一种汽车轮胎与负荷轮间作用力检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽车设备检测技术领域，具体设及一种汽车轮胎与负荷轮间作用力检 测装置。
【背景技术】
[0002] 轮胎均匀性是指轮胎在受径向负荷并高速旋转的情况下轮胎圆周力波动特征即 不均匀性，根据力学原理及机械运动原理，汽车轮胎在高速行驶旋转情况下会由于内部材 料的组织不均匀、尺寸外形的不均匀W及在装配尺寸上的误差等导致轮胎产生交变波动的 径向力和侧向力，从而引起汽车上下的振动、左右跑偏、噪声等，影响汽车的操纵性、舒适度 或平稳度，严重的会损坏汽车零部件，甚至会引发交通事故。
[0003] 通过测量轮胎均匀性检测装置得到的径向力和侧向力，通过该两个参数分析径向 力波动、侧向力波动、锥度、跑偏、径向偏差（顶部、中央、底部）、侧向偏差（顶部、底部）等 参数，科学地定标轮胎的不均匀性，并指导对轮胎的不均匀性校正，使轮胎的不均匀性达到 最小值，从而达到改善、提高轮胎质量的目的。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种汽车轮胎与负荷轮间作用力检测装 置，将二维力传感器设置在负荷轮的上下端点处，测量轮胎给负荷轮的侧向力和径向力，通 过分析径向力和侧向力的锥度效应、角度效应、径向力波动、侧向力波动等参数来分析轮胎 的均匀性。
[0005] 本发明的技术方案是；一种汽车轮胎与负荷轮间作用力检测装置，包括负荷轮、传 感器和传感系统信号处理器，负荷轮作为轮胎的从动轮曲面靠近轮胎，传感器作为负荷轮 的两端支撑点设在负荷轮的上下两端，传感器采集负荷轮与测试轮胎之间的径向力和侧向 力并发送给传感系统信号处理器，所述传感器包括X方向差动电容单元组合和Y方向差动 电容单元组合，所述X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合均包括两个W上 相互形成差动的电容单元模块，所述电容单元模块采用由两个W上的条状电容单元组成的 梳齿结构，每个条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极，所述X方向差 动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合的电容值求和计算传感器的法向力且消除切 向力影响。
[0006] 本发明检测装置还包括主轴和上、下轮辆，上、下轮辆与主轴的轴线重合，下轮辆 与主轴一体，上轮辆为上下可自由运动，负荷轮轴线与主轴的轴线平行，轮胎夹持在上、下 轮辆之间。每个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，驱动电极的长度大于感应 电极长度，驱动电极长度两端分别预留左差位Sg和右差位5右，b〇驱=b〇感+5右+ 5左，其 中，为条状电容单元的驱动电极长度，为条状电容单元的感应电极长度。所述差位 5左=5右，且S/,.' >d()'；^，其中do为弹性介质厚度，G为弹性介质的抗剪模量，Tmax为最 大应力值。所述两组相互形成差动的电容单元模块的条状电容单元的驱动电极和感应电极 沿宽度方向设有初始错位偏移，错位偏移大小相同、方向相反。所述梳齿状结构包括20个W上条状电容单元、与条状电容单元一一对应连接的引线，相邻两条状电容单元之间设有 电极间距as。所述平行板面积S=M(a"+ajb。，其中，M为条状电容单元数量，b。为条状电 容单元的长度，a。条状电容单元的宽度。所述电容单元模块的每个条状电容单元的引线通 过并联或者独立连接到传感系统信号处理器。所述条状电容单元的宽度a〇 =^，其中，d。 为弹性介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。所述传感系统信号 处理器和电容单元模块之间设有中间变换器，中间变换器用于设置电压对电容或频率对电 容的传输系数。
[0007] 本发明有如下积极效果；本发明的轮胎均匀性检测装置测量主动轮轮胎和从动轮 负荷轮之间的径向力和侧向力，通过该两个参数分析径向力波动、侧向力波动、锥度、跑偏、 径向偏差（顶部、中央、底部）、侧向偏差（顶部、底部）等参数，科学地定标轮胎的不均匀 性，并指导对轮胎的不均匀性校正，使轮胎的不均匀性达到最小值，从而达到改善、提高轮 胎质量的目的。另外，本发明在电容测量=维力的基础上，有效使用平板面积，并且通过差 动等方法有效解决=维力间禪合，使法向与切向转换都达到较高的线性、精度与灵敏度。
【附图说明】
[0008] 图1是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元及其坐标系。
[0009] 图2是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元示意图。
