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技术领域

本发明涉及汽车悬架疲劳验证技术领域，尤其涉及一种汽车悬架试验台。

背景技术

随着社会发展，现代汽车设计追求轻量化、安全性和舒适性。当汽车行 驶在路面上时，根据路况的变化，汽车的工况也相应发生改变，例如受到震 动、冲击等，其中，汽车主要通过悬架系统来吸收冲击力等，因此悬架的轻 量化及安全性尤为重要。

具体地，汽车悬架是指车身、车架和车轮之间的连接结构，其主要包含 了减震器、悬架弹簧、控制臂和纵向杆等部件，可以起到传递作用于车架和 车轮之间的力和力矩的作用，并且起到缓冲因路面不平传给车身或车架的冲 击力的作用，同时衰减由此引起的震动，以保证汽车可以平稳地行驶。其中， 汽车悬架试验台主要是用于模拟汽车在实际驾驶中，对汽车悬架进行不同工 况下的试验，以完成对汽车悬架的整体设计，实现悬架轻量化、安全性及舒 适性的目的。现有技术中汽车悬架试验台，通常采用固定汽车车身的方式对 悬架进行固定，此方法悬架的安装姿态准确，即能够保证车架、悬架弹簧、 减震器等零部件的实车安装状态，但车身占用空间较大且强度较低，造成车 身固定卡具笨重，不易调整，导致试验周期增加和产生高额的试验经费。

因此，如何开发一种结构简单、强度高，且能够缩短悬架开发验证周期 以及降低试验经费的汽车悬架试验台成为本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种汽车悬架试验台，以提供一种结构简单、强度 高，且能够缩短悬架开发验证周期以及降低试验经费的汽车悬架试验台。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种汽车悬架试验台，包括多个立柱，所述立柱上安装有高度、角度可 调的夹板；所述立柱上还设有标定符号，用于标定所述夹板的安装位置；所 述汽车悬架试验台还包括用于连接加载设备的加载机构；所述立柱通过所述 夹板与汽车车架匹配连接装配，所述加载机构与所述车架上的刹车盘连接， 控制所述加载设备方向使所述加载机构在不同工况下进行悬架耐久验证。

其中，在所述汽车悬架中对应汽车每个车轮位置处，所述试验台包括有 三个所述立柱以及一个所述加载机构；三个所述立柱分别为与所述车架固定 连接的前立柱和后立柱、与所述悬架的控制臂以及减震器、螺旋簧共同连接 的中央立柱。

具体地，所述夹板包括长方体底板和卡具，所述卡具包括与所述底板结 构、大小相匹配的卡座以及与所述卡座固定连接的卡板；所述底板与卡座上 相对应位置设有安装孔，所述卡板上设有连接部；在所述立柱的所述标定符 号处，将所述底板与卡座夹持固定在所述立柱相对表面上，并通过穿过所述 安装孔的螺栓固定连接；所述卡板通过连接部与所述车架相应位置固定连接。

其中，所述卡具的卡座与卡板之间还设有加强筋，所述加强筋一端面与 所述卡座表面固定连接、另一相邻端面与所述卡板表面固定连接。

进一步地，所述前立柱和后立柱上设有结构相同的车架夹板，所述中央 立柱上设有与所述悬架控制臂连接的控制臂夹板以及与所述悬架减震器连接 的减震器夹板；所述加载机构包括与所述刹车盘连接的加载臂以及与所述加 载臂连接的滚轮；所述滚轮位于所述加载臂下侧，且用于支撑所述加载臂； 所述加载臂或滚轮能够与所述加载设备连接。

