DE19730787A1

DE19730787A1 - Tyre tread profile element movement demonstration or measuring device

Info

Publication number: DE19730787A1
Application number: DE1997130787
Authority: DE
Inventors: Stephan Koehne
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 1999-02-11
Anticipated expiration: 2017-07-19
Also published as: DE19730787C2

Abstract

The device has a tyre (17) supported with its running surface (18) in contact with the surface of a test body (1), containing a light source (23) for directing a light beam onto the tread profile elements at the point of contact and a camera (24) for detecting the reflected light, which is coupled to an evaluation device to represent the reflection position with respect to time, or the rotation angle of the wheel.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Demonstration und/oder zur Ermittlung der Bewegung von Profilelementen eines Reifens mit profilierter Lauffläche beim Abrollen auf einer Prüfkörperoberfläche. Dem Abrieb eines profilierten Reifens beim Abrollen auf der Straße liegen unterschiedliche Mechanismen zugrunde. Ein Mechanismus beruht auf der Reibung, die zwischen der Straßenoberfläche und dem einzelnen Profilelement wirkt. Um Aussagen über den Abrieb, der durch Reibung verursacht wird, treffen zu können, ist es wichtig, Aussagen über die auf das Reifenprofilelement wirkenden Kräfte (Normalkraft, Querkraft, Längskraft) sowie über die Bewegung des einzelnen Profilelementes beim Durchlauf durch die Aufstandsfläche, in der das Profilelement mit der Straße in Berührkontakt ist, Erkenntnisse zu gewinnen. Hierzu ist es wichtig, die Bewegung des einzelnen Profilelements möglichst genau zu erfassen, darzustellen und/oder zu ermitteln. Das Erfassen soll auch bei realistischen Fahrgeschwindigkeiten auch von Hochgeschwindigkeitsreifen, bei denen der Abrieb eine besondere Rolle spielt, sichergestellt sein.The invention relates to an apparatus and a method for Demonstration and / or to determine the movement of Tread elements of a tire with a tread pattern on the Rolling on a test specimen surface. The abrasion of one profiled tire when rolling on the road different mechanisms. A mechanism is based on the friction between the road surface and the single profile element acts. To make statements about the abrasion, that is caused by friction, it is important to make statements about the on the tire tread element acting forces (normal force, shear force, longitudinal force) as well about the movement of the individual profile element during the passage through the footprint in which the profile element with the Road is in touch to gain knowledge. For this it is important the movement of each profile element to be recorded, represented and / or closed as precisely as possible determine. The detection should also be realistic Driving speeds also of high-speed tires where abrasion plays a special role be.

Bekannte mechanische Meßeinrichtungen, bei denen federgelagerte Meßstifte in Führungsschlitzen gelagert sind und von über sie hinweg rollenden Profilelementen eines Reifens aus ihrer Position verschoben werden, sind durch die Zwangskräfte, die durch die Führungsschlitze verursacht werden, ungenau und die Meßergebnisse werden zusätzlich durch Rückschwenkbewegungen der Meßstifte verfälscht.Known mechanical measuring devices in which spring-loaded measuring pins are stored in guide slots and one of profile elements rolling over them Tires are moved out of their position by the Coercive forces caused by the guide slots become inaccurate and the measurement results are additionally shown by Backward movements of the measuring pins falsified.

Die Trägheit solcher Einrichtungen macht einen Einsatz solcher Systeme ohnehin höchstens bei geringen Fahrgeschwindigkeiten und dies mit obengenannten ungenauen Aussagen denkbar.The inertia of such devices makes use of them Systems anyway at most at low driving speeds and this is conceivable with the above imprecise statements.

