一种线控转向系统实验装置的制作方法

本发明涉及车辆实验技术领域，具体涉及一种线控转向系统实验装置。

背景技术：

线控转向系统是无人驾驶卡车、客车以及虚拟轨道列车等重载道路车辆的关键系统，要求转向精度高、响应速度快以及可靠性好。目前市场上还无成熟量产的满足重载无人驾驶车辆的线控转向系统，为了缩短重载车辆线控转向系统关键零部件及控制系统的研发周期、降低研制成本以及突破关键技术，急需一种重载无人驾驶车辆的线控转向试验装置。现有的线控转向试验装置多针对轻载乘用车量，负载模拟方法不适合重载车辆的线控转向系统；且功能单一、侧重于原理性试验，不易实现工程化应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种线控转向系统实验装置，以解决现有重载无人驾驶车辆的线控转向试验不便的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种线控转向系统实验装置，包括：支架、悬架组件以及控制系统；支架的顶部设有顶梁；悬架组件包括车架以及位于车架两侧的车轮，车架分别通过减震组件与车轮连接，车架还通过线控转向系统与车轮连接；减震组件的顶部通过加压组件与顶梁连接；控制系统分别与线控转向系统和加压组件通信连接。

本发明的悬架组件用以模拟车辆的悬架结构，线控转向系统通过控制系统来模拟车辆转向的情况，通过控制系统控制加压组件来对减震组件施压，用以模拟左、右车轮的垂向载荷，如模拟车辆曲线行驶时左、右车轮间的载荷转移。本发明还能开展不同工况下的转向作动试验，如满载工况下静态转向试验、行驶工况下的扫频转向试验以及不同胎-地附着条件下的转向试验等。此外，本发明还能满足重载车辆线控转向系统关键零部件的性能实验；满足线控转向控制系统的开发和测试；基于本试验台可进行重载无人驾驶车辆的硬件在环仿真试验，以开发自动驾驶整车控制器。因此本发明可满足重载无人驾驶车辆线控转向系统在转向机构和作动控制系统在研制过程的试验需求。

进一步地，上述减震组件包括上横臂、下横臂以及减震器；上横臂和下横臂的两端分别与车架和车轮连接；减震器的顶端与上横臂与车架连接的一端连接，减震器的底端与下横臂与车轮连接的一端连接。

进一步地，上述加压组件包括千斤顶和伺服液压站，千斤顶通过输油管与伺服液压站连通；千斤顶竖直设置并且其顶端与横梁连接，千斤顶的底端与上横臂连接并且千斤顶的底端与上横臂之间设有压力传感器；伺服液压站和压力传感器与控制系统通信连接。

本发明通过伺服液压站和液压千斤顶为上横臂施加垂直载荷(上横臂将力传递至车轮)，最大垂向载荷可以达到8吨，能够满足单轴最大垂向载荷为8顿的线控转向系统的相关试验需求。压力传感器能够实时检测垂向力的大小，从而可以通过控制系统来控制单侧或双侧车轮所受到的垂向力，从而模拟车辆的不同工况下的转向情况。

进一步地，上述千斤顶与上横臂之间设有空气弹簧；空气弹簧与上横臂之间设有垫片，压力传感器位于空气弹簧与所述千斤顶之间。

空气弹簧具有较理想的非线性弹性特性，能够稳定地对上横臂施加压力，在实验过程中，车架不会抖动，提高实验的准确性。

进一步地，上述垫片的材质为橡胶。

进一步地，上述线控转向系统包括转向器、转向器驱动电机、油箱、液压泵以及液压泵驱动电机；转向器通过转向连杆机构与车轮连接，转向器和转向器驱动电机均固定设置在车架上，并且转向器与转向器驱动电机连接；转向器、油箱和液压泵通过管道连通，形成液压油回路；液压泵与液压泵驱动电机连接；转向器驱动电机和液压泵驱动电机分别与控制系统通信连接。

本发明的液压泵驱动电机控制液压泵工作，从而控制液压油回路中的液压油工作压力，通过高压液压油和转向器驱动电机来控制转向器工作，转向器通过转向连杆机构来控制车轮的转向。

