專利名稱：六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)動車輪胎測試裝置，具體的說是一種六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)，它 可再現(xiàn)輪胎的各種運(yùn)行工況，同時還能并測定六個自由度運(yùn)動參數(shù)及其與地面六分力的關(guān)系。
背景技術(shù)：
輪胎力特性是汽車性能分析與設(shè)計的基礎(chǔ)，輪胎力學(xué)特性試驗(yàn)機(jī)是輪胎的特性建 模以及整車性能集成、調(diào)校與開發(fā)的關(guān)鍵測試設(shè)備之一，它可再現(xiàn)輪胎的各種運(yùn)行工況，并 測定六個自由度運(yùn)動參數(shù)及其與地面六分力的關(guān)系，它是汽車動力學(xué)仿真設(shè)計關(guān)鍵數(shù)據(jù)的 來源。早期的輪胎特性試驗(yàn)機(jī)除了模仿路面與車輪的相對運(yùn)動外(有時還模仿制動與 驅(qū)動過程)，通常要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向與側(cè)傾運(yùn)動，并通過六分力傳感器進(jìn)行輪胎的六分力測定，這 種試驗(yàn)機(jī)通常通過控制輪胎姿態(tài)和控制路面姿態(tài)相并行合成的方式實(shí)現(xiàn)模仿路面與車輪 的相對運(yùn)動，這種試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。此外，由于存在前述缺點(diǎn)，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且輪胎六 個自由度運(yùn)動參數(shù)的必需采用六分力傳感器測定，由于價格十分昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理、價格低廉、能夠再現(xiàn)輪胎的各種運(yùn)行 工況，并測定六個自由度運(yùn)動參數(shù)及其與地面六分力的關(guān)系的六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，該試驗(yàn)機(jī)包括水平肩臂、豎直軀干、運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī) 構(gòu)、制動驅(qū)動裝置，模擬路面裝置、信號處理裝置、基座，所述的水平肩臂與豎直軀干相固連 構(gòu)成機(jī)體，水平肩臂與豎直軀干構(gòu)成的機(jī)體通過多個橫向和縱向設(shè)置的運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu) 連接于基座上，制動驅(qū)動裝置設(shè)置在豎直軀干上，制動驅(qū)動裝置與水平肩臂之間設(shè)置有距 離調(diào)整機(jī)構(gòu)，在水平肩臂和豎直軀干構(gòu)成的機(jī)體的下面基座上設(shè)置有模擬路面裝置。所述的水平肩臂上帶有兩個向外伸出的臂體，臂體的伸出方向是水平同向伸出或 反向伸出。所述的運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)包括作動缸，設(shè)置在作動缸一端的軸向力傳感器，連接 軸向力傳感器的萬向節(jié)，設(shè)置在作動缸另一端的萬向節(jié)，與萬向節(jié)連接的轉(zhuǎn)軸；所述的運(yùn)動 執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)帶有軸向力傳感器一端通過萬向節(jié)連接于水平肩臂或豎直軀干上，另一端通 過轉(zhuǎn)軸連接于基座上。所述的制動驅(qū)動裝置包括滑板，平行對稱設(shè)置在滑板一側(cè)的四個滑塊、設(shè)置在滑 板上的伺服電機(jī)和帶輪、設(shè)置伺服電機(jī)和帶輪之間在同步帶。所述的模擬路面裝置采用用于模擬低速的平板式、用于模擬高速的轉(zhuǎn)鼓式或平帶 式三種結(jié)構(gòu)形式。所述的豎直軀干的垂直方向安有上下平行的導(dǎo)軌，滑板通過其上平行對稱設(shè)置的 四個滑塊與豎直軀干上的導(dǎo)軌連接。
在所述滑板和水平肩臂之間設(shè)置有鎖定機(jī)械鎖。在所述作動缸是其上帶有測量作動缸長度傳感器的作動缸。所述滑板上輪胎連接端采用直接通過軸連接或通過設(shè)置在其上的六分力傳感器 連接兩種結(jié)構(gòu)形式。所述的水平肩臂后側(cè)和兩個臂體端部與基座之間垂直設(shè)置有三個運(yùn)動執(zhí)行測力 機(jī)構(gòu)；豎直軀干的下面和側(cè)面與基座之間水平設(shè)置有三個運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)簡單合理、價格低廉，成本低，易于制造。2、本發(fā)明可再現(xiàn)輪胎的各種運(yùn)行工況，同時還能并測定六個自由度運(yùn)動參數(shù)及其 與地面六分力的關(guān)系，推動國內(nèi)輪胎試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展，并達(dá)到國際領(lǐng)先水平。


