CN113405707A - 一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，属于汽车性能测试技术领域。其支撑轴能够转动地设置于基座上，环状组件固定安装于支撑轴上，横向力矩电机设置于环状组件的外缘，以和汽车的待测轮胎直接接触，并对待测轮胎连续施加横向力矩，纵向电机的输出端连接支撑轴，以驱动支撑轴作纵向转动；横向力矩电机和纵向电机均配置有力矩传感器，以便实时检测横向力矩电机或纵向电机的输出力矩。本发明不仅可以实现车辆在实验过程中模拟运行于转向工况，而且可以较为全面地模拟一个真实的地面，包括对车轮的纵向力模拟和横向力模拟。

Description

一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机

技术领域

本发明属于汽车性能测试技术领域，涉及一种底盘测功机，特别是涉及一种可用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机。

背景技术

在进行无人驾驶的开发过程中，经常需要对无人驾驶汽车进行横向和纵向控制测试。真实环境中进行测试有很多缺点，比如测试效率低，很多参数无法测量，测试的场景局限，而且还比较危险等。如果能够在实验室中对上述场景完全模拟，以上问题都将得到解决，因此，现有技术提出了汽车底盘测功机。

底盘测功机目前主要分为三种，分别是传统转鼓试验台、Rototest轴耦合式底盘测功机和转向转鼓实验台。在无人驾驶的试验中横向控制往往比纵向控制更为重要，但是在传统转鼓试验台中只能模拟车辆纵向运动（即前后方向的运动）以及纵向行驶过程中的轮胎参数和整车动力参数的耦合工况，不能模拟车辆横向运动（即左右方向的运动），进而无法模拟无人驾驶车辆的横向控制。Rototest轴耦合式底盘测功机（轮毂式）虽然可模拟整车实际行驶的道路负载，但是Rototest轴耦合式底盘测功机（轮毂式）在进行实验时必须拆卸车辆的轮胎，然后再必须使用相配套的法兰将测功机与轮胎输出轴法兰连接，步骤繁琐，操作效率低；而且Rototest轴耦合式底盘测功机不能模拟轮胎参数。现有的转向转鼓实验台，比如申请号为CN201822210242.X的中国专利公开的“一种转向转鼓试验台”，既可完成横纵向运动的模拟，也无需实验过程中拆卸轮胎；但是其无法模拟地面对轮胎的横向作用分力，也就是说转向工况中转向转鼓试验台的转鼓只会对轮胎施加纵向分力而没有横向分力，但是真实工况却是两个方向的分力皆存在。

综上所述，由于缺乏对车辆横向运动的模拟，现有的传统转鼓试验台、Rototest轴耦合式底盘测功机和转向转鼓实验台均无法实现对车轮转向工况的模拟，从而无法全面真实地模拟出车辆在正常行驶过程中轮胎参数和整车动力参数的耦合工况。因此，本发明迫切提出一种新型底盘测功机，以克服上述现有技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，以解决现有底盘测功机不仅无法模拟车辆在实验过程中运行于转向工况，而且不能够实现对车轮纵向力模拟和横向力模拟的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，主要包括：

基座；

支撑轴，所述支撑轴能够转动地设置于所述基座上；

环状组件，所述环状组件固定安装于所述支撑轴上；

横向力矩电机，所述横向力矩电机设置于所述环状组件的外缘，以和汽车的待测轮胎直接接触，并对所述待测轮胎连续施加横向力矩；

纵向电机，所述纵向电机的输出端连接所述支撑轴，以驱动所述支撑轴作纵向转动；

力矩传感器，所述横向力矩电机和所述纵向电机分别与一所述力矩传感器相连，且与所述横向力矩电机相连的所述力矩传感器用于测量所述横向力矩电机向所述待测轮胎施加的横向力矩，与所述纵向电机相连的所述力矩传感器用于测量所述纵向电机向所述支撑轴施加的纵向力矩。

