Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Unwucht eines Kraftfahrzeugrades
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen der Unwucht eines Kraftfahrzeugrades.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rad unter seinem gewöhnlichen Fahrzeuggewicht belastet, abgestützt und auf eine bestimmte Drehzahl gebracht wird und dass die Amplitude der durch die Unwucht des Rades beim Rotieren erzeugten Schwingung mittels einer Abfühlvorrichtung abgefühlt und in eine elektrische Schwingung umgewandelt wird, deren Frequenz gleich der genannten Drehzahl und deren Amplitude proportional zur erstgenannten Amplitude ist.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Abfühlvorrichtung ein Messstromkreis zugeordnet ist, der die Amplitude der elektrischen Schwingung misst.
Nachstehend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schaubildliche Teilansicht eines Fahrzeug-Inspektionsraumes, und insbesondere desjenigen Teiles dieses Raumes, welcher den Dynamometer enthält.
Fig. 2 ist eine in vergrössertem Massstab gehaltene Querschnittsansicht nach Linie 2-2 der Fig. 1 und zeigt das Kraftfahrzeugrad in der Prüfstellung.
Fig. 3 ist eine schematische Teilschnittansicht nach Linie 3-3 der Fig. 2.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Messstromkreises.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines abgeänderten Messkreises.
In Fig. 1 ist ein Inspektionsraum 10 dargestellt, in welchem die Vorrichtung zum Messen der Unwucht eines Kraftfahrzeugrades vorteilhaft angeordnet ist. Der Inspektionsraum 10 weist Wände 12, einen Boden 14, eine Eingangsöffnung 16 an einem Ende und eine Ausgangsöffnung (nicht dargestellt) an dem anderen Ende auf. Weiterhin ist in einer Grube 19 od. dgl. unter der Ebene des Bodens 14 und in Richtung gegen das Eingangsende 16 des Inspektionsraumes 10 ein Maxwell Dynamometer 18 angeordnet. Der Dynamometer 18 ist von üblicher Art und weist Paare von im Abstand voneinander befindlichen Rollen 20 auf, zwischen denen Räder 22 des zu prüfenden Fahrzeugs während der Prüfung mit dem Dynamometer abgestützt sind.
Die Rollen 20 sind in zweckentsprechender Weise an Tragstreben 23 des Dynamometergestells gelagert, und wenigstens eine der Rollen jedes Rollenpaares kann durch einen Motor 24 in Drehung versetzt werden.
Sowohl der Inspektionsraum 10 als auch der Dynamometer 18 weisen in der Praxis beträchtlich mehr Ausrüstungen und Geräte auf, als in der Zeichnung dargestellt sind. Diese Einzelheiten sind jedoch klarheitshalber fortgelassen worden.
Gemäss den Fig. 2 und 3 der Zeichnung ist das Rad 22 zwischen den Rollen 20 des Dynamometers 18 angeordnet und befindet sich somit in der richtigen Stellung, in welcher die Dynamometerprüfung durchgeführt wer den kann, und in welcher die Vorrichtung zum Abfühlen der Radunwucht verwendet werden kann. Diese Vorrichtung weist eine Lichtquelle 26 auf, die an einer Seite des Rades 22 angeordnet und in zweckentsprechender Weise, z. B. an der Strebe 23, befestigt ist. Aus Gründen, die später erläutert werden, wird die Lichtquelle 26 aus einer Gleichstromquelle, beispielsweise einer Batterie 28 gespeist.
An der der Lichtquelle 26 gegenüberliegenden Seite des Rades 22 ist ein lichtempfindliches Element in Form einer Photozelle 30 angeordnet, die in zweckentsprechender Weise, beispielsweise mittels eines Lagerarmes 32 abgestützt ist, der mit der auf dieser Seite des Rades 22 liegenden Strebe verbunden ist. Die Photozelle 30 ist vorgesehen, um durch Abfühlen von von der Lichtquelle 26 in Richtung gegen den Umfang des Rades 22 wanderndem Licht ein moduliertes Signal zu erzeugen, das in seiner Grösse der Amplitude der durch Unwucht beim Drehen hervorgerufenen Radschwingung entspricht. Dementsprechend ist die Photozelle 30 in mit Bezug auf das Rad 22 radialer Richtung länglich ausge führt, wobei in dem Rahmen, in welchem die Photozelle 30 gehalten ist, ein Schlitz 34 ausgebildet ist.
