DE19704606A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung und/oder Demonstration des Abrollverhaltens eines Fahrzeugreifens - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung und/oder Demonstration des Abrollverhaltens eines FahrzeugreifensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung und/oder zur
Demonstration des Abrollverhaltens eines Fahrzeugreifens.
Luftgefüllte Reifen besitzen im allgemeinen ein uneinheitliches Abrollverhalten über die
Breite der Aufstandsfläche (Kontaktbreite zur Fahrbahnoberfläche). Ziel ist es ein möglichst
einheitliches Abrollen des gesamten Reifens zu erreichen, um die entstehenden
Zwangskräfte im Kontakt zwischen Reifen und Fahrbahn zu minimieren. Diese Zwangskräfte
beeinflussen die Reifeneigenschaften, Rollwiderstand, Geräusch, Fahrverhalten und vor
allem das Abriebsverhalten des Reifens negativ.
Im realen Fahrbetrieb entstehen diese Zwangskräfte, da die Fahrbahn im allgemeinen starr
ist und sich damit Verspannungen bis hin zum partiellen Rutschen aufbauen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu
schaffen, mit denen das unterschiedliche Abrollverhalten eines Fahrzeugreifens über seine
Breite demonstriert und/oder bestimmt werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Ausbildung einer Vorrichtung gemäß den
Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen von
Anspruch 9 gelöst. Die Kontaktfläche, auf der der Reifen abrollt, ist in mehrere unabhängig
voneinander gelagerte Kontaktflächenelemente aufgeteilt, die an der Position des
Berührkontakts mit dem Reifen in einer tangentialen Richtung zur Umfangsrichtung des
Reifens frei bewegbar sind. Hierdurch kann der Reifen in Umfangsrichtung weitgehend
verspannungsfrei abrollen, wobei die nebeneinander angeordneten unabhängig voneinander
gelagerten Kontaktflächenelemente weitgehend schlupffrei unterschiedlich stark in
Umfangsrichtung durch den Reibkontakt zum Reifen bewegt werden. Die unterschiedliche
Verschiebung demonstriert das unterschiedliche Abrollverhalten des Fahrzeugreifens. Durch
Ermittlung der unterschiedlichen Verschiebung ist das unterschiedliche Abrollverhalten
bemeßbar. Hierdurch ist es möglich, unterschiedliches Abrollverhalten nachzuweisen und
zu bemessen und deren Einflußfaktoren zu untersuchen. Die zwischen Reifen und Fahrbahn
entstehenden Zwangskräfte lassen sich minimieren. Reifeneigenschaften, Rollwiderstand,
Geräusch, Fahrverhalten und Abriebverhalten sind mit Hilfe der Ergebnisse der Prüfungen
verbesserbar.
Die Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 2 stellt eine bevorzugte
Ausführungsform dar, bei der endlose Bänder nebeneinander und parallel in
Umfangsrichtung verschiebbar gelagert sind. Bevorzugt ist dabei die Ausbildung gemäß den
Merkmalen von Anspruch 3, da sie mit geringem Aufwand raumsparend ausgebildet ist. Die
Vorrichtung ist einfach beliebig schmal und mit beliebig vielen Bändern ausbildbar.
Anspruch 4 beinhaltet eine alternative Ausführungsform.
Entsprechend den Merkmalen von Anspruch 5 erfolgt der Antrieb zum Abrollen entweder mit
Mitteln zum Antreiben der Trommel bzw. der Scheiben und/oder des Rades, insbesondere
mit Momentenregelung zur definierten Einstellung von Schlupfzuständen beim
Beschleunigen und/oder Bremsen. Bevorzugt erfolgt der Antrieb des Rades mit Hilfe von
Mitteln zum Antreiben der Trommeln bzw. der Scheiben. Beim Antrieb der Trommel muß die
Reibung zwischen Trommeloberfläche und Metallbändern so bemessen sein, daß eine
Mitnahme des Reifens gewährleistet ist und dennoch ein unterschiedliches Verschieben der
Bänder in Umfangsrichtung gewährleistet ist. Zur Durchführung der Demonstration und/oder
der Bestimmung des Abrollverhaltens ist es vorteilhaft, eine bestimmte Abrollstrecke
vorzugeben und nach Abrollen der vorgegebenen Strecke des Rades die
Kontaktflächenelemente hinsichtlich ihrer Verschiebung zu überprüfen.
