CN112504699A - 耦合刚度试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耦合刚度试验台，包括外框架、设置于所述外框架内部的升降机构、设置于升降机构上方的径向加载机构、设置于外框架底部的侧倾机构及安装于所述侧倾机构上方的水平加载机构，所述升降机构上安装有六分力传感器，所述径向加载机构径向动力件、驱动杆及绕设于所述径向动力件与所述驱动杆之间的传动带，所述驱动杆与升降机构相连，所述侧倾机构包括摆动架、侧倾转轴及用于控制所述侧倾转轴转动的驱动装置，所述水平加载机构包括旋转装置、单向加载装置及水平安装于所述单向加载装置上方的承载板。本发明结构简单，可方便实现轮胎各向刚度及侧向、纵向的耦合加载测量。

Description

耦合刚度试验台

技术领域

本发明实施例涉及轮胎测试设备技术领域，尤其涉及一种耦合刚度试验台。

背景技术

轮胎刚度是轮胎力学特性的重要组成部分，轮胎的结构参数和力学特性决定着汽车的主要行驶性能。轮胎刚度试验机是测试轮胎性能的关键设备之一，它能够测试出轮胎单一受力下各个方向的刚度：垂直刚度，纵向刚度，侧向刚度，扭转刚度，是轮胎力学特性测试的重要数据来源。

当前的轮胎刚度试验机通过单一方向的加载，只能够测试出轮胎的单一方向受力时的刚度而不能测出轮胎耦合受力时的刚度。而汽车在经历安全性问题及其他许多状态时，轮胎是处于耦合受力状态，而该受力状态下的轮胎刚度特性的测试国内外目前还没有专用的设备。为了解决这一问题，申请号2011102461047提出一种轮胎耦合刚度试验机，通过设置垂直加载机构、侧向加载机构、纵向加载机构的三向加载机构及扭转加载机构、侧倾定位机构、六分力传感器及基座组成的耦合刚度试验机，能够对轮胎施加多个方向的耦合受力并进行测量，从而有效获取轮胎在耦合受力状态下的刚度。但由于试验机中需要安装多个加载机构来实现耦合状态，试验测量需要进行多个机构的加载驱动，结构复杂且过程比较麻烦，为轮胎刚度的测量带来不便。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种耦合刚度试验台，结构简单，可方便实现轮胎各向刚度及侧向、纵向的耦合加载测量。

为了解决上述技术问题，本发明实施例采用一种耦合刚度试验台，包括外框架、设置于所述外框架内部与轮胎进行连接固定的升降机构、设置于所述升降机构上方用于对轮胎施加竖直径向力的径向加载机构、设置于所述外框架底部的侧倾机构及安装于所述侧倾机构上方的水平加载机构，所述升降机构上安装有六分力传感器，所述径向加载机构包括用于提供驱动力的径向动力件、与所述升降机构相连接的驱动杆及绕设于所述径向动力件与所述驱动杆之间的传动带，所述驱动杆与升降机构相连，所述侧倾机构包括摆动架、与所述摆动架相连安装于所述外框架两侧的侧倾转轴及用于控制所述侧倾转轴转动的驱动装置，所述驱动装置设置于所述外框架一侧与所述侧倾转轴相连，所述水平加载机构包括安装于所述摆动架上的旋转装置、与所述旋转装置相连固定安装于所述旋转装置上方的单向加载装置及水平安装于所述单向加载装置上方的承载板，所述单向加载装置包括与承载板相连的单向导轨及用于驱动所述承载板在所述单向导轨上进行移动的加载动力件。

进一步的，所述升降机构包括固定板及安装于所述外框架内部两侧的升降导轨，所述固定板包括垂直于水平面设置的横板及设置于所述横板两侧的侧板，所述升降导轨上安装有连接滑块，所述侧板与所述连接滑块相连，所述横板上设置有用于与轮胎进行连接固定的连接轴，所述六分力传感器安装于所述连接轴上。

进一步的，所述旋转装置包括与所述承载板连接固定的固定环及安装于所述固定环一侧的旋转动力件，所述旋转动力件垂直于所述固定环的径向设置。

进一步的，所述径向动力件与所述驱动杆上分别设置有第一动力齿轮与第二动力齿轮，所述传动带上设置有与所述第一动力齿轮及所述第二动力齿轮相啮合的凸齿，所述驱动杆上设置有外螺纹段，所述外螺纹段与所述第二动力齿轮内部螺合连接。

进一步的，所述驱动装置包括与所述侧倾转轴相连用于提供侧倾转轴旋转驱动力的伺服动力件及连接于所述伺服动力件与所述侧倾转轴之间用于使所述伺服动力件与所述侧倾转轴进行同步转动的连接件。

