專利名稱：用于測(cè)試輪胎/車輪組件的測(cè)試機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于動(dòng)態(tài)測(cè)量輪胎和車輪組件的硬度的設(shè)備。
背景技術(shù)：
車輪輪輞的硬度能夠影響車輛的乘坐(ride)、駕駛和操縱。車輪的花樣、耐久 性和其它參數(shù)會(huì)影響車輪的硬度。如果車輪的硬度發(fā)生改變，在設(shè)計(jì)過程中懸架調(diào)校 (suspension tuning)會(huì)受到影響。車輪硬度的改變會(huì)需要基本車輛調(diào)校(base vehicle tuning)的改變，反之，基本車輛調(diào)校的改變會(huì)需要組件設(shè)計(jì)改變。需要一種當(dāng)輪胎被裝配到車輪上時(shí)在模擬道路測(cè)試環(huán)境中評(píng)價(jià)車輪組件的硬度 的方法。由于施加在系統(tǒng)上的約束不是必須表示實(shí)際駕駛條件，所以目前的物理測(cè)試和有 限元分析(FEA)方法沒有充分捕獲車輪的偏差(deflection)或者復(fù)雜的車輪與輪胎的接
合部o需要一種在實(shí)際動(dòng)態(tài)條件下評(píng)價(jià)車輪組件的硬度對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)的影響的方法，所 述實(shí)際動(dòng)態(tài)條件針對(duì)輕載和重載兩種條件模擬車輛駕駛條件。通過理解車輪組件硬度的影 響，程序研發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠更好地評(píng)價(jià)在研發(fā)過程中做出的車輪設(shè)計(jì)改變的影響，并控制在研 發(fā)過程中做出的車輪組件硬度的改變的程度。這將幫助確保與車輛的乘坐、駕駛和操縱相 關(guān)的車輛調(diào)校的目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。上述問題通過如下所總結(jié)和描述的方法和設(shè)備得以解決。
實(shí)用新型內(nèi)容如一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例所示，本實(shí)用新型可用于提供一種能夠在模擬道路測(cè)試環(huán)境 中評(píng)價(jià)或測(cè)試車輪組件硬度的測(cè)試機(jī)。測(cè)試裝配到車輪或者輪胎/車輪組件上的輪胎的測(cè)試機(jī)具有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的環(huán)形帶 和車輪保持結(jié)構(gòu)，輪胎/車輪組件被附著到該車輪保持結(jié)構(gòu)上，輪胎在該環(huán)形帶上旋轉(zhuǎn)。該 測(cè)試機(jī)包括第一激光測(cè)量計(jì)量器，第一激光測(cè)量計(jì)量器被指向車輪的內(nèi)側(cè)輪輞法蘭，以測(cè) 量輪胎/車輪組件的徑向偏差。該測(cè)試機(jī)還包括第二激光測(cè)量計(jì)量器，第二激光測(cè)量計(jì)量 器被指向所述內(nèi)側(cè)輪輞法蘭，以測(cè)量輪胎/車輪組件的軸向偏差。根據(jù)本研究的其它方面，測(cè)試機(jī)包括用于從第一激光測(cè)量計(jì)量器和第二激光測(cè)量 計(jì)量器接收多個(gè)測(cè)量值的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。車輪保持結(jié)構(gòu)具有豎直負(fù)載施加系統(tǒng)，所述豎直 負(fù)載施加系統(tǒng)可以被選擇性地調(diào)節(jié)，以模擬輪胎/車輪組件上的選擇的豎直負(fù)載水平的施 加。測(cè)試機(jī)還可包括操縱輸入系統(tǒng)，所述操縱輸入系統(tǒng)可以被選擇性地調(diào)節(jié)，以模擬輪胎/ 車輪組件上的橫向力的施加。所述豎直負(fù)載施加系統(tǒng)可以被調(diào)節(jié)，以模擬輪胎/車輪組件 上的選擇的豎直負(fù)載水平的施加，而操縱輸入系統(tǒng)被調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生橫向力，所述橫向力是通 過豎直負(fù)載施加系統(tǒng)施加的豎直負(fù)載水平的預(yù)定函數(shù)。第一激光測(cè)量計(jì)量器和第二激光測(cè)量計(jì)量器被支架支撐，所述支架當(dāng)被附著到車 輪保持結(jié)構(gòu)上后保持最鄰近輪胎/車輪組件的所述計(jì)量器。至少一個(gè)激光測(cè)量計(jì)量器可包
