车轮轮辋径向形变量测量装置

技术领域

本发明涉及车轮数据测量领域，具体涉及一种车轮轮辋径向形变量测量装置。

背景技术

车轮作为汽车底盘中唯一与道路接触，并提供力的零件，其强度对车内人员的安全性有直接影响。因此，汽车制造企业往往会针对车轮进行道路测试，从而对车轮的强度进行评估。

对于过沟过坎类的道路测试，车轮轮辋强度不同，其轮辋变形程度不同。所以，车轮轮辋内缘径向最大形变量是汽车轮辋强度的重要标准之一。轮辋内缘形变量是空间参数，包括径向与轴向，多维度的影响导致很难测得径向单个方向的形变量。目前常用的测量方法是三维扫描技术和专用测量设备。这些方法虽然能得车轮轮辋径向形变量，但是仪器设备造价昂贵，且操作繁琐、耗时长，难以快速得到测量数据。

本发明旨在解决上述问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种车轮轮辋径向形变量测量装置，将车轮轮辋的形变量转换为传感器的电压信号，并且设计成只对车轮轮辋径向形变量进行测量，不受其他方向形变的影响。本发明提出的车轮轮辋径向形变量测量装置可以方便且快速地获得数据，并且适用于不同规格的车轮。

本发明提出了一种车轮轮辋径向形变量测量装置，包括：

底座，底座包括第一部分和第二部分，第一部分的顶部沿长度方向设有两条互相平行的滑槽，第一部分沿宽度方向和第二部分相连，第二部分设有顶部开口的第一中空腔；

旋转组件，旋转组件通过第一中空腔与底座转动连接，旋转组件用于安装车轮；

固定组件，固定组件与旋转组件连接，固定组件用于固定车轮；

测量组件，测量组件包括第一滑轨、弹簧顶杆、位移传感器和角度传感器，角度传感器为中空结构，角度传感器套设于旋转组件外，弹簧顶杆的第一端设置有测量小球，测量小球与车轮轮辋内缘接触，弹簧顶杆的第二端与第一滑轨滑动连接，位移传感器与第一滑轨滑动连接，位移传感器垂直于所述第一滑轨且处于车轮的径向，位移传感器的第一端设置有微型平台，微型平台与测量小球相切；

移动锁止组件，移动锁止组件的底部与底座第一部分的两条滑槽滑动连接，移动锁止组件与测量组件固定连接。

在一个实施例中，所述弹簧顶杆包括：

第一限位组件，包括互相匹配的第一定位件和第一固定件；

第一套筒，第一套筒内部设有贯穿两端的第二中空腔，第一套筒的第二端通过第一定位件与第一滑轨滑动连接，第一定位件通过第一固定件与第一滑轨固定；

弹簧；

顶杆，所述测量小球位于顶杆的第一端，弹簧从顶杆第二端套设于顶杆外，顶杆外壁设有一段环形突起以限制弹簧的位置，顶杆外壁的形状和尺寸与第一套筒内的第二中空腔的形状和尺寸相匹配，顶杆的第二端从第一套筒的第一端深入第一套筒内的第二中空腔内，弹簧位于第一套筒第一端和顶杆外壁的环形突起之间。

在一个实施例中，位移传感器包括位移传感器本体、顶针、第二限位组件，所述微型平台位于所述顶针的第一端，所述顶针的第二端与位移传感器本体的第一端连接，所述第二限位组件与位移传感器本体滑动连接，所述第二限位组件位于位移传感器本体的底部，所述位移传感器通过所述第二限位组件与第一滑轨滑动连接。

在一个实施例中，所述微型平台包括平台和第二套筒，第二套筒的顶部与平台的顶部相连，平台的底部与测量小球相切，第二套筒的底部开有与顶针的第一端相匹配的第三中空腔，所述微型平台通过第三中空腔套设于顶针的第一端。

在一个实施例中，所述旋转组件包括：

旋转杆，旋转杆的第一端与第一中空腔转动连接，旋转杆的第二端的外壁设有外螺纹；

第三限位组件，第三限位组件固定所述旋转杆轴向和纵向的位置。

在一个实施例中，第一中空腔的内壁的顶部设有第一凹槽，所述第三限位组件包括第一卡箍和轴承，所述第一卡箍和轴承均套设于所述旋转杆外，所述轴承位于所述卡箍上方，所述轴承与所述旋转杆过盈配合，所述卡箍嵌入所述第一凹槽。

