CN109752115A - 一种滚动轮胎的内部温度实时测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚动轮胎的内部温度实时测量系统及测量方法，测量系统包括装在转鼓机台上的轮胎，还包括埋设于所述轮胎内的温度传感器、安装在所述转鼓机台一侧的电滑环、用以采集所述温度传感器电信号的数采设备、以及与所述数采设备电连的计算机。本发明埋设于轮胎内部的温度传感器能精准、可靠、安全的测量轮胎内部的温度变化，同时，通过将体积小巧的温度传感器埋设于轮胎的内部，可有效的降低轮胎加载或卸载过程中，温度传感器及第一导线、第二导线等的疲劳损坏，进而延长整个滚动轮胎的内部温度实时测量系统的使用寿命。

Description

一种滚动轮胎的内部温度实时测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及轮胎技术领域，具体是一种滚动轮胎的内部温度实时测量系统及测量方法。

背景技术

在汽车行驶中，轮胎主要起支撑汽车重量、缓冲路面不平和、以及提供汽车加速、制动、转弯力等的作用。汽车在高速行驶过程中，轮胎经历多次的往复大变形时产生大量热量，导致轮胎的内部温升剧烈，尤其是在夏季的高温环境中，轮胎因长时间工作、且路况和工况复杂的情况下，极易发生爆胎事故。

爆胎的主要原因是轮胎内部温度升高急剧，不仅造成轮胎内部的气压升高，还会造成轮胎的胶料性能下降。而轮胎是帘线和橡胶的复合材料体，其材料的黏弹性和疲劳性能均与温度有关。温度太高则易加速轮胎材料老化，进而导致轮胎材料的黏性、耐磨性、以及车辆的操控性能发生变化，因此可以说轮胎的最终疲劳破坏或耐久失效均与轮胎的内部温度有直接关系。

为确保轮胎的性能，急需一种能够实时测量轮胎内部温度的测量系统及测量方法，实现轮胎在投入使用之前或在实际使用过程中能够对其内部温度进行监测，进而最大程度的降低轮胎发生爆胎的可能性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚动轮胎的内部温度实时测量系统及测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种滚动轮胎的内部温度实时测量系统，包括装在转鼓机台上的轮胎，还包括埋设于所述轮胎内的温度传感器、安装在所述转鼓机台一侧的电滑环、用以采集所述温度传感器电信号的数采设备、以及与所述数采设备电连的计算机；

