CN114061985B - 一种崎岖路面模拟试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种崎岖路面模拟试验台，涉及道路模拟试验装置技术领域。其中，这种试验台包括底座组件、路面组件、驱动组件、支撑组件和测试组件。路面组件包括可转动的配置于底座组件的柱状转鼓。柱状转鼓设置有用以支撑轮胎的抵接部。抵接部的横截面呈鲁洛克斯三角形几何结构。驱动组件配置于底座组件，用以驱动柱状转鼓转动。支撑组件包括配置于底座组件的固定轴。固定轴的轴线和柱状转鼓的轴线平行设置。固定轴的第一端配置于底座组件，第二端位于柱状转鼓上方。测试组件包括配置于底座组件，用以测试第二端的压力的压力传感器，以及电气连接于压力传感器的控制设备。通过鲁洛克斯三角形模拟崎岖路面使得轮胎在转动过程中上下颠簸。

Description

一种崎岖路面模拟试验台

技术领域

本发明涉及道路模拟试验装置技术领域，具体而言，涉及一种崎岖路面模拟试验台。

背景技术

伴随着我国汽车产业的快速发展，轮胎的道路模拟试验是汽车性能试验中极其重要的一个环节，实际道路模拟对轮胎试验最为理想，但路面影响因素是复杂且不可控的。实验室还原实测道路的模拟试验可完整复现模拟效果。目前的实验室模拟试验台为转鼓试验台和立柱试验台。

转鼓试验台无法反映实测崎岖路面隆起的长周期不平激励、极短周期的接缝激励、石块等凸出的高频脉冲激励等影响因素，针对实验室复杂轮胎与崎岖路面作用试验的需求，转鼓试验台无法有效的进行复杂情况模拟。

立柱试验台在进行实验室模拟试验前需进行复杂的原位路面谱的采集试验，此试验台以原位崎岖实测路面谱为参照，直接改变试验台参数使模拟路面谱贴合实测路面谱，但试验主要针对整车动力学性能，设备占地空间大且成本高，无法满足轮胎零部件产业发展的试验需求。

有鉴于此，申请人在研究了现有的技术后特提出本申请。

发明内容

本发明提供了一种崎岖路面模拟试验台，旨在改善上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种崎岖路面模拟试验台，其包括底座组件、路面组件、驱动组件、支撑组件和测试组件。

路面组件包括可转动的配置于所述底座组件的柱状转鼓；所述柱状转鼓设置有用以支撑轮胎的抵接部；所述抵接部的横截面呈鲁洛克斯三角形几何结构；

驱动组件配置于所述底座组件，用以驱动所述柱状转鼓转动；

支撑组件包括配置于所述底座组件的固定轴；所述固定轴的轴线和所述柱状转鼓的轴线平行设置；所述固定轴的第一端配置于所述底座组件，第二端位于所述柱状转鼓上方；

测试组件包括配置于所述底座组件，用以测试所述第二端的压力的压力传感器，以及电气连接于所述压力传感器的控制设备。

在一个可选的实施例中，底座组件包括三角桁架，以及间隔配置于所述三角桁架上的两个支撑座；

所述第二端配置于两个所述支撑座；所述压力传感器配置于远离所述第一端的所述支撑座下方。

在一个可选的实施例中，所述底座组件还包括配置于所述三角桁架的基础桁架，以及配置于所述基础桁架和所述三角桁架之间的高度调节垫块；

所述路面组件和所述驱动组件配置于所述基础桁架；所述高度调节垫块用以调整所述抵接部和所述固定轴之间的距离；

所述三角桁架设置有增高固定轴；所述基础桁架和所述高度调节垫块设置有和所述增高固定轴相适配的固定孔；所述增高固定轴穿过所述固定孔，用以定位所述基础桁架和所述高度调节垫块；

所述支撑座通过螺栓固定于所述三角桁架。

在一个可选的实施例中，所述驱动组件包括配置于所述基础桁架的电机、分别配置于所述柱状转鼓和所述电机输出端的链轮，以及用以连接两个链轮的链条；所述电机为可调速步进电机；所述可调速步进电机通过电机支架配置于所述基础桁架。

