专利名称：基于多维力传感器的双轴悬架特性试验台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及 一 种汽车悬架特性试验台架，亦称做K&C (Kinematic andCompliance)试验台，该试验台主要用于测试汽车悬架的运动特性以及柔顺特性；特别涉及一种基于多维力传感器的双轴悬架特性试验台。
背景技术：
悬架特性试验台架的基本功能是对车轮前后方向(X)、侧向(Y)、垂直方向(Z)以及旋转方向(绕Z轴)等四个方向上，施加力/力矩和位移，考察车轮定位角、轮距随车轮运动以及施加的载荷变化的特性。同时可以通过计算得到悬架的侧倾中心、侧倾刚度等重要的参数。 目前，现有的悬架特性试验台一般是单轴的，一方面，每次只能测量前轴或后轴本身的悬架特性，而不能测量由于前后悬架的耦合作用。另一方面，测量完其中一轴后，需要把车辆调转180度，然后重新调整定位才能完成试验，试验周期长。 另外，现有的试验台一般是通过多个单自由度的力传感器来获取每个车轮受到的作用力或力矩大小，如图7 图9所示。每个车轮至少需要安装四个力传感器。这种设置存在着以下不足之处(l)增加了试验台架的生产以及维护成本；(2)使得试验台的结构更复杂，不便于设计制造；(3)现有设备的力传感器分别放在三个滑块的施力装置上，由于摩擦力的作用，实际传输到车轮底下的力和力传感器测量到的力不一样，影响结果精度；(4)现有设备的力矩传感器是利用力和作用半径的积换算而成，数值的准确度会受影响。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单、合理，利用单个的多维力传感器来代替多个单维力传感器，且可同时对四个车轮的运动力学特性测量的基于多维力传感器的双轴悬架特性试验台。 本实用新型的目的通过下述技术方案实现一种基于多维力传感器的双轴悬架特性试验台，包括机械台架部分、液压装置和计算机控制系统部分，液压装置与机械台架部分连接，机械台架部分与计算机控制系统部分连接；所述机械台架部分包括试验轴，每个试验轴包括试验墩，每个试验墩包括基座、垂直滑块、横向滑块、纵向滑块、旋转块、多维力传感器和车轮支承面，垂直滑块和横向滑块之间通过横向滑轨连接，纵向滑块和横向滑块之间通过纵向滑轨连接，纵向滑块和旋转块之间通过旋转滑轨连接，多维力传感器安装在车轮支承面和旋转块之间。 所述多维力传感器为六维力传感器。 所述多维力传感器上下各有一法兰，并通过螺钉和车轮支承面以及旋转块连接。[0009] 所述多维力传感器设有若干个螺栓孔。[0010] 所述试验轴为两个，所述试验墩为四个。 本实用新型的作用原理是本试验台在原来的单轴悬架特性试验的基础上增加一验墩)，替代原来的支承轴，使得四个轮子可以同时对应四个试验墩。在 车轮支撑面和旋转块之间安装一个六维力传感器，通过计算机控制系统以及液压装置，分 别对垂直滑块施加垂直方向的力、对横向滑块施加侧向力，对纵向滑块施加前后方向的力， 对旋转块施加绕垂直方向的力矩，经过车轮支撑块传递到车轮上。车轮支撑块和旋转块之 间的六维力传感器可以同时获取车轮所受到的纵向力Fx、侧向力Fy、垂向力Fz、回正力矩 Tz、外倾力矩Tx、滚动阻力矩Ty等数据，结合通过车轮上的位移传感器所获得的车轮空间 运动情况，就可以得到悬架运动的各种特性曲线，进而了解汽车悬架的运动特性以及柔顺 特性。 本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果 (1)增加了试验轴，使得一次工装定位可以同时获得前后轴的悬架特性。
(2)双轴同时测量，可縮短试验周期，且可以获得由于前后轴的耦合作用产生的悬
架特性数据，例如抗点头/抗后蹲系数，悬架摆动角度等，增加了可测量的特性参数。
(3)减少了力传感器的使用个数，避免了在纵向、横向、旋转方向分别安装力传感
器所带来的麻烦，简化试验台设计，降低设计以及安装的难度。 (4)利用单个的多维力传感器来代替多个单维力传感器，以克服当前试验台的缺 点；单个力传感器比多个力传感器，维护保养更方便，维护成本显著降低。 (5)多维力传感器直接放在车轮底下，能够以最直接的方式获取车轮受力状况； 多维力传感器直接得到力矩数据，比间接的换算更准确，明显提高试验数据的准确性。 (6)多维力传感器能获取车轮在接地点处的横向力、纵向力、垂向力、回正力矩、外 倾力矩、滚动力矩等六个方向的力；在现有的试验台基础上，增加了外倾力矩Tx以及滚动 力矩Ty的测量，更全面的反映悬架的运动力学特性。
