DE3231852C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Reifen gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Durch die DE-PS 23 26 046 ist ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Qualitätsprüfung von Reifen bekanntgeworden, bei der mehrere Meßwertaufnehmer zur Ermittlung der radialen, la­ teralen und tangentialen Kraftkomponenten sowie der Momente, die um die Reifenhochachse und in der Reifenaufstandsfläche wirken, vorgesehen sind.

Die Meßwertaufnehmer dieser bekannten Prüfvorrichtung dienen sowohl zur Ermittlung der statischen als auch der dynamischen Kraftanteile. Die statischen Kraftanteile betragen in der Re­ gel mindestens das 100fache der dynamischen Anteile. Das Meß­ system muß daher eine hohe Empfindlichkeit aufweisen, um eine ausreichende Auflösung zu gewährleisten.

Aufgrund der hohen Empfindlichkeit ist jedoch die Eigenfre­ quenz 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 Prüftrommel, Welle und Meßwertaufnehmer mindestens dreifach so hoch abgestimmt sein wie die maximale Prüfdrehzahl, die von der Prüfgeschwindigkeit abhängig ist.

Durch die DE-AS 23 20 322 ist ein Reifenprüfstand bekanntge­ worden, bei dem zwei getrennte Meßwerte, die parallel ange­ ordnet sind, eingestellt werden. Hierbei ist das erste Meß­ system zur Ermittlung der Vorspannkraft und ein zweites Meß­ system zur Ermittlung der Abweichung der Radialkraft vom vor­ gegebenen Sollwert geeignet.

Mit dieser Vorrichtung soll der Forderung nach hoher Auflö­ sung, durch Kompensation und getrennter Messung der stati­ schen Kraftanteile, nachgekommen werden.

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

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Eine Weiterbildung besteht in einer Vor­ richtung, bei der die Abrollfläche zunächst über ein erstes Kraftmeßsystem zur Ermittlung der dynamischen Kraftanteile und dann über ein zweites Kraftmeßsystem zur Er­ mittlung der statischen Kraftanteile gegenüber der Lagerein­ heit 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 geschalteten 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 Meß­ system, das zum ersten in Reihe geschaltet ist, kann mittels Dehnungsmeßstreifen (DMS-Kraftmeßelementen) vorgenommen wer­ den. 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 nen jedoch auch um 90° zueinander versetzt angeordnet sein.

Von Vorteil ist, daß das Übersprechen von einem zum anderen Meßsystem sehr gering ist.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen, bei denen der Einfachheit halber nur in der Radial-Kraftkomponen­ te die statischen Kraftanteile gemessen werden, näher erläu­ tert. Es zeigt

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 der Schaltungsanordnung der Auswerteelektronik für die Radialkraftkompo­ nente.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung weist für die Abrollfläche eine Prüftrommel 1 auf, die in zwei Lagern 3 und 4 drehbar gelagert ist. Gegen die Prüftrommel 1 wird ein Reifen 2, über eine nicht näher dargestellte Einrichtung, mit einer voreingestellten Anpreßkraft P gedrückt. Der Dreh­ antrieb der Prüfvorrichtung kann sowohl über die Prüftrommel 1 als auch über den Reifen 2 eingeleitet werden.

Die Lager 3 und 4 sind über je ein erstes Meßsystem 5, 6, 7, 8 (Fig. 1, 2) bzw. 14, 15 (Fig. 3) gegenüber einer Lager­ brücke 9 abgestützt. Das Meßsystem kann im einzelnen aus den Meßwertaufnehmern 5 bis 8 (Fig. 1, 2) bzw. 14, 15 (Fig. 3) bestehen, wobei aktive Kraftmeßelemente in Form von Piezo- Kraftmeßelementen eingesetzt werden, die eine große Meßem­ pfindlichkeit bei hoher Eigenfrequenz aufweisen und zur Er­ mittlung der dynamischen Kraftanteile dienen. Die aktiven Kraftmeßelemente 5-8 bzw. 14, 15 können auch als Mehrkom­ ponentenkraftmeßelemente 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 stati­ schen Kraftanteile aufweisen. Zur Ermittlung der statischen Anteile werden die Meßwerte oder mehrere Umläufe integriert und der elektrische Mittelwert gebildet.

Das zweite Meßsystem 11, 12 ist mittels eines Parallellenker­ systems 12 scherkraftfrei gegenüber der Lagereinheit 10 ge­ führt.

Zur Vermeidung von Hysterese kann das zweite Meßsystem 11, 12 mit der Lagerbrücke 9, dem Parallellenkersystem 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 Bremsmomen­ te aufzunehmen, können gemäß Fig. 1 beim ersten Meßsystem pro Lagerebene zwei parallele Meßwertaufnehmer 5, 6 bzw. 7, 8 an­ geordnet sein.

Eine andere Ausführungsform zur Aufnahme der Anfahr- und Bremsmomente zeigt Fig. 3. Hierbei sind die Meßwertaufnehmer 14 und 15 des ersten Meßsystems um 90° zueinander in bezug auf die Lagerachse der Prüftrommel 1 versetzt angeordnet.

In Fig. 4 ist der Einfachheit halber nur ein Teil der Schal­ tungsanordnung der Auswerteelektronik für die Radialkraftkom­ ponente 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 Radialkraftkomponen­ ten X des zweiten Meßsystems 11 und 12 werden einem zweiten Summierer 17 zugeleitet, der dann die Werte der statischen Radialkraftkomponente bereithält.

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

Die übrigen Kräfte und Momente werden sinngemäß in bekannter Weise (z. B. gemäß der DE-PS 23 26 046) ermittelt, so daß an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Reifen, insbeson­ dere Kraftfahrzeugreifen, mit einer gegen eine Lagereinheit abgestützten Abrollfläche, an welcher der sich drehende Reifen im Prüflauf abrollt und mit getrennten Meßsystemen zur Messung statischer und dynamischer Kraftanteile während des Prüflaufs, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsysteme (5 bis 8; 14, 15) für die dynamischen und statischen Kraft­ anteile im gleichen Kraftfluß liegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die dynamischen Kraftanteile ermittelnde Meßsystem (5 bis 8; 14, 15) sowie das die statischen Kraftanteile er­ mittelnde Meßsystem (11, 12) im gleichen Kraftfluß der Ab­ stützung der Abrollfläche (1) gegenüber der Lagereinheit (10) liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die die dynamischen Kraftantei­ le ermittelnden Kraftmeßelemente (5, 6, 7, 8; 14, 15) als ak­ tive Kraftmeßelemente (Piezoelemente) und die die statischen Kraftanteile messenden Kraftelemente (11, 12) als passive Kraftmeßelemente (Dehnungsmeßstreifen) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das die statischen Kraft­ anteile ermittelnde Meßsystem (11, 12) in Richtung der Radial­ kraftkomponente (X) mittels eines Parallellenkersystems (13) gegenüber der Lagereinheit (10) geführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die statischen Kraft­ anteile messenden Kraftmeßelemente (5, 6, 7, 8) in der Rich­ tung der Krafteinleitung vom zu prüfenden Rad (2) auf die Abrollfläche (1) liegen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehlager (3, 4) der als Prüftrommel ausgebildeten Abrollflächen (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 sind 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 1 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 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für das die dynamischen Kraftanteile ermitteltende Meßsystem zwei um 90° zueinander versetzt angeordnete Meßwertaufnehmer (14, 15) vorgesehen sind.