一种汽车整车快速爆胎试验用设备的制作方法

本实用新型属于汽车试验设备技术领域，尤其涉及一种汽车整车快速爆胎试验用设备。

背景技术：

据相关部门统计，车辆高速行驶中发生的交通事故75%与轮胎有关，其中45%是由于轮胎破裂引起的。造成的直接经济损失约2-2.5亿/年，国家交通部对此也十分重视，先后出台了如jt/t325-2018规定：特大型、大型及高二级中型客车都应安装爆胎应急安全装置；jt/t1094-2016规定：车长≥9m的营运客车应安装爆胎应急安全装置，并通过仪表台向驾驶员显示；jt/t1178.1-2018规定：总质量大于或等于12000kg且最高车速大于等于90km/h的非双转向轴载货汽车，所有转向轮应安装爆胎应急安全装置，并在驾驶室易见位置标识；gb7258-2017中规定：专用校车，车长≥9m的未设置乘客站立区的客车及总质量≥3500kg的危险货物运输货车的转向轮应装备轮胎爆胎应急防护装置；纵观2017年以来，国家法规针对“爆胎应急安全装置”强制安装已落实到具体执行，并且爆胎应急安全装置的使用范围由专用车逐渐扩展至营运客车与营运货车，可见国家对爆胎应急安全装置的重视。

爆胎应急安全装置产品整车性能标准判定依据主要有以下两个判定标准，分别是安装爆胎应急安全装置后的整车标准jt/t1178.1-2018附录a的规定，与未正式发布的《汽车爆胎应急安全装置或系统性能要求和试验方法》；其中针对轮胎爆破的要求：模拟轮胎爆胎应保证试验轮胎自正常胎压泄气至完全失压状态的时间≤0.75s，模拟轮胎爆胎时，应保证试验轮胎在胎侧部位产生一定尺寸的孔洞或裂口：断面宽度小于等于245的轮胎,胎侧裂口长度或孔径应≥50mm，断面宽度大于245mm的轮胎，胎侧裂口长度或孔径(mm)应≥80mm，同时模拟爆破时不应造成轮胎胎唇撕裂。

车辆爆胎后转向性能应符合如下要求:

a当车辆直线及弯道行驶过程中转向轴一侧轮胎发生爆胎时，车辆应能通过方向盘操纵维持在爆胎前的预定轨迹上行驶，行驶过程中驾驶员作用于方向盘外沿上的切向力增量不大于50n。

b爆胎后车辆应具有一定的转向能力，驾驶员操纵车辆的方向盘以规定的速度行驶，能够有效规避前方障碍物。其转向操纵力增量不大于50n，且转向操纵力应不大于245n。

目前各个主要测试厂家为了验证爆胎应急安全装置的整车性能，需要模拟车辆突然爆胎后的状态，为此个试验场均开发了独立的轮胎爆破设备，以下列举目前常规的集中轮胎爆破设备，整车爆胎试验用设备主要为以下三种方式：一、炸药爆破式：在轮胎的侧壁安装贴片炸药，采用线控的方式控制炸药爆破的时间，达到轮胎快速放气，模拟车辆爆胎。此种轮胎爆破方式存在以下几点不足之处：1.这种方式弊端在于炸药的危险性与控制运输，只有少数具有爆破资质的单位有能力使用。2.且针对不同的轮胎型号与品牌，存在炸药无法控制最终爆破效果的弊端。另外此种爆破方式的成本较高，安全性一直受到质疑。二、钉板爆破式：在车辆行驶路线上，铺设爆胎转用钉板，采用钉刺的方式引爆轮胎达到轮胎快速放气，模拟车辆爆胎。此设备存在以下不足之处：1.由于钉板爆破设备为铺设在道路上，车辆在高速行驶上钉板后，会因为钉板与路面的高度差坡度产品跳跃，造成了爆胎测试对爆胎应急安全装置以及试验数据的外部影响，导致试验数据偏差较大。2.由于钉板爆破设备宽度约为一个轮胎的宽度，在司机高速驾驶引爆轮胎时，收到驾驶室视野的限制，很难准确行驶上钉板，或者很难造成轮胎预订位置的爆破。3.如果车辆前轮正常爆破后，爆破装置无法正常回位，可能造成后轮轮胎的误爆破，导致试验成本的增加。三、快放式爆破式：在进行整车爆胎试验的车辆上，针对计划爆破的轮胎或轮辋进行改装，安装气体快放阀，通过电子信号控制阀门的开与闭，达到轮胎快速放气，模拟车辆爆胎。此设备存在以下不足之处：1.设备本身重量大，安装在需要进行试验的单侧轮辋上，当车辆爆胎失压后，由于设备本身重量大，加大了轮胎爆胎侧的侧向力，体现在驾驶室方向盘上，即造成了驾驶员的操控力增加，与真实爆胎数据存在出入。2.设备沿轮胎轴向长度大，当轮胎爆胎失压后，爆胎侧的车身高度降低，爆胎设备存在接触地面的风险；3.此设备进行爆胎试验，需要配套专用的轮胎与轮辋，通用性差且安装与调试时间长，不适合批量作业。

