DE20018414U1

DE20018414U1 - Device for fastening measuring devices to the wheel of a vehicle

Info

Publication number: DE20018414U1
Application number: DE20018414U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2010-10-28

Description

Vorrichtung zur Befestigung von Messeinrichtungen am Rad eines FahrzeugesDevice for attaching measuring devices to the wheel of a vehicle

Die Felge von Fahrzeugrädern wird heute meist über Radschrauben mit Sechskantkopf in einem Innengewinde an der Nabe befestigt. Umgekehrt ist es auch üblich, dass in der Nabe Gewindebolzen eingesetzt sind und die Felge mit Radmuttern befestigt wird. Wenn nachfolgend der Begaff Radschrauben benutzt wird, sind gleichzeitig auch die Versionen mit Radmutter gemeint.Today, the rim of vehicle wheels is usually attached to the hub using wheel bolts with a hexagon head in an internal thread. Conversely, it is also common for threaded bolts to be inserted into the hub and the rim to be attached using wheel nuts. When the term wheel bolts is used below, this also refers to the versions with wheel nuts .

hi der Entwicklung, bei Zulassungen und Überprüfungen von Fahrzeugen werden vielfach Messwerte aus dem Bereich der Fahrzeugräder benötigt, wie z.B. die Raddrehzahl oder Temperaturwerte der Bremsanlage. Um die benötigten Messmittel ohne bauliche Veränderungen am Rad des Fahrzeuges zu fixieren, (Fig 1) wird nach dem Stand der Technik eine Scheibe (5) zentrisch und parallel zur Felge (1) des zu messenden Rades angebracht. Im Zentrum der Scheibe wird z.B. ein Drehratensensor (7), ein Schleifringübertrager oder ein Telemetrieübertrager eingesetzt. Die Scheibe (5) wird dazu an den Radschrauben (2) befestigt, entweder durchhi development, during the approval and inspection of vehicles, measurement values from the area of the vehicle wheels are often required, such as the wheel speed or temperature values of the brake system. In order to fix the required measuring equipment to the wheel of the vehicle without structural changes (Fig. 1), according to the state of the art, a disk (5) is attached centrally and parallel to the rim (1) of the wheel to be measured. In the center of the disk, for example, a rotation rate sensor (7), a slip ring transmitter or a telemetry transmitter is used. The disk (5) is attached to the wheel bolts (2) either by

1. eine Schraubverbindung, wobei zuvor die serienmäßigen Radschrauben durch Sonderradschrauben ersetzt wurden, die in der Mitte des Schraubenkopfes ein Gewinde haben oder durch1. a screw connection, whereby the standard wheel bolts were previously replaced by special wheel bolts that have a thread in the middle of the screw head or by

2. Spannzangensysteme aus Stahl nach Fig 3a. Die Klemmung erfolgt, indem eine Spannzange per Schraube in eine konische Hülse (13) gezogen wird, bis sich die sechs Spannzangenfinger (12) an den Flanken der Radschraube (10) festklemmen.2. Steel collet systems according to Fig. 3a. Clamping is achieved by pulling a collet into a conical sleeve (13) using a screw until the six collet fingers (12) clamp onto the flanks of the wheel bolt (10).

Bei Methode 1 sind die Komponenten preisgünstig, jedoch müssen vor dem Test die serienmäßigen Radschrauben gewechselt werden. Da Radschrauben ein sicherheitskritisches Bauteil am Fahrzeug sind, muss die Materialauswahl und Fertigung der Sonderradschrauben in Kleinserie besonders sorgfältig durchgeführt werden. Für verschiedene Fahrzeuge werden unterschiedliche Sätze von Radschrauben benötigt.With method 1, the components are inexpensive, but the standard wheel bolts must be replaced before the test. Since wheel bolts are a safety-critical component on the vehicle, the material selection and production of the special wheel bolts in small series must be carried out with particular care. Different sets of wheel bolts are required for different vehicles.

