专利名称：道路模拟测试台的制作方法
道路模拟测试台本发明涉及一种测试台，用于模拟被引入处于驾驶操作过程中的机动车辆或机动车辆零件中的力和力矩。通用类型的测试台一般用于，特别在操作完整性验证过程结束时，尽可能逼真地再现发生在实际驾驶操作中、作用在将被测试的车辆上或将被测试的车辆零件上的力或载荷。为此目的，可在车轴或整车测试台上进行实际操作载荷模拟测试，以便能够得到关于特定载荷对车辆的操作完整性和振动特性的主要影响的结果。通常，为此目的使用车轴或整车测试台(在下文中通常也被称为“测试台”)，其中，可以利用伺服液压致动器获得轮中心部位处的多个轴向的力-时间特性。在此，可以从测试轨道测量值中收集将要获得的力-时间特性的细节，在该测试轨道测量过程中，利用特定测量轮测量实际操作中所产生的轮中心部位力。然后在复合迭代过程中，确定测试台伺服液压致动器的对应的通常高程度动态的激活或激励信号，从而使得在测试轨道上测量到的轮中心部位力尽可能准确地在测试台上再现。这种过程也被称为“驱动信号迭代”，可持续长达一周。例如，文献US 5，610，330 A公开一种用于确定道路模拟测试台致动器的激励信号的方法，该致动器与将被测试的机动车辆的轮中心部位接合。在此，为了确定该激励信号，假设首先，在驾驶操作测量过程中，装有测量轮的车辆在测试轨道上被驱动，以使用通过测量轮获得的数据来得到测试台致动器的激励函数。随后，将相同类型的第二车辆放置在测试台上，并且测试台的致动器根据启始激励信号进行操作。测量放置在测试台上的车辆产生的响应参数，并将该响应参数与当第一车辆在测试轨道上驱动时所测量到的第一车辆的设定点响应参数进行比较。由于在测试台上测量到的响应参数与所述设定点响应参数之间的偏差，使得测试台致动器的激励函数也发生变化，直到该测量到的响应函数与在驾驶操作测量过程中测量到的设定点测量值一致。这样的传统方式在现有技术中是已知的，其缺点在于，为了将迭代获取的一种车辆类型的激励信号转化为不同类型车辆的激励信号，通常有必要在驾驶操作测量过程中再次获取第二车辆类型的两个车轴的载荷输入数据。特别地，通常不可能-根据第一车辆类型的激励函数继续进行-可靠地计算出或转化得出第二车辆类型的激励函数。特别地，测试台的一个或多个致动器的激活或激励信号不仅取决于车辆类型而且还取决于车辆变例。也就是说，如果需要从轿车得出旅行车或小型货车的状况，目前有必要重复确定激励函数(包括测试轨道测量)的整个过程。由于不同变例的数量及缩短开发时间的压力甚至会进一步增大，因而车辆制造者要求激活信号相对于车辆的设计变化而基本上不变的测试台设计。这样的相对于车辆类型或车辆变例不变的方案目前不是已知的。机动车辆的公知操作完整性检查的进一步缺点在于，在传统方式中，通常只有操作载荷模拟测试是可能的，也就是说，通常必须再现在测试对象的驾驶操作测量过程中获取的载荷输入数据。这产生的不利是需要假定:已经存在完全适于在道路上使用的车辆。因此，通过已知的测试台设计，在该测试台上的测试只能在开发过程的较晚时候进行。这产生的缺点是，需要在车辆开发的较晚阶段进行的改变只有克服更大的困难且因而需要高昂的代价才能实现。另外，以下测试台设计是已知的:将力引入到车体不是利用与轮中心部位接合的致动器来实现，而是利用单独的轮接触板来实现(参见EP 0 892 263 A2)。在所述类型的测试台的情况下，将测试车辆(完全装备有轮胎)放置在各个轮接触板上，该轮接触板在每种情况下都设置有致动器，该致动器引入模拟力且沿竖直方向施力。第一类型的这种已知的具有轮接触板的测试台设计的缺点在于，这些轮接触板仅允许一维激励，也就是说，车辆轮胎相对于相应的轮悬架弹簧系统进行一维压缩。通过这种方式，使用领域实际上局限于经由轮接触板将激励从一个特定弹簧系统传递到进一步的特定弹簧系统。换言之，通过这种已知的第一类型的具有轮接触板的测试台设计，因而不可能将超出一维压缩的进一步的激励信号引入到车体中，以尽可能准确地模拟特定载荷对车辆的操作完整性和振动特性的主要影响。在第二类型的具有轮接触板的已知的测试台设计中，为每个轮接触板提供多个另外的致动器，这些致动器连接到公共紧固结构，从而能够经由位于轮接触板上的轮还将不沿竖直方向(沿弹簧方向)作用的力引入到车体中(参见DE 102 12 255 Al)。为此目的，公共紧固结构具有:用于紧固竖直致动器的水平底板，和垂直于水平底板延伸的多个支撑部，所述另外的致动器被紧固到所述支撑部。所述第二类型的具有轮接触板的已知的测试台设计的缺点在于，考虑到所需的每个轮接触板的单独悬置致动器多样性，因而需要大的结构体积。另外，被紧固到支撑部的所述另外的致动器导致进一步的缺点在于，通过所述另外的致动器引入的力不与车辆实体的变例相关联，特别是不能以简单方式将所述力的特性看作模拟轨道特性。本发明基于如下目的:进一步开发出在简介中所指定类型的测试台，以允许尽可能逼真地模拟道路行程，特别是模拟严重损坏的卡车，其中，同时测试台被构建使得:对于测试台的致动器而言，不需要确定车辆特定的激励或激活信号，从而使测试台在总体上相对于车辆的设计变化基本不变。