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Vorrichtung zum Ermitteln der Unwucht eines Rotors im montierten Zustand
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln der Unwucht eines Rotors im
montierten Zustand, insbesondere eines an einem Kraftfahrzeug montierten Rades,
bei der der Rotor (das Rad) durch eine Antriebsvorrichtung auf eine zur Unwuchtmessung
geeignete Drehzahl hochgefahren wird, um die Unwuchtschwingungen mittels eines Schreib
stifts auf einer Diagrammscheibe direkt auswertbar aufzuzeichnen.
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Nach der deutschen Auslegeschrift 1 017 819 ist eine dynamische Auswuchtmaschine
für rad- und scheibenförmige Körper bekannt, bei der der Wuchtkörper in seiner gesamten
Breite gegenüber der Schwingachse verstellbar ist. Das Schwinggehäuse wird dabei
gegenüber der Schwingachse unverschiebbar in dem Maschinensockel drehbar gelagert,
wobei die den Wuchtkörper aufnehmende Welle in dem Schwinggehäuse verschiebbar angeordnet
und eine mit der Maschinendrehzahl rotierende, axial zum Schwinggehäuse feststehende
Diagrammscheibe vorgesehen ist.
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Nach dem deutschen Gebrauchsmuster 1 718 776 ist eine Auswuchtmaschine
für Kraftfahrzeugräder bekannt, die mit einer mechanischen Anzeigevorrichtung der
Unwuchtgröße und Unwuchtrichtung bei fliegender Anordnung der auszuwuchtenden Räder
versehen ist und eine Welle aufweist, die an einem Ende eine Diagrammscheibe trägt.
Mit Hilfe eines federnd gelagerten Schreibstiftes werden die Meßwerte auf der Diagrammscheibe
beim Resonanzdurchgang aufgezeichnet.
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Beide vorgenannten Einrichtungen weisen den großen Nachteil auf,
daß die auszuwuchtenden Räder zunächst demontiert und anschließend wieder anmontiert
werden müssen, d. h., die Auswuchtung kann nicht im montierten Zustand vorgenommen
werden. Abgesehen von dem mit dieser Montage und Demontage verbundenen, sehr hinderlichen
Arbeitsaufwand ist es hierbei sehr nachteilig, daß durch nicht vermeidbare Zentrierfehler
beim Anmontieren des Rades auf der Auswuchtmaschine, insbesondere bei unzureichender
Sorgfalt oder Verschleiß der Zentriermittel neue Unwuchten entstehen können.
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Auch werden in der Bremstrommel oder in der Radnabe eines Kraftfahrzeugrades
befindliche Unwuchten nicht berücksichtigt. Obwohl diese Einzelunwuchten im allgemeinen
sehr klein sind, können sie jedoch bei Fahrzeugen, die mit hoher Geschwindigkeit
gefahren werden, eine nicht unerhebliche Rolle spielen, wenn sie zufällig die gleiche
Winkellage aufweisen.
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Zur Vermeidung der vorgenannten Schwierigkeiten
wurde deshalb der
Vorschlag gemacht, die Auswuchtung von Kraftfahrzeugrädern im montierten Zustand
vorzunehmen. Nach der deutschen Auslegeschrift 1 133 579 ist eine Auswuchtvorrichtung
bekannt, bei der die Größe der Unwucht durch Messung des Winkelabstandes zwischen
einem durch ein Schließen und ein Öffnen von Geberkontakten verursachten Lichtblitz
ermittelt wird, wobei der Abstand der Geberkontakte so eingestellt wird, daß der
Winkel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lichtblitzen größer als 0° oder kleiner
als 1800 ist. Auf diese Weise kann neben der Bestimmung der Winkellage der Unwucht
aus der Lage der beiden Blitze auch ihre Größe aus dem Winkelabstand der beiden
Blitze ermittelt werden. Eine derartige elektronisch arbeitende Einrichtung mit
stroboskopischer Anzeige der Schwingungsphase weist jedoch den Nachteil auf, daß
sie ziemlich kompliziert und aufwendig ist.
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Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß zur Unwuchtmessung
die Resonanz des aus dem Kraftfahrzeugrad und den zugeordneten Federn bestehenden
Schwingsystems benutzt wird. Diese Resonanz liegt jedoch im allgemeinen in sehr
ungünstigen Bereichen und kann je nach Zustand des Kraftfahrzeuges sehr verschieden
sein, da z. B. ausgeschlagene Lager eine große Rolle spielen können. Auch durch
ein nicht mehr ganz einwandfreies Arbeiten der Feder - teilweise Verrostung von
Blattfedern - wird die Resonanzfrequenz verschoben.
