測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置與方法，所述裝置包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、裝在汽車方向盤上的力矩測定裝置、電磁閥單元、控制器、位于汽車質(zhì)心位置處的陀螺儀、位于汽車尾部的車速儀，所述力矩測定裝置、陀螺儀、車速儀分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與控制器、上位計(jì)算機(jī)連接，所述電磁閥單元并聯(lián)于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)閥兩端、且與控制器連接。本發(fā)明既適用于乘用車的理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩的測定，也適用于中重型商用車的理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩的測定，實(shí)施方便，測定的結(jié)果更具準(zhǔn)確性和真實(shí)性。
【專利說明】測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具體是測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置及方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前大部分的汽車仍然采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(HPS)，此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力特性是固定的，即轉(zhuǎn)向助力大小不隨車速的變化而相應(yīng)地調(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)HPS助力特性時(shí)如果注重低速轉(zhuǎn)向輕便性，汽車高速轉(zhuǎn)向時(shí)，由于轉(zhuǎn)向助力大，駕駛員就會(huì)感覺路感不清晰，感覺汽車“發(fā)飄”，這樣汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛安全性就得不到保證；如果注重高速轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，那么助力特性在小操縱轉(zhuǎn)矩區(qū)更平、更長，犧牲了低速轉(zhuǎn)向的輕便性來提高高速轉(zhuǎn)向的安全性，但是低速轉(zhuǎn)向時(shí)就會(huì)感覺沉重。
[0003]電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)和電動(dòng)液壓助力系統(tǒng)(EHPS)能使汽車在低速轉(zhuǎn)向時(shí)輕便，高速轉(zhuǎn)向時(shí)穩(wěn)定，但是由于其功率有限，不適用于前軸負(fù)荷較大的重型車輛。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(ECHPS)在HPS基礎(chǔ)上加裝電子執(zhí)行裝置，使系統(tǒng)的壓力和流量隨行駛工況的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)低速轉(zhuǎn)向輕便，高速轉(zhuǎn)向穩(wěn)定的目標(biāo)。ECHPS的動(dòng)力源依然是發(fā)動(dòng)機(jī)，因此適用于重型車輛。
[0004]汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力特性是指轉(zhuǎn)向盤操縱力矩與系統(tǒng)助力矩之間的關(guān)系，具體地，HPS、EHPS和ECHPS的助力特性是操縱力矩與助力油壓的關(guān)系，EPS的助力特性是操縱力矩與助力電流的關(guān)系。要設(shè)計(jì)隨車速可變的助力特性，首先要知道理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩，即一定的車速下駕駛員偏好的操縱力矩，然后再根據(jù)一定車速下的轉(zhuǎn)向阻力矩，就能算出助力矩，這樣得出一定車速下的助力特性，以此類推，得到其他車速下的助力特性，從而得到全車速范圍內(nèi)的助力特性。理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩是駕駛員的主觀感受，只能通過實(shí)車試驗(yàn)來評價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置與方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0007]測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、裝在汽車方向盤上的力矩測定裝置、電磁閥單元、控制器、位于汽車質(zhì)心位置處的陀螺儀、位于汽車尾部的車速儀，所述力矩測定裝置、陀螺儀、車速儀分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與上位計(jì)算機(jī)連接，所述電磁閥單元并聯(lián)于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)閥兩端；所述控制器包括:
[0008]微處理器模塊，為控制器的核心，用于實(shí)時(shí)采集滑動(dòng)變阻器的電壓分壓值、并輸出PWM信號給驅(qū)動(dòng)模塊來控制電磁閥單元閥口的開度；
[0009]電源模塊，與所述微處理器模塊相連，用于處理電源中的共模和串模干擾、并產(chǎn)生控制器中芯片所需的電壓；
[0010]CAN模塊，分別與微處理器模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，用于將PWM信號的占空比值傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
