DE2326046B1

DE2326046B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Reifen, insbesondere von Kraftfahrzeugreifen

Info

Publication number: DE2326046B1
Application number: DE19732326046D
Authority: DE
Inventors: Peter 5060 Steinenbrück Schleimann
Original assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Current assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Priority date: 1973-05-22
Filing date: 1973-05-22
Publication date: 1974-01-31
Also published as: US3927561A; FR2230994A1; DE2326046C2; GB1433569A; IT1012733B

Description

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Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß neben Standsfläche des Reifens wirken, können somit durch den Kräften wenigstens ein Teil der Momente in der fünf Meßwertaufnehmer, die in den drei angegebenen Aufstandsfiäche des Reifens, welche infolge des zuein- Meßebenen angeordnet sind, ermittelt werden. Die ander und/oder zur Radmitte versetzten Angreifens Meßwertaufnehmer können hierbei entweder an die der tangentialen, radialen und lateralen Kräfte ent- 5 Achse der Prüftrommel oder an die Achse des Reifens stehen, auf elektromechanische und/oder elektronische angelegt sein.
Weise ermittelt werden. Die Auswerteschaltung weist einen Differenzbildner

Die Erfindung geht davon aus, daß die tangentialen auf, an den die Ausgänge der beiden Meßwertauf- und lateralen Kräfte sowie auch die radialen Kräfte nehmer für die radialen Kräfte gelegt sind, sowie einen nicht genau in der Aufstandsfläche angreifen, sondern io weiteren Differenzbildner, an den der Ausgang des gegeneinander versetzt auftreten. Außerdem geht die ersten Differenzbildners sowie der Ausgang des Meß-Erfindung davon aus, daß die Kräfte aufeinander wertaufnehmers für die laterale Kraft angeschlossen Einflüsse ausüben. Hieraus ergibt sich eine gegen- sind. Die zur Ermittlung der Momente notwendigen seitige Überlagerung der radialen, lateralen und Faktoren, welche mit den Ausgangssignalen des tangentialen Kräfte, wobei zusätzliche Momente auf- 15 zweiten Differenzbildners und des Meßwertaufnehmers treten, die durch die relative Verschiebung der ein- für die lateralen Kräfte multipliziert werden, ergeben zelnen Kraftangriffspunkte gegeneinander und gegen- sich aus den Abmessungen des Prüfstandes, insbeüber der Reifenfläche auftreten. Diese Kräfte und sondere aus dem Durchmesser der Prüftrommel und Momente wirken in der Radaufstandsfläche des aus der Lage der Meßwertaufnehmer bezüglich der Reifens, mit welcher der Reifen an der abrollenden ₂o Prüftrommel bzw. bezüglich des zu prüfenden Reifens. Fläche, beispielsweise an der Magnetfläche der Prüf- Es handelt sich hierbei in der Regel um konstante trommel, anliegt. Werte. In der Auswerteelektronik sind hierzu ent-

Dadurch, daß die tangentialen und lateralen Kräfte sprechende Verstärker vorgesehen,
und die infolge der gegenseitigen Verschiebung der Darüber hinaus kann der Ausgang des Meßwert-

Angriffspunkte sich ergebenden Momente überlagern, 25 aufnehmers für die lateralen Kräfte mit einer Anzeigeist eine Trennung nicht möglich, so daß nur die Summe einrichtung für die lateralen Kräfte verbunden sein, dieser Kräfte bzw. Momente ermittelt werden kann. Des weiteren kann die Auswerteschaltung einen Eine Trennung ist auch nicht erforderlich, da die Summierer aufweisen, an den die Ausgänge der beiden Auswirkungen dieser Kräfte und Momente auf das Meßwertaufnehmer für die radialen Kräfte ange-Kraftfahrzeug ebenfalls als Summe auftreten. Je ₃₀ schlossen sind. Der Ausgang dieses Summierers ist nachdem, ob das tangentiale oder laterale Moment in an eine Anzeigeeinrichtung für die radialen Kräfte gleicher oder in entgegengesetzter Richtung wirkt, angeschlossen,
wird die Summe größer oder kleiner sein. Zur Ermittlung des Gesamtmomentes in der

