CN110441073A - 一种用于车辆行驶过程中的破胎装置及其控制装置 - Google Patents

一种用于车辆行驶过程中的破胎装置及其控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆行驶过程中的破胎装置，包括：支架，其固定安装在轮辋上；多个冲击机构，其可拆卸的安装在所述支架上；多个刀头，其一一对应安装在所述冲击机构上；其中，所述刀头能够在所述冲击机构的带动下向轮胎方向移动，刺破轮胎；并且在刺破轮胎后在所述冲击机构的带动下退回初始位置。本发明提供的用于车辆行驶过程中的破胎装置固定安装在轮辋上，与车轮同步转动，在汽车高速行驶过程中对轮胎进行定点刺破，刺破后收回刀头；能够实现快速稳定的刺破轮胎，并且防止轮胎放气滚动时与刺破机构发生干涉。同时，本发明还公开了一种用于车辆行驶过程中的破胎装置的控制装置，用于控制用于车辆行驶过程中的破胎装置。

Description

一种用于车辆行驶过程中的破胎装置及其控制装置
技术领域
本发明属于汽车性能试验装置技术领域，特别涉及一种用于车辆行驶过程中的破胎装置及其控制装置。
背景技术
由于对货车及乘用车的安全技术条件要求越来越高，需要根据JT/T1178.1-2018标准中需要对某些车型爆胎后的转向性能、制动性能以及汽车续行距离进行试验。以在转向性能试验为例，要求试验车辆沿直线以60km/h的车速匀速行驶，模拟转向轴一侧轮胎反生爆胎，保持车辆继续直线行驶，用转向测力计测量车辆爆胎前后维持直线行驶过程中施加于转向盘外缘的最大切向力值，并计算爆胎后的最大切向力的增量。在制动性能试验中直线制动以及弯道制动的初速度分别为60km/h与50km/h，由此可知试验是在较高车速下进行的。目前多采用人工操作进行破胎，由于人为操作原因会对试验结果不准确的影响，并且导致试验时间较长。因此需要一种破胎器能够在短时间内稳定的、快速的刺破轮胎，以保证试验数据的准确性。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种用于车辆行驶过程中的破胎装置，其与车轮同步转动，在汽车高速行驶过程中对轮胎进行定点刺破，刺破后收回刀头；能够实现快速稳定的刺破轮胎，并且防止轮胎放气滚动时与刺破机构发生干涉。
本发明的目的之二是提供一种用于车辆行驶过程中的破胎装置的控制装置，其能够控制用于车辆行驶过程中的破胎装置的冲击气缸，使用于车辆行驶过程中的破胎装置的刀头刺破轮胎，并在刺破轮胎后收回刀头。
本发明提供的技术方案为：
一种用于车辆行驶过程中的破胎装置，包括：
支架，其固定安装在轮辋上；
多个冲击机构，其可拆卸的安装在所述支架上；
多个刀头，其一一对应安装在所述冲击机构上；
其中，所述刀头能够在所述冲击机构的带动下向轮胎方向移动，刺破轮胎；并且在刺破轮胎后在所述冲击机构的带动下退回初始位置。
优选的是，所述支架包括：
底盘，其同轴固定安装在所述轮辋的外侧；
固定座，其固定连接在所述底盘上；
多组安装槽，其分别开设在所述固定座上，并与所述多个冲击机构一一对应设置；
其中，所述安装槽包括第一安装槽和第二安装槽；
所述冲击机构的一侧可拆卸的同时固定在所述第一安装槽和所述第二安装槽中，使所述冲击机构与所述轮辋之间形成夹角。
优选的是，所述刀头包括：
刀柄，其同轴固定安装在所述冲击机构上；
多个刀片，其固定连接在所述刀柄的一端；所述多个刀片沿述刀柄的周向均匀阵列，并且所述刀片的刃口朝向所述刀柄的外侧；
其中，所述刀片的宽度沿所述刀柄的轴向逐渐缩小，使所述刀头的端部形成尖刺部。
优选的是，所述固定座为矩形板状，并且与所述底盘的盘面垂直设置；所述固定座的两侧分别设置有加强筋；
其中，所述冲击机构为两个，并且分别安装在所述固定座的两侧，使两个刀头关于轮胎的中心呈中心对称分布。
优选的是，所述第一安装槽靠近所述固定座上远离所述底盘的一端开设，并与所述底盘的盘面平行；
所述第二安装槽开设在所述第一安装槽与所述底盘之间，并与所述第一安装槽垂直。
优选的是，所述冲击机构采用冲击气缸。
