车门扭转刚度测试装置及其扭矩加载装置的制作方法

本实用新型涉及车门刚度试验工装，更具体来说，涉及一种车门扭转刚度测试装置及其扭矩加载装置。

背景技术：

汽车车门是影响整车性能的一个非常关键的指标，它作为车身的重要组成部分之一，直接影响到乘客的安全性和舒适性，因此必须确保满足设计要求。车门的静态刚度是影响车门性能的重要指标，而车门的扭转刚度则是衡量车门静态刚度的重要因素之一，它是指车门在受到X向载荷时，由于载荷的不对称导致车门出现扭转变形而使车门处于扭转状态，进而影响车门和整车性能。因此，在产品研发的过程中，对于车门扭转刚度的测量及验证是一项必不可少的工作。而在测试车门的扭转刚度时，需要一种通用而且精确的加载方式，以最大限度地满足产品开发对车门扭转刚度的测试验证需求。

一般来说，扭转刚度测试可以选择对车门铰链处以及车门另一侧门锁处采用刚性固定。加载方式可以选择车门边框右上角加载、右下角加载、左上角加载以及左下角加载，这几种加载方式均可以实现扭转刚度的加载，但是它们都属于局部加载，同时由于门的结构复杂，并不能完全代表车门的整体扭转刚度性能。

此外，国内一些试验台采用旋转圆盘的方式进行加载。在这种加载方式中，旋转轴的一端刚性固定到车门的门锁处，另一端垂直地固定在旋转圆盘的盘面上，车门另一侧的铰链固定到刚性支架上。通过使圆盘旋转来带动旋转轴旋转以向车门加载扭转载荷。但是在实际使用这种装置时，由于圆盘刚度不足，加载过程中圆盘会出现反弹，导致施加给车门的扭转力变得不准确，因此所测量到的车门的位移数据存在偏差。同时，每次使用时，需要人工调整载荷加载的方向，费时费力，而且不能保证每次调整的方向均是一致的。因此，这种加载装置精度低，重复性较差，劳动效率也较低，不利于产品的开发及验证。

技术实现要素：

鉴于以上提及的局部加载和圆盘式加载精度低、重复性较差、工作效率低、试验成本高等技术问题，本实用新型公开了一种用于车门扭转刚度测试装置的扭矩加载装置，包括：扭转传动轴，所述扭转传动轴的一端耦接至所述车门的一侧；加载臂，所述加载臂的一端耦接至所述扭转传动轴并与所述扭转传动轴成一角度，其中，所述加载臂的另一端被施加载荷，以使得所述加载臂在所施加的载荷的方向上转动并带动所述扭转传动轴转动。

在一个优选的实施方式中，所述角度为90度。

在一个优选的实施方式中，所述扭矩加载装置还包括支架和安装组件，所述扭转传动轴经由所述安装组件安装到所述支架上。

在一个优选的实施方式中，所述安装组件包括：轴承、轴承支座、轴承支座紧固件、滑槽、以及导轨，其中，所述轴承支撑所述扭转传动轴并安装在所述轴承支座中，所述导轨固定在所述支架上，所述滑槽设置在所述导轨上并用于安装所述轴承支座紧固件，所述轴承支座经由所述轴承支座紧固件来根据期望高度固定在所述导轨上。

在一个优选的实施方式中，所述加载臂的另一端耦接至电缸，所述载荷是通过所述电缸向所述加载臂施加的。

在一个优选的实施方式中，所述扭矩加载装置还包括联接组件，所述扭转传动轴通过所述联接组件耦接在所述车门的门锁安装孔处。

在一个优选的实施方式中，所述联接组件包括联接杆、联接平板和联接平板紧固件，所述扭转传动轴的一端固定至所述联接杆，所述联接杆固定至所述联接平板，并且所述联接平板通过所述联接平板紧固件固定在所述车门的门锁处。

本实用新型还公开了一种车门扭转刚度测试装置，所述车门扭转刚度测试装置包括根据前述实施方式任一个的扭矩加载装置。

在一个优选的实施方式中，所述车门扭转刚度测试装置还包括传感器，所述传感器设置在所述车门上，以便在所述扭转传动轴向所述车门施加扭力时测量所述车门的位移。

根据本实用新型的公开内容，本实用新型提出的车门扭转刚度测试装置及其扭矩加载装置结构简单、可靠性高、刚性好、生产成本低；通用性高，适于不同车型或不同尺寸的车门。此外，利用该扭矩加载装置进行测试时，装载测试样件也能够操作简单、易行，工作效率大大提高；加载的载荷精度高、加载位置准确、测试重复性好、测试精度高。

