CN102564743A - 试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种试验台。所述试验台包括框架以及至少一个试验装置，所述试验装置包括拉索直线电机，连接于所述拉索直线电机并在所述拉索直线电机的控制之下解开待测试部件的锁的拉索，用于驱动待测试部件运动的驱动装置，以及用于检测所述待测试部件运动参数的检测装置，与所述检测装置、所述拉索直线电机、及所述伺服电机分别电连接的控制器。本发明所述的试验台结构简单、便于安装，测试结果可信度高且一致性较好。

Description

试验台

【技术领域】

本发明涉及一种试验装置，尤其涉及对车门、机盖和后背箱盖进行测试的装置。

【背景技术】

车辆已成为很多家庭的代步工具，而车辆性价比几乎是所有家庭在购入车辆时最为关注的指标之一。

车门、机盖和后备箱盖作为车辆不可或缺的部件，其技术水平和质量好坏在很大程度上能折射并反映出整车的技术水平和品质。实际上，各汽车生产厂商对车门、机盖和后备箱盖的设计都极为重视。总的来说，生产厂商既希望对这部分部件给予更好的设计，又不希望“过”设计，因为过设计意味着更高的成本。所以，对于车门、机盖以及后备箱，业界及各企业均有相应的成本评估体系，以找到品质与成本的平衡点。基于此，作为车门、机盖以及后备箱的试验装置的试验台就显的尤为重要。

目前的试验台多为气动方式，普遍存在以下问题：

1.机构复杂、安装困难。

由于气动缸尺寸和重量较大，以及较大质量产生的惯性的缘故，气动方式下的试验装置需要用较多且厚实的杆件连接固定气动缸和相关运动部件，由此造成机械结构复杂且臃肿，同时增加了安装的难度。

2.由于气动方式很难控制运动速度，故气动方式下的试验装置对门、盖的冲击速度不可控，且位置调整要求高。

3.试验一致性差。

由于该试验需长时间工作，因此气压的变化、安装杆件(夹具)的松动、气动缸的效能下降等因素的存在都会造成试验工程中的运动指标的改变，导致试验结果的可信度严重下降。

4.器件的可靠性较差。

由于气动缸是用橡胶形成密闭腔室的，系低付，磨损较大，因此技术上很难保证其长时间工作的可靠性，相应地增加了器件费用和换装时的人力资源。

5.低温可靠性无保证。

由于试验有时需在环境箱中进行，环境温度的变化对试验的结果影响较大，特别在低温条件下，一般该方式不能正常工作。

6.工作噪声加大。

由于是气动方式工作，不可避免的会产生放气噪声，对工作环境带来影响。

由此可见，有必要对现有的试验装置提出改进。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提出一种试验台，可以有效解决上述问题。本发明所述试验台包括框架以及至少一个试验装置，所述试验装置包括拉索直线电机，连接于所述拉索直线电机并在所述拉索直线电机的控制之下解开待测试部件的锁的拉索，用于驱动待测试部件运动的驱动装置，以及用于检测所述待测试部件运动参数的检测装置，与所述检测装置、所述拉索直线电机、及所述伺服电机分别电连接的控制器。

所述试验台，优选地，其中所述控制器包括参数设定模块及控制单元，其中所述参数设定模块用于设定涉及所述待测试部件的运动参数，所述控制单元用于自所述拉索直线电机及所述拉索、所述驱动装置及所述检测装置获取所需信号，并根据所获得的信号对控制所述试验台的运作。

所述试验台，优选地，其中所述检测装置包括用以感测所述待测试部件的角速度的角速度传感器，以及至少获取关门或关盖时间的接近开关。

所述试验台，优选地，其中所述角速度传感器及所述接近开关分开设置，且分别设置在所述待测试部件上。

所述试验台，优选地，其中所述驱动装置包括伺服电机，与所述伺服电机连接的行星齿轮减速器，与所述行星齿轮减速器连接的驱动板，与驱动板连接并将摇臂连接到所述驱动板的连接机构，以及设置在所述驱动板上的驱动销。

所述试验台，优选地，其中所述驱动装置包括伺服电机，通过连轴器与所述伺服电机连接的涡轮蜗杆减速器，与所述涡轮蜗杆减速器连接的驱动板，与所述驱动板连接并将摇臂连接到所述驱动板的连接机构，以及设置在所述驱动板上的驱动销。