一种用于车辆行驶过程中的破胎装置的控制装置，用于控制所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置，其特征在于，包括：
电磁阀，其设置在冲击气缸的供气管路上；
控制器；
破胎器启动开关，其与所述控制器的输入端口连接；
电磁阀继电器，其与所述控制器的输出端口连接，用于控制所述电磁阀；
以及
电源，其用于为所述控制装置供电。
优选的是，所述控制器包括：FX3U-16MR基本模块和FX3U-4AD模拟量输入模块。
优选的是，所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置的控制装置还包括压力传感器，其安装在所述冲击气缸与刀头之间。
优选的是，所述压力传感器的量程为0～300N，输出电压范围为0～10V。
本发明的有益效果是：
本发明提供的用于车辆行驶过程中的破胎装置，支架是通过轮胎螺栓连接的，使整个破胎器可以随车轮一起进行转动；对轮胎进行定点刺破，刺破后可自动收回刀头，防止轮胎滚放气滚动时与刺破机构发生干涉；所述用于车辆行驶过程中的破胎装置具有冲击强度大、冲击速度快、稳定性高等特点，对不同型号的轮胎均可进行试验，可广泛使用在整车及汽车零部件性能试验中。
本发明提供的用于车辆行驶过程中的破胎装置的控制装置，能够控制用于车辆行驶过程中的破胎装置的冲击气缸，使用于车辆行驶过程中的破胎装置的刀头刺破轮胎，并在判断刺破轮胎后收回刀头。
附图说明
图1为本发明所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置安装在轮辋上的示意图。
图2为本发明所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置的总体结构示意图。
图3为本发明所述的支架的结构示意图。
图4为本发明所述的刀头的结构示意图。
图5为本发明所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置的控制装置的电路图。
图6为本发明所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置的控制原理图。
图7为本发明实施例中的PLC模块接线示意图。
图8为本发明实施例中的PLC内部电路连接图。
图9为本发明实施例中的用于车辆行驶过程中的破胎装置控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供了一种用于车辆行驶过程中的破胎装置，包括：支架110，多个冲击机构120，以及多个刀头130。
其中，支架110固定安装在轮辋210上；多个冲击机构120可拆卸的安装在支架110上；多个刀头130一一对应安装在冲击机构120上。刀头130能够在冲击机构120驱动下向轮胎方向移动，刺破轮胎；并且在刺破轮胎后退回初始位置。
如图2-3所示，支架110包括：底盘111、固定座112及多组安装槽。其中，底盘111为圆盘状，底盘111通过螺钉同轴固定安装在轮辋210的外侧；固定座112固定连接在底盘111的外侧；固定座112上开设有多组安装槽，用于安装冲击机构120。其中，每组安装槽分别与每个冲击机构120一一对应设置。每组所述安装槽包括：第一安装槽113a，其靠近固定座112上远离底盘111的一端开设，并与底盘111的盘面平行；以及第二安装槽113b，其开设第一安装槽112与底盘111之间，并与所述第一安装槽112垂直。
冲击机构120的内侧，在靠近冲击机构120两端的位置分别通过螺栓112a和112b同时固定在第一安装槽113a和第二安装槽113b中，使冲击机构120与轮辋210之间形成夹角。
在本实施例中，采用双侧破胎形式，固定座112为矩形板状，并且与底盘111的盘面垂直设置；固定座112的两侧对称设置有加强筋114，加强筋114与固定座112垂直设置，并且加强筋114的一端固定连接在底盘111上；设置加强筋114能够增大固定座112的强度，并且保持平衡。第二安装槽113b为两个，分别在固定座112的左右两侧对称开设；对应的需要设置两个对称的第一安装槽113a，在本实施例中，为便于加工将两个第一安装槽113a贯通开设成一个通槽。两个冲击机构120分别安装在固定座112的两侧，并且两个冲击机构120与所述轮辋210之间的夹角相等，使两个刀头130关于轮胎220的中心呈中心对称分布，并且两个刀头130与轮胎之间的夹角相等。
