DE69423341T2

DE69423341T2 - Reifentestsystem mit konvergierenden lagerungen

Info

Publication number: DE69423341T2
Application number: DE69423341T
Authority: DE
Inventors: G. Chasco; J. Willis
Original assignee: MTS Systems Corp
Current assignee: MTS Systems Corp
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1994-12-09
Publication date: 2000-12-07
Anticipated expiration: 2014-12-10
Also published as: US5481907A; JPH08507152A; WO1995016903A1; EP0683894B1; EP0683894A1; EP0683894A4; DE69423341D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reifentestsystem, welches einen sich drehenden Reifen an einem Straßensimulator positioniert. Insbesondere sieht die vorliegende Erfindung eine kompakte Radpositionierungsanordnung mit konvergierenden Lenkern vor.
Das Testen von Automobilreifen unter Verwendung eines Straßensimulators, wie etwa einer Trommel oder eines flachen Bands, ist an sich bekannt. Während des Tests wird der Reifen gegen eine Außenfläche des Straßensimulators in Drehung versetzt, der verschiedene Straßenzustände, wie etwa Beton oder Schwarzdecke simuliert. Der Reifen ist typischerweise an einer Radanordnung angebracht, wobei die Radanordnung zu dem Straßensimulator hingedrückt wird, um zur Simulation des Gewichts eines Automobils den Reifen radial zu belasten.
Die Radanordnung ist an einem einstellbaren Laufwerk angebracht, um die Position der Radanordnung einzustellen, und somit den Reifen relativ zum Straßensimulator. Durch Ändern der Winkelverlagerung des Reifens auf dem Straßensimulator können Profilabnutzung, statische und dynamische Kräfte und Momente und andere Parameter, die für spezifische Testpraktiken erforderlich sind, für verschiedene Sturz- und Schlupf-(Lenk)-Stellungen gemessen werden. Jedoch enthalten herkömmliche einstellbare Laufwerke allgemein lange Lenker zur Positionssteuerung der Radanordnung. Diese langen Lenker senken die Steifigkeit des Laufwerks, was die Leistung des Laufwerks einschränkt und die Bestimmung der wahren Reifenposition und der auf den Reifen wirkenden Kräfte erschwert. Darüber hinaus machen lange Lenker die Laufwerke ziemlich voluminös, so dass sie in der Anlage oder im Labor zu viel Platz benötigen.
Ein herkömmliches Reifentestsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist in "Application Notes - Carriage Upgrade Package Enhances Use Of Road Wheel Systems For Tire Tread Wear Testing", MTS Systems Corp., 1991, offenbart.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht eine einstellbare Radpositionierungsanordnung zum Halten eines Rads mit einem Reifen an einem Straßensimulator vor. Die Anordnung umfasst einen Rahmen, wobei das Rad an einer Seite des Rahmens angebracht ist, sowie einen beweglichen Rahmen. Eine erste Lenkeranordnung verbindet den beweglichen Rahmen mit dem Rahmen, um eine Verlagerung des beweglichen Rahmens relativ zu dem Rahmen zu ermöglichen. Eine Halteplatte dient zum Haltern eines Radachszapfens, wobei die Halteplatte an dem beweglichen Rahmen mit einer zweiten Lenkeranordnung angebracht ist, um eine Bewegung der Halteplatte relativ zu dem beweglichen Rahmen zu ermöglichen. Die Anordnung hat einen kompakten Aufbau, da sowohl die erste Lenkeranordnung als auch die zweite Lenkeranordnung "konvergierende Lenker" sind, wobei jede Lenkeranordnung durch zwei Hauptebenen gekennzeichnet ist, die einander schneiden, wobei sich die Hauptebenen jedes Satzes an derselben Seite des Rahmens schneiden.
In der dargestellten Ausführung umfasst jede der Lenkeranordnungen zwei Lenkerelemente. Bei der ersten Lenkeranordnung ist jedes Lenkerelement am ersten Ende mit dem Rahmen gelenkig verbunden und am zweiten Ende mit dem beweglichen Rahmen gelenkig verbunden, während bei der zweiten Lenkeranordnung jedes Lenkerelement am ersten Ende mit dem beweglichen Rahmen gelenkig verbunden ist und am zweiten Ende mit der Halteplatte. Separate Aktuatoren, die zwischen dem Rahmen und dem beweglichen Rahmen sowie dem beweglichen Rahmen und der Halteplatte angeordnet sind, ermöglichen eine Verlagerung der Halteplatte um zwei orthogonale Achsen.
In der bevorzugten Ausführung ist die einstellbare Radpositionierungsanordnung an einem stationären Rahmen oder an einstellbaren Schlitten angebracht. Ein Aktuator stellt die Position der einstellbaren Radpositionierungsanordnung ein und hierdurch die Radialbelastung des Reifens auf den Straßensimulator, um das Gewicht eines Automobils zu simulieren. Eine Winkelverlagerung der Halteplatte relativ zum beweglichen Rahmen und eine Winkelverlagerung des beweglichen Rahmens relativ zu dem Rahmen ändert die Position des Reifens auf dem Straßensimulator, um verschiedene Lenk- und Sturzstellungen zu simulieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht der vorliegenden Erfindung, enthalten in einem Reifentestsystem;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A ist eine Schnittansicht entlang Linie 2A--2A in Fig. 2;
Fig. 3 ist eine Endansicht der vorliegenden Erfindung, wobei Teile weggebrochen sind;
Fig. 4 ist eine Draufsicht der vorliegenden Erfindung, wobei Teile weggebrochen sind;
Fig. 5 ist eine schematische Schnittansicht einer Radanordnung;
Fig. 6 ist eine Draufsicht einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei Teile weggebrochen sind;
Fig. 7 ist eine Seitenansicht der zweiten Ausführung;
Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer einstellbaren Schwenkkupplung; und
Fig. 9 ist eine Schnittansicht der einstellbaren Schwenkkupplung entlang Linie 9--9 in Fig. 8.

Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungen

In Fig. 1 ist ein Reifentestsystem 10 dargestellt, das eine erste Ausführung einer einstellbaren Radpositionierungsanordnung 12 der vorliegenden Erfindung enthält. Die einstellbare Radpositionierungsanordnung 12 ist an Schlitten oder Schienen 13 verschiebbar angebracht, die wiederum an einem stationären Rahmen 14 befestigt sind. Die einstellbare Radpositionierungsanordnung 12 hält eine Radanordnung 16 gegen ein Straßenrad 18. Eine Außenumfangsfläche 20 des Straßenrads 18 berührt das Profil eines Reifens 22 der Radanordnung 16. Die Außenfläche 20 simuliert verschiedene Straßenflächen, wie etwa Schwarzdecke oder Beton. Der Reifen wird radial belastet unter Verwendung eines geeigneten, servohydraulisch gesteuerten Hydraulikaktuators, in Fig. 2 bei 15 schematisch dargestellt, der an der einstellbaren Radpositionierungsanordnung 12 und dem Rahmen 14 angebracht ist. Die einstellbare Radpositionierungsanordnung 12 stellt die Position des Reifens 22 auf der Außenfläche 20 ein. In der dargestellten Ausführung stellt die einstellbare Radpositionierungsanordnung 12 den Schlupf- oder Lenkwinkel des Reifens 22 ein, d. h. die Drehung des Reifens 22 um eine Achse 24 in der mit dem Doppelpfeil 26 angegebenen Richtung, wobei die Achse 24 allgemein orthogonal zur Aufstandsfläche des Reifens 22 auf der Straßenoberfläche 20 ist. Darüber hinaus stellt die einstellbare Radpositionierungsanordnung 12 den Sturzwinkel des Reifens 22 relativ zur Straßenfläche 20 ein. Wie dargestellt, ist der Sturzwinkel die Schwenkverlagerung des Reifens 22 und der Achse 24 an dem Straßenrad 18 von dem Rahmen 14 weg und zu diesem hin, in der mit dem Doppelpfeil 30 angegebenen Richtung.
Der Rahmen 14 umfasst geeignete Querelemente 32, so dass der Rahmen 14 alle vom System auf den Reifen 22 ausgeübten Kräfte selbst aufnimmt, so dass ein spezielles Anlagenfundament nicht erforderlich ist. Eine Antriebs/Bremseinheit 38 dreht oder belastet das Straßenrad 18 durch einen Antriebsriemen 40 durch selektives Anlegen von Antriebs- oder Bremskräften an das Straßenrad 18. Ein Direktantrieb oder ein Getriebekasten wäre auch akzeptabel. Ein Steuersystem 44 mit geeigneten analogen und digitalen Steuerungen überwacht die Systemeigenschaften und gibt Befehlsanweisungen aus, um die Geschwindigkeit des Straßenrads 18 einzustellen, den Reifen 22 zum Straßenrad 18 durch einstellbare Positionierung der Anordnung 12 zu positionieren, und die einstellbare Radpositionierungsanordnung 12 zum Rahmen 14 zu positionieren. Eine Bedienungssteuerzentrale 48, die mit dem Steuersystem 44 durch Signalleitungen 50 verbunden ist, bildet eine Schnittstelle für eine Bedienungsperson.
In einer bevorzugten Ausführung sind drei zusätzlich einstellbare Reifenpositionierungsanordnungen 52, 54 und 56 vorgesehen, um zu ermöglichen, dass das System 10 vier Reifen gleichzeitig testet. Wie dargestellt, ist die einstellbare Radpositionierungsanordnung 52 an dem Rahmen 14 mit nicht gezeigten Schlitten an einer der einstellbaren Radpositionierungsanordnung 12 entgegengesetzten Seite angebracht. Die einstellbare Radpositionierungsanordnung 52 hält eine Radanordnung 60 derart, dass ein daran angebrachter Reifen 62 das Straßenrad 18 berührt. Dis einstellbaren Reifentestanordnungen 54 und 56 sind an dem Rahmen 14 in ähnlicher Weise an entgegengesetzten Seiten eines zweiten Straßenrads 64 angebracht. Das zweite Straßenrad 64 wird, ähnlich der Antriebs/Bremseinheit 38 durch eine Antriebs/Bremseinheit 66 in Drehung versetzt oder belastet. Flexible Leitungen 68, 70, 72 und 74 umschließen nicht gezeigte Datensignal- und Steuerleitungen, die jeweils eine Bewegung der jeweiligen einstellbaren Reifentestanordnungen 12, 52, 54 und 56 relativ zu dem Rahmen 14 ermöglichen.
Nun auch zu Fig. 2. Die einstellbare Radpositionierungsanordnung 12 umfasst allgemein ein Rahmenelement 80, ein Zwischenrahmenelement 82, das sich relativ zu dem Rahmen 80 bewegt, sowie eine Halteplatte 100, die sich relativ zu dem Zwischenelement 82 bewegt. Die Halteplatte 100 ist nicht direkt mit dem Rahmen 80 verbunden, sondern stattdessen nur mit dem Zwischenelement 82. Mit der gemäß Fig. 1 an der Halteplatte 100 angebrachten Radanordnung 60 bewirkt eine Verlagerung der Halteplatte 100 relativ zu dem Zwischenrahmenelement 82 unter Verwendung der unten beschriebenen Schwenklenker 102A und 102B, dass sich die Radanordnung 16 und die Halteplatte 100 um die Achse 24 in die mit dem Doppelpfeil 26 bezeichnete Richtung drehen. Ähnlich ist das Zwischenrahmenelement 82 mit dem Rahmen 80 mittels unten beschriebener Schwenklenker 86A und 86B verbunden. Die Schwenklenker 86A und 86B ermöglichen eine Schwenkverlagerung der Radanordnung 16, der Halteplatte 100 und des Zwischenrahmenelements 82 an dem Straßenrad 18 zu dem Rahmen 14 hin und von diesem weg, in einer mit dem Doppelpfeil 30 angegebenen Richtung.
