DE2501701B2

DE2501701B2 - Vorrichtung zum auswuchten eines fahrzeugrades

Info

Publication number: DE2501701B2
Application number: DE19752501701
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing.; Lettenmeyer Werner Dipl.-Ing.; 6090 Rüsselsheim Krehan
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1975-01-17
Filing date: 1975-01-17
Publication date: 1977-04-21
Also published as: DE2501701A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auswuchten eines Fahrzeugrades, bei der mit dem umlaufenden Fahrzeugrad eine Ausgleichsmasse mitrotiert die von Stellmotoren relativ zum Rad in Radial-,o und Umfangsrichtung so lange verschoben wird, bis die Unwucht verschwindet

Es ist bereits ein Verfahren zum Kompensieren der Schwingung eines bereiften Rades bekannt (DT-OS 15 73 542), bei dem das bereifte Rad mit einer solchen Drehzahl angetrieben wird, daß Schwingungen in der Eigenfrequenz des Systems entstehen. Es wird dann ein Impuls, der die Stärke der Verlagerung und deren Phasenverschiebung zu einer Vergleichsphase anzeigt, gewonnen und einem Anzeigegerät zugeleitet, das den Impuls in eine Anzeige der Winkellage der Unwucht und eine Anzeige der Größe des Ausgleichsgewichtes, das geeignet ist die schwingungsbedingte Verlagerung zu verringern, umwandelt Schließlich wird an dem bereiften Rad ein Ausgleichsgewicht der angezeigten Größe in der angezeigten Winkellage hinzugefügt. Abgesehen davon, daß das Erfordernis der Anregung des Schwingungssystems in seiner Eigenfrequenz einen Nachteil darstellt, erfordert das bekannte Verfahren eine sehr genaue Eichung der einzelnen, zu seiner

Ausführung erforderlichen Bauelemente, damit das vom

Anzeigegerät schließlich nach Winkellage und Größe

bestimmte Ausgleichsgewicht auch tatsächlich die

vorliegende Unwucht weitgehend beseitigt.

Aus der DT-AS 20 05 105 ist eine Registriermeßvorrichtung zur Aufzeichnung der Exzentrizität von Rädern im belasteten Zustand bekannt, bei der ein über ein Gestänge mit der Fahrzeugradmitte verbundenes, eine Abrollbewegung Hes Rades auf einer Laufunterlage nachvollziehbares Fahrgestell mit einer Aufzeichnungsvorrichtung dazu dient, eine Aufzeichnung der statischen Unrundheit des Rades zu erzeugen. Ungenauigkeiten in der Herstellung oder Verschleiß der Vorrichtungsteile sowie deren Massenträgheit gehen in das Meßergebnis ein und verfälschen es. Außerdem ist

die nur meßtechnische Erfassung der Unrundheit und die erforderliche Ableitung eines Maßes hierfür nachteilig und zeitraubend.

Eine andere bekannte Auswuchteinrichtung zum dynamischen Auswuchten von Läufern (DT-OS

22 33 549) besteht aus einem mit dem Läufer rotierenden Gehäuse und einer gleichachsigen an ihm anbringbaren Scheibe mit Probegewicht, die relativ zum drehenden Läufer an dessen Umfang durch einen Einzelantrieb in Drehung versetzbar ist. Mit der Einrichtung kann nur die Winkellage der Unwucht am Umfang des Läufers ermittelt werden und die manuelle Betätigung des Einzelantriebes bis zur Ermittlung der eindeutigen Winkellage ist zeitraubend.

