进行车辆的模拟试验的试验装置、试验台和方法与流程

本发明涉及一种用于在至少一个试验台上进行车辆的模拟试验的试验装置，具有试验装置的试验台和用于借助试验装置在至少一个试验台上进行车辆的模拟试验的方法

背景技术：

在制造车辆时，经常在试验台上检测车辆，以便测试行驶特性、动力学和对于作用力的反应。已经公知的是，为此使用车辆的模拟模型，从而尤其在车辆的研发的较早阶段中不必在试验台上测试车辆原型。

例如公开文献US 2007/0260438 A1描述了(它可能是最接近的现有技术)一种用于在试验台上检测车辆的车辆检测设备。该车辆检测设备包括集成的模拟模型，借助该模拟模型可模拟车辆，其中，模拟模型具有车辆的待检测的部件。在试验台上检测模拟模块时，能够确定在车辆构件上的作用或影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于在至少一个试验台上进行车辆的模拟检测的、功能上被改进的和能够灵活使用的试验装置。所述技术问题通过一种用于在至少一个试验台上进行车辆的模拟试验的试验装置，具有试验装置的试验台和用于借助试验装置在至少一个试验台上进行车辆的模拟试验的方法所解决。

提供一种用于在至少一个试验台上模拟检测车辆、尤其轿车的试验装置。车辆具有车辆结构，例如车身。车辆包括前轴、后轴、废气设备和驱动单元和/或传动单元。车辆优选配属B柱车辆部件和/或C柱车辆部件，其中，车辆尤其是小型车和/或紧凑型汽车。

特别优选地是，将试验装置设计为车辆的功能模型。试验装置尤其设计用于进行车辆的模拟检测。尤其在试验台上、特别在至少一个试验上进行检测时车辆模型优选模拟车辆。

特别地是，试验装置代替完整配置的测试车辆，与此相对，所述至少一个设计为负载试验台的试验台模拟特征化的测试路段和/或道路情况。因此，在行驶时作用在车辆上的力能被确定。例如，能够在负载试验台上进行试验装置的负载测试，通过这个测试能够确定试验装置的结构负载。通过负载试验台作用在试验装置上的确定的结构负载尤其能够推广到车辆上。

备选地或者优选补充地，所述至少一个试验台设计为测量试验台，借助该测量试验台能够测量车辆的完整的运动学性质。优选地是，测验装置能够代替车辆在测量试验台上经受测量，其中，能够将测量结果推广到车辆上。这种设计具有优点，因为与车辆本身、尤其完整配置的车辆相比，试验装置能够在至少一个试验台上更加容易被操作。

通过试验装置构成车辆的功能模型，则能够实现，在研发非常早的阶段依据试验装置检测车辆。由此能够获得有关之后制造的车辆的动力学和行驶特性的重要认知。有利地是，试验装置能够仿真地模仿用于在至少一个试验台上进行检测的不同的车辆变型方案。

试验装置包括框架结构，它设计为车辆结构的功能模型。例如，框架结构包括多个纵向构件、尤其杆型材。优选地是，纵向构件由金属合金、尤其由铝合金构成。纵向构件优选能够连接和/或已经连接成框架结构。

框架结构具有前框架部段。例如，前框架部段在侧向俯视图中基本上是矩形的、尤其就是矩形的，和/或基本上是矩形的、尤其就是矩形的。优选地是，前框架部段构成车辆前部的功能模型、尤其车辆部段的功能模型，在该车辆部段中安置车辆的驱动单元和/或传动单元以及车辆的前轴。

前框架部段包括设计为车辆的前轴的功能模型的前轴模型。例如，前轴模型设计为前轴的原型。前轴模型接近真实地或者甚至仿真地在试验装置中模拟车辆的前轴。

框架结构包括尾部框架部段。例如，尾部框架部段在侧向俯视图中基本上设计为三角形、尤其就是三角形。优选地是，尾部框架部段构成车辆尾部的功能模型、尤其车辆部段的功能模型，在该车辆部段中安置车辆的废气设备和后轴。

