专利名称：六自由度轮胎试验机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机动车轮胎测试装置，具体的说是一种六自由度轮胎试验机，它 可再现轮胎的各种运行工况，同时还能并测定六个自由度运动参数及其与地面六分力的关系。
背景技术：
轮胎力特性是汽车性能分析与设计的基础，轮胎力学特性试验机是轮胎的特性建 模以及整车性能集成、调校与开发的关键测试设备之一，它可再现轮胎的各种运行工况，并 测定六个自由度运动参数及其与地面六分力的关系，它是汽车动力学仿真设计关键数据的 来源。早期的轮胎特性试验机除了模仿路面与车轮的相对运动外(有时还模仿制动与 驱动过程)，通常要实现转向与侧倾运动，并通过六分力传感器进行轮胎的六分力测定，这 种试验机通常通过控制轮胎姿态和控制路面姿态相并行合成的方式实现模仿路面与车轮 的相对运动，这种试验机的结构复杂。此外，由于存在前述缺点，不仅结构复杂，并且轮胎六 个自由度运动参数的必需采用六分力传感器测定，由于价格十分昂贵。
发明内容本发明的目的是要提供一种结构简单合理、价格低廉、能够再现轮胎的各种运行 工况，并测定六个自由度运动参数及其与地面六分力的关系的六自由度轮胎试验机。本发明的目的是这样实现的，该试验机包括水平肩臂、竖直躯干、运动执行测力机 构、制动驱动装置，模拟路面装置、信号处理装置、基座，所述的水平肩臂与竖直躯干相固连 构成机体，水平肩臂与竖直躯干构成的机体通过多个横向和纵向设置的运动执行测力机构 连接于基座上，制动驱动装置设置在竖直躯干上，制动驱动装置与水平肩臂之间设置有距 离调整机构，在水平肩臂和竖直躯干构成的机体的下面基座上设置有模拟路面装置。所述的水平肩臂上带有两个向外伸出的臂体，臂体的伸出方向是水平同向伸出或 反向伸出。所述的运动执行测力机构包括作动缸，设置在作动缸一端的轴向力传感器，连接 轴向力传感器的万向节，设置在作动缸另一端的万向节，与万向节连接的转轴；所述的运动 执行测力机构带有轴向力传感器一端通过万向节连接于水平肩臂或竖直躯干上，另一端通 过转轴连接于基座上。所述的制动驱动装置包括滑板，平行对称设置在滑板一侧的四个滑块、设置在滑 板上的伺服电机和带轮、设置伺服电机和带轮之间在同步带。所述的模拟路面装置采用用于模拟低速的平板式、用于模拟高速的转鼓式或平带 式三种结构形式。所述的竖直躯干的垂直方向安有上下平行的导轨，滑板通过其上平行对称设置的 四个滑块与竖直躯干上的导轨连接。[0011]在所述滑板和水平肩臂之间设置有锁定机械锁。在所述作动缸是其上带有测量作动缸长度传感器的作动缸。所述滑板上轮胎连接端采用直接通过轴连接或通过设置在其上的六分力传感器 连接两种结构形式。所述的水平肩臂后侧和两个臂体端部与基座之间垂直设置有三个运动执行测力 机构；竖直躯干的下面和侧面与基座之间水平设置有三个运动执行测力机构。本发明具有以下优点和积极效果1、本发明由于采用上述结构，所以结构简单合理、价格低廉，成本低，易于制造。2、本发明可再现轮胎的各种运行工况，同时还能并测定六个自由度运动参数及其 与地面六分力的关系，推动国内轮胎试验机的发展，并达到国际领先水平。
图1是平板式六自由度轮胎试验机整体结构示意图。图2是本发明图1中A向投影示意图。图3是本发明图1中B向投影示意图。图4是本发明水平肩臂采用短的臂体、模拟路面装置采用转鼓式结构的另一实施 方式结构示意图。图5是本发明图4中C向投影示意图。图6是本发明图4中D向投影示意图。图7是本发明水平肩臂采用反向设置的臂体、模拟路面装置采用平带式结构的另 一实施方式结构示意图。图8是本发明图7中E向投影示意图。图9是本发明图4中F向投影示意图。图10是本发明制动驱动装置结构示意图。图11是本发明运动执行测力机构结构示意图。图12是本发明不安装六分力传感器的制动驱动装置结构示意图。图13、14是本发明安装六分力传感器的制动驱动装置结构示意图。图15、16、17是本发明水平肩臂与竖直躯干构成的机体与被测轮胎的不同位置变 化结构示意图。
