一种车辆工况模拟系统及应用方法与流程

1.本发明涉及汽车测试技术领域，尤其涉及一种车辆工况模拟系统及应用方法。


背景技术：

2.汽车研发制造过程中，对样车的标定验证是研发重点工作，其中对整车底盘的试验与验证是重中之重。整车底盘的试验与验证是对悬架以及轮胎工况检测，得到不同载荷下悬架和轮胎的变化，通过对比分析得出研发的质量和改进的方向。业内通行的台架试验和测量过程中，轮胎遮档悬架测量，需要移除或替代，但影响工况状态以及轮胎自身状态(如外倾角)动态监测，这也是行业技术难题。
3.前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种能准确模拟轮胎工况的车辆工况模拟系统及应用方法。
5.本发明提供一种车辆工况模拟系统，包括与汽车轮毂盘固定连接用以模拟车轮的支撑装置和与所述支撑装置相连能收集所述支撑装置高度数据、载荷数据并改变所述支撑装置高度的控制装置，所述支撑装置包括水平放置用以测量所述支撑装置的载荷的底座、底端横向固定于所述底座能沿所述底座纵向扇形摆动的伸缩件，所述底座与所述伸缩件之间设有指示所述底座与所述伸缩件之间角度的角度表；
6.所述控制装置包括可编程控制器，所述可编程控制器内包含轮胎负荷-轮胎半径对应关系，所述可编程控制器用以收集所述支撑装置的载荷数据并代入所述轮胎负荷-轮胎半径对应关系得出轮胎半径并参照所述轮胎半径改变所述伸缩件高度。
7.进一步地，所述伸缩件包括与所述底座连接由所述控制装置控制充气与放气的缸体、由所述缸体内压力驱动相对于所述缸体上下运动的活塞杆、将所述活塞杆与所述汽车轮毂盘固定连接的法兰盘。
8.进一步地，所述伸缩件还包括用以测量所述支撑装置高度并将高度数据传递给所述控制装置的高度传感器，所述高度传感器包括固定在所述缸体上的静滑片和固定在所述活塞杆上能随所述活塞杆运动且与静滑片滑动接触的动滑片，所述动滑片与所述静滑片相对位置不同时能向所述控制装置发出不同的电信号。
9.进一步地，所述缸体通过旋转销与底座连接，所述缸体能绕所述旋转销的中轴线作纵向扇形摆动。
10.进一步地，所述角度表包括固定于所述底座上的刻度板和固定于所述缸体上能随所述缸体摆动的指针，所述刻度板上标有刻度，所述指针的前端指向所述刻度板上的刻度。
11.进一步地，所述底座上设有与所述可编程控制器相连用以测量所述支撑装置的载荷数据的载荷传感器。
12.进一步地，所述控制装置还包括与所述可编程控制器相连用以向所述缸体内加压
的加压泵和用以为所述缸体泄压的泄压阀。
13.本发明还提供一种车辆工况模拟系统的应用方法，应用于如上所述的车辆工况模拟系统，包括步骤s1至s3，所述步骤s1为将所述汽车轮毂盘与所述伸缩件连接，由支撑装置模拟轮胎；所述步骤s2为所述可编程控制器收集所述支撑装置的载荷数据和高度数据，并将载荷数据代入所述轮胎负荷-轮胎半径对应关系得出对应轮胎半径并参照所述对应轮胎半径改变所述伸缩件高度；所述步骤s3为记录所述角度表的数据及汽车悬架的数据。
14.进一步地，所述步骤s2包括步骤s21至s22，所述步骤s21为所述可编程控制器收集所述支撑装置的载荷数据和高度数据，并将载荷数据代入所述轮胎负荷-轮胎半径对应关系得出所述对应轮胎半径；所述步骤s22为所述可编程控制器比较高度数据和所述对应轮胎半径，并改变所述伸缩件的高度直至所述支撑装置的高度数据等于所述对应轮胎半径。
15.进一步地，所述控制装置还包括与所述可编程控制器相连用以向所述缸体内加压的加压泵和用以为所述缸体泄压的泄压阀；所述步骤s22为所述可编程控制器比较高度数据和所述对应轮胎半径，并通过所述加压泵向所述缸体内加压或通过所述泄压阀为所述缸体泄压改变所述伸缩件的高度，直至所述支撑装置的高度数据等于所述对应轮胎半径。
16.本发明提供的车辆工况模拟系统，通过支撑装置模拟替代轮胎，在测量中不会遮档悬架，不用频繁拆装轮胎就能直接测量悬架数据；通过内置轮胎负荷-半径方程的可编程控制器，可直接根据车辆负荷调整支撑装置的高度，用以模拟对应半径的轮胎；伸缩件能沿底座纵向摆动，不同于传统的固定式轮胎支架辅助检测，更加符合实际工况；通过角度表对轮胎倾角实时检测，使底盘姿态测量更加方便、直观、准确。
