DE3231852A1 - Verfahren und vorrichtung zur qualitaetspruefung von reifen, insbesondere kraftfahrzeugreifen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Reifen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 2.

Durch die DE-PS 2 326 046 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Reifen bekannt geworden, bei der mehrere Meßwertaufnehmer zur Ermittlung der radialen, lateralen und tangentialen Kraftkomponenten sowie der Momente, die um die Reifenhochachse und in der Reifenaufstandsflache wirken, vorgesehen sind.

Die Meßwertauf nehmer dieser bekannten Prüfvorrichtung dienen
sowohl zur Ermittlung der statischen als auch der dynamischen Kraftanteile. Die statischen Kraftanteile betragen in der Regel mindestens das lOOfache der dynamischen Anteile. Das Meßsystem muß daher eine hohe Empfindlichkeit aufweisen, um eine ausreichende Auflösung zu gewährleisten.

Aufgrund der hohen Empfindlichkeit ist jedoch die Eigenfrequenz dieses Meßsystems sehr gering, so daß nur niedrige
Prüfgeschwindigkeiten, z. B. bis zu 7 km/h, möglich sind,
wenn eine zuverlässige Messung sichergestellt werden soll.

In neuerer Zeit geht die Forderung jedoch hin zur Prüfung der Ungleichförmigkeit von Reifen bei Hochgeschwindigkeit, bis zu 200 km/h. Um eine zuverlässige Messung zu ermöglichen, müssen Prüf trommel, Welle und Meßwertaufnehmer mindestens dreifach
so hoch abgestimmt sein wie die maximale Prüfdrehzahl, die
von der Prüfgeschwindigkeit abhängig ist.

Durch die DE-AS 2 320 322 ist ein Reifenprüfstand bekannt geworden, bei dem zwei getrennte Meßsysteme, die parallel angeordnet sind, eingesetzt werden. Hierbei ist das erste Meßsystem zur Ermittlung der Vorspannkraft und ein zweites Meßsystem zur Ermittlung der Abweichung der Radialkraft vom vorgegebenen Sollwert geeignet.

Mit dieser Vorrichtung soll der Forderung nach hoher Auflösung, durch Kompensation und getrennter Messung der statischen Kraftanteile, nachgekommen werden.

Die Meßergebnisse dieser Vorrichtung sind jedoch noch dadurch beeinträchtigt, daß die beiden im Kraftnebenschluß angeordneten Meßsysteme mit unterschiedlichen Kräften, entsprechend der jeweils gewählten Federsteifigkeit, beaufschlagt werden, wobei die Federsteifigkeit des Reifens als variable meßwertverfälschende Größe in das Meßergebnis eingeht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Qualitätsprüfung von Reifen zu schaffen, die eine hohe Auflösung für die dynamische Messung, bei gleichzeitiger hoher Eigenfrequenz des die dynamischen Kraftanteile ermittelnden Meßsystems sowie der Langzeitmessung der statischen Kraftanteile sicherstellt.

Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und vorrichtungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Demgemäß wird durch die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, bei dem die Abrollfläche zunächst über ein erstes Kraftmeßsystem zur Ermittlung der dynamischen Kraftanteile und dann über ein zweites Kraftmeßsystem zur Ermittlung der statischen Kraftanteile gegenüber der Lagereinheit abgestützt ist, wobei die beiden Meßsysteme in Reihe bzw. im gleichen Kraftfluß der Abstützung der Abrollfläche gegenüber der Lagereinheit liegen.

Durch die Verwendung von zwei in Reihe geschalteter bzw. im gleichen Kraftfluß angeordneter Meßsysteme, wobei beim ersten Meßsystem Piezo-Kraftmeßelemente zur Anwendung kommen können zur Ermittlung der dynamischen Kraftanteile, die in radialer, lateraler und tangentialer Richtung wirken, wird eine große Meßempfindlichkeit bei hoher Eigenfrequenz erreicht.

Die Messung der statischen Anteile durch das zweite Meßsystem, das zum ersten in Reihe geschaltet ist, kann mittels Dehnungsmeßstreifen (DMS-Kraftmeßelementen) vorgenommen werden. Das zweite Meßsystem ist so dimensioniert, daß es bei hoher Eigenfrequenz eine ausreichende Meßempfindlichkeit für die statische Messung garantiert.

