具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，以解决现有底盘测功机不仅无法模拟车辆在实验过程中运行于转向工况，而且不能够实现对车轮纵向力模拟和横向力模拟的技术问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1-2所示，本实施例提供一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1，其实质为一种全向轮底盘测功机，主要包括基座2以及由支撑轴3、环状组件4、横向力矩电机41、纵向电机42和力矩传感器（图中未示出）等组成的全向轮组件。其中，支撑轴3能够转动地设置于基座2上，支撑轴3作为纵向旋转中心轴，与纵向电机42的输出端连接，以传递纵向电机42输出纵向力矩；环状组件4包括至少两个第一轮辐43，第一轮辐43通过固定法兰434固定安装于支撑轴3上，第一轮辐43的外周沿沿其周向间隔设置有多个用于安装横向力矩电机41的电机安装槽一433，横向力矩电机41安装于电机安装槽一433内，用于对待测汽车6的待测轮胎7直接接触，并向待测轮胎7连续施加横向力矩，各横向力矩电机41的轴线均垂直于支撑轴3，以确保各横向力矩电机41输出的横向力矩是垂直于所述纵向电机输出的纵向力矩的；横向力矩电机41和纵向电机42均配置有力矩传感器，以实时测量横向力矩电机41向待测轮胎7施加的横向力矩和纵向电机42向支撑轴3施加的纵向力矩。

本实施例中，用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1还包括电旋转传输装置5，电旋转传输装置5固定安装于支撑轴3上，且电旋转传输装置5与横向力矩电机41通讯连接，其可以将两个相对旋转的部件上的电能或电信号联通，该部件可以是滑环或无线电能传输装置，在此处的主要作用是将相对大地静止的电网上电能和电信号与转动中的横向力矩电机41联通，进而控制横向力矩电机41的输出力矩。

本实施例中，纵向电机42负责产生纵向力矩，一般采用外置电机，即其设置于全向轮组件的外侧，优点是成本低技术成熟。同时，还可以采用轮边电机，即纵向电机35与全向轮组件一体设置，在轮体内形成一体式结构，优点是体积小，方便根据不同轮距的待测车辆进行测功机之间距离的调节。

本实施例中，如图1-2所示，横向力矩电机41优选为外转子电机，其外转子优选为圆柱桶状结构，且所述外转子的外表面涂覆有耐磨涂层，以提高外转子的耐磨性能。上述外转子电机为一种现有电机结构，其结构和工作原理在此不再赘述。

特别需要强调的是，由于横向力矩电机41自身圆柱状外转子桶身结构的限制，所以各横向力矩电机41为非连续分布，因此待测轮胎7不能与单排横向力矩电机41（单排横向力矩电机，指安装在同一第一轮辐上的一圈横向力矩电机）连续接触，所以应至少设置两排横向力矩电机41，在此基础上为了确保上述全向轮组件与待测轮胎7接触的连续性，应将任意相邻第一轮辐43之间的横向力矩电机41交错布置，以保证待测轮胎7同时至少与一排的某个横向力矩电机41相接触。同时，因只有与待测轮胎7相接触的横向力矩电机41才会输出功率，故横向力矩电机41在选型时尽量选择适合瞬时功率的电机类型，可对其长时间连续不间断工作的性能要求相对放宽。

进一步地，如图1-2所示，本实施例中全向轮组件可以为一种正交多排全向轮组件，即全向轮组件中至少设置三排横向力矩电机41，此种情况下，可将第一轮辐43具体区分为第一侧边轮辐431和第一中间轮辐432，第一侧边轮辐431设置于两边，至少一个第一中间轮辐432设置于两第一侧边轮辐431之间，各轮辐依次固定连接。其中位于两侧的第一侧边轮辐431通过固定法兰434固定于安装于支撑轴3上，固定法兰434的外圈和内圈分别与第一侧边轮辐431和支撑轴3固定相连，以将纵向电机42输出的纵向扭矩经第一侧边轮辐431传递给整个全向轮组件。第一侧边轮辐431和第一中间轮辐432，均同上段所述的第一轮辐43一样，在外圈间隔设置有多个用于安装横向力矩电机41的电机安装槽一433，为了确保上述正交多排全向轮组件与待测轮胎7能够实现连续接触，应将任意相邻第一侧边轮辐431和第一中间轮辐432之间的横向力矩电机41交错布置。可以根据实际情况自由配置横向力矩电机41的设置排数（该排数与轮辐的设置个数相同），本实施例中，当在测功机中设置正交多排全向轮组件时，可优选在正交多排全向轮组件中设置4排（圈）横向力矩电机41，相邻排（圈）横向力矩电机41之间的间距应较小，但相邻排（圈）横向力矩电机41的运行不会相互干扰，以确保待测轮胎7与整个正交多排全向轮组件的外周面为均匀接触，有利于提高测试精度。其中，优选各横向力矩电机41中外转子的形状规格和尺寸规格均一致，各排横向力矩电机41的设置数量和设置间隔也均一致。