Bevorzugt werden die Kontaktflächenelemente mit sichtbaren Markierungen versehen. Das
unterschiedliche Wandern der Markierungen während des Radlaufs demonstriert deutlich
das unterschiedliche Abrollverhalten. Mit Hilfe von Mitteln zum Erkennen und/oder zum
Messen der Bewegung der einzelnen Kontaktflächen läßt sich einfach das unterschiedliche
Abrollverhalten demonstrieren und/oder auswerten. Bei Verwendung von Markierungen läßt
sich das unterschiedliche Wandern einfach vermessen und somit das Abrollverhalten
einfach visuell darstellen und zahlenmäßig erfassen. Das Verfahren gemäß den Merkmalen
von Anspruch 17 ermöglicht eine optimale Visualisierung des unterschiedlichen
Wanderungsverhaltens der verschiedenen Kontaktflächenelemente durch das vom Auge
erkennbare Wandern der äquidistanten Markierungen. Mit Hilfe von z. B. mit einem
Stroboskop auf die Kontaktflächenelemente getriggerten und von diesen reflektierten
Lichtimpulsen läßt sich durch Auszählung der sich vorbeibewegenden Markierungen in
einfacher Weise das Maß der unterschiedlichen Verschiebungen ermitteln.
Die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 8 ermöglicht einfach die Durchführung
mehrerer unterschiedlicher Bestimmungen und/oder Demonstrationen unter nacheinander
gleichen Prüfbedingungen. Besonders vorteilhaft ist es, den Mehrfachprüfstand mit einem
für unterschiedliche Messungen und/oder Demonstrationen gemeinsamen Prüfkörper,
insbesondere einer gemeinsamen Prüftrommel, auszubilden und/oder gemeinsame Mittel
zur Aufnahme des zu prüfenden Reifens auszubilden.
Bevorzugt ist die Ausbildung der Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 9. Beim
Abrollen des Reifens auf der Prüffläche wird das Profilelement, das an der Position der
geschlossenen Prüffläche abrollt, in der der 3-Komponenten-Kraftsensor angeordnet ist,
vom 3-Komponenten-Kraftsensor hinsichtlich der von der geschlossenen Prüffläche des
Prüfkörpers, insbesondere der Prüftrommel, auf die Profilblockelemente wirkenden Kräfte in
den drei Komponenten der Kraftsensoren und somit hinsichtlich der Komponenten in
Umfangsrichtung, in axialer Richtung sowie in radialer Richtung des Fahrzeugluftreifens
erfaßt. Die gemessenen Kraftkomponenten werden mit Mitteln zur berührungslosen
Datenübertragung an eine Einrichtung zur Datenerfassung außerhalb der Trommel
weitergeleitet und ausgewertet. Hierdurch lassen sich bezüglich eines Profilblockelements
zuverlässige Aussagen über die Kraftverteilung während des Betriebszustandes treffen.
Durch entsprechende Umfangsdimensionierung des Prüfkörpers, insbesondere der
Trommel, soweit sie nicht dem Umfang des Reifens am gemessenen Profilblockelement
entspricht, wird bei jeder Radumdrehung ein anderes Profilblockelement, das sich auf der
Umfangslinie des ersten Profilblockelementes befindet, hinsichtlich der darauf wirkenden
Kräfte vermessen, so daß bei Zuordnung der vermessenen Profilblockelemente zu den
einzelnen Meßpositionen am Reifen eine Aussage über die Kräfte an all den vermessenen
Profilblockelementen des Laufflächenprofils getroffen werden kann. Es ist auch möglich,
Profilblockelemente, die aufgrund des bemessenen Umfangsdurchmessers der Trommel
nicht erfaßt werden, durch entsprechende Phasenverstellung des Reifens gegenüber der
Phase der Trommel so zu positionieren, daß sie bei weiteren Messungen ebenfalls erfaßt
werden. Zur Vermessung von Profilblockelementen in anderer axialer Position kann der
Reifen in entsprechend anders gewählte axiale Position verschoben werden.
