專利名稱：一種可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量的車輛制動檢驗臺飛輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種車輛制動檢測設(shè)備，尤其涉及一種可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量的車輛制動檢驗臺飛輪。
背景技術(shù)：
電子技術(shù)的飛速發(fā)展使其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，在汽車上出現(xiàn)了各種新技術(shù)。隨著社會的發(fā)展，高速公路總里程年年增加，各級公路路面條件也越來越好，與此同時，汽車的車速也在不斷的提高，由此帶來的車禍災(zāi)難也屢見不鮮，其中由于車輛制動性能不好而造成的車禍所占的比重是相當(dāng)大的。當(dāng)今的車主在買車時更注重的是車輛的安全性能，當(dāng)然制動性能是最關(guān)鍵的，優(yōu)良的制動性能也是各車型的一大賣點，因此國內(nèi)外各汽車廠家紛紛投入大量物力精力研發(fā)制動新技術(shù)。在今天，已經(jīng)有很多制動方面的新技術(shù)成功應(yīng)用到汽車上，比如說車輛制動防抱死系統(tǒng)(ABS)，車輛電子制動力分配系統(tǒng)(EBD)等新技術(shù)。但是在應(yīng)用這些新技術(shù)后，對汽車的制動性能會產(chǎn)生什么樣的影響，或者產(chǎn)生的效果是否明顯，都需要相應(yīng)的檢測設(shè)備來驗證。目前常見的檢測設(shè)備就是反力式制動檢驗臺，而可用于檢測的ABS性能檢驗臺在國內(nèi)相對較少，EBD性能檢驗臺甚至是空缺，因為這些檢驗臺要想比較準(zhǔn)確的測得車輛的制動性能，就必須能夠較好模擬車輛的制動工況。車輛的制動性能與車輛本身的整車整備質(zhì)量是分不開的，因此檢驗臺要想測得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，首先必須能夠較好的模擬汽車的整車整備質(zhì)量。目前應(yīng)用在車輛制動檢驗臺上的模擬車輛質(zhì)量的方法就是靠飛輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動慣量來實現(xiàn)?，F(xiàn)有技術(shù)中飛輪的整體結(jié)構(gòu)可以概括為輪緣、輪輻和輪轂三部分；采用在輪輻上開孔的形式形成飛輪輻板，其工作時轉(zhuǎn)動慣量為定值，無法改變，因此適用場合是特定、單一的。車型不同，對應(yīng)的汽車質(zhì)量也不同，而目前的檢驗臺常采取的方法就是準(zhǔn)備不同質(zhì)量的飛輪組合，根據(jù)車輛的質(zhì) 量，通過加減飛輪盤的數(shù)量來與汽車的質(zhì)量相對應(yīng)。針對不同車型，這種方法需要準(zhǔn)備各種質(zhì)量飛輪組合，數(shù)目繁多，而且需要人為加減飛輪盤數(shù)量，操作繁瑣，難以實現(xiàn)轉(zhuǎn)動慣量與待檢測車輛整車質(zhì)量的準(zhǔn)確對應(yīng)，使檢測誤差增大。此外，因為飛輪組合的各個盤質(zhì)量是固定的，所以在一定范圍內(nèi)，飛輪組合所能模擬的汽車質(zhì)量是分段的、離散的，不能準(zhǔn)確匹配汽車質(zhì)量，由此就加大了檢測數(shù)據(jù)的誤差，降低了檢測準(zhǔn)確性。
