CN208282986U - 一种车轮螺栓轴力测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车轮螺栓轴力测量装置，包括摩擦系数试验机中的轴力传感器，还包括防转固定支撑、测试支撑板、轮毂单元、车轮螺栓及螺母，轴力传感器内设有定位销，防转固定支撑安装于轴力传感器内，防转固定支撑设有与定位销匹配的定位孔，定位销插入定位孔内，测试支撑板安装于轴力传感器上，轮毂单元设于测试支撑板上，车轮螺栓的螺栓头一端插入并固定在防转固定支撑内，车轮螺栓的螺纹端依次穿过测试支撑板及轮毂单元与螺母连接。与现有技术相比，本实用新型提供一种成本低、使用方便且可精确测量车轮螺栓轴力的装置。

Description

一种车轮螺栓轴力测量装置

技术领域

本实用新型涉及汽车制造领域，具体涉及一种车轮螺栓轴力测量装置。

背景技术

通用汽车的车轮螺栓测试标准GMW14994是目前行业内认可的标准，这个标准要求测量车轮螺栓、螺母拧紧到不同的扭矩等级后的轴力、角度等数值，根据测试的结果确定最终的车轮螺栓、螺母的拧紧工艺。满足该标准的一台测试试验台价格非常昂贵，且该测试设备仅用于车轮螺栓、螺母的测试，是专用测试设备，设备利用率不高。该设备也不是用于实际轮毂轴承、制动盘、挡泥板、轮毂、车轮螺栓和车轮螺母装配后的轴力测量，而是把制动盘、挡泥板、轮毂轴承去掉后的车轮螺栓轴力测量装置，该螺栓的轴力是用压力传感器进行的测量。由于现有车轮螺栓、螺母轴力测量成本太高，设备利用率低，需要提供一种成本低、使用方便且可以精确测量车轮螺栓轴力的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题而提供一种车轮螺栓轴力测量装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种车轮螺栓轴力测量装置，包括摩擦系数试验机中的轴力传感器，还包括防转固定支撑、测试支撑板、轮毂单元、车轮螺栓及螺母，所述轴力传感器内设有定位销，所述防转固定支撑安装于轴力传感器内，所述防转固定支撑设有与所述定位销匹配的定位孔，所述定位销插入定位孔内，所述测试支撑板安装于轴力传感器上，所述轮毂单元设于测试支撑板上，所述车轮螺栓的螺栓头一端插入并固定在防转固定支撑内，车轮螺栓的螺纹端依次穿过测试支撑板及轮毂单元与所述螺母连接。

进一步地，所述轴力传感器为扁圆柱形，中间开有圆台形孔，所述圆台形孔内设置两个定位销，两个定位销间隔180°。

进一步地，所述防转固定支撑为扁圆柱形，中间开有用于防止车轮螺栓转动的卡接槽孔。

进一步地，所述卡接槽孔包括圆角矩形槽和圆形槽孔。

进一步地，所述车轮螺栓的螺栓头加工成可与防转固定支撑的卡接槽孔相卡接的扁平形。

进一步地，所述车轮螺栓的螺栓头扁平形边缘尺寸到车轮螺栓杆部尺寸至少留有0.5mm。

进一步地，所述测试支撑面的中间设有用于放置并固定轮毂单元的长方形凹槽。

进一步地，所述轮毂单元是通过将汽车轮毂五等分后得到的轮毂单元，轮毂单元加工有与测试支撑面的长方形凹槽相匹配的台阶结构。

进一步地，所述测试支撑板通过螺栓与轴力传感器连接固定。

进一步地，所述测试支撑板、防转固定支撑以及轮毂单元的总厚度与实际车轮螺栓的总厚度相等。

本装置具体使用时，将防转固定支撑安装在摩擦系数试验机中的轴力传感器内，轴力传感器的定位销插入防转固定支撑定位孔内，将测试支撑板安装固定在轴力传感器上，再将轮毂单元卡在测试支撑板上，最后将车轮螺栓穿过测试支撑板及轮毂单元与螺母连接，最后用螺纹紧固件摩擦系数测试装置的拧紧枪拧紧车轮螺母，记录拧紧车轮螺母时候的拧紧扭矩、轴力和螺纹扭矩，输出扭矩-角度和轴力-角度曲线，通过输出曲线即可分析和制定车轮螺栓的拧紧工艺，并可计算出车轮螺栓的摩擦系数，测量车轮螺栓的轴力。