圖1是平板式六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明圖1中A向投影示意圖。圖3是本發(fā)明圖1中B向投影示意圖。圖4是本發(fā)明水平肩臂采用短的臂體、模擬路面裝置采用轉(zhuǎn)鼓式結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施 方式結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明圖4中C向投影示意圖。圖6是本發(fā)明圖4中D向投影示意圖。圖7是本發(fā)明水平肩臂采用反向設(shè)置的臂體、模擬路面裝置采用平帶式結(jié)構(gòu)的另 一實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明圖7中E向投影示意圖。圖9是本發(fā)明圖4中F向投影示意圖。圖10是本發(fā)明制動驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是本發(fā)明運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是本發(fā)明不安裝六分力傳感器的制動驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖13、14是本發(fā)明安裝六分力傳感器的制動驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖15、16、17是本發(fā)明水平肩臂與豎直軀干構(gòu)成的機(jī)體與被測輪胎的不同位置變 化結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式由附圖1、2、3所示該試驗(yàn)機(jī)包括水平肩臂1、豎直軀干2、運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)3、 制動驅(qū)動裝置4，模擬路面裝置5、信號處理裝置6、基座7，所述的水平肩臂1與豎直軀干3 相固連構(gòu)成機(jī)體，水平肩臂1與豎直軀干2構(gòu)成的機(jī)體通過多個橫向和縱向設(shè)置的運(yùn)動執(zhí) 行測力機(jī)構(gòu)3連接于基座7上，制動驅(qū)動裝置4設(shè)置在豎直軀干2上；所述制動驅(qū)動裝置4 與水平肩臂1之間設(shè)置有距離調(diào)整機(jī)構(gòu)8，距離調(diào)整機(jī)構(gòu)8的升降，可使制動驅(qū)動裝置4相 對豎直軀干2滑動從而安裝不同型號的輪胎，被試輪胎的轉(zhuǎn)軸安裝在制動驅(qū)動裝置4上，通 過距離調(diào)整機(jī)構(gòu)8調(diào)節(jié)；在水平肩臂1和豎直軀干2構(gòu)成的機(jī)體的下面基座7上設(shè)置有模 擬路面裝置5。
所述的水平肩臂1上帶有兩個向外伸出的臂體9，臂體9的伸出方向是水平同向伸出(如圖1、4所示)或反向伸出(如圖7所示)。如圖11所示所述的運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)3包括作動缸10，設(shè)置在作動缸一端的軸 向力傳感器11，連接軸向力傳感器11的萬向節(jié)12，設(shè)置在作動缸10另一端的萬向節(jié)13，與 萬向節(jié)13連接的轉(zhuǎn)軸；所述的運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)3帶有軸向力傳感器11 一端通過萬向節(jié) 12連接于水平肩臂2或豎直軀干3上，另一端通過轉(zhuǎn)軸連接于基座7上。所述作動缸10是其上帶有測量作動缸長度傳感器的作動缸。如圖10、12、13、14所示所述的制動驅(qū)動裝置4包括滑板15，平行對稱設(shè)置在滑 板15 —側(cè)的四個滑塊16、設(shè)置在滑板15上的可提供驅(qū)動力和制動力的專用伺服電機(jī)17和 帶輪18、設(shè)置伺服電機(jī)17和帶輪18之間在同步帶19，專用伺服電機(jī)17通過帶傳動將制動 力或驅(qū)動力提供給輪胎20，從而實(shí)現(xiàn)對輪胎20的制動與驅(qū)動控制。所述的豎直軀干3的垂直方向安有上下平行的導(dǎo)軌，滑板15通過其上平行對稱設(shè) 置的四個滑塊16與豎直軀干上的導(dǎo)軌連接。在所述滑板15和水平肩臂2之間設(shè)置有鎖定機(jī)械鎖21，鎖定機(jī)械鎖21將滑板15 與機(jī)體的位置固定。