实际应用时，所述加载臂对应所述刹车盘中心位置与所述滚轮中心之间 的距离为汽车车轮滚动半径。

其中，所述车架夹板的卡板上的所述连接部为通孔，所述卡板通过穿过 所述通孔的螺栓与所述车架相应位置固定连接；所述控制臂夹板的卡板与所 述悬架的控制臂之间螺栓连接。

具体地，所述减震器夹板的卡板上设有镂空结构，所述悬架的减震器顶 端在所述镂空结构处与所述减震器夹板相连接；所述减震器夹板的安装角度 与所述减震器空间角度相一致。

进一步地，所述加载臂包括底座和固定在所述底座上的连接板，所述连 接板上延伸出有L型连接臂，所述连接板与所述刹车盘端面固定连接，且所 述连接板上对应所述刹车盘中心位置处设有球铰型第一连接件；所述L型连 接臂对应所述刹车盘周向端面处设有第二连接件；所述第一连接件和第二连 接件用于适时连接所述加载设备；所述滚轮的轴心位置处连接有支架，所述 支架与所述底座螺栓连接，且所述滚轮的方位可调。

实际应用时，所述加载设备为作动器；当模拟制动工况时，所述作动器 与所述支架连接，且所述滚轮沿所述车架延伸方向滚动；当模拟横向工况时， 所述作动器与所述支架连接，且所述滚轮沿垂直于所述车架延伸方向滚动； 当模拟纵向工况时，所述作动器与所述第二连接件连接，且所述滚轮沿所述 车架延伸方向滚动；当模拟上跳、下跳工况时，所述作动器与所述第一连接 件连接。

本发明实施例提供的汽车悬架试验台中，包括有多个立柱和其上安装有 的高度、角度可调的夹板，以及用于标定夹板安装位置的标定符号；汽车悬 架试验台还可以包括用于连接加载设备的加载机构；立柱通过夹板与汽车车 架匹配连接装配，加载机构与车架上的刹车盘连接(刹车盘对应实体汽车中 的车轮位置)，控制加载设备方向使加载机构在不同工况下进行悬架疲劳耐 久、多自由度或维修等验证。由此分析可知，汽车车架上的不同部件通过与 之对应结构的夹板固定连接，同时夹板在相应位置与高强度的立柱固定匹配 连接，从而完成车架的支撑固定，其中夹板的高度和角度可以通过立柱上的 标定符号进行准确定位，以保证与实体汽车的悬架的装配位置保持一致；具 体地，车架上的刹车盘通过加载机构与加载设备固定连接，以实现通过控制 加载设备使加载机构带动刹车盘(车轮)在不同工况下进行悬架的疲劳耐久、 多自由度或维修等验证。由于本实施例的汽车悬架试验台仅通过立柱与夹板 将车架固定支撑，且每个夹板的高度及角度可调，则整体强度高、结构简单， 装配方便，有效缩短试验台设计开发周期；而且，通过加载机构直接与加载 设备连接，能适应不同型号的悬架在不同的工况下进行多种验证，使用方便， 能够缩短悬架验证周期以及降低试验经费。

附图说明

图1为本发明实施例提供的汽车悬架试验台的结构示意图；

图2为本发明实施例中的车架夹板示意图；

图3为本发明实施例中的控制臂夹板示意图；

图4为本发明实施例中的减震器夹板示意图；

图5为本发明实施例中的加载臂结构示意图；

图6为本发明实施例中的滚轮及支架结构示意图；

图7为本发明实施例提供的汽车悬架试验台的开发流程图。

图中，1为立柱、11为前立柱、12为后立柱、13为中央立柱；2为夹板、 21为底板、22为卡具、221为卡座、222卡板、223为加强筋；2a为车架夹 板、2b为控制臂夹板、2c为减震器夹板；3为加载机构、31为加载臂、32为 滚轮、311为底座、312为连接板、313为L型连接臂、331为球铰型第一连 接件、332为第二连接件、333为支架；41为刹车盘；42为控制臂；43为减 震器螺旋簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例一种汽车悬架试验台进行详细描述。