附图说明
17.图1为本发明第一实施例车辆工况模拟系统的结构连接示意图；
18.图2为图1所述车辆工况模拟系统中支撑装置的结构示意图；
19.图3为图2所述支撑装置中伸缩件在隐藏法兰盘和高度传感器后的结构示意图；
20.图4为图2所述支撑装置中底座与旋转销的结构示意图；
21.图5为图2所述支撑装置中角度表的结构示意图
22.图6为图3所述伸缩件中高度传感器的结构示意图；
23.图7为图1所述车辆工况模拟系统中控制装置的连接示意图；
24.图8为图7所述控制装置中轮胎负荷-轮胎半径对应关系的方程式图。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
26.请参考图1至图8，本发明实施例提供一种车辆工况模拟系统，用于汽车研发制造过程中对整车底盘的试验与验证，包括支撑装置10和与支撑装置10相连的控制装置20。支撑装置10包括底座11、伸缩件12、角度表13，底座11水平放置且底座11上设有测量支撑装置10载荷的载荷传感器111。伸缩件12与底座11相连且能沿底座11纵向扇形摆动，角度表13用以指示伸缩件12与底座11之间所成角度。
27.请参考图2至图5，伸缩件12包括缸体121、活塞杆122、法兰盘123和高度传感器
124，法兰盘123一端与活塞杆122相连，另一端用以与汽车轮毂盘固定连接。活塞杆122一端伸入缸体121内，缸体121内的压力能驱动活塞杆122相对于缸体121上下运动。缸体121通过旋转销112与底座11相连使得缸体121能绕着旋转销112的中轴线作纵向扇形摆动(如图4所示)。角度表13包括刻度板131和指针132，刻度板131固定于底座11上且垂直于底座11上表面，指针132固定于缸体121上且能随缸体121摆动(如图5所示)。刻度板131上标有用以指示角度的刻度，指针132的前端指向刻度板131上的刻度。
28.当指针132随着缸体121摆动时，指针132指向刻度板131上的不同刻度，所指示的刻度即支撑装置10与水平面所成的夹角。支撑装置10与汽车轮毂盘固定连接用以模拟汽车轮胎，通过记录角度表13的刻度，可以记录整车底盘试验中轮胎的外倾角。在其他实施例中，角度表13还可与控制装置20相连，角度表13将角度数据通过模电转换后传递给控制装置20，控制装置20可记录和输出轮胎外倾角数据。
29.本实施提供的车辆工况模拟系统，伸缩件12能沿底座11纵向摆动，不同于传统的固定式轮胎支架辅助检测，更加符合实际工况。通过角度表13对轮胎倾角实时检测，使底盘姿态测量更加方便、直观、准确。
30.如图6所示，高度传感器124包括静滑片1241和动滑片1242，静滑片1241固定在缸体121上，动滑片1242固定在活塞杆122上且能随活塞杆122上下运动，动滑片1242前端与静滑片1241滑动接触。高度传感器124与控制装置20相连，动滑片1242与静滑片1241相对位置不同时能向控制装置20发出不同的电信号。在控制装置20中预先设置好不同的电信号所代表的高度，即可通过高度传感器124测出支撑装置10的高度，即支撑装置10所模拟的轮胎的半径。
31.缸体121上设有连接孔1211，连接孔1211与控制装置20相连，控制装置20可通过连接孔1211控制缸体121内的压力，使活塞杆122能相对缸体121上下运动。在本实施例中，伸缩件12为伸缩气缸，活塞杆122由缸体121内气压驱动，在其他实施例中，伸缩件12也可为液压气缸或其他形式的举升机构。
32.如图7所示，控制装置20包括可编程控制器(plc)21、加压泵22和泄压阀23，加压泵22、泄压阀23均与可编程控制器21和连接孔1211相连。可编程控制器21通过加压泵22增大缸体121内压力，使活塞杆122相对于缸体121向上运动，进而提升支撑装置10的高度；可编程控制器21通过泄压阀23减小缸体121内压力，使活塞杆122相对于缸体121向下运动，进而降低支撑装置10的高度。