3括鏡子，所述鏡子在內(nèi)側(cè)輪輞法蘭的徑向平面內(nèi)被附著到支架上。從第一激光測(cè)量計(jì)量器和第二激光測(cè)量計(jì)量器獲得的多個(gè)測(cè)量值可以用于產(chǎn)生 徑向位移概圖、橫向位移概圖以及用于乘坐硬度的值。根據(jù)本研究的另一方面，測(cè)試在測(cè)試機(jī)上的車輪/輪胎組件的方法包括被驅(qū)動(dòng) 的環(huán)形帶和車輪保持結(jié)構(gòu)，輪胎/車輪組件被附著到該車輪保持結(jié)構(gòu)上。車輪保持結(jié)構(gòu)包 括豎直負(fù)載施加系統(tǒng)和橫向負(fù)載施加系統(tǒng)。第一激光測(cè)量計(jì)量器和第二激光測(cè)量計(jì)量器指 引向車輪的內(nèi)側(cè)輪輞法蘭。根據(jù)該方法，輪胎/車輪組件的徑向偏差被測(cè)量以產(chǎn)生多個(gè)徑 向偏差值。輪胎/車輪組件的橫向偏差被測(cè)量以產(chǎn)生多個(gè)橫向偏差值。由豎直負(fù)載施加系 統(tǒng)施加的多個(gè)豎直負(fù)載被指定給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。由橫向負(fù)載施加系統(tǒng)施加的多個(gè)橫向負(fù)載 也被指定給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)使徑向偏差值、橫向偏差值、豎直負(fù)載和橫向負(fù)載 相互關(guān)聯(lián)?？梢曰谏鲜鲫P(guān)聯(lián)提供徑向硬度的值和橫向硬度的值。根據(jù)該方法的另一方面，多個(gè)橫向負(fù)載可以被保持在零，以基于所述關(guān)聯(lián)提供乘 坐硬度的值。豎直負(fù)載施加系統(tǒng)可以被可選擇性地調(diào)節(jié)，以模擬輪胎/車輪組件上的選擇 的豎直負(fù)載水平的施加。所述操縱輸入系統(tǒng)可以被調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生橫向力，所述橫向力是通過 豎直負(fù)載施加系統(tǒng)施加的豎直負(fù)載水平的預(yù)定函數(shù)。參照附圖和示出的實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，將更好地理解該研究的這些和其它方

圖1是輪胎/車輪測(cè)試機(jī)的透視圖；圖2是在測(cè)試機(jī)上的輪胎/車輪的局部透視圖，所述測(cè)試機(jī)具有用于測(cè)量車輪的 內(nèi)側(cè)輪輞法蘭(inboard rim flange)的橫向位移和徑向位移的第一和第二激光測(cè)量計(jì)量 器；圖3是在輪胎/車輪測(cè)試機(jī)上的車輪的可替代的實(shí)施例，所述測(cè)試機(jī)具有用于測(cè) 量車輪的內(nèi)側(cè)輪輞法蘭的橫向位移和徑向位移的第一和第二激光測(cè)量計(jì)量器；圖4是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的概略的流程圖，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與來自第一和第二激光 測(cè)量計(jì)量器的位移數(shù)據(jù)以及與從測(cè)試機(jī)輸入的負(fù)載相關(guān)，以提供徑向硬度、橫向硬度和乘 坐硬度值的。
具體實(shí)施方式
