CN115031984A - 一种车辆悬架与车轮子系统小偏置台车碰撞试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车零部件测试技术领域，具体公开了一种车辆悬架与车轮子系统小偏置台车碰撞试验方法，包括如下步骤：S1、将样件安装到移动台车的试验位置上；S2、安装测试设备、传感器及高速相机；S3、在移动台车不变形区域选择坐标点建立坐标系，并对样件预设测量点进行标记和测量；S4、通过牵引系统以带动移动台车进行加速，直到其达到测试速度；S5、使样件与壁障在预设位置发生碰撞；S6、获取各传感器的数据；重新测量标记的预设测量点，基于坐标系计算样件预设测量点变形量。采用本发明的技术方案能够对测试数据进行有效采集。

Description

一种车辆悬架与车轮子系统小偏置台车碰撞试验方法

技术领域

本发明涉及汽车零部件测试技术领域，特别涉及一种车辆悬架与车轮子系统小偏置台车碰撞试验方法。

背景技术

汽车与障碍物发生正面碰撞时，需要由车辆前部主要承力结构的变形来充分吸收碰撞所产生的能量，以对车上的乘员进行最大程度的保护。传统车体结构中的防撞横梁总成以及机舱纵梁经过合理的强度设计可以应对一定速度内车辆与障碍物重叠面积较大时的碰撞情形。然而，当车辆与障碍物重叠横向宽度小于车体宽度的25％时，防撞横梁总成和机舱纵梁不能充分参与这样的碰撞过程，无法起到足够的吸能缓冲效果，很可能导致乘员舱受到巨大碰撞力而产生不可接受的变形，威胁乘客的生命安全。

因此，中国保险汽车安全指数制定了碰撞速度为64.4Km/h，车体与刚性壁障重叠率为25％的正面偏置碰撞安全评价项目(以下简称“25％小偏置碰撞”)，在25％小偏置碰撞实车测试中，由于视野、仪器、测试便利性和样车成本的限制，撞击侧车轮动态响应以及底盘失效相关试验数据很难被仪器详细的捕捉到。

为了从25％小偏置碰撞中，针对车轮动态响应和附近连杆失效分离获得更多的数据，需要对车轮以及附近连接杆失效情况进行专门的测试，为车型25％小偏置工况开发提供更优的结构改进方向。

为此，需要一种能对测试数据进行有效采集的25％小偏置碰撞测试方法。

发明内容

本发明提供了一种车辆悬架与车轮子系统小偏置台车碰撞试验方法，能够对测试数据进行有效采集。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种车辆悬架与车轮子系统小偏置台车碰撞试验方法，包括如下步骤：

S1、将样件安装到移动台车的试验位置上；

S2、安装测试设备、传感器及高速相机；

S3、在移动台车不变形区域选择坐标点建立坐标系，并对样件预设测量点进行标记和测量；

S4、通过牵引系统以带动移动台车进行加速，直到其达到测试速度；

S5、使样件与壁障在预设位置发生碰撞；

S6、获取各传感器的数据；重新测量标记的预设测量点，基于坐标系计算样件预设测量点变形量。

基础方案原理及有益效果如下：

使用本方案进行测试时，样件会被安装在移动台车上，然后再进行测试设备、传感器及高速相机的安装，并对样件预设测量点进行标记和测量，完成以上准备工作后，移动台车被牵引系统带动，使样件与避障发生碰撞，并通过传感器及高速相机进行记录。本方案中，通过安装的传感器及高速相机，可以对碰撞发生位置的信息进行准确的采集。而且，基于预先建立的坐标系，可以准确的得到预设测量点的变形量。

综上，本方案能够对测试数据进行有效采集。

进一步，所述步骤S2包括S201，安装测试设备，测试设备包括数据采集系统、车载高速相机电源系统和第一力墙系统；

S202、在移动台车及样件上安装若干用于测试的传感器；传感器包括：加速度传感器、力传感器和数字量开关；

S203、在移动台车中后部区域增加配重块；

S204、将高速相机安装至预定位置。

进一步，所述步骤S201中，数据采集系统用于采集试验过程中各传感器的数据；车载高速相机和车载补光灯电源系统用于为车载高速相机和车载补光灯供电；第一力墙系统用于采集碰撞时轮胎所承受的力。

