汽车轮毂轴承负载摩擦力矩的测试装置的制作方法

本发明涉及轴承测试技术领域，特别是一种汽车轮毂轴承负载摩擦力矩的测试装置。

背景技术：

目前，汽车轮毂轴承的摩擦力矩是对整车节能性能影响较大的零部件，以往轮毂轴承不带负载的摩擦力矩检测方法，无法体现轮毂轴承在整车承载行驶中的摩擦力矩变化情况，所以需要一种带负载的测试装置。

现有技术中，一般包括实验轴承工装、驱动实验轴承的驱动轴、径向载荷组件和用于检测摩擦力矩的检测件，试验轴承的内圈安装在驱动轴上，外圈与实验轴承工装的外壳连接，轴承的径向载荷通过径向加载缸推动与径向载荷传感器连接的下底板，下底板上装有气浮块并带动上底板将力施加到工装外壳上；上底板与气浮块间接触的摩擦系数远远小于轮毂轴承单元的摩擦系数，驱动轴（轴承内圈）旋转时，轴承滚动体、密封圈的摩擦力将带动安装在工装外壳外径上的外圈（外法兰）一起旋转，工装外壳上有一力臂拉线连接力传感器，测量力的大小，根据力臂计算出摩擦力矩。

上述现有技术存在以下缺点，1）不能施加轴向载荷；2）工装外壳与轴承外圈连接同轴度误差将影响测量结果；3）工装外壳与上底板接触处，因为接触弹性变形或产生的塑性变形将降低测量的灵敏度和精度；4）工装外壳直径与车轮直径不相等，施加径向载荷时产生的轴向分力（弯矩）与轴承实际工况不同，不能保证真实模拟。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种汽车轮毂轴承负载摩擦力矩的测试装置，既能施加径向载荷又能施加轴向载荷，准确测量汽车轮毂轴承单元模拟工况下轮毂轴承摩擦力矩的特性，合理的工装结构设计，使得更换产品型号方便、快捷。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种汽车轮毂轴承负载摩擦力矩的测试装置，包括待测轴承工装、驱动待测轴承的驱动组件、径向载荷组件和用于检测摩擦力矩的检测件，还包括轴向载荷组件，所述驱动组件包括驱动电机、芯轴、径向气浮轴承、轴向气浮轴承、轴向轴承座和芯轴座，轴向轴承座和待测轴承工装分别连接在芯轴的两端，轴向气浮轴承设置在轴向轴承座上，芯轴座包裹在芯轴的四周外侧，径向气浮轴承位于芯轴和芯轴座之间，驱动电机与芯轴通过设置在二者之间的联轴器和扭矩传感器连接并构成联动设置，扭矩传感器构成所述的检测件，所述待测轴承工装的侧边设置有加载连接体，径向载荷组件和轴向载荷组件均与加载连接体连接，加载连接体与待测轴承工装通过待测轴承连接。

上述技术方案中，待测轴承的内圈通过待测轴承工装与芯轴连接，待测轴承的外圈与加载连接体连接，径向载荷组件和轴向载荷组件均与加载连接体连接，径向载荷组件和轴向载荷组件通过加载连接体对待测轴承施加载荷，芯轴座包裹在芯轴的四周外侧，用于固定径向气浮轴承，芯轴的径向由径向气浮轴承支撑，轴向由轴向气浮轴承支撑，芯轴的下方设置有机座，用于安装各个部件，芯轴座可安装在基座上，驱动电机、联轴器、扭矩传感器和芯轴依次连接，驱动电机带动芯轴转动，芯轴带动待测轴承的内圈转动，由于气浮轴承的摩擦系数很小，产生的附加力矩可以忽略，因此待测轴承的摩擦力矩可直接通过芯轴被扭矩传感器测得，克服了现有技术中只能施加径向载荷的缺点，还有现有技术中工装外壳与待测轴承外圈连接同轴度误差将影响测量结果，工装外壳与上底板接触处，因为接触弹性变形或产生的塑性变形将降低测量的灵敏度和精度，本设计完全克服了现有技术的种种缺陷，整机设计结构合理，能模拟待测轴承的工作实况，检测更精确。

