CN110667306A - 一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置 - Google Patents

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郭文
袁洪波
侯全杉
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袁守利
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李超
韩鹏
张鹏程
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Abstract

本发明属于汽车零部件技术领域，公开了一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置，所述装置包括金属轮毂、包胶于金属轮毂上的橡胶轮胎以及车轴，所述金属轮毂为一体化结构且包括轮圈、幅板、轴承座、刹车盘和散热筋板，所述轮圈与轴承座之间通过幅板和若干散热筋板固定连接，所述刹车盘位于轴承座的一端，所述轴承座内设有一对对置的圆锥滚子轴承，所述幅板为圆环状且沿圆周方向均匀分布有若干风道孔，所述车轴通过轴肩和防松螺母固定在金属轮毂上。该装置可使车轮的整体外径小于110mm，且具有良好的散热能力，能够在重载下以大于等于50km/h的高速运行。

Description

一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，具体涉及一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置。
背景技术
无人驾驶系统测试平台车辆一般采用简化的车体模型以模拟实车的行驶状态，但传统的测试平台车辆一旦和测试实车发生碰撞，很容易造成无人驾驶系统的核心部件损坏。随着无人驾驶技术的发展，将驾驶系统集成在底盘上，采用可分离的软结构简化车身从而形成测试平台假车，这种方法开始被人们关注。目前，无人驾驶系统测试平台车辆小型车轮，一般由金属轮毂和橡胶轮胎两部分构成，轮胎类型多为为充气轮胎和实心橡胶轮胎。充气轮胎在橡胶轮胎和金属轮毂之间是气腔，气腔内充满空气，高速工况下受路面温度和摩擦生热的多重作用，轮胎气腔内气体温升比较高，气压变化幅度较大，爆胎的潜在危险显著增大，且充气轮胎小型化技术受限，在工程上没有广泛地应用。实心橡胶轮胎则是将成型的实心橡胶轮胎通过机器给套装在金属轮毂上，车轮直径灵活多变适配性高，可适用大部分低速轻载工况。由于轮胎在滚动过程中会有迟滞损失，即轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上而产生热量，这种现象在实心轮胎上尤为明显，故在高温、重载、长时间高速运行等不利条件综合作用下，轮胎很容易出现膨胀变形、开裂和滑移等诸多缺陷，影响使用。因此，亟待提出一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置，能够满足高速重载的复杂工况。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速轮胎装置，该装置的车轮整体外径小于110mm，具有良好的散热能力，能够在重载下以大于等于50km/h的高速运行。
为了实现上述目的，本发明具体采用以下技术方案：
一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置，所述车轮装置包括橡胶轮胎和金属轮毂，所述橡胶轮胎为包胶于金属轮毂表面的实心耐高温橡胶轮胎，所述金属轮毂包括轮圈、幅板、轴承座、刹车盘和散热筋板，所述轮圈、幅板、轴承座、刹车盘和散热筋板为一体化结构，所述轮圈与所述轴承座之间通过幅板和若干散热筋板固定连接，所述刹车盘与所述轴承座的一端固定连接，所述轴承座内设有一对对置的圆锥滚子轴承，所述幅板为圆环状且沿圆周方向均匀分布有若干风道孔；
所述车轮装置还包括设有轴肩的车轴，所述车轴通过轴肩和防松螺母固定在金属轮毂上。
优选的，所述散热筋板的轮廓成S型，并沿轮圈内侧面均匀分布。
优选的，所述风道孔为沿滚动方向的斜孔且外形轮廓为流线型。
优选的，所述轴承座内还设有三个用于调节两个圆锥滚子轴承间距的限位套筒。
优选的，所述轮圈的外表面滚花。
优选的，所述轴承座的另一端设有轴承座端盖。
本发明的有益效果为：金属轮毂为一体化结构，车轴一端通过轴肩限位，另一端通过螺母固定，拆下螺母即可更换车轮。金属轮毂的一端开口，另一端的幅板上设置有斜风孔道，使得车轮在高速行驶过程中空气相对流速加快，轮胎得以迅速散热。金属轮毂开口的一端加工有散热薄筋板，既可以维持轮胎的动态平衡又可以加快车轮的散热速率。实心橡胶轮胎直接包胶于轮毂上，使车轮尺寸可控，且选用高耐热高强度的橡胶材料，可以降低膨胀变形，杜绝轮胎和与金属轮毂产生相对滑移的情况。
附图说明
图1为本发明实施例的一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置结构的主视图；
图2为本发明实施例的一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置结构的侧视图；
图3为本发明实施例的一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置结构的立体结构图1；
图4为本发明实施例的一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置结构的立体结构图2；
图5为图2中A-A面的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述，应当理解，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明。