Darüber hinaus soll schon versucht worden sein, im Profilklotzelement eines Reifens eine Lichtquelle einzubauen, und mit einem optischen Faserkabel in der überrollten Prüffläche das Licht, das von der Lichtquelle im Profilelement beim Überrollen der Prüffläche in das Lichtleitfaserkabel gelangt, die Bewegung des Profilblockelementes zu erfassen. Hierzu muß die kleine punktförmige Lichtquelle im Profilblockelement punktgenau auf die Stirnfläche des Lichtleitfaserkabels treffen, damit mit diesem System überhaupt eine Aussage getroffen werden kann. Bereits kleine Abweichungen des Auftreffens der Lichtquelle von dem Lichtleitfaserkabel ermöglichen keine Aussage mehr über die Bewegung des Profilblockelements. Die hohe erforderliche Genauigkeit der Einstellung des einzelnen Profilblockelementes auf die zu treffende Position in der Prüffläche ermöglicht lediglich den Einsatz bei geringsten Geschwindigkeiten. Eine Aussagen über eine Vielzahl von Profilblockelementen eines Fahrzeugreifens wird nahezu unmöglich, da Aussagen lediglich für solche Profilblockelemente möglich sind, die ihrerseits mit einer entsprechenden Lichtquelle versehen sind, und entsprechend viele Lichtleitfaserkabel so in der Prüffläche angeordnet sein müssen, daß all diese Profilblockelemente so auf der Prüffläche abrollen, daß die Lichtquellen auf den jeweils zugeordneten Lichtleitfaserkabeln abrollen. Ein solches System erfordert eine solche Vielzahl von Forderungen an die Genauigkeit der Einstellung, daß der Aufwand an Material, Meßinstrumenten und für Einstell- und Justierarbeiten so hoch wird, daß der Reifen nur noch unter speziell definierten Prüfungsbedingungen abrollen kann, die sich in erster Linie an den aufwendigen Einrichtungen für den Versuch orientieren und die keinen Raum für Überprüfung realistisch auf Straßenbelägen erzielten Bewegungsabläufen mehr ermöglichen. Selbst wenn ein derartiger Aufwand betrieben wird, läßt er somit kaum Aussagen über Bewegungsabläufe der Profilelemente beim Abrollen auf Straßen zu. Darüber hinaus sind die Profilelemente, die überprüft werden, speziell ausgebildete und mit einer Lichtquelle versehene Profilelemente, die jedoch den Profilelementen ohne Lichtquelle, wie sie üblicherweise am Fahrzeugreifen ausgebildet sind, nicht mehr entsprechen. Somit wird auch der Ablauf der Bewegungen der Profilblockelemente durch die Lichtquellen in den einzelnen Profilblockelementen beeinflußt und das Ergebnis realitätsfern.In addition, attempts have already been made to Tread block element of a tire to install a light source, and with an optical fiber cable in the rolled over Test area the light from the light source in the profile element when rolling over the test surface into the optical fiber cable arrives to detect the movement of the profile block element. For this, the small point light source in the Profile block element precisely on the face of the Optical fiber cables meet with this system a statement can be made at all. Already small Deviations in the impact of the light source from that Optical fiber cables no longer allow a statement to be made about the Movement of the tread block element. The high required Accuracy of the setting of the individual profile block element to the position to be taken in the test area only use at the lowest speeds. A Statements about a large number of profile block elements Vehicle tires will be almost impossible because of statements for such profile block elements are possible, which in turn are provided with an appropriate light source, and correspondingly many optical fiber cables in the test area must be arranged so that all these profile block elements roll on the test surface that the light sources on the unroll each assigned optical fiber cable. A such a system requires such a large number of requirements the accuracy of the setting that the effort Material, measuring instruments and for setting and Adjustment work is so high that the tire is just under specially defined examination conditions that can primarily in the elaborate facilities for the Orient trial and no room for review Realistic movement sequences achieved on road surfaces enable more. Even if such an effort is made , he hardly leaves any statements about the movements of the Profile elements when rolling on roads too. Furthermore the profile elements that are checked are special trained and provided with a light source Profile elements, but without the profile elements Light source, as is usually the case on vehicle tires are trained, no longer correspond. Thus, the Sequence of movements of the profile block elements by the Light sources in the individual profile block elements influenced and the result unrealistic.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Demonstration und/oder zur Ermittlung der Bewegung von Profilelementen eines Reifens mit profilierter Lauffläche beim Abrollen auf einer Prüfkörperoberfläche zu schaffen, mit der die Profilbewegungen unter realistischen Fahrbedingungen in einfacher Weise und zuverlässig dargestellt und/oder ermittelt werden können.The invention is therefore based on the object Device and a method for demonstration and / or for Determination of the movement of tread elements of a tire with profiled tread when rolling on a To create specimen surface with which the profile movements under realistic driving conditions in a simple way and can be reliably represented and / or determined.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Ausbildung einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Hierdurch wird der Reifen beim Abrollen mit seiner profilierten Lauffläche auf einer Prüfkörperoberfläche mit seinen Profilelementen über die Prüfkörperoberfläche bewegt. Die Profilelemente, die auf dem Spalt in der Prüfkörperoberfläche abrollen, werden mit Hilfe der Lichtquelle, zwischen der und dem Reifen sich die Prüfkörper oberfläche befindet, durch den Spalt hindurch angestrahlt. Vom Profilelement, das auf dem Spalt abrollt, wird das Licht durch den Spalt hindurch zurück reflektiert und von den Mitteln zur Erfassung von einstrahlendem Licht erfaßt. Während der Bewegung des Profilelements ändert sich die Position der zum Spalt hingerichteten Oberfläche des Profil blockelementes und hiermit der Reflexionswinkel, unter dem das Licht zu den Mitteln zur Erfassung von einstrahlendem Licht zurück reflektiert wird. Mit Änderung der Position des Profilelements verändert sich die Rückstrahlposition des reflektierten Strahles, so daß die Position des rückstrahlenden reflektierten Lichtes auf dem Mittel zur Erfassung von einstrahlendem Licht unmittelbar eine Aussage über die Position der angestrahlten Profilelementenoberfläche des Profilelementes ermöglicht, so daß unmittelbar mit der Darstellung der Position des auf die Mittel zur Erfassung von einstrahlendem Licht einstrahlenden Lichtes die Profilbewegung dargestellt und/oder mit den Mitteln zur Ermittlung ermittelt wird. Ohne Manipulation der Reifenprofilelemente läßt sich somit unmittelbar in einfacher Weise unter realistischen Bedingungen die Bewegung von Profilelementen über weiten realistischen Geschwindigkeitsbereich darstellen und/oder erfassen.According to the invention, this is achieved through the formation of a Device according to the features of claim 1 and by solved a method according to the features of claim 10. This causes the tire to roll with its profiled tread on a specimen surface with moved its profile elements over the test specimen surface. The profile elements on the gap in the Unroll the test specimen surface using the Light source between which and the tire the test specimen surface is illuminated through the gap. From Profile element that rolls on the gap, the light is through reflected back through the gap and detected by the means for detecting incident light. The changes during the movement of the profile element Position of the surface of the profile executed towards the gap block element and hereby the angle of reflection at which the Light to the means for detecting incident light is reflected back. By changing the position of the Profile element changes the reflective position of the reflected beam so that the position of the reflecting reflected light on the medium for Detection of incoming light immediately makes a statement about the position of the illuminated profile element surface of the profile element allows so that directly with the Representation of the position of the means of capturing incoming light incoming light the profile movement shown and / or determined with the means for determination becomes. Without manipulating the tire tread elements thus directly in a simple manner under realistic Conditions the movement of profile elements over wide represent realistic speed range and / or to capture.

