智能轮胎及其测试开发平台的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能轮胎及其测试开发平台，为了克服目前监测轮胎力的工艺复杂性、加工难度大、兼容性差的问题。智能轮胎包括轮胎、微型三轴加速度传感器、传感器信号传输机构及数据采集系统；测试开发平台包括智能轮胎、车轮六分力传感器、内侧传输部件、数据处理系统、电源及计算机。车轮六分力传感器的左端安装在车轮的轮辐右侧面上，车轮六分力传感器右端与滑环支架左端螺栓连接，内侧传输部件固定安装在转向节上；内侧传输部件的信号电缆与数据处理系统的数据采集接口相连，数据处理系统的数据输出线缆插头与计算机的插槽相连，数据处理系统的电源线与电源的12V口连接，计算机的RJ-45接口与数据采集系统的Host-PC接口连接。
【专利说明】智能轮胎及其测试开发平台
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车轮胎，更确切地说，本发明涉及一种智能轮胎及其测试开发
T D ο
【背景技术】
[0002]现有智能轮胎的智能技术主要集中在以下五个方面:
[0003]1.实时监测轮胎充气内压，一般可通过安装轮胎充气内压监测装置达到此目的；
[0004]2.具有电子信息标识的轮胎，记录并保存轮胎在制造、出厂、使用等过程中的信息,可通过植入射频标识卡来实现这种功能；
[0005]3.自动补充轮胎充气内压，可通过装备车载气泵来达到此目的；
[0006]4.实时监测轮胎温度，一般可通过植入微型传感器达到此目的；
[0007]5.监测轮胎的受力、变形等动态力学状况，向汽车的自动驾驶系统提供有关的数据。
[0008]由芬兰诺基亚轮胎公司研制的ITT智能轮胎能同时监测轮胎压力、温度情况；法国米其林轮胎北美分公司研制的RFID智能轮胎的轮胎侧壁内装有RFID卡使轮胎具有电子信息标识。
[0009]目前，智能轮胎在轮胎受力、变形等动态动力学方向，德国大陆公司属下的大陆通用轮胎公司研制的CGT智能轮胎在轮胎侧壁胶料中掺入金属粉末；当轮胎在行驶过程中，该胶料被磁化交替形成正负极，从而能够把轮胎受力的变形情况以某种可测信号形式反映出来；该信号被埋置于轮胎侧壁内的传感器捕获，并被传输到装在汽车驾驶室内的电子监测仪，即时由车载电子计算机转换成数据。但是，这种能够测得轮胎力的CGT智能轮胎具有制造工艺复杂、加工难度大、价格昂贵等缺点，而且在与其他智能轮胎技术进行融合匹配时会存在电磁兼容问题，不利于智能轮胎功能扩展。
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的技术问题是克服了现有智能轮胎监测轮胎力的工艺复杂性、力口工难度大、兼容性差等问题，提供一种基于微型三轴压电式加速度传感器的智能轮胎，为完成该智能轮胎的设计开发，同时本发明也提供了一种智能轮胎的测试开发平台。
[0011]为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的:所述的智能轮胎包括有轮胎、微型三轴加速度传感器、传感器信号传输机构、I号传感器供电器、2号传感器供电器、3号传感器供电器及数据采集系统。
[0012]所述的传感器信号传输机构包括有滑环支架、滑环、铝杆、铝杆支架及吸盘。
[0013]所述的微型三轴加速度传感器上的I号接线、2号接线、3号接线与4号接线依次和滑环中的滑环转子上的I号接线端、2号接线端、3号接线端与4号接线端相连接；滑环定子的5号接线与I号BNC插头的外壳相连，滑环定子的6号接线与I号BNC插头的插针相连，然后将I号BNC插头插在I号传感器供电器的插座上；滑环定子的5号接线与2号BNC插头的外壳相连，滑环定子的7号接线与2号BNC插头的插针相连，然后将2号BNC插头插在2号传感器供电器的插座上；滑环定子的5号接线与3号BNC插头的外壳相连，滑环定子的8号接线与3号BNC插头的插针相连,然后将3号BNC插头插在3号传感器供电器的插座上。
[0014]I号传感器供电器、2号传感器供电器与3号传感器供电器的9号接线、13号接线与17号接线和数据采集系统的I号I/O接口相连，10号接线、14号接线、18号接线)与数据采集系统的2号I/O接口连接，I号传感器供电器、2号传感器供电器与3号传感器供电器的11号接线、15号接线与19号接线与电源的24V接口正极相连，I号传感器供电器、2号传感器供电器与3号传感器供电器的12号接线、16号接线与20号接线与电源的24V接口负极相连；滑环支架的右端与滑环中的滑环转子螺栓连接，滑环中的滑环定子的右端与铝杆的下端螺栓连接，铝杆支架的右端套装在铝杆中的圆柱形杆的上端为滑动连接，吸盘安装在铝杆支架的左端为转动连接。
[0015]技术方案中所述的微型三轴加速度传感器采用型号为3313A2的微型三轴压电式加速度传感器，微型三轴加速度传感器采用胶结的方式固定安装在无内胎的车轮的轮胎的胎冠内表面上，吸盘吸附在车身轮眉处，铝杆处于滑环右侧的竖直位置。
