新型汽車轉(zhuǎn)向參數(shù)測量儀裝卡機構(gòu)研究

王宗杰

摘要:汽車(含場內(nèi)機動車輛)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能好壞直接影響汽車的安全。國內(nèi)現(xiàn)有測量裝置僅適合具有標(biāo)準(zhǔn)形狀的方向盤的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能檢測,其測量精度普遍不高,且依賴于安裝的準(zhǔn)確。分析現(xiàn)有轉(zhuǎn)向參數(shù)測量裝置及測試方法,創(chuàng)新性地提出新的裝夾機構(gòu),并研制了相應(yīng)的測量裝置。該機構(gòu)由卡爪、調(diào)節(jié)手輪、螺桿、底盤等組成。本裝置是集找正、定位、夾緊三合一的非自定心機構(gòu),可快速簡單調(diào)整,定位精度高,靈活的裝夾方式可適應(yīng)不同類型和尺寸的方向盤的使用需要。新的裝卡機構(gòu)已由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予實用新型專利權(quán)。

關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)向系統(tǒng);轉(zhuǎn)向參數(shù);裝卡機構(gòu)

1前言

據(jù)統(tǒng)計每年因汽車"轉(zhuǎn)向操縱"技術(shù)故障而造成的交通事故高達(dá)10.2% ,為保證汽車的安全行駛,需定期檢測其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能好壞,其技術(shù)狀況常用轉(zhuǎn)向參數(shù)測量儀來檢測,測量的項目主要包括車輛方向盤自由間隙、方向盤最大轉(zhuǎn)角和最大轉(zhuǎn)向力。國內(nèi)外現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向參數(shù)檢測儀在測量原理上存在較大的差異,而在電氣和機械硬件上差異并不大。國外采用力(力矩)、角度關(guān)系進行測量,原理復(fù)雜,對機械裝夾的要求較低,儀器造價昂貴。國內(nèi)的均是通過人工直接測量判斷的方式,測量原理簡單,但對機械裝夾的精度要求高,要求定位準(zhǔn)確,與方向盤同軸。

2國內(nèi)外現(xiàn)狀及存在的問題

轉(zhuǎn)向參數(shù)測量儀裝夾機構(gòu)的作用是將轉(zhuǎn)向參數(shù)測量儀測量部分與機動車方向盤可靠固接,捕捉方向盤的變化,并傳遞給測量部分的傳感器。

現(xiàn)有的裝夾方法有兩種:一、是將機動車方向盤拆下,再裝上轉(zhuǎn)向參數(shù)測量儀(用螺釘固鎖),該方法可保證同心度要求,但操作十分繁瑣,效率低,通用性也較差。二、是用三個卡箍將轉(zhuǎn)向參數(shù)測量儀與方向盤固接,此法操作不便、夾緊不可靠、尺寸大小不好調(diào)整、難以實現(xiàn)準(zhǔn)確定位,測量精度較低。第一種方法不具有現(xiàn)實可行性,國內(nèi)外轉(zhuǎn)向參數(shù)測量儀產(chǎn)品中已基本上不再采用;第二種方法因其結(jié)構(gòu)簡單而被普遍用于國內(nèi)的轉(zhuǎn)向參數(shù)測量儀產(chǎn)品中,但其存在的難以準(zhǔn)確定位、夾緊不可靠的缺陷,導(dǎo)致國內(nèi)的轉(zhuǎn)向參數(shù)測量儀精度較低,在精心的調(diào)整情況下,也只能做到±1°內(nèi)(或滿量程的1%),一般用于對精度要求不高的最大轉(zhuǎn)向角的測量,但無法運用于車輛轉(zhuǎn)向自由間隙的項目測量。車輛的自由間隙角一般都不大于10°,對檢測儀器精度要求也更高,國內(nèi)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向參數(shù)測量儀精度基本無法滿足自由間隙角的測量要求。