附图说明

图1是根据一个实施例的车门扭转刚度测试装置的扭矩加载装置的结构示意图；

图2是根据一个实施例的扭矩加载装置的联接组件的示意图。

具体实施方式

下面详细描述了具体实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本实用新型的特定方式，而非限制本实用新型的范围。在描述时，各个部件的结构位置例如上、下、左、右、顶部、底部等方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方向表述也相应改变。

图1是根据一个实施例的车门扭转刚度测试装置的扭矩加载装置100 的结构示意图。图2是根据一个实施例的扭矩加载装置的联接组件的示意图。参考图1和图2，该扭矩加载装置100包括扭矩传动轴11、两个加载臂12和12’、两个支架13和13’、底座14、联接组件15、加载联接杆16、联接销轴17、电缸18以及两组安装组件。在图1示出的实施例中，底座 14与试验工作平台刚性连接，两个支架13和13’均与底座14刚性连接。两个加载臂12和12’相对设置，它们可以是分离的也可以是一体式的。每个加载臂12和12’的上下两端都分别呈圆弧形，上下两端的圆弧中心连线与试验工作平台垂直。加载臂12和12’的上端的圆弧中心处都设有通孔，在图1中仅示出了通孔121，扭矩传动轴11穿过这两个通孔并与它们刚性连接(例如焊接)，由此使得扭转传动轴11穿过加载臂12和12’并与加载臂 12和12’的上下两端的圆弧中心连线呈90度角。在其它实施方式中，扭转传动轴11也可以以其它方式与加载臂12和12’刚性连接，例如在加载臂12 和12’上不设通孔，扭转传动轴11直接焊接到加载臂12和12’的一端上，或者，扭转传动轴11也可以不与加载臂12和12’的上下两端的圆弧中心连线垂直，只要能够在向加载臂12和12’施加载荷以使得加载臂12和12’转动时，带动扭转传动轴11扭转即可。扭转传动轴11的一端刚性连接在车门的门锁孔处(在图1中未示出)，以此能够将扭矩传递给车门。在其它实施例中，也可以仅使用一个加载臂12。以上各部件均可以使用刚性材料制成，例如钢板。

继续参考图1，扭转传动轴11在加载臂12和12’的左右两侧分别通过两组安装组件安装在两个支架13和13’上，以邻近加载臂12左侧的安装组件为例，其包括轴承191、轴承支座192、轴承支座固定螺栓193和193’、滑槽194、轴承支座固定螺母(在滑槽194内，图中未示出)以及平面导轨 195。扭转传动轴11穿过轴承191，轴承191支撑扭转传动轴11并安装在轴承支座192内。滑槽194设置在平面导轨195上，平面导轨195安装在支架13上，用于安装和固定轴承支座192的平面，平面导轨195所在的平面与试验工作平台垂直。同样，邻近加载臂12’右侧的安装组件也包括以上部件，并且也以相同方式进行安装和固定，但是由于视角仅示出轴承支座 192’的部分、滑槽194’以及平面导轨195’。两个平面导轨195和195’处于同一个平面。在本实施例中，滑槽194和194’均为T型滑槽，轴承支座固定螺母为T型螺母以便与滑槽194和194’配合，轴承支座192和192’的平面可以沿着滑槽194和194’以及平面导轨195和195’上下移动，以便调整扭转传动轴11的高度。一旦扭转传动轴11的高度调整完毕，就可以经由轴承支座固定螺栓193和193’、轴承支座固定螺母以及与螺母配合的滑槽 194和194’将轴承支座192和192’分别固定到平面导轨195和195’上，由此将轴承支座192和192’分别固定在支架13和13’上。在其它实施例中，也可以仅使用一个支架13来提供对扭转传动轴11以及加载臂12和12’的支撑，或者使用其它安装组件将扭转传动轴11安装到支架13和13’上。例如，不使用T型滑槽和T型螺母，而是在支架13和13’上设置多个通孔，使用普通的螺栓和螺母来实现扭转传动轴11的可调节高度的需要。

仍然参考图1，加载臂12和12’的下端可以通过联接销轴17和球形铰链(图1中未示出)与加载联接杆16联接。联接销轴17穿过加载臂12和 12’下端上的通孔，并且联接销轴17中间安装球形铰链，球形铰链与加载连接杆16的一端刚性连接。在其它实施方式中，可以采用任何本领域中已知的刚性联接技术。加载联接杆16的另一端刚性连接到电缸18，以便通过电缸18向加载臂12和12’施加载荷。

