多功能輪胎道路檢測裝置及其測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于在室外路況下獲得輪胎特性的檢測裝置及其基于該裝置的輪胎特性測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]輪胎是位于車輛與路面之間的唯一部件，輪胎與路面的相互作用決定了車輛的運動狀態(tài)。車輛的許多重要性能都與輪胎的特性有關(guān)。車輛的操縱穩(wěn)定性，制動安全性，車輛垂直振動，車輛動力性，都依賴于輪胎特性的研宄。因此，輪胎特性研宄具有十分重大的現(xiàn)實意義和廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]然而輪胎物理結(jié)構(gòu)和輪胎橡膠與各種路面的摩擦特性都非常復(fù)雜的，它不僅與速度、垂直壓力有關(guān)，而且受路面種類與路面狀況(干路面、冰雪路面、積水路面)的影響。與此同時，在車輛行駛過程中，輪胎的受力狀況、運動狀態(tài)以及與路面間的相互作用復(fù)雜多變?？偠灾?，這些因素都極大增加了輪胎特性獲取的難度。
[0004]目前，輪胎特性的檢測裝置包括兩類:輪胎室內(nèi)檢測裝置、輪胎室外檢測裝置。輪胎室內(nèi)檢測裝置存在的主要問題是:難于模擬實際使用路面狀況(干路面、冰雪路面、積水路面)和使用環(huán)境；輪胎室外檢測裝置主要包含單輪檢測裝置和雙輪檢測裝置，存在的主要問題是:針對室外單輪檢測裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時單輪導(dǎo)致輪胎在側(cè)偏、側(cè)傾工況下受力不平衡，針對室外雙輪檢測裝置能夠?qū)崿F(xiàn)滾阻、滑阻等單一工況，不能實現(xiàn)側(cè)偏、側(cè)傾及復(fù)合工況下的輪胎特性檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有輪胎道路檢測系統(tǒng)和方法存在的缺陷，提出一種多功能輪胎道路檢測裝置及其測試方法?；谠摍z測裝置，解決了室內(nèi)檢測裝置難于模擬實際使用路面狀況(干路面、冰雪路面、積水路面)及使用環(huán)境和輪胎室外檢測裝置受力不平衡、檢測工況單一，不能實現(xiàn)側(cè)偏、側(cè)傾及復(fù)合工況下的輪胎特性檢測等問題，同時可以獲取輪胎與實際使用路面間的摩擦系數(shù)。
[0006]本發(fā)明多功能輪胎道路檢測裝置，包括車架、測試輪胎、懸架系統(tǒng)、輪胎轉(zhuǎn)向機構(gòu)、牽引車連接結(jié)構(gòu)、制動盤、車輪軸承、制動裝置、非接觸速度傳感器、車輪轉(zhuǎn)角傳感器、慣量測試單元、轉(zhuǎn)速傳感器、控制臺、電池；
[0007]兩套所述懸架系統(tǒng)以行駛方向為中心對稱的設(shè)置在所述車架上，每套懸架系統(tǒng)由減振器組件、轉(zhuǎn)向連接件、輪胎側(cè)傾調(diào)節(jié)機構(gòu)和連接臂組成；即，減振器組件的一端固連在車架的支板上，另一端固連在轉(zhuǎn)向連接件的上端，轉(zhuǎn)向連接件的下端通過輪胎側(cè)傾調(diào)節(jié)機構(gòu)與連接臂一端球鉸連接，連接臂的另一端與車架下支撐板鉸連；
[0008]轉(zhuǎn)向連接件與所述的車輪軸承內(nèi)環(huán)固連，所述的制動盤與車輪軸承外環(huán)固連；對應(yīng)于制動盤的所述的制動裝置與轉(zhuǎn)向連接件固連；所述的測試輪胎通過輪輞同制動盤固連。