Auf diese Weise ändert sich die Menge des durch den Schlitz 34 hindurchtretenden und damit durch die Photozelle 30 abgefühlten Lichtes mit der Bewegung des Radumfangs infolge von Schwingungen, die durch Unwucht des Rades 22 hervorgerufen werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der den Arbeitsbereich der Photozelle 30 bestimmende Schlitz 34 und die Lichtquelle 26 in einer senkrechten Ebene angeordnet, die durch die Mitte des Rades 22 und durch die Mitte zwischen den Achsen der Rollen 20 verläuft. Die Photozelle 30 und die Lichtquelle 26 sind am untersten Teil des Rades 22 bzw. zwischen den Rollen 20 angeordnet, obwohl es für einen Fachmann ersichtlich ist, dass die Photozelle 30 und die Lichtquelle 26 auch an anderen Stellen des Umfangs des zu prüfenden Rades 22 derart angeordnet werden können.
Die Photozelle 30 ist mit einem Messstromkreis 36 verbunden, der in Fig. 3 schematisch wiedergegeben ist.
Der Messstromkreis 36 entfernt die Gleichstromkomponente des Ausgangssignals der Photozelle 30 und filtert alle Wechselstromkomponenten aus, deren Frequenz höher als 20 Schwingungen je Sekunde ist. Nach diesem Ausfiltern misst der Messstromkreis 36 die Amplitude des verbleibenden Wechselstromsignals, indem er dieses Signal in ein Gleichstromsignal überführt, es dann verstärkt und an ein Messgerät anlegt.
Im Betrieb werden die Rollen 20 von dem Dynamometermotor 24 angetrieben. Die Rollen 20 treiben ihrerseits das Fahrzeugrad 22 an. Das Rad 22 schwingt dann mit einer seiner Unwucht proportionalen Amplitude, und, wenn es schwingt, wird ein Teil des von der Lichtquelle 26 zu der Photozelle 30 wandernden Lichtes abgeschnitten, und die Menge des abgeschnittenen Lichtes nimmt mit der Schwingung des Rades 22 zu und ab. Somit ändert sich die Menge des durch den Schlitz 34 hindurch auf die Photozelle 30 auftreffenden Lichtes mit der Schwingung des Rades 22, und die Amplitude dieser Änderung ist der Amplitude der Schwingung des Rades 22 gleich. Daher erzeugt die Photozelle 30 ein Wechselstromausgangssignal, dessen Amplitude der Amplitude der Schwingung des Rades 22 und damit der Grösse der Unwucht des Rades 22 proportional ist.
Die Frequenz dieses Wechselstromsignals ist der Drehzahl je Sekunde des Rades 22 gleich. Der Messtromkreis 36 ist dazu bestimmt, die Amplitude dieses von der Photozelle 30 erzeugten Wechselstromsignals und damit die Grösse der Unwucht des Rades 22 zu messen und d anzuzeigen.
Dem Messstromkreis 36 wird, wie in Fig. 4 dargestellt, Energie in Form einer Gleichspannung zugeführt, die an eine Leitung 40 und an eine geerdete Leitung 42 angelegt ist. Die positive Seite der Gleichspannung ist an die Leitung 40 angelegt. Ein Spannungsteiler, der zwischen den Leitungen 40 und 42 in Reihe geschaltete Widerstände 44 und 46 aufweist, ist vorgesehen, und die Anode der Photozelle 30 ist mit der Verbindungsstelle der Widerstände 44 und 46 verbunden. Die Kathode der Photozelle 30 ist über einen Belastungswiderstand 48 mit der geerdeten Leitung 42 verbunden.
