CN110057597A - 汽车车身扭转刚度测试约束装置及其约束方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车车身扭转刚度测试约束装置，包括用于与车身连接的连接组件、与连接组件连接且用于释放X方向、Y方向和Z方向的旋转自由度的XYZ旋转自由度调节组件、与XYZ旋转自由度调节组件连接且用于释放X方向和/或Y方向的平动自由度的X/Y平动自由度调节组件以及与X/Y平动自由度调节组件连接的Z平动自由度调节组件。本发明的汽车车身扭转刚度测试约束装置，结构简单，通用性好，满足车身扭转刚度测试要求。本发明还公开了一种汽车车身扭转刚度测试约束方法。

Description

汽车车身扭转刚度测试约束装置及其约束方法

技术领域

本发明属于汽车检测技术领域，具体地说，本发明涉及一种汽车车身扭转刚度测试约束装置及其约束方法。

背景技术

汽车车身扭转刚度(或车架扭转刚度)是衡量汽车抵抗扭转变形能力的重要指标，其对汽车的安全性、操稳性和NVH性能等有很大影响。近年来，国内外工程技术人员对车身扭转刚度的计算进行了很多研究，概括之主要方法为采用有限元方法进行理论计算，并结合车身刚度试验测试进行分析模型的修订和最终的验收。其中，为了模拟车身实际的受力状态，常将约束施加在前后悬架在车身上的安装孔处，根据约束位置自由度处理方式的不同，车身扭转刚度约束方法大体可分为全约束、过约束和理想约束三种类型。不同约束类型对应的约束装置不尽相同，寻求结构简单、通用性好的约束装置以满足不同车企车身刚度试验测试的要求十分必要。

从目前所查到的文献中，均未有涉及上述全约束、过约束和理想约束三种类型的通用约束装置其对应的约束方法，仅公开号为CN102072803A的专利文献公开了一种汽车车架刚度测试约束装置，该约束装置包括约束Z组件(1)、约束XZ组件和约束XYZ组件，通过各组件的旋转自由度和平动自由度的释放或锁止，可实现车身刚度测试时理想约束(最小约束原理约束)方法。

但该专利文献中未涉及约束装置的Z向平动自由度调节部分，这使采用该约束装置进行不同车型扭转刚度测试时车身姿态的调节受限。同时该专利文献中也未涉及全约束和过约束类型下车身刚度约束方法及其对应的约束装置，这使该约束装置通用性不强。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种汽车车身扭转刚度测试约束装置，目的是提高通用性。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：汽车车身扭转刚度测试约束装置，包括用于与车身连接的连接组件、与连接组件连接且用于释放X方向、Y方向和Z方向的旋转自由度的XYZ旋转自由度调节组件、与XYZ旋转自由度调节组件连接且用于释放X方向和/或Y方向的平动自由度的X/Y平动自由度调节组件以及与X/Y平动自由度调节组件连接的Z平动自由度调节组件。

所述连接组件、XYZ旋转自由度调节组件、X/Y平动自由度调节组件和Z平动自由度调节组件为沿竖直方向依次布置。

所述XYZ旋转自由度调节组件包括与所述连接组件连接的球铰上连接板、与所述X/Y平动自由度调节组件连接的球铰下连接板、设置于球铰下连接板上的轴承支撑架以及与球铰上连接板和轴承支撑架连接的关节轴承。

所述X/Y平动自由度调节组件包括调节单元，调节单元包括上滑块、相对于上滑块可沿X方向或Y方向移动的下滑块以及与上滑块和下滑块连接的滑块组件，调节单元至少设置一个。

所述调节单元设置两个且两个调节单元为沿竖直方向依次布置，位于上方的调节单元的上滑块与所述XYZ旋转自由度调节组件连接，位于上方的调节单元的下滑块与位于下方的调节单元的上滑块连接，位于下方的调节单元的下滑块与所述Z平动自由度调节组件连接。

