《車用線控轉向路感模擬器技術要求及試驗方法》報批稿

1T/ZJSAEXXX—2024車用線控轉向路感模擬器技術要求及試驗方法本文件規(guī)定了車用線控轉向路感模擬器的技術要求及試驗方法。本文件適用于GB/T15089-2001規(guī)定的M1類車輛。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB11557-2011防止汽車轉向機構對駕駛員傷害的規(guī)定GB/T17675-2021汽車轉向系基本要求GB34660-2017道路車輛電磁兼容性要求和試驗方法GB/T35360汽車轉向系統(tǒng)術語和定義QC/T649-2013汽車轉向操縱機構性能要求及試驗方法QC/T1081-2017汽車電動助力轉向裝置3術語和定義GB/T35360和QC/T1081界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1線控轉向路感模擬系統(tǒng)steerbywirehandwheelactuatorsystem裝配在整車上，能夠通過轉向系統(tǒng)對路感進行模擬并能執(zhí)行駕駛員轉向意圖的模擬系統(tǒng)。包括路感模擬器、轉向執(zhí)行器、中央控制單元等，見圖1。圖1線控轉向模擬系統(tǒng)硬件架構圖M1類車輛：包含駕駛員座位在內(nèi)，座位數(shù)不超過九座的載客2T/ZJSAEXXX—20243.2路感模擬器handwheelactuator能夠通過控制系統(tǒng)將路面信息反饋至方向盤的轉向機構。一般包括路感模擬電機、路感模擬控制器、機械限位裝置、減速機構以及轉向軸。3.3路感模擬電機handwheelactuatormotor裝配在減速機構上，用于提供路感模擬的動力電機。3.4路感模擬控制器handwheelactuatorcontroller用于對路感模擬電機進行控制的電子控制單元。3.5機械限位裝置mechanicallimitdevice裝配在轉向軸上，用于限制轉向軸轉動圈數(shù)的機械裝置。3.6減速機構reductionmechanism聯(lián)接路感模擬電機和轉向軸的機械機構，傳遞路感模擬電機的轉矩到轉向軸上。3.7路感模擬器小總成handwheelactuatorSub-assembly路感模擬器總成的狀態(tài)下不帶路感模擬電機的轉向機構。3.8轉向執(zhí)行器roadwheelactuator線控轉向系統(tǒng)中，接收路感模擬器信號并執(zhí)行轉向功能轉向器。3.9空載波動no-loadfluctuation路感模擬器在輸出端自由旋轉情況下，轉動減速機構所需力矩及其波動值。3.10響應時間responsetime系統(tǒng)從接收到駕駛員轉動方向盤的意圖開始，到轉向執(zhí)行器執(zhí)行轉向動作的時間差。4技術要求4.1一般要求4.1.1工作溫度路感模擬器在-40℃~+85℃環(huán)境溫度范圍內(nèi)應能正常工作。4.1.2工作電壓標稱電壓為：12V、24V電壓變化范圍；標稱允許的電壓變化范圍：a）10.8V～16V(標稱電壓12V)；b）21.6V～32V(標稱電壓24V)；試驗要求中明確電壓范圍，電壓設置范圍不超過±0.2V。4.1.3測試環(huán)境除特殊規(guī)定外，在標準大氣壓條件下測試，標準溫度(23±5℃)，標準濕度60±5%RH?？