本发明实施例提供一种汽车悬架试验台，如图1所示，包括多个立柱1， 立柱1上安装有高度、角度可调的夹板2；立柱1上还设有标定符号，用于标 定夹板2的安装位置；汽车悬架试验台还包括用于连接加载设备(图中未示 出)的加载机构3；立柱1通过夹板2与汽车车架匹配连接装配，加载机构3 与车架上的刹车盘41连接，控制加载设备方向使加载机构3在不同工况下进 行悬架耐久验证。

本发明实施例提供的汽车悬架试验台中，包括有多个立柱和其上安装有 高度、角度可调的夹板，以及用于标定夹板安装位置的标定符号；汽车悬架 试验台还可以包括用于连接加载设备的加载机构；立柱通过夹板与汽车车架 匹配连接装配，加载机构与车架上的刹车盘连接(刹车盘对应实体汽车中的 车轮位置)，控制加载设备方向使加载机构在不同工况下进行悬架疲劳耐久、 多自由度或维修等验证。由此分析可知，汽车车架上的不同部件通过与之对 应结构的夹板固定连接，同时夹板在相应位置与高强度的立柱固定匹配连接， 从而完成车架的支撑固定，其中夹板的高度和角度可以通过立柱上的标定符 号进行准确定位，以保证与实体汽车的悬架的装配位置保持一致；具体地， 车架上的刹车盘通过加载机构与加载设备固定连接，以实现通过控制加载设 备使加载机构带动刹车盘(车轮)在不同工况下进行悬架的疲劳耐久、多自 由度或维修等验证。由于本实施例的汽车悬架试验台仅通过立柱与夹板将车 架固定支撑，且每个夹板的高度及角度可调，则整体强度高、结构简单，装 配方便，有效缩短试验台设计开发周期；而且，通过加载机构直接与加载设 备连接，能适应不同型号的悬架在不同的工况下进行多种验证，使用方便， 能够缩短悬架验证周期以及降低试验经费。

此处需要说明的是，由于悬架在汽车驱动轮和/或从动轮处作用相同，且 通常为对称设置，因此只需验证单边悬架即可，即验证一个车轮处的独立悬 架性能，便可知其它驱动轮和/或从动轮处的整体悬架性能，因此，图1所示 仅为单边悬架的试验台装配情况。如若需要进行悬架双边验证，仅需在图1 所示的装配基础上，沿车桥方向移动20cm处，加装一个或多个立柱以及一个 加载机构即可，当加装一个立柱时，该立柱用于与汽车悬架的减震器、控制 器连接，其中，对于整个车架来说，通常还设有支撑立柱，保证车架整体固 定平稳性。

具体地，对应汽车悬架每个刹车盘41(车轮)位置处，试验台可以至少 包括有三个立柱1及一个加载机构3，其中，为了符合试验台整体装配简单及 经济化，上述立柱1优选为三个。其中，如图1所示，三个立柱1分别为与 车架固定连接的前立柱11和后立柱12，以及与悬架的控制臂42以及减震器、 螺旋簧43共同连接的中央立柱13。实际应用时，每个立柱1具体可以包括有 一个底座、一个支柱，以及位于底座及支柱底部起加强立柱1的整体支撑强 度的加强筋；其中，支柱可以为工字钢，但考虑到提高试验台的整体强度， 本实施例中支柱优选为方钢，方钢的每个侧面底部分别有两个间距适当的加 强筋，图1中加强筋为梯形支架，且两个梯形支架平行设置。具体地，本实 施例中的前立柱11和后立柱12的方钢尺寸可以为15cm*15cm*88cm(对应方 钢的边长*边长*高)、底座尺寸可以为29cm*29cm*3cm(对应底座的边长*边长 *厚度)、加强筋尺寸可以为2.5cm*7cm*20cm(对应加强筋的梯形上底*下底* 高)；中央立柱13的方钢尺寸可以为15cm*15cm*133cm(对应方钢的边长*边 长*高)、底座尺寸可以为29cm*29cm*3cm(对应底座的边长*边长*厚度)、加 强筋尺寸可以为2.5cm*7cm*33cm(对应加强筋的梯形上底*下底*高)。其中， 立柱1的各部件之间通过连续焊接固定连接。