Die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 2 ermöglicht eine besonders einfache zuverlässige Ausbildung der Vorrichtung. Lichtquelle und Mittel zur Erfassung werden einmalig körperfest am Prüfkörper befestigt und auf den Spalt hin ausgerichtet. Nachführungen der Lichtquelle und der Mittel zur Erfassung entsprechend der Bewegung des Spaltes sind nicht erforderlich.The training according to the features of claim 2 enables a particularly simple reliable training of Contraption. Light source and means of detection once fixed to the test specimen and onto the gap aligned. Tracking of the light source and the means to capture according to the movement of the gap are not required.

Mit Hilfe einer Zeilenkamera läßt sich in einfacher Weise die Position des reflektierten Strahl zuverlässig erfassen. Die Verwendung einer Spaltlichtquelle ist gegenüber mehreren nebeneinander angeordneten Punktlichtquellen einfacher und ermöglicht eine genaue Kontrolle der reflektierten Linienform. With the help of a line camera, the Detect the position of the reflected beam reliably. The Use of a slit light source is opposed to several juxtaposed point light sources easier and enables precise control of the reflected line shape.

Bevorzugt ist die Prüfkörperoberfläche selbst bewegbar ausgebildet. Hierdurch wird der Prüfstand baulich einfach und kompakt.The test specimen surface is preferably itself movable educated. This makes the test stand structurally simple and compact.

Baulich besonders einfach und zuverlässig ist die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 6. Die Ausbildung mit Hilfe einer drehbar gelagerten Prüftrommel ermöglicht eine kompakte, stabile Prüfvorrichtung mit gegenüber äußeren Störungen unanfälliger Prüfoberfläche.The training is particularly simple and reliable in terms of construction according to the features of claim 6. Training with the help a rotating test drum enables a compact, stable test device with against external disturbances non-sensitive test surface.

Bevorzugt werden zwei Lichtquellen und zwei korrespondierend ausgebildete Einrichtungen zur Erfassung gemäß den Merkmalen von Anspruch 7 ausgebildet, so daß die Bewegung der Profilelemente in mehrere Richtungskomponenten dargestellt und/oder erfaßt werden kann. Bevorzugt ist dabei die Ausbildung gemäß den Merkmalen von Anspruch 8, wodurch die Bewegungen in Fahrtrichtung und quer zur Fahrtrichtung eines Fahrzeugreifens erfaßt werden.Two light sources and two corresponding are preferred trained facilities for recording according to the characteristics of claim 7, so that the movement of the Profile elements shown in several directional components and / or can be detected. The is preferred Training according to the features of claim 8, whereby the Movements in the direction of travel and transverse to the direction of travel Vehicle tire can be detected.

Bevorzugt wird der Spalt der Prüfkörperoberfläche durch eine Glasplatte überbrückt, so daß die Prüfkörperoberfläche geschlossen ist. Hierdurch wird die Erfassung der Profilbewegungen unter noch realistischeren Bedingungen durchgeführt.The gap of the test specimen surface is preferred by a Glass plate bridges so that the test specimen surface closed is. This will capture the Profile movements under even more realistic conditions carried out.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the embodiments shown in FIGS. 1 to 5.

Hierin zeigenShow here

Fig. 1 Perspektivische, schematische Darstellung des Prüfstands, Fig. 1 a perspective, schematic representation of the test stand,

Fig. 2 Querschnittsdarstellung durch eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung mit auf einer Prüftrommel abrollendem Reifen, Fig. 2 cross-sectional view of an inventive measuring device with scrollable on a tire test drum,

Fig. 3 Schnittdarstellung gemäß Schnitt II/II von Fig. 1, Fig. 3 sectional view according to section II / II of FIG. 1,

Fig. 4 Angestrahltes Profilelement mit Darstellung des von der Kamera erfaßten Bereiches, Fig. 4 lightened profile element with representation of the region captured by the camera,

Fig. 5a Darstellung der Meßeinrichtung in der Profiltrommel in vergrößerter Darstellung mit Profilblockelement, FIG. 5a showing the measuring device in the profile drum in an enlarged view of the tread block element,

Fig. 5b Darstellung von Fig. 4a, jedoch mit Darstellung des Lichtstrahles. Fig. 5b representation of Fig. 4a, but with representation of the light beam.

