CN206074274U - 一种乘用车转向节道路模拟疲劳试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种乘用车转向节道路模拟疲劳试验装置。包括安装座、转向节、转向节轮毂、模拟制动盘、模拟减振器、模拟摆臂、模拟转向拉杆、三角臂及作动器反力座,转向节通过转向节轮毂安装在安装座上，同时转向节与模拟制动盘、模拟减振器、模拟摆臂、模拟转向拉杆机械连接，安装座约束转向节整车坐标系下前后、上下、内外三个方向的线性位移自由度及内外、上下两个方向的旋转自由度，再通过模拟减振器约束前后两个方向的旋转自由度，达到静态稳定状态。计算机控制各通道载荷的大小及相位关系，使转向节疲劳试验过程中受力状态及内部应力状态与实车道路试验一致，从而在室内实现乘用车转向节的道路模拟疲劳试验，试验载荷准确，成本低廉，安装方便。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车工业工程技术领域，特别涉及一种乘用车转向节道路模拟疲劳试验装置，主要用于模拟转向节在整车路试时的受力，通过在试验台上进行转向节道路模拟疲劳试验，以评价或验证转向节耐久性能，应用于整车开发零部件疲劳性能验证。
背景技术
转向节作为底盘悬挂系统的重要结构件，是轮胎与车身连接的关键环节，承受由轮胎传递到车身的所有载荷，一旦发生失效，将导致重大安全事故，其耐久性能必需经过充分有效的验证，才能保证车辆的安全性。同时转向节又属于悬挂系统的簧下质量部分，过于笨重的转向节将极大的影响整车操控性能及舒适性。如何在保证疲劳性能的前提下减轻转向节的重量已经成为整车开发中的重要课题，快速准确地进行转向节疲劳寿命验证显得尤为重要。
传统道路疲劳试验具有试验工况真实，载荷准确的优点，但存在费时、费力、成本高、各轮试验边界条件不一致及试验强化系数不足的缺点。传统室内台架等幅波、八级谱疲劳试验具有强化系数可选择、时间短、费用低、边界条件一致的优点，但试验参数的准确性得不到保证。基于道路实测轴头六分力载荷谱、轴头六分力传感器、远程参数迭代控制的室内台架试验克服了以上两种方案各自的缺点，但六分力传感器还是比较昂贵和易于损坏，在迭代完成进行正式疲劳试验时往往需要将六分力传感器取出，其试验成本仍然较高，台架搭建过程仍然较为繁琐。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种准确、高效、低成本的转向节道路模拟疲劳试验装置，用于快速验证转向节在实际道路行驶工况受载状态下的疲劳寿命，为零部件验证、优化结构提供一种可靠、经济、便捷的试验方法和手段。
本实用新型改变了常规试验方法中约束转向节与车身的连接点，在轮毂轴头加载的传统思路。利用力与反作用力相等的原理，将轮毂轴头六分力分解到各转向节与车身连接点处加载，约束轮毂轴头，在不需要六分力传感器的情况下进行与轴头六分力加载等效的道路模拟疲劳试验。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型技术方案如下：
本实用新型的技术方案，包括安装座、模拟减振器、模拟摆臂、模拟转向拉杆、模拟制动盘、三角臂、电液伺服作动器、作动器反力座，前述安装座上安装有转向节及转向节轮毂，其所述的作动器反力座A连接电液伺服作动器A一端，电液伺服作动器A另一端连接模拟减振器侧向关节轴承，作动器反力座B连接电液伺服作动器B一端，电液伺服作动器B另一端连接模拟减振器垂向关节轴承，模拟减振器连接转向节上的减振器安装孔；作动器反力座C连接电液伺服作动器C一端，电液伺服作动器C另一端连接模拟转向拉杆一端，模拟转向拉杆另一端连接转向节转向拉杆安装孔；作动器反力座D连接三角臂B的轴承安装座，作动器反力座E连接电液伺服作动器D一端，电液伺服作动器D另一端连接三角臂B主动加载端，三角臂B被动加载端连接模拟摆臂的侧向力输入端，模拟摆臂输出端连接转向节的摆臂安装孔；作动器反力座F连接电液伺服作动器E一端，电液伺服作动器E另一端连接三角臂A主动加载端，三角臂A被动加载端连接同一模拟摆臂的纵向力输入端，模拟摆臂输出端连接转向节的摆臂安装孔，三角臂A的轴承安装座固定在机架平面上；作动器反力座F还连接电液伺服作动器F一端，电液伺服作动器F另一端连接模拟制动盘一端，模拟制动盘另一端连接转向节的制动夹钳安装孔。
