DE2107790C3

DE2107790C3 - Vorrichtung zur Ermittlung der Auswuchtwerte eines Fahrzeugrades

Info

Publication number: DE2107790C3
Application number: DE2107790A
Authority: DE
Inventors: Brian Michael Sheffield York Forster (Grossbritannien)
Original assignee: GKN Birfield Transmissions Ltd
Current assignee: GKN Birfield Transmissions Ltd
Priority date: 1970-01-27
Filing date: 1971-02-18
Publication date: 1974-10-31
Also published as: DE2107790A1; DE2107790B2; US3732737A; GB1339724A; ZA71370B; FR2079069A5

Description

55

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Auswuchtwerte eines Fahrzeugrades, mil einer sich drehenden und das Rad tragenden Antriebswelle, der ein mitumlaufendes Teil mit einer Wink?!- stellungseinteilung und zwei axial versetzte piezoelektrische Wandler zugeordnet sind, deren Signale einer Auswerteschaltung zugeführt werden, um die Ausgleichsgewichte, welche in zwei axial versetzten Korrekturebenen des Rades anzubringen sind, nach Winkelstellung und Größe abzuleiten.

Die deutsche Offenlegungsschrift 1 947 090 zeigt bereits eine Vorrichtung zur Ermittlung der Auswucht-Wefte eines Fahrzeugrades mit einer sich drehenden, das Rad tragenden und antreibenden Welle, an derzwe axial versetzte elektrische Meßwertwandler ange bracht sind, welche analoge Signale abgegeben, un die Größe und die Winkelstellung für die Ausgleichs gewichte abzuleiten, welche in zwei axiai versetzter Korrekturebenen des Rades anzubringen sind.

Diese bekannte Vorrichtung erlaubt nur die analogt Bestimmung der einzelnen Größen der anzubringenden Ausgleichsgewichte und verwendet ein Stroboskop, um die Winkelstellung zu identifizieren, an dei das ermittelte Gewicht am Rad angebracht werden muß. Dies erfordert zwangsweise eine geeignete Markierung am Rad. Die Ausgleichswerte lassen sich darüber hinaus nur in zwei Meßvorgängen ermitteln, und zwar getrennt nach den Korrekturebenen des Rades. Die Meßeinrichtung wird dabei über mehrere Schalter umgeschaltet, damit die Messung für die jeweils betrachtete Korrekturebene ausgeführt werden kann.

Die Ausgleichswerte können nach der Ermittlung auch über Analog-Digital-Wandler zur Auslesung umgewandelt werden, wie das deutsche Gebrauchsmuster 7001429 zeigt.

Es sind auch sogenannte Wellen-Kodierer bekannt, mit denen eine Welle auf eine ganz bestimmte Stellung eingestellt werden kann, wie aus der Zeitschrift »Elektronik«, 1968, Bd. 9. S. 285, bekannt ist. Die Welle kann dabei um einen ganz bestimmten Winkel. z. B. 4°, verstellt und dann stillgesetzt werden, wenn das Steuersignal diese Stellung vorgibt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß die für beide Felgenebenen des Rades ermittelten Ausgleichswertc nach Größe und Winkelstellung sofort digital erfaßt werden, wobei eine eindeutige Meßgenauigkeit ohne aufwendige Stabilisierung der Meß- und Zählfrequenzen erforderlich ist.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß in vorgegebener Zeitbeziehung zur Antriebswelle ein Impuls erzeugendes Bauelement angetrieben wird, von dem sowohl ein Taktimpulsgenerator als auch ein Rückstellimpulsgenerator ihre Impulse ableiten, daß jeweils während einer Serie von Umdrehungen der Antriebswelle der Taktimpulsgenerator über Zähltorschaltungen mit digitalen Anzeigevorrichtungen für Winkel und Größe der Unwucht derart verbunden ist, daß die Anzahl der zur jeweiligen digitalen Anzeigevorrichtungen gelangenden Taktimpulse von Toröffnungssignalen gesteuert werden, die von der betreffenden Phasen- bzw. Größen-Auswerteschaltung zu den Zähltorschaltungen gelangen, und daß der Rückstellimpulsgenerator den Abtastzyklus und den Beginn der Zählung bestimmt und die Anzeigevorrichtung über Rückstelltorschaltungen steuert.

Da bei dieser Vorrichtung der Beginn jeder Zählung von dem Rückstellimpulsgenerator festgelegt wird, welcher seine Impulse von dem sich mit der Welle drehenden Teil ableitet, und da das Ende einer Zählung durch eine Auswerteschaltung für die Größe und eine Auswerteschaltung für die Phase gesteuert wird, werden auch die sinusförmigen analogen Signale von den mit der Welle gekoppelten piezoelektrischen Wandlern echt mit der Frequenz der Welle abgeleitet, so daß eine Stabilisierung der Frequenzen nicht mehr erforderlich ist.