技术实现要素：

为了解决针对爆胎应急安全装置产品的整车测试结果的可靠性，准确性，本实用新型提供一种汽车整车快速爆胎试验用设备。

本实用新型采用的技术方案为：

一种汽车整车快速爆胎试验用设备，包括设备支架一和设备支架二，所述的设备支架一通过螺栓紧固在进行爆胎测试的车辆大梁安装孔上，设备支架二通过紧固螺栓与设备支架一相连接，设备支架二的另一端通过支撑轴与爆胎刀具相连接，爆胎刀具绕支撑轴转动，爆胎刀具上设置有刀具调整孔，启动销轴通过设备支架二上的孔位穿入刀具调整孔中与爆胎刀具相连接，启动销轴上方设置凸轮总成，凸轮总成与减速机构相连接，减速机构设置在设备支架二上，减速机构与驱动电机相连接。

所述的启动销轴的顶面设置有平面的凸缘，该凸缘顶部与凸轮总成相接触，启动销轴的外围套设有回位弹簧，回位弹簧的顶部与启动销轴的凸缘下表面相接触。

所述的刀具调整孔有至少三个，设置在爆胎刀具上。

所述的支撑轴从上到下将开槽螺母一、扭转弹簧、扭转弹簧外圈、设备支架二、爆胎刀具和开槽螺母二连接在一起，扭转弹簧外圈设置在扭转弹簧的外部，且扭转弹簧外圈与设备支架二刚性连接。

所述的开槽螺母一配有开口销一，开槽螺母二配有开口销二，扭转弹簧的一端与扭转弹簧外圈相连接，另一端与支撑轴相连接。

所述的设备支架一是由侧面和平面两块板相互垂直形成的t字形一体结构，设备支架一的侧面和平面上均设置有螺栓安装孔，所述的螺栓安装孔均为长条形安装孔；设备支架二通过紧固螺栓安装在设备支架一的平面板上的螺栓安装孔上。

所述的设备支架二的另一端为圆弧形状，支撑轴贯穿该设备支架二的圆弧形状的一端下方与爆胎刀具相连接。

所述的凸轮总成和驱动电机分别与减速机构的动力输出轴通过花键连接。

所述的减速机构与控制板相连接，控制板与信号接收装置相连接。

本实用新型的有益效果为：

1.设备小巧，安装调试方便，可重复使用；

2.通用性强，可适用于各种车辆轮胎型号的模拟爆破；

3.设备安全且经济实用，不需要特种操作；

4.可针对性的进行轮胎的模拟爆破，包括爆破位置与爆破时效；

5.可进行远程遥控操作，最大程度模拟车辆轮胎爆破的突然性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的俯视图。

图3为本实用新型的侧视图。

图4为图3的a-a向剖视图。

图5为本实用新型的启动销轴的结构示意图。

图6为本实用新型的支撑轴与扭转弹簧外圈的侧视图。

图7为图6的b-b向剖视图。

图8为本实用新型的结构示意图二。

图9为本实用新型设备支架一的结构示意图。

图10为本实用新型设备支架二的结构示意图。

图中，1、爆胎刀具，2、刀具调整孔，3、支撑轴，4、开槽螺母一，5、开槽螺母二，6、扭转弹簧，7、开口销一，8、开口销二，9、扭转弹簧外圈，10、驱动电机，11、减速机构，12、凸轮总成，13、回位弹簧，14、启动销轴，15、设备支架二，16、设备支架一。

