转向柱的摩擦测验方法及车辆与流程

1.本发明涉及转向柱摩擦测试的技术领域，具体而言，涉及一种转向柱的摩擦测验方法及车辆。


背景技术：

2.在转向系统动力学建模过程中，需要测量转向系统各运动副的摩擦力，其中，转向柱作为转向系统中重要的旋转摩擦副样件，其摩擦试验结果的精度对高级转向系统动力学建模中的手力构建影响很大。
3.目前，转向柱旋转副的摩擦力通过正驱摩擦试验获得，该测量方式仅能实现转向柱整体的外特性研究，无法获知测量结果的准确度，不能为高级转向系统建模提供准确的转向柱摩擦试验数据。
4.针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种转向柱的摩擦测验方法及车辆，以解决通过现有手段测得的转向柱旋转副的摩擦力数据的准确度无法保证，不能为高级转向系统建模提供准确数据的技术问题。
6.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种转向柱的摩擦测验方法，包括：对转向柱的至少两个旋转摩擦副进行整体测量，获得整体摩擦力矩；对各个旋转摩擦副进行单独测量，获得单体摩擦力矩；将整体摩擦力矩与各单体摩擦力矩之和进行比较，获得比较结果；根据比较结果，验证整体摩擦力矩的准确度。
7.进一步地，对转向柱的至少两个旋转摩擦副进行整体测量，获得整体摩擦力矩，包括：对转向柱上的第一旋转摩擦副和第二旋转摩擦副进行整体测量，其中，第一旋转摩擦副由上轴承的内圈和上轴承的外圈组成，上轴承的内圈与上轴承的外圈相对转动地连接，第二旋转摩擦副由下轴承的内圈和下轴承的外圈组成，下轴承的内圈与下轴承的外圈相对转动地连接。
8.进一步地，对转向柱上的第一旋转摩擦副和第二旋转摩擦副进行整体测量，包括：第一固定夹具以第一预设转速转动，测得第一空载转动力矩；第一固定夹具与转向轴连接，并以第一预设转速同步转动，测得第一负载转动力矩；根据第一空载转动力矩和第一负载转动力矩，计算得出整体摩擦力矩。
9.进一步地，对各旋转摩擦副进行单独测量，获得单体摩擦力矩，包括：第二固定夹具以第二预设转速转动，测得第二空载转动力矩；第二固定夹具与上轴承连接，并以第二预设转速同步转动，其中，上轴承脱离转向柱，第二固定夹具与上轴承之间施加第一压装力，测得第二负载转动力矩；根据第二空载转动力矩和第二负载转动力矩，计算得出上轴承的摩擦力矩。
10.进一步地，对各旋转摩擦副进行单独测量，获得单体摩擦力矩，还包括：第三固定
夹具以第三预设转速转动，测得第三空载转动力矩；第三固定夹具与下轴承连接，并以第三预设转速同步转动，其中，下轴承脱离转向柱，第三固定夹具与下轴承之间施加第二压装力，测得第三负载转动力矩；根据第三空载转动力矩和第三负载转动力矩，计算得出下轴承的摩擦力矩。
11.进一步地，第一预设转速、第二预设转速和第三预设转速可以设置为相等或不相等。
12.进一步地，整体摩擦力矩可测量多次取平均值，以及各单体摩擦力矩均可测量多次取平均值。
13.进一步地，整体摩擦力矩和各单体摩擦力矩的测量工具为同一个工具或者测量精度相等。
14.进一步地，根据比较结果，验证整体摩擦力矩的准确度，包括：在整体摩擦力矩与各单体摩擦力矩之和的比值处于标定范围内的情况下，整体摩擦力矩的准确度符合预设要求。
15.根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，车辆的转向柱摩擦测验是通过上述摩擦测验方法进行测验的。
16.应用本发明的技术方案，通过对转向柱中的各个旋转摩擦副进行单独测量，以验证测得转向柱的整体摩擦力矩的准确度，以保证为转向系统建模提供准确的转向柱摩擦试验数据。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1示出了根据本发明的转向柱的摩擦测验方法的实施例的流程示意图。
具体实施方式
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