Einzelheiten der neuen Vorrichtung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausfiihrungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Ki fite, die an einem nicht ausgewuchteten Rad angreifen,

F i g. 2 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenansicht des Radauswuchtgerätes,

Fig. 3 im Schnitt die Seitenansicht der Welle, auf der das auszuwuchtende Rad befestigt wird.

F i g. 4 die Befestigungsmittel an der Stelle 4-4 der F i g. 3,

F i g. 5 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles 5 in der F i g. 4,

F i g. 6 einen Rechner-Stromkreis, der in dem Radauswuchigeräi verwendet wird, und

F i g. 7 das Prinzipschaltbild des Radauswuchtgerätes.

Das Gerät weist eine Welle 10 auf, die in zwei im Abstand angeordneten Lagern A und B frei drehbar gelagert ist. Die Lager sind selbstausrichtend und in v> den Gehäusen 11 und 12 untergebracht. Diese Lagergehäuse 11 und 12 sind an den senkrechten Federplatten 13 und 14 befestigt, die eine waagrechte Auslenkung der gesamten Anordnung zulassen, wenn ein nicht ausgewuchtetes Rad entsprechende Auslenkkräfte erzeugt. Der Abstand der beiden Lager A und B beträgt etwa 20 cm, und die Welle 10 ragt etwa mit demselben Abstand über das vordere Lager 1 hinaus, so daß ein Rad aufgebracht und festgemacht werden kann. Das Rad wird mit einer Nabe auf der Welle befestigt und so festgelegt, daß die innere Felge des Rades senkrecht auf das vordere Lager A ausgerichtet ist. Die Welle 10 wird etwa mit einer Drehzahl von 700 Umdrehungen pro Minute angetrieben, und zwar mit einem Drehstrommotor 15 mit etwa 1 PS. Dieser Motor weist eine Antriebsriemenscheibe 16 auf, auf der ein Antriebsriemen 17 aufliegt, der eine Scheibe 18 auf der Welle 10 antreibt.

Die Schwingungen der Welle 10, die durch ein nicht ausgewuchtetes Rad erzeugt werden, werden mit Hilfe von Wandlern abgefühlt, die ein Paar von piezoelektrischen Kristallen 19 enthalten. Diese Kristalle sind auf Fiberglasplatten befestigt und über einen kurzen Stahldraht 21 mit den Lagergehäusen 11 und 12 gekoppelt. Die Fiberglasplatten 20 sind auf einem starren Träger 22 befestigt, so daß Bewegungen der Lagergehäuse in den Platten 20 Biegespannungen und daher in den Kristallen gekoppelte Spannungen hervorrufen. Die Kristalle geben dabei an ihren Anschlußklemmen Spannungen ab. die von den Schwingungen der beiden Lagergehäuse abhängig sind. Die von den Kristall-Wandlern abgegebenen Ausgangsspannungen werden zur Ausrechnung des erforderlichen Ausgleichsgewichte» verwendet. Die Wandler geben sinusförmige Ausgangsspannungen ab, deren Amplitude von der Größe der Unwucht und deren Phasenwinkel von der Lage dieser Unwucht innerhalb des Rades abhängen. Aus diesen sinusförmigen Ausgangsspannungen werden die Größe und die Lage der Ausgleichsgewichte an der äußeren und inneren Felge des geprüften Rades errechnet.

Beim Betrieb führt die Bedienungsperson zwei nicht dargestellte Prüfungen aus, eine Prüfung der Radbreite und eine Prüfung des Radradius, und versetzt dann das Rad in eine Auswuchtgeschwindigkeit. Die Maschine arbeitet dabei dauernd mit den elektronischen Stromkreisen der F i g. 6 und 7 zusammen, errechnet und zeigt in digitaler Form die Ausgleichsgewichte an, die an der äußeren und inneren Felge anzubringen sind, wobei gleichzeitig auch die Lage dieser Gewichte errechnet und angezeigt wird. Die Anzeigewerte für jede Felge werden während der Drehbewegung des Rades abgeleitet und aufgezeichnet, wenn das Rad mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit gedreht wird. Das Rad wird dann stillgesetzt. Das Rad wird so befestigt, daß eine Radebene, in der die Ausgleichsgewichte angebracht werden, in der Ebene des Lagers A liegt Wie später noch erläutert wird, wird die Größe und die Lage des Ausgleichsgewichtes für die dem Lager A abgekehrte Radebene durch die Amplitude und Phase der Spannung bestimmt, die im Lager B erhalten wird. Die Größe und Lage des Ausgleichsgewichtes für die im Lager A liegende Radebene wird durch die Differenz der Spannungen, die in beiden Lagern gewonnen werden, bestimmt.

