智能輪胎及其測試開發(fā)平臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了智能輪胎及其測試開發(fā)平臺，為了克服目前監(jiān)測輪胎力的工藝復雜性、加工難度大、兼容性差的問題。智能輪胎包括輪胎、微型三軸加速度傳感器、傳感器信號傳輸機構及數據采集系統(tǒng)；測試開發(fā)平臺包括智能輪胎、車輪六分力傳感器、內側傳輸部件、數據處理系統(tǒng)、電源及計算機。車輪六分力傳感器的左端安裝在車輪的輪輻右側面上，車輪六分力傳感器右端與滑環(huán)支架左端螺栓連接，內側傳輸部件固定安裝在轉向節(jié)上；內側傳輸部件的信號電纜與數據處理系統(tǒng)的數據采集接口相連，數據處理系統(tǒng)的數據輸出線纜插頭與計算機的插槽相連，數據處理系統(tǒng)的電源線與電源的12V口連接，計算機的RJ-45接口與數據采集系統(tǒng)的Host-PC接口連接。
【專利說明】智能輪胎及其測試開發(fā)平臺

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種汽車輪胎，更確切地說，本實用新型涉及一種智能輪胎及其測試開發(fā)平臺。

【背景技術】
[0002]現有智能輪胎的智能技術主要集中在以下五個方面:
[0003]1.實時監(jiān)測輪胎充氣內壓，一般可通過安裝輪胎充氣內壓監(jiān)測裝置達到此目的；
[0004]2.具有電子信息標識的輪胎，記錄并保存輪胎在制造、出廠、使用等過程中的信息，可通過植入射頻標識卡來實現這種功能；
[0005]3.自動補充輪胎充氣內壓，可通過裝備車載氣泵來達到此目的；
[0006]4.實時監(jiān)測輪胎溫度，一般可通過植入微型傳感器達到此目的；
[0007]5.監(jiān)測輪胎的受力、變形等動態(tài)力學狀況，向汽車的自動駕駛系統(tǒng)提供有關的數據。
[0008]由芬蘭諾基亞輪胎公司研制的ITT智能輪胎能同時監(jiān)測輪胎壓力、溫度情況；法國米其林輪胎北美分公司研制的RFID智能輪胎的輪胎側壁內裝有RFID卡使輪胎具有電子信息標識。
[0009]目前，智能輪胎在輪胎受力、變形等動態(tài)動力學方向，德國大陸公司屬下的大陸通用輪胎公司研制的CGT智能輪胎在輪胎側壁膠料中摻入金屬粉末；當輪胎在行駛過程中，該膠料被磁化交替形成正負極，從而能夠把輪胎受力的變形情況以某種可測信號形式反映出來；該信號被埋置于輪胎側壁內的傳感器捕獲，并被傳輸到裝在汽車駕駛室內的電子監(jiān)測儀，即時由車載電子計算機轉換成數據。但是，這種能夠測得輪胎力的CGT智能輪胎具有制造工藝復雜、加工難度大、價格昂貴等缺點，而且在與其他智能輪胎技術進行融合匹配時會存在電磁兼容問題，不利于智能輪胎功能擴展。


【發(fā)明內容】

[0010]本實用新型所要解決的技術問題是克服了現有智能輪胎監(jiān)測輪胎力的工藝復雜性、加工難度大、兼容性差等問題，提供一種基于微型三軸壓電式加速度傳感器的智能輪胎，為完成該智能輪胎的設計開發(fā)，同時本實用新型也提供了一種智能輪胎的測試開發(fā)平臺。
[0011]為解決上述技術問題，本實用新型是采用如下技術方案實現的:所述的智能輪胎包括有輪胎、微型三軸加速度傳感器、傳感器信號傳輸機構、I號傳感器供電器、2號傳感器供電器、3號傳感器供電器及數據采集系統(tǒng)。
[0012]所述的傳感器信號傳輸機構包括有滑環(huán)支架、滑環(huán)、鋁桿、鋁桿支架及吸盤。
[0013]所述的微型三軸加速度傳感器上的I號接線、2號接線、3號接線與4號接線依次和滑環(huán)中的滑環(huán)轉子上的I號接線端、2號接線端、3號接線端與4號接線端相連接；滑環(huán)定子的5號接線與I號BNC插頭的外殼相連，滑環(huán)定子的6號接線與I號BNC插頭的插針相連，然后將I號BNC插頭插在I號傳感器供電器的插座上；滑環(huán)定子的5號接線與2號BNC插頭的外殼相連，滑環(huán)定子的7號接線與2號BNC插頭的插針相連，然后將2號BNC插頭插在2號傳感器供電器的插座上；滑環(huán)定子的5號接線與3號BNC插頭的外殼相連，滑環(huán)定子的8號接線與3號BNC插頭的插針相連，然后將3號BNC插頭插在3號傳感器供電器的插座上。
[0014]I號傳感器供電器、2號傳感器供電器與3號傳感器供電器的9號接線、13號接線與17號接線和數據采集系統(tǒng)的I號I/O接口相連，10號接線、14號接線、18號接線)與數據采集系統(tǒng)的2號I/O接口連接，I號傳感器供電器、2號傳感器供電器與3號傳感器供電器的11號接線、15號接線與19號接線與電源的24V接口正極相連，I號傳感器供電器、2號傳感器供電器與3號傳感器供電器的12號接線、16號接線與20號接線與電源的24V接口負極相連；滑環(huán)支架的右端與滑環(huán)中的滑環(huán)轉子螺栓連接，滑環(huán)中的滑環(huán)定子的右端與鋁桿的下端螺栓連接，鋁桿支架的右端套裝在鋁桿中的圓柱形桿的上端為滑動連接，吸盤安裝在鋁桿支架的左端為轉動連接。
[0015]技術方案中所述的微型三軸加速度傳感器采用型號為3313A2的微型三軸壓電式加速度傳感器，微型三軸加速度傳感器采用膠結的方式固定安裝在無內胎的車輪的輪胎的胎冠內表面上，吸盤吸附在車身輪眉處，鋁桿處于滑環(huán)右側的豎直位置。