所述试验台，优选地，其中所述驱动装置进一步包括与所述摇臂连接的十字滑套，及设置在所述待测试部件上的磁铁或者电磁铁。

所述试验台，优选地，还包括拉索固定件；所述待测试部件为车门或者车盖。

由于本发明所述的试验台，以伺服电机带动车门或车盖的运动，进而对其进行测试，使得所述试验台的结构简单，且测试结果的一致性较好。

【附图说明】

图1是本发明的一种优选实施方式下的试验台结构示意图；

图2是根据图1的优选实施方式，试验台应用于门和盖的一个示例；

图3是驱动装置结构的一个示例；

图4是驱动装置结构的另一个示例；以及

图5是将驱动装置结合到门或盖的机构的示意图。

【具体实施方式】

以下将结合附图进一步阐述本发明，本领域技术人员在结合附图的基础上，将对本发明有更深理解。

在以下说明中，术语“前车盖”可以与“机盖”互换，“后车盖”指代的是“后背箱盖”。

图1是根据本发明的一种实施方式的试验台的结构示意图。如图所示，用于对车门和/或车盖进行测试的试验台包括框架和至少一个试验装置。所述试验装置包括拉索直线电机100；连接于所述拉索直线电机100并在所述拉索直线电机100的控制之下解锁待测试部件的拉索101；用于驱动待测试部件运动的驱动装置；以及用于检测所述待测试部件运动参数的检测装置；与所述检测装置、所述拉索直线电机、及驱动装置分别电连接的控制器。进一步，在待测试部件上还设置有角速度传感器111以感测待测试部件被关闭时的角速度，而在待测试部件所在的车辆靠近待测试部件处设置有接近开关133以获知待测试部件是否被关闭到位，控制器根据该测得的加速度来调整驱动装置的运作。根据本实施方式，控制器可以包括参数设定模块和控制单元。参数设定模块用于设定涉及所述待测试部件(例如车门和车盖)的运动参数，用户通过参数设定模块设置涉及测试的参数，比如伺服电机的相关参数、拉索直线电机的相关参数等等。控制单元用于自所述拉索直线电机及所述拉索、所述驱动装置及所述检测装置获取所需信号，并根据所获得的信号控制所述试验台的运作。试验台的框架(未标示)可由铝材形成，优选地，可以由40*40或/和40*80型铝材用8mm螺丝连接而成。其中机架下连接杆170可以使用40*40铝型材。盖驱动立杆和横梁采用40*40铝型材。而且在立杆下部可使用三角连接块来增加机架刚度。

作为示例，该试验台可以包括用于前车门、后车门、前车盖和后车盖的试验装置。本领域技术人员可以理解到因前车门、后车门、前车盖及后车盖在车辆的不同部位，因而用于前车门、后车门、前车盖和后车盖的试验装置的构造可稍有不同。此外要说明的是实际应用中，试验台也可用于仅对车门或仅对车盖进行试验，相应地，试验台可以只包括一个试验装置，而在对车门和车盖均进行试验的情况下，试验台可以包括一个以上的试验装置。

在以下说明中，主要结合对前门300的试验装置进行说明，而针对后门302、前盖500以及后盖502的试验装置，则只做简略描述。

图1所示的驱动装置包括伺服电机108，与所述伺服电机连接的减速器(未标示)，与减速器连接的驱动板(未标示)，设置在驱动板上的驱动销(未标示)，以及将摇臂活动连接到驱动板的连接机构(未标示)。图3与图4分别示意了两个驱动装置的示例性结构。

如图3所示，驱动装置包括伺服电机108，与所述伺服电机108连接的行星齿轮减速器220，与所述行星齿轮减速器220连接的驱动板106，其中驱动板106是通过驱动销105与减速器220上设置的连接键2201相匹配而活动连接在一起的；在驱动板106上还设置支撑轴1061；摇臂109的一端具有凸出部(未标示)，该凸出部通过由轴承内圈66、滚针77以及轴承外圈88相互套接构成的连接机构，与支撑轴1061连接，从而将摇臂109连接到所述驱动板106。