Um den richtigen Wert Tür die anzubringenden Ausgleichsgewichte zu bekommen, sind zwei Konstante des geprüften Rades in Betracht zu ziehen. Diese beiden Konstanten sind die Felgen weiten und der Felgenradius. Diese Werte werden durch eine nicht dargestellte Meßeinrichtung ermittelt, die einen bewegbaren MeBsUo zu. Bestimmung des Felgenradius aufweist, an dem der Felgenradius abgelesen werden kann, und eine Schublehre zur Bestimmung der Felgenbreite enthält. Bevor das Rad in Drehbewegung versetzt wird, werden diese Werte über geeignete Steuermittel eines Steuerpultes in das elektrische System des Gerätes eingegeben.

Wie der F i g. 1 entnommen werden kann, läßt sich das Störgewicht, das die Unwucht des Rades erzeugt, in zwei Komponenten aufteilen, die in zwei im Abstand angeordneten Ebenen wirken. Diese Ebenen 1 und 2 fallen mit der inneren und äußeren Felgenebene zusammen. Nimmt man an, daß die Gewichte W, und W₂ die Störgewichte in den Ebenen der Radfelgen darstellen und im Abstand r von der Bezugsachse χ angreifen, dann ist die rotierende Masse statisch und dynamisch ausgeglichen, wenn gleiche Gewichte W_A und W_B, die den Störgewichten W₁ und W₂ entsprechen, jeweils diametral an den Felgen angebracht werden. Die Wandler sind in den Lagern A und B angeordnet, wobei das Lager A in die Ebene der inneren Radfelge, d. h. in die Ebene 2, gebracht ist.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Gerätes mathematisch erläutert.

W_A ist das in der Ebene 1 anzubringende Gewicht. W_n ist das in der Ebene 2 anzubringende Gewicht. W_x ist die Amplitude des in der Ebene 1 wirkenden Störgewichtes.

W₂ ist die Amplitude des in der Ebene 2 wirkenden Störgewichtes.
(-) ist die Winkelstellung des Störgewichtes in

der Ebene 1.
Φ ist die Winkelstellung des Störgewichtes in

der Ebene 2.
F_A ist die Reaktionskraft am Lager A auf Grund

der Unwucht.
F_B ist die Reaktionskraft am Lager B auf Grund

der Unwucht.
F, ist die Kraft in der Ebene 1 auf Grund der Unwucht.

F₂ ist die Kraft in der Ebene 2 auf Grund der Unwucht.

L ist der (konstante) Abstand zwischen den Lagern .4 und B.

τ ist der Felgenradius der rotierenden Masse. d ist der Abstand zwischen dem vorderen und

hinteren Felgenband der rotierenden Masse. w ist die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden

Masse.
V_A ist die Ausgangsspannung des Wandlers am

Lager A. V_B ist die Ausgangsspannung des Wandlers am

Lager B. V₁ ist die Spannung, die dem Störgewicht in der

Ebene 1 proportional ist.
V₂ ist die Spannung, die dem Störgewicht in der

Ebene 2 proportional ist. 15 _un(j

K_T ist die Wandlerkonstante.

K ist eine Konstante = (Volt pro Krafteinheit),
ist eine

K₂ ist eine Konstante =

Dann wird

W,

Lg K₁ ist eine Konstante =

²⁰ wird

g ist die Erdbeschleunigungskonstante. Für das Moment am Lager B ergibt sich

25 und K-,

wobei

und

F₂ = W₂-T-'
Daraus ergibt sich

F₂ = F_A — F₁ — F₁ ■ —. Für das Moment am Lager A gilt

Vd = VL. Daher wird

30

35

(1)

(2)

45

50 oder
und
wobei

Daraus folgt

ν W₁ =

V, = W₁T-KLO

V= W₂r-KL0,

K_T-w²

T-KLQ rd-KLQ TdLQ

V₂ ^Vi-K₂ T-KL0

VyK₂

-H

(3)

Wird die Gleichung (2) in die Gleichung (1) eingesetzt, dann erhält man _ ,. „ . ,, , „ , , , ,
^e Da die Variablen als Vektoren betrachtet werden

müssen, sind die Beträge der Spannungen V₁ und V₂ 55 proportional zu den Gewichten, die an den Felgen angebracht werden müssen. Die Phasenwinkel geben Zieht man in Betracht, daß die Wandler eine die Winkelstellungen an, in denen die Ausgleichs-Konstante K_T in Volt pro Krafteinheit aufweisen, gewichte anzubringen sind.

dann können die Gleichungen (2) und (3) wie folgt Für die in der Ebene 1 anzubringende Masse gilt

geschrieben werden:

K₇-F₁ — K₁

T-d

und

K₁

und fur die in der Ebene 2 anzubringende Masse

Die Phasenwinkel der Gleichungen (6) und (7) geben die Winkelstellungen für die Gewichte an.