进一步，所述S202中，将加速度传感器安装在移动台车质心位置；将力传感器分别安装在试验壁障碰撞区域和移动台车受挤压区域，数字量开关包括接触开关和断裂开关，将接触开关安装在轮胎与移动台车安装力墙之间，将断裂开关粘贴在样件半轴与轮辋之间。

进一步，所述步骤S203中，增加配重块后测量移动台车质量，将测试得到的试验质量与预设设计质量比较，使偏差不超过20Kg。

通过增加配重块可以使移动台车整体质量与厂家车辆的质量一致，使测试更贴近实际情况。

进一步，所述步骤S4中，通过牵引系统以≤0.3g加速度带动移动台车进行加速，使移动台车的碰撞速度为64.4km/h±1km/h。

进一步，还包括步骤S0、判断样件是否符合试验要求，若不符合，加工试件，直至符合试验要求。

进一步，所述步骤S5中，碰撞后当轮胎与第二力墙系统接触，在L1距离内不进行制动，在L2距离内通过减速机构将移动台车的速度降至0。L1距离为轮胎直径的2/3，L2距离为轮胎直径的1/3。

附图说明

图1为实施例一一种车辆悬架与车轮子系统小偏置台车碰撞试验方法的流程图；

图2为实施例二中整体结构示意图；

图3为实施例二中减速机构的结构示意图；

图4为实施例二中安装机架的结构示意图；

图5为实施例二中多摩擦片结构的结构示意图；

图6为实施例二中多摩擦片结构组装部分后的结构示意图；

图7为实施例二中导向机架及导向筒的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：台车本体1、试件安装机构2、安装平台3、导向减速板4、第一力墙系统5、第二力墙系统6、试验壁障7、刚性壁障墙8、安装机架9、减速机架10、导向机架11、第一连接板12、安装加强筋13、第一摩擦体14、第二摩擦体15、刹车片16、阻挡部17、限位块18、增强件19、缓冲块20、第一导向条21、第二导向条22、油缸23、横杆24、条形孔25、回复弹簧26、导向筒27、敞口28、导向加强筋29。

实施例一

如图1所示，一种车辆悬架与车轮子系统小偏置台车碰撞系统，包括移动台车、牵引系统、灯光系统、试验壁障和样件。

牵引系统用于牵引移动台车至测试速度，车辆牵引加速度≤0.3g，速度控制精度≤0.2km/h。

灯光系统用于为试验场地提供照明，为了保证高速相机的正常工作，本实施例中采用无频闪灯光系统；

试验壁障为刚性壁障，试验壁障固定于测试台车行驶方向左侧或右侧。试验壁障设置有第一力墙系统安装位，安装第一力墙系统后不影响试验壁障的尺寸和强度。

移动台车用于模拟实车状态，以及安装样件，且能够通过牵引系统加速到测试速度使样件和试验壁障发生碰撞。

样件为独立前悬以及轮胎外径小于Φ800mm组合的车辆子系统，本实施例中，样件包含悬架(麦弗逊悬架或双叉臂悬架)、轮胎、轮毂及其连接结构件(例如摆臂、横向稳定杆等)。

本实施例的一种车辆悬架与车轮子系统小偏置台车碰撞试验方法，使用上述系统，包括如下步骤：

S0、判断样件是否符合试验要求；

具体的，判断样件状态是否完好，是否符合企业提供的参数要求；如有异常则记录异常状态和样件号；

样件若为整条的车辆子系统，将样件加工至符合试验要求的状态，且保持加工后的样件与实车状态一致。样件为整条的车辆子系统，即样件包含左侧前悬架以及轮胎，右侧前悬架以及轮胎，左侧前悬架与右侧前悬架之间通过副车架连接。由于单次测试只测试单侧的前悬架以及轮胎，所以需要将副车架切割开来，实现两侧的前悬架分离。

