DE2326046C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Reifen, insbesondere von Kraftfahrzeugreifen - Google Patents

Description

Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß neben den Kräften wenigstens ein Teil der Momente in der

Standsfläche des Reifens wirken, können somit durch fünf Meßwertaufnehmer, die in den drei angegebenen

AufstandsflSche des Reifenc, welche infolge des zuein- Meßebenen angeordnet sind, ermittelt werden. Pie »nder und/oder zur Radmitte versetzten Angreifens Meßwertaufnehmer können hierbei entweder an die der taigentialen, radialen und lateralen Kräfte ent- S Achse der PrOftrommel oder an die Achse des Reifens stehen, auf elektromechanische und/oder elektronische angelegt sein. ....

' " ' Die Auswerteschaltung weist einen Differenzbildner

auf, an den die Ausgänge der beiden Meßwertautnehmer für die radialen Kräfte gelegt sind, sowie einen

Weise ermittelt werden.

Pie Erfindung geht davon aus, daß die tangentialen und lateralen Kräfte sowie auch die radialen Kräfte

nicht genau in der Aufstandsfläche angreifen, sondern \a weiteren Differenzbildner, an den der Ausgang des •egeneinamlcr versetzt auftreten. Außerdem geht die ersten Differenzbildners sowie der Ausgang des MeLS-

_ - ...__ _, .,_„ _J:- .,..^. . . . . wertaufnehmers für die laterale Kraft angeschlossen

sind. Die zur Ermittlung der Momente notwendigen

Faktoren, welche mit den Ausgangssignalen des

Erfindung davon aus, daß die Kräfte aufeinander
Einflüsse ausüben. Hieraus ergibt sich eine gegenseitige Überlagerung der radialen, lateralen und , _ _

tangentialen Kräfte, wobei zusätzliche Momente auf- _J5 zweiten Differenzbildners und des Meßwertaufnehmers treten, die durch _die relative Verschiebung der ein- für die lateralen Kräfte multipliziert werden, ergeben

sich aus den Abmessungen des Prüfstandes, insbesondere aus dem Durchmesser der Prüftrommel und aus der Lage der Meßwertaufnehmer bezüglich der Prüftrommel bzw. bezüglich des zu prüfenden Reifens. Es handelt sich hierbei in der Regel um konstante Werte. In der Auswerteelektronik sind hierzu entsprechende Verstärker vorgesehen.

Darüber hinaus kann der Ausgang des Meßwert-

zelnen Kraftangriffspunkte gegeneinander und gegenüber der Reifenfläche auftreten. Diese Kräfte und Momente wirken in der Radaufstandsfläche des Reifens, mit welcher der Reifen an der abrollenden Fläche, beispielsweise an der Magnetische der Prüftrommel, anliegt.

Dadurch, daß die tangentialen uru' lateralen Kräfte und die infolge der gegenseitigen Verschiebung der

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.

Des weiteren kann die Auswerteschaltung einen Summierer aufweisen, an den die Ausgänge der beiden Meßwertaufnehmer für die radialen Kräfte angeschlossen sind. Der Ausgang dieses Summierers ist an eine Anzeigeeinrichtung für die radialen Kräfte angeschlossen.

Zur Ermittlung des Gesamtmomentes in der Latschebene bzw. in der Ebene der Radaufstandsfläche kann die Auswerteelektronik einen Differenziercr aufweisen, an den die Ausgänge der beiden Meßwertaufnehmer für die tangentialen Kräfte angeschlossen sind. Der Ausgang dieses Differenzierers

„ _o _.. v/ird zur endgültigen Ermittlung des üesamtmomentes

beiden Kräfte des Kraftpaares und Ermittlung des 40 mil 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 Ra.dmitteebene entspricht.

Differenzbildung der beiden Momente ergibt sich das Vorliegende Erfindung zeigt :.un eine Möglichkeit,

radiale Moment. wie die Momente, welche i.ifolge 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 wenkn können, wird das Kraftpaar, welches in tangeniialer 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 ToIe-

dieser Kräfte bzw. Momente ermittelt werden kann. Eine Trennung ist auch nicht erforderlich, da die Auswirkungen dieser Kräfte und Momente auf das Kraftfahrzeug ebenfalls als Summe auftreten. Je nachdem, ob das tangentiale oder laterale Moment in gleicher oder in entgegengesetzter Richtung wirkt, wird die Summe größer oder kleiner sein.

Zur Ermittlung der Momente können die in tangentialer und/oder in radialer Richtung auftretenden Kraftpaare und die laterale Kraft gemessen werden. Zur Ermittlung des radialen Momentes kann man das Kraftpaar in radialer Richtung und die lateral wirkende Kraft ermitteln. Durch Differenzbildung der

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fläche.

