一種汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗臺的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗臺。傳統的摩擦力矩試驗機無法模擬實際車輛行駛過程中的受載情況，也無法適應規格眾多的第三代輪轂軸承法蘭。本發明包括試驗臺框架、驅動機構、主軸、徑向加載機構、軸向加載機構和被測軸承固定裝置；驅動機構驅動主軸旋轉；被測軸承固定裝置包括支架、軸承固定法蘭和扭矩傳感器；支架的底部與徑向加載機構的回轉體鉸接，頂部一側與軸向加載機構的軸向壓力傳感器固定；扭矩傳感器固定在支架頂部的另一側；軸承固定法蘭與扭矩傳感器固定；軸向加載機構對被測軸承固定裝置施加軸向力，徑向加載機構對被測軸承固定裝置施加徑向力和彎矩。本發明適用于各類汽車輪轂軸承，并能模擬輪轂軸承復雜受載情況。
【專利說明】一種汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗臺
【技術領域】
[0001] 本發明屬于測試【技術領域】，涉及軸承檢測裝置，具體涉及一種汽車輪轂軸承摩擦 力矩試驗臺。
【背景技術】
[0002] 汽車輪轂軸承單元是汽車底盤的關鍵零部件之一，其摩擦力矩的大小表征了輪轂 軸承運轉時摩擦磨損的劇烈程度，同時由摩擦產生的熱又將影響輪轂軸承的潤滑性能，因 此汽車輪轂軸承的摩擦力矩對軸承的總體工作壽命有巨大影響，越來越引起國內外軸承生 產企業與使用企業的重視。
[0003] 目前，我國汽車輪轂軸承的應用以第三代為主，與普通雙列角接觸球軸承和雙列 圓錐滾子軸承相比，最大區別在于其內外套圈各集成了一個法蘭盤。國外對輪轂軸承的摩 擦力矩研究較早，SKF、--ΜΚΕΝ等國際軸承巨頭已開發了針對輪轂軸承的摩擦力矩試驗臺， 但是其價格高昂，并且由于技術封鎖等原因很難滿足國內輪轂軸承生產企業及使用企業的 實際需求。國內，行業中對汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗機的應用還在起步階段，許多輪轂軸 承制造企業與整車廠尚未認識到摩擦力矩的關鍵性。而現有的普通軸承摩擦力矩試驗機無 法適應規格眾多的輪轂軸承法蘭。另一方面，汽車輪轂軸承單元在汽車的運行過程中除了 承受軸向、徑向載荷外，由于輪胎外傾角、輪胎前束角等的影響還受到一個彎矩的作用，尤 其是當車輛轉彎時，彎矩急劇加大，使得輪轂軸承的內圈、外圈不同軸，該工況下的軸承摩 擦力矩完全不同于一般狀態，因此用傳統的摩擦力矩試驗機無法模擬實際車輛行駛過程中 的受載情況，亟需一種能夠適用于各類輪轂軸承，并能模擬輪轂軸承徑向、軸向、彎矩復雜 受載情況的汽車輪轂軸承單元摩擦力矩試驗臺。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗臺， 能夠適用于各類汽車輪轂軸承，并能模擬輪轂軸承復雜受載情況。
[0005] 本發明包括試驗臺框架、驅動機構、主軸、徑向加載機構、軸向加載機構和被測軸 承固定裝置；所述的驅動機構驅動主軸旋轉；所述的主軸通過兩個軸承支承在兩個主軸支 撐座上；所述的兩個主軸支撐座均與試驗臺框架固定。
[0006] 所述的徑向加載機構包括徑向壓力傳感器、第一伺服電機、移動底座、回轉體、徑 向加載主動齒輪、徑向加載從動齒輪、絲杠底座、徑向彈簧套筒、徑向滾珠絲杠、徑向雙法 蘭、徑向推桿和徑向彈簧。所述的絲杠底座和第一伺服電機均固定在移動底座上，移動底 座與試驗臺框架通過滑動副連接；所述的徑向加載主動齒輪固定在第一伺服電機的輸出軸 上，并與徑向加載從動齒輪嚙合；所述的徑向加載從動齒輪固定在徑向滾珠絲杠上；所述 徑向滾珠絲杠的底部通過軸承支承在絲杠底座上；徑向絲杠螺母與徑向滾珠絲杠螺紋連 接，并與徑向雙法蘭固定；所述的徑向推桿與徑向雙法蘭固定，徑向彈簧套置在徑向推桿 上；所述的徑向彈簧套筒套置在徑向推桿外，并與徑向推桿通過滑動副連接；徑向彈簧套 筒的頂部與徑向壓力傳感器固定；所述的徑向壓力傳感器與回轉體固定。