可选的，还包括电旋转传输装置，所述电旋转传输装置固定安装于所述支撑轴上；所述电旋转输出装置与所述横向力矩电机通讯连接，以控制所述横向力矩电机的输出力矩。

可选的，所述电旋转传输装置为滑环或无线电能传输装置。

可选的，所述环状组件包括至少两个第一轮辐，所述第一轮辐的外周沿间隔设置有多个用于安装所述横向力矩电机的电机安装槽；所述第一轮辐同心固定安装于所述支撑轴上，且任意相邻所述第一轮辐之间的所述横向力矩电机交错布置。

可选的，所述环状组件包括第二轮辐和固定夹持于两所述第二轮辐之间的横向电机支撑架，所述横向电机支撑架的外周沿连续设置有多个用于安装所述横向力矩电机的电机安装槽，所述第二轮辐同心固定安装于所述支撑轴上；所述横向力矩电机包括外横向力矩电机和内横向力矩电机，所述外横向力矩电机和所述内横向力矩电机沿所述横向电机支撑架的外周沿交替布置，且任意所述外横向力矩电机的外包络线和任意所述内横向力矩电机的外包络线位于同一圆形轮廓上。

可选的，所述外横向力矩电机和所述内横向力矩电机均为外转子电机；任意所述外横向力矩电机的外转子和与其相邻的所述内横向力矩电机的外转子部分重叠设置，且任意所述外横向力矩电机的外转子包覆与其相邻的所述内横向力矩电机的外转子的一部分，以使任意所述外横向力矩电机的外转子的外包络线和任意所述内横向力矩电机的外转子的外包络线位于同一圆形轮廓上。

可选的，所述环状组件在所述支撑轴上连续设置至少两组，且任意相邻所述环状组件之间的所述外横向力矩电机和所述内横向力矩电机交错布置。

可选的，所述环状组件包括闭环履带和齿轮传动组件，所述闭环履带套设于所述齿轮传动组件上，所述齿轮传动组件与所述支撑轴连接，且所述齿轮传动组件能够在所述支撑轴的驱动下带动所述闭环履带进行传动；所述闭环履带的外表面沿其环向设置有多个所述横向力矩电机。

可选的，所述闭环履带包括驱动链条和横向电机支撑链条，任意所述横向电机支撑链条上安装有横向电机支撑架，任意相邻所述横向电机支撑链条之间通过所述驱动链条连接形成链条式闭环履带，任意所述横向电机支撑架上沿横向安装至少一个所述横向力矩电机；所述齿轮传动组件包括主动链轮和从动链轮，所述从动链轮通过所述链条式闭环履带与所述主动链轮传动连接，所述从动链轮同心固定安装在一旋转轴上，所述旋转轴能够转动地设置于所述基座上，所述主动链轮同心固定安装在所述支撑轴上，以将所述纵向电机传输至所述支撑轴的纵向力矩传输至整个所述齿轮传动组件。

可选的，还包括测控终端，所述横向力矩电机、所述纵向电机、所述力矩传感器和所述电旋转传输装置均与所述测控终端通讯连接。

使用时，每个待测车辆的待测轮胎下面放置一个所述用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机。所述正交力矩底盘测功机与所述待测车辆的所述待测轮胎位置对应设置，以供所述待测车辆的所述待测轮胎放置于所述正交力矩底盘测功机上，并进行测功。根据所述待测车辆的轮距不同，可对所述正交力矩底盘测功机的位置进行调整。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提出的用于汽车转向工况模拟的力矩底盘测功机，结构设计合理，包括基座、支撑轴、横向力矩电机、纵向电机和环形组件。对于汽车轮胎运动来说，通常情况下是在一个2维平面上运动，故其运行自由度为2；本发明通过设置纵向电机驱动环形组件纵向转动、同时设置横向力矩电机进行横向扭转，并将横向扭矩直接施加到待测轮胎上，使得上述测功机构同时具有两个方向的转动，分别为车辆纵向方向（车辆前后运行方向）的转动和横向方向（车辆左右运行方向）的转动，进而可以较为全面地模拟一个真实的地面和完全模拟汽车在平面上的x、y方向上的运动，即不仅可以模拟汽车直线行驶，还可模拟待测车辆在底盘测功机上实验过程中运行于转向工况，甚至可以通过力矩传感器实时测量横向力矩电机和纵向电机的输出力矩，达到模拟轮胎纵向受力和横向受力的效果。

