一種輪胎均勻性檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于汽車設(shè)備檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輪胎均勻性檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 輪胎均勻性是指輪胎在受徑向負(fù)荷并高速旋轉(zhuǎn)的情況下輪胎圓周力波動(dòng)特征既 不均勻性。根據(jù)力學(xué)原理及機(jī)械運(yùn)動(dòng)原理，汽車輪胎在高速行駛旋轉(zhuǎn)情況下會(huì)由于內(nèi)部材 料的組織不均勻、尺寸外形的不均勻以及在裝配尺寸上的誤差等導(dǎo)致輪胎產(chǎn)生交變波動(dòng)的 徑向力和側(cè)向力，從而引起汽車上下的振動(dòng)、左右跑偏、噪聲等，影響汽車的操縱性、舒適度 或平穩(wěn)度。嚴(yán)重的會(huì)損壞汽車零部件，甚至?xí)l(fā)交通事故。
[0003] 通過測量輪胎均勻性檢測裝置得到的徑向力和側(cè)向力，通過這兩個(gè)參數(shù)分析徑向 力波動(dòng)、側(cè)向力波動(dòng)、錐度、跑偏、徑向偏差（頂部、中央、底部）、側(cè)向偏差（頂部、底部）等 參數(shù)，科學(xué)地定標(biāo)輪胎的不均勻性，并指導(dǎo)對(duì)輪胎的不均勻性校正，使輪胎的不均勻性達(dá)到 最小值，從而達(dá)到改善、提高輪胎質(zhì)量的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種輪胎均勻性檢測裝置，將二維力傳感 器設(shè)置在負(fù)荷輪的上下端點(diǎn)處，測量輪胎給負(fù)荷輪的側(cè)向力和徑向力，通過分析徑向力和 側(cè)向力的錐度效應(yīng)、角度效應(yīng)、徑向力波動(dòng)、側(cè)向力波動(dòng)等參數(shù)來分析輪胎的均勻性。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種輪胎均勻性檢測裝置，包括負(fù)荷輪、傳感器和傳感系統(tǒng) 信號(hào)處理器，負(fù)荷輪作為輪胎的從動(dòng)輪曲面靠近輪胎，傳感器作為負(fù)荷輪的兩端支撐點(diǎn)設(shè) 在負(fù)荷輪的上下兩端，傳感器采集負(fù)荷輪與測試輪胎之間的徑向力和側(cè)向力并發(fā)送給傳感 系統(tǒng)信號(hào)處理器，所述傳感器包括X方向電容單元組和Y方向電容單元組，所述X方向電容 單元組和Y方向電容單元組均包括電容單元模塊，所述電容單元模塊是由兩個(gè)以上的條狀 電容單元組成的梳齒狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)條狀電容單元包括上極板的驅(qū)動(dòng)電極和下極板的感應(yīng)電 極，所述電容單元模塊包括由兩個(gè)以上寬度％長度h的條狀電容單元組成的第一條狀電容 單元組和兩個(gè)以上寬度k%長度b^的條狀電容單元組成的第二條狀電容單元組。
[0006] 本發(fā)明檢測裝置還包括主軸和上、下輪輞，上、下輪輞與主軸的軸線重合，下輪輞 與主軸一體，上輪輞為上下可自由運(yùn)動(dòng)，負(fù)荷輪軸線與主軸的軸線平行，輪胎夾持在上、下 輪輞之間。所述每個(gè)條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極寬度相同，驅(qū)動(dòng)電極的長度大于 感應(yīng)電極長度，驅(qū)動(dòng)電極長度兩端分別預(yù)留左差位8&和右差位驅(qū)=b0感+S右+S p其中，為條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長度，b(^為條狀電容單元的感應(yīng)電極長度。所述 差位，且S.Y_2d(rf，其中d(l為條狀電容單元介質(zhì)厚度，G為彈性介質(zhì)的抗剪 模量，為最大應(yīng)力值。所述梳齒狀結(jié)構(gòu)包括20個(gè)以上條狀電容單元、與條狀電容單元 一一對(duì)應(yīng)連接的引線，相鄰兩條狀電容單元之間設(shè)有電極間距as。所述平行板面積S= M(a(l+2as+ka(l)k/2，其中，M為條狀電容單元數(shù)量，k為條狀電容單元的長度，a^條狀電容單 元的寬度。所述第一條狀電容單元組和第二條狀電容單元組的條狀電容單元引線通過并聯(lián) 或者獨(dú)立連接到傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器。所述條狀電容單元的寬度=￥，其中，屯為介質(zhì) 厚度，E為彈性介質(zhì)的楊氏模量，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量。所述第一條狀電容單元組和第 二條狀電容單元組與傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器之間分別設(shè)有中間變換器，中間變換器用于設(shè)置 電壓對(duì)電容或頻率對(duì)電容的傳輸系數(shù)。