20.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
21.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
22.现在，将参照附图更详细地描述根据本技术的示例性实施方式。然而，这些示例性
实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
23.结合图1所示，根据本技术的具体实施例，提供了一种转向柱的摩擦测验方法。
24.具体地，转向柱的摩擦测验方法的测验步骤包括：
25.步骤s1：对转向柱的至少两个旋转摩擦副进行整体测量，获得整体摩擦力矩。
26.步骤s2：对各个旋转摩擦副进行单独测量，获得单体摩擦力矩。
27.步骤s3：将整体摩擦力矩与各单体摩擦力矩之和进行比较，获得比较结果。
28.步骤s4：根据比较结果，验证整体摩擦力矩的准确度。
29.在本技术的实施例中，通过对转向柱中的各个旋转摩擦副进行单独测量，以验证测得转向柱的整体摩擦力矩的准确度，以保证为转向系统建模提供准确的转向柱摩擦试验数据。
30.需要说明的是，转向柱至少包括两个旋转摩擦副。一般来说，转向柱包括：壳体、转向轴、上轴承和下轴承，壳体与转向轴之间通过上轴承和下轴承连接，以实现转向轴相对壳体转动。作为可替代的实施方式，转向柱和壳体之间还可以设置除上轴承以及下轴承之外的其他轴承，以确保转向轴稳定转动。
31.具体地，在步骤s1中，对转向柱的至少两个旋转摩擦副进行整体测量，获得整体摩擦力矩，包括：对转向柱上的第一旋转摩擦副和第二旋转摩擦副进行整体测量，其中，第一旋转摩擦副由上轴承的内圈和上轴承的外圈组成，上轴承的内圈与上轴承的外圈相对转动地连接，第二旋转摩擦副由下轴承的内圈和下轴承的外圈组成，下轴承的内圈与下轴承的外圈相对转动地连接。
32.需要说明的是，转向柱与上轴承以及下轴承的内圈固定连接，即转向柱与轴承内圈之间无相对运动，转向柱的旋转摩擦副是由轴承内圈与轴承外圈构成的。测得的上轴承与下轴承整体所产生的摩擦力矩，就是转向柱上整体摩擦力矩。
33.进一步地，步骤s1中，对转向柱上的第一旋转摩擦副和第二旋转摩擦副进行整体测量，包括如下步骤：
34.步骤s11：第一固定夹具以第一预设转速转动，测得第一空载转动力矩。需要说明的是，第一固定夹具是用来连接测量工具和转向轴的，测量工具可以选用扭转作动器；第一固定夹具通过扭转电机进行驱动，第一预设转速可以自由设定，例如可以设定为5
°
/s，10
°
/s等。
35.步骤s12：第一固定夹具与转向轴连接，并以第一预设转速同步转动，测得第一负载转动力矩。需要说明的是，第一固定夹具与转向轴连接后，即测量工具与转向轴连接，测得第一负载转动力矩是整体摩擦力矩与第一空载转动力矩之和。
36.步骤s13：根据第一空载转动力矩和第一负载转动力矩，计算得出整体摩擦力矩。
37.通过上述步骤s11到步骤s13的测量方式，第一空载转动力矩和第一负载转动力矩的差值就是整体摩擦力矩，排除了第一固定夹具对整体摩擦力矩的影响。其中，第一固定夹具的结构不做限定，只要能够实现测量工具和转向轴的固定连接即可。
38.作为可替代实施例方式，步骤s11与步骤s12中，由于转速与摩擦力无关，故设定的预设转速可以相同，也可以不同。
39.进一步地，在步骤s2中，对各旋转摩擦副进行单独测量，获得单体摩擦力矩，包括如下步骤：
40.步骤s21：第二固定夹具以第二预设转速转动，测得第二空载转动力矩。需要说明的是，第二固定夹具是用来连接测量工具和上轴承的，测量工具可以选用扭转作动器；第二固定夹具通过扭转电机进行驱动，第二预设转速可以自由设定，例如可以设定为5
°
/s，10
°
/s等。
41.步骤s22：第二固定夹具与上轴承连接，并以第二预设转速同步转动，其中，上轴承脱离转向柱，第二固定夹具与上轴承之间施加第一压装力，测得第二负载转动力矩。需要说明的是，上轴承与转向柱脱离，即将上轴承拆除后进行单独测量；第二固定夹具与上轴承之间施加的第一压装力和上轴承与转向轴之间的压装力相等，具体地，第二固定夹具与上轴承的内圈连接，第一压装力施加在上轴承的内圈与第二固定夹具之间。
