CN105675312A

CN105675312A - 一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试方法及装置

Info

Publication number: CN105675312A
Application number: CN201610049512.6A
Authority: CN
Inventors: 刘海; 王海洋; 李洪亮; 顾灿松; 石岩; 高继东
Original assignee: China Automotive Technology and Research Center Co Ltd
Current assignee: China Automotive Technology and Research Center Co Ltd
Priority date: 2016-01-25
Filing date: 2016-01-25
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2036-01-25
Also published as: CN105675312B

Abstract

本发明提供了一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试方法及装置，测试方法包括如下步骤：安装车轮力传递函数测试装置；固定与调整车轮位置；多车轮施加整车静载；布置轮心加速度计与胎顶加速度计；连接测试系统；计算轮心加速度计信号对力锤激励信号的传递函数；轮胎顶部加速度计信号对力锤激励信号的传递函数；计算车轮力传递函数。本发明的测试方法采用车轮力传递函数测试装置，解决车轮力传递函数测试过程中的两个难题：第一，使得轮心加速度计尽可能地与车轮轴心接近，测点振动响应更加接近实际受到载荷情况；第二，力触发系统作用点位置更加接近轮心，使得整个试验更加方便、接近实际。

Description

一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试方法及装置

技术领域

本发明属于汽车NVH试验技术领域，尤其是涉及一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试方法及装置。

背景技术

随着我国汽车产量和汽车保有量的增加，我国汽车法规对汽车安全性能提出了更严格的要求，同时顾客对汽车的品质越来越关注，NVH(N-noise，V-vibration，H-Harshness)噪声振动舒适性逐渐成为决定汽车品质感最重要的指标。为了准确地定义与描述车辆NVH性能，汽车NVH试验技术应运而生。

车轮系统最主要的功能是传递作用在路面与悬架之间的力，并缓和汽车行驶过程中来自路面不平度产生的冲击振动，衰减由此引起的振动，以保证汽车的行驶平顺性及车内NVH性能。

现有的测试车轮力传递函数过程中存在两个难题：一是无法直接获取车轮近轮心位置处振动数值，二是力触发装置无法直接激振车轮近轮心位置处。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试方法及装置，以实现触发一次即可获得近轮心位置处振动加速度与胎顶振动加速度数值，从而获得车轮力传递函数。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试方法，包括以下步骤：

(1)被测轮胎以及测试设备安装：将测试轮胎通过轮胎支撑装置安装在可调支架上，在车轮两侧的轮毂处安装车轮力传递函数测试装置车轮力传递函数测试装置包括圆盘以及安装在圆盘上的凸台，轮胎支撑装置包括液压缸，液压缸通过导向活塞连接横梁滑块，通过支撑杆连接锁紧环，轮胎支撑装置通过锁紧环将车轮两侧凸台固定，在凸台的顶面上安装轮心加速度计，在轮胎顶部布置胎顶加速度计，将轮心加速度计和胎顶加速度计通过连接线连接到数据采集器的输入端，同时将力触发装置连接到数据采集器的输入端，液压缸通过连接线连接到数据采集器的输入端，数据采集器的输出端通过连接线连接至计算机；

(2)计算轮心加速度计信号对力触发装置激励源信号的传递函数H_X10/H_Y10/H_Z10以及轮胎顶部加速度计信号对力触发装置激励源信号的传递函数H_X20/H_Y20/H_Z20：

用力触发装置分别锤击凸台的顶面、下边缘和右侧面，获得三个方向的力触发装置激励信号，同时利用数据采集器记录三个方向的力触发装置激励信号H_X0/H_Y0/H_Z0，以及轮心加速度计在三个方向的响应信号H_X1/H_Y1/H_Z1，以及轮胎顶部加速度计在三个方向的响应信号H_X2/H_Y2/H_Z2，用轮心加速度计响应信号与力触发装置激励信号的比值表示轮心点对力触发装置激励信号的传递函数H_X10/H_Y10/H_Z10，用胎顶加速度计响应信号与力触发装置激励信号的比值表示胎顶加速度计信号对力锤激励信号的传递函数H_X20/H_Y20/H_Z20；

(3)按照下式计算得到车轮轮心到轮胎顶部台面的力传递函数，即车轮力传递函数：

{FT}_{X} = \frac{H_{X 20}}{H_{X 10}}, {FT}_{Y} = \frac{H_{Y 20}}{H_{Y 10}}, {FT}_{Z} = \frac{H_{Z 20}}{H_{Z 10}}

进一步的，所述步骤(1)中轮心加速度计安装在凸台的圆心处，并且轮心加速度计的几何中心与圆盘的圆心共轴，胎顶加速度计位于车轮胎顶与胎皮相切位置。

相对于现有技术，本发明所述一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试方法具有以下优势：

(1)车轮力传递函数测试装置使得力触发位置与轮心加速度计尽可能靠近地轮心，仅需要布置2个振动加速度计，力触发装置仅需作用1次即可获得轮心加速度响应、胎顶加速度响应，从而得到车轮力传递函数；

