CN219810563U - 一种车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置 - Google Patents

Abstract

一种车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，包括：绕定位转轴旋转的旋转盘，用于支承车轮轮唇的轮唇垫片，用于压紧轮唇的支撑压板，用于插入到定位转轴的相应定位孔的定位销，设于旋转盘上的压力传感器滑环，压力传感器，用于从压力传感器的通孔处插入到车轮的螺栓孔中的螺栓，下端连接有套筒连接头的扭矩轴力传感器，设在套筒连接头下端用于连接拧紧螺母的套筒，该螺母用于拧紧连接于螺栓。通过采用扭矩转角传感器测量来自扭矩伺服电机的扭矩与转角输入值，采用扭矩轴力传感器来测量夹紧力和螺纹扭矩，螺纹扭矩与夹紧力用于计算螺母与车轮螺栓孔接触面间的摩擦系数，从而达到测定车轮所用螺纹紧固联接件的动态扭矩拉伸特性的目的。

Description

一种车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置

技术领域

本实用新型涉及汽车车轮螺栓试验技术领域，更具体地说为一种车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置。

背景技术

车轮属于汽车的重要传动安全件，而如何精准地检验安装汽车车轮螺栓、螺母以及车轮螺母座的可靠性能更为重要。为此各个汽车制造厂商及各类汽车行业组织均有明确的螺栓扭矩和夹紧力测试的试验标准，如通用汽车公司的车轮紧固件扭矩拉伸试验、日产汽车公司的螺母耐松动试验、螺栓轴力试验等。

车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验机为有效的检测途径和平台。以往的螺栓扭矩测试试验机不能对车轮的螺栓孔及对应螺栓进行逐个连续测量，需要测量完一个螺栓孔后，将车轮重新放置更换其他螺栓孔，这样更改了原始测量状态后会造成测量偏差，从而影响最终的试验结果的准确性。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，可对车轮实现一次固定安装，所有螺栓孔依次对应测量而仅需按照要求更换螺栓、螺母，减少更改车轮原始状态而造成的测量偏差，以解决上述背景技术中提出的问题。

根据本实用新型的一方面，提供一种车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，其特征在于，包括：设有多个定位孔的定位转轴、能够绕定位转轴旋转的旋转盘，用于支承车轮的轮唇的轮唇垫片，用于压紧放置于轮唇垫片的轮唇的支撑压板，用于插入到定位转轴的相应定位孔中以固定旋转盘的定位销，设置有通孔的压力传感器，用于从压力传感器的通孔处插入到车轮的螺栓孔中的螺栓，下端连接有套筒连接头的扭矩轴力传感器，设在套筒连接头下端用于连接拧紧螺母的套筒，该螺母用于拧紧连接于螺栓。

优选地，所述的车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置还包括：垂直安装有行程导轨的框架，行程导轨上可移动调节地设置有用于限制车轮与套筒之间的距离的下行程接近开关和主行程滑块。

优选地，行程导轨上还可滑动地连接有电机行程滑块和上行程接近开关，与电机行程滑块通过支撑臂连接有扭矩伺服电机。

优选地，所述的车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置还设有用于电机行程滑块的限位传感器。

优选地，扭矩伺服电机的下端连接有减速器，减速器的下端连接有万向节，万向节下端连接有传输扭矩轴力传感器和用于传输扭矩轴力传感器的扭矩轴力反馈数值的扭力滑环，扭矩轴力传感器的下端连接套筒连接头。

优选地，螺栓的螺栓帽端与压力传感器卡接以使得车轮的安装面与压力传感器紧密相连。

优选地，轮唇垫片和车轮的轮唇之间具有最大3mm的安装间隙；和/或，在旋转盘上设置有与压力传感器通过数据线连接的压力传感器滑环。

优选地，所述的车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置还包括上端面与减速器相固定连接以用于固定支撑扭矩伺服电机、减速器、万向节、扭力滑环、扭矩轴力传感器以及套筒连接头的工作框架。

优选地，工作框架与工作支撑臂相连接，工作支撑臂通过支撑臂连接副与作动缸相连接，以经由作动缸带动工作框架、扭矩伺服电机沿着行程导轨上下移动。

优选地，作动缸经由带轮-皮带装置与第二伺服电机连接。

由此，与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过增加使用不同厚度轮唇垫片的数量，可实现对不同偏距尺寸车轮的适用性；

2、通过第二伺服电机精准控制带轮-皮带的动力传动，可实现对作动缸的上下行程精准控制，通过压力传感器和扭矩轴力传感器的数据监测反馈，准确找到螺母与车轮螺栓孔接触的初始位置；

3、采用新型的扭矩转角传感器测量来自扭矩伺服电机的扭矩与转角输入值，采用扭矩轴力传感器来测量夹紧力和螺纹扭矩，螺纹扭矩与夹紧力用于计算螺母与车轮螺栓孔接触面间的摩擦系数；

