专利名称：6轴道路模拟装置检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆检测模拟装置，尤其涉及一种用于陆地车辆的平坦道路模拟装置。
背景技术：
迄今为止，用于在机动车辆的检测中模拟有效道路轮廓的方法通常依赖于主轴连接(spindle-coupled)的道路模拟装置。主轴连接的道路模拟装置通常在一个多坐标参考系统中定义一个道路平面，以表示一个有效的道路轮廓。这些模拟装置通常将振动器和垂直致动器直接结合到车辆的主轴上。该主轴在预先确定的运动范围内运动以模拟道路。由于主轴耦合的致动器忽略了车辆上动态变化的轮胎负载的影响，因此，它们经常无法有效地模拟出特定驱动条件下的情况。
另一种常使用的车辆检测装置包括一个铰接的运动平带平台，该平台可移动，从而能够与轮胎相接触，该平的轮胎接触面定义了一个坐标参考系统以表示有效的道路轮廓。可以应用垂直方向的致动力来模拟道路条件。但是，这些垂直方向力的使用并不能完全地模拟出极限情况下的驱动条件。
尽管以上所述的系统在车辆模拟领域取得了显著的进步，但是，仍然需要进一步的提高以克服以上提到的缺点。
发明内容
本发明所公开的6轴道路模拟装置检测系统允许在一个用于发展或者产生检测条件下的控制环境中，对路面上的车辆进行动态模拟。该系统根据对道路轮廓的模拟或者使用者的需要，旋转车辆的轮子，或者在使每个车轮发生多达6轴位移时向车轮的转动提供阻碍。
本发明的进一步应用将结合后续的详细描述进行说明。应当理解的是，该详细描述以及具体实施例尽管描述了本发明的优选实施例，但是，其目的仅在于说明而并非限定本发明的保护范围。
结合详细描述以及如下附图，本发明将更易于理解，其中图1为本发明一实施例中道路模拟装置的立体图；图2为本发明所阐述的单个道路模拟装置致动器的立体图；图3为由图2所示的道路模拟装置所提供的6轴自由度定义；图4为图2所示的致动器前向立体视图；图5为图2所示的致动器的俯视立体图；图6为结合到图2所示的致动器的控制台的示意图；图7～图9为图2所示的致动器后视立体图；图10为图2所示的致动器的俯视图；图11为图2所示的模拟装置的内部视图；图12～图14为具有闭环控制的液压致动器放大视图；图15和图16为悬臂的示意图；图17为结合到控制器的遥控装置的示意图；图18为根据本发明所提供的系统后视立体图；图19为图18所示系统的侧视图；图20为图18所示系统的俯视图；图21为根据本发明的模拟装置的上层构造；图22为根据本发明的底层构造；图23～图26为图18所示模拟装置的后视立体图；图27为致动器上层构造的后视图。
具体实施例方式
以下本发明优选实施例的描述实质上仅为示例作用，并不用于限制本发明及其应用或使用。图1所示为根据本发明一实施例的道路模拟装置50的立体图。该道路模拟装置50被构造为通过将道路的模拟输入到车辆轮胎中来模拟道路。由该系统提供的检测可以包括但不限于车辆动力、NVH(噪音、振动和操作)、刚性、车辆的固有频率以及悬挂等。生产检测可以包括车辆驱动和/或制动功能的行尾(end-of-line)检测。
通过采用四个独立控制的致动器(每个轮胎需要一个致动器)实现这些道路模拟。每个致动器构造为使用独立的闭环控制以改变车辆轮胎的速度、以及轮胎在6轴上的位移。如果需要，可以使用一个单独的道路模拟装置以检测车辆的子组件，如独立的轴组件或悬挂组件。
所有的位移和速度驱动结合到致动器中，模拟道路的输入信号可以为计算机所产生，或者从来自运行于检测道路上的示例车辆内部的加速度数据得到。该数据的例子包括来自车辆内部的数据、悬挂数据以及轮胎数据等。任何以上输入数据均在数学上与实际的道路轮廓相关。
每个独立的致动器具有与其结合的水冷驱动电动机52，以用于无声操作，该电动机通过弹性联轴节54结合到一个驱动轴。该弹性联轴节54使得电动机52能够安装到系统的基座56上，同时，该致动器悬挂在移动支撑件上。另外，每个致动器具有一个驱动带58，用于驱动或者阻碍车辆轮胎的旋转。该驱动带59(如在此详细描述的那样)由四个鼓轮60以及一个直接放置在带58轮表面下方的液压轴承62支撑，该鼓轮以及带可以由钢制成或者由其它例如增强聚合体的材料制成。