Die Spannzangen nach Methode 2 sind aus speziellen Stahllegierungen mit Federeigenschaften gefertigt. Problematisch ist das Korrosionsverhalten auf salznassen Fahrbahnen und das relativ hohe Gewicht.The collets according to method 2 are made of special steel alloys with spring properties. The corrosion behavior on wet roads and the relatively high weight are problematic.

Die dynamischen Eigenschaften und die rotierende Masse des zu prüfenden Rades sollen durch die Messeinrichtung möglichst wenig verändert werden. Deshalb wird angestrebt, die Komponenten der Messeinrichtung aus leichtem Material zu fertigen. Außerdem wird hohe Korrosionsbeständigkeit gefordert.
5 The dynamic properties and the rotating mass of the wheel to be tested should be changed as little as possible by the measuring device. Therefore, the aim is to manufacture the components of the measuring device from lightweight material. High corrosion resistance is also required.
5

Bei den genannten Lösungen sind pro Radschraube eine oder zwei Schrauben einzudrehen oder zu lösen, wenn die Messvorrichtung an- oder abmontiert werden soll. Diese Befestigungsart stellt noch keine optimale Lösung dar, wenn es darum geht, die Scheibe mit dem Messmittel besonders oft oder schnell zu wechseln, z.B. bei Versuchsreihen an Reifen. Zum Felgenwechsel muss die Messvorrichtung jedesmal abmontiert werden, um die Radmuttern lösen zu können. Die umgekehrte Arbeitsfolge ist nach dem Reifentausch erforderlich. Es sind dazu viele Schraubvorgänge nötig, die in der Summe erheblich Zeit kosten. Es wird deshalb eine Befestigungsvariante im Anspruch 6 vorgeschlagen, bei der sich die Messeinrichtung ohne wiederholtes Schrauben aufsetzen und abnehmen lässt.With the solutions mentioned, one or two screws must be screwed in or loosened per wheel bolt when the measuring device is to be mounted or removed. This type of fastening is not yet an optimal solution when the disk with the measuring device needs to be changed particularly often or quickly, e.g. when testing tires. When changing the rim, the measuring device must be removed each time in order to be able to loosen the wheel nuts. The reverse sequence of work is required after changing the tire. This requires many screwing operations, which in total take up a considerable amount of time. A fastening variant is therefore proposed in claim 6, in which the measuring device can be attached and removed without repeated screwing.

Das Gewicht wird durch die im Schutzanspruch 1 genannten Materialien reduziert. Sofern Leichtmetall wie z.B. Aluminium eingesetzt wird, ist für den Korrosionsschutz eine Eloxalbeschichtung oder Hartanodisieren geeignet. Allerdings besteht die Gefahr der Beschädigung der Schutzschicht. Fig. 3a und 3b stellen jeweils die Hälfte einer Spannzange in Draufsicht und einer Radschraube im Schnitt dar. (Fig. 3a: Variante nach dem Stand der Technik, Fig. 3b: verbesserte Variante). Die Finger (12) entstehen dadurch, dass in ein zylindrisches Rohr sechs Längsschlitze geschnitten werden. Die bekannten Spannzangensysteme nach Fig. 3 a drücken auf die Flanken der Radschaubenköpfe (10) am Rand der Spannfinger (12). Durch die Kontur im BereichThe weight is reduced by the materials mentioned in claim 1. If light metal such as aluminum is used, an anodizing coating or hard anodizing is suitable for corrosion protection. However, there is a risk of damaging the protective layer. Fig. 3a and 3b each show half of a collet in plan view and half of a wheel bolt in section. (Fig. 3a: variant according to the state of the art, Fig. 3b: improved variant). The fingers (12) are created by cutting six longitudinal slots into a cylindrical tube. The known collet systems according to Fig. 3a press on the flanks of the wheel bolt heads (10) at the edge of the clamping fingers (12). The contour in the area

