《车用线控转向路感模拟器技术要求及试验方法》报批稿

1T/ZJSAEXXX—2024车用线控转向路感模拟器技术要求及试验方法本文件规定了车用线控转向路感模拟器的技术要求及试验方法。本文件适用于GB/T15089-2001规定的M1类车辆。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB11557-2011防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定GB/T17675-2021汽车转向系基本要求GB34660-2017道路车辆电磁兼容性要求和试验方法GB/T35360汽车转向系统术语和定义QC/T649-2013汽车转向操纵机构性能要求及试验方法QC/T1081-2017汽车电动助力转向装置3术语和定义GB/T35360和QC/T1081界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1线控转向路感模拟系统steerbywirehandwheelactuatorsystem装配在整车上，能够通过转向系统对路感进行模拟并能执行驾驶员转向意图的模拟系统。包括路感模拟器、转向执行器、中央控制单元等，见图1。图1线控转向模拟系统硬件架构图M1类车辆：包含驾驶员座位在内，座位数不超过九座的载客2T/ZJSAEXXX—20243.2路感模拟器handwheelactuator能够通过控制系统将路面信息反馈至方向盘的转向机构。一般包括路感模拟电机、路感模拟控制器、机械限位装置、减速机构以及转向轴。3.3路感模拟电机handwheelactuatormotor装配在减速机构上，用于提供路感模拟的动力电机。3.4路感模拟控制器handwheelactuatorcontroller用于对路感模拟电机进行控制的电子控制单元。3.5机械限位装置mechanicallimitdevice装配在转向轴上，用于限制转向轴转动圈数的机械装置。3.6减速机构reductionmechanism联接路感模拟电机和转向轴的机械机构，传递路感模拟电机的转矩到转向轴上。3.7路感模拟器小总成handwheelactuatorSub-assembly路感模拟器总成的状态下不带路感模拟电机的转向机构。3.8转向执行器roadwheelactuator线控转向系统中，接收路感模拟器信号并执行转向功能转向器。3.9空载波动no-loadfluctuation路感模拟器在输出端自由旋转情况下，转动减速机构所需力矩及其波动值。3.10响应时间responsetime系统从接收到驾驶员转动方向盘的意图开始，到转向执行器执行转向动作的时间差。4技术要求4.1一般要求4.1.1工作温度路感模拟器在-40℃~+85℃环境温度范围内应能正常工作。4.1.2工作电压标称电压为：12V、24V电压变化范围；标称允许的电压变化范围：a）10.8V～16V(标称电压12V)；b）21.6V～32V(标称电压24V)；试验要求中明确电压范围，电压设置范围不超过±0.2V。4.1.3测试环境除特殊规定外，在标准大气压条件下测试，标准温度(23±5℃)，标准湿度60±5%RH。总成以及总成与夹具固定所需螺栓拧紧力矩为规定的最小力矩。4.1.4线束要求使用120℃以上耐热线束，表面必须有防护（如阻燃波纹管线束及转接线阻值不得超过10mΩ;3T/ZJSAEXXX—2024信号线束使用双绞线，线长超过50mm需用屏蔽线；传线束应该将塑料卡固定在外壳的一个或多个点上。4.1.5工装要求紧固面平面度要求0.2max，表面粗糙度Ra12.5max；螺纹孔与平面垂直度0.1max；3个螺栓以上紧固的平面其平面度0.2max；紧固表面无异常粘附，如油脂、油脂、粘合剂、底漆等。4.2性能要求4.2.1功能满足转动过程应平滑、无卡滞、无明显振动，在末端有明显转向力矩增加。4.2.2响应时间满足响应时间不大于20ms。4.2.3空载波动4.2.3.1减速机构空载波动试验后，参考图2曲线，标准温度下应满足以下要求：a）上电状态，满足设计要求。