图4所示的驱动装置包括伺服电机108，通过连轴器240与伺服电机108连接的涡轮蜗杆减速器330，与所述涡轮蜗杆减速器330连接的驱动板106，其中驱动板106是通过驱动销105与减速器220上设置的连接键2201相匹配而活动连接在一起的；而驱动板106与摇臂109的连接与图3中所示意的一致，这里就不赘述。

本实施例中，驱动销105的高度至少使其可以触及摇臂109，优选地，驱动销105的最高处与摇臂109的最高处平齐。需要说明的是，图3与图4是驱动装置的爆炸结构图，所以是以未完全匹配的形式示意了轴承内圈66、滚针77以及轴承外圈88，所以图中驱动销105的距离摇臂109有一定距离，但实际上当轴承内圈66、滚针77以及轴承外圈88全部套接好之后，该驱动销105可以触及摇臂109。

摇臂109的一个示例结构如图2所示，包括第一臂1091以及与第一臂相连接的第二臂1092。第二臂1092固定套接在第一臂1091中，优选地，第一臂1091为矩形臂1091而第二臂1092固定为柱状臂。图2中示意了用于前车盖500和前车门300的试验装置，在该两个试验装置中，伺服电机108旋转，其速度经由减速器(220，330)的减缓作用，可更好地匹配对待测试的车门或车盖的旋转速度。结合图1，在伺服电机108的转动速度较高而车门300或车盖的开关速度低的情况下，由于在驱动装置中设置了行星齿轮减速器220或者涡轮蜗杆减速器330，从而使得伺服电机108转速与前车门300或车前后盖的运动速度可以更好地匹配。

现参考图2、图3以及图4，对摇臂的运动进行简单描述。如图，经由与连接键2201匹配的驱动销105的转动，伺服电机108带动驱动板106转动。驱动板106转动使得驱动销105可以触到摇臂的一个面，从而带动摇臂109运动。可选地，经由驱动销105的带动之后，摇臂109运动。在摇臂109运动之后，根据本实施例，伺服电机可以反向旋转，从而使得驱动板反向旋转，这样的情况下，驱动销105会在旋转到一定程度之后，在摇臂109的另一面接触到摇臂109，并使得摇臂109反向运动。

摇臂109的另一个示例如图1中用于后车门302的试验装置所示，其包括第一横臂109a，与第一横臂竖直连接的第二竖臂109b，以及与第二竖臂109b连接的第三横臂109c，其中第一横臂109a的另一端通过连接机构连接到驱动板106。

需要说明的是，摇臂109的结构因伺服电机所设置的位置的不同可以进行变化，并不以上文给出的示例为限。图3和图4中驱动装置的例子可以根据实际情况被应用在试验台。比如图3所示的驱动装置可以应用在对车的前后盖以及对前门的测试，而图4中的驱动装置可以应用在对后门的测试。

图5是驱动装置结合到车门或车盖的机构50的示意图。结合到车门或车盖的驱动装置可带动车门或车盖运动。如图所示，磁铁203包括U形磁铁2030及用于电性连接其他部件的线头2036，电磁体2031通过基板210与立轴230连接，其中基板210为非磁性材料。摇臂109的和立轴230的外部分别套接直线轴承70，而直线轴承的外部则分别套接十字滑套40，这里要说明的是，当摇臂结构如上文结合图2所述的示例性结构时，摇臂109的第二摇臂1092的外部套接直线轴承70，当摇臂结构如上文结合图1所述的示例性结构时，摇臂109的第三横臂109c外部套接直线轴承70。如图示，与磁铁203相连接的十字滑套和与摇臂109相连的十字滑套之间通过内嵌螺丝55和内嵌螺母60连接在一起。需要说明的是，经由内嵌螺丝55和内嵌螺母60连接的两个十字滑套是可以进行相对运动的。

