CN205352712U - 一种转毂试验台上乘用车驻车性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种转毂试验台上乘用车驻车性能测试装置，测试装置包括转毂试验台、力传感器和角位移传感器；在转毂试验台上固定设置有乘用车；在乘用车的驻车制动操纵杆的手持端固定设置有力传感器；在驻车制动操纵杆的侧部固定设置有角位移传感器；以转毂试验台获取驻车时轮边力，以力传感器获取驾驶员的操作力，以角位移传感器获取驻车制动操纵杆的角位移，从而实现乘用车驻车性能测试功能。本实用新型原理简单，可操作性强，精确度高，适用于机械式和电子式驻车制动系统。

Description

一种转毂试验台上乘用车驻车性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及汽车测试技术领域，具体涉及一种转毂试验台上乘用车驻车性能测试装置。

背景技术

驻车制动系统是使已经停止行驶的汽车驻留在原地不动的一套装置，是汽车必须装备的一种装置，按其传动装置的结构形式分为机械式和电子式两种。乘用车的驻车制动系统要达到有关标准的要求：在驾驶员操作力不超过400N条件下产生满足要求的驻车制动力。

现有的方法对驻车制动性能测试主要有路试法和台试法。

路试法：在空载状态下，驻车制动系统应能保证机动车在坡度为20％(对总质量为整备质量的1.2倍以下的机动车为15％、对于允许挂接挂车(满载)的汽车为12％)、轮胎与路面间的附着系数不小于0.7的坡道上正、反两个方向保持固定不动，其时间不应少于5min。同时对驾驶员施加(手操作)于操纵装置上的力也有明确要求：乘用车不应大于400N，其它机动车不应大于600N。

台试法：机动车为空载，乘坐一名驾驶员，使用驻车制动装置，驻车制动力的总和不应小于该车在测试状态下整车重量的20％(对总质量为整备质量1.2倍以下的机动车为不小于15％)。当机动车经台架检验后对其制动性能有质疑时，可用路试法测试进行复检，并以满载路试的检验结果为准。

上述两种测试方法均存在一定的局限性：

(1)驻车坡度介于两种标准坡之间的车辆，无法通过上述两种测试方法进行测试。

(2)上述两种测试方法均不能测试操作装置为棘轮式驻车制动系统每棘齿所对应的驻坡度。

(3)采用路试法进行驻车制动性能测试时不可避免受到多种因素的制约(如：两次配载前后轴荷分配不一致、温度高低影响、制动器制造工艺等)，使得试验数据的重复性较差，从而使数据不具备可分析性。

(4)上述两种测试方法均不能测试驻车制动力，不能明确驾驶员操作力与驻车制动力的关系，从而不能为驻车制动系统结构设计与优化提供数据支持。

实用新型内容

本实用新型为克服现有技术的不足之处，提供一种转毂试验台上乘用车驻车性能测试装置，以期能准确高效的测试与评价驻车性能，从而能为认识与评价驻车制动系统提高一种有效手段及为设计与改进驻车制动系统结构提供准确可靠试验数据。

本实用新型为解决技术问题所采用如下技术方案：

本实用新型一种转毂试验台上乘用车驻车性能测试装置的特点包括：转毂试验台、力传感器和角位移传感器；

在所述转毂试验台上固定设置有乘用车；在所述乘用车的驻车制动操纵杆的手持端通过支架固定设置有所述力传感器；在所述驻车制动操纵杆的侧部固定设置有所述角位移传感器；

以所述转毂试验台获取所述乘用车的轮边力，以所述力传感器获取驾驶员的操作力，以所述角位移传感器获取所述驻车制动操纵杆的角位移，从而实现所述乘用车驻车性能测试功能，包括：转毂正转实现下坡驻车性能测试，转毂反转实现上坡驻车性能测试。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型适用于驻车性能测试试验，采用转毂试验台作为测试平台，充分挖掘了转毂试验台在整车试验领域的使用价值；通过理论分析，在转毂试验台上开展驻车性能测试完全可以取代坡道试验，避免了坡道试验试验数据重复性不高、可分析性差等缺点；其中，力传感器和角位移传感器均可以直接购买，并且安装方便快捷，测试精度高。

2、本实用新型采用测量轮边力、计算等效坡度的测试方法，提高了驻车性能测试的准确性。转毂试验台通过加载与测试车辆相匹配的滑行阻力能准确高精度测量驻车时产生的轮边力；通过受力分析，构建转毂试验台驻车制动力学模型，基于力学模型能精准计算等效坡度；对于棘轮式驻车制动系统，能准确测量每棘齿所对应的驻坡度；对于电子驻车制动系统，能准确测量其驻坡度；本实用新型采用的测试方法克服了路试法只能知晓某棘齿是否在某标准坡上成功驻车、不能准确测量驻坡度的缺点。

