DE3888848T2

DE3888848T2 - Reifenprüfungsmaschine mit einstellbarer wulstbreite.

Info

Publication number: DE3888848T2
Application number: DE3888848T
Authority: DE
Inventors: James C Beebe; Barry D Cargould
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-05-25
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2008-05-26
Also published as: US4852398A; JPH03505914A; WO1989008827A1; BR8807898A; EP0400003B1; EP0400003A1; DE3888848D1; CA1281899C

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einbringen eines Reifens in eine Maschine, wie zum Beispiel eine Maschine zum Prüfen der Reifenhomogenität, die Reifen von differierenden Wulstweiten aufnehmen kann.
Da die vorliegende Erfindung in vielen Arten von Prüfungsvorrichtungen für Reifen Anwendung finden kann, bei denen es notwendig ist, die Reifen schnell einzuspannen, ist sie mit großem Vorteil in Reifenhomogenitätsprüfmaschinen anwendbar. Reifenhomogenitätsprüfmaschinen umfassen gewöhnlich einen oberen Kranz, einen vertikal beweglichen unteren Kranz und einen Zubringer zum Einbringen des Reifens zwischen den oberen und unteren Kranz. Ein Mechanismus ist vorgesehen, um den unteren Kranz durch eine Öffnung in dem Zubringer, der einen Reifen mit sich trägt, an den oberen Kranz zu heben, wo der Reifen aufgepumpt wird. Der untere Kranz trägt einen Mittelkonus, der mit einer Mittelaussparung in dem oberen Kranz in Eingriff bringbar ist, wobei der Konus den oberen Kranz in bezug auf den unteren Kranz präzise positioniert, so daß der Abstand zwischen den beiden in der gewünschten Wulstweite für den zu prüfenden Reifen ist. An dem oberen Kranz ist ein Motor angeschlossen, um ihn mit einer vorbestimmten Prüfgeschwindigkeit zu drehen. Ein Lastrad oder ein Laufrad, das um eine zur Achse des Reifens parallele Achse drehbar ist, kann mit der Reifenlauffläche in Berührung gebracht werden, um den Reifen in einer die Fahrbahnbedingungen simulierenden Art zu beanspruchen, wenn er rotiert.
Ein hydraulisches Stellelement ist mit dem unteren Kranz verbunden, um ihn anzuheben und abzusenken. Dieses Stellelement muß geeignet sein, eine Kraft aufzubringen, die ausreichend ist, der beim Aufpumpen der Reifen auf diese wirkenden Abstandskraft von zehntausenden Kilogramm zu widerstehen. Die durch das Stellelement aufgebrachte Kraft muß auch ausreichend groß sein, um den Konus mit ausreichendem Druck in der Aussparung des oberen Kranzes zu halten, um den oberen und unteren Kranz mitnehmend zu koppeln, so daß die auf den oberen Kranz ausgeübte Rotationskraft stärker durch den Mittelkonus als durch den Reifen, im wesentlichen ohne Schlupf, der andernfalls den Reifen verformen und möglicherweise die Testergebnisse beeinflussen könnte, übertragen wird.
Das bei den existierenden Maschinen vorhandene Problem ist die Notwendigkeit, die Maschine schnell umzustellen, um Reifen unterschiedlicher Wulstweiten aufzunehmen. Die Wulstweite ist der Abstand zwischen den beiden gegenüberliegenden Wülsten, durch die der Reifen auf die entsprechenden Kranzhälften aufgesetzt ist, wenn der Reifen richtig montiert wird. Bei modernen Reifenherstellungsverfahren kann man nicht länger darauf vertrauen, einen relativ großen Satz von keifen einer gegebenen Wulstweite prüfen zu können. Im Gegenteil, die dem Prüfmaschinenzubringer übergebenen Reifen haben von einem Reifen zum anderen jetzt oft unterschiedliche Wulstweiten.
Um dieses auszugleichen erfolgte das Einstellen der Wulstweite in der Praxis durch Entfernen des Konus von einer Aufnahme in der unteren Kranzeinrichtung und Ersetzen desselben durch einen Konus mit anderer Länge, um eine unterschiedliche Wulstweite zu erzeugen, wenn der neue Konus mit dem konischen Sitz des oberen Kranzes im Eingriff ist. Solch ein System ist teuer und ineffizient, da es jedes Mal, wenn ein Reifen mit einer anderen Wulstweite zum Prüfen gegeben wird, das Anhalten der Maschine zum manuellen Umstellen erfordert. Es erfordert auch eine Bedienperson, um in die Maschine einzugreifen und den Spindelwechsel auszuführen.
Angesichts des Vorhergehenden ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung vorzusehen, die schnell und einfach bei Reifen mit wechselnden Wulstweiten ohne einen körperlichen Ersatz von verschiedenen Abstandselementen verwendbar ist.
Die deutsche Patentanmeldung 2424668 beschreibt eine Vorrichtung zum Einspannen des Mittelpunktes eines Reifens, die zwei relativ bewegliche Spannabschnitte umfaßt. Eine kegelstumpfförmige Zentriereinrichtung ist zwischen den Abschnitten angeordnet und durch eine Feder gespannt, um sie in die Achsaufnahmebohrung zu drücken und das Rad zu zentrieren.
