汽车异响试验台及其转鼓型路面模拟装置制造方法
【专利摘要】本发明揭示了一种转鼓型路面模拟装置，该转鼓型路面模拟装置与车轮接触以模拟路面，该转鼓型路面模拟装置包括：转鼓、方波激励块和混合波激励块。转鼓呈圆柱形，圆柱形的表面上布置有固定孔阵列。方波激励块以均匀间隔固定在固定孔阵列中的固定孔上，方波激励块与车轮接触产生方波。混合波激励块交错固定在固定孔阵列的固定孔上，混合波激励块与车轮接触产生混合波。其中转鼓的表面沿宽度方向分成方波区域和混合波区域，方波激励块固定在方波区域中，混合波激励块布置在混合波区域中。本发明还揭示了一种汽车异响试验台，具有基座和安装在基座上的四个转鼓型路面模拟装置。
【专利说明】汽车异响试验台及其转鼓型路面模拟装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车测试【技术领域】，更具体地说，涉及汽车的异响测试【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 随着汽车工业的不断发展前行，以及人民生活质量的逐渐提高，购车者对汽车的 要求与期望也水涨船高。这就迫使汽车开发者在产品的舒适性方面大下功夫，异响就是其 中一项重要的指标。为了提升产品的异响指标，在车型开发阶段需要进行大量的异响试验。
[0003] 目前，行业内异响试验一般有两种方法：第一，道路试验；第二，激振台试验。进行 道路试验的场所通常为专用试验路或公共道路。专用试验路需经过前期设计、投资和建造， 成本高，占地需求大；而公共道路的路面则需要前期勘探、选择，并且试验过程会很大程度 上受到公共交通制约，试验中要求的特定车速、里程以及档位都很难实现。两种道路试验共 同的重大缺陷是无法反复行驶在同一路面上，也无法及时停车检查故障。也就是说，当某一 故障是刚好以一定车速行驶在某一路面时发生的，为了分析想要复现，就必须再一次同时 达到这两个条件行驶一遍。即使故障能够复现出来，也必须回到专用车间再进行拆装等检 查。这样一来一回不仅耗时长、效率低，还有可能改变车辆状态，影响故障分析的准确性。激 振台试验是通过激振设备给车辆加以一定频率振动的激励来实现的。虽然不存在道路试验 的种种缺陷，但有规律的振动激励毕竟与复杂综合的道路激励相去甚远，即使通过采集路 谱来复现道路激励，也有很大的特征信息损失。这就使得激振台试验无法全面的反映真实 道路上可能产生的故障。寻求一种安全、高效、精确的异响试验方法迫在眉睫。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提出一种转鼓型路面模拟装置以及采用该装置的而汽车异响试验台。
[0005] 根据本发明的一实施例，提出一种转鼓型路面模拟装置，该转鼓型路面模拟装置 与车轮接触以模拟路面，该转鼓型路面模拟装置包括：转鼓、方波激励块和混合波激励块。 转鼓呈圆柱形，圆柱形的表面上布置有固定孔阵列。方波激励块以均匀间隔固定在固定孔 阵列中的固定孔上，方波激励块与车轮接触产生方波。混合波激励块交错固定在固定孔阵 列的固定孔上，混合波激励块与车轮接触产生混合波，混合波由正弦波和方波叠加而成。其 中转鼓的表面沿宽度方向分成方波区域和混合波区域，方波激励块固定在方波区域中，混 合波激励块布置在混合波区域中。
[0006] 在一个实施例中，混合波区域包括浅混合波区域和深混合波区域，浅混合波区域 与车轮接触产生浅混合波，深混合波区域与车轮接触产生深混合波，浅混合波的振幅小于 深混合波的振幅。
[0007] 在一个实施例中，混合波激励块为方形，长度与宽度之比在1:1?3:1之间，混合 波激励块具有不同的高度，不同的高度在一高度范围内，该高度范围根据所要求产生的混 合波的振幅确定。