Da die Kräfte, die beim Betrieb eines Reifens in der Kontaktfläche zwischen Reifen und
Fahrbahn zur Übertragung aller Kräfte (Antrieb, Bremsen, Lenken usw.) auftreten, in
vergleichbarer Form auch zwischen der Reifenoberfläche und der Trommeloberfläche
auftreten, können somit die in vertikaler, lateraler und in Umfangsrichtung am
Profilblockelement auftretenden Kräfte durch den 3-Komponenten-Kraftaufnehmer
gemessen werden. Solche 3-Komponenten-Kraftaufnehmer werden beispielsweise von der
Firma Kistler Instrumente AG, CH 8408 Winterthur, Schweiz, angeboten. Die
Profilkraftermittlung kann bei verschiedenen Geschwindigkeiten durchgeführt werden. Die
Profilkraftermittlung kann außerdem bei verschiedenen Fahrzeugbedingungen wie
Schräglauf, Sturz, Antrieb und Bremsen ermittelt werden. Mit Hilfe dieser Messungen
können z. B. Vorhersagen zum Abriebsverhalten gemacht werden. Zusätzlich können die
Gründe für ein bestimmtes Abriebsverhalten mit Hilfe des Prüfstandes gefunden werden. Es
ist auch möglich, Rückschlüsse auf unterschiedliches Fahrverhalten von verschiedenen
Reifenkonstruktionen und Reifenkonturen zu ziehen. Mit Hilfe der Messungen kann die
Auslegung von Profilen zielgerichteter auf eine gleichmäßige Reibenergieverteilung
ausgerichtet werden. Darüber hinaus können mit dem Prüfstand auch Aussagen über die
Footprintform (Aufstandsbild) des Reifens bei verschiedenen Geschwindigkeiten gemacht
werden. Zusätzlich kann der dynamische Footprint unter verschiedenen
Fahrzeugbedingungen wie Schräglauf, Sturz und Antrieb untersucht werden. Auch hierdurch
lassen sich Rückschlüsse auf unterschiedliches Fahrverhalten von verschiedenen
Reifenkonstruktionen und Reifenkonturen ziehen.
Die Ausbildung der Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 10 ermöglicht eine
effizientere Messung und Auswertung der verschiedenen Profilblockelemente eines Reifens
durch Messung mehrerer Profilblockelemente während einer Trommelumdrehung. Da
hierdurch die Profilblockelemente zum Zeitpunkt ihrer Messung geringere
Abriebsunterschiede zueinander aufweisen, werden die Meßergebnisse noch
aussagekräftiger. Die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 11 und 12 stellen
vorteilhafte Ausführungsformen dar, wobei insbesondere durch die Merkmale von
Anspruch 12 auch gleichzeitig mehrere axiale Positionen der Reifenlauffläche hinsichtlich
der auf die Profilblockelemente wirkenden Kräfte vermessen werden. Die Ausbildung gemäß
den Merkmalen von Anspruch 13 ermöglicht darüber hinaus eine besonders einfache
Vermessung einer axialen Position nach der anderen, so daß sobald genügend
Profilblockelemente einer axialen Position vermessen worden sind, die Profilblockelemente
einer anderen axialen Position vermessen werden können. Dabei ist es möglich, in kleinen
gleichgroßen vorgegebenen Intervallen eine axiale Position des Reifens nach der anderen
zu vermessen oder aber lediglich spezielle axiale Positionen, die zur Messung besonders
interessant sind.
Die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 14 ermöglicht die einfache
Durchführung der Messung durch Einlegen des Reifens in die Aufnahmeeinrichtung in einer
Ruheposition, in der der Reifen keinen Berührkontakt zur Trommel besitzt und ein
anschließendes Verfahren des Reifens in die Meßposition, in der der Reibkontakt zwischen
Reifen und Trommel hergestellt ist. Nach erfolgter Messung wird der Reifen wieder in seine
Ruheposition verfahren und der Aufnahmeeinrichtung entnommen. Besonders vorteilhaft ist
es, wenn die Aufnahmeeinrichtung auch in ihrer Winkelposition zur Trommel veränderbar ist
so daß Schräglauf und/oder Sturz simuliert werden können.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Fig. 1 bis 3 schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Versuchsstands mit
kombinierter Prüftrommel,
Fig. 2 Querschnittsdarstellung der einen Prüftrommelseite,
Fig. 3 Querschnittsdarstellung der anderen Prüftrommelseite.