[0016]技术方案中所述的滑环采用型号为MP210-S06的盘式滑环，滑环转子有4个环形滑道，滑环定子有4个分别与滑环转子的4个环形滑道对应接触的滑道触点，滑环转子的4个环形滑道与滑环定子的4个滑道触点始终为滑动接触，即滑环转子的I号接线端与滑环定子的5号接线接触连接，滑环转子的2号接线端与滑环定子的6号接线接触连接，滑环转子的3号接线端与滑环定子的7号接线接触连接，滑环转子的4号接线端与滑环定子的8号接线接触连接。
[0017]技术方案中所述的滑环支架为带有圆环形法兰盘的圆筒形壳体结构件，即滑环支架由圆环形法兰盘、圆环形筒体与筒底组成，圆环形法兰盘与圆环形筒体的左端筒口连成一体，圆环形法兰盘与圆环形筒体的左端筒口的左端面共面，法兰盘上均布有螺栓通孔，圆环形筒体的外壁上均匀地设置有横截面为扇形的肋板，圆环形筒体的右端面与筒底的右端面共面，筒底的中心处设置有大通孔，大通孔周围均匀地设置有螺栓通孔，螺栓通孔个数与筒体外壁上的肋板个数相同，螺栓通孔位于圆环形筒体外壁上的肋板里侧的筒底上。
[0018]技术方案中所述的铝杆是一个T字形结构件，由圆柱形导杆与矩形连接板组成，所述的圆柱形导杆的一端沿轴向设置有用于安装矩形连接板的纵向开口槽，所述的矩形连接板为一个矩形板类结构件，矩形连接板的两端设置有对称相等的用于安装螺栓的U形开口，矩形连接板装入圆柱形导杆一端的纵向开口槽内固定连接，圆柱形导杆垂直于矩形连接板，圆柱形导杆的一端连接于矩形连接板的中间位置。
[0019]技术方案中所述的铝杆支架包括上铝杆支架与下铝杆支架，上铝杆支架与下铝杆支架结构相同，铝杆支架即上铝杆支架与下铝杆支架的右端设置有4号组通孔，4号组通孔是由两个中心线重合的圆形通孔组成，4号组通孔的直径与铝杆中的圆柱形导杆的直径相同，4号组通孔的左侧设置有2个结构相同的用于安装螺栓的垂直通孔，2个结构相同的垂直通孔的回转轴线和4号组通孔的回转轴线平行，在2个结构相同的垂直通孔之间设置有5号通孔，5号通孔是由上铝杆支架与下铝杆支架的半圆柱形凹槽拼接而成的通孔，5号通孔的中心线与4号组通孔的中心线为空间垂直交叉，5号通孔的直径与吸盘的连接杆的直径相同。
[0020]技术方案中所述的I号传感器供电器、2号传感器供电器、3号传感器供电器均米用型号为CM3502的恒流源电源器件。I号传感器供电器有9号接线、10号接线、11号接线、12号接线；2号传感器供电器有13号接线、14号接线、15号接线、16号接线；3号传感器供电器有17号接线、18号接线、19号接线、20号接线；9号接线、13号接线、17号接线为黄色的信号输出线，11号接线、15号接线、19号接线为红色的供电线，10号接线、12号接线、14号接线、16号接线、18号接线、20号接线为黑色的地线。
[0021]技术方案中所述的数据采集系统采用的是Micro Auto Box，数据采集系统有I号I/O接口、2号I/O接口、Host-PC数据输出接口及Power接口 ；1号I/O接口为数据采集I/O接口，2号I/O接口为地线I/O接口 ；数据采集系统放置在后排座椅上，数据采集系统的Power接口采用电源线与电源的12V接口相连。
[0022]一种智能轮胎测试开发平台包括有车轮六分力传感器、智能轮胎、计算机、电源、数据处理系统、内侧传输部件及车轮。
[0023]车轮六分力传感器的左端固定安装在车轮的轮辐的外侧面上，车轮六分力传感器右端与智能轮胎中的滑环支架左端螺栓连接，内侧传输部件固定安装在转向节上，内侧传输部件的信号电缆与数据处理系统数据采集接口相连，数据处理系统数据输出线缆插头与智能轮胎中的计算机的ExpressCard插槽相连,计算机的RJ-45接口与智能轮胎的数据采集系统的Host-PC数据输出接口相连，数据处理系统的系统电源线插头插到电源的12V插口上。
[0024]技术方案中所述的车轮六分力传感器的型号为Type 9266A1,车轮六分力传感器上设有6号组通孔、2号组螺纹孔与3号组螺纹孔，车轮六分力传感器另配有附件轮毂适配器，采用螺栓插入车轮六分力传感器上的6号组通孔和车轮的I号组通孔中，将车轮六分力传感器固定安装在车轮的轮辐的外侧面上，采用螺栓插入滑环支架的2号组通孔中，将滑环支架左端固定在车轮六分力传感器右端的3号组螺纹孔43上，采用螺栓插入轮毂适配器的7号组通孔中，将轮毂适配器固定安装在车轮六分力传感器的左端。
[0025]技术方案中所述的内侧传输部件的型号为Type 5240A，内侧传输部件由传输部件支架、传输部件接收器和信号电缆组成，采用将制动卡钳安装在转向节上的螺栓，先穿过制动卡钳的安装孔，再穿过传输部件支架的矩形连接板上的两个通孔，将内侧传输部件也固定在转向节上，传输部件支架中的螺杆体的右端与传输部件接收器左侧的螺纹盲孔螺纹连接，信号电缆是直接由传输部件接收器引出的传递信号的电缆，信号电缆的上端通过BNC接头与数据处理系统的数据采集接口相连接。
[0026]技术方案中所述的数据处理系统的型号为Type 9891A，数据处理系统上的数据输出线缆插头与计算机的ExpressCard插槽相连,计算机的RJ-45接口即网线接口通过数据采集系统的数据输出信号线与智能轮胎的数据采集系统的Host-PC数据输出接口相连，数据处理系统的系统电源线插头插到电源的12V插口上。
[0027]与现有技术相比本发明的有益效果是:
[0028]1.本发明所述的智能轮胎结构简单，易于加工，便于在整车上安装，该智能轮胎所采用的部件除了 3个需要加工外，其余都能在市场上购买到相应的产品，易于对智能轮胎进行维护；
[0029]2.本发明所述的智能轮胎功能易于扩展，对智能轮胎的后续新功能设计具有很好的兼容性，可以作为智能轮胎扩展新功能的基础性平台；
[0030]3.本发明所述的智能轮胎测试开发平台结构紧凑，安装方便，性能稳定，智能轮胎测试开发平台所采用的绝大部分部件都能在市场上购买到相应的产品，易于对智能轮胎测试开发平台进行维护。另外，智能轮胎测试开发平台能对智能轮胎最终获得的数据进行及时判断，保证智能轮胎获取的数据的正确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]下面结合附图对本发明作进一步的说明:
[0032]图1是本发明所述的智能轮胎及其测试开发平台的结构组成框图；
[0033]图2是本发明所述的智能轮胎及其测试开发平台的结构组成的分解式轴测投影图；
[0034]图3是本发明所述的智能轮胎及其测试开发平台中所采用的车轮的轴测投影图；
[0035]图4是本发明所述的智能轮胎及其测试开发平台中所采用的加速度传感器安装位置的剖面图；
[0036]图5是本发明所述的智能轮胎及其测试开发平台中所采用的滑环支架的轴测投影图；
[0037]图6是本发明所述的智能轮胎及其测试开发平台中所采用的滑环的轴测投影图；
[0038]图7是本发明所述的智能轮胎及其测试开发平台中所采用的铝杆的轴测投影图；
[0039]图8是本发明所述的智能轮胎及其测试开发平台中所采用的铝杆支架的轴测投影图
[0040]图9是本发明所述的智能轮胎的具体接线连接示意图
[0041]图10是本发明所述的智能轮胎及其测试开发平台中所采用的车轮六分力传感器的剖切轴测投影图；
[0042]图11是本发明所述的智能轮胎及其测试开发平台中所采用的轮毂适配器的轴测投影图；
[0043]图12是本发明所述的智能轮胎及其测试开发平台中所采用的内侧传输部件的轴测投影图；
[0044]图13是本发明所述的智能轮胎测试开发平台的工作原理示意框图；
[0045]图中:1.微型三轴加速度传感器,2.轮辋钻孔,3.传感器信号传输机构，4.车轮六分力传感器，5.车轮充气孔，6.1号传感器供电器,7.2号传感器供电器,8.3号传感器供电器，9.数据采集系统，10.计算机，11.电源，12.数据处理系统，13.内侧传输部件，14.车轮，15.轮毂适配器，16.轮胎，17.车身轮眉，18.制动卡钳固定螺栓，19.1号BNC插头，20.2号BNC插头，21.3号BNC插头，31.滑环支架，32.滑环，33.铝杆，34.铝杆支架，35.吸盘，41.6号组通孔，42.2号组螺纹孔，43.3号组螺纹孔，51.1号接线，52.2号接线，53.3号接线，54.4号接线，61.1号接线端，62.2号接线端，63.3号接线端，64.4号接线端，71.5号接线，72.6号接线，73.7号接线，74.8号接线，81.9号接线，82.10号接线，83.11号接线，84.12号接线，85.13号接线，86.14号接线，87.15号接线，88.16号接线，89.17号接线，90.18号接线，91.19号接线，92.20号接线，101.1号I/O接口，102.2号I/O接口，103.电源线，131.传输部件支架，132.传输部件接收器，133.信号电缆，141.1号组通孔，151.7号组通孔，311.2号组通孔，312.3号组通孔，321.滑转转子，322.滑环定子，331.2号组连接耳，341.4号组通孔，342.5号通孔，3211.1号组螺纹孔，3221.1号组连接耳。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图对本发明作详细的描述:
[0047]参阅图1和图2，本发明提供了一种基于微型三轴加速度传感器的智能轮胎和智能轮胎的测试开发平台。图1中实线连接表示各组成部件的固定连接关系，虚线连接表示各组成部件间的接线连接。
[0048]智能轮胎由轮胎16、微型三轴加速度传感器1、传感器信号传输机构3、I号传感器供电器6、2号传感器供电器7、3号传感器供电器8及数据采集系统9组成。
[0049]参照图2与图3，智能轮胎部分的组成部件在安装连接前，首先需要在车轮14的轮辋上钻孔，用于布置微型三轴加速度传感器I的接线，轮辋钻孔2的具体位置如图3所示，是车轮充气孔5关于车轮14的回转轴线的对称位置，钻孔直径为10mm。车轮14的轮辐要加工成环形结构，环形的轮辐上钻有轮辐I号组通孔141，I号组通孔141由关于车轮回转轴线周向均布的4个直径为14_的通孔组成，用于固定安装车轮六分力传感器4 ;车轮14没有普通车轮的轮毂，而是通过固定安装在车轮六分力传感器4上的轮毂适配器15与车辆的半轴固定连接，实现车轮14与半轴的固定连接，环形的轮辐内孔直径为20cm。