所述滑板15上輪胎連接端采用直接通過軸連接或通過設(shè)置在其上的六分力傳感 器22鏈接兩種結(jié)構(gòu)形式。所述的模擬路面裝置5采用用于模擬低速的平板式(圖1所示)、用于模擬高速的 轉(zhuǎn)鼓式(圖4所示)或平帶式(圖7所示)三種結(jié)構(gòu)形式。由附圖1、2、3、4、5、6、7、8、9所示所述的水平肩臂1后側(cè)和兩個臂體9端部與基 座7之間垂直設(shè)置有三個運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)3 ；豎直軀干2的下面和側(cè)面與基座7之間水 平設(shè)置有三個運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)3，水平的三個運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)3設(shè)置在接近輪胎接地 面的高度，以便更精確地測定接地面上的縱向力、側(cè)向力與回正力矩。改變垂直的三個運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)3上作動缸10的長度可使臺體與車輪產(chǎn)生上 下、側(cè)傾和縱傾三方向運(yùn)動。改變水平的三個運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)3上作動缸10的長度可使 臺體與車輪產(chǎn)生縱向、側(cè)向和繞垂直軸轉(zhuǎn)動三方向運(yùn)動。通過測得的六個作動缸10長度可 算得其六個運(yùn)動端點(diǎn)的位置和輪胎的六個自由度運(yùn)動狀態(tài)，再根據(jù)測得各作動缸軸向力數(shù) 值可算得作用在輪胎上的六分力，從而求得輪胎的運(yùn)動力特性。如圖15、16、17所示水平肩臂1與豎直軀干2構(gòu)成的機(jī)體包括三種方案。雙點(diǎn)劃 線為輪胎19的中分面，單點(diǎn)劃線為運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)3的中心線；附圖15表示水平肩臂1 上前后兩個運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)3的中心線分立于輪胎19的中分面兩側(cè)的機(jī)體結(jié)構(gòu)形式。圖 16所示水平肩臂1上前后兩個運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)3的中心線在輪胎19的中分面內(nèi)的結(jié)構(gòu) 形式。圖17所示水平肩臂1上前后兩個運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)3的中心線在輪胎19的中分面 一側(cè)的結(jié)構(gòu)形式。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)以下組合試驗(yàn)方案①、圖15所示的試驗(yàn)機(jī)機(jī)體可與可移動平板式模擬路面組合；可與轉(zhuǎn)鼓式模擬路 面組合；也可與平帶式模擬路面組合。②、圖16所示的試驗(yàn)機(jī)機(jī)體可與可移動平板式模擬路面組合；可與轉(zhuǎn)鼓式模擬路 面組合；也可與平帶式模擬路面組合。
③、圖17所示的試驗(yàn)機(jī)機(jī)體可與轉(zhuǎn)鼓式模擬路面組合；也可與平帶式模擬路面組合。④不同的組合方案又可與不安裝六分力傳感器22的制動驅(qū)動裝置4相組合⑤、與安裝有六分力傳感器22的制動驅(qū)動裝置4相組合而形成不同的試驗(yàn)機(jī)方案。對于未配備六分力傳感器22的“試驗(yàn)機(jī)”，“試驗(yàn)機(jī)”試驗(yàn)前由信號處理裝置根據(jù) 試驗(yàn)要求的車輪定位參數(shù)計算各作動缸長度，并將指令送達(dá)作動缸令其實(shí)現(xiàn)；同時各作動 缸上的軸向力傳感器測得各缸作用力，并將這些信號傳回信號處理裝置；計算機(jī)計算輪胎 所受的六分力，及其與六個自由度運(yùn)動的關(guān)系并給出相應(yīng)的特性曲線，并生成試驗(yàn)報告。對 于配備有六分力傳感器22的“試驗(yàn)機(jī)”，“試驗(yàn)機(jī)”試驗(yàn)前由信號處理裝置根據(jù)試驗(yàn)要求的 車輪定位參數(shù)計算各作動缸長度，并將指令送達(dá)作動缸令其實(shí)現(xiàn)，計算機(jī)獲取輪胎所受的 六分力，及其與六個自由度運(yùn)動的關(guān)系并給出相應(yīng)的特性曲線，并生成試驗(yàn)報告。
權(quán)利要求