偝梢约翱偝膳c夾具固定所需螺栓擰緊力矩為規(guī)定的最小力矩。4.1.4線束要求使用120℃以上耐熱線束，表面必須有防護（如阻燃波紋管線束及轉接線阻值不得超過10mΩ;3T/ZJSAEXXX—2024信號線束使用雙絞線，線長超過50mm需用屏蔽線；傳線束應該將塑料卡固定在外殼的一個或多個點上。4.1.5工裝要求緊固面平面度要求0.2max，表面粗糙度Ra12.5max；螺紋孔與平面垂直度0.1max；3個螺栓以上緊固的平面其平面度0.2max；緊固表面無異常粘附，如油脂、油脂、粘合劑、底漆等。4.2性能要求4.2.1功能滿足轉動過程應平滑、無卡滯、無明顯振動，在末端有明顯轉向力矩增加。4.2.2響應時間滿足響應時間不大于20ms。4.2.3空載波動4.2.3.1減速機構空載波動試驗后，參考圖2曲線，標準溫度下應滿足以下要求：a）上電狀態(tài)，滿足設計要求。b）下電狀態(tài)，滿足空載扭矩的平均值0.7N·m～0.9N·m，波動不大于0.3N·m。圖2空載扭矩的平均值及波動示意圖4.2.3.2路感模擬器小總成空載波動試驗后，參考圖2曲線，標準溫度下應滿足以下要求：a）上電狀態(tài)，滿足設計要求。b）下電狀態(tài)，滿足空載扭矩的平均值0.8N·m～1.0N·m，波動不大于0.3N·m。4.2.3.3路感模擬器空載波動試驗后，參考圖2曲線，標準溫度下應滿足以下要求：a）上電狀態(tài)，滿足設計要求；b）下電狀態(tài)，滿足空載扭矩的平均值0.8N·m～1.0N·m，波動不大于0.3N·m。T/ZJSAEXXX—2024表1不同部件空載扭矩平均值及波動要求匯總測試部件空載扭矩平均值要求（N·m）減速機構路感模擬器小總成路感模擬器4.2.4軸向間隙滿足軸向間隙不大于0.15mm。4.2.5徑向間隙滿足徑向間隙不大于0.08mm。4.2.6靜態(tài)壓潰試驗結果滿足潰縮力要求。4.2.7固有頻率滿足水平方向/垂直方向不小于45Hz。4.2.8傳感器特性滿足以下要求：a）中位電壓滿足設計要求；b）對稱度滿足設計要求；c）滯后性不大于0.3N·m。4.2.9噪聲滿足噪聲值不大于50dB（A）。4.3強度要求4.3.1扭轉強度路感模擬器80N·m轉動無卡滯、無屈服；路感模擬器150N·m無斷裂、損壞；拆解后，檢測機械限位裝置無斷裂、損壞。4.3.2碰撞試驗滿足GB11557-2011中第4.2條款內(nèi)容。4.4耐久性要求4.4.1正向耐久試驗后滿足以下要求：a）滿足4.2.1要求；b）空載平均值變化不大于15%，轉動力矩波動值變化±0.1N·m；c）所有部件無裂紋、破裂、松動、失效。4.4.2振動耐久試驗后滿足以下要求：5T/ZJSAEXXX—2024a）滿足4.2.1要求；b）無新增故障代碼；c）零部件無裂紋、無斷裂損壞。4.4.3耐高溫試驗試驗后滿足以下要求：a）滿足4.2.1要求；b）路感模擬器空載平均值變化不大于15%，轉動力矩波動值變化不大于0.1N·m。4.4.4耐低溫試驗試驗后滿足以下要求：a）滿足4.2.1要求；b）路感模擬器空載平均值變化滿足設計要求；c）路感模擬器轉動力矩波動值變化滿足設計要求。4.4.5溫度循壞試驗試驗后滿足以下要求：a）滿足4.2.1要求；b）路感模擬器空載平均值變化不超過15%，轉動力矩波動值變化不大于0.1N·m。4.4.6耐腐蝕性試驗后樣件應滿足QC/T1081-2017第4.3.5條款的要求。4.4.7電磁兼容試驗后樣件應滿足GB34660-2017第4條款的要求。