所述温度传感器的输出端依次通过第一导线、第二导线、以及电滑环与所述数采设备相连；

所述数采设备与所述计算机之间通过有线连接或无线连接。

作为本发明进一步的方案：所述轮胎的胎肩外侧面上通过喷涂的胶水填充物固定粘贴有与胎肩外轮廓形状相适应的海绵。

作为本发明进一步的方案：所述海绵的宽度为4-6cm、长度与胎肩外轮廓相匹配。

作为本发明进一步的方案：所述第二导线与贯穿于海绵内的第一导线相连、且所述第二导线沿所述轮胎的轮辋表面粘贴布置。

作为本发明进一步的方案：所述温度传感器通过钻孔方式埋设于轮胎内部的任一位置、并通过胶水填充物进行位置固定。

作为本发明进一步的方案：所述电滑环包括固定安装在转鼓机台一侧面上的滑环保护罩、以及滑环本体；

所述滑环保护罩靠近所述轮胎一侧开设有通孔；

所述滑环本体与穿过通孔的第二导线相连。

作为本发明进一步的方案：所述第一导线为铜箔导线、所述第二导线为铁氟龙导线。

本发明还提供了一种滚动轮胎的内部温度实时测量系统的测量方法，包括如下步骤：

（1）测量系统的布置

1.1将待测轮胎安装至转鼓机台上，将温度传感器以钻孔方式埋设于轮胎内部并通过胶水填充物在轮胎内进行位置固定；

1.2第一导线的一端与温度传感器的信号输出端相连、并将第一导线贯穿于海绵，再将海绵通过胶水填充物固定粘贴于胎肩外侧面上；

1.3将第二导线的一端与第一导线的另一端相连并沿着轮胎的胎侧外轮廓固定布置，第二导线的另一端穿过滑环保护罩的通孔并与滑环本体相连；

1.4电滑环通过航空插头与数采设备相连；

（2）测量系统的处理

2.1将温度传感器、待测电阻R1、以及电压为U0的电源串联形成分压电路；

2.2温度传感器将感应到的轮胎内部温度转换为电阻信号；

2.3数采设备采集待测电阻R1的电压值U1，通过U2=U0- U1计算出温度传感器的电压值U2并将其转换为数字信号传送至计算机；

2.4计算机根据接收到的数字信号并通过R=（U2/U1）* R1计算出温度传感器的电阻值R；

2.5计算机将温度传感器的电阻值R对应于预先制定好的温度与电阻值对照表进行差分算法，并将得到的轮胎内部温度值在显示屏上实时显示出来。

作为本发明进一步的方案：所述步骤1.1中，温度传感器以钻孔方式埋设于轮胎内部时，钻孔位置可选在轮胎上的任意位置。

作为本发明进一步的方案：所述任意位置的测点布置3个以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、埋设于轮胎内部的温度传感器能精准、可靠、安全的测量轮胎内部的温度变化，同时，通过将体积小巧的温度传感器埋设于轮胎的内部，可有效的降低轮胎加载或卸载过程中，温度传感器及第一导线、第二导线等的疲劳损坏，进而延长整个滚动轮胎的内部温度实时测量系统的使用寿命；

2、通过在轮胎的胎肩外侧面上设置与胎肩外轮廓形状相适应的海绵，确保贯穿在海绵内的第一导线呈自然状态，进而避免因第一导线过于张紧而导致第一导线与温度传感器之间的连接处接触不良，提高了第一导线信号传送的稳定性与准确性；

3、将海绵的宽度设置在4-6cm之间，海绵的宽度优选为5cm，避免海绵宽度过小，不便于第一导线贯穿在海绵内；也使得海绵的宽度适宜而不至于浪费海绵材料；

4、采用电滑环替代一般的导线，可有效避免轮胎滚动时，与滑环本体相连的第二导线发生缠绕，解决了第二导线发生缠绕带来的安全隐患，进一步提高了整个测量系统的安全性与稳定性；

5、将温度传感器通过胶水填充物埋设于轮胎内部，使得胶水填充物固化后呈柔性状态，并且可以承受一定的温度不失粘性，不仅可以实现温度传感器在轮胎内部的位置基本固定，还使得温度传感器在轮胎内部具有一定的灵活性；

6、在轮胎的每个测试位置一般布置至少3个测点，使得轮胎进入滚动的试验工况，即可实时测量轮胎内部的温度变化情况，设置的3个以上温度传感器可确保对轮胎内部温度测量的准确性；

7、滚动轮胎的内部温度实时测量系统用于实车道路测试时，只需将测量系统的电滑环换成无线发射装置，适用范围广、使用效果好，有利于推广使用。

附图说明

图1为本发明测量系统的结构示意图；

图2为本发明温度传感器所在分压电路的电路图；

图3为本发明同一位置处6个温度传感器分别测得的轮胎内部实时温度折线图。

图中：

1-轮胎、2-温度传感器、3-海绵、4-数采设备、5-计算机、6-第一导线、7-第二导线；

8-电滑环、81-滑环保护罩、82-滑环本体；

9-转鼓机台。

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。

请参阅图1，一种滚动轮胎的内部温度实时测量系统，包括装在转鼓机台9上的轮胎1，还包括埋设于所述轮胎内的温度传感器2、安装在所述转鼓机台9一侧的电滑环8、用以采集所述温度传感器2电信号的数采设备4、以及与所述数采设备4电连的计算机5；所述温度传感器2的输出端依次通过第一导线6、第二导线7、以及电滑环8与所述数采设备4相连；所述数采设备4与所述计算机5之间通过有线连接或无线连接。

将轮胎1安装在转鼓机台上、将电滑环8安装在转鼓机台的一侧，同时，使得温度传感器2的输出端依次通过第一导线6、第二导线7以及电滑环8与数采设备4相连，数采设备4通过电线、电缆等与计算机5进行有线连接，或通过wifi等无线网络实现无线连接。温度传感器2在埋设之前，需先选定轮胎1需要测定内部温度的位置，再将温度传感器2埋设于该轮胎1需要测定温度位置处的内部，温度传感器2采用的是热敏电阻。