Nun auch zu Fig. 4. Das Zwischenrahmenelement 82 ist mit dem Rahmenelement 80 mittels eines Paars gegenüberstehender Lenker 86A und 86B schwenkbar verbunden. Das Zwischenrahmenelement 82 ist innerhalb eines Innenumfangs 84 des Rahmens 80 angeordnet und umfasst einen Kastenrahmen, der aus Rahmenabschnitten 82A, 82B, 82C und 82D gebildet ist. Der erste Lenker 86A ist mit dem Rahmen 80 an einer Innenwand 88 mittels geeigneter Gelenke 90A und 90B schwenkbar verbunden. Der erste Lenker 86A ist ferner mit dem Rahmenabschnitt 82A mittels geeigneter Gelenke 92A und 92B verbunden. An einer der Innenwand 88 entgegengesetzten Seite ist der zweite Lenker 86B mit der Innenwand 94 mittels geeigneter Gelenke 94A und 94B verbunden, wobei der zweite Lenker 86B wiederum mit dem Rahmenabschnitt 82C mittels geeigneter Gelenke 96A und 96B verbunden ist.
Die Halteplatte 100 hält die Radanordnung 16 und bewegt sich relativ zu dem Zwischenrahmenelement 82. Die Halteplatte 100 ist mit einem Kastenrahmen 101 verbunden, der aus Rahmenabschnitten 101 A, 101 B, 101 C und 101 D gebildet ist. Das Paar der zweiten Lenker 102A und 102B verbindet schwenkbar die Halteplatte 100 und den Kastenrahmen 101 mit dem Zwischenrahmenelement 82.
Die zweiten Lenker 102A und 1028 sind angeordnet, um die Radanordnung 16 um die Achse 24 herum zu drehen. Der Lenker 102A ist an dem Rahmenelement 82D mittels geeigneter Gelenke 104A und 104B schwenkbar verbunden und mit dem Kastenrahmen 101 mittels geeigneter Gelenke 106A und 106B verbunden. Ähnlich ist der Lenker 1028 mit dem Rahmenelement 82B mittels Gelenken 108a und 1088 verbunden und mit dem Kastenrahmen 101 an einer dem Lenker 102A entgegengesetzten Seite mittels Gelenken 110A und 110B.
Zu den Fig. 3 und 4. Die Aktuatoren 120 und 140 bewirken eine Verlagerung der Radanordnung 16. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die Radanordnung 16 an der Halteplatte 100 angebracht, wobei sie durch eine Öffnung 121 darin und durch das Zwischenrahmenelement 82 und den Rahmen 80 vorsteht. Der Aktuator 120 ist mit einer Lasche 122 verbunden, die an dem Kastenrahmen 101 angebracht ist. Am entgegengesetzten Ende ist der Aktuator 120 mit einer Lasche 124 verbunden, die an dem Zwischenrahmenelement 82 angebracht ist. Bei Betrieb verschwenkt der Aktuator 12 die Radanordnung 16, den Kastenrahmen 101 und die Platte 100 relativ zum Zwischenrahmenelement 82 unter Verwendung zweier Lenker 102A und 102B, um den Reifen 22 um die Achse 24 zu verdrehen.
Nun zu Fig. 4. Der Aktuator 140 verstellt den mit dem Doppelpfeil 30 bezeichneten Sturzwinkel des Reifens 22 und der Radanordnung 16 durch Verlagerung des Zwischenrahmenelements 82 relativ zum Rahmen 80 unter Verwendung der Lenker 86A und 86B. Der Aktuator 140 ist mit einer Lasche 142 verbunden, die an dem Zwischenrahmenelement 82 angebracht ist. An dem der Lasche 142 entgegengesetzten Ende ist der Aktuator 140 mit einer geeigneten Lasche 144 verbunden, die wiederum an dem Rahmen 80 befestigt ist. Eine durch den Aktuator 140 bewirkte Verlagerung hat zur Folge, dass die Radanordnung 16 und der Reifen 22 relativ zum Rahmen 80 verschwenkt werden, um hierdurch den Sturzwinkel des Reifens 22 an der Aussenfläche 20 einzustellen. Da jedoch der Lenkaktuator 120 innerhalb der Lenker 86A und 86B eingeschlossen oder effektiv angebracht ist, unterliegt der Aktuator 120 keinen Cosinus-Fehlern, da sich die Lenker 86A und 86B durch verschiedene Sturzwinkel hindurch bewegen, um hierdurch eine Kreuzkopplung zu minimieren.
Die einstellbare Radpositionierungsanordnung 12 hat aufgrund der Anbringung der Lenker 86A, 86B, 102A und 1028 eine kompakte Struktur. Insbesondere werden jeweilige Paare der Lenker 86A und 86B sowie 102A und 102B nach innen verkippt und bilden "konvergierende Lenker", deren jeweilige Ebenen einander an einer den Reifen 22 enthaltenden Seite 150 des Rahmens 80 schneiden. Zu Fig. 3. Jeder der Lenker 102A und 102B enthält eine Hauptebene 152A bzw. 152B. Die Hauptebene 152A ist durch die Gelenke 104A, 104B, 106A und 106B definiert, während die Hauptebene 152B durch die Gelenke 108A, 1088, 110A und 11 OB definiert ist. Da die Gelenke 106A und 106B sowie 110A und 1 OB innerhalb der Gelenke 104A und 104B sowie 108A und 1088 mit dem Kastenrahmen 101 verbunden sind, schneiden sich die Hauptebenen 152A und 152B an der Seite 150 des Rahmens 80, bevorzugt auf der Achse 24.
