DE10336347A1

DE10336347A1 - Verfahren, Vorrichtung und Rad zur Untersuchung von Reifen

Info

Publication number: DE10336347A1
Application number: DE2003136347
Authority: DE
Inventors: Bernhard Broich
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2005-03-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Rad zur Untersuchung von Reifen. Das gebaute Rad zur Untersuchung eines auf eine Felge oder auf zwei Radscheiben aufgezogenen Reifens am drehenden Rad mittels Interferometrie, zeichnet sich dadurch aus, dass die Felge oder mindestens eine Radscheibe einen zum Durchtritt monochromatischer Strahlung transparenten Bereich aufweist. Die Vorrichtung für die Anwendung eines optischen Messverfahrens zur Untersuchung eines Reifens mittels eines solchen gebauten Rades ist dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Rades mindestens eine Lichtquelle für die monochromatische Strahlung so angeordnet ist, dass diese durch den transparenten Bereich hindurch auf einen Reflektor fällt und von diesem auf Stellen der Innenseite des Reifens, insbesondere des Laufstreifens, umgelenkt wird. Beim Verfahren zur Untersuchung von Reifen bezüglich ihres Schwingungsverhaltens wird monochromatische Messstrahlung außerhalb eines Rades erzeugt, durch einen transparenten Bereich des Rades hindurch und im Rad auf Stellen der Innenfläche des Reifens gelenkt, dort reflektiert und wieder über den transparenten Bereich des Rades aus diesem hinaus zu einer Messeinrichtung geführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Rad zur Untersuchung von Reifen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 6 und 9.

Verfahren zur Untersuchung von Reifen sind bereits bekannt. Vorzugsweise werden diese zerstörungsfrei am laufenden Rad bzw. am stehenden, offenen Reifen mittels optischer Methoden durchgeführt. Die DE 42 31 578 C2 beschreibt ein solches optisches Messverfahren zur Ermittlung von Verformungen an einem Reifen, wodurch Schwachstellen im Reifenaufbau erkannt werden. Das Verfahren wird auf einem Prüfstand durchgeführt, wobei das Prüfobjekt, der Reifen, auf einer Felge montiert sein kann oder nicht. Es werden jeweils zwei optische Messungen durchgeführt und miteinander verglichen, wobei zwischen den beiden Messungen eine Verformung des Reifens herbeigeführt werden muss. Wenn der Reifen auf einer Felge montiert ist, wird die Verformung durch Änderung des Reifeninnendruckes herbeigeführt. Ein nicht auf einer Felge montierter Reifen wird Druckunterschieden in seiner Umgebung ausgesetzt und dadurch verformt. Das Ziel der aufzubringenden Verformung besteht immer darin, Schwachstellen dadurch zu erkennen, dass solche Stellen eine signifikant andere Verformung als die Umgebung aufweisen. Durch Beleuchten des Prüfobjekts mit kohärentem Licht und Vermessen der zurückgestreuten Strahlung vor und nach der Vertormung mit nachfolgendem Vergleich, wird der Reifen untersucht.

Die DE 199 44 314 C2 beschreibt ein Messverfahren, bei dem der Reifen in einer Unterdruckkammer frei von einer Felge positionierbar und innen- und außenseitig mit Druck, insbesondere Unterdruck beaufschlagbar ist. Eine Laserprüfvorrichtung befindet sich in der Druckkammer. Außer dem zerstörungsfreien. Prüfen von Reifen mittels holographischer Methoden auf Schwachstellen können durch optische Verfahren zur Bestimmung der Wegänderung von Strahlen auch Messungen an Reifen durchgeführt werden, die Rückschlüsse auf das Geräuschverhalten der Reifen zulassen. Reifengeräusche stehen in direktem Zusammenhang mit mittels optischer Methoden messbaren Reifenschwingungen. Dabei kann auch auf die Verformung des Reifens und die dadurch verursachten Geräusche rückgeschlossen werden.

Zur Schwingungsanalyse von Reifen können dieselben optischen Messmethoden verwendet werden, die auch bei der Ermittlung von Schwachstellen zur Anwendung kommen. Allerdings sind in diesen Fällen die realen Betriebsbedingungen der Reifen, unter denen die Geräusche entstehen, nicht einfach nachzubilden. Das optische Vermessen einer Verformung der Lauffläche bei einem im Betrieb befindlichen Reifen ist derzeit nicht möglich. Deshalb werden bei sich drehenden, auf einer Oberfläche sich abwälzenden Reifen derzeit die Schwingungen der Reifenseitenwände optisch vermessen und ausgewertet. Die daraus ermittelbaren Rückschlüsse auf das Geräuschverhalten des Reifens sind schwierig durchzuführen und oft sehr ungenau.