[0050]参照图4，微型三轴加速度传感器I采用DYTRAN公司生产的型号为3313A2的微型三轴压电式加速度传感器，用AB胶将微型三轴加速度传感器I胶结固定安装在无内胎的车轮14的轮胎16胎冠内表面上，具体安装位置如图4所示，周向位置为轮胎16的内表面与车轮14的车轮平面的交线，径向位置为车轮充气孔5关于车轮14的回转轴线的对称位置，即与车轮充气孔5处于同一径向方向的两端。安装前要把安装位置的轮胎内表面清理干净，安装时尽量保证微型三轴加速度传感器I的X轴与车轮14的车轮平面重合，X轴正方向与车轮14的前进方向相同，然后用AB胶将微型三轴加速度传感器I的安装面胶结固定在位置已经确定的轮胎内表面上，胶结时胶液不能使用太多适量即可，防止在轮胎内表面与微型三轴加速度传感器I的安装面之间形成胶质弹性体，继而形成一个二阶的质量一弹簧系统，在高频时会产生严重的测量误差。
[0051]参阅图2，传感器信号传输结构3包括滑环支架31、滑环32 (滑环转子321、滑环定子322)、铝杆33、铝杆支架34及吸盘35。
[0052]参阅图5，滑环支架31为带有圆形法兰盘的圆筒形壳体结构件，即滑环支架31由圆环形法兰盘、圆环形筒体与筒底组成，圆环形法兰盘与圆环形筒体的左端筒口连成一体，圆环形法兰盘与圆环形筒体的左端筒口的左端面共面，法兰盘上设置有2号组通孔311，2号组通孔由关于滑环支架31回转轴线周向均布的4个直径为8_的通孔组成，圆环形筒体的外壁上均匀地设置有横截面为扇形的肋板，圆环形筒体的右端面与筒底的右端面共面，筒底的中心处设置有大通孔，大通孔周围设置有螺栓通孔即3号组通孔312，3号组通孔312由关于滑环支架31回转轴线周向均布的4个直径为8mm的通孔组成。将滑环支架31右端的3号组通孔312与滑环转子321上的I号组螺纹孔3211对准后，用螺杆进行固定连接，I号组螺纹孔3211由关于滑环32回转轴线周向均布的4个M8的螺纹盲孔组成，实现滑环支架31右端与滑环转子321的固定连接，滑环支架31和滑环转子321相对于车轮14固定。
[0053]参照图6，滑环32采用默孚龙科技的型号为MP210-S06的盘式滑环，滑环32由可以相对转动的滑环转子321和滑环定子322组成，滑环转子321有4个环形滑道，滑环定子322有4个分别与滑环转子321的4个环形滑道对应接触的滑道触点，当滑环转子321和滑环定子322相对转动时，滑环转子321的4个环形滑道与滑环定子322的4个滑道触点始终为滑动接触，实现滑环32的旋转连通的作用。滑环定子322外侧的两端设置有I号组连接耳3221，I号组连接耳3221由两个对称的U形连接耳组成。
[0054]参阅图7，铝杆33为一个T字形结构件，由圆柱形导杆与矩形连接板组成，铝杆33底端的矩形连接板两个短边上有2号组连接耳331，2号组连接耳331由两个对称的U型连接耳组成，2号组连接耳331与I号组连接耳3221尺寸相同，将滑环定子322的I号组连接耳3221与铝杆33的2号组连接耳331重合，用螺栓螺母固定连接上。铝杆33的上端为圆柱形导杆，与铝杆33的底端矩形连接板连成一体。将铝杆33上端的圆柱形导杆插入铝杆支架34右端的4号组通孔341中，圆柱形导杆与4号组通孔341为间隙配合，铝杆支架34可以绕铝杆33上端的圆柱形导杆的轴线转动，铝杆支架34也可以沿着铝杆33上端的圆柱形导杆的轴线做轴向移动，保证车轮14转向运动时和车轮14相对车身上下运动时，传感器传输机构3不会与车辆的转向机构和悬架机构产生干涉。
[0055]参阅图8，所述的铝杆支架34为分体式对称结构件，铝杆支架34包括上铝杆支架与下铝杆支架，上铝杆支架与下铝杆支架结构相同，铝杆支架34即上铝杆支架与下铝杆支架的右端设置有4号组通孔341，4号组通孔341是由两个中心线重合的圆形通孔组成，4号组通孔341的直径与铝杆33上端的圆柱形导杆的直径相同，两者为间隙配合，上铝杆支架与下铝杆支架左端设置有5号通孔342，5号通孔是由上铝杆支架与下铝杆支架的半圆柱形凹槽拼接而成的通孔，5号通孔342的中心线与4号组通孔341的中心线为空间垂直交叉，5号通孔342的直径与吸盘35的连接杆的直径相同，两者为间隙配合。5号通孔342的两侧设置有2个结构相同的用于安装螺栓的垂直通孔，2个结构相同的垂直通孔的回转轴线和4号组通孔341的回转轴线平行，吸盘35的连接杆装入铝杆支架34的5号通孔342中，用螺栓将上铝杆支架与下铝杆支架固定连接。吸盘35吸附在车身轮眉17处，通过调整吸盘35的吸附位置来保证铝杆33尽量竖直。
[0056]参阅图9,1号传感器供电器6、2号传感器供电器7、3号传感器供电器8米用北京纪光世纪电子有限公司生产的型号为CM3502的恒流源电源器件。I号传感器供电器6有9号接线81、10号接线82、11号接线83、12号接线84 ；2号传感器供电器7有13号接线85、14号接线86、15号接线87、16号接线88 ；3号传感器供电器8有17号接线89、18号接线90,19号接线91、20号接线92。9号接线81、13号接线85、17号接线89为黄色的信号输出线，11号接线83、15号接线87、19号接线91为红色的供电线，10号接线82、12号接线84、14号接线86、16号接线88、18号接线90、20号接线92为黑色的地线。另外，I号传感器供电器6有I号BNC插头19, 2号传感器供电器7有2号BNC插头20, 3号传感器供电器8有3号BNC插头21。
