CN105092231B - 主动式稳定杆通用试验台架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动式稳定杆通用试验台架，包括支架(2)，所述支架(2)包括长方形框架结构的底座(22)、左侧座(21)和右侧座(26)，还包括分别置于底座(22)纵向中轴(24)的两侧的左、右横梁(23、25)，还包括固设于底座纵向中轴(24)上的方向盘(3)，还包括测力装置(51、52)，所述主动式稳定杆(11)的中段穿过测力装置(51、52)，并可绕自身轴线自由转动，还包括两个液压缸(61、62)，每个液压缸(61、62)的一端与主动式稳定杆(11)的一端铰接，另一端与左横梁(23)连接。本发明可以产生随机路面激励，能够进行整车前、后主动式稳定杆系统的测试与研究，且通用性强。

Description

主动式稳定杆通用试验台架

技术领域

本发明属于汽车试验装置技术领域，特别是一种用于主动式稳定杆的通用试验台架。

背景技术

被动式横向稳定杆是汽车悬架中的一种辅助弹性元件，它的作用是防止车身在转弯时发生过大侧倾，保证汽车具有一定的乘坐舒适性与操纵稳定性。然而当横向稳定杆起作用时，车身已经发生了侧倾，为了克服这一缺点，采用了主动式稳定杆。主动式稳定杆包括电机式或液压式，可以实时输出反侧倾力矩，兼顾汽车的乘坐舒适性与操纵稳定性。主动式稳定杆由弹簧钢制成，呈“U”形横悬在汽车的前轴或后轴处。杆身两端通过衬套固定在车架上，杆身可以在套筒内转动。当汽车行驶在颠簸剧烈路面时，为保证乘坐舒适性，此时主动式稳定杆不工作，稳定杆两端可以自由转动；当汽车在水平路面直线行驶时，主动式稳定杆不工作，节约能量；当汽车转向或行驶在倾斜路面时，此时主动式稳定杆工作，实时输出反侧倾力矩，使车身侧倾角保持在合理范围内。

一方面，由于行驶路况的复杂性，主动式稳定杆要承受变化剧烈的随机载荷，这对稳定杆的静态强度、疲劳强度、动态响应等性能均提出了较高的要求；另一方面，控制系统是主动式稳定杆系统的关键技术，对主动式稳定杆系统进行硬件在环仿真试验非常必要。

中国实用新型专利申请“一种车用主动稳定杆实验台架”公开了一种车用主动稳定杆实验台架(申请号：201220007640.1，公开日：2012.09.12)，所述实验台架设有底座，底座为长方形框体，底座的两短边端部均设有直立的支撑轴，一端支撑轴上套设有液压缸连接板，液压缸连接板的外伸端设有安装孔，连接着液压缸；另一端支撑轴的轴身上部设有连接板，中部设有连接接头；底座的一侧长边上设有两个稳定杆支撑台，稳定杆支撑台的上表面设有回转座。该台架可以进行简单的硬件在环仿真试验(单根主动式稳定杆系统)，但只能进行液压驱动器的位置控制，而无法实现其压力控制，且无法产生随机路面激励，通用性不强。

因此，现有技术存在的问题是：由于车用主动稳定杆试验台架无法产生随机路面激励，所以不能进行整车前、后主动式稳定杆系统的测试与研究，且通用性不强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主动式稳定杆通用试验台架，可以产生随机路面激励，能够进行整车前、后主动式稳定杆系统的测试与研究，且通用性强。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种主动式稳定杆通用试验台架，用于测试主动式稳定杆，包括支架，所述支架包括长方形框架结构的底座、左侧座和右侧座，所述左侧座和右侧座分别位于底座的左、右两侧，纵向与底座平齐，横向与底座垂直，还包括左、右横梁，左、右横梁与底座纵向平行，分别置于底座纵向中轴的两侧，还包括固设于底座纵向中轴上的方向盘，所述方向盘的转轴上设有角位移传感器，还包括沿纵向固设在左侧座上缘用于测量估算主动式稳定杆输出转矩的两个测力装置，所述主动式稳定杆的中段穿过两个测力装置，并可绕自身轴线自由转动，还包括两个液压缸，每个液压缸的一端与主动式稳定杆的一端铰接，另一端与左横梁连接，在液压缸上设有测量液压缸推杆位移的直线位移传感器。

作为改进，还包括沿纵向固设在右侧座上缘用于测量估算第二主动式稳定杆输出转矩的两个测力装置，所述主动式稳定杆的中段穿过两个测力装置，并可绕自身轴线自由转动，

作为进一步改进，还包括两个液压缸，每个液压缸的一端与主动式稳定杆的一端铰接，另一端与右横梁连接，在液压缸上设有测量液压缸推杆位移的直线位移传感器。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、可以产生随机路面激励，能够进行整车前、后主动式稳定杆系统的测试与研究：本试验台架利用液压缸推杆的伸缩动作，带动主动式稳定杆两端相对转动，进行整车前、后主动式稳定杆系统的测试与研究，通过随机路面激励对稳定杆的加载，评估主动式稳定杆机电系统与控制系统的各项性能。

