CN103308322A - 车门动态关闭能量测试系统 - Google Patents

Abstract

一种车门动态关闭能量测试系统，构成中包括底座、支撑调节机构、蓄能执行机构和数据采集系统，所述蓄能执行机构包括水平施力杆、弹簧、箱型支撑架和锁紧机构，所述支撑架通过支撑调节机构固定在底座上，所述施力杆与支撑调节机构滑动连接，其前端与车门相对应，后端穿过支撑架并设置有拉环，所述弹簧套装在施力杆上，其前端与施力杆固接，后端顶在支撑调节机构上，所述锁紧机构包括竖直锁紧杆和水平轴销，水平轴销的两端通过螺栓与支撑架两侧壁上的水平滑槽固接，所述锁紧杆插在水平轴销的竖直孔内，其下端固定有与施力杆上的锁紧环相对应的拱形锁舌。本发明不仅操作十分方便，而且实现了无极施力，从而提高了车门动态关闭能量的测试精度。

Description

车门动态关闭能量测试系统

技术领域

本发明涉及一种能够精确测量汽车车门动态关闭能量的装置，属于测试技术领域。

背景技术

随着汽车行业的飞速发展，人们对汽车的需求与日俱增。各大汽车生产企业都在争先采用先进技术手段提高汽车的各项品质，以满足消费者对汽车各种性能指标的要求。车门是乘驾人员踏进车厢之前最先接触到的部件，关闭车门的费力程度也是评价整车设计质量的重要指标。车门动态关闭能量直接反应了用户关闭车门过程中的费力程度，在产品试制和生产过程中，对车门动态关闭能量进行准确检测和监控，才能保证产品品质，为顾客提供更加优质的产品。

目前，现有测试车门关闭能量的方法和设备虽然不同，但依据的原理却大体相同。总体来说，车门动态关闭能量的试验测试设备主要包括定量施力装置和数据采集系统，定量施力装置用于固定试验设备并对车门测试部位施加关门力；数据采集系统用于收集试验的结果性数据。

根据已掌握的信息，现有的车门动态关闭能量测试设备存在的主要缺点如下：

一、定量施力装置不能实现无极蓄能

通常测试设备把弹簧或砝码作为蓄能部件，蓄能机构只能定量加力，即蓄力不能连续调节，大大限制了测量精度的提高。而且现有蓄能机构中没有加力过程的实时监控装置，导致试验数据不完整，也影响了测试结果的后续分析和判断。

二、数据采集系统测量精度低

定量施力装置的蓄能部件为弹簧时，一般是根据弹簧的压缩量和弹簧刚度计算出弹簧的弹性势能，进而估算出车门关闭的最小能量值。而弹簧压缩量多使用钢板尺测量，测量精度较低，并且在加力运动过程中钢板尺与弹簧之间还有可能发生相对移动，使试验的误差增大；定量施力装置的蓄能部件为砝码时，则是根据测量砝码的重力和该重力对车门作用的行程，计算出砝码的重力势能，进而估算出车门关闭的最小能量值。但由于砝码的运动，该装置作用在车门上的力并不是恒定的，因此，这种计算方式误差较大，而且施力行程采用钢板尺测量，受人为因素影响较大。

现有车门动态关闭能量测试装置的测量数据准确性较差，只能用于不同车门之间的比较，判断孰优孰劣，并不能真正反应车门在关闭过程中的速度、能量以及受力的变化情况，更不能据此排查出影响车门动态关闭性能的因素并对车门作出改进。

三、定量施力装置的底座固定不牢固

现有的定量施力装置一般是通过锁止试验台底座下的滚轮，依靠滚轮与地面间的摩擦力使底座固定。这种方法虽然简单方便，但当测试车门最大开度关闭能量时，由于车门的反作用力较大，测试设备很容易产生移动，影响测试结果的准确性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种工作可靠、测量精度高的车门动态关闭能量测试系统。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种车门动态关闭能量测试系统，构成中包括底座、支撑调节机构、蓄能执行机构和数据采集系统，所述蓄能执行机构包括水平施力杆、弹簧、箱型支撑架和锁紧机构，所述支撑架通过支撑调节机构固定在底座上，所述施力杆与支撑调节机构滑动连接，其前端与车门相对应，后端穿过支撑架并设置有拉环，所述弹簧套装在施力杆上，其前端与施力杆固接，后端顶在支撑调节机构上，所述锁紧机构包括竖直锁紧杆和水平轴销，所述水平轴销的两端通过螺栓分别与支撑架两侧壁上的水平滑槽固接，所述锁紧杆插在水平轴销中部的竖直孔内，其下端固定有与施力杆上的锁紧环相对应的拱形锁舌。

