CN114838962A - 前悬架系统试验装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种前悬架系统试验装置，包括安装架、模拟车架、两个适配件、两个垂向加载机构和两个纵向加载机构。模拟车架设置于安装架，用于连接钢板弹簧，以使前悬架系统与安装架固定于一起。两个适配件沿横向方向间隔布置，用于与前车桥沿横向方向的两端连接。两个垂向加载机构沿横向方向间隔布置，垂向加载机构与对应的适配件连接，以借助适配件提供作用于前悬架系统沿垂向方向的垂向力。两个纵向加载机构沿横向方向间隔布置，纵向加载机构与对应的适配件连接，以借助适配件提供作用于前悬架系统沿纵向方向的纵向力。上述前悬架系统试验装置能够测试整车开发验证所关注的前悬架系统的静态刚度性能和疲劳耐久性能，结构简单，实用性强。

Description

前悬架系统试验装置

技术领域

本申请涉及汽车底盘悬架系统试验技术领域，特别是涉及一种前悬架系统试验装置。

背景技术

整车开发验证关注前悬架系统的静态刚度性能和疲劳耐久性能。相关技术中，主要针对前悬架系统中的零部件进行性能测试，难以测试出前悬架系统的静态刚度性能和疲劳耐久性能。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种前悬架系统试验装置，用于测试前悬架系统的静态刚度性能和疲劳耐久性能。

根据本申请的一个方面，本申请实施例提供了一种前悬架系统试验装置，所述前悬架系统包括钢板弹簧和前车桥，所述前悬架系统试验装置包括：

安装架；

模拟车架，设置于所述安装架；所述模拟车架用于连接所述钢板弹簧，以使所述前悬架系统与所述安装架固定于一起；

两个适配件，沿横向方向间隔布置；两个所述适配件分别用于与所述前车桥沿所述横向方向的两端连接；

两个垂向加载机构，沿所述横向方向间隔布置；所述垂向加载机构与对应的所述适配件连接，以借助所述适配件提供作用于所述前悬架系统沿垂向方向的垂向力；

两个纵向加载机构，沿所述横向方向间隔布置；所述纵向加载机构与对应的所述适配件连接，以借助所述适配件提供作用于所述前悬架系统沿纵向方向的纵向力；

其中，所述横向方向、所述纵向方向与所述垂向方向彼此垂直。

在其中一个实施例中，所述垂向加载机构包括第一作动器；

所述第一作动器包括第一连接端及相对所述第一连接端沿所述垂向方向可伸缩的第一伸缩端；

所述第一连接端设置于所述安装架，所述第一伸缩端用于沿所述垂向方向驱动所述适配件。

在其中一个实施例中，所述第一连接端柔性连接于所述安装架，所述第一伸缩端柔性连接于所述适配件。

在其中一个实施例中，所述垂向加载机构还包括两个第一球铰；

所述第一连接端与所述安装架通过其中一个所述第一球铰连接，所述第一伸缩端与所述适配件通过其中另一个所述第一球铰连接。

在其中一个实施例中，所述纵向加载机构包括第二作动器；

所述第二作动器包括第二连接端及相对所述第二连接端沿所述纵向方向可伸缩的第二伸缩端；

所述第二连接端设置于所述安装架，所述第二伸缩端用于沿所述纵向方向驱动所述适配件。

在其中一个实施例中，所述纵向加载机构还包括连接杆；

所述连接杆沿所述纵向方向的一端柔性连接于所述适配件，所述连接杆沿所述纵向方向的另一端柔性连接于所述第二伸缩端。

在其中一个实施例中，所述纵向加载机构还包括两个第二球铰；

所述连接杆沿所述纵向方向的一端与所述适配件通过其中一个所述第二球铰连接，所述连接杆沿所述纵向方向的另一端与所述第二伸缩端通过其中另一个所述第二球铰连接。

在其中一个实施例中，所述安装架包括多个第一安装单元；

多个所述第一安装单元沿所述纵向方向间隔布置，且均与所述模拟车架相固定。

在其中一个实施例中，所述模拟车架包括沿所述横向方向相对设置的两个纵梁；

每一所述第一安装单元包括一个立柱支座和两个过渡支座；

两个所述纵梁沿所述横向方向彼此相向的两侧借助两个所述过渡支座与所述立柱支座连接。

在其中一个实施例中，所述适配件设有供所述前车桥的端部穿过的连接孔。

上述前悬架系统试验装置设置模拟车架连接钢板弹簧，将前悬架系统与安装架固定于一起。通过两个适配件分别连接前车桥的两端，使两个垂向加载机构借助适配件向前悬架系统施加垂向力，两个纵向加载机构借助适配件向前悬架系统施加纵向力。上述前悬架系统试验装置能够测试整车开发验证所关注的前悬架系统的静态刚度性能和疲劳耐久性能，结构简单，实用性强。

