對某款轉向防盜裝置試驗設備的技術改進

白朝谷　陽紹國　李俊峰

摘 要：GB 15740-2006《汽車防盜裝置》于2007年9月1日開始實施，汽車防盜裝置列入國家強制檢測項目，相應的檢測設備應運而生。汽車防盜裝置試驗設備為一臺可以模擬鑰匙鎖止、扭矩加載裝置對轉向管柱施加扭矩、扭矩加載裝置釋放加載扭矩、鑰匙開啟等主要循環工況，考核轉向防盜裝置耐久強度的綜合試驗臺。汽車防盜裝置試驗臺自2007年誕生后，基本沒有升級換代，一些設計上的缺陷日益凸顯，如試驗樣件安裝對中困難，扭矩傳感器容易損害等諸多問題，隨著試驗數量的飽和，急需對設備性能進行升級改造，本文以QC-ZXQJC-A01型轉向防盜裝置試驗臺為列進行技術改進，以提高試驗效率和使用方便性。

關鍵詞：轉向防盜裝置試驗設備;對中裝置;緩沖裝置;扭矩傳感器;十字萬向節;波紋管聯軸器;技術改進

1 引言

目前轉向防盜是車輛防盜裝置中用的最多的一種，其技術方案就是在轉向軸上設計一個縮孔或固定一個部件，與滑塊構成凹、 凸配合， 動力傳動機構推動滑塊移動并分別處在與鎖孔結合或分離兩種位置狀態。且滑塊在滑軌內只能移動而不會轉動， 一旦滑塊移動到與轉向軸上固定設置的鎖孔配合位置時， 轉向軸將無法轉動，這樣車輛的方向便被鎖死，從而實現防盜目的。為測試防盜裝置系統的可靠性，應借助相關設備，依據GB 15740- -2006《汽車防盜裝置》附錄A規定完成在每個方向上的2500次鎖止循環磨損試驗和在靜態條件下繞旋轉軸、在兩個方向上的扭矩強度試驗。目前檢測機構使用的轉向防盜裝置試驗臺工作原理都大同小異，區別在于設備的細節性能，如設備的工作效率、試驗樣件安裝的便捷穩定性、樣件對中裝置的精確度等。

2 QC-ZXQJC-A01型轉向防盜裝置試驗臺工作原理

啟動伺服電機將轉向軸旋轉到防盜裝置非嚙合位置;鑰匙夾持手臂旋轉鑰匙、把防盜裝置從開啟位置轉到鎖止位置;啟動伺服電機，旋轉轉向軸以使作用其上的扭矩在防盜裝置嚙合的瞬間為40N.m士2N.m;鑰匙夾持手臂旋轉鑰匙開啟防盜裝置;啟動伺服電機，把轉向軸旋轉到防盜裝置不能嚙合的位置;重復以上步驟反向旋轉即完成一個試驗循環，具體如圖1所示，重復以上步驟，進行2500個循環，完成GB 15740--2006附錄A規定完成在每個方向上的2500次鎖止循環磨損試驗;重新設定加載程序，在轉向防盜裝置鎖止狀態下施加標準規定的扭矩完成強度試驗。

3 QC-ZXQJC-A01型轉向防盜裝置試驗臺存在的缺陷

在累計進行多次試驗之后，本轉向防盜裝置試驗臺在使用過程中很多設計上的缺陷日益凸顯。主要表現在扭矩傳感器容易過載報警，過載損害;試驗樣件安裝和拆卸費時費力，對中精度差導致試驗中途停機，造成以上故障的原因主要如下。

首先，該轉向防盜裝置試驗臺的轉向管柱安裝機構只能滿足前后和上下調節，調節空間太小，試驗樣件與設備的鏈接都為硬鏈接，基本沒有緩沖空間，所以在轉向管柱的安裝過程，轉向管柱的軸線與施加扭矩的加載臂軸線的對中存在極大的困難，不僅安裝費時，而且安裝很難精確對中，扭矩加載過程中的卡滯產生的附加扭矩會觸發限扭功能報警而無法啟動循環加載程序，同時已經進入循環工況狀態后，未完全對中問題也可能會使得加載扭矩逐步增大，導致機械結構異常磨損和相應傳感器的損壞。

其次，鑰匙夾持手臂與鑰匙孔的對中，存在與轉向管柱扭矩加載臂類似的問題，鑰匙的夾持臂與鑰匙的鏈接屬于硬鏈接，沒有緩沖間隙，輕微的震蕩或卡頓即會觸發扭矩傳感器報警而無法啟動循環加載程序，嚴重時直接導致加速機械結構磨損和相應傳感器的損壞。