[0011]驅(qū)動(dòng)模塊，與所述微處理器模塊、電磁閥單元相連，用于將微處理器模塊發(fā)出的PWM信號轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電磁閥單兀的電流信號；
[0012]滑動(dòng)變阻器，其兩個(gè)端點(diǎn)分別與電源模塊中的正電源和電源地相連，中間點(diǎn)與微處理器的D/A采集端相連，作為控制旋鈕，用于調(diào)節(jié)電磁閥單元中的電液比例閥的開度，以調(diào)節(jié)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力矩的大小。
[0013]優(yōu)選地，所述電磁閥單元由閥座、安裝在閥座上的電液比例閥組成，閥座上設(shè)置有第一進(jìn)油口、第一出油口，所述電液比例閥由閥體、閥芯、彈簧、調(diào)整螺栓、線圈、進(jìn)油口、出油口組成，閥芯位于閥體內(nèi)部，閥芯的軸向中心有進(jìn)油油道，徑向有出油油道，進(jìn)油和出油油道貫通，閥體一端設(shè)有進(jìn)油螺孔，進(jìn)油螺孔與閥芯的進(jìn)油油道相連通、另一端設(shè)有調(diào)整螺栓，所述調(diào)整螺栓與閥芯之間設(shè)有彈簧，線圈套在閥體外部，所述閥體上還設(shè)有第二進(jìn)油口和第二出油口，第二出油口位于閥體的側(cè)面，所述第二進(jìn)油口和第二出油口分別能夠與第一進(jìn)油口、第一出油口相通，所述線圈與所述控制器的驅(qū)動(dòng)模塊相連。
[0014]優(yōu)選地，所述電磁閥單元的進(jìn)油口、出油口通過兩個(gè)三通接頭連接轉(zhuǎn)閥進(jìn)油管路、出油管路。
[0015]優(yōu)選地，所述微處理器模塊以單片機(jī)XC866為處理芯片。
[0016]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括功率放大電路、電流反饋電阻、續(xù)流二極管、濾波電容，濾波電容連接于正電源與電源地之間，所述電磁閥單元的線圈、電流反饋電阻、功率放大電路依次串聯(lián)于正電源、電源地之間，續(xù)流二極管與所述線圈和電流反饋電阻并聯(lián)。
[0017]一種測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0018](I)從10Km/h到100Km/h的車速中選出多個(gè)能夠構(gòu)成等差數(shù)列的多個(gè)車速；
[0019](2)選擇一個(gè)駕駛員駕駛汽車以步驟(I)中所述多個(gè)車速中的一個(gè)車速V沿直線行駛，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過車速儀監(jiān)測車速V;駕駛員向左、或向右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，根據(jù)駕駛員的感受到的力矩大小，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直到駕駛員感覺力矩大小適中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過力矩測定裝置采集車速V狀態(tài)下的理想轉(zhuǎn)向盤的操縱力矩Msn ；
[0020](3)保持車速V，使汽車以轉(zhuǎn)彎半徑R、側(cè)向加速度ay為沿圓周行駛，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過車速儀、陀螺儀分別監(jiān)測車速V、側(cè)向加速度ay ;轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，根據(jù)駕駛員的感受到的力矩大小，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直到駕駛員感覺力矩大小適中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過力矩測定裝置采集車速V、側(cè)向加速度ay狀態(tài)下的理想轉(zhuǎn)向盤的操縱力矩Msw2 ；
[0021](4)更換駕駛員重復(fù)步驟(2)、(3)。
[0022](5)上位計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集的多個(gè)車速下的多個(gè)駕駛員的理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩Msw1、每位駕駛員在多個(gè)側(cè)向加速度ay的條件下的理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩Msw2分別取平均值，作出車速V—理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩Mswi曲線、側(cè)向加速度ay—理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩Msw2曲線。
[0023]優(yōu)選地，所述步驟(2)、(3)中的車速V 為 10Km/h、20Km/h、30Km/h、40Km/h、50Km/h、60Km/h、70Km/h、80Km/h、90Km/h、lOOKm/h 中的中的一個(gè)或多個(gè)。
[0024]優(yōu)選地,所述步驟(3)中側(cè)向加速度a為lm/s2、2m/s2、4m/s2、6m/s2、8m/s2中的一個(gè)或多個(gè)。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器及其控制方法既適用于乘用車的理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩的測定，也適用于中重型商用車的理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩的測定。本發(fā)明實(shí)施方便，只需在原車HPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上做稍許改裝就可以完成操縱力矩的測定，而且是通過實(shí)車試驗(yàn)的方式測定，比其他通過駕駛模擬器等方式測定的結(jié)果更具準(zhǔn)確性和真實(shí)性。