此外，本发明还具有如下具体有益效果：

（1）相较于传统的转鼓试验台只能模拟车辆纵向运动（前后方向的运动）、不能模拟车辆横向运动（左右方向的运动），本发明可以同时模拟车辆纵向（前后方向的运动）和横向（左右方向的运动）的运动，实现对汽车转向工况的模拟。本发明将传统转股试验台从1维运动的模拟提升到了2维平面运动的模拟，该提升使汽车在实验室内可进行更真实的工况模拟。比如，在无人驾驶的试验中横向控制往往比纵向控制更为重要，但是在传统的转鼓试验台中无法模拟无人驾驶车辆的横向控制，但如果使用本发明，就可以在实验室中进行相应危险工况的硬件在环工况模拟。

（2）相对Rototest轴耦合式底盘测功机在进行实验时必须拆卸车辆的轮胎，然后再必须使用相配套的法兰将测功机与轮胎输出轴法兰连接，本发明无需进行轮胎拆卸，将待测车辆直接开上试验台即可测试，操作更加便捷。

（3）相对于转向工况中转向转鼓试验台的转鼓只会对轮胎施加纵向分力而没有横向分力，本发明通过在横向力矩电机上连接力矩传感器可模拟地面对轮胎的横向分力（即沿支撑轴轴线方向的分力），且由于本发明可以全面真实地模拟2维地面，随时可以对轮胎施加平面上任意方向的力，属于一种彻底的解决方案。

（4）本发明由于不需要拆卸轮胎，故轮胎在试验过程中的一些轮胎参数可以参与实验中，从而可以模拟车辆在正常行驶过程中轮胎参数和整车动力参数的耦合工况，这在传统转鼓试验台、Rototest轴耦合式底盘测功机和转向转鼓试验台中都无法完全实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中正交力矩底盘测功机的轴测爆炸图；

图2为本发明实施例一中正交力矩底盘测功机的主视图；

图3为本发明实施例二中正交力矩底盘测功机的轴测图；

图4为本发明实施例二中正交力矩底盘测功机的爆炸图；

图5为本发明实施例二中正交力矩底盘测功机的主视图；

图6为本发明实施例三中正交力矩底盘测功机的轴测爆炸图；

图7为本发明实施例三中正交力矩底盘测功机的主视图；

其中，附图标记为：1、用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机；2、基座；3、支撑轴；4、环状组件；41、横向力矩电机；411、外横向力矩电机；412、内横向力矩电机；42、纵向电机；43、第一轮辐；431、第一侧边轮辐；432、第一中间轮辐；433、电机安装槽一；434、固定法兰；44、第二轮辐；441、连接法兰；45、横向电机支撑架一；451、电机安装槽二；46、闭环履带；461、驱动链条；462、横向电机支撑链条；463、横向电机支撑架二；47、齿轮传动组件；471、主动链轮；472、从动链轮；473、旋转轴；5、电旋转传输装置；6、待测车辆；7、待测轮胎。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，以解决现有底盘测功机不仅无法模拟车辆在实验过程中运行于转向工况，而且不能够实现对车轮纵向力模拟和横向力模拟的技术问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1-2所示，本实施例提供一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1，其实质为一种全向轮底盘测功机，主要包括基座2以及由支撑轴3、环状组件4、横向力矩电机41、纵向电机42和力矩传感器（图中未示出）等组成的全向轮组件。其中，支撑轴3能够转动地设置于基座2上，支撑轴3作为纵向旋转中心轴，与纵向电机42的输出端连接，以传递纵向电机42输出纵向力矩；环状组件4包括至少两个第一轮辐43，第一轮辐43通过固定法兰434固定安装于支撑轴3上，第一轮辐43的外周沿沿其周向间隔设置有多个用于安装横向力矩电机41的电机安装槽一433，横向力矩电机41安装于电机安装槽一433内，用于对待测汽车6的待测轮胎7直接接触，并向待测轮胎7连续施加横向力矩，各横向力矩电机41的轴线均垂直于支撑轴3，以确保各横向力矩电机41输出的横向力矩是垂直于所述纵向电机输出的纵向力矩的；横向力矩电机41和纵向电机42均配置有力矩传感器，以实时测量横向力矩电机41向待测轮胎7施加的横向力矩和纵向电机42向支撑轴3施加的纵向力矩。

