Способ испытаний колесных транспортных средств и динамометрический прицеп для его осуществления

 

Изобретение относится к испытаниям транспортных средств , в частности, к испытаниям автомобилей и шин в дорожных условиях. Цель изобретения - повышение точности и достоверности оценки управляемости и устойчивости транспортного средства за счет определения запасов управляющих и стабилизирующих реакций для любых заданных условий движения, повышение точности и сокращение длительности испытаний путем стабилизации движения на режиме замера. Транспортное средство 14 (ТС) устанавливается внутри рамы 1 динамометрического прицепа и связывается с дополнительной рамой шарнирами 11, обеспечивающими задание продольного крена. Поперечный крен ТС задается в шарнире 10, а разворот - поворотом колес 4 и 5 прицепа. Направляющие 6 обеспечивают вертикальную степень свободы и качения ТС под собственной весовой нагрузкой. Измерение силовых реакций ТС осуществляется динамометрическими звеньями, установленными в шарнирах 10 и 11 и механизмах задания продольного и поперечного кренов. В процессе принудительного перемещения по заданной траектории тягачом 2 динамометрического прицепа с ТС движение стабилизируется за счет автоматического избирательного включения тормозных механизмов 12 одного из бортов динамометрического прицепа при отклонении угла α от начального значения, заданного поворотом колес 4 и 5 прицепа. Управление тормозными механизмами 12 осуществляется датчиком 13 угла α, установленным в сцепке 3. При уменьшении α включаются тормозные механизмы левого борта, а при увеличении - правого. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111

4 9 Ai (su 4 С О! П 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7 1д 13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4232608/31-11 (22) 21.04.87 (46) 30.08.89. Бюл. М 32 (71) Иосковский автомеханический институт (72) С.В.Бахмутов (53) 629.113(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У ?60243, кл. G 01 M 17/02, 1967 ° (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ КОЛЕСНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И ДИНАИОИЕТРИЧЕСКИЙ

ПРИЦЕП ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к испытаниям транспортных средств, в частности к испытаниям автомобилей и шин в дорожных условиях. Цель изобретения — повышение точности и достоверности оценки управляемости и устойчивости транспортного средства за счет определения запасов управляющих и стабилизирующих реакций для любых заданных условий движения, повышение точности и сокращение длительности испытаний путем стабилизации

2 движения на режиме замер;..Транспортное средство 14 (ТС) устанавливается внутри рамы 1 динамометрцческого прицепа и связывается с дополнительной рамой шарнирами 11, обеспечивающими задание продольного крена. Поперечный крем ТС задается в шарнире 10, а разворот — поворотом колес

4 и прицепа, Направляющие 6 обеспечивают вертикальную степень свободы и качения ТС под собственной весовой нагрузкой. Измерение силовых реакций ТС осуществляется динамометрическими звеньями, установленными в шарнирах 10 и 11 и механизмах задания продольного и поперечного кренов.

В процессе принудительного перемещения по заданной траектории тягачом 2 динамометрического прицепа с

ТС движение стабилизируется эа счет автоматического избирате.IIJ,íâãо включения тормозных механизмов 12 одного из бортов динамометричесього прицепа прн отклонении угла 1 от начально3 150453

ro значения, заданного поворотом колес 4 и 5 прицепа. Управление тормозными механизмами !2 осуществляется датчиком 13.угла установлен1 5

4 ным в сцепке 3. При уменьшении 4 включаются тормозные механизмы левого борта, а дри увеличении — правого

2 с,п, ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к испытаниям 10 наземных транспортных средств в целом или его движителей в отдельности, Цель изобретения — повьппение точности и достоверности оценки управляемости и устойчивости транспортного !5 средства за счет определения запасов управляющих и стабилизирующих реакций для любых заданных условий движения и повьппение точности и сокращение длительности испытаний путем стабилизации 0 движения на режиме замера.

На фиг, изображено устройство для осуществления предлагаемого споЪГ соба, вид сверху; на фиг.2 — график определения стабилизирующих эффектов, создаваемых избирательным торможением колес динамометрического прицепа на одном режиме замера, на фиг.3 то же, на другом режиме; на фиг,4 — 30 .прицеп с устройством стабилизации.

