一种方向盘手力测量装置的制作方法

本发明属于转向操纵系统检测技术领域，特别是指一种方向盘手力测量装置。

背景技术：

一般情况下，转向操纵系统包括方向盘、方向管柱、转向下轴、转向器等组成，通过方向盘、方向管柱、转向下轴、转向器等部件将驾驶员的转向意志传递给车轮，从而实现转向。

在对实际车辆评价中经常出现：转向手力重、转向间隙大、转向圈数过多等评审问题，这些问题均为主观评价问题，需要用测量工具进行客观测量，以与设计标准相比较，确认是否与设计标准不符。

目前，方向盘手力测量装置均是通过夹紧结构直接卡在方向盘上，然后通过电子数字显示屏进行显示，其夹紧结构通过三个夹紧部卡在方向盘上，夹紧部的卡爪向下。数字显示虽然读数更直接，但是电子仪器存在可靠性低和寿命低的问题，且价格比较昂贵，并且通过夹紧结构直接卡在方向盘上，然后对方向盘表面造成损坏，比如造成方向盘上的包皮破坏或松脱。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种方向盘手力测量装置，以解决现有技术的电子仪器可靠性及寿命低的问题，以及导致方向盘的包皮损坏的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种方向盘手力测量装置，包括装置固定模块、转向手力测量模块、转向圈数测量模块及转向圈数测量固定模块；

所述装置固定模块分别同转向管柱及所述转向手力测量模块连接；所述转向手力测量模块与所述转向圈数测量模块连接；

所述转向圈数测量固定模块分别与所述转向圈数测量模块及所述转向管柱连接。

所述装置固定模块包括第一平板及固定于所述第一平板下表面的第一凸台，在所述第一平板及所述第一凸台上设置有贯通所述第一平板及所述第一凸台的转向管柱配合孔；

在所述第一平板的四角处设置有手力测量模块固定孔；

所述装置固定模块通过所述转向管柱配合孔，与所述转向管柱通过螺母固定连接；

所述装置固定模块通过所述手力测量模块固定孔与所述转向手力测量模块固定连接。

所述转向手力测量模块包括转向盘、扭杆、手力测量固定部及手力测量副尺；

在所述转向盘的中心处设置有扭杆上压装孔，在所述转向盘的辐条上设置有转向圈数测量模块固定孔；

所述手力测量固定部包括第二平板及固定于所述第二平板下表面四个角部的第二凸台，在每个所述第二凸台的中心处均设置有贯通所述第二平板的装置固定模块连接孔，

在所述第二平板的中心处设置有扭杆下压装孔，在所述扭杆下压装孔四周的所述第二平板上设置有角度刻度线；

所述手力测量副尺套于所述扭杆上，所述扭杆的上端压装于所述扭杆上压装孔内，所述扭杆的下端压装于所述扭杆下压装孔内。

所述角度刻度线的外径大于所述手力测量副尺的外径。

所述测量副尺的内径大于所述扭杆的外径；所述测量副尺的长度小于所述转向盘的下安装平面与所述第二平板上表面之间的距离。

所述转向圈数测量模块包括圈数测量模块固定架、轴承、转向圈数测量副尺、转向圈数测量主尺、测量副尺固定杆、转向圈数测量卷尺及测量卷尺固定轴；

所述圈数测量模块固定架的中心处设置有轴承孔，在所述圈数测量模块固定架上设置有手力测量模块连接孔；

所述测量副尺为杆状结构，在所述测量副尺的上端面设置有第一沉头孔，在所述测量副尺的外侧上部设置有角度刻度线，所述测量副尺的下端压装与所述轴承内圈内，所述轴承压装于所述轴承孔内；

所述转向圈数测量主尺套于所述测量副尺上；

所述转向圈数测量卷尺壳体与所述测量卷尺固定轴连接，所述转向圈数测量卷尺的一端固定于述转向圈数测量卷尺壳体内，另一端与所述转向圈数测量主尺连接；在所述测量卷尺固定轴的上端设置有第二沉头孔；所述测量副尺固定杆的一端卡于所述第一沉头孔内，所述测量副尺固定杆的另一端卡于所述第二沉头孔内。