[0007] 本發(fā)明有如下積極效果：本發(fā)明的輪胎均勻性檢測裝置測量主動(dòng)輪輪胎和從動(dòng)輪 負(fù)荷輪之間的徑向力和側(cè)向力，通過這兩個(gè)參數(shù)分析徑向力波動(dòng)、側(cè)向力波動(dòng)、錐度、跑偏、 徑向偏差（頂部、中央、底部）、側(cè)向偏差（頂部、底部）等參數(shù)，科學(xué)地定標(biāo)輪胎的不均勻 性，并指導(dǎo)對(duì)輪胎的不均勻性校正，使輪胎的不均勻性達(dá)到最小值，從而達(dá)到改善、提高輪 胎質(zhì)量的目的。另外，本發(fā)明的傳感器靈敏度高，并且通過驅(qū)動(dòng)電極兩端預(yù)留差位解決力間 耦合，具有較好的動(dòng)態(tài)性能。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元及其坐標(biāo)系。
[0009] 圖2是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元示意圖。
[0010] 圖3是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元右向偏移示意圖。
[0011] 圖4是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元左向偏移示意圖。
[0012] 圖5是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的寬度為aQ和kaQ的電容對(duì)受力偏移圖。
[0013] 圖6是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平行板三維力壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖。
[0014] 圖7是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的單元電容對(duì)的信號(hào)示意圖。
[0015] 圖8是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的輪胎均勻性測試裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖9是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的輪胎均勻性測試受力分析圖。
[0017] 其中，1主軸、2下輪輞、3上輪輞、4輪胎、5負(fù)荷輪、6傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面對(duì)照附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件 的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù) 方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0019] 本發(fā)明的主要思路是：輪胎是一種圓環(huán)形筒狀斷面的撓性旋轉(zhuǎn)體，子午胎是由多 層帶有鋼絲簾線的橡膠預(yù)制材料、復(fù)合橡膠預(yù)制材料經(jīng)貼合、成型以及硫化定性而成，這樣 就產(chǎn)生材料的不均勻或者質(zhì)量偏心等導(dǎo)致不均勻性。根據(jù)相關(guān)力學(xué)原理，存在一定程度不 均勻的輪胎，在動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)表現(xiàn)出很多運(yùn)動(dòng)特征，如輪胎與地面的各方向上的存在 摩擦、輪胎承受負(fù)載的變化、導(dǎo)致輪胎變型的錐度效應(yīng)、角度效應(yīng)等特性。
