用于测试车辆结构动力学的试验台的车轮支承装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于测试车辆的结构动力学的试验台(1)的车轮支承装置，在车轮支承装置上需测试的车辆的车轮的车胎(5)能够放置在车轮支承面(6)上，车轮支承装置平行于车轮支承面(6)、沿着相对车胎(5)的侧面方向并且相对试验台(1)可移动，其中车轮支承装置的移动被粘性阻尼。本实用新型的目的是提供一种用于测试车辆结构动力学的，特别是机动车的低频结构动力学的试验台的车轮支承装置，利用该车轮支承装置消除上述缺点。特别地，可以改善在试验台上利用车轮支承装置可实现的测量结果对于实际行驶运行的重要意义。
【专利说明】
用于测试车辆结构动力学的试验台的车轮支承装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种根据如下所述的、用于测试车辆结构动力学的、特别是机动 车的低频结构动力学的试验台的车轮支承装置，在车轮支承装置上需测试的车辆的车轮的 车胎能够放置在车轮支承面上。
【背景技术】
[0002] 例如WO 2007/133599 A2公开了一种这样的车轮支承装置。各一个车轮支承装置 与四柱试验台（也称为"4-Poster Test Rig"）的总共四个沿着竖直方向可液压运动的支柱 中的一个支柱固定不动地连接。机动车的各一个车轮静止地放置在相应的车轮支承装置 上。
[0003] US 6,247,384 Bl公开了一种试验台，在该试验台中可以对固定在框架上的车辆 的车轮配置组件的动态特性进行测试。车轮可以放置在将轮子驱动的传动带上。
[0004] 关于在前述试验台上测试车辆的行驶动态特性需要强调说明的是:静止的车胎与 旋转的轮胎的情况不同。特别是在车身大幅度运动的情况中，相对行车道的侧面车轮支撑 (Radabstiitzung)起着重要的作用。
[0005] -般情况下，车轴的轮距由于通常的车轮悬挂动力学而在车轮或数个车轮的竖直 运动时明显地发生变化。在四柱试验台上（在该四柱试验台上车胎静止地或粘着地放置在 各个与支柱固定不动连接的车轮支承装置上)不得不通过轮胎或数个轮胎吸收轮距的这样 的变化。在这种情况下，轮胎基本上沿着侧面方向变形，这在四柱试验台上的测试中造成不 期望的侧面负荷。轮胎上的这些侧面负荷(特别是在减震支柱-车轮悬架的情况中）导致行 走机构摩擦的上升，这种上升再次改变车辆的竖直动态特性。
[0006] 此外，静止的轮胎由于其侧面刚度特性与车辆重量共同产生沿着侧面方向的固有 振动。这个侧面固有振动在行驶的车辆中是见不到的，因为转动的轮胎的侧面变形通过轮 胎的滚动得以迅速消除，而不会发生侧面振动。由此车辆在四柱试验台上显示沿着侧面方 向的明显的振动，这个振动基于实际行驶的车辆的情况是完全不现实的。
[0007] 为了避免侧面振动，例如可以在轮胎与相应的支柱之间设置无摩擦滑动的浮动支 承的平板。通过这种方式轮胎特别是可以沿着侧面方向自由运动，因此完全避免了侧面的 轮胎力和因此行走机构内的摩擦上升以及沿着侧面方向的车辆振动。然而在使用这样地浮 动支承的平板的情况中，当施加摇摆刺激(例如通过模拟的一侧地面凹凸不平)时，车辆围 绕其重心摇摆(摇摆=车身围绕车辆的纵轴线的旋转运动）。然而在公路上车辆围绕更加接 近路面的并且明显在车辆重心以下延伸的纵轴线摇摆，因为轮胎在公路上不能向侧面自由 滑动，而是产生侧力。因此，当在具有设置在轮胎与各支柱之间的、浮动支承的平板的四柱 试验台上测试车辆的行驶动态特性时，车辆乘员的头部区域内的车辆的侧面加速度不现实 地变小。由此利用这样的四柱试验台既不能准确地模拟车辆乘员的侧面头部加速度(该头 部加速度是一个重要的行驶舒适性标准），也不能准确地模拟车身的整个摇摆动态特性。 【实用新型内容】