Zur Ermittlung der Momente können die in tangen- Latschebene bzw. in der Ebene der Radaufstandstialer und/oder in radialer Richtung auftretenden ₃₅ fläche kann die Auswerteelektronik einen Differen-Kraftpaare und die laterale Kraft gemessen werden. zierer aufweisen, an den die Ausgänge der beiden Zur Ermittlung des radialen Momentes kann man Meßwertaufnehmer für die tangentialen Kräfte angedas Kraftpaar in radialer Richtung und die lateral schlossen sind. Der Ausgang dieses Differenzierers wirkende Kraft ermitteln. Durch Differenzbildung der wird zur endgültigen Ermittlung des Gesamtmomentes beiden Kräfte des Kraftpaares und Ermittlung des 40 mit einem Faktor multipliziert, der dem Abstand des entsprechenden Momentes sowie durch Ermittlung Meßwertgebers für die tangentialen Kräfte von der des der lateralen Kraft zugeordneten Momentes und Radmitteebene entspricht.

Differenzbildung der beiden Momente ergibt sich das Vorliegende Erfindung zeigt nun eine Möglichkeit,

radiale Moment. wie die Momente, welche infolge der Versetzung der

Zur Ermittlung des Gesamtmomentes in der Latsch- 45 Angriffspunkte der einzelnen Kräfte sich ergeben, ebene, d. h. in der Ebene der Radaufstandsfläche, separiert und getrennt angezeigt werden können, wird das Kraftpaar, welches in tangentialer Richtung Diese Momente sind auch für die in bestimmten Gewirkt, gemessen. Durch Differenzbildung der beiden schwindigkeitsbereichen auftretenden Fahrzeugvibra-Kräfte dieses Kraftpaares und Ermittlung des der tionen in den drei Koordinationsrichtungen verant-Differenzkraft entsprechenden Momentes ergibt sich 50 wortlich und können nach ihrer meßtechnischen Erdas Gesamtmoment in der Ebene der Radaufstands- fassung als Auswahlkriterien für vorgegebene ToIefläche. ranzwerte herangezogen werden.

Die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen An Hand der Figuren soll an einem Ausführungs-

Verfahrens verwendete Vorrichtung weist in bekannter beispiel die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt Weise eine Abrollfläche, beispielsweise in Form einer 55 F i g. 1 eine schematische Darstellung in perspek-Prüftrommel, für den zu prüfenden Reifen auf sowie tivischer Ansicht eines Kraftfahrzeugrades, das auf Meßwertaufnehmer, die die Größe der Kräfte, welche einer Prüftrommel abrollt und die in der Latschebene von sich drehenden Reifen ausgehen, messen und angreifenden Kräfte,
gegebenenfalls in elektrische Signale umwandeln. F i g. 2 die Latschebene auf der Prüftrommel und

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist diese Vor- 60 die in dieser Ebene angreifenden Kräfte,
richtung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, Fig. 3 die in der senkrechten Ebene zur Latsch-

daß jeweils zwei Meßwertaufnehmer für die tangential ebene angreifenden Kräfte und Momente,
und die radial gerichteten Kräfte und mindestens ein F i g. 4 ein Blockschaltbild der Auswerteelektronik

Meßwertaufnehmer für die lateral gerichteten Kräfte und

vorgesehen sind. Diese Meßwertaufnehmer liefern 65 F i g. 5 einen weiteren Teil der Auswerteelektronik, an eine Auswerteschaltung entsprechende elektrische Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung

Signale. weist eine Prüftrommel 1 auf, die in zwei nicht

Die Kräfte und Momente, welche in der Radauf- näher dargestellten Lagern drehbar gelagert ist. Gegen

die Prüftrommel 1 ist ein Reifen 2 gedrückt, dessen In den F i g. 4 und 5 sind Auswerteschaltungen Aufstandsfläche bzw. Latsch 3 gestrichelt angedeutet dargestellt, welche die in den Formeln dargestellten ist. Für die Messung der Kräfte in radialer Richtung Rechenoperationen zur Ermittlung der Momente Mr sind auf jeder Prüftrommelseite je ein Meßwertauf- und MLa dienen können. Die von den Meßwertaufnehmer 4, 5 vorgesehen. Für die Messung der Kräfte 5 nehmern ermittelten Werte werden wie folgt an die in tangentialer Richtung sind zwei Meßwertauf- Auswerteschaltung weitergegeben:
nehmer 6, 7 vorgesehen. Für die Aufnahme der Die Auswerteschaltung in F i g. 4 verwertet die lateralen Kräfte ist ein Meßwertaufnehmer 8 vorge- von den Meßwertaufnehmern 4 und 5 für die radialen sehen. Die Meßwertaufnehmer 4 bis 8 können vor- Kräfte ermittelten Werte sowie die vom Meßwertzugsweise als Kraftmeßdosen ausgebildet sein und io aufnehmer 8 ermittelte radiale Kraft. Die Auswertesind bei der in der Figur dargestellten Prüftrommel 1 elektronik weist Verstärker 9,10,11, welche den Meßin der Achse 15 der Prüftrommel vorgesehen. wertaufnehmern 4, S, 8 nachgeschaltet sind, auf. Die