Auf einer in den Lagerblöcken 3 und 4 drehbar gelagerten Trommelwelle 2 ist konzentrisch eine Prüftrommel 1 fest gelagert. Die Trommelwelle 2 steht über einen Antriebsriemen 5 mit einem Elektromotor 6 bekannter Art in Antriebsverbindung, der über ein Motorsteuerteil 7 bekannter Art gesteuert wird. Das Motorsteuerteil 7 kann dabei mit einem zentralen Computer 8 in Verbindung stehen, über den die Antriebsgeschwindigkeit sowie Drehbeginn und Winkellage bei Beginn in bekannter Weise eingestellt und geregelt werden können. Über eine Tastatur 9 sind entsprechend den jeweiligen Prüferfordernissen Änderungen der Geschwindigkeiten eingebbar. Die Lagerblöcke 3 und 4 sind, wie in den Figuren aus Übersichtsgründen nicht dargestellt, in einem Gestell befestigt. In dem Gestell ist um ein Schwenklager 14 ein Schwinghebel 13 zur Trommeloberfläche der Trommel 1 radial hoch- bzw. abschwenkbar gelagert. Die Verschwenkung erfolgt mit Hilfe eines nicht dargestellten Schwenkantriebs bekannter Art, der ebenfalls über den Computer 8 gesteuert wird. Am Schwinghebel 13 ist parallel zur Welle 2 eine Aufnahmeachse 15 befestigt, auf der zur Messung ein auf einer Felge 16 montierter Reifen 17 parallel zur Welle 2 um die Achse 15 drehbar und in seiner axialen Position mit Hilfe eines nicht dargestellten vom Computer 8 gesteuerten Stellantriebs bekannter Art gesteuert einstellbar befestigt ist.A test drum 1 is fixedly mounted concentrically on a drum shaft 2 rotatably mounted in the bearing blocks 3 and 4 . The drum shaft 2 is connected via a drive belt 5 to an electric motor 6 of a known type, which is controlled by a motor control part 7 of a known type. The motor control part 7 can be connected to a central computer 8 , via which the drive speed as well as the start of rotation and the angular position can be set and regulated in a known manner at the start. Changes in the speeds can be entered via a keyboard 9 in accordance with the respective test requirements. The bearing blocks 3 and 4 are, as not shown in the figures for reasons of clarity, fastened in a frame. In the frame, a rocker arm 13 is mounted about a pivot bearing 14 to the drum surface of the drum 1 radially up or down. The pivoting takes place with the aid of a swivel drive, not shown, of a known type, which is also controlled by the computer 8 . On the rocker arm 13 , a receiving axis 15 is fastened parallel to the shaft 2 , on which a tire 17 mounted on a rim 16 can be rotated about the axis 15 parallel to the shaft 2 and is known in its axial position with the aid of an actuator (not shown) controlled by the computer 8 Art controlled adjustable is attached.

Zur Messung eines Reifens im Prüfstand wird zunächst der Schwinghebel 13 angehoben und der Reifen mit seiner Felge 16 auf der Achse 15 befestigt und in die gewünschte axiale Position eingestellt. Danach wird der Reifen 17 mit Hilfe des Schwinghebels 13 soweit abgesenkt, bis die Lauffläche 18 auf der Manteloberfläche der Trommel 1 aufliegt. Ein auf einer am Schwinghebel 13 befestigten Halterung 20 befestigtes Gewicht 19 drückt den Reifen der Radlast eines Fahrzeugs entsprechend auf die Manteloberfläche der Trommel 1. Die über den Antrieb 6, den Riemen 5 und die Welle 2 angetriebene Trommel 1 treibt durch den Reibkontakt zur Reifenlauffläche 18 den Reifen 17 an. Dabei rollt die Lauffläche 18 auf der Manteloberfläche 21 der Trommel 1 ab.To measure a tire in the test stand, the rocker arm 13 is first raised and the tire 16 is attached to the axle 15 with its rim 16 and set in the desired axial position. Then the tire 17 is lowered with the aid of the rocker arm 13 until the tread 18 rests on the outer surface of the drum 1 . A weight 19 attached to a bracket 20 attached to the rocker arm 13 presses the tire according to the wheel load of a vehicle onto the outer surface of the drum 1 . The drum 1 , which is driven by the drive 6 , the belt 5 and the shaft 2 , drives the tire 17 through the frictional contact with the tire tread 18 . The tread 18 rolls on the outer surface 21 of the drum 1 .