本实施例中，用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1还包括电旋转传输装置5，电旋转传输装置5固定安装于支撑轴3上，且电旋转传输装置5与横向力矩电机41通讯连接，其可以将两个相对旋转的部件上的电能或电信号联通，该部件可以是滑环或无线电能传输装置，在此处的主要作用是将相对大地静止的电网上电能和电信号与转动中的横向力矩电机41联通，进而控制横向力矩电机41的输出力矩。

本实施例中，纵向电机42负责产生纵向力矩，一般采用外置电机，即其设置于全向轮组件的外侧，优点是成本低技术成熟。同时，还可以采用轮边电机，即纵向电机35与全向轮组件一体设置，在轮体内形成一体式结构，优点是体积小，方便根据不同轮距的待测车辆进行测功机之间距离的调节。

本实施例中，如图1-2所示，横向力矩电机41优选为外转子电机，其外转子优选为圆柱桶状结构，且所述外转子的外表面涂覆有耐磨涂层，以提高外转子的耐磨性能。上述外转子电机为一种现有电机结构，其结构和工作原理在此不再赘述。

特别需要强调的是，由于横向力矩电机41自身圆柱状外转子桶身结构的限制，所以各横向力矩电机41为非连续分布，因此待测轮胎7不能与单排横向力矩电机41（单排横向力矩电机，指安装在同一第一轮辐上的一圈横向力矩电机）连续接触，所以应至少设置两排横向力矩电机41，在此基础上为了确保上述全向轮组件与待测轮胎7接触的连续性，应将任意相邻第一轮辐43之间的横向力矩电机41交错布置，以保证待测轮胎7同时至少与一排的某个横向力矩电机41相接触。同时，因只有与待测轮胎7相接触的横向力矩电机41才会输出功率，故横向力矩电机41在选型时尽量选择适合瞬时功率的电机类型，可对其长时间连续不间断工作的性能要求相对放宽。

进一步地，如图1-2所示，本实施例中全向轮组件可以为一种正交多排全向轮组件，即全向轮组件中至少设置三排横向力矩电机41，此种情况下，可将第一轮辐43具体区分为第一侧边轮辐431和第一中间轮辐432，第一侧边轮辐431设置于两边，至少一个第一中间轮辐432设置于两第一侧边轮辐431之间，各轮辐依次固定连接。其中位于两侧的第一侧边轮辐431通过固定法兰434固定于安装于支撑轴3上，固定法兰434的外圈和内圈分别与第一侧边轮辐431和支撑轴3固定相连，以将纵向电机42输出的纵向扭矩经第一侧边轮辐431传递给整个全向轮组件。第一侧边轮辐431和第一中间轮辐432，均同上段所述的第一轮辐43一样，在外圈间隔设置有多个用于安装横向力矩电机41的电机安装槽一433，为了确保上述正交多排全向轮组件与待测轮胎7能够实现连续接触，应将任意相邻第一侧边轮辐431和第一中间轮辐432之间的横向力矩电机41交错布置。可以根据实际情况自由配置横向力矩电机41的设置排数（该排数与轮辐的设置个数相同），本实施例中，当在测功机中设置正交多排全向轮组件时，可优选在正交多排全向轮组件中设置4排（圈）横向力矩电机41，相邻排（圈）横向力矩电机41之间的间距应较小，但相邻排（圈）横向力矩电机41的运行不会相互干扰，以确保待测轮胎7与整个正交多排全向轮组件的外周面为均匀接触，有利于提高测试精度。其中，优选各横向力矩电机41中外转子的形状规格和尺寸规格均一致，各排横向力矩电机41的设置数量和设置间隔也均一致。

