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环形正交力矩底盘测功机，该测功机不仅可以实现车辆在实验过程中模拟运行于转向工况，而且可以较为全面地模拟一个真实的地面，包括对车轮的纵向力模拟和横向力模拟。

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1-3所示，本实施例提供一种用于汽车转向工况模拟的环形正交力矩底盘测功机1，主要包括基座2、支撑轴31、轮毂组件32、扭转接触轮胎33、横向力矩电机34、纵向电机35和测控终端。其中，轮毂组件32同心固定安装于支撑轴31上；扭转接触轮胎33同心套设于轮毂组件32的外缘，扭转接触轮胎33为圆环形状，其抻直之后为圆柱状，且如图6所示，其径向切面为圆形切面，扭转接触轮胎33的外圈能够实现与待测轮胎7的连续接触；横向力矩电机34设置于轮毂组件32的外缘与扭转接触轮胎33之间，以对扭转接触轮胎33施加横向力矩，并驱动扭转接触轮胎33作原位滚动扭转，即扭转接触轮胎33滚动扭转时，其各圆形切面均以各自的圆心为轴进行转动；支撑轴31能够转动地设置于基座2上，纵向电机35的输出端连接支撑轴31，以驱动支撑轴31及其上的轮毂组件32作纵向转动；横向力矩电机34和纵向电机35均配置有力矩传感器，以便实时获取横向力矩电机34或纵向电机35的输出力矩；上述横向力矩电机34、纵向电机35和各力矩传感器均与测控终端通讯连接，以通过测控终端实时接收并调控各部件的运行信号。上述支撑轴31、轮毂组件32、扭转接触轮胎33、横向力矩电机34和纵向电机35共同组成一环形正交力矩轮3，环形正交力矩轮3通过支撑轴31装载于基座上，待测车辆6的各待测轮胎7下分别放置一环形正交力矩轮3，以实现对车辆运行地面的真实模拟。

本实施例中，如图1-3所示，上述用于汽车转向工况模拟的环形正交力矩底盘测功机1还包括电旋转传输装置4，其固定安装于支撑轴31上。电旋转传输装置4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。电旋转传输装置4与横向力矩电机34通讯连接且电力连接，此处将其固定安装于支撑轴31上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34联通，从而控制横向力矩电机34的输出力矩。

本实施例中，如图1-3所示，轮毂组件32包括位于两侧的第二侧边轮辐323和设置于两第二侧边轮辐323之间的至少一个中间轮辐324，任意相邻的两中间轮辐324之间以及任意相邻的第二侧边轮辐323和中间轮辐324之间固定连接，且第二侧边轮辐323固定安装于支撑轴31上，以将纵向电机35输出的纵向扭矩传递给整个环形正交力矩轮3。其中，侧边轮辐323可与中间轮辐324相组合从而安装扭转接触轮胎33，侧边轮辐323与和其相邻的中间轮辐324连接后，形成的外缘结构用于同心套设扭转接触轮胎33，且扭转接触轮胎33与上述外缘结构之间固定安装横向力矩电机35。同理，中间轮辐324与相邻的中间轮辐324也能组合来安装扭转接触轮胎33，任意相邻两中间轮辐324连接后，形成的外缘结构用于同心套设扭转接触轮胎33，且扭转接触轮胎33与上述外缘结构之间固定安装横向力矩电机35。每个扭转接触轮胎33内圈对应设置一排横向力矩电机35，每排横向力矩电机35沿轮毂组件32中的中间轮辐324的外边缘进行圆周均匀分布，可以根据实际情况自由配置中间轮辐324的数量，进而配置相应个数的扭转接触轮胎33和对应排数的横向力矩电机35。

本实施例中，如图1-3所示，上述轮毂组件32上可沿横向（沿轮毂组件32的轴向宽度方向）布置至少两个扭转接触轮胎33，且至少两个扭转接触轮胎33的轴向宽度之和应不小于待测轮胎7的轴向宽度。为了提高实验准确性，尽可能使环形正交力矩轮3为待测轮胎7提供一个相对较宽的支撑接触面，本实施例优选将扭转接触轮胎33并排设置4个、横向力矩电机35对应设置4排，相应的，两第二侧边轮辐323之间连续设置三个中间轮辐324。其中，相邻扭转接触轮胎33之间排布紧密，以确保环形正交力矩轮3与待测轮胎7的连续接触。

本实施例中，如图7所示，每排横向力矩电机34均通过电机支架安装于中间轮辐34上。横向力矩电机35优选为外转子电机，如图7所示，其外转子优选为圆柱桶状结构。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。

本实施例中，如图2和7所示，每个扭转接触轮胎33的两侧均设置有限位轮5，限位轮5设置于轮毂组件32中第二侧边轮辐323和中间轮辐324的外边沿，并沿第二侧边轮辐323和中间轮辐324的圆周方向间隔均匀分布，以防止扭转接触轮胎33在横向扭转的过程中产生横向（支撑轴31的轴向方向，即待测车辆6的左右方向）位置偏移。同时，为了减少扭转接触轮胎33的扭转摩擦力，将限位轮5设置为自由转动结构，即各限位轮5分别通过一轴销安装于各个轮辐的外边沿，各轴销均沿轮辐的切向方向布置，各限位轮5均可相对各自的轴销自由转动。

本实施例中，纵向电机35负责产生纵向力矩，一般采用外置电机，即其设置于轮毂组件32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与轮毂组件一体设置，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。

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环形正交力矩底盘测功机1。环形正交力矩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的轮胎放置于环形正交力矩底盘测功机上，并进行测功。根据待测车辆的轮距不同，可对环形正交力矩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31平行于待测车辆6的左右方向布置，但是支撑轴31作为纵向旋转中心轴，用于传递纵向电机35的纵向输出力矩，以驱动环形正交力矩轮沿待测车辆6的前后方向转动；同理，各横向力矩电机34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34的输出力矩的方向垂直于纵向电机35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环形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、轮毂组件、扭转接触轮胎组成的环形正交力矩轮。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轮毂组件纵向转动、设置横向力矩电机驱动扭转接触轮胎横向扭动，使得上述环形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。

实施例二：

本实施例提供另一种用于汽车转向工况模拟的环形正交力矩底盘测功机1，其与实施例一的区别在于轮毂组件32的结构不同以及扭转接触轮胎33的设置数量不同，其余均与实施例一相同，在此不再赘述。

如图4-5所示，轮毂组件32包括第一侧边轮辐321和轮辋322，轮辋322的两侧分别固定安装一第一侧边轮辐321；第一侧边轮辐321固定安装于支撑轴31上，以将纵向扭矩传递给整个轮毂组件32。由于扭转接触轮胎33与待测轮胎7为连续接触，所以仅设置一个扭转接触轮胎33即可以实现本发明的设计目的。将一个扭转接触轮胎33同心套设于轮辋322上，并在轮辋322与扭转接触轮胎33的内圈之间设置一排横向力矩电机34，各横向力矩电机34均沿轮辋322的切线方向布置，一排横向力矩电机34沿轮辋322的圆周方向间隔均匀分布。其中，为了满足测试需求，上述单个扭转接触轮胎33的切向截面面积应相比实施例一中单个扭转接触轮胎33的切向截面面积进行扩大。

相应的，本实施例中，限位轮5安装于第一侧边轮辐321的外边沿，安装方式与作用原理与实施例一相同，在此不再赘述。

本实施例二提出的用于汽车转向工况模拟的环形正交力矩底盘测功机，可以作为实施例一中用于汽车转向工况模拟的环形正交力矩底盘测功机的替代方案。

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。