33.可编程控制器21与载荷传感器111、高度传感器124均相连，载荷传感器111采集的支撑装置10的载荷数据与高度传感器124采集的支撑装置10的高度数据均会传递给可编程控制器21。可编程控制器21内包含轮胎负荷-轮胎半径对应关系，可以通过输入轮胎负荷得出对应的轮胎半径，即载荷传感器111输入载荷数据，通过轮胎负荷-轮胎半径对应关系可计算出对应轮胎半径。可编程控制器21比较对应轮胎半径与高度传感器124输入的高度数据，再通过加压泵22和泄压阀23改变支撑装置10的高度。
34.在本实施例中，轮胎负荷-轮胎半径对应关系为线型方程，坐标系如图8所示，横坐标x代表轮胎负荷(kg)，纵坐标y代表轮胎半径(mm)。图8中为某型号轮胎的轮胎负荷-轮胎半径方程，方程式为y＝-0.04x 362.4。
35.可编程控制器21内可以包含多组轮胎负荷-轮胎半径方程以对应不同型号的轮
胎，在整车底盘试验中，可根据实际需求选择对应的轮胎负荷-轮胎半径方程。可编程控制器21还设有人机交互模块(未画出)，用以输入新的轮胎负荷-轮胎半径方程和修改现有的轮胎负荷-轮胎半径方程。
36.本实施例提供的车辆工况模拟系统，通过支撑装置10模拟替代轮胎，在测量中不会遮档悬架，不用频繁拆装轮胎就能直接测量悬架数据。通过内置轮胎负荷-轮胎半径对应关系的可编程控制器21，可直接根据车辆负荷调整支撑装置10的高度，用以模拟不同半径的轮胎。
37.本实施例还提供一种车辆工况模拟系统的应用方法，应用于如上所述的车辆工况模拟系统，包括步骤s1至s3。步骤s1为将汽车轮毂盘与法兰盘123连接，由支撑装置10模拟轮胎。
38.步骤s2包括步骤s21和s22，步骤s21为可编程控制器21通过载荷传感器111、高度传感器124收集支撑装置10的载荷数据和高度数据，并将载荷数据代入轮胎负荷-轮胎半径对应关系得出对应轮胎半径。
39.步骤s22为可编程控制器21比较对应轮胎半径与高度传感器124输入的高度数据，当高度数据小于对应轮胎半径时，可编程控制器21通过加压泵22增大缸体121内压力，使活塞杆122相对于缸体121向上运动，进而提升支撑装置10的高度，直到高度数据等于对应轮胎半径。当高度数据大于对应轮胎半径时，可编程控制器21通过泄压阀23减小缸体121内压力，使活塞杆122相对于缸体121向下运动，进而降低支撑装置10的高度，直到高度数据等于对应轮胎半径。
40.步骤s3为记录角度表13的数据及汽车悬架的数据。
41.本实施例提供的车辆工况模拟系统及应用方法，通过支撑装置10模拟替代轮胎，在测量中不会遮档悬架，不用频繁拆装轮胎就能直接测量悬架数据。通过内置轮胎负荷-轮胎半径对应关系的可编程控制器21，可直接根据车辆负荷调整支撑装置10的高度，用以模拟不同半径的轮胎。伸缩件12能沿底座11纵向摆动，不同于传统的固定式轮胎支架辅助检测，更加符合实际工况。通过角度表13对轮胎倾角实时检测，使底盘姿态测量更加方便、直观、准确。
42.在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”、“设置在”或“位于”另一元件上时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。
43.在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。
44.在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”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，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。
45.在本文中，用于描述元件的序列形容词“第一”、“第二”等仅仅是为了区别属性类似的元件，并不意味着这样描述的元件必须依照给定的顺序，或者时间、空间、等级或其它
的限制。
46.在本文中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
47.在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
48.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。