一种轮胎五刚度测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于轮胎力学特性分析与测试技术领域，具体涉及一种轮胎五刚度测试装置及测试方法。

背景技术

轮胎五刚度是指径向刚度、侧向刚度、纵向刚度、扭转刚度及包覆刚度，是反应轮胎力学特性的重要参数。准确测试轮胎五刚度，对轮胎设计、轮胎开发、轮胎性能评估及整车动力学性能分析等工作具有重要的意义。

目前，行业内轮胎刚度测试装置种类较多，可分为两大类。一类是纯刚度测试装置，这类装置结构简单，操作简单，对使用环境及操作人员要求低，缺点是可测试工况少，尤其不能测试处于外倾角状态下轮胎的刚度，有些测试装置仅能测试三个方向甚至更少方向刚度，测量精度与加载能力不高，性能不稳定，整车厂很少使用这类设备。另一类是六自由度轮胎测试装置，这类测试装置可试工况全，精度高，加载能力大，缺点是价格昂贵，动辄数千万人民币，设备庞大而复杂，需很大的使用空间及专业的技术人员，在国内，仅有极少数的整车厂与科研院所有条件使用此类设备。

上述轮胎刚度测试装置相同之处是，必需包含力与力矩加载功能、力与力矩值测试功能、位移与角度值测试功能，且轮胎刚度测试装置均在轮心处进行加载，其道路模拟面高度位置不能变。基于此，现有轮胎刚度测试装置无法被广泛推广使用。

与轮胎刚度测试装置没被普及使用的现状相反，底盘悬架K&C特性测试设备在整车厂已经被广泛使用。其精度很高，加载能力很大，所包含力与力矩加载、力与力矩值测试、位移与角度值测试、路面模拟等功能，正是轮胎刚度测试装置所必需的功能。

如能，在底盘悬架K&C特性测试设备基础上进行改进，研发出一种轮胎五刚度测试装置及测试方法，使其能够实现轮胎无外倾角、有外倾角状态的五刚度测试，以及模拟地面对轮胎进行力与力矩加载，是一种新的尝试，必将具有广泛的应用价值。

发明内容

本发明提供了一种轮胎五刚度测试装置，还提供了一种轮胎五刚度测试方法，以解决行业内轮胎刚度测试装置无法普遍应用的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种轮胎五刚度测试装置，包括左侧支架1-1、加载平面1-2、功能总成1-3以及右侧支架1-4，其特征在于：还包括左支撑梁2-1、左侧横梁2-2、轮胎安装板2-3、右侧横梁2-4以及右侧支撑梁2-5；

所述左支撑梁2-1与左侧支架1-1相连；所述左侧横梁2-2一侧与左支撑梁2-1固定，另一侧穿过轮胎、轮胎安装板2-3与右侧横梁2-4固定；所述右侧横梁2-4与右侧支撑梁2-5固定；所述右侧支撑梁2-5与右侧支架1-4固定；

所述功能总成1-3上端为加载平面1-2；所述轮胎与加载平面1-2接触；

所述功能总成1-3由力与力矩加载装置、力与力矩测试装置、位移与角度测试装置组成，用于实现力与力矩加载、力与力矩值测试、位移与角度值测试进一步地，所述左支撑梁2-1下端与左侧支架1-1螺栓连接。

进一步地，所述左支撑梁2-1上端与左侧横梁2-2左端螺栓连接。

进一步地，所述左侧横梁2-2右端穿过轮胎、轮胎安装板2-3中心孔，与右侧横梁2-4左端螺栓连接。

更进一步地，所述轮胎、轮胎安装板2-3与右侧横梁2-4左端螺栓连接。

进一步地，所述右侧横梁2-4右端与右侧支撑梁2-5上端螺栓连接。

进一步地，所述右侧支撑梁2-5下端与右侧支架1-4螺栓连接。

一种轮胎五刚度测试方法，是利用功能总成1-3的力与力矩加载功能、力与力矩值测试功能、位移与角度值测试功能以及加载平面1-2，在加载平面1-2对轮胎进行力与力矩加载，并测试相应的位移与角度值，具体包括以下步骤：

A、当驱动加载平面1-2上下运动时，即是对轮胎进行径向力加载，所述功能总成1-3所测加载平面1-2的垂向力与位移变化值，即是轮胎所受的径向力与径向变形，实现轮胎径向刚度测试；

B、当驱动加载平面1-2侧向运动时，即是对轮胎进行侧向力加载，所述功能总成1-3所测加载面的侧向力与位移变化值，即是轮胎所受的侧向力与侧向变形，实现轮胎侧向刚度测试；

C、当驱动加载平面1-2纵向运动时，即是对轮胎进行纵向力加载，所述功能总成1-3所测加载平面1-2的纵向力与位移变化值，即是轮胎所受的纵向力与纵向变形，实现轮胎纵向刚度测试；