所述Z平动自由度调节组件包括与所述X/Y平动自由度调节组件连接的螺杆连接板、支座和与螺杆连接板连接且与支座构成螺旋传动的调节螺杆。

所述Z平动自由度调节组件还包括套设于所述调节螺杆上且用于控制调节螺杆旋转的旋转盘和设置于所述支座上且用于使调节螺杆与支座保持相对固定的锁止件。

本发明还提供了一种汽车车身扭转刚度测试约束方法，采用上述的汽车车身扭转刚度测试约束装置，且汽车车身扭转刚度测试约束装置设置多个，各个汽车车身扭转刚度测试约束装置分别在一个设定位置处与车身连接。

所述汽车车身扭转刚度测试约束装置设置三个，分别为第一约束装置、第二约束装置和第三约束装置；第一约束装置在第一设定位置处与车身连接，第一设定位置为车身的前防撞梁中心位置；第二约束装置在第二设定位置处与车身连接，第三约束装置在第三设定位置处与车身连接，第二设定位置和第三设定位置位于车身的后桥处且第二设定位置和第三设定位置为对称布置。

当约束类型为全约束时，由所述第一约束装置、第二约束装置和第三约束装置约束车身的前防撞粱与车身中心对称平面的交点及车身的后桥在车身的纵梁上的投影点的三个旋转自由度和三个平动自由度。

本发明的汽车车身扭转刚度测试约束装置，结构简单，通用性好，满足车身扭转刚度测试要求。

附图说明

图1是本发明汽车车身扭转刚度测试约束装置的结构示意图；

图2是XYZ旋转自由度调节组件的结构示意图；

图3是X/Y平动自由度调节组件的结构示意图；

图4是Z平动自由度调节组件的结构示意图；

图5是上、下滑板的的结构示意图；

图6是车身扭转刚度测试约束示意图；

上述图中的标记均为：1、第一约束装置；2、第二约束装置；3、第三约束装置；4、连接组件；5、XYZ旋转自由度调节组件；6、X/Y平动自由度调节组件；7、Z平动自由度调节组件；8、球铰上连接板；9、关节轴承；10、转轴；11、轴承支撑架；12、螺栓；13、滑块组件；14、球铰下连接板；15、上滑块；16、下滑块；17、螺杆连接板；18、调节螺杆；19、旋转盘；20、锁止件；21、支座；22、下固定板。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”和“第三”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图6所示，本发明提供了一种汽车车身扭转刚度测试约束装置，包括用于与车身连接的连接组件4、与连接组件4连接且用于释放X方向、Y方向和Z方向的旋转自由度的XYZ旋转自由度调节组件5、与XYZ旋转自由度调节组件5连接且用于释放X方向和/或Y方向的平动自由度的X/Y平动自由度调节组件6以及与X/Y平动自由度调节组件6连接的Z平动自由度调节组件7，X方向和Y方向均为水平方向且X方向和Y方向相垂直，Z方向为竖直方向，X方向与车身的长度方向相平行，Y方向与车身的宽度方向相平行。这种结构的汽车车身扭转刚度测试约束装置为模拟车身在扭转载荷作用下发生扭转时的约束边界条件，可对车身前防撞粱与汽车中心对称平面的交点及后桥在左右纵梁上的投影点进行约束来实现对扭转工况的模拟。

具体地说，如图1所示，连接组件4、XYZ旋转自由度调节组件5、X/Y平动自由度调节组件6和Z平动自由度调节组件7为沿竖直方向依次布置，连接组件4为U形结构且连接组件4套设于车身的梁体上，连接组件4的下端通过螺栓与XYZ旋转自由度调节组件5的上端连接，XYZ旋转自由度调节组件5的下端通过螺栓与X/Y平动自由度调节组件6的上端连接，X/Y平动自由度调节组件6的下端与Z平动自由度调节组件7的上端连接，Z平动自由度调节组件7的下端通过螺栓与地基连接。