本实施例中，力矩传感器可以与对应的横向力矩电机41、纵向电机42一体设置，也可以分体设置，具体根据实际情况来选择。

本实施例中，用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1还包括测控终端，上述横向力矩电机41、纵向电机42、力矩传感器和电旋转传输装置5均与该测控终端通讯连接，以通过测控终端实时接收并调控各部件的运行信号。

使用时，每个待测车辆6的待测轮胎7下面均放置一组用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1。上述基于正交多排全向轮组件的底盘测功机与待测车辆6的待测轮胎7对应设置，以供待测车辆6的轮胎放置于底盘测功机上，并进行测功。根据待测车辆的轮距不同，可对底盘测功机的位置进行调整。测功时，由测控终端控制整个过程的运行，该测控终端为一种现有的终端结构，具体不再赘述。

需要解释的是，虽然支撑轴3平行于待测车辆6的左右方向布置，但是支撑轴3作为纵向旋转中心轴，用于传递纵向电机42的纵向输出力矩，以驱动整个全向轮组件沿待测车辆6的前后方向转动；同理，各横向力矩电机41输出的转矩为沿待测车辆6的左右方向的横向力矩。横向力矩电机41的输出力矩的方向垂直于纵向电机42的输出力矩的方向，从而实现双向力矩的正交。

由此可见，本实施例一提出的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，结构设计合理，包括基座和主要由支撑轴、横向力矩电机、纵向电机、环状组件组成的全向轮组件。对于汽车轮胎运动来说，通常情况下是在一个2维平面上运动，故其运行自由度为2；本发明通过设置纵向电机驱动全向轮组件纵向转动、设置横向力矩电机实现全向轮组件在横向上具有力矩输出，使得上述全向轮组件同时具有两个方向的转动，分别为车辆纵向方向（车辆前后运行方向）的转动和横向方向（车辆左右运行方向）的转动，进而可以较为全面地模拟一个真实的地面和完全模拟汽车在平面上的x、y方向上的运动，即不仅可以模拟汽车直线行驶，还可模拟待测车辆在底盘测功机上实验过程中运行于转向工况，甚至可以通过力矩传感器实时测量横向力矩电机和纵向电机的输出力矩，达到模拟轮胎纵向受力和横向受力的效果。

实施例二：

如图3-5所示，本实施例提供另一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1，其实质为一种重叠正交力矩轮底盘测功机。本实施例的环状组件4实质为一种重叠正交力矩轮，其包括第二轮辐44和固定夹持于两第二轮辐44之间的横向电机支撑架一45，横向电机支撑架45的外周沿连续设置有多个用于安装横向力矩电机的电机安装槽二451，第二轮辐44通过连接法兰441同心固定安装于支撑轴3上，连接法兰441的外圈和内圈分别与第二轮辐44的内圈和支撑轴3的外圈固定连接。本实施例中，重叠正交力矩轮为一种单轮即可实现与待测轮胎7连续接触的结构，基于此，横向力矩电机包括外横向力矩电机411和内横向力矩电机412两种形式。外横向力矩电机411和内横向力矩电机412均优选为外转子电机，且二者的外转子均为圆柱状结构，但是外横向力矩电机411的外转子直径大于内横向力矩电机412的外转子直径，即外横向力矩电机411的体积大于内横向力矩电机412的体积。具体安装时，同一横向电机支撑架一45上外横向力矩电机411和内横向力矩电机412沿圆周方向交替布置，同时将全部电机安装槽二451中用于安装外横向力矩电机411的电机安装槽二径向相对靠内设置、用于安装内横向力矩电机412的电机安装槽二径向相对靠外设置，以使得任意外横向力矩电机411的外转子和与其相邻的内横向力矩电机412的外转子之间形成部分重叠设置，且任意外横向力矩电机411的外转子将与其相邻的内横向力矩电机412的外转子的一部分包覆在内，任意外横向力矩电机411和相邻内横向力矩电机412之间的重合部分位于各电机外转子的内包络线部分，任意外横向力矩电机411的外转子的外包络线和任意内横向力矩电机412的外转子的外包络线位于同一圆形轮廓上，该圆形轮廓位于重叠正交力矩轮的最外缘，进而使得重叠正交力矩轮的外缘能够与待测轮胎7连续接触。本实施例相比实施例一中单个不连续的全向轮实现了轮外缘的连续化处理，因而在重叠正交力矩轮单轮的轴向宽度足够款的情况下，可以单轮使用；重叠正交力矩轮单轮的轴向宽度主要取决于外横向力矩电机411的外转子和任意内横向力矩电机412的外转子的直径规格。