附图说明

图1为本申请一个实施例中前悬架系统和前悬架系统试验装置的结构示意图；

图2为本申请一个实施例中模拟车架与前悬架系统的结构示意图；

图3为本申请一个实施例中适配件的结构示意图。

附图标记说明：

1、前悬架系统；

11、钢板弹簧；111、板簧前支架；112、板簧后支架；12、前车桥；

2、前悬架系统试验装置；

21、安装架；211、第一安装单元；2111、立柱支座；2112、过渡支座；212、第二安装单元；2121、龙门架横梁；2122、龙门架立梁；213、第三安装单元；

22、模拟车架；221、纵梁；

23、适配件；231、连接孔；232、第一连接部；233、第二连接部；

24、垂向加载机构；241、第一作动器；242、第一球铰；

25、纵向加载机构；251、第二作动器；252、连接杆；253、第二球铰。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。

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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，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，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

商用车行驶过程中单侧轮胎承受六个自由度的载荷作用。垂向力、纵向力、侧向力以及绕三个力方向的扭矩作用。垂向力是路面对前悬架系统向上的支持力，纵向力主要是车辆行进方向上路面对前悬架系统的摩擦和滚阻，因加速和刹车产生变化，侧向力主要是前悬架系统的侧向摩擦力。由于力臂的存在，同时存在绕三个力方向的扭矩。

整车开发验证关注前悬架系统的静态刚度性能和疲劳耐久性能。相关技术中，主要针对前悬架系统中的零部件进行性能测试，难以测试出前悬架系统的静态刚度性能和疲劳耐久性能。

本申请的发明人通过实车载荷谱的采集和分析发现，影响前悬架系统重要零部件疲劳寿命的载荷主要集中在垂向载荷、纵向载荷和纵扭载荷，而其他载荷对前悬架系统造成的损伤较小。因此，在进行疲劳耐久性能测试时，通过复现实车运行时的垂向载荷、纵向载荷和纵扭载荷，即可达到相对理想的试验效果。另外在进行整车布置设计时，前悬架系统刚度特性，如垂向刚度、纵向刚度、侧倾刚度等也是重点关注的方面，检测前悬架系统在垂向力、纵向力作用下抵抗变形的能力。

针对上述相关技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种前悬架系统试验装置，用于测试前悬架系统的静态刚度性能和疲劳耐久性能。

图1示出了本申请一个实施例中前悬架系统1和前悬架系统试验装置2的结构示意图，图2示出了本申请一个实施例中模拟车架22与前悬架系统1的结构示意图。

参见图1和图2，前悬架系统1包括钢板弹簧11和前车桥12，本申请实施例提供了一种前悬架系统试验装置2，前悬架系统试验装置2包括安装架21、模拟车架22、适配件23、两个垂向加载机构24和两个纵向加载机构25。模拟车架22设置于安装架21，模拟车架22用于连接钢板弹簧11，以使前悬架系统1与安装架21固定于一起。

具体地，模拟车架22包括两个相对设置的纵梁221，钢板弹簧11的两端设有板簧前支架111和板簧后支架112，板簧前支架111和板簧后支架112与对应的纵梁221通过螺栓连接，便于装拆。可选地，纵梁221上设有多组固定孔，以适配不同规格的钢板弹簧11，从而提高前悬架系统试验装置的通用性。

两个适配件23沿横向方向(图中X方向)间隔布置，两个适配件23分别用于与前车桥12沿横向方向的两端连接。两个垂向加载机构24沿横向方向间隔布置，垂向加载机构24与对应的适配件23连接，以借助适配件23提供作用于前悬架系统1沿垂向方向(图中Z方向)的垂向力。两个纵向加载机构25沿横向方向间隔布置，纵向加载机构25与对应的适配件23连接，以借助适配件23提供作用于前悬架系统1沿纵向方向(图中Y方向)的纵向力。其中，横向方向、纵向方向与垂向方向彼此垂直。

