DE3905475C2 - Verfahren zum Prüfen von Luftreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.

Bei einem derartigen aus Technica 1974 Nr. 12, Seiten 1051 und 1052 bekannten Verfahren werden unter dyna­ mischen Belastungsbedingungen Flugzeugfahrwerksreifen durch Erfassen von Kräften und Momenten geprüft. Die Kräfte und Momente werden durch Kraftmeßdosen erfaßt, welche in der Achse des zu prüfenden Flugzeugfahr­ werkrades liegen. Der Antrieb der zu prüfenden Räder erfolgt über eine umlaufende Trommel, an welcher das Rad abrollt. Bei diesem Meßaufbau liegt zwischen den Kraftmeßdosen und der Aufstandsfläche des Rades auf der Prüftrommel der Reifen mit seinen Federeigen­ schaften, die insbesondere im Reifenwulst wirksam werden. Eine exakte Erfassung der in der Aufstands­ fläche wirksamen Kraft- und Momentänderungen ist da­ her nicht möglich.

Aus der EP 00 63 245 A1 ist es bekannt, Belastungen auf den zu prüfenden Reifen über die Radnabe in den Rei­ fen einzuleiten. Eine Messung der in der Reifenauf­ standsfläche wirksamen Kraft- und Momentenänderungen erfolgt dabei nicht.

Faktoren wie hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten, glatte Straßenoberflächen, leichtere Automobilbauweise und gestiegene Komfortbedürfnisse zwingen zu einer genau­ en Prüfung der Gleichförmigkeit von Kraftfahrzeugrei­ fen. Sowohl die Laufruhe des Fahrzeugs als auch der Verschleiß des Kraftfahrzeugreifens sind in erhebli­ chem Maße von seiner Gleichförmigkeit abhängig. Es sind verschiedene Kriterien bekannt, um Ungleichför­ migkeiten des Reifens zu erfassen. Es handelt sich hier im wesentlichen um die Erfassung von Konus- und Winkeleffekten, Radial-, Lateral- und Tangential­ kraftschwankungen sowie um die Erfassung von Rück­ stellmomenten und Sturzmomenten. Durch die Messung von Radialkraftschwankungen lassen sich Änderungen der Reifensteifigkeiten am Umfang messen. Lateralkraftschwankungen werden in aller Regel bei Radial­ reifen durch wellige Gürtellage und ungleichmäßige Gürtellagenstaffelung verursacht. Tangentialkraft­ schwankungen werden von Rollwiderstandsänderungen hervorgerufen. Der Konuseffekt resultiert aus einer konstanten Asymmetrie des Reifens bezüglich der mitt­ leren Umfangslinie. Aufgrund dieser konischen Verfor­ mung bewirkt der Reifen den gleichen Effekt wie ein unter vorgegebenem Sturz stehendes Fahrzeugrad und bewirkt ein seitliches Ziehen des Reifens. Der Win­ keleffekt wird durch große radiale Steifigkeit des Reifengürtels bewirkt, so daß in der Aufstandsfläche eine seitliche Verzerrung und damit eine statische Seitenkraft wirkt. Konus- und Winkeleffekt äußern sich in einem statischen Seitenkraftanteil, und man kann eine Trennung dieser beiden Effekte durch die Messung in zwei Drehrichtungen erreichen.

Durch die Messung dieser verschiedenen Kräfte und Momente lassen sich auch bei höheren Geschwindigkei­ ten bis zu 360 km/h relativ gute Aussagen bezüglich der Reifenungleichförmigkeit gewinnen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine genaue und an den Fahrbetrieb auf der Straße angepaßte Rei­ fenprüfung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Kraft- und/oder Momentenmessung erfolgt bevorzugt bei einer definierten Beschleunigung bzw. Abbremsung des Reifens.

In der Beschleunigungsphase und in der Abbremsphase können sowohl die Radial- als auch Lateralkraft­ schwankungen gemessen werden.

Eine weitere wichtige Meßgröße ist die Seitenkraft, welche u. a. aus Winkel- und/oder Konuseffekt resultiert. Diese Sei­ tenkraft wird bislang am Reifen bei konstanter Prüfgeschwin­ digkeit und ohne Sturz- und Schräglaufwinkel gemessen. Diese Kraft ergibt sich zum einen aus der Konizität des Reifens, welche aus einer Asymmetrie des Reifens, insbesondere des Gürtelmaterials, bezüglich seiner mittleren Umfangslinie re­ sultiert. Zum anderen setzt sich diese Seitenkraft zusammen aus dem Winkeleffekt, der aus den konstruktiven Einzelteilen des Reifenunterbaus, insbesondere vom Winkel der Karkasse und der Gürtellagen, und auch aus dem Kreuzungswinkel zwi­ schen oberer Karkassenlage und unterer Gürtellage beeinflußt wird.

Vor allem diese Seitenkraft wird gemäß der Erfindung nunmehr bei definierter Beschleunigung oder definiertem Abbremsen des auf der Prüffläche abrollenden Reifens gemessen. Hier­ bei zeigt sich eine Änderung der Seitenkraft, und es wirkt ein Drehmoment (Torque Steer Effekt) um eine senkrechte, durch die Aufstandsfläche des Reifens verlaufende Achse nach Art eines Rückstellmoments.

Als Prüffläche kommen in herkömmlicher Weise eine Prüf­ trommel oder ein über zwei Umlenkrollen laufendes Prüfband in Frage.

Für die Durchführung der Kraft- und Momentenmessungen eignen sich herkömmliche Mehrkomponentenmeßnaben, beispielsweise Fünfkomponentenmeßnaben (deutsche Auslegeschrift 21 04 003, "Automobil-Industrie", 17. Jahrgang, Heft 2, 1972) oder auch Dreikomponentenmeßnaben (Hofmann News Nr. 3, 06.82 der Firma Gebr. Hofmann GmbH & Co. KG, Pfungstadt).

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren wird die Er­ findung noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Reifengleichförmigkeitsmeßanlage;

Fig. 2 Kräfte und Momente, welche am zu prüfenden Luftreifen wirken; und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Meßanordnung zum Er­ mitteln der am Reifen wirkenden Kräfte und Momente.

Die in der Fig. 1 dargestellte Reifengleichförmigkeitsmeß­ maschine besitzt als Prüffläche eine Prüftrommel 4, die in einer Prüftrommellagerung 9 gelagert ist. In der Achse der Prüftrommel 4 sind zwei bevorzugt als Meßnaben 2 und 3 aus­ gebildete Meßeinrichtungen angeordnet, welche zur Erfas­ sung der beim Prüfvorgang zu messenden Kräfte und Momente dienen. Die Prüftrommellagerung 9 ist auf einem Maschinen­ bett 10 in horizontaler Richtung verfahrbar, so daß die 15 Prüftrommel 4 an die Reifenoberfläche angedruckt werden kann. Hierzu dient eine Radlasteinrichtung 8, mit der bei­ spielsweise mit Hilfe einer Gewindespindel 11, die über ein Getriebe von einem Elektromotor 12 angetrieben wird, die Prüftrommellagerung 9 und damit die Prüftrommel 4 in hori­ zontaler Richtung an die Reifenoberfläche gefahren werden kann. Die Radlast kann auch mit einer pneumatischen oder hydraulischen Radlasteinrichtung aufgebracht werden.

Der zu prüfende Luftreifen 1 ist an einem Reifenaufnahme­ system, bestehend aus zwei Meßfelgenhälften 5 und 6 gela­ gert. Die Meßfelgenhälften 5 und 6 werden von einem Getrie­ bemotor 7 für die Durchfuhrung des Meßlaufs angetrieben.

Wie schon erläutert, wird bei der Reifenprüfung die Prüf­ trommel 4 mit einer bestimmten Nennlast gegen den zu prüfen­ den Luftreifen 1 angedrückt. Während der Reifenprüfung kön­ nen verschiedene Kräfte am Reifen wirken, die in Fig. 2 dar­ gestellt sind. Es kann sich hier um Radialkräfte R, Lateral­ kräfte L, Tangentialkräfte T, um Sturzmomente MS und Rück­ stellmomente MR handeln. Mit Hilfe der beiden Mehrkomponen­ ten-Kraftmeßeinrichtungen 2 und 3, die in der Achse der Prüf­ trommel 4 angeordnet sind, lassen sich diese Kräfte und Momente ermitteln.

Die dargestellte Reifengleichförmigkeitsmeßmaschine ermög­ licht noch die Einstellung eines Sturzwinkels b und eines Schräglaufwinkels a. Bei der Prüfung steht der Reifen 1 mit der Prüftrommeloberfläche 4 innerhalb einer Aufstandsfläche A in Berührung. In dieser Aufstandsfläche A wirken die beschriebenen Kräfte und Momente. Solche Meßeinrichtungen sind beispielsweise in Hofmann report 89, 09.84 der Firma Gebr. Hofmann GmbH & Co. KG, Pfungstadt gezeigt.

Die während der Reifenprüfung in der Aufstandsfläche A auf­ tretenden Kräfte und Momente üben je nach Lasteinleitung Biegedehnungen sowie Zug- und Druckdehnungen an auf Meßbalken der Meßeinrichtungen 2 und 3 vorgesehenen Dehnungsmeßstreifen aus. Die Dehnungsmeßstreifen sind zu Meßbrücken verschaltet, wie es beispielsweise in der Fig. 3 dargestellt ist. Die Meßbrücken der Meßeinrichtungen 2 und 3 werden über ein Netzteil 13 und eine Brückenspeisungsschaltung 14 mit einer hochstabilen Gleichspannung versorgt. Die Meßsignale der Meßbrücken werden Meßbrückenverstärkern 15, 16 und 17 zuge­ leitet und in diesen auf den Ausgangsspannungen verstärkt. An die Meßbrückenverstärker 15, 16, 17 ist eine Übersprech­ kompensationsschaltung 18 angeschlossen, um für eine ein­ wandfreie Selektion der Meßbrückenausgangssignale ein unvermeidbares Restübersprechen möglichst zu minimieren. Die den Rückstellmomenten MR, dem Stützmoment MS, den Lateralkräften L, den Radialkräften R und den Tangential­ kräften T entsprechenden Signale werden über Tiefpaßfilter 19 bis 23 entsprechenden Anzeigegeräten 24 bis 28 für diese ermittelten Drehmomente und Kräfte zugeleitet.

Bei der Erfindung werden diese Kräfte und Momente während der Beschleunigungsphase oder Abbremsphase des Luftreifens gemes­ sen. Insbesondere wird bei definierter Beschleunigung und/ oder Abbremsung die aus Winkel- und/oder Konuseffekt resul­ tierende Seitenkraft gemessen, wobei der Schräglaufwinkel a auf 0 Grad eingestellt ist. Es wird hierbei vor allem das Rückstellmoment MR bzw. die Änderung dieses Rückstellmoments und die Änderung der Seitenkraft mit Hilfe der Anzeige­ einrichtung 24, welche beispielsweise auch ein XY-Schreiber sein kann, erfaßt. Ferner können während der Beschleunigungs­ phase und der Abbremsphase des Reifens das Sturzmoment MS bzw. Änderungen dieses Sturzmoments in der Anzeigeeinrichtung 25 aufgezeichnet werden. Ferner werden in den Anzeigeeinrich­ tungen 26, 27 und 28 Kraftänderungen der Lateralkräfte, Radialkräfte und Tangentialkräfte angezeigt und können auf­ gezeichnet werden. Durch die Erfindung lassen sich die Kräfte und Momente und deren Änderungen, welche während des Beschleunigens und Abbremsens am Reifen wirken, ermitteln. Man erhält hierdurch ein erweitertes Prüfspektrum und zu­ sätzliche Informationen für die Reifenklassifizierung.

Claims (5)

1. Verfahren zum Prüfen von Luftreifen, bei dem der Luftreifen zwischen Meßfelgen gehalten und unter dynamischen Belastungs­ bedingungen auf einer Prüftrommel abgerollt wird und dabei auftretende Kräfte und/oder Momente gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung von Ungleichförmigkeiten an Kraftfahr­ zeugreifen die Meßfelgen beschleunigt oder gebremst werden und daß die beim Beschleunigen oder Bremsen der Meßfelgen auftretenden Änderungen der Kräfte und/oder Momente, welche in der Aufstandsfläche des Reitens auf der Prüftrommel wirksam werden, in der Prüftrommelachse gemessen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Konizität und/oder Winkeleffekt resultierende Seitenkraft in der Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsphase gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsphase die Radial- und/oder Lateralkräfte gemessen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Beschleunigungs- und/oder der Verzögerungs­ phase das Rückstellmoment gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß daß Rückstellmoment bei einem Schräglaufwinkel von 0 Grad gemessen wird.