CN103323262A - 自动变飞轮的汽车惯性式制动检验台 - Google Patents

Abstract

一种自动变飞轮的汽车惯性式制动检验台，检验台为左右两侧对称结构，固定在电机座上的电机经皮带连接主滚筒的内端，主滚筒另一端通过滚筒联动链连接副滚筒和长飞轮轴，长飞轮轴通过链条联动短飞轮轴，每根轴上装有3个不同大小的飞轮，飞轮与轴之间装有轴承和爪型离合器，每个飞轮都有一套止动器和电磁铁推动的拨叉，由电脑控制对飞轮进行分离或结合。本发明将小巧而紧凑的飞轮组布置在惯性式制动检验台上，该检验台飞轮系统重量和成本只占整台设备的30%以下，设备体积小、功能多性价比高，具有很好的推广前景。

Description

自动变飞轮的汽车惯性式制动检验台

技术领域

本发明涉及一种汽车制动检验装置，尤其涉及一种自动变飞轮的汽车惯性式制动检验台。

背景技术

汽车制动是将汽车在道路上的行使动能，经制动器内部的摩擦转变为热能消耗掉，当汽车的行驶动能耗尽了，汽车也就停下了。

目前，国内普遍使用反力式汽车制动试验台，受原理、结构的限制，其滚筒的转速很慢，相当于车速3km/h左右，制动过程与汽车在道路上的制动工况相差很大，现在大多数汽车都有ABS制动（防抱死）功能，ABS系统起作用的最低车速必须在15Km/h以上，这意味着反力式制动台无法检验有ABS制动的汽车，它的存在是因为找不到替代设备而作为摆设，也就是说，凡是具有ABS制动的汽车，其制动性能无法判定，存在着极大的安全隐患。

惯性式制动检验台是让汽车的车轮在台架的滚筒上转动，转动的滚筒相当于移动的路面，用来模拟汽车在道路上的行驶状态，其滚筒转速可以达到50Km/h以上，制动过程与汽车在道路上的制动工况非常接近，可以检验有ABS制动的汽车。

汽车在台架上制动时，制动器所消耗的是滚筒的旋转动能，在车速相同的条件下，如果滚筒的旋转动能与汽车在道路上的行驶动能相等，则台架的制动检验结果，与道路上的制动效果是一致的，可以直接采用路试国家标准检验。由于不同的汽车其质量不同，即使同样的车速，行驶动能也各不相同。因此，要求台架滚筒的旋转动能可以改变，能与不同质量汽车的行驶动能相近或者相等。人们曾想根据汽车的质量，让滚筒连接大小不同的飞轮，改变其转动惯量使旋转动能与汽车行驶动能尽量接近。但是，按照汽车检验各项误差小于3%的习惯要求，至少要12个不同大小的飞轮，加上飞轮切换机构，飞轮系统的质量和成本将占整台设备的70%以上，若要自动切换飞轮（用电磁离合器），成本还要大大增加，这使得人们知难而退，也是长期以来惯性式汽车检验台难以推广的原因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动变飞轮的汽车惯性式制动检验台，它具有结构简单体积小、功能丰富和检验方便可靠的优点。

本发明是这样来实现的，检验台为左右两侧对称结构，每侧包括主滚筒、副滚筒、电机、电机座、小皮带轮、大皮带轮、滚筒联动链、传动链、飞轮轴联动链、长飞轮轴、短飞轮轴、飞轮、爪型离合器、拨叉、电磁铁、编码器、第三滚筒、光电计数器、举升气缸、称重传感器、轮顶、制动气缸、制动蹄板、台架框、台架梁、轴承座、立柱、止动器。固定在电机座上的电机经皮带连接主滚筒的内端，主滚筒内端还连接一个编码器，主滚筒另一端通过滚筒联动链连接副滚筒和长飞轮轴，其特征是长飞轮轴通过传动链联动短飞轮轴，每根轴上装有若干个不同大小的飞轮，飞轮与轴之间装有轴承和爪型离合器，每个飞轮都有一套止动器和电磁铁推动的拨叉，由电脑控制对飞轮进行分离或结合。爪型离合器分离时，轴转但飞轮被止动，爪型离合器结合时轴带动飞轮同转，根据被检汽车的称重结果，自动结合相应的飞轮，使主、副滚筒和飞轮的旋转动能与被检汽车的行驶动能相等。主、副滚筒之间安装了举升气缸和第三滚筒，第三滚筒上连有光电计数器，副滚筒底下装有滚筒止动器。