[0020] 錐度效應(yīng)是指不因輪胎旋轉(zhuǎn)方向改變而改變符號(hào)的側(cè)向力偏移。角度效應(yīng)是指隨 著輪胎旋轉(zhuǎn)方向改變而改變符號(hào)的側(cè)向力偏移。為了計(jì)算出錐度效應(yīng)和角度效應(yīng)，必須求 出輪胎在正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)情況下的側(cè)向力平均值，即正轉(zhuǎn)側(cè)向力偏移和反轉(zhuǎn)側(cè)向力偏移，這兩項(xiàng) 指標(biāo)是求出錐度效應(yīng)和角度效應(yīng)的中間數(shù)據(jù)結(jié)果，同樣也將作為均勻性的一個(gè)尺度。對(duì)輪 胎的徑向力波動(dòng)、側(cè)向力波動(dòng)的分析還要具體到正轉(zhuǎn)情況和反轉(zhuǎn)情況，同時(shí)，由于徑向力波 動(dòng)、側(cè)向力波動(dòng)的1~10次諧波是構(gòu)成徑向力波動(dòng)側(cè)向力波動(dòng)的主要成分，而且各諧波所 占分量的大?。ǚ担┮矊⒎从齿喬サ奶刭|(zhì)，同樣是均勻性考察的參數(shù)。對(duì)于徑向力波動(dòng) 和側(cè)向力波動(dòng)的各次諧波中，一次諧波分量更具有代表性，它的幅值大小極大的影響了力 波動(dòng)的大小。
[0021] 徑向力波動(dòng)是指輪胎在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)徑向受力的峰峰值 (單位：N);徑向力1~10次諧波（RFH1~RFH10)是指由力波動(dòng)試驗(yàn)得到的輪胎徑向力與 輪胎旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系曲線是一條諧振曲線，對(duì)輪胎正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)的 徑向力受力波形用傅里葉分析把它們分解成1次到10次諧波，其中原波的1次成分叫做 一次諧波（RFH1)或者叫基波（單位：N);側(cè)向力波動(dòng)（LFV)是指輪胎在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的一個(gè) 或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)側(cè)向受力的峰峰值（單位：N);側(cè)向力1~10次諧波（LFH1~LFH10) 是指由力波動(dòng)試驗(yàn)得到的輪胎側(cè)向力與輪胎旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系曲線是一條諧振曲線，對(duì)輪胎 正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)的側(cè)向力受力波形用傅里葉分析把它們分解成1次 到10次諧波，其中原波的1次成分叫做一次諧波（RFH1)或者叫基波（單位：N);側(cè)向力偏 移（LSFT)是指輪胎在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)側(cè)向受力積分的平均值（單位： N) 〇
[0022] 如圖8所示，為本發(fā)明的輪胎均勻性檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，上、下輪輞2與主軸1 的軸線重合，下輪輞2與主軸1 一體，上輪輞3為上下可自由運(yùn)動(dòng)。負(fù)荷輪5軸線與主軸1 的軸線平行，測試前上輪輞3、負(fù)荷輪5遠(yuǎn)離主軸1，分別處于各自的原點(diǎn)位置。測試時(shí)，輪 胎加載到下輪輞2上，上輪輞3下降，上下輪輞相對(duì)位置被鎖定并夾持輪胎4,輪胎4充氣， 并使輪胎4內(nèi)部壓力保持恒定。輪胎4依靠充氣壓力與上下輪輞固定，這樣在主軸1旋狀 過程中不會(huì)發(fā)生輪胎4與上下輪輞的相對(duì)錯(cuò)位。負(fù)荷輪5水平向左靠近并接觸輪胎4,對(duì)輪 胎4施加恒定壓力，輪胎4與負(fù)荷輪5通過摩擦力保持恒定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸1與輪胎4的相 對(duì)位置不變，則主軸1與輪胎4以相同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0023] 對(duì)輪胎4和負(fù)荷輪5之間的受力進(jìn)行分析，包括徑向力、側(cè)向力和切向摩擦力，由 于摩擦力是負(fù)荷輪5的驅(qū)動(dòng)力，所以這里不研宄，因?yàn)閺较蛄Α⒅鬏S1軸線、負(fù)荷輪5軸線、 力傳感器6平面以及輪胎4與負(fù)荷輪5的接觸面中心都在同一平面