Устройство содержит основную раму 1, связанную с тягачам 2 при помощи сцепки 3, передние 4 и задние 5 колеса, установленные на основной ра- 35 ме 1 с возможностью поворота, дополнительную раму, включающую верти кальные направляющие 6, поперечины 7 и 8, лонжероны 9, шарнир 10 поперечного крена, шарниры 11 продольного 40 крена, тормозные механизмы 12, датчик 13 угла поворота основной рамы 1 относительно тягача 2, механизмы изменения и фиксации пространственного положения (продольный и попереч- 45 ныл крен) транспортного средства 14 относительно основной рамы 1 (не показаны), механизмы изменения и фиксации угла между продольными осями основной рамы 1 и тягача 2 (не показаны), механизмы измерения силовых реакций транспортного средства (не показаны).

Устройство дополняется балластом

15, установленным на раме 1.

)5

Пространственное положение транспортного средства относительно выбранной траектории движения определяется тремя углами: продольным креном р, поперечным креном и разворотом в горизонтальной плоскости, Угол продольного крена /3 задается поворотом транспортного средства 14 относительно лонжеронов 9 в шарнирах 11. Угол поперечного крена задается поворотом транспортного средства 14 совместно с лонжеронами 9 и поперечиной 8 относительно поперечины 7 в шарнире 10. Угол разворота (задается поворотом передних 4 и задних 5 колес устройства.

В качестве механизмов изменения и фиксации углов /),,1-. и могут быть использованы гидроцилиндры, винтовые пары и т,п. В качестве механизмов измерения силовых реакций могут

Э быть испольэованыизвестные динамометрические звенья: тензобалка,тонкостенный тензоцилиндр, гидроцилиндр с датчиком давления и т.д.

Суммарную продольную реакцию R транспортного средства измеряют динамометрическим звеном, установленным по оси шарнира 10. Суммарную поперечную реакцию R измеряют динамометрическими звеньями,установленными по осям шарниров 11. Создаваемый транспортным средством момент М от-

2 носительно вертикальной оси измеряют динамометрическими звеньями, установленными между шарнирами 11 и лонжеронами 9 перпендикулярно осям шарниров 11. Создаваемые транспортным средством моменты М„ и Му относительно продольной и поперечной осей измеряют динамометрическими звеньями, установленными в механизмах изменения и фиксации углов /> и 1-, Направляющие 6 независимо от величин углов крена /) и р обеспечивают транспортному средству 14 вертикальную степень свободы, что исключает разгрузку или вертикальное догружение транспортного средства со стороны устройства.

Балласт 15 обеспечивает устройству необходимые сцепные качества для восприятия силовых реакций транспортного средства без бокового скольже5 15045

> ния колес 4 и 5 устройства на любых режимах движения, включая критические.

Тормозные механизмы 12 снабжены

5 индивидуальным независимым тормозным приводом для левого и правого бортов. Управление включением тормозных механизмов 12 осуществляется датчиком 13 при отклонении угла с 10 (фиг.1) от первоначально установленного значения. При уменьшении угла eL датчик 13 включает тормозные механизмы левого борта, а при увеличении угла — тормозные механизмы правого борта. За счет этого создаются знакопеременные стабилизирующие эффекты, обеспечивающие минимальные колебания угла (при действии внешних возмущающих факторов.

Включение тормозных механизмов 12 осуществляется на режиме замера.

Заданная скорость движения поддерживается тягачом 2.

Эффективность системы стабилизации 25 зависит от взаимного положения тормозных механизмов f2 и центра 0 поворота основной рамы 1 относительно тягача 2 (фиг,2,3). Стабилизирующий эффект И<Г, создаваемый каждым тормозным механизмом, определяется тормозной силой Т и плечом а относительно центра поворота:

39 пространственного поло.еи I>I транспортного средства 14 относительно основной рамы 1 задают и фиксируют продольный (P) и поперечный (p) крс ". Продольный крен задается поворотом транспортного средства 14 в шарнирах 11. Поперечный крен задается поворотом транспортного средства 14 совместно с лонжеронами 9 и поперечннс и Я в шарнире 10.