Die sinusförmigen Signale der Wandler A und B, die mit den Lagern verbunden sind, werden zur Berechnung der Ausgleichsgewichte nach Wert und Lage zugrundegelegt.

Wie F i g. 6 zeigt, wird die sinusförmige Ausgangsspannung des Wandlers A mit der sinusförmigen Ausgangsspannüng des Wandlers ß in dem Verstärker AM zusammengeführt. Die Wandler A und ß sind, wie F i g. 6 erkennen läßt, über die Widerstandspaare Rl und Rl mit dem Verstärker AM verbunden. Die Werte dieser Widerstände Ri und R 2 sind so gewählt, daß

^Kl~ Rl'

Dazu wird eine weitere Spannung, die über einen Einstellwiderstand abgreifbar ist, dem Eingang des »ο Verstärkers AM zugeführt. Dieser Einstell widerstand wird so verändert, daß die abgegriffene Spannung proportional zur ermittelten Radbreite ist. über einen zweiten Einstellwiderstand wird die Spannung am Verstärkerausgang um einen Betrag geändert, der proportional zum Radradius ist. Die Ausgangsspannung des Verstärkers beinhaltet daher die Größe und Lage des Ausgleichsgewichtes, das in der Ebene 2 angebracht werden muß.

Die Größe und Lage des Ausgleichsgewichtes Tür die Ebene 1 ergibt sich aus der Spannung am Eingang der Radbreiten-Steuerschaltung, die über einen dritten Einstellwiderstand entsprechend dem ermittelten Radradius verändert wird. Da alle errechneten Spannungen sinusförmig sind, stellt der Betrag der Spannungen die Größe des Gewichtes und der Phasenwinkel die Lage des Gewichtes dar, das in der betreffenden Ebene anzubringen ist.

Der erstgenannte Einstellwiderstand wird in Abhängigkeit von der gemessenen Radbreite über die erwähnte Schublehre eingestellt, während der zweitunü drittgenannte Einstellwiderstand in Abhängigkeit von dem Radradius mit Hilfe des verstellbaren Meßstockes eingestellt werden.

Am Ende der Welle 10 ist eine ferromagnetische Scheibe 23 angebracht, und zwar unmittelbar neben der Antriebsscheibe 18, wie den Fig. 3 und 7 entnommen werden kann. Die Scheibe 23 ist in einer mit Gradeinteilung versehenen Trommel 24 untergebracht, wie F i g. 2 erkennen läßt. Die Scheibe 23 hat 36 Nuten über den Umfang verteilt und ein kleines Loch 25, das etwa auf zwei Drittel des Scheibenradius von der Achse der Welle 10 liegt. Diese Scheibe 23 wird zur Erzeugung von Zeittaktimpulsen verwendet, die für den digital arbeitenden Stromkreis des Gerätes benötigt werden. Die Impulse werden von zwei magnetisches Wandlern 26 und 27 abgeleitet, die aus einem Permanentmagneten in einer Spule bestehen. Diese Wandler 26 und 27 sind auf einem Träger so befestigt, daß die Polspitzen der Permanentmagnete in unmittelbarer Nähe der Scheibe 23 hegen und auf die Nuten und das Loch 25 ausgerichtet sind Wenn sich die Scheibe 23 dreht, dann wird der Luftspalt zwischen den Polspitzen und der Scheibe verändert Auf Grund der Nuten und des Loches erzeugen die Wandler 26 und 27 in den Spulen Spannungsimpulse. Der Wandler 26 erzeugt pro Umdrehung der Welle 10 insgesamt 36 Impulse und der Wandler 27 nur einen Impuls pro Umdrehung der Welle. Dieser einzige Impuls wird als Bezugsimpuls bezeichnet und dem Verstärker 28 zugeführt. Der Lesestromkreis des Gerätes ist so ausgelegt, daß er die ankommenden berechneten Signale bei jeder zehnten Umdrehung abfragt. In dieser Periode wird die Phase und die Amplitude der beiden Signale gemessen und das Ergebnis bis zur nächsten Abtastperiode gespeichert und angezeigt. Um dieses Abtastverhältnis zu bekommen, wird der Bezugsimpuls einem dekadischen Impulsteiler 29 zugeführt, über die Dekodier-Torschaltung 30 werden dann auf der Leitung 31 die Rückstellimpulse erhalten. Die Impulse des Wandlers 26 werden über einen Verstärker 32 dem Frequenzverdoppler 33 zugeführt, der die Anzahl der Impulse pro Umdrehung der Welle 10 auf 72 erhöht. Dies ergibt bei einer Drehung der Welle um 5° einen Impuls. Die Impulse des Frequenzverdopplers 33 werden einem Impulsformer 34 zugeführt, der die Impulsform verbessert und Taktimpulse auf die Leitung 35 abgibt.

