专利名称：电液伺服汽车转向系统试验台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电液伺服汽车转向系统试验台主要用于对汽车动力转向系统总成的性能试验、可靠性试验以及对汽车动力转向系统进行综合试验。
背景技术：
汽车转向系统一直以来为汽车行业各类研发生产企业与机构所重视，其技术已由机械式转向、液压转向、电控液压转向，而逐步向着电动助力转向和下一代的线控转向发展，成为近几年汽车技术领域中发展速度最快的系统总成一。汽车转向系统是保证汽车按照驾驶员的意志进行转向行驶以保持稳定的重要部件，其性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性和操纵稳定性，因此汽车转向系统性能的实验对于转向器设计参数的确定、转向机构尺寸的确定和转向性能的可靠性都具有十分重要的意义。目前，汽车动力转向系统总成的试验主要是依靠实车检验，即把液压动力转向系统总成安装在所需的车辆上，在实际运行中测量汽车液压动力转向系统总成的各种性能，不能放在试验室进行，因此检测起来费时费力。即便是有一些相关的项目可以在试验室内进行，也是仅仅测量了转向系统的某一个部分，如转向器的性能，无法对整个汽车动力转向系统的综合性能进行试验。
发明内容
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种可以在实验室内完成，省时省力，效率高的电液伺服汽车转向系统试验台。本发明是通过以下措施实现的
本发明的电液伺服汽车转向系统试验台，包括试验机主体、电液伺服控制系统和为试验机主体提供液压动力的动力泵站，所述试验机主体包括转向力矩加载装置、待检转向器、转向力矩输出装置和车桥固定架；
所述转向力矩加载装置包括调整支架，所述调整支架上设置有模拟方向盘，所述模拟方向盘连接有转向轴，所述转向轴连接待检转向器；
所述转向力矩输出装置包括底座和摆动缸，转向力矩输出装置能够设置在转向系统检测工位和转向器检测工位；
当转向力矩输出装置设置在转向器检测工位时，所述摆动缸水平连接在底座上，并且摆动缸的扭转轴通过联轴器直接连接待检转向器的输出轴；
当转向力矩输出装置设置在转向系统检测工位时，转向力矩输出装置为两个并分别设 置在车桥固定架两端，所述底座上连接有竖直的支撑架，摆动缸连接在支撑架上，所述车桥固定架上固定有待检车桥，待检转向器通过转向传动机构连接待检车桥的轮毂，轮毂上方连接将施加给轮毂的转向力矩转化为扭转力矩的摆动缸；
所述转向力矩加载装置和转向力矩输出装置均设置有与电液伺服控制系统信号连接的液压伺服驱动装置和参数检测装置。上述调整支架上设置有左右调整装置、高度调整装置、水平调整装置、前后调整装置和倾角调整装置，所述转向力矩输出装置的底座上设置有左右调整装置。上述液压伺服驱动装置包括伺服马达，伺服马达上设置电液伺服阀，参数检测装置包括光电编码器和扭矩传感器，电液伺服阀、扭矩传感器和光电编码器连接电液伺服控制系统，所述扭矩传感器用于检测转向力矩加载装置的转向加载扭矩和转向力矩输出装置的转向输出扭矩。上述当转向力矩输出装置设置在转向系统检测工位时，所述轮毂的车轮连接处上方连接有连接板，所述连接板通过联轴器连接摆动缸的扭转轴。上述电液伺服控制系统包括三通道数字液压伺服协调控制器，其三个通道分别用 于控制转向力矩加载装置和两个转向力矩输出装置的液压伺服驱动装置。本发明的有益效果是
I.能够在试验室内完成对整个汽车转向系统进行综合测试，完全模拟了实车试验的各种试验状况，省时省力，检测全面准确。2.实现了对转向器输出轴直接进行扭矩加载，减少了传动环节损耗因素的干扰，有利于直接测试转向器的参数。3.能够实时模拟人打方向盘的动作和产生的扭矩，实现从输入端对整个转向系统进行疲劳加载，试验更加全面。4.电液伺服控制系统控制通道多，能够协调加载，工作频率范围宽，适用于动静态检测。