作为本发明的进一步设置，所述径向气浮轴承为弧形气浮轴承，轴向气浮轴承为平面气浮轴承。

上述技术方案中，弧形气浮轴承与芯轴的外周面贴合，轴向气浮轴承设置在轴向轴承座上，降低芯轴在径向和轴向上的附加力，避免影响待测轴承的摩擦力矩检测，提高检测精度。

作为本发明的进一步设置，所述轴向气浮轴承分别设置在轴向轴承座朝向驱动电机和芯轴的两端面上构成轴向气浮轴承组，轴向轴承座上至少设置有两组轴向气浮轴承组，所述径向气浮轴承至少为两个沿芯轴的周向均匀分布构成径向气浮轴承组，芯轴上至少设置有两组径向气浮轴承组。

上述技术方案中，轴向气浮轴承设置在轴向轴承座的两面，优选的径向气浮轴承为两组，每组包括四个径向气浮轴承，轴向气浮轴承为两组，每组包括两个轴向气浮轴承为，使芯轴可以承受径向和双向轴向载荷，设计合理，提高检测精度。

作为本发明的进一步设置，所述轴向载荷组件包括轴向加载缸、轮辐式称重传感器、轴向加载座和轴向加载臂，轴向加载缸与轮辐式称重传感器连接，轮辐式称重传感器与轴向加载座通过传感器连接件连接，轴向加载座与加载连接体通过轴向加载臂连接。

上述技术方案中，结构简单，方便连接和加载，使力的传递更准确。

作为本发明的进一步设置，所述轴向加载座的一端上穿设有连接轴，连接轴与轴向加载座之间设置有关节轴承，关节轴承的内圈和外圈分别与连接轴和轴向加载座过盈配合，所述传感器连接件的一端与轮辐式称重传感器连接，另一端上设置有供连接轴架设的两缺口，传感器连接件的对应两侧设置有防止连接轴脱出缺口的压板。

上述技术方案中，关节轴承的内、外圈分别与连接轴和轴向加载座过盈配合连接以消除间隙，安装时，将连接轴的两端置于缺口内，然后利用压板防止连接轴从缺口中脱出，该设计消除了关节轴承安装间隙，可以消除由于间隙引起的振动，并提高试验机的控制精度，装、拆更方便。

作为本发明的进一步设置，所述压板转动设置在传感器连接件上，两压板通过穿设在传感器连接件上的铰接轴连接，所述铰接轴上与压板对应的位置处设置有环形槽，环形槽上套设有阻止压板脱出铰接轴的挡圈，传感器连接件上还设置有限制压板的转动角度的调节螺栓。

上述技术方案中，压板与传感器连接件转动配合，挡圈的设置可防止压板沿铰接轴的轴向脱出，调节螺栓的端部与压板抵接限制压板的转动角度，调节螺栓拧紧时，压板与连接轴抵接，避免连接轴从缺口中掉出，缺口可以是与连接轴适配的半圆形凹槽，当需要拆卸时，拧松调节螺栓，使压板可以转动，方便连接轴拆卸，结构简单，安装方便。

作为本发明的进一步设置，所述压板位于连接轴的周向侧边，压板朝向连接轴的侧面上设置有与连接轴相适配的凹腔，凹腔的内壁可与连接轴的端面和上方周面抵接，凹腔的内壁与缺口的内壁之间形成供连接轴放置的夹持腔。

上述技术方案中，旋松调节螺栓，将连接轴放入传感器连接件的缺口中，然后旋紧调节螺栓，使凹腔罩设在连接轴上，连接稳定，结构简单。

作为本发明的进一步设置，所述轴向加载座的另一端上设置有至少两个条形孔，两条形孔呈对称的竖直设置，所述轴向加载座和轴向加载臂通过穿设在条形孔上的螺丝连接，螺丝可沿条形孔导向移动。

上述技术方案中，条形孔的设置是为了方便调节轴向加载座和轴向加载臂之间的相对位置，移动到需要的位置后，通过螺丝拧紧固定，避免轴向载荷组件对加载连接体施加径向的附加力，使检测精度更高。

作为本发明的进一步设置，所述轴向加载座上连接有调节螺杆，调节螺杆的一端与轴向加载座螺纹连接，另一端穿过固定在轴向加载臂上的挡块形成转动端，转动端上设置有两凸环，两凸环分别位于挡块的上下两侧实现调节螺杆与挡块的轴向限位配合，调节螺杆的转动可驱动轴向加载座沿条形孔导向移动。

