DE19716267C2 - Verfahren zum Auswuchten von Kraftfahrzeugrädern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswuchten von Kraft­ fahrzeugrädern mit folgenden Schritten:

• - Montieren eines Rades mittels geeigneter Befestigungsflan­ sche auf eine Rotationswelle,
• - Antreiben der Welle mit dem Rad auf eine Winkelgeschwin­ digkeit, bei der ein Auswuchtvorgang begonnen wird, in Abhängigkeit von einem Parameter des Rades,
• - Erfassen von durch eine eventuelle Unwucht hervorgerufenen Kräften über Kraftaufnehmer,
• - Verarbeiten der von den Kraftaufnehmern erzeugten Signale durch eine elektronische Datenverarbeitungsanlage, um eine Anzeige der Dimensionierung und der geometrischen Anord­ nung von Massen zu liefern, die zur Korrektur der eventu­ ellen, aufgenommenen Unwuchten geeignet sind.

Ein derartiges Verfahren ist aus US 4,435,982 bekannt.

Gemäß dem bekannten Verfahren wird das Rad auf einer Welle be­ festigt, auf eine anfängliche Winkelgeschwindigkeit gebracht, die Antriebseinheit abgekoppelt und das freilaufende Rad über eine volle Umdrehung gemessen, nachdem es eine vorbestimmte Winkelgeschwindigkeit erreicht hat. Die anfängliche Winkelge­ schwindigkeit, bei der die Messung begonnen wird, wird als die niedrigste Winkelgeschwindigkeit ausgewählt, die eine Abkling­ zeit beginnend vom Abkoppeln bis zum Beginn der Messung der Un­ wucht zwischen zwei und zwanzig Sekunden ergibt.

Gemäß dem bekannten Verfahren wird die Antriebswelle mit dem Rad zunächst auf eine anfängliche Winkelgeschwindigkeit ge­ bracht und dann bestimmt, ob die Winkelgeschwindigkeit der Wel­ le ausreichend ist, um eine spätere Abklingzeit von mindestens zwei Sekunden bis zum Beginn der Auswuchtmessung zu ermögli­ chen. Sofern dies nicht der Fall ist, wird die Antriebswelle zunächst auf eine zweite höhere Geschwindigkeit gebracht und bestimmt, ob diese ausreichend ist, eine Abklingzeit von wenig­ stens zwei Sekunden zu ermöglichen. Sofern die Abklingzeit aus­ reicht, erfolgt anschließend eine Abkopplung von der Antriebs­ welle und ein Beginn der Auswuchtmessung.

Das bekannte Verfahren ist relativ aufwendig und erfordert hö­ here Anfangsgeschwindigkeiten, insbesondere bei Rädern mit tie­ fem Reifenprofil oder gegebenenfalls bei großen Rädern.

Der Meßvorgang benötigt hierbei eine relativ große Zeit.

Gemäß US 4,741,210 wird ein Rotor von einer niedrigen Ge­ schwindigkeit auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt und die Zeit zur Beschleunigung gemessen. Danach geschieht ein Bremsvorgang zum Abbremsen des Rotors auf eine spezifische Po­ sition, in der ein Auswuchtvorgang erfolgt.

Ein derartiges Verfahren ist im wesentlichen zum Auswuchten von Maschinenteilen, weniger jedoch zum Auswuchten von Rädern ge­ eignet.

Andere Auswuchtmaschinen gemäß der eingangs genannten US 4 435 982, US 4 741 210 oder auch gemäß US 4 489 607 oder der DE 40 28 335 A1 verwenden den Motor einzig und allein in der Rotationsstartphase, um das Rad auf die Auswuchtge­ schwindigkeit zu bringen, wobei danach der Motor abgeschaltet wird und alle Arbeitsvorgänge in Bezug auf die Auswuchtung auf dem System ausgeführt werden, das mit der durch einfache Träg­ heit hervorgerufenen Rotation fortfährt, und somit mit einer Geschwindigkeit, die mit der Zeit allmählich abnimmt.

Derartige bekannte Ausführungen weisen Grenzen und Nachteile auf, wenn man auf derselben Maschine Auswuchtoperationen auf Rädern durchführen muß, die untereinander sehr unterschiedlich sind.

Um die größeren Räder auf die vorbestimmte Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine zu bringen, ist in der Tat eine längere Zeit notwendig als für die Räder mit merklich kleineren Abmessungen oder Massen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Auswuchtmaschinen ist, daß der Schub- bzw. Antriebsmotor in Bezug auf die größeren Räder ausgelegt werden muß, das heißt auf Räder mit einer großen Trägheit, so daß auch für diese Räder Beschleunigungen erzielt werden können, die es erlauben, die Arbeitsgeschwindigkeit in einem annehmbaren Zeitintervall zu erreichen.

