專利名稱：基于多維力傳感器的雙軸懸架特性試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及 一 種汽車懸架特性試驗臺架，亦稱做K&C (Kinematic andCompliance)試驗臺，該試驗臺主要用于測試汽車懸架的運動特性以及柔順特性；特別涉及一種基于多維力傳感器的雙軸懸架特性試驗臺。
背景技術(shù)：
懸架特性試驗臺架的基本功能是對車輪前后方向(X)、側(cè)向(Y)、垂直方向(Z)以及旋轉(zhuǎn)方向(繞Z軸)等四個方向上，施加力/力矩和位移，考察車輪定位角、輪距隨車輪運動以及施加的載荷變化的特性。同時可以通過計算得到懸架的側(cè)傾中心、側(cè)傾剛度等重要的參數(shù)。 目前，現(xiàn)有的懸架特性試驗臺一般是單軸的，一方面，每次只能測量前軸或后軸本身的懸架特性，而不能測量由于前后懸架的耦合作用。另一方面，測量完其中一軸后，需要把車輛調(diào)轉(zhuǎn)180度，然后重新調(diào)整定位才能完成試驗，試驗周期長。 另外，現(xiàn)有的試驗臺一般是通過多個單自由度的力傳感器來獲取每個車輪受到的作用力或力矩大小，如圖7 圖9所示。每個車輪至少需要安裝四個力傳感器。這種設(shè)置存在著以下不足之處(l)增加了試驗臺架的生產(chǎn)以及維護成本；(2)使得試驗臺的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，不便于設(shè)計制造；(3)現(xiàn)有設(shè)備的力傳感器分別放在三個滑塊的施力裝置上，由于摩擦力的作用，實際傳輸?shù)杰囕喌紫碌牧土鞲衅鳒y量到的力不一樣，影響結(jié)果精度；(4)現(xiàn)有設(shè)備的力矩傳感器是利用力和作用半徑的積換算而成，數(shù)值的準(zhǔn)確度會受影響。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、合理，利用單個的多維力傳感器來代替多個單維力傳感器，且可同時對四個車輪的運動力學(xué)特性測量的基于多維力傳感器的雙軸懸架特性試驗臺。 本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種基于多維力傳感器的雙軸懸架特性試驗臺，包括機械臺架部分、液壓裝置和計算機控制系統(tǒng)部分，液壓裝置與機械臺架部分連接，機械臺架部分與計算機控制系統(tǒng)部分連接；所述機械臺架部分包括試驗軸，每個試驗軸包括試驗墩，每個試驗墩包括基座、垂直滑塊、橫向滑塊、縱向滑塊、旋轉(zhuǎn)塊、多維力傳感器和車輪支承面，垂直滑塊和橫向滑塊之間通過橫向滑軌連接，縱向滑塊和橫向滑塊之間通過縱向滑軌連接，縱向滑塊和旋轉(zhuǎn)塊之間通過旋轉(zhuǎn)滑軌連接，多維力傳感器安裝在車輪支承面和旋轉(zhuǎn)塊之間。 所述多維力傳感器為六維力傳感器。 所述多維力傳感器上下各有一法蘭，并通過螺釘和車輪支承面以及旋轉(zhuǎn)塊連接。[0009] 所述多維力傳感器設(shè)有若干個螺栓孔。[0010] 所述試驗軸為兩個，所述試驗墩為四個。 本實用新型的作用原理是本試驗臺在原來的單軸懸架特性試驗的基礎(chǔ)上增加一驗墩)，替代原來的支承軸，使得四個輪子可以同時對應(yīng)四個試驗墩。在 車輪支撐面和旋轉(zhuǎn)塊之間安裝一個六維力傳感器，通過計算機控制系統(tǒng)以及液壓裝置，分 別對垂直滑塊施加垂直方向的力、對橫向滑塊施加側(cè)向力，對縱向滑塊施加前后方向的力， 對旋轉(zhuǎn)塊施加繞垂直方向的力矩，經(jīng)過車輪支撐塊傳遞到車輪上。車輪支撐塊和旋轉(zhuǎn)塊之 間的六維力傳感器可以同時獲取車輪所受到的縱向力Fx、側(cè)向力Fy、垂向力Fz、回正力矩 Tz、外傾力矩Tx、滾動阻力矩Ty等數(shù)據(jù)，結(jié)合通過車輪上的位移傳感器所獲得的車輪空間 運動情況，就可以得到懸架運動的各種特性曲線，進而了解汽車懸架的運動特性以及柔順 特性。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果 (1)增加了試驗軸，使得一次工裝定位可以同時獲得前后軸的懸架特性。