發(fā)明內(nèi)容針對目前制動性能檢驗臺存在的不足，本實用新型提供了一種具有自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量功能的車輛制動檢驗臺飛輪裝置，以準(zhǔn)確、方便地模擬車輛的整車整備質(zhì)量。為了實現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù)，本實用新型采用以下的技術(shù)方案:一種可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量的車輛制動檢驗臺飛輪，包括輪緣和輪轂，所述的輪緣和輪轂通過輻筒連接，在輻筒中設(shè)置有輻軸，輻軸伸入輪轂的一端安裝有一個輻軸行星輪，在輻軸上安裝有輻塊，輻軸通過輻軸軸承裝配在輻筒中；在輪轂的一側(cè)設(shè)有減速箱，減速箱中設(shè)置有步進電機和齒輪傳動副，步進電機通過蝸輪蝸桿與齒輪傳動副中的主動齒輪嚙合，所述的減速箱中還設(shè)置有減速箱輸出軸，齒輪傳動副中的從動齒輪裝配在減速箱輸出軸上，在減速箱輸出軸的一端安裝有一個太陽輪，太陽輪與所述的輻軸行星輪嚙合。所述的輻軸采用螺桿，該螺桿的螺旋槽加工成非封閉的管狀螺旋槽，該在螺旋槽中設(shè)置有可沿螺旋槽滾動的鋼球，且鋼球的直徑大于螺旋槽的深度；輻軸通過輻軸軸承裝配在輻筒中。所述的輻塊采用螺母，該螺母的螺旋槽與螺桿的螺旋槽相配合，使螺母裝配在螺桿上時，螺母的螺旋槽最深點與鋼球接觸；輻塊采用密度較大的金屬材料制成。所述的減速箱輸出軸的一端通過輪轂軸承裝配在輪轂內(nèi)，減速箱輸出軸的另一端裝配在減速箱內(nèi)部的軸承座孔中。 所述的輻軸軸承和輪轂軸承均采用圓錐滾子軸承。所述的齒輪傳動副中的主動齒輪和從動齒輪均采用圓柱斜齒輪；所述的輻軸行星輪和太陽輪均采用錐形齒輪。本實用新型提高了檢測汽車ABS、EBD性能臺試手段的準(zhǔn)確度，可以模擬出制動性能檢測車輛的真實質(zhì)量、慣性和動能，使檢驗臺的模擬裝置能夠更好的體現(xiàn)真實制動情況；該裝置由于輻塊采用密度較大的金屬制造，因此可以實現(xiàn)飛輪轉(zhuǎn)動慣量在很大范圍內(nèi)實現(xiàn)近乎連續(xù)的變化，因此可以準(zhǔn)確地與待檢測車輛的整車質(zhì)量一一對應(yīng)，大大提高了檢測精度。本裝置不僅適用于各種制動性能檢測臺，也可以通過簡單而恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整控制單元使其應(yīng)用于各種需要改變轉(zhuǎn)動慣·量的場合，適用范圍廣。

圖1為本實用新型的整體機械結(jié)構(gòu)主視圖；圖2為本實用新型的整體機械結(jié)構(gòu)左視圖；圖3為本實用新型中輻軸和輻塊結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4為本實用新型中輻軸和輻塊結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖5為本實用新型減速箱中的蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)號的含義:1一輪緣,2—福筒,3—輪轂,4一福軸,5—福塊,6—福軸行星輪，7一福軸軸承，8—減速箱，9一輪轂軸承，10一減速箱輸出軸，11一太陽輪，12一鋼球,81—從動齒輪，82—步進電機，83一蝸桿,84—蝸輪，85—主動齒輪，86—中間軸；
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細(xì)說明。
具體實施方式
為了能夠清楚說明本方案的技術(shù)特點，
