CN113049265A - 整车台架道路模拟试验中制动工况试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种整车台架道路模拟试验中制动工况试验装置及相应方法，该试验装置包括：道路模拟试验机，其用来基于台架驱动谱模拟车辆制动工况，以对被试验车辆进行制动工况试验；适配连接盘，其用来将所述道路模拟试验机连接至所述被试验车辆；以及控制器。其中控制器被配置用来：基于被试验车辆的制动特性以及从试车场采集的车辆载荷信号获得初始载荷谱；以一定比例增大所述初始载荷谱中的载荷频率，以获得载荷频率增大的等效载荷谱，用作制动工况目标时域信号；以及通过时域信号迭代，在整车台架道路模拟试验的台架上复现所述制动工况目标时域信号，以得到所述台架驱动谱。

Description

整车台架道路模拟试验中制动工况试验装置及其试验方法

技术领域

本发明实施例涉及一种整车试验室台架道路模拟试验领域，具体而言，涉及整车台架道路模拟试验中制动工况试验装置及其试验方法。

背景技术

汽车疲劳耐久试验一般分为试车场道路试验以及试验室内台架道路模拟试验。在项目开发的前期及中期，试验室内台架道路模拟试验能够快速发现零部件的疲劳耐久失效，暴露零部件的设计和质量问题，对项目顺利完成有很大帮助。

试验室内台架道路模拟试验分为零部件级、子系统级、整车级试验。根据企业试验标准，一般最先开始零部件级试验，零部件级试验通过之后再进行子系统级试验，最后进行整车级试验。整车台架道路模拟试验具有考核对象最全面、与试车场试验条件相似度最高等特点，是必不可少的一项试验。

整车台架道路模拟试验借助MTS329的24通道道路模拟试验机，可以模拟车辆制动、转弯、垂向颠簸、扭矩等工况，能全面充分地考核车辆的车身及底盘各零部件。对于制动工况，目前市场上普遍采用的试验方法是增加前、后约束系统，用前、后约束系统支撑车身，提供反力，类似于固定反力试验。然而方法的缺点在于：为了使车身与前、后约束连接，需要对车身进行改造，会导致局部应力集中，造成车身的非正常试验失效；车身在试验过程中容易开裂，导致试验无法继续进行，甚至需要重新迭代，影响试验进度；增加的前、后约束系统造价昂贵。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了整车台架道路模拟试验中制动工况试验装置及方法，从而有效解决或缓解了目前所存在的弊端中的至少一个。

