CN1967142A - 测量轮胎的胎圈部和轮缘间的径向接触长度的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实时测量轮胎的胎圈部和轮缘间的径向接触长度的装置，包括：圆筒形滚筒；滚筒驱动装置；轮毂部件，轮胎胎圈部和轮毂部件的轮缘的接触部位上的所述轮毂部件的规定部位被穿孔，穿孔部分被透明物质填充；胎圈部接触状态摄影装置，用轮毂部件上安装的数字闭路照相机对轮胎胎圈部和轮毂部件的接触状态进行摄影；移送部件，轮毂部件可旋转地固定于其上；负荷测量装置，设置在移送部件上；移送部件驱动装置；输出装置，接收来自数据收集装置的输出信号，并将其以可视的方式输出；以及控制装置。由此，即使在小的实验空间内也能够很容易地测量旋转轮胎的胎圈部和轮缘之间的接触长度，而且，可以连续且快速地进行反复的测量作业。

Description

测量轮胎的胎圈部和轮缘间的径向接触长度的装置

技术领域

本发明涉及实时测量轮胎的胎圈部和安装该胎圈部的轮缘之间的径向接触长度的装置。更详细地说，涉及下述测量轮胎胎圈部和轮缘间的径向接触长度的装置，该装置可在室内实验室中，在给出轮胎的滑动角变化、外倾角变化、负荷变化、气压变化等多种介质变量的实验条件下，测定旋转中的轮胎胎圈部和轮缘间径向接触长度，得到实验数据，以有效利用于轮胎的改进。

背景技术

众所周知，只有轮胎安装在轮毂的轮缘而与其一体化，才可发挥其功能，如果没有正确安装在轮缘上，则不能充分发挥其性能。

这样，轮胎安装在轮毂的轮缘上时，作用于轮胎上的负荷由轮毂的轮缘部和轮胎的胎圈部之间的接触支撑。轮胎的胎圈部与轮缘的接触应该完全密封，以使轮胎中的空气不泄漏到外部，且应该没有滑动，而且，没有因摩擦而产生的轮胎胎圈部及轮缘的损伤。

如果胎圈部和轮缘间的接触压力没有达到适当的水平，则轮胎内部空气会向外部泄漏，而且，在车辆的驱动及制动时，由于作用于安装轮胎的车辆的轴上的旋转力，会出现轮胎胎圈部从轮毂的轮缘滑动、沿轮毂的圆周方向旋转的结果。

在这种情况下，如果安装轮胎的轮毂的圆周方向上用具有相同重量的铅块等进行补偿后的状态由于轮胎的旋转而变成重量不均等的状态，则会发生由于车辆的方向盘的摆动产生噪音、异常磨损等坏影响。

另外，由于不能充分支撑负荷，还会导致操纵安全性差等结果。

相反，如果接触压力超过了适当的水平，会导致轮胎很难从轮毂脱离的结果。

另外，在轮胎行驶时，与地面的触地部位由于车辆的重量、乘车者的重量以及货物的重量等会使胎侧部等变形。此时，胎圈部也会发生变形，在恢复变形的过程中，在轮胎胎圈部和轮缘间的接触面上会发生滑动。

轮胎的旋转中由于周期性的轮胎胎圈部和轮缘间接触面的滑动而发生的摩擦能量会在轮胎胎圈部以及轮缘上引起因摩擦产生的磨损，严重时，会导致轮胎胎圈部的事故以及轮缘的脱落。

这样的轮胎胎圈部的事故以及轮缘的脱落等成为轮胎从轮缘外脱的原因，可能会造成致命的车辆事故。

因此，在设计轮胎胎圈部时，使轮胎胎圈部与轮缘完全紧密接触，使其不移动。

但是，如果轮胎的胎圈部和轮缘间的径向接触长度短，则胎圈部的单位长度上的负荷重量变大，胎圈部的移动量会变大，使胎圈部容易发热，产生因物理的力而产生的疲劳引起的破坏，这会成为导致致命的胎圈部的事故的原因。

对此，如果充分确保了轮胎的胎圈部和轮缘间的接触长度，则胎圈部的单位长度上的负荷重量减小。因此，胎圈部和轮缘间的接触稳定，胎圈部的移动量减小，胎圈部的发热量与胎圈部的接触长度小的情况相比相对变小，有利于因发热而产生的耐久性。

在现有技术中，为了掌握轮胎胎圈部的轮缘接触状态使用了感压纸等，但是，在将轮胎安装在轮毂上时，由于在感压纸上记录了一直到轮胎胎圈部滑动安装在轮缘为止的接触压力，因此，实际上轮胎安装后与轮缘没有接触的位置的感压纸上残留有接触纪录，不能掌握准确的接触状态(测量接触长度)。

另外，使用感压纸的情况下，每个实验条件下只能进行一次实验，每次实验都要除去轮胎中的空气，将轮胎的胎圈部从轮缘脱离后配置感压纸，所以为了测量接触长度耗费许多费用、劳力以及时间。