Das U.S.-Patent 4380927 beschreibt eine Reifenprüfeinrichtung mit einem Paar Kränzen und einem Mittel zum Einstellen des Abstandes zwischen den Kränzen auf einen von zwei vorher gewählten Abständen. Ein Hohlzylinder an einem der Kränze greift zwischen einen Teil des Gehäuses des anderen Kranzes und den Kranz selbst, wenn ein Reifen zwischen den Kränzen gehalten wird. Der Hohlzylinder wird nur durch die Kraft des Stellmittels betätigt, das den Kranz weiterbewegt und von dem er zu dem anderen Kranz geführt wird.
Das U.S.-Patent 4663889 beschreibt einen Zerkleinerer für Reifen mit zwei Spannfuttern zum Einspannen eines Reifens zwischen ihnen. Das untere Spannfutter kann in Reaktion auf Signale von auf den Seitenwänden der Reifen fahrenden Sensoren in bezug auf das obere Spannfutter bewegt werden, um den Winkel der zu zermahlenden Reifenoberfläche zu verändern.
Die japanische Patentanmeldung 62-148832 beschreibt eine Haltevorrichtung für einen aufgepumpten Reifen, umfassend ein Paar Kränze, jeder von ihnen zum Halten eines Wulstes des Reifens. Es ist ein Zentriermechanismus vorgesehen, der ein in einer entsprechenden konischen Bohrung aufgenommenes, konisches Element aufweist.
Eine erfindungsgemäße, in der Weite einstellbare Spanneinrichtung umfaßt einen ersten Kranz und einen gegenüberliegenden zweiten Kranz, wobei jeder der Kränze angepaßt ist, um einen Wulst eines Reifens festzuhalten, ein mit mindestens einem der Kränze verbundenes Stellelement zum wahlweisen Schließen der Spanneinrichtung in eine Reifen- Halte-Position durch Zueinanderbewegen der Kränze und Öffnen der Spanneinrichtung in eine Reifen-Freigabe-Position durch Auseinanderbewegen der Kränze, ein zentrierendes Einpaßmittel, das mit mindestens einem der Kränze verbunden und mindestens teilweise zwischen den Kränzen angeordnet ist, so daß das Einpaßmittel beim Schließen der Spanneinrichtung mit dem anderen Kranz in Eingriff kommt, und ein Einspannmittel für das Einpaßmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Einpaßmittel teleskopisch ausziehbar ist, daß das Einspannmittel funktionell zwischen dem Einpaßmittel und dem Stellelement angeordnet ist, so daß das Einpaßmittel beim Schließen der Spanneinrichtung mit dem anderen Kranz ineinandergreift und der durch das Stellelement ausgeübten Schließkraft widersteht, und daß das Einpaßmittel der durch das Stellelement ausgeübten Schließkraft mit einer kleineren Kraft widersteht, die ausreichend ist, um das Zentrieren der Kränze zu gewährleisten und die Kränze durch einen für die Wulstweite eines Reifens geeigneten Abstand zu trennen und/oder daß ein Stellelementsteuermittel funktionell zwischen mindestens einem der Kränze und dem Stellelement angeschlossen ist, um den Abstand zwischen den Kränzen zu messen und die durch das Stellelementmittel ausgeübte Kraft beim Schließen der Spanneinrichtung anzupassen, um dem Einpaßmittel und dem Einspannmittel zu ermöglichen, die Kränze durch einen für die Wulstweite eines zwischen den Kränzen gehaltenen Reifens geeigneten Abstand zu trennen.
Das Einpaßmittel ist vorzugsweise ein Zentrierkonus, der federgespannt ist, um ihn nach oben gegen den ersten Kranz zu drücken und eine Kraft von mindestens ungefähr 180 Kg (400 pounds) auf den Kranz auszuüben, um die Antriebsverbindung zwischen den Kränzen herzustellen. Der Konus ist in bezug auf den zweiten Kranz verschiebbar, dennoch in bezug darauf drehbar befestigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform, die die Zuverlässigkeit der Wulstfußauflage auch bei Reifen mit größeren Wulstweiten verbessert, wenn der erste Kranz über dem zweiten Kranz ist, ist der Bewegungsablauf zwischen dem zweiten, unteren Kranz und dem ersten, oberen Kranz der folgende.
Zuerst wird der untere Kranz mit einem Reifen zwischen ihm und dem oberen Kranz angehoben, bis der in dem oberen Kranz aufgenommene Konus den untersten Punkt auf dem unteren Kranz erreicht und eine starre Verbindung zwischen dem unteren Kranz, dem Konus und dem oberen Kranz bildet. Beim Erreichen des unteren Punktes zermahlt der ständig einer Verschmutzung ausgesetzte Nasenkonus den Schmutz und sorgt in Verbindung mit anderen, noch zu beschreibenden Mitteln sowohl für die Sicherung des richtigen Zentrierens als auch für das Beibehalten der gewünschten parallelen Beziehung zwischen dem oberen und unteren Kranz.
In der "starren" Position wird das Aufpumpen des Reifens begonnen. Da die Kränze dichter aneinander sind als normal, ist der Zwischenraum zwischen der Wulst und dem Kranz kleiner. Somit besteht eine größere Sicherheit beim unmittelbaren und wirksamen Einpassen der Wülste in die Kränze. Dieses gilt auch für sehr große Wulstweiten.
