SE433130B - Sett och anleggning for att balansera ett fordonshjul medelst balansvikter med en enda forutbestemd massa - Google Patents

Description

7714499-6 len, så att en andra balanseringslägesignal bildas, och att dessa båda balanseringslägesignaler återges synligt.

Anläggningen för genomförande av förfaringssättet kännetecknas en- ligt uppfinningen av dels en elektronisk behandlingsenhet för omvand- ling av de båda elektriska signalerna till elektriska balanserings- lägesignaler, som representerar minst två ställen på hjulet vid den förutbestämda radien, där vardera en vikt bör vara fastsatt på hjulet för dess balansering, och dels en anordning för synlig åter- givning av dessa ställen.

Uppfínningen beskrives närmare nedan med ledning av åtföljande rit- ning, där fig. 1 visar ett blockschema för en grundutföringsform av en elektronisk hjulbalanseringsanläggning enligt uppfinningen, fig._ 2 en hjulfälg, sedd uppifrån, för att åskådliggöra den riktiga pla- ceringen av balansvikter på fälgens ena fläns, fig. 3 ett blocksche- ma för en alternativ utföringsform av anläggningen, fig. 4 en hjul- fälg, sedd uppifrån, som åskådliggör två tätt intill varandra anord- nade balansvikter på den övre fälgflänsen, fig. 5 ytterligare en al- ternativ utföringsform av anläggningen enligt uppfinningen och fig. 6 en frontvy av en manöverpanel för anläggningen. _Fig. 1 visar en särskilt lämplig utföringsform av balanseringsanlägg- ningen enligt uppfinningen. Den här visade avkänningsenheten 1 är en elektromekanisk anordning, på vilken det för balansering avsedda hjulet kan monteras och bringas att rotera i huvudsak omkring en ho- risontell axel. Ett lämpligt utförande av denna anordning är före- slaget i amerikanska patentskriften 3 732 737. Enheten 1 avger fyra elektriska signaler, varav en första WT representerar storleken av en vikt, som, om den placeras på rätt vinkelställe längs den första eller inre flänsen på hjulets fälg, som bildar ett plan A,kommer att ge upphov till ett motbalanserande moment, som erfordras för dyna- misk balansering av hjulet i detta plan. Den andra signalen POS re- presenterar vinkelläget på denna fläns, vid vilket vikten bör vara belägen för att ge upphov till ett motbalanserande moment i den rikt- ning, som erfordras för att åstadkomma ett dynamiskt balanstillstånd i planet A. Den tredje och den fjärde signalen från enheten 1 inne- håller samma information med hänsyn till ett andra plan B, som bildas av den andra eller yttre fälgflänsen. Samtliga elektriska signaler kan vara antingen analoga eller digitala, efter önskan. En digital 7714499-6 teknik har befunnits vara särskilt fördelaktig vid både serie- och parallellbehandling med hänsyn till ekonomi, tillförlitlighet och enkelt utförande.

Ifråga om konventionella fordonshjul genomföres balansering av fäl- gen 3 i kombination med ett däck 2, som tillsammans bildar en hjulen- het 4. Enligt gängse praxis är avkänningsenheten 1 försedd med en axel 5, som kan bringas att rotera i huvudsak horisontellt och på vilken hjulet 4 placeras, innan anläggningen aktiveras. Ett referens- element eller en skala 6 ingår, som är försedd med märken eller mar- keringar, som är vinkelorienterade i förhållande till axeln 5. Genom att alstra signalen POS synkront i förhållande till axel 5 kan full- ständig överenskommelse uppnås mellan värdena av signalen POS och vinkellägen på fälgen 3, som är angivna på elementet 6. Medan märkena på elementet 6 kan befinna sig tätt intill varandra, har man funnit, att upplösning till 5 båggrader är tillräcklig för uppnående av till- fredsställande balans vid konventionella fordonshjul med hänsyn till tillgängliga vikters fysikaliska dimensioner. Ett med 72 jämnt för- delade radiella märken försett referenselement möjliggör denna upp- lösning. Två siffror är sålunda tillräckliga för att synligt återge viktlägena.