Auf einer in den Lagerböcken 3 und 4 drehbar gelagerten Trommelwelle 2 ist konzentrisch
eine Prüftrommel 1 fest gelagert. Die Trommelwelle 2 steht über einen Antriebsriemen 5 mit
einem Elektromotor 6 bekannter Art in Antriebsverbindung, der über ein Motorsteuerteil 7
bekannter Art gesteuert wird. Das Motorsteuerteil 7 kann dabei mit einem zentralen
Computer 8 in Verbindung stehen, über den die Antriebsgeschwindigkeit sowie Drehbeginn
und Winkellage bei Beginn in bekannter Weise eingestellt und geregelt werden können. Über
eine Tastatur 9 sind entsprechend den jeweiligen Prüferfordernissen Änderungen der
Geschwindigkeiten eingebbar. Die Lagerböcke 3 und 4 sind, wie in den Fig. 1 bis 3 aus
Übersichtsgründen nicht dargestellt, in einem Gestell befestigt. In dem Gestell ist um ein
Schwenklager 14 ein Schwinghebel 13 zur Trommeloberfläche der Trommel 1 radial hoch-
bzw. abschwenkbar gelagert. Die Verschwenkung erfolgt mit Hilfe eines nicht dargestellten
Schwenkantriebs bekannter Art, der ebenfalls über den Computer 8 gesteuert wird. Am
Schwinghebel 13 ist parallel zur Welle 2 eine Aufnahmeachse 15 befestigt, auf der zur
Messung ein auf einer Felge 16 montierter Reifen 17 parallel zur Welle 2 um die Achse 15
drehbar und in seiner axialen Position mit Hilfe eines nicht dargestellten vom Computer 8
gesteuerten Stellantriebs bekannter Art gesteuert einstellbar befestigt ist.
Zur Messung eines Reifens im Prüfstand wird zunächst der Schwinghebel 13 angehoben
und der Reifen mit seiner Felge 16 auf der Achse 15 befestigt und in die gewünschte axiale
Position eingestellt. Danach wird der Reifen 17 mit Hilfe des Schwinghebels 13 soweit
abgesenkt, bis die Lauffläche 18 auf der Manteloberfläche der Trommel 1 aufliegt. Ein auf
einer am Schwinghebel 13 befestigten Halterung 20 befestigtes Gewicht 19 drückt den
Reifen der Radlast eines Fahrzeugs entsprechend auf die Manteloberfläche der Trommel 1.
Die über den Antrieb 6, den Riemen 5 und die Welle 2 angetriebene Trommel 1 treibt durch
den Reibkontakt zur Reifenlauffläche 18 den Reifen 17 an. Dabei rollt die Lauffläche 18 auf
der Manteloberfläche der Trommel 1 ab.
Die zylindrische Manteloberfläche der Trommel 1 ist zweigeteilt. Die in Fig. 1 dargestellte
linke Hälfte 21 ist eine einstückig ausgebildete Trommeloberfläche aus Stahl oder aus einem
anderen geeigneten Material. An mehreren sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer
Richtung versetzt zueinander ausgebildeten Positionen ist jeweils ein 3-Komponeten-Kraftmeßsensor
23, 24, 25 bekannter Art in einer, wie in Fig. 2 am Beispiel des 3-Komponeten-Kraftsensors
23 dargestellten, Ausnehmung 40 der Trommeloberfläche
integriert. Der 3-Komponenten-Kraftaufnehmer ist ein Kraftaufnehmer, wie er beispielsweise
von der Firma Kistler Instrumente AG, CH-8408 Winterthur, Schweiz, unter der Typen-Nr.
9251 A. angeboten wird. Der 3-Komponenten-Kraftaufnehmer ist ein Quarzkristall-
Kraftaufnehmer zum Messen der 3 orthogonalen Komponeten einer beliebig gerichteten
dynamischen oder quasi statischen Kraft. Dieser Kraftaufnehmer enthält drei
Quarzringpaare, welche wie Piezo-Elemente arbeiten und zwischen zwei Stahlplatten im
Aufnehmergehäuse eingebaut sind. Zwei Schubquarzpaare messen die Kraftkomponenten
Fx und Fy und ein Druckquarzpaar die Kraftkomponente Fz in x,y,z-Richtung eines
kartesischen Koordinatensystems einer in beliebiger Richtung auf den Aufnehmer
einwirkenden Kraft. Die den einzelnen Kraftkomponenten proportionalen, elektrischen
Ladungen werden über Elektroden auf die entsprechenden Steckeranschlüsse geführt. Das
Quarzpaket wird durch das rostfreie, dicht verschweißte Aufnehmergehäuse des
Kraftaufnehmers geschützt. Das Aufnehmergehäuse dieses Kraftaufnehmers weist zwei zur
Y-Achse parallel bearbeitete Referenzflächen auf. Diese Flächen können zur Ausrichtung
des Kraftaufnehmers und somit des Koordinaten-Systems verwendet werden. Der 3-Komponeten-Kraftaufnehmer
ist so in die Ausnehmung 40 eingebaut, daß er die Kräfte auf
die Trommeloberfläche in radialer Richtung, in axialer Richtung und in Umfangsrichtung der
Trommel aufnimmt.
