CN110346152A - 汽车轮胎爆胎试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车轮胎爆胎试验装置，该装置包括参数检测传感器、导线、弧形集成转换接头、两端带快速接头的进气管、集气腔、滑环、滑环支架、滑环定子、旋转接头、带快速接头气管以及放气阀。该装置由驾驶员直接操作控制阀门开闭，在气压差作用下胎内气体迅速释放，从而模拟汽车轮胎爆胎现象，并通过参数检测传感器获取所需参数。本发明适合不同车型在不同速度及路况条件下的爆胎试验，实车动态试验时可通过此试验装置在汽车行驶过程中模拟不同泄气时间的爆胎工况，利用传感器获得爆胎时车辆侧向加速度、横摆角速度、车身侧倾角等数据，便于分析爆胎时车辆偏航或失稳的原因，有助于提高车辆的主动安全性控制。

Description

汽车轮胎爆胎试验装置

技术领域

本发明涉及一种汽车轮胎爆胎试验装置，属于汽车安全领域。

背景技术

随着路桥建造技术的迅速发展，各地公路等级普遍提高，汽车经常处于高速行驶状态，汽车的高速行驶不仅容易导致爆胎情况的发生并且一旦发生高速爆胎后果将十分严重。据交通部门资料显示，因爆胎导致的重大交通事故占交通事故总量的70％以上，且通常造成较为严重的后果。因此，研究高速行驶车辆的爆胎现象及其爆胎后对汽车操纵稳定性的影响与主动干预成为企业和研究者必须解决的难题。于是，发明一种模拟爆胎的试验装置以辅助汽车爆胎试验成为首要任务。

目前，大多数试验装置都采用遥控爆破的方式实现轮胎爆胎，虽然这种方式能够达到轮胎爆胎的目的，但这种方法安装复杂，每次试验都需要拆卸和安装一次轮胎，还要重新安装爆破物质，不便于重复试验。另外，爆破物质在运输存储和安装过程中存在安全隐患，更重要的是，这种试验方式爆胎口径大小控制较困难，需要进行多次试验才能掌握爆破物质用量的大小，费时费力，经济性较低。

如申请号为CN201110379054、发明名称为“一种爆胎口径可控的爆胎实验装置”的发明专利申请，在轮毂上开设六个排气口，排气口处焊接排气管，并依次连接进气套筒、电磁阀和流量控制器，通过电磁阀和流量控制器控制气体排出，实现爆胎口径可控。而复杂的结构使该装置体积较大且可靠性一般，难以用于实车行驶状态下的爆胎试验。本发明的优越性在于不仅爆胎口径可控，并且结构简单，成本低，可靠性高，安装拆卸方便，且设有集气腔、旋转接头和参数检测传感器，更有利于胎内胎压迅速降低和实车行驶爆胎试验时获取数据。

发明内容

本发明基于上述问题，提供一种爆胎口径可控的汽车轮胎爆胎试验装置，能够快速降低汽车轮胎的压力并能在实车行驶时获取爆胎数据。

本发明的具体技术方案如下：

本发明公开一种汽车轮胎爆胎试验装置，其包括参数检测传感器、弧形集成转换接头、两端带快速接头的进气管、集气腔、滑环、滑环支架、滑环定子、旋转接头、气管以及放气阀，汽车轮胎的轮毂侧面设有若干扁弧形通孔，所述扁弧形通孔与所述弧形集成转换接头的第一扁头端焊接固定，所述弧形集成转换接头的第二端螺纹孔与进气管的第一端快速接头通过螺纹连接；进气管的第二端快速接头与集气腔腔体侧壁开有的螺纹孔配合连接，使所述汽车轮胎胎内的气体与集气腔的气体连通；所述集气腔的外端面开有螺纹孔，与旋转接头的转子端螺纹接头配合连接，而所述旋转接头的定子端与所述气管的第一端快速接头通过螺纹配合连接；所述气管的第二端与放气阀连接，从而控制放气阀的开闭；汽车轮胎的胎壁安装有所述参数检测传感器，通过导线线束依次穿过弧形集成转换接头、两端带快速接头的进气管、集气腔、滑环、滑环定子和旋转接头定子到达接线端子。