另外，根据轮胎安装在轮毂的条件，呈现完全不同的实验结果，重复再现性很低。

另外，虽然在现有技术中也有用X光观察轮胎胎圈部的与轮毂接触状态的装置，但是只是达到单纯确认正常接触状态的水平，无法正确测量接触长度，不能测量附加负荷时进行旋转的轮胎的圆周上的不同位置的轮胎胎圈部和轮毂的接触长度。

在轮胎进行旋转时，位于轮胎胎圈部中心的由钢丝帘线束构成的胎圈朝向轮胎中心方向进行旋转而变形。因此，对于刚性较大的胎圈位于中心的轮胎的胎圈部和轮缘的接触状态会随着轮胎的旋转持续变化，根据现有技术的接触长度的测量方法的静态的接触长度的测量结果不可能正确掌握旋转的轮胎的胎圈部和轮缘的接触压特性。

发明内容

因此，本发明的目的是为了解决上述的现有技术存在的问题而提出的，其目的在于提供一种轮胎的胎圈部和轮缘间的径向接触长度的测量装置，在实验空间内，测量旋转的轮胎的胎圈部和轮缘的径向接触长度，能够评价胎圈部的接触状态，在最理想的室内条件下，反复测量，得到能够用于轮胎改进的实验数据。

为了达到所述的目的，本发明包括：圆筒形滚筒，用于再现轮胎行驶的路面；滚筒驱动装置，驱动控制圆筒形滚筒；轮毂部件，在轮胎胎圈部和轮毂部件的轮缘间的接触部位上轮毂部件的一定的部位被穿孔，由透明的物质填充被穿孔的部分轮毂；胎圈部接触状态摄影装置，用数字闭路照相机对胎圈部接触状态进行摄影；移送部件，轮毂部件可旋转地固定在其上；负荷测量装置，设置在移送部件上，检测移送部件轴向上施加的负荷；移送部件驱动装置，在向前后推动移送部件的同时，控制其上施加的负荷；数据收集及处理装置，收集从胎圈部接触状态摄影装置传送的数据，计算径向胎圈部接触长度；输出装置，接收从数据收集及处理装置的输出信号，将其以可视方式输出；以及控制装置，控制上述各构成要素。

附图说明

图1是根据本发明的轮胎胎圈部和轮缘间的径向接触长度测量装置的整体结构的概要图；

图2是本发明所采用的轮毂的俯视图；

图3是本发明所采用的轮毂的轮缘部分的放大横截面图；

图4是根据本发明的轮胎胎圈部和轮缘的接触状态的观察窗的照片；

图5(A)、图5(B)是利用本发明在轮胎旋转时比较不同位置的接触长度变化的比较结果图及轮胎位置的表示图。

具体实施方式

下面，根据附图对本发明进行详细说明。

图1是根据本发明的轮胎胎圈部和轮毂部件的轮缘的接触长度测量装置的整体结构图。如图所示，本发明包括：圆筒形滚筒1，再现轮胎T行驶的路面；滚筒驱动装置2，驱动控制圆筒形滚筒1；设置有观察窗20的轮毂部件4，在轮胎胎圈部3和轮缘5间的接触部位上轮毂部件的规定部位穿孔，由透明的物质填充被穿孔的部分；胎圈部接触状态摄影装置6，用数字闭路照相机摄影观察窗20的透明部分可见的轮胎胎圈部和轮毂部件的接触状态；移送部件7，将轮毂部件4可旋转地固定在其上；负荷测量装置8，设置在移送部件7上，检测移送部件7的轴向上施加的负荷；移送部件驱动装置9，向前后推进移送部件7的同时，控制在其上施加的负荷；数据收集及处理装置10，收集从胎圈部接触状态摄影装置6传送的数据，计算径向胎圈部接触长度；输出装置11，接收从数据收集及处理装置10的输出信号，将其以可视的方式输出；控制装置12，控制上述各部分的动作。

更详细地说，设置在固定结构体100上的上述圆筒形滚筒1以其中心轴1a为中心可旋转的方式被固定在固定结构体100上。滚筒驱动装置2和滚筒1通过在滚筒中心轴1a上设置的被动齿轮1b、在滚筒驱动装置2的驱动轴前端上设置的从动齿轮2a、以及连接从动齿轮2a和被动齿轮1b的链条C能够相互连动地连接。而且，该滚筒驱动装置2通过电线L20单独地连接到控制装置12上。在本实施例中，最好将容易进行动作控制的DC驱动电动机作为滚筒驱动装置2使用。

在所述滚筒1的旋转时，轮胎T也会与滚筒连动地旋转，此时，根据滚筒1的速度调节而调节轮胎T的旋转速度。

另一方面，在从滚筒1隔开预定间隔的位置上设置有移送部件驱动装置9，通过移送部件驱动装置9进行直线往复移动的移送部件7朝向滚筒1的中心以可直线往复移动的方式设置，该移送部件7上设置有从移送部件驱动装置9检测负荷的负荷测量装置8，移送部件7的自由端以可旋转的方式设置有轮毂部件4。本实施例中，作为移送部件驱动装置9利用了电动式轮毂滚珠螺旋(ball screw)装置或者油压式螺旋千斤顶(screw jack)装置。