进一步的，所述外框架另一侧的侧倾转轴连接有角度测量装置，所述角度测量装置用于对所述驱动装置驱动所述摆动架沿所述侧倾转轴摆动的角度进行测量。

进一步的，所述摆动架下方还成对设置有定位块，所述外框架底部对应所述定位块的位置安装有固定座，所述定位块与所述固定座相对的一面与水平面呈一定角度设置且相互适配抵接，所述固定座下端还设置有用于对所述固定座位置进行固定的定位件，所述定位件的另一端固定于所述外框架上。

进一步的，所述承载板与轮胎的接触面中心为接地印迹中心，所述驱动杆的轴心对应所述接地印迹中心设置。

进一步的，所述升降导轨的下端还安装有用于对固定板的升降位置进行限位的限位块。

进一步的，所述连接滑块成对设置于所述升降导轨上，所述连接滑块位于所述侧板上彼此间隔有最大距离设置。

采用上述技术方案后，本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明实施例通过在承载板下方设置单向加载装置与旋转装置，在试验时，驱动旋转装置进行旋转，使得位于上方的单向加载装置的加载驱动方向产生变化，从而对位于承载板上的轮胎施加不同方向的驱动力，有效实现了对轮胎的侧向加载、横向加载及扭转加载，并通过侧倾机构的摆动架进行摆动来改变轮胎平面与摆动架之间的相对位置以实现轮胎的侧向倾斜，能够使轮胎的侧倾不受安装位置的影响，可以进行多种角度的侧倾，试验台整体结构简单，可方便实现轮胎各向刚度及侧向、纵向的耦合加载测量。

附图说明

图1是本发明的一个可选实施例的耦合刚度试验台的立体结构图。

图2是本发明的一个可选实施例的耦合刚度试验台的去掉外框架后的结构分解图。

图3是本发明的一个可选实施例的耦合刚度试验台的沿轮胎轴向的横截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明，并不作为对本发明的限定，而且，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

本发明的一个可选实施例提供一种耦合刚度试验台，如图1-图3所示，包括外框架1、设置于所述外框架1内部与轮胎2进行连接固定的升降机构3、设置于所述升降机构3上方用于对轮胎施加竖直径向力的径向加载机构4、设置于所述外框架1底部的侧倾机构5及安装于所述侧倾机构5上方的水平加载机构6，所述升降机构3上安装有六分力传感器7，所述径向加载机构4包括用于提供驱动力的径向动力件41、与所述升降机构3相连接的驱动杆43及绕设于所述径向动力件41与所述驱动杆43之间的传动带45，所述驱动杆43与升降机构3相连，所述侧倾机构5包括摆动架50、与所述摆动架50相连安装于所述外框架1两侧的侧倾转轴52及用于控制所述侧倾转轴52转动的驱动装置54，所述驱动装置54设置于所述外框架1一侧与所述侧倾转轴52相连，所述水平加载机构6包括安装于所述摆动架50上的旋转装置61、与所述旋转装置61相连固定安装于所述旋转装置61上方的单向加载装置63及水平安装于所述单向加载装置63上方的承载板65，所述单向加载装置63包括与承载板65相连的单向导轨630及用于驱动所述承载板65在所述单向导轨630上进行移动的加载动力件632。

本发明实施例通过在承载板65下方设置单向加载装置63与旋转装置61，在试验时，驱动旋转装置61进行旋转，使得位于上方的单向加载装置63的加载驱动方向产生变化，从而对位于承载板65上的轮胎2施加不同方向的驱动力，有效实现了对轮胎2的侧向加载、横向加载及扭转加载，并通过侧倾机构5的摆动架50进行摆动来改变轮胎2平面与摆动架50之间的相对位置以实现轮胎2的侧向倾斜，能够使轮胎2的侧倾不受安装位置的影响，可以进行多种角度的侧倾，试验台整体结构简单，可方便实现轮胎2各向刚度及侧向、纵向的耦合加载测量。

本发明的又一个实施例中，如图2所示，所述升降机构3包括固定板30及安装于所述外框架1内部两侧的升降导轨32，所述固定板30包括垂直于水平面设置的横板301及设置于所述横板301两侧的侧板303，所述升降导轨32上安装有连接滑块321，所述侧板303与所述连接滑块321相连，所述横板301上设置有用于与轮胎2进行连接固定的连接轴3010，所述六分力传感器7安装于所述连接轴3010上。

本实施例通过固定板30与升降导轨32及连接滑块321来对安装于连接轴3010上的轮胎2进行升降控制，在具体实施时，首先在固定板30的连接轴3010上安装轮胎2，此时轮胎2与下方的承载板65尚未接触，在启动刚度试验时，控制固定板30下降，使轮胎2与承载板65处于正常受力状态相抵接，通过径向加载机构4、水平加载机构5及六分力传感器7来对轮胎施加耦合受力并进行刚度测试计算，停止试验时，控制固定板30上升并拆卸轮胎2以完成刚度试验及测试，从而对轮胎刚度试验的开启与停止进行控制。

