专利名称：用于测试轮胎/车轮组件的测试机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于动态测量轮胎和车轮组件的硬度的设备。
背景技术：
车轮轮辋的硬度能够影响车辆的乘坐(ride)、驾驶和操纵。车轮的花样、耐久 性和其它参数会影响车轮的硬度。如果车轮的硬度发生改变，在设计过程中悬架调校 (suspension tuning)会受到影响。车轮硬度的改变会需要基本车辆调校(base vehicle tuning)的改变，反之，基本车辆调校的改变会需要组件设计改变。需要一种当轮胎被装配到车轮上时在模拟道路测试环境中评价车轮组件的硬度 的方法。由于施加在系统上的约束不是必须表示实际驾驶条件，所以目前的物理测试和有 限元分析(FEA)方法没有充分捕获车轮的偏差(deflection)或者复杂的车轮与轮胎的接
合部o需要一种在实际动态条件下评价车轮组件的硬度对车辆动力学的影响的方法，所 述实际动态条件针对轻载和重载两种条件模拟车辆驾驶条件。通过理解车轮组件硬度的影 响，程序研发团队能够更好地评价在研发过程中做出的车轮设计改变的影响，并控制在研 发过程中做出的车轮组件硬度的改变的程度。这将帮助确保与车辆的乘坐、驾驶和操纵相 关的车辆调校的目标的实现。上述问题通过如下所总结和描述的方法和设备得以解决。
实用新型内容如一个或多个实施例所示，本实用新型可用于提供一种能够在模拟道路测试环境 中评价或测试车轮组件硬度的测试机。测试装配到车轮或者轮胎/车轮组件上的轮胎的测试机具有动力驱动的环形带 和车轮保持结构，轮胎/车轮组件被附着到该车轮保持结构上，轮胎在该环形带上旋转。该 测试机包括第一激光测量计量器，第一激光测量计量器被指向车轮的内侧轮辋法兰，以测 量轮胎/车轮组件的径向偏差。该测试机还包括第二激光测量计量器，第二激光测量计量 器被指向所述内侧轮辋法兰，以测量轮胎/车轮组件的轴向偏差。根据本研究的其它方面，测试机包括用于从第一激光测量计量器和第二激光测量 计量器接收多个测量值的数据处理系统。车轮保持结构具有竖直负载施加系统，所述竖直 负载施加系统可以被选择性地调节，以模拟轮胎/车轮组件上的选择的竖直负载水平的施 加。测试机还可包括操纵输入系统，所述操纵输入系统可以被选择性地调节，以模拟轮胎/ 车轮组件上的横向力的施加。所述竖直负载施加系统可以被调节，以模拟轮胎/车轮组件 上的选择的竖直负载水平的施加，而操纵输入系统被调节，以产生横向力，所述横向力是通 过竖直负载施加系统施加的竖直负载水平的预定函数。第一激光测量计量器和第二激光测量计量器被支架支撑，所述支架当被附着到车 轮保持结构上后保持最邻近轮胎/车轮组件的所述计量器。至少一个激光测量计量器可包
3括镜子，所述镜子在内侧轮辋法兰的径向平面内被附着到支架上。从第一激光测量计量器和第二激光测量计量器获得的多个测量值可以用于产生 径向位移概图、横向位移概图以及用于乘坐硬度的值。根据本研究的另一方面，测试在测试机上的车轮/轮胎组件的方法包括被驱动 的环形带和车轮保持结构，轮胎/车轮组件被附着到该车轮保持结构上。车轮保持结构包 括竖直负载施加系统和横向负载施加系统。第一激光测量计量器和第二激光测量计量器指 引向车轮的内侧轮辋法兰。根据该方法，轮胎/车轮组件的径向偏差被测量以产生多个径 向偏差值。轮胎/车轮组件的横向偏差被测量以产生多个横向偏差值。由竖直负载施加系 统施加的多个竖直负载被指定给数据处理系统。由横向负载施加系统施加的多个横向负载 也被指定给数据处理系统。数据处理系统使径向偏差值、横向偏差值、竖直负载和横向负载 相互关联。可以基于上述关联提供径向硬度的值和横向硬度的值。根据该方法的另一方面，多个横向负载可以被保持在零，以基于所述关联提供乘 坐硬度的值。竖直负载施加系统可以被可选择性地调节，以模拟轮胎/车轮组件上的选择 的竖直负载水平的施加。所述操纵输入系统可以被调节，以产生横向力，所述横向力是通过 竖直负载施加系统施加的竖直负载水平的预定函数。参照附图和示出的实施例的以下详细描述，将更好地理解该研究的这些和其它方