Die zylindrische Manteloberfläche 21 der Trommel 1 ist aus Stahl oder aus einem anderen geeigneten Material hergestellt. Je nach gewünschter Simulation des Abriebs kann die Stahltrommel beschichtet ausgebildet sein. Beispielsweise ist eine Beschichtung mit Korund, Schmirgel oder zur Erzeugung von geringem Abrieb mit Straßenbelag möglich. Parallel zur Welle 2 ist in der zylindrischen Manteloberfläche 21, wie in Fig. 2 zu erkennen, ein ca. 5 mm breiter Spalt 26 (d. h. Länge in Umfangsrichtung der Trommel: 5 mm) ausgebildet, indem eine Glasplatte 25, wie in den Fig. 2, 5a, 5b zu erkennen ist, befestigt ist, die mit ihrer radial äußeren Oberfläche Teil der zylindrischen Manteloberfläche 21 der Trommel ist, so daß die zylindrische Manteloberfläche 21 eine geschlossene zylindrische Manteloberfläche darstellt. Auf der Welle 2 ist innerhalb der Trommel 1 ein Tisch 22 befestigt, auf dem eine Spaltlampe 23 bekannter Art befestigt ist, deren spaltförmiges Licht mit parallel zur Welle 2 ausgerichteter Spaltform durch die Glasplatte 26 auf die Lauffläche 18 des Reifens 17 gerichtet ist. Das spaltförmige Licht der Spaltlampe erstreckt sich parallel zur Welle 2 über eine Länge von 50 mm und weist eine Breite von 1 mm auf. Auf dem Tisch 22 ist darüber hinaus eine hoch auflösende Zeilenkamera, wie sie z. B. als "Turbosensorzeilenkamera" des Typs "Dalsa CL-C3-0256A" von der Firma Dalsa Inc. (605 MC Murray Road, Waterloo, ON, Canada N2V 2E9) angeboten wird, befestigt. Eine solche Kamera arbeitet mit einer Zeilenfrequenz von 98 KHz. Der Lichtstrahl 30, der von der Lichtquelle 23 durch die Glasscheibe 26 so auf die Lauffläche 18 gerichtet ist, daß der Lichtstrahl die äußere Trommelmantelfläche in der Schnittebene, die durch die Achse der Welle 2 und durch die Drehachse des Fahrzeugrades 17 beim Abrollen auf der Trommeloberfläche 21 verläuft, schneidet und beim Abrollen auf die Lauffläche 18 trifft, wird von dem in dieser Berührlinie des Lichtstrahls 30 angestrahlten Außenflächen 33 der Profilblockelemente 32 ins Trommel innere reflektiert, wobei der reflektierte Strahl 31 auf eine Detektorfläche 34 der Zeilenkamera 24 trifft, wie in Fig. 5b dargestellt ist. Je nach Position 35 der vom Lichtstrahl 30 angestrahlten radial äußeren Außenfläche 33 eines Profilblockelements ergibt sich eine unterschiedliche Reflexionsposition des Strahls 31, die ihrerseits dazu führt, daß die Detektorfläche 34 an anderer Position angestrahlt wird. Somit erfaßt die Kamera 24 mit der Position der Einstrahlung des Reflexionsstrahls 31 auf ihrer Detektorfläche 34 auch die momentane Position 35 der angestrahlten Profilfläche 33.The cylindrical jacket surface 21 of the drum 1 is made of steel or of another suitable material. Depending on the desired simulation of the abrasion, the steel drum can be coated. For example, a coating with corundum, emery or to produce low abrasion with road surface is possible. Parallel to the shaft 2 , an approximately 5 mm wide gap 26 (ie length in the circumferential direction of the drum: 5 mm) is formed in the cylindrical surface 21 , as can be seen in FIG. 2, by a glass plate 25 , as shown in FIGS. 2, 5a, 5b can be seen, which is part of the cylindrical outer surface 21 of the drum with its radially outer surface, so that the cylindrical outer surface 21 is a closed cylindrical outer surface. On the shaft 2 , a table 22 is fastened within the drum 1 , on which a slit lamp 23 of known type is fastened, the slit-shaped light of which is directed with a slit shape aligned parallel to the shaft 2 through the glass plate 26 onto the tread 18 of the tire 17 . The slit-shaped light of the slit lamp extends parallel to the shaft 2 over a length of 50 mm and has a width of 1 mm. On the table 22 is also a high-resolution line scan camera, as z. B. is offered as a "turbo sensor line camera" of the type "Dalsa CL-C3-0256A" from Dalsa Inc. (605 MC Murray Road, Waterloo, ON, Canada N2V 2E9). Such a camera works with a line frequency of 98 kHz. The light beam 30 , which is directed from the light source 23 through the glass sheet 26 onto the tread 18 such that the light beam hits the outer drum surface in the cutting plane, through the axis of the shaft 2 and through the axis of rotation of the vehicle wheel 17 when rolling on the drum surface 21 runs, cuts and strikes the tread 18 when rolling, the outer surfaces 33 of the profile block elements 32 illuminated in this contact line of the light beam 30 are reflected into the drum, the reflected beam 31 striking a detector surface 34 of the line camera 24 , as in FIG . 5b is shown. Depending on the position 35 of the radially outer outer surface 33 of a profile block element illuminated by the light beam 30 , there is a different reflection position of the beam 31 , which in turn leads to the detector surface 34 being illuminated at a different position. With the position of the radiation of the reflection beam 31 on its detector surface 34 , the camera 24 thus also detects the current position 35 of the illuminated profile surface 33 .

In Fig. 4 ist schematisch die Position 35 der Anstrahlung einer Profilelementoberfläche 33 durch eine Spaltlampe 30 und die zugehörige Einstrahlposition 36 des Reflexionsstrahls 31 auf der Detektoroberfläche jeweils in erster Position und mit (') gekennzeichnet in einer zweiten Position, in die sich das Profilelement bewegt, dargestellt.In FIG. 4, the position 35 of the illumination of a profile element surface 33 by a slit lamp 30 and the associated irradiation position 36 of the reflection beam 31 on the detector surface are each schematically identified in a first position and with (') in a second position into which the profile element moves , shown.

Wie in den Fig. 5a und 5b dargestellt ist, kann zur Reduzierung von Fehlern durch Lichtbrechung die Glasplatte 25 quaderförmig ausgebildet sein, wobei zwei benachbarte Quaderflächen so angeordnet sind, daß die eine senkrecht zum Lichtstrahl 30 und die andere parallel zum Lichtstrahl 30 ausgebildet sind und bei der die nach außen zum Reifenprofil weisende Quaderkante so abgeschliffen ist, daß ihre Kontur integraler Teil der Trommeloberfläche 21 wird.As shown in FIGS. 5a and 5b, the glass plate 25 can be cuboidal in order to reduce errors due to light refraction, two adjacent cuboid surfaces being arranged such that one is perpendicular to the light beam 30 and the other parallel to the light beam 30 and in which the square edge pointing outwards towards the tire tread is ground so that its contour becomes an integral part of the drum surface 21 .