(2)该测试方法更加逼近车轮实际受到载荷情况，较整车状态下车轮力传递函数测试方法更加方便、简易，重复性强；

(3)该测试方法采用的车轮力传递函数测试装置，解决车轮力传递函数测试过程中的两个难题：第一，使得轮心加速度计尽可能地与车轮轴心接近，测点振动响应更加接近实际受到载荷情况；第二，力触发系统作用点位置更加接近轮心，使得整个试验更加方便、接近实际；

(4)该测试方法适用于不同类型车轮力传递函数测试，缩小了整车测试过程占用空间，拓展了车型适用范围，可以模拟不同载重车身对车轮的力传递特性的影响规律。

本发明的另一目的在于提出一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试装置，以实现触发一次即可获得近轮心位置处振动加速度与胎顶振动加速度数值，从而获得车轮力传递函数。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试装置，包括可调支架、安装在车轮两侧轮毂处的车轮力传递函数测试装置、连接车轮与可调支架的车轮支撑装置、安装在车轮力传递函数测试装置上的轮心加速度计、安装在车轮胎顶处的胎顶加速度计、力触发装置、数据采集器以及计算机；所述车轮力传递函数测试装置包括圆盘以及安装在圆盘圆心处的凸台；所述车轮支撑装置包括液压缸，液压缸通过导向活塞连接横梁滑块，液压缸还通过支撑杆连接锁紧环，锁紧环将凸台与可调支架进行固定，液压缸通过连接线连接到数据采集器的输入端；所述轮心加速度计、胎顶加速度计通过连接线连接到数据采集器的输入端；所述力触发装置连接至数据采集器的输入端；所述数据采集器的输出端连接所述计算机。

进一步的，所述轮心加速度计安装在凸台的圆心处，并且轮心加速度计的几何中心与圆盘的圆心共轴，胎顶加速度计位于车轮胎顶与胎皮相切位置。

进一步的，所述横梁滑轮与所述可调支架活动连接。

进一步的，所述轮心加速度计为三轴加速度传感器。

进一步的，所述胎顶加速度计为三轴加速度传感器。

进一步的，所述轮心加速度计通过粘合胶与所述凸台相粘合。

进一步的，所述胎顶加速度计通过粘合胶与所述凸台相粘合。

进一步的，所述力触发装置为力锤。

所述一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试装置与上述一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的车轮力传递函数测试装置的主视图；

图3为本发明实施例所述的车轮力传递函数测试装置的侧视图；

图4为本发明实施例所述的车轮力传递函数侧装配图；

图5为本发明实施例所述的轮胎支撑装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-可调支架；2-车轮力传递函数测试装置；3-轮胎支撑装置；4-轮心加速度计；5-胎顶加速度计；6-力触发装置；7-数据采集器；8-计算机；9-支撑装置；11-主支撑纵梁；12-主支撑横梁；21-圆盘；22-凸台；31-横梁滑块；32-导向活塞；33-液压缸；34-支撑杆；35-锁紧环。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示的一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试装置图，测试方法包括以下步骤：

(1)安装车轮力传递函数测试装置

车轮力传递函数测试装置如图2、3所示，装配图如图4所示，将车轮力传递函数测试装置2与车轮进行装配，首先将5个安装螺栓按照轮毂自带螺孔位置将车轮力传递函数测试装置2与车轮轮毂内侧平面进行匹配安装，将车轮力传递函数测试装置2的连接体与穿过车轮轮毂的支撑装置9的安装螺栓进行连接，然后在轮毂外侧将圆盘的承力面与轮毂外侧平面进行匹配，通过紧固螺母将车轮力传递函数测试装置2、轮毂与支撑装置9紧固在一起。

(2)固定与调整车轮位置

将两套轮胎支撑装置3通过横梁滑块31并行安装可调支架1上，轮胎支撑装置如图5所示，且轮胎支撑装置3在可调支架1的主支撑横梁12上可以水平移动。然后，通过轮胎支撑装置3将车轮进行约束固定，具体通过左右两个轮胎支撑装置3的锁紧环35将车轮力传递函数测试装置2两侧凸台22进行固定，调整两侧轮胎支撑装置3，确保车轮整体处于竖直状态，然后将横梁滑块31与主支撑横梁12锁止。

(3)对车轮施加整车静载

在液压缸33连接线连接到数据采集器7的输入端，按照车轮在整车状态时实际受到载荷，通过液压缸33对车轮施加预载荷，确保车轮处于竖直状态，通过计算机8可以输入指定载荷，使得车轮状态与实车状态接近，然后将主支撑纵梁11左右两侧滑块与主支撑纵梁11进行锁止。

(4)布置轮心加速度计4与胎顶加速度计5

在圆盘21的凸台22圆心处布置轮心加速度计4，使其X向经过且垂直于车轮轮心所在轴，又平行于地面；Y向与车轮轮心所在轴重合，Z向过车轮轮心所在轴且垂直于地面，确定轮心加速度计4方向后，将轮心加速度计4用粘合剂贴合在凸台22圆面中心处上，使得正方体加速度计几何中心通过车轮轮心所在轴。同理，在车轮轮心正上方胎顶位置布置胎顶加速度计5，通过粘合胶将胎顶加速度计5与胎皮相粘合，使得胎顶加速度计5的Z向平行于轮心加速度计4的Z向，X向与轮心加速度计4的X向平行，Y向与轮心加速度计4的Y向平行。