Die im Kraftaufnehmer entstehenden elektrischen Ladungen werden mit den in der Trommel
befestigten nicht dargestellten Meßverstärkern bekannter Art verstärkt und über Leitungen
26 an ein Telemetrie-System 27 bekannter Art, wie es beispielsweise als PCM-Drehübertrager
vom Betriebsforschungsinstitut (BFI, Düsseldorf) angeboten wird, zu
digitalisierten Signalen gewandelt. Die Signale werden mit Hilfe von Lichtpulsen vom
rotierenden Wellenende der Welle 2 zu einem festen Empfänger 28 gesendet und von einem
Decoder decodiert. Die Telemetrie-Einheit aus Telemetrie-System 27 und Empfänger 28
kann in beide Richtungen Pulse übertragen, so daß auch der für den Reset der
Meßverstärker notwendige Puls durch die Telemetrie-Einheit übertragen werden kann. Ein
solches Telemetrie-System des Betriebsforschungsinstituts ist beispielsweise in Verbindung
mit 1-Komponenten-Kraftaufnehmern zur Vertikaldruckmessung in Walzstraßen zur
Erzielung eines spannungsfreien Walzens von Blechen bekannt.
Beim Abrollen des Reifens 17 auf der Trommeloberfläche werden die Profilelemente der
Lauffläche 18, die mit einem der 3-Komponenten-Kraftaufnehmer 23, 24, 25 während des
Abrollens in Berührung kommen, hinsichtlich der zwischen Trommeloberfläche und
Profilelement wirkenden Kräfte in Umfangsrichtung, in seitlicher Richtung und in radialer
Richtung des Reifens vermessen. Die in den 3-Komponenten-Kraftaufnehmern erzeugten
elektrischen Signale werden verstärkt und über das Telemetrie-System 27, 28 vom Sender
27 auf den Empfänger 28 in Form von digitalisierten Pulsen übertragen. Vom Sender 28
werden die decodierten Pulse an den Computer 8 zur weiteren Auswertung weitergeleitet.
Um die Profilkräfte auch bei hohen Geschwindigkeiten vermessen zu können, können
Datenraten über 20.000 Hz übertragen werden. Durch die axiale Versetzung der 3-Komponenten-Kraftaufnehmer
23, 24, 25 können gleichzeitig mehrere axial unterschiedliche
Umfangsspuren des Reifens hinsichtlich der auf die Profilblockelemente wirkenden Kräfte
vermessen werden. Durch die versetzte Anordnung in Umfangsrichtung der Kraftmeßdosen
können bei gleicher Datenrate auch bei enger, axialer Nebeneinander-Anordnung der 3-Komponenten-Kraftmeßsensoren,
bei gleicher Datenrate mehrere Kraftmeßsensoren
installiert werden.
Die Zuordnung der Daten zu bestimmten Umfangspositionen des zu vermessenden Reifens
erfolgt in bekannter Weise durch Inkrementalgeber an der Trommelnabe 2 und an der
Radachse 15. Durch den Inkrementalgeber an der Trommelnabe 2 können die Kraftsignale
weggetriggert eingelesen werden. Durch den Inkrementalgeber an der Radnabe 15 erfolgt
die Zuordnung der Messung zu bestimmten Reifenpositionen.
Um über die axialen Positionen der 3-Kraftkomponenten-Sensoren 23, 24, 25 hinaus noch
weitere axiale Positionen von Umfangsspuren des Reifens zu überprüfen, wird der Reifen 17
nach Ablauf der zur Untersuchung erforderlichen Prüfdauer vom Computer 8 gesteuert in
seiner axialen Position auf der Achse 15 in die neue, gewünschte Position verschoben.
Danach werden in der neu eingestellten axialen Position des Reifens mit den 3-Kraftkomponenten-Sensoren
23, 24, 25 am durch die Trommel 1 angetriebenen Reifen die
Kräfte, die auf die einzelnen Profilblockelemente in den 3-Kraftkomponenten-Sensoren
entsprechenden axialen Positionen einwirken, vermessen.
Durch entsprechenden Phasenversatz zwischen Umfangslänge des Reifens und
Umfangslänge der Trommel 1 ist es möglich, mit jeder Umdrehung der Trommel 1 ein
anderes Profilblockelement der Reifenlauffläche 18 zu vermessen. Es ist auch denkbar, zur
Ermittlung bestimmter Untersuchungen relevanter Umfangspositionen diese direkt durch
entsprechende Phasenverstellung des Reifens oder der Trommel mit Hilfe der Welle 2 so
einzustellen, daß die gewünschte Umfangsposition vermessen wird.