回到图1，以用于前车门300的试验装置为例进行说明如下。如图所示，拉索101通过拉索固定件102固定在前车门300上，而拉索固定件102可以被固定在试验台的机架下连接杆170上。拉索直线电机100与拉索101连接，并控制拉索101的运行。拉索直线电机100可以设置在机架下连接杆170上。示意性地，拉索直线电机100与拉索101的之间的配合关系可如下所述：在对车门进行测试之前，首先使拉索直线电机100运行，拉索直线电机100带动拉索101动作，在拉索101的作用下，前车门300被解锁，从而具备了将前车门300打开的先决条件。对拉索直线电机100的控制可以由控制器(未图示)来进行，具体方式可以例如是：通过控制器的人机接口启动拉索直线电机100，并且控制拉索直线电机100的转动圈数，而拉索直线电机100会使拉索直线移动，换言之，直线电机100的转动圈数决定拉索的直线移动距离，以满足开锁机构需要的行程。实际应用中，对拉索直线电机100的控制也可以以其它方式达成。在前车门300上的角速度传感器111感测关门时的角速度并将所测得的角速度传递给控制器，而接近开关133则可以设置在车体的用以承载车门的车框处，以感测车门是否关闭到位。控制器根据该测得的加速度以一定的步长调整伺服电机108的输出转速，直到使其输出转速到达期望的转速为止。

在车门被解锁之后，控制器的控制单元首先获得车门已经解锁的信号，并在收到该信号后，向驱动装置的伺服电机108发出启动信号，使其开始动作。

以下参考图1、图2及图3，结合对前车门300的试验来进一步阐述根据本实施例的试验台。伺服电机108接收到来自控制器的信号之后，开始转动。伺服电机108通过减速器(具体应用中可以为行星齿轮减速器220或者涡轮蜗杆减速器330)带动驱动销105，从而驱动板106转动。转动的驱动板106使得驱动销105接触到摇臂109的一个面，并且在驱动销105的推动作用下，摇臂109转动。由于摇臂109连接十字滑套200，而十字滑套200通过磁铁203与前车门300连接，故摇臂109通过借由磁铁203与前车门300连接的十字滑套200来带动前车门300运动。在此说明的是，在将车门打开的过程中，伺服电机108的转动方向被设置为使得车门300在摇臂109的带动下打开的方向。

对前车门300的测试过程简述如下(参考图1和图2)：

在车门关闭的状态下，首先由控制器控制拉索直线电机100工作，拉索直线电机100通过拉索101对车门进行解锁，并在解锁之后传递解锁信号给控制器。

控制器接收到解锁信号之后，即启动驱动装置，具体而言，可以是启动伺服电机108。伺服电机108转动，并带动驱动板106朝着前车门300打开的方向旋转，而如上文所述，在驱动销105触及并推动摇臂109的情况下，摇臂109会带动前车门300将其打开。优选地，当前车门300开到预定角度时，控制器控制伺服电机108反向转动，从而使得驱动板106同样反向转动，亦即朝着使车门关闭的方向旋转，由此在驱动板106转动到一定角度时，驱动销105将会触及到摇臂109的另一面，从而推动摇臂109使其向相反的方向运动，而摇臂109的运动又会带动前门300打开，如此反复既可以进行前车门打开与闭合的试验。在以上示例中，当驱动销105触及到摇臂109时，可使伺服电机108加速，以通过摇臂109推动前车门300运动，并在使前车门300达到所期望的关门速度后，伺服电机108减速停止工作

在上述过程中，伺服电机108的转动速度使驱动板106带动摇臂109以超过关门转动速度10％的速度工作。虽然关门的速度在阻尼作用下，有所降低，但是本实施方式中，基于在车门上的角速度传感器111来感测关门时刻的角速度，并将所测得的角速度传递给控制器。控制器根据该测得的加速度以一定的步长调整伺服电机108的输出转速，直到规定的输出转速为止。在整个测试过程中，角速度指标都在比较之列，一旦发生变化，可实时调整，以保证试验过程中，对车门以及车盖的冲击速度一致。

通过如上所述的控制车门打开、关闭的过程往复进行，可实现对前车门的可靠性能的测试。

根据角速度对伺服电机的输出速度的调整可以简述为例如通过反馈控制等。简单地说，用接近开关输入信号以确定角速度传感器在同一时刻的量值，该量值与通过控制器的参数设定模块所设定的转动速度量值进行比较，如果该量值的速度大于转动速度量值，则减少对伺服电机的控制量值，然后再次比较直到并进行调整直到一致；反之，如果该量值的速度小于转动速度量值，则加大对伺服电机的控制量值；调到稳定时，将使关门的速度在很小的范围内变化，从而保证试验过程中关门速度的一致性。对伺服电机的转速控制，可以是模拟量，也可以是脉冲。较佳地，加速度传感器安装在车门且与车门的转轴方向垂直。

