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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswuchten eines Fahrzeugrades nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung zum Auswuchten eines Fahrzeugrades nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 4.
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Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus
DE 198 44 975 C2 bekannt. Zum Auswuchten des Fahrzeugrades wird dieses an einer Hauptwelle einer Auswuchtmaschine zentriert befestigt. Nach Durchführung des Unwuchtmesslaufs wird in Abhängigkeit von Messergebnissen, die beim Unwuchtmesslauf von einer Messeinrichtung geliefert werden, das auszuwuchtende Rad in einer bestimmten Drehwinkelposition für den vorzunehmenden Unwuchtausgleich durch Abbremsen angehalten. Der Bremsvorgang kann beispielsweise durch Reversieren eines die Hauptwelle antreibenden Elektromotors durchgeführt werden. Verfahren und Vorrichtungen zum Anhalten des auszuwuchtenden Rades in einer bestimmten Drehwinkelposition sind beispielsweise in
DE 101 60 955 A1 ,
DE 196 36 267 C2 und
DE 196 36 298 C2 beschrieben.
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Aus dem Patent
US 5,889,206 A sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auswuchten eines Rades bekannt. Ein Elektromotor treibt über Rollen und einen Riemen ein Rad an, welches mit einer Haltebremse verbunden ist. Nach der Durchführung eines Messlaufs wird das Rad an einer Position angehalten und blockiert. Das Rad kann aufgrund der Art des Antriebs nicht bis zum Stillstand verzögert werden. Die Haltebremse übernimmt die endgültige Bremsung in die Stillstandsposition, die der Ausgleichsposition des Rades zum Anbringen eines Ausgleichsgewichts entspricht. Nach dem Anbringen eines Ausgleichsgewichts kann das Rad über einen vorbestimmten Drehwinkelbereich durch Handkraft des Bedieners gedreht werden, wobei die händische Drehung einen nochmaligen Start des Elektromotors aktiviert.
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Die Offenlegungsschrift
DE 43 36 508 A1 offenbart eine Auswuchtmaschine mit einem Elektromotor, der über einen Riemen und eine Riemenscheibe eine Antriebswelle antreibt. Auf der Antriebswelle ist ein auszuwuchtendes Rad angebracht. Ein teleskopartiger Arm ist in der Lage automatisch Ausgleichsgewichte an einer Felge des auszuwuchtenden Rades anzubringen. Eine Haltebremse, die zwischen der Antriebswelle und der Riemenscheibe vorgesehen ist, bringt ein Bremsmoment auf die mit dem Rad verbundene Antriebswelle auf. Sobald sich das Rad in einer von der Haltebremse angehaltenen Position befindet, bringt die Haltebremse ihr volles Bremsmoment auf. Dadurch wird das Rad gehalten, und mittels des teleskopartigen Armes wird das Ausgleichsgewicht in einer durch einen vorangehenden Messlauf ermittelten Ausgleichsposition an der Felge befestigt.
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Ferner ist aus der Patentschrift
DE 196 36 267 C2 ein Verfahren zum Stillsetzen eines auf einer Hauptwelle einer Auswuchtmaschine aufgespannten und von einem Elektromotor angetriebenen Rotors bekannt. Nachdem die Hauptwelle mit dem Rotor auf Messgeschwindigkeit beschleunigt und die Auswuchtmessung durchgeführt wurde, wird der Rotor durch den Elektromotor selbst gebremst. Dabei wird eine konstante Bremsbeschleunigung aus einem gemessenen Geschwindigkeitsgradienten über einen bestimmten Zeitraum während der Bremsung ermittelt. Nach Ermittlung der konstanten Bremsbeschleunigung wird der Rotor nicht mehr gebremst bzw. angetrieben, er befindet sich kurzzeitig in Leerlaufdrehzahl. Diese Leerlaufdrehzahl wird genutzt um einem adäquaten Wiedereinsatzzeitpunkt für eine erneute Bremsung zu ermitteln, bei der der Rotor – gebremst durch die konstante Bremsbeschleunigung – an einer durch die Auswuchtmessung ermittelten Drehwinkelposition zum stehen kommt. Da die Bremsbeschleunigung durch den Elektromotor aufgebracht wird, würde der Elektromotor nach Erreichen der Stillstandsposition in der ermittelten Drehwinkelposition den Rotor gegenläufig wieder andrehen. Daher wird im Zeitpunkt des Erreichens der Stillstandsposition der Motorstrom ausgeschaltet.
