本發明屬于車輛轉向系統控制技術領域，公開了一種轉向中間軸及其力矩波動計算方法，轉向中間軸包括順次連接在轉向柱和轉向器之間的第一萬向節、花鍵管、花鍵軸、第二萬向節、剛性軸和第三萬向節，第一萬向節為轉向力輸入端，與轉向柱的主軸末端花鍵連接；花鍵軸與花鍵管花鍵連接；第二萬向節的兩端分別連接花鍵軸和剛性軸，第三萬向節為轉向力輸出端，與轉向器的輸入軸花鍵連接。本發明在花鍵軸的輸出端通過第二萬向節連接剛性軸，解決了轉向中間軸受限于周邊零件的布置情況，可同時滿足間隙和力矩波動小于5％的雙重需求。

技術領域

本發明涉及車輛轉向系統控制技術領域，尤其涉及一種轉向中間軸及其力矩波動計算方法。

背景技術

車輛轉向系統是控制車輛行駛方向的重要組成部分，轉向中間軸作為連接轉向操縱系統和轉向器的重要部件。在設計過程中，既要保證傳遞的轉向力的波動滿足設計要求，又要保證中間軸自身與周邊零部件的間隙要求。普通的中間軸難以兼顧布置最優、手感平順的要求而犧牲了一定的力矩波動性能。

汽車上常使用轉向中間軸連接轉向操縱系統和轉向器，如圖1所示，通過第一萬向節1、花鍵管2、花鍵軸3和第二萬向節4將轉向柱與轉向器連接起來。常用的萬向節是剛性萬向節，可分為不等速萬向節、準等速萬向節以及等速萬向節三種。顧名思義，將萬向節兩端連接的輸入軸與輸出軸的瞬時角速度相同的萬向節稱為等速萬向節，在設計狀態下輸入軸與輸出軸的瞬時角速度相同，其他狀態下輸入軸與輸出軸的瞬時角速度不同的萬向節稱為準等速萬向節，輸入軸與輸出軸的瞬時角速度都不同的稱為不等速萬向節。等速萬向節需要的布置空間較大，轉向中間軸無法使用。因此，第一萬向節1和第二萬向節4通常采用不等速萬向節，在理想狀態下若第一萬向節1處輸入軸與輸出軸的夾角和第二萬向節4處輸入軸與輸出軸的夾角相等，且第一萬向節1的從動節叉與第二萬向節4的主動節叉處于同一個平面內，即可達成不等速萬向節的等速條件，此種狀態下中間軸的力矩波動為0，駕駛員轉動方向盤手感最平順。但受限于中間軸周邊零件的布置情況，無法實現中間軸力矩波動為0的條件。

發明內容

本發明的目的在于提供一種轉向中間軸及其力矩波動計算方法，以解決轉向中間軸的布置空間和力矩波動之間的矛盾問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明首先提供一種轉向中間軸，包括順次連接在轉向柱和轉向器之間的第一萬向節、花鍵管、花鍵軸和第二萬向節，還包括：

剛性軸，所述剛性軸的一端連接所述第二萬向節的輸出端；

第三萬向節，所述第三萬向節為轉向力輸出端，所述第三萬向節的輸入端連接所述剛性軸的另一端，所述第三萬向節的輸出端與所述轉向器的輸入軸花鍵連接。

可選地，所述第一萬向節、所述第二萬向節和所述第三萬向節均采用十字軸萬向節。

可選地，所述花鍵軸與所述花鍵管的長度不小于250mm。

本發明還提供一種轉向中間軸的力矩波動計算方法，包括如下步驟：

S1，根據本發明提供的所述轉向中間軸搭建三段式中間軸的運動模型；

S2，模擬三段式中間軸的運動軌跡，得到角度值-位置曲線；

S3，計算相鄰位置的角度變化值；

S4，計算所有角度變化值的平均值；

S5，計算力矩波動W：

W＝(角度變化值-平均值)/平均值×100％。

可選地，步驟S1中所述三段式中間軸的運動模型在CATIA軟件中搭建。

可選地，步驟S1具體包括：