基于平板制动的侧向力测试装置及方法

摘要

本发明涉及基于平板制动的侧向力测试装置及方法，所述装置包括制动力以及侧向力测试装置、数据采集处理系统和控制系统。本发明装置在汽车应急制动中实时测量制动力及侧向力，分析评价发生跑偏、侧滑及侧翻的趋势，实现对车辆制动性能更加准确的检测以及对汽车制动时的稳定性做出合理评价，本发明装置可广泛应用于汽车安全性能检测站，对汽车的安全行驶控制具有现实意义。

权利要求

1.一种基于平板制动的侧向力测试装置，包括制动力以及侧向力测试装置、数据采集处理系统和控制系统，其特征在于：

所述制动力以及侧向力测试装置包括制动台板(3)，基体框架(4)、限位顶柱(10)、对射式光电开关(2)、轴重传感器(8)、制动力传感器(6)、侧向力传感器(5)、制动力传感器顶柱(7)和侧向力传感器顶柱(9)，所述制动台板(3)由下面的背板和基体框架(4)支撑，所述轴重传感器(8)装在制动台板(3)的下方，所述制动力传感器(6)装在每块制动台板(3)前端的左右侧，所述侧向力传感器(5)装在每块制动台板(3)两侧的前后端，所述对射式光电开关(2)装在前后两块制动台板(3)中部的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种基于平板制动的侧向力测试装置，其特征在于，所述制动台板(3)为4块，制动台板(3)板面的附着系数在0.7以上；所述制动力传感器(6)与制动力传感器顶柱(7)之间和侧向力传感器(5)与侧向力传感器顶柱(9)之间应保留0.2mm—0.3mm的间隙。

3.用于权利要求1或2所述的一种基于平板制动的侧向力测试装置的测试方法，包括以下具体步骤：

步骤一，对制动力以及侧向力测试装置中传感器和传感器顶柱之间的间隙调整；对射式光电开关(2)对正；

步骤二，数据采集处理系统中的设备调零，采集制动力以及侧向力信号；

步骤三，当车辆进入检测场地前，数据采集处理系统会将此时的制动力以及侧向力设置为零；当车辆进入检测场地后，点阵屏(21)提示车辆以每小时5—10km/h的速度驶入平板制动台的制动台板(3)；

步骤四，当车辆直行驶入，前轮经过对射式光电开关(2)时，引起对射式光电开关(2)的电压变化，此电压变化的信号经过数字量采集卡(19)被工控机(22)接收，此时点阵屏(21)提示车辆刹车，工控机(22)再通过数据采集处理系统，记录此时在制动台板(3)上车辆动态的制动力以及侧向力；汽车应急制动过程中，控制系统实时获取制动力及侧向力，并对检测结果分析，进行稳定性评价；评价方法为：如果 汽车将发生侧滑，其中Fy为侧向力合力，F为制动力合力，F合为附着力；如果 汽车将发生侧翻，其中hg为汽车重心高度，mg为整车质量，B为汽车轮距；

步骤五，当车辆制动完全静止以后，工控机(22)的显示器界面会出现汽车左右前轮制动力、左右后轮制动力以及每个车轮的侧向力随时间变化关系的曲线；检测结束车辆的制动力以及侧向力随时间变化关系的曲线也会在工控机(22)硬盘中保存。

说明书

基于平板制动的侧向力测试装置及方法

技术领域

[0001] 本发明是属于基于平板制动的侧向力测试装置及方法，是通过在汽车应急制动中实时测量制动力及侧向力，分析评价发生跑偏、侧滑及侧翻的趋势，实现对车辆制动性能更加准确的检测以及对车辆稳定性的合理评价。

背景技术

[0002] 平板式制动检验台是利用机动车低速驶上平板台后突然制动时产生的惯性力来检测制动效能的动态式制动试验台，它可模拟道路汽车实际道路制动过程，能有效反应汽车因重心前移而产生的动态制动力变化，车辆的受力情况与在道路上行驶时几乎一致。因此其检测结果更能正确的反映车辆在道路上行驶时的真实情况。

[0003] 在侧向力干扰的情况下，汽车在制动时会发生跑偏、侧滑及侧翻。在检测汽车制动性能时能够快速有效的实时测量制动力及侧向力，分析评价发生跑偏、侧滑及侧翻的趋势，实现对车辆制动性能更加准确的检测以及对汽车制动时的稳定性做出合理评价，对汽车的安全行驶控制具有现实意义。

发明内容

[0004] 本发明主要目的在于提供一种能够在汽车应急制动中快速而准确的检测侧向力的基于平板制动的侧向力测试装置及方法，实现对车辆制动性能更加准确的检测以及对汽车制动时的稳定性做出合理评价。

