CN116539335A - 一种室内轮胎制动性能测试装置 - Google Patents

Abstract

一种室内轮胎制动性能测速装置，涉及涉及轮胎制动性能评估与检测领域，包括测试台架、轮胎装夹机构、轮胎加载机构、轮胎制动机构、路面模拟驱动机构和测速机构；轮胎装夹机构包括调节支撑板、连接板、滚珠丝杠、制动力传感器和U形装夹架；轮胎加载机构包括加载导轨、加载横梁和加载导向滑轮组；轮胎制动机构包括、手动刹车器和刹车拖动装置；路面模拟驱动机构包括路面转轴、路面模拟轮和驱动电机；测速机构包括编码器。本发明具有结构简单、数据精准度高，可满足汽车轮胎在不同速度、不同载荷下及湿滑等工况下的制动性能测试等优点。

Description

一种室内轮胎制动性能测试装置

技术领域

本发明涉及轮胎制动性能评估与检测领域，详细讲是一种室内轮胎制动性能测试装置。

背景技术

轮胎作为汽车与路面的唯一接触部件，其制动性能的优劣对汽车行驶安全起着至关重要的作用。因此，对汽车轮胎制动性能的测试是必不可少的。汽车轮胎制动性能测试装置是检测轮胎制动性能的关键手段，其对汽车安全性能的评估具有重要的理论意义和实际价值，可为高性能安全轮胎的研制提供依据。

近年来随着欧标的实施，对轮胎湿滑制动性能提出了严格的准入要求。为应对不同的车辆和路况，国内外涌现出大量不同种类和型号的汽车轮胎。同时，我国作为轮胎出口大国，近年来的轮胎出口量正持续增加，2017年我国轮胎出口交货值增长17.39%，出口率（值）为38.25%，上升2.56个百分点，出口轮胎交货量增长了9.39%。2018年上半年我国轮胎出口交货值增长1.92%，出口率（值）为36.71%，上升0.32个百分点，轮胎出口交货量增长2.19%。而对轮胎的制动性能进行台架测试是确保轮胎质量、出口量和汽车行驶安全必不可少的一项试验。

传统的轮胎制动性能一般通过实车在试验场上进行室外试验，而我国相关试验场地极少，且测试成本很高。因此，急需开发一套室内轮胎制动性能测试装置，实现其相关性能评价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种结构简单、数据精准度高的室内轮胎制动性能测速装置。

本发明的技术方案是：

一种室内轮胎制动性能测速装置，包括测试台架、轮胎装夹机构、轮胎加载机构、轮胎制动机构、路面模拟驱动机构和测速机构；所述的测试台架上包括上台板；其特征在于，

所述的轮胎装夹机构的结构是：上台板上侧面上设有调节支撑板，调节支撑板前侧面上设有可自由上下滑动的连接板，调节支撑板上安装有滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母与连接板固定连接，连接板前侧经制动力传感器连接有U形装夹架，U形装夹架的两端部内侧上设有轮胎连接座， U形装夹架的两端部外侧上分别设有加载连接座，U形装夹架下方的上台板上设有上下贯通的测试槽口，测试槽口两侧上分别设有支撑导轨，支撑导轨上设有可前后自由滑动的支撑滑块，两个支撑滑块上侧经减震缓冲装置分别与U形装夹架的两端部下侧相连；

所述的轮胎加载机构的结构是：测试台架前侧上竖直设有两个加载导轨，加载导轨上设有可上下自由滑动的加载滑块，两个加载滑块上设有加载横梁，加载横梁上设有加载连接部；加载连接座下方的测试台架上侧上设有上导向滑轮，测试台架前侧上部与上导向滑轮相对处设有前导向滑轮，加载连接座上连接有加载绳索，加载绳索经上导向滑轮、前导向滑轮导向后与加载连接部相连；加载横梁下方设有加载力传感器，加载力传感器下方设有加载气缸，加载气缸的活塞杆经球铰与加载力传感器相连；

所述的轮胎制动机构的结构是：安装被测轮胎的轮毂侧面上安装有手动刹车器，手动刹车器的刹车手柄设置在调节支撑板一侧上，调节支撑板上设有刹车拖动装置，刹车拖动装置与刹车手柄相连；

所述的路面模拟驱动机构的结构是：上台板下侧上设有轴承安装座，轴承安装座上经轴承安装有路面转轴，路面转轴上安装有由测试槽口凸出上台板上侧的路面模拟轮，路面转轴上设有从动轮，测试台架上设有驱动电机，驱动电机的输出轴上设有主动轮，主动轮与从动轮间设有传动皮带；