具体实施方式

如图1～图10所示，一种汽车整车快速爆胎试验用设备，包括设备支架一16和设备支架二15，所述的设备支架一16通过螺栓紧固在进行爆胎测试的车辆大梁安装孔上，设备支架二15通过紧固螺栓与设备支架一16相连接，设备支架二15的另一端通过支撑轴3与爆胎刀具1相连接，爆胎刀具1绕支撑轴3转动，爆胎刀具1上设置有刀具调整孔2，启动销轴14通过设备支架二15上的孔位穿入刀具调整孔2中与爆胎刀具1相连接，启动销轴14上方设置凸轮总成12，凸轮总成12与减速机构11相连接，减速机构11设置在设备支架二15上，减速机构11与驱动电机10相连接。

所述的启动销轴14的顶面设置有平面的凸缘，该凸缘顶部与凸轮总成12相接触，启动销轴14的外围套设有回位弹簧13，回位弹簧13的顶部与启动销轴14的凸缘下表面相接触。

所述的刀具调整孔2有至少三个，设置在爆胎刀具1上。

所述的支撑轴3从上到下将开槽螺母一4、扭转弹簧6、扭转弹簧外圈9、设备支架二15、爆胎刀具1和开槽螺母二5连接在一起，扭转弹簧外圈9设置在扭转弹簧6的外部，且扭转弹簧外圈9与设备支架二15刚性连接。

所述的开槽螺母一4配有开口销一7，开槽螺母二5配有开口销二8，扭转弹簧6的一端与扭转弹簧外圈9相连接，另一端与支撑轴3相连接。

所述的设备支架一16是由侧面和平面两块板相互垂直形成的t字形一体结构，设备支架一16的侧面和平面上均设置有螺栓安装孔，所述的螺栓安装孔均为长条形安装孔；设备支架二15通过紧固螺栓安装在设备支架一16的平面板上的螺栓安装孔上。

所述的设备支架二15的另一端为圆弧形状，支撑轴3贯穿该设备支架二15的圆弧形状的一端下方与爆胎刀具1相连接。

所述的凸轮总成12和驱动电机10分别与减速机构11的动力输出轴通过花键连接。

所述的减速机构与控制板相连接，控制板中设置有信号接收装置。

信号接收装置的型号为lr680r-n接收芯片。

控制板的型号为stc12c5a60s2芯片。

本实用新型通过特制刀具将快速行驶中的轮胎划破，由于行驶中的车辆轮胎转速高且轮胎内的气压较高，需要控制好刀具划破轮胎的时间以及位置，从而可以把控轮胎爆破的泄压速度以及轮胎破裂的洞口大小。

此爆胎设计安装与需要进行爆胎测试整车的车上大梁上，可以共用车架上的预留安装孔位，安装通用性好。

设备支架一16通过螺栓紧固在进行爆胎测试的车辆大梁安装孔上，设备支架一16的侧面螺栓安装孔为长条形安装孔，方便通用不同测试车辆大梁安装孔距。设备支架二15安装在设备支架一16的上移面，通过紧固螺栓把两个支架设备支架二15与设备支架一16紧固为刚性体，设备支架一16平面设有长条形安装孔，通过平面上的长条形安装孔可以调节设备支架二15相对于设备支架一16的横向位置，也即调整爆胎刀具1与需要爆破轮胎胎侧的距离。

驱动电机10与控制板和减速机构11设置成一体，大大缩小了设备的安装空间，提高设备的集成度。其中驱动电机10供电电压为12-24v，可以借用需要爆破车辆的电源，也可以自备电源，接通正负极即可。驱动电机10的高转速转轴通过设计的减速机构11降低转速并增扭后，动力输出至凸轮总成12。

控制板11的功能如下：通过电信号控制驱动电机10转速，亦可以控制驱动电机10转动角度，达到精确控制凸轮总成12转动角度与转动速度；控制板中设有信号接收装置，可以通过遥控器发布指令，远程操控电机的运转，减少试验相关人员参与试验的危险性；控制板内置变压器，受电可以与驱动电机采用同一束电源，减少线束布置的复杂性；

凸轮总成12与驱动电机10通过减速机构11的动力输出轴花键连接，凸轮总成12转动的同时，即可以推动启动销轴14沿其轴线上下移动，即转动规矩变为上下移动；

回位弹簧13与启动销轴14的凸缘下面接触，当凸轮总成12转动到上位点后，通过回位弹簧13自身弹簧力推动启动销轴14上移，从而取消了爆胎刀具1相对于设备支架15的限位约束；爆胎刀具1即可以绕支撑轴3自由转动。