上述技术方案中，调节螺杆的设置是为了方便调节轴向加载座的位置，挡块与调节螺杆形成周向转动配合和轴向限位配合，利用丝杆的远离，调节方便，结构简单。

作为本发明的进一步设置，所述加载连接体包括与径向载荷组件连接的上连接体和与轴向载荷组件连接的下连接体，上连接体和下连接体铰接设置，所述上连接体或下连接体上连接有与待测轴承的外圈连接的连接板，连接板与上连接体或下连接体构成可拆式连接。

上述技术方案中，上连接体与下连接体可相对转动，且连接体呈中空设置，这样方便待测轴承的安装，安装时，待测轴承穿过连接体的中空腔，使其内圈与待测轴承工装连接，然后连接板通过螺丝与待测轴承的外圈连接，连接板再通过螺丝与下连接体连接，实现连接体与待测轴承的外圈连接的目的，结构简单，节省装配时间，提高检测效率。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

附图说明

附图1为本发明具体实施例局部结构示意图；

附图2为本发明具体实施例结构侧视图；

附图3为附图2的a-a剖视图；

附图4为本发明具体实施例轴向载荷组件的局部结构图；

附图5为本发明具体实施例轴向加载座的结构分解图；

附图6为本发明具体实施例传感器连接件的结构分解图；

附图7为本发明具体实施例轴向载荷组件的局部结构图。

具体实施方式

本发明的具体实施例如图1-7所示，一种汽车轮毂轴承负载摩擦力矩的测试装置，包括待测轴承工装1、驱动待测轴承的驱动组件2、径向载荷组件3和用于检测摩擦力矩的检测件4，还包括轴向载荷组件5，所述驱动组件2包括驱动电机21、芯轴22、径向气浮轴承23、轴向气浮轴承24、轴向轴承座25和芯轴座26，轴向轴承座25和待测轴承工装1分别连接在芯轴22的两端，轴向气浮轴承24设置在轴向轴承座25上，芯轴座26包裹在芯轴22的四周外侧，径向气浮轴承23位于芯轴22和芯轴座26之间，驱动电机21与芯轴22通过设置在二者之间的联轴器27和扭矩传感器4连接并构成联动设置，扭矩传感器4构成所述的检测件4，所述待测轴承工装1的侧边设置有加载连接体6，径向载荷组件3和轴向载荷组件5均与加载连接体6连接，加载连接体6与待测轴承工装1通过待测轴承连接。待测轴承的内圈通过待测轴承工装1与芯轴22连接，待测轴承的外圈与加载连接体6连接，径向载荷组件3和轴向载荷组件5均与加载连接体6连接，径向载荷组件3和轴向载荷组件5通过加载连接体6对待测轴承施加载荷，芯轴座26包裹在芯轴22的四周外侧，用于固定径向气浮轴承23，芯轴22的径向由径向气浮轴承23支撑，轴向由轴向气浮轴承24支撑，芯轴22的下方设置有机座01，用于安装各个部件，芯轴座26可安装在基座上，驱动电机21、联轴器27、扭矩传感器4和芯轴22依次连接，驱动电机21带动芯轴22转动，芯轴22带动待测轴承的内圈转动，由于气浮轴承的摩擦系数很小，产生的附加力矩可以忽略，因此待测轴承的摩擦力矩可直接通过芯轴22被扭矩传感器4测得，克服了现有技术中只能施加径向载荷的缺点，还有现有技术中工装外壳与待测轴承外圈连接同轴度误差将影响测量结果，工装外壳与上底板接触处，因为接触弹性变形或产生的塑性变形将降低测量的灵敏度和精度，本设计完全克服了现有技术的种种缺陷，整机设计结构合理，能模拟待测轴承的工作实况，检测更精确。

上述径向气浮轴承23为弧形气浮轴承，轴向气浮轴承24为平面气浮轴承。弧形气浮轴承与芯轴22的外周面贴合，轴向气浮轴承24设置在轴向轴承座25上，降低芯轴22在径向和轴向上的附加力，避免影响待测轴承的摩擦力矩检测，提高检测精度。

上述轴向气浮轴承24分别设置在轴向轴承座25朝向驱动电机21和芯轴22的两端面上构成轴向气浮轴承组，轴向轴承座25上至少设置有两组轴向气浮轴承组，所述径向气浮轴承23至少为两个沿芯轴22的周向均匀分布构成径向气浮轴承组，芯轴22上至少设置有两组径向气浮轴承组。轴向气浮轴承24设置在轴向轴承座25的两面，优选的径向气浮轴承23为两组，每组包括四个径向气浮轴承23，轴向气浮轴承24为两组，每组包括两个轴向气浮轴承24为，使芯轴22可以承受径向和双向轴向载荷，设计合理，提高检测精度。