本发明通过采用现有技术中的螺纹紧固件摩擦系数试验机进行测试，螺纹紧固件摩擦系数试验机使用率高，几乎每家紧固件供应商和汽车主机厂都拥有该设备，因此，不需要为了测量车轮螺栓的轴力和扭矩单独购买新的专业测量设备，测试成本低，同时，由于螺纹紧固件摩擦系数试验机都是采用进口的高精密试验设备，精度高，能够满足车轮螺栓的轴力和扭矩测试要求，也能够达到车轮螺栓专用轴力测量设备的精度要求，通过本发明装置可非常容易的测量出总扭矩、螺纹扭矩、端面扭矩、轴力等参数，从而能够得出总摩擦系数、螺纹摩擦系数、端面摩擦系数等各项参数，有利于车轮螺栓的拧紧工艺分析。

与现有技术相比，本发明的优点为：

1、测试精度更高，该设备是在螺纹紧固件摩擦系数试验机上进行的测量，测试精度高。

2、通过合理设计工装的尺寸，使车轮螺栓的夹紧长度完全满足实际设计要求，试验结果能够更加贴合实际零件的状态，测试结果准确可靠。

3、不仅仅能够测试扭矩-角度、轴力-角度曲线，还能够测量出车轮螺栓、螺母的螺纹摩擦系数、端面摩擦系数、螺纹扭矩和端面扭矩等参数和数据，对于制定和评定车轮螺栓的拧紧扭矩更加方便可靠。

4、由于采用的是螺纹紧固件摩擦系数试验机，该设备是紧固件测试的常用设备，几乎各大主机厂和紧固件供应商都有该设备，试验人员操作熟练，不需要像专业测试设备那样专业的再培训，操作过程和测试结果更加稳定可靠。

5、螺纹紧固件摩擦系数试验机的扭矩-角度和轴力角度曲线可以绘制在同一样图形中，随机指定任何一点都可以直接显示出该点的扭矩和轴力，便于制定拧紧工艺。

6、由于不需要专用测试设备，可节省成本约100万元。

附图说明

图1为本实用新型的剖视结构示意图；

图2为本实用新型的主视结构示意图；

图3为本实用新型轴力传感器的结构示意图；

图4为本实用新型防转固定支撑的结构示意图；

图5为本实用新型测试支撑板的结构示意图；

图6为本实用新型轮毂单元的结构示意图；

图7为本实用新型车轮螺栓的结构示意图；

图8为本实用新型车轮螺栓端部示意图；

图中：轴力传感器1、防转固定支撑2、测试支撑板3、轮毂单元4、车轮螺栓5、螺母6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

一种车轮螺栓轴力测量装置，如图1、2，包括摩擦系数试验机中的轴力传感器1，还包括防转固定支撑2、测试支撑板3、轮毂单元4、车轮螺栓5及螺母6，轴力传感器1内设有定位销，防转固定支撑2安装于轴力传感器1内，防转固定支撑2设有与定位销匹配的定位孔，定位销插入定位孔内，测试支撑板3安装于轴力传感器1上，轮毂单元4设于测试支撑板3上，车轮螺栓5的螺栓头一端插入并固定在防转固定支撑2内，车轮螺栓5的螺纹端依次穿过测试支撑板3及轮毂单元4与螺母6连接。

如图3，本装置利用现有技术中的螺纹紧固件摩擦系数试验机上的螺纹扭矩和轴力传感器，测量车轮螺栓拧紧时候的螺纹部分扭矩和轴力，根据螺纹紧固件摩擦系数试验机的电动拧紧枪可以测量出车轮螺栓拧紧时候的总的拧紧扭矩，从而可以对车轮螺栓的拧紧过程的扭矩和轴力进行详细的分析，并且可以根据上面测量出的相关参数计算出车轮螺栓的总摩擦系数、螺纹摩擦系数和端面摩擦系数等。

防转固定支撑如图4，该零件主要作用是车轮螺栓头部放置于该支撑中，固定车轮螺栓的轴向位移，拧紧时候车轮螺栓不会轴向移动，同时，能够起到车轮螺栓的防转作用，在拧紧车轮螺母时候，车轮螺栓不会随着车轮螺母的拧紧而发生转动。该装置中两个定位孔与轴力传感器的两个定位销相配合，传感器上定位销穿入到定位孔中，车轮螺母拧紧时候，车轮螺母的螺纹扭矩会传递到车轮螺栓上，车轮螺栓由于与该防转固定支撑相对固定，所以最终的车轮螺母的螺纹扭矩会传递到轴力传感器上，轴力传感器同时具备测量扭矩的传感器，因此，车轮螺母拧紧时候的螺纹扭矩就可以被传感器测量出来。

如图5，测试支撑板放置于轴力传感器的上方，用来支撑车轮螺栓安装测量时候轮毂零件。该支撑板有四个螺栓孔，通过四个螺栓与轴力传感器进行连接，用于支撑板与轴力传感器的定位和固定，防止车轮螺栓拧紧时测试支撑板的旋转。测试支撑面中间有一条凹槽，用于放置加工后的轮毂，凹槽可以阻止车轮螺栓拧紧时轮毂的转动，测试支撑面需要有足够的刚度，保证车轮螺栓拧紧时候支撑板的变形。