具体使用时，转鼓机台工作并带动装在转鼓机台上的轮胎1滚动，埋设在轮胎1内的温度传感器2，即热敏电阻实时感应轮胎1内部的温度并感应到的温度转化为电阻信号，温度传感器2将电阻信号依次通过第一导线6、第二导线7、以及电滑环8传送至数采设备4，数采设备4采集热敏电阻所在分压电路的电压信号，并将采集到的电压信号转换为数字信号，数采设备4将转化后的数字信号通过有线或无线传送至计算机5，计算机5根据接收到的数字信号进行运算，并将计算出的轮胎1内部温度在计算机5的显示屏上实时显示出来，实现滚动轮胎的内部温度实时测量，埋设于轮胎1内部的温度传感器2能精准、可靠、安全的测量轮胎1内部的温度变化，同时，通过将体积小巧的温度传感器2埋设于轮胎1的内部，可有效的降低轮胎1加载或卸载过程中，温度传感器2及第一导线6、第二导线7等的疲劳损坏，进而延长整个滚动轮胎的内部温度实时测量系统的使用寿命。

所述轮胎1的胎肩外侧面上通过喷涂的胶水填充物固定粘贴有与胎肩外轮廓形状相适应的海绵3。

所述海绵3的宽度为4-6cm、长度与胎肩外轮廓相匹配。

通过在轮胎1的胎肩外侧面上设置与胎肩外轮廓形状相适应的海绵3，并将海绵3通过喷涂的胶水填充物固定于轮胎1的胎肩外侧面上，使得海绵3覆盖于轮胎1外侧面上时呈自然状态，便于与温度传感器2相连接的第一导线6沿着海绵3的长度方向贯穿于海绵3内，同时，将海绵3的宽度设置在4-6cm之间，海绵3的宽度优选为5cm，避免海绵3宽度过小，不便于第一导线6贯穿在海绵3内；也使得海绵3的宽度适宜而不至于浪费海绵3材料。

具体使用时，通过将第一导线6穿插于海绵3中，并使得第一导线6处于较松弛的状态，确保贯穿在海绵3中的第一导线6松紧程度适当而不发生拉扯，进而避免因第一导线6过于张紧而导致第一导线6与温度传感器2之间的连接处接触不良，提高了第一导线6信号传送的稳定性与准确性。

所述第二导线7与贯穿于海绵内的第一导线6相连、且所述第二导线7沿所述轮胎1的轮辋表面粘贴布置。

所述温度传感器2通过钻孔方式埋设于轮胎1内部的任一位置、并通过胶水填充物进行位置固定。

所述电滑环8包括固定安装在转鼓机台一侧面上的滑环保护罩81、以及滑环本体82；所述滑环保护罩81靠近所述轮胎1一侧开设有通孔；所述滑环本体82与穿过通孔的第二导线7相连。

所述第一导线6为铜箔导线、所述第二导线7为铁氟龙导线。

测量系统在具体组装时，将与第一导线6相连的第二导线7通过胶带等沿着轮辋表面粘贴布置，并将第二导线7的另一端穿过滑环保护罩81一侧开设的通孔、与滑环保护罩81内的滑环本体82相连，滑环保护罩81固定安装在转鼓机台的一侧面上，在使用时，轮胎1随着转鼓机台转动，第一导线6、第二导线7固定粘合在轮胎1的外侧面上，轮胎1在滚动时，可带动电滑环8的滑环本体82在滑环保护罩81内转动，采用电滑环8替代一般的导线，可有效避免轮胎1滚动时，与滑环本体82相连的第二导线7发生缠绕，通过设置的电滑环8，使得轮胎1在滚动过程中，滑环本体82也跟着转动，进而解决了第二导线7发生缠绕带来的安全隐患，进一步提高了整个测量系统的安全性与稳定性。

埋设于轮胎1内的温度传感器2通过胶水填充物粘合在轮胎1内部，确保温度传感器2实时测量的轮胎1内部温度的准确性，同时，与温度传感器2相连的第一导线6采用铜箔导线，与电滑环8相连的第二导线7采用铁氟龙导线，并使得铜箔导线与铁氟龙导线相连，实现信号的精准传送，进一步提高了轮胎1内部温度测量准确性，有利于推广使用。

一种滚动轮胎的内部温度实时测量系统的测量方法，包括如下步骤：

（1）测量系统的布置

1.1将待测轮胎安装至转鼓机台上，将温度传感器以钻孔方式埋设于轮胎内部并通过胶水填充物在轮胎内进行位置固定；

将温度传感器埋设于轮胎内部后，通过向轮胎内部、埋设有温度传感器的部位灌入胶水填充物，胶水填充物为3M Hi-Tack 76喷胶，当胶水填充物固化后，胶水填充物呈柔性状态，并且可以承受一定的温度不失粘性，进而不仅可以实现温度传感器在轮胎内部的位置基本固定，还使得温度传感器在轮胎内部具有一定的灵活性。