可优选的是，所述旋转接头包括转子螺纹接头、定子端螺纹孔、陶瓷轴承、轴承调整垫片、注油孔、穿线孔和接线端子。

可优选的是，所述弧形集成转换接头第一端扁头形状为扁弧形，所述弧形集成转换接头的第二端螺纹孔为两个大小相同的螺纹孔。

可优选的是，所述集气腔为分体式结构，包括集气腔腔体和集气腔盖。

可优选的是，所述集气腔端面出气口开有螺纹孔，旋转接头的转子端与其通过螺纹配合连接，中间设有O型密封垫圈。

可优选的是，所述集气腔内集成电路滑环，滑环转子安装在集气腔的基座上，定子通过导线固定在旋转接头定子端的接线端子上。

可优选的是，所述扁弧形通孔的通孔形状为扁弧形。

可优选的是，所述放气阀为手动或电磁操纵球形旋转放气阀。

可优选的是，所述参数检测传感器线束通过气管连接到滑环的转子，再由滑环定子引出。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明的轮胎爆胎试验装置针对轮毂凹凸不平的特点专门设计了一种扁弧形接口，相对于圆形接口，扁弧形接口提高了接口的密封性和可靠性；

2、本发明的轮胎爆胎试验装置可通过控制快速接头所接管道数控制放气速率，实现不同口径下的轮胎爆胎；

3、本发明的轮胎爆胎试验装置设有集气腔，集气腔可使胎内气体在迅速释放时得到缓冲；

4、本发明的轮胎爆胎试验装置还具有体积小、安装拆卸方便、使用寿命长、可靠性极高的优点；

5、本发明的轮胎爆胎试验装置设置了参数检测传感器，可获取如胎内气压、温度等关键数据；

6、本发明的轮胎爆胎试验装置所设集气腔有两种安装方式可供选择，相对单一安装方式，车轮结构兼容性更好。

7、本发明的轮胎爆胎试验装置所设集气腔为分体式结构，加工难度低，成本小。

8、本发明的轮胎爆胎试验装置多处选用快速接头连接，相对于其他装配方式，此方式装配更快、更便捷且零件更换方便。

附图说明

图1为本发明轮胎爆胎试验装置在第一种安装方式下的示意图；

图2为本发明轮毂侧面开孔形状及位置主视图；

图3A为本发明弧形集成转换接头示意图及图3B为其剖视图；

图4为本发明旋转接头剖面图；以及

图5为本发明轮胎爆胎试验装置的第二种安装方式下的示意图。

其中主要附图标记如下：1.轮毂，2.参数检测传感器，3.导线，4.两端带快速接头的进气管，5.集气腔，6.滑环定子，7.旋转接头，8.带旋转接头的气管，9.放气阀，10.滑环，11.滑环支架，12.弧形集成转换接头，13.轮胎，14.旋转接头转子，15.陶瓷轴承，16.轴承调整垫片，17.旋转接头定子，18.线孔，19.接线端子，20.注油孔，21.扁弧形通孔，22.螺纹接口，23.扁弧形接头，24.轮毂安装轴孔，25.中心凸台螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明工作过程作进一步说明。

如图1所示，本发明提供的一种汽车轮胎爆胎试验装置，其包括轮毂1、参数检测传感器2、导线3、两端带快速接头的进气管4、集气腔5、滑环定子6、旋转接头7、带旋转接头的气管8、放气阀9、滑环10、滑环支架11、弧形集成转换接头12和轮胎13。集气腔5通过如图1的第一种方式或如图5的第二种方式的两种方式与车轮轮毂固定连接。