Die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Vorrichtung weist in bekannter Weise eine Abrollfläche, beispielsweise in Form einer Prüftrommel, für den zu prüfenden Reifen auf sowie Meßwertaufnehmer, die die Größe der Kräfte, welche von sich drehenden Reifen ausgehen, messen und gegebenenfalls in elektrische Signale umwandeln.

ranzwerte hei angezogen werden.

An Hand der Figuren soll an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung näher erläutert 'verden. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung in perspektivischer Ansicht eines Kraftfahrzeugrades, das auf einer Prüftrommel abrollt und die in der La'schebenc angreifenden Kräfte,

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, daß jeweils zwei Meßwertaufnehmer für die tangential und die radial gerichteten Kräfte und mindestens ein Meßwertaufnehmer für die lateral gerichteten Kräfte vorgesehen sind. Diese Meßwertaufnehmer liefern an eine Auswerteschaltung entsprechende elektrische Signale.
Die Kräfte und Momente, welche in der Radauf-

F i g. 3 die in der senkrechten Ebene zur Latschebene angreifenden Kräfte und Momente,

F i g. 4 ein Blockschaltbild der Auswerteelektronik und

F i g. 5 einen weiteren Teil der Auswerteelektronik.

Die in den F i g. I bis 3 dargestellte Vorrichtung weist eine Prüftrommel 1 auf, die in zwei nicht näher dargestellten Lagern drehbar gelagert ist. Gegen

die Prüf trommel 1 isl ein Reifen 2 gedrückt, dessen Aufstandstlächc bzw. Latsch 3 gestrichelt angedeutet isl. Für die Messung der Kräfte in radialer Richtung sind auf jeder Prüftrommelseitc je ein Mcßwcrtaufnchmer 4, 5 vorgesehen. Für die Messung der Kräfte in tangcntinlcr Richtung sind zwei Mcl.Kvertaufnehmcr 6, 7 vorgesehen. Für die Aufnahme der lateralen Kräfte ist ein. Meßwertaufnehmer 8 vorgesehen. Die Meßwertaufnehmer 4 bis 8 können vorzugsweise als Kraftmeßdosen ausgebildet sein und sind bei der in der Figur dargestellten Prüftrommel 1 in der Achse 15 der Prüftrominel vorgesehen.

Während für die Kräfte in radialer und tangentialer Richtung je zwei Meßwertaufnehmer zu beiden Seilen der Prüflrommel I vorgesehen sind, ist für die laterale Kraft lediglich ein einziger Meßwertaufnehmer 8 vorgesehen.

In den F i g. 1 bis 3 sind weiterhin mit Pt die tangentialc Kraft und mit Pi. die laterale bzw. seitliche Kraft, welche in der Latschebene 3 angreifen, dargestellt. Mit Pu ist die radial wirkende Kraft, welche senkrecht zur Latschebene 3 wirkt, bezeichnet. Wie insbesondere aus F i g. 1 ersichtlich ist, greifen diese Kräfte Pt, Pi. und Pn versetzt zueinander an verschiedenen Punkten in der Latschebene an. Durch die versetzte Anordnung bzw. durch die Verschiebung der Kraftangriffspunkte während des Abrollens des Reifens 2 auf der Prüftrommel 1 treten zusätzliche Momente auf. Es ergeben sich die Momente Mt und Mu, welche um die Reifenhochachse wirken und überlagert sind. Diese Momente Mt und Mi. ergeben ein Gesamtmoment M/.a- Das Moment Mu ist ähnlich einem Sturzmoment und wirkt um eine Senkrechte zur Hochachse des Rades.

Die von den Meßwertaufnehmern 4. 5 für die radialen Kräfte aufgenommenen Werte sind mit D/i, und Dn₂ bezeichnet. Die von den Meßwertaufnehmern 6, 7 für die tangentialen Kräfte ermittelten Werte sind mit Dr, und Dt₂ bezeichnet, und die vom Meßwc-rlaufnehmer 8 für die lateralen Kräfte ermittelten Werte sind mit Di. bezeichnet. Das im Punkt A angreifende Moment ist mit M ..\ bezeichnet. Aus F i g. 2 ergeben sich folgende Bedingungen:

Af..ι

Pi. Pt

Pt ■ a

D₁.
Or,

D Ti

■- Dt₂- 2«

(für den Angriffspunkt A) (für die horizontale Ebene), (für die vertikale Ebene).

Aus F i g. 3 ergeben sich die folgenden Bedingungen:

Pi. ■ r Pn ■ a - Mn " Dn₂- la

(für den Angriffspunkt A),

Pt. Di. (für die horizontale Ebene).

Pn Dn\ '■ Dh₂ (für die vertikale Ebene).