本实施例中，力矩传感器可以与对应的横向力矩电机41、纵向电机42一体设置，也可以分体设置，具体根据实际情况来选择。

本实施例中，用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1还包括测控终端，上述横向力矩电机41、纵向电机42、力矩传感器和电旋转传输装置5均与该测控终端通讯连接，以通过测控终端实时接收并调控各部件的运行信号。

使用时，每个待测车辆6的待测轮胎7下面均放置一组用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1。上述基于正交多排全向轮组件的底盘测功机与待测车辆6的待测轮胎7对应设置，以供待测车辆6的轮胎放置于底盘测功机上，并进行测功。根据待测车辆的轮距不同，可对底盘测功机的位置进行调整。测功时，由测控终端控制整个过程的运行，该测控终端为一种现有的终端结构，具体不再赘述。

需要解释的是，虽然支撑轴3平行于待测车辆6的左右方向布置，但是支撑轴3作为纵向旋转中心轴，用于传递纵向电机42的纵向输出力矩，以驱动整个全向轮组件沿待测车辆6的前后方向转动；同理，各横向力矩电机41输出的转矩为沿待测车辆6的左右方向的横向力矩。横向力矩电机41的输出力矩的方向垂直于纵向电机42的输出力矩的方向，从而实现双向力矩的正交。

由此可见，本实施例一提出的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，结构设计合理，包括基座和主要由支撑轴、横向力矩电机、纵向电机、环状组件组成的全向轮组件。对于汽车轮胎运动来说，通常情况下是在一个2维平面上运动，故其运行自由度为2；本发明通过设置纵向电机驱动全向轮组件纵向转动、设置横向力矩电机实现全向轮组件在横向上具有力矩输出，使得上述全向轮组件同时具有两个方向的转动，分别为车辆纵向方向（车辆前后运行方向）的转动和横向方向（车辆左右运行方向）的转动，进而可以较为全面地模拟一个真实的地面和完全模拟汽车在平面上的x、y方向上的运动，即不仅可以模拟汽车直线行驶，还可模拟待测车辆在底盘测功机上实验过程中运行于转向工况，甚至可以通过力矩传感器实时测量横向力矩电机和纵向电机的输出力矩，达到模拟轮胎纵向受力和横向受力的效果。