Dadurch wird ein Teil der zwischen den Leitungen 40 und 42 vorhandenen Gleichspannung an die Photozelle 30 angelegt, und die Stromänderungen in der Photozelle 30, die durch Änderungen des auftreffenden Lichtes hervorgerufen werden, bewirken eine entsprechende Änderung der an dem Belastungswiderstand 48 liegenden Spannung. Diese Signalspannung wird über einen Kondensa- tor 50 an das Gitter einer Triode 52 angelegt, wobei dieses Gitter über einen Widerstand 54 mit der geerdeten Leitung 42 verbunden ist. Der Kondensator 50 entfernt die Gleichspannungskomponente der an dem Belastungswiderstand 48 erzeugten Signalspannung und legt an das Gitter der Triode 52 nur die Wechselspannung an, die durch Änderungen des auf die Photozelle 30 auftreffenden Lichtes hervorgerufen ist.
Die Anode der Triode 52 ist über einen Belastungswiderstand 56 mit der Leitung 40, und ihre Kathode ist über einen Widerstand 58 mit der geerdeten Leitung 42 verbunden. Die Triode 52 verstärkt die an ihr Gitter angelegte Signalspannung und legt die verstärkte Spannung über einen Kondensator 60 an einen Niederfrequenzfilter 62 an.
Ein Widerstand 64 ist mit der Verbindungsstelle des Kondensators 60 mit dem Filter 62, und mit der Verbindungsstelle des Filters 62 mit der geerdeten Leitung 42 verbunden. Der Filter 62 filtert alle Komponenten der von der Anode der Triode 52 angelegten Signalspannung aus, deren Frequenz höher als 20 Schwingungen je Sekunde ist und legt das verbleibende Spannungssignal an den Widerstand eines Potentiometers 66 an. Die Verbindungsstelle zwischen dem Filter 62 und dem Potentiometer 66 ist über einen Widerstand 68 mit der geerdeten Leitung 42 verbunden. Der bewegbare Kontakt des Potentiometers 66 ist über einen Kondensator 70 mit dem Gitter einer Triode 72 verbunden. Der Potentiometer 66 dämpft das aus dem Filter 62 austretende Spannungssignal wahlweise veränderbar und legt es an das Gitter der Triode 72 an.
Das Gitter der Triode 72 ist über einen Widerstand 74 mit der geerdeten Leitung 42 verbunden. Die Kathode der Triode 72 ist über einen Widerstand 76 mit der geerdeten Leitung 42, und ihre Anode ist über einen Belastungswiderstand 77 mit der Leitung 40 verbunden. Die Triode 72 verstärkt die an dem bewegbaren Kontakt des Potentiometers 66 erzeugte gedämpfte Ausgangsspannung und legt diese über einen Kondensator 78 an die Anode eines Diodengleichrichters 80 und an die Kathode eines Diodengleichrichters 82 an, dessen Anode mit der geerdeten Leitung 42 verbunden ist. Die Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator 78 und den Diodengleichrichtern 80 und
82 ist über einen Belastungswiderstand 84 mit der geerdeten Leitung 42 verbunden.
Die Diodengleichrichter 80 und 82 formen die an sie von der Anode der Triode 72 angelegte Wechselspannung in eine Gleichspannung um, die an einem Belastungswiderstand 86 erzeugt wird. Der Belastungswiderstand 86, der zwischen die Kathode des Diodengleichrichters 80 und die geerdete Leitung 42 geschaltet ist, ist zu einem Kondensator 88 parallelg- schaltet, welcher die Wellungen der gleichgerichteten Spannung glättet. Die an dem Widerstand 86 und dem Kondensator 88 erzeugte Gleichspannung wird über einen Widerstand 90 an das Gitter einer Triode 92 angelegt. Die Anode der Triode 92 ist über einen Belastungswiderstand 94 an eine Seite eines Potentiometers 96 geschaltet, dessen andere Seite über einen Belastungswiderstand 98 mit der Anode einer Triode 100 verbunden ist.
Der bewegbare Kontakt des Potentiometers 96 ist direkt mit der Leitung 40 verbunden. Die Kathoden der Trioden 92 und 100 sind über Widerstände 102 bzw. 104 mit einem Knotenpunkt 106 verbunden, der über einen Widerstand 108 mit der geerdeten Leitung 42 verbunden ist. Das Gitter der Triode 100 ist über einen Widerstand 109 mit der geerdeten Leitung 42 verbunden. Die Triolen 92 und 100 bilden zusam men mit den Widerständen 94, 98, 102, 104, 108 und 109 und dem Potentiometer 96 einen Differentialverstärker, welcher die an dem Widerstand 86 und dem Kondensator 88 erzeugte Gleichspannung verstärkt. Die verstärkte Ausgangs-Gleichspannung des Differentialt verstärkers wird zwischen den Anoden der Trioden 92 und 100 erzeugt. Zwischen die Anoden der Trioden 92 und 100 ist ein Messgerät 110 geschaltet, um eine Anzeige dieser Ausgangsspannung zu erhalten.