上述车门动态关闭能量测试系统，所述支撑调节机构包括竖直支撑杆、导向杆、调节杆、定位线轴承和导向线轴承，所述支撑杆下端固定在底座上，上端固定有支撑座，蓄能执行机构的箱型支撑架固定在支撑座上，所述定位线轴承套装在施力杆上并靠在弹簧的后端，定位线轴承通过定位轴承座与支撑座连接，所述导向线轴承也套装在施力杆上并位于弹簧的前方，其下部固定有导向轴承座，所述导向杆的一端与导向轴承座铰接，另一端通过锁紧螺栓与底座上的竖直滑槽连接，所述调节杆的一端通过调节杆连接座与支撑座铰接，其另一端通过连接销与导向杆中部的滑槽连接。

上述车门动态关闭能量测试系统，所述数据采集系统包括角速度传感器、拉线式位移传感器、拉压力传感器和数据采集器,所述角速度传感器固定在车门上，所述拉线式位移传感器固定在定位线轴承上，其拉线端部与施力杆连接，所述拉压力传感器固定在施力杆前端，角速度传感器、拉线式位移传感器和拉压力传感器的信号输出端接数据采集器的不同信号输入端。

上述车门动态关闭能量测试系统，所述底座上设置有压紧装置，所述压紧装置包括千斤顶、加力固定板和加力垫块，所述加力垫块放置在汽车下的地面上，所述加力固定板的一端搭在底座上，一端搭在加力垫块上，所述千斤顶置于加力固定板上表面中部，其顶杆上端顶在汽车的车身上。

上述车门动态关闭能量测试系统，所述施力杆还设置有防反弹机构，所述防反弹机构包括防反弹限位环、竖直限位杆和限位轴，所述防反弹限位环套装在施力杆上并位于锁紧环与定位线轴承之间，所述限位轴水平固定在支撑架上，所述竖直限位杆插在限位轴中部的竖直孔内，其下端固定有与防反弹限位环相对应的拱形限位块，所述拱形限位块下部的拱面与前侧面的交线处设置有倒角。

上述车门动态关闭能量测试系统，所述拉压力传感器的前部设置有缓冲块。

上述车门动态关闭能量测试系统，所述锁紧杆下端的拱形锁舌下部的拱面与后侧面的交线处设置有倒角。

本发明通过改变锁紧机构在支撑架上的位置来调节蓄能弹簧的压缩量，不仅操作十分方便，而且实现了无极施力，从而提高了车门动态关闭能量的测试精度。在车门关闭过程中，数据采集系统实时监测车门速度、能量以及受力的变化情况，为测试车门最优关门能量、研究及评价车门关闭性能提供了有力的数据支持。本发明在底座上设置了压紧装置，该装置利用千斤顶将部分车身重量压在底座上，增加了试验设备的稳定性，提高了试验数据的准确性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是车门动态关闭能量测试系统底座机构示意图；

图2是车门动态关闭能量测试系统支撑调节机构示意图；

图3是车门动态关闭能量测试系统蓄能执行机构示意图；

图4是锁紧机构的后视图；

图5 是锁紧机构的前视图（从车门方向看）；

图6是防反弹机构的前视图（从车门方向看）；

图7 是防反弹机构的后视图；

图8是本发明的结构示意图；

图9是试验过程流程图。

图中各标号清单为： 1-1、底座机构与支撑调节机构连接座；1-2、竖直滑槽；1-3、底座；1-4、千斤顶；1-5、加力固定板；1-6、加力垫块；1-7、底座加强筋；2-1、连接杆；2-2、连接座； 2-3、支撑杆；2-4、支撑座；2-5、定位轴承座；2-6、定位轴承座； 2-7、定位线轴承；2-8、紧固螺栓；2-9、调节杆连接座；2-10、调节杆；2-11、导向线轴承；2-12、导向轴承座；2-13、连接销；2-14、导向杆；3-1、拉环；3-2、支撑架； 3-3、锁紧杆； 3-4、限位杆；3-5、拉线；3-6、缓冲块；3-7、拉压力传感器；3-8、施力杆；3-9、弹簧； 3-10、锁紧环；3-11、水平轴销；3-12、防反弹限位环，3-13、限位轴；3-14、拱形锁舌，3-15、拱形限位块。