3裝置設(shè)計

3.1.總體思路

新的裝卡機構(gòu)設(shè)計方案以克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處,提供一種使用方便、定位準(zhǔn)確、夾緊可靠的轉(zhuǎn)向參數(shù)測量測量儀裝夾機構(gòu)為目標(biāo);以測量準(zhǔn)確性、安裝方便性、使用可靠性三方面的關(guān)系,在性能優(yōu)先的前提下,兼顧考慮使用的快速、可靠、安全為核心內(nèi)容;以充分借鑒現(xiàn)有裝卡機構(gòu)的優(yōu)點,使用新技術(shù)、新方法為依托;設(shè)計的裝夾機構(gòu)應(yīng)具有優(yōu)越的性價比,具有良好的市場推廣前景。

3.2 裝置的設(shè)計

裝卡機構(gòu)的構(gòu)成

該機構(gòu)由卡爪、調(diào)節(jié)手輪、螺桿、底盤等組成。該裝卡機構(gòu)已由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予實用新型專利權(quán)(專利號2007200086972)。

測量準(zhǔn)確性的結(jié)構(gòu)設(shè)計。現(xiàn)采用的三個卡箍連接的方法,靠人為判斷,無法正確對中。新裝卡結(jié)構(gòu)克服了現(xiàn)有方法的弊端。其實現(xiàn)原理是:三個螺桿圓周均布與底盤連接,并在導(dǎo)向塊的作用下只作徑向運動,螺桿上開有調(diào)節(jié)槽,使用過程中卡爪可按實際需要調(diào)整,以適應(yīng)不同直徑方向盤。螺桿的上表面刻有刻度,可以快速簡單地調(diào)整出三個卡爪與底盤中心的距離,保證三個卡爪處在以底盤為中心的圓周上,所以一旦卡爪與方向盤固定,就能更精確地達(dá)到底盤與方向盤定心的目的。在底盤上方的中心固定有力矩傳感器,通過底板與力矩傳感器的連接,裝卡機構(gòu)與轉(zhuǎn)向參數(shù)測量儀連成一體。傳感器輸出軸與裝卡結(jié)構(gòu)的中心共軸,裝夾結(jié)構(gòu)的中心再與被測車輛的方向盤共軸,就可以保證儀器裝夾的準(zhǔn)確性。

安裝方便性的結(jié)構(gòu)設(shè)計。可根據(jù)不同的方向盤尺寸快速調(diào)整結(jié)構(gòu)。本機構(gòu)提供4種方法以適應(yīng)不同尺寸的方向盤的固定,螺桿設(shè)有多個調(diào)節(jié)槽,多種規(guī)格卡爪可選、同一卡爪可改變安裝方向,設(shè)有調(diào)節(jié)手輪微調(diào)。對于特殊尺寸或形狀的方向盤,尤其是部分進口車型的場內(nèi)車輛,如林德叉車、重型挖掘機等,只要相應(yīng)配置針對異形方向盤的專用卡爪,找出與方向盤同心圓上的三個點,將卡爪安裝在這三個點位并固定好,即可適用于異形(要與方向盤同心)方向盤的轉(zhuǎn)向性能檢測,而不必改變裝卡機構(gòu)主體的構(gòu)造。

使用可靠性的結(jié)構(gòu)設(shè)計。裝卡機構(gòu)、傳感器、儀器之間的連接,采用高強度螺釘連成整體,裝卡機構(gòu)與方向盤的連接通過夾爪和調(diào)節(jié)手輪配合完成。夾爪內(nèi)存固接有防滑橡膠墊,可保證卡爪夾緊可靠,調(diào)節(jié)手輪微調(diào)到位后,鎖緊夾爪固定裝卡機構(gòu)與方向盤。對于常見的方向盤,在第一次安裝操作后,一般情況下,不必改變夾爪在螺桿調(diào)節(jié)槽的位置和夾爪的安裝方向,僅通過調(diào)節(jié)手輪微調(diào)就可以實現(xiàn)快速的安裝。