Der Bezugsimpuls kann, wie gezeigt, von einer Scheibe erzeugt werden, mit der auch die Taktimpulse erzeugt werden. Zur Erzeugung des Taktimpulses kann jedoch auch eine zweite Scheibe verwendet werden, die nur einen Zahn trägt. Der Bezugsimpuls ist einer bestimmten Stellung der mit Gradeinteilung versehenen Trommel 24 zugeordnet. Die Skala auf der Trommel ermöglicht in einfacher Weise, daß die Bedienungsperson das ermittelte Ausgleichsgewicht an der ermittelten Stelle des Rades anbringen kann.

Um die Stellung für das Ausgleichsgewicht zu finden, wird die Phase der ermittelten Signale gemessen, und zwar zu einigen festen Bezugswerten auf der Welle. Das Gerät enthält vier Zähler und Anzeigevorrichtungen, die mit den Bezugszeichen 36. 37, 38 und 39 gekennzeichnet sind. Der auf der Leitung 31 übertragene Rückstellimpuls passiert die Torschaltung^. Jedem Digital-Zähler ist eine Torschaltung zugeordnet. Bei der übertragung des Rückstellimpulses wird je eine Torschaltung 41 geöffnet, die die übertragung der Taktimpulse über die Leitung 35 zum betreffenden Digital-Zähler durchschaltet.

Mit Hilfe der Zähler 36 und 37 wird die Winkelstellung des anzubringenden Ausgleichsgewichtes bestimmt. Die Zuführung der Impulse zu den Zählern 36 und 37 wird dann unterbunden, wenn die zugeordnete Torschaltung 41 durch das Signal gesperrt wird, dessen Phase gerade gemessen wird. Eine Torschaltung 41 eines Zählers 36 oder 38 wird gesperrt wenn die von dem Rechner-Stromkreis übertragen« Signalspannung beim übergang vom negativen zurr positiven Wert den Wert Null annimmt. Die Signalt vom Rechner-Stromkreis nach F i g. 6, der in Fig." mit 42 bezeichnet ist, werden über die Leitungen 42 und 44. die Rechteckumformer 45 und 46 und du bistabilen Schaltkreise 47 und 48 den den Zählern 3( und 38 zugeordneten Torschaltungen 41 zugeführt.

Jeder Zähler 36 und 38 ist ein Dezimalzähler unc ist so ausgelegt, daß er die Anzahl der Taktimpulse die er während der Öffnungszeit der zugeordneter Torschaltung 41 empfängt, als Zahl anzeigt. Die auf addierte Zahl, die gleichzeitig an der Anzeigeröh« der Anzeigevorrichtung erscheint, stellt die Winkel drehung der Welle dar, ausgehend von einem Zeit punkt, bei dem der Bezugsimpuls hfl Signalzyklii einen bestimmten, bekannten Punkt erreicht hat

■■■·« ■■■>

Das Zählergebnis wird dann bis zur nächsten Abtastperiode festgehalten, d. h. bis der Zähler durch den Rückstellimpuls in die Ausgangsstellung zurückgestellt wird. Der Rückstellimpuls gelangt auf die Torschaltung 40. Die Phasen-Torschaltung 41 wird geöffnet, und der Zähler nimmt ein neues Abtastergebnis auf. Da die Taktimpulse auf der Leitung 35 durch die Drehung der Welle 10 entstehen, stellt jeder Zählschritt eines Phasenzählers 36 oder 38 einen bestimmten Winkelbetrag der Drehbewegung der Welle dar, der von den Geschwindigkeitsschwankungen der Welle unabhängig ist. Die Winkelstellungen für beide Ausgleichsgewichte sind auf die Stellung der Welle bezogen, wenn das Gerät stillgesetzt ist, wobei die mit Gradeinteilung versehene Trommel 24 fest mit der Welle verbunden ist. Diese angezeigte Information umfaßt die Winkelstellungen der Gewichte, die in beiden Ebenen des Rades anzubringen sind.