(11) ergeben sich hochbelastete Druckstellen. Eine aufgebrachte Korrosionsschutzschicht (z.B. eine harte Eloxalschicht) neigt an den Fingerflanken wegen hoher Scherkräfte zum Abplatzen. Hat das Spannzangenmaterial nur geringe Härte, (z.B. Kunststoff), würden die Kanten der Spannfinger verformt und auf Dauer beschädigt. Deshalb wird im Anspruch 2 und Fig. 3b vorgeschlagen, die Innenseite der Spannfinger (15) so zu gestalten, dass sie auf einer Breite b (14) den Schraubenflanken (10) angepasst sind. Der Druck verteilt sich dadurch auf eine größere Fläche und wirkt senkrecht zur Materialoberfläche. Das vermeidet Verformungen des Materials und Scherkräfte auf die Korrosionsschutzschicht.(11) results in highly stressed pressure points. An applied anti-corrosion layer (e.g. a hard anodized layer) tends to chip off on the finger flanks due to high shear forces. If the collet material is only slightly hard (e.g. plastic), the edges of the clamping fingers would be deformed and permanently damaged. Therefore, in claim 2 and Fig. 3b it is proposed to design the inside of the clamping fingers (15) in such a way that they are adapted to the screw flanks (10) over a width b (14). The pressure is thus distributed over a larger area and acts perpendicular to the material surface. This avoids deformation of the material and shear forces on the anti-corrosion layer.

Eine Ausgestaltung zur schnelleren Montage des Spannzangensystems ist im Schutzanspruch 4 wiedergegeben. Bekannt ist aus G9206155.9, dass die Spannzange, die mit einer Schraube in die Hülse gezogen wird, bereits an der Scheibe (5) vormontiert ist. Durch den dort beschriebenen Zentrierstern können die einzelnen Spannelemente zwar schnell auf den Lochkreisdurchmesser der Radmuttern angepasst werden, doch aufsetzen lässt sich die Einheit dann meist noch nicht, weil die Spannelemente einzeln auf Winkelstellung der Radschraubenköpfe eingerichtet werden müssen. Dagegen wird in Schutzanspruch 4 vorgeschlagen, dass Spannzange und Hülse (3) mit einem Spannknopf (4) kombiniert werden (Fig. 1). Das Aufsetzen am Sechskant der Radschraube und das Festspannen erfolgt mit einem einzigen Handgriff. Nachdem das letzte Spannelement fixiert ist, wird die Scheibe (5) mit dem Messmittel aufgesteckt und mit Schnellspannrändelrnuttern (6) befestigt.A design for faster assembly of the collet system is given in claim 4. It is known from G9206155.9 that the collet, which is pulled into the sleeve with a screw, is already pre-assembled on the disk (5). The centering star described therein allows the individual clamping elements to be quickly adjusted to the bolt circle diameter of the wheel nuts, but the unit cannot usually be attached because the clamping elements have to be individually adjusted to the angular position of the wheel bolt heads. In contrast, claim 4 proposes that the collet and sleeve (3) be combined with a clamping knob (4) (Fig. 1). Attachment to the hexagon of the wheel bolt and tightening takes place with a single movement. After the last clamping element is fixed, the disk (5) with the measuring device is attached and fastened with quick-release knurled nuts (6).

Eine Weiterbildung nach Anspruch 5 stellt der im Spannknopf eingebaute Höhenausgleich dar. Werden an einem Rad mit vier oder fünf Radschrauben die Spannelemente aufgesetzt und gespannt, befinden sich wegen Montagetoleranzen die Rückseiten der Spannelemente meist nicht exakt in einer Ebene. Beim Festschrauben der Scheibe (5) käme es dann zu Verwindungen. Deshalb ist im Spannknopf (4) eine Tellerfeder mit beweglicher Abdeckung eingebaut, die den erforderlichen Höhen- und Winkelausgleich bewirkt.A further development according to claim 5 is the height compensation built into the tensioning knob. If the tensioning elements are placed and tightened on a wheel with four or five wheel bolts, the backs of the tensioning elements are usually not exactly in one plane due to assembly tolerances. When the disc (5) is screwed tight, twisting would then occur. Therefore, a disc spring with a movable cover is built into the tensioning knob (4), which provides the necessary height and angle compensation.