1.2第一导线的一端与温度传感器的信号输出端相连、并将第一导线贯穿于海绵，再将海绵通过胶水填充物固定粘贴于胎肩外侧面上；

1.3将第二导线的一端与第一导线的另一端相连并沿着轮胎的胎侧外轮廓固定布置，第二导线的另一端穿过滑环保护罩的通孔并与滑环本体相连；

1.4电滑环通过航空插头与数采设备相连；

（2）测量系统的处理

2.1将温度传感器、待测电阻R1、以及电压为U0的电源串联形成分压电路；

2.2温度传感器将感应到的轮胎内部温度转换为电阻信号；

2.3数采设备采集待测电阻R1的电压值U1，通过U2=U0- U1计算出温度传感器的电压值U2并将其转换为数字信号传送至计算机；

2.4计算机根据接收到的数字信号并通过R=（U2/U1）* R1计算出温度传感器的电阻值R；

2.5计算机将温度传感器的电阻值R对应于预先制定好的温度与电阻值对照表进行差分算法，并将得到的轮胎内部温度值在显示屏上实时显示出来。

请参阅图2，具体测量时，温度传感器为热敏电阻，在轮胎的某个具体位置处埋设6个温度传感器，同时，温度传感器也与待测电阻待测电阻R1、以及电压为U0的电源串联形成分压电路，当轮胎滚动时，埋设在轮胎内部的温度传感器实时感应轮胎的内部温度，并将感应到的温度转化为电阻信号，温度传感器的信号输出端与第一导线相连，电阻信号依次通过第一导线、第二导线以及电滑环传送至数采设备，数采设备温度传感器所在分压电路电压信号，具体是采集分压电路中的待测电阻R1的电压值U1，通过U2=U0- U1计算出温度传感器的电压值U2并将其转换为数字信号传送至计算机，计算机根据接收到的数字信号并将其转化为温度传感器的电阻信号，即温度传感器根据感应到的轮胎内部温度所转化成的电阻信号，具体是通过R=（U2/U1）* R1计算出热敏电阻实时的电阻值R，并将温度传感器的电阻值R对应于预先制定好的温度与电阻值对照表进行差分算法，进而将轮胎内部的实时温度值转化出来，并将得到的轮胎内部温度值在计算机的显示屏上实时显示出来，便于工作人员查看与记录。

所述步骤1.1中，温度传感器以钻孔方式埋设于轮胎内部时，钻孔位置可选在轮胎上的任意位置。

在对轮胎的内部温度进行测试时，可以根据测量需求，对轮胎内部的任一位置进行测量，具体是，将温度传感器埋设于所需测量温度的位置处，并通过胶水填充物将温度传感器在轮胎内部进行固定，通过将温度传感器埋设于轮胎的内部，使得温度传感器能直接的感应到轮胎内部的温度变化，解决了非接触式测温方法导致的轮胎内部温度测量的不准确性，同时，通过埋设在轮胎内部的温度传感器，温度传感器采用热敏电阻，可及时、精确的感应到轮胎的内部温度，且温度传感器采用胶水填充物进行固定，减小了温度传感器在轮胎内部因轮胎滚动导致的变形，延长了整个测量系统的使用寿命。

所述任意位置的测点布置3个以上。

请参阅图3，埋设于轮胎内部同一位置处的6个温度传感器所感应到的温度基本一致，并且，通过在轮胎内部的同一位置设置6个温度传感器时，测定的轮胎内部温度准确度高，实现了轮胎在滚动状态下内部温度的实时测量。

在轮胎的每个测试位置一般布置至少3个测点，即在每个测试位置处埋设3个以上的温度传感器，一般在每个位置设置3-6个温度传感器。具体测量时，将整个测量系统组装好后，使得轮胎进入滚动的试验工况，即可实时测量轮胎内部的温度变化情况，设置的3个以上温度传感器可确保对轮胎内部温度测量的准确性。

