CN104048835B - 一种汽车制动模拟试验台 - Google Patents

Abstract

一种汽车制动模拟试验台，属于制动器制动性能测试技术领域，用于测试汽车制动器的制动性能。本发明用于多种车型制动器的性能测试，模拟了汽车的刹车制动过程，且运输方便。本发明包括转动惯量模拟机构、制动机构及测试机构；转动惯量模拟机构由底座、电机、主轴、副轴、制动盘、轴承座、第一齿轮、第二齿轮及飞轮组组成，制动机构由可移制动钳组件、溢流阀组件、刹车组件及真空组件组成，可移制动钳组件由制动钳、制动钳固定杆及可移制动座组成，溢流阀组件由阀块和溢流阀组成，刹车组件由真空助力器、制动总缸、制动踏板及制动架组成，真空组件由真空罐、真空表及真空泵组成，测试机构由扭矩测量传感器、压力变送器及电涡流传感器组成。

Description

一种汽车制动模拟试验台

技术领域

本发明属于制动器制动性能测试技术领域，特别是涉及一种汽车制动模拟试验台，用于测试汽车制动器的制动性能。

背景技术

随着汽车工业的发展和人们生活水平的提高，汽车已经成为人们出行的重要交通工具。汽车的制动系统是汽车上用以使外界(主要是路面)在汽车某些部分(主要是车轮)施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置，可以使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车。可见，制动系统的好坏在很大程度上决定了汽车的行驶安全性等相关方面。现有的用于测试汽车制动系统的制动器惯性试验台，其惯性飞轮组重量大、体积大，导致了试验台制造费用高、运输不便、占地面积大、振动大、噪声大。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种汽车制动模拟试验台，该试验台能够用于多种车型制动器的性能测试，能够模拟汽车的刹车制动过程，且运输方便，占地面积小。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种汽车制动模拟试验台，包括转动惯量模拟机构、制动机构及测试机构；转动惯量模拟机构由底座、电机、主轴、副轴、制动盘、轴承座、第一齿轮、第二齿轮以及飞轮组组成，电机固定在底座上，电机的输出轴与主轴的一端固定连接，主轴的另一端固定有制动盘；第一齿轮同轴固定在主轴上，第二齿轮同轴固定在副轴上，第一齿轮与第二齿轮相啮合，主轴与副轴互相平行，飞轮组由若干个具有通孔的基体飞轮组成，基体飞轮通过通孔同轴固定在副轴上，主轴和副轴分别通过轴承座设置在底座上；制动机构由可移制动钳组件、溢流阀组件、刹车组件及真空组件组成，可移制动钳组件由制动钳、制动钳固定杆及可移制动座组成，在可移制动座上设置有与主轴相垂直的腰孔，可移制动座与底座通过设置在腰孔内的螺栓相连接，制动钳固定杆固定在可移制动座上，制动钳固定在制动钳固定杆上，制动钳与制动盘相配合；溢流阀组件由阀块和溢流阀组成，阀块固定在底座上，溢流阀设置在阀块上；刹车组件由真空助力器、制动总缸、制动踏板及制动架组成，制动架固定在底座上，制动踏板的内端与制动架相铰接，真空助力器与制动总缸相配合，真空助力器固定在制动架上，在制动踏板上设置有导向孔，真空助力器的推杆端部通过设置在导向孔内的螺栓与制动踏板相连接；制动总缸的出油口和阀块的进油端口相连通，阀块的出油端口和制动钳的油口相连通；制动总缸的储油壶与阀块的卸油口相连通；真空组件由真空罐、真空表及真空泵组成，真空表设置在真空罐上，真空泵的抽气端口和真空罐相连通，真空罐和真空助力器的抽气口相连通；测试机构由扭矩测量传感器、压力变送器及电涡流传感器组成，扭矩测量传感器设置在主轴上，压力变送器设置在阀块上，电涡流传感器固定在底座上、位于第二齿轮的下方。