支撑轴3由上到下将开槽螺母一4、扭转弹簧外圈9、扭转弹簧6、设备支架15、爆胎刀具1与开槽螺母二5等零部件穿在一起；扭转弹簧外圈9与设备支架15刚性连接，可以是焊接或其他紧固方式；扭转弹簧6的一端与扭转弹簧外圈9连接，另一端与支撑轴3连接，保证在爆胎刀具1沿支撑轴3转动一定角度后，在扭转弹簧6扭转力的作用下可以复原到初始位置；

开槽螺母一4与开槽螺母二5均配有开口销一7和开口销二8，保证支撑轴3不会沿其轴向窜动，同时又可以自由转动；

爆胎刀具1上设有刀具调整孔2，启动销轴14通过设备支架15上的孔位穿入不同的刀具调整孔2，即可以增大或减小扭转弹簧6的初始扭转力，若扭转角度越大则扭转力越大，爆胎刀具1绕支撑轴3转动的初速度越大，爆胎刀具1的刀刃划破轮胎的时间也就越短，反之同理。

本实用新型使用时，设备支架一16固定在进行爆胎测试车辆的车身纵梁侧面上，设备支架一16自身立面有长条形安装孔，可以通用各种车辆大梁安装孔位，且可以调整设备支架一16相对于车身纵梁的上下相对位置；

设备支架二15通过设备支架一16平面方向成型孔，可以调整刀具相对于轮胎胎侧的相对距离。其中驱动电机10、控制板和减速机构11和凸轮总成12安装在设备支架二15上。当电机转动，通过减速机构11带动凸轮总成12转动，凸轮转动到下位点后，启动销轴14在回位弹簧13推动下，向上弹起，取消了爆胎刀具1与设备支架15的约束限位，爆胎刀具1在扭转弹簧6的扭转力驱动下，迅速绕支撑轴3转动，在爆胎刀具1的刀刃转动到轮胎胎侧位置时，对轮胎胎侧进行切削，并划破轮胎，通过选择使用爆胎刀具1上不同刀具调整孔2的使用，可以控制爆胎刀具1绕支撑轴3的旋转角速度，从而控制爆胎刀具1划破轮胎的时间；通过调整爆胎刀具1相对于轮胎胎侧的距离，可以控制爆胎刀具1划破轮胎的破损口径的大小。由于爆胎刀具1在扭转弹簧6的作用下，最终旋转至初始方向的相对位置，所以爆胎切削动作在瞬间完成，保证不会造成重复切削与伤害动作。

此设备具有以下特点：

1.设备小巧，安装调试方便，可重复使用；

2.通用性强，可适用于各种车辆轮胎型号的模拟爆破；

3.设备安全且经济实用，不需要特种操作；

4.可针对性的进行轮胎的模拟爆破，包括爆破位置与爆破时效；

5.可进行远程遥控操作，最大程度模拟车辆轮胎爆破的突然性；

对比分析：

1.对比炸药爆破式的优势：

1.1更加安全，操作性更强，不需要专业特种人员即可完成操作；

1.2成本更加节约，是传统炸药爆破费用的1/3；

1.3可对轮胎的爆破口径与爆破位置进行精准作业；

1.4此设备不受场地与测试环境的影响。

2.对比钉板爆破式：

2.1质量小，体积小，携带与安装更加方便；

2.2在爆破试验操作时，最大限度的完成车辆模拟爆胎测试，车辆不会因外部原因造成试验数据偏差；（如钉板爆破式导致车辆轮胎在高速滚动到钉板时产生跳跃动作）；

2.3此设备不受场地与测试环境的影响。

2.4司机只需要专心驾驶车辆，不用担心车辆行驶轨迹与路线，如采用钉板爆破式，司机必须保证需要爆破的轮胎辊压到钉板上，受制于驾驶员视野，常常导致爆破失败；

2.5钉板爆破式如果钉板无法正常回位，还会造成车辆其余轮胎的误爆破。

3.对比快放式爆破式

3.1质量小，体积小，携带与安装更加方便，不需要特定对轮胎或轮辋进行改装，大大减少了爆破作业的时间。

3.2质量小，不会增加需要爆破轮胎的额外负载，试验数据采集更加精确；

3.3可以达到快速放气的效果，快放式爆破轮胎难易控制轮胎泄压时间；

综上所述，此发明专利可以精确保证轮胎爆破标准。