一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置的制作方法

测量装置的制造及其应用技术1.本实用新型涉及测量技术领域，具体地说是一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置。背景技术：2.汽车转向系统包含转向管柱、中间轴和转向机，该系统可以使整车按照驾驶员的意图进行转向并提供助力。其中，转向管柱是连接汽车方向盘、中间轴和转向机的重要装置，该装置可以传递扭矩、提供转向助力并有效反馈从地面传递过来的路感，使得汽车转向系统成为闭环系统，可以实时调节电机助力大小，从而减轻驾驶疲劳，减少交通事故发生概率。如图1所示，转向管柱的大盘通过轴承和输出轴相连，螺栓打紧后乌龟壳1压紧波形弹簧2，波形弹簧2压紧大盘3，转向管柱在转向或换向过程中，受中间轴力矩波动的影响，传感单元在输出轴轴向上存在一定窜动。由于波形弹簧2受压变形，在该力矩波动影响下，波形弹簧2和乌龟壳1或者大盘3存在相对位移，进而产生噪音。故有必要对波形弹簧2受力过程中的变形即波形弹簧2的刚度进行研究，以改进转向管柱相关噪音，提供产品质量，减少客户抱怨。3.由于波形弹簧的形状，在壳体中受力较大，传统的波形弹簧刚度测试工装无法还原其真实受力情况，如图2所示，使用原工装进行刚度测试时，加载过程中很难保证波形弹簧2的位置和受力，容易因受力不均匀而出工装中跳出，其在运动过程中的受力及接触面均与实际情况有所不同，故测得的实际刚度值有较大误差，且测量重复性较差。技术实现要素：4.本实用新型为克服现有技术的不足，提供一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置，该工装可以不需要转向管柱相关零件，仅需提供波形弹簧零件即可完成试验，在零件级别即可完成相关客户噪音问题分析及零件质量优化验证，工装简单可靠、适用性强，可以减少试验成本，缩短试验周期，进而减少客户抱怨。5.为实现上述目的，设计一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置，包括顶盖、底座，其特征在于：顶盖的下方设有底座；位于顶盖的顶部连接连接杆；所述的顶盖的内侧面设有圆形凹槽，位于圆形凹槽的一侧设有方形凹槽；所示的底座的内侧面设有另一圆形凹槽，另一圆形凹槽的中央设有凸台。6.所述的连接杆的下部为圆柱形结构，连接杆的上部为螺纹结构。7.所述的顶盖为腰型结构。8.所述的底座为圆盘形结构。9.所述的凸台与另一圆形凹槽为一体式倾斜过渡结构。10.所述的顶盖与底座为上下配合连接。11.本实用新型同现有技术相比，提供一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置，该工装可以不需要转向管柱相关零件，仅需提供波形弹簧零件即可完成试验，在零件级别即可完成相关客户噪音问题分析及零件质量优化验证，工装简单可靠、适用性强，可以减少试验成本，缩短试验周期，进而减少客户抱怨。附图说明12.图1为转向机内波形弹簧结构示意图。13.图2为波形弹簧实际工作原理示意图。14.图3为本实用新型工作原理示意图。15.图4为本实用新型结构示意图。16.图5为顶盖结构示意图。17.图6为底座结构示意图。18.参见图1至图6，1为乌龟壳，2为波形弹簧，3为大盘，4为连接杆，5为顶盖，5-1为圆形凹槽，5-2为方形凹槽，6为底座，6-1为另一圆形凹槽，6-2为凸台。具体实施方式19.下面根据附图对本实用新型做进一步的说明。20.汽车转向系统包含转向管柱、中间轴和转向机，该系统可以使整车按照驾驶员的意图进行转向并提供助力。其中，转向管柱是连接汽车方向盘、中间轴和转向机的重要装置，该装置可以传递扭矩、提供转向助力并有效反馈从地面传递过来的路感，使得汽车转向系统成为闭环系统，可以实时调节电机助力大小，从而减轻驾驶疲劳，减少交通事故发生概率。如图1所示，转向管柱的大盘通过轴承和输出轴相连，螺栓打紧后乌龟壳1压紧波形弹簧2，波形弹簧2压紧大盘3，转向管柱在转向或换向过程中，受中间轴力矩波动的影响，传感单元在输出轴轴向上存在一定窜动。由于波形弹簧2受压变形，在该力矩波动影响下，波形弹簧2和乌龟壳1或者大盘3存在相对位移，进而产生噪音。故有必要对波形弹簧2受力过程中的变形即波形弹簧2的刚度进行研究，以改进转向管柱相关噪音，提供产品质量，减少客户抱怨。21.由于波形弹簧的形状，在壳体中受力较大，传统的波形弹簧刚度测试工装无法还原其真实受力情况，如图2所示，使用原工装进行刚度测试时，加载过程中很难保证波形弹簧2的位置和受力，容易因受力不均匀而出工装中跳出，其在运动过程中的受力及接触面均与实际情况有所不同，故测得的实际刚度值有较大误差，且测量重复性较差。22.基于此，使用有限元分析的方法模拟分析波形弹簧在受力过程中的变形和摩擦力，并据此设计了波形弹簧刚度的测量装置。