采用上述结构，转向节通过转向节轮毂安装在安装座上，约束整车坐标系下前后、上下、内外三个方向的线性位移自由度及内外、上下两个方向的旋转自由度，再通过模拟减振器约束前后两个方向的旋转自由度，使被试转向节达到静态稳定状态。六个电液伺服作动器分别在模拟减振器上施加垂向、侧向载荷；模拟转向拉杆上施加转向载荷；模拟摆臂上施加纵向、侧向载荷；模拟制动盘上施加制动/加速扭矩，通过计算机控制系统控制各通道载荷的大小及相位关系，使被试转向节疲劳试验过程中受力状态及内部应力状态与实车道路试验一致，从而在室内实现乘用车转向节的道路模拟疲劳试验。
作为优选：所述安装座包括安装芯轴、安装法兰盘、安装板、轴承，转向节与转向节轮毂通过过盈配合连接，转向节轮毂通过轮毂螺栓与安装芯轴连接，安装芯轴通过一对轴承与安装法兰盘连接，安装法兰盘与安装板连接，安装板通过螺栓和压紧条与安装座连接。
如上所述，本实用新型的有益效果是：
(1)该装置能够复现转向节在实际道路行驶时受到的所有载荷，准确地进行转向节道路模拟疲劳试验。
(2)该装置采用三角臂机构，成功地将狭小空间内的多个载荷传递到较开阔的外部空间，使其物理加载装置得到合理的布置。
(3)该装置使所有物理加载装置均为水平布置，台架搭建更为便捷。
(4)该装置不采用六分力传感器作为反馈环节，降低了台架试验成本。
(5)该装置采用了一系列高刚度，零间隙的机械结构，整个台架的试验频率可以达到40Hz，满足试验场所有路面的所有工况的室内台架复现。
附图说明
下面结合附图进一步说明本实用新型：
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本实用新型中转向节约束系统的结构示意图；
图4为本实用新型加载载荷分布示意图。
图中：1-转向节；2-转向节轮毂；3-安装座；4-模拟制动盘；5-模拟摆臂；6-模拟减振器；7-模拟转向拉杆；8-1作动器反力座A 8-2作动器反力座B 8-3作动器反力座C 8-4作动器反力座D 8-5作动器反力座E 8-6作动器反力座F；9-1三角臂A 9-2三角臂B；10-1电液伺服作动器A 10-2电液伺服作动器B 10-3电液伺服作动器C 10-4电液伺服作动器D 10-5电液伺服作动器E 10-6电液伺服作动器F；11-安装板；12-安装法兰盘；13-安装芯轴；14-轴承；15-压紧条。
具体实施方式
见图1、图2、图3、图4所示，本实用新型的技术方案，包括安装座3、模拟减振器6、模拟摆臂5、模拟转向拉杆7、模拟制动盘4、三角臂、电液伺服作动器、作动器反力座，前述安装座3上安装有转向节1及转向节轮毂2，其所述的作动器反力座A8-1连接电液伺服作动器A10-1一端，电液伺服作动器A10-1另一端连接模拟减振器6侧向关节轴承，作动器反力座B8-2连接电液伺服作动器B10-2一端，电液伺服作动器B10-2另一端连接模拟减振器6垂向关节轴承，模拟减振器6连接转向节1上的减振器安装孔；作动器反力座C8-3连接电液伺服作动器C10-3一端，电液伺服作动器C10-3另一端连接模拟转向拉杆7一端，模拟转向拉杆7另一端连接转向节1转向拉杆安装孔；作动器反力座D8-4连接三角臂B9-2的轴承安装座，作动器反力座E8-5连接电液伺服作动器D10-4一端，电液伺服作动器D10-4另一端连接三角臂B9-2主动加载端，三角臂B9-2被动加载端连接模拟摆臂5的侧向力输入端，模拟摆臂5输出端连接转向节1的摆臂安装孔；作动器反力座F8-6连接电液伺服作动器E10-5一端，电液伺服作动器E10-5另一端连接三角臂A9-1主动加载端，三角臂A9-1被动加载端连接同一模拟摆臂5的纵向力输入端，模拟摆臂5输出端连接转向节1的摆臂安装孔，三角臂A9-1的轴承安装座固定在机架平面上；作动器反力座F8-6还连接电液伺服作动器F10-6一端，电液伺服作动器F10-6另一端连接模拟制动盘4一端，模拟制动盘4另一端连接转向节1的制动夹钳安装孔。