所述转向圈数测量主尺的上端设置有角度刻度线，在所述转向圈数测量主尺的侧壁上设置有T形卡接槽，所述转向圈数测量卷尺的一端卡接于所述T形卡接槽内。

所述第一沉头孔及所述第二沉头孔均为多边形孔，所述测量副尺固定杆的两端为与所述第一沉头孔或所述第二沉头孔配合的多边形。

所述测量副尺固定杆包括第一固定杆、第二固定杆及第一连接杆；所述第一连接杆的两端分别与所述第一固定杆的一端及所述第二固定杆的一端连接；

在所述第一固定杆的另一端设置有与所述第一沉头孔配合的多边形，所述第二固定杆的另一端设置有与所述第二沉头孔配合的多边形。

所述转向圈数测量固定模块包括固定夹、第三固定杆、第四固定杆及第二连接杆；

所述第三固定杆的一端与所述固定夹固定连接，所述固定夹与所述转向管柱固定连接，所述第三固定杆的另一端与所述第二连接杆的一端连接，所述第二连接杆的另一端与所述第四固定杆的一端连接，所述第四固定杆的一端与所述测量卷尺固定轴固定连接。

本发明的有益效果是：

本技术方案通过转向盘施加转向手力，通过扭杆扭转变形的角度来测量转向手力；通过转向圈数测量卷尺的收缩卷绕在圈数测量主尺上的圈数与转向圈数测量主尺及转向圈数测量副尺的角度的测量值共同实现转向圈数的测量，实现转向手力测量的可靠性高，成本低且不会损坏被测量车辆的方向盘的外包皮。

附图说明

图1为本发明方向盘手力测量装置结构示意图；

图2为方向盘手力测量装置与转向管柱装配示意图；

图3为方向盘手力测量装置的分解图；

图4为装置固定模块结构示意图；

图5为转向手力测量模块分解图；

图6为转向圈数测量模块分解图；

图7为转向圈数测量主尺与转向圈数测量卷尺卡接示意图；

图8为转向圈数测量固定模块分解图。

附图标记说明

1装置固定模块，2转向手力测量模块，3转向圈数测量模块，4转向圈数测量固定模块，5转向管柱，11第一平板，12第一凸台，13转向管柱配合孔，14手力测量模块固定孔，21转向盘，22扭杆，23手力测量副尺，24手力测量固定部，25螺栓，211扭杆上压装孔，212辐条，213转向圈数测量模块固定孔，241第二平板，242第二凸台，243扭杆下压装孔，244角度刻度线，245装置固定模块连接孔，31圈数测量模块固定架，32轴承，33转向圈数测量副尺，34转向圈数测量主尺，35测量副尺固定杆，36转向圈数测量卷尺，37测量卷尺固定轴，311轴承孔，331角度刻度线，332第一沉头孔，341T形卡接槽，351第一固定杆，352第一连接杆，353第二固定杆，361转向圈数测量卷尺壳体，362卷尺，371第二沉头孔，41固定夹，42第三固定杆，43第二连接杆，44第四固定杆。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

本申请提供一种方向盘手力测量装置，如图1至图8所示，包括装置固定模块1、转向手力测量模块2、转向圈数测量模块3及转向圈数测量固定模块4。

如图2所示，装置固定模块1分别同转向管柱5及转向手力测量模块2连接；转向手力测量模块2与转向圈数测量模块3连接。

转向圈数测量固定模块4分别与转向圈数测量模块3及转向管柱5连接。

如图4所示，装置固定模块1包括第一平板11及固定于第一平板下表面的第一凸台12，在第一平板及第一凸台上设置有贯通第一平板及第一凸台的转向管柱配合孔13，在本申请中，转向管柱配合孔的中线与第一凸台的中线重合，在本申请中，转向管柱配合孔可以是花键孔、六角形孔等，根据转向管柱配合端的形状不同而不同。

在第一平板11的四角处设置有手力测量模块固定孔14，在本申请中，手力测量模块固定孔为螺纹孔，在本申请的其它实施例中，也可以为光孔，直接通过螺栓螺母固定。在本申请中，第一凸台的目的是为了增加与转向管柱的配合强度，提高方向盘手力测量装置的稳定性。