Eine weitere, deutliche Verkürzung der Montagezeit wird erreicht, wenn die Spannzangenhalter durch die in Anspruch 6 genannten magnetischen Halteelemente (8) ausgetauscht werden (Fig. 2). Dadurch ist ein Schraub Vorgang nur noch beim ersten Aufsetzen der Messeinrichtung auf die Felge erforderlich. Das Abnehmen und erneute Aufsetzen der kompletten Messeinrichtung ist dann jeweils nur noch ein einziger Handgriff. Zur Erstmontage werden die Magnethalter (8) einzeln auf den Köpfen der Radschrauben (2) angesetzt, die bei praktisch allen Fahrzeugen aus Stahl gefertigt sind.A further, significant reduction in assembly time is achieved if the collet holders are replaced by the magnetic holding elements (8) mentioned in claim 6 (Fig. 2). This means that a screwing process is only required when the measuring device is first placed on the rim. Removing and re-placing the complete measuring device then only requires a single movement. For initial assembly, the magnetic holders (8) are placed individually on the heads of the wheel bolts (2), which are made of steel on practically all vehicles.

Danach wird, wie bei der Spannzangenbefestigung, eine Scheibe (5) mit dem Sensor (7) auf die Rückseite der Magnethalter geschraubt. Beim Abnehmen muss nur die magnetische Haltekraft mit einem horizontalen Ruck überwunden werden. Beim wiederholten Aufsetzen schnappt die Messeinheit durch die Magnetkräfte selbsttätig an die Radschrauben.Then, as with the collet fastening, a disk (5) with the sensor (7) is screwed onto the back of the magnet holder. When removing it, the magnetic holding force only has to be overcome with a horizontal jerk. When re-attached, the measuring unit automatically snaps onto the wheel bolts due to the magnetic forces.

Damit die Messeinheit bei Fahrten über Schlaglochstrecken nicht abgeschüttelt wird, ist es erforderlich, dass im Magnethalter ein starker Magnet in einer haftkraftverstärkenden Anordnung verwendet wird. Weiterhin muss eine Hülse an der Frontseite des Halters vorhanden sein, die den Magnethalter auf der Radschraube zentriert und ein Abrutschen des Halters bei starken vertikalen Stößen verhindert.To ensure that the measuring unit is not shaken off when driving over potholes, it is necessary to use a strong magnet in an arrangement that increases the adhesive force in the magnet holder. There must also be a sleeve on the front of the holder that centers the magnet holder on the wheel bolt and prevents the holder from slipping in the event of strong vertical impacts.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Erkenntnis, dass in der beschriebenen Anordnung bereits relativ geringe horizontale Haftkräfte ausreichen, um auch bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit und schlechter Fahrbahn ein Abrutschen der Messeinheit zu verhindern. Weiterhin wird durch den nachfolgend vorgeschlagenen Aufbau des Magnetsystems erreicht, dass auch bei unterschiedlich geformten Radschrauben genügend Haftkraft für einen sicheren Einsatz vorhanden ist.An essential feature of the invention is the realization that in the described arrangement, relatively low horizontal adhesive forces are sufficient to prevent the measuring unit from slipping, even at high vehicle speeds and on poor road surfaces. Furthermore, the structure of the magnet system proposed below ensures that there is sufficient adhesive force for safe use, even with differently shaped wheel bolts.