Somit wird das von der Photozelle 30 erzeugte Spannungssignal, nachdem seine Gleichspannungskomponente durch den Kondensator 50 herausgenommen ist, durch die Triode 52 verstärkt und dann durch den Filter 62 geleitet, um alle Komponenten, deren Frequenz höher als 20 Schwingungen je Sekunde ist, herauszufiltern. Das aus dem Filter austretende Signal ist dann ein Wechselspannungssignal, welches denjenigen Wechselspannungskomponenten des in der Photozelle 30 erzeugten Signals proportional ist, deren Frequenz unter 20 Schwingungen je Sekunde liegt. Dieses Wechselspannungssignal wird durch den Potentiometer 66 wahlweise veränderbar gedämpft und dann durch die Triode 72 wieder verstärkt.
Nachdem es von der Triode 72 verstärkt worden ist, wird das Wechselspannungssignal durch die Diodengleichrichter 80 und 82 in ein Gleichspannungssignal umgeformt und dann an den Parallelkreis des Widerstandes 86 und des Kondensators 88 angelegt. Das an dem Widerstand 86 und dem Kondensator 88 erzeugte Gleichspannungssignal ist dann denjenigen Komponenten des in der Photozelle 30 erzeugten Wechselspannungssignals proportional, deren Frequenz unter 20 Schwingungen je Sekunde liegt. Das an dem Widerstand 86 und dem Kondensator 88 erzeugte Gleichspannungssignal wird durch den Differentialverstärker verstärkt, welcher die Trioden 92 und 100 enthält, und es wird dann an dem Messgerät 110 angezeigt.
Somit liefert das Messgerät 110 eine Anzeige der Amplitude derjenigen Wechselspannungskomponente des in der Photozelle 30 erzeugten Signals, deren Frequenz unter 20 Schwingungen je Sekunde liegt.
Wie oben ausgeführt, erzeugt die Photozelle 30, wenn das Rad 22 von den Rollen 20 angetrieben wird, ein Wechselspannungssignal, welches der Unwucht des Rades 22 proportional ist. Dieses von der Photozelle 30 erzeugte Wechselspannungssignal hat eine Frequenz, die der Drehzahl je Sekunde des Rades 22 entspricht, wenn es von den Rollen 20 angetrieben wird. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung treiben die Rollen 20 das Rad 22 mit ca. 91-96 km/Std. an.
Wenn das Rad 22 von den Rollen 20 mit dieser Geschwindigkeit angetrieben wird, führt es weniger als 20 Umdrehungen je Sekunde aus. Dies trifft für Fahrzeugräder aller Grössen zu. Die Photozelle 30 erzeugt ausser dem Wechselspannungssignal, welches eine Frequenz hat, die der Drehzahl je Sekunde des Rades 22 entspricht, eine beträchtliche Menge von Signalen, deren Frequenz höher liegt. Jedoch werden von der Photozelle 30 im wesentlichen keine nicht durch die Unwucht des Rades 22 hervorgerufene Wechselspannungssignale erzeugt, deren Frequenz unter 20 Schwingungen je Sekunde liegt. Somit ist das in dem Filter 62 erzeugte Ausgangssignal der Grösse der Unwucht des Rades 22 direkt proportional, und das Messgerät zeigt die Unwucht des Rades 22 direkt an.