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本方案進行闡述。遵從上述技術(shù)方案，如圖1和圖2所示，一種可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量的車輛制動檢驗臺飛輪，包括輪緣I和輪轂3，所述的輪緣I和輪轂3通過輻筒2連接，在輻筒2中設(shè)置有輻軸4，輻軸4伸入輪轂3的一端安裝有一個輻軸行星輪6，在輻軸4上安裝有輻塊5，輻軸4通過輻軸軸承7裝配在輻筒2中；在輪轂3的一側(cè)設(shè)有減速箱8，減速箱8中設(shè)置有步進電機82和齒輪傳動副，步進電機82通過蝸輪蝸桿與齒輪傳動副中的主動齒輪85嚙合，所述的減速箱8中還設(shè)置有減速箱輸出軸10，齒輪傳動副中的從動齒輪81裝配在減速箱輸出軸10上，在減速箱輸出軸10的一端安裝有一個太陽輪11，太陽輪11與所述的輻軸行星輪6嚙合。在本實用新型中，飛輪沒有采用輻板結(jié)構(gòu)形式，而是采用了輻筒2的結(jié)構(gòu)形式，使其自身的質(zhì)量更多的集中到了邊緣，大大提高了裝置的轉(zhuǎn)動慣量。所述輻軸4是一根螺桿，而輻塊5是一個螺母，輻軸4 (即螺桿)的轉(zhuǎn)動可使輻塊5(即螺母)徑向運動。為了減少輻軸4和輻塊5之間的摩擦阻力，兩者之間的螺紋以沿螺旋槽滾動的許多鋼球12代之，使滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。輻軸4和輻塊5上都加工出非封閉的管狀螺旋槽，即該螺旋槽的橫截面為大于半圓的優(yōu)弧，如圖3和圖4所示，槽內(nèi)充滿了鋼球12，鋼球12可沿著螺旋槽滾動；螺桿上螺旋槽的深度小于鋼球12的直徑且大于鋼球12的半徑，螺旋槽的寬度略大于鋼球12的直徑，這樣可以使鋼球12在螺桿上的螺旋槽中滑動而不會掉出來；螺母上螺旋槽的開設(shè)應(yīng)與螺桿的螺旋槽相配合，即螺母裝配在螺桿上時，螺母的螺旋槽最深點與鋼球12接觸，通過鋼球12在螺旋槽內(nèi)的滾動，使螺母能沿著螺桿的軸向移動。所述的輻軸4兩端通過輻軸軸承7裝配在輻筒2內(nèi)，因為飛輪旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生向外的離心力，輻軸行星輪6嚙合時產(chǎn)生的徑向力以及輻塊5和輻軸4自身在旋轉(zhuǎn)過程中的某個階段有向內(nèi)的重力，所以輻軸軸承7采用圓錐滾子軸承，可以承受不同輻軸4方向的力；同時輪轂軸承9以及減速箱8內(nèi)各旋轉(zhuǎn)軸兩段的軸承均使用圓錐滾子軸承，以承受旋轉(zhuǎn)方向的軸向力；減速箱8內(nèi)的軸承均支撐在減速箱8殼體的座孔內(nèi)。所述的輻塊5由密度較大的金屬材料制成，每個輻塊5均具有很重的均等的質(zhì)量，輻塊5可以在步進電機82的帶動下以很小的摩擦力沿輻軸4軸向方向運動至輻軸4上的各個位置。由于輻軸4和輻塊5之間采用了循環(huán)球式的結(jié)構(gòu)，使二者之間的摩擦由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，明顯的減小了運動阻力，運動阻力的減小，同樣保證了步進電機82只需選用較小功率的電機即能夠?qū)崿F(xiàn)輻塊5的往復(fù)自由移動。所述的減速箱8采用兩級傳動，第一級采用蝸輪蝸桿減速，第二級采用圓柱斜齒輪傳動。采用蝸輪蝸桿的第一級傳動能夠?qū)崿F(xiàn)很大的傳動比，因此減速箱8整體的傳動比很大，能夠把步進電機82產(chǎn)生的較小的扭矩放大足夠的倍數(shù)，以驅(qū)動四個輻塊5沿飛輪徑向移動。減速箱8的第一級蝸輪蝸桿83傳動的正效率很高，而逆效率很低，即具有不可逆性，輻塊5的運動只能由步進電機82的旋轉(zhuǎn)帶動，而由輻塊5離心力和錐齒輪嚙合產(chǎn)生的軸向力及力矩等均不能拖動步進電機82旋轉(zhuǎn)，具有自動鎖止的功能，不需要專門的鎖止機構(gòu)。雖然減速箱8只采用兩級減速，但是由于第一級采用蝸輪蝸桿傳動減速，相比其他普通齒輪減速而言，其優(yōu)點在于，蝸輪蝸桿傳動可以在較小尺寸的情況下實現(xiàn)很大的傳動比，而且具有輪齒抗彎強度高、傳動平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點。