CN108007700A - 商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统，其特征在于：钢板弹簧总成的后端通过板簧销轴连接实车吊环，加载桥与加载叉通过加载叉销轴连接；垂直线性作动器与加载叉相连接，转向摇臂的另一端连接转向拉杆；转向拉杆的另一端通过转向拉杆位置调整块连接到加载桥上，纵向加载杆一端与加载桥相连接，一端与关节轴承连接；关节轴承与水平线性作动器相连接。其能够准确、真实的模拟出不同实车状态、提高了整车的平顺性和舒适性。

Description

商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统

技术领域

本发明涉及一种商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统，属于汽车零部件台架试验技术领域。

背景技术

商用车在实际载货使用的不同工况中，经常会出现车轮摆振严重、制动时干涉跑偏、转向特性变差等现象，如何快速校核车轮跳动过程中转向系统与行驶系统之间的运动干涉量，并将其控制在合理范围内，一直是汽车行业众多底盘设计师和整车布置师十分关注和研究的问题。

目前，针对商用车转向系统与行驶系统运动干涉量的确定，仅保留在理论计算层面，暂无充分验证商用车底盘设计中校核转向系统与行驶系统干涉量方法正确性的台架系统，导致无法精准有效地将干涉量控制在合理范围内，进而影响提高整车的平顺性和舒适性。

经检索国内外专利，未发现涉及商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验装置及其台架试验方法的专利文献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统，其是测量在不同工况下前钢板弹簧总成的跳动轨迹和转向摇臂的摆动角度，快速校核其转向系统与行驶系统之间的运动干涉量，并将其控制在合理范围内，为产品设计工作和整车底盘布置工作积累数据，提高整车的平顺性和舒适性；同时还验证分析现在商用车底盘设计中校核转向系统与行驶系统干涉量方法的正确性；其针对上述问题设计了台架结构新颖、可多通道加载验证的试验系统，该试验系统将钢板弹簧总成、转向拉杆、转向摇臂、实车吊环、U形螺栓、板簧销轴、加载桥等部件全部纳入到系统试验中。通过调节各部件总成的空间相对位置，实现复现整车处于不同承载状态下的空间布置；通过设计模拟实车车桥的夹具和协调加载装置，使用两个线性作动器对转向系统与行驶系统同时进行二自由度协调复合加载，控制两个线性作动器实现模拟实车车轮的跳动，采用三坐标测量仪和拉线传感器，测量在不同工况下前钢板弹簧总成的跳动轨迹和转向摇臂的摆动角度，进而快速校核其转向系统与行驶系统之间的运动干涉量，并将其控制在合理范围内。实现了最大程度地模拟实车状态中商用车转向系统与行驶系统运动干涉状态。

本发明的技术方案是这样实现的：一种商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统，由龙门架、垂直线性作动器、钢板弹簧总成前端固定座3、转向摇臂固定支座、转向摇臂、转向拉杆、水平线性作动器固定座、水平线性作动器、关节轴承、锁紧螺母、板簧销轴、实车吊环、吊环固定支座、加载叉、盖板、U形螺栓、钢板弹簧总成、加载叉销轴、调整螺栓、转向拉杆位置调整块、加载桥、纵向加载杆组成，其特征在于：钢板弹簧总成的后端通过板簧销轴连接实车吊环，实车吊环固定在吊环固定支座上；通过U形螺栓将加载桥、盖板、钢板弹簧总成连接在一起；加载桥与加载叉通过加载叉销轴连接；垂直线性作动器与加载叉相连接，进而对台架试验系统进行垂向加载；转向摇臂固定支座的位置，依据实车状态中转向器（相对于钢板弹簧总成前端支座）的位置确定，而后连接转向摇臂5；转向摇臂5的另一端连接转向拉杆；转向拉杆的另一端通过转向拉杆位置调整块连接到加载桥上，并且通过调整螺栓固定；通过转向拉杆位置调整块调整转向拉杆球头在加载桥上水平方向和垂直方向的位置，进而调整出转向系统相对于行驶系统不同的空间相对位置；纵向加载杆一端与加载桥相连接，一端与关节轴承连接；关节轴承与水平线性作动器相连接，进而对台架试验系统进行水平方向加载；通过调整锁紧螺母锁紧位置，控制纵向加载杆的作用长度，实现台架试验系统中复现不同轮心接地高度。

所述加载叉的横梁中间有一通孔，与垂直线性作动器相连接固定；两端头有同轴心的两通孔，通过加载叉销轴与加载桥相连接固定。

所述加载桥的横梁中间有一螺纹孔，与纵向加载杆相连接固定；在该螺纹孔外围有四个通孔，通过两个U形螺栓将盖板和钢板弹簧总成连接固定在加载桥上；在加载桥横梁两边分别有三个螺纹孔，通过调整螺栓选择不同位置的螺纹孔，将转向拉杆位置调整块连接固定在加载桥上。