Die in Fig. 5 wiedergegebene abgeänderte Ausführungsform kann dazu verwendet werden, die Unwucht eines Fahrzeugrades durch einen Schwingungsfühler zu messen, der an der Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs befestigt ist. Das Fahrzeugrad wird dabei auf zwei Rollen angeordnet, ohne dass es von dem Fahrzeug entfernt wird. Der Schwingungsfühler wird dann an der Radaufhängung befestigt, und vorzugsweise an deren unterem Lenkerarm. Dieser Schwingungsfühler ist in Fig. 5 mit 11 bezeichnet. Wie in dieser Figur dargestellt, wird der Ausgang des Schwingungsfühlers 11 einem Niederfrequenzfilter 13 zugeführt, der alle Komponenten des Ausgangssignals des Schwingungsfühlers 11 ausfiltert, deren Frequenz über seiner oberen Grenzfrequenz liegt.
Die verbleibenden Komponenten des aus dem Niederfrequenzfilter 13 austretenden Signals werden einem Messgerät 15 zugeführt, welches die Amplitude des aus dem Niederfrequenzfilter 13 austretenden Signals misst.
Das Fahrzeugrad wird dann von den Rollen mit vorbestimmter Geschwindigkeit angetrieben. Die obere Grenzfrequenz des Niederfrequenzfilters 13 ist so gewählt, dass sie über der Drehzahl je Sekunde liegt, mit welcher das Fahrzeugrad angetrieben wird. Wenn das Fahrzeugrad auf diese Weise gedreht wird, erzeugt der an der Radaufhängung befestigte Schwingungsfühler 11 ein Signal, welches der Grösse der Unwucht des Fahrzeugrades proportional ist und eine Frequenz hat, die der Drehzahl je Sekunde des Fahrzeugrades gleich ist.
Das Niederfrequenzfilter 13 dient dazu, Rauschsignale und andere äussere Signale des aus dem Schwingungsfühler 11 austretenden Signals herauszufiltern, die nicht von der Radunwucht hervorgerufen sind. Es sind jedoch keine wesentlichen äusseren Signale oder Rauschsignale vorhanden, deren Frequenz unter der Drehzahl je Sekunde des Fahrzeugrades liegt. Dementsprechend hat das aus dem Niederfrequenzfilter 13 austretende Signal eine der Unwucht des Fahrzeugrades proportionale Amplitude, und das Messgerät 15, welches die Amplitude des aus dem Niederfrequenzfilter 13 austretenden Signals wiedergibt, liefert eine Anzeige der Radunwucht.
Auf diese Weise fühlen der Niederfrequenzfllter 13 und das Messgerät 15 diejenigen Komponenten des Ausgangssignals des Schwingungsfühlers 11 ab, deren Frequenz der Drehzahl je Sekunde des Fahrzeugrades entspricht, oder in anderen Worten ausgedrückt, fühlen die durch die Radunwucht hervorgerufenen Komponenten ab.
Durch die beschriebene Vorrichtung wird die zum Bestimmen der Radunwucht erforderliche Zeit vorteilhaft verkürzt, so dass wertvolle Zeit gewonnen wird.
PATENTANSPROCHE
I. Verfahren zum Messen der Unwucht eines Kraftfahrzeugrades, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad unter seinem gewöhnlichen Fahrzeuggewicht belastet, abgestützt und auf eine bestimmte Drehzahl gebracht wird und dass die Amplitude der durch die Unwucht des Rades beim Rotieren erzeugten Schwingung mittels einer Abfühlvorrichtung abgefühlt und in eine elektrische Schwingung umgewandelt wird, deren Frequenz gleich der genannten Drehzahl und deren Amplitude proportional zur erstgenannten Amplitude ist.
Method and device for measuring the unbalance of a motor vehicle wheel
The invention relates to a method for measuring the imbalance of a motor vehicle wheel.
The method according to the invention is characterized in that the wheel is loaded under its normal vehicle weight, supported and brought to a certain speed and that the amplitude of the vibration generated by the imbalance of the wheel when rotating is sensed by means of a sensing device and converted into an electrical vibration, whose frequency is equal to the mentioned speed and whose amplitude is proportional to the first-mentioned amplitude.
The invention further relates to a device for carrying out this method, which is characterized in that the sensing device is assigned a measuring circuit which measures the amplitude of the electrical oscillation.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Fig. 1 is a fragmentary perspective view of a vehicle inspection room, and in particular that portion of that room which contains the dynamometer.
FIG. 2 is a cross-sectional view on an enlarged scale along line 2-2 in FIG. 1 and shows the motor vehicle wheel in the test position.