Ebenso ist es denkbar, ein oder mehrere 3-Kraftkomponenten-Meßsensoren in axialer
Richtung in der Trommeloberfläche verschiebbar auszubilden, so daß diese beispielsweise
vom Computer 8 gesteuert nach vorgegebener Meßdauer in seiner axialen Position in eine
neue, axiale Meßposition verschoben werden. Somit können nacheinander unterschiedliche
Umfangsspuren des Reifens vermessen werden.
Die Trommel ist an ihrer Mantelfläche auf der in Fig. 1 dargestellten rechten Seite mit
mehreren parallelen, nebeneinander angeordneten in axialer und in radialer Richtung fixiert
und in Umfangsrichtung verschiebbar gelagerten konzentrisch zur Welle 2 ausgebildeten
Endlosbändern 29, 30, 31, 32, 33 ausgebildet. Diese sind beispielsweise endlos
geschweißte dünne Metallbänder. Der äußere Durchmesser der Bänder 29 bis 33 ist gleich.
Die Bänder sind jeweils mit in Umfangsrichtung zueinander äquidistanten, farbigen
Markierungen 34, 35, 36, 37, 38 mit gleicher Umfangslänge versehen.
Zur Prüfung des Abrollverhaltens des Reifens wird der Reifen 17 zunächst von der
Oberfläche 21 durch Verschwenken des Hebels 13 abgehoben und dann entlang der Achse
15 axial in eine axiale Position oberhalb der Abrollfläche 22 verstellt. Danach - während die
Trommel 1 über die Welle 2 vom Motor weiter angetrieben wird - wird der Reifen 17 auf die
Abrollfläche 22 abgesenkt, so daß er unter der Wirkung des Gewichts 19 auf der Abrollfläche
aufliegt. Von der Trommel 1 wird der Reifen über die Endlosbänder 29 bis 33 unter Reibung
angetrieben, wobei sich, entsprechend der unterschiedlichen zwischen Lauffläche 18 und
den Endlosbändern 29 bis 33 wirkenden Abrollkräfte die Endlosbänder 29 bis 33 in
Umfangsrichtung unterschiedlich stark verschieben. Dies ist durch unterschiedliches
Wandern der Markierungen 34 bis 38 optisch erkennbar. Mit Hilfe eines Stroboskops und
einer Videokamera 39 wird der Wanderungsprozeß festgehalten. Die Daten können zur
Auswertung an den Computer 8 weitergeleitet werden. Die Bilder der Verschiebung können
mit Hilfe eines LCD-Projektors 11 an einem Projektionsschirm 12 in bekannter Art direkt
demonstriert werden.
Ebenso sind die Auswertungen der Meßergebnisse aus dem Bereich der Abrollfläche 22 als
auch die aus dem Bereich der Abrollfläche 21 nach Auswertung durch den Computer 8 an
einen Bildschirm 10 oder ebenfalls über den LCD-Projektor 11 an einem Schirm 12
demonstrierbar.
Die Oberflächen der Kontaktfläche 21 bzw. 22 können beispielsweise aus Stahl oder aus
sonstigen geeigneten Materialien ausgebildet sein. So ist es beispielsweise denkbar, zur
Simulierung besonders rauher Straßenoberflächen die Oberflächen mit Schmirgel
auszubilden.
Zur Simulation von Sturz- und/oder Schräglauf eines Fahrzeugluftrads ist es denkbar, die
Achse 15 in einer Ebene, die durch die Mittellinien der Achse 15 und der Welle 2 geht
und1oder in einer Ebene, die parallel zur Welle 2 verläuft, schwenkbar auszubilden.
Hierdurch sowie durch vorgegebene Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungsprofile für den
Antrieb der Welle 2 sind im Kontaktflächenbereich 21 die an Profilelementen auftretenden
Kräfte sowie im Kontaktflächenbereich 22 das unterschiedliche Abrollverhalten des Reifens
in realistischen Betriebszuständen mit Sturz, Schräglauf und bestimmten
Geschwindigkeitsprofilen mit Brems- und Beschleunigungsvorgängen überprüfbar und
nachmeßbar.
Anstelle der Meßtrommel ist auch ein Flachbandprüfstand denkbar, bei dem die Abrollfläche
21 ein um mehrere Umlenkrollen 21 geführtes, umlaufendes Band ist, und die Endlosbänder
29 bis 33 der Abrollfläche 22 parallel hierzu ausgebildete in Umfangsrichtung verschiebbare
Bänder sind.
Es ist auch denkbar, die umlaufenden Bänder 29 bis 33 der Abrollfläche 22 durch
konzentrisch nebeneinander angeordnete auf der Welle 2 drehbar gelagerte Scheiben zu
ersetzen.