具体实施方式
由附图1、2、3所示该试验机包括水平肩臂1、竖直躯干2、运动执行测力机构3、 制动驱动装置4，模拟路面装置5、信号处理装置6、基座7，所述的水平肩臂1与竖直躯干3 相固连构成机体，水平肩臂1与竖直躯干2构成的机体通过多个横向和纵向设置的运动执 行测力机构3连接于基座7上，制动驱动装置4设置在竖直躯干2上；所述制动驱动装置4 与水平肩臂1之间设置有距离调整机构8，距离调整机构8的升降，可使制动驱动装置4相 对竖直躯干2滑动从而安装不同型号的轮胎，被试轮胎的转轴安装在制动驱动装置4上，通 过距离调整机构8调节；在水平肩臂1和竖直躯干2构成的机体的下面基座7上设置有模 拟路面装置5。[0033]所述的水平肩臂1上带有两个向外伸出的臂体9，臂体9的伸出方向是水平同向伸 出(如图1、4所示)或反向伸出(如图7所示)。如图11所示所述的运动执行测力机构3包括作动缸10，设置在作动缸一端的轴 向力传感器11，连接轴向力传感器11的万向节12，设置在作动缸10另一端的万向节13，与 万向节13连接的转轴；所述的运动执行测力机构3带有轴向力传感器11 一端通过万向节 12连接于水平肩臂2或竖直躯干3上，另一端通过转轴连接于基座7上。所述作动缸10是其上带有测量作动缸长度传感器的作动缸。如图10、12、13、14所示所述的制动驱动装置4包括滑板15，平行对称设置在滑 板15 —侧的四个滑块16、设置在滑板15上的可提供驱动力和制动力的专用伺服电机17和 带轮18、设置伺服电机17和带轮18之间在同步带19，专用伺服电机17通过带传动将制动 力或驱动力提供给轮胎20，从而实现对轮胎20的制动与驱动控制。所述的竖直躯干3的垂直方向安有上下平行的导轨，滑板15通过其上平行对称设 置的四个滑块16与竖直躯干上的导轨连接。在所述滑板15和水平肩臂2之间设置有锁定机械锁21，锁定机械锁21将滑板15 与机体的位置固定。所述滑板15上轮胎连接端采用直接通过轴连接或通过设置在其上的六分力传感 器22链接两种结构形式。所述的模拟路面装置5采用用于模拟低速的平板式(图1所示)、用于模拟高速的 转鼓式(图4所示)或平带式(图7所示)三种结构形式。由附图1、2、3、4、5、6、7、8、9所示所述的水平肩臂1后侧和两个臂体9端部与基 座7之间垂直设置有三个运动执行测力机构3 ；竖直躯干2的下面和侧面与基座7之间水 平设置有三个运动执行测力机构3，水平的三个运动执行测力机构3设置在接近轮胎接地 面的高度，以便更精确地测定接地面上的纵向力、侧向力与回正力矩。改变垂直的三个运动执行测力机构3上作动缸10的长度可使台体与车轮产生上 下、侧倾和纵倾三方向运动。改变水平的三个运动执行测力机构3上作动缸10的长度可使 台体与车轮产生纵向、侧向和绕垂直轴转动三方向运动。通过测得的六个作动缸10长度可 算得其六个运动端点的位置和轮胎的六个自由度运动状态，再根据测得各作动缸轴向力数 值可算得作用在轮胎上的六分力，从而求得轮胎的运动力特性。如图15、16、17所示水平肩臂1与竖直躯干2构成的机体包括三种方案。双点划 线为轮胎19的中分面，单点划线为运动执行测力机构3的中心线；附图15表示水平肩臂1 上前后两个运动执行测力机构3的中心线分立于轮胎19的中分面两侧的机体结构形式。图 16所示水平肩臂1上前后两个运动执行测力机构3的中心线在轮胎19的中分面内的结构 形式。图17所示水平肩臂1上前后两个运动执行测力机构3的中心线在轮胎19的中分面 一侧的结构形式。本发明可实现以下组合试验方案①、图15所示的试验机机体可与可移动平板式模拟路面组合；可与转鼓式模拟路 面组合；也可与平带式模拟路面组合。②、图16所示的试验机机体可与可移动平板式模拟路面组合；可与转鼓式模拟路 面组合；也可与平带式模拟路面组合。[0047]③、图17所示的试验机机体可与转鼓式模拟路面组合；也可与平带式模拟路面组合。