[0057]参阅图1、图2及图9，微型三轴加速度传感器I的I号接线51、2号接线52、3号接线53与4号接线54通过轮辋钻孔2和滑环转子321的I号接线端61、2号接线端62、3号接线端63与4号接线端64相连，滑环定子322的5号接线71、6号接线72、7号接线73、8号接线74用尼龙扎带沿着铝杆33捆绑，然后将5号接线71、6号接线72、7号接线73、8号接线74从车窗导入后排座椅并与放置在后排座椅上的I号传感器供电器6、2号传感器供电器7、3号传感器供电器8的BNC插座相连，I号传感器供电器6、2号传感器供电器7、3号传感器供电器8的9号接线81、10号接线82、13号接线85、14号接线86、17号接线89、18号接线90与数据采集系统9相连，同时I号传感器供电器6、2号传感器供电器7、3号传感器供电器8的11号接线83、12号接线84、15号接线87、16号接线88、19号接线91、20号接线92与电源11的24V接口相连。
[0058]参阅图9，微型三轴加速度传感器I有4根接线，分别为I号接线51、2号接线52、3号接线53、4号接线54，I号接线51是微型三轴加速度传感器I地线，2号接线52、3号接线53、4号接线54分别是微型三轴加速度传感器I的X轴、Y轴和Z轴3个方向的4mA恒流源供电线，同时也分别是微型三轴加速度传感器I的X轴、Y轴和Z轴3个方向的输出信号线，4根接线即I号接线51、2号接线52、3号接线53、4号接线54穿过轮辋钻孔2依次与滑环转子321上的I号接线端61、2号接线端62、3号接线端63、4号接线端64相连接，用硅胶将贯穿有I号接线51、2号接线52、3号接线53、4号接线54的轮辋钻孔2进行密封。
[0059]参阅图9，由于传感器信号传输机构3中采用滑环32，车轮14的转动也不会引起智能轮胎的接线发生扭转缠绕。滑环转子321的I号接线端61与滑环定子322的5号接线71为同一连接通道，滑环转子321的2号接线端62与滑环定子322的6号接线72为同一连接通道，滑环转子321的3号接线端63与滑环定子322的7号接线73为同一连接通道，滑环转子321的4号接线端64与滑环定子322的8号接线74为同一连接通道。为了便于滑环定子322的5号接线71、6号接线72、7号接线73、8号接线74和I号传感器供电器6、2号传感器供电器7、3号传感器供电器8相连，需要先将滑环定子322的5号接线71、6号接线72、7号接线73、8号接线74和I号传感器供电器6、2号传感器供电器7、3号传感器供电器8上的BNC插头相连，BNC插头采用AMPHENOL公司的型号为000-15875的BNC插头。滑环定子322的5号接线71与I号BNC插头19的外壳相连，滑环定子322的6号接线72与I号BNC插头19的插针相连,然后将I号BNC插头19插在I号传感器供电器6的插座上；滑环定子322的5号接线71与2号BNC插头20的外壳相连，滑环定子322的7号接线73与2号BNC插头20的插针相连,然后将2号BNC插头20插在2号传感器供电器7的插座上；滑环定子322的5号接线71与3号BNC插头21的外壳相连，滑环定子322的8号接线74与3号BNC插头21的插针相连,然后将3号BNC插头21插在3号传感器供电器8的插座上。
[0060]参阅图9，I号传感器供电器6、2号传感器供电器7与3号传感器供电器8的9号接线81、13号接线85、17号接线89与数据采集系统9的I号I/O接口 101相连，10号接线82、14号接线86、18号接线90与数据采集系统9的2号I/O接口 102相连，11号接线83、15号接线87、19号接线91与电源11的24V接口正极相连，12号接线84、16号接线88、20号接线92与电源11的24V接口负极相连。数据采集系统9采用的是DSPACE公司的MicroAuto Box，数据采集系统9有I号I/O接口 101、2号I/O接口 102、Host-PC数据输出接口及Power接口。I号I/O接口 101为数据采集I/O接口，2号I/O接口 102为地线I/O接口。数据采集系统9放置在后排座椅上，将插在数据采集系统9的Power接口上的电源线103与电源11的12V接口相连。
[0061]微型三轴加速度传感器I供电过程:由车载电源11的24V接口正极经过I号传感器供电器6、2号传感器供电器7、3号传感器供电器8的11号接线83、15号接线87、19号接线91，滑环定子322的6号接线72、7号接线73、8号接线74，滑环转子321的2号接线端62、3号接线端63、4号接线端64和微型三轴加速度传感器I的2号接线52、3号接线53、4号接线54为微型三轴加速度传感器I提供4mA的恒流源电源。
[0062]微型三轴加速度传感器I信号输出过程:微型三轴加速度传感器I采集所胶结位置处的轮胎振动信号，经过微型三轴加速度传感器I的2号接线52、3号接线53、4号接线54，滑环转子321的2号接线端62、3号接线端63、4号接线端64，滑环定子322的6号接线72、7号接线73、8号接线74，I号传感器供电器6、2号传感器供电器7、3号传感器供电器8的9号接线81、13号接线85、17号接线89输出给数据采集系统9。