本发明实施例的一方面涉及一种整车台架道路模拟试验中制动工况试验装置，其包括：

道路模拟试验机，其用来基于台架驱动谱模拟车辆制动工况，以对被试验车辆进行制动工况试验；

适配连接盘，其用来将所述道路模拟试验机连接至所述被试验车辆；以及

控制器，其被配置用来：

基于被试验车辆的制动特性以及从试车场采集的车辆载荷信号获得初始载荷谱；

以一定比例增大所述初始载荷谱中的载荷频率，以获得载荷频率增大的等效载荷谱，用作制动工况目标时域信号；以及

通过时域信号迭代，在整车台架道路模拟试验的台架上复现所述制动工况目标时域信号，以得到所述台架驱动谱。

在根据本发明实施例所述的制动工况试验装置中，可选地，所述初始载荷谱包括所述被试验车辆的四个轮心的纵向力Fx和制动力矩My各自的时域信号；

所述以一定比例增大所述初始载荷谱中的载荷频率的步骤包括：将所述四个轮心的纵向力Fx和制动力矩My各自的时域信号分别乘以一定的比例系数。

在根据本发明实施例所述的制动工况试验装置中，可选地，所述制动工况试验装置进一步包括测量轮，其用来测量所述被试验车辆的轮心在目标方向上所受的力和力矩。

在根据本发明实施例所述的制动工况试验装置中，可选地，所述测量轮包括六分力测量轮，所述六分力测量轮可用来测量所述被试验车辆的轮心所受的六个方向的力和力矩。

在根据本发明实施例所述的制动工况试验装置中，可选地，所述制动工况试验装置进一步包括制动增压泵，其用来为所述制动工况试验提供制动动力源。

在根据本发明实施例所述的制动工况试验装置中，可选地，所述制动工况试验装置进一步包括制动分配器，其用来将制动液分配至分别与被试验车辆的四个轮心相连的四个制动卡钳。

本发明实施例的另一方面涉及一种整车台架道路模拟试验中制动工况试验方法，其包括：

a）基于被试验车辆的制动特性以及从试车场采集的车辆载荷信号获得初始载荷谱；

b）以一定比例增大所述初始载荷谱中的载荷频率，以获得载荷频率增大的等效载荷谱，用作制动工况目标时域信号；

c）通过时域信号迭代，在整车台架道路模拟试验的台架上复现所述制动工况目标时域信号，以得到台架驱动谱；以及

d）以一定的循环次数播放台架驱动谱以进行制动工况试验。

在根据本发明实施例所述的方法中，可选地，所述初始载荷谱包括所述被试验车辆的四个轮心的纵向力Fx和制动力矩My各自的时域信号；

且所述步骤b）包括：

将所述四个轮心的纵向力Fx和制动力矩My各自的时域信号乘以一定的比例系数。

在根据本发明实施例所述的方法中，可选地，所述初始载荷谱中除了所述四个轮心的纵向力Fx和制动力矩My的其他通道的信号为零。

在根据本发明实施例所述的方法中，可选地，所述比例系数的大小使得所获得的所述载荷频率增大的等效载荷谱允许所述被试验车辆在无需增加前后约束系统的情况下进行制动工况试验。

附图说明

以下参照附图中所示的实施例对本发明进行详细解释，在附图中：

图1显示了根据本发明实施例的一种整车台架道路模拟试验中制动工况试验装置的结构示意图；

图2显示了图1所示的试验装置中的适配连接盘的结构示意图；

图3显示了图2沿剖面线A-A的剖视图；

图4显示了图1所示的试验装置中的制动增压泵的结构示意图；

图5显示了图1所示的试验装置中的制动分配器的结构示意图；

图6显示了根据本发明实施例的一种整车台架道路模拟试验中制动工况试验方法的流程示意图；以及

图7显示了图6所示的试验方法中的一种示例性制动种子信号文件波形示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的一些实施例进行更详细的描述。除非本文中清楚地另行定义，本文所使用的科学和技术术语的含义为本领域技术人员通常理解的含义。

本文中使用的“包括”、“具有”以及类似的词语是指除了列于其后的项目及其等同物外，其他的项目也可在范围以内。术语“或”、“或者”并不意味着排他，而是指存在所提及项目中的至少一个，并且包括所提及项目的组合可能存在的情况。术语“和/或”包括一个或多个所提及项目的任意的和所有的组合。本文中提及“一些实施例”等，表示所述与本发明相关的一种特定要素（例如特征、结构和/或特点）被包含在本说明书所述的至少一个实施例中，可能或可能不出现于其它实施例中。另外，需要理解的是，所述发明要素可以以任何适当的方式结合。

在本文中，当某一部件被称为“设置于”、“安装于”或“连接于”（或类似用语）另一部件时，其可以直接地设置、安装或连接于该另一部件上，也可以通过其它居中元件间接地设置、安装或连接于该另一部件上。此外，用“连接”或“相连”表示的两个部件既可以是通过连接装置直接或间接地连接在一起的两个独立部件，也可以是一体成型在一起的两个部件（即，一个整体的两个部分）。

本发明实施例的一方面涉及一种整车台架道路模拟试验中制动工况试验装置及其试验方法。如图1所示，一种示例性的整车台架道路模拟试验中制动工况试验装置100包括：多轴道路模拟试验机110、用来将试验机110连接至被试验车辆200的适配连接盘120、用来测量车辆轮心所受的六个方向的力和力矩的六分力测量轮130、用来为试验提供制动动力源的制动增压泵140、制动连接管150、制动分配器160以及控制器（未图示）。

多轴道路模拟试验机110用来通过模拟在路面激励下被试验车辆上测试点的响应，复现来自路面六自由度的受力情况，并在台架上进行加速疲劳耐久试验。在一个实施例中，所述多轴道路模拟试验机110为MTS329的24通道多轴道路模拟试验机，其包括液压系统、机械系统、控制系统。其中，液压系统包含作动器、分油器、蓄能器、连接软管等；机械系统包括连接杆件、球头、轴、轴承、轴瓦，衬套等；控制系统包括电路板卡、系统电源、系统外壳、电缆及软硬件系统等。

多轴道路模拟试验机110通过适配连接盘120与被试验车辆200连接。在一个实施例中，如图2和图3所示，适配连接盘120包括用来与多轴道路模拟试验机110连接的外圈螺纹121、以及用来与试验车辆连接200连接的内圈螺纹122。适配连接盘120的尺寸可根据不同车辆的轮胎尺寸来设计。