所述转向拉杆位置调整块的一端为U型槽，另一端后端为凸台底座，底座上开有内孔，内孔为螺纹与调整螺栓螺纹连接。

所述转向拉杆位置调整块调整转向拉杆球头在加载桥上水平方向和垂直方向的位置，进而调整出转向系统相对于行驶系统不同的空间相对位置。

所述纵向加载杆一端与加载桥相连接，一端与关节轴承连接；关节轴承与线性水平作动器相连接，进而对台架试验系统进行水平方向加载。

一种商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统，其特征在于所述的测量台架试验按以下步骤实现：

1. 将三坐标测量仪和拉线传感器安装连接到的商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统中去，并且制定一不动点为坐标系原点。

2. 通过调节垂直线性作动器，在钢板弹簧总成处于自由状态时，将垂直线性作动器2和水平线性作动器的载荷示数置零，调试三坐标测量仪和拉线传感器示数置零。

3. 根据实际使用需要，使用垂直线性作动器和水平线性作动器控制软件进行编写控制程序，实现输出道路载荷谱控制形式的或者指定输出波形的加载命令对台架试验系统进行加载。

4. 通过程序控制垂直线性作动器和水平线性作动器伺服阀的开度，进而控制两个线性作动器对台架试验系统进行协调加载。协调控制两个线性作动器可以实现模拟实车车轮的跳动。

5. 随着垂直线性作动器对台架系统的垂直方向加载，钢板弹簧总成垂直方向承载变形逐步加大；随着水平线性作动器对台架系统的水平方向加载，钢板弹簧总成水平方向纵扭变形逐步加大。该两方向的加载均通过加载桥21作用给钢板弹簧总成。

6. 加载桥随着钢板弹簧总成变形量的变化，加载桥的空间位置发生变化，带动与其通过调整螺栓、转向拉杆位置调整块连接的转向拉杆发生位置变化，转向拉杆进而拉动转向摇臂。

7. 通过三坐标测量仪和拉线传感器测量动态过程中转向摇臂相对于其初始状态摆动角度的变化。

8. 通过三坐标测量仪和拉线传感器测量的数据，计算钢板弹簧总成的运动轨迹。

9. 通过钢板弹簧总成的运动轨迹与转向摇臂的摆动角度对应关系，即可测量计算出了商用车转向系统与行驶系统运动之间的干涉量。

本发明的积极效果是通用性强，制造成本低，可以广泛应用于商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验，将钢板弹簧总成、转向拉杆、转向摇臂、实车吊环、U形螺栓、板簧销轴、加载桥等部件全部纳入到系统试验中。通过调节各部件总成的空间相对位置，实现转向系统与行驶系统处于不同姿态、整车处于不同承载状态下的空间布置。通过控制软件程序协调控制两个线性作动器加载装置对转向系统与行驶系统进行加载，在控制系统中搭配有道路载荷谱协调控制软件，可实时回放实车采集的道路载荷谱数据，以最大程度地模拟转向系统与行驶系统所有零部件总成在实车状态下的受力情况，能够准确、真实的模拟出该类系统总成对应不同实车工况时的状态，为产品设计工作和整车底盘布置工作积累数据，对提高整车的平顺性和舒适性意义重大。

附图说明

图1是发明的整体结构示意图。

图2为本发明的局部放大图。

图3为加载叉结构主视图。

图4为加载叉结构俯视图。

图5为加载桥结构主视图。

图6为加载桥结构俯视图。

图7为加载桥结构侧视图。

图1中：1──龙门架；2──垂直线性作动器；

3──钢板弹簧总成前端固定座；4──转向摇臂固定支座；

5──转向摇臂；6──转向拉杆；

7──水平线性作动器固定座；8──水平线性作动器；

9──关节轴承；10──锁紧螺母；

11──板簧销轴；12──实车吊环；

13──吊环固定支座；14──加载叉；

15──盖板；16──U形螺栓；

17──钢板弹簧总成；18──加载叉销轴；

19──调整螺栓；20──转向拉杆位置调整块；

21──加载桥；22──纵向加载杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：如图-71所示，一种商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统，由龙门架1、垂直线性作动器2、钢板弹簧总成前端固定座3、转向摇臂固定支座4、转向摇臂5、转向拉杆6、水平线性作动器固定座7、水平线性作动器8、关节轴承9、锁紧螺母10、板簧销轴11、实车吊环12、吊水平环固定支座13、加载叉14、盖板15、U形螺栓16、钢板弹簧总成17、加载叉销轴18、调整螺栓19、转向拉杆位置调整块20、加载桥21、纵向加载杆22组成；其特征在于：钢板弹簧总成17的后端通过板簧销轴11连接实车吊环12，依照其在实车的作用长度固定在龙门架1上；通过U形螺栓16将加载桥21、盖板15、钢板弹簧总成17连接在一起；加载桥21与加载叉14通过加载叉销轴18连接；线性垂直作动器2与加载叉14相连接，进而对台架试验系统进行垂向加载；转向摇臂固定支座4的位置，依据实车状态中转向器（相对于钢板弹簧总成前端支座）的位置确定，而后连接转向摇臂5；转向摇臂5的另一端连接转向拉杆6；转向拉杆6的另一端通过转向拉杆位置调整块20连接到加载桥21上，并且通过调整螺栓19固定。

