CN105894888A - 轮耦合转向随动式三自由度汽车运动模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮耦合转向随动式三自由度汽车运动模拟器，既可实现车展上在不启动车辆情况下对真实车辆行驶运动性能的模拟体验，也可实现对整车振动性能测试；所述的运动模拟器采用两块方形板材、支撑连接件及多个柱状竖向液压运动装置组成的结构为主体，竖向液压运动装置驱动回转支撑台上真实车辆的车轮以模拟车辆行驶运动，通过回转支撑平台实现模拟器车轮转向随动；液压驱动装置以两级支撑连接件与支撑底座相连接，并采用对称安装的辅助支撑竖向导轨，可靠保证回转支撑平台平滑竖直运动，避免液压驱动装置受非轴向力而减小液压缸密封件磨损；采用新型卡爪式夹紧装置实现对液压驱动装置控制所需要的位移传感器的可靠固定、调整和安装。

Description

轮耦合转向随动式三自由度汽车运动模拟器

技术领域

本发明涉及汽车行驶运动模拟技术领域，尤其涉及一种基于真实车辆用于汽车运动模拟的轮耦合式且可实现车轮转向随动的三自由度运动模拟器。

背景技术

随着汽车展览会在人们生活中的普及，汽车展商会采用汽车运动模拟器来满足参展者对新型车辆性能的直观体验，从而让新型车辆性能参数等更易被人们了解，对于车展商对能够在不启动汽车且在完整车体情况下能够以真实车辆为对象进行车辆行驶运动的模拟器需求，以便于人们对车辆行驶性能进行真实体验，目前已有的汽车运动模拟器无法满足这种要求。已有汽车行驶运动模拟器，具有脱离完整车体而通过动力机构代替汽车整体或部分结构以实现模拟汽车行驶运动的特点，从而无法满足人们对真实车辆行驶性能的体验。并且现有轮耦合式汽车运动模拟器，具有结构过于复杂和庞大，专用于车辆性能测试而无法模拟车辆行驶于不同地形的运动，无法实现汽车车轮转动随动以逼真模拟车辆行驶运动的特点，并且由于存在的加工装配误差，模拟器中液压缸活塞杆直接承受较大的非轴向动载荷而加快液压装置密封的磨损，具有正常使用需不断维护的不足。因此，需要设计一种能弥补以上不足的新型汽车运动模拟器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够不需改变车体或车轮结构而以真实车辆为对象的模拟汽车行驶在不同道路运动的模拟器，并且运动模拟器中的结构应保证液压缸活塞杆主要承受轴向载荷避免密封件磨损而减小维护，具有结构简单、能实现车轮转向随动以逼真模拟车辆行驶情况的特点，能更好地满足人们对真实汽车在道路上模拟行驶性能的体验

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轮耦合转向随动式三自由度汽车运动模拟器，它包括运动模拟器上平台、支撑连接件、底座平板、竖向液压运动装置、信号转换器、数字信号处理器，竖向液压运动装置有四个，每个竖向液压运动装置结构相同且主要包括支撑底座、液压驱动装置、位移传感器、辅助支撑竖向导轨、回转支撑平台，支撑底座与运动模拟器底座平板固定连接，液压驱动装置固定连接在支撑底座上，液压驱动装置与回转支撑平台之间通过两段支撑连接件固定连接，两个连接件之间夹有限位挡板，限位挡板用于位移传感器测位移，位移传感器通过夹紧装置夹紧并固定连接到支撑底座上，块状夹紧装置通过U型卡爪和夹紧调节装置将位移传感器夹紧，位移传感器信号输出端与信号转换器模数转换功能端口的输入端相连，在通过模数转换功能口的输出端送入到数字信号处理器中进行处理，数字信号处理器将所测信号与所需要输出的汽车行驶的地形激励信号进行对比，计算出竖向液压运动装置对车轮应该产生的激励信号，输入到信号转换器数模转换功能端口的输入端，对液压驱动装置的位移进行控制，使得竖向位移不断变化，带动回转支撑平台上的车轮运动，从而使车体产生车体纵截面的俯仰运动、高低运动以及绕车体纵轴线的转动运动，实现对汽车行驶运动的模拟，回转支撑平台主要包含回转支撑上平板、回转支撑轴承、回转支撑底座，回转支撑上平板上的紧固连接结构，用于通过松紧件将车轮固定紧扣在回转支撑上平板上，防止模拟运动中汽车从模拟器上滚落实现轮耦合运动，回转支撑轴承一端固定连接在回转支撑底座，另一端固定连接在回转支撑上平板上，实现运动模拟中车轮可以转向，回转支撑平台与支撑底座之间通过四个辅助支撑竖向导轨连接，辅助支撑竖向导轨中的导杆一端与回转支撑底座转动连接，另一端固定连接在支撑底座上，使得模拟运动中回转支撑底座对液压缸所产生的非轴向力能够被辅助支撑竖向导轨所承受，保证了液压驱动装置主要承受轴向载荷，减小液压驱动装置内密封件的磨损，保证正常使用寿命。