图I为本发明转向力矩输出装置在转向系统检测工位时的俯视结构示意 图2为本发明转向力矩输出装置在转向系统检测工位时的主视结构示意 图3为本发明转向力矩加载装置的主视结构示意 图4为图3的左视 图5为本发明的转向力矩输出装置主视结构示意 图6为图5的左视结构不意 图7本发明转向力矩输出装置在转向器检测工位时的主视结构示意图。图中1转向力矩加载装置，2待检转向器，3转向力矩输出装置，4车桥固定架，5模拟方向盘，6转向轴，7动力泵站，8转向摇臂，9转向直拉杆，10待检车桥，11转向横拉杆，12调整支架，13轮毂，14连接板，15联轴器，16伺服马达，17光电编码器，18电液伺服阀，19扭矩传感器，1-1左右调整装置，1-2高度调整装置，1-3水平调整装置，1-4前后调整装置，1-5倾角调整装置，3-1底座，3-2直线导轨，3-3支撑架，3-4摆动缸，3-5左右调整装置。
具体实施例方式如图1-7所示，本发明的电液伺服汽车转向系统试验台，包括试验机主体、电液伺服控制系统和为试验机主体提供液压动力的动力泵站7，试验机主体包括转向力矩加载装置I、待检转向器2、转向力矩输出装置3和车桥固定架4。转向力矩加载装置I，包括调整支架12，调整支架12上设置有模拟方向盘5，
模拟方向盘连接有转向轴6，转向轴6连接待检转向器2 ;模拟方向盘5通过联轴器15
连接转向轴6，并设置有扭矩传感器19。模拟方向盘5安装有液压伺服驱动装置，液压伺服驱动装置采用伺服马达16，伺服马达16上设置电液伺服阀18和光电编码器17，伺服马达16、扭矩传感器19、电液伺服阀18和光电编码器17连接电液伺服控制系统，实现模拟方向盘5加载转向力矩的闭环控制，控制更加精确。调整支架12上设置有左右调整装置1-1、高度调整装置1-2、水平调整装置1-3、前后调整装置1-4和倾角调整装置1-5，可以根据不同工况状态下进行调整，满足不同的转向传动轴总成、转向万向节总成和转向器总成的安装需要。
转向力矩输出装置3包括底座3-1和摆动缸3-4，转向力矩输出装置3能 够设置在转向系统检测工位和转向器检测工位。当转向力矩输出装置3设置在转向器
检测工位时，仅对转向器性能参数进行检测。此时摆动缸3-4水平连接在底座3-1上，并且摆动缸3-4的扭转轴通过联轴器15直接连接待检转向器2的输出轴。这样实现了对转向器输出轴直接进行扭矩加载，减少了传动环节损耗因素的干扰，有利于直接测试转向器的参数。当转向力矩输出装置3设置在转向系统检测工位时，可以对整个转向系统性能参数进行检测。此时转向力矩输出装置3采用两个，并分别设置在车桥固定架4两端，底座3-1上连接有竖直的支撑架3-3，摆动缸3-4连接在支撑架3-3上，车桥固定架4上固定有待检车桥10，待检转向器2通过转向传动机构连接待检车桥10的轮毂13，转向传动机构可以采用依次连接的转向摇臂8、转向直拉杆9和转向横拉杆11，转向横拉杆11两端连接在待检车桥10的轮毂13上。轮毂13车轮连接处上方连接连接板14，连接板14通过联轴器15连接摆动缸3-4的扭转轴，从而摆动缸3-4可以将施加给轮毂13的转向力矩转化为扭转力矩。车桥固定架4使待检车桥10在试验过程中固定不动，并保证试验所需的刚度要求。摆动缸3-4的扭转轴上均设置有扭矩传感器19。摆动缸3-4安装有液压伺服驱动装置，液压伺服驱动装置采用伺服马达16，伺服马达16上设置电液伺服阀18和光电编码器17，伺服马达16、扭矩传感器19、电液伺服阀18和光电编码器17连接电液伺服控制系统，实现摆动缸3-4模拟的输出转向力矩的闭环控制，控制更加精确。