在一个可选的实施例中，所述柱状转鼓的两端通过立式轴承座可转动的配置于所述基础桁架；

所述基础桁架为长方体框架结构；所述三角桁架包括用以支撑所述基础桁架的水平框架结构和用以支撑所述固定轴的竖直框架结构；所述水平框架结构为矩形框架；所述竖直框架结构为三角形框架。

在一个可选的实施例中，所述路面组件还包括配置于所述抵接部的异形凸块；

所述异形凸块配置于所述抵接部，以形成比利时路面结构。

在一个可选的实施例中，所述异形凸块的数量有多个；所述异形凸块配置于鲁洛克斯三角形几何结构的所述抵接部的弧面上。

在一个可选的实施例中，所述测试组件还包括配置于所述固定轴的安装套筒，以及配置于所述安装套筒的位移传感器；所述位移传感器电连接于所述控制设备；所述位移传感器的检测端和所述抵接部的表面相接触；

所述控制设备为微型电脑。

在一个可选的实施例中，所述位移传感器端部设置有和所述抵接部接触的滑轮；所述测试组件还包括配置于所述安装套筒的电源；所述电源电连接于所述位移传感器和所述控制设备。

通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：

本实施例的崎岖路面模拟实验台，通过鲁洛克斯三角形的弧面模拟崎岖路面，使得轮胎在转动过程中，能够上下颠簸。

并且，通过异形凸块模拟了比利时路面，从而更加真实的模拟崎岖路面，具有很好的实际意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是崎岖路面模拟实验台的轴测图（位移传感器调试状态）。

图2是位移传感器工作原理示意图。

图3是五种规格的柱状转鼓的侧面图。

图4是崎岖路面模拟实验台的轴测图（轮胎测试状态）。

图中标记：1-支撑座、2-固定轴、3-螺栓、4-位移传感器、5-立式轴承座、6-异形凸块、7-三角桁架、8-基础桁架、9-增高固定轴、10-高度调整垫块、11-电源、12-安装套筒、13-微型电脑、14-柱状转鼓、15-链轮、16-链条、17-可调速步进电机、18-电机支架、19-轮胎、20-压力传感器。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

由图1至图4所示，本发明实施例提供了一种崎岖路面模拟试验台，其包括底座组件、路面组件、驱动组件、支撑组件和测试组件。

路面组件包括可转动的配置于底座组件的柱状转鼓14。柱状转鼓14设置有用以支撑轮胎19的抵接部。抵接部的横截面呈鲁洛克斯三角形几何结构。

驱动组件配置于底座组件，用以驱动柱状转鼓14转动。

支撑组件包括配置于底座组件的固定轴2。固定轴2的轴线和柱状转鼓14的轴线平行设置。固定轴2的第一端配置于底座组件，第二端位于柱状转鼓14上方。

测试组件包括配置于底座组件，用以测试第二端的压力的压力传感器20，以及电气连接于压力传感器20的控制设备。

在本实施例的崎岖路面模拟实验台中，柱状转鼓14定轴转动。柱状转鼓14的抵接部的横截面为鲁洛克斯三角形结构。因此在转动过程中，会上下起伏，从而模拟崎岖路面，使得轮胎19在测试过程中，上下颠簸。从而测试出轮胎19在崎岖路面上的情况。对轮胎19的研发具有很好的实际意义。

如图1、图4所示，在上述实施例的基础上，本发明一可选实施例中，底座组件包括三角桁架7，以及间隔配置于三角桁架7上的两个支撑座1。第二端配置于两个支撑座。压力传感器20配置于远离第一端的支撑座1下方。

具体的，通过两个支撑座1将固定轴2配置在底座组件上，能够形成较大的力矩，从而增加固定轴2的稳定性。靠近第一端的支撑座1相当于一个支点。远离第一端的支撑座1对固定轴2进行施力固定。通过测量远离第一端的支撑座1所收到的压力能够分析得到轮胎19和柱状转鼓14之间的压力。

如图1、图4所示，在上述实施例的基础上，本发明一可选实施例中，底座组件还包括配置于三角桁架7的基础桁架8，以及配置于基础桁架8和三角桁架7之间的高度调节垫块。路面组件和驱动组件配置于基础桁架8。高度调节垫块用以调整抵接部和固定轴2之间的距离。