Mit dem aufgepumpten Reifen senkt ein hydraulischer Kolben und Zylinder den unteren Kranz ab, bis die erforderliche Wulstweite für den zu prüfenden Reifen erreicht ist. In dieser Position gleicht die durch den Hydraulikzylinder aufgebrachte Kraft gerade die auf die Kränze wirkenden Trennkräfte aus, die die durch den aufgepumpten Reifen aufgebrachte pneumatische Kraft plus den durch den Nasenkonus gegen seine Aufnahmebohrung ausgeübten Federdruck von 180-225 Kg (400-500 pounds) umfaßt, um eine im wesentlichen drehbewegliche, schlupffreie Antriebsverbindung zwischen dem oberen und dem unteren Kranz zu gewährleisten. Entsprechend ist eine Positionsmeßeinrichtung, wie zum Beispiel ein linear veränderlicher Differentialtransformator (LVDT) zwischen dem Maschinenrahmen und dem unteren Kranzgehäuse angeschlossen, so daß die Position des unteren Kranzes in bezug auf den oberen Kranz präzise gemessen werden kann. Ein hydraulisches Servoregelsystem vergleicht die Informationen vom LVDT mit einem eingesetzten Sollwertsignal, um ein hydraulisches Stellelement in eine vertikale Position von dem unteren Kranz zu fahren, um eine Trennung zwischen den Kränzen entsprechend einer durch das Sollwertsignal bestimmten Wulstweite zu erreichen und beizubehalten.
Demgemäß umfaßt die Positioniereinrichtung außerdem ein Spindelgehäuse, das durch das Stellmittel bewegt wird und einer in dem Gehäuse drehbar befestigten Spindel, wobei der zweite Kranz an der Spindel befestigt ist. Der Zentrierkonus ist axial verschiebbar in der Mitte des Gehäuses angeordnet.
In der bevorzugten Ausführungsform ist eine Schraubenfeder zwischen dem Konus und dem Spindelgehäuse des unteren Kranzes angeordnet. Wegen der innewohnenden Kräfte neigt die Schraubenfeder, wenn sie zusammengedrückt ist, zum Verdrehen und verschleißt ihren Sitz. Um den Abrieb auszuschließen, ist das untere Ende in einem in der Spindel befestigten Drucklager aufgenommen. Um das richtige axiale Zentrieren zu gewährleisten und die Parallelität der oberen und unteren Kränze aufrechtzuerhalten, wenn sie im Eingriff sind, sind aneinanderpassende konkav und konvex gewölbte Zwischenlagen zwischen dem hydraulischen Stellelement und dem Nasenkonus angeordnet, damit sich der Nasenkonus in seiner Aufnahmebohrung in dem oberen Kranz genau zentrieren kann.
Die Erfindung wird nachfolgend mittels eines Beispiels unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen weiter beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische seitliche Schnittzeichnung einer Reifenprüfmaschine, die eine bevorzugte Ausführung einer erfindungsgemäßen Einrichtung enthält, ist; und
Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht durch die Achse der Einrichtung aus Fig. 1 ist.
Es ist eine Reifenhomogenitätsprüfmaschine 10 dargestellt, die einen Rahmen 11 umfaßt, der einen Zubringer 12 mit einer Vielzahl von Rollen 13 zum Übergeben eines zu überprüfenden Reifens 14 an eine Prüfstation 15 trägt. Der Zubringer 12 ist im einzelnen in der anhängigen, am 29. Februar 1988 angemeldeten U.S.-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 077162218 beschrieben.
Der Zubringer 12 umfaßt eine Öffnung 16, die klein genug ist, um das Hindurchfallen eines Reifens zu verhindern, jedoch groß genug ist, um einen unteren Kranz 17 hindurchzulassen, der auf einer vertikal ausfahrbaren unteren Kranzeinheit 18 montiert ist. Ein oberer Kranz 20 ist mittels einer oberen Kranzspindel 21 an dem oberen Teil des Rahmens 11 drehbar befestigt. Der obere Kranz 20 ist gegenüber dem unteren Kranz 17 angeordnet, so daß der obere und untere Kranz 20 und 17 zusammenwirken, um als eine Felge zum Tragen eines Reifens 14 bei der Prüfung zu funktionieren, wenn der untere Kranz 17 in seiner ausgefahrenen Position ist, wie es in Fig. 1 und in der Phantomansicht in Fig. 2 dargestellt ist. Die obere Kranzspindel 21 umfaßt einen axialen Luftkanal 22, der mit einer Öffnung 23 in dem oberen Kranz 20 in Verbindung steht, um das Aufpumpen des Reifens 14 zu ermöglichen.
Um einen Reifen bei der Prüfung zu drehen, ist die obere Kranzspindel 21 mit einer Antriebsriemenscheibe 24 ausgestattet, die mittels eines Zahnflachriemens 26 mit einem Antriebsmotor 25 verbunden ist.
Ein Lastrad 27 mit einer Umfangsfläche 28 wird durch Lastradspindeln 30 zum freien Rotieren um eine Achse, die zur Achse des Reifens 14 bei der Prüfung parallel ist, getragen. Die Lastradspindeln 30 werden bei der Drehung durch einen Spindelträger 31 getragen, der an dem Rahmen 11 durch eine oder mehrere Führungen 32 verschiebbar gesichert ist, um in der radialen Richtung zum Reifen 14 hin und von ihm weg beweglich zu sein. Wenn der Spindelträger 31 das Lastrad 27 radial nach innen (nach links in fig. 1) gegen den Reifen 14 drückt, erhöht sich die Radiallast auf den Reifen 14. In gleicher Weise reduziert die Bewegung des Spindelträgers 31 nach außen (nach rechts in Fig. 1) die Radiallast auf den Reifen 14. Der Spindelträger 31 wird durch einen an dem Rahmen 11 befestigten reversierbaren Gleichstrommotor 33 hin- und zurückbewegt. Der Motor 33 treibt ein Getriebe 34 an, dessen Ausgang eine Ketten-Kettenrad-Verbindung 35 zum Drehen einer Kugelmutter 36 antreibt. Eine an dem Spindelträger 31 befestigte Schraubenwelle 37 ist durch die drehbare Mutter 36 hindurchgeführt, um den Spindelträger 31 in radialer Richtung zu verschieben, wenn sich die Mutter 36 dreht.
Entsprechend Fig. 2 ist der obere Kranz 20 an einem Anschlußstück 40 montiert, das an der Antriebsriemenscheibe 24 (Fig. 1) befestigt ist. Der Luftkanal oder die zentrale Bohrung 22 ist mit einer konischen Aussparung oder Sitz 41 versehen, um einen verschiebbaren führungszapfen oder Nasenkonus 42 an der unteren Kranzhälfte oder Spannfutter 17 aufzunehmen. Der Konus 42 umfaßt eine axiale Bohrung 43, die mit der Luftkanalbohrung 22 gekoppelt ist, wenn der Nasenkonus 42 mit dem Sitz 41 ineinandergreift, um einen Weg für die Auffüllung des Reifens mit Luft vorzusehen, die dem Inneren des Reifens 14 mittels radialer, die Bohrung 43 durchschneidender Öffnungen 44 zugeführt wird. Der Konus 42 ist in einer unteren Spindel 45 vertikal verschiebbar. Der Konus hat einen hohlen Schaft 46, der in der unteren Spindel 45 angeordnet ist. Das obere Ende des Schaftes 46 ist durch einen Faserfilter 47 an der Bohrung 43 angeschlossen. Dieses sorgt für im wesentlichen gleiche Drücke im Inneren des Schaftes 46 im Vergleich mit dem durch die Bohrungen 22, 43 und Öffnungen 44 festgelegten Luftkanal, um das Wegdrücken des Nasenkonus 42 durch den Luftdruck beim Aufpumpen zu verhindern.
In dem Schaft 46 ist ein Längsschlitz 48 ausgebildet, um eine Nut zu bilden. Eine mit Innengewinde ausgebildete Feder 50 ist in der Nut 48 durch eine in der unteren Spindel 45 eingesenkte Klemmschraube 51 gesichert. Die Feder 50 und die Nut 48 ermöglichen dem Konus 42 das axiale Gleiten oder Hin- und Herbewegen in bezug auf die Spindel 45, verhindern aber die Drehung des Konus 42 in bezug auf die Spindel 45. Auf diese Weise wird die dem oberen Kranz 20 verliehene Rotationskraft auf den Konus 42 und durch die Feder 50 und die Nut 48 auf die Spindel 45 übertragen. Die Feder 50 dient außerdem zum Begrenzen der axialen Verschiebung des Schaftes 46, um ihn innerhalb der Spindel 45 zu halten.
Der untere Kranz 17 ist mittels entfernbarer Schrauben 52 an der Spindel 45 befestigt. Eine Schraubendruckfeder 53 ist innerhalb des Schaftes 46 angeordnet und besitzt ein oberes Ende, das über den Filter 47 gegen die Innenfläche des Konus 42 drückt, und ein unteres Ende, das gegen ein Drucklager 54 drückt. Die Feder 53 kann das durch die Fa. Danly Machine Corp. of Chicago, Illinois hergestellte Teil mit der Nummer 9-4048-21 sein. Die Feder 53 hat eine freie Länge von ungefähr 30 cm (12 inches) und einen Außendurchmesser von ungefähr 6,4 cm (2½ inches). Wenn die Feder 53 eine Länge hat, die dem durch die Feder 50 begrenzten vollständigen Ausfahren des Schaftes 46 aus der Spindel 45 entspricht, sollte die Feder 53 eine Kraft von ungefähr 180 bis 225 Kg (400 bis 500 pounds) ausüben und wenn der Schaft 46 vollständig in der Spindel 45 zurückgezogen ist, von ungefähr 360 Kg (800 pounds).
Das Lager 54 baut die Drehbeanspruchung ab, die auf die Feder beim Verändern ihrer Länge ausgeübt wird, und vermeidet damit sowohl das Festfressen auf dem Boden der Spindel als auch das unzulässige Verschleißen der Feder 50 und der Nut 48.
Das Lager 54 wird mit der Feder 53 mittels einer Kappe 55 in Eingriff gehalten, die mit einem inneren O-Ring 56 versehen ist, um das Austreten von Luft zum Aufpumpen des Reifens zu verhindern. Die Kappe 55 ist mittels eines mit Gewinde versehenen Befestigungsringes 57 gesichert, der mit einem mit Gewinde versehenen Steg auf der Außenseite des Bodens der Spindel 45 ineinandergreift.
Die Spindel 45 ist mittels eines oberen Schrägrollenlagers 60 und eines unteren Schrägrollenlagers 61 zum Rotieren in einem Gehäuse 58 angeordnet. Ein an dem Gehäuse 58 an einer Stelle zwischen den Lagern 60 und 61 angeordneter Schmiernippel 62 wird genutzt, um beide mit einem geeigneten Schmiermittel zu versorgen. Das Schmiermittel wird mittels einer oberen Dichtung 63, die in einem an dem Gehäuse 58 verschraubten Paßstück 64 angeordnet ist, und einer unteren Dichtung 65 in dem Bereich der Lager 60 und 61 gehalten. Die Anpassung des unteren Lagers 61 kann mittels einer Sicherungsmutter und eines Sicherungsringes 66 ausgeführt werden, der auf einem ringförmigen Steg auf der Außenseite der Spindel 45 nahe ihres unteren Endes geschraubt ist. Die Sicherungsmutter 66 wirkt durch gegenseitiges Ineinandergreifen mit einem zwischen dem Gehäuse 58 und der Dichtung 65 angeordneten Abstandsring 67 auf den inneren Ring des Lagers 61.
Das Gehäuse 58 ist durch Schrauben 68 an einem Anschlußstück 70 befestigt, das auf das obere Ende einer Kolbenstange 71 geschraubt ist, die an einem in einem Zylinder 72 eines hydraulischen Stellelementes 73 verschiebbaren Kolben 75 (Fig. 1) befestigt ist, das vorzugsweise ein von der Schrader Bellows Division of Parker-Hannefin hergestelltes Modell MF-5 ist. Der Zylinder 72 hat eine 10 cm (4 inch) große Bohrung und der Durchmesser der Stange 71 beträgt 6,4 cm (2,50 inches). Das obere Ende des Stellelementes 73 hat einen an dem Rahmen 11 befestigten Befestigungsflansch 74.
Das Stellelement 73 hat einen Hub von ungefähr 50 cm (20''), um den Kranz 17 von der mit durchgehenden Linien dargestellten Position in die durch die Strichlinien dargestellte Position in Fig. 2 zu bewegen. Wenn die Stange 71 ganz ausgefahren ist, sitzt der Konus 42 in der Aussparung 41 und erreicht den untersten Punkt in der Spindel 45. Die durch den Kolben und Zylinder aufgebrachte Kraft liegt in der Größenordnung von zehntausendenden Pfund, was ausreichend ist, um alle gewöhnlichen Schmutzpartikel von Reifenabriebschmutz, die sich zwischen dem Konus 42 und der Aussparung 41 anlagern, zu zermahlen, so daß die zwei genau und zentriert aufsitzen können. Auf diese Weise werden die Reifenwülste durch die Elastizität des Reifens eng anliegend an den Kränzen gehalten, so daß ein guter Sitz schnell und effektiv erhalten wird, wenn die Fülluft eingeführt wird.
Um weiter zu gewährleisten, daß sich der untere Kranz 17 in bezug auf den oberen Kranz 20 axial zentrisch einstellt und die Kränze 17 und 20 in im wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet sind, wenn der Konus 42 mit dem Sitz 43 ineinandergreift, unterstützen die folgenden Verbesserungen das Ineinandergreifen der Schrägen des Nasenkonus 42 und des Sitzes 43 bei der Bestimmung der richtigen Ausrichtung. Ein Paar Zwischenlagen 76 und 77 mit schrägen gewölbten, konkaven bzw. konvexen Oberflächen, die mit 78 bezeichnet sind, sind zwischen dem Gehäuse 58 bzw. dem Anschlußstück 70 zwischengelegt. Das ermöglicht der mit dem Gehäuse 58 verbundenen Konstruktion einschließlich des Nasenkonus 42, axial um etwa die gesamten 360 Grad des Umfanges der Zwischenlagen 76 und 77 zu drehen und ermöglicht dabei dem Nasenkonus 42 das freie Suchen nach dem Mittelpunkt im Sitz 41. Um etwas seitliche Bewegung des Gehäuses 58 in bezug auf die Zwischenlagen 76 und 77 zu ermöglichen, ist die die Zwischenlage 76 enthaltende Aufnahme im Gehäuse 58 seitlich etwas größer, wie es durch den ringförmigen Spalt 79 dargestellt ist.
Um das Drehen des Gehäuses 58 in bezug auf das Anschlußstück 70 zu ermöglichen, sehen die Zwischenlagen 76 und 77 einen Spalt 81 zwischen dem Gehäuse 58 und dem Anschlußstück 70 vor, dessen Breite ungefähr 9,5 mm (% eines inches) beträgt, wenn der Schaft 46 in der Spindel 45 den untersten Punkt ganz erreicht hat.
Um das Gehäuse 58 an dem Anschlußstück 70 zu befestigen, wobei eine relative Bewegung zwischen ihnen möglich ist, haben die Schrauben 68 in ihren entsprechenden zylindrischen Senkbohrungen im Anschlußstück 70 Spiel. Außerdem sind drei gleiche Sätze von federgespannten Befestigungseinheiten 82 in Abständen von 120 Grad zwischen den Schrauben 68 angeordnet, von denen es ebenfalls drei gibt. Jede Baueinheit 82 umfaßt eine Kopfschraube 83 von etwas übermäßiger Länge, wie dargestellt. Das verstellbare Anschlußstück 70, das sich über den Spalt 81 erstreckt und das Gehäuse 58 durchdringt, ist vorzugsweise mittels einer Druckschraube mit am Ende angedrehtem Druckzapfen 84 gesichert. Eine Feder 85 umgibt jede Schraube 83 und ist innerhalb gegenüberliegender, im Gehäuse 58 bzw. in dem Anschlußstück 70 vorgesehener Aufnahmen 86 und 87 eingeschlossen. Die Federn 85 sind wirksam, um die gewölbten Zwischenlagen 76 und 77 zu entlasten und das Aufrechterhalten der relativ freien Bewegung zwischen ihnen zum richtigen Zentrieren zu unterstützen.
Zwischen dem Anschlußstück 70 und dem Rahmen 11 ist ein LVDT 88 mechanisch angeschlossen. Seine Funktion ist das Erzeugen eines elektrischen Signals, das heißt, die Messung des vertikalen Abstandes zwischen dem unteren Kranz 17 und dem oberen Kranz 20. Wie vorhergehend festgestellt wurde, umfaßt das hydraulische Stellelement 73 (Fig. 1) einen Kolben 75, der sich in einem Zylinder 72 hin- und herbewegt. Die Oberseite 90 des Kolbens 75 und die Unterseite 91 des Kolbens 75 sind mit einem hydraulischen Servosteuersystem 92 verbunden, das nachfolgend detaillierter beschrieben wird.
Das Steuersystem 92 umfaßt eine Hochdruckfluidzuführung 93 und eine hochvolumige Niedrigdruckfluidzuführung 94. Die Hochdruckzuführung 93 hat einen Nominaldruck von 13,7 MN/m² (2000 psi), während die Niedrigdruckzuführung 94 einen Nominaldruck von 6,9 MN/m² (1000 psi) hat und in der Lage ist, Fluid in einer Menge von ungefähr 94 Litern pro Minute (25 gpm) zuzuführen. Ein Ventil 96 hat eine erste, mit der hochvolumigen Niedrigdruckzuführung verbundene Einlaßöffnung 97 und eine zweite, mit einer hydraulischen Rückführung 101 verbundene Einlaßöffnung 100. Das Ventil 96 ist ein doppeltwirkendes, elektromagnetisches 4-Wege- und 3-Positions-Ventil mit einer Federrückführung zur Mitte. Das Ventil 96 umfaßt außerdem eine erste Auslaßöffnung 102, die mittels einer Durchflußmengenregelung 103 mit der Oberseite 90 des Kolbens 75 verbunden ist. Das Ventil 96 hat eine zweite Auslaßöffnung 104, die mittels einer Durchflußmengenregelung 105 mit der Unterseite 91 des Kolbens 75 verbunden ist. Eine Leitung, in die ein Rückschlagventil 110 eingebaut ist, zweigt vom Einlaß 97 des Ventils 96 und Auslaß der Durchflußmengenregelung 103 ab, um einen Rückgewinnungsvorgang vorzusehen, wenn der Kolben 75 angehoben wird.
Die Hochdruckzuführung 93 ist mit einer ersten Einlaßöffnung 107 eines einfachwirkenden, elektromagnetischen 3-Wege- und 3-Positionsventils 106 verbunden. Eine zweite Einlaßöffnung 108 des Ventils 106 ist mit einer Rückführung 109 verbunden. Das Ventil 106 hat eine erste Auslaßöffnung 112, die ebenfalls mit der Rückführung 109 verbunden ist und einen zweiten Auslaß 113, der mittels eines Rückschlagventils 114 und eines Mikronfilters 115 mit dem Druckeinlaß eines Stellventils 116 verbunden ist, das vorzugsweise ein von der Fa. Parker Hannefin hergestelltes Teil Nr. BD-15-25-N ist. Der Einlaß zum Filter 115 ist außerdem über ein Rückschlagventil 117, das das Einströmen des Hochdruckfluids in das Niedrigdrucksystem verhindert, mit der Niedrigdruckzuführung 94 verbunden. Das Stellventil 116 umfaßt eine Rückführverbindung 118, einen ersten, mit der Unterseite 91 des Stellelementes 73 verbundenen Auslaß 119 und einen zweiten, mit der Oberseite 90 des Stellelementes 73 verbundenen Auslaß 120. Das Stellventil 116 ist mittels einer Steuerleitung 122 elektrisch mit einem konventionellen Servoverstärker 123 verbunden, der einen Sollwerteingang 124 und Steuereingang 125 besitzt, der letztere empfängt ein Abstandsanzeigesignal vom LVDT 88. Der Sollwerteingang 124 ist mit einem Sollwerteinstellpotentiometer 126 verbunden, durch das ein gewünschter Wulstweitensollwert bestimmt werden kann. Alternativ könnte ein Sollwerteingang 124 angenäherte Sollwertsteuersignale erhalten, von denen das Signal entsprechend den Wulstweiten der einzelnen zu prüfenden Reifen unterschieden werden kann. Der Hauptsteuerrechner 130 der Maschine 10 umfaßt unter anderem sowohl einen Eingang 131 vom LVDT 88, von dem er Abstandsinformationen erhält, als auch geeignete Ausgänge 132 und 133 zum Betätigen des Ventils 96 nach rechts bzw. nach links und einen Ausgang 134 zum Betätigen des Ventils 106.
Im Betrieb sind der Kolben 75 und die Stange 71 zu Beginn in einer vollständig zurückgezogenen oder Ausgangsstellung, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn ein zu prüfender Reifen 14 in der Montagestellung ist, betätigt der Hauptsteuerrechner 130 mittels des Ausganges 132 das Ventil 96, um seinen Steuerkolben nach rechts in Fig. 1 zu schieben und die hochvolumige Niedrigdruckzuführung 94 durch die Durchflußmengenregelung 105 mit der Unterseite 91 des Kolbens 75 zu verbinden. Das führt zu einer sehr schnellen Aufwärtsbewegung des Kolbens 75, deren Geschwindigkeit durch den Einstellwert der Durchflußmengenregelungen 103 geregelt wird.
Wenn der untere Kranz 17 sich aufwärts durch die Öffnung im Zubringer 12 bewegt, greift der Kranz 17 den unteren Wulst des Reifens 14, wobei er den Reifen 14 mit sich nach oben trägt. Die untere Kranzeinrichtung 18 bewegt sich senkrecht nach oben, bis der Nasenkonus 42 in die konische Aussparung 41 eingreift, um die Kränze 17 und 20 zu zentrieren und ihre Parallelität zu sichern. Diese Ausrichtung wird durch die gewölbten Zwischenlagen 76 und 77 weiter unterstützt, die sich sowohl etwas um ihre abgeschrägten gewölbten Oberflächen 78 drehen als auch sich in der Aufnahme in dem Gehäuse 58 etwas seitlich verschieben können, wenn es notwendig ist. Die fortdauernde Aufwärtsbewegung des Kolbens 75 bewirkt das Zusammendrücken der Feder 53 bis der Schaft 46 kurz in der Spindel 45 den untersten Punkt erreicht und den Nasenkonus dabei mit einer großen Kraft in seinen Sitz 41 treibt. Das führt zum Zermahlen aller in dem Sitz 41 angesammelten Partikel, die sonst das richtige Zentrieren des Nasenkonus 42 und des unteren Kranzes 17 stören könnten. An diesem Punkt ist der untere Kranz 17 mit A in Fig. 2 bezeichnet.
In dieser Stellung ist der durch das LVDT 88 gemessene und durch das am Eingang 125 des Verstärkers 123 erscheinende Signal angezeigte Abstand zwischen den Kränzen 17 und 20 kleiner als die gewünschte Wulstweite, die durch das dem Eingang 124 des Servoverstärkers zugeführte und durch das Potentiometer 126 eingestellte Sollwertsignal angezeigt wird. Demzufolge wird durch den Verstärker 123 in der Leitung 122 ein großes Positionsfehlersignal erzeugt. Das Stellventil 116 übernimmt die Steuerung und führt als Reaktion auf das Fehlersignal in der Leitung 122 Fluid von der Öffnung 120 auf die Oberseite 90 des Kolbens 75 und fängt Fluid von der Unterseite 91 des Kolbens 75 in der Öffnung 119 auf, um zu beginnen, den unteren Kranz 17 abwärts zu bewegen. Zur gleichen Zeit, zu der der untere Kranz 17 noch in seiner nahen Position A ist, leitet der Hauptsteuerrechner 130 das Aufpumpen des Reifens 14 ein, indem Luft durch den Kanal 22 und nach außen durch die Öffnungen 44 in den Bereich zwischen den Kränzen 17 und 20 geführt wird. Da der obere Wulst des Reifens 14 auf dem oberen Kranz 20 oder mindestens in einem reduzierten Abstand vom oberen Kranz 20 aufsitzt, sorgt die Druckbeaufschlagung des Reifens 14, während der untere Kranz 17 so positioniert ist, für einen zuverlässigeren Sitz des oberen Wulstes des Reifens 14 auf dem Kranz 20.
Der untere Kranz 17 bewegt sich weiter abwärts, wenn der Reifen 14 aufgepumpt wird. Wenn der Kranz 17 die gewünschte, durch das Potentiometer 126 eingestellte Wulstbreite erreicht, wie es in Fig. 2 durch die Position B dargestellt ist, aktiviert die Steuerung 130 durch die Leitung 134 das Ventil 106, um die Hochdruckversorgung 93 durch das Filter 115 mit dem Druckeingang des Stellventils 116 zu verbinden, und schaltet das Ventil 96 ab, das seine mittige, gesperrte Position wieder annimmt. Der untere Kranz 17 erreicht die Position B, die einer gewünschten, für den Reifen 14 geeigneten Wulstweite entspricht und wird dort unter der Dauerregelung des Systems 92 gehalten, während die Reifenprüfung erfolgt.
Die Reifenprüfung umfaßt das Antreiben des Trägers 31 radial nach innen, bis die Oberfläche 28 des Lastrades 27 die Lauffläche des Reifens 14 berührt, der durch die von dem Motor 35 durch den Riemen 26 auf die obere Kranzspindel 21 und das Anschlußstück 40 auf den oberen Kranz 20 aufgebrachte Antriebskraft gedreht wird. Aufgrund der durch die Feder 53 aufgebrachten Kraft wird der konische Sitz 41 sicher reibschlüssig mit dem Nasenkonus 42 verbunden, um den unteren Kranz 17 mit dem oberen Kranz 20 ohne signifikanten Drehschlupf zwischen den beiden Kränzen anzutreiben. Während der Prüfung werden die durch den drehenden Reifen 14 auf das Lastrad übertragenen Kräfte durch Sensoren (nicht dargestellt) aufgenommen und durch Computerhilfsmittel (ebenfalls nicht dargestellt) analysiert, um die Gleichmäßigkeit des Aufbaus des Reifens 14 kenntlich zu machen.
Zum Abschluß der Prüfung wird die Luft aus dem Reifen 14 abgelassen, der Hochdruck vom Stellglied 73 genommen und die Steuerung 130 inaktiviert das Ventil 106, so daß die Feder seinen Steuerkolben in seine normale, rezirkulierende Position bringen kann. Dann wird das Ventil 96 über die Leitung 122 aktiviert, um seinen Steuerkolben nach links zu bewegen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, und dabei die Oberseite 90 des Kolbens 75 durch die Durchflußmengenregelung 103 mit der hochvolumigen Niedrigdruckzuführung 94 und die Unterseite 91 des Kolbens 75 durch die Durchflußmengenregelung 105 mit der Rückführung 101 zu verbinden. Das bewirkt eine sehr schnelle Abwärtsbewegung des Kolbens 75 in seine Anfangsstellung oder Ausgangsstellung mit einer Geschwindigkeit, die durch die Durchflußmengenregelungen 103 und 105 eingestellt werden.
Obwohl oben eine Reifenhomogenitätsprüfmaschine beschrieben wurde, ist es verständlich, daß die Erfindung nicht auf die Anwendung bei solch einer Einrichtung beschränkt ist. Im Gegenteil kann die Erfindung mit großem Vorteil in anderen Anwendungen, bei denen ein Einspannen eines Reifens notwendig ist, angewendet werden.

Claims

1. Weitenverstellbare Spanneinrichtung zum Halten von Reifen mit unterschiedlichen Wulstweiten, umfassend einen ersten Kranz (17) und einen gegenüberliegenden zweiten Kranz (20), wobei jeder der Kränze angepaßt ist, um einen Wulst eines Reifens (14) festzuhalten, ein mit mindestens einem der Kränze verbundenes Stellelement (73) zum wahlweisen Schließen der Spanneinrichtung in eine Reifen-Halte-Position durch Zueinanderbewegen der Kränze und Öffnen der Spanneinrichtung in eine Reifen-Freigabe-Position durch Auseinanderbewegen der Kränze, ein zentrierendes Einpaßmittel (42), das mit mindestens einem der Kränze verbunden und mindestens teilweise zwischen den Kränzen angeordnet ist, so daß das Einpaßmittel beim Schließen der Spanneinrichtung mit dem anderen Kranz in Eingriff kommt, und ein Einspannmittel (53) für das Einpaßmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Einpaßmittel (42) teleskopisch ausziehbar ist, daß das Einspannmittel (53) funktionell zwischen dem Einpaßmittel (42) und dem Stellelement (73) angeordnet ist, so daß das Einpaßmittel (42) beim Schließen der Spanneinrichtung mit dem anderen Kranz (20) ineinandergreift und der durch das Stellelement (73) ausgeübten Schließkraft widersteht, und daß das Einpaßmittel (42) der durch das Stellelement ausgeübten Schließkraft mit einer kleineren Kraft widersteht, die ausreichend ist, um das Zentrieren der Kränze (17, 20) zu gewährleisten und die Kränze (17, 20) durch einen für die Wulstweite eines Reifens geeigneten Abstand zu trennen und/oder daß ein Stellelementsteuermittel (92) funktionell zwischen mindestens einem der Kränze (17, 20) und dem Stellelement (73) angeschlossen ist, um den Abstand zwischen den Kränzen (17, 20) zu messen und die durch das Stellelementmittel (73) ausgeübte Kraft beim Schließen der Spanneinrichtung anzupassen, um dem Einpaßmittel (42) und dem Einspannmittel (53) zu ermöglichen, die Kränze (17, 20) durch einen für die Wulstweite eines zwischen den Kränzen (17, 20) gehaltenen Reifens geeigneten Abstand zu trennen.

2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, bei der das Einpaßmittel einen Konus (42) umfaßt, der in der Mitte des zweiten Kranzes (17) verschiebbar befestigt und mit einer konischen Aussparung (41) in der Mitte des ersten Kranzes (20) in Eingriff bringbar ist, um die Kränze (17, 20) auszurichten, und das Einspannmittel eine Feder (53) zum festsitzenden Halten des Konus (42) in der Aussparung (41) umfaßt, um das Drehmoment von dem ersten Kranz (20) auf den zweiten Kranz (17) übertragen zu können, und ein Mittel zum Drehen des ersten Kranzes (20) vorgesehen ist.

3. Spanneinrichtung nach Anspruch 2, die außerdem ein Spindelgehäuse (58) und eine in dem Spindelgehäuse (58) drehbar befestigte Spindel (45) umfaßt, wobei der zweite Kranz (17) an der Spindel (45) befestigt und der Konus (42) in der Mitte des Gehäuses (58) axial verschiebbar befestigt ist und das Stellmittel (73) die Kränze (17, 20) in bezug aufeinander durch Bewegen des Gehäuses (58) bewegt.

4. Spanneinrichtung nach Anspruch 3 mit einem Rahmen (11), wobei das Stellmittel (73) zwischen dem Rahmen (11) und dem Gehäuse (58) angeschlossen ist.

5. Spanneinrichtung nach Anspruch 4, bei der das Stellmittel (73) eine zwischen dem Rahmen (11) und dem Gehäuse (58) angeschlossene Kugelrollspindel ist.

6. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der die Feder (53) eine Schraubenfeder mit einem den Konus (42) berührenden oberen Ende ist und ein Lager (54) zwischen dem unteren Ende der Feder (53) und dem Gehäuse (58) angeordnet ist.

7. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, die außerdem einen Längsschlitz und ein Federmittel (48, 50) zwischen dem Konus (42) und dem Gehäuse (58) umfaßt, um die axiale Bewegung des Konus (42) zu ermöglichen, ohne eine Drehbewegung des Konus (42) in bezug auf das Gehäuse (58) zu erlauben.

8. Spanneinrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, bei der das Stellmittel (73) ein hydraulischer Kolben und Zylinder (75, 72) ist.

9. Spanneinrichtung nach Anspruch 8, bei der das Stellmittel (73) außerdem ein Mittel (88) zum Messen der axialen Position des zweiten Kranzes (17) in bezug auf den ersten Kranz (20) und ein mit dem Meßmittel (88) verbundenes Hydraulikkreismittel (92) zum Anheben des zweiten Kranzes (17) bis zum vollständigen Ausfahren und anschließenden Absenken des Kranzes auf die durch das Meßmittel (88) gemessene, gewünschte Wulstweite umfaßt.

10. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei der die Federkraft mindestens ungefähr 180 Kg (400 pounds) beträgt.