尾部框架部段具有后轴模型，它设计为车辆的后轴的功能模型。例如，后轴模型设计为后轴的原型。后轴模型接近真实地或者甚至仿真地在试验装置中模拟车辆的后轴。

框架结构具有中心框架部段。例如，中心框架部段基本上是矩形的、尤其就是矩形的。中心框架部段被安置在前框架部段和尾部框架部段之间。例如，中心框架部段尤其设在前框架部段和/或尾部框架部段上的中间。中心框架部段尤其构成车辆中部的功能模型、特别是车辆部段的功能模型，在该车辆部段中安置车辆的乘客舱和车辆座椅。

中心框架部段在它的长度上能被可变地调节。优选地是，前框架部段和/或尾部框架部段能够相对于中心框架部段运动、尤其移动和/或滑动。前框架部段和/或尾部框架部段尤其能够移入中心框架部段中和/或从中心框架部段中移出。例如，前框架部段和/或尾部框架部段能够移动和/或滑动地支承在中心框架部段中，其中，框架结构为此优选包括至少一个合适的支承装置。

有利地是，通过前框架部段和/或尾部框架部段相对于中心框架部段的可移动性能够改变在前轴模型和后轴模型之间的间距。尤其能够可变地调节框架结构的轴间距，其中，框架结构因此能够模仿具有不同的轴间距的大量不同的车辆结构。

可选补充地，在本发明的范围内可行的是，中心框架部段相对于前框架部段和/或相对于尾部框架部段能够运动、尤其能够移动和/或滑动。由此，以有利的方式能够可变地确定框架结构的质量分布、重心、尤其重心和/或惯性矩。因此，框架结构能够模仿具有不同的质量分布、重心和惯性矩的大量不同的车辆结构。

优选地是，中心框架部段、前框架部段和/或尾部框架部段具有至少一个用于无卡夹地运动前述框架部段的导引装置。

特别优选地是，通过有针对性地使用和/或替换纵向构件、例如使用具有不同材料厚度的纵向构件，能够对车辆结构的刚性进行有研发针对性和/或项目针对性的调整。用于构成框架结构而使用的纵向构件在其刚性方面被选择和使用。因此，尤其在车辆结构或者框架结构的刚性方面能够仿真地模仿大量的车辆结构。

本发明优选的变型方案设定，试验装置包括至少一个加固装置。所述至少一个加固装置例如包括至少两个可相互挤压的和/或已经相互挤压的弯曲梁，它的受压长度能够被可变地调节。例如，能够将至少一个加固装置安置在框架结构上。有利地是，通过使用至少一个加固装置能够尤其在车辆的研发过程中实现对框架结构的刚性的连续调整。这因此尤其是有优点的，因为例如基于车辆在车辆研发时的设计变化可能会导致车辆结构的刚性变化，并且必须在试验装置中模仿这种车辆结果。

在本发明的优选的结构变型方案中，试验装置包括第一、第二、第三和第四车轮结构模型，其中，车轮结构模型中的每一个都设计为车辆的车轮的功能模型。优选地是，能够将第一和第二车轮结构模型安置和/或已经安置在前轴模型上，将第三和第四车轮结构模型安置和/或已经安置在后轴模型上。可行的是，试验装置包括优选用于车轮结构模型中的每一个的减震模型，它设计为车辆的减震器的功能模型。减震模型例如设计为原型或设计为原装部件。

优选的是，试验装置通过安置在前轴模型和后轴模型上的车轮结构模型、尤其通过车轮结构模型的轮毂能够被装配和/或已经装配在至少一个用于检测的试验台上。例如，试验台包括大量的液压缸，通过该液压缸所产生的力通常在行驶时作用在车辆上。尤其能够从试验结果获得有关在真实负载时车辆的结构负载的认知。