Fig.4 a und 4b zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel im Querschnitt. Variante 4a:Fig.4 a and 4b each show an embodiment in cross section. Variant 4a:

Das kelchförmige Gehäuse (21) besteht aus ferromagnetischem Material. Im Kelch ist ein Dauermagnet (24) mit einer Polplatte (22) mit Vergussmasse (23) so eingeklebt, dass bei angesetzter Radschraube (20) der magnetische Kreis (25) über den Kopf der Radschraube geschlossen wird. Die Kelchöffhung (26) ist secheckig ausgeführt und soll zu den Flanken der Radschraube möglichst geringe Toleranzen haben. Durch einen geringen Luftspalt wird die Haftkraft erhöht und vertikales Abrutschen des Halters von der Radschraube verhindert.The cup-shaped housing (21) is made of ferromagnetic material. A permanent magnet (24) with a pole plate (22) is glued into the cup with a casting compound (23) in such a way that when the wheel bolt (20) is attached, the magnetic circuit (25) is closed over the head of the wheel bolt. The cup opening (26) is hexagonal and should have the smallest possible tolerances to the flanks of the wheel bolt. A small air gap increases the holding force and prevents the holder from slipping vertically off the wheel bolt.

Variante 4b:Variant 4b:

Im Gehäuse (28) aus nichtmagnetischem Material ist der Haftmagnet (24) mit zwei Polschuhen (29) aus ferromagnetischem Material (z.B. Weicheisen) eingeklebt (23). Der Magnetkreis (25) wird über die Polschuhe (29) und den Kopf der Radschraube (20) geschlossen. Um ein Abkippen der Magnethalter von der Radschraube zu verhindern, ist der obere Teil des Halters als Führungshülse (27) gestaltet, die als Innendurchmesser (30) das Eckmaß des Schraubenkopfes hat. Der Magnethalter kann nur durch horizontale Kräfte abgezogen werden, die im Fahrbetrieb nur in geringem Maße auftreten.The holding magnet (24) with two pole shoes (29) made of ferromagnetic material (e.g. soft iron) is glued (23) into the housing (28) made of non-magnetic material. The magnetic circuit (25) is closed via the pole shoes (29) and the head of the wheel bolt (20). To prevent the magnet holder from tipping off the wheel bolt, the upper part of the holder is designed as a guide sleeve (27) whose inner diameter (30) is the same width as the bolt head. The magnet holder can only be removed by horizontal forces, which only occur to a small extent when driving.

Eine vorteilhafte Gestaltung der Führungshülse (27) besteht darin, dass sie auswechselbar ist, z.B. indem sie mit einem Schraubgewinde befestigt wird. Bei der Verwendung der laut Fig. 1 und Fig. 4a beschriebenen Halter müssen verschiedene Sätze für dieAn advantageous design of the guide sleeve (27) is that it is replaceable, e.g. by being fastened with a screw thread. When using the holders described in Fig. 1 and Fig. 4a, different sets for the

unterschiedlich großen Radschrauben (z.B. SW 15,17,19, 21 usw.) bereitgehalten werden. Bei der Ausführung nach Fig. 4b dagegen genügt es, die Führungshülsen auszuwechseln, um die Magnethalter an Radschrauben mit unterschiedlicher Schlüsselweite anzupassen.different sized wheel bolts (e.g. SW 15,17,19, 21 etc.) must be kept ready. In the version according to Fig. 4b, however, it is sufficient to exchange the guide sleeves in order to adapt the magnet holders to wheel bolts with different wrench sizes.

Das im Halter eingeklebte Magnetsystem kann je nach Form der Radschraube unterschiedlich ausgeführt sein. (Fig. 5a bis 5d). In vielen Fällen ist der Kopf der Radschraube eben oder ringförmig. Dafür eignet sich ein Magnetsystem nach Fig 5a. Der Magnet (35) ist zwischen zwei Polschuhen mit planer Stirnseite (31) platziert. Bei Fahrzeugfelgen, die mit Radmuttern anstelle der Radschrauben befestigt sind, können die Polschuhe (32) nach Fig. 5b so ausgebildet werden, dass der Gewindebolzen in eine Bohrung in den Polschuhen hineinragt. Die Haftkräfte werden dann über die Stirnseite der Radmutter übertragen.
Eine weitere Ausgestaltung des Halteelementes besteht nach Schutzanspruch 8 darin, dass die Polschuhe (33) an der Oberseite zur Form der Radschraube komplementär geformt sind. Als Beispiel einer Ausführungsform dient Fig. 5c und 5d. Damit lassen sich auch bei Hutmuttern (34) oder gewölbten Radschrauben gute Haftkräfte erreichen.The magnet system glued into the holder can be designed differently depending on the shape of the wheel bolt (Fig. 5a to 5d). In many cases, the head of the wheel bolt is flat or ring-shaped. A magnet system as shown in Fig. 5a is suitable for this. The magnet (35) is placed between two pole shoes with a flat front face (31). For vehicle rims that are attached with wheel nuts instead of wheel bolts, the pole shoes (32) as shown in Fig. 5b can be designed so that the threaded bolt extends into a hole in the pole shoes. The adhesive forces are then transmitted via the front face of the wheel nut.
A further embodiment of the holding element according to claim 8 consists in the pole shoes (33) on the upper side being shaped to complement the shape of the wheel bolt. Fig. 5c and 5d serve as an example of an embodiment. This allows good adhesive forces to be achieved even with cap nuts (34) or curved wheel bolts.