S1、将样件安装到移动台车的试验位置上；

S2、安装测试设备、传感器、配重块及高速相机；

具体包括S201在移动台车上安装测试设备，测试设备包括：

数据采集系统，用于采集试验过程中各传感器的数据；

车载高速相机和车载补光灯电源系统，用于为车载高速相机和车载补光灯供电；

第一力墙系统，用于采集碰撞时轮胎所承受的力。

S202、在移动台车及样件上安装若干用于测试的传感器；传感器包括：加速度传感器、力传感器和数字量开关；本实施例中，安装一只三轴向加速度传感器在移动台车质心位置；本实施例中，力传感器分别安装在试验壁障碰撞区域和移动台车受挤压区域。数字量开关包括接触开关和断裂开关。接触开关粘贴在第一力墙系统上；断裂开关粘贴在样件半轴与轮辋之间。

S203、在移动台车中后部区域增加配重块，并测量移动台车质量，此时测得的质量即为试验质量，记录该状态下的试验质量，并与预设设计质量比较，使偏差不超过20Kg，本实施例中预设设计质量为厂家的设计质量，以达到厂家设计的质量范围。

S204、将高速相机安装至预定位置；本实施例中共采用6台高速相机，其中车载高速相机1台，地面高速相机5台，本实施例中，地面5台高速相机的分布位置为：移动台车移动路线的两侧各2台，试验壁障处1台。高速相机以不低于500帧/秒的速度记录。其中车载的高速相机用于观察连接件局部失效情况。通过高速相机记录样件、试验壁障、移动台车碰撞前、后的状态。

S3、在移动台车不变形区域选择坐标点建立坐标系，并对样件预设测量点进行标记和测量；

S4、通过牵引系统以≤0.3g加速度带动移动台车进行加速，直到其达到碰撞速度，使移动台车的碰撞速度为64.4km/h±1km/h。碰撞速度通过测速仪测量得到，牵引系统自身的速度测量值作为碰撞速度的备份。

S5、使样件与壁障在预设位置发生碰撞，并通过高速相机或涂彩进行确认；本实施例中，碰撞后70ms内移动台车不进行制动。样件与壁障的碰撞位置可以根据实际要求进行确定。

S6、通过数据采集系统获取各传感器的数据，具体的，从加速度传感器获取移动台车及样件在碰撞时产生的加速度；从力传感器获取碰撞过程中力传递以及轮胎受力数据；从断裂开关获取样件半轴与轮辋之间断裂时刻；从接触开关获取轮胎与第一力墙系统的接触时刻。

重新测量标记的预设测量点，基于坐标系计算样件预设测量点变形量。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的车辆悬架与车轮子系统小偏置台车碰撞试验系统中，还包括减速机构和刚性壁障墙8；减速机构和试验壁障7固定在刚性壁障墙8上。

移动台车包括台车本体1、试件安装机构2、安装平台3和导向减速板4。

试件安装机构2固定在台车本体1的前部，试件安装机构2用于固定样件。

安装平台3的数量为两个，分别固定在台车本体1中部的两侧，安装平台3设置有第二力墙系统6安装位，用于安装第二力墙系统6。第二力墙系统6与第一力墙系统5相同，第二力墙系统6正对第一力墙系统5，第二力墙系统6用于采集碰撞时轮胎所承受的力。

导向减速板4固定在台车本体1的前端。本实施例中，台车本体1在试验时的行进方向为前。

如图3所示，本实施例中，减速机构位于试验壁障7的左侧。试验壁障7的前端固定在刚性壁障墙8上。

减速机构包括依次连通的安装机架9、减速机架10和导向机架11。安装机架9用于与壁障墙固定连接，具体的，如图4所示，安装机架9为筒状，安装机架9的一端固定连接有垂直于安装机架9轴向的第一连接板12，第一连接板12与安装机架9的顶部设有若干安装加强筋13，第一连接板12通过螺栓与刚性壁障墙8固定连接。

