一种分块式轮胎-路面三向力测量传感装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种分块式轮胎

【技术实现步骤摘要】
一种分块式轮胎
‑
路面三向力测量传感装置


[0001]本技术涉及传感器测量
，尤其涉及一种分块式轮胎
‑
路面三向力测量传感装置。

技术介绍

[0002]轮胎
‑
路面三向力(以下简称胎路三向力)是指轮胎与路面相互作用所产生的车辆运动方向力(F
x
)、轮胎侧向力(F
y
)以及垂向力(F
z
)，它们不仅是研究沥青路面早期损伤行为产生机理，改进沥青路面结构设计，减少桥面铺装层维护成本的重要参数，同时也是研究汽车整车动力学特性和橡胶轮胎性能的关键指标。
[0003]目前，研究路面动力学的人员一般采用半正弦曲线加载的等效载荷代替车辆加载，或者用多自由度弹簧
‑
阻尼
‑
质量微分方程表示车辆模型，通过求解微分方程得到路面响应。然而，上述方法得到的胎路三向力与实际轮胎
‑
路面相互作用产生的胎路三向力存在一定的差距，尤其是轮胎与路面接触面不同区域受力大小存在差异的特性无法体现。
[0004]另外，还有部分研究人员通过敏感胶片得到轮胎
‑
路面相互作用力。敏感胶片利用压力敏感胶片在不同压力作用下的颜色深度不同，通过标定不同颜色深度与压力的关系曲线，将压力敏感胶片上的颜色深度分布转换为压力分布。但是，其无法实现胎路三向力的解耦，只能得到轮胎
‑
路面相互作用力以合力的形式。由于维间耦合的影响敏感胶片法的测量精度有限，即在测量X、Y和Z方向三个相互垂直的分力过程中，任何一个方向上分力的测量结果，不仅会包含该方向分力作用下产生的测量信号，同时也会包含另外两个方向分力产生的与该方向无关的测量信号，因此不适用于获得胎路三向力。
[0005]现有技术中，也有研究人员使用胎路三向力传感器获取胎路三向力，然而现有的胎路三向力传感器将不同接触区域的胎路三向力看作大小相等，而实际上，胎路三向力在胎路接触区域不同位置大小存在略微差异，例如轮胎肩部受到的垂向力和侧向力要比轮胎中部大,轮胎受到的与车辆运动方向平行的纵向力呈现前拉后压的趋势。因此，现有胎路三向力传感器得到的结果准确性低，无法准确描述轮胎与路面之间复杂的接触关系，对于沥青路面细观力学的研究仿真误差较大。
[0006]综上，亟需提供一种性能可靠、线性度高、量程大并且可以实现维间解耦的胎路三向力传感装置。