Während für die Kräfte in radialer und tangentialer Ausgangswerte der Verstärker 9 und 10 für das radiale

Richtung je zwei Meßwertaufnehmer zu beiden Seiten Kraftpaar werden an einen Summierer 12 weiter-

der Prüftrommel 1 vorgesehen sind, ist für die laterale 15 gegeben, dessen Ausgang zur Anzeige der radialen

Kraft lediglich ein einziger Meßwertaufnehmer 8 Kraft Pr an eine nicht näher dargestellte Anzeigevor-

vorgesehen. richtung gelegt ist.

In den F i g. 1 bis 3 sind weiterhin mit Pt die Weiterhin sind die Ausgänge der Verstärker 9, 10 tangentiale Kraft und mit Pl die laterale bzw. seitliche mit einem Differenzbildner 13 verbunden, dessen AusKraft, welche in der Latschebene 3 angreifen, darge- 20 gangswert durch einen Verstärker 16 mit einem konstellt. Mit Pr ist die radial wirkende Kraft, welche stanten Faktor α multipliziert bzw. verstärkt wird, senkrecht zur Latschebene 3 wirkt, bezeichnet. Wie Dieser verstärkte Ausgangswert wird an einen weiteren insbesondere aus F i g. 1 ersichtlich ist, greifen diese Differenzbildner 14 gelegt. Der Ausgang des Meßwert-Kräfte Pt, Pl und Pr versetzt zueinander an ver- aufnehmers 8 für die seitlich gerichtete Kraft wird über schiedenen Punkten in der Latschebene an. Durch die 25 einen Verstärker 11 an einen weiteren Verstärker 17 versetzte Anordnung bzw. durch die Verschiebung gelegt, der den Ausgang des Verstärkers 11 mit einem der Kraftangriffspunkte während des Abrollens des konstanten Faktor r, der von den Dimensionen der Reifens 2 auf der Prüftrommel 1 treten zusätzliche Vorrichtung abhängt, multipliziert bzw. verstärkt. Momente auf. Es ergeben sich die Momente Mt und Dieser durch den Faktor r verstärkte Ausgang wird Ml, welche um die Reifenhochachse wirken und über- 30 in den weiteren Differenzbildner 14 eingegeben. Der lagert sind. Diese Momente Mt und Ml ergeben ein Ausgang des Differenzbildners 14 ergibt dann das Gesamtmoment MLa- Das Moment Mr ist ähnlich radiale Moment Mr. Dieses Ausgangssignal kann an einem Sturzmoment und wirkt um eine Senkrechte eine nicht näher dargestellte Anzeigeeinrichtung weiterzur Hochachse des Rades. gegeben werden.

Die von den Meßwertaufnehmern 4, 5 für die 35 Des weiteren kann der durch den Verstärker 11 verradialen Kräfte aufgenommenen Werte sind mit stärkte Ausgang des Meßwertaufnehmers 8 an eine Dr₁ und Dr₂ bezeichnet. Die von den Meßwert- Anzeigeeinrichtung für die Anzeige der lateralen aufnehmem 6,7 für die tangentialen Kräfte ermittelten Kraft Pl, welche nicht näher dargestellt ist, weiter-Werte sind mit Dt₁ und D^₂ bezeichnet, und die vom gegeben werden.