本实施例中，上述重叠正交力矩轮可优选在支撑轴3上连续设置至少两组，且任意相重叠正交力矩轮之间的外横向力矩电机411和内横向力矩电机412交错布置。同时采用两组以上的重叠正交力矩轮，可以同时提高重叠正交力矩轮底盘测功机与待测轮胎7的接触面积、接触均匀性以及接触连续性。单轮时由于需要将外转子直径做大，虽然接触面积增大，但是承载能力有限；同时采用两组以上的重叠正交力矩轮，相比大尺寸的单轮设置，外转子直径较小，单个转子承载能力增强，沿轮体轴向宽度方向至少布置两个转子，既可以满足对待测轮胎的承载宽度要求，也能够大幅提高对待测车辆6的承载能力，接触稳定性更强。

与实施例一相比，本实施例中环状组件4与横向力矩电机均在结构及布置形式上与实施例一不同，其余均与实施例一相同，包括内、外横向力矩电机的选型，在此不再赘述。

使用时，每个待测车辆6的待测轮胎7下面均放置一组用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1。上述基于重叠正交力矩轮的底盘测功机与待测车辆6的待测轮胎7对应设置，以供待测车辆6的轮胎放置于底盘测功机上，并进行测功。根据待测车辆的轮距不同，可对底盘测功机的位置进行调整。测功时，由测控终端控制整个过程的运行，该测控终端为一种现有的终端结构，具体不再赘述。

需要解释的是，虽然支撑轴3平行于待测车辆6的左右方向布置，但是支撑轴3作为纵向旋转中心轴，用于传递纵向电机42的纵向输出力矩，以驱动整个全向轮组件沿待测车辆6的前后方向转动；同理，各横向力矩电机输出的转矩为沿待测车辆6的左右方向的横向力矩。横向力矩电机41的输出力矩的方向垂直于纵向电机42的输出力矩的方向，从而实现双向力矩的正交。

由此可见，本实施例二提出的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，结构设计合理，包括基座和主要由支撑轴、横向力矩电机、纵向电机、环状组件组成的重叠正交力矩轮。对于汽车轮胎运动来说，通常情况下是在一个2维平面上运动，故其运行自由度为2；本发明通过设置纵向电机驱动重叠正交力矩轮纵向转动、设置横向力矩电机实现重叠正交力矩轮在横向上具有力矩输出，使得上述重叠正交力矩轮同时具有两个方向的转动，分别为车辆纵向方向（车辆前后运行方向）的转动和横向方向（车辆左右运行方向）的转动，进而可以较为全面地模拟一个真实的地面和完全模拟汽车在平面上的x、y方向上的运动，即不仅可以模拟汽车直线行驶，还可模拟待测车辆在底盘测功机上实验过程中运行于转向工况，甚至可以通过力矩传感器实时测量横向力矩电机和纵向电机的输出力矩，达到模拟轮胎纵向受力和横向受力的效果。