所述加载叉14的横梁中间有一通孔，与垂直线性作动器2相连接固定；两端头有同轴心的两通孔，通过加载叉销轴18与加载桥21相连接固定。

所述加载桥21的横梁中间有一螺纹孔，与纵向加载杆22相连接固定；在该螺纹孔外围有四个通孔，通过两个U形螺栓16将盖板15和钢板弹簧总成17连接固定在加载桥21上；在加载桥21横梁两边分别有三个螺纹孔，通过调整螺栓19选择不同位置的螺纹孔，将转向拉杆位置调整块20连接固定在加载桥21上。

所述转向拉杆位置调整块的一端为U型槽，另一端后端为凸台底座，底座上开有内孔，内孔为螺纹与调整螺栓19螺纹连接。其尺寸为：U型槽的宽度依据其配合使用的固定螺栓所连接的固定孔尺寸确定，U型槽的长度依据实际使用过程中水平方向连接部件之间相对位置而确定。

所述转向拉杆位置调整块20调整转向拉杆6球头在加载桥21上水平方向和垂直方向的位置，进而调整出转向系统相对于行驶系统不同的空间相对位置。

所述纵向加载杆22一端与加载桥21相连接，一端与关节轴承9连接；关节轴承9与线性水平作动器8相连接，进而对台架试验系统进行水平方向加载。

进一步地，通过调整锁紧螺母10锁紧位置，控制纵向加载杆的作用长度，实现台架试验系统中复现不同轮心接地高度。

上述商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统中各部件、机构之间的连接装配形式调整完毕后，执行以下步骤：

1. 在上述台架试验系统各总成部件连接完毕后，根据实际使用需要，以方便操作和采集有效数据信息为原则，将三坐标测量仪和拉线传感器安装连接到的商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统中去，并且指定一不动点为坐标系原点。

2. 通过调节垂直线性作动器2，在钢板弹簧总成17处于自由状态时，将垂直线性作动器2和水平线性作动器8的载荷示数置零，调试三坐标测量仪和拉线传感器示数置零。

3. 根据实际使用需要，使用垂直线性作动器和水平线性作动器控制软件进行编写控制程序，一般使用美国MTS线性作动器RPC模块或者英国Servotest设备迭代控制软件协调控制两个线性作动器的配合加载，实现输出道路载荷谱控制形式的或者指定输出波形的加载命令对台架试验系统进行加载。

4. 通过程序控制垂直线性作动器2和水平线性作动器8伺服阀的开度，进而控制两个线性作动器对台架试验系统进行协调加载。协调控制两个线性作动器可以实现模拟实车车轮的跳动。

5. 随着垂直线性作动器2对台架系统的垂直方向加载，钢板弹簧总成垂直方向承载变形逐步加大；随着水平线性作动器8对台架系统的水平方向加载，钢板弹簧总成17水平方向纵扭变形逐步加大。该两方向的加载均通过加载桥21作用给钢板弹簧总成17。

6. 加载桥21随着钢板弹簧总成17变形量的变化，加载桥21的空间位置发生变化，带动与其通过调整螺栓19、转向拉杆位置调整块20连接的转向拉杆6发生位置变化，转向拉杆6进而拉动转向摇臂5。

7. 通过三坐标测量仪和拉线传感器测量动态过程中转向摇臂5相对于其初始状态摆动角度的变化，记录动态变化过程中关注位置点的每个相对位置。

8. 通过三坐标测量仪和拉线传感器测量的一系列相对数据位置点，导入到三维绘图软件中，一般使用Proe或者Catia等三维绘图软件，即可绘制出钢板弹簧总成17的运动轨迹。

9. 通过钢板弹簧总成17的运动轨迹与转向摇臂5的摆动角度对应关系，即可测量计算出了商用车转向系统与行驶系统运动之间的干涉量，即钢板弹簧总成17在承载状态下纵扭变形量相对于转向系统中转向摇臂5变化量。

本发明专利新颖独特、设计巧妙，能够准确、真实的模拟出不同实车状态、不同相对布置位置的转向系统与行驶系统的协调运动状态，快速校核其转向系统与行驶系统之间的运动干涉量，并将其控制在合理范围内，对提高整车的平顺性和舒适性意义重大。