[0008] 在一个实施例中，浅混合波区域中的混合波激励块的平均高度低于深混合波区域 中的混合波激励块的平均高度。
[0009] 在一个实施例中，混合波激励块之间的间隔根据混合波的频率确定。
[0010] 在一个实施例中，方波激励块为长条形，长度与宽度之比在8:1?10:1之间，方波 激励块具有相同的高度，该高度根据所要求产生的方波的振幅确定。
[0011] 在一个实施例中，方波激励块的间隔根据方波的频率确定。
[0012] 在一个实施例中，转鼓型路面模拟装置还包括驱动装置，驱动装置驱动转鼓旋转， 驱动装置的转速根据方波和混合波的频率确定。
[0013] 根据本发明的一实施例，提出一种汽车异响试验台，包括基座和四个转鼓型路面 模拟装置，每一个转鼓型路面模拟装置是前述的转鼓型路面模拟装置，四个转鼓型路面模 拟装置安装在基座上，对应汽车的四个车轮的位置，每一个转鼓型路面模拟装置与一个车 轮接触，每一个转鼓型路面模拟装置上的方波激励块和混合波激励块以相同方式布置。其 中对应后轮的转鼓型路面模拟装置与对应前轮的转鼓型路面模拟装置被配置为相差一个 相位，相位是根据汽车的轴距确定。
[0014] 在一个实施例中，汽车异响试验台还包括气候模拟仓，气候模拟仓容纳汽车异象 试验台和汽车，气候模拟仓模拟气候。
[0015] 本发明的汽车异响试验台及其转鼓型路面模拟装置通过在转鼓上布置激励块来 模拟路面状况，其对于实际道路模拟的真实性优于激振台。由于是试验台试验，因此可以 不受公共道路的限制，同时，试验台试验能够进行充分的数据记录，能重复再现所出现的故 障。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述 而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
[0017] 图la和lb揭示了根据本发明的一实施例的转鼓型路面模拟装置中转鼓的结构示 意图。
[0018] 图2揭示了将转鼓表面展开后固定孔阵列的示意图。
[0019] 图3揭示了转鼓表面沿宽度方向的区域划分。
[0020] 图4揭示了根据本发明的一实施例的转鼓型路面模拟装置中方波激励块的结构 示意图。
[0021] 图5揭示了转鼓表面展开后固定孔阵列上布置混合波激励块的示意图。
[0022] 图6a和图6b揭示了根据本发明的一实施例的转鼓型路面模拟装置中混合波激励 块的结构示意图。
[0023] 图7揭示了转鼓表面展开后固定孔阵列上布置混合波激励块的示意图。
[0024] 图8揭示了转鼓表面展开后固定孔阵列上布置方波激励块和混合波激励块的示 意图。
[0025] 图9揭示了在转鼓表面的固定孔阵列上布置方波激励块和混合波激励块的立体 示意图。
[0026] 图10揭示了根据本发明的一实施例的汽车异响试验台中四个转鼓型路面模拟装 置的布置示意图。
[0027] 图11揭示了根据本发明的一实施例的汽车异响试验台中对应前轮和后轮的转鼓 型路面模拟装置的相位差。
【具体实施方式】
[0028] 传统的激振台试验是通过激振设备给车辆加以一定频率振动的激励而实现，其对 于真实道路的模拟性不高说明给车辆施加单一频率振动的激励不能很好模拟真实道路情 况，亦说明真实道路对车辆的激励并非是单一频率，而是存在多种频率的组合。