如前所述，扭转传动轴11的一端刚性连接在车门的门锁孔处，以便向车门传递扭矩。在本实施例中，扭转传动轴11的一端通过联接组件15刚性连接到车门的门锁处。参考图1和图2，联接组件15包括联接杆151、联接平板152和三个联接平板紧固件153、153’以及153”。扭转传动轴11 的一端设有六边形孔，联接杆151为与该六边形孔匹配的六边形杆，其一端插入在该六边形孔内并与其间隙配合，另一端焊接至联接平板152，而联接平板152通过联接平板紧固件153(例如，螺栓和螺母)从车门的侧面固定连接至车门一侧的门锁孔处，使得联接杆151与车门侧面基本上垂直。由此经由电缸18施加在加载臂12和12’上的外部载荷可以使得扭转传动轴 11转动，进而将扭矩传递给车门。

在具有本实施例的扭矩加载装置的车门扭转刚度测试装置中，还包括另一刚性支架、固定压板、紧固件(例如，螺栓和螺母)、以及5个位移传感器(图中未示出这些部件)。车门的与门锁相对的另一侧铰链处通过固定压板和紧固件固定到另一刚性支架上。在其它实施例中，也可以通过本领域中其它常用的联接方式使得扭转传动轴11与车门的门锁一侧、以及车门的铰链一侧与刚性支架刚性联接。车门的门锁处、门锁附近上下两处、以及车门铰链附近上下两处分别设有5个位移传感器，以便当车门被施加扭转力时测量这几个点的位移。

以下简要描述利用具有本实施例的扭矩加载装置的车门扭转刚度测试装置对车门进行扭转刚度测试的整个过程。在进行测试之前，将车门的铰链一侧通过固定压板和紧固件固定在一个刚性支架上，车门的门锁一侧通过联接杆151、联接平板152和联接平板紧固件153进行刚性联接。然后，调整好底座14及固定在其上的支架13和13’的安装位置并将底座14固定在试验工作平台上。接下来，将轴承支座192和192’调整到合适的高度，并使用轴承支座固定螺栓193和193’、轴承支座固定螺母和滑槽194和194’将轴承支座192和192’分别固定到平面导轨195和195’上的适当位置。下一步，调整扭转传动轴11的方向，以保证加载臂12和12’的中心线与水平面(即，试验工作平台的表面)垂直，调整好后立即把扭转传动轴11与联接杆151联接在一起。这样就完成了工件的安装和台架的安装及调试。接下来，通过联接销轴17、球形铰链和加载联接杆16将加载臂12和12’的另一端与电缸18刚性联接，并调整电缸18加载的方向呈水平方向。这样，通过电缸18垂直于加载臂12和12’施加水平载荷，实现对扭转传动轴11 的扭转力矩，并通过扭转传动轴11将扭矩传递到联接杆151，而联接杆151 又刚性连接到车门的门锁处，车门的另一侧铰链处刚性联接到支架，这样在车门门锁处实现了车门扭转载荷的加载。

一般来说，所需要测试的扭矩以34N·m为步距，从34N·m变化到 271N·m。在扭转传动轴11与加载臂12和12’垂直的实施例中，在测试车门的扭转刚度时，首先根据加载臂12和12’的力臂长度(联接销轴17到扭转传动轴11的中心线距离)，基于所需要的扭矩大小计算出待施加的载荷，然后即可施加载荷开始测试。在每次加载所需载荷后，读取车门上的5点传感器的位移，然后卸载到0，继续下一次加载，读取位移，如此反复。最后，依据所得到的所有传感器位移值便可以得到测试结果。类似地，在扭转传动轴11与加载臂12和12’并不垂直的实施例中，假设垂直于扭转传动轴11的纵向轴线与加载臂12和12’的上下两端中心连线的夹角为α，则先计算有效力臂长度，即加载臂12和12’的力臂长度(联接销轴17到扭转传动轴11的中心线距离)乘以cosα，接下来基于所需要的扭矩大小计算出待施加的载荷，然后开始施加载荷进行测试。

采用本实用新型提出的这种车门扭转刚度测试装置及其扭矩加载装置，可以直接从车门门锁处施加载荷，对车门的整体形成一个扭转，其测量的数据可以反映车门整体的扭转刚度特性。此外，这种扭矩加载装置可靠性高、刚性好，累计载荷到800N基本无变形；装载测试样件操作简单、易行，工作效率大大提高；加载载荷精度高，加载位置准确，测试重复性好、精度高。同时，由于可以调整轴承支座的高度，通用性也大大提高；无论对同一种产品，还是不同种产品的车门，所测量的数据都具有一定的可比性，对于车门性能具有重要的参考价值。

以上已揭示本实用新型的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本实用新型的保护范围。上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本实用新型的保护范围由权利要求所确定。