实际应用时，夹板2的设计在保证车架、悬架弹簧、减震器(减震器螺 旋簧43)和控制臂42等零部件的实车安装状态的前提下，遵循降低材料及便 于加工的原则。如图1结合图2至图4所示，具体可以为，夹板2包括长方 体底板21和卡具22，其中，卡具22包括与底板21结构、大小相匹配的卡座 221以及与卡座221固定连接的卡板222；并且，底板21与卡座221上相对 应位置设有安装孔，即在装配时，底板21与卡座221上的安装孔共轴，卡板 222上设有连接部，该连接部用于与车架匹配连接。在试验台的实际装配中， 将底板21与卡座221夹持固定在立柱1标定符号处的相对表面上，并通过穿 过安装孔的螺栓固定连接；另外，卡板222通过连接部与车架相应位置通过 螺栓等方式固定连接。其中，每个夹板2的底板21上和卡座221上均设有四 个安装孔，且均匀适当分布在底板21与卡座221的四个直角处附近，便于安 装。

其中，为了保证车架、悬架的相应部件与立柱1在工况等验证中的连接 稳固性，卡具22的卡座221与卡板222之间还可以设有加强筋223，加强筋 223一端面与卡座221表面固定连接、另一相邻端面与卡板222表面固定连接。 其中，图2至图4中，该加强筋223多为直角三角形结构。

试验台的实际装配时如图1所示，前立柱11和后立柱12上设有结构相 同的车架夹板2a，中央立柱13上设有与悬架控制臂42连接的控制臂夹板2b 以及其上方与悬架减震器、螺旋簧43连接的减震器夹板2c。结合图1所示， 连接固定加载设备和刹车盘41的加载机构3用以模拟车轮的运动状态，具体 可以包括有：与刹车盘41连接的加载臂31以及与加载臂31连接的滚轮32， 滚轮32位于加载臂31下侧，且用于支撑加载臂31及减少与地面的摩擦；加 载臂31或滚轮32能够在不同工况下与加载设备多变连接。其中，为了高度 符合悬架在实车行驶中的应变情况，加载臂31对应刹车盘41中心位置与滚 轮32中心之间的距离为汽车车轮滚动半径，具体可以为汽车半载(乘载二至 三人)时的车轮滚动半径。

此处需要说明的是，本实施例中的减震器、螺旋簧具体为螺旋簧套装在 筒式减震器外，因此本试验台中只需一个减震器夹板即可实现固定连接减震 器、螺旋簧两个悬架部件。

实际应用时，为了提高夹板2的加工制作效率以及试验台的整体搭建效 率，车架夹板2a可以为通用夹板，其卡板222上的连接部为通孔，卡板222 通过穿过上述通孔的螺栓与车架相应位置固定连接。本实施例中，如图1和 图2所示，车架夹板2a中底板21和卡座221的具体尺寸可以为 27cm*15.5cm*2.5cm(对应底板21或卡座221的边长*边长*厚度)；卡板222 的具体尺寸可以为20cm*15cm*4cm(对应卡板222的边长*边长*厚度)。其中， 控制臂夹板2b和减震器夹板2c是汽车悬架试验台的关键部位，可以采用为 专用夹板，其功能为了进一步确保悬架安装姿态与实车安装姿态一致。如图1 所示，由于悬架控制臂42的特殊结构导致控制臂夹板2b的卡板222与悬架 的控制臂42之间的连接方式为螺栓连接。具体地，控制臂夹板2b的结构可 以如图3所示。其中，控制臂42的连接部的结构根据悬架控制臂42来设定， 而控制臂夹板2b的卡板222为板状结构，其与卡座221的结构简单，连接稳 固可靠。