图2所示为根据本发明的单个道路模拟装置致动器50的立体图，该道路模拟装置50包括对车辆轮胎速度的闭环控制，以及对6轴位移的闭环控制。这些反馈控制可以结合到系统控制器中，或者可以直接结合到单个的致动器中。该检测系统使用一个包括了电力或电子、数据获得系统以及软件的控制器。该控制器可以通过典型的网络装置，例如以太网，和函数实现对每个致动器的分别控制。
控制器61使用传感器测量驱动带和/或车辆轮的速度。在测量轮或带的旋转速度过程中，预计可以使用例如磁电阻、光学、磁性和电容传感器。另外，如果可能，该系统可以使用来自检测车辆的防锁制动系统或牵引控制系统的数据，以测量车轮的速度。
每个道路模拟装置致动器50具有超过50千克的承载能力。对于客车或卡车，该道路模拟装置致动器能够具有超过1500千克的承载能力。除了能够沿x、y和z轴提供超过50毫米的位移之外，每个致动器还能够提供超过5度的角位移(RX、RY和RZ)。如图22所示，优选地，多个液压致动器64结合到道路模拟装置致动器50中，从而能够在到达道路模拟装置致动器承载能力的25赫兹(HZ)频率上提供35G的加速度。
对于客车或者卡车的情况，一个道路模拟装置致动器的带为400毫米宽的钢，从而能够传输车辆轮上高达约7000牛顿的牵引力，并且能够模拟高达约180KPH(千米/小时)的道路速度。结合到控制器中的软件允许为沿每个角单元和大于角单元长度的轮胎中心线上的任意位置编程。
每个道路模拟装置致动器50约重250千克。在每个道路模拟装置致动器中提供有液压的(自动的)或手动的带的张力调节装置66。此系统允许根据例如车辆重量或速度这些动态变化的车辆参数来自动调节带的张力。另外，该系统还允许快速拆卸带。一个包括蓄电池的液压系统(未示出)结合到每个道路模拟装置致动器的基座中。
图3示出由图2所示道路模拟装置所提供的6轴自由度的定义。
图4～图6所示为根据本发明所提供的道路模拟装置致动器前视和俯视立体图。该致动器通常为具有顶面、侧面和前后表面的梯形结构，钢带结合到顶面中。前表面所示的为内部鼓轮的支撑结构和支撑钢带的轴承。在前表面上还示出了带的张力调节机构。该带的张力调节系统结合到将力施加到支撑带的轴承的致动器。控制器通过使用液压或者气动的自动带张力调节装置66，能够自动调节在带上的张力。
图7～图9为图2所示的致动器的后视立体图。通过悬挂棒，该道路模拟装置致动器如图所示悬挂在基座上方。该悬挂棒起到在允许致动器悬浮的同时将致动器容纳在基座上方的作用。在悬挂棒和驱动带之间设置有多个液压致动器。如图7所示，驱动轴耦合到位于致动器内的驱动架上。该驱动轴通过弹性联轴节另外耦合到驱动电动机。
图10为致动器的俯视图。如图所示为连续的环形带58，其起到模拟如轮胎所遇到的那样的道路表面的作用。另外，该带被构造为能够按照检测条件所需在轮胎上施加拖拉。可以预计该带可以由例如钢板或编织的钢这样的金属材料制成，或者也可以由合成材料制成。另外，该带具有三个方向的平面与轮胎表面相接触。该表面可以模拟沙砾路面或者连续条状路段。
图11～图14为模拟装置的内部视图。如图所示为用于支撑带58的两个支撑鼓轮60。两个附加鼓轮60’未示出。第一个附加鼓轮用于支撑带，第二个附加鼓轮是一个驱动鼓轮。该支撑鼓轮通过驱动轴耦合到弹性联轴节54。另外，如图所示，在支撑臂70和道路模拟装置致动器之间放置有液压致动器64。这些液压致动器64通过道路模拟装置致动器的液压轴承施加力，从而将力传递到车辆轮胎上。
图11为通过道路模拟装置致动器的前表面的内部视图。如图所示为自动带张力调节装置66，其用于向一个支撑鼓轮60施加力。该自动带张力调节装置66用于自动调节驱动带的张力。该自动带张力调节装置66进一步被构造为允许从支撑鼓轮上拆离驱动轴。
图15、16和22为致动器悬臂70的示意图。该悬臂用于支撑道路模拟装置致动器50，并作为传递控制和反馈信号的管路。另外，液压和气动流体可以由道路模拟装置致动器基座中的液压蓄力器提供。
图17为耦合到控制器的遥控装置的示意图。
本发明的详细描述实质上仅为示例性的，因此，不脱离本发明要旨的各种改动均在本发明保护范围之内。该种改动并不能被认为是脱离本发明的精神和保护范围之内。
权利要求