Пространственное положение основной рамн 1 относительно тягача 2 (угол о ) задают и Фиксируют поворотом передних 4 ц задних 5 колес динамического прицепа. Поскольку масса динамометрического прицепа с балластами 15 значительно превышает массу испытуемого транспортного средства 14, пространственное положение основной рамы 1 при движении определяется углом поворота колес 4 и 5 прицепа независимо от величин силовых реакций транспортного сред— ства, вызванных поэцццоншссн углами

З, р-,, и воздействиями на органы управления транспортного средства f4 (например, поворотом управляемых колес на угол о" ).

Далее задают и фиксируют величины воздействий на органы управления транспортного средства 14. Таковыми являются: поворот рулевого колеса, управление двигателем, трансмиссией, тормозами.

После. перечисленных вьпие предварительных операций осуществляют с помощью тягача 2 принудительное перемещение динамометрического прицепа с установленным в нем транспортным средством 14 по заданной трасктории,, например прямолинейной, и одновре45 Г.A%5 л

М = Т ° a. Если прямая, соединяющая точки при- ложения тормозных сил одной оси, проходит через центр поворота 0 (фиг.2), то стабилизирующие эффекты, Создаваемые левыми и правыми тормоз- 40 ными механизмами, будут одинаковыми, независимо от начального значения и величины отклонения Ü 1:

Если указанное условие не выполняется (фиг.3), то равные тормозные силы левого и правого механизмов будут создавать различные стабилизирующие эффекты в зависимости от ве- 50 личины (и дJ.:

Т><< Тпо э Mer.nas 4 Мст, пр

Условие нахождения центра поворота (динамометрического прицепа относительно тягача) на прямой, соединяющей точки приложения тормозных сил, не является обязательным, однако предпочтительно, так как в этом случае эффективность системы стабилизации не зависит от величины (и д.С

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Транспортное средство 14 устанавливают внутри основной рамы 1 динамического прицепа и связывают шарнирами 11 с дополнительной рамой.

Направляющие 6 обеспечивают транспортному средству совместно с дополнительной рамой вертикальную степень свободы, что дает возможность самостоятельного качения транспортного средства по опорной поверхности под собственной весовой нагрузкой.

Механизмами изменения н фиксации

1504539 рательного включения тормозных ме1 ханизмон 12 одного иэ бортов динамометрическога прицепа. Управление включением тех или иных тормозных механизмов осуществляют датчиком 13, установленгн«м н сцепке 3, реагирую— щим ня отклонение угла Q oT начально35 го значения, заданного поворотом колес 4 и 5. При уменьшении угла (фиг.1) датчик 13 включает тормоз- 40 ные механизмы левого борта, я при увеличении — тормозные механпэмьi правого борта. Этим обеспечивают знакоперем «вгн«е стабилизирующие эффекты, направленные на удержание началь- 45 кого значения угля Ы. с миннмальньгми отклонениями Д .(независимо от причин, вызывающих эти отклонения. Заданная скорость движения поддерживается тягачом 2.

l0

Осуществление предлагаемого способа и устройства н сравнении с известными обеспечивает получение следующих положительных эффектон.

Во-первых, независимое избиратель- 55 ное торможение колес левого и праного борта гинямометрического прицепа ня режиме ямера ягзляется эффектнвньгм, р., I(твом стабилизации движения, MpHíî с помощью динямоьн трических эвеньен измеряют силовые реакции транспортного средства 14.

Суммарную продольную реакцию R „

5 измеряют динамометрическим энеггом, установленным по оси шарнира 10.

Суммарную поперечную реакггггю 11 „ггэмеряют динамометрическими звеньями, установленными по осям шарниров 11.