Meßwertaufnehmer 8 für die lateralen Kräfte er- 40 Mit α ist in den Figuren der Abstand der Meßwert-

mittelten Werte sind mit Dl bezeichnet. Das im aufnehmer 4 bis 8 von der Mittenebene der Prüf-

Punkt A angreifende Moment ist mit Ma bezeichnet. trommel 1 bezeichnet. Mit r ist in den Figuren der

Aus Fig. 2 ergeben sich folgende Bedingungen: Radius der Prüf trommel 1 bezeichnet. Diese Werte a

_ . und r hängen von den Dimensionen der Prüfvorrich-

Ma = Pt · a + M_La -Dt₂ ' ^Za ₄₅ tung ab und sind daher konstant. Sie ergeben sich aus

?£^TA^e\^SPSspa^tÄ) der spezieUen Lage der einzelnen Bauteile der Prüf-

i^LS=Z^L , η (fur die horizontale Ebene), _vorrichtung, insbesondere der Prüftrommel 1 bzw.

Pt = Dt₁ + Dt₂ (fur die vertikale Ebene). _{deg zu prüfenden Rades sowie aus der bestimmten}

Aus F i g. 3 ergeben sich die f olgendenBedingungen: ^Laf Jr Meßwertaufnehmer 4 bis 8.

50 In F1 g. 5 ist der Teil der Auswerteschaltung zur

Pl ■ r + Pr · a + Mr = Dr₂ · la Ermittlung des Gesamtmomentes in der Latsch-

(für den Angriffspunkt Ä), ebene MLa dargestellt. Die von den Meßwertauf-

Pl = Dl (für die horizontale Ebene), nehmern 6 und 7 ermittelten Werte werden in elek-

Pr = Dr₁ + Dr₂ (für die vertikale Ebene). irische Ausgangssignale umgewandelt und von Ver-

55 stärkern 18 und 19 verstärkt und an einen Differen-

Hieraus lassen sich zur Ermittlung der einzelnen _zi_erer 20 weitergegeben. Der Ausgang des Differen-Momente die notwendigen Gleichungen herleiten: zierers 20 wird mittels eines Verstärkers 21 mit einem

Wert, der dem konstanten Faktor α entspricht, multi-P^{Uziert bzw}· verstärkt. Der Ausgang des Verstärkers 21 ^6o entspricht dann dem Gesamtmoment in der Latschebene. Dieses Ausgangssignal kann an eine nicht

= Dt₂-	la	Pt-	a
= Dt₂-	la—	(Dt₁	+
= (Dt*	— Dt	^l) · a

ebee. ses Ausgagsg kann an eine nicht

= Dr₂ ·2α — Pl- r — Pr- α näher dargestellte Anzeigeeinrichtung weitergegeben

Mr = (Dr₂ — -Dg₁) α— Dl-t werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 gekennzeichnet, daß der Ausgang des Meßwert-Patentansprüche: auf nehmers (8) für die lateralen Kräfte außerdem mit einer Anzeigeeinrichtung für die lateralen

1. Verfahren zur Qualitätsprüfung von Reifen, Kräfte verbunden ist.

insbesondere Kraftfahrzeugreifen, bezüglich Un- 5 10. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 8, dagleichmäßigkeiten im Reifenaufbau unter Zuhilfe- durch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung nähme von Messungen der Kräfte, welche während des weiteren einen Summierer (12) aufweist, an der Drehung des Reifens erzeugt werden, d a- den die Ausgänge der beiden Meßwertaufnehmer durch gekennzeichnet, daß neben den (4, 5) für die radialen Kräfte angeschlossen sind. Kräften wenigstens ein Teil der Momente in der io 11. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 8 bis 10, Aufstandsfläche des Reifens, welche infolge des dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelekzueinander und/oder zur Radmitteebene ver- tronik einen weiteren Differenzierer (20) aufweist, setzten Angreifens der tangentialen, radialen und . an den die Ausgänge der beiden Meßwertauflateralen Kräfte gebildet werden, auf elektro- nehmer (6, 7) für die tangentialen Kräfte angemechanische und/oder elektronische Weise er- 15 schlossen sind, und daß der Ausgang des Differenmittelt werden. zierers (20) durch einen dem Abstand der Meßwert-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- aufnehmer (6, 7) von der Radmitteebene entzeichnet, daß zur Ermittlung der Momente die in sprechenden Faktor verstärkt ist.
tangentialer und/oder in radialer Richtung auftretenden Kraftpaare und wenigstens die laterale 20

Kraft gemessen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1- oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des radialen

Momentes das Kraftpaar in radialer Richtung und Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor-

die laterale Kraft ermittelt werden. 25 richtung zur Qualitätsprüfung von Reifen, insbe-