Ähnlich schneiden sich die Hauptebenen 160A und 16GB der Lenker 86A und 86B an der Seite 150 des Rahmens 80, wie in Fig. 4 dargestellt. Die Hauptebene 160A ist durch die Gelenke 90A, 9GB, 92A und 92B definiert, während die Hauptebene 16GB durch die Gelenke 94A, 948, 96A und 9GB definiert ist. Da die Gelenke 92A und 92B sowie 96A und 9GB innerhalb der Gelenke 90A und 9GB sowie 94A und 94B mit dem Zwischenrahmen 82 verbunden sind, schneiden sich die Hauptebenen 160A und 16GB an der Seite 150. Bevorzugt ist, wie dargestellt, der Lenker 86A länger als der Lenker 8GB, so dass die Überschneidung der Hauptebenen 160A und 16GB auf der Aufstandsfläche eines nennbelasteten Reifens 22 liegt. Dieser Ansatz minimiert Änderungen des effektiven Reifendurchmessers, um hierdurch eine Kreuzkopplung zwischen der radialen Laststeuerung des Reifens und dem Sturzwinkel zu minimieren.
In der dargestellten Ausführung sind die Längen der Lenker 86A und 86B einstellbar, so dass die Konvergenz der Lenker auf den belasteten Radius des zu testenden Reifens eingestellt werden kann. Anders gesagt, es wird die Schwenkachse der Gelenke 92A und 92B näher an die Achse der Radanordnung 16 bewegt als die Schwenkachse der Gelenke 96A und 968. Gemäß den Fig. 2 und 2A umfasst der Lenker 86A zwei Plattenelemente 151 und 153. Das Plattenelement 151 ist mit den Gelenken 90A und 9GB verbunden, während das Plattenelement 153 mit den Gelenken 92A und 92B verbunden ist. Jedes Plattenelement 151 und 153 enthält jeweilige Schlitze 155 und 157. Befestigungselemente 163 stehen durch die Schlitze 155 und 157 vor, um die Plattenelemente 151 und 153 aneinander zu befestigen. Bei ähnlich aufgebautem Lenker 86B kann die Länge jedes Lenkers 86A und 86B eingestellt werden, um die Überschneidung der Hauptebenen 160A und 16GB auf der Aufstandsfläche für den zu testenden Reifen zu lokalisieren. Alternativ, wenn die Konvergenz der Lenker 86a und 86B fest ist (d. h. die Längen der Lenker 86A und 86B fest sind), dann ist der belastete Radius des Reifens von Reifen zu Reifen nicht derselbe, und die Aufstandsfläche wird sich bei einem gegebenen Sturzwinkel um einen geringen Betrag bewegen. Diese Bewegung beeinträchtigt die Testqualität jedoch nicht, weil die Bewegung quer zur Rundung des Straßenrads 18 verläuft, wodurch die gemessene/gesteuerte radiale Reifenlast nicht beeinflusst wird.
Fig. 5 stellt schematisch die Radanordnung 16 dar. Die Radanordnung 16 umfasst ein Gehäuse 1701 das an der Halteplatte 100 und dem Kastenrahmen 101 angebracht ist. Eine Adapterplatte 172 trägt die Felge des Rads 22 und ist an einer Achszapfenlageranordnung 174 angebracht. Die Achszapfenlageranordnung 174 ist mit einer geeigneten Achszapfen- Meßwandleranordnung 176 verbunden, um auf Lenkwinkel und Sturz bezugene Lasten zu messen. Diese Lasten sind proportional zu den auf die Achszapfenwelle 178 wirkenden Kräften in Richtung entlang der Achse 24 (normal zum Papier) und entlang einer Drehachse 179 des Reifens 22. Die Achszapfen-Meßwandleranordnung 176 übermittelt repräsentative Kraftausgangssignale an die Steuerzentrale 44. Obwohl der Achszapfenmeßwandler 176 gemäß Darstellung an der Außenseite des Gehäuses 170 befestigt ist, kann er auch an irgendeiner passenden Stelle angeordnet werden, um auf den Reifen 22 wirkende Kräfte zu messen. Beispielsweise könnte der Achszapfenmeßwandler auch innerhalb des Gehäuses 170 befestigt sein.
Die Welle 78 ist mit einer Längsverzahnungskupplung 180 verbunden, die wiederum mit einer flexiblen Kupplung 182 verbunden ist. Ein Gleitringanordnung 184 ermöglicht einen Zugang zu den am Reifen 22 angeordneten Zensoren und verbindet die flexible Kupplung mit einem Drehmomentmeßwandler 186, der an die Steuerzentrale 44 ein zum Drehmoment an der Welle 178 proportionales Ausgangssignal ausgibt. Der Drehmomentmeßwandler 186 ist mit einer geeigneten Bremsanordnung 188 verbunden, die an dem Gehäuse 170 befestigt ist. Die Bremsanordnung 188 erhält Befehlsanweisungen von der Steuerzentrale 44, um während der Drehung auf dem Straßenrad 18 den Reifen 22 zu belasten. Eine Dreheinheit 190 ist mit einer nicht gezeigten Luftpumpe verbunden und leitet Luft durch die Welle 178 und die Achszapfenlageranordnung 174 zu einem nicht gezeigten Reifenventil. Die Luftpumpe erhält Anweisungen von der Steuerzentrale 44, um den Druck des Reifens 22 während der Drehung einzustellen. Bei Bedarf kann die Anordnung 188 einen Achszapfenmotor enthalten, um den Reifen 22 anzutreiben und das Straßenrad 18 in Drehung zu versetzen.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführung der einstellbaren Radpositionierungsanordnung der vorliegenden Erfindung allgemein bei 212. Wie in der oben beschriebenen Ausführung verstellt die einstellbare Radpositionierungsanordnung 212 den Schlupfwinkel oder den Lenkwinkel des Reifens 22 um die Achse 24 in einer mit dem Doppelpfeil 26 bezeichneten Richtung sowie den Sturzwinkel des Reifens 22 in einer durch den Doppelpfeil 30 bezeichneten Richtung.