Суммарный момент И относительно верX тикальной оси транспортного средства 14 измеряют динамометрическими звеньями, установленными между шарнирами 11 и лонжеронами 9 н направлении, перпендикулярном осям шярнирон

11. Суммарные моменты 11z и Г1у относительно продольной и поперечной осей транспортного средства 14 измеряют динамометрическими звеньями, уста- 20 новленными н механизмах изменения и фиксацигг углов крена 1- и />

В процессе принудительного перемещения тягачом 2 динямоме грического прицепа с транспортным средством 25

14 осуществляют стабилизацию движения системы тягач-динамометрический прицеп-транспортное средство ня режиме замера. Стабилизацию осуществляют путем автоматического изби- 30 предохраняющим динямометрический прицеп от неизбежных поперечных колебаний относительно траектории движения.

Укаэанная стабилизация позволяет существенно повысить точность измерения силовых реакций транспортного средства (или его движителей в отдель ности) а также сократить длительность испытаний за счет меньшего времени выхода на режим замера и сокращения потребной длительности каждого замера, Во-вторых, предлагаемый способ и устройство существенно расширяют область режимов, на которых производится оценка свойств транспортных средств, за счет включения критических режимов движения, характеризующихся началом бокового скольжения, опрокидывания или потери управляемости. В обычных условиях выход на критический режим движения означает прекращение испытаний из-за нестабильности критических режимов и опасности повреждения транспортного средства вследствие опрокидывания или выхода эя пределы испытательного участка. В предлагаемом способе с помощью динамометрического прицепа задают и фиксируют пространственное положение транспортного средства относительно траектории движения, что позволяет получить любые интересующие сочетания параметров движения и дает конструктору дополнительные сведения о свойствах транспортного средства на критических и эа критическими режимами движения.

В-третьих, предлагаемый способ и устройство позволяют определять и разделять запасы управляющих и стабилизирующих реакций транспортного средства для любых наперед заданных условий движения. Это обстоятельство является весьма важным. Накопленный опыт в области управляемости и устойчивости движейия наземных транспортнггх средств показывает, что безопасность движения определяется не столько сложностью конкретных условий движения, сколько удаленностью управляющих и стабилизирующих факторов от своих предельных значений, т.е. величинами запасов управляющих и стабилизирующих реакций транспортного средства.

Разделение и определение aIIàcîí управляющих и стабилизирующих реакций транспортного средства н преГгла)504539 о, к„»»» е (с = M,,d-- M ; Uñ* = R»ä R„A» 50 м, где U,,U запасы соответственно управляющего (поворачивающего) горизонтального момента М и управляющей (поворачивающей) гаемом способе выполняют следующим образом.

Предварительно экспериментальным или расчетным путем определяют значе-.

5 ния углов крена го, ф",, угла разворота 1, а также угла поворота управляемых колес 8 (фиг.1) и других воздействий на органы управления транспортного средства, соответствующих заданным условиям движения.

Устанавливают транспортное средство внутри динамометрического прицепа с возможностью вертикального перемещения относительно рамы прицепа и самостоятельного качения по опорной поверхности.

Задают и фиксируют углы продольного/ и поперечного Pä крена транспортного средства относительно ос- 0 новной рамы прицепа.

Задают и фиксируют угол разворота,(,»между продольными осями тягача и основной рамы прицепа.

Задают и фиксируют угол поворота 25

d< управляемых колес транспортного средства.

Перемещают принудительно с помощью тягача динамометрический прицеп с установленным в нем транспортным средством по заданной траектории,например прямолинейной.

Осуществляют в процессе перемещения избирательное торможение по крайней мере одного колеса одного иэ бортов динамометрического прицепа при отклонении угла 1 между продольными осями тягача и прицепа от первоначального значения Л„, Из еряют в процессе перемещен я 40 силовые реакции транспортного средства при последовательном изменении одного из перечисленных выше параметров и фиксированных значениях всех остальных.