如图1～4所示，一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置，所述车轮包括橡胶轮胎1、金属轮毂2和车轴3，橡胶轮胎1为实心橡胶轮胎且直接包胶在金属轮毂2的表面，使得轮毂与轮胎接触更为紧密且车轮尺寸可控，轮胎可选用满足工况下性价比较高的高强度和高耐热性能的橡胶，能在高速重载的工况下显著提高轮胎的散热效果，从而降低轮胎的温升，使其膨胀变形率小，杜绝轮胎和与金属轮毂产生相对滑移的情况，同时车轮其他的故障率也明显减少，达到安全平稳运行的目的。
金属轮毂2包括轮圈21、幅板22、轴承座23、刹车盘24和散热筋板25，而且轮圈21、幅板22、轴承座23、刹车盘24和散热筋板25为一体化结构；轮圈21的表面滚花，加工有花纹，保证了橡胶轮胎与轮毂的结合力度；轴承座23位于轮圈21的内部，轮圈21与轴承座23之间通过幅板22和若干散热筋板25固定连接；幅板22为圆环状且沿圆周方向均匀分布有若干风道孔221，风道孔221为沿滚动方向的斜孔且其外形轮廓为流线型；散热筋板25呈S型，个数为6个以上，沿圆周均匀分布在轮圈21和轴承座23之间且散热筋板25的一端与幅板22固定连接；刹车盘24与轴承座23靠近幅板22的一端固定连接，刹车盘24上设有与轴承座23同轴的车抽孔。通过上述设置，金属轮毂为中空结构，一端开口且设有散热筋板，另一端设置开设有斜风道孔的幅板，该结构能够提高强制进风的效率，使得车轮高速行驶过程中空气相对流速加快，空气与金属轮毂之间的热交换也加快，轮胎也得以迅速散热，确保轮胎温度维持在稳定范围内；进一步地，散热筋板既可以维持轮胎的动态平衡，而且S型轮廓设计能够增大单个筋板的散热面积，加快车轮的散热速率。
如图5所示，轮圈21、幅板22、轴承座23、刹车盘24加工为一个整体结构，轴承座23内部设置有一对对置的圆锥滚子轴承4，分别为第一圆锥滚子轴承41和第二圆锥滚子轴承42，满足重载、高速运行的同时能应对车轮高速转弯是的侧向力；两个圆锥滚子轴承之间设有第一限位套筒5和第二限位套筒6，第一限位套筒5用以限制两个圆锥滚子轴承相对的外圈端面，第二限位套筒6用以限制两个圆锥滚子轴承相对的内圈端面；轴承座23远离刹车盘24的一端设有轴承座端盖8，端盖8通过若干端盖紧固螺丝9固定在轴承座23上，轴承座端盖8的内侧有圆环形的凸起用于限制第二圆锥滚子轴承42外圈的另一端面，起到限位作用，轴承座端盖8将轴承座端口封闭，还能起到防尘的作用；车轴3上设有轴肩31，车轴安装好后，轴肩31与第一圆锥滚子轴承41内圈的另一端面接触，用于限位；车轴3的端部依次穿过刹车盘24、第一圆锥滚子轴承41，第二限位套筒6，第二圆锥滚子轴承42和轴承座端盖8后用防松螺母10固定；进一步地，防松螺母10与第二圆锥滚子轴承42内圈的另一端面之间还设有第三限位套筒7。
在某一工况下确定所需轮胎的直径后，可适当减小金属轮毂的整体尺寸，增加包胶实心轮胎的厚度，此过程不仅可减轻整体车轮的重量，厚度较高的轮胎也可提升车辆的减震性能。轮胎厚度是整车的第一级减震，路面的起伏或颠簸通过轮胎足够大的侧壁高度可以缓冲掉一部分，如果轮胎厚度过小可压缩的空间也就更小，在达到轮胎形变极限之后颠簸冲击会直接反馈给悬架系统或测试假车平台。更重要的是增大包胶实心轮胎厚度可提高轮胎整体的散热性能，从而降低轮胎的温升，减小膨胀变形率，杜绝轮胎和与金属轮毂产生相对滑移的情况；
依据车轮的实际安装情况，通过第一限位套筒和第二限位套筒调节金属轮毂内两轴承之间的距离，改善车轮的受力性能，降低车轮的磨损，延长车轮的使用时间。
散热筋板的数量取决于实际应用中车轮的尺寸和结构，空间充足时可适当增加筋板的数量同时单个筋板的表面积也可扩大；同理，风道孔的大小和数量也可依据实际需求调整且加工为沿车轮滚动方向的斜孔，强制进风。
需要指出的是，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明教导所作的任何变更或改进，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置，所述车轮装置包括橡胶轮胎(1)、金属轮毂(2)，其特征在于，所述橡胶轮胎(1)为包胶于金属轮毂(2)表面的实心橡胶轮胎，所述金属轮毂(2)包括轮圈(21)、幅板(22)、轴承座(23)、刹车盘(24)和散热筋板(25)，所述轮圈(21)、幅板(22)、轴承座(23)、刹车盘(24)和散热筋板(25)为一体化结构，所述轮圈(21)与所述轴承座(23)之间通过幅板(22)和若干散热筋板(25)固定连接，所述轴承座(23)内设有一对对置的圆锥滚子轴承(4)，所述幅板(22)为圆环状且沿圆周方向均匀分布有若干风道孔(221)，所述刹车盘(24)位于所述轴承座(23)的一端；
所述车轮装置还包括设有轴肩(31)的车轴(3)，所述车轴(3)通过轴肩(31)和防松螺母(10)固定在金属轮毂(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置，其特征在于，所述散热筋板(25)的轮廓成S型，并沿轮圈(21)内侧面均匀分布。
3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置，其特征在于，所述风道孔(221)为沿滚动方向的斜孔且外形轮廓为流线型。
4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置，其特征在于，所述轴承座(23)内还设有三个用于调节两个圆锥滚子轴承(4)间距的限位套筒。
5.根据权利要求1所述的一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置，其特征在于，所述轮圈(21)的外表面滚花。
6.根据权利要求1所述的一种无人驾驶系统测试平台假车的小直径高速车轮装置，其特征在于，所述轴承座(23)的另一端设有轴承座端盖(8)。
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