为了使车桥固定架4固定不同型号的车桥，在底座3-1上安装了左右调整装置3-5，左右调整装置3-5采用丝杠丝母机构和直线导轨3-2，调整摆动缸3-4与轮毂13之间的连接距离。有效补偿车桥的轴向变形，保证试验台进行大扭矩试验安全可靠。操作时，手动操作手轮就可以，使用方便。电液伺服控制系统采用了三通道全数字液压伺服协调控制器，一个通道用于对转向力矩加载装置I的液压伺服驱动装置进行控制；第二个通道用于对左侧转向力矩输出装置3的液压伺服驱动装置进行控制；第三个通道用于对右侧转向力矩输出装置3的液压伺服驱动装置进行控制。三通道全数字液压伺服协调控制系统为试验人员、被测试样、测试数据的处理与安全以及将来对试验系统功能的扩展提供可靠的保证，并通过丰富灵活的软件系统最大限度地减少对设备维护的需求。选用二套伺服扭转作动器模拟汽车左右转向轮的实际工况。多个通道通过一套全数字液压伺服控制器进行协调控制，每个通道分别具有力/扭矩、位移/角度两个闭环控制回路，具有等速率试验力、等速率试验扭矩、等速率位移、等速率角位移等多种控制模式，并可实现控制模式的平滑无扰切换。电液伺服控制系统具有以下特点1.采用最新技术的全数字化伺服液压控制器，该控制系统采用了高速GPIB接口，实现8M/s的高速数据传输；2.有丰富多彩的应用软件、套件可供选择。这些套件可满足各类试验需求。而且这些软件的设计具有一致性，用户可在很短的时间内掌握各种套件的使用；3.控制系统提供最完善的保护功能。该控制器充分发挥硬件、固件及软件的各种特性。所有的安全保障功能完全在最可靠的媒介-硬件中实现。在固件中可实现实时的优先级排序功能，如限位、事件、PIDL回路、交叉补偿、数据记录、振幅控制、自适应控制、滤波及循环计数等，能够保证在较短的响应时间内完成动作。软件则提供了试验定义、数据存贮、分析及演示等功能；4.控制器的标定向导系统指导用户进行自动标定或更为详细地进行手工标定；5.控制器采取了在动态试验控制与数据采集方面最先进的提高质量和精度的技术。如自适应控制、自动回路波形设置及振幅控制等，充分保证试验与数据的准确度；6.操作面板可提供当前试验设置的即时反馈。可即时了解限位是否启动以及试验所处的控制模式等状态信息，并可在表格中查看实时载荷、位置及应变状态、循环总数、警告与错误信号及其它信息等；7.控制系统快速灵活的软件系统可满足广泛的试验要求。应用软件采用最少的界面窗口实现所需全部工作的显示。所有数据、图形及数字等都可以与其他的Windows程序进行交换，用户可创建个性化的报表；8.控制器的高分辨率反馈取样及信号调节技术将数字式伺服控制器的数据质量提高到一个新的层次。全程不分档测量技术，保证了在整个传感器量程范围内都有精确的可重复的测量数据；9.控制器易于扩展，方便用户将来再次投入升级。并可随着用户试验需求的不断增长，增添新的控制通道，以保护用户的投资；10.值得一提的是控制器能够接受20多种的路谱格式，为试验机的道路模拟步入实质性阶段，为科研机构提供了事实依据。领导国内试验机行业进入全新的道路模拟试验阶段。动力泵站7实现了模拟转向系统在一定温度、流量、压力下的性能，有效 测量转向系统的各种性能。动力泵站7具有以下特点1.泵站配置了系统流量测量系