[0007] 所述的軸向加載機構包括軸向雙法蘭、軸向推桿、第二伺服電機、軸向壓力傳感 器、軸向彈簧套筒、軸向彈簧、軸向加載主動齒輪、軸向加載從動齒輪、軸向滾珠絲杠和軸向 支撐座。所述的第二伺服電機固定在試驗臺框架上；所述的軸向加載主動齒輪與第二伺服 電機的輸出軸連接，并與軸向加載從動齒輪哨合；所述的軸向加載從動齒輪固定在軸向滾 珠絲杠上，所述的軸向滾珠絲杠與軸向絲杠螺母螺紋連接，軸向絲杠螺母與軸向雙法蘭固 定；所述的軸向雙法蘭與軸向推桿固定，軸向彈簧套置在軸向推桿上；所述的軸向彈簧套 筒套置在軸向推桿外，并與軸向推桿通過滑動副連接；所述的軸向壓力傳感器與軸向彈簧 套筒固定；所述的軸向滾珠絲杠與一個軸向支撐座通過軸承連接，軸向推桿和軸向彈簧套 筒分別與一個軸向支撐座通過滑動副連接，三個軸向支撐座均與試驗臺框架固定。
[0008] 所述的被測軸承固定裝置包括支架、軸承固定法蘭和扭矩傳感器。所述支架的底 部與回轉體鉸接，頂部一側與軸向壓力傳感器固定；所述的扭矩傳感器固定在支架頂部的 另一側；所述的軸承固定法蘭與扭矩傳感器固定。
[0009] 所述的主軸設有軸肩，主軸的頭部設有花鍵。
[0010] 所述的驅動機構包括驅動電機、主動皮帶輪、從動皮帶輪和皮帶；所述驅動電機的 輸出軸與主動皮帶輪固定，主動皮帶輪與從動皮帶輪通過皮帶連接，從動皮帶輪固定在主 軸上。
[0011] 所述的皮帶設有張緊裝置；所述張緊裝置的張緊輪壓緊皮帶。
[0012] 本發明的有益效果： 本發明針對輪轂軸承的實際工況，不僅對被測軸承模擬加載了徑向載荷和軸向載荷， 而且通過徑向加載機構對被測軸承加載了彎矩，使被測軸承內、外圈軸線形成錯位，受載荷 情況更加接近于汽車輪轂軸承真實受載情形；本發明可通過調整移動底座位置來改變加載 的彎矩大小；本發明適用于各類第三代汽車輪轂軸承的摩擦力矩試驗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發明的整體結構示意圖； 圖2為本發明中徑向加載機構的示意圖； 圖3為本發明中軸向加載機構的示意圖； 圖4為本發明中被測軸承固定裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖作進一步說明。
[0015] 如圖1所示，一種汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗臺，包括試驗臺框架1、驅動機構、主 軸6、張緊裝置7、徑向加載機構9、軸向加載機構10和被測軸承固定裝置。
[0016] 驅動機構包括驅動電機2、主動皮帶輪3、從動皮帶輪4和皮帶5 ;驅動電機2的輸 出軸與主動皮帶輪3固定，主動皮帶輪3與從動皮帶輪4通過皮帶5連接，從動皮帶輪4固 定在主軸6上；張緊裝置7的張緊輪張緊皮帶5 ;主軸6通過兩個軸承支承在兩個主軸支撐 座8上；主軸6設有軸肩6-1，主軸6的頭部設有花鍵；兩個主軸支撐座8均與試驗臺框架 1固定。