装置固定模块通过转向管柱配合孔，与转向管柱通过螺母固定连接。

装置固定模块通过手力测量模块固定孔与转向手力测量模块通过螺栓25固定连接。

如图5所示，转向手力测量模块2包括转向盘21、扭杆22、手力测量固定部24及手力测量副尺23。

在转向盘21的中心处设置有扭杆上压装孔211，在转向盘的辐条212上设置有转向圈数测量模块固定孔213，在本申请中，转向盘上设置有三个辐条，在每个辐条上均设置有一个转向圈数测量模块固定孔，以便与转向圈数测量模块固定连接。

手力测量固定部24包括第二平板241及固定于第二平板下表面四个角部的第二凸台242，在每个第二凸台的中心处均设置有贯通第二平板的装置固定模块连接孔245，在本申请中，设置第二凸台是因为装置固定模块与转向管柱连接后，转向管柱固定部分会凸出装置固定模块一部分。

在第二平板241的中心处设置有扭杆下压装孔243，在扭杆下压装孔四周的第二平板上设置有角度刻度线244；角度刻度线的外径大于手力测量副尺的外径，以方便读取扭转角度，因为扭杆的扭转刚度已知，通过读取扭转角度，便可求得转向力矩，转向力矩与转向盘半径的比值即为方向盘手力。

手力测量副尺23为管状结构，手力测量副尺套于扭杆上，在本申请中，手力测量副尺的一端与转向盘的下安装平面，扭杆的上端压装于扭杆上压装孔内，扭杆的下端压装于扭杆下压装孔内。

测量副尺的内径大于扭杆的外径；测量副尺的长度小于转向盘的下安装平面与第二平板上表面之间的距离。

当手力测量固定部24与装置固定模块1固定连接后，转动转向盘，由于阻力的作用，扭杆会扭转变形，此时手力测量副尺与手力测量固定部上的角度刻度的相对初始位置会发生变化，此相对变化的角度与扭杆的扭转刚度的乘积即为转向扭矩，转向扭矩与被测量车辆的方向盘半径比值即为转向手力。

如图6所示，转向圈数测量模块3包括圈数测量模块固定架31、轴承32、转向圈数测量副尺33、转向圈数测量主尺34、测量副尺固定杆35、转向圈数测量卷尺36及测量卷尺固定轴37。

圈数测量模块固定架31的中心处设置有轴承孔311，在圈数测量模块固定架上设置有手力测量模块连接孔，本申请中，圈数测量模块固定架的本体外侧延伸有三个固定支架，在每个固定支架上设置有一个手力测量模块连接孔，与转向盘上的转向圈数测量模块固定孔一一对应，并通过螺栓固定连接。

转向圈数测量副尺33为杆状结构，在转向圈数测量副尺的上端面设置有第一沉头孔332，在转向圈数测量副尺的外侧上部设置有角度刻度线331，转向圈数测量副尺的下端压装与轴承内圈内，轴承压装于轴承孔内，与圈数测量模块固定架固定连接。

转向圈数测量主尺34套于转向圈数测量副尺上，在转向圈数测量主尺的上端面刻有角度刻度线，转向圈数测量主尺与转向圈数测量副尺同轴线。

转向圈数测量卷尺壳体361与测量卷尺固定轴37连接，卷尺362的一端固定于述转向圈数测量卷尺壳体361内，另一端与转向圈数测量主尺34连接；在本申请中，转向圈数测量卷尺类似于日常使用的钢卷尺，包括卷尺和卷尺壳体，可自动收缩。