实施例三：

如图6-7所示，本实施例提供另一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1，其实质为一种正交力矩履带底盘测功机。本实施例的环状组件4实质为一种正交力矩履带，包括闭环履带46和齿轮传动组件47，闭环履带46套设于齿轮传动组件47上，齿轮传动组件47与支撑轴3连接，且齿轮传动组件47能够在支撑轴3的驱动下带动闭环履带43进行闭环传动；闭环履带43的外表面沿其环向设置有多个横向力矩电机41。

本实施例中，如图6-7所示，闭环履带46包括若干驱动链条461和若干横向电机支撑链条462，任意横向电机支撑链条462上安装有横向电机支撑架二463，任意相邻横向电机支撑链条462之间通过驱动链条461连接形成链条式闭环履带；齿轮传动组件47包括主动链轮471和从动链轮472，从动链轮472通过上述链条式闭环履带与主动链轮471传动连接，从动链轮472同心固定安装在一旋转轴473上，旋转轴473能够转动地设置于基座2上，且旋转轴473与支撑轴3平行等高布置，主动链轮471同心固定安装在支撑轴3上，支撑轴3用于将纵向电机42传输至支撑轴3的纵向力矩传输至整个正交力矩履带，旋转轴473作为闭环履带46的一个旋转中心，但是旋转轴473与支撑轴3不同，旋转轴473不具备传输纵向力矩的作用。

本实施例中，如图6-7所示，任意横向电机支撑架二463上沿横向（平行于支撑轴方向）安装至少一个横向力矩电机41，每个横向电机支撑架二463上横向力矩电机41的设置数量相同，从而可使得链条式闭环履带的外周形成对应数量排（圈）数的横向力矩电机41。比如，当每个横向电机支撑架二463上均设置三个横向力矩电机41时，整个链条式闭环履带的外周形成3排（圈）横向力矩电机41，有利于提高整个链条式闭环履带对待测轮胎7的承载宽度和承载能力，接触稳定性更强。

与实施例一相比，本实施例中环状组件4与横向力矩电机41均在结构及布置形式上与实施例一不同，其余均与实施例一相同，包括横向力矩电机41的选型，在此不再赘述。

使用时，每个待测车辆6的待测轮胎7下面均放置一组用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1。上述基于正交力矩履带的底盘测功机与待测车辆6的待测轮胎7对应设置，以供待测车辆6的轮胎放置于底盘测功机上，并进行测功。根据待测车辆的轮距不同，可对底盘测功机的位置进行调整。测功时，由测控终端控制整个过程的运行，该测控终端为一种现有的终端结构，具体不再赘述。

需要解释的是，虽然支撑轴3平行于待测车辆6的左右方向布置，但是支撑轴3作为纵向旋转中心轴，用于传递纵向电机42的纵向输出力矩，以驱动整个全向轮组件沿待测车辆6的前后方向转动；同理，各横向力矩电机输出的转矩为沿待测车辆6的左右方向的横向力矩。横向力矩电机41的输出力矩的方向垂直于纵向电机42的输出力矩的方向，从而实现双向力矩的正交。

由此可见，本实施例三提出的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，结构设计合理，包括基座和主要由支撑轴、横向力矩电机、纵向电机、环状组件组成的正交力矩履带。对于汽车轮胎运动来说，通常情况下是在一个2维平面上运动，故其运行自由度为2；本发明通过设置纵向电机驱动正交力矩履带纵向传动、设置横向力矩电机实现正交力矩履带在横向上具有力矩输出，使得上述正交力矩履带同时具有两个方向的转动，分别为车辆纵向方向（车辆前后运行方向）的转动和横向方向（车辆左右运行方向）的转动，进而可以较为全面地模拟一个真实的地面和完全模拟汽车在平面上的x、y方向上的运动，即不仅可以模拟汽车直线行驶，还可模拟待测车辆在底盘测功机上实验过程中运行于转向工况，甚至可以通过力矩传感器实时测量横向力矩电机和纵向电机的输出力矩，达到模拟轮胎纵向受力和横向受力的效果。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，其特征在于，包括：