Aus diesem Grund ist es wünschenswert, das komplette Schwingungsverhalten eines Reifens unter Betriebsbedingungen untersuchen zu können, um, unter anderem, Rückschlüsse auf das genaue Geräuschverhalten des Reifens möglich zu machen. Da, bezogen auf die Schallabstrahlung, die Lauffläche des Reifens bekanntermaßen die wichtigste Rolle spielt, ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Rad zur Untersuchung eines Reifens bereitzustellen, mit denen es möglich ist, zusätzlich zur Seitenwand auch die Lauffläche des Reifens zu erfassen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung ist ein gebautes Rad, zur Untersuchung eines auf eine Felge oder auf zwei Radscheiben aufgezogenen Reifens am drehenden Rad mittels Interferometrie, dadurch gekennzeichnet, dass die Felge oder mindestens eine Radscheibe einen zum Durchtritt monochromatischer Strahlung transparenten Bereich aufweist.

Das hat den Vorteil, dass optische Meßmethoden sowohl für Seitenwand als auch Lauffläche an einem unter realen Betriebsbedingungen betriebenen Reifen angewendet werden können. Durch eine Messanordnung gelenkte optische Strahlen können von außen über den transparenten Bereich in Felge oder Radscheibe in den Reifen eindringen und dort die komplette Oberfläche des Reifens abtasten. So kann das Schwingungsverhalten jedes Punktes der Reifen-Innenoberfläche untersucht werden, womit eine einfache Rückschlussmöglichkeit zur Beurteilung des Geräuschverhaltens des Reifens gegeben ist.

Ein vorteilhaft ausgeführtes gebautes Rad ist dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Bereich eine geschlossene Fläche über den gesamten Felgen- oder Radscheibenumfang bildet. Bei einer Messung unter realen Betriebsbedingungen wird so der optische Strahl nicht unterbrochen, was eine komplette Untersuchung eines Reifens ohne Umbau der Messanordnung bzw. des Reifens auf der Felge ermöglicht.

Bei bevorzugten Ausführungen gebauter Räder nach der Erfindung kann im wesentlichen zwischen den beiden Radscheiben oder innerhalb der Felge ein zum transparenten Bereich hin gerichteter Reflektor angebracht sein. Es kann auch eine Radscheibe aus Plexiglas oder einem transparenten Werkstoff mit ähnlichen Eigenschaften hergestellt sein. Vorteilhafterweise ist der Reflektor ein sphärischer Spiegel, dessen Spiegelfläche insbesondere durch Oberflächenbedampfung hergestellt ist. Dadurch wird die Messanordnung besonders einfach und effektiv und das Rad besonders stabil für den Fahrbetrieb unter gewöhnlichen Betriebsbedingungen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die Anwendung eines optischen Messverfahrens zur Untersuchung eines Reifens mittels eines gebauten Rades, insbesondere zur Schwingungsanalyse des Reifens, ist dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Rades mindestens eine Lichtquelle für die monochromatische Strahlung so angeordnet ist, dass diese durch den transparenten Bereich hindurch auf den Reflektor fällt und von diesem auf Stellen der Innenseite des Reifens, insbesondere des Laufstreifens, umgelenkt wird.

Diese Vorrichtung ist besonders einfach anzuwenden für Messungen am Reifen unter Betriebsbedingungen. Ist sie raumfest und umfasst mindestens eine drehbare Rolle zum Abwälzen des Reifens, kann sie auch vorteilhafterweise als Prüfstand gebaut sein.

An einem Kraftfahrzeug so angebracht, dass dieses betriebsfähig ist und dass das optische Messverfahren im Fahrbetrieb ausgeführt werden kann, ist die einfache Handhabung der Vorrichtung besonders von Vorteil.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Untersuchung von Reifen bezüglich ihres Schwingungsverhaltens ist dadurch gekennzeichnet, dass monochromatische Messstrahlung außerhalb eines Rades erzeugt wird, durch einen transparenten Bereich des Rades hindurch und im Rad auf Stellen der Innenfläche des Reifens gelenkt wird, dort reflektiert und wieder über den transparenten Bereich des Rades aus diesem hinaus zu einer Messeinrichtung geführt wird.