由于飞轮的动能和转速的平方成正比，让滚筒和飞轮的传动比为1:2（大检验台）或1:1.4（小检验台），使得飞轮有足够大的动能，但外形尺寸和质量却很小，每3~4个飞轮同一根飞轮轴，飞轮和飞轮轴之间装有轴承和爪型离合器(牙嵌式离合器)，离合器的静牙盘装在飞轮上，动牙盘装在挖有键槽的轴上，可以轴向移动，离合器分离时，飞轮轴转但飞轮被制动，结合时飞轮轴带动飞轮同转，因飞轮很小，可用均质钢板加工而成，不必浇铸加工，结构紧凑成本低，工艺简单且能保证重力平衡，进一步降低成本。每侧滚筒各连接一个飞轮组，每组6（小检验台）或7（大检验台）个大小不同的飞轮，相邻飞轮的旋转动能为2倍关系，按照排列组合关系可为64（小检验台）种或128（大检验台）种变化，根据汽车称重的结果，电脑自动控制某些飞轮转动，即控制相应的电磁铁，通过拨叉、离合器将飞轮结合，使飞轮加上滚筒的旋转动能与被检查汽车的动能基本相等，本发明采用左右对称结构，台架中央按照安装电机，通过皮带驱动左右滚筒。

本发明的有益效果是：本发明将小巧而紧凑的飞轮组布置在惯性式制动检验台上，该检验台飞轮系统重量和成本只占整台设备的30%以下，设备体积小、功能多，很有推广价值；使本该体积庞大、笨重、复杂、昂贵的设备变得和普通设备一样易于推广，为国内在用汽车ABS制动提供了科学的检验条件，本发明可以检验紧急制动、点制动、驻车制动、滑行性能（传动系阻力）、车速表、称重，设备一机多能，检验结果准确可靠且符合国家有关标准，设备占地小，性价比高，具有很好的推广前景。

附图说明

图1为本发明的结构主视图。

图2为本发明的结构俯视图。

在图中，1、主滚筒  2、副滚筒  3、电机  4、电机座  5、小皮带轮  6、大皮带轮  7、滚筒联动链  8、传动链  9、飞轮轴联动链  10、长飞轮轴  11、短飞轮轴  12、飞轮  13、爪型离合器  14、拨叉  15、电磁铁  16、编码器17、第三滚筒  18、光电计数器  19、举升气缸  20、称重传感器  21、轮顶   22、制动气缸  23-制动蹄板、24-台架框、25-台架梁、26-轴承座、27-立柱、28-止动器。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明做详细阐述；

如图1和图2所示，本发明的检验台为左右两侧对称结构，每侧包括主滚筒1、副滚筒2、电机3、电机座4、小皮带轮5、大皮带轮6、滚筒联动链7、传动链8、飞轮轴联动链9、长飞轮轴10、短飞轮轴11、飞轮12、爪型离合器13、拨叉14、电磁铁15、编码器16、第三滚筒17、光电计数器18、举升气缸19、称重传感器20、轮顶21、制动气缸22、制动蹄板23、台架框24、台架梁25、轴承座26、立柱27、止动器28。固定在电机座4上的电机3经皮带连接主滚筒1的内端，主滚筒内端还连接一个编码器16，主滚筒另一端通过滚筒联动链7连接副滚筒2和长飞轮轴10，其特征是长飞轮轴通过传动链8联动短飞轮轴11，每根轴上装有3个不同大小的飞轮12，飞轮与轴之间装有轴承和爪型离合器13，每个飞轮都有一套止动器28和电磁铁15推动的拨叉14，由电脑控制对飞轮进行分离或结合。爪型离合器分离时，轴转但飞轮被止动，爪型离合器结合时轴带动飞轮同转，根据被检汽车的称重结果，自动结合相应的飞轮，使主、副滚筒和飞轮的旋转动能与被检汽车的行驶动能相等。主、副滚筒之间安装了举升称重装置，和第三滚筒，第三滚筒上连有光电计数器，副滚筒底下装有滚筒制动气缸。

本发明的设计特点是：

     1、滚筒和飞轮进行分轴传动。由于飞轮的动能与转速的平方成正比，让飞轮转速大于滚筒转速，使飞轮有足够大的动能，但外形尺寸和重量却很小。

    2、数个飞轮同轴(阶梯轴又称宝塔轴)，飞轮与轴之间装有轴承和爪型离合器(牙嵌式离合器)，离合器的静牙盘装在飞轮上，动牙盘装在挖有键槽的轴上。离合器分离时轴转但飞轮不转，结合时轴带动飞轮同转，结构紧凑成本低。因飞轮很小，可用均质厚钢板加工而成，不必浇铸加工，工艺简单且能保证重心平衡，进一步降低了成本。