FIG. 3 is a schematic partial sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2.
4 is a schematic representation of a measurement circuit.
Fig. 5 is a block diagram of a modified measurement circuit.
In Fig. 1, an inspection space 10 is shown in which the device for measuring the imbalance of a motor vehicle wheel is advantageously arranged. The inspection space 10 has walls 12, a floor 14, an entrance opening 16 at one end and an exit opening (not shown) at the other end. Furthermore, a Maxwell dynamometer 18 is arranged in a pit 19 or the like below the level of the floor 14 and in the direction towards the entrance end 16 of the inspection space 10. The dynamometer 18 is of a conventional type and has pairs of spaced apart rollers 20 between which wheels 22 of the vehicle to be tested are supported during the test with the dynamometer.
The rollers 20 are appropriately mounted on support struts 23 of the dynamometer frame, and at least one of the rollers of each roller pair can be set in rotation by a motor 24.
Both the inspection room 10 and the dynamometer 18 have in practice considerably more equipment and devices than are shown in the drawing. However, these details have been omitted for the sake of clarity.
According to FIGS. 2 and 3 of the drawing, the wheel 22 is arranged between the rollers 20 of the dynamometer 18 and is thus in the correct position in which the dynamometer test can be carried out and in which the device can be used to sense the wheel imbalance can. This device has a light source 26 which is arranged on one side of the wheel 22 and in an appropriate manner, for. B. on the strut 23 is attached. For reasons which will be explained later, the light source 26 is fed from a direct current source, for example a battery 28.
On the side of the wheel 22 opposite the light source 26, a light-sensitive element in the form of a photocell 30 is arranged, which is supported in an appropriate manner, for example by means of a bearing arm 32 which is connected to the strut lying on this side of the wheel 22. The photocell 30 is provided in order to generate a modulated signal by sensing light traveling from the light source 26 in the direction towards the circumference of the wheel 22, the magnitude of which corresponds to the amplitude of the wheel oscillation caused by unbalance during rotation. Accordingly, the photocell 30 is elongated in relation to the wheel 22 in the radial direction, a slot 34 being formed in the frame in which the photocell 30 is held.
In this way, the amount of light passing through the slit 34 and thus sensed by the photocell 30 changes with the movement of the wheel circumference as a result of vibrations caused by the imbalance of the wheel 22.
In the illustrated embodiment of the invention, the slot 34 defining the working range of the photocell 30 and the light source 26 are arranged in a vertical plane which runs through the center of the wheel 22 and through the center between the axes of the rollers 20. The photocell 30 and the light source 26 are arranged at the lowest part of the wheel 22 or between the rollers 20, although it will be apparent to a person skilled in the art that the photocell 30 and the light source 26 can also be used at other locations on the circumference of the wheel 22 to be tested can be arranged.
The photocell 30 is connected to a measuring circuit 36, which is shown schematically in FIG. 3.
The measuring circuit 36 removes the direct current component of the output signal of the photocell 30 and filters out all alternating current components whose frequency is higher than 20 oscillations per second. After this filtering out, the measuring circuit 36 measures the amplitude of the remaining alternating current signal by converting this signal into a direct current signal, then amplifying it and applying it to a measuring device.
In operation, the rollers 20 are driven by the dynamometer motor 24. The rollers 20 in turn drive the vehicle wheel 22. The wheel 22 then vibrates with an amplitude proportional to its imbalance, and when it vibrates, some of the light traveling from the light source 26 to the photocell 30 is cut off, and the amount of light cut off increases and decreases with the oscillation of the wheel 22 . Thus, the amount of light incident on the photocell 30 through the slit 34 changes with the vibration of the wheel 22, and the amplitude of this change is equal to the amplitude of the vibration of the wheel 22. The photocell 30 therefore generates an alternating current output signal, the amplitude of which is proportional to the amplitude of the vibration of the wheel 22 and thus the size of the imbalance in the wheel 22.
The frequency of this alternating current signal is the speed per second of the wheel 22. The measuring circuit 36 is intended to measure the amplitude of this alternating current signal generated by the photocell 30 and thus the size of the imbalance of the wheel 22 and to display d.