[0016]技術方案中所述的滑環(huán)采用型號為MP210-S06的盤式滑環(huán)，滑環(huán)轉子有4個環(huán)形滑道，滑環(huán)定子有4個分別與滑環(huán)轉子的4個環(huán)形滑道對應接觸的滑道觸點，滑環(huán)轉子的4個環(huán)形滑道與滑環(huán)定子的4個滑道觸點始終為滑動接觸，即滑環(huán)轉子的I號接線端與滑環(huán)定子的5號接線接觸連接，滑環(huán)轉子的2號接線端與滑環(huán)定子的6號接線接觸連接，滑環(huán)轉子的3號接線端與滑環(huán)定子的7號接線接觸連接，滑環(huán)轉子的4號接線端與滑環(huán)定子的8號接線接觸連接。
[0017]技術方案中所述的滑環(huán)支架為帶有圓環(huán)形法蘭盤的圓筒形殼體結構件，即滑環(huán)支架由圓環(huán)形法蘭盤、圓環(huán)形筒體與筒底組成，圓環(huán)形法蘭盤與圓環(huán)形筒體的左端筒口連成一體，圓環(huán)形法蘭盤與圓環(huán)形筒體的左端筒口的左端面共面，法蘭盤上均布有螺栓通孔，圓環(huán)形筒體的外壁上均勻地設置有橫截面為扇形的肋板，圓環(huán)形筒體的右端面與筒底的右端面共面，筒底的中心處設置有大通孔，大通孔周圍均勻地設置有螺栓通孔，螺栓通孔個數與筒體外壁上的肋板個數相同，螺栓通孔位于圓環(huán)形筒體外壁上的肋板里側的筒底上。
[0018]技術方案中所述的鋁桿是一個T字形結構件，由圓柱形導桿與矩形連接板組成，所述的圓柱形導桿的一端沿軸向設置有用于安裝矩形連接板的縱向開口槽，所述的矩形連接板為一個矩形板類結構件，矩形連接板的兩端設置有對稱相等的用于安裝螺栓的U形開口，矩形連接板裝入圓柱形導桿一端的縱向開口槽內固定連接，圓柱形導桿垂直于矩形連接板，圓柱形導桿的一端連接于矩形連接板的中間位置。
[0019]技術方案中所述的鋁桿支架包括上鋁桿支架與下鋁桿支架，上鋁桿支架與下鋁桿支架結構相同，鋁桿支架即上鋁桿支架與下鋁桿支架的右端設置有4號組通孔，4號組通孔是由兩個中心線重合的圓形通孔組成，4號組通孔的直徑與鋁桿中的圓柱形導桿的直徑相同，4號組通孔的左側設置有2個結構相同的用于安裝螺栓的垂直通孔，2個結構相同的垂直通孔的回轉軸線和4號組通孔的回轉軸線平行，在2個結構相同的垂直通孔之間設置有5號通孔，5號通孔是由上鋁桿支架與下鋁桿支架的半圓柱形凹槽拼接而成的通孔，5號通孔的中心線與4號組通孔的中心線為空間垂直交叉，5號通孔的直徑與吸盤的連接桿的直徑相同。
[0020]技術方案中所述的I號傳感器供電器、2號傳感器供電器、3號傳感器供電器均采用型號為CM3502的恒流源電源器件。I號傳感器供電器有9號接線、10號接線、11號接線、12號接線；2號傳感器供電器有13號接線、14號接線、15號接線、16號接線；3號傳感器供電器有17號接線、18號接線、19號接線、20號接線；9號接線、13號接線、17號接線為黃色的信號輸出線，11號接線、15號接線、19號接線為紅色的供電線，10號接線、12號接線、14號接線、16號接線、18號接線、20號接線為黑色的地線。
[0021]技術方案中所述的數據采集系統(tǒng)采用的是Micro Auto Box，數據采集系統(tǒng)有I號I/O接口、2號I/O接口、Host-PC數據輸出接口及Power接口 ；1號I/O接口為數據采集I/O接口，2號I/O接口為地線I/O接口 ；數據采集系統(tǒng)放置在后排座椅上，數據采集系統(tǒng)的Power接口采用電源線與電源的12V接口相連。
[0022]一種智能輪胎測試開發(fā)平臺包括有車輪六分力傳感器、智能輪胎、計算機、電源、數據處理系統(tǒng)、內側傳輸部件及車輪。
[0023]車輪六分力傳感器的左端固定安裝在車輪的輪輻的外側面上，車輪六分力傳感器右端與智能輪胎中的滑環(huán)支架左端螺栓連接，內側傳輸部件固定安裝在轉向節(jié)上，內側傳輸部件的信號電纜與數據處理系統(tǒng)數據采集接口相連，數據處理系統(tǒng)數據輸出線纜插頭與智能輪胎中的計算機的ExpressCard插槽相連，計算機的RJ-45接口與智能輪胎的數據采集系統(tǒng)的Host-PC數據輸出接口相連，數據處理系統(tǒng)的系統(tǒng)電源線插頭插到電源的12V插口上。
[0024]技術方案中所述的車輪六分力傳感器的型號為Type 9266A1，車輪六分力傳感器上設有6號組通孔、2號組螺紋孔與3號組螺紋孔，車輪六分力傳感器另配有附件輪轂適配器，采用螺栓插入車輪六分力傳感器上的6號組通孔和車輪的I號組通孔中，將車輪六分力傳感器固定安裝在車輪的輪輻的外側面上，采用螺栓插入滑環(huán)支架的2號組通孔中，將滑環(huán)支架左端固定在車輪六分力傳感器右端的3號組螺紋孔43上，采用螺栓插入輪轂適配器的7號組通孔中，將輪轂適配器固定安裝在車輪六分力傳感器的左端。
[0025]技術方案中所述的內側傳輸部件的型號為Type 5240A，內側傳輸部件由傳輸部件支架、傳輸部件接收器和信號電纜組成，采用將制動卡鉗安裝在轉向節(jié)上的螺栓，先穿過制動卡鉗的安裝孔，再穿過傳輸部件支架的矩形連接板上的兩個通孔，將內側傳輸部件也固定在轉向節(jié)上，傳輸部件支架中的螺桿體的右端與傳輸部件接收器左側的螺紋盲孔螺紋連接，信號電纜是直接由傳輸部件接收器引出的傳遞信號的電纜，信號電纜的上端通過BNC接頭與數據處理系統(tǒng)的數據采集接口相連接。
[0026]技術方案中所述的數據處理系統(tǒng)的型號為Type 9891A，數據處理系統(tǒng)上的數據輸出線纜插頭與計算機的ExpressCard插槽相連，計算機的RJ-45接口即網線接口通過數據采集系統(tǒng)的數據輸出信號線與智能輪胎的數據采集系統(tǒng)的Host-PC數據輸出接口相連，數據處理系統(tǒng)的系統(tǒng)電源線插頭插到電源的12V插口上。