进一步地，上述控制系统包括控制器和总控台；控制器分别与总控台、转向器驱动电机、液压泵驱动电机以及伺服液压站通信连接。

进一步地，上述支架包括两个平行设置的龙门架，顶梁与两个龙门架的顶部连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明可以模拟重载汽车转向以及模拟左、右车轮的垂向载荷，从而可以模拟车辆曲线行驶时左、右车轮间的载荷转移，还能开展不同工况下的转向作动试验，如满载工况下静态转向试验、行驶工况下的扫频转向试验以及不同胎-地附着条件下的转向试验等，此外，本发明还能满足重载车辆线控转向系统关键零部件的性能实验；满足线控转向控制系统的开发和测试；基于本试验台可进行重载无人驾驶车辆的硬件在环仿真试验，以开发自动驾驶整车控制器。因此本发明可满足重载无人驾驶车辆线控转向系统在转向机构和作动控制系统在研制过程的试验需求。

附图说明

图1为本发明的线控转向系统实验装置的结构示意图；

图2为本发明的支架、悬架组件以及线控转向系统之间的连接示意图；

图3为本发明的线控转向系统实验装置的原理框图。

图中：10-支架；11-顶梁；12-龙门架；20-车架；30-车轮；41-上横臂；42-下横臂；43-减震器；51-千斤顶；52-伺服液压站；53-油管；54-空气弹簧；61-转向器；62-转向器驱动电机；63-油箱；64-液压泵；65-液压泵驱动电机；66-转向连杆机构；71-控制器；72-总控台；100-底座；110-防护栏。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

请参照图1，一种线控转向系统实验装置，包括：底座100。底座100上设有支架10、悬架组件以及控制系统，底座100顶部的三个边缘均竖直设有防护栏110，未设置防护栏110的边缘为用于进行试验操作。

支架10包括两个龙门架12，两个龙门架12平行设置并通过螺栓固定在底座100上，两个龙门架12的顶部通过顶梁11进行连接，使得两个龙门架12之间具有整体性，悬架组件位于顶梁11的下方，并且悬架组件与顶梁11之间设有加压组件。

请参照图2和图3，悬架组件包括车架20和两个车轮30，两个车轮30分别位于车架20的两侧。车架20两侧分别通过减震组件与车轮30连接，并且车架20还通过线控转向系统与车轮30连接。

减震组件包括上横臂41、下横臂42以及减震器43。上横臂41和下横臂42分别通过轴套与车架20连接，上横臂41和下横臂42分别通过转向节与车轮30连接。减震器43呈斜置状态，其顶端与上横臂41与车架20连接的一端连接，其底端与下横臂42与车轮30连接的一端连接。

线控转向系统包括转向器61、转向器驱动电机62、油箱63、液压泵64以及液压泵驱动电机65。转向器61与转向器驱动电机62均设置在车架20上并且转向器61与转向器驱动电机62连接。转向器61的输出轴通过转向连杆机构66与车轮30进行连接，使得车轮30在转向连杆机构66的带动下进行转向。油箱63通过管道与液压泵64进行连接，液压泵64通过管道与转向器61进行连接，转向器61通过管道与油箱63进行连接，使油箱63、液压泵64，以及转向器61之间通过管道连接，形成液压油回路。液压泵驱动电机65与液压泵64连接，液压泵驱动电机65带动液压泵64进行工作，将从油箱63输出的液压油的油压升高。

加压组件包括千斤顶51和伺服液压站52。前千斤顶51倒置设置，其端座(即顶端)固定设置在顶梁11上，其自由伸缩端(即底端)与上横臂41连接，千斤顶51通过油管53与伺服液压站52连接后，可以在伺服液压站52和千斤顶51的作用下对上横臂41进行施压，从而可以对不同的车轮30进行施压，模拟左、右车轮30的垂向载荷。在千斤顶51和上横臂41之间，设置有空气弹簧54，空气弹簧54的顶端与千斤顶51的自由伸缩端连接，空气弹簧54的底端与上横臂41接触。在空气弹簧54与千斤顶51之间，设有压力传感器(未示出)，在空气弹簧54与上横臂41之间，设有由橡胶制成的垫片(未示出)。

控制系统包括控制器71和总控台72。控制器71分别与转向器驱动电机62、液压泵64、液压泵驱动电机65、伺服液压站52以及压力传感器通信连接，控制转向器驱动电机62、液压泵64、液压泵驱动电机65以及伺服液压站52的启停。总控台72设置在底座100未设置防护栏110的边缘。控制器71控制转向器驱动电机62、液压泵64以及液压泵驱动电机65工作时，实现转向操作，控制器71控制伺服液压站52工作时，实现千斤顶51对不同的车轮30施加垂向载荷，同时在压力传感器的作用下，可以实时检测车轮30受到的垂向力，可以通过控制器71来调整车轮30的受力大小，从而可以满足重载无人驾驶车辆线控转向系统在转向机构和作动控制系统在研制过程的试验需求。在本实施例中，控制器7采用microautobox。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。