[0009]兩套所述輪胎轉(zhuǎn)向機構(gòu)以行駛方向為中心對稱的設(shè)置在所述車架上，每套輪胎轉(zhuǎn)向機構(gòu)由傳動套、轉(zhuǎn)向片、轉(zhuǎn)向球頭、轉(zhuǎn)向拉桿組件、轉(zhuǎn)向接頭和伺服電機、行星減速器、側(cè)向力傳感器組成；即，行星減速器固設(shè)在車架的上支撐板上，伺服電機與行星減速器的輸入軸驅(qū)動連接，行星減速器的輸出軸同傳動套以鍵傳動方式固連，傳動套與轉(zhuǎn)向片以鍵傳動方式固連，轉(zhuǎn)向片另一端與轉(zhuǎn)向球頭一端鉸連，轉(zhuǎn)向球頭另一端與轉(zhuǎn)向拉桿組件一端螺紋連接，轉(zhuǎn)向拉桿組件另一端與側(cè)向力傳感器固連，側(cè)向力傳感器與轉(zhuǎn)向接頭固連；轉(zhuǎn)向接頭另一端與所述的轉(zhuǎn)向連接件下端鉸連；所述的車輪轉(zhuǎn)角傳感器設(shè)置在伺服電機自由端上；
[0010]所述的輪胎側(cè)傾調(diào)節(jié)機構(gòu)由球鉸梯形調(diào)節(jié)塊、調(diào)節(jié)絲桿、調(diào)節(jié)螺母和鎖緊螺母組成；球鉸梯形調(diào)節(jié)塊的球頭螺桿同所述轉(zhuǎn)向連接件固連，并通過鎖緊螺母將球鉸梯形調(diào)節(jié)塊的球頭螺桿鎖定，球鉸梯形調(diào)節(jié)塊的梯形導(dǎo)向面的下表面與連接臂梯形導(dǎo)向面的上表面貼合，調(diào)節(jié)絲杠的一端同球鉸梯形調(diào)節(jié)塊固連，另一端以螺紋連接方式與連接臂連接，調(diào)節(jié)螺母同調(diào)節(jié)絲桿連接。
[0011]所述的牽引車連接結(jié)構(gòu)由同步微調(diào)組件、連接件、調(diào)節(jié)板、掛環(huán)、焊接支架和拉力傳感器所組成；同步微調(diào)組件兩端分別與掛環(huán)和連接件固定，拉力傳感器一端同連接件固連，另一端同調(diào)節(jié)板固連，調(diào)節(jié)板同焊接支架固連，焊接支架兩端與車架上支撐板固連。
[0012]所述的控制臺、電池、慣量測試單元分別固設(shè)在車架上支撐板上，所述的非接觸速度傳感器固連在車架下固定板上；
[0013]所述的轉(zhuǎn)速傳感器一端同輪輞方孔過渡配合方式固連，另一端同車輪軸承方孔過渡配合方式固連；
[0014]所述的伺服電機與控制臺中的驅(qū)動控制板相聯(lián)接；
[0015]所述的非接觸速度傳感器、車輪轉(zhuǎn)角傳感器、慣量測試單元、拉力傳感器、側(cè)向力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器通過數(shù)據(jù)線分別與控制臺中的中央控制器通訊聯(lián)接。
[0016]在車架上還設(shè)置一載沙桶，通過裝沙量以實現(xiàn)檢測裝置輪胎垂直載荷調(diào)節(jié)。
[0017]輪胎在指定工況下滾動時，通過非接觸速度傳感器在檢測裝置行駛時獲取裝置的縱向速度和側(cè)向速度，通過慣性測試單元在檢測裝置行駛時獲取裝置的縱向加速度、側(cè)向加速度和橫擺角速度，通過拉力傳感器測量檢測裝置的縱向力(包括滾動阻力和制動力)，通過側(cè)向力傳感器獲取輪胎側(cè)向力。
[0018]本發(fā)明的多功能輪胎道路檢測裝置可用于輪胎的側(cè)偏、縱滑、滾動阻力、側(cè)傾、側(cè)傾縱滑復(fù)合、側(cè)傾側(cè)偏復(fù)合、側(cè)偏縱滑復(fù)合和側(cè)傾側(cè)偏縱滑復(fù)合等特性試驗，獲得輪胎在各個工況下的試驗特性曲線。
[0019]采用本發(fā)明多功能輪胎道路檢測裝置，可實現(xiàn)以下輪胎特性的檢測試驗:
[0020]1、輪胎側(cè)偏特性的測試
[0021]a.通過載沙桶中預(yù)先稱重的沙子，實現(xiàn)檢測裝置輪胎垂直載荷精確加載或卸載，使測試裝置輪胎處于不同的指定載荷；