所述的测速机构的结构是：设有编码器，编码器上安装有测速从动轮，测试轴上安装有测速主动轮，测速从动轮和测速主动轮经传动带相连。编码器固定安装在U形装夹架上。

本发明中所述的调节支撑板前侧面的上下两侧分别设有左右方向水平设置的上安装梁和下安装梁，上安装梁和下安装梁的左右两侧上分别设有竖直设置的左导向滑柱和右导向滑柱，左导向滑柱和右导向滑柱上分别设有可上下自由滑动的滑块，所述的连接板固定安装在滑块上；所述的滚珠丝杠的螺杆可自由转动的安装在上安装梁和下安装梁上，上安装梁上方的滚珠丝杠的螺杆上端设有转动手柄。通过转动手柄操控滚珠丝杠的螺杆转动，可带动连接板上下移动，满足对不同直径的轮胎进行测试的需求。

本发明中所述的减震缓冲装置为气缸或油缸。减震缓冲装置也可以为减震弹簧，减震缓冲装置刹车时起到减震缓冲的作用，模拟真实轮胎制动过程的受力情况，数据更精确。

本发明中所述的测试台架包括前侧板，所述的加载导轨固定设置于前侧板上；所述的加载连接部是在加载横梁前侧上与前导向滑轮相对处分别设有均力连接滑轮；所述的加载绳索为一根，加载绳索中部位于两个均力连接滑轮下侧，加载绳索的两端分别经前导向滑轮、上导向滑轮导向后与加载连接座相连。工作过程中，U形装夹架两端部的加载连接座所受加载力相同，更符合实际工况，测试数据的精准度高。

本发明中所述的刹车拖动装置是在刹车手柄下方设有制动基座，制动基座上安装有控制气缸，控制气缸两侧的制动基座上设有两根导向光杠，两根导向光杠上设有可上下自由滑动的承重板，控制气缸的输出轴位于承重板下侧、可将承重板顶起和脱离承重板；两根导向光杠之间的承重板上侧设有砝码安装杆，砝码安装杆上端经连杆与刹车手柄铰接。在承重板上放置不同的砝码，可调节刹车力，当需要制动时，控制气缸排出气压、输出轴与承重板脱离，承重板在砝码的重力作用下下落，带动砝码安装杆拉动刹车手柄完成刹车自动。无需刹车制动时，控制气缸内进气、输出轴顶动承重板上升，刹车手柄复位，制动停止。通过在承重板上放置不同的砝码，可准确的控制刹车力，操作简单方便。

本发明中所述的手动刹车器为手动碟刹系统，包括手动刹车钳、刹车圆盘和刹车手柄，刹车圆盘与安装测轮胎的轮毂或测试轴相连，所述手动刹车钳与刹车圆盘配合的设置在U形装夹架上，手动刹车钳与刹车手柄通过刹车线相连。当刹车手柄受力牵拉刹车线时，刹车线拉动手动刹车钳夹住刹车圆盘而产生制动力，完成制动操作。

本发明工作时，将安装有待测轮胎的车轮经测试轴安装在轮胎连接座上，轮胎的下部与路面模拟轮接触；通过转动滚珠丝杠调节连接板的高度，使U形装夹架水平；加载气缸工作、带动加载横梁向下移动，带动加载绳索对加载连接座向下牵引、增加轮胎与路面模拟轮间的压力，实现加载；驱动电机工作带动路面模拟轮转动，路面模拟轮带动车轮旋转；编码器检测车轮的转速，当车轮转速达到设定值时，刹车拖动装置工作，带动手动刹车器工作对车轮进行制动；车轮制动过程中制动力传感器检测车轮所受到的制动力。本发明能够更准确的测量制动时轮胎的制动力；在路面模拟轮转动、带动模拟路面滚动过程中，减震缓冲装置可以起到很好的减振和保持垂直载荷的作用，支撑滑块可在支撑导轨上前后自由滑动，测量数据更精准；轮胎加载采用气缸通过钢丝绳连接滑轮组施加到轮胎上，相对于位移的方法，负载是恒定的，该结构能保障轮胎负载的有效加载；制动结构采用砝码通过制动器结构实现恒定制动力的加载，能有效实现不同载荷下的制动力加载。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的右视图。