图1是轮胎/车轮测试机的透视图；图2是在测试机上的轮胎/车轮的局部透视图，所述测试机具有用于测量车轮的 内侧轮辋法兰(inboard rim flange)的横向位移和径向位移的第一和第二激光测量计量 器；图3是在轮胎/车轮测试机上的车轮的可替代的实施例，所述测试机具有用于测 量车轮的内侧轮辋法兰的横向位移和径向位移的第一和第二激光测量计量器；图4是数据处理系统的概略的流程图，所述数据处理系统与来自第一和第二激光 测量计量器的位移数据以及与从测试机输入的负载相关，以提供径向硬度、横向硬度和乘 坐硬度值的。
具体实施方式
图1示出了被用于测量车轮12和轮胎14的测试机10，车轮12和轮胎14在环形 带16上运转。车轮12和轮胎14可被称为车轮/轮胎组件12、14。测试机10的环形带16 绕着一对带驱动辊18被拖动。带驱动辊18中的一个可选择性地连接到用于使带驱动辊18 和环形带16依次旋转的电机20上。车轮/轮胎组件12、14固定到以具有包括倒V形塔的 车轮保持结构上。参照图2，车轮12和轮胎14被显示为装配到车轮测试机10上。第一激光测量计 量器26和第二激光测量计量器28被附着到支架30上。支架30保持第一激光测量计量器 26和第二激光测量计量器28位于将激光的光束指引到车轮12的表面上的位置。车轮12 的内侧轮辋法兰32受到激光束的照射(impinge)，如图所示。虽然内侧轮辋法兰32处于
4示出的测量位置，但是在本实用新型的范围内也可使用其它位置。图2的实施例也适于测 量大车轮，所述大车轮具有足够的空间(clearance)将第一激光测量计量器26放置到车轮 12的空腔中，使得可以将激光束径向地指引到车轮12的内侧轮辋法兰32上。参照图3，示出了可选择的实施例，其中，车轮12和轮胎14被装配到车轮测试机 10上。第一激光测量计量器26和第二激光测量计量器28被固定到支架30上。在该实施 例中，主要目的是针对更小直径的车轮，第一激光测量计量器26设置有镜子36。第一激光 测量计量器26沿着轴向指引激光束，然后激光束由镜子36沿着径向反射到内侧轮辋法兰 32。第二激光测量计量器28沿着轴向将激光束指引到轮辋法兰。第一激光测量计量器26 测量车轮12的内侧轮辋法兰32的径向位移。第二激光测量计量器28测量车轮12的内侧 轮辋法兰32的轴向位移。利用图2或者图3的实施例，当测试机10旋转在环形带16上的轮胎/车轮12、14 时，第一激光测量计量器26和第二激光测量计量器28被用于测量内侧轮辋法兰32的径向 位移和轴向位移。测试机10将可变的竖直负载施加到轮胎/车轮组件上，所述可变的竖直 负载与在正常运转中施加到轮胎/车轮组件上的负载的变化对应。测试机10还包括操纵 输入系统，该操纵输入系统模拟车轮在道路上的转向以及被施加到轮胎/车轮组件上的横 向负载。参照图4，该系统概略地示出了第一激光测量计量器26测量车轮12的径向位移， 而第二激光测量计量器28测量车轮12的横向位移(S卩，轴向位移)。各径向位移和横向位 移的测量值被提供给数据处理器38。除了位移测量之外，数据处理器38还从测试机10的 竖直负载施加系统40和横向负载施加系统42获取数据。位移和负载数据相互关联，以提 供由图4的方框46表示的各种测试报告形式的与给定的轮胎/车轮组件的径向、横向和乘 坐硬度对应的计算。测试机可以是“flat trac”机器，例如可从设在明尼苏达州伊甸草原的MTS系统 公司(MTS Systems Corporation of Eden Prairie,Minnesota)的可买到的机器。通常使 用flat trac机器来获取轮胎的力和力矩的数据。根据本实用新型的任意实施例，测试机 装配有激光，以准确地测量车轮相对于各种输入力的位移，所述各种输入力为模拟当车轮 和轮胎在车辆上时经受的车轮的负载。第一激光测量计量器26和第二激光测量计量器28可以定位在内侧轮辋法兰32 上的6点的位置。第一激光测量计量器26测量轮辋法兰32的径向偏差，而第二激光测量 计量器28测量轮辋法兰32的轴向偏差或者横向偏差。根据可以由上述任意实施例来实施的测试过程的一个实施例，测试机10可以用 于设置总车重(GVW)的25%、37. 5和50%的竖直负载。这些负载表示客车的GVW的0、50% 和100%的重量转移(weight transfer) 0然后，产生驾驶输入以产生竖直负载的0、10%、 20%、30%、40%、50%、60%和 70%的横向力。对于每英寸0到1600磅之间的横向负载，基于在总车重量值的范围之上测量的径 向位移可以建立径向位移概图。