所述第一齿轮的齿数大于第二齿轮的齿数。

所述扭矩测量传感器由应变片、四个集流环及四个电刷组成，四个集流环套装在主轴上，且四个集流环之间留有间隙，应变片固定在主轴的侧壁上，应变片与每个集流环之间分别通过导线相连，电刷与集流环一一对应，每个电刷的一端均与一个集流环相接触，每个电刷的另一端固定在底座上。

在所述飞轮组两侧的副轴上设置有圆螺母。

在所述主轴上设置有圆螺母，所述圆螺母与靠近第一齿轮的轴承座分别设置在第一齿轮的两侧。

在所述副轴上设置有圆螺母，所述圆螺母与靠近第二齿轮的轴承座分别设置在第二齿轮的两侧。

所述主轴与制动盘之间通过法兰相连接，法兰与主轴之间通过平键相连接，制动盘与法兰之间通过螺栓相连接。

在所述飞轮组的基体飞轮的外侧壁上固定有调节飞轮，调节飞轮的宽度与基体飞轮的宽度相同，调节飞轮至少由两瓣组成。

本发明的有益效果：

1、本发明试验台能够用于多种汽车车型制动器的性能测试，当车型更换时，对应的飞轮组的转动惯量就需要改变，改变飞轮组的转动惯量只需要安装或拆卸调节飞轮即可，安装或者拆卸的调节飞轮的数量根据具体情况而定。

2、本发明试验台采用了真空助力器等刹车助力部件，能够充分的模拟汽车的刹车制动过程。

3、本发明试验台减轻了质量和减小了体积，使试验台制造容易、运输方便及占地面积小；

目前，现有的制动器试验台只有一根主轴，模拟汽车动能的惯性飞轮和制动盘设置在主轴上，设定惯性飞轮的转动惯量为J₀，主轴转速为ω,则对应的汽车动能为本发明试验台采用两根轴，一根为主轴，在主轴上设置有制动盘，另一根为副轴，在副轴上设置有飞轮组，主轴和副轴上分别有第一齿轮和第二齿轮，且第一齿轮与第二齿轮的速比为i；本发明试验台在模拟同样的制动速度时，主轴的转速为ω，副轴的转速为i·ω，副轴上的飞轮组的转动惯量为J，由公式得出：J＝J₀/i²，若第一齿轮与第二齿轮的速比为3，则J＝J₀/9，即通过该方法可以将飞轮组的转动惯量减小88.9％；设定飞轮组的直径为d，质量为m，由公式得出：当飞轮组的转动惯量减小时，飞轮组的质量和体积均减小。

