CN107817117B - 一种轮胎力学特性实时测量装置及其测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轮胎力学特性实时测量装置及其测量方法，适用于不同车轮运动定位与速度下的轮胎力学特性试验，该装置能够模拟轮胎在高速运转时的各种工况，为研究轮胎在高速时的力学特性提供试验支持。该测量装置主要由轮胎、超声波厚度自动测量仪、形态位置发射传感器、轮辋和形态位置接收传感器构成。本发明装置结构简单，且解决了轮胎在使用过程中由于不断磨损，温度不断改变而造成的测量精度不够高或不够准确，以及试验过程中轮胎印迹改变的问题；本发明测量方法在提高了试验结果的鲁棒性和可靠性的同时，还可以时刻得知每个轮胎的受力情况，提升了车辆的安全性；本发明还解决了传统测轮胎力学特性设备占用空间大，成本高且不易实现等问题。

Description

一种轮胎力学特性实时测量装置及其测量方法
技术领域
本发明属于轮胎力学特性测量技术领域，具体涉及一种轮胎力学特性实时测量装置及其测量方法，适用于不同车轮运动定位与速度下的轮胎力学特性试验，该装置能够模拟轮胎在高速运转时的各种工况，为研究轮胎在高速时的力学特性提供试验支持。
背景技术
现有的汽车动力学动态特性测试装置，多是在车辆底盘测功机的基础上添加附属设备或者基于一体化转鼓的汽车动力学动态特性测试装置。其采用模块化设计，由测控系统和若干个一体化转鼓组成改进系统。基本原理是以转鼓模拟路面，将汽车的驱动轮放在转鼓上，从而带动转鼓转动，并控制给转鼓施加阻力。上述装置虽能够模拟不同的行驶阻力，通过传感器计算轮胎力，但是，其存在设备复杂，占地面积、试验条件局限性大，以及生产制造成本高等缺限。
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种轮胎力学特性实时测量装置及其测量方法，实现在不同温度及磨损量情况下，时刻检测轮胎所受六项力。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，现结合附图说明如下：
一种轮胎力学特性实时测量装置，主要由轮胎1、超声波厚度自动测量仪2、形态位置发射传感器3、轮辋4和形态位置接收传感器5构成；
所述轮胎1上嵌入有多组超声波厚度自动测量仪2和形态位置发射传感器3，且多组超声波厚度自动测量仪2和形态位置发射传感器3均匀分布在轮胎1的内侧圆周上；所述形态位置接收传感器5安装在轮辋4上，其与超声波厚度自动测量仪2、形态位置发射传感器3组数相同成对设置，多组形态位置接收传感器5沿轮辋4外侧圆周均匀分布；
所述超声波厚度自动测量仪2能够实时测量轮胎1厚度获得轮胎的磨损量；所述形态位置接收传感器5中部设有万向结构，能够随着受力方向的改变而改变。
所述超声波厚度自动测量仪2、形态位置发射传感器3与轮辋4均为六组。
优选地，所述超声波厚度自动测量仪2和形态位置发射传感器3采用铸造和注射成型的热塑型弹性体材料制成。
所述形状位置接收传感器5安装在轮辋4外侧圆周孔上，并与轮辋4密封。
上述轮胎力学特性实时测量装置的测量方法，包括以下步骤：
A、当轮胎1行驶在路面7上，轮胎1与路面7接触使轮胎1发生受力变形，嵌入轮胎1内侧的形态位置发射传感器3随之发生改变，对应的轮辋4上形态位置接受传感器5接收轮胎1内侧的形状位置变化，获得每一组装有传感器位置的轮胎1内侧的的形状，并连接起来模拟出整个轮胎1内侧的形状；
B、超声波厚度自动测量仪2时刻测量轮胎1的厚度从而得出轮胎1的磨损量，再结合步骤A描绘出不同磨损量时的轮胎1内侧形状，直至达到磨损量极限；
C、将经过大量实验得到的在不同磨损量及温度下的轮胎受六项力的值绘制成表1；
D、由步骤A、步骤B得出不同磨损量的轮胎1内侧形状，再查表1得出六项力的值。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明轮胎力学特性实时装置结构简单，且解决了轮胎在使用过程中由于不断磨损，温度不断改变而造成的测量精度不够高或不够准确，以及试验过程中轮胎印迹改变的问题；本发明测量方法在提高了试验结果的鲁棒性和可靠性的同时，还可以时刻得知每个轮胎的受力情况，提升了车辆的安全性；本发明还解决了传统测轮胎力学特性设备占用空间大，成本高且不易实现等问题。
附图说明
图1是本发明轮胎力学特性实时测量装置的结构示意图；
图2是本发明轮胎上形态位置发射传感器的安装布局示意图；
图3是本发明轮辋上形态位置接收传感器的安装布局意图；
图4是本发明轮胎上路面和轮胎接地印迹区的示意图；
图5是本发明原理结构示意框图。
图中：1.轮胎2.超声波厚度自动测量仪3.形态位置发射传感器4.轮辋5.形态位置接收传感器6.接地印迹区7.路面。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，该轮胎力学特性实时测量装置主要由轮胎1、超声波厚度自动测量仪2、形态位置发射传感器3、轮辋4和形态位置接收传感器5构成；所述形态位置接收传感器5安装在轮辋4且均匀分布在同一圆周上，超声波厚度自动测量仪2和形态位置发射传感器3安装在轮胎内侧且均匀分布在内侧圆周上。
所述超声波厚度自动测量仪2、形态位置发射传感器3和形态位置接收传感器4是成对设置的；超声波厚度自动测量仪2可实时测量轮胎1厚度从而得知轮胎的磨损量；形态位置接收传感器5中部位置具有万向结构可随着受力方向的改变而改变。
轮胎1、超声波厚度自动测量仪2和形态位置发射传感器3的安装，是将超声波厚度自动测量仪2和形态位置发射传感器3嵌入轮胎1的内侧且内侧均匀嵌入六个相同的结构。对于超声波厚度自动测量仪2和形态位置发射传感器3来说，随动于轮胎1内侧的变形发生形状位置的弹性变形很重要。因此，可以优选使用于铸造和注射成型的热塑型弹性体可更好的将超声波厚度自动测量仪2和形态位置发射传感器3嵌入轮胎内侧中从而更好的随着轮胎1内侧变形而变形；同时使超声波厚度自动测量仪2更好的测量出磨损量。
轮辋4和形状位置接收传感器5的安装，是在轮辋4上在同一圆周均匀加工六个孔然后安装形状位置接收传感器5进行密封等处理。
所述接地印迹区6印记是轮胎1和路面7的接触区域。
上述轮胎力学特性实时测量装置的测量方法，包括以下步骤：
A、当轮胎1行驶在路面7上轮胎1与路面7接触从而轮胎1发生受力变形，嵌入轮胎1内侧的形态位置发射传感器3随之发生改变，对应的轮辋4上形态位置接受传感器5接收轮胎1内侧的形状位置的变化，从而得知每一组装有传感器位置的轮胎1内侧的轮胎1的形状，每个装有传感器位置的轮胎1内侧连接起来从而模拟出整个轮胎1内侧的形状；
B、由于轮胎1的使用过程中会随着使用时间而磨损会影响对轮胎1内侧形状的描绘不一致，从而此装置使用嵌入的红外线厚度自动测量仪解决此问题，通过超声波厚度自动测量仪2时刻测量轮胎的厚度从而得出轮胎1的磨损量，再结合步骤A描绘出不同磨损量的轮胎1内侧形状，直到达到磨损量极限；
C、在不同磨损量不同温度下的轮胎受六项力经过大量实验得到的，从而制成可查的标准表格表1，大大节省了人力物力和大量时间，而且时刻得到每个轮胎的六项力，更大大提高汽车的安全性能；
C、由步骤A、步骤B得出的不同磨损量的轮胎1内侧的形状，根据模拟出的轮胎1内侧形状查表得出对应的形状从而得出六项力的值；例如，在室外温度25摄氏度的时磨损量为0.4mm，由位置传感器描绘出的轮胎内侧形状为LT-3，查表1所示轮胎六项力为在磨损量为0.04mm下轮胎型号为LT-3的轮胎力x34、y34、z34、Mx34、My34、Mz34。表1.不同磨损量及温度下的轮胎所受六项力标准表