接近开关则设置在接近关门点的位置，接近开关根据角速度传感器的输入，确定速度传感器在同一时刻的量值。

上文针对前车门300的测试描述了测试过程。对后车门302、测试过程与对前车门300的测试类似的，这里就不再赘述。

以下结合图1描述对前车盖500的测试。用于前车盖的试验装置和用于前车门的试验装置的主要区别在于，用于前车盖500的伺服电机设置在与支撑用于前车门的试验装置的伺服电机的支撑柱20相垂直的支撑住22上，且该伺服电机驱动摇臂在与用于前车门的试验装置的摇臂的运动平面相垂直的平面上运动。

初始前车盖500关闭时，首先由控制器控制拉索直线电机100(请参考图1中的示意)工作，拉索直线电机100通过拉索101对车门进行解锁，并在解锁之后传递解锁信号给控制器。

控制器接收到解锁信号之后，即启动伺服电机108。伺服电机108转动，并带动驱动板106朝着前车盖500打开的方向旋转。经由驱动板106的转动，前车门300被打开。当前车盖500打开到预定角度时，控制器控制伺服电机108反向转动，从而使得驱动板106同样反向转动，亦即朝着使前车盖500关闭的方向旋转，由此驱动销5随着驱动板6转动。当驱动销5触及到摇臂109时，伺服电机108加速，并通过摇臂109推动前车盖500运动，并在使前车盖500达到所期望的关门速度后，伺服电机108减速停止工作，优选地，伺服电机108可反转到摇臂109的另一侧。

对后车门302、测试过程与对前车门300的测试类似的，这里就不再赘述。

最后应当说明的是，尽管已参照上述具体实施方式对本发明进行了详细说明，但本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的技术方案的精神下，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种试验台，所述试验台包括框架以及至少一个试验装置，所述试验装置包括拉索直线电机，连接于所述拉索直线电机并在所述拉索直线电机的控制之下解开待测试部件的锁的拉索，用于驱动待测试部件运动的驱动装置，以及用于检测所述待测试部件运动参数的检测装置，与所述检测装置、所述拉索直线电机、及所述伺服电机分别电连接的控制器。

2.根据权利要求1所述的试验台，其中所述控制器包括参数设定模块及控制单元，其中所述参数设定模块用于设定涉及所述待测试部件的运动参数，所述控制单元用于自所述拉索直线电机及所述拉索、所述驱动装置及所述检测装置获取所需信号，并根据所获得的信号控制所述试验台的运作。

3.根据权利要求1或2所述的试验台，其中所述检测装置包括用以感测所述待测试部件的角速度的角速度传感器，以及至少获取关门或关盖时间的接近开关。

4.根据权利要求3所述的试验台，其中所述角速度传感器及所述接近开关分开设置，且分别设置在所述待测试部件上。

5.根据权利要求1或2所述的试验台，其中所述驱动装置包括伺服电机，与所述伺服电机连接的行星齿轮减速器，与所述行星齿轮减速器连接的驱动板，与驱动板连接并将摇臂连接到所述驱动板的连接机构，以及设置在所述驱动板上的驱动销。

6.根据权利要求1或2所述的试验台，其中所述驱动装置包括伺服电机，通过连轴器与所述伺服电机连接的涡轮蜗杆减速器，与所述涡轮蜗杆减速器连接的驱动板，与所述驱动板连接并将摇臂连接到所述驱动板的连接机构，以及设置在所述驱动板上的驱动销。

7.根据权利要求4或5所述的试验台，其中所述驱动装置进一步包括与所述摇臂连接的十字滑套，以及设置在所述待测试部件上的磁铁或电磁铁。

8.根据权利要求1或2所述的试验台，还包括拉索固定件。

9.根据权利要求1或2所述的试验台，其中所述待测试部件为车门。

10.根据权利要求1或2所述的试验台，其中所述待测试部件为车盖。

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