汽车轮毂单元设计为如图6，为了能够在螺纹紧固件摩擦系数试验机上测量车轮螺栓的轴力需要把汽车轮毂进行加工，但又不能影响车轮螺栓安装处的强度和表面状态，把汽车轮毂按五等分切割开，切割后的轮毂单元部分为72°，这样可以保证每个车轮螺栓的连接处刚度与轮毂单元整体时候基本一致，在切下来的轮毂单元内侧(车轮螺母安装面另一侧)处加工出一个3mm以上深度的台阶，该台阶可以与测试支撑板中的凹槽相配合，在车轮螺栓拧紧时候就可以防止该轮毂单元的转动。

车轮螺栓需要进行改制，改制后的车轮螺栓如图7、8所示，主要是对螺栓头部加工成扁平形，扁平形边缘尺寸到车轮螺栓杆部尺寸应至少留有0.5mm，这样可以把车轮螺栓放置于防转固定支撑中防止车轮螺母拧紧时候螺栓的转动，从而把拧紧车轮螺母时候的螺纹扭矩传递到传感器上面。

将制作完成的测试支撑板放置于轴力传感器前方，用4个螺栓固定，防转固定支撑放置于轴力传感器内，防转固定支撑的2个定位孔穿入传感器的2个定位销，把头部加工后的车轮螺栓传入防转固定支撑、测试支撑板，然后把加工后的轮毂单元放置于测试支撑板的前方，最后拧上车轮螺母。测试支撑板、防转固定支撑以及轮毂单元三个零件放置螺栓后的总厚度应与实际设计车轮螺栓的总厚度相等，以便测试结果与实际更加吻合。

最后，用螺纹紧固件摩擦系数测试装置的拧紧枪拧紧车轮螺母，记录拧紧车轮螺母时候的拧紧扭矩、轴力和螺纹扭矩，输出扭矩-角度和轴力-角度曲线，通过输出曲线即可分析和制定车轮螺栓的拧紧工艺，并可计算出车轮螺栓的摩擦系数。

Claims (10)

1.一种车轮螺栓轴力测量装置，包括摩擦系数试验机中的轴力传感器(1)，其特征在于，还包括防转固定支撑(2)、测试支撑板(3)、轮毂单元(4)、车轮螺栓(5)及螺母(6)，所述轴力传感器(1)内设有定位销，所述防转固定支撑(2)安装于轴力传感器(1)内，所述防转固定支撑(2)设有与所述定位销匹配的定位孔，所述定位销插入定位孔内，所述测试支撑板(3)安装于轴力传感器(1)上，所述轮毂单元(4)设于测试支撑板(3)上，所述车轮螺栓(5)的螺栓头一端插入并固定在防转固定支撑(2)内，车轮螺栓(5)的螺纹端依次穿过测试支撑板(3)及轮毂单元(4)与所述螺母(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种车轮螺栓轴力测量装置，其特征在于，所述轴力传感器(1)为扁圆柱形，中间开有圆台形孔，所述圆台形孔内设置两个定位销，两个定位销间隔180°。

3.根据权利要求1所述的一种车轮螺栓轴力测量装置，其特征在于，所述防转固定支撑(2)为扁圆柱形，中间开有用于防止车轮螺栓(5)转动的卡接槽孔。

4.根据权利要求3所述的一种车轮螺栓轴力测量装置，其特征在于，所述卡接槽孔包括圆角矩形槽和圆形槽孔。

5.根据权利要求3所述的一种车轮螺栓轴力测量装置，其特征在于，所述车轮螺栓(5)的螺栓头加工成可与防转固定支撑(2)的卡接槽孔相卡接的扁平形。

6.根据权利要求5所述的一种车轮螺栓轴力测量装置，其特征在于，所述车轮螺栓(5)的螺栓头扁平形边缘尺寸到车轮螺栓(5)杆部尺寸至少留有0.5mm。

7.根据权利要求1所述的一种车轮螺栓轴力测量装置，其特征在于，测试支撑面的中间设有用于放置并固定轮毂单元(4)的长方形凹槽。

8.根据权利要求7所述的一种车轮螺栓轴力测量装置，其特征在于，所述轮毂单元(4)是通过将汽车轮毂五等分后得到的轮毂单元(4)，轮毂单元(4)加工有与测试支撑面的长方形凹槽相匹配的台阶结构。

9.根据权利要求1所述的一种车轮螺栓轴力测量装置，其特征在于，所述测试支撑板(3)通过螺栓与轴力传感器(1)连接固定。

10.根据权利要求1所述的一种车轮螺栓轴力测量装置，其特征在于，所述测试支撑板(3)、防转固定支撑(2)以及轮毂单元(4)的总厚度与实际车轮螺栓(5)的总厚度相等。