Die einstellbare Radpositionierungsanordnung 212 umfasst allgemein ein Rahmenelement 220, ein Zwischenrahmenelement 222, das sich relativ zu dem Rahmenelement 220 bewegt, sowie eine Halteplatte 224, die sich relativ zu dem Zwischenelement 222 bewegt. Die Halteplatte 224 ist nicht direkt mit dem Rahmenelement 220 verbunden, sondern nur mit dem Zwischenrahmenelement 222. Wenn die Radanordnung 16 an der Halteplatte 224 angebracht ist, bewirkt eine Verlagerung der Halteplatte 224 relativ zu dem Zwischenrahmenelement 222 unter der Verwendung einer nachfolgend beschriebenen, Schwenklenker 258A und 258B umfassenden Lenkeranordnung 226, dass sich die Radanordnung 16 und die Halteplatte 224 um die Achse 24 in die mit dem Doppelpfeil 26 angegebene Richtung drehen. Ähnlich ist das Zwischenrahmenelement 222 mit dem Rahmen 220 mittels einer nachfolgend beschriebenen, Schwenklenker 234A und 234B umfassenden Lenkeranordnung 228 verbunden. Die Schwenklenker 234A und 234B gestatten eine Schwenkverlagerung der Radanordnung 16, der Halteplatte 224 und des Zwischenrahmenelements 222 zu dem Straßenrad 18 in der in Fig. 7 mit dem Doppelpfeil 30 bezeichneten Richtung.
Das Zwischenrahmenelement 222 umfasst Balkenelemente 230A und 230B, die durch Endplatten 232A und 232B miteinander verbunden sind, wovon 232A in Fig. 6 strichpunktiert dargestellt ist. Jeder Lenker 234A und 234B verbindet schwenkbar das Zwischenrahmenelement 222 mit dem Rahmen 220. Der Lenker 234A ist mit dem Rahmen 220 an Haltelaschen 236A und 236B mittels jeweiliger Gelenke 238A und 238B schwenkbar verbunden. Der Lenker 234A umfasst Arme 239A und 239B, die mit den Endplatten 232A, 232B mittels jeweiliger Gelenke 240A und 240B schwenkbar verbunden sind. Eine Welle 244 sorgt zwischen den Armen 239A und 239B für strukturelle Festigkeit. Da die Welle 244 zwischen dem Zwischenrahmenelement 222 und dem Rahmen 220 angeordnet ist, enthalten die Endplatten 232A und 232B jeweils einen vertieften Abschnitt 246, wie in Fig. 6 anhand der Endplatte 232A gezeigt, um für einen Abstand zwischen den Endplatten 232A und 232B und der Welle 244 während der Bewegung des Zwischenrahmenelements 222 zu sorgen.
Das Zwischenrahmenelement 222 umfasst Halter 248A und 248B, die mit dem Balkenelement 230A verbunden sind und sich zu dem Reifen 22 hin erstrecken. Der Lenker 234B ist mit den Haltern 248A und 248B unter Verwendung jeweiliger Gelenke 252A und 252B schwenkbar verbunden. Gelenke 243A und 243B verbinden schwenkbar den Lenker 234B mit dem Rahmen 220 mittels Tragbalken 245A und 245B.
Zu Fig. 7. Es versteht sich, dass die Schwenkachse 239, die durch die Gelenke 240A und 240B definiert ist, bevorzugt sich mit einer Achse 241 der Radanordnung 16 schneidet. Die Anordnung der Schwenkachse 239 der Lenkeranordnung 228 an oder im wesentlichen nahe der Achse 241 minimiert eine Kreuzkopplung zwischen Sturz- und Lenkeinstellungen.
Die Halteplatte 224 hält die Radanordnung 16 und bewegt sich relativ zu dem Zwischenrahmenelement 222. Die Halteplatte 224 ist mit Halteelementen 256A und 256B verbunden. Das Paar zweiter Lenker 258A und 258B verbindet schwenkbar die Halteplatte 224 und die Halteelemente 256A und 256B mit dem Zwischenrahmenelement 222.
Die zweiten Lenker 258A und 258B sind angeordnet, um die Radanordnung 16 um die Achse 24 herum zu drehen. Der Lenker 258A ist mit den Halteelementen 256A und 256B mittels jeweiliger Gelenke 260A und 260B schwenkbar verbunden. Der Lenker 258A ist ebenfalls mit Balkenelementen 230A und 230B mittels jeweiliger Gelenke 262A und 262B verbunden. Ähnlich ist der Lenker 258B mit dem Zwischenrahmenelement 222 mittels Gelenken 264A und 264B verbunden, und mit den Halteelementen 256A und 256B an einer dem Lenker 256A entgegengesetzten Seite mittels Gelenken 266A und 266B.
Die einstellbare Radpositionierungsanordnung 212 hat aufgrund der Anbringung der Lenker 258A und 258B und der Lenker 234A und 234B eine kompakte Struktur. Wie die oben beschriebenen Lenker 102A und 102B enthalten die Lenker 234A und 234B Hauptebenen (definiert durch die Gelenke 238A, 238B, 240A, 240B; und 243A, 243B, 252A, 252B), die sich an einer den Reifen 22 enthaltenden Seite 260 des Rahmens 220, bevorzugt auf der Achse 24, schneiden. Ähnlich enthalten die Lenker 258A und 258B Hauptebenen (definiert durch die Gelenke 260A, 260B, 262A, 262B; und 264A, 264B, 266A, 266B), die sich auf der Seite 260 des Rahmens 220 schneiden, wie in Fig. 6 dargestellt.