4 對QC-ZXQJC-A01型轉向防盜裝置試驗臺技術改進

4.1 技術改進

4.1.1 試驗樣件安裝夾具的改裝

如圖2所示，在現有轉向管柱安裝裝置的扭矩傳感器一側增加一個十字軸式萬向節，萬向節一端與扭矩傳感器固定，另一端與轉向管柱鏈接，改裝后的試驗樣件安裝夾具充分利用十字軸萬向節的工作原理（主動叉在垂直位置，并且十字軸平面與主動軸垂直時。此時，主動叉與十字軸連接點和從動叉與十字軸連十字軸式剛性萬向節接點在十字軸平面上的線速度相等），轉向管柱進行粗略的對中即可，運行過程中的震蕩或安裝偏差在萬向節上得以緩沖和吸收，而且對扭矩傳感器及機械結構起到保護作用，避免了因震蕩引起的傳感器過載報警或頻繁卡頓引起傳感器過載損壞。

4.1.2 鑰匙夾持手臂改裝

如圖2所示，在鑰匙夾持手臂上增加一個波紋管聯軸器，波紋管聯軸器的韌性可吸收振動，同時補償徑向，角向和軸向偏差，同時又能保證扭轉方向剛性連接，在試驗樣件出現故障時，有效過度扭矩而保護夾持手臂一端的扭矩傳感器。

4.2 改進后設備性能驗證

在相同的試驗環境下，采用相同的試驗方法，相同的試驗人員進行試驗操作，選取最近半年內試驗過程中出現故障、沒有一次性完成2500次循環磨損試驗的4套機械鑰匙轉向防盜管柱試驗樣件，分別再次進行磨損試驗，對改進后的轉向防盜裝置試驗臺進行綜合性能驗證，綜合分析后評判改進效果。4套試驗樣件上次試驗時的具體情況如下：樣件1樣品本身沒有任何質量問題，僅因為對中過程中存在偏差，進行磨損試驗過程中發生卡頓而鎖止失敗報警，重新調整位置后順利完成試驗;樣件2鎖槽在鎖止后卸載瞬間出現卡頓，扭矩傳感器瞬間過載而損壞，仔細檢查后也是因對中不準，加載過程中發生傾斜而受力不均引起的卡頓;樣件3在磨損試驗進行至2100次循環時鑰匙夾持手臂的扭矩傳感器過載報警，經核查，樣品本身也沒有問題，由于加載過程中產生的震蕩，鑰匙夾持手臂與鑰匙為剛性連接無法緩沖震蕩瞬間增大的扭矩而使傳感器過載報警，恢復后順利完成試驗;樣件4在試驗中途發生故障，致使鑰匙夾持手臂一端的扭矩傳感器過載損毀，經檢查為轉向管柱本身的設計缺陷，鑰匙在完成開鎖、鎖止過程中發生卡頓后又瞬間松開，突然松開的瞬間致使扭矩傳感器瞬時過載而損壞。

4.2.1 試驗條件

環境溫度17℃，氣壓為810hPa;試驗前對設備做好預熱和常規潤滑保養，電壓、氣壓穩定，臺面保持清潔，試驗人員為上次完成所選取的4套轉向管柱樣的人員，試驗時所有轉向管柱進行快速安裝，不做精確對準，以方便驗證十字軸萬向節的實際作用，其余操作方法和上次試驗相同。

4.2.2 驗證結果分析

在改進后的試驗設備上，4套轉向防盜管柱均順利的一次性完成2500次循環磨損試驗，對兩個扭矩傳感器的加載曲線（時間-扭矩曲線）進行對比分析后發現加載過程中依然會發生卡頓現象，但在短暫的緩沖過渡后又繼續平穩運行，充分證明在轉向管柱安裝裝置的扭矩傳感器一側增加十字軸式萬向節，在鑰匙夾持手臂上增加一個波紋管聯軸器，能有效緩解試驗過程中對中不足導致的受力不均、震蕩，提高設備穩定性、降低設備的精度要求，樣件安裝時不必進行精準對中，每次試驗可以節省30分鐘左右的安裝時間，以便快速高效完成相關試驗。

5 結束語

磨刀不誤砍柴工，與原有技術相比，QC-ZXQJC-A01型轉向防盜裝置試驗臺在進行技術改進后，通過萬向節和波紋管聯軸器緩解每個方向上的固定偏差，消除了未精確對中引起的卡滯、傳感器頻繁報警，減少了設備的磨損和傳感器的損壞;大大簡化了安裝步驟，只需要粗略對中即可，不需要精確對中，且設備覆蓋的轉向管柱型號更廣，而且增加十字軸萬向節和波紋管聯軸器的改進方法實現方式簡單，成本低廉，方案可靠，同時低了人員操作技能和經驗要求，擺脫了對檢驗人員技能的依賴，節省了人力成本。

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