[0017] 如圖1和2所示，徑向加載機構9包括徑向壓力傳感器11、第一伺服電機12、移動 底座13、回轉體14、徑向加載主動齒輪15、徑向加載從動齒輪16、絲杠底座17、徑向彈簧套 筒18、徑向滾珠絲杠19、徑向雙法蘭20、徑向推桿21和徑向彈簧22。絲杠底座17和第一 伺服電機12均固定在移動底座13上，移動底座13與試驗臺框架1通過滑動副連接；徑向 加載主動齒輪15固定在第一伺服電機12的輸出軸上，并與徑向加載從動齒輪16哨合；徑 向加載從動齒輪16固定在徑向滾珠絲杠19上；徑向滾珠絲杠19的底部通過軸承支承在絲 杠底座17上；徑向絲杠螺母與徑向滾珠絲杠19螺紋連接，并與徑向雙法蘭20固定；徑向推 桿21與徑向雙法蘭20固定，徑向彈簧22套置在徑向推桿21上；徑向彈簧套筒18套置在 徑向推桿21外，并與徑向推桿21通過滑動副連接；徑向彈簧套筒18的頂部與徑向壓力傳 感器11固定；徑向壓力傳感器11與回轉體14固定。
[0018] 如圖3所示，軸向加載機構10包括軸向雙法蘭23、軸向推桿24、第二伺服電機25、 軸向壓力傳感器26、軸向彈簧套筒27、軸向彈簧28、軸向加載主動齒輪、軸向加載從動齒輪 29、軸向滾珠絲杠30和軸向支撐座31。第二伺服電機25固定在試驗臺框架1上；軸向加 載主動齒輪與第二伺服電機25的輸出軸連接，并與軸向加載從動齒輪29卩齒合；軸向加載從 動齒輪29固定在軸向滾珠絲杠30上，軸向滾珠絲杠30與軸向絲杠螺母螺紋連接，軸向絲 杠螺母與軸向雙法蘭23固定；軸向雙法蘭23與軸向推桿24固定，軸向彈簧28套置在軸向 推桿24上；軸向彈簧套筒27套置在軸向推桿24外，并與軸向推桿24通過滑動副連接；軸 向壓力傳感器26與軸向彈簧套筒27固定；軸向滾珠絲杠30與一個軸向支撐座31通過軸 承連接，軸向推桿24和軸向彈簧套筒27分別與一個軸向支撐座31通過滑動副連接，三個 軸向支撐座31均與試驗臺框架1固定。
[0019] 如圖1和4所示，被測軸承固定裝置包括支架32、軸承固定法蘭33和扭矩傳感器 34。支架32的底部與回轉體14鉸接，頂部一側與軸向壓力傳感器26固定；扭矩傳感器34 固定在支架32頂部的另一側；軸承固定法蘭33與扭矩傳感器34固定。
[0020] 該汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗臺的工作原理： 試驗開始前，將被測軸承35的內圈與主軸6通過花鍵連接，被測軸承35的法蘭部分與 軸承固定法蘭33固定，主軸的軸肩6-1實現被測軸承35的軸向定位。
[0021] 試驗開始后，啟動驅動電機2和第一伺服電機12 ;驅動電機2帶動主動皮帶輪3 旋轉，主動皮帶輪3通過皮帶5帶動從動皮帶輪4旋轉，從而帶動主軸6旋轉，主軸旋轉帶 動被測軸承35的內圈旋轉。第一伺服電機12帶動徑向加載主動齒輪15旋轉，徑向加載從 動齒輪16與徑向加載主動齒輪15嚙合，從而帶動徑向滾珠絲杠19旋轉；徑向絲杠螺母將 徑向滾珠絲杠19的旋轉運動轉換為直線運動，并帶動徑向雙法蘭20向上運動，從而推動徑 向推桿21 ;徑向推桿21壓縮徑向彈簧22,徑向彈簧22的彈力向上推動徑向彈簧套筒18、 徑向壓力傳感器11及回轉體14 ;回轉體14向上推動支架32,支架32通過扭矩傳感器34 和軸承固定法蘭33對被測軸承35的法蘭部分進行徑向加載和扭矩加載；回轉體14與支架 32的底部鉸接，用于抵消徑向加載時徑向力的角度偏轉。徑向壓力傳感器11和扭矩傳感器 34可以通過計算機處理后分別讀出徑向加載力大小和扭矩大小，且計算機對第一伺服電機 12進行反饋控制。由于扭矩傳感器34通過軸承固定法蘭33與被測軸承35的法蘭部分固 定，所以扭矩傳感器34承受的扭矩就是被測軸承35的摩擦力矩。
