[实用新型]一种车轮运动状态矢量采集装置

说明书

技术领域

本实用新型属于汽车电子与智能监测领域，尤其涉及一种车轮运动状态矢量测量装置，具体涉及车轮运动测量装置的结构组成与集成设计；同时还涉及多维车轮力和惯性信号的组合测量装置，从而得到十二个自由度的车轮力-运动信号。 

背景技术

汽车行驶是车轮与路面相互作用的结果，车轮的力和运动由路面输入，从根本上反映了汽车自身状态，在道路试验和智能交通中，具有无可替代的意义。 

早期的车轮传感器仅对转速进行测量。从20世纪70年代起，美国通用公司最早进行了车轮力/力矩传感器(Wheel Force Transducer,WFT)的研究，目前美、德、日以及中国均已有类似的产品。但由于WFT安装在高速旋转的车轮上，车辆进行运动，传感器存在滚动和平动两种方式，因而其测量始终处于一个运动场中。近年来，伴随着以MEMS为代表的运动传感器的发展，国外发达国家已经研发出兼具力和运动信号组合测量的装置与技术，可同时检测并分离出车轮的速度，加速度以及力信号。我国在这方面的技术还处于理论阶段，主要在WFT传感器的开发，对于同时测量力和运动信号的车轮监测技术还是空白；在汽车性能测试和道路试验中，往往采用借鉴国外参数或者经验方法，难有定量数据分析的设备和方法，且在实际中仍存在很多问题： 

(1)进口设备的价格昂贵，不利于降低成本； 

(2)采用的标准不同，不适合我国的技术标准； 

(3)核心关键技术实施封锁，不利于国产测试设备和车辆的自主研发。 

因而，研发具有自主产权的装置和设装，以满足汽车公司和试验场对于车轮力-运动的测量技术的需求，对我国的汽车工业具有重要的意义。 

现有技术中，ZL200320110714.5专利公开了一种汽车车轮多维力测量装置，是一种汽车行驶工况下车轮受力状态的实时测量装置；ZL200320110713.0公开了一种车轮多维力传感器，是一种汽车行驶工况采集装置中的力传感器；ZL201220102243.2和ZL201210071761.7公开了一种测量车轮六维力的传感器，由安装在车轮上的随着转动的旋转部分和与车辆本身相对静止的非旋转部分组成，能够实时测量单个车轮的六维力信号。然而，上述专利在实际应用还存在非 常多的不足： 

1、仅仅进行了车轮六维力的测量，不能很全面的反映车轮的运动状态。由于上述测量对于车轮的旋转状态、惯性矢量等信息无法反馈，在实际的汽车刹车和制动过程中，力信号的只能对惯性测量进行定性的估计，提供的参考有限。 

2、在实际的汽车测试中，上述WFT力的测量通常还需结合其他的外部传感器如运动传感器，位移传感器等，但是这些传感器大多集成安装于车身、悬架、驾驶室、车轮外部等部位，不仅不能准确的反映车轮的有效运动状态，也未有集成的系统设备和方法 

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种实现力-运动组合测量的车轮状态采集装置，实时测量单个车轮所受的六维力/力矩，三维角速度以及三维加速度，共十二维车轮运动状态矢量信号。 

技术方案：本实用新型的一种的车轮运动状态矢量采集装置，包括力-惯性测量组、信号传输组、连接轴；惯性测量组和信号传输组之间通过连接轴连接；所述的信号传输组包括固定板、轴承、信号传输电路板、光电编码器、信号传输组壳体、壳体盖板；所述的连接轴贯穿信号传输组壳体和壳体盖板，连接轴通过轴承分别与信号传输组壳体和壳体盖板连接，信号传输电路板和光电编码器设置于信号传输组壳体内，固定板设置于信号传输组壳体上，并固定该信号传输组壳体；所述的力-惯性测量组包括弹性体、惯性传感器、结构壳体、车轮内的改制轮辋、焊接法兰、内法兰、惯性传感器和采集电路板，所述的惯性传感器和采集电路板设置于结构壳体内，所述的弹性体还设置有刚性外环、刚性内环和六维车轮力传感器，所述的刚性内环由内法兰固定至至车轮的驱动半桥，所述的刚性外环通过焊接法兰固定至改制轮辋，所述六维车轮力传感器通过探测弹性体的形变测量得到六维车轮力；所述的六维车轮力传感器和惯性传感器的信号传送至采集电路板，所述的采集电路板将信号传送至信号传输电路板，所述的光电编码器的信号传输至信号传输电路板。