特别地，测试台应被设计为能够针对不同的车辆类型或车辆变例而尽可能逼真地模拟在驾驶操作过程中作用在车辆上或作用在车辆零件上的力和载荷，为此目的不需要特定车辆类型或特定车辆变例的预确定的激励信号。另外，测试台应具有可能的最小结构体积，而同时具有可能的最简单设计。所述目的根据本发明利用专利独立权利要求1的主题实现。在从属权利要求中明确了有利的优选方案。因此，特别地，提出一种测试台，用于模拟被引入到实际驾驶操作过程中的机动车辆中或机动车辆零件中的力和力矩，所述测试台具有:至少一个轮接触板，用于接纳车轮；和至少一个第一致动器，其在一侧连接到所述测试台的基座并在另一侧连接到所述轮接触板，用于使所述轮接触板相对于所述测试台的基座沿第一轴线且优选地沿竖直轴线运动；所述至少一个第一致动器以一定方式连接到所述轮接触板，使得所述轮接触板能够绕第一倾斜轴线旋转，所述第一倾斜轴线优选地为水平延伸的倾斜轴线；并且所述测试台还具有至少一个第二致动器，其与所述轮接触板接合，用于使得所述轮接触板绕所述第一倾斜轴线旋转，所述第一倾斜轴线优选地为水平延伸的倾斜轴线。在根据本发明提出的设计中，所述测试台被设计为使得:将力引入将被测试的车辆中或车辆零件中，从而逼真地再现车辆或车辆零件的激励状态，也就是说，特别地超过完全竖直激励，从而可在测试台上以逼真方式模拟道路对车辆或车辆零件的影响。特别地，在此认识到的是，在模拟实际驾驶操作时发生且作用在车辆或车辆零件上的力和载荷时要被再现的载荷状态事件时序，是通过车轮与道路表面之间的接触部位处的合力产生的，其中合力的幅度、方向及其改变随时间变化。为此目的，根据本发明，提供以下特征:利用测试台的致动器，对应的多维激励力必须经由车轮而不是如传统方式经由轮中心部位引入到将被测试的车辆中。由于轮中心部位相对于车辆并非不变，因而传统的先前描述的方式，(在该方式中，利用连接到轮缘的一个或多个轮固定主体而引入测试力)不适合形成变例兼容的测试台。实际上，在根据本发明的解决方案中，提供以下特征:一个或多个车轮包含在测试台中，这是因为已经认识到，在目前情况下，为实现相对于车辆变例而不变的测试台设计，道路本身应用作激励。根据本发明，特意使轮中心部位所连接的道路模拟测试台分离且经由车辆轮胎引入测试力和测试力矩，利用这一事实，根据本发明的模拟测试台适合于兼容变例。换言之，使用表示车辆独立的道路特性函数的一个相同的激励信号，可以通过在此文件中提出的测试台测试不同的车辆类型或车辆变例，其中特别地可以不需要特定车辆的车辆独立的激励函数。特别地，在根据本发明的解决方案中提供以下特征:测试台具有至少一个轮接触板，轮接触板用于接纳将被测试的车辆的车轮。因此，在根据本发明的解决方案中，力的引入不经由一个或多个轮中心部位实现，而是经由轮接触部位本身实现。其次，测试台的致动器与轮接触板接合，使得车轮和道路激励被包含到根据本发明的测试台中。发生这种情况是因为，对于不同车辆类型或车辆变例而言，道路构成实际的不变例。换言之，在根据本发明的测试台中，与轮接触板接合的致动器经由轮接触部位将力流引入到车轮并由此引入到车辆中，使得在测试台中实现道路/车轮/车辆的实际引入机制。在此文件中使用的表述“轮中心部位”(或“轮中心”)应被理解为是指:轮的旋转轴线与轮中心平面的相交部位。对照而言，表述“轮接触部位”(或“轮胎接触中心”)应被理解为是指:轮中心平面与轮旋转轴线在道路平面或轮接触板上的竖直投影的相交部位。因此，在根据本发明的解决方案中，将被测试的车辆(已装备有轮胎)位于相应的轮接触板上，其中每个轮接触板可以利用致动器以确定的方式相对于测试台基座运动。在此，为测试台的每个轮接触板提供:第一致动器，其在一侧连接到所述测试台的基座并在另一侧连接到所述轮接触板，第一致动器用于使所述轮接触板相对于所述测试台的基座沿第一轴线且优选地沿竖直轴线运动。因此，相关联的轮接触板的确定的竖直运动以及因而产生的位于轮接触板上的车轮的升降可以利用第一致动器来实现。特别地，通过这种方式，如果测试台具有轮接触板，该轮接触板具有每个车轮的相关的第一致动器，则各个车轮可以被不同程度地升降。在此文件中使用的表述“致动器”应被理解为是指任何运动控制单元，该任何运动控制单元与至少一个轮接触板接合，并被设计为使轮接触板根据预定或可预定的事件时序相对于测试台基座运动。对于致动器，特别地考虑伺服液压或伺服气动的运动控制单元，也就是说，在所述单元中，液压致动或气动致动的活塞与轮接触板接合。不过，不证自明地还可以想到的是，运动控制单元具有电致动的活塞或类似物。