[0008] 在这个背景下，本实用新型的目的是提供一种用于测试车辆结构动力学的，特别 是机动车的低频结构动力学的试验台的车轮支承装置，利用该车轮支承装置消除上述缺 点。特别地，可以改善在试验台上利用车轮支承装置可实现的测量结果对于实际行驶运行 的重要意义。
[0009] 这个目的通过具有本文所述的车轮支承装置得以实现。以下所述揭示本实用新型 的其他的特别有益的构造。
[0010] 需要指出的是:在下面的说明书中单独说明的特征能够以任意的，在技术上有意 义的方式相互组合并揭示本实用新型的其他的构造。说明书特别是结合附图附加地对本实 用新型进行描述和详细说明。
[0011] 根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于测试车辆的结构动力学的试验台的 车轮支承装置，在车轮支承装置上需测试的车辆的车轮的车胎能够放置在车轮支承面上， 车轮支承装置平行于车轮支承面、沿着相对车胎的侧面方向并且相对试验台可移动，其中 车轮支承装置的移动被粘性阻尼。
[0012] 根据本实用新型的一个实施例，车轮支承装置的移动由连接在支承装置与试验台 之间的液压阻尼器阻尼。
[0013] 根据本实用新型的一个实施例，液压阻尼器具有0.1至100kNS/m的阻尼值。
[0014] 根据本实用新型的一个实施例，液压阻尼器具有1至30kNs/m的阻尼值。
[0015] 根据本实用新型的一个实施例，液压阻尼器是液压单筒阻尼器。
[0016] 根据本实用新型的一个实施例，拉力弹性件与液压阻尼器平行地连接。
[0017]根据本实用新型的一个实施例，拉力弹性件的弹性刚度为0.1至l〇N/mm。
[0018] 根据本实用新型的一个实施例，拉力弹性件的弹性刚度为1至5N/mm。
[0019] 根据本实用新型的一个实施例，拉力弹性件的弹性刚度为1至2N/mm。
[0020] 根据本实用新型的一个实施例，还包括壳体，车轮支承板沿着朝向直立的车胎的 侧面方向浮动地支承在壳体内。
[0021] 根据本实用新型的一个实施例，车轮支承板通过多个能够旋转地支承在壳体上的 辊子浮动地支承在壳体内。
[0022] 根据本实用新型的一个实施例，在壳体与车轮支承板之间设置有至少一个沿着朝 向直立的车胎的侧面方向能够变形的密封件。
[0023] 根据本实用新型的一个实施例，壳体能够可拆卸地与试验台连接。
[0024] 根据本实用新型，一种用于测试车辆结构动力学的试验台（例如，四柱试验台）的 车轮支承装置(在该车轮支承装置上需测试的车辆的车轮的车胎可以放置在车轮支承面 上），该车轮支承装置使得平行于车轮支承面的、沿着相对车胎或车轮的侧面方向的、相对 试验台的可移动性成为可能，其中侧面滑移运动被粘性阻尼。通过作用于放置在车轮支承 装置上的、静止的车胎上的界定的侧面阻尼可以例如在四柱试验台上切合实际地模拟转动 的车轮的侧面的轮胎性能。因此，显著地提高了在试验台上利用本实用新型车轮支承装置 可实现的测量结果的质量以及对于实际行驶运行的重要意义。
[0025] 根据本实用新型的一个有益的构造，侧面滑移运动由连接在支承装置与试验台之 间的液压阻尼器阻尼。该阻尼器与沿着侧面方向起弹簧作用的车胎(轮胎的侧面的塑性的 可变形性)共同构成麦克斯韦体，在该麦克斯韦体中弹性件(车胎)与阻尼器串联连接。这个 布置使切合实际地模拟转动的车胎的状态成为可能，即使是该车胎在测试中静止地站立在 试验台或车轮支承装置上。
[0026] 轮胎张弛长度是轮胎性能之一，该轮胎性能确定滚动距离，必须经过该滚动距离 以便达到63%的稳定的侧力，例如由于变化无常的轮距角变化引起。侧力随着时间渐进地 形成并且可以近似地由指数函数描述。前述麦克斯韦体(弹簧与阻尼器串接)产生非常类似 的力 -时间-曲线。