Вычисляют запасы управггяющггх реакций транспортного средства по формулам о о

И р,г ьК

»»» .* о

R соответственно управляющего горизонтального момента М »- и управляющей

6oKoBo t силы Ryp создаваемых транспортным средством в функции угла поворота управляемых колес Г при фиксированных значениях dg, P, Jy и других воздействий на органы управления, начальные значения параметров М - и В„д-, измеренные при начальных значениях, /, и других воздействий йа органы управления, запас тяговых реакций транспортного средства в заданных условиях движения; максимальное значение суммарной продольной реакции R„, создаваемой транспортным средством при полном нажатии на педаль управления двигателем и фиксированных начальных значениях углов 1, » / „» р; » JÃ и других воздействий на органы управления, начальное значение R соответствующее начальным значениям углов,;

/3,, ф", ; ; и других воздействий на органы управления; запас тормозных реакций транспортного средства в заданных условиях движения, максимальное значение суммарной продольной реакции R создаваемой транспортным сред-, ством при максимальном (предельно допустимом) усилии на тормозной педали и при фиксированных начальных значениях углов 4, Р,, io боковой силы К„,г транспортного средства в заданных условиях движени я, »»7

M,R — максимальные значения

yä

1504539

15

ЗЕ 2(2(к 5к кф у > о му ки

Sh, чА ы 5v yr УЛ

М2 Ry где Б „, Б „ запасы соответственно стабилизирующего горизонтального момента И 2< и стабилизируюlpeH 5oKoBoH cHJIb1 R у,, которыми транспортное средство обладает н заданных условиях дви20

25 жения; максимальные значения соответственно стаби30 лизирующего горизонтального момента И и стабилизирующей боковой силы Ry<, создаваемых транспортным средством н функции угла разворота 1 при фиксиронанных начальных значениях Pa, g, Д и других воздействий на органы управления; начальные значения параметров И > < и К„к, измеренные пги начальных значениях углов ,(, р,, Д и других воздействий на органы управления транспортного средства, запас стабилизирующего поперечного вертикального момента И,„, которым транспортное средство обладает в заданных условиях движения максимальное значение стабилизирующего поперечного вертикально40

M iR

Уа

45 м»

1!

50

55 ки

И .-ку

6, и дРугих воздействий на органы управления: о

R — начальное значение

»о 5 реакции К „, соответствующее начальным значениям углов, />,, дру воздействий на органы управления.

Вычисляют запасы стабилизирующих реакций транспортного средства по формулам го момента M „, создаваемого транспортным средством н функции угла поперечного крена Р при фиксированных начальных значениях,, /, / и других воздействий на органы управления;

И„ — начальное значение параметра M измеренное при начальных значениях углов Фд,/3, ф к о и других воз действий на органы управления транспортного средства, МУ

U — запас. вертикального

Sv продольного стабилизирующего момента И которым транспортное средство обладает в заданных условиях движения, И вЂ” максимальное значение уР вертикального продольного стабилизирующего момента, создаваемого транспортным средством в функции угла продольного крена /) при фиксированных начальных значения,, Д,J, и других воздействий на органы управления, о

M = начальное значение параметра М„, измеренное при начальных значениях углов,, /3, ;, Г, и других воздейстний на органы управления транспортного средства.

Ослцествление предлагаемого способа позволяет для любых заданных условий движения количественно оценить потенциальные воэможности транспортного средства создавать управляющие и стабилизирующие силовые факторы, Запасы управляющих факторов оцениваются величинами о,11c, Б, и

М» Яу R» » характеризующими способность транспортного средства переходить по желанию водителя от одних заданных условий движения к другим. Запасы стабилизирующих *акторон оцениваются величинами U и U, хаМ2 Ry рактериэующими способность транспорт14 на величины указанных запас в и выявить наиболее эффективны.- и :-,è or:òèмизации конструкции транспортных

5 средств в отношении их активной безопасности.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ испытаний колесных транспортных средств„ включающий движение транспортно-о средства по заданной траектории и измерение параметров движения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и достоверности оценки управляемости и устойчивости транспортного средства за счет определения запасов управляющих и стабилизирующих реакций для любых заданных условий движения, испытания проводят посредством принудительного перемещения транспортного средства, зафиксированного в ди25 намометрическом прицепе и при фиксированных воздействиях на органы управления, причем в процессе перемещения измеряют в узлах связи с динамометрическим прицепом силовые реакции транспортного средства при последовательном изменении от минимума до максимума одного из параметров кинематики движения или воздействий на органы управления и фиксации всех остальных, после чего определяют запасы управляющих и стабилизирующих реакций транспортного средства по разности между максимальным и начальным значениями соответствующей реак40 ции, измеренной в процессе варьирования соответствующего параметра кинематики движения или воздеиствия на органы управления и при фиксации всех остальных.