为了能够利用根据本发明的测试台对作用在将被测试的车辆上的经由轮接触部位引入车辆中的纵向和侧向力的作用进行模拟，在优选实施例中提供以下特征:测试台的轮接触板不仅能够沿竖直方向相对于测试台基座运动，而且还能够绕至少一个倾斜轴线(优选地为水平延伸的倾斜轴线)旋转。在根据本发明的解决方案的优选实施方式中，在此特别地提供以下特征:所述轮接触板能够绕第一倾斜轴线(优选地为水平延伸的倾斜轴线)旋转且还能够绕第二倾斜轴线(优选地同样为水平延伸的倾斜轴线)旋转，其中，第一倾斜轴线相对于第二倾斜轴线斜向延伸(也就是说，第一倾斜轴线与第二倾斜轴线不平行)，且第一倾斜轴线优选地垂直或至少大致垂直于第二倾斜轴线延伸。轮接触板相对于测试台基座绕第一或第二倾斜轴线的倾斜或旋转，可例如利用适当布置和设计的致动器实现，除了第一致动器以外，这些致动器，如前所述，还用于使轮接触板相对于测试台的基座沿第一轴线且优选地沿竖直轴线运动。所述进一步的致动器优选地直接与对应的轮接触板接合。在根据本发明的测试台的优选实施方式中，提供以下特征:首先，至少一个轮接触板与第一致动器接合，轮接触板能够利用第一致动器相对于测试台基座沿竖直方向运动；其次，轮接触板与至少一个第二致动器接合，第二致动器使得轮接触板相对于测试台基座绕第一倾斜轴线(优选地为水平延伸的倾斜轴线)旋转。所述第一倾斜轴线例如可平行于位于测试台上的车辆的纵向轴线延伸。然而，当然也可想到的是，第一倾斜轴线(优选地为水平延伸的倾斜轴线)是垂直于车辆纵向轴线延伸的轴线。在所述测试台的后一种优选实施方式的情况下，为了能够使轮接触板利用至少一个第二致动器相对于测试台基座绕第一倾斜轴线旋转，提供了以下特征:第一致动器(轮接触板可利用该第一致动器相对于测试台基座沿竖直方向运动)以一定方式连接到轮接触板而使得轮接触板可利用至少一个第二致动器绕第一倾斜轴线旋转。如果第一倾斜轴线(轮接触板可利用至少一个第二致动器绕该第一倾斜轴线旋转)平行于车辆的纵向轴线延伸，则因而可将侧向力和力矩引入到车轮。对照而言，如果水平延伸的第一倾斜轴线垂直于车辆的纵向方向延伸，则可利用轮接触板的倾斜运动经由轮接触部位将纵向力引入到车轮中。为了使纵向力、侧向力和竖直力对车辆的影响可利用根据本发明的测试台进行模拟，优选地提供以下特征:测试台的至少一个轮接触板均能够相对于测试台基座竖直运动，并能够绕第一倾斜轴线(优选地为水平延伸的倾斜轴线)且还绕第二倾斜轴线(优选地为水平延伸的倾斜轴线)旋转，第一倾斜轴线相对于第二倾斜轴线斜向地延伸(也就是说，第一倾斜轴线与第二倾斜轴线不平行)，且特别地第一倾斜轴线垂直于第二倾斜轴线延伸。在此，在根据本发明的测试台的优选实施方式中，提供以下特征:除用于使轮接触板优选地沿竖直轴线运动的第一致动器以外，测试台还具有与轮接触板接合的至少一个第二致动器和同样地与轮接触板接合的至少一个第三致动器。与轮接触板接合的所述至少一个第二致动器被设计为使轮接触板相对于测试台基座绕所述第一倾斜轴线(优选地为水平延伸的倾斜轴线)旋转；而所述至少一个第三致动器用于使轮接触板绕所述第二倾斜轴线(优选地为水平延伸的倾斜轴线)旋转，第二倾斜轴线相对于第一倾斜轴线斜向地延伸且优选地垂直于第一倾斜轴线延伸。通过根据本发明的测试台的后一种实施例，可以特别地实现在相位和幅度上准确地再现在实际驾驶操作中发生的竖直力、纵向力、侧向力。另外，从测试台经由车轮的轮接触部位引入到车辆中的力反映出经由车辆轮胎至车辆中的道路实际引入机制。由于提供被设计为可倾斜的轮接触板，因而不需要使用外部致动装置(致动器)将纵向力或侧向力引入车辆中。这由此形成根据本发明的小型设计的装置，因此已知的测试台(例如四柱塞或多柱塞系统)可在不需要大量费用的情况下进行改进。在优选的实施方式中，提供以下特征:第一致动器具有液压致动、气动致动、或电致动的活塞，其中所述活塞能够相对于所述测试台的基座沿所述第一轴线(优选地为竖直轴线)运动；至少一个第二致动器且需要时还有至少一个第三致动器一方面连接到所述活塞且另一方面连接到所述轮接触板。通过这种方式，可以实现第一致动器与竖直力的高度关联性，同时可以实现倾斜角度与纵向或侧向力的相应的高度关联性。因此，可以使开始提到的“驱动信号迭代”更简单和更快速，并且使激活信号至少基本上独立于车辆变例。特别地，轮接触板绕车轮的纵向或横向轴线的倾斜运动可与所述至少一个第二致动器或所述至少一个第三致动器的作用直接关联。致动器的激活信号因而可以被直接解读为摘要测试轨道特性。可以想到的是，所述第一致动器通过接头结构连接到所述轮接触板，所述接头结构使得所述轮接触板相对于所述测试台的基座进行旋转运动。以这种方式，轮接触板可沿任何所希望的方向相对于车轮倾斜，在此不仅限于车轮的纵向和横向轴线。因此，可以精确设定被引入车辆中的力的方向，并由此以简单方式可靠地再现出测试轨道特征。适合的接头结构在此例如为球形接头或万向接头。可替代地，所述接头结构具有:第一旋转接头，以使得所述轮接触板相对于所述测试台的基座绕所述第一倾斜轴线进行旋转运动，所述第一倾斜轴线优选地为水平延伸的倾斜轴线；所述接头结构优选地还具有:第二旋转接头，以使得所述轮接触板相对于所述测试台的基座绕第二倾斜轴线进行旋转运动，所述第二倾斜轴线优选地为水平延伸的倾斜轴线。在根据本发明的测试台的一种实施方式中，第二和第三致动器在每种情况下都被设计为倾斜缸并铰接地连接到第一致动器，特别地第二和第三致动器连接到第一致动器的可伸出且可缩回的活塞。由此，轮接触板的倾斜直接通过(第二和第三致动器的)各倾斜缸的缸行程之差进行限定。