减速机架10内设有多摩擦片结构，如图5所示，多摩擦片结构包括间隔设置的多个摩擦体和刹车片16，在本实施例中，摩擦体的数量为六个，刹车片16的数量为五个，在本实施例中，沿摩擦体分布方向，将两侧的摩擦体定义为第一摩擦体14，将其余摩擦体定义为第二摩擦体15，第一摩擦体14远离刹车片16的一侧分别与减速机架10内的两侧相抵。

摩擦体包括摩擦盒和摩擦片，摩擦盒上开设有减速安装孔，摩擦片位于减速安装孔内，且与摩擦盒可拆卸连接，具体的，摩擦片的一侧位于减速安装孔内，另一侧伸出减速安装孔与刹车片16相抵，摩擦片的顶部或底部的两端延伸形成凸起，摩擦盒上开设有与凸起对应的贯通孔，贯通孔内设有螺钉，螺钉的一端伸入减速安装孔内与凸起的侧面相抵，用于阻挡摩擦片从减速安装孔内脱出。当摩擦片磨损严重需要更换时，取出螺钉即可更换摩擦片。

在本实施例中，摩擦盒上开设有两减速安装孔，两减速安装孔上下设置，位于上减速安装孔内摩擦片的凸起位于其顶部，位于下减速安装孔内摩擦片的凸起位于其底部。将第一摩擦体14的摩擦盒上的减速安装孔定义为第一减速安装孔，将第二摩擦体15的摩擦盒上的减速安装孔定义为第二减速安装孔，第一减速安装孔为盲孔，开设在摩擦盒在远离机架的一侧，第一减速安装孔与一摩擦片对应，第二减速安装孔为贯通摩擦盒的孔，第二减速安装孔与两摩擦片对应。

摩擦体与减速机架10沿摩擦体分布方向滑动连接，具体的，如图6所示，摩擦体顶部和底部的中心均延伸形成阻挡部17，减速机架10内还设有用于对阻挡部17进行限位的阻挡限位部和限位块18，阻挡限位部和限位块18分别与阻挡部17沿刹车片16运动方向的两端相抵，阻挡部17远离摩擦体的一侧分别与减速机架10内的顶部和底部相抵。在本实施例中，限位块18的数量为两个，分别与摩擦体的顶部和底部相抵，减速机架10内的顶部和底部分别延伸形成阻挡限位部，限位块18和阻挡限位部分别与阻挡部17沿刹车片16运动方向的两端相抵，即阻挡限位部用于阻挡摩擦体沿刹车片16运动方向的移动，限位块18用于阻挡摩擦体沿刹车片16复位方向的移动。限位块18上开设有安全销孔，减速机架10上开设有与安全销孔配合使用的另一安全销孔，限位块18与减速机架10通过安全销孔进行销钉连接。限位块18的设置，便于拆装摩擦体，通过限位块18和阻挡限位部对阻挡部17共同进行限位。在减速过程中，主要由阻挡限位部承受摩擦体带来的作用力，通过阻挡限位部和减速机架10的整体加工，保证阻挡限位部的强度。

刹车片16的一端均伸出减速机架10，刹车片16伸出减速机架10的一端设有碰撞体，当碰撞体受到作用力时，刹车片16的另一端能从减速机架10的另一端伸出。碰撞体包括增强件19和缓冲块20，增强件19与刹车片16连接，增强件19远离刹车片16的一侧与缓冲块20连接，在本实施例中，缓冲块20的材料为橡胶。增强件19包括第二连接板、第三连接板、多个竖向加强筋和横向加强筋，在本实施例中，竖向加强筋的数量为三个，横向加强筋的数量为六个。刹车片16伸出减速机架10的一端与第二连接板连接，第二连接板远离刹车片16的一侧与竖向加强筋固定连接，竖向加强筋均匀分布，竖向加强筋远离第二连接板的一端设有第三连接板，第三连接板与缓冲块20通过螺栓固定连接。横向加强筋均匀分布在竖向加强筋的两侧，且横向加强筋的一端均与竖向加强筋的一侧连接，具体的，沿竖向加强筋分布方向两侧的竖向加强筋分别与三个横向加强筋固定连接，在本实施例中，第二连接板、第三连接板、竖向加强筋和横向加强筋一体成型。