(2)雙軸同時測量，可縮短試驗周期，且可以獲得由于前后軸的耦合作用產(chǎn)生的懸
架特性數(shù)據(jù)，例如抗點頭/抗后蹲系數(shù)，懸架擺動角度等，增加了可測量的特性參數(shù)。
(3)減少了力傳感器的使用個數(shù)，避免了在縱向、橫向、旋轉(zhuǎn)方向分別安裝力傳感
器所帶來的麻煩，簡化試驗臺設(shè)計，降低設(shè)計以及安裝的難度。 (4)利用單個的多維力傳感器來代替多個單維力傳感器，以克服當(dāng)前試驗臺的缺 點；單個力傳感器比多個力傳感器，維護保養(yǎng)更方便，維護成本顯著降低。 (5)多維力傳感器直接放在車輪底下，能夠以最直接的方式獲取車輪受力狀況； 多維力傳感器直接得到力矩數(shù)據(jù)，比間接的換算更準(zhǔn)確，明顯提高試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 (6)多維力傳感器能獲取車輪在接地點處的橫向力、縱向力、垂向力、回正力矩、外 傾力矩、滾動力矩等六個方向的力；在現(xiàn)有的試驗臺基礎(chǔ)上，增加了外傾力矩Tx以及滾動 力矩Ty的測量，更全面的反映懸架的運動力學(xué)特性。

圖1是本實用新型試驗臺試驗墩的結(jié)構(gòu)正視圖。 圖2是圖1所示試驗墩的結(jié)構(gòu)俯視圖。 圖3是圖1所示試驗墩的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。 圖4是本實用新型試驗臺六維力傳感器的安裝示意圖。 圖5是本實用新型試驗臺六維力傳感器的立體示意圖。 圖6是本實用新型懸架特性試驗臺的立體示意圖。 圖7是現(xiàn)有試驗臺的試驗墩的結(jié)構(gòu)正視圖。 圖8是現(xiàn)有試驗臺的試驗墩的結(jié)構(gòu)俯視圖。 圖9是現(xiàn)有試驗臺的試驗墩的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。 圖中1、基座 2、垂直滑塊 3、橫向滑塊 4、縱向滑塊 5、旋轉(zhuǎn)塊 6、車輪支 承面8、橫向滑軌9、縱向滑軌10、旋轉(zhuǎn)滑軌11、六維力傳感器12、計算機控制系統(tǒng) 13、位移傳感器 14、試驗汽車 15、回正力矩液壓施力機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)塊端 16、回正力矩液 壓施力機構(gòu)的縱向滑塊端 17、縱向力液壓施力機構(gòu)的縱向滑塊端 18、縱向力液壓施力 機構(gòu)的橫向滑塊端 19、橫向力液壓施力機構(gòu)的橫向滑塊端 20、橫向力液壓施力機構(gòu)的 垂直滑塊端21、力傳感器22、螺栓孔具體實施方式下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施
方式不限于此。 實施例 圖1 圖6示出了本實用新型的具體結(jié)構(gòu)，由圖6可見，本懸架特性試驗臺包括機 械臺架部分、液壓裝置和計算機控制系統(tǒng)部分，液壓裝置與機械臺架部分連接，機械臺架部 分與計算機控制系統(tǒng)部分連接。所述機械臺架部分包括兩個試驗軸，每個試驗軸包括兩個 試驗墩，每個試驗墩包括基座1、垂直滑塊2、橫向滑塊3、縱向滑塊4、旋轉(zhuǎn)塊5、六維力傳感 器11和車輪支承面6?；?固定在地面，垂直滑塊2及以上部分可以在基座1上沿垂直 方向滑動。橫向滑塊3和垂直滑塊2之間通過橫向滑軌8連接，橫向滑塊3及以上部分可 以沿滑軌做橫向移動?？v向滑塊4和橫向滑塊3之間通過縱向滑軌9連接，縱向滑塊4及 以上部分可以沿滑軌作縱向移動。旋轉(zhuǎn)塊5和縱向滑塊4之間以旋轉(zhuǎn)滑軌10連接。旋轉(zhuǎn) 塊5可以繞垂直方向轉(zhuǎn)動。車輪支承面6和旋轉(zhuǎn)塊5之間通過六維力傳感器11連接。