第二致动器和第三致动器优选地相对于轮接触板进行设计和布置，使得第一倾斜轴线和第二倾斜轴线的交叉部位在轮接触板的非偏斜状态下位于车轮的接触部位的竖直下方，由此，在绕第一和/或第二倾斜轴线或者绕车辆的纵向轴线和/或横向轴线倾斜的过程中，所述接触部位保持在其本位置或者仅最小程度地错开，特别是相对于第一轴线(竖直轴线)而言。如果第一倾斜轴线和第二倾斜轴线位于一平面中，该情况是例如当第一致动器利用球形接头连接到轮接触板时，则第一倾斜轴线和第二倾斜轴线的相交部位在轮接触板的非偏斜状态下恰好位于车轮接触部位的竖直下方。通过这种方式，绕第一倾斜轴线和第二倾斜轴线的倾斜角度与沿第一竖直轴线的偏斜不相关联。因此，沿第一轴线预定偏斜和绕根据实际测试轨道的测量数据限定的倾斜轴线倾斜明显更容易实现。通过使用根据本发明的测试台，为了能够模拟经由轮接触部位被引入车辆中的转向操作力对将被测试的车辆的影响，在一个实施例中提供以下特征:测试台的轮接触板还被设计为能够相对于测试台基座绕旋转轴线D旋转，旋转轴线D相对于第一倾斜轴线斜向地延伸并相对于第二倾斜轴线斜向地延伸，且测试台具有第三旋转接头。优选地，旋转轴线D大致沿测试台的竖直轴线的方向对准。轮接触板相对于测试台基座绕旋转轴线D的旋转可以例如利用适当布置和设计的第四致动器实现，所述第四致动器是除第一、第二、第三致动器以外提供的致动器。所述第四致动器优选地直接与对应的轮接触板接合。绕旋转轴线D的所述旋转有利地使得将绕轮竖直轴线的扭矩引入轮接触部位，且因而还可以模拟在车辆操作过程中可能发生的转向操作力。根据本发明的测试台的一个有利优选方案，支撑元件在其边缘区域处具有沿车轮的横向轴线方向和纵向轴线方向的止动元件。支撑元件的倾斜在某些情况下可能导致车轮在支撑元件上滑动。为此原因，有利的是将止动元件设置在支撑元件的边缘区域上，以限制车轮和车辆的运动的自由度。为了调节被引入到车辆中的激励，每个单独的致动器优选地设置有行程传感器，行程传感器例如以感应方式起作用。在一个实施例中，测试台具有传感器，该传感器被设计为测量沿第一轴线的偏斜和绕第二和第三轴线的倾斜角度，且传感器将测量到的值输出为相应信号。提供一种控制器，其与传感器进行信号连接，并用于将测量到的值与预定设定点值比较并激活致动装置，因而将偏差调节至最小值。控制器有利地被设计为使得:偏斜和倾斜的预定值被假定为独立于致动器的受载荷影响的性能。如果将在测试台上测试不同的车辆模型，则希望的是，对不同的车辆类型，测试台能够快速和容易地进行转换。为确保这点，在根据本发明的解决方案的优选实施方式中，每个轮接触板以及相关的用于激励所述轮接触板的运动控制单元(致动器)被布置在底板上，底板被安装为相对于基座是可替换的。通过将对应底板作为整体进行替换，每个轮接触板因而可快速和容易地移动到所希望的位置，而不会引发系统冲突，由此将测试台调节至所需的轮轴距和轨道宽度值。在根据本发明的解决方案的优选实施方式中，为每个车轮提供设置有接纳盘的轮接触板，所述接纳盘用于接纳相应的车轮。每个轮接触板设置有运动控制单元(致动器)，利用运动控制单元，单位时间的位移快速变化可沿车辆的竖直、纵向和横向方向被引入到轮接触板中。然后，所述引入的力和力矩经由相关的接纳盘被传递到车辆。因而，根据本发明的测试台允许沿所有三个空间方向的车辆平移激励以及驱动和制动力矩的引入，其中所述激励经由车轮的一个或多个轮接触部位被引入到车辆中。通过使用适合的控制应用方式，除了车辆的沿所有三个空间方向的平移反应以夕卜，利用测试台还可以逼真地再现对任意所希望道路状态的滚压-倾斜-偏转反应。测试台因而例如适合用于针对局部操作完整性缺陷、针对连接元件的使用缺陷和针对不当的部件间隙的整车暂时偏移测试。特别地，测试台因而适合作为车辆开发过程中的辅助工具，以获得车辆自重的优化，而不会降低车辆长期质量和在实际驾驶操作中的牢固性。接纳盘接纳测试台上的车轮并实现经由各个轮接触点将激励状态从轮接触板传递到车轮，便利的是，接纳盘在其底表面和侧表面上设置有被可旋转地安装的滚动主体或可旋转地安装的球或类似物，使得车轮首先被牢固地保持在接纳盘中但其次可在其接纳盘中自由振动。通过这种方式,实现持久的低程度摩擦。为了获得对于测试台上将被测试的不同车辆类型的最大程度可能的灵活性，有利的是，为轮接触板设置三维机械栅格式的夹紧系统，该夹紧系统提供了所述接纳盘的底面和/或侧面移位以及接纳盘由此对不同直径和不同宽度的车轮(以及例如对双轮胎布置)的适配。可替代地或另外地，可以想到的是，接纳盘被设计为是可更换的，从而根据车轮的直径和/或宽度向轮接触板提供相应适配的接纳盘。优选地，所述接纳盘可以可松脱地安装在对应的轮接触板上或者直接连接到相应的致动器。在后一种情况下，轮接触板本身因而将被设计为接纳盘。在下文中将基于附图描述根据本发明的方案的各实施例，其中:
图1a显示出位于根据第一实施例的测试台的轮接触板上的车轮的侧视图，轮接触板处于非偏斜状态；图1b显示出位于根据图1a所示测试台的轮接触板上的车轮的侧视图，轮接触板相对于测试台的基座是偏斜的；图1c显示出位于根据图1a所示测试台的轮接触板上的车轮的前视图，轮接触板处于非偏斜状态；图1d显示出位于根据图1a所示测试台的轮接触板上的车轮的前视图，轮接触板相对于测试台的基座是偏斜的；图2a显示出位于根据第二实施例的测试台的轮接触板上的车轮的侧视图，轮接触板处于非偏斜状态；图2b显示出位于根据图2a所示测试台的轮接触板上的车轮的侧视图，轮接触板相对于测试台的基座是偏斜的；图2c显示出位于根据图2a所示测试台的轮接触板上的车轮的前视图，轮接触板处于非偏斜状态；图2d显示出位于根据图2a所示测试台的轮接触板上的车轮的前视图，轮接触板相对于测试台的基座是偏斜的；图3a显示出位于根据第三实施例的测试台的轮接触板上的车轮的侧视图；和图3b显示出沿图3a中的线A-A从下所见的轮接触板的局部剖视图。在附图中，测试台的相同或功能相同的部件具有相同的附图标记。在下文中将参照附图更详细地描述根据本发明的测试台的各示例性实施例。图中在每种情况下都仅例示出一个轮接触板及其相关联的致动器单元。然而，显然可以想到，测试台不只具有一个单一的轮接触板。如果完整的车辆在测试台上测试，则所希望的是，测试台具有每个车轮的轮接触板，其中每个轮接触板分配对应的致动器，从而使各个轮接触板能够独立于彼此相对于测试台基座运动。根据本发明第一实施例的测试台100显示在图1a至Id中。如图所示，测试台100具有至少一个轮接触板2，用于接纳车轮I。而且，为每个轮接触板2设置第一致动器3a、3b，第一致动器3a、3b在一侧连接到测试台100的基座101并在另一侧连接到轮接触板2。第一致动器3a、3b用于使轮接触板2相对于测试台100的基座101沿第一轴线LI运动。在所示实施例中，第一轴线LI是竖直轴线。第一致动器3a、3b具有液压致动、或气动致动或电致动的活塞3b,活塞3b能够伸出缸3a外和缩回到缸3a内。活塞3b的上端区域连接到轮接触板2的中心部位。更具体地，为此目的可以使用接头结构9，接头结构9被设计为使得:连接到活塞3b上端区域的轮接触板2能够绕图中水平延伸的第一倾斜轴线Kl旋转。活塞3b的上端区域利用接头结构9连接到轮接触板2，接头结构9另一方面被设计为使得:轮接触板2还能够绕图中水平延伸的第二倾斜轴线K2旋转。如图所示，第二倾斜轴线K2优选地与第一倾斜轴线Kl形成直角。为能够实现轮接触板2相对于测试台100的基座101的倾斜运动，设置至少一个第二致动器4、5，其与轮接触板2接合并用于使轮接触板2绕第一倾斜轴线Kl旋转。还利用至少一个第三致动器6、7，其与轮接触板2接合并用于使轮接触板2能够绕第二倾斜轴线K2旋转。具体地，在图1a至Id中所示实施例中，提供以下特征:总共使用两个第二致动器
4、5，所述两个致动器4、5放置在第一轴线LI的两侧并且在每种情况下都与轮接触板2接合。然而，在图1a至Id中所示实施例中，还使用两个第三致动器6、7，其同样放置在第一轴线LI的两侧并且在每种情况下都与轮接触板接合。在所示实施例中，在每种情况下第二和第三致动器都被设计为气动致动或液压致动的活塞-缸结构。然而，显然还可以想到可以使用双作用的活塞-缸结构，其可将张力和压力传送到轮接触板2。因此，在每种情况下只使用一个第二致动器和/或一个第三致动器与轮接触板2接合就足够。图1a至Id的第一实施例与图2a至2d中所示实施例的不同之处特别地在于:在第一实施例中，第二致动器4、5和第三致动器6、7在每种情况下都通过桥元件11连接到第一致动器的活塞3b。具体地，相应的第二致动器4、5和第三致动器6、7在每种情况下都连接到桥元件11，从而能够利用接头10绕水平轴线枢转，因而使得在轮接触板2的倾斜过程中，致动器4、5和6、7能够在竖直平面相对于测试台100的基座101枢转。图2a至2d中所示的根据本发明的测试台100的实施例大致对应于在前文中参照图1a至Ib所述的实施例，然而，其中图2a至2d中的第二致动器4、5和第三致动器6、7不与第一致动器的活塞3b连接。实际上，在第二实施例中可见，致动器4、5和6、7在一侧直接连接到测试台100的基座101并在另一侧连接到轮接触板2。在所示的示例性实施例中，第一致动器3a、3b被设计为双作用的缸_活塞结构的形式，其中第一致动器的活塞3b可通过气动、液压或电方式沿竖直方向伸出缸3b外和缩回缸3b内(所述缸3b固定连接到测试台100的基座101)，以能够将竖直力经由轮接触部位引入位于轮接触板上的车轮I中。具体地，在所示的示例性实施例中，第一致动器的活塞3b经由接头结构9连接到轮接触板2，接头结构9使得轮接触板2相对于测试台100的基座101进行旋转运动。在此，接头结构被设计为球形接头，然而其中，显然还可想到例如使用两个相互连接的旋转接头或万向接头等等。通过第三致动器6、7的适当激活可以使得轮接触板2绕第二倾斜轴线K2 (在这种情况下为车轮I的纵向轴线)倾斜。轮接触板2还可利用适当激活的第二致动器4、5绕第一倾斜轴线Kl (在这种情况下为车轮I的横向轴线)旋转。