具体地，适配件23连接于前车桥12的端部，类似轮胎在前车桥12上的连接方式。相比使加载机构直接对前悬架系统1施加载荷，借助适配件23对前悬架系统1施加载荷有助于模拟行车时的真实受载情况。适配件23通常与垂向加载机构24和纵向加载机构25保持连接状态，根据所要检测的前悬架系统1的宽度及高度，调整垂向加载机构24和纵向加载机构25在安装架21上的安装位置，即可使前悬架系统试验装置2适用于检测不同的前悬架系统1，减少了试验准备所需时间，提高了试验效率。

在测试时，以垂向刚度测试方法、纵向刚度测试方法、侧倾刚度测试方法以及疲劳耐久性能测试方法为例，进行示意性地说明。

垂向刚度测试方法如下：将前悬架系统1中钢板弹簧11变形为零时设为垂向变形的零点，以2～10mm/s的速率使两个垂向加载机构24同步加载至目标负荷，然后卸载至零负荷，记录加载、卸载过程中垂向加载机构24的负荷与前悬架系统1的变形数据，并绘制出负荷与变形的关系曲线。

纵向刚度测试方法如下：以2～10mm/s的速率使两个垂向加载机构24同步加载，加载至目标负荷后保持不变。将此状态设为纵向变形的零点，以2～10mm/s的速率使两个纵向加载机构25同步加载至目标负荷，然后卸载至零负荷，记录加载、卸载过程中纵向加载机构25的负荷与前悬架系统1的变形数据，并绘制出负荷与变形的关系曲线。

侧倾刚度测试方法如下：以2～10mm/s的速率使两个垂向加载机构24同步加载至目标负荷，将此状态设为侧倾变形的零点。使两个垂向加载机构24分别以2～10mm/s的速率沿相反方向加载，位移行程为0.5倍初始加载行程(记为0.5s)，对两个垂向加载机构24进行位移控制，其中一个垂向加载机构24的位移设为-0.5s→0→0.5s→0，另一个垂向加载机构24位移设为0.5s→0→-0.5s→0。记录加载、卸载过程中两个垂向加载机构24的负荷与前悬架系统1的变形数据，并绘制出负荷与变形的关系曲线。

疲劳耐久性能测试方法如下：采集实车运行时的载荷谱，以采集到的载荷谱驱动两个垂向加载机构24和纵向加载机构25，通过软件进行载荷谱迭代，完成疲劳耐久性能测试。

由此，上述前悬架系统试验装置2设置模拟车架22连接钢板弹簧11，将前悬架系统1与安装架21固定于一起。通过两个适配件23分别连接前车桥12的两端，使两个垂向加载机构24借助适配件23向前悬架系统1施加垂向力，两个纵向加载机构25借助适配件23向前悬架系统1施加纵向力。

在进行静态刚度试验时，使垂向加载机构24和纵向加载机构25以某一稳定速率向前悬架系统1施加垂向力和纵向力，测量前悬架系统1在垂向力、纵向力作用下的形变，从而检测出前悬架系统的静态刚度性能。在进行疲劳耐久性能试验时，使垂向加载机构24和纵向加载机构25根据实车载荷谱向前悬架系统1施加实时变化的垂向力和纵向力，从而检测出前悬架系统的疲劳耐久性能。上述前悬架系统试验装置2能够测试整车开发验证所关注的前悬架系统的静态刚度性能和疲劳耐久性能，结构简单，实用性强。

在一些实施例中，垂向加载机构24包括第一作动器241，第一作动器241包括第一连接端及相对第一连接端沿垂向方向可伸缩的第一伸缩端。第一连接端设置于安装架21，第一伸缩端用于沿垂向方向驱动适配件23。可选地，第一作动器241可以为电推杆、电机和滚珠丝杠的组合结构、直线气缸或者液压缸等直线驱动件，具体根据实际需要进行确定。