b）下电状态，满足空载扭矩的平均值0.7N·m～0.9N·m，波动不大于0.3N·m。图2空载扭矩的平均值及波动示意图4.2.3.2路感模拟器小总成空载波动试验后，参考图2曲线，标准温度下应满足以下要求：a）上电状态，满足设计要求。b）下电状态，满足空载扭矩的平均值0.8N·m～1.0N·m，波动不大于0.3N·m。4.2.3.3路感模拟器空载波动试验后，参考图2曲线，标准温度下应满足以下要求：a）上电状态，满足设计要求；b）下电状态，满足空载扭矩的平均值0.8N·m～1.0N·m，波动不大于0.3N·m。T/ZJSAEXXX—2024表1不同部件空载扭矩平均值及波动要求汇总测试部件空载扭矩平均值要求（N·m）减速机构路感模拟器小总成路感模拟器4.2.4轴向间隙满足轴向间隙不大于0.15mm。4.2.5径向间隙满足径向间隙不大于0.08mm。4.2.6静态压溃试验结果满足溃缩力要求。4.2.7固有频率满足水平方向/垂直方向不小于45Hz。4.2.8传感器特性满足以下要求：a）中位电压满足设计要求；b）对称度满足设计要求；c）滞后性不大于0.3N·m。4.2.9噪声满足噪声值不大于50dB（A）。4.3强度要求4.3.1扭转强度路感模拟器80N·m转动无卡滞、无屈服；路感模拟器150N·m无断裂、损坏；拆解后，检测机械限位装置无断裂、损坏。4.3.2碰撞试验满足GB11557-2011中第4.2条款内容。4.4耐久性要求4.4.1正向耐久试验后满足以下要求：a）满足4.2.1要求；b）空载平均值变化不大于15%，转动力矩波动值变化±0.1N·m；c）所有部件无裂纹、破裂、松动、失效。4.4.2振动耐久试验后满足以下要求：5T/ZJSAEXXX—2024a）满足4.2.1要求；b）无新增故障代码；c）零部件无裂纹、无断裂损坏。4.4.3耐高温试验试验后满足以下要求：a）满足4.2.1要求；b）路感模拟器空载平均值变化不大于15%，转动力矩波动值变化不大于0.1N·m。4.4.4耐低温试验试验后满足以下要求：a）满足4.2.1要求；b）路感模拟器空载平均值变化满足设计要求；c）路感模拟器转动力矩波动值变化满足设计要求。4.4.5温度循坏试验试验后满足以下要求：a）满足4.2.1要求；b）路感模拟器空载平均值变化不超过15%，转动力矩波动值变化不大于0.1N·m。4.4.6耐腐蚀性试验后样件应满足QC/T1081-2017第4.3.5条款的要求。4.4.7电磁兼容试验后样件应满足GB34660-2017第4条款的要求。5试验方法5.1试验条件5.1.1试验温度本文件规定试验方法中的温度偏差为±3℃,另有明确要求除外，默认的试验温度为标准温度235.1.2试验电压本文件规定试验电压为12±0.5）V（标称电压12V24±1）V（标称电压24V另有明确要求除外。5.2性能试验方法5.2.1功能试验方法将路感模拟器安装在试验台架上，系统正常工作，输入端处于直线行驶位置，车速在0～Vmax范围内均分（按5km/h～20km/h间隔），手动左右转动方向盘进行试验，平滑无卡滞；上电状态，末端有明显软限位功能的方向盘力矩增加；下电状态，末端有明显硬限位功能的力矩增加。5.2.2响应时间将线控转向系统安装在试验台架上，系统正常工作，输入端处于直线行驶位置，手动转动方向盘，记录方向盘力矩开始变动的时间T1，同时记录转向执行器开始执行的时间T2，计算T1与T2差值，即为响应时间；计算公式：δ=T2-T1。5.2.3空载波动T/ZJSAEXXX—20245.2.3.1减速机构空载波动a）将减速机构样品水平安装在试验台架上，输出轴端处于自由状态。b）以（1.047～1.57）rad/s速度匀速转动转向轴400°,然后回转至0°,共进行3次。测量并记录第3次试验过程中转向轴转角与转动力矩的关系曲线。5.2.3.2路感模拟器小总成空载波动a）将减速机构样品水平安装在试验台架上，输出轴端处于自由状态。b）以（1.047～1.57）rad/s速度匀速转动转向轴400°,然后回转至0°,共进行3次。测量并记录第3次试验过程中转向轴转角与转动力矩的关系曲线。