减速机架10内还设有多个导向条，导向条与刹车片16的数量相同，导向条分别位于刹车片16上方，且分别位于间隔设置的两摩擦体之间。沿导向条分布方向两侧的导向条长度大于其余导向条，在本实施例中，沿导向条分布方向，将两侧的导向条定义为第一导向条21，将其余导向条定义为第二导向条22，第一导向条21的长度大于第二导向条22，具体的，第二导向条22位于减速机架10内，第一导向条21的一端伸出机架。第二连接板的顶端和底端均延伸形成导向限位部，限位部的数量为四个，分别位于第二连接板顶端和底端的两侧，导向限位部用于对第一导向条21进行限位。导向条与减速机架10固定连接，在本实施例中，导向条上开设有螺纹孔，螺纹孔分别与阻挡限位部、限位块18相对应，限位块18和减速机架10上分别开设有与螺纹孔配合使用的贯穿孔，通过螺丝固定连接导向条和减速机架10，以及固定连接导向条、限位块18和减速机架10。上述安全销孔的设置，在导向条、限位块18和减速机架10的螺丝紧固失效时，起到保护作用。

减速机架10外沿摩擦体分布方向的一侧设有油缸23，油缸23与机架通过螺钉固定连接，油缸23的活塞杆伸入减速机架10，且与摩擦体相抵，即其中一个第一摩擦体14远离刹车片16的一侧与活塞杆相抵。

刹车片16远离碰撞体的一端均开设有通孔，安装机架9滑动连接有横杆24，横杆24穿过通孔，且横杆24的两端伸出安装机架9外，具体的，安装机架9两侧均开设有相对设置的条形孔25，横杆24穿过通孔，且横杆24的两端分别穿过两条形孔25伸出安装机架9。减速机架10外的两侧设有第一安装架，横杆24的两端设有第二安装架，位于同侧的第一安装架与第二安装架之间设有回复弹簧26。在本实施例中，第一安装架和第二安装架上均设有两个安装螺钉，回复弹簧26的两端分别挂接在同侧的第一安装架和第二安装架的安装螺钉上，回复弹簧26的数量为四个。

刹车片16伸出减速机架10的一端位于导向机架11内，当碰撞体受到作用力时，刹车片16的另一端能从减速机架10的另一端伸入安装机架9内。如图7所示，导向机架11为筒状，导向机架11远离减速机架10的一端连通有导向筒27，导向筒27远离导向机架11一端的两侧向外扩张形成敞口28。导向筒27的两侧设有若干导向加强筋29，在本实施例中，导向加强筋29的数量为六个，导向加强筋29的两端分别与导向机架11、敞口28连接。本实施例中，第一加强梁的另一端与减速机构中导向筒27的顶部固定连接；第三加强梁的另一端与减速机构中导向机架11的顶部固定连接。

测试时，回复弹簧26处于自然状态，活塞杆伸出，摩擦体与刹车片16压紧。发生碰撞时，导向减速板4从敞口28伸入导向筒27，与导向机架11内的碰撞体发生碰撞，碰撞体受到作用力，刹车片16朝安装机架9移动，使得刹车片16的另一端能从减速机架10的另一端伸入安装机架9，在刹车片16的移动过程中，刹车片16的移动带动横杆24在条形孔25内移动，使得回复弹簧26拉伸，同时刹车片16与摩擦体之间的摩擦力阻挡刹车片16的移动，通过摩擦力对碰撞悬架进行快速制动。测试结束后，活塞杆收缩，摩擦体与刹车片16松开，依靠回复弹簧26的弹力带动横杆24在条形孔25内移动，使得刹车片16复位。

与现有技术相比，通过摩擦体和刹车片16之间的摩擦力进行快速制动，避免或降低对多摩擦片结构的损坏，使得多摩擦片结构可重复利用，降低测试成本，且本方案在测试结束后，只需对刹车片16进行复位，降低时间成本。