[0022] 如果實驗需要，可以開啟第二伺服電機25同時加載軸向力；此時，第二伺服電機 25帶動軸向加載主動齒輪28旋轉，軸向加載從動齒輪29與軸向加載主動齒輪28嚙合，從 而帶動軸向滾珠絲杠30旋轉，軸向絲杠螺母將軸向滾珠絲杠30的旋轉運動轉換為直線運 動，并帶動軸向雙法蘭23及軸向推桿24水平移動，軸向推桿24壓縮軸向彈簧28，軸向彈簧 28的彈力推動軸向彈簧套筒27及軸向壓力傳感器26 ;軸向彈簧28的彈力大小便是軸向加 載力大小，軸向壓力傳感器26的壓力信號可以通過計算機處理后讀出軸向加載力大小。
【權利要求】
1. 一種汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗臺，包括試驗臺框架、驅動機構、主軸、徑向加載機 構、軸向加載機構和被測軸承固定裝置，其特征在于： 所述的驅動機構驅動主軸旋轉；所述的主軸通過兩個軸承支承在兩個主軸支撐座上； 所述的兩個主軸支撐座均與試驗臺框架固定； 所述的徑向加載機構包括徑向壓力傳感器、第一伺服電機、移動底座、回轉體、徑向加 載主動齒輪、徑向加載從動齒輪、絲杠底座、徑向彈簧套筒、徑向滾珠絲杠、徑向雙法蘭、徑 向推桿和徑向彈簧；所述的絲杠底座和第一伺服電機均固定在移動底座上，移動底座與試 驗臺框架通過滑動副連接；所述的徑向加載主動齒輪固定在第一伺服電機的輸出軸上，并 與徑向加載從動齒輪嚙合；所述的徑向加載從動齒輪固定在徑向滾珠絲杠上；所述徑向滾 珠絲杠的底部通過軸承支承在絲杠底座上；徑向絲杠螺母與徑向滾珠絲杠螺紋連接，并與 徑向雙法蘭固定；所述的徑向推桿與徑向雙法蘭固定，徑向彈簧套置在徑向推桿上；所述 的徑向彈簧套筒套置在徑向推桿外，并與徑向推桿通過滑動副連接；徑向彈簧套筒的頂部 與徑向壓力傳感器固定；所述的徑向壓力傳感器與回轉體固定； 所述的軸向加載機構包括軸向雙法蘭、軸向推桿、第二伺服電機、軸向壓力傳感器、軸 向彈簧套筒、軸向彈簧、軸向加載主動齒輪、軸向加載從動齒輪、軸向滾珠絲杠和軸向支撐 座；所述的第二伺服電機固定在試驗臺框架上；所述的軸向加載主動齒輪與第二伺服電機 的輸出軸連接，并與軸向加載從動齒輪嚙合；所述的軸向加載從動齒輪固定在軸向滾珠絲 杠上，所述的軸向滾珠絲杠與軸向絲杠螺母螺紋連接，軸向絲杠螺母與軸向雙法蘭固定；所 述的軸向雙法蘭與軸向推桿固定，軸向彈簧套置在軸向推桿上；所述的軸向彈簧套筒套置 在軸向推桿外，并與軸向推桿通過滑動副連接；所述的軸向壓力傳感器與軸向彈簧套筒固 定；所述的軸向滾珠絲杠與一個軸向支撐座通過軸承連接，軸向推桿和軸向彈簧套筒分別 與一個軸向支撐座通過滑動副連接，三個軸向支撐座均與試驗臺框架固定； 所述的被測軸承固定裝置包括支架、軸承固定法蘭和扭矩傳感器；所述支架的底部與 回轉體鉸接，頂部一側與軸向壓力傳感器固定；所述的扭矩傳感器固定在支架頂部的另一 偵h所述的軸承固定法蘭與扭矩傳感器固定。
2. 根據權利要求1所述的一種汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗臺，其特征在于：所述的主 軸設有軸肩，主軸的頭部設有花鍵。
3. 根據權利要求1所述的一種汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗臺，其特征在于：所述的驅 動機構包括驅動電機、主動皮帶輪、從動皮帶輪和皮帶；所述驅動電機的輸出軸與主動皮帶 輪固定，主動皮帶輪與從動皮帶輪通過皮帶連接，從動皮帶輪固定在主軸上。
4. 根據權利要求3所述的一種汽車輪轂軸承摩擦力矩試驗臺，其特征在于：所述的皮 帶設有張緊裝置；所述張緊裝置的張緊輪壓緊皮帶。
【文檔編號】G01M13/04GK104111170SQ201410277005
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】吳參, 郭輝, 倪敬, 李興林 申請人:杭州電子科技大學