[0027] 本实用新型的另一个优选的构造规定:阻尼器具有优选约0.1至100kNS/m，更加优 选约1至30kNs/m的阻尼值。通过这种方式可以利用静止的轮胎模拟行驶速度为约30至 150km/h的转动的轮胎的真实的侧面特性，其中阻尼值基本上是侧面轮胎刚度、轮胎张弛长 度和行驶速度的函数。
[0028] 为了使用传统的诸如车轮悬架阻尼器的液压阻尼器，本实用新型的另一个有益的 构造规定:阻尼器是液压单筒阻尼器。这个单筒阻尼器为了对车轮支承装置相对试验台的 侧面滑移运动进行阻尼能够毫无问题地水平设置。
[0029]根据本实用新型的一个进一步有益的构造，诸如承载拉力的螺旋弹簧的拉力弹性 件与阻尼器平行地连接。压力弹性件如下地平衡阻尼扩展力（因为该阻尼扩展力通常处于 高达30bar的内部压力下），即，阻尼器在无其他的外部力的情况下始终大致保持在中间位 置中。优选拉力弹性件的弹性刚度为约0.1至l〇N/mm，更加优选为约1至5N/mm和进一步优选 为约1至2N/mm。这样选择的弹性刚度能够使车轮支承装置平缓地居中，因而将放置在车轮 支承装置上的车辆在试验台上平缓地引回中间位置中，并且由此车辆在车轮支承装置上的 水平漂移连同随后与为此设置的末端止档的碰撞可以被避免。
[0030] 本实用新型的进一步有益的构造规定壳体，车轮支承板沿着朝向直立的车胎的侧 面方向浮动地支承在该壳体内。由于壳体与试验台连接，可以实现本实用新型意义中的车 轮支承板相对试验台的侧面可移动性。特别优选地，车轮支承装置的壳体能够可拆卸地与 试验台连接。这样车轮支承装置可以根据需要装配在传统的试验台上和重新拆除。本实用 新型的车轮支承装置也可以与此相应地事后装配在已经存在的试验台上，例如四柱试验 台。
[0031] 根据本实用新型的再一个另外的有益的构造，车轮支承板通过多个在壳体底部上 滚动的辊子可侧面运动地支承在壳体内。这一点保障了车轮支承板最大可能无摩擦地支承 在壳体内。
[0032] 本实用新型的进一步有益的构造规定:在壳体与车轮支承板之间设置有至少一个 沿着朝向直立的车胎的侧面方向能够(无故障地)变形的密封件。诸如沿着侧面方向可折叠 的密封带的密封件，一方面使车轮支承板在壳体内自由的侧面可移动性成为可能，并且另 一方面防止污物颗粒进入车轮支承板与壳体之间。
【附图说明】
[0033] 本实用新型的其他的特征和优点出自下面对本实用新型的应理解为非限定的实 施例的说明，下面参照附图进一步详细地阐述本实用新型。在附图中示意性地示出：
[0034] 图1为放置在具有范例性的本实用新型车轮支承装置的试验台上的车辆的局部透 视图；
[0035] 图2为图1所示出的具有本实用新型车轮支承装置的试验台无车辆的局部透视图；
[0036] 图3为图1所示出的试验台无本实用新型车轮支承装置的局部透视图；
[0037] 图4为图1所示出的本实用新型车轮支承装置的后视剖视图；
[0038] 图5为图1所示出的本实用新型车轮支承装置的辊子架的透视详细视图；
[0039] 图6为图5所示出的安装在壳体内的辊子架的透视详细视图；
[0040] 图7为安装在图6所示出的壳体内的浮动地支承的车轮支承板的透视详细图；以及
[0041] 图8为图1所示出的完全装配的本实用新型车轮支承装置的透视详细视图。
[0042]附图标记列表
[0043] 1 试验台
[0044] 2 车轮支承装置
[0045] 3 车辆
[0046] 4 柱头
[0047] 5 车胎
[0048] 6 车轮支承面
[0049] 7 壳体
[0050] 8 车轮支承板
[0051 ] 9 液压阻尼器