Die von der Zeilenkamera aufgenommenen Daten werden mit den in der Trommel befestigten nicht dargestellten Meßverstärkern bekannter Art verstärkt und über Leitungen 26 an ein Telemetrie-System 27 bekannter Art, wie es beispielsweise als PCM-Drehüberträger vom Betriebsforschungsinstitut (BFI, Düsseldorf) angeboten wird, zu digitalisierten Signalen gewandelt. Die Signale werden mit Hilfe von Lichtpulsen vom rotierenden Wellenende der Welle 2 zu einem festen Empfänger 28 gesendet und von einem Decoder decodiert. Die Telemetrie- Einheit aus Telemetrie-System 27 und Empfänger 28 kann in beide Richtungen Pulse übertragen, so daß auch der für den Reset der Meßverstärker notwendige Puls durch die Telemetrie- Einheit übertragen werden kann. Ein solches Telemetrie-System des Betriebsforschungsinstituts ist beispielsweise in Verbindung mit 1-Komponenten-Kraftaufnehmen zur Vertikaldruckmessung in Walzstraßen zur Erzielung eines spannungsfreien Walzens von Blechen bekannt.The data recorded by the line scan camera are amplified with the known measuring amplifiers (not shown) fastened in the drum and via lines 26 to a telemetry system 27 of a known type, as is offered, for example, as a PCM rotary transmitter by the business research institute (BFI, Düsseldorf) digitized signals converted. The signals are transmitted with the aid of light pulses from the rotating shaft end of shaft 2 to a fixed receiver 28 and decoded by a decoder. The telemetry unit consisting of the telemetry system 27 and the receiver 28 can transmit pulses in both directions, so that the pulse required for the reset of the measuring amplifier can also be transmitted through the telemetry unit. Such a telemetry system from the company research institute is known, for example, in connection with 1-component force transducers for vertical pressure measurement in rolling mills in order to achieve stress-free rolling of sheets.

Beim Abrollen des Reifens 17 auf der Trommeloberfläche werden die Profilelemente der Lauffläche 18, die vom Lichtstrahl 30 während des Abrollens erfaßt werden, hinsichtlich der Bewegung ihrer Fläche 33 von der Kamera erfaßt. Die erzeugten elektrischen Signale werden verstärkt und über das Telemetrie- System 27, 28 vom Sender 27 auf den Empfänger 28 in Form von digitalisierten Pulsen übertragen. Vom Sender 28 werden die decodierten Pulse an den Computer 8 zur weiteren Auswertung weitergeleitet.When the tire 17 rolls on the drum surface, the profile elements of the tread 18 , which are detected by the light beam 30 during rolling, are detected by the camera with regard to the movement of their surface 33 . The electrical signals generated are amplified and transmitted via the telemetry system 27 , 28 from the transmitter 27 to the receiver 28 in the form of digitized pulses. The decoded pulses are forwarded from the transmitter 28 to the computer 8 for further evaluation.

Die Zuordnung der Daten zu bestimmten Umfangspositionen des zu vermessenden Reifens erfolgt in bekannter Weise durch Inkrementalgeber an der Trommelnabe 2 und an der Radachse 15. Durch den Inkrementalgeber an der Trommelnabe 2 können die Bewegungssignale weggetriggert werden. Durch den Inkrementalgeber an der Radnabe 15 erfolgt die Zuordnung der Messung zu bestimmten Reifenpositionen.The assignment of the data to specific circumferential positions of the tire to be measured is carried out in a known manner by incremental encoders on the drum hub 2 and on the wheel axle 15 . The movement signals can be triggered away by the incremental encoder on the drum hub 2 . The incremental encoder on the wheel hub 15 assigns the measurement to specific tire positions.

Um über die axialen Positionen des vom Strahl 30 erfaßten Profilbereichs hinaus noch weitere axiale Positionen von Umfangsspuren des Reifens zu überprüfen, wird der Reifen 17 nach Ablauf der zur Untersuchung erforderlichen Prüfdauer vom Computer 8 gesteuert in seiner axialen Position auf der Achse 15 in die neue, gewünschte Position verschoben. Danach werden in der neu eingestellten axialen Position des Reifens mit der Spaltlichtquelle 23 und der Zeilenkamera 24 am durch die Trommel 1 angetriebenen Reifen die Bewegungen der jetzt vom Lichtstrahl 30 erfaßten Profilblockelemente ermittelt.In order to check further axial positions of circumferential traces of the tire in addition to the axial positions of the tread area covered by the beam 30 , the tire 17 is controlled by the computer 8 in its axial position on the axis 15 into the new, desired position moved. Then, in the newly set axial position of the tire with the slit light source 23 and the line camera 24 on the tire driven by the drum 1 , the movements of the tread block elements now detected by the light beam 30 are determined.

Durch entsprechenden Phasenversatz zwischen Umfangslänge des Reifens und Umfangslänge der Trommel 1 ist es möglich, mit jeder Umdrehung der Trommel 1 ein anderes Profilblockelement der Reifenaufbaufläche 18 hinsichtlich seiner Bewegung zu vermessen. Es ist auch denkbar, zur Ermittlung bestimmter Untersuchungen relevanter Umfangspositionen diese direkt durch entsprechende Phasenverstellung des Reifens oder der Trommel mit Hilfe der Welle 2 so einzustellen, daß die-gewünschte Umfangsposition vermessen wird. By means of a corresponding phase offset between the circumferential length of the tire and the circumferential length of the drum 1 , it is possible to measure a different tread block element of the tire mounting surface 18 with regard to its movement with each revolution of the drum 1 . To determine certain examinations of relevant circumferential positions, it is also conceivable to adjust them directly by appropriate phase adjustment of the tire or the drum with the aid of shaft 2 so that the desired circumferential position is measured.