Ein Aktuator 270, dessen erstes Ende mit dem Rahmen 220 verbunden ist und dessen zweites Ende mit einer Lasche 271 des Zwischenrahmens 222 verbunden ist, steuert die Bewegung des Zwischenrahmens 222 relativ zum Rahmen 220 in der mit dem Doppelpfeil 30 bezeichneten Richtung. Ein Aktuator 276, dessen erstes Ende mit dem Zwischenrahmen 222 durch einen Halte 277 (Fig. 6) verbunden ist und dessen zweites Ende mit dem Halteelement 256B verbunden ist, steuert die Bewegung der Halteplatte 224 relativ zu dem Zwischenrahmen 222 in der mit dem Pfeil 26 bezeichneten Richtung.
In einer bevorzugten Ausführung ist die wirksame Länge jedes der Lenker 234A, 234B, 258A und 258B einstellbar, um die Radpositionierungsanordnung 200 für den zu testenden Reifen 22 zu justieren. Gemäß Fig. 8 ist der hierin benutzte Begriff, "effektive Länge" definiert als der lineare Abstand zwischen den Schwenkachsen jedes entsprechenden Lenkers. Durch Fixierung der Einstellung des Orts einer oder beider Schwenkachsen ist die effektive Länge zwischen einem mit dem Doppelpfeil 297 dargestellten minimalen Abstand und einem mit dem Doppelpfeil 299 dargestellten maximalen Abstand einstellbar.
Fig. 8 und 9 zeigen Komponenten, die in den an den Lenkern 234A, 234B, 258A und 258B verwendeten Gelenken vorhanden sind, anhand des Beispiels des Gelenks 243A. Das Gelenk 243A enthält ein äußeres zylindrisches Gehäuse 300 mit einer inneren zylindrischen Öffnung 302. In der zylindrischen Öffnung 302 ist eine Buchse 304 angeordnet. Sperrringe 306A und 306B, die sich in jeweiligen inneren Ringnuten 308A und 308B befinden, verhindern eine axiale Bewegung der Buchse 304 relativ zu dem Außengehäuse 300. Die Buchse 304 enthält eine zylindrische Öffnung 312, die von einer Mittelachse 314 des Gehäuses 300 exzentrisch versetzt ist.
Ein erster Abschnitt 322 einer Schwenkwelle 320 ist in dem Tragbalken 245A angebracht. Der Abschnitt 322 dreht sich in einer geeigneten Lageranordnung 324, die an dem Tragbalken 245A befestigt ist. Ein zweiter Abschnitt 326 der Schwenkwelle 320 ist in die Öffnung 312 der Buchse 304 eingesetzt. Beim Betrieb wird die Position der Schwenkwelle 320 relativ zu dem Lenker 234B eingestellt durch Drehen der Buchse 304 innerhalb der Öffnung 302 und somit Drehen der Öffnung 312 um die Achse 314.
Wie in Fig. 8 dargestellt, erstreckt sich ein Schlitz 330 von einer Außenfläche des Gehäuses 300 zu der Öffnung 302. Befestigungselemente 332 bilden eine Klemme von den gegenüber liegenden Abschnitten des Gehäuses 300, um die Buchse 304 innerhalb der Öffnung 302 zu fixieren. Eine Indexmarkierung 336 an der Buchse 304 und eine geeignete Skala 338 an dem Gehäuse 300 dienen zur genauen Positionsänderung der Welle 320 innerhalb des Gehäuses 300 und hierdurch der effektiven Länge des Lenkers 234B. In der dargestellten Ausführung sind geeignete Öffnungen 340 in der Buchse vorgesehen und dienen zur Drehung der Buchse 304 unter Verwendung eines Werkzeugs, wie etwa eines Zweilochmutterndrehers.
In der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführung wird die effektive Länge des Lenkers 234B durch Ändern der Position der Schwenkwelle oder der Schwenkwellen in Bezug auf den Lenker eingestellt. Es versteht sich, dass die effektive Länge der Lenker 234A, 234B, 258A und 258B auch durch Verwendung exzentrischer Buchsen geändert werden könnte, die nicht in dem Lenker, sondern in dem entsprechenden Halteelement angeordnet sind. Insbesondere würden die Schwenkwellenlageranordnungen in den Lenkern derart angeordnet, dass der Abstand zwischen den Schwenkwellen in Bezug auf die Lenker fest ist, und nicht wie oben beschrieben einstellbar. Durch Drehung der exzentrischen Buchsen in den Halteelementen werden dann die Halteelemente entweder näher zusammengebracht oder weiter voneinander wegbewegt, während der Abstand zwischen den Schwenkwellen der Lenker fest bleibt.
Insgesamt sieht die vorliegende Erfindung eine einstellbare Radpositionierungsanordnung vor, die für Anwendungen wie etwa der Halterung einer Radanordnung in einem Testsystem gut geeignet ist. Die einstellbare Positionierungsanordnung enthält zwei konvergierende Lenker. Die konvergierenden Lenker gestatten eine sehr kompakte Ausführung der Anordnung.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungen beschrieben wurde, werden Fachleute erkennen, dass Änderungen in Form und Detail durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Radpositionierungsanordnung (12; 212) zum Halten eines Rads (22) relativ zu einem Straßensimulator (18), wobei die Anordnung (12; 212) umfasst:

einen Rahmen (80; 220), wobei das Rad (22) an einer Seite des Rahmens (80; 220) angebracht ist;

einen beweglichen Rahmen (82; 222);

ein Halteelement (100; 224) zum Halten des Rads (22);

erste Lenkermittel zum Verbinden des beweglichen Rahmens (82; 222) mit dem Rahmen (80; 220), wobei die ersten Lenkermittel (86A, 86B; 234A, 234B) einen ersten Satz von Hauptebenen definieren, die sich auf der das Rad (22) aufweisenden Seite des Rahmens (80; 220) schneiden; und

zweite Lenkermittel (102A, 102B; 258A; 258B) zum Verbinden des Halteelements (100; 224) mit dem beweglichen Rahmen (82; 222), dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Lenkermittel (102A, 102B; 258A; 258B) einen zweiten Satz von Hauptebenen definieren, die sich an der das Rad (22) aufweisenden Seite des Rahmens (80; 220) schneiden.

2. Radpositionierungsanordnung (12; 212) nach Anspruch 1, wobei die ersten Lenkermittel umfassen:

ein Lenkerelement (86A; 234A) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende mit dem Rahmen (80; 220) zur Bewegung um eine erste Schwenkachse schwenkbar verbunden ist und das zweite Ende mit dem beweglichen Rahmen (82; 222) zur Bewegung um eine zweite Schwenkachse schwenkbar verbunden ist; und

Mittel (151, 153, 163; 300, 3041 332) zum Einstellen eines Abstands zwischen der ersten Schwenkachse und der zweiten Schwenkachse.