Die Gewichtswerte, die in den einzelnen Ebenen des Rades anzubringen sind, werden ebenfalls über Anzeigeröhren von Zählern angezeigt. In diesem Fall wird der Spitzenwert des Rechner-Signals in eine Impulsfolge umgewandelt, die dann abgezählt wird. Dieser Gewichts-Meßkreis basiert auf dem Anstiegsprinzip eines Analog-Digital-Wandlers mit treppenförmigem Anstieg. Der Treppenspannungsgenerator 49 ist über die Leitung 50 mit der Leitung 35 verbunden und empfängt die Taktimpulse. Beim Empfang jedes Taktimpulses steigt die Ausgangsspannung des Treppenspannungsgenerators 49 um 80 mV an. Der Ausgangspegel des Generators liegt etwa bei 500 mV negativer Polarität und steigt in Schritten auf etwa 5 V positiver Polarität an.

Um den Anstieg einzuleiten, stellt ein Rückstellimpuls den Generator auf die Ausgangsspannung — 500 mV. Die Taktimpulse auf den Leitungen 35 und 50 schalten den Anstieg in Schritten bis auf + 5 V. Auf diesem Wert wird die Ausgangsspannung bis zum Eintreffen des nächsten Rückstellimpulses festgehalten. Die Ausgangsspannung des Generators 49 wird zwei Spannungsgeneratoren zugeführt, die den Zählern 37 und 39 für die Gewichtswerte zugeordnet sind. Diese Spannungsgeneratoren enthalten jeweils eine Signalvergleichsschaltung 51 und eine Nullvergleichsschaltung 52. In jeder Nullvergleichsschaltung 52 wird die Ausgangsspannung des Treppenspannungsgenerators 49 mit einem niedrigen Gleichstromwert verglichen, der von einem Wert -1 auf +1 V mit Hilfe des Potentiometers 53 eingestellt werden kann. Das Signal vom Rechner-Stromkreis 42 wird über eine lineare Gleichrichterschaltung 54 gleichgerichtet und mit dem Spannungssignal der Signalvergleichsschaltung 51 verglichen.

Nach dem Auftreten des Rückstellimpulses beginnt der Treppenspannungsgenerator weiterzuschalten, und wenn die Ausgangsspannung des Treppenspannungsgenerators 49 den durch das Potentiometer 53 vorgegebenen Spannungswert übersteigt, dann ändert sich die Ausgangsspannung der Nullvergleichsschaltung 52 von 0 auf +4 V. Diese Änderung der Ausgangsspannung veranlaßt die Öffnung der logischen Torschaltung 55, so daß auch die dem Zähler 37 oder 39 zugeordnete Torschaltung 41 geöffnet wird und die Taktimpulse über die Leitung 35 zu dem Zähler 37 oder 39 gelangen können. Die Ausgangsspannung des Generators 49 steigt weiter schrittweise an, bis die gleichgerichtete Signalspannung der Gleichrichterschaltung 54 übersteigt. Zu diesem Zeitpunkt ändert die Signalvergleichsschaltung 51 ihren Schaltzustand. Diese Änderung des Schaltzustandes der Signalvergleichsschaltung 51 führt zur Sperrung der Torschaltung 41 des Zählers 37 oder 39, so daß keine weiteren Taktimpulse mehr zugeführt werden.

Die ausgefallenen Zählschritte des Zählers 37 oder 39 stellen dann den Wert der Signalspannungsamplitude und damit den Gewichtswert des erforderlichen Ausgleichsgewichtes dar. Der volle Skalenbereich jedes Zählers 37 oder 39 umfaßt 200 gr. Dieser Bereich wird in 5-gr-Einheiten gelesen, so daß jeder aufsummierte Zählschritt mit 5 gr bewertet ist. Der Zähler ist daher so ausgelegt, daß er eine Zählrate von 40 aufweist und über eine Dekodierschaltung ein dreistelliges Ausgangssignal abgibt. Die aufaddierten Zählschritte werden wieder festgehalten und angezeigt, bis der nächste Rückstellimpuls die nächste Abtastperiode einleitet und die Zähler und den Treppenspannungsgenerator 49 zurückstellt. Die Gewichtswerte werden gleichzeitig für beide, die innere und die äußere Radfelge gemessen.

Alle Zähler 36, 37,38 und 39 enthalten eine Anzahl rückstellbarer Zählstufen 56, einen oder mehrere Dekodierer und eine Vielzahl von digitalen Anzeigeröhren 58. deren Anzeige den Schaltzuständen der Zählstufen 56 entspricht.

Das Gerät ist so entwickelt, daß es so weit automatisch arbeitet, daß nach der Radbefestigung auf

der Welle 10 und der Einstellung der Radbreite und des Radradius der Arbeitszyklus über einen einzigen Betätigungsknopf 59 eingeleitet werden kann und nach der Durchführung der erforderlichen Messungen selbsttätig stillgesetzt wird.