Die US-PS 27 31 833 offenbart eine Auswuchteinrichtung für Fahrzeugräder mit einer umlaufenden, radial verstellbaren Ausgleichsmasse, die durch eine in der Raddrehachse angeordnete Betätigungsvorrichtung über ein drehrichtungsumkehrendes Kegelradgetriebe ebenfalls nur von Hand verstellbar und nur die Größe der Unwucht an einer Skala ablesbar ist. Der erhebliche getriebliche Aufwand macht die Einrichtung außerdem teuer.
Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der

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^eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der auf * einfache Weise Winkellage und -größe des erforderlichen Ausgleichsgewichtes optimal, d. h. ohne die Gefahr -H^n Meßfehlern bestimmt werden können. Die erfin-Kjungsgemäße y_orri_chtung soll von kompaktem und leicht am Fahrzeug anbringbarem Aufbau sein und sich t wirtschaftlich herstellen lassen.

' i 2ur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs erläuterten Art vor, die Stellmotore von einer Steuerelektronik zu beaufschla-Ögen, die ein Unwuchtsignal von einem Schwingungsaufnehmer empfangt und daraus ein Steuersignal bildet, das die Stellmotoren im Sinne einer Herabsetzung des 'Unwuchtsignals betätigt. Erfindungsgemäß wird also nicht die Unwucht meütechnisch erfaßt und daraus ein Maß für Größe und Winkellage des Ausgleichsgewichtes abgeleitet, sondern es wird durch geeignete Verschiebung einer Ausgleichsmasse in radialer- und Umiangsrichtung die Unwucht vollständig kompensiert, so daß man nach Abschluß der erfirJungsgemäß vorgeschriebenen Maßnahmen vollständig sicher sein kann, die richtige Größe und die richtige Winkellage der Ausgleichsmasse gefunden zu haben.

Durch radiale Verschiebung der Ausgleichsmasse ermöglicht es die Erfindung, für eine bestimmte Radtype mit einer einzigen Ausgleichsmasse auszukommen, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß die Ausgleichsmasse so groß ist, daß sie bei Anordnung auf dem größten Radius jede nur denkbare Unwucht überkompensieren würde. Anschließend soll in Abhängigkeit von der die Unwucht beseitigenden Lage der Ausgleichsmasse und deren Größe das Ausgleichsgewicht unter Berücksichtigung des radialen Abstandes von der Achse, in dem es angeordnet werden soll, bestimmt und auf dem Radius, auf dem die Ausgleichsmasse sich befindet, in dem gewählten radialen Abstand am Rad befestigt werden Da die Befestigung des Ausgleichsgewichtes normalerweise am Rand der Felge eines bereiften Rades erfolgt, die Ausgleichsmasse jedoch im allgemeinen weiter innen am Rad stehen wird, muß das Ausgleichsgewicht eine um einen bestimmten Betrag kleinere Masse als die Ausgleichsmasse haben. Der Zusammenhang zwischen Größe und Radius der Ausgleichsmasse sowie Größe und Radius des Ausgleichsgewichtes steht jedoch physikalisch eindeutig fest, so daß die Umrechnung'beispielsweise mittels einer vorher aufgestellten Tabelle erfolgen kann.

Das Rad kann sich während der Auswuchtung am Fahrzeug befinden, so daß das Auswuchten unter den tatsächlich vorliegenden Verhältnissen erfolgt.

tine vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann darin bestehen, daß der Schwingungsaufnehmer an einem nicht-drehenden Gehäuse angeordnet ist das seinerseits mit einem mit dem Rad drehfest und koaxial kuppelbaren Grundrahmen in Verbindung steht, um dessen Achse verstellbar ein Träger mit der verstellbaren Ausgleichsmasse angeordnet ist.

Von weiterem Vorteil ist es, daß die Stellmotore am Träger angeordnet sind, mit dem in an sich bekannter Weise elektrisch leitende Schleifringe um die Achse umlaufen, die zur elektrischen Speisung der Stellmotore dienen und mit Schleifkontakten des nichtdrehenden Gehäuses zusammenarbeiten.