As shown in FIG. 4, the measuring circuit 36 is supplied with energy in the form of a direct voltage which is applied to a line 40 and to a grounded line 42. The positive side of the DC voltage is applied to line 40. A voltage divider comprising resistors 44 and 46 connected in series between lines 40 and 42 is provided and the anode of photocell 30 is connected to the junction of resistors 44 and 46. The cathode of the photocell 30 is connected to the grounded line 42 via a load resistor 48.
As a result, part of the DC voltage present between lines 40 and 42 is applied to photocell 30, and the current changes in photocell 30, which are caused by changes in the incident light, cause a corresponding change in the voltage applied to load resistor 48. This signal voltage is applied to the grid of a triode 52 via a capacitor 50, this grid being connected to the grounded line 42 via a resistor 54. The capacitor 50 removes the DC voltage component of the signal voltage generated at the load resistor 48 and applies only the AC voltage to the grid of the triode 52 which is caused by changes in the light incident on the photocell 30.
The anode of the triode 52 is connected to the line 40 through a load resistor 56 and its cathode is connected to the grounded line 42 through a resistor 58. The triode 52 amplifies the signal voltage applied to its grid and applies the amplified voltage to a low frequency filter 62 via a capacitor 60.
A resistor 64 is connected to the junction of the capacitor 60 with the filter 62, and to the junction of the filter 62 with the grounded line 42. The filter 62 filters out all components of the signal voltage applied by the anode of the triode 52, the frequency of which is higher than 20 oscillations per second, and applies the remaining voltage signal to the resistor of a potentiometer 66. The connection point between the filter 62 and the potentiometer 66 is connected to the grounded line 42 via a resistor 68. The movable contact of the potentiometer 66 is connected to the grid of a triode 72 via a capacitor 70. The potentiometer 66 attenuates the voltage signal emerging from the filter 62 in an optionally variable manner and applies it to the grid of the triode 72.
The grid of the triode 72 is connected to the grounded line 42 via a resistor 74. The cathode of the triode 72 is connected to the grounded line 42 via a resistor 76, and its anode is connected to the line 40 via a load resistor 77. The triode 72 amplifies the damped output voltage generated at the movable contact of the potentiometer 66 and applies it via a capacitor 78 to the anode of a diode rectifier 80 and to the cathode of a diode rectifier 82, the anode of which is connected to the grounded line 42. The junction between the capacitor 78 and the diode rectifiers 80 and
82 is connected to the grounded line 42 via a load resistor 84.
The diode rectifiers 80 and 82 convert the alternating voltage applied to them by the anode of the triode 72 into a direct voltage which is generated at a load resistor 86. The load resistor 86, which is connected between the cathode of the diode rectifier 80 and the grounded line 42, is connected in parallel to a capacitor 88, which smooths the ripples of the rectified voltage. The DC voltage generated across the resistor 86 and the capacitor 88 is applied to the grid of a triode 92 via a resistor 90. The anode of the triode 92 is connected to one side of a potentiometer 96 via a load resistor 94, the other side of which is connected to the anode of a triode 100 via a load resistor 98.
The movable contact of the potentiometer 96 is directly connected to the line 40. The cathodes of the triodes 92 and 100 are connected via resistors 102 and 104, respectively, to a node 106, which is connected to the grounded line 42 via a resistor 108. The grid of the triode 100 is connected to the grounded line 42 via a resistor 109. The triplets 92 and 100 together with the resistors 94, 98, 102, 104, 108 and 109 and the potentiometer 96 form a differential amplifier which amplifies the DC voltage generated at the resistor 86 and the capacitor 88. The amplified DC output voltage of the differential amplifier is generated between the anodes of the triodes 92 and 100. A measuring device 110 is connected between the anodes of the triodes 92 and 100 in order to obtain an indication of this output voltage.
Thus, the voltage signal generated by the photocell 30, after its DC voltage component is removed by the capacitor 50, is amplified by the triode 52 and then passed through the filter 62 to filter out all components whose frequency is higher than 20 oscillations per second. The signal emerging from the filter is then an alternating voltage signal which is proportional to those alternating voltage components of the signal generated in the photocell 30, the frequency of which is below 20 oscillations per second. This alternating voltage signal is attenuated in an optionally changeable manner by the potentiometer 66 and then amplified again by the triode 72.