[0005] 本发明的上述目的通过以下技术方案实现，结合附图说明如下：

[0006] 一种基于平板制动的侧向力测试装置，包括制动力以及侧向力测试装置、数据采集处理系统和控制系统，所述制动力以及侧向力测试装置包括制动台板3，基体框架4、限位顶柱10、对射式光电开关2、轴重传感器8、制动力传感器6、侧向力传感器5、制动力传感器顶柱7和侧向力传感器顶柱9，所述制动台板3由下面的背板和基体框架4支撑，所述轴重传感器8装在制动台板3的下方，所述制动力传感器6装在每块制动台板3前端的左右侧各一个，所述侧向力传感器5装在每块制动台板3两侧的前后端各一个，所述对射式光电开关2装在前后两块制动台板3中部的两侧。

[0007] 所述制动台板3为4块，制动台板3板面的附着系数在0.7以上；所述制动力传感器6与制动力传感器顶柱7之间和侧向力传感器5与侧向力传感器顶柱9之间应保留0.2mm—0.3mm的间隙。

[0008] 所述对射式光电开关2的有效距离为3500mm—4500mm之间，其发射接收光线应垂直于行车中心线且平行于地面。

[0009] 一种用于上述的基于平板制动的侧向力测试方法，包括以下具体步骤：

[0010] 对制动力以及侧向力测试装置中传感器和传感器顶柱之间的间隙调整；对射式光电开关2的对正；

[0011] 数据采集处理系统中的设备调零，采集制动力以及侧向力信号；

[0012] 当车辆进入检测场地前，数据采集处理系统会将此时的制动力以及侧向力设置为零；当车辆进入检测场地后，点阵屏21提示车辆以每小时5—10km/h的速度驶入平板制动台的制动台板3；

[0013] 当车辆直行驶入，前轮经过对射式光电开关2时，引起对射式光电开关2的电压变化，此电压变化信号经过数字量采集卡19被工控机22接收，此时点阵屏(21)提示车辆刹车，工控机22再通过数据采集处理系统，记录此时在平板制动台板3上车辆动态的制动力以及侧向力；汽车应急制动过程中，控制系统实时获取制动力及侧向力，并对检测结果分析，进行稳定性评价。如附图6所示，评价方法为：如果 汽车将发生侧滑，其中Fy为侧向力合力，F为制动力合力，F合为附着力；如果 汽车将发生侧翻，其中hg为汽车重心高度，mg为整车质量，B为汽车轮距。

[0014] 当车辆制动完全静止以后，工控机22的显示器界面会出现汽车左右前轮制动力、左右后轮制动力以及每个车轮的侧向力随时间变化关系的曲线；检测结束车辆的制动力以及侧向力随时间变化关系的曲线也会在工控机22硬盘中保存。

[0015] 本发明的技术效果：

[0016] 本发明是在平板制动台上检测车辆制动性能时实时测量制动力以及侧向力的。可模拟道路汽车实际道路制动过程，能有效反应汽车因重心前移而产生的动态制动力以及侧向力的变化，车辆的受力情况与在道路上行驶时完全一致。因此其检测结果更能正确的反映车辆在道路上行驶时的真实情况。

[0017] 本发明是通过制动力及侧向力测试装置、数据采集处理系统和控制系统对车辆应急制动过程中制动力以及侧向力信号的实时测量，高效而准确。

[0018] 本发明可以根据制动过程中的侧向力分析评价汽车发生跑偏、侧滑及侧翻的趋势，更为准确的检测汽车的制动性能及评价汽车制动时稳定性，对汽车的检修维护和安全驾驶提出科学合理的意见。