由于減速箱8具有很大的傳動比，其減速增扭作用突出，因此動力源可以選用功率較小的步進電機82。本實用新型采用步進電機82作為動力源，其優(yōu)勢在于步進電機82可以精確的控制步進行程，也就能夠精確的控制輻塊5的位置，從而省去了增加額外的位移傳感器去獲取輻塊5的位置信號，因此也降低了檢測臺的成本。本實用新型的工作過程如下:本實用新型的可調(diào) 節(jié)轉(zhuǎn)動慣量的車輛制動檢驗臺飛輪在使用時，通過驅(qū)動電路將步進電機82與檢測臺控制系統(tǒng)中的計算機連接；此外計算機內(nèi)插有數(shù)據(jù)采集卡，只需要將檢測臺上的四路輪荷傳感器信號采集即可。步進電機82接受計算機的控制，步進電機82的輸出軸連接的是減速箱8輸入軸，即減速箱8第一級傳動的蝸桿83，蝸桿83驅(qū)動蝸輪84旋轉(zhuǎn)，蝸輪84和第二級齒輪傳動副的主動齒輪85均裝配在中間軸86上，轉(zhuǎn)速相同。減速箱8輸入軸動力經(jīng)蝸輪84、中間軸86、第二級傳動的主動齒輪85傳遞給從動齒輪81，從動齒輪81裝配在減速箱輸出軸10上，減速箱輸出軸10的一端安裝有太陽輪11，輻軸4行星齒輪和太陽輪11相嚙合，其作用在于改變動力傳遞的方向，其輸入和輸出的力矩方向是垂直的；輻軸行星輪6和太陽輪11均采用錐形齒輪，其二者之間的動力傳遞即靠圓錐直齒之間的嚙合實現(xiàn)。輻軸4兩端通過輻軸軸承7裝配在輻筒2內(nèi)，因此不能沿輻軸4方向移動，只能轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)的輻軸4帶動鋼球12在螺旋槽內(nèi)流動。流動的鋼球12把動力傳給輻塊5，由于輻軸4不能沿輻軸4方向即飛輪的徑向移動，因此輻軸4旋轉(zhuǎn)就轉(zhuǎn)化成了輻塊5沿輻軸4方向的移動，可以使輻塊5停留在輻軸4的任何位置。減速箱8的傳動比是已知的，這樣就可以在步進電機82轉(zhuǎn)動一定圈數(shù)時換算得到輻軸4的轉(zhuǎn)動圈數(shù)，而輻軸4上的螺旋槽的螺距也是已知的，因此就可以得知輻塊5的運動位移。計算機發(fā)送的信號能夠準(zhǔn)確的控制步進電機82的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)即步進行程，通過一定的傳動比傳至輻軸4，把電機的步進行程折算成輻塊5的運動行程，S卩，步進電機82的轉(zhuǎn)動圈數(shù)與輻塊5的運動位移成線性函數(shù)關(guān)系。輻塊5在輻軸4不同位置時的各轉(zhuǎn)動慣量可以通過測試儀器獲得，把輻塊5在各個位置時 的對應(yīng)的轉(zhuǎn)動慣量存入計算機，待檢測車輛的整車質(zhì)量和飛輪的轉(zhuǎn)動慣量具有一定的函數(shù)關(guān)系，同時也存入計算機，這樣就能夠把步進電機82的轉(zhuǎn)動圈數(shù)和檢測車輛的整車質(zhì)量一一對應(yīng)起來。車輛駛上檢測臺停穩(wěn)后，檢測臺開始工作，在檢測臺滾筒轉(zhuǎn)動之前，即車輛在靜態(tài)情況下，檢測臺上的輪荷傳感器會獲取車輛前后軸的載荷，并把該信息傳遞給計算機。計算機快速處理和計算輪荷信號，求得步進電機82要轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，然后發(fā)出指令，控制步進電機82轉(zhuǎn)動相應(yīng)的圈數(shù)，并記錄下此時輻塊5的位置，而不需要專門的位移傳感器獲取輻塊5的位置；步進電機82產(chǎn)生動力經(jīng)減速箱8傳給輻塊5，當(dāng)步進電機82停轉(zhuǎn)后，計算機再控制檢測臺滾動旋轉(zhuǎn)，測取相應(yīng)的性能參數(shù)。