附图说明

图1为本发明的汽车制动模拟试验台的俯视结构示意图；

图2为本发明的底座、电机、联轴器、第一齿轮、主轴、轴承座、法兰、制动盘及可移制动钳组件安装后的结构示意图；

图3为本发明的底座、电涡流传感器、电涡流传感器支架、副轴、轴承座、飞轮组及第二齿轮安装后的结构示意图；

图4为本发明的底座和可移制动钳组件安装后的结构示意图；

图5为本发明的底座、压力变送器和溢流阀组件安装后的结构示意图；

图6为本发明的底座和刹车组件安装后的结构示意图；

图7为本发明的底座和真空组件安装后的结构示意图；

图8为本发明的飞轮组中单个飞轮的结构示意图；

图9为本发明的接触式扭矩测量传感器、扭矩传感器支架及主轴安装后的结构示意图；

图10为本发明的电涡流传感器和电涡流传感器支架安装后的结构示意图；

图中，1—底座，2—电机，3—联轴器，4—第一齿轮，5—轴承座，6—扭矩测量传感器，61—扭矩传感器支架，62—集流环，63—电刷，64—应变片，7—主轴，8—法兰，9—制动盘，10—可移制动钳组件，101—可移制动座，102—制动钳固定杆，103—制动钳，11—溢流阀组件，111—阀块，112—溢流阀，12—副轴，13—飞轮组，131—调节飞轮，132—基体飞轮，14—第二齿轮，15—刹车组件，151—制动踏板，152—制动架，153—真空助力器，154—制动总缸，155—储油壶，156—导向孔，16—真空组件，161—真空表，162—真空罐，163—真空泵，17—电涡流传感器，18—电涡流传感器支架，19—压力变送器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～图10所示，一种汽车制动模拟试验台，包括转动惯量模拟机构、制动机构及测试机构；转动惯量模拟机构用于模拟汽车行驶时的动能；制动机构能够给试验台提供所需的制动力矩，从而使转动惯量模拟机构停止转动，模拟车辆的制动过程；测试机构用于对制动过程中的各项参数进行测量与记录，以便后续的研究计算；

转动惯量模拟机构由底座1、电机2、主轴7、副轴12、法兰8、制动盘9、轴承座5、第一齿轮4、第二齿轮14以及设置在副轴12上的飞轮组13组成，电机2固定在底座1上，电机2的输出轴通过联轴器3与主轴7的一端固定连接，主轴7的另一端固定有制动盘9；第一齿轮4通过平键同轴固定在主轴7上，第二齿轮14通过平键同轴固定在副轴12上，第一齿轮4与第二齿轮14相啮合，主轴7与副轴12互相平行，飞轮组13由若干个具有通孔的基体飞轮132组成，基体飞轮132为圆盘形结构，基体飞轮132通过通孔同轴固定在副轴12上，基体飞轮132与副轴12之间通过平键相连接，主轴7和副轴12分别通过轴承座5设置在底座1上；

所述制动机构由可移制动钳组件10、溢流阀组件11、刹车组件15及真空组件16组成；

可移制动钳组件10由制动钳103、制动钳固定杆102及可移制动座101组成，在可移制动座101上设置有与主轴7垂直设置的腰孔，可移制动座101与底座1通过设置在腰孔内的螺栓相连接，可移制动座101能够在底座1上沿着垂直于主轴7方向移动，适应不同直径的制动盘9，制动钳固定杆102通过销钉固定在可移制动座101上，制动钳103通过螺栓固定在制动钳固定杆102上，制动钳103与制动盘9相配合；

溢流阀组件11由阀块111和溢流阀112组成，阀块111固定在底座上，溢流阀112设置在阀块111上，溢流阀112用于调节溢流压力；

刹车组件15由真空助力器153、制动总缸154、制动踏板151及制动架152组成，制动架152固定在底座1上，制动踏板151的内端与制动架152通过销轴相铰接，真空助力器153与制动总缸154相配合，真空助力器153通过螺栓固定在制动架152上，在制动踏板151上设置有导向孔156，真空助力器153的推杆端部通过设置在导向孔156内的螺栓与制动踏板151相连接；

制动总缸154的出油口和阀块111的进油端口(位于靠近溢流阀112的一侧)通过液压油管相连通，阀块111的出油端口(位于靠近压力变送器19的一侧)和制动钳103的油口通过液压油管相连通；制动总缸154的储油壶155与阀块111的卸油口(位于溢流阀112和压力变送器19的外侧)通过液压油管相连通，以便从溢流阀112溢流的制动液流到制动总缸154的储油壶155中，以免造成制动液的浪费；

真空组件16由真空罐162、真空表161及真空泵163组成，真空罐162固定在底座1上，真空表161设置在真空罐162上，真空表161用于测量真空罐162中的真空值，真空罐162中的真空作为真空助力器153的真空源；在真空罐162上设置有两个接口，真空泵163的抽气端口和真空罐162的一个接口通过内径为5mm、外径为8mm的硅胶管相连通，真空泵163用于将真空罐162抽成真空，真空罐162的另一个接口和真空助力器153的抽气口通过内径为5mm、外径为8mm的硅胶管相连通；

测试机构由接触式扭矩测量传感器6、压力变送器19及电涡流传感器17组成，接触式扭矩测量传感器6设置在主轴7上，用于测量主轴7传递的扭矩，压力变送器19设置在阀块111上，压力变送器19用于将进入到制动钳103处的制动液的压力值转变为电信号，方便观察和记录；电涡流传感器17通过电涡流传感器支架18固定在底座1上、位于第二齿轮14的正下方，电涡流传感器17用于测量副轴12的转速。