[0063]参阅图1与图2，智能轮胎测试开发平台由车轮14、智能轮胎、车轮六分力传感器4、计算机10、电源11、数据处理系统12及内部传输部件13组成。
[0064]参阅图10，车轮六分力传感器4选用瑞士 KISTLER公司的型号为Type 9266A1的车轮六分力传感器，另配有附件轮毂适配器15。车轮六分力传感器4设有6号组通孔41，2号组螺纹孔42，3号组螺纹孔43，6号组通孔41由关于车轮六分力传感器4的回转轴线周向均布的4个直径为14_的通孔组成，2号组螺纹孔42由关于车轮六分力传感器4的回转轴线周向均布的6个螺纹盲孔组成，3号组螺纹孔43由关于车轮六分力传感器4的回转轴线周向均布的4个螺纹盲孔组成。车轮14的I号组通孔141与车轮六分力传感器4的6号组通孔41对准后，用螺栓将车轮六分力传感器4固定在车轮14的轮辐外侧面上。
[0065]参照图11，轮毂适配器15的7号组通孔151由关于轮毂适配器15的回转轴线周向均布的6个通孔组成，用螺杆穿过7号组通孔151与车轮六分力传感器4上的2号组螺纹孔42相连，将轮毂适配器15固定安装在车轮六分力传感器4上，最后用螺栓将轮毂适配器15与车辆的半轴固定相连。安装车轮六分力传感器4时进行的车轮动平衡标定要在滑环支架31与滑环32安装完成后进行，以保证装有滑环支架31与滑环32后车轮14的动平衡，减少对微型三轴加速度传感器I采集的轮胎振动信号的干扰。当车轮14运动时会受到轮胎六分力的作用，既与车轮14固定连接又与轮毂适配器15固定相连的车轮六分力传感器4的内部应变体会产生一定的应变，车轮六分力传感器4对应变量进行测量，然后由车轮六分力传感器4的内部电子发射单元将应变量的测量数据近距离无线传输给内侧传输部件13。
[0066]参照图12，内侧传输部件13采用瑞士 KISTLER公司的型号为Type 5240A的传输部件，内侧传输部件13由传输部件支架131、传输部件接收器132和信号电缆133组成。传输部件支架131由螺杆体和矩形连接板组成，螺杆体与矩形连接板连成一体，传输部件接收器132左端钻有螺纹盲孔，传输部件支架131中螺杆体的右端与传输部件接收器132左端的螺纹盲孔螺纹连接，矩形连接板上有两个通孔，采用将制动卡钳安装在转向节18上的螺栓，先穿过制动卡钳的安装孔，再穿过传输部件支架131的矩形连接板上的两个通孔，将内侧传输部件13也固定在转向节18上。传输部件接收器132的内部有电子接收单元，用来接收车轮六分力传感器4的内部电子发射单元发送的测量数据信号。信号电缆133是从传输部件接收器132引出的传递信号的电缆，上端通过BNC接头与放置在后排座椅上的数据处理系统12的数据采集接口相连。
[0067]数据处理系统12采用瑞士 KISTLER公司的型号为Type 9891A的数据处理系统，数据处理系统12有数据采集接口、数据输出线缆及系统电源线。数据处理系统12的数据输出线缆插头与放置在后排座椅上的计算机10的ExpressCard插槽相连，将数据处理系统12处理得到的轮胎力数据导入计算机10，数据处理系统12的系统电源线插头插到电源11的12V插口上。
[0068]参阅图1与图2，智能轮胎与智能轮胎测试开发平台的其他组成存在固定连接关系和接线连接关系。固定连接关系为智能轮胎的传感器传输结构3的滑环支架31与智能轮胎测试开发平台的车轮六分力传感器4的固定安装，用螺钉插入滑环支架31的2号组通孔311，将滑环支架31固定在车轮六分力传感器4的3号组螺纹孔43上，加上上述介绍的智能轮胎中的传感器信号传输机构3通过吸盘35吸附在车身轮眉17处，完成智能轮胎中的传感器信号传输机构3的固定安装。
[0069]参照图2，接线连接关系为智能轮胎的数据采集系统9的数据输出接口与智能轮胎测试开发平台的计算机10的接线连接，通过数据采集系统9的自带数据输出信号线将数据采集系统9的Host-PC数据输出接口与计算机10的RJ-45接口(即网线接口)相连，将数据采集系统9采集到的数据导入计算机10。
[0070]智能轮胎与智能轮胎测试系统的工作原理:
[0071]智能轮胎工作原理:
[0072]当车轮14运动时受到路面激励信号，胶结在智能轮胎的轮胎16内表面的微型三轴加速度传感器I采集其所安装位置处的轮胎振动信息，振动信息经信号线从轮胎内腔传递到轮胎外，传输给滑环转子321，通过滑环转子321与滑环定子322的旋转连通，实现信号由滑环转子321传递到滑环定子322，再经过接线输出给I号传感器供电器6、2号传感器供电器7、3号传感器供电器8，然后由I号传感器供电器6、2号传感器供电器7、3号传感器供电器8输出给数据采集系统9，实现智能轮胎对轮胎振动信息的采集存储。
[0073]智能轮胎测试开发平台工作原理:
[0074]参阅图13，当车轮14运动时，车轮六分力传感器4采集到的应变量数据无线传输给传输部件接收器132，传输部件接收器132接收来自车轮六分力传感器4的应变量数据，经信号电缆133传输给数据处理系统12，由数据处理系统12对采集到的应变量数据进行一定处理得到轮胎六分力，然后将数据接处理系统12获得的轮胎六分力数据导入计算机10 ；与此同时，计算机10对数据采集系统9导入的轮胎振动信息数据进行处理，即采用频域分析的方法对轮胎振动信息进行处理，进而得到基于微型三轴加速度传感器I的智能轮胎的轮胎力，然后与从数据处理系统12导入的轮胎力进行对比，来测试基于微型三轴加速度传感器I的智能轮胎，验证智能轮胎通过轮胎振动信息获取的轮胎力的算法正确性。