2、通用性强：由于滑块、横梁、测力装置等部分构件的位置可调，因此适用于不同尺寸或不同类型主动式稳定杆的安装与试验，通用性强，维护简单。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明主动式稳定杆试验台架的结构示意图。

图2为图1中测力装置的结构示意图。

图3为本发明主动式稳定杆试验台的控制系统原理框图。

图4为图3中液压系统的控制策略框图。

图中，11、12第一、二主动式稳定杆；

2支架，21左侧座，22底座，23左横梁，24纵向中轴，25右横梁，26右侧座；

3方向盘，4角位移传感器；

51、52、53、54第一、二、三、四测力装置，511衬套支座，512拉压力传感器，513力传感器固定支座；

61、62、63、64第一、二、三、四液压缸，71、72、73、74直线位移传感器，81、82、83、84衬套，91、92、93、94滑块；

001方向盘，002角位移传感器，003dSPACE实时仿真系统，004、007上位机，006主动式稳定杆，005、008电控单元，009液压阀，010直线位移传感器，011液压缸，012油箱，013液压泵，014拉压力传感器。

具体实施方式

如图1所示，本发明主动式稳定杆通用试验台架，用于测试第一、二主动式稳定杆11、12，包括支架2，

所述支架2包括长方形框架结构的底座22、左侧座21和右侧座26，所述左侧座21和右侧座26分别位于底座22的左、右两侧，纵向与底座22平齐，横向与底座22垂直，还包括左、右横梁23、25，左、右横梁23、25与底座22纵向平行，分别置于底座22纵向中轴24的两侧，

还包括固设于底座纵向中轴24上的方向盘3，所述方向盘3的转轴上设有角位移传感器4，

还包括沿纵向固设在左侧座21上缘用于测量估算第一主动式稳定杆11输出转矩的第一、第二两个测力装置51、52，所述第一主动式稳定杆11的中段穿过两个测力装置51、52，并可绕自身轴线自由转动，

还包括第一、第二两个液压缸61、62，每个液压缸61、62的一端与第一主动式稳定杆11的一端铰接，另一端与左横梁23连接，在每个液压缸61、62上各设有一测量液压缸推杆位移的直线位移传感器71、72。

为能同时对前、后两个主动式稳定杆进行测试，本发明的设置相对于底座纵向中轴24对称。

因此，还包括沿纵向固设在右侧座26上缘用于测量估算第二主动式稳定杆12输出转矩的第三、第四两个测力装置53、54，所述第二主动式稳定杆12的中段穿过两个测力装置53、54，并可绕自身轴线自由转动，

还包括第三、第四两个液压缸63、64，每个液压缸63、64的一端与第二主动式稳定杆12的一端铰接，另一端与右横梁25连接，在每个液压缸63、64上各设有一测量液压缸推杆位移的直线位移传感器73、74。

为适应不同尺寸与不同类型的主动式稳定杆，所述第一、第二测力装置51、52在左侧座21上缘的位置纵向可调，第一、第二液压缸61、62与左横梁23连接的位置纵向可调，所述左横梁23与底座22连接的位置横向可调。

所述第三、第四测力装置53、54在右侧座26上缘的位置纵向可调，第三、第四液压缸63、64与右横梁25连接的位置纵向可调，所述右横梁25与底座22连接的位置横向可调。

测力装置51与主动式稳定杆11的连接可采用各种现有方式。以下为其中一种。

还包括衬套81，所述测力装置51通过衬套81约束主动式稳定杆11。

测力装置51可以有多种结构，只要能测定主动式稳定杆11对衬套81的垂向作用力即可(用于估算主动式稳定杆11的输出转矩)。

下面是一种实施例。

如图2所示，所述测力装置51包括衬套支座511、拉压力传感器512和力传感器固定支座513，所述衬套支座511嵌套在力传感器固定支座513的滑槽内，只保留上下滑动的自由度，所述拉压力传感器512通过螺栓固定在衬套支座511和力传感器固定支座513之间，用于测量主动式稳定杆11对衬套81的垂向作用力，以估算主动式稳定杆11的输出转矩。

同样，为适应不同尺寸与不同类型的主动式稳定杆的安装与试验，还包括沿左横梁23纵向位置可调的滑块91、92，所述滑块91、92上部与液压缸61、62铰接，左横梁23与底座22的固定位置横向可调。

如图3所示，液压系统用于模拟随机路面激励，以液压缸011推杆的位移为控制目标。上位机007生成某一路面等级的路谱，将路面高程的信号(即理论位移值x_r)输送至电控单元008，电控单元008经过信号的分析与处理，输出控制信号并驱动液压阀009，从而控制液压缸011推杆的位置。此时，直线位移传感器010将测得的液压缸011推杆位移(即实际位移值x)送回电控单元008，理论位移值x_r与实际位移值x进行对比。当两者偏差的绝对值|x_r-x|≤δ时，液压系统保持原来的工作状态；否则，输出控制信号并驱动液压阀工作，纠正液压缸011推杆位移的偏差。