所述第一齿轮4与第二齿轮14的齿数比为三。

所述接触式扭矩测量传感器6由应变片64、四个集流环62及四个电刷63组成，四个集流环62套装在主轴7上，且四个集流环62之间留有间隙，应变片64固定在主轴7的侧壁上，应变片64与每个集流环62之间分别通过导线相连，电刷63与集流环62一一对应，每个电刷63的一端均与一个集流环62相接触，每个电刷63的另一端通过扭矩传感器支架61固定在底座1上。

在所述飞轮组13两侧的副轴12上设置有圆螺母，用于轴向固定飞轮组13。

在所述主轴7上设置有圆螺母，所述圆螺母与靠近第一齿轮4的轴承座5分别设置在第一齿轮4的两侧，用于轴向固定第一齿轮4。

在所述副轴12上设置有圆螺母，所述圆螺母与靠近第二齿轮14的轴承座5分别设置在第二齿轮14的两侧，用于轴向固定第二齿轮14。

所述主轴7与制动盘9之间通过法兰8相连接，法兰8与主轴7之间通过平键相连接，制动盘9与法兰8之间通过螺栓连接。

当模拟的汽车质量较大时，在所述飞轮组13的基体飞轮132的外侧壁上固定有环形的调节飞轮131，调节飞轮131的宽度与基体飞轮132的宽度相同，为了便于安装、拆卸，调节飞轮131由四个圆心角为90°的弧形部分组成。

所述制动盘9、制动钳103、空气助力器153及制动总缸154分别采用的是大众宝来系列2014款的制动盘、制动钳、空气助力器及制动总缸。

所述溢流阀112的型号为DBD-H-6K-10，所述压力变送器19采用的是JYB-K系列的压力变送器。

所述电机2采用Y2系列的三相异步电动机，型号为Y2-132S-4；所述联轴器3采用刚性凸缘联轴器，型号为GY5，轴孔直径为38mm；

所述真空表161的型号为YZ-60，所述真空泵163的型号为PC3025N。

所述电涡流传感器17的型号为891XLT08-M10×1。

下面结合附图说明本实施例的运动过程：

如图1～图10所示，在启动本发明的电机2之前，设置溢流阀组件11中的溢流阀112的预设值为5.3Mpa，确认真空罐162中的真空度是否达到预设65±5kpa，若真空罐162中的真空度低于预设值，则启动真空泵163抽取真空罐162中的空气，观察真空表161的数值，直至达到所需的真空度，断开真空泵163的电源。

启动本发明的电机2，电机2的输出轴通过联轴器3带动主轴7及主轴7上的第一齿轮4转动，由于第一齿轮4和第二齿轮14相啮合，则第二齿轮14转动，同时带动副轴12及飞轮组13转动，飞轮组13转动后开始储存能量，此能量用来模拟汽车行驶时的动能。通过电涡流传感器17测得副轴12的转速，当副轴12(第二齿轮14)的转速达到预设转速3000r/min后，切断电机2的电源；此过程为本发明试验台模拟汽车正常行驶状态，且汽车的车轮(第一齿轮4)转速为1000r/min。

踩踏制动踏板151，踩踏力经过真空助力器153放大后作用于制动总缸154，使制动总缸154中的制动液具有压力，制动总缸154中的制动液经过阀块111将压力传输到制动钳103处，制动钳103开始工作，将制动盘9制动，制动过程中制动钳103和制动盘9的摩擦力消耗飞轮组13储存的能量，直至飞轮组13停止转动；此过程为本发明试验台模拟汽车刹车制动过程。

在本发明试验台模拟汽车刹车制动时，溢流阀组件11中的溢流阀112用来控制制动液的压力不超过5.3Mpa，这样防止制动钳103的制动力过大，从而避免了制动时制动盘9、主轴7及第一齿轮4的损坏。同时，接触式扭矩测量传感器6测量主轴7传递的扭矩，压力变送器19测量制动时溢流阀112到制动钳103处制动液的压力值，电涡流传感器17测量副轴12的转速，以便后续的数据处理。