D、当驱动加载平面1-2旋转时，即是对轮胎进行扭转力矩加载，所述功能总成1-3所测加载平面1-2的旋转力矩与角度变化值，即是轮胎所受的扭转力矩与扭转角度，实现轮胎扭转刚度测试；

E、在加载平面1-2安装凸块，重复步骤A，实现轮胎包覆刚度测试；

F、驱动加载平面1-2发生倾角3-5，重复步骤A-步骤E，实现轮胎在不同外倾角状态下五刚度测试；

G、加载平面1-2黏贴不同摩擦系数的砂纸，实现不同摩擦系数路面模拟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明利用已经被整车厂广泛使用的底盘悬架K&C特性测试设备，二次开发出轮胎五刚度测试装置及测试方法，解决行业内轮胎刚度测试装置无法普遍应用的难点；

2、测试方法简单而科学，不需额外的技术人员；

3、模拟地面对轮胎进行力与力矩加载，更接近轮胎实际受力状态；

4、测试装置造价低、结构轻便、易于拆装，不需要额外的使用空间；

5、不对原测试设备主体进行任何改动，易于推广；

6、可分别实现轮胎无外倾角、有外倾角状态的五刚度测试，测试精度高，加载能力大，能够容易实现不同摩擦系数的模拟路面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1原设备结构示意图；

图2本发明轮胎五刚度测试装置结构图；

图3本发明轮胎五刚度测试方法原理图。

图中，1-1.左侧支架 1-2.加载平面 1-3.功能总成 1-4.右侧支架 2-1.左支撑梁2-2.左侧横梁 2-3.轮胎安装板 2-4.右侧横梁 2-5.右侧支撑梁 3-1.垂向运动 3-2.侧向运动 3-3.纵向运动 3-4.扭转运动 3-5.倾角。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，现有底盘悬架K&C特性测试设备(原设备)有4个加载平台，本发明仅利用其中一个。功能总成1-3具有力与力矩加载装置、力与力矩测试装置、位移与角度测试装置，功能总成1-3上端是加载平面1-2，轮胎与加载平面1-2接触；原设备自带左侧支架1-1、右侧支架1-4，轮胎刚度测试装置与安装支架连接，不对原设备主体进行更改。

如图2所示，本发明轮胎五刚度测试装置除左侧支架1-1、加载平面1-2、功能总成1-3以及右侧支架1-4外，还包括左支撑梁2-1、左侧横梁2-2、轮胎安装板2-3、右侧横梁2-4以及右侧支撑梁2-5。

所述左支撑梁2-1下端与原设备左侧支架1-1螺栓连接，上端与左侧横梁2-2左端螺栓连接；所述左侧横梁2-2右端穿过轮胎、轮胎安装板2-3中心孔，与右侧横梁2-4左端螺栓连接；轮胎、轮胎安装板2-3与右侧横梁2-4左端螺栓连接；所述右侧横梁2-4右端与右侧支撑梁2-5上端螺栓连接；所述右侧支撑梁2-5下端与原设备右侧支架1-4螺栓连接；所述轮胎固定于上述测试装置上，与原设备加载平面1-2接触。

所述功能总成1-3由力与力矩加载装置、力与力矩测试装置、位移与角度测试装置组成，用于实现力与力矩加载、力与力矩值测试、位移与角度值测试

如图3所示，本发明轮胎五刚度测试方法，是利用原设备的力与力矩加载功能、力与力矩值测试功能、位移与角度值测试功能及加载平面1-2，在加载平面1-2对轮胎进行力与力矩加载，并测试相应的位移与角度值。

具体的是：

A、垂向运动3-1，当驱动加载平面1-2上下运动时，即是对轮胎进行径向力加载，所述功能总成1-3所测加载平面1-2的垂向力与位移变化值，即是轮胎所受的径向力与径向变形，实现轮胎径向刚度测试；

B、侧向运动3-2，当驱动加载平面1-2侧向运动时，即是对轮胎进行侧向力加载，所述功能总成1-3所测加载面的侧向力与位移变化值，即是轮胎所受的侧向力与侧向变形，实现轮胎侧向刚度测试；

C、纵向运动3-3，当驱动加载平面1-2纵向运动时，即是对轮胎进行纵向力加载，所述功能总成1-3所测加载平面1-2的纵向力与位移变化值，即是轮胎所受的纵向力与纵向变形，实现轮胎纵向刚度测试；

D、扭转运动3-4，当驱动加载平面1-2旋转时，即是对轮胎进行扭转力矩加载，所述功能总成1-3所测加载平面1-2的旋转力矩与角度变化值，即是轮胎所受的扭转力矩与扭转角度，实现轮胎扭转刚度测试；

E、在加载平面1-2安装凸块，重复上述垂向运动3-1内容，实现轮胎包覆刚度测试；

F、实现倾角3-5，驱动加载平面1-2发生倾角3-5，重复上述所有运动内容，实现轮胎在不同外倾角状态下五刚度测试；

G、加载平面1-2黏贴不同摩擦系数的砂纸，实现不同摩擦系数路面模拟。注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。