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Ausgehend von dieser Problemstellung und dem vorgenannten Stand der
Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, den Mängeln der vorbekannten Einrichtungen
abzuhelfen und eine Vorrichtung zum Messen der Unwucht eines Rotors im montierten
Zustand, insbesondere eines an einem Kraftfahrzeug montierten Rades in Vorschlag
zu bringen, mit der die Unwucht des Wuchtkörpers wesentlich einfacher, schneller
und auch genauer bestimmt werden kann, als dies bisher mit den bekannten Vorrichtungen
möglich war.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schreibstift an einem von dem auszuwuchtenden
Rotor und seiner Lagerung unabhängigen Schwingsystem angebracht ist, auf das die
Unwuchtschwingungen des Rotors übertragen werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat das Schwingsystem einen
Massenkörper, der von mehreren parallel zueinander angeordneten Blattfedern getragen
und über eine Hülse mit dem Schreibstift verbunden ist. Dieser wird durch die Unwuchtschwingungen
beim Auslauf des Rotors zu Resonanzausschlägen veranlaßt, die in winkel- und größenmäßiger
Beziehung zu den Unwuchtschwingungen des Rotors stehen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Übertragungssystem
mit einstellbarer Übersetzung zur Übertragung der Schwingungen auf den Schreibstift
vorgesehen. Das Schwingsystem kann dabei an einem Drehpunkt fixiert sein, dessen
Abstand zur Angriffsebene des Massenkörpers einstellbar ist. Diese Ausführungsform
hat den besonderen Vorteil, daß sie universell einsetzbar ist. Ohne das einstellbare
Übertragungssystem können bei bestimmten Kraftfahrzeugen anderenfalls die Ausschläge
des Schreibstiftes zu klein oder zu groß sein. Auch bei einer Auswuchtung von anderen
Wuchtkörpern ergeben sich hierdurch besondere Vorteile.
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Weitere Ausbildungsmerkmale der Erfindung ergeben die betreffenden
Ansprüche.
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In den Zeichnungen sind zwei bevorzugte Ausführungsformen des Gegenstandes
der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 schematisch eine Ansicht eines Kraftfahrzeuges,
bei welchem an einem Rad eine Vorrichtung gemäß der Erfindung angesetzt ist, F i
g. 2 einen Längsschnitt der ersten Ausführungsform, F i g. 3 einen gegenüber der
Darstellung in F i g. 2 um 900 gedrehten Schnitt des hinteren Teiles der ersten
Ausführungsform, F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3, F i g.
5 einen Längsschnitt der zweiten Ausführungsform, F i g. 6 einen gegenüber der Darstellung
in F i g. 5 um 900 gedrehten Schnitt des hinteren Teiles der zweiten Ausführungsform.
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Die Vorrichtung besitzt eine sternförmige Aufnahme A mit schlitzförmigen,
radial verlaufenden Aussparungen, welche mit einem auszuwuchtenden Kraftfahrzeugrad
verbunden werden kann. Die sternförmige Aufnahme A besitzt eine konische Führungsfläche
2, welche mit einer Gegenführungsfläche 3 zentrierend zusammenarbeitet, die zu einem
Teil B gehört. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann
dementsprechend längs der
LinieE-E auseinandergenommen werden. Die konische Führungsfläche2 beginnt am Rand
einer Diagrammscheibe 4, welche gewölbt ist. An die Gegenführungsfläche3 schließt
sich ein Gehäuse 5 an, welches Kugellager 6 enthält.
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Die die schlitzförmigen Aussparungen 1, die konische Führungsfläche
2 und die Diagrammscheibe 4 enthaltende AufnahmeA ist also mit dem die Kugellager
6 enthaltenden Teil B über die zentrierende und von den konischen Führungsflächen
2, 3 gebildete Steckverbindung verbindbar. Gegenüber den Teilen A und B ist ein
Teil C drehbar, welches einen Handgriff 7 besitzt, der ähnlich wie bei einer Pistole
ausgebildet sein kann. Die Teile A und B rotieren mit dem auszuwuchtenden Kraftfahrzeugrad,
der Teil C wird an dem Handgriff 7 festgehalten. Dieser Teil macht die Rotationsbewegung
des Rades nicht mit.