统和内泄漏量测试系统，分别用于测量系统流量和转向器总成的内泄漏量。通过泵站面板上的电接点压力表按照设定压力自动进行转换，测量结果通过安装在面板上流量测试仪显示出来。在泵站内部配置了流量标定装置，可以定期对流量测试系统进行精度标定。系统流量大小可以通过安装在泵站前面板上的节流阀进行调整。系统最高压力通过安装在前面板上的溢流阀旋钮调整。2.系统油箱内部安装了管式加热器，油箱侧面安装了管式冷却器，通过安装在前面板上的温度控制仪控制加热器开或停、控制电磁冷却水阀的开或关来自动控制系统的油温。试验台能有效模拟汽车转向系统的实际工况，在模拟汽车转向系统实际工况的条件下对转向系统的各项性能指标进行检测，不仅是对转向系统进行质量检测的试验设备，同时可以为汽车转向系统的研制提供必需的试验数据。上述实施例所述是用以具体说明本专利，文中虽通过特定的术语进行说明，但不 能以此限定本专利的保护范围，熟悉此技术领域的人士可在了解本专利的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的，而此等效变更和修改，皆应涵盖于权利要求范围所界定范畴内。
权利要求
1.一种电液伺服汽车转向系统试验台，包括试验机主体、电液伺服控制系统和为试验机主体提供液压动力的动力泵站，其特征在于所述试验机主体包括转向力矩加载装置、待检转向器、转向力矩输出装置和车桥固定架； 所述转向力矩加载装置包括调整支架，所述调整支架上设置有模拟方向盘，所述模拟方向盘连接有转向轴，所述转向轴连接待检转向器； 所述转向力矩输出装置包括底座和摆动缸，转向力矩输出装置能够设置在转向系统检测工位和转向器检测工位； 当转向力矩输出装置设置在转向器检测工位时，所述摆动缸水平连接在底座上，并且摆动缸的扭转轴通过联轴器直接连接待检转向器的输出轴； 当转向力矩输出装置设置在转向系统检测工位时，转向力矩输出装置为两个并分别设置在车桥固定架两端，所述底座上连接有竖直的支撑架，摆动缸连接在支撑架上，所述车桥固定架上固定有待检车桥，待检转向器通过转向传动机构连接待检车桥的轮毂，轮毂上方连接将施加给轮毂的转向力矩转化为扭转力矩的摆动缸； 所述转向力矩加载装置和转向力矩输出装置均设置有与电液伺服控制系统信号连接的液压伺服驱动装置和参数检测装置。
2.根据权利要求I所述的电液伺服汽车转向系统试验台，其特征在于所述调整支架上设置有左右调整装置、高度调整装置、水平调整装置、前后调整装置和倾角调整装置，所述转向力矩输出装置的底座上设置有左右调整装置。
3.根据权利要求I所述的电液伺服汽车转向系统试验台，其特征在于所述液压伺服驱动装置包括伺服马达，伺服马达上设置电液伺服阀，参数检测装置包括光电编码器和扭矩传感器，电液伺服阀、扭矩传感器和光电编码器连接电液伺服控制系统，所述扭矩传感器用于检测转向力矩加载装置的转向加载扭矩和转向力矩输出装置的转向输出扭矩。
4.根据权利要求I所述的电液伺服汽车转向系统试验台，其特征在于当转向力矩输出装置设置在转向系统检测工位时，所述轮毂的车轮连接处上方连接有连接板，所述连接板通过联轴器连接摆动缸的扭转轴。
5.根据权利要求I所述的电液伺服汽车转向系统试验台，其特征在于所述电液伺服控制系统包括三通道数字液压伺服协调控制器，其三个通道分别用于控制转向力矩加载装置和两个转向力矩输出装置的液压伺服驱动装置。
全文摘要
本发明的电液伺服汽车转向系统试验台，包括试验机主体、电液伺服控制系统和为试验机主体提供液压动力的动力泵站，所述试验机主体包括转向力矩加载装置、待检转向器、转向力矩输出装置和车桥固定架；所述转向力矩加载装置和转向力矩输出装置均设置有与电液伺服控制系统信号连接的液压伺服驱动装置和参数检测装置。本发明的有益效果是能够在试验室内完成对整个汽车转向系统进行综合测试，完全模拟了实车试验的各种试验状况，省时省力，检测全面准确。
文档编号G01M17/06GK102636357SQ20121013124
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者庞国栋, 王旭东 申请人:济南东测试验机技术有限公司