专利名称：一种可调加载刚度和阻尼的汽车转向器总成试验台加载装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车试验设备，特指一种可调加载刚度和阻尼的汽车转向器总成试验台加载装置，用于机械式、液压助力式和电动助力式汽车转向器总成的试验加载，可以实际模拟汽车转向时受到的载荷，并能够实现不同特性的变负荷加载。
背景技术：
当转向器安装到汽车上以后，转向器输出端承受的力分为两种一种是回正力，它的作用是使得转向器回到中位；另一种是转向传动机构以及转向车轮轮胎与地面的摩擦，它的作用是阻碍转向器的运动，这种摩擦力在汽车静止或者车速低时的作用很大。对于不同的车型，或者是同一车型在不同的运动状态下，转向力和摩擦力的大小是不一样的。实用新型专利92 223 334.9采用线性弹簧对转向器输出端进行加载，实现了变负荷加载。但弹簧预紧力的存在与转向器的实际使用情况有差异，因为转向器在转向时必须克服摩擦力，摩擦力的方向是与转向器的运动方向相反，使得转向器回正变得困难，而弹簧预紧力则是沿着一个方向，它的存在则有利与转向器的回正；另外该专利的加载弹簧刚度是不变的，这与汽车转向器受到的载荷特性是有差异的；实用新型专利02 220 571.3采用的是液压机构和机械机构实现加载的，其液压机构模拟回正力，机械机构模拟阻尼力，所加载荷与实际比较接近。比较实用新型专利92 223 334.9和实用新型专利02 220571.3，知道专利92 223 334.9结构较简单，但功能稍差；又因为专利92 223 334.9没有采用液压装置，不消耗额外的能源，也没有液压油污染环境的问题，所以其环保性能较好。在专利92 223 334.9中，采用了两个加载箱进行加载，结构仍然复杂；而且由于其结构限制，对于中间输出的转向器，加载有困难。另外，转向器在使用过程中，由于磨损会造成间隙，对其性能造成影响，所以在进行试验研究中应该模拟这种间隙，现有技术都不能实现这种间隙的模拟，也无法进行等负荷加载的试验。
发明内容
本实用新型的目的提供一种可调加载刚度和阻尼的汽车转向器总成试验台加载装置，它的加载特性能够与汽车的实际转向载荷比较接近，而且其结构简单，特性可调，能够适应不同的车型和同一车型的不同工作情况。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是其设有加载部件与调节装置，加载部件包括支架总成(5)、及安装在支架总成(5)上的前弹簧座(4)与后弹簧座(13)之间的加载弹簧(6)，其特征在于加载部件和调节装置组合在一起，调节装置由安装在加载弹簧(6)上的弹簧刚度调节装置A(14)与弹簧刚度调节装置B(15)组成。
并且加载部件中设有经弹性垫(16)和摩擦垫(17)固定在传感器导向杆(11)上的摩擦力调节螺栓(12)。
加载部件的较佳结构为装在支架总成(5)上的弹簧座导向杆(7)由螺母(3)和螺母(9)固定其位置，其左右两端分别穿过前弹簧座(4)和后弹簧座(13)；后弹簧座(13)由螺母(8)限制其单向位置；前弹簧座(4)安装在支架总成(5)上，并限制其单向位置；转向器(2)通过拉压力传感器(1)、传感器导向杆(11)和加载装置的前弹簧座(4)、后弹簧座(13)相连接。
工作时，当转向器(2)输出端从中间位置向右移动时，则推动拉压力传感器(1)、前弹簧座(4)压缩加载弹簧(6)来实现加载；当转向器(2)输出端从中间位置向左移动时，则拉动拉压力传感器(1)、传感器导向杆(11)、螺母(10)、后弹簧座(13)压缩加载弹簧(6)来实现加载；转向器(2)输出端的任一种移动的同时摩擦力调节螺栓(12)通过弹性垫(16)、摩擦垫(17)施加的摩擦力通过传感器导向杆(11)加在转向器(2)输出端上。
加载力的大小一方面可以通过调节弹簧刚度调节装置A(14)、弹簧刚度调节装置B(15)来调节弹簧的刚度来实现；另一方面可以通过调节摩擦力调节螺栓(12)来实现不同的摩擦力；两个方面的合理组合就可以实现不同特性的加载。
如果旋松螺母(8)和螺母(10)，使其不抵靠后弹簧座(13)，这样在转向器(2)的运动过程中就加载弹簧(6)就不起作用，施加的载荷就只有摩擦力调节螺栓(12)通过弹性垫(16)和摩擦垫(17)施加的摩擦力，这样可以实现等负荷加载。