3、本实用新型可以用以研究驾驶员操作驻车制动操作杆的操作力与驻车制动时轮边力均值关系；在驻车制动操作杆手持端部通过支架固定安装力传感器以获取操作力，由转毂试验台获取轮边力集，并计算轮边力均值；经过多轮测试，找出驾驶员操作力与轮边力均值之间的拟合关系，用于设计和改进驻车制动系统结构。

4、本实用新型采用概率论评价驻车性能，使评价更加科学合理，提高了可信度；受制动器制造工艺的影响，制动器表面凹凸不平，造成现有的路试法和台试法随机测试制动器表面某个区域驻车性能，其随机性和偶然性高，从而基于路试法和台试法评价方法显得不够全面，而本实用新型提出的概率论评价方法充分考虑了制动器表面凹凸不平对测试结果的影响。

综上所述，本实用新型测试装置安装便携方便、精度高；测试方法原理简单、可操作性强；评价方法科学合理、可靠。

附图说明

图1本实用新型测试装置中乘用车固定在转毂试验台示意图；

图2本实用新型测试装置中力传感器主视安装示意图；

图3本实用新型测试装置中力传感器侧视安装示意图；

图4本实用新型测试装置中角位移传感器主视安装示意图；

图5本实用新型测试装置中角位移传感器侧视安装示意图；

图6本实用新型中上坡驻车性能测试；

图7本实用新型中下坡驻车性能测试；

图8本实用新型测试装置中棘爪示意图；

图9本实用新型中测试方法流程图；

图中标号：1转毂试验台；2力传感器；3驻车制动操纵杆；4角位移传感器；5棘爪。

具体实施方式

实施例1：一种转毂试验台上乘用车驻车性能测试装置，包括：转毂试验台1、力传感器2和角位移传感器4；

如图1所示，在转毂试验台1上固定设置乘用车，按照转毂试验台使用规范进行固定，转毂试验台测试力的精度是0.25％，测试的速度精度为0.1km/h。如图2和图3所示，在乘用车的驻车制动操纵杆3的手持端通过支架固定设置有力传感器2，力传感器选用德国HKM公司的传感器，供电电压是10.5-25VDC，输出信号是0-5V模拟，测试量程是0-500N，测试精度是小于0.5％FS。为了准确真实测量驾驶员的操作力，需保证力传感器2纵向对称面B与驻车制动操纵杆3纵向对称面m重合且支架端面与驻车制动操作杆端面重合。如图4和图5所示，在驻车制动操纵杆3的侧部固定设置有角位移传感器4，角位移传感器选用北京友科莱科技有限公司的VN-100，供电电压是4.5-5.5VDC，输出信号是RS-232串口，测试量程是0-360度，测试精度是小于0.5％FS。为了准确真实测量驻车制动操纵杆3的角位移，角位移传感器4紧贴在驻车制动操纵杆的侧部且角位移传感器纵向对称面C与驻车制动操纵杆3纵向对称面m平行；

以转毂试验台1获取乘用车的轮边力，以力传感器2获取驾驶员的操作力，以角位移传感器4获取驻车制动操纵杆3的角位移，从而实现乘用车驻车性能测试功能，包括：转毂反转实现上坡驻车性能测试，如图6所示，转毂正转实现下坡驻车性能测试，如图7所示。

实施例2：如图9所示，一种转毂试验台上乘用车驻车性能测试方法，是按如下步骤进行：

2.1、在乘用车的驻车制动操纵杆3的侧部固定设置有角位移传感器4；如图8所示，在平整的路面上利用角位移传感器4对与驻车制动操纵杆3底部相配合的棘爪5进行角度标定，获得棘爪5中第k齿的角度，记为0≤k≤α；α表示棘爪5的总齿数；

2.2、在驻车制动操纵杆3的手持端通过支架固定设置有力传感器2用于获取驾驶员的操作力；

2.3、在转毂试验台1上固定设置有乘用车，并设置转毂试验台1的模式为道路模式、设置转毂试验台1的滑行阻力与乘用车相匹配、设置转毂试验台1的风机风速与乘用车的车速大小相等；

2.4、设定第一测试周期为T₁，为了保证测试第0齿时车轮至少转动一圈，设置T₁为100s；

2.5、初始化k＝0；

2.6、利用驻车制动操纵杆3将棘爪5拉至第k齿，从而利用力传感器2获取棘爪(5)第k齿驾驶员的操作力

2.7、转毂试验台1以所设定速度v进行正转，为了保证转毂试验台1施加在轮胎上的作用力即为轮边力可认为近似等于最大静摩擦力，所设定的速度v应很缓慢，本实施例中所设定的速度v设为0.1km/h；并通过棘爪5第k齿的操作力辅助记录棘爪5第k齿乘用车的轮边力均值再利用角位移传感器4获取驻车制动操纵杆3处于第k齿的角位移β^k；