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Aus dem Gebrauchsmuster
DE 203 08 066 U1 ist eine Vorrichtung zum Auswuchten eines Fahrzeugrades bekannt. Über einen Elektromotor wird eine Antriebswelle mit einem darauf aufgespannten Rad angetrieben. Nach dem Unwuchtmesslauf wird das Rad in eine erste Ausgleichsposition zum Ausführen eines ersten Ausgleichsvorgangs gebracht. Sobald das Rad in eine erste Ausgleichsposition gebracht wurde, übt eine Feststellbremse ein Bremsmoment auf die Antriebswelle derart aus, dass die Antriebswelle gehalten und das Rad nicht weiter gedreht werden kann. Nach dem Ausgleichsvorgang wird durch ein elektronisches System der Auswuchtvorrichtung das Bremsmoment der Feststellbremse nach Betätigung einer Taste gelöst. Danach wird das Rad in eine zweite Ausgleichsposition gebracht und dort ebenfalls mittels der Feststellbremse gehalten.
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Bei den herkömmlichen Auswuchtmaschinen sind zum Anhalten oder Blockieren der Hauptwelle und des daran befestigten Rades in der für den Unwuchtausgleich bestimmten Drehwinkellage fußpedalbetätigte oder von Hand betätigte Haltebremsen vorgesehen. Beim Loslassen des Fußpedals oder einer handbetätigten Bedientaste, beispielsweise, wenn die Bedienperson sich von der Auswuchtmaschine entfernen muss, besteht die Gefahr, dass das Rad selbsttätig sich aus der eingedrehten Drehwinkelposition für den Unwuchtausgleich aufgrund statischer Unwucht dreht. Die statische Unwucht bildet am Rad eine schwere Stelle, die bestrebt ist, das Rad in die 6-Uhr-Position zu drehen. Bei der Wiederkehr zur Auswuchtmaschine muss daher die Bedienperson in jedem Fall die Eindrehposition überprüfen und in den meisten Fällen korrigieren. Ferner besteht bei mechanischen Haltebremsen, welche von der Bedienperson zu bedienen sind, die Gefahr, dass der Bediener die Haltebremse während des Abbremsens des Rades aus der Messdrehzahl in den Stillstand zur Verkürzung der Bremszeit betätigt. Hierdurch wird die für diesen Betrieb nicht ausgelegte Haltebremse rasch verschlissen und unbrauchbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchen unbeeinflusst von der Bedienperson das auszuwuchtende Rad in der für den Auswuchtvorgang bestimmten Drehwinkelposition gehalten wird.
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Beim Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 und bei der Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 4 gelöst.
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Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bei der Erfindung wird bei von der Auswerteelektronik der Auswuchtmaschine erfasstem Stillstand des Rades in der für den Unwuchtausgleich vorgesehenen Drehwinkelposition, welche im folgenden auch als Eindrehwinkellage bezeichnet wird, auf das Rad ein vorzugsweise aus der Unwuchtmessung und wenigstens einer Radabmessung abgeleitetes Haltebremsmoment automatisch von der Maschinenelektronik zur Einwirkung gebracht, wodurch ein selbsttätiges Drehen des Rades aufgrund seiner statischen Unwucht verhindert wird.
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Der Absolutwert des Haltebremsmomentes ist geringer als ein von Hand aufbringbares Drehmoment, mit welchem das Rad aus der angehaltenen Stellung der Eindrehwinkellage gedreht werden kann. Hierdurch ist es möglich, dass der Bediener das durch das einwirkende Haltebremsmoment stillgehaltene Rad manuell, beispielsweise in eine zweite Eindrehwinkellage bringt. In vorteilhafter Weise wirkt auch in dieser zweiten Eindrehwinkellage das Haltebremsmoment auf das auszuwuchtende Rad. Hierdurch ist es möglich, das Rad dynamisch in zwei durch das erfindungsgemäße Bremsmoment stillgehaltenen Eindrehwinkelpositionen auszuwuchten.
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Zur Erzeugung des Bremsmomentes der Haltebremse ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche bei festgestelltem Stillstand der Hauptwelle nach dem Unwuchtmesslauf die Haltebremse zur Erzeugung des Haltebremsmomentes ansteuert. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise Bestandteil der elektronischen Auswerteeinrichtung der Auswuchtmaschine, in welcher die bei der Unwuchtmessung gewonnenen Messergebnisse für die Bestimmung der am auszuwuchtenden Rad vorzunehmenden Unwuchtausgleichsgrößen ausgewertet werden. Die Steuereinrichtung liefert ein Steuersignal für die Bildung des Haltebremsmomentes, dessen Größe vorzugsweise aus den Unwuchtmessergebnissen und der Radabmessung, insbesondere dem Raddurchmesser oder Felgendurchmesser, bestimmt wird. In vorteilhafter Weise ist die Haltebremse als elektrisch betriebene Bremse, insbesondere Elektromagnetbremse ausgebildet, welche mit einem dem Bremsmoment entsprechenden Strom versorgt wird. Die Steuerung des der Haltebremse zugeführten Bremsstromes kann beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation erfolgen.
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Anhand der Figur wird an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung noch näher erläutert.