对应于被试验车辆200的四个车轮，可设置四个六分力测量轮130。六分力测量轮130与多轴道路模拟试验机110通过螺栓连接，用来等效测量车轮轮心所受的纵向、侧向、垂向、侧倾、俯仰、横摆六个方向的力和力矩。

制动增压泵140用来为制动工况道路模拟试验提供制动动力源，如图4所示，制动增压泵140主要包括：进气调节阀141、进气管142、进气压力表143、柱塞泵144、储液罐145、交换阀146、制动液压力表147。其中，进气调节阀141用于调节进气管142内气体压力，使压缩空气作为动力源进入柱塞泵144。当制动增压泵140接收到台架控制器发出的数字触发信号之后，柱塞泵144开始工作，把储液罐145内的制动液抽出，制动液经过交换阀146后流入制动连接管150。制动液压力表147用于监测制动连接管150内制动液的压力。

如图5所示，制动分配器160用来将制动液分配至分别与被试验车辆的四个轮心相连的四个制动卡钳（未图示）。制动分配器160包括分别与四个制动卡钳相连的四个手动阀门161。阀门161开启则制动液流动，阀门161闭合则制动液停止流动。进行整车台架道路模拟试验时，四个阀门161同时打开。当此试验台架切换成悬架子系统试验台架时，若前悬架需要进行制动工况试验，则左前、右前阀门开启，左后、右后阀门关闭；若后悬架需要进行制动工况试验，则左前、右前阀门关闭，左后、右后阀门开启。

试验装置100的控制器可与所述各部分相连以控制试验过程。在一些实施例中，控制器可基于数据处理控制试验装置100中的其他部分实现以下描述的试验方法。

本发明实施例的另一方面涉及一种整车台架道路模拟试验中制动工况试验方法。如图6所示，一种利用前述任意实施例中的试验装置进行整车台架道路模拟试验中制动工况试验的示例性方法300包括以下步骤：在步骤301中，基于被试验车辆的制动特性以及从试车场采集的车辆载荷信号获得初始载荷谱；在步骤303中，以一定比例增大所述初始载荷谱中的载荷频率，以获得载荷频率增大的等效载荷谱，用作制动工况目标时域信号；在步骤305中，通过时域信号迭代，在整车台架道路模拟试验的台架上复现制动工况目标时域信号，得到台架驱动谱；以及在步骤307中，以一定的循环次数播放台架驱动谱以进行制动工况试验。

其中，步骤301中的初始载荷谱可利用软件生成。在一些实施例中，步骤303可包括：基于车辆制动特性以及从试车场采集的车辆载荷信号，用PRC软件生成初始载荷谱。在一些实施例中，初始载荷谱为制动工况时域信号。在一些实施例中，可首先生成种子信号文件。在一些实施例中，种子信号文件包括单个波形、幅值为1的制动工况时域信号。对于制动工况，大载荷主要表现在纵向力Fx和制动力矩My通道上，因此种子信号文件中可以只有8个通道（包括4个测量轮的纵向力Fx及4个测量轮的制动力矩My）有信号，而将其他通道信号设为零。一种示例性的种子信号文件的波形如图7所示，由于篇幅限制，图7中仅显示左前测量轮纵向力Fx通道，其余7个通道的波形可与此通道一致。

由于整车台架道路模拟试验是惯性反力试验，零部件受力靠自身惯性力施加，因此种子信号文件波形中，车辆先向后运动，再向前做制动点头运动。根据公式a=(2πf)²r，其中，a为加速度，f为频率，r为位移，理论上波形的频率越高，则台架运动时所需纵向位移越小，因而提高载荷频率可减小台架运动时所需的纵向位移，从而使得制动工况试验可在无需增加前、后约束系统的情况下进行。根据疲劳损伤理论，在准静态下，零件所受的损伤与载荷的频率无关，因此适当提高载荷频率对被试件的考核无影响。如前所述，对于制动工况，零件所受的损伤主要由载荷的幅值决定，即制动纵向力Fx及制动力矩My的幅值。分析被试验车辆道路数采信号，可以得到每段制动路面中制动纵向力Fx及制动力矩My的幅值大小。将上述种子信号文件各通道信号乘以不同比例系数，可以得到等效的道路载荷谱，用此载荷谱作为迭代的目标信号。比例系数的大小使得所获得的载荷频率增大的等效载荷谱允许被试验车辆在无需增加前后约束系统的情况下进行制动工况试验。载荷频率增大的等效载荷谱中的频率由台架纵向位移的能力决定。比如，在一些实施例中，若台架纵向位移能力不大于250毫米，所述载荷频率增大的等效载荷谱允许在没有前后约束系统的情况下进行制动工况试验时台架运动时所需的纵向位移不大于250毫米。