上述轴向载荷组件5包括轴向加载缸51、轮辐式称重传感器52、轴向加载座53和轴向加载臂54，轴向加载缸51与轮辐式称重传感器52连接，轮辐式称重传感器52与轴向加载座53通过传感器连接件55连接，轴向加载座53与加载连接体6通过轴向加载臂54连接。结构简单，方便连接和加载，使力的传递更准确。

上述轴向加载座53的一端上穿设有连接轴531，连接轴531与轴向加载座53之间设置有关节轴承532，关节轴承532的内圈和外圈分别与连接轴531和轴向加载座53过盈配合，所述传感器连接件55的一端与轮辐式称重传感器52连接，另一端上设置有供连接轴531架设的两缺口551，传感器连接件55的对应两侧设置有防止连接轴531脱出缺口551的压板552。关节轴承532的内、外圈分别与连接轴531和轴向加载座53过盈配合连接以消除间隙，安装时，将连接轴531的两端置于缺口551内，然后利用压板552防止连接轴531从缺口551中脱出，该设计消除了关节轴承532安装间隙，可以消除由于间隙引起的振动，并提高试验机的控制精度，装、拆更方便。

上述压板552转动设置在传感器连接件55上，两压板552通过穿设在传感器连接件55上的铰接轴553连接，所述铰接轴553上与压板552对应的位置处设置有环形槽，环形槽上套设有阻止压板552脱出铰接轴553的挡圈554，传感器连接件55上还设置有限制压板552的转动角度的调节螺栓555。压板552与传感器连接件55转动配合，挡圈554的设置可防止压板552沿铰接轴553的轴向脱出，调节螺栓555的端部与压板552抵接限制压板552的转动角度，调节螺栓555拧紧时，压板552与连接轴531抵接，避免连接轴531从缺口551中掉出，缺口551可以是与连接轴531适配的半圆形凹槽，当需要拆卸时，拧松调节螺栓555，使压板552可以转动，方便连接轴531拆卸，结构简单，安装方便。

上述压板552位于连接轴531的周向侧边，压板552朝向连接轴531的侧面上设置有与连接轴531相适配的凹腔5521，凹腔5521的内壁可与连接轴531的端面和上方周面抵接，凹腔5521的内壁与缺口551的内壁之间形成供连接轴531放置的夹持腔。旋松调节螺栓555，将连接轴531放入传感器连接件55的缺口551中，然后旋紧调节螺栓555，使凹腔5521罩设在连接轴531上，连接稳定，结构简单。

上述轴向加载座53的另一端上设置有至少两个条形孔533，两条形孔533呈对称的竖直设置，所述轴向加载座53和轴向加载臂54通过穿设在条形孔533上的螺丝534连接，螺丝534可沿条形孔533导向移动。条形孔533的设置是为了方便调节轴向加载座53和轴向加载臂54之间的相对位置，移动到需要的位置后，通过拧紧螺丝534进行固定，避免轴向载荷组件5对加载连接体6施加径向的附加力，使检测精度更高。

上述轴向加载座53上连接有调节螺杆535，调节螺杆535的一端与轴向加载座53螺纹连接，另一端穿过固定在轴向加载臂54上的挡块541形成转动端5351，转动端5351上设置有两凸环5352，两凸环5352分别位于挡块541的上下两侧实现调节螺杆535与挡块541的轴向限位配合，调节螺杆535的转动可驱动轴向加载座53沿条形孔533导向移动。调节螺杆535的设置是为了方便调节轴向加载座53的位置，挡块541与调节螺杆535形成周向转动配合和轴向限位配合，利用丝杆的远离，调节方便，结构简单。

上述加载连接体6包括与径向载荷组件3连接的上连接体61和与轴向载荷组件5连接的下连接体62，上连接体61和下连接体62铰接设置，所述上连接体61或下连接体62上连接有与待测轴承的外圈连接的连接板63，连接板63与上连接体61或下连接体62构成可拆式连接。上连接体61与下连接体62可相对转动，且连接体呈中空设置，这样方便待测轴承的安装，安装时，待测轴承穿过连接体的中空腔，使其内圈与待测轴承工装1连接，然后连接板63通过螺丝与待测轴承的外圈连接，连接板63再通过螺丝与下连接体62连接，实现连接体与待测轴承的外圈连接的目的，结构简单，节省装配时间，提高检测效率。

本发明不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。