基座；

支撑轴，所述支撑轴能够转动地设置于所述基座上；

环状组件，所述环状组件固定安装于所述支撑轴上；

横向力矩电机，所述横向力矩电机设置于所述环状组件的外缘，以和汽车的待测轮胎直接接触，并对所述待测轮胎连续施加横向力矩；

纵向电机，所述纵向电机的输出端连接所述支撑轴，以驱动所述支撑轴作纵向转动；

力矩传感器，所述横向力矩电机和所述纵向电机分别与一所述力矩传感器相连，且与所述横向力矩电机相连的所述力矩传感器用于测量所述横向力矩电机向所述待测轮胎施加的横向力矩，与所述纵向电机相连的所述力矩传感器用于测量所述纵向电机向所述支撑轴施加的纵向力矩。

2.根据权利要求1所述的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，其特征在于，还包括电旋转传输装置，所述电旋转传输装置固定安装于所述支撑轴上；所述电旋转输出装置与所述横向力矩电机通讯连接，以控制所述横向力矩电机的输出力矩。

3.根据权利要求2所述的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，其特征在于，所述电旋转传输装置为滑环或无线电能传输装置。

4.根据权利要求1或2所述的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，其特征在于，所述环状组件包括至少两个第一轮辐，所述第一轮辐的外周沿间隔设置有多个用于安装所述横向力矩电机的电机安装槽；所述第一轮辐同心固定安装于所述支撑轴上，且任意相邻所述第一轮辐之间的所述横向力矩电机交错布置。

5.根据权利要求1或2所述的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，其特征在于，所述环状组件包括第二轮辐和固定夹持于两所述第二轮辐之间的横向电机支撑架，所述横向电机支撑架的外周沿连续设置有多个用于安装所述横向力矩电机的电机安装槽，所述第二轮辐同心固定安装于所述支撑轴上；所述横向力矩电机包括外横向力矩电机和内横向力矩电机，所述外横向力矩电机和所述内横向力矩电机沿所述横向电机支撑架的外周沿交替布置，且任意所述外横向力矩电机的外包络线和任意所述内横向力矩电机的外包络线位于同一圆形轮廓上。

6.根据权利要求5所述的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，其特征在于，所述外横向力矩电机和所述内横向力矩电机均为外转子电机；任意所述外横向力矩电机的外转子和与其相邻的所述内横向力矩电机的外转子部分重叠设置，且任意所述外横向力矩电机的外转子包覆与其相邻的所述内横向力矩电机的外转子的一部分，以使任意所述外横向力矩电机的外转子的外包络线和任意所述内横向力矩电机的外转子的外包络线位于同一圆形轮廓上。

7.根据权利要求5所述的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，其特征在于，所述环状组件在所述支撑轴上连续设置至少两组，且任意相邻所述环状组件之间的所述外横向力矩电机和所述内横向力矩电机交错布置。

8.根据权利要求1或2所述的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，其特征在于，所述环状组件包括闭环履带和齿轮传动组件，所述闭环履带套设于所述齿轮传动组件上，所述齿轮传动组件与所述支撑轴连接，且所述齿轮传动组件能够在所述支撑轴的驱动下带动所述闭环履带进行传动；所述闭环履带的外表面沿其环向设置有多个所述横向力矩电机。

9.根据权利要求8所述的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，其特征在于，所述闭环履带包括驱动链条和横向电机支撑链条，任意所述横向电机支撑链条上安装有横向电机支撑架，任意相邻所述横向电机支撑链条之间通过所述驱动链条连接形成链条式闭环履带，任意所述横向电机支撑架上沿横向安装至少一个所述横向力矩电机；所述齿轮传动组件包括主动链轮和从动链轮，所述从动链轮通过所述链条式闭环履带与所述主动链轮传动连接，所述从动链轮同心固定安装在一旋转轴上，所述旋转轴能够转动地设置于所述基座上，所述主动链轮同心固定安装在所述支撑轴上。

10.根据权利要求2所述的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，其特征在于，还包括测控终端，所述横向力矩电机、所述纵向电机、所述力矩传感器和所述电旋转传输装置均与所述测控终端通讯连接。

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