CN114354226B - 一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统和加载方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车悬架系统实验技术领域，具体地指一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统和加载方法。包括，支撑模块，支撑悬架系统，并维持该悬架系统保持在轮胎安装时的姿态；扭矩施加模块，对悬架系统施加扭矩模拟车辆实际行驶时不同车速下悬架系统受到的扭矩；激振模块，对悬架系统施加X向、Y向或是Z向的激励；数据采集模块，采集施加了激励后的悬架系统X向、Y向和Z向的振动数据；数据处理模块，用于对采集的振动数据进行处理获得汽车在实际行驶工况下的不同方向的悬架系统传递函数。本发明能够准确将悬架系统的传递函数与真实的车辆使用工况对应起来，对于悬架系统的测试和振动噪声测试具有极大的指导意义。

Description

一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统和加载方法

技术领域

本发明涉及汽车悬架系统实验技术领域，具体地指一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统和加载方法。

背景技术

悬架系统振动传递函数试验是汽车开发试验中的一个重要试验。在目前汽车电动化发展的趋势下，发动机声源取消后，汽车路噪问题更加突出。车辆在道路行驶过程中，因路面不平整激励车轮，力通过悬架系统传递到车身，并引起车内结构振动，产生路噪问题，所以悬架系统是路噪关键的传递路径，很大程度上影响汽车路噪水平。在悬架系统开发的前期设计阶段，进行悬架系统传递函数测试，可以推定悬架系统及各零部件对NVH性能指标的贡献率，解决路噪等与悬架系统相关的NVH问题。目前进行悬架系统传递函数试验方法一般是汽车自由停放在立柱式举升机上，再由轮心到车身的悬架系统传递路径上布置振动加速度传感器，在轮心激励，得到悬架系统各个传递路径上的传递函数。

如专利号为“CN112924198A”的名为“一种用于汽车底盘模拟路试的加载系统及试验设备”的中国发明专利，该专利介绍了一种加载系统，该加载系统包括倾角调节组件、车重加载组件、转角调节组件、垂直载荷加载组件，可模拟施加汽车在实际道路行驶过程中底盘所受的各种载荷，保证了模拟试验结果与实车试车场检测的结果的一致性；试验设备还包括悬架组件、加速扭矩组件和转鼓组件，能够同时测试车轮及悬架等汽车底盘件的疲劳耐久性能，试验结果与试车场试验的结果一致性高，并具有通配性，可以安装并测试多种车型的车轮和悬架系统的疲劳耐久性能，缩短了整车的开发周期，降低了开发成本。但是该系统也存在一些技术问题，比如该系统是对单独的悬架组件进行测试，悬架组件是脱离车身的，这种测试获得的结果实际上只能反映悬架组件在没安装到车身上时的情况，但是对于实际应用时即在悬架组件安装到车身上的具体情况并不能对应起来，只能是在悬架组件开发前期进行试验，无法真实且准确的反映悬架组件在汽车上的使用状况。另外，该试验方法在测试悬架组件时，是将轮胎安装在悬架组件上进行一起测试的，但是，车辆在行驶过程中，悬架系统会随着车轮的转动受到扭转的力，悬架系统中的橡胶衬套部件受到挤压导致变形，悬架系统发生扭转变形且橡胶衬套传递率发生变化，轮胎实际上会对悬架系统的一些激励或是振动产生吸收和传导的作用，这样测试出来的结果实际上是悬架系统加上轮胎的传递函数，无法真实的得到悬架系统的传递函数。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统和加载方法。