本发明的又一个实施例中，所述旋转装置61包括与所述承载板65连接固定的固定环610及安装于所述固定环610一侧的旋转动力件612，所述旋转动力件612垂直于所述固定环610的径向设置。

本实施例通过旋转动力件612进行垂直于固定环610径向的方向力的驱动，使得固定环610绕其轴心进行旋转，其中旋转动力件612可采用回转驱动电机进行驱动，能够良好的对固定于旋转装置61上方的单向加载装置63及承载板65进行转动，从而改变单向加载装置63的加载力方向。在初始试验状态下，单向加载装置63的加载力方向为与轮胎3轴向相同的纵向，进行旋转装置61驱动时，承载板65与旋转装置61进行同步旋转，使得抵接于承载板65上的轮胎2受到扭转力的影响，同时单向加载装置63保持同步旋转，其加载力的方向从纵向逐渐变为与轮胎2轴向垂直的横向，在该过程中，轮胎2受到的加载力可分解为纵向与横向的加载力来进行分析，单向加载装置63的加载力方向在旋转到横向时，加载力的方向变为横向的加载力，使得试验过程中能够满足多种水平方向的耦合力加载。

本发明的又一个实施例中，所述径向动力件41与所述驱动杆43上分别设置有第一动力齿轮410与第二动力齿轮430，所述传动带45上设置有与所述第一动力齿轮410及所述第二动力齿轮430相啮合的凸齿，所述驱动杆43上设置有外螺纹段，所述外螺纹段与所述第二动力齿轮430内部螺合连接。

本实施例通过径向动力件41进行驱动使得第一动力齿轮410转动，第一动力齿轮410带动传动带45进行同步转动，进而带动第二动力齿轮430转动，第二动力齿轮430同步旋转使得与其螺合的驱动杆43在轴向上进行上下移动，该结构能够平稳有效对驱动杆43进行上下驱动，使得与驱动杆43相连的升降机构3进行升降动作，在具体实施时，径向动力件41采用伺服电机，伺服电机能够良好的控制驱动的启停，提高装置稳定性。在轮胎2与承载板65相抵接时，继续驱动驱动杆43向下移动来对轮胎2施加竖向垂直于轮胎转轴的径向加载力，有效保证轮胎试验过程中的径向加载。

本发明的又一个实施例中，所述驱动装置54包括与所述侧倾转轴52相连用于提供侧倾转轴旋转驱动力的伺服动力件541及连接于所述伺服动力件541与所述侧倾转轴52之间用于使所述伺服动力件541与所述侧倾转轴52进行同步转动的连接件543。

本实施例通过设置伺服动力件541来提供侧倾转轴52旋转的驱动力，并通过连接件543保持伺服动力件541与侧倾转轴52的旋转同步，伺服动力件541可采用伺服电机与伺服减速机，能够良好的进行伺服驱动，在停止驱动时进行精确定位与自锁，使得与侧倾转轴52相连的摆动架50保持停止位置，方便试验过程中的侧倾分析。

本发明的又一个实施例中，所述外框架1另一侧的侧倾转轴52连接有角度测量装置561，所述角度测量装置561用于对所述驱动装置54驱动所述摆动架50沿所述侧倾转轴52轴向转动的角度进行测量。

本实施例通过在另一侧的侧倾转轴52设置角度测量装置561进行连接，能够方便对驱动装置54驱动摆动架50倾斜的角度进行监测，方便提取侧倾角度数据，在具体实施时，角度测量装置561可采用编码器，可有效实现监测的功能，方便对侧倾角度进行测量。

本发明的又一个实施例中，所述摆动架50下方还成对设置有定位块501，所述外框架1底部对应所述定位块501的位置安装有固定座12，所述定位块501与所述固定座12相对的一面与水平面呈一定角度倾斜设置且相互适配抵接，所述固定座12下端还设置有用于对所述固定座12位置进行固定的定位件121，所述定位件121的另一端固定于所述外框架1上。

本实施例通过在摆动架50下方设置定位块501与固定座12的结构，可以使得摆动架50在摆动侧倾时得到有效的支撑，避免试验过程中因驱动装置54的侧倾驱动力过大造成摆动架松动，同时定位块501与固定座12之间相对面的适配抵接结构，能够在摆动架50停止摆动侧倾时进行良好的位置固定，避免摆动架50因受重力或摆动的惯性继续摆动，提高试验准确性。通过在固定座12下方设置定位件121，能够对固定座12的位置进行灵活调整，方便因测量要求而更换不同的摆动架50时进行相应适配，提高试验灵活性。

