专利名称：基于多维力传感器的悬架特性试验台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及 一 种汽车悬架特性试验台架，亦称做K&C (Kinematic and Compliance)试验台，该试验台主要用于测试汽车悬架的运动特性以及柔顺特性；特别涉 及一种基于多维力传感器的悬架特性试验台。
背景技术：
悬架特性试验台架的基本功能是对车轮前后方向(X)、侧向(Y)、垂直方向(Z)以 及旋转方向(绕Z轴)等四个方向上，施加力/力矩和位移，考察车轮定位角、轮距随车轮 运动以及施加的载荷变化的特性。同时可以通过计算得到悬架的侧倾中心、侧倾刚度等重 要的参数。 目前，现有的悬架特性试验台一般是通过多个单自由度的力传感器来获取每个车 轮受到的作用力/力矩大小，如图7 图9所示。每个车轮至少需要安装四个力传感器。这 种设置存在着以下不足之处(l)增加了试验台架的生产以及维护成本；(2)使得试验台的 结构更复杂，不便于设计制造；(3)现有设备的力传感器分别放在三个滑块的施力装置上， 由于摩擦力的作用，实际传输到车轮底下的力和力传感器测量到的力不一样，影响结果精 度；(4)现有设备的力矩传感器是利用力和作用半径的积换算而成，数值的准确度会受影 响。

实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单、合理，利
用单个的多维力传感器来代替多个单维力传感器的基于多维力传感器的悬架特性试验台。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现一种基于多维力传感器的悬架特性
试验台，包括机械台架部分、液压装置和计算机控制系统部分，液压装置与机械台架部分连
接，机械台架部分与计算机控制系统部分连接；所述机械台架部分包括试验轴和支撑台，所
述试验轴包括试验墩，每个试验墩包括基座、垂直滑块、横向滑块、纵向滑块、旋转块、多维
力传感器和车轮支承面，垂直滑块和横向滑块之间通过横向滑轨连接，纵向滑块和横向滑
块之间通过纵向滑轨连接，纵向滑块和旋转块之间通过旋转滑轨连接，多维力传感器安装
在车轮支承面和旋转块之间。 所述多维力传感器为六维力传感器。 所述多维力传感器上下各有一法兰，并通过螺钉和车轮支承面以及旋转块连接。 所述多维力传感器设有若干个螺栓孔。 所述试验轴为一个，所述试验墩为两个。 本实用新型的作用原理是本试验台在车轮支撑面和旋转块之间安装一个多维力 传感器，通过计算机控制系统以及液压装置，分别对垂直滑块施加垂直方向的力、对横向滑 块施加侧向力，对纵向滑块施加前后方向的力，对旋转块施加绕垂直方向的力矩，经过车轮 支撑块传递到车轮上。车轮支撑块和旋转块之间的六维力传感器可以同时获取车轮所受到的纵向力Fx、侧向力Fy、垂向力Fz、回正力矩Tz、外倾力矩Tx、滚动阻力矩Ty等数据，结合
通过车轮上的位移传感器所获得的车轮空间运动情况，就可以得到悬架运动的各种特性曲
线，进而了解汽车悬架的运动特性以及柔顺特性。 本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果 (1)减少了力传感器的使用个数，避免了在纵向、横向、旋转方向分别安装力传感器所带来的麻烦，简化试验台设计，降低设计以及安装的难度。
(2)利用单个的多维力传感器来代替多个单维力传感器，以克服当前试验台的缺
点；单个力传感器比多个力传感器，维护保养更方便，维护成本显著降低。
(3)多维力传感器直接放在车轮底下，能够以最直接的方式获取车轮受力状况。
(4)多维力传感器直接得到力矩数据，比间接的换算更准确，明显提高试验数据的
准确性。 (5)多维力传感器能获取车轮在接地点处的横向力、纵向力、垂向力、回正力矩、外倾力矩、滚动力矩等六个方向的力。 (6)在现有的试验台基础上，增加了外倾力矩Tx以及滚动力矩Ty的测量，更全面的反映悬架的运动力学特性。

图1是本实用新型试验台试验墩的结构正视图。 图2是图1所示试验墩的结构俯视图。 图3是图1所示试验墩的结构侧视图。 图4是本实用新型试验台六维力传感器的安装示意图。 图5是本实用新型试验台六维力传感器的立体示意图。 图6是本悬架特性试验台的立体示意图。 图7是现有试验台的试验墩的结构正视图。 图8是现有试验台的试验墩的结构俯视图。 图9是现有试验台的试验墩的结构侧视图。 图中1、基座2、垂直滑块3、横向滑块4、纵向滑块5、旋转块6、车轮支承面7、支撑台8、横向滑轨9、纵向滑轨10、旋转滑轨11、六维力传感器12、计算机控制系统 13、位移传感器 14、试验汽车 15、回正力矩液压施力机构的旋转块端 16、回正力矩液压施力机构的纵向滑块端 17、纵向力液压施力机构的纵向滑块端 18、纵向力液压施力机构的横向滑块端 19、横向力液压施力机构的横向滑块端 20、横向力液压施力机构的垂直滑块端21、力传感器22、螺栓孔