Jeder Stellmotor wird mittels zeitlich aufeinanderfolgender Amplitudenwerte gesteuert. Ein Vergleich dieser Werte ergibt die Steuerbedingungen. Es liegt somit ein Steuerkreis vor, der so lange arbeitet, bis die

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45 Ausgleichsmasse die optimale Winkel- und Radialstellung einnimmt

Das den Wuchtteller drehbar lagernde Gehäuse ist höhen- und seitenverstellbar an einem Grundgestell befestigt Hierzu sind vorzugsweise zwischen Gehäuse und Grundgestell zwei hintereinander geschaltete Parallelogrammgestänge wirksam. Auf diese Weise kann die Vorrichtung sehr schnell und unkompliziert an verschiedene Fahrzeugräder angepaßt werden, wobei auch eine Selbstzentrierung erfolgt An dem Grundgestell ist zweckmäßig auch die Steuerelektronik angebracht und durch flexible Leitungen mit dem Gehäuse verbunden.

Die Steuerelektronik ist zweckmäßig so ausgebildet, daß bei stetig laufendem Stellmotor zeitlich aufeinanderfolgende Signale des Schwingungsaufnehmers fortlaufend in einem Komparator verglichen werden und der Motor stillgesetzt wird, sobald ein Beschleunigungssignal größer wird als das vorangehende. Sofern nach der ersten Messung bei Beginn des Betriebes eines Stellmotors ein Beschleunigungssignal größer ist als das vorangehende, wird der Motor umgepolt, damit er in eine das Unwuchtsignal verkleinernde Richtung läuft. Die Amplitudenwerte des Beschleunigungssignals werden zweckmäßig in einem zeitlichen Abstand von fünf Perioden des Beschleunigungssignals verglichen.

Um die Bauelemente der Steuerelektronik mehrfach auszunutzen, wird zunächst der Umfangsstellmotor und zeitlich danach der Radialstellmotor bis zur Durchführung des Ausgleichs betätigt.

Vorteilhafterweise beträgt die Drehzahl des Wuchttellers von 600 Upm bis 1200 Upm die Drehzahl des Trägers relativ zum Wuchtteller von 1,5 Upm bis 3 Upm und die Verschiebegeschwindigkeit der Ausgleichsmasse auf der Spindel von 0,5 cm/sec bis 2 cm/sec.

Eine zweckmäßige Schaltungsanordnung kennzeichnet sich dadurch, daß der Schwingungsaufnehmer über einen Verstärker an einen Spitzenwertgleichrichter und eine logische Verknüpfungsschaltung angeschlossen ist, wobei der Ausgang des Spitzenwertgleichrichters über einen Schalter und die Verknüpfungsschaltung direkt mit dem Komparator verbunden sind, und daß die Verknüpfungsschaltung eine die Motoren beaufschlagende Leistungsendstufe speist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden, anhand der Zeichnung, beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht der an einem Fahrzeugrad angreifenden Vorrichtung,

F i g. 2 eine perspektivische Explosionsansicht der wesentlichen Bestandteile der in Fig. 1 gezeigten Auswuchtvorrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Gegenstandes der

Fig. 2,
Fi g. 4 einen schematischen Schnitt nach Linie IV-IV in F i g. 3,

F i g. 5 einen \xialschniit, der in den F i g. 2 und auseinandergezogen dargestellten Teile zur Veranschaulichung der Lagerungen der relativ zueinander verdrehbaren Bauelemente und

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Schaltungsanordnung.

Nach den Fig. 1 bis 4 ist beispielsweise das links Vorderrad 26 eines Fahrzeuges 40 auf einer von einen Motor 41 über eine Welle 42 angetriebenen Trommel angeordnet, wobei das normale Fahrzeuggewich wirksam ist, d. h. das Rad 26 mit radialem Druck geger die Trommel 27 gepreßt wird. Durch Einschaltung de;

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Motors 41 kann die Trommel 27 und damit das Fahrzeugrad 26 auf eine gewünschte Drehzahl von z. B. 900 UpM gebracht werden.