图3为图1的俯视图。

图4为实际制动摩擦力曲线图。

具体实施方式

如图1-图3所示的室内轮胎制动性能测速装置，包括测试台架、轮胎装夹机构、轮胎加载机构、轮胎制动机构、路面模拟驱动机构和测速机构；所述的测试台架包括上台板38、下台板37和前侧板24；所述的轮胎装夹机构的结构是：上台板38上侧面后部上设有调节支撑板5，调节支撑板5前侧面上设有可上下自由滑动的连接板10，调节支撑板5上安装有滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母与连接板10固定连接，连接板10前侧经制动力传感器12连接有U形装夹架13，本实施例中所述的制动力传感器12为S形拉力传感器，S形拉力传感器与U形装夹架13的U形的底部经万向节相连。U形装夹架13的两端部内侧上设有轮胎连接座41，轮胎连接座41上安装有可自由转动的测试轴，工作时，待测轮胎的轮毂安装在测试轴上， U形装夹架13的两端部外侧上分别设有加载连接座17，从图中可以看出，所述的加载连接座17为连接销，U形装夹架13下方的上台板38上设有上下贯通的测试槽口43，U形装夹架13两端部下侧的测试槽口43左右两侧上分别设有前后方向设置的支撑导轨，支撑导轨上设有可前后自由滑动的支撑滑块20，两个支撑滑块20上侧经减震缓冲装置18分别与U形装夹架13的两端部下侧相连；所述的减震缓冲装置18为气缸或油缸。减震缓冲装置18也可以为减震弹簧，减震缓冲装置18在刹车时起到减震缓冲的作用，模拟真实轮胎制动过程的受力情况，数据更精确。

所述的轮胎加载机构的结构是：测试台架的前侧板24前侧上竖直设有两个加载导轨29，加载导轨29上设有可上下自由滑动的加载滑块25，两个加载滑块25上设有加载横梁26，加载横梁26上设有加载连接部；加载连接座17下方的测试台架的上台板38上侧设有上导向滑轮19，测试台架前侧上部与上导向滑轮19相对处设有前导向滑轮23，加载连接座17上连接有加载绳索22，加载绳索22经上导向滑轮19由竖直向下转向向前，经前导向滑轮23由向前转向竖直向下，然后与加载连接部相连；本实施例中所述的加载连接部是在加载横梁26前侧上与两个前导向滑轮23相对处分别设有均力连接滑轮27；所述的加载绳索22为一根绳索，加载绳索22中部位于两个均力连接滑轮27下侧，加载绳索22的两端分别经前导向滑轮、上导向滑轮导向后与加载连接座17相连；工作过程中，U形装夹架13两端部的加载连接座所受加载力相同，更符合实际工况，测试数据的精准度高。加载横梁26下方设有加载力传感器28，加载力传感器28为S形拉力传感器，加载力传感器28下方设有加载气缸30，加载气缸30为双作用气缸，加载气缸30的活塞杆经球铰与加载力传感器28相连。

所述的轮胎制动机构的结构是：安装被测轮胎14的轮毂15侧面上安装有手动刹车器16，手动刹车器16的刹车手柄21设置在调节支撑板5一侧上，调节支撑板5上设有刹车拖动装置，刹车拖动装置与刹车手柄21相连；本实施例中所述的手动刹车器为手动碟刹系统，包括手动刹车钳、刹车圆盘和刹车手柄，刹车圆盘与安装测轮胎14的轮毂15或测试轴相连，所述手动刹车钳与刹车圆盘配合的设置在U形装夹架上，手动刹车钳与刹车手柄通过刹车线相连。当刹车手柄受力牵拉刹车线时，刹车线拉动手动刹车钳夹住刹车圆盘而产生制动力，完成制动操作；手动刹车器也可以是手动抱闸刹车或其他现有的手动刹车器。本实施例中所述的刹车拖动装置是在刹车手柄21下方的调节支撑板5一侧上设有制动基座2，制动基座2下侧上安装有控制气缸1，控制气缸1的输出轴（活塞杆）穿过制动基座2向上伸出，控制气缸1两侧的制动基座2上设有两根导向光杠11，两根导向光杠11上经滑动轴承安装有可上下自由滑动的承重板3，控制气缸1的输出轴位于承重板3下侧、可将承重板3顶起和脱离承重板3；两根导向光杠11之间的承重板3上侧设有砝码安装杆6，砝码安装杆6上端经连杆39与刹车手柄铰接。在承重板、砝码安装杆上放置不同的砝码4，可调节刹车力的大小，当需要制动时，控制气缸1排出气压、输出轴与承重板3脱离，承重板3在砝码4的重力作用下下落，带动砝码安装杆6拉动刹车手柄完成刹车自动。无需刹车制动时，控制气缸1内进气、输出轴顶动承重板3上升，刹车手柄复位，制动停止。通过在承重板和砝码安装杆上放置不同的砝码，可准确的控制刹车力，操作简单方便。