4、采用独特的旋转盘、定位转轴、定位孔的配合方式，达到一次车轮安装所有螺栓孔依次测量免拆装的结构设计。

附图说明

图1为本实用新型的装置结构示意图；

图2为本实用新型的局部结构放大示意图。

图中：100、框架；101、限位传感器；102、上行程接近开关；103、电机行程滑块；104、行程导轨；105、主行程滑块 ；106、框架万向轮；200、扭矩伺服电机；201、工作支撑臂；202、支撑臂连接副；203、减速器；204、万向节；205、工作框架；206、扭力滑环；207、扭矩轴力传感器；208、下行程接近开关；209、套筒连接头；210、套筒；211、螺母；300、定位转轴；301、支撑压板；302、旋转盘；303、螺栓；304、压力传感器滑环；305、轮唇垫片；306、压力传感器；307、车轮；400、作动缸；401、带轮-皮带装置；402、第二伺服电机；500、操作电脑；501、数据传输线；502、工控机。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型的示例性实施例。下文描述的和附图示出的示例性实施例旨在教导本实用新型的原理，使本领域技术人员能够在若干不同环境中和对于若干不同应用实施和使用本实用新型。因此，本实用新型的保护范围由所附的权利要求来限定，示例性实施例并不意在、并且不应该被认为是对本实用新型保护的范围的限制性描述。而且，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不一定是按照实际的比例关系绘制的，涉及到方位描述，例如上、下、左、右、顶、底等指示的方位或位置关系，皆为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。贯穿附图，相同的元件由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆或不易观察理解时，将省略常规结构或局部构造。下面将描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，包括框架100，所述框架100用于整个试验装置中各种零部件的固定和支撑，并设置有限位传感器101作为整个工作平台的激光保护装置，防止电机行程滑块103移动超出行程导轨104而脱落，整个框架100的底座安装有可锁定的框架万向轮106，可将装置随时移动和固定。

所述行程导轨104垂直安装在框架100的一侧，所述行程导轨104的上下两端分别设有上行程接近开关102和下行程接近开关208，行程导轨104上端可滑动地连接电机行程滑块103，下端可滑动地连接主行程滑块105。上行程接近开关102和下行程接近开关208在受到电机行程滑块103和主行程滑块105的触碰时，可将整个装置断电，上行程接近开关102保护扭矩伺服电机200不会从行程导轨104上端脱轨掉落，下行程接近开关208用于限制车轮307与套筒210之间的距离，保护车轮307与套筒210之间不会过度挤压而破坏整个装置，上行程接近开关102的位置固定，下行程接近开关208的位置可根据车轮307的尺寸不同自行移动调节。

所述电机行程滑块103与扭矩伺服电机200通过工字型支撑臂相连接。

所述扭矩伺服电机200下端连接减速器203，减速器203下端连接万向节204，万向节204可承受扭转载荷和垂直方向的一定量的偏移。

所述万向节204下端连接扭力滑环206，扭力滑环206用于传输扭矩轴力传感器207的扭矩轴力反馈数值。

所述扭矩轴力传感器207的下端连接套筒连接头209，套筒连接头209下端连接拧紧螺母211的套筒210。

所述车轮307的安装面与压力传感器306相接触，压力传感器306的数据传导通过数据线传到压力传感器滑环304，压力传感器滑环304的数据线接头可随着车轮307和压力传感器306的旋转而转动，螺栓303由压力传感器306的通孔（即后述的底部开孔）反向穿入，使得螺栓303、车轮307的螺栓孔、螺母211可以拧紧连接，且螺栓303的螺栓帽端可以卡住压力传感器306使得车轮307的安装面与压力传感器306紧密相连。

所述车轮307使用轮唇垫片305垫高，支撑压板301压紧轮唇，使得车轮307和压力传感器306在定位转轴300上一起固定住。轮唇垫片305可更换高度且由车轮307的偏距决定，轮唇垫片305和车轮307的轮唇之间最大可允许有3mm的安装间隙，这样就保证了大部分常规车轮307的正常安装以及轮唇垫片305的加工厚度最小仅为3mm即可。

所述旋转盘302可以手动绕定位转轴300旋转，在定位转轴300上有定位孔，相邻定位孔的间隙满足对应车轮307的例如4~10螺栓孔规格时的孔尺寸间距，使得车轮307沿着定位转轴300相对于套筒210转动，使得套筒210可依次对准车轮307的每个螺栓孔，并由定位销插入定位孔中保证旋转盘302的旋转定位。

所述工作框架205用于固定支撑整个扭矩伺服电机200、减速器203、万向节204、扭力滑环206、扭矩轴力传感器207以及套筒连接头209总成，且上端面有轴承与减速器203相固定，满足万向节204及其以下装置的旋转。

所述工作框架205与工作支撑臂201相连接，工作支撑臂201通过支撑臂连接副202与作动缸400相连接，可实现作动缸400的缸臂伸出或者收缩运动时带动工作框架205、工作支撑臂201、扭矩伺服电机200、减速器203，万向节204及下端工装、电机行程滑块103、主行程滑块105等一系列的工作总成沿着行程导轨104的上下移动，作动缸400的伸缩动力传递通过第二伺服电机402转动带动带轮-皮带装置401来实现。