[0029] 经过 申请人:的研究和试验发现，真实道路的激励来源于以下两种波形的组合：方 波和正弦波。当然，真实道路的激励是有多个不同频率、不同振幅的正弦波和方波组合形 成。考虑到汽车减震系统的存在以及乘客感受能力的限制，并没有必要对真实道路的所有 方波和正弦波的组合进行100 %的还原，100 %的还原按照现有技术水平无法实现，也没有 这个必要。对于解决异响问题来说，只要挑选出主要的方波和正弦波的组合，就能够满足进 行异响测试需要。根据勘察和试验数据表明，几乎所有道路的落差（即产生的波形的振幅） 在0-30mm之间，其中在0-20mm的范围内占据的其中的绝大部分道路。进一步通过研究道 路波形发现，一个具有固定振幅和频率的方波结合具有不同振幅和频率的混合波能够满足 异响测试的需求，混合波是由方波和正弦波叠加形成。方波和混合波的振幅均在0_30mm的 范围内。
[0030] 于是，本发明提出一种转鼓型路面模拟装置，该转鼓型路面模拟装置与车轮接触 以模拟路面，该转鼓型路面模拟装置在与车轮接触时会产生方波和混合波对车辆进行激 励。
[0031] 该转鼓型路面模拟装置包括：转鼓102、方波激励块104和混合波激励块106、108。
[0032] 参考图la和lb所示，图la和lb揭示了根据本发明的一实施例的转鼓型路面模 拟装置中转鼓的结构示意图。转鼓102呈圆柱形，圆柱形的表面上布置有固定孔阵列，固定 孔阵列中的固定孔121以固定的横向和纵向间隔布置。在图示的实施例中，转鼓102的直 径和宽度都是1000mm，固定孔阵列中的固定孔121的横向间隔（沿转鼓102的宽度方向的 间隔）为85_，纵向间隔（沿转鼓102的圆周方向的间隔）为66_。图2揭示了将转鼓表 面展开后固定孔阵列的示意图。将转鼓102的表面展开后，是一个长约3142_，宽1000_ 的矩形，上面布置固定孔阵列，固定孔阵列在宽度方向上形成12列。需要说明的是，图示的 实施例仅仅是转鼓和固定孔阵列的一种配置，其具体尺寸、固定孔的间隔等均可以根据实 际要求，依据所需要的方波和混合波的具体情况来设置，而不需要被限制在上述的参数。同 时，固定孔阵列中的固定孔也可以不以固定的横向间隔或者纵向间隔布置，而是以不均匀 地方式布置这都可以根据实际的需求而设置。
[0033] 方波激励块104以均匀间隔固定在固定孔阵列中的固定孔上，方波激励块与车轮 接触产生方波。
[0034] 混合波激励块106U08交错固定在固定孔阵列的固定孔上，混合波激励块与车轮 接触产生混合波。
[0035] 转鼓102的表面沿宽度方向分成方波区域和混合波区域。进一步的，混合波区域 包括浅混合波区域和深混合波区域，浅混合波区域与车轮接触产生浅混合波，深混合波区 域与车轮接触产生深混合波，浅混合波的振幅小于深混合波的振幅。图3揭示了转鼓表面 沿宽度方向的区域划分。如图3所示，在转鼓102的表面沿宽度方向，方波区域122、浅混合 波区域123和深混合波区域124依次布置。方波区域122在测试中俗称"搓板路"，浅混合 波区域123和深混合波区域124在测试中俗称"石块路"。方波激励块104固定在方波区域 中，混合波激励块布置在混合波区域中。方波区域122、浅混合波区域123和深混合波区域 124的布置顺序并无特定的要求。
[0036] 图4揭示了根据本发明的一实施例的转鼓型路面模拟装置中方波激励块的结构 示意图。方波激励块104为长条形，长度与宽度之比在8:1?10:1之间。例如，在图4所 示的实施例中，方波激励块104的长度为240mm、宽度为25mm，需要说明的是，上述方波激励 块104的尺寸仅仅是一种示例，并不是一种限制，可以根据需要调整方波激励块的尺寸。并 且，此处长条形的形状定义是指"长度与宽度之比在8:1?10:1之间"的形状。所有的方 波激励块104具有相同的高度，该高度根据所要求产生的方波的振幅确定。比如，要求的方 波的振幅为20mm，则方波激励块104的高度为20mm。通常，方波的振幅都在0-20mm的范围 内，因此方波激励块104的高度也设置在0-20_的范围内。