如图1和图2所示，XYZ旋转自由度调节组件5包括与连接组件4连接的球铰上连接板8、与X/Y平动自由度调节组件6连接的球铰下连接板14、设置于球铰下连接板14上的轴承支撑架11以及与球铰上连接板8和轴承支撑架11连接的关节轴承9。球铰上连接板8与连接组件4的下端固定连接，关节轴承9位于球铰上连接板8的下方，关节轴承9与转轴10配合连接，并采用螺栓12将其固定在轴承支架上，这样关节轴承9、转轴10、轴承支撑架11、螺栓12等组成了球铰结构，释放X、Y、Z三个方向的旋转自由度。关节轴承9的上端与球铰上连接板8固定连接，球铰下连接板14位于关节轴承9的下方且球铰下连接板14通过螺栓与X/Y平动自由度调节组件6相连。

如图1和图3所示，X/Y平动自由度调节组件6包括调节单元，调节单元包括上滑块15、相对于上滑块15可沿X方向或Y方向移动的下滑块16以及与上滑块15和下滑块16连接的滑块组件13，调节单元至少设置一个。滑块组件13与下滑块16为固定连接，下滑块16位于上滑块15的下方，滑块组件13与上滑块15为滑动连接，上滑块15相对于下滑块16移动时的移动方向与X方向或Y方向相平行。X/Y平动自由度调节组件6可设置成用于释放X方向的平动自由度，X/Y平动自由度调节组件6还可设置成用于释放Y方向的平动自由度，X/Y平动自由度调节组件6还可设置成同时用于释放X方向和Y方向的平动自由度。

如若X/Y平动自由度调节组件6释放X、Y两个方向的平动自由度，需要使用两个调节单元交叉布置。在本实施例中，如图1和图3所示，调节单元设置两个且两个调节单元为沿竖直方向依次布置，位于上方的调节单元的上滑块15与XYZ旋转自由度调节组件5连接且该上滑块15是通过螺栓与球铰下连接板14固定连接，位于上方的调节单元的下滑块16与位于下方的调节单元的上滑块15连接且该下滑块16与上滑块15是通过螺栓固定连接，位于下方的调节单元的下滑块16与Z平动自由度调节组件7连接且该下滑块16是通过螺栓与Z平动自由度调节组件7固定连接。位于上方的调节单元的上滑块15相对于下滑块16移动时的移动方向与X方向相平行，位于下方的调节单元的上滑块15相对于下滑块16移动时的移动方向与Y方向相平行。

如图1和图4所示，Z平动自由度调节组件7包括与X/Y平动自由度调节组件6连接的螺杆连接板17、支座21、下固定板22、与螺杆连接板17连接且与支座21构成螺旋传动的调节螺杆18、套设于调节螺杆18上且用于控制调节螺杆18旋转的旋转盘19和设置于支座21上且用于使调节螺杆18与支座21保持相对固定的锁止件20。支座21为竖直设置，下固定板22位于支座21的下方，支座21的下端与下固定板22固定连接，下固定板22通过螺钉与地基固定连接。支座21内部具有螺纹孔，调节螺杆18为竖直设置的圆柱体，调节螺杆18的外圆面设置外螺纹，调节螺杆18的下端插入支座21的螺纹孔中，调节螺杆18的上端伸出至支座21的上方且调节螺杆18的上端与螺杆连接板17固定连接，螺杆连接板17通过螺栓与上方的下滑块16固定连接。旋转盘19为圆盘状结构且旋转盘19与调节螺杆18为同轴设置，旋转盘19通过花键嵌套在调节螺杆18上，旋转盘19用于接受外界施加的旋转力矩，转动旋转盘19可以带动调节螺杆18进行转动，使调节螺杆18相对于支座21沿Z向进行移动，实现车身的升降，进而可以调节Z方向的平动自由度。

