CN111002770B - 轮胎安全检测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎安全检测装置及系统，包括支架、转轴、平衡块和轮胎挡架，其中，支架连接在轮胎的轮辋上；转轴固定于支架上；平衡块通过轴承连接于转轴上，其上设置有重力方向传感器；轮胎挡架固定于平衡块上，与轮胎平面平行并保持设定距离；轮胎正常的情况下，平衡块起到配重并保持自身中心平衡的作用，不论轮胎前行或后退，平衡块和轮胎挡架均能通过配重保持竖直状态；当轮胎发生鼓包、破皮等机械变化时，前进或后退过程中，当故障部分转动至轮胎挡架位置时，与轮胎挡架发生接触，进而触发平衡块发生转动，导致平衡块上的重量方向传感器的重力方向检测信号超过阈值范围，使得车辆控制系统可以基于该检测信号产生车辆制动信号以及报警。

Description

轮胎安全检测装置及系统

技术领域

本发明属于运输车辆轮胎检测技术领域，具体地说，是涉及一种轮胎安全检测方法及装置。

背景技术

在港口、矿山、工程等大中型使用轮胎的低速运行或无人驾驶的设备（例如自动化集装箱码头水平运输系统的集装箱AGV）中，轮胎鼓包、破裂、变形、夹物等情况较为常见，在日常设备管理中不易被及时发现，常常出现爆胎翻车、炸胎伤人、鼓包轮胎损害相邻车辆、设备或地面附属设施的严重后果，对设备本质安全极大不利，给设备安全管理工作也带来了极大的困扰和难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮胎检测装置及系统，应用于大中型低速行驶或无人驾驶车辆中，该装置安装于车辆轮胎两侧用来检测轮胎的鼓包、破皮、破损、夹物等问题，对轮胎的实时情况进行针对性检测报警，增强设备的本质安全能力，同时实现对设备作业现场人员及周围环境的安全保护功能。

本发明采用以下技术方案予以实现：

提出一种轮胎安全检测装置，包括：支架，连接在轮胎的轮辋上；转轴，固定于所述支架上；平衡块，通过轴承连接于所述转轴上，其上设置有重力方向传感器；轮胎挡架，固定于所述平衡块上，与所述轮胎平面平行并保持设定距离。

进一步的，所述支架包括第一支架和第二支架，二者呈十字架形式跨接于轮胎的轮辋上。

进一步的，所述轮胎挡架包括顺次连接为门字框架的第一挡架、第二挡架和第三挡架；所述第一挡架和所述第三挡架分别位于轮胎两侧，所述第二挡架位于轮胎上侧。

进一步的，所述第一支架和所述第二支架的两端均弯折呈U字型。

进一步的，所述平衡块上开设圆孔，在圆孔相对的两端向其内侧均开设有卡环槽，两个轴承分别基于卡环和卡环槽的配合装配于所述圆孔中。

6、根据权利要求5所述的轮胎安全检测装置，其特征在于，所述平衡块两侧通过两个固定螺母固定于所述转轴上，以实现基于所述两个固定螺母的调整来调节平衡块与轮辋之间的距离。

进一步的，所述转轴通过轴承内隔圈锁紧轴承的内圈。

进一步的，所述重力方向传感器为跌落式检测开关；所述跌落式检测开关包括绝缘管、导电铜球、导电钢丝、第一电极、第二电极和无线发射器；所述第一电极和所述第二电极相对设置于所述绝缘管的两端，所述导电铜球通过所述导电钢丝连接于所述第二电极；所述无线发射器连接所述第一电极和所述第二电极；所述绝缘管垂直于所述平衡块安装。

提出一种轮胎安全检测系统，包括：如上所述的轮胎安全检测装置；无线开关，包括无线发射器、无线接收器和继电器；所述无线发射器安装于所述重力方向传感器，所述无线接收器用于通过所述无线传感器接收所述重力方向传感器发送的重力方向检测信号；所述继电器，在所述重力方向检测信号的改变范围超过阈值时产生继电器动作；车辆电气控制系统，与所述继电器连接，用于在接收到继电器动作信号时，产生车辆制动信号。

进一步的，所述系统还包括：报警系统，用于在采集到所述继电器动作信号时，发出报警信息。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提出的轮胎安全检测装置及系统中，将一支架跨接在轮胎的轮辋上，在其中心穿过一转轴，并在转轴上通过轴承连接一平衡块，平衡块上设置一个重力方向传感器，平衡块上安装一个与轮胎平面平行并保持设定距离的轮胎挡架；轮胎正常的情况下，平衡块起到配重并保持自身中心平衡的作用，不论轮胎前行或后退，平衡块和轮胎挡架均能通过配重保持竖直状态；当轮胎发生鼓包、破皮等机械变化时，前进或后退过程中，当故障部分转动至轮胎挡架位置时，与轮胎挡架发生接触，进而触发平衡块发生转动，导致平衡块上的重量方向传感器的重力方向检测信号超过阈值范围，因此，基于该重力方向检测信号能够检测轮胎发生异常情况。