42.步骤s23：根据第二空载转动力矩和第二负载转动力矩，计算得出上轴承的摩擦力矩。
43.通过上述步骤s21到步骤s23的测量方式，第二空载转动力矩和第二负载转动力矩的差值就是上轴承的单体摩擦力矩，排除了第二固定夹具对单体摩擦力矩的影响。其中，第二固定夹具的结构不做限定，只要能够实现测量工具和上轴承的固定连接即可。
44.作为可替代实施例方式，步骤s21与步骤s22中，由于转速与摩擦力无关，故设定的预设转速可以相同，也可以不同。
45.进一步地，在步骤s2中，对各旋转摩擦副进行单独测量，获得单体摩擦力矩，还包括如下步骤：
46.步骤s24：第三固定夹具以第三预设转速转动，测得第三空载转动力矩。需要说明的是，第三固定夹具是用来连接测量工具和下轴承的，测量工具可以选用扭转作动器；第三固定夹具通过扭转电机进行驱动，第三预设转速可以自由设定，例如可以设定为5
°
/s，10
°
/s等。
47.步骤s25：第三固定夹具与下轴承连接，并以第三预设转速同步转动，其中，下轴承脱离转向柱，第三固定夹具与下轴承之间施加第二压装力，测得第三负载转动力矩。需要说明的是，下轴承与转向柱脱离，即将下轴承拆除后进行单独测量；第三固定夹具与下轴承之间施加的第二压装力和下轴承与转向轴之间的压装力相等，具体地，第三固定夹具与下轴承的内圈连接，第二压装力施加在上轴承的内圈与第三固定夹具之间。
48.步骤s26：根据第三空载转动力矩和第三负载转动力矩，计算得出下轴承的摩擦力矩。
49.通过上述步骤s24到步骤s26的测量方式，第三空载转动力矩和第三负载转动力矩的差值就是下轴承的单体摩擦力矩，排除了第三固定夹具对单体摩擦力矩的影响。其中，第三固定夹具的结构不做限定，只要能够实现测量工具和上轴承的固定连接即可。
50.作为可替代实施例方式，步骤s24与步骤s25中，由于转速与摩擦力无关，故设定的预设转速可以相同，也可以不同。
51.进一步地，第一预设转速、第二预设转速和第三预设转速可以设置为相等或不相
等。
52.需要说明的是，由于转速与摩擦力无关，可以根据扭转电机的性能进行自由设定；其中，每次测量前，扭转电机的测量精度需要保持一致，避免影响测量结果。
53.进一步地，整体摩擦力矩可测量多次取平均值，以及各单体摩擦力矩均可测量多次取平均值。
54.需要说明的是，通过仅测量一次，无法排除偶然性，通过测量多次取平均值，更加准确。
55.作为可替代的实施方式，除测量多次平均值之外，还可以延长每次的测量时间，以免部件运行不稳定对测量结果造成影响。
56.进一步地，整体摩擦力矩和各单体摩擦力矩的测量工具为同一个工具或者测量精度相等。测量工具为同一个工具或者测量精度相等，排除了测量工具对测量结果的影响。
57.进一步地，在步骤s3中，根据比较结果，验证整体摩擦力矩的准确度，包括：
58.在整体摩擦力矩与各单体摩擦力矩之和的比值处于标定范围内的情况下，整体摩擦力矩的准确度符合预设要求。
59.需要说明的是，整体摩擦力矩与各单体摩擦力矩之和的比值的理想值为1，比值的标定范围根据实际进行具体设定，例如，可以设定为[0.995，1.005]。
[0060]
如果两者比值处于标定范围内，说明整体摩擦力矩能为高级转向系统建模提供准确的转向柱摩擦试验数据。如果两者比值不在于标定范围内，说明整体摩擦力矩的测量结果偏差较大，需要调整测量工具、固定夹具进行重现测量。
[0061]
根据本技术的另一具体实施例，提供了一种车辆，车辆的转向柱摩擦测验是通过上述实施例中的摩擦测验方法进行测验的。
[0062]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0063]
除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本技术概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