[0052] 10拉力弹性件
[0053] 11密封件
[0054] 12 辊子
[0055] 13辊子架
[0056] 14滚动轴承
【具体实施方式】
[0057] 在不同的附图中在它们的功能方面一样的部件始终标注同样的附图标记，因而通 常对这些部件也只进行一次说明。
[0058] 图1示出的是停放在具有范例性的本实用新型车轮支承装置2的试验台1上的车辆 3的局部透视图。在图1中示出的试验台1是四柱试验台，在地面上可以看到该四柱试验台的 总共四个柱头4中的仅仅两个前部的柱头。四柱试验台的沿着垂直方向可运动的液压支柱 设置在地下并且因此在图1中无法看到。
[0059] 另外从图1中可以得知，车轮的车胎5分别于相应的车轮支承装置2上放置在车轮 支承面6上(参见图4)。
[0060] 图2示出的是图1所示出的，具有本实用新型车轮支承装置2的试验台1无车辆3的 局部透视图。可以清楚地看到车轮支承装置2如何放在四柱试验台1的柱头4上。图2示出的 是沿着图1示出的车辆3的行驶方向看右侧前部的车轮支承装置2。在于图2示出的试验台1 中使用的四个车轮支承装置2之间基本上没有结构上的区别，车轮支承装置2中的每一个分 别与试验装置1的设置在地下的一个支柱(在图2中只能看到与支柱连接的柱头4)连接，因 而对一个唯一的车轮支承装置2的说明在这里同样也适用于试验台1的其他的车轮支承装 置2。
[0061] 此外，在图2中可以看到车轮支承装置2的以下的组成部分:壳体7;可向侧面移动 地支承在壳体7内的车轮支承板8;连接在壳体7与车轮支承板8之间的液压阻尼器9;与阻尼 器9平行地连接的拉力弹性件10;以及两个设置在壳体7与车轮支承板8之间的、沿着侧面方 向可变形的密封件11，例如沿着侧面方向可折叠的密封带。侧面方向在图2中作为双箭头标 出。
[0062] 图3示出的是图1所示出的试验台1无本实用新型车轮支承装置2的局部透视图。可 以看到沿着图1所示出的车辆3的行驶方向看左侧前部的柱头4。从图2和3中可以看出：传统 的试验台1(例如传统的自身没有本实用新型车轮支承装置2的四柱试验台）也可以事后再 装备本实用新型的车轮支承装置2。
[0063] 图4示出的是图1所示出的本实用新型车轮支承装置2的后视剖视图。如可以看出 的那样，车轮的车胎5在车轮支承装置2上(特别是在车轮支承板8上)静止不动地放置在车 轮支承面6(轮胎5与车轮支承板8之间的接触面)上。另外，在图4中可以看出：车轮支承板8 在车轮支承装置2的所示出的实施例中借助多个可旋转地支承在壳体7上的辊子12浮动地， 就是说特别是沿着朝向放置的车胎5的侧面方向（双箭头)可移动地支承在壳体7内。壳体7 本身再次借助适当的连接件13固定地但是可拆卸地与试验装置1的柱头4连接。
[0064] 另外，从图4中可以看出：液压阻尼器9,在车轮支承装置2的所示出的实施例中水 平设置的、阻尼值（DiimpflmgsgrdBe )优选为约0.1至lOOkNs/m、更加优选为约1至 30kNs/m的液压单筒阻尼器连接在可侧面移动地支承在壳体7内的车轮支承板8与壳体7之 间。阻尼器9以在这里说明的方式用于对车轮支承板8沿着朝向车轮5的侧面方向（双箭头） 的滑移运动进行粘性阻尼。
[0065]另外，在图4中可以看出：拉力弹性件10与阻尼器9平行地连接。拉力弹性件10用于 首先对处于高达30bar的内部压力下的阻尼器9的阻尼扩展力进行平衡，使得阻尼器9在无 其他外力的情况下始终大致保持在中间位置中。其次，具有在车轮支承装置2的所示出的实 施例中选择的约1至2N/mm的弹性刚度的拉力弹性件使车轮支承板8平缓地居中，因而将在 图1中示出的车辆3在试验台1上平缓地引回中间位置中，并且由此车辆3在车轮支承板8上 的侧面漂移连同随后与为此设置在车轮支承装置2上的末端止档(未明确示出）的碰撞可以 被避免。