在一个实施例中，所述固定组件包括：

托盘，托盘上设有与车轮轮毂内部嵌合的第二凹槽，托盘的中心设有一孔，所述孔的尺寸和形状与旋转杆的尺寸和形状相匹配，托盘通过所述孔套设于旋转杆外，托盘上放置车轮；

连接件，连接件内部中空，连接件套设于旋转杆外且位于托盘上方；

固定帽，固定帽套设于旋转杆外，并位于车轮上方；

第二固定件，第二固定件设置于固定帽内部，第二固定件的内壁设置有与旋转杆外壁的外螺纹相匹配的内螺纹，第二固定件随固定帽同步旋转。

在一个实施例中，所述移动锁止组件包括移动组件和锁止组件，锁止组件安装于移动组件的顶部，移动组件的底部与底座第一部分的滑槽滑动连接，锁止组件与测量组件固定连接。

在一个实施例中，所述移动组件为第二滑轨，所述第二滑轨的底部与底座的第一部分的滑槽滑动连接；

所述锁止组件包括：两个相对设置的角铁、第三固定件和多个滑块，所述两个角铁之间留有间隙，所述第一滑轨设置于所述间隙中，并通过所述第三固定件与两块角铁连接，所述多个滑块设置于所述两个角铁的底部，所述多个滑块与所述第二滑轨相匹配，所述两个角铁通过多个滑块滑动连接于所述第二滑轨的顶部。

在一个实施例中，所述移动组件的底部通过第四限位组件与底座滑动连接，所述第四限位组件包括第二定位件和第四固定件，所述第二定位件的一端安装于底座的滑槽内，所述第二定位件的另一端与所述移动组件连接，所述移动组件通过第二定位件沿底座上的滑槽滑动，所述第四固定件固定所述第二定位件以限制移动组件的位置。

本发明的车轮轮辋径向形变量测量装置具有如下有益效果：

1、本发明的车轮轮辋径向形变量测量装置与专业的测量设备相比，操作简单，能通过位移传感器和角度传感器读取到的形变量-角度曲线快速、直接地获得轮辋径向形变量，大幅度缩短测量时间。

2、本发明的车轮轮辋径向形变量测量装置对于不同尺寸，不同规格的车轮，能够通过调整移动锁止组件和弹簧顶杆的位置，快速准确地测量其车轮轮辋边缘位置变形。本发明在汽车领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明一实施例的车轮轮辋径向形变量测量装置的整体结构示意图。

图2为本发明一实施例的车轮轮辋径向形变量测量装置的结构爆炸图。

图3为本发明一实施例的车轮轮辋径向形变量测量装置中底座的结构示意图。

图4为本发明一实施例的车轮轮辋径向形变量测量装置中移动锁止组件与底座的结构爆炸示意图。

图5为本发明一实施例的车轮轮辋径向形变量测量装置中测量组件的示意图。

图6为本发明一实施例的车轮轮辋径向形变量测量装置中弹簧顶杆的结构爆炸示意图。

图7为本发明一实施例的车轮轮辋径向形变量测量装置中位移传感器的结构示意图。

图8为本发明一实施例的车轮轮辋径向形变量测量装置中车轮固定组件的结构爆炸示意图。

图9为本发明一实施例的车轮轮辋径向形变量测量装置中车轮旋转组件的结构爆炸示意图。

图10为本发明一实施例的车轮轮辋径向形变量测量装置在一种实施方式下的位移传感器和角度传感器的布置部分示意图。

图11为本发明一实施例的车轮轮辋径向形变量测量装置在一种实施方式下的位移传感器和角度传感器采集到的数据所生成的曲线的示意图。

附图标记

1、底座；101、第一部分；102、第二部分；103、滑槽；104、第一中空腔；105、第四限位组件；2、移动组件；3、锁止组件；301、角铁；302、螺钉；303、滑块；4、第一滑轨；5、位移传感器；501、微型平台；502、位移传感器本体；503、卡扣；504、螺栓；505、顶针；6、弹簧顶杆；601、测量小球；602、顶杆；603、弹簧；604、第一套筒；605、螺母；606、定位销；7、第一卡箍；8、轴承；9、角度传感器；10、旋转杆；11、托盘；12、第二卡箍；13、固定帽；14、固定螺母；15、车轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释发明，并不用于限定发明。

如图1和图2所示，本发明提出一种车轮轮辋径向形变量测量装置，包括：底座1、旋转组件、固定组件、测量组件和移动锁止组件。

底座1包括第一部分101和第二部分102，第一部分101的顶部沿长度方向设有两条互相平行的滑槽103，第一部分101沿宽度方向和第二部分102相连，第二部分102设有顶部开口的第一中空腔104，参见图3。本实施例优选，第一部分为薄底平板，第二部分为空心保护罩结构，第一中空腔104设置于第二部分中心，第一中空腔104的形状为圆柱体。在高度方向上，第一部分的高度小于第二部分的高度。