对不同车型的车身进行扭转刚度测试时，通过Z平动自由度调节组件7可以调整车身的姿态。锁止件20与支座21为螺纹连接，锁止件20具有一定的长度且锁止件20的长度方向与调节螺杆18的轴线相垂直，支座21的圆环形侧壁上设置让锁止件20插入的螺纹孔，锁止件20用于在周向上对调节螺杆18起到限位作用，锁止件20的长度方向上的一端位于支座21的外部，锁止件20的长度方向上的另一端用于与调节螺杆18相接触，以对调节螺杆18起到锁止作用，进而锁止Z方向平动自由度。

本发明还提供了一种汽车车身扭转刚度测试约束方法，采用上述结构的汽车车身扭转刚度测试约束装置，且汽车车身扭转刚度测试约束装置设置多个，各个汽车车身扭转刚度测试约束装置分别在一个设定位置处与车身连接。

如图6所示，在本实施例中，汽车车身扭转刚度测试约束装置设置三个且三个汽车车身扭转刚度测试约束装置的结构相同，三个汽车车身扭转刚度测试约束装置分别为第一约束装置、第二约束装置和第三约束装置；第一约束装置在第一设定位置处与车身连接，第一设定位置为车身的前防撞梁中心位置(该中心位置是指前防撞梁的长度方向上的中心位置，前防撞梁的长度方向与Y方向相平行)，第一约束装置的连接组件4套设于车身的前防撞梁上。第二约束装置在第二设定位置处与车身连接，第三约束装置在第三设定位置处与车身连接，第二设定位置和第三设定位置位于车身的后桥处且第二设定位置和第三设定位置为对称布置。

进行汽车车身扭转刚度测试时，约束类型一般有三种，分别为全约束、过约束和理想约束。本发明实现同一套约束装置在全约束、过约束和理想约束等三种约束类型下的车架身扭转刚度测试及不同车型的车架身刚度测试，以满足不同车企的测试要求。

当约束类型为全约束时，由第一约束装置、第二约束装置和第三约束装置约束车身的前防撞粱与车身中心对称平面的交点及车身的后桥在车身的纵梁上的投影点的三个旋转自由度和三个平动自由度。具体的，当约束类型为全约束时，由第一约束装置的Z平动自由度调节组件7约束车身的前防撞梁中心位置的X方向、Y方向和Z方向的旋转自由度以及X方向、Y方向和Z方向的平动自由度，由第二约束装置的Z平动自由度调节组件7约束车身后桥在车身右纵梁上的投影点位置的X方向、Y方向和Z方向的旋转自由度以及X方向、Y方向和Z方向的平动自由度，由第三约束装置的Z平动自由度调节组件7约束车身后桥在车身左纵梁(左纵梁和右纵梁相平行且左纵梁和右纵梁的长度方向与X向相平行)上的投影点位置的X方向、Y方向和Z方向的旋转自由度以及X方向、Y方向和Z方向的平动自由度。通过转动旋转盘19可以调整车身Z方向的高度，实现车身姿态的调整。

当约束类型为理想约束时，使用第一约束装置的XYZ旋转自由度调节组件5释放车身的前防撞梁中心位置的X方向、Y方向和Z方向的旋转自由度，使用第一约束装置的X/Y平动自由度调节组件6释放车身的前防撞梁中心位置的X方向的平动自由度，使用第一约束装置的X/Y平动自由度调节组件6释放车身的前防撞梁中心位置的Y方向的平动自由度，使用第一约束装置的Z平动自由度调节组件7约束车身的前防撞梁中心位置的Z方向的平动自由度；使用第二约束装置的XYZ旋转自由度调节组件5释放车身后桥在左纵梁上的投影点位置的X方向、Y方向和Z方向的旋转自由度，使用第二约束装置的Z平动自由度调节组件7约束车身后桥在左纵梁上的投影点位置的Z方向平动自由度；使用第三约束装置的XYZ旋转自由度调节组件5(释放车身后桥在右纵梁上的投影点位置的X方向、Y方向和Z方向的旋转自由度，使用第三约束装置的X/Y平动自由度调节组件6释放车身后桥在右纵梁上的投影点位置的Y方向的平动自由度，使用第三约束装置的Z平动自由度调节组件7约束车身后桥在右纵梁上的投影点位置的Z方向的平动自由度。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.汽车车身扭转刚度测试约束装置，其特征在于，包括用于与车身连接的连接组件、与连接组件连接且用于释放X方向、Y方向和Z方向的旋转自由度的XYZ旋转自由度调节组件、与XYZ旋转自由度调节组件连接且用于释放X方向和/或Y方向的平动自由度的X/Y平动自由度调节组件以及与X/Y平动自由度调节组件连接的Z平动自由度调节组件。