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Die Figur zeigt in teilweise schnittbildlicher Darstellung die zur Erläuterung der Erfindung dienlichen Bestandteile.
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Ein auszuwuchtendes Fahrzeugrad
12 ist mittels einer Spanneinrichtung
13 in bekannter Weise zentriert an einer Hauptwelle
4 einer Auswuchtmaschine lösbar befestigt. Die Hauptwelle
4 ist in Lagern
5 drehbar in einer an einem Maschinengehäuse
1 der Auswuchtmaschine gelagerten Messeinrichtung
17 drehbar gelagert. Die Messeinrichtung
17 beinhaltet hierzu eine schwingfähige Lagerung
2 mit Kräfteführungsstruktur für die Hauptwelle
4. Die Hauptwelle
4 ist in den Lagern
5 drehbar in einem Rohr
3 der Lagerung
2 gehalten. Die Messeinrichtung
17 ist im einzelnen in der
DE 198 44 975 C2 beschrieben.
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Zur Durchführung des Unwuchtmessvorganges, bei welchem die für den Unwuchtausgleich erforderlichen Größen ermittelt werden, wird die Hauptwelle 4 und das daran befestigte Fahrzeugrad 12 von einer Antriebseinrichtung 18 gedreht.
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Die Antriebseinrichtung
18 beinhaltet einen Elektromotor
10, dessen Stromversorgung über eine Steuereinrichtung
14 erfolgt. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung
14 zur Einstellung des Motorstroms eine aus
DE 100 00 235 A1 bekannte Einrichtung aufweisen. Eine Ausgangswelle
16 des Elektromotors
10 überträgt das Motormoment über einen Riementrieb mit dem Riemen
8 und der Riemenscheibe
7 auf die Hauptwelle
4. Der Riementrieb vermittelt von der Ausgangswelle
16 auf die Hauptwelle
4 eine Übersetzung ins Langsame.
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Zur Durchführung des Messvorgangs wird die Hauptwelle und das daran befestigte Kraftfahrzeugrad 12 auf Messdrehzahl gebracht. Die infolge einer Radunwucht erzeugten Kräfte werden von Messwandlern 6 der Messeinrichtung 17 erfasst und entsprechende Messsignale werden der Steuereinrichtung 14 sowie einer Auswerteeinrichtung, welche in Steuereinrichtung vorgesehen sein kann, zugeleitet. Zur Ermittlung der Drehwinkellage des Rades 12 ist ferner ein Drehwinkelgeber 9, welcher die jeweilige Drehwinkelinkrement der Hauptwelle 4 erfasst und entsprechende Signale der Steuereinrichtung 14 und der Auswerteeinrichtung zuleitet, in der Messeinrichtung 17 vorgesehen.
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Zum Abbremsen der Hauptwelle
4 und des daran befestigten Kraftfahrzeugrades
12 nach Durchführung des Messlaufs wird das vom Elektromotor
10 gelieferte Drehmoment, beispielsweise wie in
DE 101 60 955 A1 ,
DE 196 36 267 C2 oder
DE 196 36 268 C2 beschrieben, reversiert. Dabei wird die Hauptwelle
4 und das Rad
12 abgebremst und in der Eindrehwinkellage für den Unwuchtausgleich stillgesetzt. Das Stillsetzen der Hauptwelle
4 kann mittels des Drehwinkelgebers
9 erfasst werden. Der Drehwinkelgeber liefert dann beispielsweise keine sich ändernden Winkelsignale an die Steuereinrichtung
14.