[0027]與現有技術相比本實用新型的有益效果是:
[0028]1.本實用新型所述的智能輪胎結構簡單，易于加工，便于在整車上安裝，該智能輪胎所采用的部件除了 3個需要加工外，其余都能在市場上購買到相應的產品，易于對智能輪胎進行維護；
[0029]2.本實用新型所述的智能輪胎功能易于擴展，對智能輪胎的后續(xù)新功能設計具有很好的兼容性，可以作為智能輪胎擴展新功能的基礎性平臺；
[0030]3.本實用新型所述的智能輪胎測試開發(fā)平臺結構緊湊，安裝方便，性能穩(wěn)定，智能輪胎測試開發(fā)平臺所采用的絕大部分部件都能在市場上購買到相應的產品，易于對智能輪胎測試開發(fā)平臺進行維護。另外，智能輪胎測試開發(fā)平臺能對智能輪胎最終獲得的數據進行及時判斷，保證智能輪胎獲取的數據的正確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明:
[0032]圖1是本實用新型所述的智能輪胎及其測試開發(fā)平臺的結構組成框圖；
[0033]圖2是本實用新型所述的智能輪胎及其測試開發(fā)平臺的結構組成的分解式軸測投影圖；
[0034]圖3是本實用新型所述的智能輪胎及其測試開發(fā)平臺中所采用的車輪的軸測投影圖；
[0035]圖4是本實用新型所述的智能輪胎及其測試開發(fā)平臺中所采用的加速度傳感器安裝位置的剖面圖；
[0036]圖5是本實用新型所述的智能輪胎及其測試開發(fā)平臺中所采用的滑環(huán)支架的軸測投影圖；
[0037]圖6是本實用新型所述的智能輪胎及其測試開發(fā)平臺中所采用的滑環(huán)的軸測投影圖；
[0038]圖7是本實用新型所述的智能輪胎及其測試開發(fā)平臺中所采用的鋁桿的軸測投影圖；
[0039]圖8是本實用新型所述的智能輪胎及其測試開發(fā)平臺中所采用的鋁桿支架的軸測投影圖
[0040]圖9是本實用新型所述的智能輪胎的具體接線連接示意圖
[0041]圖10是本實用新型所述的智能輪胎及其測試開發(fā)平臺中所采用的車輪六分力傳感器的剖切軸測投影圖；
[0042]圖11是本實用新型所述的智能輪胎及其測試開發(fā)平臺中所采用的輪轂適配器的軸測投影圖；
[0043]圖12是本實用新型所述的智能輪胎及其測試開發(fā)平臺中所采用的內側傳輸部件的軸測投影圖；
[0044]圖13是本實用新型所述的智能輪胎測試開發(fā)平臺的工作原理示意框圖；
[0045]圖中:1.微型三軸加速度傳感器，2.輪輞鉆孔，3.傳感器信號傳輸機構，4.車輪六分力傳感器，5.車輪充氣孔，6.1號傳感器供電器，7.2號傳感器供電器，8.3號傳感器供電器，9.數據采集系統(tǒng)，10.計算機，11.電源，12.數據處理系統(tǒng)，13.內側傳輸部件，14.車輪，15.輪轂適配器，16.輪胎，17.車身輪眉，18.制動卡鉗固定螺栓，19.1號BNC插頭，20.2號BNC插頭，21.3號BNC插頭，31.滑環(huán)支架，32.滑環(huán)，33.鋁桿，34.鋁桿支架，35.吸盤，41.6號組通孔，42.2號組螺紋孔，43.3號組螺紋孔，51.1號接線，52.2號接線，53.3號接線，54.4號接線，61.1號接線端，62.2號接線端，63.3號接線端，64.4號接線端，71.5號接線，72.6號接線，73.7號接線，74.8號接線，81.9號接線，82.10號接線，83.11號接線，84.12號接線，85.13號接線，86.14號接線，87.15號接線，88.16號接線，89.17號接線，90.18號接線，91.19號接線，92.20號接線，101.1號I/O接口，102.2號I/O接口，103.電源線，131.傳輸部件支架，132.傳輸部件接收器，133.信號電纜，141.1號組通孔，151.7號組通孔，311.2號組通孔，312.3號組通孔，321.滑轉轉子，322.滑環(huán)定子，331.2號組連接耳，341.4號組通孔，342.5號通孔，3211.1號組螺紋孔，3221.1號組連接耳。

【具體實施方式】
[0046]下面結合附圖對本實用新型作詳細的描述:
[0047]參閱圖1和圖2，本實用新型提供了一種基于微型三軸加速度傳感器的智能輪胎和智能輪胎的測試開發(fā)平臺。圖1中實線連接表示各組成部件的固定連接關系，虛線連接表示各組成部件間的接線連接。
[0048]智能輪胎由輪胎16、微型三軸加速度傳感器1、傳感器信號傳輸機構3、I號傳感器供電器6、2號傳感器供電器7、3號傳感器供電器8及數據采集系統(tǒng)9組成。
[0049]參照圖2與圖3，智能輪胎部分的組成部件在安裝連接前，首先需要在車輪14的輪輞上鉆孔，用于布置微型三軸加速度傳感器I的接線，輪輞鉆孔2的具體位置如圖3所示，是車輪充氣孔5關于車輪14的回轉軸線的對稱位置，鉆孔直徑為10mm。車輪14的輪輻要加工成環(huán)形結構，環(huán)形的輪輻上鉆有輪輻I號組通孔141，I號組通孔141由關于車輪回轉軸線周向均布的4個直徑為14_的通孔組成，用于固定安裝車輪六分力傳感器4 ;車輪14沒有普通車輪的輪轂，而是通過固定安裝在車輪六分力傳感器4上的輪轂適配器15與車輛的半軸固定連接，實現車輪14與半軸的固定連接，環(huán)形的輪福內孔直徑為20cm。