通过设置相互垂直的长条状的第一安装槽113a和第二安装槽113b，可以改变螺栓112a和112b在第一安装槽113a和第二安装槽113b的位置，从而改变冲击机构120的倾斜角度，以调节刀头130的位置，适应不同型号(直径)的轮胎试验。
其中，冲击机构120采用冲击气缸，刀头130固定安装在冲击气缸的活塞杆端部，气源来自于汽车高压储气筒的高压气。
如图4所示，刀头130包括：刀柄131，其同轴固定安装在冲击气缸的活塞杆端部；以及多个刀片132，其固定连接在刀柄131的一端(靠近轮胎220的一端)；多个刀片132沿述刀柄131的周向均匀阵列，并且刀片132的刃口朝向刀柄131的外侧；其中，刀片132的宽度沿所述刀柄的轴向逐渐缩小，使整个刀头130的端部形成尖刺部。
在本实施例中，刀片132为四个，即相邻两个刀片之间的夹角为90度，刀片132为直角三角形，刀刃设置在所述直角三角形的斜边上。
同时，本发明还提供了一种用于车辆行驶过程中的破胎装置的控制装置，用于控制所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置，如图5-6所示，包括：冲击机构(气缸)120通过供气管路与汽车高压储气筒230连通；电磁阀310，其设置在冲击气缸的供气管路上；其中，电磁阀310采用二位三通电磁阀；控制器320；破胎器启动开关330，其与控制器320的输入端口连接；其中，电磁阀310通过电磁阀继电器与控制器320的输出端口连接；以及电源340，其用于为所述控制装置供电。所述控制装置还包括压力传感器350，其安装在所述冲击气缸与刀头130之间，用于测量刀头受到的压力。
用于车辆行驶过程中的破胎装置的控制原理为：初始状态时，电磁阀310未通电，冲击气缸右腔与高压储气筒相通，冲击气缸收缩；需要刺破轮胎时，电磁阀310通电，此时冲击气缸左腔与高压储气筒相通，冲击气缸向前移动，直至刺破轮胎。当刺破轮胎后，刀头与冲击气缸之间的压力传感器测得的压力值变小到设定值时，控制电磁阀断电，此时冲击气缸回收，破胎过程结束。
实施例
以9.0-20 14PR型号轮胎为例，对用于车辆行驶过程中的破胎装置及其控制装置做进一步说明。
9.0-20 14PR型号轮胎断面为259mm，轮辋直径为508mm，轮胎外直径为1018mm。轮胎断面高度＝(最大直径-轮辋直径)/2＝(1018-508)/2＝255mm。
采用双侧破胎的形式(如图1所示)；并且选择高速冲击气缸(移动速度最高可达60m/s)作为冲击机构；高速冲击气缸缸径40mm。
刀头的刀片为4个；压力传感器的量程为0～300N，输出电压范围为0～10V；电磁阀310设置在高速冲击气缸的供气管路上。
如图7所示，采用PLC模块作为控制器，其中，PLC模块包括：FX3U-16MR基本模块和FX3U-4AD模拟量输入模块。将电磁阀继电器K1连接在PLC模块的Y0端口上，用于控制电磁阀310。破胎器启动开关SB1连接在PLC模块的X0端口上，压力传感器(图中未示出)连接在模拟量输入模块上。
I/O分配表如下如表1所示：
表1 PLC模块I/O分配表
输入量与输出量 备注
X0 启动开关
Y0 冲击气缸电磁阀
PLC的内部电路连接关系如图8所示，其中，K1为电磁阀继电器(控制电磁阀310)，1SB为破胎器启动开关，1ST为延时开关，2SB为压力传感器信号控制的常闭合开关，K2为控制长闭合开关S2的断电继电器，控制原理如下：开启开关1SB，电磁阀继电器K1通电，开关S1同时闭合，将破胎器启动开关1SB短路，此时输出继电器K1保持有电；在高速冲击气缸工作后，开关2SB延时闭合。当刺破轮胎后扭矩传感器检测到的压力值低于30N时，延时开关1ST闭合，此时继电器K2通电，常闭合开关S2断开；从而使PLC输出端断电，电磁阀断电，冲击电气缸自动收回。