波形弹簧的有限元分析结果表明，波形弹簧在受力过程中主要承受的是来自于底座和乌龟壳之间的摩擦力。23.如图3至图6所示，顶盖5的下方设有底座6；顶盖5的顶部连接连接杆4；所述的顶盖5的内侧面设有圆形凹槽5-1，位于圆形凹槽5-1的一侧设有方形凹槽5-2；所示的底座6的内侧面设有另一圆形凹槽6-1，另一圆形凹槽6-1的中央设有凸台6-2。24.连接杆4的下部为圆柱形结构，连接杆4的上部为螺纹结构。25.顶盖5为腰型结构。26.底座6为圆盘形结构。27.凸台6-2与另一圆形凹槽6-1为一体式倾斜过渡结构。28.顶盖5与底座6为上下配合连接。29.顶盖5模拟乌龟壳1、底座6模拟壳体及大盘3，波形弹簧2在工装中还原实际的金属大盘安装方式，测得的刚度更接近实际情况。该装置中安装波形弹簧2的对应尺寸由原壳体尺寸计算设计得出，包括壳体高度、槽深、预留线束槽等。其中，顶盖2的开槽处需要留给波形弹簧2两个端部足够的运动空间，避免测量过程中波形弹簧2与顶盖5接触影响试验结果，同时还要保证工装中波形弹簧2高度方向的行程与实际波形弹簧2在壳体中运动行程一致，即最大可能的完全模拟波形弹簧2与壳体之间的实际运动情况。为了减小工装测试过程中波形弹簧2的摩擦力，底座6以及顶盖5均进行抛光处理。30.针对本实用新型工装的可靠性，本文对比测试验证了波形弹簧在实际壳体及原零件实际状态下、以及使用本工装测得的刚度曲线；大量测试数据表明：使用本实用新型新工装测得的波形弹簧刚度曲线与其实际工作状态下测得的刚度曲线一致，与有限元分析结果相符，能够较为准确的还原实际波形弹簧的受力情况，曲线中的异常点和刚度异常可以与相关异响与客户噪音建立对应关系，可为后续du各个部件的设计提供较为准确的测试数据及依据。31.同时，该工装可以不需要转向管柱相关零件，仅需提供波形弹簧零件即可完成试验，在零件级别即可完成相关客户噪音问题分析及零件质量优化验证，工装简单可靠、适用性强，可以减少试验成本，缩短试验周期，进而减少客户抱怨。技术特征：1.一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置，包括顶盖、底座，其特征在于：顶盖（5）的下方设有底座（6）；位于顶盖（5）的顶部连接连接杆（4）；所述的顶盖（5）的内侧面设有圆形凹槽（5-1），位于圆形凹槽（5-1）的一侧设有方形凹槽（5-2）；所示的底座（6）的内侧面设有另一圆形凹槽（6-1），另一圆形凹槽（6-1）的中央设有凸台（6-2）。2.根据权利要求1所述的一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置，其特征在于：所述的连接杆（4）的下部为圆柱形结构，连接杆（4）的上部为螺纹结构。3.根据权利要求1所述的一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置，其特征在于：所述的顶盖（5）为腰型结构。4.根据权利要求1所述的一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置，其特征在于：所述的底座（6）为圆盘形结构。5.根据权利要求1所述的一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置，其特征在于：所述的凸台（6-2）与另一圆形凹槽（6-1）为一体式倾斜过渡结构。6.根据权利要求1所述的一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置，其特征在于：所述的顶盖（5）与底座（6）为上下配合连接。技术总结本实用新型涉及测量技术领域，具体地说是一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置。一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置，包括顶盖、底座，其特征在于：顶盖的下方设有底座；位于顶盖的顶部连接连接杆；所述的顶盖的内侧面设有圆形凹槽，位于圆形凹槽的一侧设有方形凹槽；所示的底座的内侧面设有另一圆形凹槽，另一圆形凹槽的中央设有凸台。同现有技术相比，提供一种转向管柱波形弹簧刚度测量装置，该工装可以不需要转向管柱相关零件，仅需提供波形弹簧零件即可完成试验，在零件级别即可完成相关客户噪音问题分析及零件质量优化验证，工装简单可靠、适用性强，可以减少试验成本，缩短试验周期，进而减少客户抱怨。而减少客户抱怨。而减少客户抱怨。技术研发人员：梁九生 诸剑 胡冲 刘威受保护的技术使用者：博世华域转向系统有限公司技术研发日：2022.05.05技术公布日：2022/10/24









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