本发明的技术方案为：一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统，包括，

支撑模块，用于支撑安装在车身上的已拆除轮胎的悬架系统，并维持该悬架系统保持在轮胎安装时的姿态；

扭矩施加模块，用于对悬架系统施加扭矩模拟车辆实际行驶时不同车速下悬架系统受到的扭矩；

激振模块，用于对悬架系统施加X向、Y向或是Z向的激励；

数据采集模块，用于采集施加了激励后的悬架系统X向、Y向和Z向的振动数据；

数据处理模块，用于对采集的振动数据进行处理获得汽车在实际行驶工况下的不同方向的悬架系统传递函数。

进一步的所述支撑模块包括，

台架，用于支撑安装在车身上且拆除了轮胎的悬架系统；

空气弹簧，位于台架上端且支撑于悬架系统上用于维持该悬架系统保持在轮胎安装时的姿态。

进一步的所述扭矩施加模块包括，

连接模块，用于与悬架系统中的关节头或是刹车盘固定连接；

施加模块，用于通过磁力装置对连接模块施加绕Y向轴线转动的非接触式磁力扭矩。

连接模块包括固定在悬架系统中的关节头或是刹车盘上的连接板，连接板上开设有螺孔，通过螺栓固定在悬架系统中的关节头或是刹车盘上。

施力模块包括支撑环，支撑环环绕在连接板外侧与连接板不接触，支撑环和连接板之间设置有对中部件，通过对中部件使支撑环和连接板同心布置。

进一步的所述施加模块包括，

受力模块，包括固定在连接模块上可产生垂直Y向轴线的磁力的第一磁力发生单元；

施力模块，包括环绕在连接模块外侧与连接模块和悬架系统均不接触的第二磁力发生单元，第二磁力发生单元可产生垂直Y向轴线的与第一磁力发生单元产生磁力方向相反的磁力。

第一磁力发生单元和第二磁力发生单元都是通电后产生磁场的电磁铁结构，第一磁力发生单元固定在连接板的圆周外侧上，两组第一磁力发生单元两两相对布置，每组第一磁力发生单元的两侧分别设置有一组对称布置的第二磁力发生单元，第二磁力发生单元固定在支撑环上，通电后第一磁力发生单元和第二磁力发生单元产生方向相反的垂直连接板轴线的作用力，即可对连接板产生绕轴线旋转的扭转作用力。

进一步的所述激振模块包括，

电磁激振器，与悬架系统的关节头或是刹车盘连接用于对悬架系统施加X向、Y向或是Z向的激励。

一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统的加载方法，对安装有悬架系统的车身进行支撑，拆除某一悬架系统对应的轮胎，对该悬架系统进行支撑使其维持在轮胎安装时的姿态，在悬架系统上安装传感器，通过非接触的方式对悬架系统施加绕Y向轴线转动的扭矩模拟汽车在实际行驶工况下悬架系统承受的扭矩，根据设定需求对悬架系统施加X向、Y向或是Z向的激励模拟汽车在实际行驶工况下悬架系统受到的振动情况，记录悬架系统的振动参数，对振动参数进行处理获得汽车在行驶工况下的不停方向的悬架系统传递函数。

进一步的所述通过非接触的方式对悬架系统施加绕Y向轴线转动的扭矩的方法包括：在悬架系统的关节头或是刹车盘上安装带有第一磁力发生单元的连接模块，在连接模块的外侧布置与第一磁力发生单元同心的第二磁力发生单元，控制第一磁力发生单元和第二磁力发生单元的磁力大小和方向，使第一磁力发生单元产生的磁力与第二磁力发生单元的磁力方向相反，从而对固定在悬架系统上的连接模块施加绕Y向轴线转动的扭矩。

进一步的所述根据设定需求对悬架系统施加X向、Y向或是Z向的激励的方法为：在悬架系统的关节头或是刹车盘上连接电磁激振器，电磁激振器对悬架系统施加激励，调节电磁激振器对悬架系统的施力方向，控制电磁激振器对悬架系统施加X向、Y向或是Z向的激励。

进一步的所述对该悬架系统进行支撑使其维持在轮胎安装时的姿态的方法包括；在拆除了轮胎的悬架系统下放置台架，在台架上安装空气弹簧，空气弹簧支撑在悬架系统上，利用空气弹簧对悬架系统进行调节，是悬架系统维持在轮胎安装时的姿态。

进一步的所述在悬架系统上安装传感器的方法包括：在悬架系统的激励传导路径上安装振动加速度传感器，在悬架系统的关节头或是刹车盘的轮心处安装力传感器。

本发明通过将车身上的悬架系统的轮胎拆除掉，在维持悬架系统处于有轮胎安装时的姿态，对悬架系统施加扭矩以及激励，完美模拟的了悬架系统在汽车实际行驶工况时的受力情况，使悬架系统传递函数试验结果更加贴合实际运行情况，得到的结果更加合理且精确，是台架测试结果与整车道路测试的振动噪声结果更加对应。

本发明通过磁力式的非接触扭矩发生装置，模拟悬架系统在车辆实际行驶工况中受到的扭矩工况，测试悬架系统的传递函数，可以消除现有技术的测试方案中轮胎对悬架系统的作用力，使悬架系统传递函数测试结果与真实的车辆使用工况完全对应起来。

本发明的实验方法极为简单，能够准确将悬架系统的传递函数与真实的车辆使用工况对应起来，使测试数据能够真实的反映车辆实际行驶工况，对于悬架系统的测试和振动噪声测试具有极大的指导意义。