在步骤305中的台架可与图1所示的台架相同或相似，该台架的搭建方法可包括以下步骤：a）根据被试验车辆200的轴距、轮距调整试验台架四个底座的位置和间距；b）在多轴道路模拟试验机110上安装适配连接盘120和六分力测量轮130；c）用行车吊起被试验车辆200，用螺栓将试验设备与被试验车辆200连接。

在一些实施例中，步骤305可包括：将上述生成的制动工况目标时域信号作为迭代目标信号，导入迭代模块中，进行时域信号迭代。迭代控制通道为四个测量轮的纵向力Fx及四个测量轮的制动力矩My，其他通道不控制。把最后一次迭代的驱动谱作为最终台架驱动信号。迭代路面包括全点制动、ABS砂石路制动、紧急制动、搓板路制动等路面。

在一些实施例中，步骤307可包括：根据试验规范要求，把各路面迭代生成的驱动谱按照一定的循环次数串联起来，进行台架试验。

本发明实施例中的新型整车台架道路模拟试验中制动工况试验装置及其试验方法可在无需增加前、后约束系统，也无需改造车身的情况下进行试验，从而避免了非正常试验失效风险，同时加速了试验时间、节省了试验成本。

提供以上具体的实施例的目的是为了使得对本发明的公开内容的理解更加透彻全面，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应理解，还可以对本发明做各种修改、等同替换和变化等等，只要这些变换未违背本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种整车台架道路模拟试验中制动工况试验装置，其包括：

道路模拟试验机，其用来基于台架驱动谱模拟车辆制动工况，以对被试验车辆进行制动工况试验；

适配连接盘，其用来将所述道路模拟试验机连接至所述被试验车辆；以及

控制器，其被配置用来：

基于被试验车辆的制动特性以及从试车场采集的车辆载荷信号获得初始载荷谱；

以一定比例增大所述初始载荷谱中的载荷频率，以获得载荷频率增大的等效载荷谱，用作制动工况目标时域信号；以及

通过时域信号迭代，在整车台架道路模拟试验的台架上复现所述制动工况目标时域信号，以得到所述台架驱动谱。

2.据权利要求1所述的制动工况试验装置，其中，所述初始载荷谱包括所述被试验车辆的四个轮心的纵向力Fx和制动力矩My各自的时域信号；

所述以一定比例增大所述初始载荷谱中的载荷频率的步骤包括：将所述四个轮心的纵向力Fx和制动力矩My各自的时域信号分别乘以一定的比例系数。

3.根据权利要求1所述的制动工况试验装置，其进一步包括测量轮，其用来测量所述被试验车辆的轮心在目标方向上所受的力和力矩。

4.根据权利要求3所述的制动工况试验装置，其中，所述测量轮包括六分力测量轮，所述六分力测量轮可用来测量所述被试验车辆的轮心所受的六个方向的力和力矩。

5.根据权利要求1所述的制动工况试验装置，其进一步包括制动增压泵，其用来为所述制动工况试验提供制动动力源。

6.根据权利要求1所述的制动工况试验装置，其进一步包括制动分配器，其用来将制动液分配至分别与被试验车辆的四个轮心相连的四个制动卡钳。

7.一种整车台架道路模拟试验中制动工况试验方法，其包括：

a）基于被试验车辆的制动特性以及从试车场采集的车辆载荷信号获得初始载荷谱；

b）以一定比例增大所述初始载荷谱中的载荷频率，以获得载荷频率增大的等效载荷谱，用作制动工况目标时域信号；

c）通过时域信号迭代，在整车台架道路模拟试验的台架上复现所述制动工况目标时域信号，以得到台架驱动谱；以及

d）以一定的循环次数播放台架驱动谱以进行制动工况试验。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述初始载荷谱包括所述被试验车辆的四个轮心的纵向力Fx和制动力矩My各自的时域信号；

且所述步骤b）包括：

将所述四个轮心的纵向力Fx和制动力矩My各自的时域信号乘以一定的比例系数。

9.据权利要求8所述的方法，其中，所述初始载荷谱中除了所述四个轮心的纵向力Fx和制动力矩My的其他通道的信号为零。

10.据权利要求8所述的方法，其中，所述比例系数的大小使得所获得的所述载荷频率增大的等效载荷谱允许所述被试验车辆在无需增加前后约束系统的情况下进行制动工况试验。

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