Balansvikternas massa kan antingen vara förinställd eller kan från början bestämmas av operatören. Medel såsom en fingermanövrerad om- kopplare 7 vid ett digitalsystem eller en potentiometer vid ett ana- logt system kan användas för att möjliggöra operatörens inställning av vikternas massa. Omkopplaren 7 avger en elektrisk signal SSW, som är utmärkande för massan hos vikterna, som skall användas. För att eliminera fel vid operatörens inställning kan emellertid omkopplaren 7 även vara inställbar i förväg, så att operatören ej kan ändra vär- det av signalen SSW. Alternativt kan operatören ha möjlighet att väl- ja bland ett stort antal massavärden genom att t.ex. använda en om- kopplare 7 med ett stort antal lägen.

Ett divisionssteg 9 mottager signalen WT vid en första ingång 9a och signalen SSW vid en andra ingång 9b, dividerar signalen WT med sig- nalen SSW och avger en utsignal 9c, som representerar kvoten WT/SSW.

Den senare signalen halveras till sitt värde i ett steg 10, som i sin tur avger en utsignal 10a, som representerar storheten cos 9 = WT/2 x SSW. 7714499-6 Med hänsyn till fig. 2 kan framhållas, att kvotsignalen cos 9, om vikter skall placeras på hjulfälgen symmetriskt omkring läget 11, som representeras av signalen POS, representerar kosinus av vinkel- förskjutningen R på ömse sidor om det mot signalen POS svarande stället, på vilket vardera av balansvikterna bör fästas vid hjulfäl- gen för uppnående av balanstillstånd. För att uppnå synlig indike- ring av ställena 12 och 13, vid vilka operatören bör placera dessa balansvikter, avges därför signalen cos 6 först till en arcus-cosi- nusgenerator 14, som t.ex. kan vara ett permenant minne, i vilken en arcus-sinustabell lagras, tillsammans med styrlogik för uppnående av access till minnet, så att detta avger en elektrisk utsignal Q.

En adderare 15 och ett subtrationssteg 16 adderar signalen 6 till respektive subtraherar denna signal från signalen POS för bildande av motsvarande signaler POS1 och POS2. Dessa signaler POS1 och POS2 representerar ställena i planet A, på vilka en balansvikt med förut- bestämd massa bör fästas vid hjulets fälgfläns. Dessa signaler kan återges synligt medelst en âtergivningsanordning 17, som kan vara av varje lämplig typ. Med hänsyn till ett digitalt system kan anord- ningen 17 direkt Visa numeriska värden, medan en mätare kan användas för ett analogt system. Andra återgivningsanordningar är givetvis möjliga såsom en serie lampor, som är stegvis vinkelförskjutna längs hjulets periferi, så att, när hjulet stoppas, de mot ställena POS1 och POS2 svarande lamporna tändes för att visa platsen för placering av balansvikterna.

Eftersom situationer kan uppkomma, då en balansvikt på vart och ett av ställena 12 och 13 ej kommer att vara tillräckligt för att balan- sera det aktuella hjulet, kan signalen WT tidvis överskrida två gån- _gernmssan hos balansvikten. Detta kommer givetvis att medföra, att signalen cos 6 överskrider ett. Generatorn 14 har förmåga att detek- tera denna omständighet och avge en utsignal 6, som för operatören anger, att signalerna, som återges vid POS1 och POS2, ej är till- förlitliga. Men genom att tillfoga en tredje balansvikt, som place- ras på det mot lägesignalen POS svarande stället, föreligger mycket få obalanstillstånd, som ej kan kompenseras riktigt. Nedan beskrives därför två alternativa utföringsformer, som möjliggör användning av upp till tre vikter med förutbestämd massa i varje plan.

Fig. 3 visar en första alternativ utföringsform, varvid medel finnes för att avgöra, om två balansvikter kommer att vara tillräckliga, 7714499-6 för att uppnå balanstillstånd. Om två balansvikter ej är tillräck- liga, återges synligt för operatören, att en tredje balansvikt bör placeras på det ställe, som representeras av signalen POS, varefter de ställen beräknas, på vilka de båda övriga balansvikterna bör placeras, förutsatt att den tredje vikten kommer till användning.

Ställena för de båda balansvikterna, som skall placeras på ömse si- dor av det mittläge, som representeras av signalen POS, erhålles ge- nom att först subtrahera balansviktens massa från storleken av den avkända vikt, som erfordras för uppnående av erforderligt motbalan- seringsmoment.

Den begränsande faktor, som bestämmer, om två i huvudsak likadana vikter med samma kända massa på rätt sätt kan balansera ett hjul, är vikternas fysikaliska storlek och i synnerhet den båglängd, som vikterna kräver på den aktuella fälgflänsen. Vid förflyttning av de båda balansvikterna 21 och 22 närmare varandra, kommer en punkt att finnas, vid vilken dessa vikter med sina ändar kommer att beröra varandra, såsom visas i fig. 4. Vid denna punkt är mittpunkterna på vikterna åtskilda en bâglängd S, som är relaterad till vinkeln a, som bildas mellan radierna till mittpunkterna på vikterna, enligt formeln a = S/R, där R är radien till fälgflänsen. För små båglängds- värden, som är typiska för kommersiellt tillgängliga hjulbalanserings- vikter, är längden L av varje vikt i det närmaste lika med S. Om punkten 23, vid vilken de båda vikterna 21 och 22 berör varandra, är det mot signalen POS svarande stället på flänsen, kan mittpunkter- na på vikterna 21 och 22 ej komma närmare denna punkt än ca I/2R ra- dianer. En anordning 24 ingår därför för antingen förinställning av längden L eller för att möjliggöra, att operatören från början kan inställa denna längd. Denna anordning kan ifråga om ett digitalsys- tem utgöras av fingermanövrerade omkopplare. En signal, som repre- senterar radien R kan alstras medelst avkänningsenheten 1, eftersom denna är en av operatören inställd parameter och är tillgänglig inuti enheten 1. Divisionssteget 25 mottager både signalen L och signalen R och avger en signal, som representerar kvoten L/R, var- vid denna kvotsignal tillföres det halverande steget 26, som avger en för L/2R utmärkande signal. Utgângen på steget 26 är förbunden med en första ingång 27a på en komparator 27, medan utgången på ge- neratorn 14 är förbunden med den andra ingången 27b på komparatorn 27. Utsignalen 27c från komparatorn 27 tillföres styrsignalingången 28c på en styrd strömställare 28. Denna strömställare 28 är försedd 7714499-6 med två signalingångar 28a och 28b, varav den första mottager sig- nalen WT och deflšndra mottager signalen WT-SSW, som avges från sub- traktionssteget 29. Strömställaren 28 har två tillstånd och reagerar för styrsignalen 27c på styrledningen 31. När utsignalen från kompa- ratorn 27 anger, att 6 är mindre än eller lika med L/2R, avger den en styrsignal 27c, som medför att strömställaren 28 i beroende härav inkopplar sin andra ingång direkt till sin utgång. Strömställaren 28 är låst i detta tillstånd, tills den återställes före nästa balanse- ringsförlopp. Till följd av återställningen av strömställaren 28 in- kopplas dess första ingång till dess utgång. När utsignalen från komparatorn 27 anger, att 6 är större än L/2R, bringar den strömstäl- laren 28 att i beroende härav inkoppla sin första ingång direkt med sin utgång. Utgången 32 på strömställaren 28 är förbunden med ingån- gen 9a på divisionssteget 9, medan återstoden av anläggningens verk- ningssätt motsvarar beskrivningen ovan.f En andra alternativ utföringsform visas i fig. 5, varvid utgången 27c på komparatorn 27 är förbunden med återgivningsanordningen 17 för att för operatören signalera, när 6 är mindre än eller lika med L/2R.

När en dylik signal uppträder, kan operatören stoppa anläggningen och placera en balansvikt på det ställe, som anges av âtergivnings- anordningen, som visar signalen POS, och sedan äter starta anläggnin- gen. Anläggningen kommer sedan att fortsätta på ovan beskrivet sätt med att återge signalerna POS1 och POS2, som anger ställena på fälg- flänsen, där ytterligare balansvikter bör placeras.

Dessa alternativa utföringsformer kan modifieras i viss mån, utan att deras verkningssätt i själva verket ändras. Det är t.ex. tydligt, att insignalerna till komparatorn 27 skulle kunna vara signaler, som representerar kosinus eller andra funktioner av vinklarna 9 och L/2R i stället för vinklarna själva. I det fall då denna ändring utföres, skulle det givetvis vara nödvändigt att på motsvarande sätt ändra verkningssättet för den styrda strömställaren 28. Strömställaren 28 skulle fortfarande reagera för de relativa storlekarna av storheter- na 9 och L/2R pâ ovan beskrivet sätt. Såsom ytterligare en modifika- tion är det även tydligt, att storheten L/2R ej behöver beräknas separat för varje arbetsförlopp vid anläggningen, om en viss uppoff- ring är godtagbar med hänsyn till den effektiva användningen av vik- ter. Den beskrivna alternativa utföringsformen kommer att arbeta tillförlitligt, så länge det minsta värdet av 6, för vilket tvâ vik- 7714499-6 ter användes, ej är mindre än L/2R. Därför kan ett fast värde till- delas storheten L/2R, och om detta fasta värde väljes på sådant sätt, att det just är så stort, att det tar hänsyn till den största vikt, som kan användas på den minsta förekommande fälgen, går en- dast liten effektivitet förlorad.

Fig. 6 visar en manöverpanel för balanseringsanläggningen enligt uppfinningen. Inställningsrattar 33 och 34 inställes av operatören för att förse anläggningen med informationer om fälgdiameter och bredd. Dessa rattar inställes, innan balanseringen påbörjas. Hjulet bringas sedan att rotera medelst axeln 5 och indikatorer 17a, 17b, 17c, 17a', 17b' och 17c' kommer att synligt återge ställena på fälg- flänsarna, där varje balansvikt bör placeras. Med 72 jämnt fördela- de ställen på referenselementet 6 visas i fig. 2 placeringen av ba- lansvikter, såsom anges på indikatorerna 17a', 17b' och 17c' i fig.6.

Verkningssättet och utförandet är exakt detsamma med hänsyn till balansering av hjulet i det andra planet B, som var fallet vid ba- lansering i planet A. I syfte att undvika onödig upprepning erford- ras följaktligen ej någon ytterligare förklaring av balansering i planet B.

Claims (9)

7714499-6 Patentkrav

1. Sätt att balansera ett fordonshjul (4) medelst balansvikter med en enda förutbestämd massa, vilket hjul omfattar en fälg (3) med en första och en andra fläns, vilka bestämmer var sitt plan (A, B), i vilka balansvikter skall fästas vid hjulet, varvid hjulet bringas att rotera (vid 5), vinkelläget avkännes (vid 1) under hjulets rotation på var och en av flänsarna, där en vikt bör placeras för att ge upphov till ett motbalanseringsmoment i önskad riktning för balansering av hjulet, och storleken av den vikt avkännes (vid 1), som vid placering vid detta vinkelläge kommer att ge upphov till ett motbalanseringsmoment, som kräves 'för hjulets balansering i motsvarande plan, k ä n n e t e c k - nja t av att för varje plan en elektrisk signal alstras (vid 9, 10), som representerar kvoten av viktens avkända storlek divide- rad med två gånger viktens massa, och en elektrisk signal bildas (vid 14), som representerar vinkeln, vars kosinus bestämmes av denna kvot, att signalen, som representerar vinkeln adderas (vid 15) till en signal, som representerar_avkänt vinkelläge, så att en första balanseringslägesignal bildas, att den vinkeln repre- senterande signalen subtraheras (vid 16) från den avkänt vinkel- läge representerande signalen, så att en andra balanseringsläge~ signal bildas, och att dessa båda balanseringslägesignaler åter- ges synligt (vid 17). '

2. Anläggning för genomförande av sättet enligt krav 1 att ba- 'lansera ett fordonshjul (4) medelst balansvikter med en enda förutbestämd massa, vilken anläggning omfattar en anordning (5) för att bringa hjulet att rotera och en avkänningsenhet (1) för att under hjulets rotation alstra ett par elektriska signaler >fiUT, POS), varav en första representerar ett vinkelläge på hjulet vid en förutbestämd radie, där en vikt av medelst enheten (1) avkänd storlek bör vara placerad för att ge upphov till ett mot- balanseringsmoment i önskad riktning för balansering av hjulet, medan den andra signalen ÛUT) representerar viktens avkända stor- lek, som vid placering i detta vinkelläge kommer att ge upphov till ett motbalanseringsmoment, som kräves för att balansera hjulet, k ä n n e t e c k n a d av dels en elektronisk behand- lingsenhet (9, 10, 14-16) för omvandling av de båda elektriska 7714499-6 signalerna (wT, POS) till elektriska balanseringslägessignaler (POS1, POS2), som representerar minst tvâ ställen på hjulet (4) vid den förutbestämda radien, där vardera en vikt bör vara fast- satt på hjuletför dess balansering, och dels en anordning (17) för synlig återgivning av dessa ställen.