附图说明

图1：本发明的加载系统结构示意图；

图2：本发明的扭矩施加模块布置结构示意图；

图3：本发明的扭矩是假模块结构示意图；

其中：1—车辆；2—台架；3—空气弹簧；4—连接板；5—支撑环；6—螺栓；7—对中部件；8—第一磁力发生单元；9—第二磁力发生单元；10—电磁激振器；11—质量块；12—力传感器；13—三向振动加速度传感器；14—控制电脑。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1～3所示，本实施例涉及到一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统，通过在台架上模拟悬架系统在车辆实际行驶时的真实受力情况，获得悬架系统的传递函数，本实施例得到的传递函数能够更加贴合车辆实际行驶工况。

具体的本实施例的加载系统包括支撑模块、扭矩施加模块、激励模块、数据采集模块和数据处理模块，其中支撑模块如图1所示，包括支撑于悬架系统下放的立柱式台架2，台架2上安装有空气弹簧3，本实施例在每个轮胎安装位置下均放置有台架2，针对需要测试的悬架系统，本实施例将待测试的悬架系统上对应的轮胎进行了拆除，拆除轮胎后通过调节空气弹簧3使该悬架系统保持在轮胎安装时的姿态。

扭矩施加模块具体的结构如图2～3所示，本实施例的扭矩施加模块是无接触式的施力单元，包括连接板4和支撑环5，连接板4通过螺栓6与悬架系统的关节头或是刹车盘固定连接，支撑环5环绕在连接板4的外侧，与连接板4同心布置，支撑环5和连接板4上设置有对中部件7，通过对中部件7即可确保支撑环5和连接板4始终保持同心状态。连接板4的圆周上设置有对称布置的第一磁力发生单元8，支撑环5的圆周内侧位于第一磁力发生单元8的X向两侧设置有对称布置的第二磁力发生单元9，第一磁力发生单元8和第二磁力发生单元9通电后可以产生磁力，实际使用时，通过对第一磁力发生单元8和第二磁力发生单元9通电，使第一磁力发生单元8和第二磁力发生单元9产生垂直连接板4轴线转动的磁力，第一磁力发生单元8和第二磁力发生单元9产生的磁力方向相反，要么是相互吸引的吸力，要么是相互排斥的斥力，由于产生的磁力垂直轴线，相当于绕轴线转动的圆的切线方向，这样就可以对连接板4产生绕轴线转动的扭矩，该扭矩作用到悬架系统即可模拟真实行驶工况下悬架系统承受的扭矩。本实施例的连接板4很轻，因此对悬架系统的干扰很小。

本实施例的激振模块如图1所示，本实施例的激振模块包括电磁激振器10，电磁激振器10与悬架系统的关节头或是刹车盘连接用于对悬架系统施加X向、Y向或是Z向的激励，通过调节电磁激振器10与悬架系统的连接方向，改变电磁激振器的施力方向，达到对悬架系统施加X向、Y向或是Z向的激励的目的。本实施例的连接板4的圆心位置安装有质量块11，质量块11上安装有力传感器，力传感器用于测试激振力的大小，力传感器相当于固定安装在关节头或是刹车盘的圆心位置。

力传感器属于本实施例的数据采集模块，数据采集模块除了通过力传感器采集悬架系统承受的激振力大小外，还包括三向振动加速度传感器，用于测试悬架系统承受的振动加速度，如图1所示，本实施例的三向振动加速度传感器布置在悬架系统的传递路径上，图1和2中打圈的位置为三向振动加速度传感器的布置位置，三向振动加速度传感器与与整车坐标系方向对应，包括安装在悬架系统的车身接附点及橡胶衬套的主、被动端，用于验证车身安装点和橡胶衬套的减振效果，其中主动端测点在传递路径中靠近轮胎激励源的一侧，被动端测点在传递路径中靠近车身的一侧。

数据处理模块，用于对采集的振动数据进行处理获得汽车在实际行驶工况下的不同方向的悬架系统传递函数。包括图1中的控制电脑14。

具体的加载方法包括以下步骤：

1、将待测车辆1的某一轮胎拆除(假设至右前轮胎)，将车身连通悬架系统吊装至台架2上，使每个轮胎支撑在对应的台架2上，在拆除了轮胎的台架2上安装空气弹簧3，调节空气弹簧3使拆除了轮胎的悬架系统保持在安装轮胎时的姿态(维持拆除了轮胎的悬架系统与其他没有拆除轮胎的悬架系统处于同一水平高度)；

2、将连接板4固定在拆除了轮胎的悬架系统的关节头或是刹车盘上，在连接板4的质量块11上安装力传感器，在悬架系统的传递路径上安装三向振动加速度传感器，在连接板4上布置好支撑环5与电磁激振器10；