本实施例的25％小偏置碰撞测试方法，使用上述系统，步骤S5中，碰撞后当轮胎与第二力墙系统接触，在L1距离内不进行制动，在L2距离内通过减速机构将移动台车的速度降至0。L1距离为轮胎直径的2/3，L2距离为轮胎直径的1/3。本实施例中，以轮胎与第一力墙系统5接触时刻为参照，如果轮胎与第二力墙系统之间设置有预留距离L3，碰撞首先会压缩预留距离L3，使轮胎与第二力墙系统接触，然后，第一力墙系统5平行于地面向后延伸形成的L1距离内不制动，之后的L2距离内制动将车速降至0。预留距离L3在试验前根据实际情况设置，不同的车型预留距离L3不同。

在L1距离内，机械上仅对移动台车进行导向(使移动台车不发生任何方向的偏转)，不进行减速等影响试件碰撞操作，保证试验观测区域L1内第一力墙系统5和第二力墙系统6采集的数据不受样件以外因素的干扰，保证数据反应试件碰撞的真实情况。在制动区域L2内，减速机构对移动台车进行减速，保证移动台车在制动区域L2内速度能减速到零，保护第一力墙系统5、第二力墙系统6、牵引系统等其他装置的安全。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种车辆悬架与车轮子系统小偏置台车碰撞试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将样件安装到移动台车的试验位置上；

S2、安装测试设备、传感器及高速相机；

S3、在移动台车不变形区域选择坐标点建立坐标系，并对样件预设测量点进行标记和测量；

S4、通过牵引系统以带动移动台车进行加速，直到其达到测试速度；

S5、使样件与壁障在预设位置发生碰撞；

S6、获取各传感器的数据；重新测量标记的预设测量点，基于坐标系计算样件预设测量点变形量。

2.根据权利要求1所述的25％小偏置碰撞测试方法，其特征在于：所述步骤S2包括S201，安装测试设备，测试设备包括数据采集系统、车载高速相机电源系统和第一力墙系统；

S202、在移动台车及样件上安装若干用于测试的传感器；传感器包括：加速度传感器、力传感器和数字量开关；

S203、在移动台车中后部区域增加配重块；

S204、将高速相机安装至预定位置。

3.根据权利要求2所述的25％小偏置碰撞测试方法，其特征在于：所述步骤S201中，数据采集系统用于采集试验过程中各传感器的数据；车载高速相机和车载补光灯电源系统用于为车载高速相机和车载补光灯供电；第一力墙系统用于采集碰撞时轮胎所承受的力。

4.根据权利要求3所述的25％小偏置碰撞测试方法，其特征在于：所述S202中，将加速度传感器安装在移动台车质心位置；将力传感器分别安装在试验壁障碰撞区域和移动台车受挤压区域，数字量开关包括接触开关和断裂开关，将接触开关安装在轮胎与移动台车安装力墙之间，将断裂开关粘贴在样件半轴与轮辋之间。

5.根据权利要求4所述的25％小偏置碰撞测试方法，其特征在于：所述步骤S203中，增加配重块后测量移动台车质量，将测试得到的试验质量与预设设计质量比较，使偏差不超过20Kg。

6.根据权利要求1所述的25％小偏置碰撞测试方法，其特征在于：所述步骤S4中，通过牵引系统以≤0.3g加速度带动移动台车进行加速，使移动台车的碰撞速度为64.4km/h±1km/h。

7.根据权利要求1所述的25％小偏置碰撞测试方法，其特征在于：还包括步骤S0、判断样件是否符合试验要求，若不符合，加工试件，直至符合试验要求。

8.根据权利要求1所述的25％小偏置碰撞测试方法，其特征在于：所述步骤S5中，碰撞后当轮胎与第二力墙系统接触，在L1距离内不进行制动，在L2距离内通过减速机构将移动台车的速度降至0。L1距离为轮胎直径的2/3，L2距离为轮胎直径的1/3。

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