进一步的，该装置通过无线发射器将重力方向检测信号发送至无线开关，在重力方向检测信号超过阈值范围时，无线开关产生一个继电器动作，车辆电气控制系统可以基于该继电器动作产生车辆制动信号以及报警，使得车辆能够及时减速或制动，或者通过报警提示车辆控制人员及时采取处理措施，避免的危险作业情况的发生，实现了无线远端检测的安全保护功能。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本发明提出的轮胎安全检测装置的侧视结构示意图；

图2为本发明提出的轮胎安全检测装置的检测状态示意图；

图3为本发明提出的轮胎安全检测装置的检测状态示意图；

图4为本发明提出的轮胎安全检测装置的一个实施例结构示意图；

图5为本发明提出的平衡块的结构示意图；

图6为本发明提出的平衡块的一个安装实施例结构图；

图7为本发明提出的轮胎安全检测系统的系统架构图；

图8为本发明提出的无线开关的应用结构示意图；

图9为本发明提出的重力方向传感器的一个实施例图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明提出的轮胎安全检测装置，如图1所示，包括支架1、转轴2、平衡块3和轮胎挡架4；其中，支架1跨接在轮胎A的轮辋A1上；转轴2穿过支架1的中心固定于支架1上；平衡块3可通过轴承固定于转轴2上，其上设置有重力方向传感器5；轮胎挡架4固定于平衡块3上，与轮胎A平面平行并保持设定距离h。

轮胎正常的情况下，平衡块3起到配重并保持自身中心平衡的作用，不论轮胎前行或后退，平衡块3和轮胎挡架4均能通过配重保持竖直状态，如图1所示状态；当轮胎发生鼓包、破皮等机械变化时，如图2所示状态，前进或后退过程中，当故障部分转动至轮胎挡架4位置时，与轮胎挡架4发生接触，进而触发平衡块3发生转动，如图3所示，导致平衡块3上的重量方向传感器5的重力方向检测信号超过阈值范围，因此，基于该重力方向检测信号能够检测轮胎发生异常情况。

如图3所示的优选实施例中，支架1包括第一支架11和第二支架12，二者呈十字架形式跨接于轮胎A的轮辋A1上。结合图1所示，二者的两端均弯折呈U字型结构，折边做开孔，孔径大小与轮辋锁紧螺栓相匹配，使用轮辋自带螺栓可以将十字架固定在轮辋上。

如图4所示优选实施例中，轮胎挡架4包括顺次连接为门字框架的第一挡架41、第二挡架42和第三挡架43；第一挡架41和第三挡架43分别位于轮胎A两侧，第二挡架42位于轮胎A上侧。

平衡块3呈半圆形，如图5所示，或呈其环形等其他结构形状，本申请不予限定，在如图5和图6所示的实施例中，在其直径终点向下的位置开设一个圆孔31，在圆孔31相对的两端向其内侧开设有卡环槽32，两个标准深沟球轴承B内嵌于该圆孔31中，并基于卡环和卡环槽32的配合将两个深沟球轴承B固定于圆孔31中。

如图6所示，采用两个固定螺母C将平衡块3固定于转轴2上，本申请实施例中，转轴2可以用一个螺杆实现，每个固定螺母C内侧添加一个轴承内隔圈，通过轴承内隔圈锁紧轴承B的内圈，通过内外侧两个螺母的调节来调整平衡块与轮辋的距离h，本实施例中，调节轮胎挡架4与轮胎平面的距离间距为25mm。

当车轮转动时，轮辋A1、轮胎A、十字支架1、转轴2均转动，平衡块3内安装有轴承，车轮转动时轴承转动，平衡块3起到配重作用保持自身重心平衡，进而始终保持轮胎挡架4直立于轮胎A上方，无论车轮向前还是向后运动，平衡块3、轮胎挡架4均能通过自身配重保持竖直状态；轮胎鼓包、破皮等产生形变时，形变部分转动至上部位置时会与轮胎挡架4产生机械接触，进而带动平衡块3转动，使得平衡块3上的重力方向检测器5因平衡块3发生转动而检测到的重力方向检测信号发生变化。

该轮胎安全检测装置进而可将重力方向检测信号发送给车辆电气控制系统，使得车辆电气控制系统控制车辆停止运动，以达到对车辆/设备本身、外围设备设施及地面装置的安全保护作用。

具体的，如图7所示的轮胎安全检测系统，包括有上述的轮胎安全检测装置，以及无线开关6和车辆电气控制系统7；如图8所示，无线开关6包括无线发射器、无线接收器和继电器；无线发射器61安装于轮胎安装检测装置上，与重力方向传感器5的输出连接，无线接收器62用于接收重力方向传感器5通过其无线发射器61发送的重力方向检测信号；继电器63则在重力方向检测信号的改变范围超过阈值时产生继电器动作，该继电器动作产生的动作信号发送给与继电器63连接的车辆电气控制系统7，车辆电气控制系统7则在接收到继电器动作信号时，产生车辆制动信号，以实现对车辆的减速和/或制动。