负荷测量装置8和移送部件驱动装置9分别通过电线L80、L90连接到控制装置12。另外，接收控制装置12的输出信号并以可视方式进行输出的输出装置11通过电线L110连接到控制装置12。

因此，控制装置12自动控制各部分的动作，处理来自胎圈部接触状态摄影装置的接触状态的摄影数据，计算接触长度，将其输出到输出装置11。

图2是概略显示根据本发明的轮胎胎圈部接触状态摄影用轮毂部件的俯视图。

图3是概略显示根据本发明的轮胎胎圈部接触状态摄影用轮毂部件的横截面图。

安装轮胎T的轮毂部件4在轮胎的胎圈部接触的轮缘部分的规定部位被穿孔，在穿孔的部分上设置透明的观察窗20，而且，由摄影装置6对从该观察窗20可见的轮胎的胎圈部3和透明的观察窗20的接触状态进行摄影。

本实施例中，作为胎圈部3的接触状态摄影装置，使用了对接触状态进行数字化的数字闭路照相机。用计算机对摄影的胎圈接触部图像进行图像处理，自动测量实际与轮毂部接触的胎圈的长度。

为了正确计算上述胎圈部3的接触长度，在轮毂部件的轮缘部的变曲点上刻上细细的沟，以此为基准进行胎圈部的径向接触长度的计算。

在轮毂部件4的中心设置检测观察窗20位置的位置检测装置14。

在本实施例中，作为观察窗20的位置检测装置，利用容易进行位置测量的转动编码器。

胎圈部接触状态摄影装置6通过电线L30连接到数据收集及处理装置10，该电线L30贯通设置于轮毂部件4的中心轴的滑动环13。

下面，对根据本发明的测量胎圈部和轮缘的接触部的接触长度的装置的动作状态进行说明。首先，在将轮胎设置在轮毂部件4上之后，使作为轮胎胎圈部接触状态摄影装置6的数字闭路照相机动作，由移送部件驱动装置9使移送部件7向前推进，使轮胎T一边接触轮毂1的外圆周面，一边保持以一定的负荷挤压外圆周面的状态。

然后，滚筒1通过驱动装置2进行旋转，滚筒1的外圆周面的角速度连续加速直至达到试验速度，在滚筒1的外圆周面的角速度达到实验速度时，滚筒1的旋转速度将维持恒定。

在此状态下，用作为轮毂部件上安装的摄影装置6的数字闭路照相机对接触状态进行摄影，据此数字化的胎圈接触状态图像连续传递到数据收集及处理装置10上，进行胎圈部的径向接触长度计算，由输出装置11以可视方式输出结果值以便实验者可进行确认。

另一方面，图5(A)、图5(B)分别显示了使用本发明实时地且在轮胎的不同位置上进行测量施加滑动角、外倾角以及负荷而进行旋转的轮胎胎圈部3和轮缘5之间的径向接触长度的状态的曲线和轮胎位置表示图。

根据本发明的测量轮胎胎圈部和轮缘之间径向接触长度的装置，在室内对与滚筒以预定负荷接触的同时与其连动的轮胎的胎圈部和轮毂部件的轮缘部分的接触长度，通过在轮毂部件上设置的接触长度观察窗，由数字闭路照相机进行摄影，对其所摄影的接触图像进行图像处理，由此测量胎圈接触长度。由此，随着轮胎的旋转使胎圈接触部位的位置发生变化，从而能够连续测量胎圈接触长度的变化。因此，即使在小的实验空间内也能够很容易地测量旋转轮胎的胎圈部和轮缘之间的接触长度，而且，可以连续且快速地进行反复的测量作业。

另外，在使用根据本发明的测量轮胎的胎圈部和轮缘间的接触长度的装置的情况下，因为行驶操作引起的误差和周边环境引起的误差限制在最小，所以能够大大提高反复测量的各数据的可信赖度。

Claims (1)

1.一种测量轮胎的胎圈部和轮缘间的径向接触长度的装置，包括：

圆筒形滚筒，再现轮胎行驶的路面；

滚筒驱动装置，驱动控制所述滚筒；

轮毂部件，轮胎固定在其上；

测量装置，测量轮胎的胎圈部和轮缘间的位移；

移送部件，所述轮毂部件能够自由旋转地固定在其上；

负荷测量装置，设置在所述移送部件上，检测移送部件的轴向上所施加的负荷；

移送部件驱动装置，在将所述移送部件前、后推进的同时，控制其上所施加的负荷；

数据收集及处理装置，收集传递到所述测量装置的数据，计算径向的胎圈部接触长度；

输出装置，接收从所述数据收集及处理装置输出的信号，将其以可视的方式输出；

控制装置，控制上述各构成部分，

其特征在于，所述测量装置包括：

设置有观察窗(20)的轮毂部件，在所述轮胎胎圈部(3)和轮缘(5)的接触部位处的所述轮毂部件的规定部位被穿孔，所述穿孔部分被透明物质填充；

胎圈部接触状态摄影装置(6)，用所述轮毂部件上安装的数字闭路照相机对从所述观察窗(20)的透明部分可见的所述轮胎胎圈部和所述轮毂部件的接触状态进行摄影。

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