3)輸出軸與阻力模擬轉(zhuǎn)向器(5)的輸入端固定連接，阻力模擬轉(zhuǎn)向器(5)的輸出端與力傳感器(6)的一端固定連接，力傳感器(6)的另一端與待測的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(7)的輸入端固定連接，力傳感器(6)的信號輸出端與電機(jī)控制器(2)的信號輸入端線連接。
文檔編號G01M17/06GK101187598SQ20071005636
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者吳亞東, 姜立勇, 宗長富, 田承偉, 董益亮, 那曉翔, 鄭宏宇, 勇 陳, 越 高, 高振海 申請人:吉林大學(xué)