【权利要求】
1.一种智能轮胎，其特征在于，所述的智能轮胎包括有轮胎(16)、微型三轴加速度传感器(I)、传感器信号传输机构(3)、1号传感器供电器(6)、2号传感器供电器(7)、3号传感器供电器(8)及数据采集系统(9)； 所述的传感器信号传输机构(3)包括有滑环支架(31)、滑环(32)、铝杆(33)、铝杆支架(34)及吸盘(35)； 所述的微型三轴加速度传感器(I)上的I号接线(51)、2号接线(52)、3号接线(53)与4号接线(54)依次和滑环(32)中的滑环转子(321)上的I号接线端(61)、2号接线端(62)、3号接线端(63)与4号接线端(64)相连接；滑环定子(322)的5号接线(71)与I号BNC插头(19)的外壳相连，滑环定子(322)的6号接线(72)与I号BNC插头(19)的插针相连，然后将I号BNC插头(19)插在I号传感器供电器(6)的插座上；滑环定子(322)的5号接线(71)与2号BNC插头(20)的外壳相连，滑环定子(322)的7号接线(73)与2号BNC插头(20)的插针相连,然后将2号BNC插头(20)插在2号传感器供电器(7)的插座上；滑环定子(322)的5号接线(71)与3号BNC插头(21)的外壳相连，滑环定子(322)的8号接线(74)与3号BNC插头(21)的插针相连，然后将3号BNC插头(21)插在3号传感器供电器⑶的插座上； I号传感器供电器(6)、2号传感器供电器(7)与3号传感器供电器⑶的9号接线(81)、13号接线(85)与17号接线(89)和数据采集系统(9)的I号I/O接口 (101)相连，10号接线(82)、14号接线(86)、18号接线(90)与数据采集系统(9)的2号I/O接口 (102)连接，I号传感器供电器(6)、2号传感器供电器(7)与3号传感器供电器(8)的11号接线(83)、15号接线(87)与19号接线(91)与电源(11)的24V接口正极相连；I号传感器供电器(6)、2号传感器供电器(7)与3号传感器供电器(8)的12号接线(84)、16号接线(88)与20号接线(92)与电源(11)的24V接口负极相连，滑环支架(31)的右端与滑环(32)中的滑环转子(321)螺栓连接，滑环(32)中的滑环定子(322)的右端与铝杆(33)的下端螺栓连接，铝杆支架(34)的右端套装在铝杆(33)中的圆柱形杆的上端为滑动连接，吸盘(35)安装在铝杆支架(34)的左端为转动连接。
2.按照权利要求1所述的智能轮胎，其特征在于，所述的微型三轴加速度传感器(I)采用型号为3313A2的微型三轴压电式加速度传感器，微型三轴加速度传感器(I)采用胶结的方式固定安装在无内胎的车轮(14)的轮胎(16)的胎冠内表面上，吸盘(35)吸附在车身轮眉(16)处，铝杆(33)处于滑环(32)右侧的竖直位置。
3.按照权利要求1所述的智能轮胎，其特征在于，所述的滑环(32)采用型号为MP210-S06的盘式滑环，滑环转子(321)有4个环形滑道，滑环定子(322)有4个分别与滑环转子(321)的4个环形滑道对应接触的滑道触点，滑环转子(321)的4个环形滑道与滑环定子(322)的4个滑道触点始终为滑动接触，即滑环转子(321)的I号接线端￠1)与滑环定子(322)的5号接线(71)接触连接，滑环转子(321)的2号接线端(62)与滑环定子(322)的6号接线(72)接触连接，滑环转子(321)的3号接线端(63)与滑环定子(322)的7号接线(73)接触连接，滑环转子(321)的4号接线端(64)与滑环定子(322)的8号接线(74)接触连接。
4.按照权利要求1所述的智能轮胎，其特征在于，所述的滑环支架(31)为带有圆环形法兰盘的圆筒形壳体结构件，即滑环支架(31)由圆环形法兰盘、圆环形筒体与筒底组成，圆环形法兰盘与圆环形筒体的左端筒口连成一体，圆环形法兰盘与圆环形筒体的左端筒口的左端面共面，法兰盘上均布有螺栓通孔(311)，圆环形筒体的外壁上均匀地设置有横截面为扇形的肋板，圆环形筒体的右端面与筒底的右端面共面，筒底的中心处设置有大通孔，大通孔周围均匀地设置有螺栓通孔，螺栓通孔个数与筒体外壁上的肋板个数相同，螺栓通孔位于圆环形筒体外壁上的肋板里侧的筒底上。
5.按照权利要求1所述的智能轮胎，其特征在于，所述的铝杆(33)是一个T字形结构件，由圆柱形导杆与矩形连接板组成，所述的圆柱形导杆的一端沿轴向设置有用于安装矩形连接板的纵向开口槽，所述的矩形连接板为一个矩形板类结构件，矩形连接板的两端设置有对称相等的用于安装螺栓的U形开口，矩形连接板装入圆柱形导杆一端的纵向开口槽内固定连接，圆柱形导杆垂直于矩形连接板，圆柱形导杆的一端连接于矩形连接板的中间位置。