In vorteilhafter Weise werden beim ersten Meßsystem zwei parallel angeordnete Aufnehmer eingesetzt, um Anfahr- und Bremsmomente aufnehmen zu können. Die Meßwertaufnehmer kön-

o
nen jedoch auch um 90 zueinander versetzt angeordnet sein.

Von Vorteil ist, daß das Übersprechen vom einen zum anderen Meßsystem sehr gering ist.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispieien, bei denen der Einfachheit halber nur in der Radial-Kraftkomponente die statischen Kraftanteile gemessen werden, näher erläutert . Es ze igt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Prüfstand gemäß Fig.

1, teilweise in Schnittdarstellung;

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel und

Fig. 4 einen Teil deer Schaltungsanordnung der

Auswerteelektronik für die Radialkraftkomponente.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestelle Vorrichtung weist für die Abrollfläche eine Prüftrorrmel 1 auf, die in zwei Lagern 3 und k drehbar gelagert ist. Gegen die Prüftrorrmel 1 wird ein Reifen 2, über eine nicht näher dargestellte Einrichtung, mit einer voreingestellten Anpreßkraft P gedrückt. Der Drehantrieb der Prüfvorrichtung kann sowohl über die Prüftrorrmel 1 als auch über den Reifen 2 eingeleitet werden.

Die Lager 3 und k sind über je ein erstes Meßsystem 5, 6, 7, 8 (Fig. 1, 2) bzw. 14, 15 (Fig. 3) gegenüber einer Lagerbrücke 9 abgestützt. Das Meßsystem kann im einzelnen aus den Meßwertaufnehmerη 5 bis 8 (Fig. 1, 2) bzw. 1Ψ, 15 (Fig. 3) bestehen, wobei aktive Kraftmeßelemente in Form von Piezo-Kraftmeßelementen eingesetzt werden, die eine große Meßempfindlichkeit bei hoher Eigenfrequenz aufweisen und zur Ermittlung der"dynami sehen Kraftanteile dienen. Die aktiven Kraftmeßelemente 5-8 bzw. Vk, 15 können auch als Mehrkomponentenkraftmeßelemente ausgebildet sein, um z.B. Radial-, Lateral- und Tangentialkräfte messen zu können.

Zwischen der Lagerbrücke 9 und der Lagereinheit 10 ist ein zweites Meßsystem 11, 12 angeordnet. Dieses Meßsystem kann im einzelnen aus den Meßwertaufnehmern 11 und 12 bestehen, wobei Dehnungsmeßstreifen (DMS-Kraftmeßelemente) eingesetzt werden, die so dimensioniert werden, daß sie eine hohe Eigenfrequenz

bei ausreichender Meßempfindlichkeit zur Ermittlung der statischen Kraftanteile aufweisen. Zur Ermittlung der statischen Anteile werden die Meßwerte über mehrere Umläufe integriert und der elektrische Mittelwert gebildet.

Das zweite Meßsystem 11, 12 ist mittels eines ParaiIeIlenkersystems 13 scherkraftfrei gegenüber der Lagereinheit 10 geführt.

Zur Vermeidung von Hysterese kann das zweite Meßsystem 11, mit der Lagerbrücke 9, dem ParalIeI lenker system 13 und der Lagereinheit 10 formschlüssig aus einem Stück hergestellt sein. Gleichzeitig wird hierdurch eine höhere Eigenfrequenz des Meßsystems erreicht.

Um die beim Prüfvorgang auftretenden Anfahr- und Bremsmomente aufzunehmen, können gemäß Fig. 1 beim ersten Meßsystem pro Lagerebene zwei parallele Meßwertaufnehmer 5, 6 bzw. 7, 8 angeordnet sein.

Eine andere Ausführungsform zur Aufnahme der Anfahr- und Bremsmomente zeigt Fig. 3. Hierbei sind die Meßwertaufnehmer

ο 14 und 15 des ersten Meßsystems um 90 zueinander in Bezug

auf die Lagerachse der Prüftrorrmel 1 versetzt angeordnet.