Die Reihenfolge der Vorgänge während eines Arbeitszyklus ist wie folgt:

Das Gerät wird durch Betätigung des Druckknopfes 59 in Gang gesetzt, wobei der Anlaßschalter des Motors 15 eingeschaltet wird. Gleichzeitig werden durch den ersten Rückstellimpuls der sich drehenden Welle 10 die digitalen Stromkreise eingeschaltet. Die Welle mit dem Rad beginnt zu schwingen, und die Abtastung erfolgt so lange, bis ein automatischer Abschaltvorgang eingeleitet wird. Wenn das Rad und die Welle 10 sich der Maximalgeschwindigkeit nähern, dann schaltet ein Geschwindigkeits-Feststellstromkreis 60 eine Zeitverzögerungsschaltung 61 ein, die etwa 10 Abtastungen bis zur selbsttätigen Abschaltung freigibt. Der Abschaliestromkreis enthält einen einfachen Speicher 62, der am Ende der Verzögerungszeit der Schaltung 61 angesteuert wird. Dieser Speicher 62 stellt sicher, daß eine gerade ablaufende Abtastperiode noch vollständig ausgeführt wird, wenn der Abschaltbefehl der Schaltung 61 auftritt, und daß am Ende der Abtastperiode ein Signal über die Leitung 63 vom Speicher 62 zu den Torschaltungen 40 und 41 übertragen wird, so daß die Torschaltungen gesperrt und das Zählergebnis festgehalten wird. Gleichzeitig wird über die Leitung 66

te von der Torschaltung 64 zur Zeit-Abschalteinrichtung 67 ein Signal übertragen.

Die Zeit-Abschalteinrichtung 67 enthält ein Relais, das einen Ruhekontakt aufweist, der mit dem Anlaßschalter des Motors in Reihe geschaltet ist, so daß bei der Ansteuerung der Zeit-Abschalteinrichtung der Motor-Anlaßschalter ausgelöst und der Motorstrom abgeschaltet wird. Der Motor-Anlaßschalter wird über einen zweiten Schalter gesperrt, der über einen

weiteren Kontakt der Zeit- Abschalteinrichtung erregt wird. Dieser zweite Schalter schaltet einen Gleichstrom auf die Motorwicklungen, der über einen Transformator und eine Gleichrichter-Brückenschaltung abgeleitet wird. Dieser Gleichstrom bringt eine Abbremsung des Motors und eine Stillsetzung des Rades und der Welle.

Das Gerät kann nicht erneut gestartet werden, bis die Zeit-Abschalteinrichtung die Zeitperiode beendet hat, so daß sicher auch das größte zu prüfende Rad zum Stillstand gebracht werden kann und der Gleichstrom-Bremsstrom vom Motor abgeschaltet ist. Die digitale Information der Anzeigeröhren 58 wird im Anzeigezustand gehalten, bis ein weiterer Prüfvorgang gestartet wird; vorausgesetzt, daß die Versorgungsspannung des Gerätes nicht abgeschaltet wird.

Mit dem beschriebenen Gerät können die Gewichtswerte und die Winkelstellungen mit einer Genauigkeit von ± 2,5 gr und ± 2,5" angezeigt werden.

Das Gerät liefert in einer gemeinsamen Prüfung alle Informationen, die zum Auswuchten eines Fahrzeugrades erforderlich sind. Diese Information wird auf einer digitalen Anzeigevorrichtung festgehalten und kann von der Bedienungsperson gelöscht werden, wenn die Auswuchtwerte für ein anderes Rad ermittelt werden müssen. Nach der Befestigung des Rades im Gerät wird nur die Zeit benötigt, um das Rad auf eine konstante Drehgeschwindigkeit zu bringen und nach der Messung wieder abzubremsen.

Die Anwendung von gezähnten Scheiben 23 zur Erzeugung der Taktimpulse vermeidet Einrichtungen zur genauen Steuerung der Geschwindigkeit und Frequenznormalien für die Analog-Digital-Wandler. Die Zahn teilung auf der Scheibe bestimmt die Genauigkeit mit der die Auswuchtwerte ermittelt werden können. Je größer die Anzahl der Zähne ist, desto größer ist die Genauigkeit mit der die Auswuchtwerte ermittelt werden können.

Die Wirkungsweise der neuen Digitalisierungsschaltung wird verständlicher, wenn die Arbeitsweise der Torschaltungen 40 und 41 sowie des Zählers 56 näher erläutert werden. Dabei sind folgende Bedingungen gegeben:

1. Taktimpulse passieren die Torschaltung 41

a) wenn kein Stillsetzungssignal auf der Leitung 65 ansteht.