在测量卷尺固定轴37的上端设置有第二沉头孔371；测量副尺固定杆35的一端卡于第一沉头孔332内，测量副尺固定杆的另一端卡于第二沉头孔371内。

转向圈数测量主尺的上端设置有角度刻度线，在转向圈数测量主尺的侧壁上设置有T形卡接槽341，卷尺的一端卡接于T形卡接槽内。

第一沉头孔及第二沉头孔均为多边形孔，测量副尺固定杆的两端为与第一沉头孔或第二沉头孔配合的多边形。

测量副尺固定杆35包括第一固定杆351、第二固定杆353及第一连接杆352；第一连接杆的两端分别与第一固定杆的一端及第二固定杆的一端连接。

在第一固定杆的另一端设置有与第一沉头孔配合的多边形，第二固定杆的另一端设置有与第二沉头孔配合的多边形。

将圈数测量模块固定于转向盘上，由于转向盘转动，从而带动圈数测量模块固定架转动，圈数测量模块固定架带动转向圈数测量主尺转动，从而将卷尺362绕于转向圈数测量主尺34上。转向圈数测量副尺通过轴承压装在圈数测量模块固定架上，转向圈数测量主尺底部与圈数测量模块固定架固定连接，二者可以产生相对运动，将其中任何一个固定，转动另一个即可读取变化数值，从而可以测量转向变化角度。

如图8所示，转向圈数测量固定模块4包括固定夹41、第三固定杆42、第四固定杆44及第二连接杆43。

在本申请中，固定夹由两块半弧形钢片组成，钢片的两端均带有螺栓固定面，在本申请中，半弧形钢片的具体形状与转向管柱的外形相配合，可以为半椭圆形、半圆形或其它形状。

第三固定杆的一端与固定夹固定连接，固定夹与转向管柱固定连接，第三固定杆的另一端与第二连接杆的一端连接，第二连接杆的另一端与第四固定杆的一端连接，第四固定杆的一端与测量卷尺固定轴固定连接。

在本实施例中，第三固定杆和第四固定杆均为中心为圆筒的六角形杆件，且中心的圆筒直径大于第二连接杆的外径，第二连接杆插入第三固定杆的圆筒或第四固定杆的圆筒后，通过调节第三固定杆或第四固定杆上的压紧螺栓和螺母即可紧固第三固定杆与第二连接杆或第四固定杆与第二连接杆，这样可以调节长度。

装配过程：

装置固定模块通过螺母固定在转向管柱上，转向手力测量模块通过螺栓固定连接在装置固定模块上；转向圈数测量主尺、转向圈数测量副尺、轴承、圈数测量模块固定架四个部件装配后的总成通过螺栓固定在转向手力测量模块的转向盘上；将转向圈数测量固定模块中的固定夹固定在转向管柱上，调节第三固定杆、第四固定杆及连接杆的长度并固定连接；将转向圈数测量卷尺壳体固定在测量卷尺固定轴上，并将测量卷尺固定轴与第四固定杆固定连接，调节测量卷尺固定轴与第四固定杆的长度，使卷尺的高度与转向圈数测量主尺的高度一致，然后拧紧第四固定杆上的锁紧螺栓和螺母；调节测量副尺固定杆的长度，然后将测量副尺固定杆的两端分别放入转向圈测量副尺的第一沉头孔和测量卷尺固定轴上端的第二沉头孔中，将卷尺的另一端的T形块卡接在转向圈数测量主尺的T形卡接槽中。

测量使用过程：

记录手力测量副尺与手力测量固定部上的角度刻度对应的位置，读取数值。

读取转向圈数测量模块中的转向圈数测量主尺与转向圈数测量副尺的角度刻度对应的位置，读取数值。

转动转向盘，当感觉到有明显阻力时，记下此时的转向手力测量模块中手力测量副尺与手力测量固定部上的角度刻度对应的位置，读取数值，此值与初始值之差即为转向系统间隙。

继续转动转向盘，当转向手力测量模块中手力测量副尺与手力测量固定部没有相对运动后，记下此时的手力测量副尺与手力测量固定部上的角度刻度对应的位置，读取数值，此值与初始值的差值再减去转向系统间隙所得到的角度值即为扭杆扭转的角度，扭杆扭转的角度乘以扭杆的刚度得到转向扭矩值，转向扭矩值除以被测量车辆的方向盘半径即为方向盘手力。

继续转动转向盘直到无法转动为止，读取转向圈数测量模块中的转向圈数测量主尺与转向圈数测量副尺的角度刻度对应的位置，读取数值，此值与初始值之差即为转向系统圈数非整圈的角度，此角度与360度的比值即为转向系统的非整数圈，再读取卷尺绕在转向圈数测量主尺上的整数圈数(肉眼查看转向圈数测量卷尺绕在转向圈数测量主尺上几圈)，非整数圈与整数圈之和即为转向系统总圈数。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。