所述的竖向液压运动装置的支撑底座设置为棱柱状结构。所述竖向液压运动装置的支撑底座是由带圆孔的圆形板材和方形型材固定连接而成的棱柱状结构。

所述的回转支撑平台为扁平柱状结构。所述的回转支撑平台是由带有紧固连接结构的圆盘状回转支撑上平板、带有加固件的圆筒状回转支撑底座以及扁平柱状的回转支撑轴承固定连接组成的扁平柱状结构，回转支撑上平台固定连接在回转支撑轴承的一端，回转支撑轴承安置于回转支撑底座内的筒状空间，且回转支撑轴承另一端与筒状空间底部固定连接。

所述的辅助支撑竖向导轨设置为竖直杆状结构。所述的辅助支撑竖向导轨是由规则截面长直竖向导杆、带有中心通孔的套筒、法兰状套筒底座、端盖状套筒盖配合组成，竖向导杆在套筒两端存在滚动配合。

所述的夹紧装置设置为块状结构。所述的夹紧装置是由一端为U型卡爪中部带有通孔另一端为卡合配合部的块状外卡爪、一端为U型卡爪另一端为卡合配合部的块状中间卡爪和夹紧调节装置配合而成的块状结构。

本发明的有益效果是：采用以上技术方案后，可通过带有紧固连接结构的圆盘状回转支撑上平板将真实车辆四个车轮可靠固定实现模拟器的轮耦合结构，在完整车体且不需发动车辆的情况下，由数字信号处理器和位移传感器精确控制四个竖向液压运动装置给予真实车辆四个车轮的激励信号，快速地模拟车辆行驶于不同路面的左右摇晃、上下颠簸、前后俯仰运动，同时回转支撑平台保证了车轮在运动中可以转向，实现用户对真实车辆行驶不同路面的运动性能的真实体验；并且整体结构简单，辅助支撑竖向导杆保证了液压驱动装置主要承受轴向力，减小液压驱动装置密封件的磨损，增加了对模拟器液压装置的可靠性；若将该运动模拟器与汽车性能测试设备相结合，该模拟器也可作为汽车厂商的整车悬架性能简易测试实验台。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是轮耦合转向随动式三自由度汽车运动模拟器整体结构图。

图2是竖向液压运动装置结构图。

图3是图2的纵剖面图。

图4是回转支撑平台的回转上平板结构图。

图5是回转支撑平台的回转底座结构图。

图6是竖向液压运动装置的支撑底座结构图。

图7是辅助支撑竖向导轨结构图。

图8是图7的剖面结构示意图。

图9是图8的A-A剖面图。

图10是位移传感器夹紧装置装配图。

图11是位移传感器夹紧装置的外卡爪结构图。

图12是位移传感器夹紧装置的中间卡爪结构图。

图中1.运动模拟器上平台，2.支撑连接件，3.底座平板，4.竖向液压运动装置，5.信号转换器，6.数字信号处理器，7.回转支撑平台，8.辅助支撑竖向导轨，9.支撑底座，10.限位挡板，11.竖向导杆，12.回转支撑上平板，13.竖向导轨套筒，14.竖向导轨底座，15.液压驱动装置，16.夹紧装置，17.位移传感器，18.下支撑连接件，19.上支撑连接件，20.回转支撑轴承内圈，21.回转支撑底座，22.竖向导轨上盖，23.夹紧装置外卡爪，24.夹紧装置中间卡爪。