2.8、在第一测试周期T₁过程中，由转毂试验台获取并记录第k齿的轮边力集在历经一个第一测试周期T₁后，转毂试验台1停止转动；

2.9、判断k＞α是否成立，若成立，表示获得棘爪5的α个齿的等效坡度；否则，将k+1赋值给k，并执行步骤2.10；

2.10、利用驻车制动操纵杆3将棘爪5拉至第k齿，并利用角位移传感器4获取第k齿的角位移β^k，判断β^k与是否相等，若相等，表示已成功拉至第k齿；并利用力传感器2获取驾驶员的操作力否则，重复执行步骤2.10；具体的说，是按如下过程进行：

2.10.1通过力传感器2获取第1、2、3、…、k-1齿时驾驶员的操作力

2.10.2通过转毂试验台1获取第1、2、3、…、k-1齿时乘用车轮边力集 并计算轮边力均值

2.10.3利用最小二乘法求得第1、2、3、…、k-1齿时驾驶员的操作力 和轮边力均值的拟合关系；

2.10.4利用拟合关系，结合第k齿时的操作力计算乘用车第k齿乘用车轮边力均值

2.11、设置第二测试周期T₂和等待周期T，为了等到拉绳等弹性元件充分回弹后再进行测试，同时提高试验效率，在本实施例中等待周期T设置为60s，为了保证试验数据重复性，排除偶然因素的影响，第二测试周期T₂至少保证车轮转动三圈，在本实施例中第二测试周期T₂设置为260s；

2.12、在历经一个等待周期T后，转毂试验台1以所设定速度v进行正转，在第二测试周期T₂过程中，由转毂试验台获取并记录轮边力集在历经一个第二测试周期T₁后，转毂试验台1停止转动；

2.13、根据式(1)获得第k齿的等效坡度θ_k后，返回步骤9；

${\mathrm{\θ}}_k=tan\left(arcsin\right(\frac{F_{loss}^k-{\stackrel{\‾}{F}}_{loss}^0+F}{mg}\left)\right)---\left(1\right)$

式(1)中，表示第0齿时的轮边力均值；F表示滑行阻力；m表示乘用车的质量；g表示重力加速度，表示第k齿乘用车轮边力集；

2.14、返回步骤2.9执行。

实施例3、一种转毂试验台上乘用车驻车性能评价方法，是按如下步骤进行：

步骤1、定义变量k，1≤k≤α；

步骤2、对第k齿驻车性能进行评价；

步骤3、计算第0齿时轮边力均值

步骤4、基于第k齿轮边力集提取车轮转动每圈时最小轮边力所构成的集合和最大轮边力所构成的集合

步骤5、计算最小轮边力均值和最大轮边力均值

步骤6、利用式(2)和式(3)计算第k齿的等效驻坡范围[θ_k-min,θ_k-max]；

${\mathrm{\θ}}_{k-\min }=tan\left(arcsin\right(\frac{{\stackrel{\‾}{F}}_{loss-min}^k-{\stackrel{\‾}{F}}_{loss}^0+F}{mg}\left)\right)---\left(2\right)$

${\mathrm{\θ}}_{k-max}=tan\left(arcsin\right(\frac{{\stackrel{\‾}{F}}_{loss-max}^k-{\stackrel{\‾}{F}}_{loss}^0+F}{mg}\left)\right)---\left(3\right)$

步骤7、依据第k齿的等效驻坡范围[θ_k-min,θ_k-max]，计算满足标准坡的等效坡度的平均分布概率p_k；以平均分布概率p_k来评价第k齿在标准坡上能驻车成功的概率。

综上所述，本实用新型原理简单，可操作性强，精确度高，采用测量轮边力、计算等效坡度的测试方法和基于概率论评价方法对驻车性能进行测试与评价，适用于机械式和电子式驻车制动系统。

Claims (1)

1.一种转毂试验台上乘用车驻车性能测试装置，其特征包括：转毂试验台(1)、力传感器(2)和角位移传感器(4)；

在所述转毂试验台(1)上固定设置有乘用车；在所述乘用车的驻车制动操纵杆(3)的手持端通过支架固定设置有所述力传感器(2)；在所述驻车制动操纵杆(3)的侧部固定设置有所述角位移传感器(4)；

以所述转毂试验台(1)获取所述乘用车的轮边力，以所述力传感器(2)获取驾驶员的操作力，以所述角位移传感器(4)获取所述驻车制动操纵杆(3)的角位移，从而实现所述乘用车驻车性能测试功能，包括：转毂正转实现下坡驻车性能测试，转毂反转实现上坡驻车性能测试。