Erfindungsgemäß ist in der Felge des Rades 26 ein bereits zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörender Wuchtteiler 11 angeordnet, der im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes hat. Mittels einer zentral an ihm angeordneten Welle 13 ist der Wuchtteller in einem Gehäuse 22 drehbar, aber axial fest gelagert, welches seinerseits über zwei hintereinander geschaltete Parallelogrammgestänge 23 an einem Grundgestell iO nach F i g. 1 höhen- und seitenverstellbar angebracht ist. Eine zwischen dem Grundgestell 30 und dem Gehäuse 22 wirksame Anpreßfeder 28 preßt den Wuchtteller 11 in die Felge des Fahrzeugrades 26, »5 wodurch ein zum Antrieb des Wuchttellers 11 ausreichender Reibdruck und eine Zentrierung des Wuchttellers 11 in der Felge erzielt werden. Es ist nämlich wesentlich, daß die Welle 13 mit der Radachse 43 genau ausgerichtet ist. *°

Nach den F i g. 2 und 3 ist auf der Welle 13 ein Träger 14 relativ zum Wuchtteller 11 und zum Gehäuse 22 drehbar gelagert.

Als wesentlichen Bestandteil weist der Träger 14 eine sich radial erstreckende Drehspindel 18 auf, auf der eine mit entsprechendem Gewinde ausgestattete Ausgleichsmasse 19 sitzt, welche gegen Verdrehung relativ zum Träger 14 gesichert ist. Die Spindel 18 kann über ein Untersetzungsgetriebe 17 durch einen am Träger 14 befestigten Stellmotor 16 wahlweise in beiden Richtungen gedreht werden. Eine Skala 20 gestattet die Ablesung der radialen Stellung der Ausgleichsmasse 19.

An der Innenseite des Wuchttellers 11 ist koaxial zur Welle 13 ein Zahnrad 12 angebracht, das mit einem Ritzel 29 eines weiteren am Träger 14 befestigten Stellmotors 15 kämmt.

Der Träger 14 weist einen sich vom Wuchtteller 11 weg erstreckenden, mit diesem koaxialen Vorsprung 14a auf, auf dessen Außenseite mehrere Schleifringe 21 vorgesehen sind, die mit auf der Innenseite des Gehäuses 22 angebrachten Schleifkontakten 25 zusammenarbeiten und die Stromversorgung der Stellmotoren 15, 16 gewährleisten. Auf der Oberseite des Gehäuses 22 ist der Schwingungsaufnehmer 24 befestigt, welcher auf vertikale Schwingungen der Anordnung anspricht

Nach Fig. 1 ist an dem Grundgestell 30 eine Steuerelektronik 31 befestigt, die über flexible Leitungen 32 mit den Schleifkontakten 25 bzw. dem Schwingungsaufnehmer 24 verbunden ist.

In Fig.5 ist gezeigt, wie der Träger 14 mit dem Ansatz 14a auf der Welle 13 und der Ansatz 14a des Trägers 14 im Gehäuse 22 drehbar gelagert ist Erfindungsgemäß ist das dem Rad zugewandte Ende der Welle 13 mittels eines sie umgebenden Lagers 44 relativ zum Ansatz 14a des Trägers 14 drehbar gelagert Das vom Rad abgewandte Ende der Welle 13 ist mittels eines weiteren Lagers 45 drehbar aber relativ zum Gehäuse 22 axial fest im Gehäuse drehbar angeordnet

Das vom Rad abgewandte Ende des Ansatzes 14a ist mittels eines Lagers 46 drehbar an der Welle 13 abgestützt, während zwischen dem dem Rad 26 zugewandten Ende des Gehäuses 22 und dem zylindrischen Ansatz 14a des Trägers 14 ein weiteres Drehlager 47 vorgesehen ist. Das letztgenannte Lager 47 stützt über das Lager 44 gleichzeitig das vordere Ende der Welle 13 mit am Gehäuse 22 ab, so daß eine stabile und betriebssichere Drehlagerung geschaffen ist.