[0050]參照圖4，微型三軸加速度傳感器I采用DYTRAN公司生產的型號為3313A2的微型三軸壓電式加速度傳感器，用AB膠將微型三軸加速度傳感器I膠結固定安裝在無內胎的車輪14的輪胎16胎冠內表面上，具體安裝位置如圖4所示，周向位置為輪胎16的內表面與車輪14的車輪平面的交線，徑向位置為車輪充氣孔5關于車輪14的回轉軸線的對稱位置，即與車輪充氣孔5處于同一徑向方向的兩端。安裝前要把安裝位置的輪胎內表面清理干凈，安裝時盡量保證微型三軸加速度傳感器I的X軸與車輪14的車輪平面重合，X軸正方向與車輪14的前進方向相同，然后用AB膠將微型三軸加速度傳感器I的安裝面膠結固定在位置已經確定的輪胎內表面上，膠結時膠液不能使用太多適量即可，防止在輪胎內表面與微型三軸加速度傳感器I的安裝面之間形成膠質彈性體，繼而形成一個二階的質量一一彈簧系統(tǒng)，在高頻時會產生嚴重的測量誤差。
[0051]參閱圖2，傳感器信號傳輸結構3包括滑環(huán)支架31、滑環(huán)32 (滑環(huán)轉子321、滑環(huán)定子322)、鋁桿33、鋁桿支架34及吸盤35。
[0052]參閱圖5，滑環(huán)支架31為帶有圓形法蘭盤的圓筒形殼體結構件，即滑環(huán)支架31由圓環(huán)形法蘭盤、圓環(huán)形筒體與筒底組成，圓環(huán)形法蘭盤與圓環(huán)形筒體的左端筒口連成一體，圓環(huán)形法蘭盤與圓環(huán)形筒體的左端筒口的左端面共面，法蘭盤上設置有2號組通孔311，2號組通孔由關于滑環(huán)支架31回轉軸線周向均布的4個直徑為8_的通孔組成，圓環(huán)形筒體的外壁上均勻地設置有橫截面為扇形的肋板，圓環(huán)形筒體的右端面與筒底的右端面共面，筒底的中心處設置有大通孔，大通孔周圍設置有螺栓通孔即3號組通孔312，3號組通孔312由關于滑環(huán)支架31回轉軸線周向均布的4個直徑為8_的通孔組成。將滑環(huán)支架31右端的3號組通孔312與滑環(huán)轉子321上的I號組螺紋孔3211對準后，用螺桿進行固定連接，I號組螺紋孔3211由關于滑環(huán)32回轉軸線周向均布的4個M8的螺紋盲孔組成，實現滑環(huán)支架31右端與滑環(huán)轉子321的固定連接，滑環(huán)支架31和滑環(huán)轉子321相對于車輪14固定。
[0053]參照圖6，滑環(huán)32采用默孚龍科技的型號為MP210-S06的盤式滑環(huán)，滑環(huán)32由可以相對轉動的滑環(huán)轉子321和滑環(huán)定子322組成，滑環(huán)轉子321有4個環(huán)形滑道，滑環(huán)定子322有4個分別與滑環(huán)轉子321的4個環(huán)形滑道對應接觸的滑道觸點，當滑環(huán)轉子321和滑環(huán)定子322相對轉動時，滑環(huán)轉子321的4個環(huán)形滑道與滑環(huán)定子322的4個滑道觸點始終為滑動接觸，實現滑環(huán)32的旋轉連通的作用。滑環(huán)定子322外側的兩端設置有I號組連接耳3221，I號組連接耳3221由兩個對稱的U形連接耳組成。
[0054]參閱圖7，鋁桿33為一個T字形結構件，由圓柱形導桿與矩形連接板組成，鋁桿33底端的矩形連接板兩個短邊上有2號組連接耳331，2號組連接耳331由兩個對稱的U型連接耳組成，2號組連接耳331與I號組連接耳3221尺寸相同，將滑環(huán)定子322的I號組連接耳3221與鋁桿33的2號組連接耳331重合，用螺栓螺母固定連接上。鋁桿33的上端為圓柱形導桿，與鋁桿33的底端矩形連接板連成一體。將鋁桿33上端的圓柱形導桿插入鋁桿支架34右端的4號組通孔341中，圓柱形導桿與4號組通孔341為間隙配合，鋁桿支架34可以繞鋁桿33上端的圓柱形導桿的軸線轉動，鋁桿支架34也可以沿著鋁桿33上端的圓柱形導桿的軸線做軸向移動，保證車輪14轉向運動時和車輪14相對車身上下運動時，傳感器傳輸機構3不會與車輛的轉向機構和懸架機構產生干涉。
[0055]參閱圖8，所述的鋁桿支架34為分體式對稱結構件，鋁桿支架34包括上鋁桿支架與下鋁桿支架，上鋁桿支架與下鋁桿支架結構相同，鋁桿支架34即上鋁桿支架與下鋁桿支架的右端設置有4號組通孔341，4號組通孔341是由兩個中心線重合的圓形通孔組成，4號組通孔341的直徑與鋁桿33上端的圓柱形導桿的直徑相同，兩者為間隙配合，上鋁桿支架與下鋁桿支架左端設置有5號通孔342，5號通孔是由上鋁桿支架與下鋁桿支架的半圓柱形凹槽拼接而成的通孔，5號通孔342的中心線與4號組通孔341的中心線為空間垂直交叉，5號通孔342的直徑與吸盤35的連接桿的直徑相同，兩者為間隙配合。5號通孔342的兩側設置有2個結構相同的用于安裝螺栓的垂直通孔，2個結構相同的垂直通孔的回轉軸線和4號組通孔341的回轉軸線平行，吸盤35的連接桿裝入鋁桿支架34的5號通孔342中，用螺栓將上鋁桿支架與下鋁桿支架固定連接。吸盤35吸附在車身輪眉17處，通過調整吸盤35的吸附位置來保證鋁桿33盡量豎直。
[0056]參閱圖9，I號傳感器供電器6、2號傳感器供電器7、3號傳感器供電器8采用北京紀光世紀電子有限公司生產的型號為CM3502的恒流源電源器件。I號傳感器供電器6有9號接線81、10號接線82、11號接線83、12號接線84 ；2號傳感器供電器7有13號接線85、14號接線86、15號接線87、16號接線88 ；3號傳感器供電器8有17號接線89、18號接線90、19號接線91、20號接線92。9號接線81、13號接線85、17號接線89為黃色的信號輸出線，11號接線83、15號接線87、19號接線91為紅色的供電線，10號接線82、12號接線84、14號接線86、16號接線88、18號接線90、20號接線92為黑色的地線。另外，I號傳感器供電器6有I號BNC插頭19，2號傳感器供電器7有2號BNC插頭20，3號傳感器供電器8有3號BNC插頭21。