图1中示意性画出集气腔5的第一种安装方式。此安装方式通过在轮毂1的轮辐和集气腔5边缘翼板上钻孔，并利用螺栓将两部件固定连接。此方式简单有效，固定及防松效果好。集气腔5为分体式结构，分为集气腔腔体和集气腔腔盖，并在集气腔腔体侧壁均匀开有螺纹孔，两端带快速接头的进气管3第一端的快速接头通过螺纹与集气腔侧壁螺纹孔配合连接；轮毂1侧壁的扁弧形开口与弧形集成转换接头12第一扁头端配合焊接固定，其第二端与两端带快速接头的进气管4的快速接头通过螺纹配合连接，使轮胎13空间与集气腔5空间连通。集气腔5的外端面开有螺纹孔，螺纹孔与旋转接头7转子螺纹接头配合连接，中间设有密封垫圈，保证连接密封；旋转接头定子17与带旋转接头的气管8第一端的旋转接头通过螺纹配合连接，中间同样设有密封垫圈，保证连接密封；带旋转接头的气管8的第二端与放气阀9连接，放气阀9可选用电磁阀或手动旋转球阀，手动旋转球阀为球体阀芯，阀芯内部有一个通孔，通过将阀芯通孔与阀体通孔接通达到放气效果，通过驾驶员控制阀门开闭。在轮胎13胎壁上安装参数检测传感器2，传感器线束穿过弧形集成转换接头12进入气管，再经由两端带快速接头的进气管4进入集气腔5，与集气腔5中的滑环10连接，由滑环定子6转接引出，通过旋转接头定子17内部的钻孔连接到旋转接头7外部的接线器处，测试人员可通过数据线与接线器连接获取传感器测试数据。通过测取轮胎温度和胎内压力等参数，实时监测行驶中轮胎状态。集气腔5中设有滑环基座，滑环10通过螺钉固定在滑环基座上；滑环定子通过导线与旋转接头定子17连接达到固定效果。

如图1所示，轮毂1的侧壁凹凸不平，圆形钻孔无法保证对接的密封性，为提高接头连接处的密封性，本发明在轮毂1的侧壁设计了若干个扁弧形通孔21。

如图2所示，扁弧形通孔21为弧形长条状，设置于轮毂的沟槽中，此扁弧形通孔弧度与轮毂弧度相同。

如图3A和图3B所示，为配合轮毂1侧壁的扁弧形孔，本发明设计了一种弧形集成转换接头。此接头的第一端为一个扁弧形接头23，此扁弧形接头23与轮毂1侧壁扁弧形孔相配合，扁弧形接头扁头部分设计有焊接凸台，方便与扁弧形孔之间通过焊接固定；转换接头的第二端为两个大小相同的螺纹接口22，用于连接快速接头。从图3B的剖视图可以看出，两个螺纹接口22在转换接头内延伸一定的长度后与扁弧形接头23。通过试验，发现轮胎型号为215/65R15的AT轮胎在弧形集成转换接头的总面积为904mm²的情况下，能够保证轮胎放气速率。

如图4所示，本发明设计了一种旋转接头7，此旋转接头包括旋转接头转子14、陶瓷轴承15、轴承调整垫片16、旋转接头定子17、线孔18、接线端子19、注油孔20。其中旋转接头转子14和旋转接头定子17之间设有陶瓷轴承15，从而满足旋转接头转子14和旋转接头定子17相对转动的要求；旋转接头转子14包括螺纹接头141和通孔142；旋转接头定子17包括螺纹孔171、线孔18、注油孔20和接线端子19。旋转接头转子14的螺纹接头141与集气腔5的外端面的螺纹孔配合连接；旋转接头定子17的螺纹孔171与气管的快速接头连接；旋转接头定子17内的线孔和接线端子将参数检测传感器导线引出并提供数据传输接口；注油孔20为陶瓷轴承15提供润滑。

如图5所示，集气腔5通过第二种安装方式与车轮轮毂1固定连接。此种安装方式通过轮毂安装轴孔24处车轴外螺纹与集气腔5的中心凸台螺纹孔25通过螺纹配合连接，并在连接处使用密封胶密封。此第二种安装方式相对于图1所示的第一种安装方式，更适用于轮毂轮辐较细无法在轮辐钻孔的轮毂，此第二种安装方式保证高同心度和动平衡性。