5試驗方法5.1試驗條件5.1.1試驗溫度本文件規(guī)定試驗方法中的溫度偏差為±3℃,另有明確要求除外，默認的試驗溫度為標準溫度235.1.2試驗電壓本文件規(guī)定試驗電壓為12±0.5）V（標稱電壓12V24±1）V（標稱電壓24V另有明確要求除外。5.2性能試驗方法5.2.1功能試驗方法將路感模擬器安裝在試驗臺架上，系統(tǒng)正常工作，輸入端處于直線行駛位置，車速在0～Vmax范圍內(nèi)均分（按5km/h～20km/h間隔），手動左右轉動方向盤進行試驗，平滑無卡滯；上電狀態(tài)，末端有明顯軟限位功能的方向盤力矩增加；下電狀態(tài)，末端有明顯硬限位功能的力矩增加。5.2.2響應時間將線控轉向系統(tǒng)安裝在試驗臺架上，系統(tǒng)正常工作，輸入端處于直線行駛位置，手動轉動方向盤，記錄方向盤力矩開始變動的時間T1，同時記錄轉向執(zhí)行器開始執(zhí)行的時間T2，計算T1與T2差值，即為響應時間；計算公式：δ=T2-T1。5.2.3空載波動T/ZJSAEXXX—20245.2.3.1減速機構空載波動a）將減速機構樣品水平安裝在試驗臺架上，輸出軸端處于自由狀態(tài)。b）以（1.047～1.57）rad/s速度勻速轉動轉向軸400°,然后回轉至0°,共進行3次。測量并記錄第3次試驗過程中轉向軸轉角與轉動力矩的關系曲線。5.2.3.2路感模擬器小總成空載波動a）將減速機構樣品水平安裝在試驗臺架上，輸出軸端處于自由狀態(tài)。b）以（1.047～1.57）rad/s速度勻速轉動轉向軸400°,然后回轉至0°,共進行3次。測量并記錄第3次試驗過程中轉向軸轉角與轉動力矩的關系曲線。5.2.3.3路感模擬器空載波動a）將路感模擬器固定于試驗臺，輸出軸端處于自由狀態(tài)。b）以（1.047～1.57）rad/s速度勻速轉動轉向軸400°,然后回轉至0°,共進行3次。測量并記錄第3次試驗過程中轉向軸轉角與轉動力矩的關系曲線。5.2.4軸向間隙a）將路感模擬器樣品水平安裝在試驗臺架上，轉向軸兩端處于自由狀態(tài)。b）按圖3所示，以不高于5N/s的加、卸載速率對轉向軸輸入端勻速施加軸向力至20N，然后再反向施加軸向力至20N，最后卸載。測量并記錄試驗過程中轉向軸輸入端位移與載荷的關系曲線，并按圖4確認軸向間隙。圖3路感模擬器力加載示意圖5.2.5徑向間隙a）將路感模擬器總成樣品水平安裝在試驗臺上，鎖緊調(diào)節(jié)機構。b）按圖5所示，以不高于5N/s的加、卸載速率在產(chǎn)品圖樣中規(guī)定的方向盤中心點勻速施加徑向力至20N，然后再反向施加徑向力至20N，最后卸載。測量并記錄試驗過程中標記點位移與載荷的關系曲線，并按圖6確認徑向間隙。T/ZJSAEXXX—2024圖5路感模擬器力加載示意圖5.2.6靜態(tài)壓潰a）將路感模擬器樣品水平或豎直固定在試驗臺架上，角度、高度均調(diào)節(jié)至設計位置；b）按圖7所示，以（30±2）mm/min的加載速率在轉向軸輸入端施加軸向力，直至轉向軸軸向位移量達到路感模擬器的潰縮行程，測量并記錄試驗過程中轉向軸軸向位移與載荷的關系曲線。圖7靜壓潰力施加5.2.7固有頻率按照QC/T649-2013第6.11.2條款方法進行試驗。