[0057]參閱圖1、圖2及圖9，微型三軸加速度傳感器I的I號接線51、2號接線52、3號接線53與4號接線54通過輪輞鉆孔2和滑環(huán)轉子321的I號接線端61、2號接線端62、3號接線端63與4號接線端64相連，滑環(huán)定子322的5號接線71、6號接線72、7號接線73、8號接線74用尼龍扎帶沿著鋁桿33捆綁，然后將5號接線71、6號接線72、7號接線73、8號接線74從車窗導入后排座椅并與放置在后排座椅上的I號傳感器供電器6、2號傳感器供電器7、3號傳感器供電器8的BNC插座相連，I號傳感器供電器6、2號傳感器供電器7、3號傳感器供電器8的9號接線81、10號接線82、13號接線85、14號接線86、17號接線89、18號接線90與數據采集系統(tǒng)9相連，同時I號傳感器供電器6、2號傳感器供電器7、3號傳感器供電器8的11號接線83、12號接線84、15號接線87、16號接線88、19號接線91、20號接線92與電源11的24V接口相連。
[0058]參閱圖9，微型三軸加速度傳感器I有4根接線，分別為I號接線51、2號接線52、3號接線53、4號接線54，I號接線51是微型三軸加速度傳感器I地線，2號接線52、3號接線53、4號接線54分別是微型三軸加速度傳感器I的X軸、Y軸和Z軸3個方向的4mA恒流源供電線，同時也分別是微型三軸加速度傳感器I的X軸、Y軸和Z軸3個方向的輸出信號線，4根接線即I號接線51、2號接線52、3號接線53、4號接線54穿過輪輞鉆孔2依次與滑環(huán)轉子321上的I號接線端61、2號接線端62、3號接線端63、4號接線端64相連接，用硅膠將貫穿有I號接線51、2號接線52、3號接線53、4號接線54的輪輞鉆孔2進行密封。
[0059]參閱圖9，由于傳感器信號傳輸機構3中采用滑環(huán)32，車輪14的轉動也不會引起智能輪胎的接線發(fā)生扭轉纏繞。滑環(huán)轉子321的I號接線端61與滑環(huán)定子322的5號接線71為同一連接通道，滑環(huán)轉子321的2號接線端62與滑環(huán)定子322的6號接線72為同一連接通道，滑環(huán)轉子321的3號接線端63與滑環(huán)定子322的7號接線73為同一連接通道，滑環(huán)轉子321的4號接線端64與滑環(huán)定子322的8號接線74為同一連接通道。為了便于滑環(huán)定子322的5號接線71、6號接線72、7號接線73、8號接線74和I號傳感器供電器6、2號傳感器供電器7、3號傳感器供電器8相連，需要先將滑環(huán)定子322的5號接線71、6號接線72、7號接線73、8號接線74和I號傳感器供電器6、2號傳感器供電器7、3號傳感器供電器8上的BNC插頭相連，BNC插頭采用AMPHENOL公司的型號為000-15875的BNC插頭?；h(huán)定子322的5號接線71與I號BNC插頭19的外殼相連，滑環(huán)定子322的6號接線72與I號BNC插頭19的插針相連，然后將I號BNC插頭19插在I號傳感器供電器6的插座上；滑環(huán)定子322的5號接線71與2號BNC插頭20的外殼相連，滑環(huán)定子322的7號接線73與2號BNC插頭20的插針相連，然后將2號BNC插頭20插在2號傳感器供電器7的插座上；滑環(huán)定子322的5號接線71與3號BNC插頭21的外殼相連，滑環(huán)定子322的8號接線74與3號BNC插頭21的插針相連，然后將3號BNC插頭21插在3號傳感器供電器8的插座上。
[0060]參閱圖9，I號傳感器供電器6、2號傳感器供電器7與3號傳感器供電器8的9號接線81、13號接線85、17號接線89與數據采集系統(tǒng)9的I號I/O接口 101相連，10號接線82、14號接線86、18號接線90與數據采集系統(tǒng)9的2號I/O接口 102相連，11號接線83、15號接線87、19號接線91與電源11的24V接口正極相連，12號接線84、16號接線88、20號接線92與電源11的24V接口負極相連。數據采集系統(tǒng)9采用的是DSPACE公司的MicroAuto Box，數據采集系統(tǒng)9有I號I/O接口 101、2號I/O接口 102、Host-PC數據輸出接口及Power接口。I號I/O接口 101為數據采集I/O接口，2號I/O接口 102為地線I/O接口。數據采集系統(tǒng)9放置在后排座椅上，將插在數據采集系統(tǒng)9的Power接口上的電源線103與電源11的12V接口相連。
[0061]微型三軸加速度傳感器I供電過程:由車載電源11的24V接口正極經過I號傳感器供電器6、2號傳感器供電器7、3號傳感器供電器8的11號接線83、15號接線87、19號接線91，滑環(huán)定子322的6號接線72、7號接線73、8號接線74，滑環(huán)轉子321的2號接線端62、3號接線端63、4號接線端64和微型三軸加速度傳感器I的2號接線52、3號接線53、4號接線54為微型三軸加速度傳感器I提供4mA的恒流源電源。
[0062]微型三軸加速度傳感器I信號輸出過程:微型三軸加速度傳感器I采集所膠結位置處的輪胎振動信號，經過微型三軸加速度傳感器I的2號接線52、3號接線53、4號接線54，滑環(huán)轉子321的2號接線端62、3號接線端63、4號接線端64，滑環(huán)定子322的6號接線72、7號接線73、8號接線74，I號傳感器供電器6、2號傳感器供電器7、3號傳感器供電器8的9號接線81、13號接線85、17號接線89輸出給數據采集系統(tǒng)9。