具体实施方式

本发明主要包括四个组成部分：底座及其压紧装置、支撑调节机构、蓄能执行机构和数据采集系统。本发明通过底座及其压紧装置将测试系统与地面联结，然后调整支撑调节机构参数将测试系统与车门关联（车门高度范围：800mm-1100mm）；通过压缩蓄能弹簧积蓄关门能量（蓄能范围：0.1J-10J），当能量释放后，蓄能执行机构推动车门，给予车门一定的初始动能。在车门获得初始动能后直至车门关闭的整个过程中，由数据采集器采集拉线式位移传感器（精度：0.001mm）、拉压力传感器（精度：0.1N）和角速度传感器（0.01°/s）的数据，实时显示测试数据变化并把数据传送到电脑上生成曲线。整个测试过程稳定可靠、数据精准，而且该发明结构紧凑、设计精巧，配合角速度传感器，得到位移、力、角速度三条曲线，采样频率最高达2048Hz，能够得到车门在任意开启角度的关门速度、能量以及整个过程的关门平顺性特征曲线。该发明应用机械原理固定设备，使测试过程具有良好的稳定性；测试过程中能够线性加力，而且多采用高精度传感器，灵活性和准确性更强；本发明创造性地将三组监测信号（车门位移、角速度和受力）相结合，对测试车门最优关门能量、研究及评价车门关闭性能提供有力的数据支持。

底座压紧装置的特点：⑴多角度使用。该机构能通过调节底座和加力固定板之间的角度，实现任意车门开度下通过车身和千斤顶给加力固定板加力，从而固定底座。（2）稳定性高。底座靠摩擦力固定在地面，压接装置对底座施加压力后，底座对地面的压力很大，能够保证试验过程中不发生位移。（3）通用性好。该系统可以通过调节千斤顶的高度适用于各种车型。

蓄能执行机构优点：（1）弹簧的选择相当容易，无需使用特制刚度的弹簧，采用常规的就可以。（2）连续线性加力。配合数据采集系统使用，能够实时监控加力数值，做到无极调控。（3）精度高。可以控制加力精度，实现高精度加载。

数据采集系统：本发明的数据采集系统主要包括拉线式位移传感器、拉压力传感器、角速度传感器和数据采集器。通过采集三个传感器的信号，得到连续的同时序的三条曲线，可以测量任意车门开度下的关门速度及关门能量。同时能够保证测量精度，通过曲线变化能间接判断密封条、限位器等对车门关闭能量的影响。

本发明中使用的传感器参数和作用，简述如下：

1、拉线式位移传感器：型号：YK161H，量程0mm-500mm，用以测量拉压力传感器的运动轨迹；

2.拉压力传感器：型号：MCL-S2 1kN；量程0N-1000N，用以测量该系统作用于车门上载荷变化过程；

3.角速度传感器: 型号：CRS03，量程±200°/s，用以记录车门关闭过程的角速度变化过程。

4.数据采集器：采用e-DAQ数据采集器，用于记录各传感器输出电压信号；

5.数据处理可使用普通电脑，利用n-Code软件，编制分析处理流程，将eDAQ采集的数据导入到n-Code，计算出结果；

6.手动拉环用于压缩弹簧、储存能量。

试验过程：

1）              确认测试样车状态，将样车停放到指定位置；

2）              确定测试车门，确定测试车门的开度，确定车门的受力位置并标记；

3）              将底座及其压紧装置放置到合适位置，通过调节千斤顶，使加力固定板与车身间的间隙为零，产生压力；

4）              将角速度传感器通过固定工装固定到待测车门上，并通过信号采集线连接数据采集器；

5）              通过信号采集线将拉压力传感器、拉线式位移传感器与数据采集器连接；

6）              将数据采集器与电脑连接后打开，测试拉压力传感器、拉线式位移传感器、角速度传感器信号是否正常；

7）              调节支撑杆高度，使施力杆的顶端缓冲块与车门受力位置一致，同时旋转支撑调节机构，使施力杆与车门待测状态时相垂直，旋紧支撑调节锁紧机构；

8）              拉动蓄能执行机构尾部的手动拉环，使施力杆后移，并压紧弹簧，此时施力杆锁紧机构自动锁紧施力杆；

9）              将各传感器信号清零，开始测试；

10）将车门打开，车门上标记的测试位置与施力杆端部相接触。向上提拉锁紧杆；

11）         重复步骤7）—10）多次，过程中根据车门的开闭情况，调节弹簧压缩量；

12）选取能使车门完全闭合的几组数据进行处理，计算出车门动态关闭的最小能量，并研究测试过程中车门速度变化曲线的平顺性。

Claims (7)