[0026]汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩是設(shè)計(jì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性的依據(jù)，根據(jù)本發(fā)明所述的裝置及方法測得的理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩，以設(shè)計(jì)隨車速可變的助力特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為汽車?yán)硐胫μ匦郧€示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明所述測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0029]圖3為所述電磁閥單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4為所述控制器的原理結(jié)構(gòu)圖。
[0031 ] 圖5為所述驅(qū)動(dòng)模塊的原理結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖6為所述測定理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置在測試時(shí)的布置圖。
[0033]圖7為理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩與車速的關(guān)系圖。
[0034]圖8為理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩與側(cè)向加速度的關(guān)系圖。
[0035]附圖標(biāo)記說明如下:1-轉(zhuǎn)向油泵，2-轉(zhuǎn)閥，3-三通接頭，4-電磁閥單元，41-閥座，42-第一進(jìn)油口，43-第一出油口，44-電液比例閥，45-閥體，46-線圈，47-閥芯，48-彈簧，49-第二進(jìn)油口，410-第二出油口，411-調(diào)整螺栓，5-轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸，6-控制器，7-力矩測定裝置，8-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，9-陀螺儀，10-車速儀。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0037]圖1所示為汽車?yán)硐胫μ匦郧€示意圖，車速為O時(shí)，曲線的斜率較大，助力油壓大，方向盤轉(zhuǎn)矩??；車速為80Km/h時(shí)，曲線的斜率較小，助力油壓小，方向盤轉(zhuǎn)矩大，保證低速轉(zhuǎn)向輕便性和高速轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。理想的助力特性是由理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩和轉(zhuǎn)向阻力矩得到的，因此按照理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩設(shè)計(jì)的助力特性才能保證汽車在轉(zhuǎn)向過程中良好的“路感”。
[0038]如圖2所示，原車HPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向油泵1、轉(zhuǎn)閥2和轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸5、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖中未示出)組成。本發(fā)明提供的測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8、力矩測定裝置7、電磁閥單元4、控制器6、陀螺儀9、車速儀10。并聯(lián)于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)閥2兩端所述電磁閥單元4的進(jìn)油口、出油口通過兩個(gè)三通接頭3連接轉(zhuǎn)閥2進(jìn)油管路、出油管路。
[0039]所述力矩測定裝置7固定在汽車方向盤上，通過輸出線連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8的第一電壓采集端口 ；用于測量駕駛員操縱方向盤的轉(zhuǎn)向盤操縱轉(zhuǎn)矩，力矩測定裝置7測得的轉(zhuǎn)向盤操縱轉(zhuǎn)矩信號經(jīng)輸出線傳送到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8。
[0040]所述陀螺儀9放置在汽車質(zhì)心位置處，通過輸出線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8的第二電壓采集端口連接；用于測量汽車的側(cè)向加速度，并將加速度信號輸出到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8。[0041]所述車速儀10通過吸盤固定于汽車尾部，通過輸出線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8的串口端；用于測量汽車的行駛速度，即車速，并將車速輸出到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8。
[0042]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8由采集器和上位計(jì)算機(jī)組成，用于采集轉(zhuǎn)向盤操縱轉(zhuǎn)矩、汽車的側(cè)向加速度、汽車的行駛速度、記錄控制器6中PWM信號的占空比。
[0043]所述電磁閥單元4并聯(lián)于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)閥2兩端；參圖4所示，所述控制器6包括:
[0044]微處理器模塊，是控制器6的核心，用于實(shí)時(shí)采集滑動(dòng)變阻器的電壓分壓值、并輸出PWM信號給驅(qū)動(dòng)模塊來控制電磁閥單元4閥口的開度；所述微處理器模塊以單片機(jī)XC866為處理芯片。
[0045]電源模塊，與所述微處理器模塊相連，用于處理電源中的共模和串模干擾、并產(chǎn)生控制器6中芯片所需的電壓。
[0046]CAN模塊，分別與微處理器模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8相連，用于將PWM信號的占空比值傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)8 ；以備研究ECHPS控制策略時(shí)所需。
[0047]驅(qū)動(dòng)模塊，與所述微處理器模塊、電磁閥單元4相連，用于將微處理器模塊發(fā)出的PWM信號轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電磁閥單兀4的電流信號；
[0048]滑動(dòng)變阻器，其兩個(gè)端點(diǎn)分別與電源模塊中的正電源和電源地相連，中間點(diǎn)與微處理器的D/A采集端相連，作為控制旋鈕，用于調(diào)節(jié)電磁閥單元4中的電液比例閥44的開度，從而調(diào)節(jié)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力矩的大小。
[0049]如圖5所示,所述驅(qū)動(dòng)模塊包括功率放大電路、電流反饋電阻Rf、續(xù)流二極管D1、濾波電容，濾波電容Cl連接于正電源與電源地之間，所述電磁閥單元4的線圈46、電流反饋電阻、功率放大電路依次串聯(lián)于正電源、電源地之間，續(xù)流二極管與線圈46和電流反饋電阻并聯(lián)。
[0050]功率放大電路包括功率管Ql、外圍電阻R1、外圍電阻R2、二極管D2、二極管D3、二極管D4，D2和D3串聯(lián)后并聯(lián)在功率管Ql的漏極和柵極，D4和R2分別并聯(lián)在功率管Ql的柵極和源級。功率管Ql始終工作在飽和區(qū)和截止區(qū)，相當(dāng)于一個(gè)電子開關(guān)，而且功耗很小。Rl為Ql柵源間電容的充電電阻，Rl阻值的選擇應(yīng)保證功率管通斷時(shí)沒有尖峰脈沖；R2為Ql柵源間電容的放電電阻，R2阻值的選擇應(yīng)保證功率管的開關(guān)速度。D2、D3、D4是反向擊穿二極管，即齊納二極管，作用是當(dāng)電液比例閥44的反電動(dòng)勢超過功率管的漏-柵結(jié)、柵-源結(jié)的最大承受電壓時(shí)保護(hù)功率管Ql的漏-柵結(jié)、柵-源結(jié)。電流反饋電阻Rf是精度為0.5%的精密電阻，阻值為0.1歐姆，用來反饋電液比例閥44的電流；續(xù)流二極管Dl是肖特基二極管，特點(diǎn)是恢復(fù)速度快，電流大，用于給線圈46反電動(dòng)勢提供泄流通道；濾波電容Cl主要用來濾除功率管Ql開關(guān)過程中形成的尖峰脈沖，防止干擾雜波進(jìn)入電源中。
[0051 ] 如圖3所示，所述電磁閥單元4由閥座41、安裝在閥座41上的電液比例閥44組成，閥座41上設(shè)置有第一進(jìn)油口 42、第一出油口 43，所述電液比例閥44由閥體45、閥芯47、彈簧48、調(diào)整螺栓411、線圈46、進(jìn)油口、出油口組成，閥芯47位于閥體45內(nèi)部，閥芯47的軸向中心有進(jìn)油油道，徑向有出油油道，進(jìn)油和出油油道貫通，閥芯47同時(shí)充當(dāng)電磁閥的銜鐵和液壓閥的閥芯47，這樣有利于縮小所述電液比例閥44的體積。閥體45 —端設(shè)有進(jìn)油螺孔，進(jìn)油螺孔與閥芯47的進(jìn)油油道相連通、另一端設(shè)有調(diào)整螺栓411，所述調(diào)整螺栓411與閥芯47之間設(shè)有彈簧48，調(diào)整螺栓411用來調(diào)節(jié)彈簧48預(yù)緊力。線圈46套在閥體45外部，所述閥體45上還設(shè)有第二進(jìn)油口 49和第二出油口 410，第二進(jìn)油口 49為進(jìn)油螺孔，第二出油口 410位于閥體45的側(cè)面，閥芯47的出油油道與第二出油口 410完全錯(cuò)位時(shí)，第二出油口 410與閥芯47出油油道不連通，隨著閥芯47的移動(dòng)，油口與油道逐漸連通，直至最終完全連通，所述第二進(jìn)油口 49和第二出油口 410分別能夠與第一進(jìn)油口 42、第一出油口 43相通，所述線圈46與所述控制器6的驅(qū)動(dòng)模塊相連；線圈46根據(jù)驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)信號控制電液比例閥44閥口的開度。
[0052]閥芯47的第一進(jìn)油口 42、第一出油口 43與閥體45的第二進(jìn)油口 49和第二出油口 410錯(cuò)位時(shí)，油路不通；當(dāng)閥芯47的第一進(jìn)油口 42、第一出油口 43與閥體45的第二進(jìn)油口 49和第二出油口 410對位時(shí)，油路導(dǎo)通。線圈46不通電時(shí)，液壓油經(jīng)進(jìn)油螺孔進(jìn)入閥芯47，此時(shí)閥芯47上的第一出油口 43與閥體45的第二出油口 410錯(cuò)位，旁通油路不通。當(dāng)控制器6的驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出控制信號使線圈46通電時(shí)，閥芯47在磁力作用下向右運(yùn)動(dòng)，最大位移為2mm，閥芯47的第一出油口 43與閥體45的第二出油口 410導(dǎo)通，形成導(dǎo)通的油路。
[0053]采用本發(fā)明所述測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩時(shí)，裝置的布置圖如圖6所示。
[0054]測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的方法，包括以下步驟:
[0055](I)從10Km/h到100Km/h的車速中選出多個(gè)能夠構(gòu)成等差數(shù)列的多個(gè)車速。例如I OKm/h、20Km/h、30Km/h、40Km/h、50Km/h、60Km/h、70Km/h、80Km/h、90Km/h、lOOKm/h。