[0063]參閱圖1與圖2，智能輪胎測試開發(fā)平臺由車輪14、智能輪胎、車輪六分力傳感器4、計算機10、電源11、數據處理系統(tǒng)12及內部傳輸部件13組成。
[0064]參閱圖10，車輪六分力傳感器4選用瑞士 KISTLER公司的型號為Type9266Al的車輪六分力傳感器，另配有附件輪轂適配器15。車輪六分力傳感器4設有6號組通孔41，2號組螺紋孔42，3號組螺紋孔43，6號組通孔41由關于車輪六分力傳感器4的回轉軸線周向均布的4個直徑為14_的通孔組成，2號組螺紋孔42由關于車輪六分力傳感器4的回轉軸線周向均布的6個螺紋盲孔組成，3號組螺紋孔43由關于車輪六分力傳感器4的回轉軸線周向均布的4個螺紋盲孔組成。車輪14的I號組通孔141與車輪六分力傳感器4的6號組通孔41對準后，用螺栓將車輪六分力傳感器4固定在車輪14的輪輻外側面上。
[0065]參照圖11，輪轂適配器15的7號組通孔151由關于輪轂適配器15的回轉軸線周向均布的6個通孔組成，用螺桿穿過7號組通孔151與車輪六分力傳感器4上的2號組螺紋孔42相連，將輪轂適配器15固定安裝在車輪六分力傳感器4上，最后用螺栓將輪轂適配器15與車輛的半軸固定相連。安裝車輪六分力傳感器4時進行的車輪動平衡標定要在滑環(huán)支架31與滑環(huán)32安裝完成后進行，以保證裝有滑環(huán)支架31與滑環(huán)32后車輪14的動平衡，減少對微型三軸加速度傳感器I采集的輪胎振動信號的干擾。當車輪14運動時會受到輪胎六分力的作用，既與車輪14固定連接又與輪轂適配器15固定相連的車輪六分力傳感器4的內部應變體會產生一定的應變，車輪六分力傳感器4對應變量進行測量，然后由車輪六分力傳感器4的內部電子發(fā)射單元將應變量的測量數據近距離無線傳輸給內側傳輸部件13。
[0066]參照圖12，內側傳輸部件13采用瑞士 KISTLER公司的型號為Type 5240A的傳輸部件，內側傳輸部件13由傳輸部件支架131、傳輸部件接收器132和信號電纜133組成。傳輸部件支架131由螺桿體和矩形連接板組成，螺桿體與矩形連接板連成一體，傳輸部件接收器132左端鉆有螺紋盲孔，傳輸部件支架131中螺桿體的右端與傳輸部件接收器132左端的螺紋盲孔螺紋連接，矩形連接板上有兩個通孔，采用將制動卡鉗安裝在轉向節(jié)18上的螺栓，先穿過制動卡鉗的安裝孔，再穿過傳輸部件支架131的矩形連接板上的兩個通孔，將內側傳輸部件13也固定在轉向節(jié)18上。傳輸部件接收器132的內部有電子接收單元，用來接收車輪六分力傳感器4的內部電子發(fā)射單元發(fā)送的測量數據信號。信號電纜133是從傳輸部件接收器132引出的傳遞信號的電纜，上端通過BNC接頭與放置在后排座椅上的數據處理系統(tǒng)12的數據采集接口相連。
[0067]數據處理系統(tǒng)12采用瑞士 KISTLER公司的型號為Type 9891A的數據處理系統(tǒng)，數據處理系統(tǒng)12有數據采集接口、數據輸出線纜及系統(tǒng)電源線。數據處理系統(tǒng)12的數據輸出線纜插頭與放置在后排座椅上的計算機10的ExpressCard插槽相連，將數據處理系統(tǒng)12處理得到的輪胎力數據導入計算機10，數據處理系統(tǒng)12的系統(tǒng)電源線插頭插到電源11的12V插口上。
[0068]參閱圖1與圖2，智能輪胎與智能輪胎測試開發(fā)平臺的其他組成存在固定連接關系和接線連接關系。固定連接關系為智能輪胎的傳感器傳輸結構3的滑環(huán)支架31與智能輪胎測試開發(fā)平臺的車輪六分力傳感器4的固定安裝，用螺釘插入滑環(huán)支架31的2號組通孔311，將滑環(huán)支架31固定在車輪六分力傳感器4的3號組螺紋孔43上，加上上述介紹的智能輪胎中的傳感器信號傳輸機構3通過吸盤35吸附在車身輪眉17處，完成智能輪胎中的傳感器信號傳輸機構3的固定安裝。
[0069]參照圖2，接線連接關系為智能輪胎的數據采集系統(tǒng)9的數據輸出接口與智能輪胎測試開發(fā)平臺的計算機10的接線連接，通過數據采集系統(tǒng)9的自帶數據輸出信號線將數據采集系統(tǒng)9的Host-PC數據輸出接口與計算機10的RJ-45接口(即網線接口)相連，將數據采集系統(tǒng)9采集到的數據導入計算機10。
[0070]智能輪胎與智能輪胎測試系統(tǒng)的工作原理:
[0071]智能輪胎工作原理:
[0072]當車輪14運動時受到路面激勵信號，膠結在智能輪胎的輪胎16內表面的微型三軸加速度傳感器I采集其所安裝位置處的輪胎振動信息，振動信息經信號線從輪胎內腔傳遞到輪胎外，傳輸給滑環(huán)轉子321，通過滑環(huán)轉子321與滑環(huán)定子322的旋轉連通，實現信號由滑環(huán)轉子321傳遞到滑環(huán)定子322，再經過接線輸出給I號傳感器供電器6、2號傳感器供電器7、3號傳感器供電器8，然后由I號傳感器供電器6、2號傳感器供電器7、3號傳感器供電器8輸出給數據采集系統(tǒng)9，實現智能輪胎對輪胎振動信息的采集存儲。
[0073]智能輪胎測試開發(fā)平臺工作原理:
[0074]參閱圖13，當車輪14運動時，車輪六分力傳感器4采集到的應變量數據無線傳輸給傳輸部件接收器132，傳輸部件接收器132接收來自車輪六分力傳感器4的應變量數據，經信號電纜133傳輸給數據處理系統(tǒng)12，由數據處理系統(tǒng)12對采集到的應變量數據進行一定處理得到輪胎六分力，然后將數據接處理系統(tǒng)12獲得的輪胎六分力數據導入計算機10 ;與此同時，計算機10對數據采集系統(tǒng)9導入的輪胎振動信息數據進行處理，即采用頻域分析的方法對輪胎振動信息進行處理，進而得到基于微型三軸加速度傳感器I的智能輪胎的輪胎力，然后與從數據處理系統(tǒng)12導入的輪胎力進行對比，來測試基于微型三軸加速度傳感器I的智能輪胎，驗證智能輪胎通過輪胎振動信息獲取的輪胎力的算法正確性。