Ebenso ist es denkbar, ein oder mehrere Spaltlichtquellen und korrespondierende Zeilenkameras in axialer Richtung in der Trommeloberfläche verschiebbar auszubilden, so daß diese beispielsweise vom Computer 8 gesteuert nach vorgegebener Meßdauer in seiner axialen Position in eine neue, axiale Meßposition verschoben werden. Somit können nacheinander unterschiedliche Umfangsspuren des Reifens vermessen werden. Dies kann auch durch einfaches Verschieben eines axial auf der Welle 2 verschiebbar und drehfest gelagerten Tischs 2 erfolgen.It is also conceivable to design one or more slit light sources and corresponding line cameras to be displaceable in the axial direction in the drum surface, so that, for example, they are shifted in their axial position into a new, axial measuring position in a controlled manner by the computer 8 after a predetermined measuring period. Different circumferential traces of the tire can thus be measured in succession. This can also be done by simply moving a table 2 which is axially displaceable and rotatably mounted on the shaft 2 .

Die ermittelten Bewegungen der Flächen 33 sind nach Auswertung durch den Computer 8 an einem Bildschirm 10 oder über den LCD- Projektor 11 an einem Schirm 12 demonstrierbar.The determined movements of the surfaces 33 can be demonstrated on a screen 10 after evaluation by the computer 8 or on a screen 12 via the LCD projector 11 .

Zur Simulation von Sturz- und/oder Schräglauf eines Fahrzeugluftrads ist es denkbar, die Achse 15 in einer Ebene, die durch die Mittellinien der Achse 15 und der Welle 2 geht und/oder in einer Ebene, die parallel zur Welle 2 verläuft, schwenkbar auszubilden. Hierdurch sowie durch vorgegebene Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungsprofile für den Antrieb der Welle 2 sind im Kontaktflächenbereich 21 die an Profilelementen auftretenden Bewegungen in realistischen Betriebszuständen mit Sturz, Schräglauf und bestimmten Geschwindigkeitsprofilen mit Brems- und Beschleunigungs vorgängen überprüfbar und nachmeßbar.To simulate the camber and / or skew of a vehicle pneumatic wheel, it is conceivable to design the axis 15 to be pivotable in a plane that passes through the center lines of the axis 15 and the shaft 2 and / or in a plane that runs parallel to the shaft 2 . As a result, as well as by predetermined speed or acceleration profiles for the drive of the shaft 2 , the movements occurring on profile elements in realistic operating states with camber, skewing and certain speed profiles with braking and acceleration processes can be checked and measured in the contact surface area 21 .

Ebenso ist es denkbar, den Prüfstand mit weiteren Abrollflächen zur Messung weiterer Größen unter unveränderten Versuchsbedingungen auszubilden. Der Außendurchmesser der Trommel 1 beträgt beispielsweise 2 m. Er kann jedoch sowohl größer als auch kleiner gewählt werden. Es ist denkbar, den Prüfstand auch als Innentrommelprüfstand auszubilden, bei dem der Reifen 17 an den Mantelflächen der Abrollflächen 21 und 22 entsprechend ausgebildeten Innenflächen der Trommel 1 vom radial Inneren der Trommel abrollt und entsprechend die auf den Spalt in der Trommeloberfläche gerichtete Spaltlampe und die Zeilenkamera am Außenumfang der Trommel befestigt sind.It is also conceivable to design the test bench with further rolling surfaces for measuring further sizes under unchanged test conditions. The outer diameter of the drum 1 is, for example, 2 m. However, it can be chosen both larger and smaller. It is conceivable to also design the test stand as an inner drum test stand, in which the tire 17 rolls on the outer surfaces of the rolling surfaces 21 and 22 of correspondingly designed inner surfaces of the drum 1 from the radial inside of the drum and, accordingly, the slit lamp directed at the gap in the drum surface and the line scan camera are attached to the outer circumference of the drum.

Es ist denkbar, zum Abrollen das Fahrzeugrad 17 direkt, beispielsweise durch Antreiben der Achse 15, mit Hilfe eines gesteuerten Motors anzutreiben. Es ist auch denkbar, sowohl das Rad 17 als auch die Trommel 1 anzutreiben.It is conceivable to drive the vehicle wheel 17 directly, for example by driving the axle 15 , with the aid of a controlled motor. It is also conceivable to drive both the wheel 17 and the drum 1 .

Soweit auch die Bewegung der Profilelemente in einer weiteren Richtung, z. B. in axial zur Trommelachse gerichteter Richtung erfaßt werden soll, ist es sinnvoll, eine zweite Spaltlampe mit senkrecht zur Trommelachse ausgerichteten Spaltform des Lichts auf dem Tisch 22 zu befestigen, dessen Lichtstrahl durch einen in Umfangsrichtung der Trommel verlaufenden, mit Glasplatte abgedeckten Spalt auf die Lauffläche des zu prüfenden Reifens trifft. Der reflektierte Strahl wird von einer auf dem Tisch entsprechend befestigten zweiten, mit senkrecht zur Welle ausgerichteter Detektorfläche ausgebildeten Zeilenkamera erfaßt. Somit werden die Bewegungen der Profilelemente in Umfangsrichtung und in axialer Richtung erfaßt.As far as the movement of the profile elements in a further direction, for. B. to be detected in the axial direction of the drum axis, it makes sense to attach a second slit lamp with the slit shape of the light aligned perpendicular to the drum axis on the table 22 , the light beam through a circumferential direction of the drum, covered with a glass plate gap on the Tread of the tire to be tested hits. The reflected beam is captured by a second line camera, which is fastened accordingly on the table and has a detector surface oriented perpendicular to the shaft. The movements of the profile elements in the circumferential direction and in the axial direction are thus detected.

Messungen können über einen breiten Geschwindigkeitsbereich von minimalen Geschwindigkeiten, von z. B. 0,2 km/h bis zu Hochgeschwindigkeiten von z. B. 220 km/h und mehr durchgeführt werden. Measurements can be made over a wide speed range of minimum speeds, e.g. B. 0.2 km / h to to high speeds of e.g. B. 220 km / h and more be performed.