圖1示出了被用于測(cè)量車輪12和輪胎14的測(cè)試機(jī)10，車輪12和輪胎14在環(huán)形 帶16上運(yùn)轉(zhuǎn)。車輪12和輪胎14可被稱為車輪/輪胎組件12、14。測(cè)試機(jī)10的環(huán)形帶16 繞著一對(duì)帶驅(qū)動(dòng)輥18被拖動(dòng)。帶驅(qū)動(dòng)輥18中的一個(gè)可選擇性地連接到用于使帶驅(qū)動(dòng)輥18 和環(huán)形帶16依次旋轉(zhuǎn)的電機(jī)20上。車輪/輪胎組件12、14固定到以具有包括倒V形塔的 車輪保持結(jié)構(gòu)上。參照?qǐng)D2，車輪12和輪胎14被顯示為裝配到車輪測(cè)試機(jī)10上。第一激光測(cè)量計(jì) 量器26和第二激光測(cè)量計(jì)量器28被附著到支架30上。支架30保持第一激光測(cè)量計(jì)量器 26和第二激光測(cè)量計(jì)量器28位于將激光的光束指引到車輪12的表面上的位置。車輪12 的內(nèi)側(cè)輪輞法蘭32受到激光束的照射(impinge)，如圖所示。雖然內(nèi)側(cè)輪輞法蘭32處于
4示出的測(cè)量位置，但是在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)也可使用其它位置。圖2的實(shí)施例也適于測(cè) 量大車輪，所述大車輪具有足夠的空間(clearance)將第一激光測(cè)量計(jì)量器26放置到車輪 12的空腔中，使得可以將激光束徑向地指引到車輪12的內(nèi)側(cè)輪輞法蘭32上。參照?qǐng)D3，示出了可選擇的實(shí)施例，其中，車輪12和輪胎14被裝配到車輪測(cè)試機(jī) 10上。第一激光測(cè)量計(jì)量器26和第二激光測(cè)量計(jì)量器28被固定到支架30上。在該實(shí)施 例中，主要目的是針對(duì)更小直徑的車輪，第一激光測(cè)量計(jì)量器26設(shè)置有鏡子36。第一激光 測(cè)量計(jì)量器26沿著軸向指引激光束，然后激光束由鏡子36沿著徑向反射到內(nèi)側(cè)輪輞法蘭 32。第二激光測(cè)量計(jì)量器28沿著軸向?qū)⒓す馐敢捷嗇y法蘭。第一激光測(cè)量計(jì)量器26 測(cè)量車輪12的內(nèi)側(cè)輪輞法蘭32的徑向位移。第二激光測(cè)量計(jì)量器28測(cè)量車輪12的內(nèi)側(cè) 輪輞法蘭32的軸向位移。利用圖2或者圖3的實(shí)施例，當(dāng)測(cè)試機(jī)10旋轉(zhuǎn)在環(huán)形帶16上的輪胎/車輪12、14 時(shí)，第一激光測(cè)量計(jì)量器26和第二激光測(cè)量計(jì)量器28被用于測(cè)量內(nèi)側(cè)輪輞法蘭32的徑向 位移和軸向位移。測(cè)試機(jī)10將可變的豎直負(fù)載施加到輪胎/車輪組件上，所述可變的豎直 負(fù)載與在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中施加到輪胎/車輪組件上的負(fù)載的變化對(duì)應(yīng)。測(cè)試機(jī)10還包括操縱 輸入系統(tǒng)，該操縱輸入系統(tǒng)模擬車輪在道路上的轉(zhuǎn)向以及被施加到輪胎/車輪組件上的橫 向負(fù)載。參照?qǐng)D4，該系統(tǒng)概略地示出了第一激光測(cè)量計(jì)量器26測(cè)量車輪12的徑向位移， 而第二激光測(cè)量計(jì)量器28測(cè)量車輪12的橫向位移(S卩，軸向位移)。各徑向位移和橫向位 移的測(cè)量值被提供給數(shù)據(jù)處理器38。除了位移測(cè)量之外，數(shù)據(jù)處理器38還從測(cè)試機(jī)10的 豎直負(fù)載施加系統(tǒng)40和橫向負(fù)載施加系統(tǒng)42獲取數(shù)據(jù)。位移和負(fù)載數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)，以提 供由圖4的方框46表示的各種測(cè)試報(bào)告形式的與給定的輪胎/車輪組件的徑向、橫向和乘 坐硬度對(duì)應(yīng)的計(jì)算。測(cè)試機(jī)可以是“flat trac”機(jī)器，例如可從設(shè)在明尼蘇達(dá)州伊甸草原的MTS系統(tǒng) 公司(MTS Systems Corporation of Eden Prairie,Minnesota)的可買到的機(jī)器。通常使 用flat trac機(jī)器來獲取輪胎的力和力矩的數(shù)據(jù)。