[0037] 继续参考图4所示，在方波激励块104上开设有定位孔141，定位孔141的间隔与 固定孔阵列中固定孔121的横向间隔是成整数倍的关系，在该实施例中，定位孔141之间的 间隔为170mm。在图示的实施例中，在方波激励块104上具有两个定位孔141。图5揭示了 转鼓表面展开后固定孔阵列上布置混合波激励块的示意图。在图5所示的实施例中，方波 区域位于最上方，每一个方波激励块104占据固定孔阵列中横向的四个固定孔的位置（此 处横向是指沿转鼓的宽度方向，图5是转鼓表面的展开图因此所示方向有所不同）。方波激 励块104上的定位孔141与其中的两个固定孔对齐，并且通过螺栓固定在转鼓上。在沿转 鼓的圆周方向，每四排安装一个方波激励块。方波激励块的安装间隔是根据方波的频率确 定，并不限制在某一种具体的方式中。
[0038] 图6a和图6b揭示了根据本发明的一实施例的转鼓型路面模拟装置中混合波激励 块的结构示意图。混合波激励块106、108为方形，长度与宽度之比在1:1?3:1之间。图 6a所示的混合波激励块106的长宽比接近1:1，类似正方形，比如长155mm、宽120mm。而图 6b所示的混合波激励块108的长宽比接近3:1，类似长方形，比如长155臟，宽60mm。此处 方形的形状定义是指"长度与宽度之比在1:1?3:1之间"的形状。同样，上述方波激励块 104的尺寸仅仅是一种示例，并不是一种限制，可以根据需要调整方波激励块的尺寸。应当 说，混合波激励块主要是图6a所示的形状，图6b所示的形状可以理解为是"半块"，图6b所 示的混合波激励块主要被布置在转鼓的边缘，由于收到空间限制，因此被设计为"半块"。混 合波激励块具有不同的高度，不同的高度在一高度范围内，该高度范围根据所要求产生的 混合波的振幅确定。通常，该高度范围在0_30mm的范围内，主要集中在0-20mm的范围内。 混合波激励块106U08的高度被标记为h，在一个实施例中，高度h可以有以下集中选择 ： 6臟、8臟、10臟、12臟、16臟、17臟、18臟、2Ctam、21臟、24臟、25臟和26臟。各种高度的混合波 激励块在转鼓表面上的是交错布置的，根据不同的路况可以任意搭配，总体来说，浅混合波 区域中的混合波激励块的平均高度低于深混合波区域中的混合波激励块的平均高度。
[0039] 继续参考图6a和图6b所示，在混合波激励块106上开设有定位孔161，定位孔161 布置在混合波激励块106上对角的位置，对应固定孔阵列中一个2X2固定孔方阵中位于对 角的两个固定孔141。在混合波激励块108上开设有定位孔181，由于混合波激励块108是 "半块"，定位孔181平行布置，对应固定孔阵列中一个2X2固定孔方阵中横向的两个固定 孔。图7揭示了转鼓表面展开后固定孔阵列上布置混合波激励块的示意图。在图7中的小 方块表示混合波激励块，标记在小方块上的数字表示该混合波激励块的高度h，单位为_。 其中浅混合波区域在图6中的位置高于深混合波区域，在图6所示的实施例中，在浅混合波 区域中布置的混合波激励块的高度h主要为6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、17mm、18mm和20mm, 在深混合波区域中布置的混合波激励块的高度h主要为6mm、8mm、10mm、12mm、20mm、21mm、 24mm、25mm和26mm。在浅混合波区域和深混合波区域的交界处，布置了 6mm、8mm、10mm和 12_高度的混合波激励块作为过渡，总体上形成"低-高-低-高"的形态。在深混合波区 域的边缘，即最下方，由于空间的限制，布置了"半块"的混合波激励块，其高度多为20_。混 合波激励块之间的间隔根据混合波的频率确定，并不一定是限制在图6所示的方案中。需 要说明的是，图6所示的布置方案仅仅是一种示例，可以根据实际需求对混合波激励块的 高度、尺寸和布置方案做出调整。