另外，此种滚动轮胎的内部温度实时测量系统还适用于实车道路测试，而使得轮胎无需在转鼓机台作用下滚动，此时，只需将测量系统的电滑环换成无线发射装置即可，埋设在轮胎内部的温度传感器将感应到的轮胎内部温度转化为电阻信号，并依次通过第一导线、第二导线、以及无线发射装置传送电阻信号，将数采设备设置在车内或室内进行数据采集，并将采集到的信号转化为数字信号传送至计算机，计算机根据接收到的数字信号并通过R=（U2/U1）* R1计算出温度传感器的电阻值R，计算机将温度传感器的电阻值R对应于预先制定好的温度与电阻值对照表进行差分算法，并将得到的轮胎内部温度值在显示屏上实时显示出来。

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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种滚动轮胎的内部温度实时测量系统，包括装在转鼓机台（9）上的轮胎（1），其特征在于：还包括埋设于所述轮胎内的温度传感器（2）、安装在所述转鼓机台（9）一侧的电滑环（8）、用以采集所述温度传感器（2）电信号的数采设备（4）、以及与所述数采设备（4）电连的计算机（5）；

所述温度传感器（2）的输出端依次通过第一导线（6）、第二导线（7）、以及电滑环（8）与所述数采设备（4）相连；

所述数采设备（4）与所述计算机（5）之间通过有线连接或无线连接。

2.根据权利要求1所述的滚动轮胎的内部温度实时测量系统，其特征在于：所述轮胎（1）的胎肩外侧面上通过喷涂的胶水填充物固定粘贴有与胎肩外轮廓形状相适应的海绵（3）。

3.根据权利要求2所述的滚动轮胎的内部温度实时测量系统，其特征在于：所述海绵（3）的宽度为4-6cm、长度与胎肩外轮廓相匹配。

4.根据权利要求1所述的滚动轮胎的内部温度实时测量系统，其特征在于：所述第二导线（7）与贯穿于海绵内的第一导线（6）相连、且所述第二导线（7）沿所述轮胎（1）的轮辋表面粘贴布置。

5.根据权利要求1所述的滚动轮胎的内部温度实时测量系统，其特征在于：所述温度传感器（2）通过钻孔方式埋设于轮胎（1）内部的任一位置、并通过胶水填充物进行位置固定。

6.根据权利要求1所述的滚动轮胎的内部温度实时测量系统，其特征在于：所述电滑环（8）包括固定安装在转鼓机台一侧面上的滑环保护罩（81）、以及滑环本体（82）；

所述滑环保护罩（81）靠近所述轮胎（1）一侧开设有通孔；

所述滑环本体（82）与穿过通孔的第二导线（7）相连。

7.根据权利要求4所述的滚动轮胎的内部温度实时测量系统，其特征在于：所述第一导线（6）为铜箔导线、所述第二导线（7）为铁氟龙导线。

8.一种权利要求1-7任意一项所述滚动轮胎的内部温度实时测量系统的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）测量系统的布置

1.1将待测轮胎安装至转鼓机台上，将温度传感器以钻孔方式埋设于轮胎内部并通过胶水填充物在轮胎内进行位置固定；

1.2第一导线的一端与温度传感器的信号输出端相连、并将第一导线贯穿于海绵，再将海绵通过胶水填充物固定粘贴于胎肩外侧面上；

1.3将第二导线的一端与第一导线的另一端相连并沿着轮胎的胎侧外轮廓固定布置，第二导线的另一端穿过滑环保护罩的通孔并与滑环本体相连；

1.4电滑环通过航空插头与数采设备相连；

（2）测量系统的处理

2.1将温度传感器、待测电阻R1、以及电压为U0的电源串联形成分压电路；

2.2温度传感器将感应到的轮胎内部温度转换为电阻信号；

2.3数采设备采集待测电阻R1的电压值U1，通过U2=U0- U1计算出温度传感器的电压值U2并将其转换为数字信号传送至计算机；

2.4计算机根据接收到的数字信号并通过R=（U2/U1）* R1计算出温度传感器的电阻值R；

2.5计算机将温度传感器的电阻值R对应于预先制定好的温度与电阻值对照表进行差分算法，并将得到的轮胎内部温度值在显示屏上实时显示出来。

9.根据权利要求8所述的滚动轮胎的内部温度实时测量系统的测量方法，其特征在于：所述步骤1.1中，温度传感器以钻孔方式埋设于轮胎内部时，钻孔位置可选在轮胎上的任意位置。

10.根据权利要求9所述的滚动轮胎的内部温度实时测量系统的测量方法，其特征在于：所述任意位置的测点布置3个以上。