[发明专利]一种转向中间轴及其力矩波动计算方法

说明书

本发明属于车辆转向系统控制技术领域，公开了一种转向中间轴及其力矩波动计算方法，转向中间轴包括顺次连接在转向柱和转向器之间的第一万向节、花键管、花键轴、第二万向节、刚性轴和第三万向节，第一万向节为转向力输入端，与转向柱的主轴末端花键连接；花键轴与花键管花键连接；第二万向节的两端分别连接花键轴和刚性轴，第三万向节为转向力输出端，与转向器的输入轴花键连接。本发明在花键轴的输出端通过第二万向节连接刚性轴，解决了转向中间轴受限于周边零件的布置情况，可同时满足间隙和力矩波动小于5％的双重需求。

技术领域

本发明涉及车辆转向系统控制技术领域，尤其涉及一种转向中间轴及其力矩波动计算方法。

背景技术

车辆转向系统是控制车辆行驶方向的重要组成部分，转向中间轴作为连接转向操纵系统和转向器的重要部件。在设计过程中，既要保证传递的转向力的波动满足设计要求，又要保证中间轴自身与周边零部件的间隙要求。普通的中间轴难以兼顾布置最优、手感平顺的要求而牺牲了一定的力矩波动性能。

汽车上常使用转向中间轴连接转向操纵系统和转向器，如图1所示，通过第一万向节1、花键管2、花键轴3和第二万向节4将转向柱与转向器连接起来。常用的万向节是刚性万向节，可分为不等速万向节、准等速万向节以及等速万向节三种。顾名思义，将万向节两端连接的输入轴与输出轴的瞬时角速度相同的万向节称为等速万向节，在设计状态下输入轴与输出轴的瞬时角速度相同，其他状态下输入轴与输出轴的瞬时角速度不同的万向节称为准等速万向节，输入轴与输出轴的瞬时角速度都不同的称为不等速万向节。等速万向节需要的布置空间较大，转向中间轴无法使用。因此，第一万向节1和第二万向节4通常采用不等速万向节，在理想状态下若第一万向节1处输入轴与输出轴的夹角和第二万向节4处输入轴与输出轴的夹角相等，且第一万向节1的从动节叉与第二万向节4的主动节叉处于同一个平面内，即可达成不等速万向节的等速条件，此种状态下中间轴的力矩波动为0，驾驶员转动方向盘手感最平顺。但受限于中间轴周边零件的布置情况，无法实现中间轴力矩波动为0的条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转向中间轴及其力矩波动计算方法，以解决转向中间轴的布置空间和力矩波动之间的矛盾问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明首先提供一种转向中间轴，包括顺次连接在转向柱和转向器之间的第一万向节、花键管、花键轴和第二万向节，还包括：

刚性轴，所述刚性轴的一端连接所述第二万向节的输出端；

第三万向节，所述第三万向节为转向力输出端，所述第三万向节的输入端连接所述刚性轴的另一端，所述第三万向节的输出端与所述转向器的输入轴花键连接。

可选地，所述第一万向节、所述第二万向节和所述第三万向节均采用十字轴万向节。

可选地，所述花键轴与所述花键管的长度不小于250mm。

本发明还提供一种转向中间轴的力矩波动计算方法，包括如下步骤：

S1，根据本发明提供的所述转向中间轴搭建三段式中间轴的运动模型；

S2，模拟三段式中间轴的运动轨迹，得到角度值-位置曲线；

S3，计算相邻位置的角度变化值；

S4，计算所有角度变化值的平均值；

S5，计算力矩波动W：

W＝(角度变化值-平均值)/平均值×100％。

可选地，步骤S1中所述三段式中间轴的运动模型在CATIA软件中搭建。

可选地，步骤S1具体包括：