针对爆胎试验的研究，本发明发现了一个能够适用于不同的轮胎型号并能表达出其放气率的表达式：s₀＝V₀/A₀，其中s₀为平方厘米开孔所经过的气体体积，单位为cm³/cm²，每平方厘米开孔所经过的气体体积可经试验规定为恒定值，以此恒定值表示放气率，在轮胎型号变化的情况下可通过换算获得轮毂开口大小总面积A₀；V₀为轮胎内气体体积，单位为cm³；A₀为轮毂开口的总面积，单位为cm²。如型号为215/65R15的AT轮胎，根据轮胎的宽度和宽高比可计算出轮胎高度为139.75mm，轮胎的宽度与高度可计算出轮胎截面积，并利用轮毂直径计算出胎内气体体积为358.45cm³。当规定s₀为40cm³/cm²时，计算出轮毂开口总面积大小应为9.04cm²，而每个弧形集成转换接头的扁头接口截面积为2.24cm²，因此，经计算，此型号轮胎需要至少四个弧形集成转换接头才能达到放气率为40cm³/cm²。

通过已知规定的放气率s₀和所计算的轮胎的胎内气体体积V₀可利用表达式计算出所需弧形集成转换接头的数量。

本发明的汽车轮胎爆胎试验装置不仅适用于台架试验，也适用于实车动态试验。台架试验可通过此试验装置模拟爆胎现象，获得轮胎在失压过程中的状态，如压力变化曲线、温度变化曲线以及轮胎变形趋势等，通过对这些状态的分析来对轮胎的结构进行优化。实车动态试验可通过此试验装置在汽车行驶过程中模拟不同泄气时间的爆胎工况，利用传感器获得爆胎时车辆侧向加速度、横摆角速度、车身侧倾角等数据，便于分析爆胎时车辆偏航或失稳的原因，有助于提高车辆的主动安全性控制。

以上所述是本申请的优选实施方式，不以此限定本发明的保护范围，应当指出，对于该技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种汽车轮胎爆胎试验装置，其特征在于：其包括参数检测传感器、弧形集成转换接头、两端带快速接头的进气管、集气腔、滑环、滑环支架、滑环定子、旋转接头、气管以及放气阀，汽车轮胎的轮毂侧面设有若干扁弧形通孔，所述扁弧形通孔与所述弧形集成转换接头的第一扁头端焊接固定，所述弧形集成转换接头的第二端螺纹孔与进气管的第一端快速接头通过螺纹连接；进气管的第二端快速接头与集气腔腔体侧壁开有的螺纹孔配合连接，使所述汽车轮胎胎内的气体与集气腔的气体连通；所述集气腔的外端面开有螺纹孔，与旋转接头的转子端螺纹接头配合连接，而所述旋转接头的定子端与所述气管的第一端快速接头通过螺纹配合连接；所述气管的第二端与放气阀连接，从而控制放气阀的开闭；汽车轮胎的胎壁安装有所述参数检测传感器，通过导线线束依次穿过弧形集成转换接头、两端带快速接头的进气管、集气腔、滑环、滑环定子和旋转接头定子到达接线端子。

2.根据权利要求1所述的汽车轮胎爆胎试验装置，其特征在于：所述旋转接头包括转子螺纹接头、定子端螺纹孔、陶瓷轴承、轴承调整垫片、注油孔、穿线孔和接线端子。

3.根据权利要求1所述的汽车轮胎爆胎试验装置，其特征在于：所述弧形集成转换接头第一端扁头形状为扁弧形，所述弧形集成转换接头的第二端螺纹孔为两个大小相同的螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的汽车轮胎爆胎试验装置，其特征在于：所述集气腔为分体式结构，包括集气腔腔体和集气腔盖。

5.根据权利要求1所述的汽车轮胎爆胎试验装置，其特征在于：所述集气腔端面出气口开有螺纹孔，旋转接头的转子端与其通过螺纹配合连接，中间设有O型密封垫圈。

6.根据权利要求1所述的汽车轮胎爆胎试验装置，其特征在于：所述集气腔内集成电路滑环，滑环转子安装在集气腔的基座上，定子通过导线固定在旋转接头定子端的接线端子上。

7.根据权利要求6所述的汽车轮胎爆胎试验装置，其特征在于：所述扁弧形通孔的通孔形状为扁弧形。

8.根据权利要求4所述的汽车轮胎爆胎试验装置，其特征在于：所述放气阀为手动或电磁操纵球形旋转放气阀。

9.根据权利要求1所述的汽车轮胎爆胎试验装置，其特征在于：所述参数检测传感器线束通过气管连接到滑环的转子，再由滑环定子引出。