[0056](2)選擇一個(gè)駕駛員駕駛汽車以步驟(I)中所述多個(gè)車速中的一個(gè)車速V沿直線行駛，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8通過車速儀10監(jiān)測車速V ;駕駛員向左、或向右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，根據(jù)駕駛員的感受到的力矩大小，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直到駕駛員感覺力矩大小適中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8通過力矩測定裝置7采集車速V狀態(tài)下的理想轉(zhuǎn)向盤的操縱力矩Mswi。
[0057](3)保持車速V，使汽車以轉(zhuǎn)彎半徑R、側(cè)向加速度ay為沿圓周行駛，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8通過車速儀10、陀螺儀9分別監(jiān)測車速V、側(cè)向加速度ay ;轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，根據(jù)駕駛員的感受到的力矩大小，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直到駕駛員感覺力矩大小適中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8通過力矩測定裝置7采集車速V、側(cè)向加速度ay狀態(tài)下的理想轉(zhuǎn)向盤的操縱力矩MSW2。側(cè)向加速度ay為 lm/s2、2m/s2、4m/s2、6m/s2、8m/s2 中的一個(gè)或多個(gè)。
[0058](4)更換駕駛員、改變車速V、側(cè)向加速度ay重復(fù)步驟(2)、(3)。
[0059](5)上位計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8所采集的多個(gè)車速下的多個(gè)駕駛員的理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩Msw1、每位駕駛員在多個(gè)側(cè)向加速度ay的條件下的理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩Msw2分別取平均值，作出車速V—理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩Mswi曲線、側(cè)向加速度ay—理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩Msw2曲線。
[0060]理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩與車速關(guān)系的示意圖如圖7所示，表示了各駕駛員理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩的平均值隨車速變化的特性曲線，圖7體現(xiàn)了理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩總體趨勢上隨車速升高而增大，即車速高時(shí)轉(zhuǎn)向所需的力矩大，滿足高速轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性。
[0061]一定車速下理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩與側(cè)向加速度關(guān)系的示意圖如圖8所示，表示了各駕駛員理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩的平均值隨側(cè)向加速度變化的特性曲線，圖8中，分別是車速為100Km/h、80Km/h、60Km/h、40Km/h、20Km/h時(shí)的特性曲線。圖8體現(xiàn)了在一定車速下側(cè)向加速度越大，即一定車速下轉(zhuǎn)彎半徑越小，理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩越大，加速度增加到一定值時(shí)，操縱力矩趨于平緩；還可以看出一定的側(cè)向加速度下，車速越高，理想操縱力矩也越大。
[0062] 所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)、裝在汽車方向盤上的力矩測定裝置(7)、電磁閥單元(4)、控制器(6)、位于汽車質(zhì)心位置處的陀螺儀(9 )、位于汽車尾部的車速儀(10 )，所述力矩測定裝置(7 )、陀螺儀(9 )、車速儀(10 )分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)連接；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)與上位計(jì)算機(jī)連接，所述電磁閥單元(4)并聯(lián)于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)閥(2)兩端；所述控制器(6)包括: 微處理器模塊，為控制器(6)的核心，用于實(shí)時(shí)采集滑動(dòng)變阻器的電壓分壓值、并輸出PWM信號給驅(qū)動(dòng)模塊來控制電磁閥單元(4)閥口的開度； 電源模塊，與所述微處理器模塊相連，用于處理電源中的共模和串模干擾、并產(chǎn)生控制器(6)中芯片所需的電壓； CAN模塊，分別與微處理器模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)相連，用于將PWM信號的占空比值傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8); 驅(qū)動(dòng)模塊，與所述微處理器模塊、電磁閥單元(4)相連，用于將微處理器模塊發(fā)出的PWM信號轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電磁閥單元(4)的電流信號； 