所述的路面模拟驱动机构的结构是：测试槽口43两侧的上台板38下侧上设有两个轴承安装座21，两个轴承安装座21上经轴承安装有路面转轴，路面转轴上安装有模拟轮轮毂32，模拟轮轮毂32上安装有上方一部分由测试槽口凸出上台板38上侧、与被测轮胎接触配合的路面模拟轮31，轴承安装座外侧的路面转轴上设有从动轮33，下台板37上设有驱动电机36，驱动电机36的输出轴上设有主动轮35，主动轮35与从动轮33间设有传动皮带34。

所述的测速机构的结构是：设有编码器42，编码器42上安装有测速从动轮，测试轴上安装有测速主动轮，测速从动轮和测速主动轮经传动带相连。编码器42固定安装在U形装夹架上。

本发明中所述的调节支撑板5前侧面的上下两侧分别设有左右方向水平设置的上安装梁7和下安装梁，上安装梁7和下安装梁的左右两侧上分别设有竖直设置的左导向滑柱9和右导向滑柱，左导向滑柱9和右导向滑柱上分别设有可上下自由滑动的滑块，所述的连接板10固定安装在滑块上；所述的滚珠丝杠的螺杆40可自由转动的安装在左导向滑柱9和右导向滑柱之间的上安装梁7和下安装梁上，上安装梁7上方的滚珠丝杠的螺杆10上端设有转动手柄8。通过转动手柄8操控滚珠丝杠的螺杆转动，可带动连接板10上下移动，满足对不同直径的轮胎进行测试的需求。

图4为使用本发明测得的实际制动摩擦力曲线图，当轮胎制动时，上述轮胎制动机构会对轮胎进行制动，同时下方的路面模拟轮也会通过控制电机来停止动力的输入。由于下方路面模拟轮转速较大，若轮胎制动时继续输入动力将会对轮胎制动机构造成伤害，当轮胎在转动过程中受到制动时，其所受的摩擦力由滚动摩擦变为滑动摩擦，因此在水平方向上会产生一个力值的突变。只要能够实时检测轮胎水平方向上的力，便可测得轮胎制动时摩擦力的变化。由于轮胎由U形装夹杆装夹，同时为适应不同大小的轮胎，U形装夹杆还连有球铰及位调装置。因此，在球铰与位调装置的连接处安装一力传感器即可测得制动摩擦力值。

本发明工作时，将安装有待测轮胎14的轮毂15经测试轴安装在轮胎连接座41上，轮胎14的下部与路面模拟轮31接触；通过转动滚珠丝杠调节连接板的高度，使U形装夹架和制动力传感器12处于水平状态；加载气缸30工作、带动加载横梁26向下移动，带动加载绳索22对加载连接座17向下牵引、增加轮胎14与路面模拟轮间的压力，实现加载；加载力的大小可通过加载气缸30进行控制、加载力传感器28进行反馈；驱动电机36工作带动路面模拟轮31转动，路面模拟轮31带动车轮旋转；编码器42检测车轮的转速，当车轮转速达到设定值时，刹车拖动装置工作，带动手动刹车器工作对车轮进行制动；车轮制动过程中制动力传感器检测车轮所受到的制动力。本发明能够更准确的测量制动时轮胎的制动力；在路面模拟轮转动、带动模拟路面（路面模拟轮）滚动过程中，减震缓冲装置可以起到很好的减振和保持垂直载荷的作用，支撑滑块可在支撑导轨上前后自由滑动，测量数据更精准；轮胎加载采用气缸通过钢丝绳连接滑轮组施加到轮胎上，相对于位移的方法，负载是恒定的，该结构能保障轮胎负载的有效加载；制动结构采用砝码通过制动器结构实现恒定制动力的加载，能有效实现不同载荷下的制动力加载。可满足汽车轮胎在不同速度、不同载荷下及湿滑等工况下的制动性能测试，为研究与评价轮胎制动性能奠定基础。

Claims (6)