45

b) wenn die Ausgangssignale der Schaltungen 47, 48 und 55 positiv sind und

c) Taktimpulse auf der Leitung 35 anstehen (dies ist immer der Fall, wenn die Vorrichtung in Betrieb ist).

2. Taktimpulse, welche die Torschaltung 41 passieren, betätigen den Zähler 56 nur unter den Voraussetzungen,

a) daß auf der Leitung 65 kein Stillsetzungssignal ansteht, welches die Torschaltung 40 sperrt, und

b) daß der Torschaltung 40 über die Leitung 31 ein Rückstellsignal zugeführt worden ist (der Zähler 56 ist dann zurückgestellt und in einen Zustand versetzt, in dem er Impulse von der Torschaltung 41 aufnehmen und zählen kann).

3. Der Zählvorgang des Zählers 56 wird beendet, sobald die Ausgänge der Schaltungen 47, 48 und 55 negatives Potential führen. Dies ist bei jeder Umdrehung der Welle der Fall, in der die Abtastung erfolgt. Die Zähler beginnen bei der nächsten Umdrehung der Welle nicht wieder zu zählen, da sie durch das Schließen der Torschaltung 41 gesperrt sind. Sie können nur dann zurückgestellt und wieder freigegeben werden, wenn die Torschaltung 40 einen weiteren Rückstellimpuls liefert. Dies ist bei den nächsten 10 Umdrehungen nicht der Fall.

4. Der Rückstellimpuls wird dadurch gewonnen, daß das Ausgangssignal des Frequenzteilers 29 und ein verzögertes Signal der Torschaltung 30 zugeführt werden. Das verzögerte Signal besteht aus den Bezugsimpulsen, welche über die Verzögerungsschaltung 28 a mit 50 Sekunden Verzögerungszeit geleitet werden. Die Bezugsimpulse weisen eine kurze Dauer von ungefähr 50 Sekunden auf.

Bei der Auslegung der Schaltungen können die Torschaltungen 40 und 41 als UND- oder als NAND-Schaltungen aufgebaut werden. Dies hängt nur von den Ansteuerbedingungen und dem Aufbau des Zählers 56 ab.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Ermittlung der Auswuchtwerte eines Fahrzeugrades, mit einer sich drehenden und das Rad tragenden Antriebswelle, der ein mitumlaufendes Teil mit einer Winkelstellungs- : einteilung und zwei axial versetzte piezoelektrische Wandler zugeordnet sind, deren Signale einer • Auswerteschaltung zugeführt werden, um die Ausgleichsgewichte, welche in zwei axial versetzten Korrekturebenen des Rades anzubringen sind, nach Winkelstellung und Größe abzuleiten, dadurch gekennzeichnet, daß in vorgegebener Zeitbeziehung 7ur Antriebswelle (10) ein Impuls erzeugendes Bauelement (23) angetrieben wird, von dem sowohl ein Taktimpulsgenerator (26, 32, 33, 34) als auch ein Rückstellimpulsgenerator (27, 28, 28a, 29, 30) ihre Impulse ableiten, daß jeweils während einer Serie von Umdrehungen der Antriebswelle (10) der Taktimpulsgenerator über Zähltorschaltungen (41) mit digitalen Anzeigevorrichtungen (36, 38; 37, 39) Tür Winkel und Größe der Unwucht derart verbunden ist, daß lie Anzahl der zur jeweiligen digitalen An-Zeigevorrichtung gelangenden Taktimpulse von Toröffnungssignalen gesteuert werden, die von der betreffenden Phasen- bzw. Größen-Auswerteschaltung (45, 46, 47, 48; 51, 52, 54, 55) zu den Zähltorschaltungen (41) gelangen, und daß der Rückstellimpulsgenerator den Abtastzyklus und den Beginn der Zählung bestimmt und die Anzeigevorrichtung über Rückstelltorschaltungen (40) steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellimpulsgenerator (27, 28, 28 a, 29, 30) Rückstellimpulse mit einer niedrigeren Frequenz und der Taktgenerator (26, 33, 35) Taktimpulse mit einer höheren Frequenz liefern, als durch die Drehzahl der Welle (10) bestimmt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Geschwindigkeitsmeßschaltung (60) für die Welle in Verbindung mit einer Zeitverzögerungsschaltung (61) die Erzeugung eines Stillsetzungssignals steuert, welches am Ende eines Arbeitszyklus den Torschaltungen (40,41) zum Festhalten des Zählergebnisses in den Leseschaltungen (36, 37, 38, 39) zugeführt wird.

50