具体实施方式下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施
方式不限于此。 实施例 图1 图6示出了本实用新型的具体结构，由图6可见，本悬架特性试验台包括机械台架部分、液压装置和计算机控制系统部分，液压装置与机械台架部分连接，机械台架部分与计算机控制系统部分连接。所述机械台架部分包括一个试验轴和支撑台7，所述试验轴包括两个试验墩，每个试验墩包括基座1、垂直滑块2、横向滑块3、纵向滑块4、旋转块5、六维力传感器11和车轮支承面6。基座1固定在地面，垂直滑块2及以上部分可以在基座1上沿垂直方向滑动。横向滑块3和垂直滑块2之间通过横向滑轨8连接，横向滑块3及以上部分可以沿滑轨做横向移动。纵向滑块4和横向滑块3之间通过纵向滑轨9连接，纵向滑块4及以上部分可以沿滑轨作纵向移动。旋转块5和纵向滑块4之间以旋转滑轨10连接。旋转块5可以绕垂直方向转动。车轮支承面6和旋转块5之间通过六维力传感器11连接。图4展示了一种常见的六维力传感器11的安装方式。六维力传感器11上下各有一法兰，通过螺钉和车轮支承面6以及旋转块5连接。如图5所示，六维力传感器11设有若干个螺栓孔22。 车轮的各方向位移通过位移传感器13获取。车轮的受力数据、位移数据以及液压系统的作用力均由计算机控制系统12来控制和处理。 操作时，把试验汽车14通过运送装置放到试验台架上，如需要测定前轴悬架的特性，则把前轮定位到车轮支承面6上，后轮定位到支承台7上。通过计算机控制系统12以及液压装置，分别对垂直滑块2施加垂直方向的力、对横向滑块3施加侧向力，对纵向滑块4施加前后方向的力，对旋转块5施加绕垂直方向的力矩。然后直接从六维力传感器11得到车轮的受力情况，包括纵向力Fx、侧向力Fy、垂向力Fz、回正力矩Tz、外倾力矩Tx、滚动阻力矩Ty等数据。结合通过车轮上的位移传感器13所获得的车轮空间运动情况，就可以得到悬架运动的各种特性曲线。 上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种基于多维力传感器的悬架特性试验台，包括机械台架部分、液压装置和计算机控制系统部分，液压装置与机械台架部分连接，机械台架部分与计算机控制系统部分连接，其特征在于所述机械台架部分包括试验轴和支撑台，所述试验轴包括试验墩，每个试验墩包括基座、垂直滑块、横向滑块、纵向滑块、旋转块、多维力传感器和车轮支承面，垂直滑块和横向滑块之间通过横向滑轨连接，纵向滑块和横向滑块之间通过纵向滑轨连接，纵向滑块和旋转块之间通过旋转滑轨连接，多维力传感器安装在车轮支承面和旋转块之间。
2. 根据权利要求1所述的基于多维力传感器的悬架特性试验台，其特征在于所述多 维力传感器为六维力传感器。
3. 根据权利要求1或2所述的基于多维力传感器的悬架特性试验台，其特征在于所 述多维力传感器上下各有一法兰，并通过螺钉和车轮支承面以及旋转块连接。
4. 根据权利要求1或2所述的基于多维力传感器的悬架特性试验台，其特征在于所 述多维力传感器设有若干个螺栓孔。
5. 根据权利要求1所述的基于多维力传感器的悬架特性试验台，其特征在于所述试 验轴为一个，所述试验墩为两个。
专利摘要本实用新型提供了一种基于多维力传感器的悬架特性试验台，包括一个试验轴和支撑台，所述试验轴包括两个试验墩，每个试验墩包括基座、垂直滑块、横向滑块、纵向滑块、旋转块、多维力传感器和车轮支承面，垂直滑块和横向滑块之间通过横向滑轨连接，纵向滑块和横向滑块之间通过纵向滑轨连接，纵向滑块和旋转块之间通过旋转滑轨连接，多维力传感器安装在车轮支承面和旋转块之间。本试验台利用单个的多维力传感器来代替多个单维力传感器，具有能够以最直接的方式获取车轮受力状况的优点，明显提高试验数据的准确性，显著降低维护成本。
文档编号G01M17/04GK201436575SQ200920058530
公开日2010年4月7日 申请日期2009年6月16日 优先权日2009年6月16日
发明者周贤杰, 杨荣山, 袁仲荣, 黄向东 申请人:广州汽车集团股份有限公司