1.一种车门动态关闭能量测试系统，其特征是，它包括底座（1-3）、支撑调节机构、蓄能执行机构和数据采集系统，所述蓄能执行机构包括水平施力杆（3-8）、弹簧（3-9）、箱型支撑架（3-2）和锁紧机构，所述支撑架（3-2）通过支撑调节机构固定在底座（1-3）上，所述施力杆（3-8）与支撑调节机构滑动连接，其前端与车门相对应，后端穿过支撑架（3-2）并设置有拉环（3-1），所述弹簧（3-9）套装在施力杆（3-8）上，其前端与施力杆（3-8）固接，后端顶在支撑调节机构上，所述锁紧机构包括竖直锁紧杆（3-3）和水平轴销（3-11），所述水平轴销（3-11）的两端通过螺栓分别与支撑架（3-2）两侧壁上的水平滑槽固接，所述锁紧杆（3-3）插在水平轴销（3-11）中部的竖直孔内，其下端固定有与施力杆（3-8）上的锁紧环（3-10）相对应的拱形锁舌（3-14）。

2.根据权利要求1所述的一种车门动态关闭能量测试系统，其特征是，所述支撑调节机构包括竖直支撑杆（2-3）、导向杆（2-14）、调节杆（2-10）、定位线轴承（2-7）和导向线轴承（2-11），所述支撑杆（2-3）下端固定在底座（1-3）上，上端固定有支撑座（2-4），蓄能执行机构的箱型支撑架（3-2）固定在支撑座（2-4）上，所述定位线轴承（2-7）套装在施力杆（3-8）上并靠在弹簧（3-9）的后端，定位线轴承（2-7）通过定位轴承座（2-6）与支撑座（2-4）连接，所述导向线轴承（2-11）也套装在施力杆（3-8）上并位于弹簧（3-9）的前方，其下部固定有导向轴承座（2-12），所述导向杆（2-14）的一端与导向轴承座（2-12）铰接，另一端通过锁紧螺栓与底座（1-3）上的竖直滑槽（1-2）连接，所述调节杆（2-10）的一端通过调节杆连接座（2-9）与支撑座（2-4）铰接，其另一端通过连接销（2-13）与导向杆（2-14）中部的滑槽连接。 

3.根据权利要求1或2所述的一种车门动态关闭能量测试系统，其特征是，所述数据采集系统包括角速度传感器、拉线式位移传感器、拉压力传感器（3-7）和数据采集器,所述角速度传感器固定在车门上，所述拉线式位移传感器固定在定位线轴承（2-7）上，其拉线（3-5）端部与施力杆（3-8）连接，所述拉压力传感器（3-7）固定在施力杆（3-8）前端，角速度传感器、拉线式位移传感器和拉压力传感器（3-7）的信号输出端接数据采集器的不同信号输入端。

4.根据权利要求3所述的一种车门动态关闭能量测试系统，其特征是，所述底座（1-3）上设置有压紧装置，所述压紧装置包括千斤顶（1-4）、加力固定板（1-5）和加力垫块（1-6），所述加力垫块（1-6）放置在汽车下的地面上，所述加力固定板（1-5）的一端搭在底座（1-3）上，一端搭在加力垫块（1-6）上，所述千斤顶（1-4）置于加力固定板（1-5）上表面中部，其顶杆上端顶在汽车的车身上。

5.根据权利要求4所述的一种车门动态关闭能量测试系统，其特征是，所述施力杆（3-8）还设置有防反弹机构，所述防反弹机构包括防反弹限位环（3-12）、竖直限位杆（3-4）和限位轴（3-13），所述防反弹限位环（3-12）套装在施力杆（3-8）上并位于锁紧环（3-10）与定位线轴承（2-7）之间，所述限位轴（3-13）水平固定在支撑架（3-2）上，所述竖直限位杆（3-4）插在限位轴（3-13）中部的竖直孔内，其下端固定有与防反弹限位环（3-12）相对应的拱形限位块（3-15），所述拱形限位块（3-15）下部的拱面与前侧面的交线处设置有倒角。

6.根据权利要求5所述的一种车门动态关闭能量测试系统，其特征是，所述拉压力传感器（3-7）的前部设置有缓冲块（3-6）。

7.根据权利要求6所述的一种车门动态关闭能量测试系统，其特征是，所述锁紧杆（3-3）下端的拱形锁舌（3-14）下部的拱面与后侧面的交线处设置有倒角。

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