一種六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)，其特征在于該試驗(yàn)機(jī)包括水平肩臂、豎直軀干、運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)、制動驅(qū)動裝置，模擬路面裝置、信號處理裝置、基座，所述的水平肩臂與豎直軀干相固連構(gòu)成機(jī)體，水平肩臂與豎直軀干構(gòu)成的機(jī)體通過多個橫向和縱向設(shè)置的運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)連接于基座上，制動驅(qū)動裝置設(shè)置在豎直軀干上，制動驅(qū)動裝置與水平肩臂之間設(shè)置有距離調(diào)整機(jī)構(gòu)，在水平肩臂和豎直軀干構(gòu)成的機(jī)體的下面基座上設(shè)置有模擬路面裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的水平肩臂上 帶有兩個向外伸出的臂體，臂體的伸出方向是水平同向伸出或反向伸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的運(yùn)動執(zhí)行測 力機(jī)構(gòu)包括作動缸，設(shè)置在作動缸一端的軸向力傳感器，連接軸向力傳感器的萬向節(jié)，設(shè)置 在作動缸另一端的萬向節(jié)，與萬向節(jié)連接的轉(zhuǎn)軸；所述的運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)帶有軸向力傳 感器一端通過萬向節(jié)連接于水平肩臂或豎直軀干上，另一端通過轉(zhuǎn)軸連接于基座上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的制動驅(qū)動裝 置包括滑板，平行對稱設(shè)置在滑板一側(cè)的四個滑塊、設(shè)置在滑板上的伺服電機(jī)和帶輪、設(shè)置 伺服電機(jī)和帶輪之間在同步帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的模擬路面裝 置采用用于模擬低速的平板式、用于模擬高速的轉(zhuǎn)鼓式或平帶式三種結(jié)構(gòu)形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的豎直軀干的 垂直方向安有上下平行的導(dǎo)軌，滑板通過其上平行對稱設(shè)置的四個滑塊與豎直軀干上的導(dǎo) 軌連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)，其特征在于在所述滑板和水平 肩臂之間設(shè)置有鎖定機(jī)械鎖。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)，其特征在于在所述作動缸是其 上帶有測量作動缸長度傳感器的作動缸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述滑板上輪胎連 接端采用直接通過軸連接或通過設(shè)置在其上的六分力傳感器連接兩種結(jié)構(gòu)形式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的一種六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的水平 肩臂后側(cè)和兩個臂體端部與基座之間垂直設(shè)置有三個運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)；豎直軀干的下面 和側(cè)面與基座之間水平設(shè)置有三個運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種六自由度輪胎試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)包括水平肩臂、豎直軀干、運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)、制動驅(qū)動裝置，模擬路面裝置、信號處理裝置、基座，所述的水平肩臂與豎直軀干相固連構(gòu)成機(jī)體，水平肩臂與豎直軀干構(gòu)成的機(jī)體通過多個橫向和縱向設(shè)置的運(yùn)動執(zhí)行測力機(jī)構(gòu)連接于基座上，制動驅(qū)動裝置設(shè)置在豎直軀干上，制動驅(qū)動裝置與水平肩臂之間設(shè)置有距離調(diào)整機(jī)構(gòu)，在水平肩臂和豎直軀干構(gòu)成的機(jī)體的下面基座上設(shè)置有模擬路面裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單合理、價格低廉，不僅能夠再現(xiàn)輪胎的各種運(yùn)行工況，而且能夠測定輪胎六個自由度運(yùn)動參數(shù)及其與地面六分力的關(guān)系。
文檔編號G01L5/16GK101949776SQ201010281819
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者楊杰, 郭孔輝 申請人:長春孔輝汽車科技有限公司