一种轮胎均匀性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，具体涉及一种轮胎均匀性检测装置。
【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既 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、尺寸外形的不均匀以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，通过这两个参数分析径向 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，本发明提供一种轮胎均匀性检测装置，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：一种轮胎均匀性检测装置，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方向电容单元组和Y方向电容单元组，所述X方向电容 单元组和Y方向电容单元组均包括电容单元模块，所述电容单元模块是由两个以上的条状 电容单元组成的梳齿状结构，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，所述电容单元模块包括由两个以上宽度％长度h的条状电容单元组成的第一条状电容 单元组和两个以上宽度k%长度b^的条状电容单元组成的第二条状电容单元组。
[0006] 本发明检测装置还包括主轴和上、下轮辋，上、下轮辋与主轴的轴线重合，下轮辋 与主轴一体，上轮辋为上下可自由运动，负荷轮轴线与主轴的轴线平行，轮胎夹持在上、下 轮辋之间。所述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8&和右差位驱=b0感+S右+S p其中，为条状电容单元的驱动电极长度，b(^为条状电容单元的感应电极长度。所述 差位，且S.Y_2d(rf，其中d(l为条状电容单元介质厚度，G为弹性介质的抗剪 模量，为最大应力值。所述梳齿状结构包括20个以上条状电容单元、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(l+2as+ka(l)k/2，其中，M为条状电容单元数量，k为条状电容单元的长度，a^条状电容单 元的宽度。所述第一条状电容单元组和第二条状电容单元组的条状电容单元引线通过并联 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=￥，其中，屯为介质 厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。所述第一条状电容单元组和第 二条状电容单元组与传感系统信号处理器之间分别设有中间变换器，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，通过这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，本发明的传感器灵敏度高，并且通过驱动电极两端预留差位解决力间 耦合，具有较好的动态性能。
【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】的宽度为aQ和kaQ的电容对受力偏移图。
[0013] 图6是本发明的【具体实施方式】的平行板三维力压力传感器结构图。
[0014] 图7是本发明的【具体实施方式】的单元电容对的信号示意图。
[0015] 图8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。
[0016] 图9是本发明的【具体实施方式】的轮胎均匀性测试受力分析图。
[0017] 其中，1主轴、2下轮辋、3上轮辋、4轮胎、5负荷轮、6传感器。
【具体实施方式】
[0018] 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】如所涉及的各构件 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，以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。
[0019] 本发明的主要思路是：轮胎是一种圆环形筒状断面的挠性旋转体，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、成型以及硫化定性而成，这样 就产生材料的不均匀或者质量偏心等导致不均匀性。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。
[0020] 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，这两项 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。
[0021] 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：N);径向力1~10次谐波（RFH1~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（RFH1)或者叫基波（单位：N);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：N);侧向力1~10次谐波（LFH1~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（RFH1)或者叫基波（单位：N);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： N) 〇
[0022] 如图8所示，为本发明的轮胎均匀性检测装置的结构示意图，上、下轮辋2与主轴1 的轴线重合，下轮辋2与主轴1 一体，上轮辋3为上下可自由运动。负荷轮5轴线与主轴1 的轴线平行，测试前上轮辋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 胎加载到下轮辋2上，上轮辋3下降，上下轮辋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辋固定，这样在主轴1旋状 过程中不会发生轮胎4与上下轮辋的相对错位。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5通过摩擦力保持恒定转速转动，主轴1与轮胎4的相 对位置不变，则主轴1与轮胎4以相同角速度转动。
[0023] 对轮胎4和负荷轮5之间的受力进行分析，包括径向力、侧向力和切向摩擦力，由 于摩擦力是负荷轮5的驱动力，所以这里不研宄，因为径向力、主轴1轴线、负荷轮5轴线、 力传感器6平面以及轮胎4与负荷轮5的接触面中心都在同一平面