[0066]沿着侧面方向起具有弹性刚度为约50至300N/mm的弹簧件作用的车胎5与阻尼器9 共同构成麦克斯韦体（Maxwell-Kdrper )。由于车胎5的弹性刚度约在拉力弹性件10的弹 性刚度以上两个数量级，后者对于麦克斯韦体的动态特性来说基本上不起作用。
[0067] 图5示出的是图1所示出的本实用新型车轮支承装置2的辊子架13的透视详细视 图。在所示出的实施例中，在辊子架13内总共设置有五个可旋转支承的辊子12。
[0068] 图6示出的是图5所示出的、安装在壳体7内的辊子架13的透视详细视图。为了对壳 体7内的在此未示出的车轮支承板8进行侧面导向，另外在车轮支承装置2的所示出的实施 例中总共设置有四个滚动轴承14，例如滚珠轴承。
[0069] 图7示出的是安装在图6所示出的壳体7内的沿着侧面方向（双箭头)浮动地支承的 车轮支承板8的透视详细视图。
[0070] 图8示出的是图1所示出的，除了拉力弹性件10之外完全装配起来的本实用新型车 轮支承装置2的透视详细视图。在图8中可以清楚地看到两个设置在壳体7与车轮支承板8之 间的、沿着侧面方向（双箭头)可变形的密封件11。在车轮支承装置2的实施例中，密封件11 是沿着侧面方向可折叠的密封带。这些密封带防止污物颗粒进入车轮支承板8与壳体7之 间。
[0071] 前述本实用新型车轮支承装置并不局限于在此公开的实施方式，而是还包括起同 样作用的其他实施方式。
[0072] 在优选的设计中，本实用新型的车轮支承装置用于试验台，特别是四柱试验台，其 用于测试车辆的结构动力学，特别是机动车的低频结构动力学。
【主权项】
1. 一种用于测试车辆的结构动力学的试验台（1)的车轮支承装置，在所述车轮支承装 置上需测试的车辆的车轮的车胎(5)能够放置在车轮支承面(6)上，其特征在于，所述车轮 支承装置平行于所述车轮支承面(6)、沿着相对所述车胎(5)的侧面方向并且相对所述试验 台（1)可移动，其中所述车轮支承装置的移动被粘性阻尼。2. 根据权利要求1所述的车轮支承装置，其特征在于，所述车轮支承装置的移动由连接 在支承装置(2)与所述试验台（1)之间的液压阻尼器(9)阻尼。3. 根据权利要求2所述的车轮支承装置，其特征在于，所述液压阻尼器(9)具有0.1至 100kNs/m的阻尼值。4. 根据权利要求2所述的车轮支承装置，其特征在于，所述液压阻尼器(9)是液压单筒 阻尼器。5. 根据权利要求2所述的车轮支承装置，其特征在于，拉力弹性件（10)与所述液压阻尼 器(9)平行地连接。6. 根据权利要求5所述的车轮支承装置，其特征在于，所述拉力弹性件（10)的弹性刚度 为0.1至10N/mm。7. 根据权利要求1所述的车轮支承装置，其特征在于，还包括壳体(7)，车轮支承板(8) 沿着朝向直立的所述车胎(5)的侧面方向浮动地支承在所述壳体内。8. 根据权利要求7所述的车轮支承装置，其特征在于，所述车轮支承板(8)通过多个能 够旋转地支承在所述壳体上的辊子(12)浮动地支承在所述壳体(7)内。9. 根据权利要求7所述的车轮支承装置，其特征在于，在所述壳体(7)与所述车轮支承 板（8)之间设置有至少一个沿着朝向直立的所述车胎（5)的侧面方向能够变形的密封件 (11)〇10. 根据权利要求7所述的车轮支承装置，其特征在于，所述壳体(7)能够可拆卸地与所 述试验台（1)连接。
【文档编号】G01M17/007GK205580747SQ201620270974
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】乌维·诺伊勒德
【申请人】福特环球技术公司