在一些实施例中，第一连接端柔性连接于安装架21，第一伸缩端柔性连接于适配件23。一方面，柔性连接使垂向加载机构24能够适应系统误差，保证试验正常运行。另一方面，在进行纵向刚度测试时，垂向加载机构24能够摆动以适应前悬架系统1的纵向变形。

具体到图1所示的实施例中，垂向加载机构24还包括两个第一球铰242。第一连接端与安装架21通过其中一个第一球铰242连接，第一伸缩端与适配件23通过其中另一个第一球铰242连接。

在一些实施例中，纵向加载机构25包括第二作动器251，第二作动器251包括第二连接端及相对第二连接端沿纵向方向可伸缩的第二伸缩端。第二连接端设置于安装架21，第二伸缩端用于沿纵向方向驱动适配件23。可选地，第二作动器251可以为电推杆、电机和滚珠丝杠的组合结构、直线气缸或者液压缸等直线驱动件，具体根据实际需要进行确定。

在一些实施例中，纵向加载机构25还包括连接杆252。连接杆252沿纵向方向的一端柔性连接于适配件23，连接杆252沿纵向方向的另一端柔性连接于第二伸缩端。由前述纵向刚度测试方法可知，纵向变形的零点为垂向加载机构24加载至目标负荷后的位置，即纵向刚度测试在垂向变形的基础上进行。可以理解，连接杆252的长度应根据垂向变形的大小设定，保证纵向刚度测试时连接杆252的倾斜角度足够小，以将施力方向控制在试验允许的误差范围内。另外，柔性连接使纵向加载机构25能够适应系统误差，保证试验正常运行。

具体到图1所示的实施例中，纵向加载机构25还包括两个第二球铰253。连接杆252沿纵向方向的一端与适配件23通过其中一个第二球铰253连接，连接杆252沿纵向方向的另一端与第二伸缩端通过其中另一个第二球铰253连接。

在一些实施例中，安装架21包括多个第一安装单元211。多个第一安装单元211沿纵向方向间隔布置，且均与模拟车架22相固定。根据模拟车架22的长度设置第一安装单元211的数量，以保证模拟车架22的固定效果。

在一些实施例中，参见图1和图2，模拟车架22包括沿横向方向相对设置的两个纵梁221，每一第一安装单元211包括一个立柱支座2111和两个过渡支座2112。两个纵梁221沿横向方向彼此相向的两侧借助两个过渡支座2112与立柱支座2111连接。具体地，过渡支座2112沿垂向方向的一侧与立柱支座2111通过螺栓连接，两个过渡支座2112沿横向方向彼此相背的两侧分别与两个纵梁221沿横向方向彼此相向的两侧通过螺栓连接，便于装拆。

在一些实施例中，参见图1，安装架1还包括第二安装单元212，第二安装单元212包括龙门架横梁2121和两个龙门架立梁2122。两个龙门架立梁2122分别连接龙门架横梁2121沿横向方向的两端，以支撑龙门架横梁2121。龙门架横梁2121用于安装两个垂向加载机构24。龙门架横梁2121在龙门架立梁2122上沿垂向方向的安装位置可调，垂向加载机构24在龙门架横梁2121上沿横向方向的安装高度可调，以使两个垂向加载机构24适应待检测的前悬架系统1的高度和宽度。

在一些实施例中，参见图1，安装架1还包括沿横向方向间隔布置的两个第三安装单元213，用于安装两个纵向加载机构25。纵向加载机构25在第三安装单元213上沿垂向方向的安装高度可调，两个第三安装单元213沿横向方向的安装位置可调，以使两个纵向加载机构25适应待检测的前悬架系统1的高度和宽度。

图3示出了本申请一个实施例中适配件23的结构示意图。

在一些实施例中，参见图3，适配件23设有供前车桥21的端部穿过的连接孔231。前车桥21的端部穿过连接孔231并与连接孔231的边缘通过螺栓连接。适配件23能够与不同规格的前车桥连接，从而提高前悬架系统试验装置的通用性。

在一些实施例中，适配件23包括第一连接部232和第二连接部233，第一连接部232与第一球铰242的支座固定连接，第二连接部233与第二球铰253的支座固定连接。