3、左右滚筒各连接一组飞轮，每组N个大小不同的飞轮，相邻飞轮的旋转动能为2倍的关系，按照排列组合可生产2的N次方不同档位的旋转动能。根据汽车称重结果，电脑自动控制让哪几个飞轮旋转，即控制相应的电磁铁通过拨叉、离合器将飞轮结合，使飞轮加上滚筒的旋转动能与被检验汽车的行驶动能基本相等。

在实际生产中，本发明如下具体实施：

    1、台架框体:

    在两根平行的长槽钢台架框24之间，焊有8根短槽钢台架梁25,整体如平放的梯子.另外，在台架梁25上，焊有一些立柱27。除控制台之外的所有结构都安装在台架框体内.

   2、动力及传动机构

    两台相同的电动机3各自固定在电机座4上，电机座4的位置可以前后调节。电动机3的小皮带轮5通过皮带将动力传给大皮带轮6及滚筒，同时起减速增扭的作用。两台电动机3由一个变频器供电，保证运转条件一致。

    3、滚筒组:

    左、右对称各两个平行安装的滚筒，其中位于前面的是副滚筒2，后面的为主滚筒1,主滚筒1与副滚筒2之间有滚筒联动链7连接，两个主滚筒1的外端轴有传动链8与长飞轮轴10连接，同时起飞轮增速的作用。左右滚筒的轴内端，各连接一个同轴的编码器16,滚筒尺寸为Φ296 X 700，周长930，编码器每转一周产生600个脉冲，每个脉冲相当于滚筒周长1.55mm，每隔60毫秒采样一次脉冲数乘0.093,即为当时的车速。例如50km/h的车速为13888.88mm/s，则0.093 X 0.06 X 13888.88/1.55=50。以检验小汽车制动为例，国内绝大部分小汽车的轴重在420-1420kg之间，不挂飞轮只靠4个滚筒的旋转动能应该相当于该范围的下限，汽车轴重超过420kg就需要加挂飞轮，轴重达到1420kg就要挂上所有的飞轮。因此，滚筒尺寸是根据允许汽车轴重范围的下限设计的，4个Φ296 X 700的滚筒旋转动能相当于汽车轴重414kg的行驶动能.

    4、飞轮组:

    台架左、右两头对称安装了飞轮组，根据允许汽车轴重的范围以及误差小于3%的要求每组6个飞轮，最小飞轮的旋转动能相当8kg汽车行驶动能，然后依次乘2,即8. 16, 32,64, 128. 256kg，则有2 X (8+16+32+64+128+256) +414=1422,即所有飞轮和滚筒的旋转动能相当于汽车轴重1422kg的行驶动能。假设汽车轴重为421.9kg，电脑判定在414kg这个量级上的增加量小于8kg，不必挂飞轮，其误差414-421.9= -7.9kg;如果汽车轴重为422.lkg，电脑判定在414kg这个量级上的增加量大于8kg、小于16kg，则挂2个8kg飞轮，误差为414+2X 8—422.1=7.9kg，这说明任何时候的误差都不大于8kg，而8kg只占轴重下限的1.9%，完全符合小于3%的要求，可见用几个多大的飞轮，应根据允许汽车轴重的范围和误差，进行灵活选择。每组6个飞轮，可产生2⁶=64个不同的量级，以适应不同的汽车轴重。长飞轮轴10和短飞轮轴11的直径都是中间大、两头逐段减小的阶梯轴，其中长飞轮轴10上串有256、128、64Kg的飞轮，短飞轮轴11上串有8、16、32Kg的飞轮，两轴用联动链9连接。长飞轮轴10与主滚筒1之间有传动链8进行连接,同时起着飞轮增速作用。每个飞轮与轴之间都装有轴承和爪型离合器13（爪型离合器的旋转动能计算在飞轮之内），爪型离合器13的静牙盘装在飞轮12上，带键槽的动牙盘套在轴上并可轴向移动，由电磁铁15带动拨叉14来回拨动。平时，电磁铁15不吸合，由止动器28止住飞轮，拨叉14在复位力的作用下使动牙盘离开静牙盘，即爪型离合器13在分离时，轴的转动只是空转。需要某个飞轮12转动时，电脑会控制电路让相应的止动器28松开、电磁铁15吸合，带动拨叉14将动牙盘和静牙盘结合，飞轮12就会随轴转动。 一根轴上可以串6个飞轮12，不过加工和安装都很麻烦，台架整体长度也要加长很多， 而且结构很不紧凑，因此，还是选择两轴形式。