类似地，在测试过程中，利用施加到轮胎/车轮组件上的0 到大约1600磅之间的横向负载，针对25% GVW.37. 5% GVW和50% GVW来测量横向位移。 然后，绘制对于每个GVW值的位移，将三个GVW图的斜度平均以产生横向硬度的值。类似地， 通过对于各个GVW值，绘制三个不同的位移与横向负载的曲线图来确定横向位移。绘制的线的平均斜度被确定为径向硬度值。当通过驾驶控制系统施加0横向力时，通过确定位移与径向位移的径向比例来估 计乘坐硬度。在测试过程中，被控制的变量包括由测试机的竖直和横向负载施加系统施加的 力，轮胎压力、旋转速度和外倾角。该系统还利用规定的预热方法来防止错误数据。该测试 易受到包括轮胎尺寸、轮胎结构和轮胎条件的特定的噪声因素的影响。虽然已经详细描述了实施本实用新型的最佳方式，但是熟悉本实用新型涉及到的 本领域的人员应该认识到，由权利要求限定的用于实施本实用新型的各种替代设计和实施 例。
权利要求一种用于测试轮胎/车轮组件的测试机，其特征是该测试机包括被驱动的环形带；车轮保持结构，轮胎/车轮组件被附着到该车轮保持结构上，轮胎在所述环形带上旋转；第一激光测量计量器，指向车轮的内侧轮辋法兰，以测量轮胎/车轮组件的径向偏差；第二激光测量计量器，指向所述内侧轮辋法兰，以测量轮胎/车轮组件的轴向偏差。
2.如权利要求1所述的测试机，其特征是该测试机还包括数据处理系统，所述数据处 理系统从第一激光测量计量器和第二激光测量计量器接收多个测量值。
3.如权利要求2所述的测试机，其特征是所述车轮保持结构具有竖直负载施加系统， 所述竖直负载施加系统被选择性地调节，以模拟轮胎/车轮组件上的选择的竖直负载水平 的施加。
4.如权利要求1所述的测试机，其特征是所述车轮保持结构具有竖直负载施加系统， 所述竖直负载施加系统被调节，以模拟轮胎/车轮组件上的选择的竖直负载水平的施加。
5.如权利要求1所述的测试机，其特征是该测试机还包括支架，所述支架支撑当被附 着到车轮保持结构上时的最邻近轮胎/车轮组件的第一激光测量计量器和第二激光测量 计量器。
6.如权利要求5所述的测试机，其特征是所述第一激光测量计量器被附着到所述支架 上，以将激光束轴向地指引向镜子，所述镜子在沿着径向指引激光束的内侧轮辋法兰的径 向平面内被附着到支架上。
7.如权利要求1所述的测试机，其特征是所述车轮保持结构具有操纵输入系统，所述 操纵输入系统被选择性地调节，以模拟轮胎/车轮组件上的横向力的施加。
8.如权利要求7所述的测试机，其特征是所述车轮保持结构具有竖直负载施加系统， 所述竖直负载施加系统被选择性地调节，以模拟轮胎/车轮组件上的选择的竖直负载水平 的施加，其中，所述操纵输入系统被调节，以产生横向力，所述横向力是通过竖直负载施加 系统施加的竖直负载水平的预定函数。
9.如权利要求8所述的测试机，其特征是该测试机还包括数据处理系统，所述数据处 理系统在多个选择的竖直负载水平上从第一激光测量计量器和第二激光测量计量器接收 多个测量值，以产生径向位移概图。
10.如权利要求8所述的测试机，其特征是该测试机还包括数据处理系统，所述数据处 理系统在多个选择的横向负载水平上从第一激光测量计量器和第二激光测量计量器接收 多个测量值，以产生横向位移概图。
11.如权利要求8所述的测试机，其特征是该测试机还包括数据处理系统，所述数据处 理系统在多个选择的竖直负载水平上从第一激光测量计量器和第二激光测量计量器接收 多个测量值，其中，所述轮胎/车轮组件受到零横向负载，并计算径向比例以产生乘坐硬度 的值。
专利摘要一种用于测试轮胎/车轮组件的测试机。第一激光测量计量器被指向车轮的内侧轮辋法兰，以测量轮胎/车轮组件的径向偏差。第二激光测量计量器被指向所述内侧轮辋法兰，以测量轮胎/车轮组件的轴向偏差。位移数据和负载数据相互关联，以提供用于横向硬度、径向硬度和乘坐硬度的值。
文档编号G01N3/40GK201607377SQ20092017815
公开日2010年10月13日 申请日期2009年9月24日 优先权日2008年10月2日
发明者埃尔顿·R·伊顿三世, 大卫·迈克尔·拉塞尔, 威廉·约翰·�？怂�, 库尔特·克拉默·施莱弗, 约亨·�？ㄌ亍に芬劣� 申请人:福特全球技术公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
