轮胎高速切向力测试装置和测试方法与流程

本发明属于轮胎检测技术领域，具体地说，是涉及一种轮胎高速切向力测试装置和测试方法。

背景技术

轮胎是机动车辆的主要动作执行构件，轮胎性能的稳定以及是否符合安全标准将直接决定使用机动车辆的人员安全。轮胎是一种筒状断面的圆环形可旋转体，其是由多层带有钢丝帘线的橡胶预制材料、复合橡胶预制材料贴合、成型、定型加工而成。所述结构的轮胎，其构成材料不可避免地存在着密度不均、有形变等问题，也就是常说的轮胎不均匀。

存在一定程度不均匀的轮胎，在高速旋转情况下必定会产生交变的径向力、侧向力、切向力，从而会引起汽车振动或噪声，也会影响到汽车运行的速度、舒适度或平稳度。

在进行轮胎均匀性测试力学模型时，由于在低速条件下切向力的方向与驱动的方向一致且影响较小，人们一般忽略切向力的影响，力学模型被简化为正交的二维力学模型，然后相关研究表明，当行驶速度达到60km/h时，切向力的影响就必须考虑，120km/h时其影响程度相当大，而且在高速情况下实际测试中轮胎与主轴常受到其他因素的影响是不正交的。

技术实现要素：

本申请提供了一种轮胎高速切向力测试装置和测试方法，实现在高速测试状态下的切向力测试，获得的切向力测试数据可根据实际情况应用于轮胎高速状态下的均匀性性能测试。

为实现上述技术效果，本申请采用以下技术方案予以实现：

提出一种轮胎高速切向力测试装置，应用于轮胎均匀性试验机中，包括测试轮胎和负荷轮，还包括切向力传感器、速度传感器、轮胎转向控制器、数据采集电路和数据处理电路；所述切向力传感器和所述速度传感器都安装于所述测试轮胎的轮轴上，所述切向力传感器用于获取所述测试轮胎的切向力数据，所述速度传感器用于获取所述测试轮胎的转速数据；所述轮胎转向控制器，连接驱动所述负荷轮转动的负荷电机，用于产生转向切换指令，使得所述负荷电机基于所述转向切换指令驱动所述负荷轮正转和反转；所述数据采集电路连接所述切向力传感器和所述速度传感器，用于当所述测试轮胎在正向的转速达到第一预设高速率后按照设定频率采集所述测试轮胎的第一正向切向力数据组；以及，当所述测试轮胎在反向的转速达到所述第一预设高速率后，按照所述设定频率采集所述测试轮胎的第一反向切向力数据组；所述数据处理电路连接所述数据采集电路，用于将所述第一反向切向力数据组倒序排列之后，与所述第一正向切向力数据组求均值，得到所述测试轮胎在所述第一预设高速率上的第一切向力数据。

进一步的，所述测试轮胎上设置有切向力数据采集标识，所述轮胎高速切向力测试装置还包括标识感应器；所述标识感应器连接所述数据采集电路，用于检测所述切向力数据采集标识，使得所述数据采集电路基于所述标识感应器的检测开始采集所述第一正向切向力数据组和所述第一反向切向力数据组。

进一步的，所述数据采集电路连接有脉冲发生器，用于按照所述设定频率发生脉冲，以使得所述数据采集电路基于发生的脉冲采集所述第一正向切向力数据组和所述第一反向切向力数据组。

进一步的，所述数据采集电路还连接有计时器和切向力传感器控制电路；所述计数器，用于对所述切向力传感器的采集次数进行计数；所述切向力传感器控制电路连接所述计数器的输出，用于当计数达到设定计数值时控制停止所述切向力传感器的采集

进一步的，所述切向力数据采集标识为反光标识，所述标识感应器包括光束发生器和光束感应器；所述标识感应器的安装位置为，当所述切向力数据采集标识转过所述标识感应器时，所述标识感应器正对所述切向力数据采集标识。