After it has been amplified by the triode 72, the AC voltage signal is converted into a DC voltage signal by the diode rectifiers 80 and 82 and then applied to the parallel circuit of the resistor 86 and the capacitor 88. The DC voltage signal generated at the resistor 86 and the capacitor 88 is then proportional to those components of the AC voltage signal generated in the photocell 30, the frequency of which is less than 20 oscillations per second. The DC voltage signal generated across resistor 86 and capacitor 88 is amplified by the differential amplifier, which includes triodes 92 and 100, and is then displayed on meter 110.
The measuring device 110 thus provides an indication of the amplitude of that alternating voltage component of the signal generated in the photocell 30, the frequency of which is below 20 oscillations per second.
As stated above, when the wheel 22 is driven by the rollers 20, the photocell 30 generates an alternating voltage signal which is proportional to the imbalance of the wheel 22. This alternating voltage signal generated by the photocell 30 has a frequency which corresponds to the speed per second of the wheel 22 when it is driven by the rollers 20. In the described embodiment of the invention, the rollers 20 drive the wheel 22 at about 91-96 km / h. on.
When the wheel 22 is driven by the rollers 20 at this speed, it performs less than 20 revolutions per second. This applies to vehicle wheels of all sizes. In addition to the alternating voltage signal, which has a frequency which corresponds to the number of revolutions per second of the wheel 22, the photocell 30 generates a considerable amount of signals whose frequency is higher. However, the photocell 30 essentially does not generate any alternating voltage signals which are not caused by the imbalance of the wheel 22 and whose frequency is below 20 oscillations per second. The output signal generated in the filter 62 is thus directly proportional to the size of the imbalance in the wheel 22, and the measuring device shows the imbalance in the wheel 22 directly.
The modified embodiment shown in FIG. 5 can be used to measure the imbalance of a vehicle wheel by means of a vibration sensor which is attached to the wheel suspension of a motor vehicle. The vehicle wheel is arranged on two rollers without being removed from the vehicle. The vibration sensor is then attached to the wheel suspension, and preferably to its lower control arm. This vibration sensor is designated by 11 in FIG. 5. As shown in this figure, the output of the vibration sensor 11 is fed to a low-frequency filter 13, which filters out all components of the output signal of the vibration sensor 11 whose frequency is above its upper limit frequency.
The remaining components of the signal emerging from the low-frequency filter 13 are fed to a measuring device 15 which measures the amplitude of the signal emerging from the low-frequency filter 13.
The vehicle wheel is then driven by the rollers at a predetermined speed. The upper limit frequency of the low-frequency filter 13 is selected so that it is above the speed per second at which the vehicle wheel is driven. When the vehicle wheel is rotated in this way, the vibration sensor 11 attached to the wheel suspension generates a signal which is proportional to the size of the unbalance of the vehicle wheel and has a frequency which is equal to the speed per second of the vehicle wheel.
The low-frequency filter 13 serves to filter out noise signals and other external signals of the signal emerging from the vibration sensor 11 which are not caused by the wheel imbalance. However, there are no significant external signals or noise signals whose frequency is below the speed per second of the vehicle wheel. Accordingly, the signal emerging from the low-frequency filter 13 has an amplitude proportional to the unbalance of the vehicle wheel, and the measuring device 15, which reproduces the amplitude of the signal emerging from the low-frequency filter 13, provides an indication of the wheel unbalance.
In this way, the low-frequency filter 13 and the measuring device 15 sense those components of the output signal of the vibration sensor 11 whose frequency corresponds to the speed per second of the vehicle wheel, or, in other words, sense the components caused by the wheel imbalance.
The described device advantageously shortens the time required to determine the wheel imbalance, so that valuable time is gained.
PATENT CLAIM
I. Method for measuring the unbalance of a motor vehicle wheel, characterized in that the wheel is loaded under its normal vehicle weight, supported and brought to a certain speed and that the amplitude of the vibration generated by the unbalance of the wheel when rotating is sensed by means of a sensing device and an electrical oscillation is converted, the frequency of which is equal to the mentioned speed and the amplitude of which is proportional to the first mentioned amplitude.