[发明专利]汽车转向系统用电动加载试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及加载试验装置，尤其是一种汽车转向系统用电动加载试验装置。

背景技术

目前测试汽车转向系统如EPS系统的性能的加载系统主要是应用被动加载方式，如弹簧加载等、主动加载方式，如液压加载或气动加载。弹簧加载通过调节弹簧的预紧力来模拟汽车转向时的地面阻力的大小，然而弹簧加载模拟的地面阻力与弹簧的位移成线性关系并且不随车速而改变，在试验过程中不能实时反应轮胎和地面之间的接触关系。采用液压或气动进行加载的转向系统加载装置，虽然能弥补上述被动加载装置的不足，但由于液压和气动加载装置本身具有较强的非线性、动态响应性差，对加载系统的性能产生不利影响，不能满足在各种行驶工况下对转向系统进行主观和客观评价的要求。

发明内容

本发明的目的是为了改善常规的转向系统用加载装置的性能，提供一种能够对转向系统进行实时动态力加载的小型轻量化的电动加载试验系统，用于模拟路面传递给转向系统的各种负载力(或力矩)。该装置可以准确模拟汽车在各种行驶工况下转向系统所受到的回正力(或力矩)以及转向轮摆振和不平路面等诸多干扰因素所造成的高频(20hz—40hz)振动力(或力矩)。

为达到以上目的，本发明的技术方案是：一种汽车转向系统用电动加载试验装置，包括加载电机驱动器、加载电机(如直流或交流旋转电机或直线电机)及减速机构(如涡轮蜗杆)、运动变换机构(如齿轮齿条机构、滚珠丝杠机构，但在加载电机使用直线电机的情况下不用运动变换机构)、加载力传感器(如拉压力传感器)、加载运动传感器(转角传感器如光电编码器或位移传感器如直线位移传感器)和控制器。在采用旋转电机的情况下，所述的加载电机与减速机构相连接构成减速增扭装置，减速机构和运动变换机构(如齿轮齿条机构)中的输入部件(如齿轮)相连将电机的旋转运动转变为直线运动，运动变换机构(如齿轮齿条机构)中的输出部件(如齿条)与转向系统的转向器齿条相连对转向器的齿条进行直线运动力加载；在采用直线电机的情况下，直线电机的动子直接与转向系统的转向器齿条相连输出直线运动与加载力。拉压力传感器安装在直线运动力加载机构输出端与转向系统转向器齿条之间，用于检测实际的加载力信号；转角传感器安装在转向系统里或在加载系统增加转角或位移传感器用于对转向盘转角进行检测。转向盘转角以及车速信号输入到控制器实时生成动态的转向系统加载指令力信号，加载指令力信号、拉压力传感器检测到的实际加载力信号与转角或位移信号一起输入到控制器的前馈补偿模块和PID力闭环控制模块(控制方案1)或二自由度内模力控制模块(控制方案2)中，通过各模块计算出加载力控制信号并通过电机驱动器输出所需的电机电流，使电机实时输出加载力矩(或力)，并通过运动变换机构统(或直接)对转向系统转向器齿条进行直线运动力加载。本发明与现有技术的区别主要包括：1)2种控制方法；2)采用直线电机对齿条进行加载的方式；3)加装了拉压力传感器；4)一个转角传感器或位移传感器可用于加载装置运动的检测及转向盘转角检测。