1.一种用于模拟机动车辆的道路检测的系统，其中，该机动车辆位于适于接收位于其上的车辆的模拟装置之上，该系统包括用于存储一套数据的电存储装置，该一套数据用于表示来自在道路表面上所行驶的源车辆的预期反应；和至少一个道路模拟装置致动器，具有用于驱动所述车辆上的轮的驱动带，还具有多个液压致动器，所述液压致动器能够根据所述数据将多达6轴方向的力传递到所述带上。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括用于支撑至少所述车辆1/4重量的基座。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述道路模拟装置致动器构造为用于控制车辆动力、噪音、振动、操作、刚性、车辆固有频率和悬挂中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括一个闭环控制，用于改变车辆轮胎的速度，以及轮胎的多达6轴方向的位移。
5.根据权利要求1所述的系统，进一步包括一个由计算机产生的模拟道路的输入信号。
6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括一个模拟道路的输入信号，该信号从运行于检测道路的示例性车辆内部中的加速度数据得到。
7.根据权利要求5所述的系统，其中所述输入信号与实际道路轮廓在数学上相关。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述道路模拟装置致动器具有与其结合的水冷驱动电动机，该电动机通过弹性联轴节结合到驱动轴。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述弹性联轴节允许所述电动机安装到道路模拟装置致动器的基座上，并且该致动器悬挂在一个支撑件上。
10.根据权利要求1所述的系统，其中每个致动器具有一个用于驱动或者阻碍车辆轮胎旋转的驱动钢带。
11.根据权利要求1所述的系统，其中每个400毫米宽的钢带能够传输车轮上高达约7000牛顿的牵引力，并且，能够模拟高达约180KPH的道路速度。
12.根据权利要求1所述的系统，其中采用四个鼓轮支撑所述驱动带。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述道路模拟装置致动器具有高达约1500千克的承载能力，并且，所述道路模拟装置致动器构造为沿x轴、y轴和z轴提供超过+50毫米的位置，所述道路模拟装置致动器能够提供超过5度的角位移。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述液压致动器能够在达到约25赫兹的频率时提供35G的加速度。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述液压致动器位于道路模拟装置致动器的支撑臂和液压轴承之间，所述液压致动器用于通过施加经过道路模拟装置致动器的内表面的力而将力传递到所述车辆上。
16.根据权利要求1所述的系统，其中所述自动带张力调节装置将力施加到至少一个支撑鼓轮上，并且所述自动带张力调节装置用于根据带速度、带张力或轮速度中至少一个的函数自动调节驱动轴的张力。
17.一种用于模拟机动车辆的道路检测的系统，其中，该机动车辆位于适于接收位于其上的车辆的模拟装置之上，该系统包括用于存储一套数据的电存储装置，该一套数据用于表示来自在道路表面上所行驶的源车辆的预期反应；和多个道路模拟装置致动器，每个道路模拟装置致动器具有用于驱动所述车辆上的轮的驱动带，还具有多个致动器，该致动器能够根据所述数据将多达6轴方向的力传递到轮上。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，进一步包括一个控制，用于改变车辆轮胎的速度，以及轮胎的多达6轴方向的位移。
全文摘要
本发明公开了一种6轴道路模拟装置检测系统，该系统允许在一个用于发展或产生检测条件的控制环境中，对路面上的车辆进行动态模拟。该系统根据道路轮廓的模拟，可以旋转车轮，或者，在使每个车轮在多达6轴方向上发生位移时提供对车轮旋转的阻碍。
文档编号G01L3/26GK1653322SQ03810919
公开日2005年8月10日 申请日期2003年5月14日 优先权日2002年5月14日
发明者菲科·纳默恩 申请人:Bia公司