在所示实施例中，第二和第三致动器在每种情况下都被设计为单作用的液压致动或气动致动的缸-活塞结构。相应的倾斜的缸对附接到轮接触板2下侧的相对的两端。因此，轮接触板2的倾斜直接由倾斜缸的各缸行程之差限定。当第二致动器4、5和第三致动器6、7 (在每种情况下都被设计为缸-活塞结构)被激活时，轮接触板2对应于缸-活塞结构的活塞行程之差发生倾斜。显然的是，还可替代成对的第二和第三致动器而使用独立的沿双向作用的致动装置，例如双作用的液压缸。具体地，在所示实施例中，第二致动器4、5经由接头结构8且优选地经由万向接头连接到轮接触板2。而且，第三致动器6、7同样经由接头结构8'且优选地经由万向接头连接到轮接触板2。另外，如前所述，在根据图1a至Id的第一实施例中，第二和第三致动器被铰接地连接到连接元件11，连接元件11进而连接到第一致动器的活塞3b。这可以将本文中提出的测试台设计应用到传统的四柱塞或多柱塞系统中而不需要很多费用。轮接触部位，也就是轮中心平面与轮旋转轴线在轮接触板2上的竖直投影的相交部位，优选地位于第一和第二倾斜轴线K1、K2的交叉部位上方。因此，在轮接触板2的倾斜过程中，轮接触部位沿竖直轴线(第一轴线LI)的位置不会改变或仅最小程度地改变，且轮接触部位沿竖直轴线LI的运动与绕倾斜轴线Kl、K2的倾斜运动不相关联。如果(如图所示)第一轴线LI是竖直轴线，则轮接触板2绕纵向或横向轴线的倾斜适时地形成经由轮接触部位沿所述轴线被引入车轮I中的力的分量，然而车轮I不沿第一轴线LI运动，这是因为所述运动的幅度成比例于接触表面与由倾斜轴线Kl、K2延展的平面中的交叉部位之间的间隔。如果接触表面与交叉部位的所述间隔为零，则沿第一轴线LI的方向的幅度因而也为零。如果两个倾斜轴线K1、K2位于一平面中，这是如下情况:例如如果第一致动器的活塞3b经由球形接头连接到轮接触板2，则两个倾斜轴线K1、K2的相交部位取代所述交叉部位。图3a和3b例示出本发明的进一步的可能的实施例。在所述实施例中，除了沿轴线LI的竖直运动和绕大致水平对准的倾斜轴线Kl和K2的倾斜运动以外，还允许轮接触板2绕大致平行于竖直轴线LI延伸的旋转轴线D旋转。具体地，在所述实施例中，图1和2的轮接触板2可用基板14替代，基板14如前所述地可竖直地沿轴线LI运动经过测试台100，且基板14绕轴线Kl和K2倾斜。对于绕竖直轴线LI的旋转，基板14相对于第一致动器3a、3b固定，并且因而基板14也相对于基座101固定。所述基板14进而通过第三旋转接头15连接到轮接触板2，使得基板14和轮接触板2可相对于彼此绕旋转轴线D旋转运动，旋转轴线D垂直于由基板14和轮接触板2延展的平面而对准。基板14和轮接触板可例如利用车轴或杆轴而相互连接。所述旋转运动可以利用第四致动器15、16实现，如图3a和3b中所示，第四致动器
15、16被设计为单作用的液压缸。致动器15、16在一端与被附接到基板14的紧固螺栓18接合。所述第四致动器的另一端与被附接到轮接触板2的紧固螺栓19接合。由于致动器
16、17相对于旋转轴线D或第三旋转接头15沿侧向布置，因而通过第四致动器16、17之一施加的力会引起绕旋转轴线D的扭矩，致动器16、17的长度变化被转化为轮接触板2相对于基板14的旋转运动及进而转化为轮接触板2相对于基座101的旋转运动。致动器16、17可如对于其它致动器所述地被设计为液压致动器、电致动器或气动致动器。如果致动器之一 16被设计为双作用缸，则不需要第四致动器中的第二个致动器
17。还可以使用直接产生旋转运动的致动器。例如，有电动马达、液压马达或气动马达，其将扭矩直接地或经由齿轮结构施加于轮接触板2并使轮接触板2产生旋转运动。有利的是，如前所述，基板14直接连接到轮接触板2，也就是，在基板14与轮接触板2之间只放置有绕旋转轴线D进行旋转运动所需的元件。旋转力通常小于竖直力和倾斜力，这是因为所述旋转力不是由车辆重量确定的。第四致动器16、17因而可被设计为小于其它致动器3a、3b、4、5、6、7，并形成可由第一、第二、第三致动器移动的较小的额外质量。另夕卜，在所述结构中，绕旋转轴线D的旋转运动与其它运动不相关联，并可以提供更简单的模拟，这是因为绕D的旋转运动对其它的绕Kl、K2或沿LI的运动不产生影响。然而，从设计方面，以下方式也是有利的:基板14和绕旋转轴线D旋转所需的元件放置在基座与第一致动器3a、3b之间或者放置在第一致动器3a、3b和第二致动器4、5和第三致动器6、7之间。在此情况下，绕旋转轴线D的旋转运动与倾斜或纵向运动的关联必须利用其它致动器的适当激活进行补偿。如图所示,轮接触板2可在其边缘区域处可具有止动元件。止动元件优选地沿车轮I的纵向轴线和/或横向轴线的方向延伸，并且用于防止车轮I在测试台100的操作过程中滑离轮接触板2。显然的是，止动元件不是轮固定机构，从而可逼真地模拟道路/轮胎/底盘系统的动态自然振动特性。根据本发明的测试台100的特征在于，相应的轮接触板2可相对于测试台100的基座101绕车轮I的横向轴线Kl和纵向轴线K2倾斜。