④不同的组合方案又可与不安装六分力传感器22的制动驱动装置4相组合⑤、与安装有六分力传感器22的制动驱动装置4相组合而形成不同的试验机方案。对于未配备六分力传感器22的“试验机”，“试验机”试验前由信号处理装置根据 试验要求的车轮定位参数计算各作动缸长度，并将指令送达作动缸令其实现；同时各作动 缸上的轴向力传感器测得各缸作用力，并将这些信号传回信号处理装置；计算机计算轮胎 所受的六分力，及其与六个自由度运动的关系并给出相应的特性曲线，并生成试验报告。对 于配备有六分力传感器22的“试验机”，“试验机”试验前由信号处理装置根据试验要求的 车轮定位参数计算各作动缸长度，并将指令送达作动缸令其实现，计算机获取轮胎所受的 六分力，及其与六个自由度运动的关系并给出相应的特性曲线，并生成试验报告。
权利要求1.一种六自由度轮胎试验机，其特征在于该试验机包括水平肩臂、竖直躯干、运动执 行测力机构、制动驱动装置，模拟路面装置、信号处理装置、基座，所述的水平肩臂与竖直躯 干相固连构成机体，水平肩臂与竖直躯干构成的机体通过多个横向和纵向设置的运动执行 测力机构连接于基座上，制动驱动装置设置在竖直躯干上，制动驱动装置与水平肩臂之间 设置有距离调整机构，在水平肩臂和竖直躯干构成的机体的下面基座上设置有模拟路面装 置。
2.根据权利要求1所述的一种六自由度轮胎试验机，其特征在于所述的水平肩臂上 带有两个向外伸出的臂体，臂体的伸出方向是水平同向伸出或反向伸出。
3.根据权利要求1所述的一种六自由度轮胎试验机，其特征在于所述的运动执行测 力机构包括作动缸，设置在作动缸一端的轴向力传感器，连接轴向力传感器的万向节，设置 在作动缸另一端的万向节，与万向节连接的转轴；所述的运动执行测力机构带有轴向力传 感器一端通过万向节连接于水平肩臂或竖直躯干上，另一端通过转轴连接于基座上。
4.根据权利要求1所述的一种六自由度轮胎试验机，其特征在于所述的制动驱动装 置包括滑板，平行对称设置在滑板一侧的四个滑块、设置在滑板上的伺服电机和带轮、设置 伺服电机和带轮之间在同步带。
5.根据权利要求1所述的一种六自由度轮胎试验机，其特征在于所述的模拟路面装 置采用用于模拟低速的平板式、用于模拟高速的转鼓式或平带式三种结构形式。
6.根据权利要求1所述的一种六自由度轮胎试验机，其特征在于所述的竖直躯干的 垂直方向安有上下平行的导轨，滑板通过其上平行对称设置的四个滑块与竖直躯干上的导 轨连接。
7.根据权利要求1所述的一种六自由度轮胎试验机，其特征在于在所述滑板和水平 肩臂之间设置有锁定机械锁。
8.根据权利要求1所述的一种六自由度轮胎试验机，其特征在于在所述作动缸是其 上带有测量作动缸长度传感器的作动缸。
9.根据权利要求1所述的一种六自由度轮胎试验机，其特征在于所述滑板上轮胎连 接端采用直接通过轴连接或通过设置在其上的六分力传感器连接两种结构形式。
10.根据权利要求1、2或3所述的一种六自由度轮胎试验机，其特征在于所述的水平 肩臂后侧和两个臂体端部与基座之间垂直设置有三个运动执行测力机构；竖直躯干的下面 和侧面与基座之间水平设置有三个运动执行测力机构。
专利摘要本实用新型涉及一种六自由度轮胎试验机，该试验机包括水平肩臂、竖直躯干、运动执行测力机构、制动驱动装置，模拟路面装置、信号处理装置、基座，所述的水平肩臂与竖直躯干相固连构成机体，水平肩臂与竖直躯干构成的机体通过多个横向和纵向设置的运动执行测力机构连接于基座上，制动驱动装置设置在竖直躯干上，制动驱动装置与水平肩臂之间设置有距离调整机构，在水平肩臂和竖直躯干构成的机体的下面基座上设置有模拟路面装置。本实用新型结构简单合理、价格低廉，不仅能够再现轮胎的各种运行工况，而且能够测定轮胎六个自由度运动参数及其与地面六分力的关系。
文档编号G01M17/02GK201780212SQ20102052936
公开日2011年3月30日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者杨杰, 郭孔辉 申请人:长春孔辉汽车科技有限公司