Eine weitere Grenze der bekannten Verfahren besteht darin, daß normalerweise die Anzahl der Rotationen des Rades, welche zur Erfassung der durch die Unwucht hervorgerufenen Kräfte in Betracht gezogen und angenommen wird, ein für allemal festgelegt ist, unabhängig von den Trägheitsmerkmalen des auszuwuchtenden Rades.

Zu diesem Zweck kann es sich, auf Grund der erheblichen Unterschiede, die sich bei der Erzeugung der Unwuchtsignale ergeben können (Unterschiede, die durch zueinander sehr unterschiedliche Räder hervorgerufen werden), als notwendig erweisen, auf den Auswuchtmaschinen Signalverarbeitungsvorrichtungen vorzusehen, die in geeigneter Weise arbeiten, in dem sie auf die Signale selbst einwirken (zum Beispiel, in dem sie Signale von kleiner Amplitude verstärken, welche von sehr kleinen Rädern stammen).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ver­ bessertes Verfahren zum Auswuchten von Kraftfahrzeugrädern an­ zugeben, das die Nachteile und Grenzen der bekannten Ausführun­ gen vermeidet. Insbesondere soll ein Verfahren zum Auswuchten von Kraftfahrzeugrädern angegeben werden, das ein möglichst einfaches und kostengünstiges Auswuchten auch bei sehr unter­ schiedlichen Rädern erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Verwendung von Motoren relativ niedriger Leistungen zu erlauben, die das Rad in Rotation versetzen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der merklichen Herabsetzung der Gesamtzeit der Auswuchtung.

Das Verfahren zum Auswuchten von Kraftfahrzeugrädern enthält die Schritte, ein Rad über geeignete Befestigungsflansche auf eine Rotationswelle zu montieren, die Welle mit dem Rad in Rotation zu versetzen, die durch eventuelle Unwuchten hervorgerufenen Kräfte über Kraftaufnehmer zu erfassen, die Signale der besagten Kraftaufnehmer durch eine elektronische Datenverarbeitungsanlage zu verarbeiten, um eine genaue Anzeige des Ausmaßes und der geometrischen Anordnung von Massen auf dem Rad zu liefern, die zur Korrektur der eventuellen, aufgenommenen Unwuchten geeignet sind. Die Aufnahme von Signalanzeigen der Unwuchtkräfte erfolgt ausgehend von einer Rotationsgeschwindigkeit, die nicht zufällig oder ein für allemal eindeutig bestimmt ist, sondern ist variabel, da sie jedes Mal in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter bestimmt wird, der bezeichnend ist für die Rotationsträgheit des Rades gemäß einem Zusammenhang, nach welchem man feststellt, daß sich bei großer Trägheit des Rades die Rotationsgeschwindigkeit verringert.

Der Parameter, welcher als Kennzeichen der größeren oder kleineren Trägheit des Rades aufgenommen werden kann, kann aus dem Trägheitsmoment des Rades in Bezug auf die Rotationsachse gebildet werden, falls dieses Moment bekannt sein sollte, oder er kann auch aus anderen Parametern gebildet werden, die in mehr oder weniger grober Weise als Kennzeichen desselben Trägheitsmomentes des Rades aufgenommen werden können.

Insbesondere können einige geometrische Merkmale des Rades selbst als die die Trägheit des Rades bezeichnenden Parameter aufgenommen werden, vorzugsweise in Kombination untereinander, wie der Durchmesser der Felge oder des Rades, die Breite der Felge oder des Rades, das Offset der Felge.

Ein weiterer Parameter, der als Kennzeichen der Trägheit des Rades aufgenommen werden kann, ist das Gewicht des Rades.

Ein anderer Parameter kann aus dem Wert der Beschleunigung des Rades gebildet werden, die sich ergibt, wenn das Rad in der Startphase mit einer durch dem Motor der Auswuchtmaschine vorbestimmten Antriebsleistung in Rotation versetzt wird. In diesem Fall ist es ausreichend, auf der Maschine Mittel anzuordnen, die geeignet sind, den Beschleunigungswert in der Rotationsstartphase aufzunehmen.

Wenn einmal die vorliegenden Zusammenhänge zwischen den Trägheitsmerkmalen der verschiedenen Räder, die ausgewuchtet werden können, und den dazugehörigen Parametern durch die Ergebnisse eines geeigneten Versuchs bestimmt worden sind, kann die Berechnungsfunktion leicht an eine elektronische Datenverarbeitungsanlage, insbesondere an eine digitale, elektronische Datenverarbeitungsanlage, übertragen werden, wobei die besagte Berechnungsfunktion automatisch die Winkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit in Bezug auf die Trägheitsmerkmale des Rades berechnet.

Für den Fall, daß für den die Trägheit des Rades bezeichnenden Parameter ein geometrisches Merkmalspaar desselben Rades verwendet wird, wie zum Beispiel der Durchmesser und die Breite, müssen dieselben Merkmale der elektronische Datenverarbeitungsanlage mitgeteilt werden, die automatisch die Bestimmung der Rotationsgeschwindigkeit vornimmt, auf welche das auf der Auswuchtmaschine montierte Rad gebracht werden muß.

Für den Fall, daß für den die Trägheit des Rades bezeichnenden Parameter die Beschleunigung desselben Rades selbst in der Rotationsstartphase verwendet wird, wird der Beschleunigungswert während derselben Rotationsstartphase der elektronische Datenverarbeitungsanlage mitgeteilt, die auf der Grundlage eines vorbestimmten Zusammenhangs zwischen den Beschleunigungswerten und den Trägheitsmerkmalen des Rades die Berechnung der Rotationsgeschwindigkeit durchführt, ab welcher die Auswuchtung erfolgt, und die das Ausschalten des Motors bei jener Geschwindigkeit bewirkt.

Unter Anpassung der Rotationsgeschwindigkeit, ab welcher die Auswuchtung erfolgt - sei es, daß letztere bei konstanter Geschwindigkeit durchführt wird, oder daß sie mit abnehmender Geschwindigkeit erfolgt (das heißt, bei abgeschaltetem Motor) -, an die Trägheitsmerkmale des Rades ergibt sich die Möglichkeit, die Auswuchtmaschine mit einem Motor mit relativ niedriger Leistung auszustatten, wobei die Motorleistung jedenfalls sehr viel niedriger ist als die bei einer herkömmlichen Auswuchtmaschine notwendige Leistung, wobei hingegen der Motor naheliegenderweise derart ausgelegt sein muß, um auch die Räder mit großen Abmessungen und somit mit einer großen Trägheit auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu bringen.

Andererseits führt das Antreiben der Räder mit großer Trägheit auf eine Rotationsgeschwindigkeit, die relativ niedrig ist und jedenfalls niedriger ist als jene Rotationsgeschwindigkeit, mit welcher die Räder mit kleinerer Trägheit in Rotation versetzt werden, nicht zu Nachteilen hinsichtlich der Erzeugung der Unwuchtsignale, die durch die Aufnehmer aufgenommen werden, da sich normalerweise zeigt, daß die Räder, die eine größere Trägheit aufweisen, auch die größeren Räder sind, in denen die Unwuchten Signale hervorrufen, die auch bei einer niedrigeren Rotationsgeschwindigkeit eine erhöhte Amplitude aufweisen.

Unter der übrigens sehr verbreiteten Voraussetzung, daß die Auswuchtmaschine mit einem Motor ausgestattet ist, der eine vorher festgelegte Leistung aufweist, kann das vorliegende Verfahren auch unter Einsatz einer Rotationsstartphase durchgeführt werden, die eine vorbestimmte, feste Dauer aufweist, unabhängig von der Art des auszuwuchtenden Rades.

In diesem Fall wird ein eine große Trägheit aufweisendes Rad automatisch auf eine Rotationsgeschwindigkeit gebracht, ausgehend von der an die Auswuchtung beginnt, wobei die Rotationsgeschwindigkeit merklich niedriger ist als jene eines Rades, das eine geringere Trägheit aufweist.

Immer unter der Voraussetzung, daß eine Auswuchtmaschine verwendet wird, die mit einem Motor versehen ist, der geeignet ist, eine bestimmte Antriebsleistung zu liefern, kann die Rotationsgeschwindigkeit, auf die das auszuwuchtende Rad gebracht werden muß, indirekt bestimmt sein, wobei festgelegt ist, das die Rotationsstartphase, während der der Motor eingeschaltet ist, eine Dauer aufweist, die in Abhängigkeit von einem der besagten Parameter berechnet worden ist, welche in Bezug auf die Rotationsträgheit des besagten Rades bezeichnend sind, entsprechend einem Zusammenhang, nach welchem man feststellt, daß bei großer Trägheit des Rades die Rotationsstartzeit abnimmt, und umgekehrt. Derartige Parameter können aus dem Trägheitsmoment des Rades in Bezug auf die Rotationsachse gebildet werden, beziehungsweise aus wenigstens zwei der charakteristischen Abmessungen des Rades (Durchmesser, Breite, Offset), die dessen Geometrie definieren, oder aus dem Gewicht des Rades oder auch aus dem erfaßten Winkelbeschleunigungswert des Rades, das während derselben Startphase in Rotation versetzt wird.

In jedem Fall kann die Rotationsstartzeit im Vergleich zu den herkömmlichen Anwendungen erheblich reduziert werden.