【權利要求】
1.一種智能輪胎，其特征在于，所述的智能輪胎包括有輪胎(16)、微型三軸加速度傳感器(1)、傳感器信號傳輸機構(3)、1號傳感器供電器(6)、2號傳感器供電器(7)、3號傳感器供電器(8)及數據采集系統(tǒng)(9); 所述的傳感器信號傳輸機構(3)包括有滑環(huán)支架(31)、滑環(huán)(32)、鋁桿(33)、鋁桿支架(34)及吸盤(35)； 所述的微型三軸加速度傳感器(I)上的I號接線(51)、2號接線(52)、3號接線(53)與4號接線(54)依次和滑環(huán)(32)中的滑環(huán)轉子(321)上的I號接線端(61)、2號接線端(62)、3號接線端(63)與4號接線端(64)相連接；滑環(huán)定子(322)的5號接線(71)與I號BNC插頭(19)的外殼相連，滑環(huán)定子(322)的6號接線(72)與I號BNC插頭(19)的插針相連，然后將I號BNC插頭(19)插在I號傳感器供電器(6)的插座上；滑環(huán)定子(322)的5號接線(71)與2號BNC插頭(20)的外殼相連，滑環(huán)定子(322)的7號接線(73)與2號BNC插頭(20)的插針相連，然后將2號BNC插頭(20)插在2號傳感器供電器(7)的插座上；滑環(huán)定子(322)的5號接線(71)與3號BNC插頭(21)的外殼相連，滑環(huán)定子(322)的8號接線(74)與3號BNC插頭(21)的插針相連，然后將3號BNC插頭(21)插在3號傳感器供電器⑶的插座上； I號傳感器供電器(6)、2號傳感器供電器(7)與3號傳感器供電器⑶的9號接線(81)、13號接線(85)與17號接線(89)和數據采集系統(tǒng)(9)的I號I/O接口 (101)相連，10號接線(82)、14號接線(86)、18號接線(90)與數據采集系統(tǒng)(9)的2號I/O接口 (102)連接，I號傳感器供電器(6)、2號傳感器供電器(7)與3號傳感器供電器(8)的11號接線(83)、15號接線(87)與19號接線(91)與電源(11)的24V接口正極相連；I號傳感器供電器(6)、2號傳感器供電器(7)與3號傳感器供電器(8)的12號接線(84)、16號接線(88)與20號接線(92)與電源(11)的24V接口負極相連，滑環(huán)支架(31)的右端與滑環(huán)(32)中的滑環(huán)轉子(321)螺栓連接，滑環(huán)(32)中的滑環(huán)定子(322)的右端與鋁桿(33)的下端螺栓連接，鋁桿支架(34)的右端套裝在鋁桿(33)中的圓柱形桿的上端為滑動連接，吸盤(35)安裝在鋁桿支架(34)的左端為轉動連接。
2.按照權利要求1所述的智能輪胎，其特征在于，所述的微型三軸加速度傳感器(I)采用型號為3313A2的微型三軸壓電式加速度傳感器，微型三軸加速度傳感器(I)采用膠結的方式固定安裝在無內胎的車輪(14)的輪胎(16)的胎冠內表面上，吸盤(35)吸附在車身輪眉(16)處，鋁桿(33)處于滑環(huán)(32)右側的豎直位置。
3.按照權利要求1所述的智能輪胎，其特征在于，所述的滑環(huán)(32)采用型號為MP210-S06的盤式滑環(huán)，滑環(huán)轉子(321)有4個環(huán)形滑道，滑環(huán)定子(322)有4個分別與滑環(huán)轉子(321)的4個環(huán)形滑道對應接觸的滑道觸點，滑環(huán)轉子(321)的4個環(huán)形滑道與滑環(huán)定子(322)的4個滑道觸點始終為滑動接觸，即滑環(huán)轉子(321)的I號接線端￠1)與滑環(huán)定子(322)的5號接線(71)接觸連接，滑環(huán)轉子(321)的2號接線端(62)與滑環(huán)定子(322)的6號接線(72)接觸連接，滑環(huán)轉子(321)的3號接線端(63)與滑環(huán)定子(322)的7號接線(73)接觸連接，滑環(huán)轉子(321)的4號接線端(64)與滑環(huán)定子(322)的8號接線(74)接觸連接。
4.按照權利要求1所述的智能輪胎，其特征在于，所述的滑環(huán)支架(31)為帶有圓環(huán)形法蘭盤的圓筒形殼體結構件，即滑環(huán)支架(31)由圓環(huán)形法蘭盤、圓環(huán)形筒體與筒底組成，圓環(huán)形法蘭盤與圓環(huán)形筒體的左端筒口連成一體，圓環(huán)形法蘭盤與圓環(huán)形筒體的左端筒口的左端面共面，法蘭盤上均布有螺栓通孔(311)，圓環(huán)形筒體的外壁上均勻地設置有橫截面為扇形的肋板，圓環(huán)形筒體的右端面與筒底的右端面共面，筒底的中心處設置有大通孔，大通孔周圍均勻地設置有螺栓通孔，螺栓通孔個數與筒體外壁上的肋板個數相同，螺栓通孔位于圓環(huán)形筒體外壁上的肋板里側的筒底上。
5.按照權利要求1所述的智能輪胎，其特征在于，所述的鋁桿(33)是一個I字形結構件，由圓柱形導桿與矩形連接板組成，所述的圓柱形導桿的一端沿軸向設置有用于安裝矩形連接板的縱向開口槽，所述的矩形連接板為一個矩形板類結構件，矩形連接板的兩端設置有對稱相等的用于安裝螺栓的V形開口，矩形連接板裝入圓柱形導桿一端的縱向開口槽內固定連接，圓柱形導桿垂直于矩形連接板，圓柱形導桿的一端連接于矩形連接板的中間位置。