在本发明的优选的改进方案中，试验装置包括设计为车辆的废气设备的功能模型的废气设备模型。例如，将废气设备模型设计为车辆的废气设备的原型。还可能的是，使用车辆的原装的废气设备作为废气设备模型。优选地是，中心框架部段和尾部框架部段分别具有至少一个用于废气设备模型的固定接口。废气设备模型尤其能够通过相应的至少一个固定接口而被固定在中心框架部段和尾部框架部段上。特别优选的是，废气设备模型能够这样地定位在中心框架部段和尾部框架部段上，使得废气设备模型能够几何精确地、尤其仿真地模仿车辆的要被模拟的废气设备的重心、质量比和惯性矩。

在本发明的优选的实施方式中，试验装置包括设计为车辆的驱动单元和/或传动单元的重量模型的重量块。该驱动单元和/或传动单元可选地包括车辆的传动系，它同样地在试验台中被模型化地转化为重量块。前框架部段优选具有至少一个用于重量块的支承接口。优选地是，重量块通过至少一个支承接口能够被安置、尤其固定在前框架部段上。特别优选的是，能够将重量块如此定位在前框架部段上，使得前框架部段能够几何精确地、尤其仿真地模仿要被模拟的驱动单元和/或传动单元的重心、质量比和惯性矩。

在本发明的优选的实施例中，试验装置包括至少一个质量平衡装置。优选地是，该至少一个质量平衡装置设计用于仿真地模拟车辆的质量分布。例如，该至少一个质量平衡装置包括至少一个、优选两个或多个配重件，该配重件根据车辆的真实的质量分布而能够被安置和/或已经被安置在试验装置中。因此，试验装置能够在车辆的重心、质量分布和惯性矩方面仿真地模仿和/或模拟大量不同的车辆。尤其能够后调节车辆的动力学特性。

例如，至少一个质量平衡装置的配重件设计为车辆的至少两个或多个、例如四个原装的前排座椅。可选地，将前排座椅装配在基础托架上，通过该基础托架前排座椅能够被安置和/或固定在中心框架部段上。前排座椅通过基础托架尤其能够可变地定位在中心框架部段内或上。优选地是，尤其按照在车辆内依型号的、机械的或可选地电动的座椅功能性，能够在试验装置的纵向方向上移动和在高度上调节前排座椅。特别优选的是，前排座椅还能够横向于纵向方向移动。因此，通过试验装置能够模仿车辆的真实的质量分布。

可选补充地，将至少一个质量平衡装置的另外的配重件设计为尤其能够被填充材料填充的假人或者说人体模型、尤其设计为能用水填充的假人。优选的是，能够将一个、多个或所有的假人分别固定在前排座椅之一上。因此，能够灵活地模仿在试验装置中的车辆的质量分布。

有利地是，通过前排座椅在中心框架部段中的可变定位的可能性、通过假人的数量和/或通过所使用的填充材料的填充数量，能够可变地调节和模仿车辆的重心、质量分布、整体质量和惯性矩，尤其关于车辆的横轴、纵轴和高度轴线进行调节和模仿。可行的是，至少一个质量平衡装置还包括至少一个另外的平衡重量件、例如方向盘模型。备选地或者可选补充地，至少一个另外的平衡重量件能够被可变地安置在框架结构上。

本发明的优选的实施例设定，试验装置包括至少一个传感器装置。例如在框架结构、前轴模型和/或后轴模型上安置至少一个传感器装置。优选地是，至少一个传感器装置被设计用于检测作用在试验装置上的力、尤其检测在至少一个试验台上的应力和/或负载。可选补充地，试验装置包括评估装置，它评估被检测的力。

尤其优选的是，框架结构基于车辆结构的虚拟的计算机模型构成。框架结构尤其基于车辆结构的CAD数据构成。因此，框架结构能够与车辆结构简单地和精确地相匹配，并且构成车辆结构的仿真的功能模型。