(5)连接测试系统

分别将轮心加速度计4与胎顶加速度计5连接到数据采集器7，同时将力触发装置6连接到数据采集器7，确保测试获取的各个信号能同时输入到数据采集器，即在力触发装置激发车轮力传递函数测试装置后，计算机能立刻获得力触发激励信号、轮心加速度计与胎顶加速度计振动信号。

(6)计算轮心点对力触发装置激励信号的传递函数H_X10/H_Y10/H_Z10以及胎顶加速度计信号对力触发装置激励信号的传递函数H_X20/H_Y20/H_Z20：

用力触发装置6分别锤击圆盘的凸台的顶面、下边缘和右侧面，获得三个方向的力触发装置激励信号，同时利用数据采集器记录力触发装置激励信号H_X0/H_Y0/H_Z0，以及轮心加速度计响应信号H_X1/H_Y1/H_Z1，以及胎顶加速度计信号H_X2/H_Y2/H_Z2，用轮心加速度计响应信号与力触发装置激励信号的比值表示轮心点对力触发装置激励源信号的传递函数H_X10/H_Y10/H_Z10，用胎顶加速度计信号与力触发装置激励信号的比值表示轮胎顶部加速度计信号对力触发装置激励信号的传递函数H_X20/H_Y20/H_Z20；

(7)按照下式计算得到车轮轮心到轮胎顶部胎面的力传递函数，即车轮力传递函数：

{FT}_{X} = \frac{H_{X 20}}{H_{X 10}}, {FT}_{Y} = \frac{H_{Y 20}}{H_{Y 10}}, {FT}_{Z} = \frac{H_{Z 20}}{H_{Z 10}}

综上所述，本发明实施例提供了一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试方法与装置，与其他轮胎力传递函数测试方法相比较，本发明针对车轮力传递率测试设计一套车轮力传递函数测试装置，应用该装置简化了车轮力传递函数测试过程，仅需力锤敲击一次，即可获得车轮力传递函数；同时确保了每次测试获得车轮轮心位置处振动水平的稳定性；另外，车轮力传函辅助装置使得X/Y/Z三个方向的激振更加方便与准确；最后，轮胎支撑装置可以模拟不同载荷车身对车轮施加的预载作用，使得测试获得的力传递函数更加接近实际状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

{FT}_{X} = \frac{H_{X 20}}{H_{X 10}}, {FT}_{Y} = \frac{H_{Y 20}}{H_{Y 10}}, {FT}_{Z} = \frac{H_{Z 20}}{H_{Z 10}}

2.根据权利要求1所述的一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试方法，其特征在于：所述步骤(1)中轮心加速度计安装在凸台的圆心处，并且轮心加速度计的几何中心与圆盘的圆心共轴，胎顶加速度计位于车轮胎顶与胎皮相切位置。

3.一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试装置，其特征在于：包括可调支架、安装在车轮两侧轮毂处的车轮力传递函数测试装置、连接车轮与可调支架的车轮支撑装置、安装在车轮力传递函数测试装置上的轮心加速度计、安装在车轮胎顶处的胎顶加速度计、力触发装置、数据采集器以及计算机；所述车轮力传递函数测试装置包括圆盘以及安装在圆盘圆心处的凸台；所述车轮支撑装置包括液压缸，液压缸通过导向活塞连接横梁滑块，液压缸还通过支撑杆连接锁紧环，锁紧环将凸台与可调支架进行固定，液压缸通过连接线连接到数据采集器的输入端；所述轮心加速度计、胎顶加速度计通过连接线连接到数据采集器的输入端；所述力触发装置连接至数据采集器的输入端；所述数据采集器的输出端连接所述计算机。

4.根据权利要求3所述的一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试装置，其特征在于：所述轮心加速度计安装在凸台的圆心处，并且轮心加速度计的几何中心与圆盘的圆心共轴，胎顶加速度计位于车轮胎顶与胎皮相切位置。

5.根据权利要求3所述的一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试装置，其特征在于：所述横梁滑轮与所述可调支架活动连接。

6.根据权利要求3所述的一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试装置，其特征在于：所述轮心加速度计为三轴加速度传感器。

7.根据权利要求3所述的一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试装置，其特征在于：所述胎顶加速度计为三轴加速度传感器。

8.根据权利要求3所述的一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试装置，其特征在于：所述轮心加速度计通过粘合胶与所述凸台相粘合。

9.根据权利要求3所述的一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试装置，其特征在于：所述胎顶加速度计通过粘合胶与所述凸台相粘合。

10.根据权利要求3所述的一种模拟整车状态下车轮力传递函数测试装置，其特征在于：所述力触发装置为力锤。