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch sondere Kraftfahrzeugreifen, bezüglich Ungleichgekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Gesamt- mäßigkeiten im Reifenaufbau unter Zuhilfenahme von momentes, welches in der Ebene der Radaufstands- Messungen der Kräfte, welche während der Drehung fläche wirkt, das Kraftpaar in tangentialer Rieh- des Reifens erzeugt werden.

tung gemessen wird. 30 Es ist bekannt, daß ein Reifen, der auf einer Fläche

5. Vorrichtung zur Qualitätsuntersuchung von steht oder auf einer Fläche abrollt, Kräfte in radialer, Reifen, insbesondere Kraftfahrzeugreifen, mit einer lateraler und tangentialer Richtung erzeugt. Diese Abrollfläche für den zu prüfenden Reifen, ins- Kräfte können z. B. in bekannter Weise durch Unbesondere in Form einer Prüftrommel und Meß- gleichmäßigkeiten im Reifenaufbau entstehen. So ist wertaufnehmern, die die Größe der von sich 35 es aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 648 761 drehenden Reifen ausgehenden Kräfte messen, bekannt, die Größe einer seitlich gerichteten Kraft, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem die von einem rollenden Reifen erzeugt wird, zu oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, da- messen. Weiterhin ist aus der deutschen Offenlegungsdurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Meßwert- schrift 2 010 413 eine Vorrichtung zum Ermitteln aufnehmer (4, 5 bzw. 6, T) für die tangential und 40 radialer Reifenkräfte an Kraftfahrzeugrädem bekannt, die radial gerichteten Kräfte und mindestens ein Aus der kanadischen Patentschrift 904 048 ist es be-Meßwertaufnehmer (8) für die lateral gerichteten kannt, durch die Messung der Drehgeschwindigkeits-Kräfte vorgesehen sind, welche für eine Auswerte- unterschiede zwischen dem Reifen und einer Prüfschaltung entsprechende Signale vorsehen. trommel tangentiale Kraftschwankungen zu ermitteln.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- 45 Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen wird kennzeichnet, daß die Meßwertaufnehmer (4 bis 8) davon ausgegangen, daß die angreifenden Kräfte stets an die Achse (15) der Prüftrommel (1) angelegt in der Mitte der Aufstandsfläche des Reifens, auf sind. welcher der Reifen auf der Prüftrommel aufliegt,

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- wirken. Außerdem wird bei dem bekannten Verfahren kennzeichnet, daß die Meßwertaufnehmer (4 bis 8) 50 außer acht gelassen, daß die Kraftschwankungen in an die Achse des zu prüfenden Reifens (2) angelegt den verschiedenen Richtungen sich gegenseitig besind, einflussen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- Aus den deutschen Offenlegungsschriften 1 779 156 kennzeichnet, daß die Auswerteschaltung einen und 1755 329 ist es weiterhin bekannt, Meßwerte Differenzbildner (13), an den die Ausgänge der 55 für Kräfte, welche in radialer Richtung wirken, durch beiden Meßwertaufnehmer (4, 5) für die radialen zwei Meßwertnehmer aufzunehmen und getrennt für Kräfte gelegt sind, sowie einen weiteren Differenz- eine Qualitätsaussage zu verarbeiten. Hierbei wird bildner (14), an den der Ausgang des Differenz- jedoch übersehen, daß auch die lateralen Kräfte bildners (13) und der Ausgang des Meßwertauf- einen entscheidenden Einfluß auf die Meßergebnisse nehmers (8) für die lateralen Kräfte angeschlossen 60 in radialer Richtung haben.

sind, aufweist, wobei der Ausgang des Differenz- Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein

bildners (13) entsprechend dem Abstand der Rad- Verfahren und eine Vorrichtung in Vorschlag zu

mitteebene von den Meßwertaufnehmern (4, 5) bringen, bei dem die einzelnen bei der Prüfung zutage

und der Ausgang des Meßwertaufnehmers (8) getretenen Kräfte trotz der gegenseitigen Beein-

für die lateralen Kräfte entsprechend dem Prüf- 65 flussung einwandfrei gemessen werden können und

trommeldurchmesser bzw. dem Raddurchmesser eine eindeutige Qualitätsaussage über den geprüften

verstärkt sind. Reifen gegeben werden kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 8, dadurch Diese Aufgabe wird beim eingangs dargestellten