其中，如图1所示，为了准确定位减震器、螺旋簧43的角度与实车中的 安装角度一致，并且只通过调整减震器夹板2c与立柱1之间的高度及角度， 便可实现上述准确定位，具体地，卡板与卡座角度依据立柱工装位置和减震 器空间数模位置进行确定，并绘制减震器夹板数模，另外，为了与本实施例 中的减震器、螺旋簧43为螺旋簧套装在筒式减震器外的结构相适应，减震器 夹板2c的卡板上可以设有镂空结构，如图4所示，悬架的减震器、螺旋簧43 顶端在镂空结构处与减震器夹板2c相连接；以保证减震器夹板2c的安装角度 与实车中的减震器空间角度相一致。具体地，由于上述镂空结构内为空腔， 依次具有足够的空间来容纳不容方位、角度的减震器，当然，该减震器夹板 2c在镂空结构处与减震器、螺旋簧43的固定连接，需要借助其他工具，例如 卡接工具等。

实际应用时，为了实现不同工况下将加载工装进行集成，削减卡具加工 数量，以节约成本，使加载设备可以多变连接，如图5所示，加载臂31的结 构具体可以包括底座311和固定在底座311上的连接板312，连接板312上延 伸出有L型连接臂313，连接板312与刹车盘41端面可以通过使用螺栓穿过 与轮胎安装孔对应的连接孔(图中包括有6个，且在同一圆周线上等距排布) 固定连接，且连接板312上对应刹车盘41中心位置处设有球铰型第一连接件 331；为了使试验台长久耐用并保护各实验设备，该球铰型第一连接件331可 以具体为三向球销，即沿三个方向能够自由运动。在模拟纵向工况时，为了 能与实际工况中情况相符，即加载设备与车轮中心截面位置处连接，L型连接 臂313对应刹车盘41周向端面处可以设有第二连接件332；第一连接件331 和第二连接件332用于适时连接加载设备，分别进行上跳工况、下跳工况及 纵向工况的模拟。滚轮32的轴心位置处连接有支架333，支架333与底座311 螺栓连接，且滚轮32的方位可调。具体地，如图6所示，支架333可以包括 有一体成型的第一连接端和第二连接端；其中，第一连接端的连接孔轴心方 向与滚轮32的轴心方向垂直，用于连接滚轮32与加载臂31，第二连接端的 连接孔轴心方向与滚轮32的轴心方向平行，用于连接加载设备。实际装配时， 两个支架333分别在滚轮32的两侧；且与加载臂31的底座311通过螺钉或 螺栓固定连接，其中，底座311上用于固定连接滚轮32的连接孔有四个且呈 十字交叉对称设置；底座311上用于固定连接滚轮32的连接孔也可以有三个 且设置成对称的L型，以适应不同的工况做出相应的调整。例如，当模拟制 动工况时，轮滚32与加载臂31的连接方向如图1所示，具体为轮滚32的轴 方向与加载臂31上的刹车盘41的轴方向平行；当模拟横向工况时，将滚轮 32与加载臂31分离，并在水平面内旋转90度，使滚轮32的轴方向与加载臂 31上的刹车盘41的轴方向垂直。

为了保证加载载荷的稳定性和准确性，本实施例中的加载设备可以具体 为作动器，以实现对悬架在制动工况、横向工况、纵向工况以及上跳、下跳 工况中的不同验证。其中，用于调整作动器高度和角度及起辅助支撑作用的 卡具可以包括有作动器前调节卡具和作动器后调解卡具；作动器前调节卡具 通过丝杠机构主要用于准确、快速地调整作动器与地面的高度和角度，作动 器后调节卡具采用滑槽式结构起辅助支撑作用并在天车的配合下与作动器前 调节卡具的调整相适应。