Reference list

11

Trommel
drum

22nd

Trommelwelle
Drum shaft

33rd

Lagerbock
Bearing block

44th

Lagerbock
Bearing block

55

Antriebsriemen
Drive belt

66

Motor
engine

77

Motorsteuerung
Engine control

88th

Computer
computer

99

Tastatur
keyboard

1010th

Bildschirm
screen

1111

LCD-Projektor
LCD projector

1212th

Projektionsschirm
Projection screen

1313

Schwenkhebel
Swivel lever

1414

Lager
camp

1515

Aufnahmeachse
Mounting axis

1616

Felge
rim

1717th

Reifen
tires

1818th

Lauffläche
Tread

1919th

Gewicht
Weight

2020th

Halter
holder

2121

Abrollfläche
Rolling surface

2222

Tisch
table

2323

Spaltlichtquelle
Slit light source

2424th

Zeilenkamera
Line scan camera

2525th

Glasplatte
Glass plate

2626

Spalt
gap

2727

Telemetrie-PCM-Sender
Telemetry PCM transmitter

2828

Empfänger und Decoder
Receiver and decoder

2929

Trommeloberfläche
Drum surface

3030th

Lichtstrahl
Beam of light

3131

Reflektionsstrahl
Reflection beam

3232

Profilelement
Profile element

3333

Profilaußenfläche
Profile outer surface

3434

Detektorfläche
Detector area

3535

Position des angestrahlten Bereichs der Profilelementoberfläche
Position of the illuminated area of the profile element surface

3636

Einstrahlposition auf Detektorfläche
Beam position on detector surface

Claims

1. Device for demonstrating and / or for determining the movement of tread elements of a tire with a profiled tread when rolling on a test specimen surface,

with means for the rotatable mounting of a vehicle tire during the demonstration and / or the determination in contact contact of the tread of the vehicle tire with the surface of the test specimen,
- with a gap in the surface of the test specimen,
with a light source on the side of the test specimen surface opposite the vehicle tire for generating a light which runs along a gap and is directed into the gap on the test specimen surface,
with means for detecting incident light, in particular with a camera, on the side of the test specimen surface opposite the vehicle tire for detecting the light reflected by the profile element through the gap of the test specimen surface,
- With means for displaying the incidence of light detected over time by the means for detecting incident light as a measure of the profile movement and / or for determining the profile movement from the change in the reflective position of the reflected light during the rolling of the tire.

2. Device according to the features of claim 1,

- The light source and the means for detecting the incident light are fixed to the test body.

3. Device according to the features of claims 1 or 2,

- The means for detecting incident light have a line scan camera.

4. Device according to the features of one or more of the preceding claims,

- The light source is a slit light source.

5. Device according to the features of one or more of the preceding claims,

- The test specimen surface is designed to be movable.

6. Device according to the features of claim 5,

- The test specimen surface is the outer or inner drum surface of a rotatably mounted test drum.
- The light source and the means for detecting the reflected light are formed radially in the drum or radially outside the drum.

7. Device according to the features of one or more of the preceding claims,

- Wherein two light sources are designed to generate light aligned along a gap, the light of which project illuminated lines aligned perpendicular to each other in the gap area of the test specimen surface, with a corresponding device for detecting the light reflected by the profile element through the gap of the test specimen surface being formed for each light source are.

8. The device according to the features of claim 7,

- Wherein the test specimen surface is a drum surface of a test drum and the light generated by the two light sources in the area of the gap of the test specimen surface along a line is oriented such that the light projected by the one light source in the gap of the test specimen surface onto the profile element parallel to the drum axis and that light projected from the other light source in the slit is oriented perpendicular to the drum axis.

9. Device according to the features of one or more of the preceding claims,

- In the gap of the specimen surface, the gap is bridged by a glass plate, so that the specimen surface is closed.

10. A method for demonstrating and / or determining the movement of tread elements of a tire with a profiled tread when rolling on a test specimen surface,

- Where light directed through a gap in the specimen surface parallel to a rectilinear gap is directed onto the profile element rolling on the specimen surface above the gap and the light reflected by the gap of the specimen surface from this profile element with a device for detecting incident light, in particular with a Camera, is detected and the position of the reflection of the detected light is forwarded to an evaluation device and / or to means for displaying the angle of reflection over time or over the angle of rotation of the vehicle wheel.

11. The method according to the features of claim 10,

- The light source and the means for detecting the reflected light are fixed to the test body and are moved together with the test body when the vehicle tire rolls.

12. The method according to the features of claim 10,

- The light source and a line camera are fastened in a test drum, so that during the rolling of the tread element of the vehicle tire on the test drum surface, the test drum is rotated about its axis under frictional contact with the tread block element and during which the light source passes through the gap in the drum surface the profile block element directed light, which is reflected by the profile block element through the gap back into the drum, is detected by a device for detecting the reflected light, in particular by a line camera.

13. The method according to the features of claim 10,

- The profile block element are illuminated through a gap by two light sources for generating directed light aligned along a rectilinear gap, the projected light generated by the two light sources being perpendicular to one another and with the aid of two devices for detecting reflected light, the light projected by the two light sources onto the profile block element and reflected by the profile block element through the gap is again detected.

14. The method according to the features of claim 13,

- The projected light emanating from one light source is parallel to the drum axis and the projected light from the other light source is directed perpendicular to the drum axis in the area of the test specimen surface.