Durch die aufgeteilte Ausbildung der Abrollfläche der Trommel 1 in die Abrollflächen 21 und
22 können nacheinander am gleichen Reifen unter gleichen Versuchsbedingungen, die auf
die Profilelemente wirkenden Kräfte und das unterschiedliche Abrollverhalten des Reifens
überprüft werden. Hierdurch wird die Fülle der Informationen des unter gleichen
Versuchsbedingungen überprüften Reifens gegenüber dem einfachen Prüfstand erhöht.
Dabei ist es selbstverständlich möglich, lediglich Messungen im Abrollflächenbereich 21 oder
im Abrollflächenbereich 22 mit einem Fahrzeugreifen durchzuführen. Soweit die Fülle an
Informationen mit unveränderten Prüfungsbedingungen nicht erforderlich ist, ist es
selbstverständlich denkbar, den Prüfstand lediglich mit der Abrollfläche 21 oder mit der
Abrollfläche 22 auszubilden.
Ebenso ist es denkbar, den Prüfstand mit weiteren Abrollflächen zur Messung weiterer
Größen unter unveränderten Versuchsbedingungen auszubilden. Der Außendurchmesser
der Trommel 1 beträgt beispielsweise 2 m. Er kann jedoch sowohl größer als auch kleiner
gewählt werden. Es ist denkbar, den Prüfstand auch als Innentrommelprüfstand
auszubilden, bei dem der Reifen 17 an den Mantelflächen der Abrollflächen 21 und 22
entsprechend ausgebildeten Innenflächen der Trommel 1 vom radial Inneren der Trommel
abrollt.
Es ist denkbar, zum Abrollen das Fahrzeugrad 17 direkt, beispielsweise durch Antreiben der
Achse 15, mit Hilfe eines gesteuerten Motors anzutreiben. Es ist auch denkbar, sowohl das
Rad 17 als auch die Trommel 1 anzutreiben.
1
Trommel
2
Trommelwelle
3
Lagerbock
4
Lagerbock
5
Antriebsriemen
6
Motor
7
Motorsteuerung
8
Computer
9
Tastatur
10
Bildschirm
11
LCD-Projektor
12
Projektionsschirm
13
Schwenkhebel
14
Lager
15
Aufnahmeachse
16
Felge
17
Reifen
18
Lauffläche
19
Gewicht
20
Halter
21
Abrollfläche
22
Abrollfläche
23
3-Komponenten-Kraftmeßsensor
24
3-Komponenten-Kraftmeßsensor
25
3-Komponenten-Kraftmeßsensor
26
Kabel
27
Telemetrie-PCM-Sender
28
Empfänger und Decoder
29
Endlosband
30
Endlosband
31
Endlosband
32
Endlosband
33
Endlosband
34
Markierung
35
Markierung
36
Markierung
37
Markierung
38
Markierung
39
Stroboskop und Videokamera
40
Ausnehmung
Claims (17)
1. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder zur Demonstration des Abrollverhaltens eines
Fahrzeugreifens,
- - mit Mitteln zur Aufnahme des Reifens zum Bestimmen und/oder zur Demonstration in einer Bestimmungs- und/oder Demonstrationsposition, in der der Fahrzeugreifen zur Bestimmung und/oder Demonstration mit seiner Lauffläche auf einer Kontaktfläche der Vorrichtung abrollt,
- - wobei die Kontaktfläche in Achsrichtung des zum Abrollen in Kontakt befindlichen Fahrzeugreifens in mehrere nebeneinander angeordnete, unabhängig voneinander gelagerte Kontaktflächenelemente aufgeteilt ist, die an der Position des Berührkontakts mit dem Reifen in einer tangentialen Richtung zur Umfangsrichtung des Reifens frei bewegbar sind.
2. Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 1,
- - wobei jedes Kontaktflächenelement eines von mehreren endlosen, parallel nebeneinander in Umfangsrichtung verschiebbar gelagerten Bändern, insbesondere Bändern aus Metall, ist.
3. Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 2,
- - wobei die endlosen Bänder auf einer Trommel konzentrisch nebeneinander, in deren Umfangsrichtung verschiebbar gelagert und mit gleichen Außendurchmessern ausgebildet sind.
4. Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 1,
- - wobei jedes Kontaktflächenelement die Mantelfläche einer von mehreren konzentrisch nebeneinander drehbar gelagerten zylindrischen Scheiben gleichen Außendurchmessers ist.
5. Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 3 oder 4,
- - mit Mitteln zum Antreiben der Trommel bzw. der Scheiben und/oder des Rades, insbesondere mit Momentenregelung zur definierten Einstellung von Schlupfzuständen beim Beschleunigen und/oder Bremsen.
6. Vorrichtung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
- - wobei die Kontaktflächenelemente mit Markierungen versehen sind.
7. Vorrichtung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
- - wobei Mittel zum Erkennen und/oder zum Messen der Bewegung der einzelnen Kontaktflächen vorgesehen sind.
8. Vorrichtung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der vorangegangenen
Ansprüche,
- - wobei die Kontaktfläche Teil eines Mehrfachprüfstands ist.
9. Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 8,
- - wobei der Mehrfachprüfstand zusätzlich zur Bestimmung und/oder zur Demonstration der auf die Profilelemente eines Fahrzeugrads wirkenden Kräfte mit einem in einem Gestell drehbaren umlaufend gelagerten Prüfkörper, insbesondere einer Prüftrommel, zum Messen der auf die Reifenprofilelemente wirkenden Kräfte ausgebildet ist,
- - wobei der Prüfkörper eine Mantelfläche mit im wesentlichen geschlossener Prüffläche, insbesondere einer zylindrischen Prüffläche einer Prüftrommel, mit wenigstens einer Ausnehmung aufweist, in der ein 3-Komponenten-Kraftsensor zur Messung von drei nicht parallen Kraftkomponenten, insbesondere in vertikaler Richtung in Umfangs- und in Achsrichtung des Prüfkörpers, angeordnet ist,
- - mit Mitteln zur Aufnahme eines Fahrzeugreifens in dessen Meßposition zumindest während der Messung unter Reibkontakt zwischen Reifenlauffläche und Prüffläche, insbesondere Trommelmantelfläche,
- - mit Mitteln zum Antrieb des Prüfkörpers, insbesondere der Prüftrommel, und/oder des durch die Mittel zur Aufnahme des Reifens aufgenommen Reifens,
- - mit Mitteln zur berührungslosen Datenübertragung der durch den 3-Komponenten-Kraftsensor gemessenen Kraftkomponenten von dem drehbar gelagerten Prüfkörper, insbesondere der Trommel, zu einer Einrichtung zur Datenerfassung und Auswertung außerhalb des Prüfkörpers, inbesondere der Trommel.
10. Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 9,
- - wobei in der im wesentlichen zylindrischen, geschlossenen Prüffläche mehrere Ausnehmungen mit jeweils einem 3-Kraftkomponenten-Sensor ausgebildet ist.
11. Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 10,
- - wobei die 3-Komponenten-Kraftsensoren über den Umfang der zylindrischen, geschlossenen Prüffläche verteilt ausgebildet sind.
12. Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 10,
- - wobei mehrere 3-Komponenten-Kraftsensoren in Achsrichtung der im wesentlichen zylindrischen, geschlossenen Prüffläche verteilt ausgebildet sind.
13. Vorrichtung gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12,
- - wobei wenigstens ein 3-Komponenten-Kraftsensor axial, insbesondere gesteuert, verschiebbar in der zylindrisch, geschlossenen Prüffläche ausgebildet ist.
14. Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 9,
- - wobei die Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Reifens in ihrer Position zur Trommel gesteuert aus einer Ruheposition zur Aufnahme des Reifens in eine Meßposition, in der zwischen der Lauffläche des aufgenommenen Reifens und der Prüffläche der Trommel Reibkontakt besteht, und wieder zurück in die Ruheposition veränderbar ist.
15. Verfahren zur Bestimmung und/oder zur Demonstration des Abrollverhaltens eines
Fahrzeugreifens, bei dem der Fahrzeugreifen auf einer Kontaktfläche abgerollt wird, die
in Achsrichtung des zum Abrollen in Kontakt befindlichen Fahrzeugreifens in mehrere
unabhängig voneinander in Umfangsrichtung des Reifens verschiebbare
Kontaktflächenelemente aufgeteilt ist,
- - bei dem die beim Abrollen erzeugte unterschiedliche Verschiebung der Kontaktflächenelemente als Maß für das Abrollverhalten in dem entsprechenden axialen Laufflächenbereich erkennbar gemacht und insbesondere ermittelt wird.
16. Verfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch 15,
- - wobei die Messung der Verschiebungen nach einer vorgegebenen abgerollten Strecke des Rades erfolgt.
17. Verfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch 15,
- - wobei die Verschiebungen beim Abrollen der mit äquidistanten Markierungen versehenen Kontaktflächenelementen visualisiert und/oder durch Auszählung der sich vorbeibewegenden Markierungen ermittelt werden.
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