Claims (8)

1.一种汽车制动模拟试验台，其特征在于包括转动惯量模拟机构、制动机构及测试机构；转动惯量模拟机构由底座、电机、主轴、副轴、制动盘、轴承座、第一齿轮、第二齿轮以及飞轮组组成，电机固定在底座上，电机的输出轴与主轴的一端固定连接，主轴的另一端固定有制动盘；第一齿轮同轴固定在主轴上，第二齿轮同轴固定在副轴上，第一齿轮与第二齿轮相啮合，主轴与副轴互相平行，飞轮组由若干个具有通孔的基体飞轮组成，基体飞轮通过通孔同轴固定在副轴上，主轴和副轴分别通过轴承座设置在底座上；制动机构由可移制动钳组件、溢流阀组件、刹车组件及真空组件组成，可移制动钳组件由制动钳、制动钳固定杆及可移制动座组成，在可移制动座上设置有与主轴相垂直的腰孔，可移制动座与底座通过设置在腰孔内的螺栓相连接，制动钳固定杆固定在可移制动座上，制动钳固定在制动钳固定杆上，制动钳与制动盘相配合；溢流阀组件由阀块和溢流阀组成，阀块固定在底座上，溢流阀设置在阀块上；刹车组件由真空助力器、制动总缸、制动踏板及制动架组成，制动架固定在底座上，制动踏板的内端与制动架相铰接，真空助力器与制动总缸相配合，真空助力器固定在制动架上，在制动踏板上设置有导向孔，真空助力器的推杆端部通过设置在导向孔内的螺栓与制动踏板相连接；制动总缸的出油口和阀块的进油端口相连通，阀块的出油端口和制动钳的油口相连通；制动总缸的储油壶与阀块的卸油口相连通；真空组件由真空罐、真空表及真空泵组成，真空表设置在真空罐上，真空泵的抽气端口和真空罐相连通，真空罐和真空助力器的抽气口相连通；测试机构由扭矩测量传感器、压力变送器及电涡流传感器组成，扭矩测量传感器设置在主轴上，压力变送器设置在阀块上，电涡流传感器固定在底座上、位于第二齿轮的下方。

2.根据权利要求1所述的汽车制动模拟试验台，其特征在于所述第一齿轮的齿数大于第二齿轮的齿数。

3.根据权利要求1所述的汽车制动模拟试验台，其特征在于所述扭矩测量传感器由应变片、四个集流环及四个电刷组成，四个集流环套装在主轴上，且四个集流环之间留有间隙，应变片固定在主轴的侧壁上，应变片与每个集流环之间分别通过导线相连，电刷与集流环一一对应，每个电刷的一端均与一个集流环相接触，每个电刷的另一端固定在底座上。

4.根据权利要求1所述的汽车制动模拟试验台，其特征在于在所述飞轮组两侧的副轴上设置有圆螺母。

5.根据权利要求1所述的汽车制动模拟试验台，其特征在于在所述主轴上设置有圆螺母，所述圆螺母与靠近第一齿轮的轴承座分别设置在第一齿轮的两侧。

6.根据权利要求1所述的汽车制动模拟试验台，其特征在于在所述副轴上设置有圆螺母，所述圆螺母与靠近第二齿轮的轴承座分别设置在第二齿轮的两侧。

7.根据权利要求1所述的汽车制动模拟试验台，其特征在于所述主轴与制动盘之间通过法兰相连接，法兰与主轴之间通过平键相连接，制动盘与法兰之间通过螺栓相连接。

8.根据权利要求1所述的汽车制动模拟试验台，其特征在于在所述飞轮组的基体飞轮的外侧壁上固定有调节飞轮，调节飞轮的宽度与基体飞轮的宽度相同，调节飞轮至少由两瓣组成。