Claims (7)

1.一种商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统，由龙门架、垂直线性作动器、钢板弹簧总成前端固定座、转向摇臂固定支座、转向摇臂、转向拉杆、水平线性作动器固定座、水平线性作动器、关节轴承、锁紧螺母、板簧销轴、实车吊环、吊环固定支座、加载叉、盖板、U形螺栓、钢板弹簧总成、加载叉销轴、调整螺栓、转向拉杆位置调整块、加载桥、纵向加载杆组成，其特征在于：钢板弹簧总成的后端通过板簧销轴连接实车吊环，实车吊环固定在龙门架上；通过U形螺栓将加载桥、盖板、钢板弹簧总成连接在一起；加载桥与加载叉通过加载叉销轴连接；垂直线性作动器与加载叉相连接，进而对台架试验系统进行垂向加载；转向摇臂固定支座与中转向器相对于钢板弹簧总成前端支座的位置，而后连接转向摇臂；转向摇臂的另一端连接转向拉杆；转向拉杆的另一端通过转向拉杆位置调整块连接到加载桥上，并且通过调整螺栓固定；通过转向拉杆位置调整块调整转向拉杆球头在加载桥上水平方向和垂直方向的位置，进而调整出转向系统相对于行驶系统不同的空间相对位置；纵向加载杆一端与加载桥相连接，一端与关节轴承连接；关节轴承与水平线性作动器相连接，进而对台架试验系统进行水平方向加载；通过调整锁紧螺母锁紧位置，控制纵向加载杆的作用长度，实现台架试验系统中复现不同轮心接地高度。

2.根据权利要求1所述的一种商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统，其特征在于所述加载叉的横梁中间有一通孔，与垂直线性作动器相连接固定；两端头有同轴心的两通孔，通过加载叉销轴与加载桥相连接固定。

3.根据权利要求1所述的一种商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统，其特征在于所述加载桥的横梁中间有一螺纹孔，与纵向加载杆相连接固定；在该螺纹孔外围有四个通孔，通过两个U形螺栓将盖板和钢板弹簧总成连接固定在加载桥上；在加载桥横梁两边分别有三个螺纹孔，通过调整螺栓选择不同位置的螺纹孔，将转向拉杆位置调整块20连接固定在加载桥上。

4.根据权利要求1所述的一种商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统，其特征在于所述转向拉杆位置调整块的一端为U型槽，另一端后端为凸台底座，底座上开有内孔，内孔为螺纹与调整螺栓螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统，其特征在于所述转向拉杆位置调整块调整转向拉杆球头在加载桥上水平方向和垂直方向的位置，进而调整出转向系统相对于行驶系统不同的空间相对位置。

6.根据权利要求1所述的一种商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统，其特征在于所述纵向加载杆一端与加载桥相连接，一端与关节轴承连接；关节轴承与线性水平作动器相连接，进而对台架试验系统进行水平方向加载。

7.一种商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统，其特征在于所述的测量台架试验按以下步骤实现：

1) 将三坐标测量仪和拉线传感器安装连接到的商用车转向系统与行驶系统运动干涉量测量台架试验系统中去，并且制定一不动点为坐标系原点；

2)通过调节垂直线性作动器，在钢板弹簧总成处于自由状态时，将垂直线性作动器和水平线性作动器的载荷示数置零，调试三坐标测量仪和拉线传感器示数置零；

3)根据实际使用需要，使用垂直线性作动器和水平线性作动器控制软件进行编写控制程序，实现输出道路载荷谱控制形式的或者指定输出波形的加载命令对台架试验系统进行加载；

4)通过程序控制垂直线性作动器和水平线性作动器伺服阀的开度，进而控制两个线性作动器对台架试验系统进行协调加载，协调控制两个线性作动器可以实现模拟实车车轮的跳动；

5)随着垂直线性作动器对台架系统的垂直方向加载，钢板弹簧总成垂直方向承载变形逐步加大；随着水平线性作动器对台架系统的水平方向加载，钢板弹簧总成水平方向纵扭变形逐步加大，该两方向的加载均通过加载桥作用给钢板弹簧总成；

6)加载桥随着钢板弹簧总成变形量的变化，加载桥的空间位置发生变化，带动与其通过调整螺栓、转向拉杆位置调整块连接的转向拉杆发生位置变化，转向拉杆进而拉动转向摇臂；

7)通过三坐标测量仪和拉线传感器测量动态过程中转向摇臂相对于其初始状态摆动角度的变化；

8)通过三坐标测量仪和拉线传感器测量的数据，计算钢板弹簧总成的运动轨迹；

9)通过钢板弹簧总成的运动轨迹与转向摇臂的摆动角度对应关系，即可测量计算出了商用车转向系统与行驶系统运动之间的干涉量。