提出一种轮胎高速切向力测试方法，应用于上述的轮胎高速切向力测试装置中，包括：s1、当所述测试轮胎在正向的转速达到第一预设高速率后，所述切向力传感器按照设定频率采集所述测试轮胎的第一正向切向力数据组；s2、控制所述测试轮胎反向旋转；s3、当所述测试轮胎在反向的转速达到所述第一预设高速率后，所述切向力传感器按照所述设定频率采集所述测试轮胎的第一反向切向力数据组；s4、将所述第一反向切向力数据组倒序排列之后，与所述第一正向切向力数据组求均值，得到所述测试轮胎在所述第一预设高速率上的第一切向力数据。

进一步的，在所述步骤s1至所述步骤s4中，控制采集所述第一正向切向力数据组和所述第一反向切向力数据组的起始点相同。

进一步的，在步骤s1和步骤s3中，所述第一预设高速率为一个预设高速率数组，包含若干个不同的第一预设高速率值，则所述步骤s1具体为：在所述测试轮胎的正向的转速每达到一个第一预设高速率值时，所述切向力传感器都按照所述设定频率采集一组所述测试轮胎的第一正向切向力数组；所述步骤s3具体为：在所述测试轮胎的反向的转速每达到一个第一预设高速率值时，所述切向力传感器都按照所述设定频率采集一组所述测试轮胎的第一反向切向力数组；则所述步骤s4具体为：将所述第一反向切向力数组倒序排列之后，与同一第一预设高速率值对应的第一正向切向力数据组求均值，得到所述测试轮胎在每个第一预设高速率值上的第一切向力数据。

进一步的，所述步骤s4中，将所述第一反向切向力数据组倒序，具体还包括：将所述第一反向切向力数据组的各数据方向反向。

进一步的，在步骤s1中，在按照所述设定频率采集所述测试轮胎的第一正向切向力数据组时，对采集次数进行计数，当计数达到设定计数值时停止采集；和，步骤s3中，在按照所述设定频率采集所述测试轮胎的第一反向切向力数据组时，对采集次数进行计数，当计数达到所述设定计数值时停止采集。

与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的轮胎高速切向力测试装置和方法中，在测试轮胎的的轮轴上安装切向力传感器和速度传感器，轮胎转向控制器控制负荷轮的转动方向，从而基于负荷轮带动测试轮胎改变转动方向，在测试轮胎正向高速转动时，当根据速度传感器检测到的数据获知测试轮胎的转速达到第一预设高速率时，数据采集电路按照设定频率采集切向力传感器采集的第一正向切向力数据组，在测试轮胎法向高速转动时，当根据速度传感器检测到的数据获知测试轮胎的转速达到第一预设高速率时，数据采集电路再次按照设定频率采集切向力传感器采集的第一反向切向力数据组，最后将在同一第一预设高速率下的正向切向力数据组和反向切向力数据组求均值得到测试轮胎在第一设定高速率上的第一切向力数据；根据测试轮胎在同一设定高速率下的正向切向力数据和反向切向力数据综合计算得到的切向力数据更加全面和准确，实现了高速测试状态下的切向力测试，获得的切向力测试数据可根据实际情况应用于轮胎高速状态下的均匀性性能测试。

结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本申请提出的轮胎高速切向力测试装置的架构图；

图2为本申请提出的轮胎高速切向力测试方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。

本申请提出的轮胎高速切向力测试装置，应用于轮胎均匀性试验机中，如图1所示，包括测试轮胎12、负荷轮11、切向力传感器13、速度传感器14、轮胎转向控制器15、数据采集电路16和数据处理电路17。

切向力传感器13和速度传感器14都安装于测试轮胎12的轮轴上，切向力传感器13用于获取测试轮胎12的切向力数据，速度传感器14用于获取测试轮胎12的转速数据；轮胎转向控制器15连接驱动负荷轮11转动的负荷电机111，用于产生转向切换指令，使得负荷电机111基于转向切换指令驱动负荷轮11正转和反转，从而带动测试轮胎12正转和反转，这里的正转和反转相对而言，具有相反的转动方向，具体不限定正向和反向的具体方向。