在此，纵向力可利用绕横向轴线(=第一倾斜轴线Kl)的倾斜运动而产生，而侧向力可利用绕纵向轴线(=第二倾斜轴线K2)的倾斜而产生。特别地，可以利用根据本发明的解决方案使较大的纵向和侧向力被直接引入车轮I中，由此可以再现在相位和幅度上准确的纵向力和侧向力。由于激励力从轮接触板2经由车轮I被引入车辆中，因而可以再现实际的引入机制。轮接触板2的中心位置直接与第一致动器3a、3b (竖直缸)的移位行程或缸行程相关联，轮接触板的倾斜直接与各倾斜缸(第二和第三致动器)的缸行程之差相关联。因而，致动器的激活信号可直接被解读为理论上的道路特性。因此，激活信号可以直接从第一车辆类型转化为要改变的第二车辆类型。因此，在此文献中公开的测试台原理可兼容于各种变例。由于实现可倾斜轮接触所需的部件相对较�。乇鹗怯捎诓恍枰硗獾耐獠孔饔弥露鳎蚨荼痉⒚鞯牟馐蕴�100即使对具有多于两个车轴的车辆而言也是适合的。另外，如果必要，则即使现有的四柱塞或多柱塞系统也可容易地改进，这是因为根据本发明的解决方案的特征首先在于其�？榛杓疲移浯卧谟谇阈被朴胧备�(=第一致动器3a、3b)分离。相反地，传统的四柱塞系统可通过停止倾斜运动而进行适配。而且，另外的优点在于，使各激励显著不相关联得以实现，这是因为，纵向和侧向力一方面与竖直缸(=第一致动器3a、3b)的缸行程存在高度关联性，而另一方面与倾斜角度存在高度关联性。根据本发明的解决方案不限于以上参照附图所述的实施例，而是源自在此所公开的所有特征的各种组合。
特别地，在每种情况下，图中仅显示出单一的轮接触板2，且单一的车轮I位于其上。与此对照的是，根据本发明的测试台100可具有多个轮接触板2，且轮接触板具有相关的致动器单元，其中轮接触板2的数量优选地对应于将被测试的车辆的轮I的数量。不过，根据本发明的测试台100还可设置为例如仅用于单个车轴或轮悬架。
权利要求
1.一种测试台(100)，用于模拟被引入处于驾驶操作过程中的机动车辆或机动车辆零件中的力和力矩，所述测试台(100)具有以下特征: 至少一个轮接触板(2)，用于接纳车轮(I);和 至少一个第一致动器(3a，3b)，其在一侧连接到所述测试台(100)的基座(101)并在另一侧连接到所述轮接触板(2)，所述至少一个第一致动器(3a，3b)用于使所述轮接触板(2)相对于所述测试台(100)的基座(101)沿第一轴线(LI)且优选地沿竖直轴线运动； 所述至少一个第一致动器(3a，3b)以一定方式连接到所述轮接触板(2)，使得所述轮接触板(2)能够绕第一倾斜轴线旋转(Kl)，所述第一倾斜轴线(Kl)优选地为水平延伸的倾斜轴线； 所述测试台(100)还具有至少一个第二致动器(4，5)，其与所述轮接触板(2)接合，所述至少一个第二致动器(4，5)用于使得所述轮接触板(2)绕所述第一倾斜轴线旋转(Kl)，所述第一倾斜轴线(Kl)优选地为水平延伸的倾斜轴线；以及 所述至少一个第一致动器(3a，3b)通过接头结构(9)连接到所述轮接触板(2)，所述接头结构(9)使得所述轮接触板(2)相对于所述测试台(100)的基座(101)进行旋转运动。
2.如权利要求1所述的测试台(100)，所述接头结构(9)具有球形接头或万向接头。
3.如权利要求1所述的测试台(100)，所述接头结构(9)具有第一旋转接头，所述第一旋转接头使得所述轮接触板(2)相对于所述测试台(100)的基座(101)绕所述第一倾斜轴线(Kl)进行旋转运动，所述第一倾斜轴线(Kl)优选地为水平延伸的倾斜轴线。
4.如权利要求3所述的测试台(100)，所述接头结构(9)还具有第二旋转接头，所述第二旋转接头使得所述轮接触板(2)相对于所述测试台(100)的基座(101)绕第二倾斜轴线(K2)进行旋转运动，所述第二倾斜轴线(K2)优选地为水平延伸的倾斜轴线。
5.如权利要求1至4中任一项所述的测试台(100),所述测试台(100)具有两个第二致动器(4，5)，这两个第二致动器(4，5)布置在所述第一轴线(LI)的两侧并在每种情况下都与所述轮接触板(2)接合。
6.如权利要求1至5中任一项所述的测试台(100)，所述第一致动器(3a，3b)具有液压致动、气动致动或电致动的活塞(3b),其中所述活塞(3b)能够相对于所述测试台(100)的基座(101)沿所述第一轴线(LI)运动；所述至少一个第二致动器(4，5) —方面连接到所述活塞(3b)且另一方面连接到所述轮接触板(2)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的测试台(100),所述测试台(100)还具有至少一个第三致动器出，7)，其与所述轮接触板(2)接合，所述至少一个第三致动器(6，7)用于使所述轮接触板(2)绕第二倾斜轴线(K2)旋转，所述第二倾斜轴线(K2)优选地为水平延伸的倾斜轴线；所述第二倾斜轴线(K2)相对于所述第一倾斜轴线(Kl)斜向地延伸且优选地垂直于所述第一倾斜轴线(Kl)延伸。
8.如权利要求7所述的测试台(100)，所述测试台(100)具有两个第三致动器出，7)，这两个第三致动器(6，7)布置在所述第一轴线(LI)的两侧并在每种情况下都与所述轮接触板⑵接合。