液压缸011推杆带动主动式稳定杆006的两端相对转动，通过拉压力传感器014测得作用力值F，等效为汽车行驶工况下主动式稳定杆对车身产生的垂向作用力。将作用力值F、由角位移传感器002测得的方向盘001转角信号、上位机004指令信号输送到dSPACE实时仿真系统003中，dSPACE实时仿真系统003运行的车辆模型生成各类传感器信号(包括横向加速度，车速，转向角和侧倾角速度)，并将其输入主动式稳定杆006的电控单元005。电控单元005进行信号的分析与处理，估算出实际侧倾角φ，将理论侧倾角φ_r与实际侧倾角φ进行对比，按照主动式稳定杆系统的控制策略，输出控制信号并驱动主动式稳定杆006工作，从而纠正车身侧倾角的偏差。

如图4所示，液压系统开始工作，执行步骤S1：获取上位机指令信号(即理论位移值x_r)，以及直线位移传感器信号(即实际位移值x)，计算两者偏差的绝对值。

执行步骤S2：当|x_r-x|≤δ成立时，结束；否则，电控单元控制液压缸的作动，然后返回步骤S1。

以上步骤循环运行，始终确保液压缸推杆位置的精确控制。

Claims (7)

1.一种主动式稳定杆通用试验台架，用于测试第一、第二主动式稳定杆(11、12)，包括支架(2)，其特征在于：

所述支架(2)包括长方形框架结构的底座(22)、左侧座(21)和右侧座(26)，所述左侧座(21)和右侧座(26)分别位于底座(22)的左、右两侧，纵向与底座(22)平齐，横向与底座(22)垂直，还包括左、右横梁(23、25)，左、右横梁(23、25)与底座(22)纵向平行，分别置于底座(22)纵向中轴(24)的两侧，

还包括固设于底座纵向中轴(24)上的方向盘(3)，所述方向盘(3)的转轴上设有角位移传感器(4)，

还包括沿纵向固设在左侧座(21)上缘用于测量估算第一主动式稳定杆(11)输出转矩的第一、第二测力装置(51、52)，所述第一主动式稳定杆(11)的中段穿过两个测力装置(51、52)，并可绕自身轴线自由转动，

还包括第一、第二液压缸(61、62)，每个液压缸(61、62)的一端与第一主动式稳定杆(11)的一端铰接，另一端与左横梁(23)连接，在每个液压缸(61、62)上各设有一测量液压缸推杆位移的直线位移传感器(71、72)。

2.根据权利要求1所述的试验台架，其特征在于：

还包括沿纵向固设在右侧座(26)上缘用于测量估算第二主动式稳定杆(12)输出转矩的第三、第四测力装置(53、54)，所述第二主动式稳定杆(12)的中段穿过两个测力装置(53、54)，并可绕自身轴线自由转动，

还包括第三、第四液压缸(63、64)，每个液压缸(63、64)的一端与第二主动式稳定杆(12)的一端铰接，另一端与右横梁(25)连接，在每个液压缸(63、64)上各设有一测量液压缸推杆位移的直线位移传感器(73、74)。

3.根据权利要求1所述的试验台架，其特征在于：

所述第一、第二测力装置(51、52)在左侧座(21)上缘的位置纵向可调，第一、第二液压缸(61、62)与左横梁(23)连接的位置纵向可调，所述左横梁(23)与底座(22)连接的位置横向可调。

4.根据权利要求2所述的试验台架，其特征在于：

所述第三、第四测力装置(53、54)在右侧座(26)上缘的位置纵向可调，第三、第四液压缸(63、64)与右横梁(25)连接的位置纵向可调，所述右横梁(25)与底座(22)连接的位置横向可调。

5.根据权利要求1所述的试验台架，其特征在于：

还包括衬套(81)，所述测力装置(51)通过衬套(81)约束主动式稳定杆(11)。

6.根据权利要求5所述的试验台架，其特征在于：

所述测力装置(51)包括衬套支座(511)、拉压力传感器(512)和力传感器固定支座(513)，所述衬套支座(511)嵌套在力传感器固定支座(513)的滑槽内，只保留上下滑动的自由度，所述拉压力传感器(512)通过螺栓固定在衬套支座(511)和力传感器固定支座(513)之间，用于测量主动式稳定杆(11)对衬套(81)的垂向作用力，以估算主动式稳定杆(11)的输出转矩。

7.根据权利要求1所述的试验台架，其特征在于：

还包括沿左横梁(23)纵向位置可调的滑块(91、92)，所述滑块(91、92)上部与液压缸(61、62)铰接。