所述扭矩伺服电机200、扭力滑环206、压力传感器306、第二伺服电机402都留有接线端，通过若干数据传输线501与工控机502进行数据交换，最终由操作电脑500的操作软件人为控制整个试验装置的工作。

工作原理：使用时，车轮307放置在轮唇垫片305上，根据车轮307的偏距不同调节轮唇垫片305的厚度，使得车轮307的安装面与压力传感器306接触，车轮307的轮唇与轮唇垫片305允许有最多3mm的轴向间隙，并使用两组支撑压板301压紧固定车轮307的轮缘，同时使用定位销插入到定位转轴300的相应定位孔中，固定住旋转盘302不让其转动。

安装套筒210在套筒连接头209上，将螺栓303从压力传感器306的底部开孔处从底部往上插入到车轮307的螺栓孔中，使用相应的车轮螺母211与螺栓303预紧1~2圈螺纹保证螺栓303不会掉下即可。

使用操作电脑500的操作软件和工控机502控制第二伺服电机402的旋转，从而带动作动缸400和整个工作框架205及相应装置的升降，至套筒210能够套入到螺母211中。

使用操作电脑500的操作软件和工控机502控制扭矩伺服电机200的旋转，通过扭矩伺服电机200的扭矩与转角输入值、扭矩轴力传感器207、压力传感器306监测反馈由螺栓303、螺母211和车轮螺母座反馈的夹紧力和螺纹扭矩，螺纹扭矩与夹紧力用于计算螺母211与车轮螺栓孔接触面间的摩擦系数。

测量完后一个螺栓孔后，扭矩伺服电机200反转松开螺母211，手动旋转旋转盘302，并重新选择合适的定位转轴300的定位孔用定位销固定。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。尽管已经参考各种具体实施例描述了本实用新型，但是应当理解，可以在所描述的实用新型构思的精神和范围内做出变形。因此，意图是本实用新型不限于所描述的实施例，而是将具有由所附权利要求的语言所定义的全部范围。

Claims (10)

1.一种车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，其特征在于，包括：设有多个定位孔的定位转轴（300）、能够绕定位转轴（300）旋转的旋转盘（302），用于支承车轮的轮唇的轮唇垫片（305），用于压紧放置于轮唇垫片（305）的轮唇的支撑压板（301），用于插入到定位转轴（300）的相应定位孔中以固定旋转盘（302）的定位销，设置有通孔的压力传感器（306），用于从压力传感器（306）的通孔处插入到车轮（307）的螺栓孔中的螺栓（303），下端连接有套筒连接头（209）的扭矩轴力传感器（207），设在套筒连接头（209）下端用于连接拧紧螺母（211）的套筒（210），该螺母（211）用于拧紧连接于螺栓（303）。

2.根据权利要求1所述的车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，其特征在于，还包括：垂直安装有行程导轨（104）的框架（100），行程导轨（104）上可移动调节地设置有用于限制车轮（307）与套筒（210）之间的距离的下行程接近开关（208）和主行程滑块（105）。

3.根据权利要求2所述的车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，其特征在于，行程导轨（104）上还可滑动地连接有电机行程滑块（103）和上行程接近开关（102），与电机行程滑块（103）通过支撑臂连接有扭矩伺服电机（200）。

4.根据权利要求3所述的车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，其特征在于，还设有用于电机行程滑块（103）的限位传感器（101）。

5.根据权利要求3所述的车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，其特征在于，扭矩伺服电机（200）的下端连接有减速器（203），减速器（203）的下端连接有万向节（204），万向节（204）下端连接有传输扭矩轴力传感器（207）和用于传输扭矩轴力传感器（207）的扭矩轴力反馈数值的扭力滑环（206），扭矩轴力传感器（207）的下端连接套筒连接头（209）。

6.根据权利要求1所述的车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，其特征在于，螺栓（303）的螺栓帽端与压力传感器（306）卡接以使得车轮（307）的安装面与压力传感器（306）紧密相连。

7.根据权利要求1所述的车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，其特征在于，轮唇垫片（305）和车轮（307）的轮唇之间具有最大3mm的安装间隙；和/或，在旋转盘（302）上设置有与压力传感器（306）通过数据线连接的压力传感器滑环（304）。

8.根据权利要求5所述的车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，其特征在于，还包括上端面与减速器（203）相固定连接以用于固定支撑扭矩伺服电机（200）、减速器（203）、万向节（204）、扭力滑环（206）、扭矩轴力传感器（207）以及套筒连接头（209）的工作框架（205）。

9.根据权利要求8所述的车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，其特征在于，工作框架（205）与工作支撑臂（201）相连接，工作支撑臂（201）通过支撑臂连接副（202）与作动缸（400）相连接，以经由作动缸（400）带动工作框架（205）、扭矩伺服电机（200）沿着行程导轨（104）上下移动。

10.根据权利要求9所述的车轮螺栓扭矩和夹紧力测试试验装置，其特征在于，作动缸（400）经由带轮-皮带装置（401）与第二伺服电机（402）连接。