Mit diesem Verfahren ist es vorteilhafterweise möglich, Untersuchungen am rotierenden Reifen sowohl am Prüfstand als auch am Kraftfahrzeug im Fahrbetrieb zu machen. Außerdem kann der Reifen auch nicht rotierend untersucht werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt einen ortsfesten Prüfstand zur Untersuchung eines Reifens unter Betriebsbedingungen gemäß der Erfindung.
Eine Messanordnung nach dem Stand der Technik, wie sie zum Beispiel zur Schwingungsanalyse von Reifenseitenwänden 8 bereits bekannt ist, besteht aus Laserscanner 1, Derotator 2, Auswerteeinrichung 3, Controller 4 und Lichtschranke 5. Die Messanordnung befindet sich außerhalb eines Rads 6 und ist so aufgebaut, dass die vom Laserscanner 1 ausgesandten Lichtstrahlen 7 eine Seitenfläche des Rads 6 abtasten können. Nach dem Stand der Technik war es bisher damit nur möglich, eine Reifenseitenwand 8 des Rads 6 auf einem Rollenprüfstand 9 oder an einem nicht gezeichneten Fahrzeug montiert, unter Betriebsbedingungen von außen einer Schwingungsanalyse zu unterziehen. Die Analyse einer Lauffläche 10 des Rads 6 ist mit der Messanordnung nach dem Stand der Technik nicht möglich.
Das erfindungsgemäße Rad 6 besitzt deshalb auf einer Seite eine Radscheibe 11 aus Plexiglas, so dass Lichtstrahlen 7 monochromatischer Strahlung durch diesen transparenten Bereich des Rads 6 hindurchtreten können. Ein Reifen 14 kann direkt mit seinem Wulst eines Reifenfußes abdichtend gegen Luftaustritt auf die Radscheibe 11 montiert sein. Zwischen der transparenten Radscheibe 11 und einer weiteren Radscheibe 12 aus Aluminium ist ein zur transparenten Radscheibe 11 hin gerichteter Reflektor, als oberflächenbedampfter Kugelspiegel 13 ausgebildet, angebracht.
Für die Anwendung des optischen Messverfahrens zur Untersuchung des gesamten Reifens 14, insbesondere zu dessen Schwingungsanalyse, können nun die Lichtstrahlen 7 durch den Kugelspiegel 13 auf alle Stellen der Innenseite 15 des Reifens 14, insbesondere des Laufstreifens, umgelenkt werden.
In der Figur dargestellt ist eine raumfeste Messanordnung, wobei der Reifen 14 unter Betriebsbedingungen, die denen eines Kraftfahrzeugreifens entsprechen, auf einer drehbaren Rolle des Rollenprüfstands 9 abwälzt. Aber ebenso möglich ist eine Messanordnung, die an einem Kraftfahrzeug so angebracht ist, dass dieses betriebsfähig ist und das optische Messverfahren im Fahrbetrieb ausgeführt werden kann.
Dieses Verfahren zur Untersuchung von Reifen 14 bezüglich ihres Schwingungsverhaltens, unter Verwendung des gebauten Rades 6 und der Vorrichtung, die monochromatische Messstrahlung außerhalb des Rades 6 erzeugt und durch eine transparente Radscheibe 11 hindurch, im Rad 6 auf Stellen der Innenfläche 15 des Reifens 14 lenkt, dort reflektiert und wieder über die transparente Radscheibe 11, aus diesem hinaus zu einer Messeinrichtung führt, ermöglicht es, auf einfache Weise Rückschlüsse auf das Geräuschverhalten der Reifen 14 zu ziehen.

Claims

Gebautes Rad (6) zur Untersuchung eines auf eine Felge oder auf zwei Radscheiben (11, 12) aufgezogenen Reifens (14) am drehenden Rad (6) mittels Interferometrie, dadurch gekennzeichnet, dass die Felge oder mindestens eine Radscheibe (11) einen transparenten Bereich aufweist, zum Durchtritt monochromatischer Strahlung, insbesondere eines Laserstrahls.
Gebautes Rad (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Bereich eine geschlossene Fläche über den gesamten Felgen- oder Radscheibenumfang bildet.
Gebautes Rad (6) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen zwischen den beiden Radscheiben (11, 12) oder innerhalb der Felge ein zum transparenten Bereich hin gerichteter Reflektor angebracht ist.
Gebautes Rad (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Radscheibe (11) aus Plexiglas oder einem transparenten Werkstoff mit ähnlichen Eigenschaften hergestellt ist.
Gebautes Rad (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor ein sphärischer Spiegel ist, dessen Spiegelfläche insbesondere durch Oberflächenbedampfung hergestellt ist.
Vorrichtung für die Anwendung eines optischen Messverfahrens zur Untersuchung eines Reifens (14) mittels eines gebauten Rades (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere zur Schwingungsanalyse des Reifens (14), dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Rades (6) mindestens eine Lichtquelle für die monochromatische Strahlung so angeordnet ist, dass diese durch den transparenten Bereich hindurch auf den Reflektor fällt und von diesem auf Stellen der Innenseite (15) des Reifens (14), insbesondere des Laufstreifens, umgelenkt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese raumfest ist und mindestens eine drehbare Rolle zum Abwälzen des Reifens (14) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese an einem Kraftfahrzeug so angebracht ist, dass dieses betriebsfähig ist und das optische Messverfahren im Fahrbetrieb ausgeführt werden kann.
Verfahren zur Untersuchung von Reifen (14) bezüglich ihres Schwingungsverhaltens unter Verwendung eines gebauten Rades (6) nach den Ansprüchen 1 bis 5 und/oder einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass monochromatische Messstrahlung außerhalb des Rades (6) erzeugt wird, durch einen transparenten Bereich des Rades (6) hindurch und im Rad (6) auf Stellen der Innenfläche (15) des Reifens (14) gelenkt, dort reflektiert und wieder aus dem Rad (6) hinaus zu einer Messeinrichtung geführt wird.