数据采集电路16连接切向力传感器13和速度传感器14，用于当测试轮胎12在正向的转速达到第一预设高速率后按照设定频率采集测试轮胎的第一正向切向力数据组；以及，当测试轮胎12在反向的转速达到第一预设高速率后，按照设定频率采集测试轮胎的第一反向切向力数据组；数据处理电路17连接数据采集电路16，用于使用第一反向切向力数据组和第一反向切向力数据组做数据综合处理，得到测试轮胎12在第一预设高速率上的第一切向力数据，例如，将第一反向切向力数据组倒序排列之后，与第一正向切向力数据组求均值，得到测试轮胎12在第一设定高速率上的第一切向力数据；例如，将第一反向切向力数据组中的各数值求出正向切向力均值，以及将第一反向切向力数据组中的各数据求出反向切向力均值后，由正向切向力和反向切向力再求均值，得到测试轮胎12在第一设定高速率上的第一切向力数据等，本申请不做具体限定。这里的求均值中不包含切向力数据的方向信息。

本申请实施例中，在测试轮胎12上设置有切向力数据采集标识121，轮胎高速切向力测试装置还包括标识感应器18；标识感应器18连接数据采集电路16，用于检测切向力数据采集标识121，使得数据采集电路16基于标识感应器18的检测开始采集第一正向切向力数据和第一反向切向力数据，也即，不论测试轮胎正向转还是反向转，采集切向力数据组的起始点是相同的。在一个具体实施例中，切向力数据采集标识121为反光标识，标识感应器18包括以光束发生器和一个光束感应器，光束发生器发射出光束打在测试轮胎上，标识感应器的安装位置为，当切向力数据采集标识转过标识感应器时，标识感应器正对切向力数据采集标识，通常情况下，测试轮胎吸收光束，光束感应器无法感应到反射光，而光束打在反光标识上时，光束被反光标识反射，使得光束感应器感应到反射光束，从而产生感应信号，使得数据采集电路16获知采集数据的起始点到达，可以开始采集切向力数据。

本申请实施例中，数据采集电路16连接有脉冲发生器19；该脉冲发生器19用于按照设定频率发生脉冲，以使得数据采集电路16基于发生的脉冲采集第一正向切向力数据组和第一反向切向力数据组。

本申请实施例中，数据采集电路16还连接有计时器20和切向力传感器控制电路21；计数器20用于对切向力传感器的采集次数进行计数；切向力传感器控制电路21连接计数器20的输出，用于当计数达到设定计数值时控制停止切向力传感器的采集；例如，该切向力传感器控制电路21为一个由npn三极管组成的开关电路，切向力传感器的供电端连接npn三级管的发射极，npn三极管的集电极连接供电电源，通过控制npn三级管的通断，在计数器20计数未达到设定计数值之前控制npn三极管导通为切向力传感器提供电源，在计数器20计数达到设定计数值之后控制npn三极管截止从而切断切向力传感器的供电。

基于上述提出的轮胎高速切向力测试装置，如图2所示，本申请还提出一种轮胎高速切向力测试方法，应用于上述的轮胎高速切向力测试装置中，包括如下步骤：

步骤s1、当测试轮胎在正向的转速达到第一预设高速率后，切向力传感器按照设定频率采集测试轮胎的第一正向切向力数据组。

控制负荷轮带动测试轮胎正向旋转，当速度由低至高上升至第一预设高速率稳定后，控制切向力传感器检测测试轮胎的切向力数据，数据采集电路根据设定频率采集切向力传感器采集的第一正向切向力数据组，该第一正向切向力数据组中包含若干切向力数据值。

在测试轮胎在正向方向上转动时，速度由低至高逐渐上升，这期间可以设定多个高速率值作为切向力数据采集的基准，也即，在该申请实施例中，第一预设高速率为一个预设高速率数组，在该数组中，包含有若干个不同的第一预设高速率值，例如该预设高速率数组中包含有以20km/h的速率为间隔的多个第一预设高速率值：80km/h、100km/h、120km/h、140km/h、160km/h、180km/h……，则在测试轮胎的正向的转速每达到一个第一预设高速率值时，切向力传感器都按照设定频率采集一组测试轮胎的第一正向切向力数组，每组第一正向切向力数组都对应一个第一预设高速率值。

