專利名稱:方向盤測(cè)力儀的制作方法
本實(shí)用新型涉及汽車或方向盤式工程車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)用的一種專用儀器。用來測(cè)量駕駛員操作方向盤的力矩和方向盤相應(yīng)的轉(zhuǎn)角，從而求出駕駛員輸入方向盤的功和最大作用力。
現(xiàn)有方向盤測(cè)力儀的基本結(jié)構(gòu)方案是，在被測(cè)車輛的方向盤上重疊一個(gè)具有力矩和轉(zhuǎn)角傳感器的測(cè)力方向盤，故亦稱為“測(cè)力方向盤”。駕駛員改變汽車行駛方向所需的功，由測(cè)力方向盤輸入，經(jīng)力矩和轉(zhuǎn)角傳感器傳遞給汽車方向盤，從而轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向柱后再傳遞到車輪，使之轉(zhuǎn)向。力矩傳感器有應(yīng)變式扭力計(jì)或?qū)ΨQ布置的平衡彈簧計(jì)；轉(zhuǎn)角傳感器用多圈電位計(jì)，如日產(chǎn)TAH型和日產(chǎn)SFA型。國產(chǎn)測(cè)力方向盤的結(jié)構(gòu)方案與以上介紹的類似。
現(xiàn)有技術(shù)的主要缺點(diǎn)是1.基本結(jié)構(gòu)方案具有明顯的缺陷由基本結(jié)構(gòu)方案決定了測(cè)力方向盤的精度不能很高。設(shè)計(jì)時(shí)為便于駕駛員的操作，測(cè)力方向盤的直徑通常與被測(cè)車輛的方向盤相當(dāng)，又由于有力矩和轉(zhuǎn)角傳感器，結(jié)果使得測(cè)力方向盤的慣性質(zhì)量顯著地大于汽車原有方向盤的慣性質(zhì)量，當(dāng)采用平衡彈簧計(jì)式測(cè)力裝置時(shí)，由于變形大，故扭轉(zhuǎn)剛度低，試驗(yàn)時(shí)測(cè)力裝置與車輛轉(zhuǎn)向系處在串聯(lián)工況，因而使系統(tǒng)剛度明顯減小，由于以上兩個(gè)原因，改變了被測(cè)車輛轉(zhuǎn)向系的靜動(dòng)態(tài)特性，使測(cè)量結(jié)果失真。
2.附加的測(cè)力方向盤具有較大的結(jié)構(gòu)尺寸，并且是重疊在汽車方向盤上，因此顯著地影響了駕駛員的操作方便性，特別是在進(jìn)行汽車動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，如階躍試驗(yàn)和蛇行試驗(yàn)時(shí)要求有一定的轉(zhuǎn)向速率(如階躍試驗(yàn)時(shí)要大于500度秒)，操作困難更突出。
本實(shí)用新型的任務(wù)是從徹底改變?cè)Y(jié)構(gòu)方案著手，克服現(xiàn)有技術(shù)中的明顯弱點(diǎn)，使方向盤測(cè)力儀適于車輛動(dòng)態(tài)特性測(cè)量，提高操作的方便性，以期達(dá)到基本不改變駕駛員在行車中的操作姿態(tài)。
本實(shí)用新型的任務(wù)是用以下措施實(shí)現(xiàn)的。
采用輪輻形剪力計(jì)式力矩傳感器，使結(jié)構(gòu)尺寸大大減??；用止推軸承承受軸向干擾力，使干擾力不作用于力矩傳感器的彈性元件上，以提高測(cè)量精度。以轉(zhuǎn)向柱為基準(zhǔn)，采用了一套端面軸承作徑向輔助定位；用蝸輪蝸桿傳動(dòng)后帶動(dòng)多圈電位器進(jìn)行角度測(cè)量；改變測(cè)力儀的安裝位置，把測(cè)力儀安裝在汽車方向盤與轉(zhuǎn)向柱之間。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本裝置的具體結(jié)構(gòu)和工作情況。
駕駛員改變汽車行駛方向所需的力矩由汽車方向盤輸入后，經(jīng)方向盤接頭〔1〕、傳感器上蓋〔3〕作用于力矩傳感器〔5〕的外圈，經(jīng)四條對(duì)稱配置的輪輻〔11〕(即彈性元件)把力矩傳遞到傳感器〔5〕的內(nèi)圈，內(nèi)圈與可以更換的轉(zhuǎn)向柱接頭〔14〕用平鍵連接，轉(zhuǎn)向柱接頭〔14〕與被測(cè)車輛的轉(zhuǎn)向柱〔7〕配合，使驅(qū)動(dòng)力矩通過轉(zhuǎn)向柱〔7〕傳遞到車輪。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力矩作用于彈性元件〔11〕時(shí)，形成的剪力使應(yīng)變片〔4〕產(chǎn)生變形，該應(yīng)變片將線性地反應(yīng)輸入力矩的大小。為了不使干擾力作用于力矩傳感器的彈性元件〔11〕上，本裝置采用止推軸承〔2〕，目的是改變軸向干擾力和由軸向力形成的平面力矩的傳遞路線。