3. Anläggning enligt krav 1, k ä n n e t e cgk n a d av en första anordning (6) för att relatera på återgivningsanordningen (17) återgiven information till vinkellägen på hjulet (4).

4. Anläggning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att den första anordningen (6) är försedd med markeringar, som represen- terar vinkellägesteg på hjulet (4).

5. Anläggning enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d av att den första anordningen (6) bildar ett referenselement, som omger hjulet (4) och är försett med ett antal omkring hjulet förskjutna ställen.

6. Anläggning enligt något av krav 2-5, k ä n n e t e c k n a d av att behandlingsenheten (9, 10, 14-16) omfattar dels ett första divisionssteg (9, 10) för alstring av en elektrisk signal, som är utmärkande för kvoten av storleken av den avkända vikten, som är representerad av den andra signalen (wT) i paret, divide- rad med två gånger massan hos en balansvikt, dels ett generator- steg (14) för alstring av en elektrisk signal (6), som är utmär- kande för vinkeln, vars kosinus är bestämd av kvoten, dels en adderare (15) för att till den första signalen (POS) i paret addera den för vinkel utmärkande signalen (6), så att en första balanseringslägesignal (POS1) bildas, och dels ett subtraktions- , steg (16) för att från den första signalen subtrahera den för vinkel utmärkande signalen i och föfibildande av en andra balan- seringslägessignal (POS2).

7. Anläggning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att generatorsteget (14) har förmåga att avgöra, när ett obalans- tillstånd är omöjligt att korrigera medelst två vid hjulet (4) fästa balansvikter.

8. Anläggning enligt något av krav 2-6, varvid det för balanse- 7714499-6 ID ring avsedda hjulet (4) är försett med en fälg (3) med en första och en andra fläns, som bestämmer var sitt plan (A, B), i vilka balansvikter skall fästas vid hjulet, k ä n n e t e c k n a d av att för vart och ett av planen ett generatorsteg (14, 14% avgör, när ett obalanstillstând är omöjligt att korrigera i nå- got av planen (A, B) medelst tvâ vid en fläns fästa balansvik- ter.

9. Anläggning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av dels en styrd strömställare (28) med en första (28a) och en andra ingång (28b) och en utgång (32), varvid strömställaren förbinder den första ingången (28a) med utgången (32) i beroende av en till densammas styringång (28c) matad styrsignal (27c) av en första typ för bildande av ett första tillstånd, medan den andra ingången (28b) är förbunden med utgången (32) i beroende av en tillförd styrsignal (27c) av en andra typ för bildande av ett andra tillstånd, i vilket strömställaren (28) är låst vid upp- trädande av den andra styrsignalen och kvarstår i detta till- stånd till sin återställning, dels ett subtraktionssteg (29) för bildande av en signal, som är utmärkande för den andra sig- nalen (UT) i paret minus balansviktens viktvärde och bildar en kompenserad signal eller tredje signal, varvid den första ingång- en (28a) mottager den andra signalen i paret, medan den andra ingången (28b) mottager den tredje signalen, dels ett andra di- visíonssteg (25, 26) för alstring av en elektrisk signal (27a), som representerar kvoten av längden hos en balansvikt, dividerad med två gånger fälgflänsens radie och bildar en första kvotsignal, varvid det första divisionssteget (9, 10) alstrar en elektrisk signal (10a), som representerar strömställarens (28) utsignal dividerad med två gånger massan hos en balansvikt och bildar en andra kvotsignal, och generatorsteget (14) alstrar en elektrisk signal (6), som representerar vinkeln, vars kosinus är bestämd av denna andra kvotsignal, och dels en komparator (27) för att jämföra den vinkclrepresentcrande signalen med den första kvot- signalcn, och alstra en styrsignal (27c) av den första typen, när denna vinkel är mindre än den första kvotsignalen, och en styrsignal (27c) av den andra typen, när vinkeln är större än eller lika med denna kvotsignal.