旋转组件通过第一中空腔104与底座1转动连接，旋转组件用于安装车轮15。固定组件与旋转组件连接，固定组件用于固定车轮15。测量组件包括第一滑轨4、弹簧顶杆6、位移传感器5、角度传感器9，参见图5和图10。角度传感器9为中空结构，角度传感器9套设于旋转组件外。角度传感器9通过自身的顶紧装置固定于旋转杆10上。弹簧顶杆6的第一端设置有测量小球601，测量小球601与车轮轮辋的内缘接触，弹簧顶杆6的第二端与第一滑轨4滑动连接，参见图1和图6。位移传感器5与第一滑轨4滑动连接，位移传感器5垂直于第一滑轨4且处于车轮的径向。位移传感器5的第一端设置有微型平台501，微型平台501与测量小球601相切。测量时，弹簧顶杆6、位移传感器5以及第一滑轨4形成三角形结构，参见图1和图7。移动锁止组件的底部与底座1第一部分的两条滑槽103滑动连接，移动锁止组件与测量组件固定连接。

在测量时，车轮15由固定组件固定在旋转组件上，手动转动车轮15，车轮15会带动旋转组件同时转动。

进一步，如图6所示，弹簧顶杆6包括：顶杆602、弹簧603、套筒604第一限位组件。第一限位组件包括互相匹配的第一定位件和第一固定件。第一套筒604内部设有贯穿两端的第二中空腔，第一套筒604的第二端通过第一定位件与第一滑轨4滑动连接，第一定位件通过第一固定件与第一滑轨4固定。测量小球601位于顶杆602的第一端，弹簧603从顶杆602的第二端套设于顶杆602外，顶杆602外壁设有一段环形突起以限制弹簧603的位置，防止弹簧603脱出。顶杆602外壁的形状和尺寸与第一套筒604内的第二中空腔的形状和尺寸相匹配，顶杆602的第二端从第一套筒604的第一端深入第一套筒604内的第二中空腔内，并与第一套筒604内的第二中空腔紧密贴合。此时，弹簧603的一端与顶杆602连接，另一端被套筒604上环形突起限位。当测量小球601与车轮轮辋内缘接触，并由于车轮轮辋的变形而各个方向移动时，顶杆602会在套筒604内来回伸缩。测量时弹簧始终处于被压缩状态，由于弹簧603的挤压作用，当车轮15转动时，一直存在弹力使得测量小球601始终与车轮轮辋相贴合。本实施例优选，第二中空腔为圆柱形中空。本实施例优选，第一定位件为定位销606，第一固定件为螺母605。第一套筒604的第二端开有一个小孔，定位销606的一端通穿过小孔并与第一滑轨4连接，以将弹簧顶杆6与第一滑轨4滑动连接。由于仅有弹簧顶杆6第一端与第一滑轨4连接，所以弹簧顶杆6能够在平面内转动。从定位销606的另一端拧入螺母605，当拧紧螺母605时，定位销606起到锁止作用，将弹簧顶杆6固定在第一滑轨4上的某一位置，此时，弹簧顶杆6无法在第一滑轨4上下移动，但仍可保持转动。

进一步，位移传感器5包括位移传感器本体502、顶针505和第二限位组件。如图7所示，微型平台501位于顶针505的第一端，顶针505的第二端与位移传感器本体502的第一端连接。第二限位组件与位移传感器本体502滑动连接，且第二限位组件位于位移传感器本体502的底部，位移传感器5通过第二限位组件与第一滑轨4滑动连接。本实施例优选，第二限位组件包括卡扣503和螺栓504。位移传感器本体502的两侧沿其长度方向各设有一条滑槽，卡扣503安装于该滑槽内，螺栓504从卡扣503的顶部穿过卡扣503并与第一滑轨4连接。拧紧螺栓504，即可固定位移传感器5在第一滑轨4上的位置。拧松螺栓504，即可松开卡扣503的位置，位移传感器502能沿着第一滑轨4滑动，位移传感器5也能通过卡扣503调整其在长度方向上的位置。

再进一步，微型平台501包括平台和第二套筒，第二套筒的顶部与平台的顶部相连，平台的底部与测量小球601相切。第二套筒的底部开有与顶针505的第一端相匹配的第三中空腔，微型平台501通过第三中空腔套设于顶针505的第一端。本实施例优选，平台为圆锥形平台，第二套筒为圆柱形套筒，第二套筒通过底部的第三中空腔套在顶针505上，使得位移传感器5的顶针接触，改为平台接触。车轮轮辋存在径向和轴向两个维度的形变量，与车轮轮辋紧密贴合的测量小球601会在径向及轴向两个方向移动。当微型平台501与测量小球601始终保持相切时，位移传感器5测得径向的形变量。