9.如权利要求1至8中任一项所述的测试台(100)，所述接头结构(9)具有第三旋转接头(15)，第三旋转接头(15)使得所述轮接触板(2)相对于所述测试台(100)的基座(101)绕旋转轴线(D)进行旋转运动，所述旋转轴线(D)相对于所述第一倾斜轴线(Kl)斜向地延伸并且相对于所述第二倾斜轴线(K2)斜向地延伸。
10.如权利要求9所述的测试台(100)，所述测试台(100)还具有至少一个第四致动器(16，17)，其与所述轮接触板(2)接合，所述至少一个第四致动器(16，17)用于使所述轮接触板(2)绕所述旋转轴线(D)旋转；以及 所述至少一个第四致动器(16，17) —方面连接到所述活塞(3b)且另一方面连接到所述轮接触板(2)。
11.如权利要求7至9中任一项所述的测试台(100)，所述第一致动器(3a，3b)具有液压致动、气动致动或电致动的活塞(3b),其中所述活塞(3b)能够相对于所述测试台(100)的基座(101)沿所述第一轴线(LI)运动；所述至少一个第三致动器(6，7) —方面连接到所述活塞(3b)且另一方面连接到所述轮接触板(2)。
12.如权利要求1至11中任一项所述的测试台(100)，所述至少一个第二致动器(4，5)通过接头结构(8)且优选地通过万向接头连接到所述轮接触板(2);和/或所述至少一个第三致动器(6，7)通过接头结构(8’)且优选地通过万向接头连接到所述轮接触板(2)。
13.如权利要求1至12中任一项所述的测试台(100)，所述第一致动器(3a，3b)和/或所述第二致动器(4，5)和/或所述第三致动器(6，7)和/或所述第四致动器(16，17)在每种情况下都具有双作用的液压或气动缸。
14.如权利要求1至13中任一项所述的测试台(100)，所述至少一个轮接触板(2)具有用于接纳所述车轮(I)的接纳盘。
15.如权利要求14所述的测试台(100)，所述接纳盘具有主体，特别是滚动主体或球，所述主体被可旋转地安装在所述接纳盘的底面和/或侧面上。
16.如权利要求14或15 所述的测试台(100)，所述接纳盘具有机械栅格式的夹紧系统，所述夹紧系统用于替换所述接纳盘的底面和/或侧面，以实现使所述接纳盘适用于不同直径和不同宽度的轮胎的目的。
17.如权利要求14至16中任一项所述的测试台(100)，所述接纳盘被可松脱地连接到所述轮接触板(2)。
18.如权利要求14至16中任一项所述的测试台(100)，所述轮接触板(2)被设计为接纳盘。
19.如权利要求1至18中任一项所述的测试台(100),所述测试台(100)还具有至少一个传感器，用于测量所述轮接触板(2)沿所述第一轴线(L)的偏斜，和/或用于测量所述轮接触板(2)绕所述第一和/或所述第二倾斜轴线(K1，K2)和/或绕所述旋转轴线(D)的旋转运动。
20.如权利要求19所述的测试台(100)，所述测试台(100)还具有至少一个控制器，所述至少一个控制器被设计为:根据由所述至少一个传感器探测到的所述偏斜或旋转运动并根据对所述偏斜或旋转运动的预定或可预定的设定点值，激活适当的致动器。
全文摘要
本发明涉及一种测试台(100)，用于模拟被引入到处于驾驶操作过程中的机动车辆或机动车辆零件中的力和力矩。为提供尽可能逼真的道路行程模拟，同时不需要车辆专用的激励或激活信号，根据本发明提供的测试台(100)具有至少一个轮接触板(2)，用于接纳车轮(1)；和至少一个第一致动器(3a，3b)，其在一侧连接到所述测试台(100)的基座(101)并在另一侧连接到所述轮接触板(2)，至少一个第一致动器(3a，3b)用于使所述轮接触板(2)相对于所述测试台(100)的基座(101)沿第一轴线(L1)且优选地沿竖直轴线运动。所述至少一个第一致动器(3a，3b)以一定方式连接到所述轮接触板(2)，使得所述轮接触板(2)能够绕第一倾斜轴线(K1)旋转，所述第一倾斜轴线(K1)优选地为水平延伸的倾斜轴线。另外，所述测试台(100)还具有至少一个第二致动器(4，5)，其与所述轮接触板(2)接合，至少一个第二致动器(4，5)用于使得所述轮接触板(2)绕所述第一倾斜轴线(K1)旋转，所述第一倾斜轴线(K1)优选地为水平延伸的倾斜轴线。所述至少一个第一致动器(3a，3b)通过接头结构(9)连接到所述轮接触板(2)，所述接头结构(9)使得所述轮接触板(2)相对于所述测试台(100)的基座(101)进行旋转运动。
文档编号G01M17/007GK103189728SQ201180035951
公开日2013年7月3日 申请日期2011年5月19日 优先权日2010年5月19日
发明者阿尔弗雷德·克拉塞拉思, 曼弗雷德·贝克, 里卡尔多·莫勒 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司, 弗朗霍夫应用研究促进协会
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