Der Aufbau der Steuerelektronik 31 ergibt sich aus Fig.6. Von dem auf vertikale Beschleunigungen ansprechenden Aufnehmer 24 wird ein elektrisches Signal einem Verstärker 39 zugeleitet, der einen Spitzenwertgleichrichter 33 und eine sequentielle logische Verknüpfungsschaltung 36 beaufschlagt. Ein Schalter 34 ist an den Ausgang des Spitzenwertgleichrichters 33 und die Verknüpfungsschaltung 36 angeschlossen.

Die beiden Eingänge eines !Comparators 35 sind an den Schalter 34 bzw. die Verknüpfungsschaltung 36 angelegt. Die Zusammenschaltung ist derart, daß über den Schalter 34 zeitlich aufeinanderfolgende Amplitudenwerte an den Eingängen des !Comparators erscheinen und verglichen werden können.

Der Ausgang d des Komparators ist wieder an die Verknüpfungsschaltung 36 angeschlossen, wodurch über die Ausgänge a, b, c eine Leistungsstufe 38 für den Antrieb der beiden Gleichstrommotoren 15, 16 angesteuert wird. Wie oben ausgeführt wurde, verschiebt der Motor 15 die Ausgleichsmasse 19 auf einer Kreisbahn, während der Motor 16 für die radiale Verschiebung der Ausgleichsmasse 19 sorgt.

Eine an die logische Verknüpfungsschaltung 36 angeschlossene Löschtaste 37 setzt die Elemente der logischen Verknüpfungsschaltung in den Anfangszustand, wodurch eine neue Messung eingeleitet wird.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt:

Zunächst wird der Wuchtteller 11 gemäß F i g. 1 in die Felge eines Fahrzeugrades 26 eingesetzt und durch die Anpreßfeder 28 gegen diese gedrückt. Jetzt wird der Motor 41 eingeschaltet und das Rad 26 mit dem Wuchtteller 11 auf seine Solldrehzahl gebracht.

Nunmehr werden durch die Steuerelektronik 31 die beiden Stellmotoren 15,16 so lange betätigt, bis sich die Ausgleichsmasse 19 in einer Radial- und Umfangsstel lung befindet, bei der die vom Schwingungsaufnehmer 24 abgegebenen Signale ein Minimum erreichen, d. h. eine optimale Auswuchtung vorliegt. Aus der Winkellage und der radialen Lage der Ausgleichsmasse 19 können jetzt Winkellage und Masse des an der Felge anzubringenden Ausgleichsgewichtes ohne weiteres bestimmt werden.

Bei Verwendung der in Fig.6 veranschaulichten Schaltungsanordnung geht der Betrieb so vor sich, daß durch Betätigen der Löschtaste 37 die sequentielle Verknüpfungsschaltung 36 und der Komparator 35 so gesetzt werden, daß der Motor 15 die Ausgleichsmasse 19 kreisförmig im Uhrzeigersinn stetig dreht. Der Schalter 34 sorgt dafür, daß bestimmte ankommende Amplitudenwerte des Beschleunigungssignals im Eingang des Komparators 35 gespeichert werden. In einem zeitlichen Abstand von z.B. fünf Perioden des Beschleunigungssignals werden nun ein gerade ankommendes und ein bei 35 gespeichertes vorangegangenes Amplitudensignal an den beiden Eingängen des Komparators 35 verglichen. Der digitale Ausgang ddes Komparators 35 steuert über die Verknüpfungsschaltung 36, und zwar die Ausgänge a, b, c die Leistungsstufe 38 für die Motoren 15,16 an.