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Die auf Grund einer eventuellen in dem Kraftfahrzeugrad vorhandenen
Unwucht entstehenden Schwingungen werden jedoch auch auf das Teil C übertragen.
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Mit dem dem Rad zugewendeten Stirnende des Teiles C sind vier parallel
zueinander angeordnete Flachfedern 8 verbunden, an welchen ein quaderför miger Massenkörper
9 befestigt ist. Die Befestigung mit den Enden der Feder 8 kann dabei unter Verwendung
von Klemmplättchen 10 erfolgen.
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Die Bewegung des Massen körpers 9 wird auf eine Hülse 11 übertragen.
welche einen Schreibstift 12 aufnimmt. Der Schreibstiftl2 braucht keine Farbpaste
zu enthalten, wenn die Schreibfläche der Diagrammscheibe 4 vor Beginn des Auswuchtvorganges
mit Tuschierfarbe gleichmäßig eingefärbt wird.
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Die Führung des Schreibstiftes 12 erfolgt durch eine Bohrung 14 am
vorderen Ende der Hülse 11. Eine Feder 15 stützt sich einerseits an dem vorderen
Stirnende 16 der Hülse 11 und andererseits an einem Kragen des Schreibstiftes 12
ab, so daß sie den Schreibstift nach vorn gegen die Diagrammfläche 4 drückt.
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Als Schreibstift 12 kann zweckmäßigerweise eine ausgeschriebene Kugelschreibermine
Verwendung finden.
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Damit der Schreibstift 12 bei auseinandergenommow ner Vorrichtung
nicht nach vorn herausfällt, wird er durch einen Ring 13 gesichert, welcher von
hinten auf den Schreibstift 12 aufgeschoben wird. Das Einsetzen des Ringes 13 erfolgt
über eine geeignete Aussparung 17.
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Damit der Schreibvorgang nicht zu früh einsetzt, ist eine Arretiervorrichtung
für den Massenkörper 9 vorgesehen, welche bei der ersten Ausführungsform aus einem
in einer Büchse 18 gleitenden Bolzen 19 besteht, dessen vorderes Ende konisch ausgebildet
ist.
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Der Bolzenl9 wird mittels einer Feder 20 in eine Bohrung des Massenkörpers
9 gedrückt, so daß dieser relativ zu dem Gehäuseteil C fixiert wird. Die Lösung
der Arretierung dient ein Zugseil 21, welches mit einem in dem Handgriff 7 untergebrachten
Auslöser 22 verbunden ist.
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Die in den F i g. 5 und 6 dargestellte zweite Ausführungsform unterscheidet
sich von der ersten Ausführungsform gemäß F i g. 1 bis 4 vor allem dadurch, daß
eine einstellbare Übersetzung für den Schreib stift 12 vorgesehen ist. Zur Arretierung
ist an den Massenkörper 9 ein Stift 23 angesetzt, in welchen ein Hebel 24 eingreift,
der von dem Zugseil 21 betätigt wird. Dem Zugseil 21 wirkt eine Feder 25 entgegen.
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Die Arretierung kann gelöst werden, wenn der Abzug 22 betätigt wird.
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Die Hülse 11 ist bei dieser Ausführungsform hebelartig ausgebildet.
Sie trägt eine Verlängerung 26, welche in einen Bogen 27 übergeht. Die Hülse 11
ist mit dem Massenkörper 9 über eine praktisch spiel-und reibungsfreie Lagerung,
vorzugsweise über ein Kreuzfedergelenk, verbunden. Der Drehpunkt der Lagerung der
Hülse 11 macht also jede Bewegung des Massenkörpers 9 mit. Durch den Bogen 27 kann
der Fixpunkt des so gebildeten Übertragungssystems in einem bestimmten Bereich beliebig
gewählt werden, um - bei gleicher Amplitude des Massenkörpers 9 - die Ausschläge
des Schreibstiftes 12 je nach Notwendigkeit zu vergrößern oder zu verkleinern.
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Zur Anderung des Übersetzungsverhältnisses trägt der Bogen 27 einen
Schieber, der, vorzugsweise über einen Federstahldraht 28, mit einem Drehbolzen
29 verbunden sind. Wird der Federstahidraht um den Drehbolzen 29 im Sinn des Uhrzeigers
verschwenkt, dann werden die Ausschläge des Schreibstiftes 12 größer.