In Fig. k ist der Einfachheit halber nur ein Teil der Schaltungsanordnung der Auswerteelektronik für die Radialkraftkomponente dargestellt. Die Radialkraftkomponenten X des ersten Meßsystems 5 bis 8 werden einem Summierer 16 zugeleitet, der dann den Wert der dynamischen Radialkraftkomponente für die weitere Verarbeitung bereithält. Die Radialkraftkomponenten X des zweiten Meßsystems 11 und 12 werden einem zweiten Summierer 17 zugeleitet, der dann die Werte der statischen Radialkraf tkomponente bereithält.

Die Schaltung der Meßwertaufnehmer in der Meßelektronik erfolgt hierbei in bekannter Weise so, daß eine Selektion der Meßkomponenten erreicht wird, sofern diese nicht schon durch das Meßsystem selbst erfolgt ist. Prinzipeli liefern alle Meßelemente sowohl statische als auch dynamische Werte, so daß die Trennung in statische und dynamische Anteile in bekannter Weise in der Auswertschaltung erfolgt.

Die übrigen Kräfte und Momente werden sinngemäß in bekannter Weise (z. B. gemäß der DE-PS 2 326 046) ermittelt, so daß an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen wird.

Leerseite

Claims (8)

Patentanwälte Stcinsdorfstr. 21-22 · D-8000 München 22 · Tel. 089/229441 · Telex: 05/22208 Gebr. Hofmann GmbH & Co. KG, Maschinenfabrik ne r_^von-S iemens-Str Λ_2i_6 1.02_Pf_ungs_tadt_ Patentansprüche:

1. ^! Verfahren zur Qualitätsprüfung von Reifen, insbesondere Kraftfahrzeugreifen, bei dem der sich drehende Reifen an einer Abrolifläche abrollt und dabei in getrennten Meßsystemen statische und dynamische Kraftanteile gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamischen und statischen Kraftanteile im gleichen Kraftfluß gemessen werden.

2. Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Reifen, insbesondere Kraftfahrzeugreifen, mit einer gegen eine Lagereinheit ab-

gestützten Abrollfläche für den zu prüfenden Reifen, insbesondere Kraftfahrzeugreifen, und Kraftmeßelementen, die in zwei getrennten Meßsystemen die statischen und dynamischen Kraftanteile, welche von dem sich drehenden Rad ausgehen, messen, nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet , daß das die dynamischen Kraftanteile ermittelnde Meßsystem (5 - 8; 14,15) sowie das die dynamischen Kraftanteile ermittelnde Meßsystem (11, 12) im gleichen Kraftfluß der Abstützung der Abrollfläche (1) gegenüber der Lagereinheit (10) liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die dynamischen Kraftanteile ermittelnden Kraftmeßelemente (5, 6, 7, 8; 14, 15) als aktive Kraftmeßelemente (Piezoelemente) und die die statischen Kraftanteile messenden Kraftelemente (11, 12) als passive Kraftmeßelemente (Dehnungsmeßstreifen) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e kennnze ichnet, daß das die statischen Kraftanteile ermittelnde Meßsystem (11, 12) in Richtung der Radial kraftkomponente (X) mittels eines Paralle I lenker systems (13) gegenüber der Lagereinheit (10) geführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis k, dadurch gekennzeichnet , daß die die statischen Kraftanteile messenden Kraftmeßelemente (5, 6, 7, 8) in der Richtung der Krafteinleitung vom zu prüfenden Rad (2) auf die Abrollfläche (1) liegen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehlager (3, k) der als Prüftrommel ausgebildeten Abrollfläche (1) über die die dynamischen Kraftanteile messenden Kraftmeßelemente (5, 6,

7. 8) auf einer mittels Parallellenker (13) auf der Lagereinheit (10) geführten Lagerbrücke (9) gestützt ist und die Lagerbrücke (9) in ihrer Auslenkrichtung über die die statischen Kraftanteile ermittelnden Kraftmeßelemente (11, 12) an der Lagereinheit (10) abgestützt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß für das die dynamischen Kraftanteile ermittelnde Meßsystem zwei parallel angeordnete Kraftmeßelemente (5, 6, 7, 8) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß für das die dynamischen

ο
Kraftanteile ermittelnde Meßsystem zwei um 90 zueinander versetzt angeordnete Meßwertaufnehmer (1^, 15) vorgesehen s i nd.