4 裝置的使用

4.1裝置工作原理

裝卡機構(gòu),包括卡爪、調(diào)節(jié)手輪、螺桿、底盤,有三個螺桿等角度均勻與底盤連接,螺桿僅有沿底盤徑向運動的自由度,即螺桿僅能伸縮運動,螺桿的上面開有長形調(diào)節(jié)槽,固定件(一般可采用滾花螺釘)穿過調(diào)節(jié)槽將卡爪與螺桿活動連接,在卡爪與螺桿的側(cè)面分別刻有刻度。底盤與螺桿的連接方式可以有多種,只要能實現(xiàn)螺桿只有一個沿底盤徑向運動的自由度即可。例如圖2的方式:將三個上蓋通過固定件均勻固定在底盤上形成三個方形腔體,在腔體內(nèi)于底盤的圓周端開圓柱形的固定槽,調(diào)節(jié)手輪嵌于固定槽中,調(diào)節(jié)手輪內(nèi)孔有與螺桿相配的螺紋,螺紋穿過調(diào)節(jié)手輪,置于腔體內(nèi),其尾端通過固定銷與方形滑塊連接。利用螺桿與調(diào)節(jié)手輪之間的螺紋配合,通過調(diào)節(jié)手輪的轉(zhuǎn)動帶動螺桿沿徑向運動,而上蓋與底盤所形成方形腔體及螺桿尾端固接的方形滑塊限制了螺桿在空腔內(nèi)的轉(zhuǎn)動,因此螺桿只有一個沿底盤徑向運動的自由度。通過力矩傳感器將裝卡機構(gòu)與轉(zhuǎn)向參數(shù)儀連成一體,通過底盤下方的中心固定頂針或裝有防滑墊的卡爪與被測方向盤連接。

1.螺桿2.固定件3.上蓋4.滑塊5.固定銷6.傳感器固定位7.力矩傳感器8.防滑墊9.卡爪10.調(diào)節(jié)手輪11.固定槽12.底盤13.頂針

4.2 裝置使用安裝、調(diào)整

本裝卡機構(gòu)的安裝方式主要有兩種:

方法一:安裝頂尖定位

根據(jù)卡爪的刻度粗調(diào)裝夾機構(gòu)卡爪位置以適合方向盤大小,鎖緊調(diào)節(jié)槽上的螺釘。裝上定位頂尖,卸下待檢車方向盤上的面蓋,將頂尖對準(zhǔn)方向盤上傳動軸錐孔,要注意卡爪支承面與方向盤靠平。以頂尖定位,調(diào)整、旋緊調(diào)節(jié)手輪即可。

方法二:不安裝頂尖定位

根據(jù)卡爪的刻度粗調(diào)裝夾機構(gòu)卡爪位置以適合方向盤大小,鎖緊調(diào)節(jié)槽上的螺釘。注意三個卡爪的刻度應(yīng)保持基本一致,再根據(jù)螺桿上的刻度,調(diào)整調(diào)節(jié)手輪上的刻度,使得三個卡爪夾緊待測的方向盤,夾緊后,三個手輪在螺桿刻度上的位置保持一致以實現(xiàn)定心。

4.3 裝置的優(yōu)點

本裝置的優(yōu)點在于,它是集找正、定位、夾緊三合一的非自定心機構(gòu)。可快速簡單調(diào)整,定位精度高。靈活的裝夾方式可適應(yīng)不同類型和尺寸的方向盤的使用需要。卡爪及內(nèi)設(shè)的防滑措施可保證夾緊可靠。本裝置采用鋁合金材料,重量輕,可滿足對不同重量,不同類型的車輛檢測前固定裝夾的需要。

結(jié)束語

本裝卡機構(gòu)精度高,已通過福建省計量科學(xué)研究所計量認(rèn)證;已由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予實用新型專利權(quán)(專利號2007200086972)。新裝卡機構(gòu)已應(yīng)用于國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局“場車檢測技術(shù)的研究及場車綜合檢測分析系統(tǒng)研發(fā)”的課題成果(質(zhì)檢總局課題編號2007QK166;質(zhì)檢總局成果登記號Q2008-079)。裝卡機構(gòu)已應(yīng)用于轉(zhuǎn)向參數(shù)測量單元,已全面應(yīng)用于福建全省的在用場(廠)內(nèi)機動車輛驗收檢驗、定期檢驗和部分型式試驗,取得了良好的效果。

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