[0040] 图8揭示了转鼓表面展开后固定孔阵列上布置方波激励块和混合波激励块的示 意图。图9揭示了在转鼓表面的固定孔阵列上布置方波激励块和混合波激励块的立体示意 图。
[0041] 在一个实施例中，该转鼓型路面模拟装置还包括驱动装置，驱动装置驱动转鼓旋 转，驱动装置的转速根据方波和混合波的频率确定。通过驱动装置以不同的转速驱动转鼓 转动，也能够获得不同频率的方波和混合波的激励。
[0042] 前述的转鼓型路面模拟装置对应于一个车轮，在进行异响试验时，通常是整车测 试，因此还需要一个适合于整车测试的汽车异响试验台。本发明还提出一种汽车异响试验 台，包括：基座和四个转鼓型路面模拟装置，每一个转鼓型路面模拟装置是前述的转鼓型路 面模拟装置，四个转鼓型路面模拟装置安装在基座上，对应汽车的四个车轮的位置，每一个 转鼓型路面模拟装置与一个车轮接触，每一个转鼓型路面模拟装置上的方波激励块和混合 波激励块以相同方式布置，其中，对应后轮的转鼓型路面模拟装置与对应前轮的转鼓型路 面模拟装置被配置为相差一个相位，相位是根据汽车的轴距确定。因为在实际情况中，四 个车轮应该是在同一条路上行驶，因此四个车轮对应的路况应该是一致的，所以四个转鼓 型路面模拟装置上的方波激励块和混合波激励块以相同方式布置，能够产生相同的激励波 形。
[0043] 图10揭示了根据本发明的一实施例的汽车异响试验台中四个转鼓型路面模拟装 置的布置示意图。图10中没有示出基座，但示出了四个转鼓型路面模拟装置的布置位置， 四个转鼓型路面模拟装置的中心（转鼓的几何中心）被如下布置：左右两侧的转鼓型路面 模拟装置的中心之间的距离为1400mm?1800mm，常用值为1600mm，由于转鼓自身宽度为 1000mm，基本可以满足所有家用车的宽度。前后的转鼓型路面模拟装置的中心之间的距离 为待测车型的轴距，通常在2400mm?3100mm之间。这样，待测汽车的四个车轮正好放置在 四个转鼓型路面模拟装置上，一一对应。
[0044] 为了真实模拟道路，对应前轮和后轮的转鼓型路面模拟装置配配置成具有一个相 位差。因为在真实行驶的时候，前轮和后轮不会同时行驶在同一个点上，而是后轮落后于前 轮一个相位，该相位等于轴距的长度。图11揭示了根据本发明的一实施例的汽车异响试验 台中对应前轮和后轮的转鼓型路面模拟装置的相位差。该相位差如此设定：前轮遇到的某 个点经过一个轴距长度后才能到达后轮，即前轴参考点A'在后轴上的位置应按顺时针方向 行走轴距的距离，即A点，A点与A'沿着转鼓的圆周上的距离是轴距的长度。
[0045] 在一个实施例中，还可以具有气候模拟仓，气候模拟仓容纳汽车异象试验台和汽 车，气候模拟仓模拟气候，比如各种温度、湿度环境。在一个实施例中，基座上具有驱动转鼓 型路面模拟装置的转鼓转动的驱动装置。该驱动装置可以驱动转鼓自行转动。转鼓也可以 直接有汽车车轮带动而无需自身的驱动装置。
[0046] 转鼓、方波激励块和混合波激励块的材质为金属制，比如铁质或者钢制。因此该 驱动转鼓型路面模拟装置不涉及任何特殊材质和难以实现的结构，转鼓及路面的可制造性 强。分别选用适合强度的钢材按照上述尺寸加工成转鼓和各个路面模拟块，然后按照上述 排布规律将模拟块安装在转鼓上即可形成异响转鼓路面。该转鼓型路面模拟装置可大大提 升异响试验的效率和精准度，同时节约成本。原本在公共道路上需要一整天的试验在试验 台上一个小时内就能完成；一些特定路况下产生的问题也得到了轻松复现；试验成本可以 在原基础上至少降低50%。结合集成于试验台的高低温气候模拟仓，还能模拟各种极限气 候下的异响试验，省去极限气候地区实地试验的时间和经费成本，人员和行车的危险性也 得到控制。