力矩傳感器采用結(jié)構(gòu)尺寸小精度較高的輪輻型剪力計(jì)式傳感器〔5〕，試制樣機(jī)的力矩量為5公斤一米，直徑僅98毫米，厚8毫米。輪輻〔11〕的尺寸可按需要改變，具有較大的靈活性。
在測(cè)量轉(zhuǎn)角時(shí)，由于車輛的轉(zhuǎn)向柱〔7〕相對(duì)于轉(zhuǎn)向管〔8〕的徑向沒有嚴(yán)格地定位，處于浮動(dòng)狀態(tài)中，因此給轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)角的測(cè)量增加了困難。本裝置以轉(zhuǎn)向管〔8〕為基準(zhǔn)，采用了一套端面軸承〔6〕作徑向輔助定位(相對(duì)定位)，用蝸輪〔12〕蝸桿〔13〕傳動(dòng)后帶動(dòng)多圈電位器〔10〕進(jìn)行角度測(cè)量，這樣一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)另件少，結(jié)構(gòu)尺寸小，簡(jiǎn)單可靠。
本實(shí)用新型還備有光電角度傳感器〔9〕，光電角度信號(hào)給微機(jī)提供力矩采樣指令，以實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)采集和處理。
本實(shí)用新型的試制樣品，其傳感器標(biāo)定精度符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(轉(zhuǎn)向輕便性標(biāo)準(zhǔn)和國際化標(biāo)準(zhǔn)組織ISO／TC－22／SC9)的要求；測(cè)力裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比現(xiàn)有商品的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小100倍以上，扭轉(zhuǎn)剛度約增加25倍(與日產(chǎn)TAH型相比)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提高了測(cè)量精度。同時(shí)，由于測(cè)力儀安裝在被測(cè)車輛方向盤下方，且軸向尺寸增加不大于60毫米，因此基本上不改變駕駛員的操作姿態(tài)，提高了操作的方便性。
權(quán)利要求
1.一種用來進(jìn)行工程車輛轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)用的測(cè)力儀，其特征是由一個(gè)承受軸向力的止推軸承[2]，輪輻形剪力計(jì)式傳感器[5]，一套用來測(cè)量轉(zhuǎn)角的蝸輪[12]蝸桿[13]和作輔助定位的端面軸承[6]構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求
1所述的測(cè)力儀，其特征是用止推軸承〔2〕與力矩傳感器〔5〕的內(nèi)圈相連。
3.按照權(quán)利要求
1，2所述的測(cè)力儀，其特征是在測(cè)量轉(zhuǎn)角時(shí)，采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)并利用一套做輔助定位的端面軸承〔6〕。
4.按照權(quán)利要求
1所述的測(cè)力儀，其特征是測(cè)力儀被安裝在被測(cè)車輛方向盤和轉(zhuǎn)向柱之間。
專利摘要
方向盤測(cè)力儀是一種用來測(cè)量駕駛員操作車輛方向盤的力矩和轉(zhuǎn)角的儀器，它被安裝在被測(cè)車輛方向盤和轉(zhuǎn)向柱之間，采用止推軸承承受軸向力，用來排除軸向力和平面力矩的干擾；用輪輻形剪力計(jì)式傳感器進(jìn)行力矩測(cè)量；并采用蝸輪蝸桿加端面軸承做輔助定位的辦法進(jìn)行轉(zhuǎn)角測(cè)量；從而使測(cè)力儀適合于車輛轉(zhuǎn)向系靜動(dòng)態(tài)特性的測(cè)量，提高了測(cè)量精度和操作的方便性。
文檔編號(hào)G01L5/22GK85200029SQ85200029
公開日1985年9月10日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者李修曾 申請(qǐng)人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan