CN105606379B - 一种多功能电动轮试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动汽车的电动轮专用的多功能电动轮试验装置及试验方法，电动轮组件的中心轴电机轴通过转动块连接位于电动轮组件右侧的第一滑块上，转动块由外部块和内部块组成，电机轴同轴穿过内部块的中心孔且两者过盈配合，第一滑块的中间穿过一根上下垂直的第一电机丝杠，在第一滑块中部的矩形槽的内部装有第二滑块，第二滑块左端和右端各穿过一根上下垂直的第二导柱，第二滑块下部经第二丝杠连接垂直向上的第二电机组件的输出轴；在第二滑块中部的矩形槽处装有第三滑块，第三滑块内设置轴承座和关节轴承，电机轴与关节轴承过盈配合，轴承座经第三丝杠连接第三电机组件；可以实现垂直载荷模拟、外倾角及前束值模拟等功能。

Description

一种多功能电动轮试验装置及试验方法

技术领域

本发明为一种测试试验装置，具体为电动汽车的电动轮专用测试试验台，属于电动汽车试验装置技术领域。

背景技术

采用电动轮驱动方式的电动汽车，电动轮性能测试是电动汽车开发过程中的重要环节。当前对电动轮的相关测试试验设备多采用电动轮转鼓试验台，试验台架以电动轮模块为对象，在转鼓试验台上模拟电动轮模块在路面的运动情况并进行数据采集和研究，因此能否准确模拟出电动轮实际的受载状况与运行工况是检验一个电动轮试验台可靠性的关键。

目前，已有一些电动轮试验台的相关设计，如中国专利申请号为201420154405.6的文献提出的轮毂电机试验台加载装置，它通过气缸加载模拟电动轮受到的垂向载荷并使电动轮在转鼓上滚动运行试验来模拟电动轮的实际运转状况，但是该装置忽略了电动轮在运行过程中受到的侧向载荷，致使模拟分析的数据与车轮实际运行工况不符。又如中国专利申请号为201510033873.7的文献提出一种多功能轮胎试验机，运用转向节、拉杆等部件可模拟轮胎外倾角、前束等定位参数，解决了普通轮胎试验台侧向载荷施加模拟的问题，但它并不适用于轮毂电机电动轮的轮胎结构形式，且该试验机机构部件繁多导致机械结构较为繁琐，因此不具针对性与实用性。又如中国专利申请号200910047672.7的文献提出一种电动轮多功能实验台架，它通过控制电动轮主销的运动从而模拟电动轮运行时受到的的垂向载荷与侧向载荷，但是实际上由于轮胎定位参数的存在，电动轮主销与地面有一定的倾角并非竖直不变，且其忽略了前束与外倾角等参数在电动轮结构上的体现，故该台架模拟的电动轮运动状况与实际仍有一定差异。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题，提出一种具有垂向载荷施加、侧向载荷施加及电动轮前束、外倾角等定位参数模拟等功能的多功能电动轮试验装置及试验方法。

本发明一种多功能电动轮试验装置提供的实现方案为：包含位于电动轮组件正下方的底盘测功机，其特征是：电动轮组件的中心轴电机轴通过转动块连接位于电动轮组件右侧的第一滑块上，第一滑块为中部带有矩形槽的平板；转动块由外部块和内部块组成，外部块同轴套在内部块外，电机轴同轴穿过内部块的中心孔且两者过盈配合；在第一滑块上靠近左端前方位置设有放置外部块的转动块安装槽，外部块外部通过安装盖固定连接第一滑块；上下两根垂直的第一导柱分别有间隙地穿过第一滑块的左端和右端，第一滑块的中间穿过一根上下垂直的第一电机丝杠；在第一滑块中部的矩形槽的内部装有第二滑块，第二滑块为中部有矩形槽的平板，第二滑块左端和右端各穿过一根上下垂直的第二导柱，且第二导柱上端和下端固定连接于第一滑块；第二滑块下部经第二丝杠连接垂直向上的第二电机组件的输出轴；在第二滑块中部的矩形槽处装有第三滑块，在第三滑块内设置轴承座和关节轴承，电机轴与关节轴承过盈配合，轴承座经第三丝杠连接第三电机组件，上下两根均沿左右方向水平布置的第三导柱对应地有间隙地穿过第三滑块的后侧面，第三导柱的两端分别支撑在第二滑块的矩形槽上，第三滑块左端面与第二滑块之间有间隙，间隙中设有套在第三导柱上的预压紧的弹簧与弹簧压缩环。

本发明一种多功能电动轮试验装置的试验方法提供的实现方案为包含以下步骤：

A、第一电机丝杠转动使第一滑块沿着第一导柱向下移动，带动安装盖、第三滑块、转动块、关节轴承、电机轴向下移动，使电动轮组件的轮胎向下压紧底盘测功机的滚筒表面产生径向力，实现垂直载荷试验；

B、第二电机组件工作，驱动第二丝杠、第二滑块、第三电机组件、关节轴承向上移动，使关节轴承向左拉动轴承座，第三滑块压缩弹簧且沿第三导柱向左移动，电机轴右端被向上抬起，改变电动轮组件的外倾角，实现外倾角试验；

C、第三电机组件转动，驱动第三丝杠、关节轴承向后移动，轴承座拉动第三滑块压缩弹簧，第三滑块沿着第三导柱向左移动，电机轴右端随关节轴承向后移动，改变电动轮组件的前束值，实现前束值试验。

本发明的有益效果是：

①本发明针对电动轮结构与运动特点设计了相关的机械结构，省去了转向节、拉杆等部件而用转动块来替代，使试验台整体结构更加紧凑，简便。

②本发明可以模拟电动轮的前束、外倾角、垂向载荷与侧向载荷对电动轮性能测试试验的影响，完成电动轮受到的载荷的施加、轮胎定位参数的模拟与电动轮各工况的运行等功能，同时也保证了电动轮进行试验模拟时更加贴近其实际的运行状态，以便获得更准确可靠的试验结果，具有功能齐全、结构紧凑且模拟效果符合实际情况等优点。

附图说明

图1为本发明一种多功能电动轮试验装置的轴测示意图；

图2为图1的爆炸结构示意图；

图3为图2中转动块3处局部爆炸放大图；

图4为图2中第三滑块13及其关联部件的安装结构的剖视放大图；

图5为图1中拆去第三滑块13后的第一滑块4、第二滑块9的结构放大示意图；

图6为图1的正视图；

图7为图6的基础上第二滑块9被向上顶起后电动轮组件2的位置示意图。

图8为图6的基础上轴承座14被向后推动后电动轮组件2的位置俯视图。

图中：1.底盘测功机；2.电动轮组件；2a.电机轴；3.转动块；3a.外部块；3b.内部块；3c.内部块安装槽；3d.凸出轴；3e.凸出轴；4.第一滑块；4a.转动块安装槽；5安装盖；6.第一电机丝杠组件；7.第一导柱；8.第二导柱；9.第二滑块；9a.第二滑块环轴；10.第三导柱弹簧组件；10a.第三导柱；10b.弹簧；10c.弹簧压缩环；11.第二丝杠；12.第二电机组件；13.第三滑块；13a.卡槽；14.轴承座；14a轴承座环轴；15.关节轴承；16.第三电机组件；17第三丝杠。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明一种多功能电动轮试验装置包含底盘测功机1，底盘测功机1安装在地面的地坑中，位于电动轮组件2的正下方，底盘测功机1的中心轴与电动轮组件2的中心轴平行，均平行于地面。电动轮组件2的中心轴电机轴2a通过转动块3连接于第一滑块4上，第一滑块4位于电动轮组件2的右侧。

再结合图3，转动块3由外部块3a和内部块3b组成，内部块3b为中心有轴通孔的球体，电机轴2a同轴穿过球体的中心孔并固定连接内部块3b，内部块3b中心孔与电机轴2a过盈配合，并限制电机轴2a的周向转动。外部块3a由上下两个半环状体上下拼接组成，同轴套在内部块3b外，在外部块3a的内壁沿圆周方向设有圆弧形的安装槽3c。在外部块3a、内部块3b表面沿径向设有对称的凸出轴，外部块3a上的凸出轴是凸出轴3d，内部块3b上的凸出轴是凸出轴3e，凸出轴3d和凸出轴3e相互垂直，内部块3b上的凸出轴3e与外部块3a上的安装槽3c相配合，凸出轴3e可沿安装槽3c转动。在第一滑块4上靠近左端设有转动块安装槽4a，该转动块安装槽4a凸出在第一滑块4左端的前方位置，外部块3a放置在转动块安装槽4a中，转动块安装槽4a与外部块3a上的凸出轴3d配合，凸出轴3d可沿转动块安装槽4a中转动。安装槽3c与转动块安装槽4a内均配有减少摩擦的轴瓦。在外部块3a外部用安装盖5作外罩，安装盖5通过螺栓固定在第一滑块4上，将整个转动块3限制在转动块安装槽4a内，如此使转动块安装槽4a与安装盖5配合将转动块3安装在第一滑块4上。

参见图1和图2，第一滑块4为中部带有矩形槽的平板，第一滑块4的左端和右端各设一通孔，每个通孔中有间隙地穿过一根上下垂直的第一导柱7，第一滑块4中间穿过一根上下垂直的第一电机丝杠6。第一电机丝杠6由伺服电机驱动旋转，当第一电机丝杠6转动时，可带动第一滑块4沿第一导柱7上下移动，第一滑块4可由第一电机丝杠6驱动沿第一导柱7上下移动。

参见图1、图2并结合图4，在第一滑块4中部的矩形槽的内部安装第二滑块9，第二滑块9为中部有矩形槽的平板，第二滑块9的左端和右端各穿过一根上下垂直的第二导柱8，第二导柱8有间隙地穿过第二滑块9的左端和右端上的通孔，使第二滑块9可在第一滑块4的矩形槽内沿着第二导柱8上下移动。第二导柱8的上端和下端分别固定在第一滑块4的矩形槽的上壁和下壁处。

第二滑块9下部有凸出的半圆板，半圆板上连接有第二滑块环轴9a，第二滑块环轴9a上开有销孔。第二电机组件12的壳体固定安装在第一滑块4上，第二电机组件12的输出轴垂直向上通过第二丝杠11和销轴与第二滑块环轴9a连接，当第二电机组件12工作带动第二丝杠11旋转向上运动时，推动第二滑块9沿着第二导柱8向上移动。

在第二滑块9中部的矩形槽处安装第三滑块13，第三滑块13是开口朝向前方且左右开口相通的U型方块，在第三滑块13内设置轴承座14，轴承座14的中心处固定有关节轴承15，电机轴2a同轴连接关节轴承15，关节轴承15与电机轴2a过盈配合，这样电机轴2a就同轴从左至右穿过内部块3b和关节轴承15。轴承座14的前端通过轴承座环轴14a固定连接水平的第三丝杠17，第三丝杠17的中心轴与电机轴2a的中心轴相垂直，并且经过轴承座14和关节轴承15的中心。第三丝杠17通过丝杠螺母连接第三电机组件16。在第三滑块13的上下侧面内设有前后导向的卡槽13a，与轴承座14的上端面和下端分别配合。当第三电机组件16工作带动第三丝杠17转动时，带动轴承座14和关节轴承15径向前后移动，轴承座14可沿卡槽13a前后滑动。整个第三电机组件16工作带动第三丝杠17都位于第三滑块13的前方外部。

参见图4和图5，在第一滑块4中部的矩形槽内，上下各安装有第三导柱弹簧组件10，第三导柱弹簧组件10由第三导柱10a、预压紧的弹簧10b与弹簧压缩环10c组成。其中，上下两根第三导柱10a均左右方向水平布置，对应地穿过第三滑块13的后侧面的上下位置各开有的通孔，每个通孔中有间隙地穿过水平的第三导柱10a，第三导柱10a的两端分别支撑在第二滑块9的矩形槽上，这样也使第三滑块13被第三导柱10a支撑着，当第二滑块9上下移动时，带动第三滑块13随第二滑块9移动。第三滑块13左端面与第二滑块9之间有间隙，在间隙中设有预压紧的弹簧10b与弹簧压缩环10c，并且预压紧的弹簧10b与弹簧压缩环10c套在第三导柱10a上。弹簧压缩环10c受到弹簧10b的预紧弹力紧贴在第三滑块13左端面，弹簧10b左端压紧在第二滑块9矩形槽的左内侧面，使第三滑块13可在第二滑块9的矩形槽内，在压缩弹簧10b的作用下沿第三导柱10a向左右移动。

本发明一种多功能电动轮试验装置在试验时，采用伺服电机驱动滚珠丝杠带动滑块与电动轮压紧底盘测功机1的滚筒表面产生径向力，以此模拟电动轮组件2受到的垂向载荷，并使用转动块与多层滑块、关节轴承等部件模拟电动轮组件2的轮定位参数，如轮胎外倾角、前束等，实现垂直载荷模拟、外倾角及前束值模拟等功能，具体试验过程如下：

参见图1和图6，试验装置模拟电动轮组件2受到垂向载荷时，第一电机丝杠6转动从而使第一滑块4沿着第一导柱7向下移动，进而使与第一滑块4固定在一起的安装盖5和第三滑块13也共同向下移动，从而带动了安装盖5内的转动块3、第三滑块13内的关节轴承15共同使电动轮组件2的电机轴2a向下移动，最后电机轴2a带动电动轮组件2的轮胎向下压紧底盘测功机1的滚筒表面产生径向力，以此模拟电动轮组件2的受到的垂向载荷，实现垂直载荷试验。

参见图7，试验装置实现电动轮组件2的外倾角模拟功能时，第二电机组件12工作，驱动第二丝杠11向上移动，第二丝杠11推动第二滑块9沿第二导柱8向上移动，此时第三滑块13与其固定的第三电机组件16，内部的轴承座14、关节轴承15作为一个整体也随着第二滑块9向上移动。由于关节轴承15与电机轴2a过盈配合无轴向移动，故关节轴承15向上移动时同时受到电机轴2a的轴向拉动，使关节轴承15向左拉动轴承座14，轴承座14进而拉动第三滑块13并使第三滑块13压缩弹簧10b，同时第三滑块13沿着第三导柱10a向左移动一定距离。要使试验装置恢复原始状态时，第二电机组件12就反向转动，驱动第二丝杠11带动第二滑块9向下移动，第三滑块13与其外部固定的第三电机组件16，内部的轴承座14、关节轴承15也随着第二滑块9沿着第二导柱8由上向下移动，关节轴承15受到电机轴2a的轴向推动进而向右推动轴承座14，轴承座14推动第三滑块13沿第三导柱10a向右运动，被压缩的弹簧10b逐渐恢复至原来状态直至第二滑块9回到起点处。参见图4和图7，与关节轴承15配合的电机轴2a的右端被向上抬起，电动轮组件2绕着转动块3作逆时针转动，从而使轮胎端面与纵向垂直平面A产生一个夹角，以此改变电动轮组件2的外倾角，实现外倾角试验。

参见图4和图8，试验装置实现调节电动轮组件2的前束模拟功能时，第三电机组件16转动，驱动第三丝杠17向后移动，第三丝杠17推动轴承座14与关节轴承15沿着卡槽13a向后移动。由于关节轴承15与电机轴2a过盈配合无轴向移动，故关节轴承15向后移动时同时受到电机轴2a的轴向拉动，进而使关节轴承15向左拉动轴承座14，轴承座14进而拉动第三滑块13并使其压缩弹簧10b，沿着第三导柱10a向左移动一定距离。反之要使试验装置恢复原始状态时，第三电机组件16就反向转动驱动第三丝杠17向外运动，第三丝杠17进而带动轴承座14沿着卡槽13a由后向前移动，此时关节轴承15受到电机轴2a的轴向推动，进而推动轴承座14、第三滑块13沿第三导柱10a向右运动，被压缩的弹簧10b逐渐恢复至原来状态直至轴承座14回到起点处。参见图8，电机轴2a右端随关节轴承15向后移动时，电动轮组件2绕转动块3逆时针转动，使轮胎端面与车辆前进方向B产生一个夹角，以此改变电动轮组件2的前束值，实现前束值试验。

Claims (5)

1.一种多功能电动轮试验装置，包含位于电动轮组件（2）正下方的底盘测功机（1），其特征是：电动轮组件（2）的中心轴电机轴（2a）通过转动块（3）连接位于电动轮组件（2）右侧的第一滑块（4）上，第一滑块（4）为中部带有矩形槽的平板；转动块（3）由外部块（3a）和内部块（3b）组成，外部块（3a）同轴套在内部块（3b）外，电机轴（2a）同轴穿过内部块（3b）的中心孔且两者过盈配合；在第一滑块（4）上靠近左端前方位置设有放置外部块（3a）的转动块安装槽（4a），外部块（3a）外部通过安装盖（5）固定连接第一滑块（4）；上下两根垂直的第一导柱（7）分别有间隙地穿过第一滑块（4）的左端和右端，第一滑块（4）的中间穿过一根上下垂直的第一电机丝杠（6）；在第一滑块（4）中部的矩形槽的内部装有第二滑块（9），第二滑块（9）为中部有矩形槽的平板，第二滑块（9）左端和右端各穿过一根上下垂直的第二导柱（8），且第二导柱（8）上端和下端固定连接于第一滑块（4）；第二滑块（9）下部经第二丝杠（11）连接垂直向上的第二电机组件（12）的输出轴；在第二滑块（9）中部的矩形槽处装有第三滑块（13），在第三滑块（13）内设置轴承座（14）和关节轴承（15），电机轴（2a）与关节轴承（15）过盈配合，轴承座（14）经第三丝杠（17）连接第三电机组件（16），上下两根均沿左右方向水平布置的第三导柱（10a）对应地有间隙地穿过第三滑块（13）的后侧面，第三导柱（10a）的两端分别支撑在第二滑块9的矩形槽上，第三滑块（13）左端面与第二滑块（9）之间有间隙，间隙中设有套在第三导柱（10a）上的预压紧的弹簧（10b）与弹簧压缩环（10c）。

2.根据权利要求1所述一种多功能电动轮试验装置，其特征是：内部块（3b）为球体，外部块（3a）由上下两个半环状体上下拼接组成，外部块（3a）的内壁沿圆周方向设有圆弧形的安装槽（3c），在外部块（3a）沿径向设有对称的第一凸出轴（3d），内部块（3b）表面沿径向设有对称的第二凸出轴（3e），第一凸出轴（3d）和第二凸出轴（3e）相互垂直，第二凸出轴（3e）沿外部块（3a）上的安装槽（3c）转动，第一凸出轴（3d）在转动块安装槽（4a）中转动。

3.根据权利要求1所述一种多功能电动轮试验装置，其特征是：第三丝杠（17）的中心轴与电机轴（2a）的中心轴相垂直，并且经过关节轴承（15）的中心。

4.根据权利要求1所述一种多功能电动轮试验装置，其特征是：第三滑块（13）的上下侧面内设有前后导向的卡槽（13a），卡槽（13a）与轴承座（14）的上端面和下端分别配合，轴承座（14）沿卡槽（13a）前后滑动。

5.一种如权利要求1所述多功能电动轮试验装置的试验方法，其特征是包含以下步骤：

A、第一电机丝杠（6）转动使第一滑块（4）沿着第一导柱7向下移动，带动安装盖（5）、第三滑块（13）、转动块（3）、关节轴承（15）、电机轴（2a）向下移动，使电动轮组件（2）的轮胎向下压紧底盘测功机（1）的滚筒表面产生径向力，实现垂直载荷试验；

B、第二电机组件（12）工作，驱动第二丝杠（11）、第二滑块（9）、第三电机组件（16）、关节轴承（15）向上移动，使关节轴承（15）向左拉动轴承座（14），第三滑块（13）压缩弹簧（10b）且沿第三导柱（10a）向左移动，电机轴（2a）右端被向上抬起，改变电动轮组件（2）的外倾角，实现外倾角试验；

C、第三电机组件（16）转动，驱动第三丝杠（17）、关节轴承（15）向后移动，轴承座（14）拉动第三滑块（13）压缩弹簧（10b），第三滑块（13）沿着第三导柱（10a）向左移动，电机轴（2a）右端随关节轴承（15）向后移动，改变电动轮组件（2）的前束值，实现前束值试验。