本发明实施例中，无线发射器61与重力方向传感器5一并安装于平衡块3靠近轮辋A1的一侧，无线接收器62与继电器63一并安装于车辆电控柜内，无线发射器61和无线接收器62之间通过无线电波进行通讯连接，以此保证轮胎正常运转情况下实现轮胎鼓包、破裂等故障的无线远程检测功能。

当车辆电气控制系统7采集到继电器动作信号并产生车辆制动信号后，还可通过声、光、显示等报警系统8发出报警信息，不但实现对设备/车辆本身的安全检测，通过报警还对临近人员、设备、地面设施的安全保护发出及时的提示，避免危险和损失发生。

本发明实施例中，车辆电气控制系统7发出报警信息同时，通过无线通讯系统上报车辆轮胎故障信息，实现远程中心控制终端设备的故障查看与故障处置机制。

以自动化码头为例，AGV轮胎在产生损坏时，会损坏地面充电滑触线，为码头带来经济和效益损失，应用该轮胎安全检测装置，能够有效检测轮胎安全性能，避免轮胎损害地面充电滑触线，保障码头的作业秩序和经济效益。

本发明实施例中的重力方向传感器，如图9所示，采用跌落式检测开关实现，该跌落式检测开关包括绝缘管52、导电铜球53、导电钢丝54、第一电极55、第二电极56和无线发射器61；第一电极55和第二电极56相对设置于绝缘管52的两端，导电铜球53通过导电钢丝54连接于第二电极56；无线发射器61连接第一电极55和第二电极56；绝缘管52垂直于平衡块3安装。轮胎正常情况下，导电铜球53位于绝缘管52的中部，第一电极55和第二电极56不接通；当轮胎发生变形时，平衡块3受轮胎挡架4的带动产生转动，导致绝缘管52发生偏移，使得导电铜球53运动至与第二电极56接触，基于第一电极55-导电钢丝54、导电铜球53和第二电极56的接触，使得两个电极导通，从而使得重力方向检测信号发生改变而超出设定范围。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种轮胎安全检测装置，其特征在于，包括：

支架，连接在轮胎的轮辋上；

转轴，固定于所述支架上；

平衡块，通过轴承连接于所述转轴上，其上设置有重力方向传感器；

轮胎挡架，固定于所述平衡块上，与所述轮胎平面平行并保持设定距离；

所述重力方向传感器为跌落式检测开关；

所述跌落式检测开关包括绝缘管、导电铜球、导电钢丝、第一电极、第二电极和无线发射器；

所述第一电极和所述第二电极相对设置于所述绝缘管的两端，所述导电铜球通过所述导电钢丝连接于所述第二电极；所述无线发射器连接所述第一电极和所述第二电极；所述绝缘管垂直于所述平衡块安装。

2.根据权利要求1所述的轮胎安全检测装置，其特征在于，所述支架包括第一支架和第二支架，二者呈十字架形式跨接于轮胎的轮辋上。

3.根据权利要求1所述的轮胎安全检测装置，其特征在于，所述轮胎挡架包括顺次连接为门字框架的第一挡架、第二挡架和第三挡架；所述第一挡架和所述第三挡架分别位于轮胎两侧，所述第二挡架位于轮胎上侧。

4.根据权利要求2所述的轮胎安全检测装置，其特征在于，所述第一支架和所述第二支架的两端均弯折呈U字型。

5.根据权利要求1所述的轮胎安全检测装置，其特征在于，所述平衡块上开设圆孔，在圆孔相对的两端向其内侧均开设有卡环槽，两个轴承分别基于卡环和卡环槽的配合装配于所述圆孔中。

6.根据权利要求5所述的轮胎安全检测装置，其特征在于，所述平衡块两侧通过两个固定螺母固定于所述转轴上，以实现基于所述两个固定螺母的调整来调节平衡块与轮辋之间的距离。

7.根据权利要求5所述的轮胎安全检测装置，其特征在于，所述转轴通过轴承内隔圈锁紧轴承的内圈。

8.轮胎安全检测系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-7任一项所述的轮胎安全检测装置；

无线开关，包括无线发射器、无线接收器和继电器；所述无线发射器安装于所述重力方向传感器，所述无线接收器用于通过所述无线传感器接收所述重力方向传感器发送的重力方向检测信号；所述继电器，在所述重力方向检测信号的改变范围超过阈值时产生继电器动作；

车辆电气控制系统，与所述继电器连接，用于在接收到继电器动作信号时，产生车辆制动信号。

9.根据权利要求8所述的轮胎安全检测系统，其特征在于，所述系统还包括：

报警系统，用于在采集到所述继电器动作信号时，发出报警信息。

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