根據(jù)本實(shí)用新型的任意實(shí)施例，測(cè)試機(jī) 裝配有激光，以準(zhǔn)確地測(cè)量車輪相對(duì)于各種輸入力的位移，所述各種輸入力為模擬當(dāng)車輪 和輪胎在車輛上時(shí)經(jīng)受的車輪的負(fù)載。第一激光測(cè)量計(jì)量器26和第二激光測(cè)量計(jì)量器28可以定位在內(nèi)側(cè)輪輞法蘭32 上的6點(diǎn)的位置。第一激光測(cè)量計(jì)量器26測(cè)量輪輞法蘭32的徑向偏差，而第二激光測(cè)量 計(jì)量器28測(cè)量輪輞法蘭32的軸向偏差或者橫向偏差。根據(jù)可以由上述任意實(shí)施例來實(shí)施的測(cè)試過程的一個(gè)實(shí)施例，測(cè)試機(jī)10可以用 于設(shè)置總車重(GVW)的25%、37. 5和50%的豎直負(fù)載。這些負(fù)載表示客車的GVW的0、50% 和100%的重量轉(zhuǎn)移(weight transfer) 0然后，產(chǎn)生駕駛輸入以產(chǎn)生豎直負(fù)載的0、10%、 20%、30%、40%、50%、60%和 70%的橫向力。對(duì)于每英寸0到1600磅之間的橫向負(fù)載，基于在總車重量值的范圍之上測(cè)量的徑 向位移可以建立徑向位移概圖。類似地，在測(cè)試過程中，利用施加到輪胎/車輪組件上的0 到大約1600磅之間的橫向負(fù)載，針對(duì)25% GVW.37. 5% GVW和50% GVW來測(cè)量橫向位移。 然后，繪制對(duì)于每個(gè)GVW值的位移，將三個(gè)GVW圖的斜度平均以產(chǎn)生橫向硬度的值。類似地， 通過對(duì)于各個(gè)GVW值，繪制三個(gè)不同的位移與橫向負(fù)載的曲線圖來確定橫向位移。繪制的線的平均斜度被確定為徑向硬度值。當(dāng)通過駕駛控制系統(tǒng)施加0橫向力時(shí)，通過確定位移與徑向位移的徑向比例來估 計(jì)乘坐硬度。在測(cè)試過程中，被控制的變量包括由測(cè)試機(jī)的豎直和橫向負(fù)載施加系統(tǒng)施加的 力，輪胎壓力、旋轉(zhuǎn)速度和外傾角。該系統(tǒng)還利用規(guī)定的預(yù)熱方法來防止錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。該測(cè)試 易受到包括輪胎尺寸、輪胎結(jié)構(gòu)和輪胎條件的特定的噪聲因素的影響。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了實(shí)施本實(shí)用新型的最佳方式，但是熟悉本實(shí)用新型涉及到的 本領(lǐng)域的人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，由權(quán)利要求限定的用于實(shí)施本實(shí)用新型的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施 例。
權(quán)利要求一種用于測(cè)試輪胎/車輪組件的測(cè)試機(jī)，其特征是該測(cè)試機(jī)包括被驅(qū)動(dòng)的環(huán)形帶；車輪保持結(jié)構(gòu)，輪胎/車輪組件被附著到該車輪保持結(jié)構(gòu)上，輪胎在所述環(huán)形帶上旋轉(zhuǎn)；第一激光測(cè)量計(jì)量器，指向車輪的內(nèi)側(cè)輪輞法蘭，以測(cè)量輪胎/車輪組件的徑向偏差；第二激光測(cè)量計(jì)量器，指向所述內(nèi)側(cè)輪輞法蘭，以測(cè)量輪胎/車輪組件的軸向偏差。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)試機(jī)，其特征是該測(cè)試機(jī)還包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)從第一激光測(cè)量計(jì)量器和第二激光測(cè)量計(jì)量器接收多個(gè)測(cè)量值。
3.如權(quán)利要求2所述的測(cè)試機(jī)，其特征是所述車輪保持結(jié)構(gòu)具有豎直負(fù)載施加系統(tǒng)， 所述豎直負(fù)載施加系統(tǒng)被選擇性地調(diào)節(jié)，以模擬輪胎/車輪組件上的選擇的豎直負(fù)載水平 的施加。