优选的，三角桁架7设置有增高固定轴9。基础桁架8和高度调节垫块设置有和增高固定轴9相适配的固定孔。增高固定轴9穿过固定孔，用以定位基础桁架8和高度调节垫块。支撑座1通过螺栓3固定于三角桁架7。

具体的，基础桁架8上设置的是孔状的固定孔，使得基础桁架8始终配置在三角桁架7上，只具有竖直方向的自由度。而高度调节垫块上设置的是凹槽状的固定孔，使得高度调节垫块能够从侧面直接塞入到基础桁架8和三角桁架7支架，对基础桁架8的高度进行调节。

在崎岖路面模拟实验台调整的时候，轮胎19与柱状转鼓14存在间距，即无相互作用。调整高度调整垫块10的数量，可改变轮胎19与柱状转鼓14间距。当两者接触，轮胎19对柱状转鼓14产生载荷，进而可改变柱状转鼓14对轮胎19产生的压载变形量。从而，所述压力传感器20检测到轮胎19的压力变化；

改变高度调整垫块10数量，轮胎19相对柱状转鼓14产生了位移，且随着相对位移的增大，轮胎19的载荷也在不断增大，通过安装在支撑座1下端的压力传感器20可测定轮胎19的载荷，以获取崎岖路面条件下的轮胎19载荷-位移特性。

如图1、图4所示，在上述实施例的基础上，本发明一可选实施例中，柱状转鼓14的两端通过立式轴承座5可转动的配置于基础桁架8。基础桁架8为长方体框架结构。三角桁架7包括用以支撑基础桁架8的水平框架结构和用以支撑固定轴2的竖直框架结构。水平框架结构为矩形框架。竖直框架结构为三角形框架。

具体的，柱状转鼓14由立式轴承座5顶丝固定。固定柱状转鼓14的中心轴，使其自转，鲁洛克斯三角具有类似三角形的转动颠簸性。不同于三角形，鲁洛克斯三角具有非同心圆弧面，定轴转动时可形成长周期不平度激励、圆弧面搭接角可模拟极短周期的路面接缝激励。

如图1所示，在上述实施例的基础上，本发明一可选实施例中，驱动组件包括配置于基础桁架8的电机、分别配置于柱状转鼓14和电机输出端的链轮15，以及用以连接两个链轮15的链条16。

具体的，由于路面谱具有非周期的特性，而抵接部和异形凸块6，在设置好后，在结构上具有周期的特性。因此，可以通过改变柱状转鼓14的转速来调节模拟路面谱的周期。优选的电机为可调速步进电机17。可调速步进电机17通过电机支架18配置于基础桁架8。

通过可调速步进电机17能够模拟路面谱的崎岖度周期变化，需调整柱状转鼓14转速，即对电机转速进行调定。可调速步进电机17，能够满足路面谱不同周期变化的需求。对比原位崎岖路面实测路面谱，调整可调速步进电机17转速使模拟路面谱周期贴合实测路面谱周期。

需要说明的是，在电机运行过程中，让电机按照预定的转速进行改变，属于常规技术手段，本发明在此不再赘述。

如图3所示，在上述实施例的基础上，本发明一可选实施例中，路面组件还包括配置于抵接部的异形凸块6。异形凸块6配置于抵接部，以形成比利时路面结构。优选的，异形凸块6的数量有多个。异形凸块6配置于鲁洛克斯三角形几何结构的抵接部的弧面上。

具体的，比利时路面为崎岖路面试验的一般标准。将异形凸块6的形状设置成比利时路面的花岗岩石块的形状，能够让模拟效果和实际效果相贴合，具有很好的实际意义。可以理解的是，比利时路面的花岗岩石块的形状为本领域技术人员的公知常识，本发明在此不再赘述。

需要说明的是，异形凸块6通过紧固件安装在抵接部的鲁洛克斯三角形几何结构的弧面上。从而模拟岖路面上随机分布的高频脉冲激励，例如碎石块、路肩等。异形凸块6为短周期路面凸起激励。异形凸块6和抵接部的横截面呈鲁洛克斯三角形几何结构的非同心圆弧面和圆弧面搭接角产生的激励进行排列组合，从而实现完整的崎岖路面模拟结果，更加贴近真实路面情况，具有很好的实际意义。