[0064]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0065]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种转向柱的摩擦测验方法，其特征在于，包括：对转向柱的至少两个旋转摩擦副进行整体测量，获得整体摩擦力矩；对各个所述旋转摩擦副进行单独测量，获得单体摩擦力矩；将所述整体摩擦力矩与各所述单体摩擦力矩之和进行比较，获得比较结果；根据所述比较结果，验证所述整体摩擦力矩的准确度。2.根据权利要求1所述的转向柱的摩擦测验方法，其特征在于，对所述转向柱的至少两个旋转摩擦副进行整体测量，获得整体摩擦力矩，包括：对所述转向柱上的第一旋转摩擦副和第二旋转摩擦副进行整体测量，其中，所述第一旋转摩擦副由上轴承的内圈和上轴承的外圈组成，所述上轴承的内圈与所述上轴承的外圈相对转动地连接，所述第二旋转摩擦副由下轴承的内圈和下轴承的外圈组成，所述下轴承的内圈与所述下轴承的外圈相对转动地连接。3.根据权利要求2所述的转向柱的摩擦测验方法，其特征在于，对所述转向柱上的第一旋转摩擦副和第二旋转摩擦副进行整体测量，包括：第一固定夹具以第一预设转速转动，测得第一空载转动力矩；所述第一固定夹具与转向轴连接，并以所述第一预设转速同步转动，测得第一负载转动力矩；根据所述第一空载转动力矩和所述第一负载转动力矩，计算得出所述整体摩擦力矩。4.根据权利要求3所述的转向柱的摩擦测验方法，其特征在于，对各所述旋转摩擦副进行单独测量，获得所述单体摩擦力矩，包括：第二固定夹具以第二预设转速转动，测得第二空载转动力矩；所述第二固定夹具与所述上轴承连接，并以所述第二预设转速同步转动，其中，所述上轴承脱离所述转向柱，所述第二固定夹具与所述上轴承之间施加第一压装力，测得第二负载转动力矩；根据所述第二空载转动力矩和所述第二负载转动力矩，计算得出所述上轴承的摩擦力矩。5.根据权利要求4所述的转向柱的摩擦测验方法，其特征在于，对各所述旋转摩擦副进行单独测量，获得所述单体摩擦力矩，还包括：第三固定夹具以第三预设转速转动，测得第三空载转动力矩；所述第三固定夹具与所述下轴承连接，并以所述第三预设转速同步转动，其中，所述下轴承脱离所述转向柱，所述第三固定夹具与所述下轴承之间施加第二压装力，测得第三负载转动力矩；根据所述第三空载转动力矩和所述第三负载转动力矩，计算得出所述下轴承的摩擦力矩。6.根据权利要求5所述的转向柱的摩擦测验方法，其特征在于，所述第一预设转速、所述第二预设转速和所述第三预设转速可以设置为相等或不相等。7.根据权利要求5所述的转向柱的摩擦测验方法，其特征在于，所述整体摩擦力矩可测量多次取平均值，以及各所述单体摩擦力矩均可测量多次取平均值。8.根据权利要求5所述的转向柱的摩擦测验方法，其特征在于，所述整体摩擦力矩和各所述单体摩擦力矩的测量工具为同一个工具或者测量精度相等。
9.根据权利要求1所述的转向柱的摩擦测验方法，其特征在于，根据所述比较结果，验证所述整体摩擦力矩的准确度，包括：在所述整体摩擦力矩与各所述单体摩擦力矩之和的比值处于标定范围内的情况下，所述整体摩擦力矩的准确度符合预设要求。10.一种车辆，其特征在于，所述车辆的转向柱摩擦测验是通过权利要求1-9中任一项所述摩擦测验方法进行测验的。

技术总结
本发明提供了一种转向柱的摩擦测验方法及车辆，其中，摩擦测验方法包括：对转向柱的至少两个旋转摩擦副进行整体测量，获得整体摩擦力矩；对各个旋转摩擦副进行单独测量，获得单体摩擦力矩；将整体摩擦力矩与各单体摩擦力矩之和进行比较，获得比较结果；根据比较结果，验证整体摩擦力矩的准确度。在本发明的技术方案中，通过对转向柱中的各个旋转摩擦副进行单独测量，以验证测得转向柱的整体摩擦力矩的准确度，以保证为转向系统建模提供准确的转向柱摩擦试验数据。擦试验数据。擦试验数据。


技术研发人员：张大川 陈志刚 李论 郑树东
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/9/6