进一步，旋转组件包括：旋转杆10和第三限位组件。如图2和图9所示，旋转杆10的第一端与第一中空腔104转动连接，旋转杆10的第二端的外壁设有外螺纹，能支撑车轮。第三限位组件固定旋转杆10轴向和纵向的位置。本实施例优选，第一中空腔104的内壁的顶部设有第一凹槽。第三限位组件包括第一卡箍8和轴承7，第一卡箍8和轴承7均套设于旋转杆10外，轴承7位于第一卡箍8上方。轴承7用来固定旋转杆10，使旋转杆10只能实现转动，从而控制旋转杆10轴向和径向的移动，轴承7与旋转杆10过盈配合。第一卡箍8可在一定程度上松紧，第一卡箍8嵌入第一凹槽，起到锁定轴承7的作用，防止其上下滑动。

再进一步，固定组件包括：托盘11、连接件、固定帽13和第二固定件。如图8所示，托盘11上设有与车轮轮毂内部嵌合的第二凹槽，托盘11的中心设有一孔，该孔的尺寸和形状与旋转杆10的尺寸和形状相匹配。托盘11通过该孔套设于旋转杆10外，托盘11上放置车轮15。当车轮15放置在托盘11上时，托盘11的第二凹槽能与车轮轮毂内部嵌合，使车轮15稳定。连接件内部中空，连接件套设于旋转杆10外且位于托盘11上方。固定帽13套设于旋转杆10外，并位于车轮15上方。固定件设置于固定帽13内部，固定件的内壁设置有与旋转杆10外壁的外螺纹相匹配的内螺纹，固定件随固定帽13同步旋转。本实施例优选，连接件为第二卡箍12，第二固定件为固定螺母14。固定螺母14安装在固定帽13内部，旋转固定帽13，带动固定螺母14拧紧于旋转杆10外壁的外螺纹部分，将车轮15紧压在托盘11与固定帽13之间，从而达到固定车轮的效果。

进一步，移动锁止组件包括移动组件2和锁止组件3，锁止组件3安装于移动组件2的顶部，移动组件2的底部与底座1第一部分的滑槽103滑动连接，锁止组件3与测量组件固定连接。通过移动锁止组件的在底座1上的滑动，可以实现位于第一滑轨4上的测量组件移动，以适应于不同规格的车轮。

再进一步，移动组件2为第二滑轨，第二滑轨的底部与底座1的第一部分的滑槽103滑动连接。锁止组件3包括：两个相对设置的角铁301、第三固定件和多个滑块303，参见图4。两个角铁301之间留有间隙，第一滑轨4设置于该间隙中，并通过第三固定件与两块角铁301连接。多个滑块303设置于两个角铁301的底部，多个滑块303与第二滑轨2相匹配，两个角铁301通过多个滑块303滑动连接于于第二滑轨2的顶部。本实施例优选，第三固定件为螺钉302。

再进一步，移动组件2的底部通过第四限位组件105与底座1滑动连接，第四限位组件105包括第二定位件第四固定件。第二定位件的一端安装于底座1的滑槽103内，第二定位件的另一端与移动组件2连接，移动组件2通过第二定位件沿底座1上的滑槽103滑动，第四固定件固定第二定位件以限制移动组件2的位置。本实施例优选，第二定位件为定位销，第四固定件为螺母。移动组件2通过定位销沿底座1上的滑槽103滑动，第四固定件固定定位销的位置以限制移动组件2的位置。如图4所示，每个滑槽103中各安装一个定位销，移动组件2能通过定位销沿滑槽103滑动。当拧紧螺母时，定位销被固定住，移动组件也同时无法移动，起到锁止作用。

在实际测量时，位移传感器5和角度传感器9可通过信号采集器形成曲线，参见图11。

车轮15安装在旋转杆10上，车轮固定组件使其固定。调节移动锁止组件，将测量小球601与车轮轮辋内缘紧密贴合，测量小球601与位移传感器5的微型平台501紧密接触。当转动车轮15时，通过测量小球601，位移传感器测出位移量，结合角度传感器采集到的数据形成最终的形变量-角度曲线，以获取车轮轮辋径向形变量。其中，最高点与最低点的差值，即为车轮轮辋径向最大形变量。

本发明的车轮轮辋径向形变量测量装置具有如下有益效果：

1、本发明的车轮轮辋径向形变量测量装置与专业的测量设备相比，操作简单，能通过位移传感器和角度传感器读取到的形变量-角度曲线快速、直接地获得轮辋径向形变量，大幅度缩短测量时间。

2、本发明的车轮轮辋径向形变量测量装置对于不同尺寸，不同规格的车轮，能够通过调整移动锁止组件和弹簧顶杆的位置，快速准确地测量其车轮轮辋边缘位置变形。本发明在汽车领域具有广泛的应用前景。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用于描述性目的而使用，不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后需要说明的是，如文中术语“中心、上、下、内、外”等指示的方位或位置关系则为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述实施例仅是对本发明的进一步说明，并非对本发明做其他形式的限制，本发明还可有其它多种实施例。在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的修改和变化，但这些相应的修改和变化都应落入本发明的保护范围。