盡管以上結(jié)合附圖對本實用新型的實施方案進行了描述，但本實用新型并不局限于上述的具體實施方案，上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的，凡在本申請技術(shù)方案基礎(chǔ)上做的等同變換均落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量的車輛制動檢驗臺飛輪，包括輪緣(I)和輪轂(3)，其特征在于，所述的輪緣(I)和輪轂(3)通過輻筒(2)連接，在輻筒(2)中設(shè)置有輻軸(4)，輻軸(4)伸入輪轂(3 )的一端安裝有一個輻軸行星輪(6 )，在輻軸(4 )上安裝有輻塊(5 )，輻軸(4 )通過輻軸軸承(7 )裝配在輻筒(2 )中；在輪轂(3 )的一側(cè)設(shè)有減速箱(8 )，減速箱(8 )中設(shè)置有步進電機(82)和齒輪傳動副，步進電機(82)通過蝸輪蝸桿與齒輪傳動副中的主動齒輪(85)嚙合，所述的減速箱(8)中還設(shè)置有減速箱輸出軸(10)，齒輪傳動副中的從動齒輪(81)裝配在減速箱輸出軸(10)上，在減速箱輸出軸(10)的一端安裝有一個太陽輪(11)，太陽輪(11)與所述的輻軸行星輪(6)嚙合。
2.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量的車輛制動檢驗臺飛輪，其特征在于，所述的輻軸(4)采用螺桿，該螺桿的螺旋槽加工成非封閉的管狀螺旋槽，在螺旋槽中設(shè)置有可沿螺旋槽滾動的鋼球(12 )，且鋼球(12)的直徑大于螺旋槽的深度；輻軸(4)通過輻軸軸承(7)裝配在輻筒(2)中。
3.如權(quán)利要求2所述的可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量的車輛制動檢驗臺飛輪，其特征在于，所述的輻塊(5)采用螺母，該螺母的螺旋槽與所述的螺桿的螺旋槽相配合，使螺母裝配在螺桿上時，螺母的螺旋槽最深點與鋼球(12)接觸。
4.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量的車輛制動檢驗臺飛輪，其特征在于，所述的減速箱輸出軸(10)的一端通過輪轂軸承(9)裝配在輪轂(3)內(nèi)，減速箱輸出軸(10)的另一端裝配在減速箱(8)內(nèi)部的軸承座孔中。
5.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量的車輛制動檢驗臺飛輪，其特征在于，所述的輻軸軸承(7 )和輪轂軸承(9)均采用圓錐滾子軸承。
6.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量的車輛制動檢驗臺飛輪，其特征在于，所述的齒輪傳動副中的主動齒輪(85)和從動齒輪均采用圓柱斜齒輪；所述的輻軸行星輪(6)和太陽輪(11)均采用錐形齒輪。
專利摘要本實用新型公開了一種可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量的車輛制動檢驗臺飛輪，包括輪緣和輪轂，所述的輪緣和輪轂通過輻筒連接，在輻筒中設(shè)置有輻軸，輻軸伸入輪轂的一端安裝有輻軸行星輪，在輻軸上安裝有輻塊，輻軸通過輻軸軸承裝配在輻筒中；在輪轂的一側(cè)設(shè)有減速箱，減速箱中設(shè)置有步進電機和齒輪傳動副，步進電機通過蝸輪蝸桿與齒輪傳動副中的主動齒輪嚙合，所述的減速箱中還設(shè)置有減速箱輸出軸，齒輪傳動副中的從動齒輪裝配在減速箱輸出軸上，在減速箱輸出軸的一端安裝有太陽輪，太陽輪與輻軸行星輪嚙合。本實用新型提高了汽車ABS、EBD性能臺試手段的準(zhǔn)確度，能模擬出制動性能檢測車輛的真實質(zhì)量、慣性、動能，使檢驗臺的模擬裝置能夠更好的體現(xiàn)真實制動情況。
文檔編號G01M17/007GK203132838SQ201220707858
公開日2013年8月14日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者武歷穎, 徐同強 申請人:長安大學(xué)