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Die Arbeitsweise ist folgende: Ein Kraftfahrzeug 30 wird mittels
eines Wagenhebers 31 hochgebockt.
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Die Radkappe wird von dem auszuwuchtenden Vorderrad abgenommen, und
nicht dargestellte Gummikappen werden über die Radmuttern gestülpt. Die Aufnahme
A der Vorrichtung wird so aufgesetzt, daß die Radmuttern in die schlitzförmigen
Aussparungen 1 zu liegen kommen. Die Teile A und B werden mit ihren Führungsflächen
2 und 3 ineinandergesteckt und mittels des Handgriffes 7 aneinander angedrückt.
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Nunmehr wird das Rad mittels eines Raddrehers 32 in einer Drehrichtung,
beispielsweise im Rechtslauf, angetrieben. Man läßt nunmehr das Rad auslaufen.
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Bevor der Resonanzbereich des aus den Federn 8 und der Masse des Massenkörpers
9 mit Klemmplättchen 10, Hülse 11 und Schreibstift 12 gebildeten Schwingsystems
erreicht ist, wird durch Betätigung des Abzugs 22 das Schwingsystem freigegeben.
Der Schreibstift 12 zeichnet nun im weiteren Verlauf eine Diagrammhälfte auf die
Diagrammscheibe 4 auf.
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Nach Durchlauf des Resonanzbereiches wird das Schwingsystem durch
Loslassen des Auslösers 22 wieder fixiert, das Rad wird gebremst und mittels des
Raddrehers 32 im entgegengesetzten Drehsinn angetrieben. Beim Auslauf wird kurz
vor Erreichen der Resonanz des Schwingsystems wieder der Auslöser 22 betätigt, der
Schreibstift 12 schreibt nunmehr die zweite Diagrammhälfte. Nach Abbremsen des Rades
werden die Führungsflächen 2 und 3 auseinandergezogen, so daß die Diagrammscheibe
4 sichtbar wird.
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Auf diese ist das bekannte nierenförmige Schwingungsdiagramm aufgezeichnet,
wie dies bei dem bekannten »Stirnwellenindikationsverfahren« erzielt wird. Die Linie
durch die Kerbe des nierenförmigen Diagramms gibt die Unwuchtrichtung an, aus der
Breite des Diagramms kann auf die Unwuchtgröße geschlossen werden.
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Ein wesentlicher Unterschied zu bekannten Verfahren besteht also
darin, daß nicht etwa die Resonanz des aus dem Kraftfahrzeugrad und der zugeordneten
Federn bestehenden Schwingsystems für die Aufzeichnung ausgenutzt wird. Diese Resonanz
liegt sowieso im allgemeinen in sehr ungünstigen Bereichen. Sie kann je nach dem
Zustand des Kraftfahrzeuges sehr verschieden sein, weil z. B. ausgeschlagene Lager
eine große Rolle spielen können.
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Es werden vielmehr die Unwuchtschwingungen des Kraftfahrzeugrades
auf das definierte Schwingsystem 8 bis 12 übertragen, welches eine genau fest-
gelegte
Resonanz hat. Durch die in den Fig. 5 und 6 dargestellte einstellbare Übersetzung
können die Ausschläge des Schreibstiftes 12 eingestellt werden. Dieses Gerät ist
dementsprechend universal für alle Kraftfahrzeugräder geeignet, weil es immer gelingt,
eine entsprechende Einstellung zu finden, die befriedigende Aufzeichnungen auf der
Diagrammscheibe 4 liefert.
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Die Vorrichtung ist auch für andere Rotoren als Kraftfahrzeugräder
geeignet. Voraussetzung ist hierfür allerdings, daß der Rotor - wenn auch beschränkte
- Schwingungen durchführen kann, die sich auf das Schwingsystem 8 bis 12 übertragen.
Die meisten Rotoren haben jedoch so viel Lagerspiel oder Schwingmöglichkeit, daß
diese Bedingung erfüllt ist.
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Die Verwendung der dargestellten Vorrichtung ist nicht nur auf fliegend
gelagerte Rotoren beschränkt.
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Sie ist auch bei Rotoren, die zwischen beliebigen Betriebslagerungen
eingebaut sind, einsetzbar, wenn außerhalb der Lagerstellen Wellenenden oder andere
zum Rotor gehörigen Partien zugänglich sind.