本发明的另外的主题涉及一种具有配备前述特征的试样装置的试验台。该试验装置尤其为了试验而被安置在试验台上。例如，试验台设计为测量试验台或负载试验台。

本发明的另外的主题涉及一种用于车辆的在至少一个试验台上的模拟试验的方法，所述试验台尤其具有上述特征。所述方法利用具有试样装置、优选具有上述特征的试验装置来进行。在方法的范围内，如此调节试验装置的轴间距、刚性、整体质量、重心、质量分布和/或惯性矩，使得试验装置仿真地与车辆的轴间距、刚性、整体质量、重心、质量分布和/或惯性矩相一致。

至少一个传感器装置优选在方法的范围内检测、尤其在至少一个试验台上进行模拟试验时、在试验台中作用在试验装置上的力。

附图说明

本发明的其它特征、优点和作用由下面对本发明的优选实施例的描述而给出。在此附图为：

图1示出具有框架结构的试验装置的侧向俯视图，框架结构包括前框架部段、中心框架部段和尾部框架部段；

图2示出由图1所得的试验装置的立体侧视图，其中，前框架部段、中心框架部段和尾部框架部段单独地分开地布置，并且包括其它的功能模型；

图3示出由图2所知的功能装置的侧向俯视图，其中，框架部段、中心框架部段和尾部框架部段相互连接；

图4示出示意性示出的试验台，其中，将由图3所示的试验装置安置在试验台上。

在附图中相互对应的或者相同的部件分别用相同的附图标记标识。

具体实施方式

图1示出功能装置或者说试验装置1的侧视图。试验装置1设计为车辆的功能模型。功能装置1设计用于，在试验台18上(图4)模拟车辆的、尤其轿车的模拟试验。车辆具有车辆结构、传动系、前轴和后轴。这来自B柱结构和/或C柱结构。

试验装置1包括框架结构2，所述框架结构被设计为车辆结构的功能模型。框架结构2基于车辆结构的虚拟的计算机模型而构成。例如，使用CAD数据用于构建框架结构。由此，框架钢结构能够与车辆结构的形状、大小和/或结构精确地匹配，并且仿真地模仿车辆结构。

框架结构2包括多个纵向构件17，例如由金属合金、尤其铝合金构成的杆型材。纵向构件17相互连接成框架结构2。为了有研发针对性和/或项目针对性地模拟车辆结构的刚性，框架结构2、尤其一个或多个纵向构件能够替换和/或代替车辆结构。为了构成框架结构2尤其适用在刚性方面与车辆结构的刚性相一致的纵向构件。

框架结构2包括前框架部段3、中心框架部段4和尾部框架部段5。前框架部段3和中心框架部段4设计为矩形的或者基本上为矩形的。前框架部段3优选构成车辆的车辆前部的功能模型。车辆的车辆前部设计用于，容纳驱动单元和/或传动单元和车辆的前轴。可能的是，驱动单元和/或传动单元包括车辆的传动系。前框架部段3具有前轴模块6，前轴模块设计为车辆的前轴的功能模型。例如，前轴模块6设计为前轴的原型。

中心框架部段4构成车辆的车辆中部的功能模型，其中，车辆中部设计用于围成座舱并且在座舱内安置方向盘和车辆座椅，在车辆座椅上能够承载乘客或在车辆座椅上固定有假人。此外，中心框架部段4被设计用于承载未示出的废气设备模块。中心框架部段4被布置在前框架部段3和尾部框架部段5之间、尤其是前述两个框架3、5之间的中间位置。

尾部框架部段5在侧向俯视图中设计为三角形的或者基本上为三角形的。尾部框架部段构成车辆尾部的功能模型，其中，车辆尾部用于承载废气设备和车辆的后轴。尾部框架部段5包括后轴模块7。后轴模块7设计为车辆的后轴的功能模型。后轴模块7还能够设计为车辆的后轴的原型。

前框架部段3具有第一联接纵向构件17a、17b，并且尾部框架部段5具有第二联接纵向构件17c、17d，通过这些联接纵向构件前框架部段3和尾部框架部段5与中心框架部段4联接成框架结构2。