综上所述，本申请实施例提供的前悬架系统试验装置2包括安装架21、模拟车架22、适配件23、两个垂向加载机构24和两个纵向加载机构25。通过模拟车架22连接钢板弹簧11，将前悬架系统1与安装架21固定于一起。通过两个适配件23分别连接前车桥12的两端，使两个垂向加载机构24、两个纵向加载机构25借助适配件23向前悬架系统1施加垂向力和纵向力。

上述前悬架系统试验装置2通过两个垂向加载机构24能够复现影响前悬架系统重要零部件疲劳寿命的垂向载荷，通过两个纵向加载机构25能够复现影响前悬架系统重要零部件疲劳寿命的纵向载荷和纵扭载荷，从而完成垂向刚度测试、纵向刚度测试、侧倾刚度测试和疲劳耐久性能测试。上述前悬架系统试验装置能够测试整车开发验证所关注的前悬架系统的静态刚度性能和疲劳耐久性能，结构简单，实用性强。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种前悬架系统试验装置，所述前悬架系统包括钢板弹簧和前车桥，其特征在于，所述前悬架系统试验装置包括：

安装架；

模拟车架，设置于所述安装架；所述模拟车架用于连接所述钢板弹簧，以使所述前悬架系统与所述安装架固定于一起；

两个适配件，沿横向方向间隔布置；两个所述适配件分别用于与所述前车桥沿所述横向方向的两端连接；

两个垂向加载机构，沿所述横向方向间隔布置；所述垂向加载机构与对应的所述适配件连接，以借助所述适配件提供作用于所述前悬架系统沿垂向方向的垂向力；

两个纵向加载机构，沿所述横向方向间隔布置；所述纵向加载机构与对应的所述适配件连接，以借助所述适配件提供作用于所述前悬架系统沿纵向方向的纵向力；

其中，所述横向方向、所述纵向方向与所述垂向方向彼此垂直。

2.根据权利要求1所述的前悬架系统试验装置，其特征在于，所述垂向加载机构包括第一作动器；

所述第一作动器包括第一连接端及相对所述第一连接端沿所述垂向方向可伸缩的第一伸缩端；

所述第一连接端设置于所述安装架，所述第一伸缩端用于沿所述垂向方向驱动所述适配件。

3.根据权利要求2所述的前悬架系统试验装置，其特征在于，所述第一连接端柔性连接于所述安装架，所述第一伸缩端柔性连接于所述适配件。

4.根据权利要求3所述的前悬架系统试验装置，其特征在于，所述垂向加载机构还包括两个第一球铰；

所述第一连接端与所述安装架通过其中一个所述第一球铰连接，所述第一伸缩端与所述适配件通过其中另一个所述第一球铰连接。

5.根据权利要求1所述的前悬架系统试验装置，其特征在于，所述纵向加载机构包括第二作动器；

所述第二作动器包括第二连接端及相对所述第二连接端沿所述纵向方向可伸缩的第二伸缩端；

所述第二连接端设置于所述安装架，所述第二伸缩端用于沿所述纵向方向驱动所述适配件。

6.根据权利要求5所述的前悬架系统试验装置，其特征在于，所述纵向加载机构还包括连接杆；

所述连接杆沿所述纵向方向的一端柔性连接于所述适配件，所述连接杆沿所述纵向方向的另一端柔性连接于所述第二伸缩端。

7.根据权利要求6所述的前悬架系统试验装置，其特征在于，所述纵向加载机构还包括两个第二球铰；

所述连接杆沿所述纵向方向的一端与所述适配件通过其中一个所述第二球铰连接，所述连接杆沿所述纵向方向的另一端与所述第二伸缩端通过其中另一个所述第二球铰连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的前悬架系统试验装置，其特征在于，所述安装架包括多个第一安装单元；

多个所述第一安装单元沿所述纵向方向间隔布置，且均与所述模拟车架相固定。

9.根据权利要求8所述的前悬架系统试验装置，其特征在于，所述模拟车架包括沿所述横向方向相对设置的两个纵梁；

每一所述第一安装单元包括一个立柱支座和两个过渡支座；

两个所述纵梁沿所述横向方向彼此相向的两侧借助两个所述过渡支座与所述立柱支座连接。

10.根据权利要求1-7任一项所述的前悬架系统试验装置，其特征在于，所述适配件设有供所述前车桥的端部穿过的连接孔。

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