[0010] 图3是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元右向偏移示意图。
[0011] 图4是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元左向偏移示意图。
[0012] 图5是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元对的初始错位图。
[0013] 图6是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元对受力后偏移图。
[0014] 图7是本发明的【具体实施方式】的平行板=维力压力传感器结构图。
[0015] 图8是本发明的【具体实施方式】的平行板=维力压力传感器驱动电极结构图。
[0016] 图9是本发明的【具体实施方式】的平行板=维力压力传感器感应电极结构图。
[0017] 图10是本发明的【具体实施方式】的通过相同传递系数K实现输出响应求和。
[0018] 图11是本发明的【具体实施方式】的单元电容对的信号差动示意图。
[0019] 图12是本发明的【具体实施方式】的轮胎均匀性测试装置的结构图。
[0020] 图13是本发明的【具体实施方式】的轮胎均匀性测试受力分析图。
[0021] 其中，1主轴、2下轮辆、3上轮辆、4轮胎、5负荷轮、6传感器。
【具体实施方式】
[0022] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的【具体实施方式】如所设及的各构件 的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及 操作使用方法等，作进一步详细的说明，W帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术 方案有更完整、准确和深入的理解。
[0023] 本发明的主要思路是；轮胎是一种圆环形筒状断面的提性旋转体，子午胎是由多 层带有钢丝帘线的橡胶预制材料、复合橡胶预制材料经贴合、成型W及硫化定性而成，该样 就产生材料的不均匀或者质量偏屯、等导致不均匀性。根据相关力学原理，存在一定程度不 均匀的轮胎，在动态运动过程中会表现出很多运动特征，如轮胎与地面的各方向上的存在 摩擦、轮胎承受负载的变化、导致轮胎变型的锥度效应、角度效应等特性。
[0024] 锥度效应是指不因轮胎旋转方向改变而改变符号的侧向力偏移。角度效应是指随 着轮胎旋转方向改变而改变符号的侧向力偏移。为了计算出锥度效应和角度效应，必须求 出轮胎在正转、反转情况下的侧向力平均值，即正转侧向力偏移和反转侧向力偏移，该两项 指标是求出锥度效应和角度效应的中间数据结果，同样也将作为均匀性的一个尺度。对轮 胎的径向力波动、侧向力波动的分析还要具体到正转情况和反转情况，同时，由于径向力波 动、侧向力波动的1~10次谐波是构成径向力波动侧向力波动的主要成分，而且各谐波所 占分量的大小（幅值）也将反映轮胎的特质，同样是均匀性考察的参数。对于径向力波动 和侧向力波动的各次谐波中，一次谐波分量更具有代表性，它的幅值大小极大的影响了力 波动的大小。
[0025] 径向力波动是指轮胎在正转或反转的一个或多个转动周期内径向受力的峰峰值 (单位；脚；径向力1~10次谐波（RFHl~RFH10)是指由力波动试验得到的轮胎径向力与 轮胎旋转角度的关系曲线是一条谐振曲线，对轮胎正转或反转的一个或多个转动周期内的 径向力受力波形用傅里叶分析把它们分解成1次到10次谐波，其中原波的1次成分叫做 一次谐波（RFHl)或者叫基波（单位；脚；侧向力波动（LFV)是指轮胎在正转或反转的一个 或多个转动周期内侧向受力的峰峰值（单位；脚；侧向力1~10次谐波（LFHl~LFH10) 是指由力波动试验得到的轮胎侧向力与轮胎旋转角度的关系曲线是一条谐振曲线，对轮胎 正转或反转的一个或多个转动周期内的侧向力受力波形用傅里叶分析把它们分解成1次 到10次谐波，其中原波的1次成分叫做一次谐波（RFHl)或者叫基波（单位；脚；侧向力偏 移（LSFT)是指轮胎在正转或反转的一个或多个转动周期内侧向受力积分的平均值（单位： 脚。
[0026] 如图12所示，为本发明的轮胎均匀性检测装置的结构示意图，上、下轮辆2与主轴 1的轴线重合，下轮辆2与主轴1一体，上轮辆3为上下可自由运动。负荷轮5轴线与主轴 1的轴线平行，测试前上轮辆3、负荷轮5远离主轴1，分别处于各自的原点位置。测试时，轮 胎加载到下轮辆2上，上轮辆3下降，上下轮辆相对位置被锁定并夹持轮胎4,轮胎4充气， 并使轮胎4内部压力保持恒定。轮胎4依靠充气压力与上下轮辆固定，该样在主轴1旋状 过程中不会发生轮胎4与上下轮辆的相对错位。负荷轮5水平向左靠近并接触轮胎4,对轮 胎4施加恒定压力，轮胎4与负荷轮