具体地，当加载设备模拟制动工况时，将刹车盘41锁死并将轮滚32的 轴方向与加载臂31上的刹车盘41的轴方向平行安装，作动器与滚轮32上的 支架333螺栓连接，并且上述滚轮32沿车架延伸方向滚动，以验证悬架在制 动工况中的疲劳耐久等各种性能。

当加载设备模拟横向工况时，将刹车盘41锁死并将轮滚32的轴方向与 加载臂31上的刹车盘41的轴方向垂直安装，作动器与滚轮32上的支架333 螺栓连接，并且上述滚轮32沿垂直于车架延伸方向滚动，以验证悬架在横向 工况中的疲劳耐久等各种性能。

当加载设备模拟纵向工况时，将刹车盘41锁死并将轮滚32的轴方向与 加载臂31上的刹车盘41的轴方向平行安装，作动器与加载臂31上的L型连 接臂313处的第二连接件332固定连接，并且上述滚轮32沿车架延伸方向滚 动，以验证悬架在纵向工况中的疲劳耐久等各种性能。

当加载设备模拟上跳、下跳工况时，将轮滚32与加载臂31分离，作动 器与连接板312上对应刹车盘41中心位置处设有的球铰型第一连接件331连 接，以验证悬架在上跳、下跳工况中的疲劳耐久等各种性能。

下面借助图1和图7对上述实施例描述的汽车悬架试验台的设计流程和 安装过程进行详细的说明；图7为本发明实施例提供的汽车悬架试验台的开 发流程图。

首先，在数模形式下确定悬架总成，并根据悬架中的控制臂42和减震器、 螺旋簧43的具体结构绘制三维控制臂夹板2b和减震器夹板2c以及根据车轮 滚动半径调整加载臂31的高度以绘制出加载机构3；其次，在三维软件中通 过夹板2和加载机构3将悬架总成与立柱1连接固定，并且测量、记录试验 台安装尺寸，具体包括：各立柱1之间的相对位置、车架夹板2a在前立柱11、 后立柱12上的具体高度、控制臂夹板2b和减震器夹板2c在中央立柱13的 具体高度及角度；然后，依据三维数模中的立柱1、夹板2及加载机构3的具 体型号加工实体工件，依据试验台的总体安装尺寸，对各实体工件及悬架总 成进行整体搭建、装配；最后，连接加载设备，并在不同工况下对悬架进行 疲劳耐久、多自由度或维修等验证。其中，本发明实施例提供的汽车悬架试 验台中的固定工装设计都是通过CAE(Computer Aided Engineering,计算机辅 助工程)分析软件进行强度分析和结构优化；在保证满足强度要求的基础上， 优化结构、工装减重，降低操作人员的劳动强度。

由上述汽车悬架试验台的结构及设计、安装过程可知，试验台的整体结 构采用立柱1与夹板2及加载机构3与不同结构形式的悬架相配合的固定连 接方式；并且试验台的工装依托悬架数模，可以针对不同悬架进行准确地定 位及灵活地调整，以实现汽车悬架在实验台上的固定与在实体车架上的固定 保持高度一致，从而可以准确地对悬架进行不同工况下的疲劳耐久、多自由 度或维修等验证。由于本试验台的设计基于整车数模设计，可以在装配数模 中提前排除可能预知的干涉隐患，从而大量减少、甚至避免了工装多次调整 等工作。因此，本发明实施例提供的汽车悬架试验台是一种结构简单、强度 高，且能够缩短悬架开发验证周期以及降低试验经费的汽车悬架试验台。另 外，同时为汽车悬架疲劳验证试验台的设计开发提供了一种新的理念和思路， 该汽车悬架试验台在保证强度及准确定位的基础上，具有通用性强、可调性 强，且其结构优化、工装减重以及安装过程简单易行，从而降低了试验台搭 建工作人员的能力要求和劳动强度，便于传承，进而也提高了车辆底盘系统 的可靠性验证效率。

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 范围应所述以权利要求的保护范围为准。