Ist der zweite der am Komparator 35 verglichenen Amplitudenwerte des Beschleunigungssignals größer als der erste, wird der gerade angeschlossene Motor 15 umgepolt, so daß er jetzt in einer die Unwucht vermindernden Richtung läuft Er dreht sich nun so lange entgegen dem Uhrzeigersinn, bis der nach jeweils fünf Perioden ermittelte Beschleunigangsamplituden-

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wert erstmals wieder größer wird als der vorhergehende. In diesem Zeitpunkt wird über die Steuerleitung c der Schalter in der Leistungsstufe 38 geöffnet und der Motor 15 damit abgeschaltet. Gleichzeitig wird hierdurch der Motor 16 eingeschaltet, so daß er nun die Ausgleichsmasse radial nach außen verschiebt. Vergrößern sich hierbei die Amplitudenwerte des Beschleunigungssignals, was am Ausgang des Kompara-

tors 35 festgestellt wird, so wird über die Steuerleitungen a, b die Drehrichtung des Motors 16 umgepolt. Die Ausgleichsmasse 19 bewegt sich nunmehr in entgegengesetzter Richtung, und zwar so lange, bis sich die gemessenen und bei J5 verglichenen Amplitudenwerte wieder vergrößern. Der Motor 16 bleibt dann stehen, und die Auswuchtung ist vollzogen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Auswuchten eines Fahrzeugrades, bei der mit dem umlaufenden Fahrzeugrad eine Ausgleichsmasse mitrotiert, die von Stellmotoren relativ zum Rad in Radial- und Umfangsrichtung so lange verschoben wird, bis die Unwucht verschwindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotore (15,16) von einer Steuerelektronik (31) beaufschlagt sind, die ein Unwuchtsignal von einem Schwingungsaufnehmer (24) empfängt und daraus ein Steuersignal bildet, das die Stellmotoren im Sinne einer Herabsetzung des Unwuchtsignals betätigt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsaufnehmer (24) an einem nichtdrehenden Gehäuse (22) angeordnet ist, das seinerseits mit einem mit dem Rad (26) drehfest und koaxial kuppelbaren Grundrahmen (11) in Verbindung steht, um dessen Achse (13) verstellbar ein Träger (14) mit der verstellbaren Ausgleichsmasse (19) angeordnet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß die Stellmotore (15, 16) am Träger (14) angeordnet sind, mit dem in an sich bekannter Weise elektrisch leitende Schleifringe (21) um die Achse (13) umlaufen, die zur elektrischen Speisung der Stellmotore dienen und mit Schleifkontakten (25) des nichtdrehenden Gehäuses (22) zusammenarbeiten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Steuerelektronik (31) an einem Grundgestell (30) angebracht und durch flexible Leitungen (32) mit dem Gehäuse (22) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerelektronik (3t) bei stetig laufendem Stellmotor (15 oder 16) zeitlich aufeinanderfolgende Signale des Schwkigungsaufnehmers (24) fortlaufend in einem Komparator (35) verglichen werden und der Motor stillgesetzt wird, sobald ein Beschleunigungssignal größer wird als das vorangehende.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (15 oder 16) umgepolt wird, wenn bei Beginn seines Betriebes ein Beschleunigungssignal größer ist als das vorhergehende.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenwerte des Beschleunigungssignals in einem zeitlichen Abstand von fünf Perioden des Beschleunigungssignals verglichen werden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Drehzahl des Wuchttellers (11) von 600 Upm bis 1200 Upm, die Drehzahl des Trägers (14) relativ zum Wuchtteller (11) von 1,5 Upm bis 3 Upm und die Verschiebegeschwindigkeit der Ausgleichsmasse (19) von 0,5 cm/sec bis 2 cm/sec beträgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsaufnehmer (24) über einen Verstärker (39) an einen Spitzenwertgleichrichter (33) und eine logische Verknüpfungsschaltung (36) angeschlossen ist, wobei der Ausgang des Spitzenwertgleichrichters (33) über einen Schalter (34) und die Verknüpfungsschaltung (36) direkt mit dem Komparator (35) verbunden sind, und daß die Verknüpfungsschaltung (36) eine die Motoren (15,16) beaufschlagende Leistungsendstufe (38) speist