4.如權(quán)利要求1所述的測(cè)試機(jī)，其特征是所述車輪保持結(jié)構(gòu)具有豎直負(fù)載施加系統(tǒng)， 所述豎直負(fù)載施加系統(tǒng)被調(diào)節(jié)，以模擬輪胎/車輪組件上的選擇的豎直負(fù)載水平的施加。
5.如權(quán)利要求1所述的測(cè)試機(jī)，其特征是該測(cè)試機(jī)還包括支架，所述支架支撐當(dāng)被附 著到車輪保持結(jié)構(gòu)上時(shí)的最鄰近輪胎/車輪組件的第一激光測(cè)量計(jì)量器和第二激光測(cè)量 計(jì)量器。
6.如權(quán)利要求5所述的測(cè)試機(jī)，其特征是所述第一激光測(cè)量計(jì)量器被附著到所述支架 上，以將激光束軸向地指引向鏡子，所述鏡子在沿著徑向指引激光束的內(nèi)側(cè)輪輞法蘭的徑 向平面內(nèi)被附著到支架上。
7.如權(quán)利要求1所述的測(cè)試機(jī)，其特征是所述車輪保持結(jié)構(gòu)具有操縱輸入系統(tǒng)，所述 操縱輸入系統(tǒng)被選擇性地調(diào)節(jié)，以模擬輪胎/車輪組件上的橫向力的施加。
8.如權(quán)利要求7所述的測(cè)試機(jī)，其特征是所述車輪保持結(jié)構(gòu)具有豎直負(fù)載施加系統(tǒng)， 所述豎直負(fù)載施加系統(tǒng)被選擇性地調(diào)節(jié)，以模擬輪胎/車輪組件上的選擇的豎直負(fù)載水平 的施加，其中，所述操縱輸入系統(tǒng)被調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生橫向力，所述橫向力是通過豎直負(fù)載施加 系統(tǒng)施加的豎直負(fù)載水平的預(yù)定函數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的測(cè)試機(jī)，其特征是該測(cè)試機(jī)還包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)在多個(gè)選擇的豎直負(fù)載水平上從第一激光測(cè)量計(jì)量器和第二激光測(cè)量計(jì)量器接收 多個(gè)測(cè)量值，以產(chǎn)生徑向位移概圖。
10.如權(quán)利要求8所述的測(cè)試機(jī)，其特征是該測(cè)試機(jī)還包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)在多個(gè)選擇的橫向負(fù)載水平上從第一激光測(cè)量計(jì)量器和第二激光測(cè)量計(jì)量器接收 多個(gè)測(cè)量值，以產(chǎn)生橫向位移概圖。
11.如權(quán)利要求8所述的測(cè)試機(jī)，其特征是該測(cè)試機(jī)還包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)在多個(gè)選擇的豎直負(fù)載水平上從第一激光測(cè)量計(jì)量器和第二激光測(cè)量計(jì)量器接收 多個(gè)測(cè)量值，其中，所述輪胎/車輪組件受到零橫向負(fù)載，并計(jì)算徑向比例以產(chǎn)生乘坐硬度 的值。
專利摘要一種用于測(cè)試輪胎/車輪組件的測(cè)試機(jī)。第一激光測(cè)量計(jì)量器被指向車輪的內(nèi)側(cè)輪輞法蘭，以測(cè)量輪胎/車輪組件的徑向偏差。第二激光測(cè)量計(jì)量器被指向所述內(nèi)側(cè)輪輞法蘭，以測(cè)量輪胎/車輪組件的軸向偏差。位移數(shù)據(jù)和負(fù)載數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)，以提供用于橫向硬度、徑向硬度和乘坐硬度的值。
文檔編號(hào)G01N3/40GK201607377SQ20092017815
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月2日
發(fā)明者埃爾頓·R·伊頓三世, 大衛(wèi)·邁克爾·拉塞爾, 威廉·約翰·?？怂? 庫爾特·克拉默·施萊弗, 約亨·?？ㄌ亍に芬劣?申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司