在正向高速的切向力数据采集完成之后，步骤s2、控制测试轮胎反向旋转。

控制负荷轮带动测试轮胎从高速状态降速直至停止，再从反向逐渐升速。

步骤s3、当测试轮胎在反向的转速达到第一预设高速率后，切向力传感器按照设定频率采集测试轮胎的第一反向切向力数据组。

在反向转动期间，当再次升速到第一预设高速率稳定后，控制切向力传感器检测测试轮胎的切向力数据，数据采集电路根据设定频率采集切向力传感器采集的第一反向切向力数据组，该第一反向切向力数据组中包含若干切向力数据值。

同理，在测试轮胎在反向方向上转动时，速度由低至高逐渐上升，这期间可以设定多个高速率值作为切向力数据采集的基准，也即，结合步骤s1中的实施例中，第一预设高速率为一个预设高速率数组，在该数组中，包含有若干个不同的第一预设高速率值，例如该预设高速率数组中包含有以20km/h的速率为间隔的多个第一预设高速率值：80km/h、100km/h、120km/h、140km/h、160km/h、180km/h……，则在测试轮胎的反向的转速每达到一个第一预设高速率值时，切向力传感器都按照设定频率采集一组测试轮胎的第一反向切向力数组，每组第一反向切向力数组都对应一个第一预设高速率值。

s4、将第一反向切向力数据组倒序排列之后，与第一正向切向力数据组求均值，得到测试轮胎在第一预设高速率上的第一切向力数据。

本申请实施例中，将第一反向切向力数组倒序排列之后，与第一正向切向力数组求均值得到测试轮胎在第一预设高速率上的第一切向力数据；求均值的方式本申请不做具体限定，可以是将第一反向切向力数据组倒序排列之后，与第一正向切向力数据组求均值，得到测试轮胎12在第一设定高速率上的第一切向力数据；或者是，将第一反向切向力数据组中的各数值求出正向切向力均值，以及将第一反向切向力数据组中的各数据求出反向切向力均值后，由正向切向力和反向切向力再求均值，得到测试轮胎12在第一设定高速率上的第一切向力数据等，本申请不做具体限定。

在第一预设高速率为一个预设高速率数组时，针对在每一第一预设高速率值下分别采集的第一正向切向力数据组和第一反向切向力数据组，将第一反向切向力数据组倒序排列后，与同一第一预设高速率值对应的第一正向切向力数据组求均值，得到测试轮胎在每个第一预设高速率值上的第一切向力数据。

上述，在将第一反向切向力数据组倒序排列时，忽略各切向力数据的方向信息，或将第一反向切向力数据组的各数据方向反向。

在步骤s1至步骤s4中，控制采集第一正向切向力数据组和第一反向切向力数据组的起始点相同，也即，通过上述轮胎高速切向力测试装置提供的标识感应器检测测试轮胎上切向力数据采集标识来确定数据采集起点，以保证采集第一正向切向力数据组和第一反向切向力数据组的起始点相同。

在步骤s1中，在按照设定频率采集测试轮胎的第一正向切向力数据组时，对采集次数进行计数，当计数达到设定计数值时停止采集；和，步骤s3中，在按照设定频率采集测试轮胎的第一反向切向力数据组时，对采集次数进行计数，当计数达到设定计数值时停止采集。

上述本申请提出的轮胎高速切向力测试装置和方法中，在测试轮胎的的轮轴上安装切向力传感器和速度传感器，轮胎转向控制器控制负荷轮的转动方向，从而基于负荷轮带动测试轮胎改变转动方向，在测试轮胎正向高速转动时，当根据速度传感器检测到的数据获知测试轮胎的转速达到第一预设高速率时，数据采集电路按照设定频率采集切向力传感器采集的第一正向切向力数据组，在测试轮胎法向高速转动时，当根据速度传感器检测到的数据获知测试轮胎的转速达到第一预设高速率时，数据采集电路再次按照设定频率采集切向力传感器采集的第一反向切向力数据组，最后将在同一第一预设高速率下的正向切向力数据组和反向切向力数据组求均值得到测试轮胎在第一设定高速率上的第一切向力数据；根据测试轮胎在同一设定高速率下的正向切向力数据和反向切向力数据综合计算得到的切向力数据更加全面和准确，实现了高速测试状态下的切向力测试，获得的切向力测试数据可根据实际情况应用于轮胎高速状态下的均匀性性能测试。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。