框架结构2能够在其长度(L)上被可变地调节。为此，前框架部段3和/或尾部框架5能够相对于中心框架部段4运动、尤其能够移动到中心框架部段4内和/或从中心框架部段中移出。框架部段3、4、5中的至少一个具有至少一个未示出的导引装置，用于相对于中心框架部段4导引地移动框架部段3、5中的至少一个。通过框架结构2的长度改变的可能性和框架部段3、5相对运动的可能性，在前轴模块6和后轴模块7之间的间距a能够被可变地调节。这种设计的优点在于，试验装置1能够仿真地与具有不同间距的大量不同的车辆结构相匹配，并且能够仿真地模仿这些车辆结构。

中心框架部段4能够相对于前框架部段3和/或尾部框架部段5运动、尤其移动。因此，框架结构2的重心、尤其重量重心、质量比和惯性矩能够被改变并且被可变地调节。以有利的方式实现，通过试验装置1仿真地模拟车辆的重心、尤其重量重心、质量比和惯性矩。

图2示出在图1中所示试验装置1的立体侧视图。第一和第二联接纵向构件17a、17b、17c、17d相对于中心框架部段4脱耦，从而单独地、尤其相互间隔地布置前框架部段3、中心框架部段4和尾部框架部段5。前框架部段3和尾部框架部段5相对于中心框架部段4分离和/或从中心框架部段4中移出。

试验装置1包括重量块11，所述重量块设计为车辆的驱动单元和/或传动单元以及传动系的质量模块。重量块11被安置在前框架部段3中。前框架部段3包括至少一个支承接口12、例如两个支承接口12a、12b，通过所述支承接口能够将重量块11固定在前框架部段3上。能够在前框架部段3中这样定位重量块11，使得所述重量块仿真地和几何精确地模拟驱动单元和/或传动单元的重心、重量重心和/或惯性矩。

试验装置1具有第一、第二、第三和第四车轮结构模块13、14、15、16，其中，将第一和第二车轮结构模块13、14安置在前轴模块6上，并且将第三和第四车轮结构模块15、16安置在后轴模块7上。车轮结构模块13、14、15、16中的每一个设计为车辆车轮的功能模型。优化补充地，车轮结构模块13、14、15、16中的每个包括轮毂27和缓冲器28，车轮结构通过轮毂和缓冲装置与相应的轴模块6、7、前框架部段3或尾部框架部段5相连接。车轮结构模块13、14、15、16被设计为原型。但是，车轮结构模块13、14、15、16也可以是车辆的原装部件。

通过车轮结构模块13、14、15、16的相应的轮毂27，框架结构2能够被装配在试验台18上，以便在试验台18上检测试验装置1。例如，至少一个试验台18设计为负载试验台。在负载试验台上通过大量的液压缸产生模拟作用力，所述模拟作用力模拟在行驶时由于街道的结构和不平坦度而作用在车辆上的力。由于获得的例如关于在负载试验台上的试验装置1的结构负载的试验结果能够推导出在真实负载情况下作用在车辆上的情况。

试验装置1包括未示出的废气设备模块，所述废气设备模块设计为车辆的废气设备的功能模型。可能的是，废气设备模块设计为车辆的废气设备的原型。中心框架部段4和尾部框架部段5具有至少一个未示出的用于废气设备模块的固定接口，通过该固定接口能够将废气设备模块安置和/或已经安置在中心框架部段4和尾部框架部段5上。因此，能够将废气设备模块几何精确地定位在中心框架部段4上和尾部框架部段5上，并且仿真地模拟废气设备的重心、质量比和/或惯性矩。