本发明的又一个实施例中，如图2-图3所示，所述承载板65与轮胎2的接触面中心为接地印迹中心O，所述驱动杆43的轴心对应所述接地印迹中心O设置。

本实施例通过将驱动杆43的轴心与接地印迹中心O对应设置，能够避免驱动杆43的驱动力位置与轮胎2的中心位置产生偏移而导致升降机构3两边受到弯矩的影响，提高试验精确性。

本发明的又一个实施例中，所述升降导轨32的下端还安装有用于对固定板30的升降位置进行限位的限位块323。

本实施例通过在升降导轨32的下端安装限位块323，能够对固定板30的位置进行有效限定，防止因径向加载机构4驱动力过大而对承载板65造成较大压力，损坏下方装置，提高试验台安全性。

本发明的又一个实施例中，所述连接滑块321成对设置于所述升降导轨32上，所述连接滑块321位于所述侧板303上彼此间隔有最大距离设置。

本实施例通过将连接滑块321在侧板303的空间位置上设置彼此间隔最大距离，能够有效保证侧板303与连接滑块321之间的连接刚度，使受力时不易发生损坏，提高使用寿命。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耦合刚度试验台，其特征在于，所述试验台包括外框架、设置于所述外框架内部与轮胎进行连接固定的升降机构、设置于所述升降机构上方用于对轮胎施加竖直径向力的径向加载机构、设置于所述外框架底部的侧倾机构及安装于所述侧倾机构上方的水平加载机构，所述升降机构上安装有六分力传感器，所述径向加载机构包括用于提供驱动力的径向动力件、与所述升降机构相连接的驱动杆及绕设于所述径向动力件与所述驱动杆之间的传动带，所述驱动杆与升降机构相连，所述侧倾机构包括摆动架、与所述摆动架相连安装于所述外框架两侧的侧倾转轴及用于控制所述侧倾转轴转动的驱动装置，所述驱动装置设置于所述外框架一侧与所述侧倾转轴相连，所述水平加载机构包括安装于所述摆动架上的旋转装置、与所述旋转装置相连固定安装于所述旋转装置上方的单向加载装置及水平安装于所述单向加载装置上方的承载板，所述单向加载装置包括与承载板相连的单向导轨及用于驱动所述承载板在所述单向导轨上进行移动的加载动力件。

2.如权利要求1所述的耦合刚度试验台，其特征在于，所述升降机构包括固定板及安装于所述外框架内部两侧的升降导轨，所述固定板包括垂直于水平面设置的横板及设置于所述横板两侧的侧板，所述升降导轨上安装有连接滑块，所述侧板与所述连接滑块相连，所述横板上设置有用于与轮胎进行连接固定的连接轴，所述六分力传感器安装于所述连接轴上。

3.如权利要求1所述的耦合刚度试验台，其特征在于，所述旋转装置包括与所述承载板连接固定的固定环及安装于所述固定环一侧的旋转动力件，所述旋转动力件垂直于所述固定环的径向设置。

4.如权利要求1所述的耦合刚度试验台，其特征在于，所述径向动力件与所述驱动杆上分别设置有第一动力齿轮与第二动力齿轮，所述传动带上设置有与所述第一动力齿轮及所述第二动力齿轮相啮合的凸齿，所述驱动杆上设置有外螺纹段，所述外螺纹段与所述第二动力齿轮内部螺合连接。

5.如权利要求1所述的耦合刚度试验台，其特征在于，所述驱动装置包括与所述侧倾转轴相连用于提供侧倾转轴旋转驱动力的伺服动力件及连接于所述伺服动力件与所述侧倾转轴之间用于使所述伺服动力件与所述侧倾转轴进行同步转动的连接件。

6.如权利要求1所述的耦合刚度试验台，其特征在于，所述外框架另一侧的侧倾转轴连接有角度测量装置，所述角度测量装置用于对所述驱动装置驱动所述摆动架沿所述侧倾转轴摆动的角度进行测量。

7.如权利要求1所述的耦合刚度试验台，其特征在于，所述摆动架下方还成对设置有定位块，所述外框架底部对应所述定位块的位置安装有固定座，所述定位块与所述固定座相对的一面与水平面呈一定角度设置且相互适配抵接，所述固定座下端还设置有用于对所述固定座位置进行固定的定位件，所述定位件的另一端固定于所述外框架上。

8.如权利要求1所述的耦合刚度试验台，其特征在于，所述承载板与轮胎的接触面中心为接地印迹中心，所述驱动杆的轴心对应所述接地印迹中心设置。

9.如权利要求2所述的耦合刚度试验台，其特征在于，所述升降导轨的下端还安装有用于对固定板的升降位置进行限位的限位块。

10.如权利要求2所述的耦合刚度试验台，其特征在于，所述连接滑块成对设置于所述升降导轨上，所述连接滑块位于所述侧板上彼此间隔有最大距离设置。

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