技术实现思路

[0007]本技术所要解决的技术问题是提供一种分块式轮胎
‑
路面三向力测量传感装置。
[0008]为解决上述问题，本技术所采取的技术方案是：
[0009]一种分块式轮胎
‑
路面三向力测量传感装置，其包括：配重钢板和安装在所述配重钢板上的传感器阵列，所述传感器阵列包括多个独立传感器；
[0010]其中，每个所述独立传感器均包括：由方形受力板和四个支柱一体成型的弹性基
体、以及多个设置在所述弹性体基体上的电阻应变片，多个电阻应变片划分为八组；
[0011]电阻应变片组一、电阻应变片组二、电阻应变片组三和电阻应变片组四呈十字型设置在所述方形受力板的底面上，电阻应变片组五、电阻应变片组六、电阻应变片组七和电阻应变片组八均呈田字型分别设置在所述方形受力板的四个侧面上，且电阻应变片组五所在的侧面和电阻应变片组七所在的侧面相对，电阻应变片组六所在的侧面和电阻应变片组八所在的侧面相对。
[0012]作为技术的一种实施方式，所述电阻应变片组一、电阻应变片组二、电阻应变片组三和电阻应变片组四均包括两个电阻应变片；
[0013]所述电阻应变片组五、电阻应变片组六、电阻应变片组七和电阻应变片组八均包括四个电阻应变片。
[0014]作为技术的一种实施方式，所述电阻应变片组五、电阻应变片组六、电阻应变片组七和电阻应变片组八均设置为上下两层，每个侧面的同层的两个电阻应变片保持在同一高度，且每个侧面上下两层之间的间距相等。
[0015]作为技术的一种实施方式，设置在所述方形受力板底面上的每个电阻应变片的栅丝走向均朝向十字分布的中心。
[0016]作为技术的一种实施方式，设置在所述受力板侧面上的每个电阻应变片的栅丝走向均朝向对应电阻应变片组田字分布的中心。
[0017]作为技术的一种实施方式，多个所述独立传感器呈矩阵排布形成所述传感器阵列。
[0018]作为技术的一种实施方式，其还包括:测量电路和信号处理器，其中，所述测量电路与所有电阻应变片连接，所述信号处理器与所述测量电路连接；
[0019]所述测量电路用于将每个电阻应变片发送的应变信号以模拟电压信号的形式经放大、滤波、数字转换后输出至信号处理器；
[0020]所述信号处理器用于在接受到所有应变的电压信号时，与通过标定实验得到的每个独立传感器的线性增益系数进行数学运算，以实现对胎路三向力的测量。
[0021]作为技术的一种实施方式，每个所述独立传感器均通过设置在四个支柱下面的螺纹孔与所述配重钢板连接。
[0022]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0023]本技术实施例提供的分块式轮胎
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路面三向力测量传感装置，独立传感器结构简单，体积小，加工方便，避免了多零件组装生产的装配应力、装配误差以及连接间隙误差；可根据实际需要安装在配重钢板上以形成预设尺寸的传感器阵列，能够实现对不同宽度或轴向多个的汽车轮胎三向力动态测量；通过在每个独立传感器上设置八组应变片，引入相同受力方向上的对侧电阻应变片，利用惠斯通电桥平衡掉测量方向外其余两个方向受力导致的电压变化，将F
X
、F
y
和F
z
三个方向中的两个方向上的形变引入到对向桥臂中，因此具有出色的三维解耦能力，解决了传感装置上胎路不同接触区域的三向力解耦问题。
[0024]本技术将该独立传感器设置多个，当汽车轮胎压上方形受力板的上表面时，可根据每个独立传感器上安装的八组电阻应变片的应变值、以及通过标定实验得到的每个独立传感器的线性增益系数进行数学运算即可得到汽车轮胎的胎路三向力。
[0025]该三向力测量传感器相较于现有的轮胎
‑
路面三向力传感器，其维间耦合小、测量
精度高、量程大，可以满足汽车轮胎的胎路三向力独立测量。
附图说明
[0026]图1是本技术提供的一种分块式轮胎
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路面三向力测量传感装置的结构示意图。
[0027]图2是本技术提供的一种弹性基体的结构示意图。
[0028]图3是本技术提供的另一种弹性基体的结构示意图
[0029]图4是本技术提供的一种弹性基体的剖面图。
[0030]图5～图9是本技术提供的电阻应变片的安装示意图。
[0031]图10是本技术提供的测量Z方向分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分块式轮胎
‑
路面三向力测量传感装置，其特征在于，其包括：配重钢板和安装在所述配重钢板上的传感器阵列，所述传感器阵列包括多个独立传感器；其中，每个所述独立传感器均包括：由方形受力板和四个支柱一体成型的弹性基体、以及多个设置在所述弹性基体上的电阻应变片，多个电阻应变片划分为八组；电阻应变片组一、电阻应变片组二、电阻应变片组三和电阻应变片组四呈十字型设置在所述方形受力板的底面上，电阻应变片组五、电阻应变片组六、电阻应变片组七和电阻应变片组八均呈田字型分别设置在所述方形受力板的四个侧面上，且电阻应变片组五所在的侧面和电阻应变片组七所在的侧面相对，电阻应变片组六所在的侧面和电阻应变片组八所在的侧面相对。2.根据权利要求1所述的一种分块式轮胎
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路面三向力测量传感装置，其特征在于，所述电阻应变片组一、电阻应变片组二、电阻应变片组三和电阻应变片组四均包括两个电阻应变片；所述电阻应变片组五、电阻应变片组六、电阻应变片组七和电阻应变片组八均包括四个电阻应变片。3.根据权利要求2所述的一种分块式轮胎
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路面三向力测量传感装置，其特征在于，所述电阻应变片组五、电阻应变片组六、电阻应变片组七和电阻应变片组八均设置为上下两层，每个侧面的同层的两个电阻应变片保持在同一高度，且每个侧面上下两层之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国清，乔慧敏，陈恩利，张霞，吴阿莉，姜伟，杜群乐，何煦，刘栋，邱爽，李阳，张垚，
申请(专利权)人：河北雄安京德高速公路有限公司，
类型：新型
国别省市：