所述安装座3包括安装芯轴13、安装法兰盘12、安装板11、轴承14，转向节1与转向节轮毂2通过过盈配合连接，转向节轮毂2通过轮毂螺栓与安装芯轴13连接，安装芯轴13通过一对轴承14与安装法兰盘12连接，安装法兰盘12与安装板11连接，安装板11通过螺栓和压紧条15与安装座3连接。
如图4所示，电液伺服作动器A10-1和B10-2在模拟减振器上施加垂向、侧向载荷,电液伺服作动器C10-3在模拟转向拉杆上施加转向载荷，电液伺服作动器D10-4和E10-5在模拟摆臂上施加纵向、侧向载荷，电液伺服作动器F10-6在模拟制动盘上施加制动/加速扭矩。
本实用新型的工作原理如下：
试验前在试验场已按试验场规范进行轴头六分力载荷谱采集。将采集到的六分力载荷谱进行数据加工处理，再将其分解到转向节与车身的各连接点处，形成本试验装置实际使用的载荷谱。以各电液伺服作动器轴端力传感器作为闭环控制反馈信号，协调控制各作动器电液伺服阀开度和相位实现实车道路疲劳试验载荷在室内试验台上的复现，运用MTS RPC软件通过迭代实现反馈信号与目标信号一致，并生成驱动信号。运用得到的驱动信号开始进行耐久试验。
上述实施方式仅是用于说明本实用新型专利，不是对本实用新型专利的限制，在本实用新型专利的构思前提下对本实用新型专利的改进，都属于本实用新型专利权利要求保护的范围。
Claims (2)
1.一种乘用车转向节道路模拟疲劳试验装置，包括安装座(3)、模拟减振器(6)、模拟摆臂(5)、模拟转向拉杆(7)、模拟制动盘(4)、三角臂、电液伺服作动器、作动器反力座，前述安装座(3)上安装有转向节(1)及转向节轮毂(2)，其特征在于：所述的作动器反力座A(8-1)连接电液伺服作动器A(10-1)一端，电液伺服作动器A(10-1)另一端连接模拟减振器(6)侧向关节轴承，作动器反力座B(8-2)连接电液伺服作动器B(10-2)一端，电液伺服作动器B(10-2)另一端连接模拟减振器(6)垂向关节轴承，模拟减振器(6)连接转向节(1)上的减振器安装孔；作动器反力座C(8-3)连接电液伺服作动器C(10-3)一端，电液伺服作动器C(10-3)另一端连接模拟转向拉杆(7)一端，模拟转向拉杆(7)另一端连接转向节(1)转向拉杆安装孔；作动器反力座D(8-4)连接三角臂B(9-2)的轴承安装座，作动器反力座E(8-5)连接电液伺服作动器D(10-4)一端，电液伺服作动器D(10-4)另一端连接三角臂B(9-2)主动加载端，三角臂B(9-2)被动加载端连接模拟摆臂(5)的侧向力输入端，模拟摆臂(5)输出端连接转向节(1)的摆臂安装孔；作动器反力座F(8-6)连接电液伺服作动器E(10-5)一端，电液伺服作动器E(10-5)另一端连接三角臂A(9-1)主动加载端，三角臂A(9-1)被动加载端连接同一模拟摆臂(5)的纵向力输入端，模拟摆臂(5)输出端连接转向节(1)的摆臂安装孔，三角臂A(9-1)的轴承安装座固定在机架平面上；作动器反力座F(8-6)还连接电液伺服作动器F(10-6)一端，电液伺服作动器F(10-6)另一端连接模拟制动盘(4)一端，模拟制动盘(4)另一端连接转向节(1)的制动夹钳安装孔。
2.根据权利要求1所述的一种乘用车转向节道路模拟疲劳试验装置，其特征在于：所述安装座(3)包括安装芯轴(13)、安装法兰盘(12)、安装板(11)、轴承(14)，转向节(1)与转向节轮毂(2)通过过盈配合连接，转向节轮毂(2) 通过轮毂螺栓与安装芯轴(13)连接，安装芯轴(13)通过一对轴承(14)与安装法兰盘(12)连接，安装法兰盘(12)与安装板(11)连接，安装板(11)通过螺栓和压紧条(15)与安装座(3)连接。
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