图3示出试验装置1的侧向俯视图，其中，前框架部段3、中心框架部段4和尾部框架部段5通过联接纵向构件17a、17b、17c、17d。

试验装置1包括方向盘模块20，所述方向盘模块设计为车辆的方向盘的功能模型。方向盘模块20通过转向架21与重量块11的传动系相连接。方向盘模块20能够设计为车辆的原型或车辆的原装部件。方向盘模块被安置在中心框架部段4中，并且能够同样地用于模拟车辆的重心、质量比和/或惯性矩。

试验装置1包括至少一个质量平衡装置24，所述质量平衡装置具有至少一个、优选具有至少两个重量件24a、24b。这样设计至少一个质量平衡装置24，在试验装置1中仿真地模拟车辆的质量分布。因此，通过试验装置1模拟或模仿大量不同的、尤其在重心、质量分布和惯性矩方面不同的车辆。因此，总体上能够后调整车辆的运动学特性。

至少其中一个重量件24a、24b设计为车辆的前排座椅、例如设计为车辆的四个前排座椅。图3示出示例性的第一前排座椅24a。该前排座椅被安置在中心框架部段4中，并且在此能够被灵活地定位。为此，前排座椅具有基础托架25，前排座椅通过该基础托架与中心框架部段4相连接。在中心框架部段内部，前排座椅24a能够沿着试验装置1的纵向方向和高度方向向上和向下调节。特别优选的是，前排座椅24a还能够垂直于纵向方向移动，由此能够通过中心框架部段4灵活地模拟车辆的车辆中心的中心、质量分布和/或惯性矩。

在图3中第二重量件24b示例性地设计为能够被填充材料填充的假人。填充材料在此尤其是液体、例如水。假人能够被安置和/或已经安置在前排座椅24a上。由于能够可变地设计假人的度量、定位和填充量，通过试验装置1能够仿真地模拟车辆的重心、质量分布和/或惯性矩。

试验装置1包括加固装置26。加固装置26包括至少两个、能够相互挤压的和/或已经挤压的弯曲梁26a、26b。两个弯曲梁26a、26b的受压长度能够被可变地调节，从而能够使框架结构2的刚性与车辆的刚性仿真地匹配。加固装置26被固定和/或能够被固定在试验装置1的框架结构2上。它提供了这样的优点，在符合项目地将框架结构2组装后由于纵向构件27还存在调整刚性的可能性。尤其例如通过车辆的设计改变而引起的刚性调整在车辆研发阶段能够在框架结构2上进行。

试验装置1包括至少一个传感器装置22。至少一个传感器装置22被安置在框架结构2上、前轴模块6上和/或后轴模块7上。至少一个传感器装置22检测传递到试验装置1上的负载试验台18上的力，并且由于确定负载应力和/或负载。试验装置1还包括用于评估或者说处理通过至少一个传感器装置22检测的作用力的评估装置或者说处理装置。

图4以示意图示出具有试验装置1的试验台18。试验装置1在试验台18上尤其用于进行负载试验和/或测量。试验台18设计为用于测量车辆的测量试验台和/或用于试验车辆的结构负载的负载试验台。

在上述对至少一个实施例的详细描述中应该理解到，存在大量根据本发明的变型方案。同样应该理解到，所述至少一个实施例仅仅作为一个例子，并且绝不会限制本发明的保护范围、应用领域或者结构设计。更确切地说，所述公开内容只是为实现至少一个实施例提供技术启示。因此应该理解到，还能够实现所述至少一个实施例的不同的功能或者部件的不同布置，只要不脱离由权利要求和与它相关范围确定的范围即可。

附图标记列表

1 试验装置

2 框架结构

3 前框架部段

4 中心框架部段

5 尾部框架部段

6 前轴模型

7 后轴模型

11 重量块

12 支承接口

13 车轮结构模型

14 车轮结构模型

15 车轮结构模型

16 车轮结构模型

17 纵向构件

17a-d 联接纵向构件

18 试验台

20 方向盘模型

21 转向支架

22 传感器装置

24 质量平衡装置

24a-d 配重件

25 基础托架

26 加固装置

26a-b 弯曲梁

27 轮毂

28 减震器

L 长度