3. Radpositionierungsanordnung (12; 212) nach Anspruch 2, wobei das Lenkerelement (86A; 234A) einen ersten Abschnitt (151; 300) und einen zweiten Abschnitt (153; 304) umfasst, und wobei die Mittel zum Einstellen Verbindungsmittel (163; 332) zum Verbinden des ersten Abschnitts (151; 300) mit dem zweiten Abschnitt (153; 304) zum Erhalt des Abstands umfassen.

4. Radpositionierungsanordnung (212) nach Anspruch 2, wobei die Mittel zum Einstellen ein Gehäuse (300) und eine in dem Gehäuse (300) einstellbar fixierte Buchse (304) umfassen, wobei die Buchse (304) eine Öffnung (312) aufweist, die von einer Mittelachse der Buchse (304) versetzt ist, wobei eine der Schwenkachsen durch die Öffnung (312) verläuft.

5. Radpositionierungsanordnung (212) nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse (300) an einem Ende des Lenkerelements (234A) angebracht ist.

6. Radpositionierungsanordnung (212) nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse (300) ein zylindrisches Element mit einer zylindrischen Öffnung (302) sowie einen Schlitz (330) aufweist, der sich von einer Außenoberfläche zu der zylindrischen Öffnung (302) hin erstreckt, und ferner ein Befestigungselement (332) umfasst, um die Breite des Schlitzes einzustellen, um die Buchse (304) in dem Gehäuse (300) zu befestigen.

7. Radpositionierungsanordnung (212) nach Anspruch 4, wobei die Mittel zum Einstellen ein zweites Gehäuse (300) und eine in dem zweiten Gehäuse (300) einstellbar fixierte zweite Buchse (304) umfassen, wobei die zweite Buchse (304) eine Öffnung (312) aufweist, die von einer Mittelachse der zweiten Buchse (304) versetzt ist, wobei eine der Schwenkachsen durch die zweite Öffnung (312) verläuft.

8. Radpositionierungsanordnung (12; 212) nach Anspruch 1, wobei die ersten Lenkermittel umfassen:

ein erstes Lenkerelement (86A; 234A) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende mit dem Rahmen (80; 220) an einer ersten Schwenkachse schwenkbar verbunden ist und das zweite Ende mit dem beweglichen Rahmen (82; 222) an einer zweiten Schwenkachse schwenkbar verbunden ist; und

ein zweites Lenkerelement (86B; 234B) mit einem dritten Ende und einem vierten Ende, wobei das dritte Ende mit dem Rahmen (80; 220) an einer dritten Schwenkachse schwenkbar verbunden ist und das vierte Ende mit dem beweglichen Rahmen (82; 222) an einer vierten Schwenkachse schwenkbar verbunden ist.

9. Radpositionierungsanordnung (12; 212) nach Anspruch 8, wobei sich das Rad um eine Radachse dreht, und wobei die zweite Schwenkachse näher an der Radachse angeordnet ist als die vierte Schwenkachse.

10. Radpositionierungsanordnung (212) nach Anspruch 9, wobei sich die zweite Schwenkachse mit der Radachse schneidet.

11. Radpositionierungsanordnung (212) nach Anspruch 10, die ferner Mittel (151, 153, 163; 300, 304, 332) umfasst, um einen Abstand zwischen der ersten Schwenkachse und der zweiten Schwenkachse einzustellen.

12. Radpositionierungsanordnung (212) nach Anspruch 11, wobei die Mittel zum Einstellen ein Gehäuse (300) und eine in dem Gehäuse (300) einstellbar fixierte Buchse (304) umfassen, wobei die Buchse (304) eine Öffnung (312) aufweist, die von einer Mittelachse der Buchse (304) versetzt ist, wobei eine der Schwenkachsen durch die Öffnung (312) verläuft.

13. Radpositionierungsanordnung (12; 212) nach Anspruch 1, wobei sich das Rad um eine Radachse (241) dreht; und

wobei die ersten Lenkermittel (86A, 86B; 234A, 234B) mit dem beweglichen Rahmen (82; 222) verbunden sind, um einen Satz zweier beweglicher Rahmenschwenkachsen zu definieren; und

wobei die zweiten Lenkermittel (102A, 102B; 258A, 258B) mit dem Halteelement (100; 224) verbunden sind, um einen Satz zweier Halteelement-Schwenkachsen zu definieren; und

wobei die Schwenkachsen des einen Schwenkachsensatzes mit einem gleichen Abstand von der Radachse (241) angeordnet sind und die Schwenkachsen des anderen Schwenkachsensatzes mit ungleichem Abstand von der Radachse (241) angeordnet sind.

14. Radpositionierungsanordnung (12; 212) nach Anspruch 1, wobei das Rad (22) mit dem Straßensimulator (18) in Eingriff bringbar ist, um eine Aufstandsfläche zu bilden, und wobei die zweiten Lenkermittel (102A, 102B; 258A; 258B) das Rad (22) um eine durch die Aufstandsfläche verlaufende Achse drehen und wobei sich die Hauptebenen des ersten Satzes auf der Achse schneiden.

15. Radpositionierungsanordnung (12; 212) nach Anspruch 14, wobei sich die Hauptebenen des ersten Satzes auf der Aufstandsfläche schneiden.