Способ измерения давления воздуха в пневматической шине Советский патент 1988 года по МПК G01L17/00 

Ю S 8

/J

PM.f

Изобретение относится к технической эксплуатации автомобилей и пред- назначено для измерения давления воздуха в пневмошинах различных транс- портных средств.

Целью изобретения является повьг7 шение производительности измерений и расширение области применения.

На фиг,1 изображена схема реализа ции предлагаемого способа; на фиг.2 график зависимости деформации шины от усилия; на фиг.З - схема определения жесткости боковины покрышки; на фиг.4 - график зависимости макси- мального значения сигнала пьезоэле- мента от давления воздуха в пневмо- шине.

Способ осуществляют следующим образом.

Сначала, определяют жесткость боковины покрышки надавливая на нее пьезоэлементом до тех пор, пока боковина не начнет прогибаться. Эта величина усилия и есть жесткость бо- ковины покрышки. Следует отметить, что при малых значениях усилия де- .формируется, сжимается только материал покрышки з-а счет своей упругости, а затем по мере нарастания усилия, преодолевающего конструкционную жесткость покрышки, изгибается часть боковины покрышки, к которой приложено усилие. После этого по бокови.не шины наносят осевой удар пьезоэлементом с такой скоростью, чтобы его скорост движения с одной стороны соответствовала наперед заданному значению, а с другой стороны обеспечивала силу удара, большую по величине,чем опре- деленная ранее жесткость боковины покрьш ки. Затем измеряют генерированный пьезоэлементом при ударе сигнал, величина которого зависит от реакции шины: чем выше давление воздуха в Зине, тем она жестче, тем короче время удара и больше сила реакции. Поэтому о давлении воздуха судят по максимальному значению электрическог сигнала пьезоэлемента.

Пример. Для измерения давлег кия (фиг,1) выбраны автомобильные шины типа 220508, включающие камеру 1, в которую под давлением закачивается воздух 2, и покрышку 3, имеющую .протектор 4 и боковину 5, Шины смонтированы на ободе 6.

Удар наносится пьезоэлементом 7 из пьезокерамики ЦТС-19, находящимся

0

5 О г 0 5

0

5

в корпусе 8, укрепленном яа сердечнике 9, который вместе с соленоидом 10 образует электромагнит. Электромагнит обеспечивает разгон сердечника 9 с пъезоэлементом 7 до максимальной скорости при ударе 15 м/с и питается переменным напряжением 220В. Перед пьезоэлементом установлен боек 11. Вес пьезоэлемента 0,025 кг, общий вес всех движущихся элементов 7-11 0,550 кг. Электромагнит с пьезоэлементом 7 устанавливают горизонтально против боковины 5 покрышки 3 на расстоянии 0,15 м от нее.

Измерение максимального значения сигнала, выработанного пьезоэлементом 7 при ударе, осуществляют измерительной схемой 12, обладающей для удобства наблюдения малым временем заряда и большим временем разряда. По измерительному прибору 13, отградуированному, в единицах давления, считывают показания.

Для определения конструктивной жесткости боковины покрышки к ней в осевом направлении через шток 14 прикладывают возрастающее усилие F (фиг.2), фиксируя реличину деформации 4. Как видно из графика на фиг,2, после достижения силы величины F , требуется меньшее приращение для .такого же увеличения деформации, т.е. заметно.уменьшается наклон лишний. Величина характеризует жесткость боковины покрышки при рабочем давлении воздуха в камере, а величина /5 - соответствующая ей предельная деформация. Для шины типа эти величины равны соответственно 15 кг и 5 мм. Необходимые параметры соленоида 10, обеспечивающие деформацию при ударе, большую чем Л-fc 5 мм, а следовательно, и силу удара, большую чем F ;,. 15 кг, определяют при помощи приспособления, представляющего собой пару нормально разомкнутых контактов 15 (фиг,3), один из которых укреплен на штоке 14, свободно проходящем через корпус 16, а другой жестко связан с корпусом 16, неподвижно установленном на станине. Расстояние между контактами больше, чем д,, , Сердечник 9 электромагнита устанавливается соосно штоку 14 и при включении напряжения бойком 11 наносится удар по штоку 14, Если при ударе коутакты 15 замкнутся (например, с подачей светового или

звукового сит нала), значит сила удар превьппает жесткость боковины 5 покрышки 3.

Скорость движения при ударе варьируют путем изменения расстояния между бойком 11 и боковиной 5, за счет чего меняется скорость сердечника 9 и укрепленных на нем корпуса 8 с пьезоэлементом 7 и-бойком 11.

Для данного типа автомобильной шины в интервале рабочих давлений в ней. от 3 до 6 атм лучшая.корреляция мезвду электрическим сигналом пьезоэлементом 7 и давлением воздуха наблюдается при скорости 10-12 м/с. На фиг.4 представлена типичная зависимость максимального значения электрического напряжения, снимаемого с пьезоэлемента при ударе, от давления воздуха в пневмошине размера 220508. Погрешность предлагаемого способа по результатам многократных измерений составляет не более 1,5%.

Описанньй способ измерения давления воздуха в пневматических шинах позволяет значительно повысить производительность и расширить область применения. Это создает условия для

0

5

0

5

надежного контроля давления s шинах на оптимальном уровне, что обеспечивает снижение износа.шин, снижение расхода шин и топлива автомобильным транспортом.

Формула изобретения Способ измерения давления воздуха в пневматической шине, заключающийся в том, .что предварительно.определяют жесткость боковины покрышки шины в юсевом- направлении, затем деформируют боковую поверхность шины усилием, направленным вдоль оси шины, которое передается пьезоэлементом, и измеряют генерированный пьезоэлементом сигнал, по максимальной величине которого судят о давлении воздзгха в шине, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности измерений и расширения области применения, деформацию боковой поверхности шины создают путем удара пьезоэлементом с заданной скоростью, причем сила удара превьшгает жесткость боковины покрьплки шины, а. генериро- ванньй пьезоэлементом сигнал измеряют в момент удара.

Изобретение касается технической эксплуатации автомобилей. Цель изобретения - повысить производительность измерений и расширить область применения. Для зтого сначала определяют жесткость боковины 5 покрьпп- ки (БП) в осевом направлении, затйм по БП 5 наносят удар пьезоэлементом 7, расположенным в корпусе 8, закрепленном на сердечнике 9 электромагнита. Скорость движения пьезозлемента 7 при ударе - величина заданная, причем сила удара превьппает жесткость БП 5. Генерированный пьезоэлементом 7 сигнал измеряют посредством измерительной схемы 12, обладающей малый временем заряда и большим временем разряда, и по измерительному прибору 13, отградуированному в единицах давления, считывают показания. Причем, о давлении воздуха 2 в шине су- дят по максимальному значению сигнала пьезоэлемента 7. 4 ил. с i9 (Л

10 3,5 ,0 4,5 5,0 5,5 6fl 5,5 аВлени воздука ff шине атм

Фиг ft