[0019] 本发明方法操作简单，易于维护，可以方便地应用于汽车安全性能检测站，并可有效地实施检测。

附图说明

[0020] 图1基于平板制动的侧向力测试装置结构图

[0021] 图2平板制动台结构图

[0022] 图3传感器顶柱结构图

[0023] 图4侧向力传感器结构图

[0024] 图5数据采集系统原理图

[0025] 图6汽车制动过程受力图

[0026] 图中:1─工控机机柜

[0027] 2─对射式光电开关

[0028] 3─制动台板

[0029] 4─基体框架

[0030] 5─侧向力传感器

[0031] 6─制动力传感器

[0032] 7─制动力传感器顶柱

[0033] 8─轴重传感器

[0034] 9─侧向力传感器顶柱

[0035] 10─限位顶柱

[0036] 11─侧向力传感器顶柱基座

[0037] 12─顶柱

[0038] 13─浮动滚珠

[0039] 14─法兰端盖

[0040] 15─传感器固定底座

[0041] 16─侧向力传感器

[0042] 17─固定螺栓

[0043] 18─模拟量采集卡

[0044] 19─数字量采集卡

[0045] 20─光电开关信号

[0046] 21─点阵屏

[0047] 22─工控机

[0048] 23─模拟量信号放大接线板

[0049] Fy─侧向力合力

[0050] F─制动力合力

[0051] F合─附着力

[0052] hg─重心高度

[0053] B─汽车轮距

具体实施方式

[0054] 下面结合附图所示实施例进一步详细说明本发明的具体装置实施方式。

[0055] 为便于实验，本文以小型车为例，进行相关的分析和实验。

[0056] 基于平板制动的侧向力测试装置及方法，包括制动力以及侧向力测试装置、数据采集处理系统和控制系统：

[0057] 参阅图1、图2所述制动力以及侧向力测试装置包括制动台板3，基体框架4、限位顶柱10、对射式光电开关2、轴重传感器8、制动力传感器6、侧向力传感器5、制动力传感器顶柱7、侧向力传感器顶柱9，小型车的车宽一般不会超过2.1m特种车除外，但考虑到车辆行驶的偏差，两块制动台板3的宽度和控制在2700mm左右。而小型车的轴距一般都集中在2340mm(奇瑞QQ)—3150mm(奔驰E级加长)，加上刹车距离(在车速为5—10km/h的情况下刹车，刹车距离一般不会超过1—1.5m)，设计的制动台板3的长度应该达到4.7m，本装置设计每块制动台板长度为4500mm，中间还有440mm的台板前后间距，这就使实际长度接近9.5m，基本满足各种车型的使用。制动台板3板面采用特殊工艺的粘结复合材料层，有效提高板面的附着系数(附着系数应达到0.7以上)，这样就能增大制动效能，降低因轮胎表面有水或者粘雪等因素对制动效果的影响。制动台板3应牢固可靠，下面有背板和基体框架4支撑。每块制动台板
3前端应设有两个制动力传感器6(沿台板中心线对称左右各一个)，测量最大值为4000N。制动力传感器6一面与制动力传感器顶柱7连接(两者之间应该留有0.2mm—0.3mm的间隙)，另一面与基体框架4用固定螺栓17连接。每块制动台板3的左右两侧各设有两个侧向力传感器
5，侧向力传感器5一面与侧向力传感器顶柱9连接(两者之间应该留有0.2mm—0.3mm的间隙)，另一面与基体框架4用固定螺栓17连接，最大测量值也为4000N。

[0058] 参阅图5，所述的数据采集处理系统包括模拟量采集卡18、数字量采集卡19、光电开关信号20、点阵屏21、工控机22和模拟量信号放大接线板23。本发明点阵屏21选用了同济6字点阵屏显示，而且显示屏的通讯口设计成485通讯串口模式，这样能有效的避免信号的干扰。为了达到较高的使用效能，选用了功能较多的工控机22，其参数为：CPU酷睿双核
2.4G、内存2G、硬盘500G，该机本身带有一个VGA显示器接口、一个网线口、一个鼠标键盘接线口、两个USB接口、两个232接口，除本身带的接口(占3个ISA插槽)，还有5个ISA插槽和4个PCI插槽备用。数字量采集卡19选用北京康拓工业电脑公司的IPC5375I/O板，模拟量采集卡
18选用北京康拓工业电脑公司的IPC5488板。系统中的制动力以及侧向力传感器均为模拟量信号，输出在0—10mV之间，根据模拟量采集卡18的信号输入要求，需要安装信号处理模块，本发明选用的信号处理模块为北京康拓工业电脑公司生产的CMB-5464D型模拟量信号放大接线板23。供电电源选用深圳生产的长城电源。此数据采集处理系统实时采集制动力、侧向力信号以及对射式光电开关信号20，通过点阵屏21显示相关数据和命令，并通过其程序内部设置的算法进行相应运算。

[0059] 本发明方法包括以下步骤：

[0060] 对制动力以及侧向力测试装置中传感器和传感器顶柱之间的间隙调整；对射式光电开关2的对正。

[0061] 数据采集处理系统中的设备调零，采集制动力以及侧向力信号。

[0062] 当车辆进入检测场地前，数据采集处理系统会将此时的制动力以及侧向力设置为零；当车辆进入检测场地后，点阵屏21提示车辆以每小时5—10km/h的速度驶入平板制动台的制动台板3；当车辆直行驶入，前轮经过对射式光电开关2时，引起对射式光电开关2的电压变化，此电压变化信号经过数字量采集卡19被工控机22接收，此时点阵屏21提示车辆刹车，工控机22再通过数据采集处理系统，记录此时在平板制动台板3上车辆动态的制动力以及侧向力。

[0063] 汽车应急制动过程中，控制系统实时获取制动力及侧向力，并对检测结果分析，进行稳定性评价。如附图6所示，评价方法为：如果 汽车将发生侧滑，其中Fy为侧向力合力，F为制动力合力，F合为附着力；如果 汽车将发生侧翻，其中hg为汽车重心高度，mg为整车质量，B为汽车轮距。

[0064] 当车辆制动完全静止以后，工控机22的显示器界面会出现汽车左右前轮制动力、左右后轮制动力以及每个车轮的侧向力随时间变化关系的曲线；检测结束车辆的制动力以及侧向力随时间变化关系的曲线也会在工控机22硬盘中保存。