图3中：

001示出了第一尺寸的抵接部的三个弧形面分别配置了不同形状的异形凸块6。

002示出了第一尺寸的抵接部的两个弧形面分别配置了不同形状的异形凸块6（一个弧形面未设置异形凸块6）。

需要说明的是，抵接部的鲁洛克斯三角形几何结构的三个弧面上均可配置异形凸块，可按照路面激励的不同，选择其中所需配置弧形面数量，例如在一面或两面抑或三面，配置不同数量的异形凸块6。

003示出了第一尺寸的抵接部的三个弧形面分别配置了不同形状的异形凸块6。其中，异形凸块6的尺寸与001不同。

004示出了第二尺寸的抵接部的三个弧形面分别配置了不同形状的异形凸块6。

005示出了第三尺寸的抵接部的三个弧形面分别配置了不同形状的异形凸块6。

其中，第二尺寸大于第一尺寸，第三尺寸小于第一尺寸。

可以理解的是，本领域技术人员，可以根据实际路面参数/实际需要，改变异形凸块6尺寸、数量和布置位置，从而改变位移传感器4采集到的运动轨迹信号。位移传感器4采集到的运动轨迹信号经过微型电脑13的信号处理，获取设置有异形凸块6的抵接部的模拟路面谱。

对柱状转鼓14的几何尺寸进行调整，能够改变崎岖路面的不平度激励及接缝激励。对异形凸块6的分布及尺寸调整，能够改变路面上随机分布的凸出高频脉冲激励。对可调速步进电机17转速进行调整，能够变路面谱的循环周期。通过对比实际测量得到的崎岖路面的实测路面谱的信号特征，调整异形凸块6尺寸、数量和布置位置，使得安装有异形凸块6的抵接部所产生的模拟路面谱贴合实测路面谱。横截面呈鲁洛克斯三角形几何结构抵接部和异形凸块6共同作用，能够产生完整路面谱。

如图1和图2所示，在上述实施例的基础上，本发明一可选实施例中，测试组件还包括配置于固定轴2的安装套筒12，以及配置于安装套筒12的位移传感器4。位移传感器4电连接于控制设备。位移传感器4的检测端和抵接部的表面相接触。

优选的，位移传感器4端部设置有和抵接部接触的滑轮。测试组件还包括配置于安装套筒12的电源11。电源11电连接于位移传感器4和控制设备。控制设备为微型电脑13。位移传感器4和微型电脑13无线连接。

具体的，位移传感器4用于采集柱状转鼓14和异形凸块6的边缘运动轨迹信号，并将信号发送控制设备。

柱状转鼓14和异形凸块6是模拟崎岖路面主要部件，所述位移传感器4与微型电脑13可采集、处理和传输柱状转鼓14及异形凸块6作用在位移传感器4上的信号。

利用鲁洛克斯三角的非同心圆弧面和圆弧面搭接角等几何特性，非同心圆弧面用于模拟崎岖路面中长周期不平度激励，例如路面隆起、坡度等，圆弧面搭接角用于模拟极短周期的路面接缝激励。

柱状转鼓14转动时，位移传感器4下端滑轮受柱状转鼓14的激励作用产生滚动并驱动位移传感器4上下活动，以采集柱状转鼓14运动轨迹信号。经过微型电脑13的信号处理和传输，获取柱状转鼓14模拟的路面谱。

不同尺寸的柱状转鼓14，位移传感器4采集的运动轨迹信号也相应发生改变。根据实际采集的崎岖路面实测路面谱的信号特征，调整柱状转鼓14尺寸，使得柱状转鼓14模拟的路面谱贴合实测路面谱。

在本实施例中，崎岖路面模拟试验台中以实际测量的崎岖路面的实测路面谱的信号特征为参照。通过调整柱状转鼓14几何尺寸、异形凸块6尺寸/数量/位置、电机转速等参数，使得位移传感器4获取的柱状转鼓14和异形凸块6边缘运动轨迹信号，贴合实测路面谱。以此达到将实测原位路面谱还原至实验室进行试验的目的。通过高度调整垫块10改变轮胎19位移量，结合压力传感器20检测压力变化，以此获取崎岖路面条件下的轮胎19载荷-位移特性。