滑動(dòng)變阻器，其兩個(gè)端點(diǎn)分別與電源模塊中的正電源和電源地相連，中間點(diǎn)與微處理器的D/A采集端相連，作為控制旋鈕，用于調(diào)節(jié)電磁閥單元(4)中的電液比例閥(44)的開度，以調(diào)節(jié)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力矩的大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置，其特征在于，所述電磁閥單元(4)由閥座(41)、安裝在閥座(41)上的電液比例閥(44)組成，閥座(41)上設(shè)置有第一進(jìn)油口(42)、第一 出油口(43)，所述電液比例閥(44)由閥體(45)、閥芯(47)、彈簧(48)、調(diào)整螺栓(411)、線圈(46)、進(jìn)油口、出油口組成，閥芯(47)位于閥體(45)內(nèi)部，閥芯(47 )的軸向中心有進(jìn)油油道，徑向有出油油道，進(jìn)油和出油油道貫通，閥體(45 ) —端設(shè)有進(jìn)油螺孔，進(jìn)油螺孔與閥芯(47)的進(jìn)油油道相連通、另一端設(shè)有調(diào)整螺栓(411)，所述調(diào)整螺栓(411)與閥芯(47)之間設(shè)有彈簧(48)，線圈(46)套在閥體(45)外部，所述閥體(45)上還設(shè)有第二進(jìn)油口(49)和第二出油口(410)，第二出油口(410)位于閥體(45)的側(cè)面，所述第二進(jìn)油口(49)和第二出油口(410)分別能夠與第一進(jìn)油口(42)、第一出油口(43)相通，所述線圈(46)與所述控制器(6)的驅(qū)動(dòng)模塊相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置，其特征在于，所述電磁閥單元(4)的進(jìn)油口、出油口通過兩個(gè)三通接頭(3)連接轉(zhuǎn)閥(2)進(jìn)油管路、出油管路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置，其特征在于，所述微處理器模塊以單片機(jī)XC866為處理芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括功率放大電路、電流反饋電阻、續(xù)流二極管、濾波電容，濾波電容連接于正電源與電源地之間，所述電磁閥單元(4)的線圈(46)、電流反饋電阻、功率放大電路依次串聯(lián)于正電源、電源地之間，續(xù)流二極管與所述線圈(46)和電流反饋電阻并聯(lián)。
6.測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)從10Km/h到100Km/h的車速中選出多個(gè)能夠構(gòu)成等差數(shù)列的多個(gè)車速； (2)選擇一個(gè)駕駛員駕駛汽車以步驟(1)中所述多個(gè)車速中的一個(gè)車速V沿直線行駛，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)通過車速儀(10)監(jiān)測車速V;駕駛員向左、或向右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，根據(jù)駕駛員的感受到的力矩大小，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直到駕駛員感覺力矩大小適中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)通過力矩測定裝置(7)采集車速V狀態(tài)下的理想轉(zhuǎn)向盤的操縱力矩Mswi ； (3)保持車速V，使汽車以轉(zhuǎn)彎半徑R、側(cè)向加速度ay為沿圓周行駛，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)通過車速儀(10)、陀螺儀(9)分別監(jiān)測車速V、側(cè)向加速度ay;轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，根據(jù)駕駛員的感受到的力矩大小，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直到駕駛員感覺力矩大小適中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)采集車速V、側(cè)向加速度ay狀態(tài)下的理想轉(zhuǎn)向盤的操縱力矩Msw2 ； (4)更換駕駛員、改變車速V、側(cè)向加速度ay，重復(fù)步驟(2)、(3)。 (5)上位計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)所采集的多個(gè)車速下的多個(gè)駕駛員的理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩Msw1、每位駕駛員在多個(gè)側(cè)向加速度ay的條件下的理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩Msw2分別取平均值，作出車速V—理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩Mswi曲線、側(cè)向加速度ay—理想轉(zhuǎn)向盤操縱力矩Msw2曲線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的方法，其特征在于，所述步驟(2 )、( 3 )中的車速 V 為 IOKm/h、20Km/h、30Km/h、40Km/h、50Km/h、60Km/h、70Km/h、80Km/h、90Km/h、100Km/h中的中的一個(gè)或多個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測定汽車?yán)硐朕D(zhuǎn)向盤操縱力矩的方法，其特征在于，所述步驟(3)中側(cè)向加速度ay為 lm/s2、2m/s2、4m/s2、6m/s2、8m/s2中的一個(gè)或多個(gè)。
【文檔編號】G01L5/22GK103674387SQ201310671256
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】唐斌, 江浩斌, 馬世典, 袁朝春, 耿國慶, 華一丁 申請人:江蘇大學(xué)