虽然本实用新型是针对转向器试验加载装置，但是这种技术同样可以应用到其它的相关领域。
本实用新型专利的有益效果是加载装置和调节装置组合在一起，加载力的大小一方面可以通过调节弹簧刚度调节装置A(14)、弹簧刚度调节装置B(15)来调节弹簧的刚度来实现；另一方面可以通过调节摩擦力调节螺栓(12)来实现不同的摩擦力；前弹簧座(4)和后弹簧座(13)的中部有通孔，传感器导向杆(11)从两者的孔中穿过；当旋松螺母(8)和螺母(10)后，使其不抵靠后弹簧座(13)，施加的载荷就只有摩擦力，这样可以实现等负荷加载。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型变负荷加载装置加载的一个实施例。
图2是图1实施例中变负荷加载装置的C-C剖视图。
图3调节弹簧的有效圈数值小于1的实施例。
图4是调节弹簧的有效圈数值大于1的非整数实施例。
图5是调节弹簧的有效圈数值大于1的整数实施例。
图6是实现等负荷加载的实施例。
附图中标注说明1-拉压力传感器 2-转向器 3-螺母 4-前弹簧座5-支架总成 6-加载弹簧 7-弹簧座导向杆 8-螺母 9-螺母 10-螺母11-传感器导向杆 12-摩擦力调节螺栓 13-后弹簧座 14-弹簧刚度调节装置A 15-弹簧刚度调节装置B 16-弹性垫 17-摩擦垫具体实施方式
变负荷加载的实现。在图1和图2中，支架总成(5)是固定的，四根弹簧座导向杆(7)通过支架总成上的孔由螺母(3)和螺母(9)固定其位置，后弹簧座(13)有孔，由螺母(8)安装在弹簧座导向杆(7)上；前弹簧座(4)的结构与后弹簧座(13)相同，由支架总成(5)限制其在弹簧座导向杆(7)上位置；加载弹簧(6)装在后弹簧座(13)和前弹簧座(4)之间，并且使得前弹簧座(4)抵靠支架总成(5)。转向器(2)通过拉压力传感器(1)抵靠加载装置的前弹簧座(4)。前弹簧座(4)和后弹簧座(13)中间以及支架总成(5)的右部开有孔，传感器导向杆(11)一端连接拉压力传感器(1)，另一端穿过前簧座(4)和后弹簧座(13)中间的孔，并通过螺母(10)抵靠后弹簧座(13)，并穿过支架总成(5)的右部。转向器(2)输出端和拉压力传感器(1)、传感器导向杆(11)是连接在一起的，它们一起运动。摩擦力调节螺栓(12)通过弹性垫(16)和摩擦垫(17)压在传感器导向杆(11)上；会在传感器导向杆(11)上产生摩擦。
工作时，当转向器(2)输出端从中间位置向右移动时，则推动拉压力传感器(1)、前弹簧座(4)压缩加载弹簧(6)来实现加载；同时传感器导向杆(11)向右移动，摩擦力调节螺栓(12)通过弹性垫(16)和摩擦垫(17)施加的摩擦力通过传感器导向杆(11)也加在转向器(2)输出端上。当转向器(2)输出端从中间位置向左移动时，则拉动拉压力传感器(1)、传感器导向杆(11)、螺母(10)、后弹簧座(13)压缩加载弹簧(6)来实现加载；同时摩擦力调节螺栓(12)通过弹性垫(16)和摩擦垫(17)施加的摩擦力通过传感器导向杆(11)也加在转向器(2)输出端上。
加载力的大小一方面可以通过调节弹簧刚度调节装置A(14)、弹簧刚度调节装置B(15)来调节弹簧的刚度来实现，因为加载弹簧(6)施加在转向器(2)输出端的载荷取决于输出端的位移和加载弹簧(6)刚度的乘积，在一定位移的情况下，改变加载弹簧(6)的刚度就能够改变施加在转向器(2)输出端施加的载荷；另一方面可以通过调节摩擦力调节螺栓(12)来实现不同的摩擦力，因为摩擦力随着摩擦力调节螺栓(12)施加的压力增大而增大。两个方面的不同组合就可以实现不同特性的加载。
弹簧刚度的调节原理如下。对于圆柱螺旋压缩弹簧，其刚度与有效圈数成反比，改变有效圈数就可以改变刚度。调节原理见图2，把弹簧刚度调节装置B(15)放在弹簧中间的节距中间，使1圈弹簧不起作用，弹簧的有效圈数就减小1。