Hieraus lassen sich zur F.rmittlung der einzelnen Momente die notwendigen Gleichungen herleiten:

M u„ D_T2 -la - P_r ■ a

M i.a D_T, la- (D₇, Dt-,)-a M,.a (Dt² Dt')-a

Mn Mn

Dn- ■ 2a (Dn₂ I

Pi.-r ■■■ Pn- a ₁)U Di.-r

In den F i g. 4 und 5 sind Auswcrtcschaltungen dargestellt, welche die in den Formeln dargestellten Rechenoperationen zur Ermittlung der Momente Mn und Mun dienen können. Die von den Mcßwertaufnehmern ermittelten Werte werden wie folgt an die Auswerteschaltung weitergegeben:

Die Ausweiteschaltung in F i g. 4 verwertet die von den Meßwertaufnehmern 4 und 5 für die radialen Kräfte: ermittelten Werte sowie die vom Meßwert-ίο aufnehmer 8 ermittelte radiale Kraft. Die Auswerteelektronik weist Verstärker 9, 10, 11, welche den Meßwertaufnehmern 4, 5. 8 nachgeschaltct sind, auf. Die Ausgangssvertc der Verstärker 9 und 10 für das radiale Kraflpaar werden an einen Summierer 12 wcitergegeben, dessen Ausgang zur Anzeige der radialen Kraft Pn an eine nicht näher dargestellte Anzeigevorrichtung gelegt ist.

Weiterhin sind die Ausgänge der Verstärker 9. 10 mit einem Differenzbildner 13 verbunden, dessen Ausgangswert durch einen Verstärker 16 mit einem konstanten Faktor« multipliziert bzw. verstärkt wird. Dieser verstärkte Ausgangswert wird an einen weiteren Differenzbildner 14 gelegt. Der Ausgang des Meßwertaufnehmers 8 für die seitlich gerichtete Kraft wird über einen Verstärker 11 an einen weiteren Verstärker 17 gelegt, der den Ausgang des Verstärkers 11 wit einem konstarlen Faktor r. der von den Dimensionen der Vorrichtung abhängt, multipliziert bzw. verstärkt. Dieser durch den Faktor r verstärkte Ausgang wird in den weiteren Differenzbildner 14 eingegeben. Der Ausgang des Differenzbildnevs 14 ergibt dann das radiale Moment Mn. Dieses Ausgangssignal kann an eine nicht näher dargestellte Anzeigeeinrichtung weitergegeben werden.

Des weiteren kann der durch den Verstärker 11 verstärkte Ausgang des Meßwertaufnehmers 8 an eine Anzeigeeinrichtung für die Anzeige der lateralen Kraft Pu, welche nicht näher dargestellt ist, weitergegfben werden.

Mit α ist in den Figuren der Abstand der Meßwertaiifnehmer 4 bis 8 von der Mittenebene der Prüftrommel 1 bezeichnet. Mit r ist in den Figuren der Radius der Prüftrommel 1 bezeichnet. Diese Werte c und r hängen von den Dimensionen der Prüfvorrichtung ah und sind daher konstant. Sie ergeben sich au; der speziellen Lage der einzelnen Bauteile der Prüfvorrichtung, insbesondere der Prüftrommel 1 bzw des zu prüfenden Rades sowie aus der bctimmter Lage der Meßwertaufnehmer 4 bis 8.

In F i g. 5 ist der Teil· der Auswerteschaltung zui Ermittlung des Gesamtmomentes in der Laisch ebene Mi.a dargestellt. Die von den Meßwertauf nehmern 6 und 7 ermittelten Werte werden in elek trische Ausgangssignale umgewandelt und von Ver stärkern 18 und 19 verstärkt und an einen Differen zierer 20 weitergegeben. Der Ausgang des Differen zierers 20 wird mittels eines Verstärkers 21 mit einen Wert, der dem konstanten Faktor α entspricht, multi pliziert bzw. verstärkt. Der Ausgang des Verstärkers 2 entspricht dann dem Gesamtmoment in der Latsch ebene. Dieses Ausgangssignal kann an eine nich näher dargestellte Anzeigeeinrichtung weitergcgebei werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

ι ^ gekennzeichnet, daß der Ausgang des Meßwert-Patentansprüche: aufnehmer« (8) for 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 MeBwertaufnehmer durch gekennzeichnet, daß neben den (4, S) 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 Dtfferenzierer (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 Differenmtttelt 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 ao

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. 35 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 Pruftrorr nel 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, 7) für die tangential und 40 radialer Reifenkräfte an Kraftfahrzeugrädern 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 R<-'fen und einer Prüfschaltung entsprechende Signale vorsehen. trommel tangentiale Kraftschwankungen zu ermitteln.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- 45 Bei den bekannten Verfahren u id 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 1 755 329 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