[0022]b.通過牽引車連接結(jié)構(gòu)將牽引車同檢測裝置連接，在牽引車的牽引下使檢測裝置直線行駛至指定速度，通過輪胎轉(zhuǎn)向機構(gòu)中的伺服電機給兩輪胎施加確定的相反轉(zhuǎn)角，此時車輛行駛阻力增加，調(diào)整牽引車的牽引力，使得檢測裝置保持指定的速度，通過側(cè)向力傳感器和車輪轉(zhuǎn)角傳感器獲取輪胎側(cè)偏角和輪胎側(cè)向力；
[0023]c.改變兩輪胎轉(zhuǎn)角，重復(fù)步驟b獲得各種側(cè)偏角下的輪胎側(cè)偏特性曲線。此實驗還可以在不同的速度、胎壓等條件下完成。
[0024]2、輪胎縱滑特性的測試
[0025]a.通過載沙桶中預(yù)先稱重的沙子，實現(xiàn)檢測裝置輪胎垂直載荷精確加載或卸載，使測試裝置輪胎處于不同的指定載荷；
[0026]b.通過牽引車連接結(jié)構(gòu)將牽引車同檢測裝置連接，在牽引車的牽引下使檢測裝置直線行駛至指定速度，通過制動裝置分別給兩輪胎一個較小的制動力，此時車輛行駛阻力增加，調(diào)整牽引車的牽引力，使得檢測裝置保持指定的速度，此時通過拉力傳感器獲取輪胎縱向力，通過轉(zhuǎn)速傳感器測量輪胎角速度，通過非接觸速度傳感器測量檢測裝置速度，以獲取制動滑移率；
[0027]c.改變輪胎制動裝置制動力直至輪胎全滑，重復(fù)步驟b獲得制動特性曲線，改變載荷和速度得到相應(yīng)工況下的制動特性實驗結(jié)果。此實驗還可以在不同的速度、胎壓等條件下完成。
[0028]3、輪胎滾動阻力特性的測試
[0029]a.通過載沙桶中預(yù)先稱重的沙子，實現(xiàn)檢測裝置輪胎垂直載荷精確加載或卸載，使測試裝置輪胎處于不同的指定載荷；
[0030]b.通過牽引車連接結(jié)構(gòu)將牽引車同檢測裝置連接，在牽引車的牽引下使檢測裝置直線行駛至指定速度，通過拉力傳感器獲取輪胎滾動阻力；
[0031]c.改變牽引車的牽引速度重復(fù)步驟b的過程多次，即可得到隨速度增加的滾動阻力特性曲線。此實驗還可以在不同的速度、胎壓等條件下完成。
[0032]4.輪胎側(cè)傾特性的測試
[0033]a.通過載沙桶中預(yù)先稱重的沙子，實現(xiàn)檢測裝置輪胎垂直載荷精確加載或卸載，使測試裝置輪胎處于不同的指定載荷；
[0034]b.首先通過輪胎側(cè)傾調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)整兩輪胎側(cè)傾角，然后通過牽引車連接結(jié)構(gòu)將牽引車同檢測裝置連接，在牽引車的牽引下使檢測裝置直線行駛至指定速度，通過車輪轉(zhuǎn)角傳感器和側(cè)向力傳感器獲取輪胎的側(cè)偏角和側(cè)向力；
[0035]c.改變兩輪胎側(cè)傾角，重復(fù)步驟b獲得各種側(cè)傾角下的輪胎側(cè)傾特性曲線。此實驗還可以在不同的速度、胎壓等條件下完成。
[0036]5、輪胎側(cè)傾、側(cè)偏復(fù)合特性的測試
[0037]a.通過載沙桶中預(yù)先稱重的沙子，實現(xiàn)檢測裝置輪胎垂直載荷精確加載或卸載，使測試裝置輪胎處于不同的指定載荷；
[0038]b.首先通過輪胎側(cè)傾調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)整兩輪胎側(cè)傾角，然后通過牽引車連接結(jié)構(gòu)將牽引車同檢測裝置連接，在牽引車的牽引下使檢測裝置直線行駛至指定速度，通過輪胎轉(zhuǎn)向機構(gòu)中的伺服電機給兩輪胎施加確定的相反轉(zhuǎn)角，此時車輛行駛阻力增加，調(diào)整牽引車的牽引力，使得檢測裝置保持指定的速度，此時測量讀出輪胎的側(cè)偏角、側(cè)傾角和側(cè)向力；
[0039]c.改變兩輪胎的側(cè)傾角和側(cè)偏角，重復(fù)步驟b獲得各種側(cè)傾角下的輪胎側(cè)傾、側(cè)偏復(fù)合特