Auch die notwendige Zeit zur Durchführung des eigentlichen Auswuchtvorgangs, die von der Anzahl der Rotationen des Rades abhängt, die zur Erfassung der Signale, welche in Abhängigkeit von der durch die Unwucht hervorgerufenen Kraft erzeugt werden, in Betracht gezogen oder angenommen wird, kann optimiert werden, wenn sie in Abhängigkeit von wenigstens einem der besagten Parameter berechnet Wird, die bezeichnend sind für die Rotationsträgheit des Rades, das heißt, daß bei großer Trägheit des Rades die Anzahl der Rotationen abnimmt, welche in Betracht gezogen oder angenommen wird.

Auch in diesem Fall können solche Parameter aus dem Trägheitsmoment des Rades in Bezug auf die Rotationsachse gebildet werden, beziehungsweise aus wenigstens einem der charakteristischen, geometrischen Abmessungen des Rades (Durchmesser, Breite, Offset), aus dem Gewicht des Rades oder auch aus dem Beschleunigungswert des Rades, das während der Startphase mit einem vorbestimmten Antriebsleistung in Rotation versetzt wird.

Was man feststellt, ist, daß die Zahl der, der Rotationen des Rades, die zur Realisierung der Messung durchgeführt werden, sich als geringer erweist für größere Räder und als höher erweist für kleinere Räder.

Die Wahl des Parameters oder der Parameter, die bezeichnend sind für Trägheitsmerkmale des Rades, hängt im wesentlichen von den Merkmalen der Auswuchtmaschine ab, die dazu vorgesehen ist, gemäß dem beschriebenen Verfahren zu arbeiten, sowie von den vorgesehenen Einsatzmodalitäten.

Claims (9)

1. Verfahren zum Auswuchten von Kraftfahrzeugrädern mit fol­ genden Schritten:

• - Montieren eines Rades mittels geeigneter Befesti­ gungsflansche auf eine Rotationswelle,
• - Antreiben der Rotationswelle mit dem Rad auf eine Winkelgeschwindigkeit, bei der ein Auswuchtvorgang begonnen wird, in Abhängigkeit von einem Parameter des Rades,
• - Erfassen von durch eine eventuelle Unwucht hervorge­ rufenen Kräften über Kraftaufnehmer,
• - Verarbeiten der von den Kraftaufnehmern erzeugten Signale durch eine elektronische Datenverarbeitungs­ anlage, um eine Anzeige der Dimensionierung und der geometrischen Anordnung von Massen zu liefern, die zur Korrektur der eventuellen, aufgenommenen Unwuch­ ten geeignet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Parameter die Trägheit des Rades ist, gemäß dem die Winkelgeschwindigkeit geringer gewählt wird für Räder mit größerer Trägheit und größer gewählt wird für Räder mit geringerer Trägheit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter aus dem Trägheitsmoment des Rades in Bezug auf die Rotationsachse gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter aus wenigstens zwei charakteristischen Abmessun­ gen wie Durchmesser, Länge, Offset besteht, die das Rad geometrisch definieren.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter aus dem Gewicht des Rades gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter aus einem Winkelbeschleunigungswert des Rades gebildet wird, der sich ergibt, wenn das Rad mit einer vorbestimmten Antriebsleistung in Rotation versetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelgeschwindigkeit automatisch durch eine elektronische Datenverarbeitungsanlage berech­ net wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Rotationen des Rades, die zur Erfassung der durch die eventuelle Unwucht hervorgerufenen Kräfte in Be­ tracht gezogen oder angenommen wird, in Abhängigkeit von der Trägheit des Rades berechnet wird, wobei bei großer Trägheit des Rades die Anzahl der Rotationen abnimmt, die in Betracht gezogen oder angenommen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rotationswelle, auf der das auszuwuch­ tende Rad montiert ist, über einen Motor in Rotation ver­ setzt wird, der geeignet ist, eine vorbestimmte Antriebs­ leistung zu liefern, wobei vorgesehen ist, daß die Rotati­ onsstartphase, bei welcher der Motor zur Überführung der Rotationsgeschwindigkeit der Rotationswelle, auf der das Rad montiert ist, auf die besagte Winkelgeschwindigkeit eingeschaltet ist, eine vorbestimmte, für alle auszuwuch­ tenden Räder feststehende Dauer aufweist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rotationswelle, auf der das auszuwuch­ tende Rad montiert ist, durch einen Motor in Rotation ver­ setzt wird, der geeignet ist, eine bestimmte Antriebsleis­ tung zu liefern, wobei vorgesehen ist, daß die Rotations­ startphase, bei der der Motor zur Überführung der Rotati­ onsgeschwindigkeit der Rotationswelle, auf der das auszu­ wuchtende Rad montiert ist, auf die besagte Winkelge­ schwindigkeit eingeschaltet ist, eine Dauer aufweist, die in Abhängigkeit von dem Parameter berechnet ist, wobei bei großer Trägheit des Rades die Dauer verringert ist und bei kleiner Trägheit des Rades die Dauer vergrößert ist.