圖4 展示了一種常見的六維力傳感器11的安裝方式。六維力傳感器11上下各有一法蘭，通過 螺釘和車輪支承面6以及旋轉(zhuǎn)塊5連接。如圖5所示，六維力傳感器11設(shè)有若干個螺栓孔 22。 車輪的各方向位移通過位移傳感器13獲取。車輪的受力數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)以及液壓 系統(tǒng)的作用力均由計算機控制系統(tǒng)12來控制和處理。 操作時，把試驗汽車14通過運送裝置放到試驗臺架上，把前輪定位到前軸試驗軸 上，后輪定位到后軸試驗軸上。通過計算機控制系統(tǒng)12以及液壓裝置，分別對垂直滑塊2 施加垂直方向的力、對橫向滑塊3施加側(cè)向力，對縱向滑塊4施加前后方向的力，對旋轉(zhuǎn)塊 5施加繞垂直方向的力矩。然后直接從六維力傳感器11得到車輪的受力情況，包括縱向力 Fx、側(cè)向力Fy、垂向力Fz、回正力矩Tz、外傾力矩Tx、滾動阻力矩Ty等數(shù)據(jù)。結(jié)合通過車輪 上的位移傳感器13所獲得的車輪空間運動情況，就可以得到懸架運動的各種特性曲線。 上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述 實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種基于多維力傳感器的雙軸懸架特性試驗臺，包括機械臺架部分、液壓裝置和計算機控制系統(tǒng)部分，液壓裝置與機械臺架部分連接，機械臺架部分與計算機控制系統(tǒng)部分連接，其特征在于所述機械臺架部分包括試驗軸，每個試驗軸包括試驗墩，每個試驗墩包括基座、垂直滑塊、橫向滑塊、縱向滑塊、旋轉(zhuǎn)塊、多維力傳感器和車輪支承面，垂直滑塊和橫向滑塊之間通過橫向滑軌連接，縱向滑塊和橫向滑塊之間通過縱向滑軌連接，縱向滑塊和旋轉(zhuǎn)塊之間通過旋轉(zhuǎn)滑軌連接，多維力傳感器安裝在車輪支承面和旋轉(zhuǎn)塊之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多維力傳感器的雙軸懸架特性試驗臺，其特征在于所 述多維力傳感器為六維力傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于多維力傳感器的雙軸懸架特性試驗臺，其特征在于所述多維力傳感器上下各有一法蘭，并通過螺釘和車輪支承面以及旋轉(zhuǎn)塊連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于多維力傳感器的雙軸懸架特性試驗臺，其特征在于 所述多維力傳感器設(shè)有若干個螺栓孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多維力傳感器的雙軸懸架特性試驗臺，其特征在于所 述試驗軸為兩個，所述試驗墩為四個。
專利摘要本實用新型提供了一種基于多維力傳感器的雙軸懸架特性試驗臺，包括兩個試驗軸，每個試驗軸包括兩個試驗墩，每個試驗墩包括基座、垂直滑塊、橫向滑塊、縱向滑塊、旋轉(zhuǎn)塊、多維力傳感器和車輪支承面，垂直滑塊和橫向滑塊之間通過橫向滑軌連接，縱向滑塊和橫向滑塊之間通過縱向滑軌連接，縱向滑塊和旋轉(zhuǎn)塊之間通過旋轉(zhuǎn)滑軌連接，多維力傳感器安裝在車輪支承面和旋轉(zhuǎn)塊之間。這種試驗臺一方面可以縮短試驗周期，增加了可測量的特性參數(shù)，另一方面大大的減少了力傳感器的使用數(shù)量，簡化了試驗臺的設(shè)計、安裝，降低維護成本。更主要的是傳感器能更直接的獲取車輪的受力，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性更高。
文檔編號G01M17/04GK201436576SQ20092005853
公開日2010年4月7日 申請日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者周賢杰, 楊榮山, 袁仲榮, 黃向東 申請人:廣州汽車集團股份有限公司