Claims (1)

1.一种轮胎力学特性实时测量装置的测量方法，其特征在于，基于轮胎力学特性实时测量装置，测量装置主要由轮胎（1）、超声波厚度自动测量仪（2）、形态位置发射传感器（3）、轮辋（4）和形态位置接收传感器（5）构成；
所述轮胎（1）上嵌入有多组超声波厚度自动测量仪（2）和形态位置发射传感器（3），且多组超声波厚度自动测量仪（2）和形态位置发射传感器（3）均匀分布在轮胎（1）的内侧圆周上；所述形态位置接收传感器（5）安装在轮辋（4）上，其与超声波厚度自动测量仪（2）、形态位置发射传感器（3）组数相同成对设置，多组形态位置接收传感器（5）沿轮辋（4）外侧圆周均匀分布；
所述超声波厚度自动测量仪（2）能够实时测量轮胎（1）厚度获得轮胎的磨损量；所述超声波厚度自动测量仪（2）、形态位置发射传感器（3）与轮辋（4）均为六组；所述超声波厚度自动测量仪（2）和形态位置发射传感器（3）均采用铸造和注射成型的热塑型弹性体材料制成；所述形态位置接收传感器（5）安装在轮辋（4）外侧圆周孔上，并与轮辋（4）密封；
方法包括以下步骤：
A、当轮胎（1）行驶在路面（7）上，轮胎（1）与路面（7）接触使轮胎（1）发生受力变形，嵌入轮胎（1）内侧的形态位置发射传感器（3）随之发生改变，对应的轮辋（4）上形态位置接受传感器（5）接收轮胎（1）内侧的形状位置变化，获得每一组装有传感器位置的轮胎（1）内侧的形状，并连接起来模拟出整个轮胎（1）内侧的形状；
B、超声波厚度自动测量仪（2）时刻测量轮胎（1）的厚度从而得出轮胎（1）的磨损量，再结合步骤A描绘出不同磨损量时的轮胎（1）内侧形状，直至达到磨损量极限；
C、将经过大量实验得到的在不同磨损量及温度下的轮胎受六项力的值绘制成表格；
D、由步骤A、步骤B得出不同磨损量的轮胎（1）内侧形状，再查表得出六项力的值。
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