如图9所示，用于车辆行驶过程中的破胎装置具体控制流程为：当车速达到试验设定车速时，试验人员按下破胎器启动开关，PLC通电，冲击气缸开始工作，驱动刀头运动刺破轮胎；同时PLC接收压力传感器检测到的压力测量值，当监测到的压力测量值低于30N时，判断轮胎刺破过程完成，PLC断电，电磁阀310断电，同时冲击气缸收回。
经测试，本实施例中提供的用于车辆行驶过程中的破胎装置能够在3s内将轮胎放气，且破口为可收缩缺口，满足冲击速度快、稳定性高的试验要求。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种用于车辆行驶过程中的破胎装置，其特征在于，包括：
支架，其固定安装在轮辋上；
多个冲击机构，其可拆卸的安装在所述支架上；
多个刀头，其一一对应安装在所述冲击机构上；
其中，所述刀头能够在所述冲击机构的带动下向轮胎方向移动，刺破轮胎；并且在刺破轮胎后在所述冲击机构的带动下退回初始位置。
2.根据权利要求1所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置，其特征在于，所述支架包括：
底盘，其同轴固定安装在所述轮辋的外侧；
固定座，其固定连接在所述底盘上；
多组安装槽，其分别开设在所述固定座上，并与所述多个冲击机构一一对应设置；
其中，所述安装槽包括第一安装槽和第二安装槽；
所述冲击机构的一侧可拆卸的同时固定在所述第一安装槽和所述第二安装槽中，使所述冲击机构与所述轮辋之间形成夹角。
3.根据权利要求2所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置，其特征在于，所述刀头包括：
刀柄，其同轴固定安装在所述冲击机构上；
多个刀片，其固定连接在所述刀柄的一端；所述多个刀片沿述刀柄的周向均匀阵列，并且所述刀片的刃口朝向所述刀柄的外侧；
其中，所述刀片的宽度沿所述刀柄的轴向逐渐缩小，使所述刀头的端部形成尖刺部。
4.根据权利要求3所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置，其特征在于，所述固定座为矩形板状，并且与所述底盘的盘面垂直设置；所述固定座的两侧分别设置有加强筋；
其中，所述冲击机构为两个，并且分别安装在所述固定座的两侧，使两个刀头关于轮胎的中心呈中心对称分布。
5.根据权利要求3或4所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置，其特征在于，所述第一安装槽靠近所述固定座上远离所述底盘的一端开设，并与所述底盘的盘面平行；
所述第二安装槽开设在所述第一安装槽与所述底盘之间，并与所述第一安装槽垂直。
6.根据权利要求5所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置，其特征在于，所述冲击机构采用冲击气缸。
7.一种用于车辆行驶过程中的破胎装置的控制装置，用于控制如权利要求6所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置，其特征在于，包括：
电磁阀，其设置在冲击气缸的供气管路上；
控制器；
破胎器启动开关，其与所述控制器的输入端口连接；
电磁阀继电器，其与所述控制器的输出端口连接，用于控制所述电磁阀；以及
电源，其用于为所述控制装置供电。
8.根据权利要求7所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置的控制装置，其特征在于，所述控制器包括：FX3U-16MR基本模块和FX3U-4AD模拟量输入模块。
9.根据权利要求8所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置的控制装置，其特征在于，还包括压力传感器，其安装在所述冲击气缸与刀头之间。
10.根据权利要求9所述的用于车辆行驶过程中的破胎装置的控制装置，其特征在于，所述压力传感器的量程为0～300N，输出电压范围为0～10V。
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