Die Unempfindlichkeit gegen Abkippen von der Radschraube lässt sich durch den Schutzanspruch 9 weiter verbessern, indem die Innenseite der Führungshülsen (27) nicht rund, sondern sechseckig ausgeführt ist, weil damit das Spiel zwischen den Flanken der Radschraube und der Hülse verringert wird.The insensitivity to tipping off the wheel bolt can be further improved by claim 9 in that the inside of the guide sleeves (27) is not round but hexagonal, because this reduces the play between the flanks of the wheel bolt and the sleeve.

Claims

1. Device for fastening measuring devices ( 7 ) to the wheel of a vehicle ( 1 ), wherein a disk ( 5 ) with a measuring sensor is mounted centrally and parallel to the wheel hub with the aid of collets ( 3 ) which clamp onto the flanks of the wheel bolts ( 2 ) or wheel nuts, characterized in that light metal or temperature-resistant plastic is used as the material for the clamping elements.

2. Device according to claim 1, characterized in that the geometry of the clamping elements ( 14 ) at the point of contact with the flank of the wheel bolt or wheel nut is flat and not pointed or point-shaped.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that a corrosion protection layer is applied to metallic versions of the clamping elements, which, due to the design of the contact points according to claim 2, is also mainly loaded vertically in the contact area.

4. Device according to claim 1, characterized in that during assembly the clamping elements are placed individually on the wheel bolts or wheel nuts and each clamping element ( 3 ) is immediately manually fixed separately with a clamping knob ( 4 ), even before the disc ( 5 ) with the measuring device ( 7 ) is fastened to the back of the clamping knobs.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that a spring-loaded height compensation is integrated in the clamping knobs ( 4 ), with which small differences in level and parallelism are compensated, which result from the manual fixing of the clamping elements or from tolerances of the wheel bolts or wheel nuts.

6. Device for fastening measuring devices ( 7 ) to the wheel of a vehicle ( 1 ), wherein a disk ( 3 ) with a measuring sensor is fixed centrally and parallel to the wheel hub to the wheel bolts ( 2 ) or wheel nuts, characterized in that a holding element ( 8 ) consisting of a magnetic core ( 24 ) in a sleeve ( 21 , 27 ) is placed on each wheel bolt or wheel nut and magnetic flux ( 25 ) builds up to the wheel bolt ( 2 ) or wheel nut, which causes a holding force in the horizontal direction and that each holding element is automatically centered on the wheel nut or wheel bolt due to its sleeve-shaped design in the front area ( 21 , 27 ) and slipping off the wheel bolt or wheel nut due to radial forces is prevented.

7. Device according to claim 6, characterized in that the front side of the holding element is designed as a replaceable guide sleeve ( 27 ).

8. Device according to claim 6 to 7, characterized in that the upper side of the magnetic core is flat or convex. ( Fig. 5a to 5d)

9. Device according to claim 6 to 8, characterized in that the inside of the guide sleeve is hexagonal and shaped to match the wrench size of the wheel bolt or wheel nut.