6.按照權利要求1所述的智能輪胎，其特征在于，所述的鋁桿支架(34)包括上鋁桿支架與下鋁桿支架，上鋁桿支架與下鋁桿支架結構相同，鋁桿支架(34)即上鋁桿支架與下鋁桿支架的右端設置有4號組通孔(341), 4號組通孔(341)是由兩個中心線重合的圓形通孔組成，4號組通孔(341)的直徑與鋁桿(33)中的圓柱形導桿的直徑相同，4號組通孔(341)的左側設置有2個結構相同的用于安裝螺栓的垂直通孔，2個結構相同的垂直通孔的回轉軸線和4號組通孔(341)的回轉軸線平行，在2個結構相同的垂直通孔之間設置有5號通孔(342),5號通孔是由上鋁桿支架與下鋁桿支架的半圓柱形凹槽拼接而成的通孔，5號通孔(342)的中心線與4號組通孔(341)的中心線為空間垂直交叉，5號通孔(342)的直徑與吸盤(35)的連接桿的直徑相同。
7.按照權利要求1所述的智能輪胎，其特征在于，所述的1號傳感器供電器(6)、2號傳感器供電器(7)、3號傳感器供電器(8)均采用型號為00502的恒流源電源器件； 1號傳感器供電器(6)有9號接線(81)00號接線(82)31號接線(83)32號接線(84) ；2號傳感器供電器(7)有13號接線(85)、14號接線(86)、15號接線(87)、16號接線(88) ；3號傳感器供電器(8)有17號接線(89)、18號接線(90)、19號接線(91)、20號接線(92) ；9號接線(81^ 13號接線(85^ 17號接線(89)為黃色的信號輸出線，11號接線(83)、15號接線(87^ 19號接線(91)為紅色的供電線，10號接線(82)32號接線(84)34號接線(86)、16號接線(88)、18號接線(90)、20號接線(92)為黑色的地線。
8.按照權利要求1所述的智能輪胎，其特征在于，所述的數據采集系統(tǒng)(9)采用的是1101-0 尬0 801，數據采集系統(tǒng)(9)有1號 1/0接口 (101)4 號 1/0接口 (102)^08^0?據輸出接口及？0^^接口；1號1/0接口(101)為數據采集1/0接口，2號1/0接口(102)為信號地1/0接口 ；數據采集系統(tǒng)(9)放置在后排座椅上，插在數據采集系統(tǒng)(9)的？0冊!'接口上的電源線(103)與電源(11)的12乂接口相連。
9.一種智能輪胎測試開發(fā)平臺，其特征在于，所述的智能輪胎測試開發(fā)平臺包括有車輪六分力傳感器(4)、智能輪胎、計算機(11^數據處理系統(tǒng)(12^內側傳輸部件(13)及車輪(14)； 車輪六分力傳感器(4)的左端固定安裝在車輪(14)的輪輻的外側面上，車輪六分力傳感器(4)右端與智能輪胎中的滑環(huán)支架(31)左端螺栓連接，內側傳輸部件(13)固定安裝在轉向節(jié)(18)上，內側傳輸部件(13)的信號電纜(133)與數據處理系統(tǒng)(12)數據采集接口相連，數據處理系統(tǒng)(12)數據輸出線纜插頭與智能輪胎中的計算機(10)的ExpressCard插槽相連，計算機(10)的RJ-45接口即網線接口與智能輪胎的數據采集系統(tǒng)(9)的Host-PC數據輸出接口相連，數據處理系統(tǒng)(12)的電源線插頭插到電源(11)的12V插口上。
10.按照權利要求9所述的智能輪胎測試開發(fā)平臺，其特征在于，所述的車輪六分力傳感器(4)的型號為Type 9266A1，車輪六分力傳感器(4)設有6號組通孔(41)、2號組螺紋孔(42)與3號組螺紋孔(43)，車輪六分力傳感器(4)另配有附件輪轂適配器(15)，采用螺栓插入車輪六分力傳感器⑷上的6號組通孔(41)和車輪(14)的I號組通孔(141)中，將車輪六分力傳感器(4)固定安裝在車輪(14)的輪輻的外側面上，采用螺栓插入滑環(huán)支架(31)的2號組通孔(311)中，將滑環(huán)支架(31)左端固定在車輪六分力傳感器(4)右端的3號組螺紋孔(43)上，采用螺栓插入輪轂適配器(15)的7號組通孔(151)中，將輪轂適配器(15)固定安裝在車輪六分力傳感器(4)的左端。
11.按照權利要求9所述的智能輪胎測試開發(fā)平臺，其特征在于，所述的內側傳輸部件(13)的型號為Type 5240A，內側傳輸部件(13)由傳輸部件支架(131)、傳輸部件接收器(132)和信號電纜(133)組成，采用將制動卡鉗安裝在轉向節(jié)(18)上的螺栓，先穿過制動卡鉗的安裝孔，再穿過傳輸部件支架(131)的矩形連接板上的兩個通孔，將內側傳輸部件(13)也固定在轉向節(jié)(18)上，傳輸部件支架(131)中的螺桿體的右端與傳輸部件接收器(132)左側的螺紋盲孔螺紋連接，信號電纜(133)是從傳輸部件接收器(132)引出的傳遞信號的電纜，信號電纜(133)的上端通過BNC接頭與數據處理系統(tǒng)(12)的數據采集接口相連接。
12.按照權利要求9所述的智能輪胎測試開發(fā)平臺，其特征在于，所述的數據處理系統(tǒng)(12)的型號為Type 9891A，數據處理系統(tǒng)(12)上的數據輸出線纜插頭與計算機(10)的ExpressCard插槽相連，計算機(10)的RJ-45接口即網線接口通過數據采集系統(tǒng)(9)的數據輸出信號線與智能輪胎的數據采集系統(tǒng)(9)的Host-PC數據輸出接口相連，數據處理系統(tǒng)(12)的電源線插頭插到電源(11)的12V插口上。
【文檔編號】B60C23/20GK204172617SQ201420578251
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權日:2014年9月30日
【發(fā)明者】趙健, 單經緯, 朱冰, 張進, 蘇運福, 賈曉峰 申請人:吉林大學