具体实施方式

在附图中，本发明提供了一种轮耦合转向随动式三自由度汽车运动模拟器，它包括运动模拟器上平台1、支撑连接件2、底座平板3、竖向液压运动装置4、信号转换器5、数字信号处理器6，竖向液压运动装置4有四个，每个竖向液压运动装置4结构相同且主要包括支撑底座9、液压驱动装置15、位移传感器17、辅助支撑竖向导轨8、回转支撑平台7，竖向液压运动装置4安装在运动模拟器上平台1与底座平板3之间，并通过支撑底座9与运动模拟器底座平板3固定连接，液压驱动装置15固定连接在支撑底座9上，液压缸活塞杆与回转支撑平台7之间通过上支撑连接杆19和下支撑连接杆20固定连接，两个连接件之间夹有限位挡板10，限位挡板10用于位移传感器测位移，位移传感器17通过夹紧装置16夹紧并固定连接到支撑底座9上，块状夹紧装置16通过U型卡爪和夹紧调节装置将位移传感器17夹紧，位移传感器17信号输出端与信号转换器5模数转换功能端口的输入端相连，在通过模数转换功能口的输出端送入到数字信号处理器6中进行处理，数字信号处理器6将所测信号与所需要输出的汽车行驶的地形激励信号进行对比，计算出竖向液压运动装置4对车轮应该产生的激励信号，输入到信号转换器5数模转换功能端口的输入端，对液压驱动装置15的位移进行控制，使得液压驱动装置15输出位移不断变化，带动回转支撑平台7上的车轮运动，从而使车体产生车体纵截面的俯仰运动、高低运动以及绕车体纵轴线的转动运动，实现对汽车行驶运动的模拟，回转支撑平台7主要包含回转支撑上平板12、回转支撑轴承、回转支撑底座21，回转支撑上平板12的紧固连接结构，用于通过松紧件将车轮固定紧扣在回转支撑上平板12上，防止模拟运动中汽车从模拟器上滚落实现轮耦合运动，回转支撑轴承一端固定连接在回转支撑底座21，另一端固定连接在回转支撑上平板12上，实现运动模拟中车轮可以转向，回转支撑平台7与支撑底座9之间通过四个辅助支撑竖向导轨8连接，辅助支撑竖向导轨8中的导杆一端与回转支撑底座21转动连接，另一端对称固定连接在支撑底座9上，使得模拟运动中回转支撑底座21对液压缸活塞杆所产生的非轴向力能够被辅助支撑竖向导轨8所承受，保证了液压驱动装置15主要承受轴向载荷，减小液压缸内密封件的磨损，保证液压驱动装置15正常使用寿命，辅助支撑竖向导轨8主要通过竖向导杆11与带有中心通孔的竖向导轨套筒13在两端滚动配合，实现平滑导向及辅助支撑。

Claims (6)

1.一种用于轮耦合转向随动式的三自由度汽车运动模拟器，包括运动模拟器上平台1、支撑柱2、底座平板3、竖向液压运动装置4、信号转换器5、数字信号处理器6，其特征是：所述的位移传感器17的输出端与信号转换器5模数转换功能口输入端连接，信号转换器5模数转换功能口输出端与数字信号处理器6输入口连接，数字信号处理器6的输出口与信号转换器5的数模转换功能口输入端连接，信号转换器5的模数转换口输出端与液压控制阀相连接；所述的竖向液压运动装置4固定安装在由运动模拟器上平台1、底座平板3和支撑柱2所组成的层状框架结构之间；所述的支撑底座9为棱柱状结构，提供对液压运动装置的支撑以及固定安装；所述的回转支撑平台7由回转支撑上平板12、回转支撑轴承、回转支撑底座21配合而成，可实现车轮的转向随动；所述的辅助支撑竖向导轨8对称安装，一端转动连接在回转支撑座21底部，套筒底座14固定连接在支撑底座9上，能有效减小液压缸活塞杆上的非轴向载荷，对回转支撑平台7竖直运动起平滑导向及辅助支撑作用；所述的夹紧装置16，通过两个U型口卡爪夹紧位移传感器17，通过卡合配合部固定连接到支撑底座9上。

2.根据权利要求1所述的轮耦合转向随动式三自由度汽车运动模拟器，其特征是所述的竖向液压运动装置的支撑底座9设置为由带圆孔的圆形板材和方形型材固定连接而成的棱柱状结构。

3.根据权利要求1所述的轮耦合转向随动式三自由度汽车运动模拟器，其特征是所述的回转支撑平台7设置为由带有紧固连接结构的圆盘状回转支撑上平板12、带有加固件的圆筒状回转支撑底座21以及扁平柱状的回转支撑轴承固定连接组成的扁平柱状结构，回转支撑上平板12固定连接在回转支撑轴承的一端，回转支撑轴承安置于回转支撑底座21内的筒状空间，且回转支撑轴承另一端与筒状空间底部固定连接，实现回转支撑上平板12可以相对于回转支撑底座21水平转动。

4.根据权利要求1所述的轮耦合转向随动式三自由度汽车运动模拟器，其特征是所述的辅助支撑竖向导轨8设置为由规则截面长直竖向导杆11、带有中心通孔的套筒13、法兰状套筒底座14、端盖状套筒盖22配合组成的竖直柱状结构，竖向导杆在套筒两端存在滚动配合。

5.根据权利要求1所述的轮耦合转向随动式三自由度汽车运动模拟器，其特征是所述的夹紧装置16设置为由一端为U型卡爪中部带有通孔另一端为卡合配合部的块状外卡爪23、一端为U型卡爪另一端为卡合配合部的块状中间卡爪24和夹紧调节装置配合而成的块状结构。

6.根据权利要求1所述的轮耦合转向随动式三自由度汽车运动模拟器，其特征是所述的回转支撑平台7与支撑底座9之间是对称安装着辅助支撑竖向导轨8，减小液压缸活塞杆承受的非轴向力。