5.2.8傳感器特性a）電壓12V±0.2V，車速信號為0，轉速0.0056rad/s-0.0167rad/s；b）將路感模擬器和轉向執(zhí)行器以整車位置固定在臺架上，固定齒條中間位置并鎖死，方向盤端施加扭矩，記錄路感模擬器電機輸出扭矩、轉向執(zhí)行器電機輸出扭矩與齒條力之間的關系曲線；c）記錄方向盤力矩與傳感器力矩的關系曲線，計算傳感器力矩與方向盤扭矩的差值，傳感器力矩對稱性和滯后性。8T/ZJSAEXXX—20245.2.9噪聲按QC/T1081-2017第5.2.8條款方法進行試驗。5.3強度試驗方法5.3.1扭轉強度a）將路感模擬器樣品水平安裝在試驗臺架上，轉向軸輸出端固定。b）按圖8所示，以不大于50N·m/s的加、卸載速率在轉向軸輸入端勻速施加扭矩至150N·m，然后再反向施加扭矩至150N·m，最后卸載。檢查路感模擬器是否斷裂、損壞。圖8扭轉強度力施加示意圖5.3.2碰撞試驗按GB11557-2011中的附錄C進行試驗，只做BBT中胸塊撞擊，且撞擊位置均為受力最大點，氣囊為5.4耐久性試驗5.4.1正向耐久a）將路感模擬器和轉向執(zhí)行器按實車狀態(tài)固定，連接帶線束的實車插接件，轉向拉桿的角度與車輛滿載狀態(tài)一致，如圖9所示，控制器與CAN總線模擬裝置相連，供電電壓按產(chǎn)品圖樣規(guī)定，車速信號設定為零。在拉桿螺紋連接處做用于觀察螺紋是否松動的標記；圖9正向耐久試驗安裝示意圖b）按表2和圖10所示試驗條件（一個循環(huán)）進行試驗，轉向軸角速度為（4.36±0.87）rad/s，齒條左右兩側載荷FR1,FR2與輸入軸轉角對應關系見表2。當齒條運動到任意一側極限位置時，轉向軸轉矩應增加至（40±5）N·m，并保持（1±0.5）s；9T/ZJSAEXXX—2024表2載荷與輸入軸轉角對應關系序號輸入轉軸角齒條力FR1齒條力FR2100020.1amax0.3Fmax-0.3Fmax30.65amax0.47Fmax-0.3Fmax40.9amax0.67Fmax-0.33Fmax5amax0.67Fmax-0.33Fmax6amax0.67Fmax-0.33Fmax7amax0.3Fmax-0.13Fmax80.85amax-0.3Fmax0.3Fmax90-0.3Fmax0.3Fmax-0.65amax-0.3Fmax0.47Fmax-0.9amax-0.33Fmax0.67Fmax-amax-0.33Fmax0.67Fmax-amax-0.33Fmax0.67Fmax-amax-0.13Fmax0.3Fmax-0.85amax0.3Fmax-0.3Fmax-0.01amax0.3Fmax-0.3Fmax000圖10單個循環(huán)情況圖c）可通過暫停試驗或者強制冷卻的方式，來避免控制器因過熱保護導致轉向助力性能或路感模擬電機性能衰減；d）試驗過程中，應實時監(jiān)測輸入軸轉矩、齒條載荷、轉向軸轉角、轉向軸角速度、電機驅動扭矩、試驗環(huán)境溫度和控制器的溫度，輸出電壓，輸出電流，并記錄第一循環(huán)和第五十循環(huán)的全部參數(shù)值；T/ZJSAEXXX—2024e）完成100320循環(huán)試驗或試驗過程中出現(xiàn)以下情況之一，終止試驗：a）總成出現(xiàn)裂紋或損壞b）緊固件出現(xiàn)松動（通過觀察螺栓擰緊后所劃的線是否出現(xiàn)錯位來判斷是否松動）c）控制器出現(xiàn)故障代碼f）完成100320循環(huán)后，檢測路感模擬器如下性能：a）滿足4.2.1要求；b）按5.2.3.3進行試驗；c）拆解分析機械限位裝置是否有斷