实施例二：

如图3-5所示，本实施例提供另一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1，其实质为一种重叠正交力矩轮底盘测功机。本实施例的环状组件4实质为一种重叠正交力矩轮，其包括第二轮辐44和固定夹持于两第二轮辐44之间的横向电机支撑架一45，横向电机支撑架45的外周沿连续设置有多个用于安装横向力矩电机的电机安装槽二451，第二轮辐44通过连接法兰441同心固定安装于支撑轴3上，连接法兰441的外圈和内圈分别与第二轮辐44的内圈和支撑轴3的外圈固定连接。本实施例中，重叠正交力矩轮为一种单轮即可实现与待测轮胎7连续接触的结构，基于此，横向力矩电机包括外横向力矩电机411和内横向力矩电机412两种形式。外横向力矩电机411和内横向力矩电机412均优选为外转子电机，且二者的外转子均为圆柱状结构，但是外横向力矩电机411的外转子直径大于内横向力矩电机412的外转子直径，即外横向力矩电机411的体积大于内横向力矩电机412的体积。具体安装时，同一横向电机支撑架一45上外横向力矩电机411和内横向力矩电机412沿圆周方向交替布置，同时将全部电机安装槽二451中用于安装外横向力矩电机411的电机安装槽二径向相对靠内设置、用于安装内横向力矩电机412的电机安装槽二径向相对靠外设置，以使得任意外横向力矩电机411的外转子和与其相邻的内横向力矩电机412的外转子之间形成部分重叠设置，且任意外横向力矩电机411的外转子将与其相邻的内横向力矩电机412的外转子的一部分包覆在内，任意外横向力矩电机411和相邻内横向力矩电机412之间的重合部分位于各电机外转子的内包络线部分，任意外横向力矩电机411的外转子的外包络线和任意内横向力矩电机412的外转子的外包络线位于同一圆形轮廓上，该圆形轮廓位于重叠正交力矩轮的最外缘，进而使得重叠正交力矩轮的外缘能够与待测轮胎7连续接触。本实施例相比实施例一中单个不连续的全向轮实现了轮外缘的连续化处理，因而在重叠正交力矩轮单轮的轴向宽度足够款的情况下，可以单轮使用；重叠正交力矩轮单轮的轴向宽度主要取决于外横向力矩电机411的外转子和任意内横向力矩电机412的外转子的直径规格。

本实施例中，上述重叠正交力矩轮可优选在支撑轴3上连续设置至少两组，且任意相重叠正交力矩轮之间的外横向力矩电机411和内横向力矩电机412交错布置。同时采用两组以上的重叠正交力矩轮，可以同时提高重叠正交力矩轮底盘测功机与待测轮胎7的接触面积、接触均匀性以及接触连续性。单轮时由于需要将外转子直径做大，虽然接触面积增大，但是承载能力有限；同时采用两组以上的重叠正交力矩轮，相比大尺寸的单轮设置，外转子直径较小，单个转子承载能力增强，沿轮体轴向宽度方向至少布置两个转子，既可以满足对待测轮胎的承载宽度要求，也能够大幅提高对待测车辆6的承载能力，接触稳定性更强。

与实施例一相比，本实施例中环状组件4与横向力矩电机均在结构及布置形式上与实施例一不同，其余均与实施例一相同，包括内、外横向力矩电机的选型，在此不再赘述。

使用时，每个待测车辆6的待测轮胎7下面均放置一组用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1。上述基于重叠正交力矩轮的底盘测功机与待测车辆6的待测轮胎7对应设置，以供待测车辆6的轮胎放置于底盘测功机上，并进行测功。根据待测车辆的轮距不同，可对底盘测功机的位置进行调整。测功时，由测控终端控制整个过程的运行，该测控终端为一种现有的终端结构，具体不再赘述。

需要解释的是，虽然支撑轴3平行于待测车辆6的左右方向布置，但是支撑轴3作为纵向旋转中心轴，用于传递纵向电机42的纵向输出力矩，以驱动整个全向轮组件沿待测车辆6的前后方向转动；同理，各横向力矩电机输出的转矩为沿待测车辆6的左右方向的横向力矩。横向力矩电机41的输出力矩的方向垂直于纵向电机42的输出力矩的方向，从而实现双向力矩的正交。

由此可见，本实施例二提出的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，结构设计合理，包括基座和主要由支撑轴、横向力矩电机、纵向电机、环状组件组成的重叠正交力矩轮。对于汽车轮胎运动来说，通常情况下是在一个2维平面上运动，故其运行自由度为2；本发明通过设置纵向电机驱动重叠正交力矩轮纵向转动、设置横向力矩电机实现重叠正交力矩轮在横向上具有力矩输出，使得上述重叠正交力矩轮同时具有两个方向的转动，分别为车辆纵向方向（车辆前后运行方向）的转动和横向方向（车辆左右运行方向）的转动，进而可以较为全面地模拟一个真实的地面和完全模拟汽车在平面上的x、y方向上的运动，即不仅可以模拟汽车直线行驶，还可模拟待测车辆在底盘测功机上实验过程中运行于转向工况，甚至可以通过力矩传感器实时测量横向力矩电机和纵向电机的输出力矩，达到模拟轮胎纵向受力和横向受力的效果。