3、通过测试电脑对第一磁力发生单元8和第二磁力发生单元9发送扭矩施加信号，控制对连接板4施加设定的扭矩，控制电磁激振器10对关节头或是刹车盘施加设定激振力，力传感器采集激振力参数，三向振动加速度传感器采集悬架系统的振动加速度参数；

4、测试电脑获得激振力参数和振动加速度参数，对此进行数据处理分析，得到该悬架系统的传递函数。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统，其特征在于：包括，

支撑模块，用于支撑安装在车身上的已拆除轮胎的悬架系统，并维持该悬架系统保持在轮胎安装时的姿态；

扭矩施加模块，用于对悬架系统施加扭矩模拟车辆实际行驶时不同车速下悬架系统受到的扭矩；

激振模块，用于对悬架系统施加X向、Y向或是Z向的激励；

数据采集模块，用于采集施加了激励后的悬架系统X向、Y向和Z向的振动数据；

数据处理模块，用于对采集的振动数据进行处理获得汽车在实际行驶工况下的不同方向的悬架系统传递函数；

所述支撑模块包括，

台架，用于支撑安装在车身上且拆除了轮胎的悬架系统；

空气弹簧，位于台架上端且支撑于悬架系统上用于维持该悬架系统保持在轮胎安装时的姿态。

2.如权利要求1所述的一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统，其特征在于：所述扭矩施加模块包括，

连接模块，用于与悬架系统中的关节头或是刹车盘固定连接；

施加模块，用于通过磁力装置对连接模块施加绕Y向轴线转动的非接触式磁力扭矩。

3.如权利要求2所述的一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统，其特征在于：所述施加模块包括，

受力模块，包括固定在连接模块上可产生垂直Y向轴线的磁力的第一磁力发生单元；

施力模块，包括环绕在连接模块外侧与连接模块和悬架系统均不接触的第二磁力发生单元，第二磁力发生单元可产生垂直Y向轴线的与第一磁力发生单元产生磁力方向相反的磁力。

4.如权利要求1所述的一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统，其特征在于：所述激振模块包括，

电磁激振器，与悬架系统的关节头或是刹车盘连接用于对悬架系统施加X向、Y向或是Z向的激励。

5.一种如权利要求1～4任一所述的一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统的加载方法，其特征在于：对安装有悬架系统的车身进行支撑，拆除某一悬架系统对应的轮胎，对该悬架系统进行支撑使其维持在轮胎安装时的姿态，在悬架系统上安装传感器，通过非接触的方式对悬架系统施加绕Y向轴线转动的扭矩模拟汽车在实际行驶工况下悬架系统承受的扭矩，根据设定需求对悬架系统施加X向、Y向或是Z向的激励模拟汽车在实际行驶工况下悬架系统受到的振动情况，记录悬架系统的振动参数，对振动参数进行处理获得汽车在行驶工况下的不停方向的悬架系统传递函数。

6.如权利要求5所述的一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统的加载方法，其特征在于：所述通过非接触的方式对悬架系统施加绕Y向轴线转动的扭矩的方法包括：在悬架系统的关节头或是刹车盘上安装带有第一磁力发生单元的连接模块，在连接模块的外侧布置与第一磁力发生单元同心的第二磁力发生单元，控制第一磁力发生单元和第二磁力发生单元的磁力大小和方向，使第一磁力发生单元产生的磁力与第二磁力发生单元的磁力方向相反，从而对固定在悬架系统上的连接模块施加绕Y向轴线转动的扭矩。

7.如权利要求5所述的一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统的加载方法，其特征在于：所述根据设定需求对悬架系统施加X向、Y向或是Z向的激励的方法为：在悬架系统的关节头或是刹车盘上连接电磁激振器，电磁激振器对悬架系统施加激励，调节电磁激振器对悬架系统的施力方向，控制电磁激振器对悬架系统施加X向、Y向或是Z向的激励。

8.如权利要求5所述的一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统的加载方法，其特征在于：所述对该悬架系统进行支撑使其维持在轮胎安装时的姿态的方法包括；在拆除了轮胎的悬架系统下放置台架，在台架上安装空气弹簧，空气弹簧支撑在悬架系统上，利用空气弹簧对悬架系统进行调节，是悬架系统维持在轮胎安装时的姿态。

9.如权利要求5所述的一种模拟实车行驶工况下的悬架系统加载系统的加载方法，其特征在于：所述在悬架系统上安装传感器的方法包括：在悬架系统的激励传导路径上安装振动加速度传感器，在悬架系统的关节头或是刹车盘的轮心处安装力传感器。