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Um die Hauptwelle 4 und das Rad 12 in dieser Eindrehwinkellage zu blockieren, ist eine Haltebremse 11, welche bei Stillstand der Hauptwelle 4 vorzugsweise elektrisch zu betätigen ist, vorgesehen. Die Haltebremse 11 kann als Elektromagnetbremse ausgebildet sein. Die Haltebremse 11 wird von der Steuereinrichtung 14 angesteuert, sobald diese den Stillstand der Hauptwelle 4 erfasst hat. Dabei kann das von der Haltebremse 11 gelieferte Haltebremsmoment auf einen bestimmten Wert, welcher vom jeweils gemessenen Fahrzeugrad 12 abhängt, eingestellt werden. Zur Erzeugung des Haltebremsmoments, mit welchem die Hauptwelle 4 und das Fahrzeugrad 12 in der gewünschten Drehwinkelposition festgehalten werden, liefert die Steuereinrichtung 14 einen bestimmten Bremsstrom an die Haltebremse 11. Dieser Bremsstrom kann in Abhängigkeit von den beim Unwuchtmesslauf von den Messgebern 6 gelieferten Messsignalen und den zugeordneten Drehwinkelsignalen, welche der Drehwinkelgeber 9 liefert, eingestellt werden. Hieraus lässt sich die Größe einer statischen Unwucht in der Auswerteeinrichtung der Steuereinrichtung 14 in bekannter Weise berechnet. In Abhängigkeit von dieser statischen Unwucht und dem Raddurchmesser oder Felgendurchmesser des Fahrzeugrades 12 lässt sich der Bremsstrom für die Haltebremse 11 einstellen. Das erzeugte Haltebremsmoment ist proportional zu diesem Bremsstrom. Der Bremsstrom kann von einer in der Steuereinrichtung 14 vorgesehenen Pulsweitenmodulations-(PWM)-Einrichtung 19 eingestellt werden.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Haltebremse 11 zwischen dem Riementrieb und dem Elektromotor und kann am Motorgehäuse des Elektromotors 10 befestigt sein. Die Haltebremse 11 wirkt unmittelbar auf die Ausgangswelle 16 an einer Stelle, die zwischen dem Riementrieb und dem Elektromotor 10 liegt. Es ist jedoch auch möglich, die Einwirkungsstelle der Haltebremse 11 und die Anordnung der Haltebremse 11 an einer anderen Stelle vorzusehen. Beispielsweise kann die Einwirkungsstelle der Haltebremse 11 auf die Ausgangswelle 16 an einer Stelle, die rechts vom Riementrieb im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt, wirken. Durch die Einwirkung auf die Ausgangswelle 16 wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass das vermittelte Bremsmoment mit dem Übersetzungsfaktor des Riementriebs auf die Hauptwelle 4 und das daran befestigte Fahrzeugrad 12 wirkt. Natürlich kann die Haltebremse 11 auch direkt an der Hauptwelle 4 zur Einwirkung gebracht werden.
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Da die Haltebremse 11 bei stillgesetztem Fahrzeugrad 12 und stillgesetzter Hauptwelle 4 zur Einwirkung gebracht wird, ist die Haltebremse nur einem geringen Verschleiß ausgesetzt. Das Haltebremsmoment, welches von der Haltebremse 11 erzeugt wird, liegt in der Größenordnung von Nm, beispielsweise 3 Nm. Der tatsächliche Wert des Haltebremsmoments hängt, wie oben schon erläutert, von der Art des Fahrzeugrades 12 und der Größe seiner statischen Unwucht ab.
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Das Haltebremsmoment kann auch automatisch auf einen bestimmten Wert oder innerhalb eines bestimmten Wertebereichs eingestellt werden. Hierdurch wird gewährleistet, dass ein selbsttätiges Drehen durch in der Regel bei Kraftfahrzeugrädern vorkommenden oder bei bestimmten Kraftfahrzeugradtypen vorkommenden statischen Unwuchten aus der Eindrehwinkellage vermieden wird. Das Moment ist so niedrig eingestellt, dass das Rad von Hand aus dieser vom Haltebremsmoment festgehaltenen Drehwinkelposition in eine andere Drehwinkelposition verdreht werden kann. Beispielsweise bei Kraftfahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge liegt dieser Momentenwert bei etwa 3 Nm wie oben angegeben.
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Das Bremsmoment, welches von der Haltebremse 11 erzeugt wird, ist hinsichtlich einer oberen Grenze derart bemessen, dass das Rad 12 von Hand in eine andere Drehwinkelposition, beispielsweise in eine zweite Eindrehwinkellage für einen weiteren Unwuchtausgleichsvorgang gedreht werden kann.
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Ein Fußpedal oder Schalter zum Auslösen der Haltebremse 11 ist nicht erforderlich, da diese automatisch und programmgesteuert nach Erreichen des Stillstandes der Hauptwelle 4 und des daran befestigten Fahrzeugrades 12 betätigt wird. Eine Ein-/Aus-Taste 15 dient zum Einschalten des Messvorgangs und gegebenenfalls zum Ausschalten einer jeweiligen Betriebsfunktion, beispielsweise zum Abschalten der Bremsfunktion der Haltebremse 11.
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Die Ansteuerung bzw. Bestromung der Haltebremse 11 kann zeitlich begrenzt sein, so dass diese vor übermäßiger Erwärmung geschützt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Maschinengehäuse
- 2
- Lagerung mit Kräfteführungsstruktur
- 3
- Lagerrohr
- 4
- Hauptwelle
- 5
- Lager der Hauptwelle
- 6
- Messwandler
- 7
- Riemenscheibe
- 8
- Riemen
- 9
- Drehwinkelgeber
- 10
- Elektromotor
- 11
- Haltebremse
- 12
- Fahrzeugrad
- 13
- Spanneinrichtung
- 14
- Steuereinrichtung
- 15
- Ein-/Aus-Taste
- 16
- Ausgangswelle
- 17
- Messeinrichtung
- 18
- Antriebseinrichtung
- 19
- Pulsweitenmodulations-(PWM)-Einrichtung