45 2. Динамометрический прицеп для испытаний колесных транспортных средств, содержащий основную раму, связываемую с тягачом при помощи сцепки, колеса, установленные на основной раме с возможностью поворота, дополнительную раму, связывающую испытываемое транспортное средство с основной рамой с возможностью изменения.взаимного пространственного положения, механизмы изменения и Фиксации

TIpocTpBHcTBeHHoro rrnèoêåHèÿ транспортного средства относительно основной рамы, механизмы измерения силоньгх реакций, установленные в узлах связи

13 1504 539 ного средства удерживать заданные условия движения без бокового скольжения (заноса), и величинами U

Мк му

Sv и Б, характеризующими способность транспортного средства удерживать заданные условия движения без опрокидывания.

Раздельный привод любой тормозной системы включает в себя источник энергии, служащий пля создания рабочего усилия в тормозных механизмах (его функции может выполнять водитель), и механизмы управления тормозами (по одному для каждого контура). В предлагаемом устройстве (фиг,4) тормозной привод состоит иэ источника энергии 16, механизма 17 управления левым тормозом и механизма 18 управления правым тормозом.

В качестве указанных элементов 16-18 могут быть использованы, например, стандартные элементы гидропривода (гидроаккумулятор и золотниковые распределители) или пневмопривода (ресивер, тормозные краны).

Установленный в сцепке тягача 2 с динамометрическим прицепом i датчик 13 позволяет измерить угол между продольными осями тягача и прицепа. Датчик 13 связан с механизмами 17 и 18 управления тормозами, При отклонении угла 1. на величину, превышающую допустимый диапазон + Л датчик 13 обеспечивает включение соответствующего механизма 17 или 18 (при уменьшении .с датчик 13 включает механизм 17, при увеличени — механизм 18).

Связь датчика 13 с механизмами 17 и 18 может быть, например, электрической. В этом случае при отклонении угла о(свыше допустимой велииины

4, в ту или другую стороны замыкаются соответствующие электрические контакты, дающие электрический сигнал на включение механизма 17 или 18.

Если отклонение угла о не превышает допустимую величину, то управляющие сигналы от датчика 13 отсутствуют и механизмы управления тормозами выключены (систеиа стабилизации не работает), Связь датчика 13 с механизмами 17 и 18 может быть механической, гидравлической, пневматической.

Преллагаемьп; способ и устройство позволяют количественно оценить влиянис- Грубых конструктивных параметров

l5 1504539 16 транспортного средства с дополнитель- бортам тормозным приводом, содержаной рамой, отличающийся щим источник энергии и механизмы разтем, что, целью повышения точности н дельного управления тормозами левого сокращения длительности испытаний пу- и правого бортов, датчик угла поворо5 тем стабилизации движения на режиме та основной рамы относительно тягача, замера, динамометрический прицеп установленный в сцепке и связанный с снабжен тормозными механизмами лево- механизмами раздельного управления го и правого бортов, раздельным по тормозами левого и правого бортов.

I! 504539

Составитель С.Белоусько

Техред А.К авч равчук Корректор Т.Малец

Редактор М.Циткина

Заказ 5244/43 Тирам 789

ВНИИПИ Гос а

Подписное

Государственного комитета

113035, Москва Ж-35 тета по изобретениям и от открытиям при ГКНТ СССР

a, . —, Раушская наб., д, 4/5

Пр оиэводственно-из дательский комбинат "П ", г. иго атент, r. Укго г. огород, ул. Гагарина, 101