图1是本实用新型试验台试验墩的结构正视图。 图2是图1所示试验墩的结构俯视图。 图3是图1所示试验墩的结构侧视图。 图4是本实用新型试验台六维力传感器的安装示意图。 图5是本实用新型试验台六维力传感器的立体示意图。 图6是本实用新型悬架特性试验台的立体示意图。 图7是现有试验台的试验墩的结构正视图。 图8是现有试验台的试验墩的结构俯视图。 图9是现有试验台的试验墩的结构侧视图。 图中1、基座 2、垂直滑块 3、横向滑块 4、纵向滑块 5、旋转块 6、车轮支 承面8、横向滑轨9、纵向滑轨10、旋转滑轨11、六维力传感器12、计算机控制系统 13、位移传感器 14、试验汽车 15、回正力矩液压施力机构的旋转块端 16、回正力矩液 压施力机构的纵向滑块端 17、纵向力液压施力机构的纵向滑块端 18、纵向力液压施力 机构的横向滑块端 19、横向力液压施力机构的横向滑块端 20、横向力液压施力机构的 垂直滑块端21、力传感器22、螺栓孔具体实施方式下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施
方式不限于此。 实施例 图1 图6示出了本实用新型的具体结构，由图6可见，本悬架特性试验台包括机 械台架部分、液压装置和计算机控制系统部分，液压装置与机械台架部分连接，机械台架部 分与计算机控制系统部分连接。所述机械台架部分包括两个试验轴，每个试验轴包括两个 试验墩，每个试验墩包括基座1、垂直滑块2、横向滑块3、纵向滑块4、旋转块5、六维力传感 器11和车轮支承面6。基座1固定在地面，垂直滑块2及以上部分可以在基座1上沿垂直 方向滑动。横向滑块3和垂直滑块2之间通过横向滑轨8连接，横向滑块3及以上部分可 以沿滑轨做横向移动。纵向滑块4和横向滑块3之间通过纵向滑轨9连接，纵向滑块4及 以上部分可以沿滑轨作纵向移动。旋转块5和纵向滑块4之间以旋转滑轨10连接。旋转 块5可以绕垂直方向转动。车轮支承面6和旋转块5之间通过六维力传感器11连接。图4 展示了一种常见的六维力传感器11的安装方式。六维力传感器11上下各有一法兰，通过 螺钉和车轮支承面6以及旋转块5连接。如图5所示，六维力传感器11设有若干个螺栓孔 22。 车轮的各方向位移通过位移传感器13获取。车轮的受力数据、位移数据以及液压 系统的作用力均由计算机控制系统12来控制和处理。 操作时，把试验汽车14通过运送装置放到试验台架上，把前轮定位到前轴试验轴 上，后轮定位到后轴试验轴上。通过计算机控制系统12以及液压装置，分别对垂直滑块2 施加垂直方向的力、对横向滑块3施加侧向力，对纵向滑块4施加前后方向的力，对旋转块 5施加绕垂直方向的力矩。然后直接从六维力传感器11得到车轮的受力情况，包括纵向力 Fx、侧向力Fy、垂向力Fz、回正力矩Tz、外倾力矩Tx、滚动阻力矩Ty等数据。结合通过车轮 上的位移传感器13所获得的车轮空间运动情况，就可以得到悬架运动的各种特性曲线。 上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述 实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种基于多维力传感器的双轴悬架特性试验台，包括机械台架部分、液压装置和计算机控制系统部分，液压装置与机械台架部分连接，机械台架部分与计算机控制系统部分连接，其特征在于所述机械台架部分包括试验轴，每个试验轴包括试验墩，每个试验墩包括基座、垂直滑块、横向滑块、纵向滑块、旋转块、多维力传感器和车轮支承面，垂直滑块和横向滑块之间通过横向滑轨连接，纵向滑块和横向滑块之间通过纵向滑轨连接，纵向滑块和旋转块之间通过旋转滑轨连接，多维力传感器安装在车轮支承面和旋转块之间。
2. 根据权利要求1所述的基于多维力传感器的双轴悬架特性试验台，其特征在于所 述多维力传感器为六维力传感器。
3. 根据权利要求1或2所述的基于多维力传感器的双轴悬架特性试验台，其特征在于所述多维力传感器上下各有一法兰，并通过螺钉和车轮支承面以及旋转块连接。
4. 根据权利要求1或2所述的基于多维力传感器的双轴悬架特性试验台，其特征在于 所述多维力传感器设有若干个螺栓孔。
5. 根据权利要求1所述的基于多维力传感器的双轴悬架特性试验台，其特征在于所 述试验轴为两个，所述试验墩为四个。
专利摘要本实用新型提供了一种基于多维力传感器的双轴悬架特性试验台，包括两个试验轴，每个试验轴包括两个试验墩，每个试验墩包括基座、垂直滑块、横向滑块、纵向滑块、旋转块、多维力传感器和车轮支承面，垂直滑块和横向滑块之间通过横向滑轨连接，纵向滑块和横向滑块之间通过纵向滑轨连接，纵向滑块和旋转块之间通过旋转滑轨连接，多维力传感器安装在车轮支承面和旋转块之间。这种试验台一方面可以缩短试验周期，增加了可测量的特性参数，另一方面大大的减少了力传感器的使用数量，简化了试验台的设计、安装，降低维护成本。更主要的是传感器能更直接的获取车轮的受力，数据准确性更高。
文档编号G01M17/04GK201436576SQ20092005853
公开日2010年4月7日 申请日期2009年6月16日 优先权日2009年6月16日
发明者周贤杰, 杨荣山, 袁仲荣, 黄向东 申请人:广州汽车集团股份有限公司