本实施例的崎岖路面模拟试验台可以进行多样化崎岖路面的模拟，并为轮胎19作用特性的拓展性试验提供应用平台，具有很好的实际意义。

在其它实施例中：

可以将柱状转鼓14更换成普通圆柱体或者采用不定轴转动的方式固定柱状转鼓14，从而实现平坦路面的模拟。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种崎岖路面模拟试验台，其特征在于，包括：

底座组件，包括三角桁架(7)，以及间隔配置于所述三角桁架(7)上的两个支撑座(1)；

路面组件，包括可转动的配置于所述底座组件的柱状转鼓(14)；所述柱状转鼓(14)设置有用以支撑轮胎(19)的抵接部；所述抵接部的横截面呈鲁洛克斯三角形几何结构；

驱动组件，配置于所述底座组件，用以驱动所述柱状转鼓(14)转动；

支撑组件，包括配置于所述底座组件的固定轴(2)；所述固定轴(2)的轴线和所述柱状转鼓(14)的轴线平行设置；所述固定轴(2)的第一端配置于所述底座组件，第二端位于所述柱状转鼓(14)上方；所述第一端配置于两个所述支撑座；

测试组件，包括配置于所述底座组件，用以测试所述第二端的压力的压力传感器(20)，以及电气连接于所述压力传感器(20)的控制设备；所述压力传感器(20)配置于远离所述第一端的所述支撑座(1)下方；所述控制设备为微型电脑(13)；

所述测试组件还包括配置于所述固定轴(2)的安装套筒(12)，以及配置于所述安装套筒(12)的位移传感器(4)；所述位移传感器(4)电连接于所述控制设备；所述位移传感器(4)的检测端和所述抵接部的表面相接触；

所述位移传感器(4)端部设置有和所述抵接部接触的滑轮；所述测试组件还包括配置于所述安装套筒(12)的电源(11)；所述电源(11)电连接于所述位移传感器(4)和所述控制设备。

2.根据权利要求1所述的一种崎岖路面模拟试验台,其特征在于,所述底座组件还包括配置于所述三角桁架(7)的基础桁架(8)，以及配置于所述基础桁架(8)和所述三角桁架(7)之间的高度调节垫块；

所述路面组件和所述驱动组件配置于所述基础桁架(8)；所述高度调节垫块用以调整所述抵接部和所述固定轴(2)之间的距离；

所述三角桁架(7)设置有增高固定轴(9)；所述基础桁架(8)和所述高度调节垫块设置有和所述增高固定轴(9)相适配的固定孔；所述增高固定轴(9)穿过所述固定孔，用以定位所述基础桁架(8)和所述高度调节垫块；

所述支撑座(1)通过螺栓(3)固定于所述三角桁架(7)。

3.根据权利要求2所述的一种崎岖路面模拟试验台,其特征在于，所述驱动组件包括配置于所述基础桁架(8)的电机、分别配置于所述柱状转鼓(14)和所述电机输出端的链轮(15)，以及用以连接两个链轮(15)的链条(16)；所述电机为可调速步进电机(17)；所述可调速步进电机(17)通过电机支架(18)配置于所述基础桁架(8)。

4.根据权利要求2所述的一种崎岖路面模拟试验台,其特征在于,所述柱状转鼓(14)的两端通过立式轴承座(5)可转动的配置于所述基础桁架(8)；

所述基础桁架(8)为长方体框架结构；所述三角桁架(7)包括用以支撑所述基础桁架(8)的水平框架结构和用以支撑所述固定轴(2)的竖直框架结构；所述水平框架结构为矩形框架；所述竖直框架结构为三角形框架。

5.根据权利要求1所述的一种崎岖路面模拟试验台,其特征在于,所述路面组件还包括配置于所述抵接部的异形凸块(6)；

所述异形凸块(6)配置于所述抵接部，以形成比利时路面结构。

6.根据权利要求5所述的一种崎岖路面模拟试验台,其特征在于,所述异形凸块(6)的数量有多个；所述异形凸块(6)配置于鲁洛克斯三角形几何结构的所述抵接部的弧面上。