图3为调节弹簧的有效圈数小于1的实施例，因为本实用新型的加载弹簧(6)是受压缩的，两端各1圈是并紧并磨平的，所以第一有效圈和最后一有效圈与两端的支撑圈的节距是逐渐变化的，这样把弹簧刚度调节装置A(14)放在适当位置就会把弹簧的有效圈数适当减小，比如放在离支撑圈的1/4有效圈时，总的有效圈数就减小1/4；放在离支撑圈的1/2有效圈时，总的有效圈数就减小1/2，依次类推。
当需要加载弹簧(6)的有效圈数减小值为大于1的非整数时，可以同时采用以上两种方法，也可以采用图4的实施例方法，其中采用两个弹簧刚度调节装置B(15)。图4所示位置可以使得加载弹簧(6)有效圈数减小1.5；通过把两个弹簧刚度调节装置B(15)放置在不同位置，能够使得加载弹簧(6)有效圈数减小数值为1到2之间。
当需要加载弹簧(6)的有效圈数减小值为大于1的整数时，需要把相应个数的弹簧刚度调节装置B(15)沿着弹簧的轴线方向放置。图5的实施例可以把加载弹簧(6)的有效圈数减小2。
加载弹簧(6)也可以采用圆锥螺旋压缩弹簧，这样当采用以上方法时，不仅可以调节弹簧的有效圈数，而且也可以改变弹簧的平均直径，这时调节弹簧刚度的效果更明显。
图2、图3、图4、图5也是加载摩擦力的实施例。摩擦力调节螺栓(12)通过弹性垫(16)、摩擦垫(17)压紧传感器导向杆(11)。调节摩擦力调节螺栓(12)的预紧力就可以得到所需要的摩擦力。弹性垫(16)是为了增加摩擦力调节螺栓(12)的压紧弹性，从而保持摩擦力的稳定。
在图6中，旋松螺母(8)和螺母(10)后，使其不抵靠后弹簧座(13)。这样，当转向器(2)输出端从中间位置向右移动时，则推动拉压力传感器(1)、前弹簧座(4)和后弹簧座(13)一起向右运动，加载弹簧(6)不施加载荷，施加的载荷只有摩擦力调节螺栓(12)通过弹性垫(16)和摩擦垫(17)施加的摩擦力，这种摩擦力通过传感器导向杆(11)加在转向器(2)输出端上。当转向器(2)输出端从中间位置向左移动时，则推动拉压力传感器(1)和传感器导向杆(11)一起向左移动；由于螺母(10)不抵靠后弹簧座(13)，所以加载弹簧(6)不被压缩，不施加载荷，施加的载荷只有摩擦力调节螺栓(12)通过弹性垫(16)和摩擦垫(17)施加的摩擦力，这种摩擦力通过传感器导向杆(11)同样加在转向器(2)输出端上。当把摩擦力调节螺栓(12)的预紧力调好后，摩擦力也确定了，所以就可以实现等负荷加载。
权利要求1.一种可调加载刚度和阻尼的汽车转向器总成试验台加载装置，设有加载部件与调节装置，加载部件包括支架总成(5)、及安装在支架总成(5)上的前弹簧座(4)与后弹簧座(13)之间的加载弹簧(6)，其特征在于加载部件和调节装置组合在一起，调节装置由安装在加载弹簧(6)上的弹簧刚度调节装置A(14)与弹簧刚度调节装置B(15)组成。
2.根据权利要求1所述的一种可调加载刚度和阻尼的汽车转向器总成试验台加载装置，其特征是加载部件中设有经弹性垫(16)和摩擦垫(17)固定在传感器导向杆(11)上的摩擦力调节螺栓(12)。
3.根据权利要求2所述的一种可调加载刚度和阻尼的汽车转向器总成试验台加载装置，其特征是加载部件中装在支架总成(5)上的弹簧座导向杆(7)由螺母(3)和螺母(9)固定其位置，其左右两端分别穿过前弹簧座(4)和后弹簧座(13)；后弹簧座(13)由螺母(8)限制其单向位置；前弹簧座(4)安装在支架总成(5)上，并限制其单向位置；转向器(2)通过拉压力传感器(1)、传感器导向杆(11)和加载装置的前弹簧座(4)、后弹簧座(13)相连接。
专利摘要本实用新型用于各类汽车转向器总成的试验加载，可以实际模拟汽车转向时受到的载荷，并能够实现不同特性的变负荷加载。其由装在支架总成上的弹簧座导向杆以及装在后弹簧座和前弹簧座之间的加载弹簧、传感器导向杆、摩擦力调节螺栓、弹簧刚度调节装置A、弹簧刚度调节装置B组成。加载力的大小既可通过弹簧刚度调节装置A、弹簧刚度调节装置B调节弹簧的刚度来实现；也可通过调节摩擦力调节螺栓来实现不同的摩擦力；两方面的组合就可实现不同特性的加载。该装置结构简单，调整方便，能实现不同特性的变负荷加载，适应性广，适宜在试验室内对汽车转向器总成进行试验。
文档编号G01M17/007GK2684177SQ20042002568
公开日2005年3月9日 申请日期2004年3月25日 优先权日2004年3月25日
发明者苗立东, 何仁 申请人:江苏大学