[0047] 本发明的汽车异响试验台及其转鼓型路面模拟装置通过在转鼓上布置激励块来 模拟路面状况，其对于实际道路模拟的真实性优于激振台。由于是试验台试验，因此可以 不受公共道路的限制，同时，试验台试验能够进行充分的数据记录，能重复再现所出现的故 障。
[0048] 上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的 人员可对上述实施例做出种种修改或变化而不脱离本发明的发明思想，因而本发明的保护 范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
【权利要求】
1. 一种转鼓型路面模拟装置，其特征在于，该转鼓型路面模拟装置与车轮接触以模拟 路面，该转鼓型路面模拟装置包括： 转鼓，转鼓呈圆柱形，圆柱形的表面上布置有固定孔阵列； 方波激励块，以均匀间隔固定在固定孔阵列中的固定孔上，方波激励块与车轮接触产 生方波； 混合波激励块，交错固定在固定孔阵列的固定孔上，混合波激励块与车轮接触产生混 合波，所述混合波由正弦波和方波叠加而成； 其中，所述转鼓的表面沿宽度方向分成方波区域和混合波区域，方波激励块固定在方 波区域中，混合波激励块布置在混合波区域中。
2. 如权利要求1所述的转鼓型路面模拟装置，其特征在于，所述混合波区域包括浅混 合波区域和深混合波区域，浅混合波区域与车轮接触产生浅混合波，深混合波区域与车轮 接触产生深混合波，浅混合波的振幅小于深混合波的振幅。
3. 如权利要求2所述的转鼓型路面模拟装置，其特征在于，所述混合波激励块为方形， 长度与宽度之比在1:1?3:1之间，混合波激励块具有不同的高度，所述不同的高度在一高 度范围内，该高度范围根据所要求产生的混合波的振幅确定。
4. 如权利要求3所述的转鼓型路面模拟装置，其特征在于，所述浅混合波区域中的混 合波激励块的平均高度低于所述深混合波区域中的混合波激励块的平均高度。
5. 如权利要求2所述的转鼓型路面模拟装置，其特征在于，所述混合波激励块之间的 间隔根据混合波的频率确定。
6. 如权利要求1所述的转鼓型路面模拟装置，其特征在于，所述方波激励块为长条形， 长度与宽度之比在8:1?10:1之间，方波激励块具有相同的高度，该高度根据所要求产生 的方波的振幅确定。
7. 如权利要求6所述的转鼓型路面模拟装置，其特征在于，所述方波激励块的间隔根 据方波的频率确定。
8. 如权利要求1所述的转鼓型路面模拟装置，其特征在于，所述转鼓型路面模拟装置 还包括驱动装置，驱动装置驱动转鼓旋转，所述驱动装置的转速根据方波和混合波的频率 确定。
9. 一种汽车异响试验台，其特征在于，包括： 基座； 四个转鼓型路面模拟装置，每一个转鼓型路面模拟装置是如权利要求1?8中任一项 所述的转鼓型路面模拟装置，四个转鼓型路面模拟装置安装在基座上，对应汽车的四个车 轮的位置，每一个转鼓型路面模拟装置与一个车轮接触，每一个转鼓型路面模拟装置上的 方波激励块和混合波激励块以相同方式布置； 其中，对应后轮的转鼓型路面模拟装置与对应前轮的转鼓型路面模拟装置被配置为相 差一个相位，所述相位是根据汽车的轴距确定。
10. 如权利要求9所述的汽车异响试验台，其特征在于，所述汽车异响试验台还包括气 候模拟仓，气候模拟仓容纳所述汽车异象试验台和汽车，气候模拟仓模拟气候。
【文档编号】G01M17/007GK104155119SQ201410421105
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】袁译翀 申请人:上海大众汽车有限公司