6.按照权利要求1所述的智能轮胎，其特征在于，所述的铝杆支架(34)包括上铝杆支架与下铝杆支架，上铝杆支架与下铝杆支架结构相同，铝杆支架(34)即上铝杆支架与下铝杆支架的右端设置有4号组通孔(341)，4号组通孔(341)是由两个中心线重合的圆形通孔组成，4号组通孔(341)的直径与铝杆(33)中的圆柱形导杆的直径相同，4号组通孔(341)的左侧设置有2个结构相同的用于安装螺栓的垂直通孔，2个结构相同的垂直通孔的回转轴线和4号组通孔(341)的回转轴线平行，在2个结构相同的垂直通孔之间设置有5号通孔(342)，5号通孔是由上铝杆支架与下铝杆支架的半圆柱形凹槽拼接而成的通孔，5号通孔(342)的中心线与4号组通孔(341)的中心线为空间垂直交叉，5号通孔(342)的直径与吸盘(35)的连接杆的直径相同。
7.按照权利要求1所述的智能轮胎，其特征在于，所述的I号传感器供电器(6)、2号传感器供电器(7)、3号传感器供电器(8)均采用型号为CM3502的恒流源电源器件； I号传感器供电器(6)有9号接线(81)、10号接线(82)、11号接线(83)、12号接线(84) ；2号传感器供电器(7)有13号接线(85),14号接线(86),15号接线(87),16号接线(88) ；3号传感器供电器(8)有17号接线(89),18号接线(90),19号接线(91)、20号接线(92) ;9号接线(81)、13号接线(85)、17号接线(89)为黄色的信号输出线，11号接线(83)、15号接线(87)、19号接线(91)为红色的供电线，10号接线(82)、12号接线(84)、14号接线(86)、16号接线(88)、18号接线(90),20号接线(92)为黑色的地线。
8.按照权利要求1所述的智能轮胎，其特征在于，所述的数据采集系统(9)采用的是Micro Auto Box，数据采集系统(9)有 I 号 I/O接口 (101)、2 号 I/O接口 (102)、Host_PC数据输出接口及Power接口 ；1号I/O接口(101)为数据采集I/O接口，2号I/O接口(102)为信号地I/O接口 ；数据采集系统(9)放置在后排座椅上，插在数据采集系统(9)的Power接口上的电源线(103)与电源(11)的12V接口相连。
9.一种智能轮胎测试开发平台，其特征在于，所述的智能轮胎测试开发平台包括有车轮六分力传感器(4)、智能轮胎、计算机(10)、电源(11)、数据处理系统(12)、内侧传输部件(13)及车轮(14)； 车轮六分力传感器(4)的左端固定安装在车轮(14)的轮辐的外侧面上，车轮六分力传感器(4)右端与智能轮胎中的滑环支架(31)左端螺栓连接，内侧传输部件(13)固定安装在转向节(18)上，内侧传输部件(13)的信号电缆(133)与数据处理系统(12)数据采集接口相连，数据处理系统(12)数据输出线缆插头与智能轮胎中的计算机(10)的ExpressCard插槽相连，计算机(10)的RJ-45接口(即网线接口)与智能轮胎的数据采集系统(9)的Host-PC数据输出接口相连，数据处理系统(12)的电源线插头插到电源(11)的12V插口上。
10.按照权利要求9所述的智能轮胎测试开发平台，其特征在于，所述的车轮六分力传感器(4)的型号为Type 9266A1，车轮六分力传感器(4)设有6号组通孔(41)、2号组螺纹孔(42)与3号组螺纹孔(43)，车轮六分力传感器(4)另配有附件轮毂适配器(15)，采用螺栓插入车轮六分力传感器⑷上的6号组通孔(41)和车轮(14)的I号组通孔(141)中，将车轮六分力传感器(4)固定安装在车轮(14)的轮辐的外侧面上，采用螺栓插入滑环支架(31)的2号组通孔(311)中，将滑环支架(31)左端固定在车轮六分力传感器(4)右端的3号组螺纹孔(43)上，采用螺栓插入轮毂适配器(15)的7号组通孔(151)中，将轮毂适配器(15)固定安装在车轮六分力传感器(4)的左端。
11.按照权利要求9所述的智能轮胎测试开发平台，其特征在于，所述的内侧传输部件(13)的型号为Type 5240A，内侧传输部件(13)由传输部件支架(131)、传输部件接收器(132)和信号电缆(133)组成，采用将制动卡钳安装在转向节(18)上的螺栓，先穿过制动卡钳的安装孔，再穿过传输部件支架(131)的矩形连接板上的两个通孔，将内侧传输部件(13)也固定在转向节(18)上，传输部件支架(131)中的螺杆体的右端与传输部件接收器(132)左侧的螺纹盲孔螺纹连接，信号电缆(133)是从传输部件接收器(132)引出的传递信号的电缆，信号电缆(133)的上端通过BNC接头与数据处理系统(12)的数据采集接口相连接。
12.按照权利要求9所述的智能轮胎测试开发平台，其特征在于，所述的数据处理系统(12)的型号为Type 9891A，数据处理系统(12)上的数据输出线缆插头与计算机(10)的ExpressCard插槽相连,计算机(10)的RJ-45接口即网线接口通过数据采集系统(9)的数据输出信号线与智能轮胎的数据采集系统(9)的Host-PC数据输出接口相连，数据处理系统(12)的电源线插头插到电源(11)的12V插口上。
【文档编号】B60C23/04GK104309417SQ201410525365
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】赵健, 单经纬, 朱冰, 张进, 苏运福, 贾晓峰 申请人:吉林大学