1.一种室内轮胎制动性能测速装置，包括测试台架、轮胎装夹机构、轮胎加载机构、轮胎制动机构、路面模拟驱动机构和测速机构；所述的测试台架上包括上台板；其特征在于，

所述的轮胎装夹机构的结构是：上台板上侧面上设有调节支撑板，调节支撑板前侧面上设有可自由上下滑动的连接板，调节支撑板上安装有滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母与连接板固定连接，连接板前侧经制动力传感器连接有U形装夹架，U形装夹架的两端部内侧上设有轮胎连接座， U形装夹架的两端部外侧上分别设有加载连接座，U形装夹架下方的上台板上设有上下贯通的测试槽口，测试槽口两侧上分别设有支撑导轨，支撑导轨上设有可前后自由滑动的支撑滑块，两个支撑滑块上侧经减震缓冲装置分别与U形装夹架的两端部下侧相连；

所述的轮胎加载机构的结构是：测试台架前侧上竖直设有两个加载导轨，加载导轨上设有可上下自由滑动的加载滑块，两个加载滑块上设有加载横梁，加载横梁上设有加载连接部；加载连接座下方的测试台架上侧上设有上导向滑轮，测试台架前侧上部与上导向滑轮相对处设有前导向滑轮，加载连接座上连接有加载绳索，加载绳索经上导向滑轮、前导向滑轮导向后与加载连接部相连；加载横梁下方设有加载力传感器，加载力传感器下方设有加载气缸，加载气缸的活塞杆经球铰与加载力传感器相连；

所述的轮胎制动机构的结构是：安装被测轮胎的轮毂侧面上安装有手动刹车器，手动刹车器的刹车手柄设置在调节支撑板一侧上，调节支撑板上设有刹车拖动装置，刹车拖动装置与刹车手柄相连；

所述的路面模拟驱动机构的结构是：上台板下侧上设有轴承安装座，轴承安装座上经轴承安装有路面转轴，路面转轴上安装有由测试槽口凸出上台板上侧的路面模拟轮，路面转轴上设有从动轮，测试台架上设有驱动电机，驱动电机的输出轴上设有主动轮，主动轮与从动轮间设有传动皮带；

所述的测速机构的结构是：设有编码器，编码器上安装有测速从动轮，测试轴上安装有测速主动轮，测速从动轮和测速主动轮经传动带相连。编码器固定安装在U形装夹架上。

2.根据权利要求1所述的室内轮胎制动性能测速装置，其特征在于，所述的调节支撑板前侧面的上下两侧分别设有左右方向水平设置的上安装梁和下安装梁，上安装梁和下安装梁的左右两侧上分别设有竖直设置的左导向滑柱和右导向滑柱，左导向滑柱和右导向滑柱上分别设有可上下自由滑动的滑块，所述的连接板固定安装在滑块上；所述的滚珠丝杠的螺杆可自由转动的安装在上安装梁和下安装梁上，上安装梁上方的滚珠丝杠的螺杆上端设有转动手柄。

3.根据权利要求1或2所述的室内轮胎制动性能测速装置，其特征在于，所述的减震缓冲装置为气缸或油缸。

4.根据权利要求3所述的室内轮胎制动性能测速装置，其特征在于，所述的测试台架包括前侧板，所述的加载导轨固定设置于前侧板上；所述的加载连接部是在加载横梁前侧上与前导向滑轮相对处分别设有均力连接滑轮；所述的加载绳索为一根，加载绳索中部位于两个均力连接滑轮下侧，加载绳索的两端分别经前导向滑轮、上导向滑轮导向后与加载连接座相连。

5.根据权利要求4所述的室内轮胎制动性能测速装置，其特征在于，所述的刹车拖动装置是在刹车手柄下方设有制动基座，制动基座上安装有控制气缸，控制气缸两侧的制动基座上设有两根导向光杠，两根导向光杠上设有可上下自由滑动的承重板，控制气缸的输出轴位于承重板下侧、可将承重板顶起和脱离承重板；两根导向光杠之间的承重板上侧设有砝码安装杆，砝码安装杆上端经连杆与刹车手柄铰接。

6.根据权利要求5所述的室内轮胎制动性能测速装置，其特征在于，所述的手动刹车器为手动碟刹系统，包括手动刹车钳、刹车圆盘和刹车手柄，刹车圆盘与安装测轮胎的轮毂或测试轴相连，所述手动刹车钳与刹车圆盘配合的设置在U形装夹架上，手动刹车钳与刹车手柄通过刹车线相连。