一种新的汽车方向盘耐弯曲疲劳试验方法.pdf

种新的汽车方向盘耐弯曲疲劳试验方法
张永鹏,张桂琴
(上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州545007)
摘要;介绍一种新的汽车方向盘耐弯曲疲劳试验方法。对当前的方向盘耐弯曲疲劳试验方法进行了分析,提出该试验方法的
不足。以方向盘在实际使用中的工况为依据,提出新的方向盘耐弯曲疲劳试验方法。该试验方法能更加真实地模拟方向盘在使用
过程中的工况,使试验数据更加准确。
关键词:方向盘;耐弯曲疲劳试验方法
A New Method of Steering Wheel Bending Fatigue Testing
ZHANG Yongpeng, ZHANG Guiqin
(SAIC-GM-WULING Automobile Co, Ltd, Liuzhou Guangxi 545007, China)
Abstract: A new testing method of steering wheel bending fatigue was introduced. Analyzing the current testing method, its disadvanta
ges were put forward. Based on the actual using condition, a new testing method of bending fatigue was presented. The test method can simu-
late real working condition of the steering wheel and more accurate testing data can be gotten
Keywords: Steering wheel; Testing method of bending fatigue
0引言
往选取方向盘最薄弱的部位,以目前常见的带三根径向支撑杆
方向盘是汽车转向系统的重要零件。因为方向盘经常受到的圆形方向盆为例,其最薄弱的部位为两径向支撑杆所夹方向
驾驶员对其施加的拉压力或旋转力,对方向盘有一定的可靠性盘的握环弧段的正中位置。试验时,作动器动作以在轴向方向
要求,需要对其做耐久性能试验以检验是否到达技术要求。方上对方向盘待测部位施力,方向盘从而发生变形。
向盘的耐久性能包括耐弯曲疲劳和耐扭转疲劳。文中对传统的
在理想状态下,作动器只在方向盘的轴向方向上对方向盘
方向盘耐弯曲疲劳试验方法进行分析,在其基础上提出了方向的待测部位施力,而在方向盘的径向方向上对方向盘的待测部
盘耐弯曲疲劳新的试验方法。并且从试验的成本考虑,采用简位不施力,方向盘因受力发生自由变形,因待测部位所处的握
易实用的试验台架和工具,大大降低了试验合架的成本。
环受径向支撑杆的限制,待测部位因受力而偏离原位置越远
时,待测部位与方向盘中心轴的径向距离越小,所以待测部位
1对目前试验方法的分析
的运动轨迹并非严格在方向盘的轴向方向的直线上,而是一条
1.1试验过程的描述
曲线。其效果如图2所示。
如图1所示,首先将方向盘在中心花键处固定。
受力变形后的径向位移
载荷
夹具
日导
固定
图2方向盘受力变形后的变形状态
图1目前该试验示意图
目前对于汽车方向盘的耐弯曲疲劳试验采用的是用一个紧
但是在实际中,由于作动器与方向盘待测部位点之间采用
固件将方向盘待测部位与作动器硬性连接,即将方向盘待测部
的是硬性紧固连接,在作动器直线运动过程中,作动器除在方
位与作动器伸缩杆杆头处硬性紧固在一起。方向盘待测部位往
向盘的轴向方向上对方向盘施加作用力之外,还因为在试验过
收稿日期:2013-12-17
作者简介:张水鹏(1986-),学士,助理工程师,研究方向为子系统验证。E-mail:Yongpeng.Zhang@sgmw.com,cn
2014.02 Automobile Parts
研究与开发
程中方向盘径向尺寸的变化而对方向盘产生了径向力,阻碍了
同时移动带T型槽的方箱2、带导向杆的作动器3和方向
方向盘的自由变形;并且在作动器回程过程中,由于作动器的盘6,使压块7对准方向盘6最薄弱部位的两侧,使带导向杆
速度会影响到方向盘弹性变形后的回弹速度,方向盘不能自由的作动器3对方向盘6最薄弱的位置进行加载。调节带导向
地恢复弹性。因此,采用这种技术方案不能充分模拟方向盘在杆作动器3的动作时间,实现两个作动器对受力点进行循环
实际使用中的工况,会造成试验数据不准确。
往复交替加载。由于取消了紧固件对方向盘的硬性连接,可
实现方向盘在受力时的自由变形,更加接近方向盘在实际使
1.2问题分析描述
用中的工况。通过压力传感器4,实时监测对方向盘6施加的
(1)目前的玻劳试验合采用的是单側往复作动器。在作动力。利用压力传感器4和位移传感器8测出的数据得到力与
器给方向盘施力完毕的回程中,会阻碍方向盘的自由回弹。在位移的关系曲线图,可以判断方向盘的疲劳状态;通过计数
方向盘的实际使用中,人手是不会对方向盘的自由回弹进行阻
器5能读出作动器对方向盘6施加的力的次数,实现计数功
碍的。
能
2)目前的疲劳试验合对方向盘的受力点采用的是用刚性
的紧固件束缚。在作动器的施力过程中,方向盘会发生弹性变
2试验创新点的描述
形,径向距离会减小。由于作动器与方向盘采用的是硬性连
接,作动器会施加给变形的方向盘一个向外的径向的力,加快
在方向盘受力点的两侧分别采用双向作动器对受力点进
了对方向盘的疲劳破坏。在方向盘的实际使用中,人手会随着
行交替循环加载,当一侧的作动器加载完毕并完全离开方向
方向盘的变形方向而施力,不会产生对方向盘的径向力。
盘受力点后,另一侧的作动器再对其受力点进行加载。采用
(3)目前的方向盘耐久性破坏都是去观察是否有裂痕,但
这样的结构,试验时,控制裝置控制两作动器交替循环地对
是这样有一定的弊端。在方向盘没有裂痕出现时,方向盘的强
待测方向盘的待測部位两侧在方向盘的轴向方向上施力,两
度可能大大下降,已经失效了,但是并不能从外观上观察出
作动器与待测方向盘相互独立,它们之间并不采用紧固连接,
来,这种试验并不能达到预期的效果。
使得待测方向盘的待测部位在受力时并不在径向方向上受力,
(4)目前,方向盘耐弯曲疲劳试验的装置一般采用液压油方向盘发生的变形更接近于自由变形,方向盘在回弹时也不
缸对方向盘进行加载,试验设备价格昂贵,维修成本高,作用受作动器的约束,能自由地恢复弹性;并且,两作动器的作
单一,不能满足各类相关企业对方向盘的测试要求。
用力为恒定的并且力的大小可调,而且此作用力作用的距离
可以根据方向盘的变形情况自动调整。如此,更加真实地模
2改造后试验的描述分析
拟了方向盘在实际使用过程中的工况,使得试验数据更加准
2.1改造后试验过程的描述
确
如图3所示,用带有T型槽的平台1固定两个带T型槽的
对加载方向盘受力点的作动器接触点不采用任何束缚结
方箱2,两个方箱之间的距离可调。将两个双向作动器3分别构,采用适合试验标准刚性压块,保证其自由变形。压块平整
固定在方箱上,使其位于同一个水平面上,两个带导向杆的作且带有圆角,该圆角避免压块施力时损坏方向盘的表面,且分
动器3在带T型槽的方箱2上可以上下移动。将方向盘6固定别与