2.根据权利要求1所述的汽车车身扭转刚度测试约束装置，其特征在于，所述连接组件、XYZ旋转自由度调节组件、X/Y平动自由度调节组件和Z平动自由度调节组件为沿竖直方向依次布置。

3.根据权利要求1或2所述的汽车车身扭转刚度测试约束装置，其特征在于，所述XYZ旋转自由度调节组件包括与所述连接组件连接的球铰上连接板、与所述X/Y平动自由度调节组件连接的球铰下连接板、设置于球铰下连接板上的轴承支撑架以及与球铰上连接板和轴承支撑架连接的关节轴承。

4.根据权利要求1至3任一所述的汽车车身扭转刚度测试约束装置，其特征在于，所述X/Y平动自由度调节组件包括调节单元，调节单元包括上滑块、相对于上滑块可沿X方向或Y方向移动的下滑块以及与上滑块和下滑块连接的滑块组件，调节单元至少设置一个。

5.根据权利要求4所述的汽车车身扭转刚度测试约束装置，其特征在于，所述调节单元设置两个且两个调节单元为沿竖直方向依次布置，位于上方的调节单元的上滑块与所述XYZ旋转自由度调节组件连接，位于上方的调节单元的下滑块与位于下方的调节单元的上滑块连接，位于下方的调节单元的下滑块与所述Z平动自由度调节组件连接。

6.根据权利要求1至5任一所述的汽车车身扭转刚度测试约束装置，其特征在于，所述Z平动自由度调节组件包括与所述X/Y平动自由度调节组件连接的螺杆连接板、支座和与螺杆连接板连接且与支座构成螺旋传动的调节螺杆。

7.根据权利要求1至5任一所述的汽车车身扭转刚度测试约束装置，其特征在于，所述Z平动自由度调节组件还包括套设于所述调节螺杆上且用于控制调节螺杆旋转的旋转盘和设置于所述支座上且用于使调节螺杆与支座保持相对固定的锁止件。

8.汽车车身扭转刚度测试约束方法，其特征在于，采用权利要求1至7任一所述的汽车车身扭转刚度测试约束装置，且汽车车身扭转刚度测试约束装置设置多个，各个汽车车身扭转刚度测试约束装置分别在一个设定位置处与车身连接。

9.根据权利要求8所述的汽车车身扭转刚度测试约束方法，其特征在于，所述汽车车身扭转刚度测试约束装置设置三个，分别为第一约束装置、第二约束装置和第三约束装置；第一约束装置在第一设定位置处与车身连接，第一设定位置为车身的前防撞梁中心位置；第二约束装置在第二设定位置处与车身连接，第三约束装置在第三设定位置处与车身连接，第二设定位置和第三设定位置位于车身的后桥处且第二设定位置和第三设定位置为对称布置。

10.根据权利要求9所述的汽车车身扭转刚度测试约束方法，其特征在于，当约束类型为全约束时，由所述第一约束装置、第二约束装置和第三约束装置约束车身的前防撞粱与车身中心对称平面的交点及车身的后桥在车身的纵梁上的投影点的三个旋转自由度和三个平动自由度。