实施例三：

如图6-7所示，本实施例提供另一种用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1，其实质为一种正交力矩履带底盘测功机。本实施例的环状组件4实质为一种正交力矩履带，包括闭环履带46和齿轮传动组件47，闭环履带46套设于齿轮传动组件47上，齿轮传动组件47与支撑轴3连接，且齿轮传动组件47能够在支撑轴3的驱动下带动闭环履带43进行闭环传动；闭环履带43的外表面沿其环向设置有多个横向力矩电机41。

本实施例中，如图6-7所示，闭环履带46包括若干驱动链条461和若干横向电机支撑链条462，任意横向电机支撑链条462上安装有横向电机支撑架二463，任意相邻横向电机支撑链条462之间通过驱动链条461连接形成链条式闭环履带；齿轮传动组件47包括主动链轮471和从动链轮472，从动链轮472通过上述链条式闭环履带与主动链轮471传动连接，从动链轮472同心固定安装在一旋转轴473上，旋转轴473能够转动地设置于基座2上，且旋转轴473与支撑轴3平行等高布置，主动链轮471同心固定安装在支撑轴3上，支撑轴3用于将纵向电机42传输至支撑轴3的纵向力矩传输至整个正交力矩履带，旋转轴473作为闭环履带46的一个旋转中心，但是旋转轴473与支撑轴3不同，旋转轴473不具备传输纵向力矩的作用。

本实施例中，如图6-7所示，任意横向电机支撑架二463上沿横向（平行于支撑轴方向）安装至少一个横向力矩电机41，每个横向电机支撑架二463上横向力矩电机41的设置数量相同，从而可使得链条式闭环履带的外周形成对应数量排（圈）数的横向力矩电机41。比如，当每个横向电机支撑架二463上均设置三个横向力矩电机41时，整个链条式闭环履带的外周形成3排（圈）横向力矩电机41，有利于提高整个链条式闭环履带对待测轮胎7的承载宽度和承载能力，接触稳定性更强。

与实施例一相比，本实施例中环状组件4与横向力矩电机41均在结构及布置形式上与实施例一不同，其余均与实施例一相同，包括横向力矩电机41的选型，在此不再赘述。

使用时，每个待测车辆6的待测轮胎7下面均放置一组用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机1。上述基于正交力矩履带的底盘测功机与待测车辆6的待测轮胎7对应设置，以供待测车辆6的轮胎放置于底盘测功机上，并进行测功。根据待测车辆的轮距不同，可对底盘测功机的位置进行调整。测功时，由测控终端控制整个过程的运行，该测控终端为一种现有的终端结构，具体不再赘述。

需要解释的是，虽然支撑轴3平行于待测车辆6的左右方向布置，但是支撑轴3作为纵向旋转中心轴，用于传递纵向电机42的纵向输出力矩，以驱动整个全向轮组件沿待测车辆6的前后方向转动；同理，各横向力矩电机输出的转矩为沿待测车辆6的左右方向的横向力矩。横向力矩电机41的输出力矩的方向垂直于纵向电机42的输出力矩的方向，从而实现双向力矩的正交。

由此可见，本实施例三提出的用于汽车转向工况模拟的正交力矩底盘测功机，结构设计合理，包括基座和主要由支撑轴、横向力矩电机、纵向电机、环状组件组成的正交力矩履带。对于汽车轮胎运动来说，通常情况下是在一个2维平面上运动，故其运行自由度为2；本发明通过设置纵向电机驱动正交力矩履带纵向传动、设置横向力矩电机实现正交力矩履带在横向上具有力矩输出，使得上述正交力矩履带同时具有两个方向的转动，分别为车辆纵向方向（车辆前后运行方向）的转动和横向方向（车辆左右运行方向）的转动，进而可以较为全面地模拟一个真实的地面和完全模拟汽车在平面上的x、y方向上的运动，即不仅可以模拟汽车直线行驶，还可模拟待测车辆在底盘测功机上实验过程中运行于转向工况，甚至可以通过力矩传感器实时测量横向力矩电机和纵向电机的输出力矩，达到模拟轮胎纵向受力和横向受力的效果。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。