      5、举升称重机构

  该机构位于主、副滚筒之间，用来升降车轮和称重。框形的轮顶21的两头，通过传力钢球压在称重传感器20上，称重传感器20则装在举升气缸19的顶部。称重传感器20通过钢球传力，只承受垂直的重力，以保证称重准确。

      6、滚筒制动机构

    该机构位于副滚筒2的下方，左右各一套，由制动气缸22和制动蹄板23组成，当气缸22顶起制动蹄板23顶住副滚筒2的下方时，汽车车轮通过滚筒就不会滑转。

      7、第三滚筒机构

    第三滚筒17位于轮顶21的框形之内，滚筒直径59mm,转动惯量极小，而且滚筒表面经过滚花处理，附着系数很大。第三滚筒17有整体向上的弹力，可以紧压在轮胎下跟随转动，第三滚筒17的一端连着光电计数器18用来累计周长，其转动的累计周长与主滚筒1转动的累计周长之差，就是制动拖滑距离，这是评价ABS制动性能的主要指标之一。

8、控制台

    控制台和台架是分开的，之间由电线、电缆相连。除台架上的传感器和电器之外，其它的包括电脑、数据采集卡、变频器、各种放大电路和控制电路等，都置于控制台机箱内，机箱上面摆放显示器、键盘、打印机。

    本发明的具体工作过程：

平时，只要接通了气源(0.7-0.9Mpa) ,举升气缸19就会推举轮顶21与地面等高，制动气缸22也推着制动蹄板23上升顶住副滚筒2，便于汽车通行。

  当汽车车轮压上顶轮21时，会挡住横在轮顶上方的红外光束，红外接收器就会发出到位信号，由电脑提示“停车”且对左右车轮进行称重（轴重为左右轮之和），同时，自动结合需要转动的飞轮12。之后，显示器自动转为主画面，此时可登录汽车车号，选择所需检验项目和前后车轮。

    登录选项后，即进入所选项目的程序和工作画面，将气源开关拨到下降位，轮顶21和制动蹄板23降至最低位，使车轮落在主、副滚筒和第三滚筒17上，可以进行检验。

    按ON键，变频器开始输出4HZ的电源，电动机3低速动转，让滚筒带动车轮以约3km/h的车速运转15秒钟，这一措施可以摆正车身，也有利于离合器13可靠结合。15秒过后，变频器逐步增加频率，电动机、滚筒、飞轮、车轮逐步加速运转，达到变频器设定的最高频率后即保持该频率，电动机、滚筒、飞轮、车轮则匀速运转，此时的车速稳定在53km/h左右。接下来以紧急制动检验为例:按OFF键，变频器及电机断电，滚筒、飞轮失去动力，但仍有惯性，与车轮一起自由减速，从53km/h开始，减速至50.3-5 0.0km/h时，显示器亮红灯提示，操作人员迅速将汽车制动踏板猛一脚踩到底。

    从减速到达50km/h这一刻开始，电脑对编码器、光电计数器的输出脉冲进行累计，这时的车速将急剧下降，2秒钟左右由50km/h降为零即检验结束，显示器转为检验结果画面，可以看到以下检验结果:制动距离、制动减速度、制动力、制动滚动距离、制动拖滑距离、制动协调时间、制动持续时间、轴重以及每个车轮的制动减速曲线图。检验结束后，所有飞轮都会分离且被止动。将气源开关拨到上升位，全部气缸都举升，轮顶上升顶起车轮平地面，显示器自动提示“离开”。

Claims (1)

1.一种自动变飞轮的汽车惯性式制动检验台，检验台为左右两侧对称结构，每侧包括主滚筒、副滚筒、电机、电机座、小皮带轮、大皮带轮、滚筒联动链、传动链、飞轮轴联动链、长飞轮轴、短飞轮轴、飞轮、爪型离合器、拨叉、电磁铁、编码器、第三滚筒、光电计数器、举升气缸、称重传感器、轮顶、制动气缸、制动蹄板、台架框、台架梁、轴承座、立柱、止动器，固定在电机座上的电机经皮带连接主滚筒的内端，主滚筒内端还连接一个编码器，主滚筒另一端通过滚筒联动链连接副滚筒和长飞轮轴，其特征是长飞轮轴通过传动链联动短飞轮轴，每根飞轮轴上装有若干个不同大小的飞轮，飞轮与飞轮轴之间装有轴承和爪型离合器，每个飞轮都有一套止动器和电磁铁推动的拨叉，主、副滚筒之间安装了举升气缸和第三滚筒，第三滚筒上连有光电计数器，副滚筒底下装有滚筒制动气缸。

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