5.2.3.3路感模拟器空载波动a）将路感模拟器固定于试验台，输出轴端处于自由状态。b）以（1.047～1.57）rad/s速度匀速转动转向轴400°,然后回转至0°,共进行3次。测量并记录第3次试验过程中转向轴转角与转动力矩的关系曲线。5.2.4轴向间隙a）将路感模拟器样品水平安装在试验台架上，转向轴两端处于自由状态。b）按图3所示，以不高于5N/s的加、卸载速率对转向轴输入端匀速施加轴向力至20N，然后再反向施加轴向力至20N，最后卸载。测量并记录试验过程中转向轴输入端位移与载荷的关系曲线，并按图4确认轴向间隙。图3路感模拟器力加载示意图5.2.5径向间隙a）将路感模拟器总成样品水平安装在试验台上，锁紧调节机构。b）按图5所示，以不高于5N/s的加、卸载速率在产品图样中规定的方向盘中心点匀速施加径向力至20N，然后再反向施加径向力至20N，最后卸载。测量并记录试验过程中标记点位移与载荷的关系曲线，并按图6确认径向间隙。T/ZJSAEXXX—2024图5路感模拟器力加载示意图5.2.6静态压溃a）将路感模拟器样品水平或竖直固定在试验台架上，角度、高度均调节至设计位置；b）按图7所示，以（30±2）mm/min的加载速率在转向轴输入端施加轴向力，直至转向轴轴向位移量达到路感模拟器的溃缩行程，测量并记录试验过程中转向轴轴向位移与载荷的关系曲线。图7静压溃力施加5.2.7固有频率按照QC/T649-2013第6.11.2条款方法进行试验。5.2.8传感器特性a）电压12V±0.2V，车速信号为0，转速0.0056rad/s-0.0167rad/s；b）将路感模拟器和转向执行器以整车位置固定在台架上，固定齿条中间位置并锁死，方向盘端施加扭矩，记录路感模拟器电机输出扭矩、转向执行器电机输出扭矩与齿条力之间的关系曲线；c）记录方向盘力矩与传感器力矩的关系曲线，计算传感器力矩与方向盘扭矩的差值，传感器力矩对称性和滞后性。8T/ZJSAEXXX—20245.2.9噪声按QC/T1081-2017第5.2.8条款方法进行试验。5.3强度试验方法5.3.1扭转强度a）将路感模拟器样品水平安装在试验台架上，转向轴输出端固定。b）按图8所示，以不大于50N·m/s的加、卸载速率在转向轴输入端匀速施加扭矩至150N·m，然后再反向施加扭矩至150N·m，最后卸载。检查路感模拟器是否断裂、损坏。图8扭转强度力施加示意图5.3.2碰撞试验按GB11557-2011中的附录C进行试验，只做BBT中胸块撞击，且撞击位置均为受力最大点，气囊为5.4耐久性试验5.4.1正向耐久a）将路感模拟器和转向执行器按实车状态固定，连接带线束的实车插接件，转向拉杆的角度与车辆满载状态一致，如图9所示，控制器与CAN总线模拟装置相连，供电电压按产品图样规定，车速信号设定为零。在拉杆螺纹连接处做用于观察螺纹是否松动的标记；图9正向耐久试验安装示意图b）按表2和图10所示试验条件（一个循环）进行试验，转向轴角速度为（4.36±0.87）rad/s，齿条左右两侧载荷FR1,FR2与输入轴转角对应关系见表2。当齿条运动到任意一侧极限位置时，转向轴转矩应增加至（40±5）N·m，并保持（1±0.5）s；9T/ZJSAEXXX—2024表2载荷与输入轴转角对应关系序号输入转轴角齿条力FR1齿条力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图10单个循环情况图c）可通过暂停试验或者强制冷却的方式，来避免控制器因过热保护导致转向助力性能或路感模拟电机性能衰减；d）试验过程中，应实时监测输入轴转矩、齿条载荷、转向轴转角、转向轴角速度、电机驱动扭矩、试验环境温度和控制器的温度，输出电压，输出电流，并记录第一循环和第五十循环的全部参数值；T/ZJSAEXXX—2024e）完成100320循环试验或试验过程中出现以下情况之一，终止试验：a）总成出现裂纹或损坏b）紧固件出现松动（通过观察螺栓拧紧后所划的线是否出现错位来判断是否松动）c）控制器出现故障代码f）完成100320循环后，检测路感模拟器如下性能：a）满足4.2.1要求；b）按5.2.3.3进行试验；c）拆解分析机械限位装置是否有断