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Prüfeinrichtung für Automobilreifen Die Erfindung bezieht sich auf
eine Prüf einrichtung für Automobilreifen, und insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf eine Prüfeinrichtung, die eine gleichzeitige Vertikal-und fforizontalbelastung
des Reifens gestattet, wobei die radiale Einfederungskurve und das statische Seitenkraftverhalten
bestimmt werden können.
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Untersuchungen am fertigen Automobilreifen gehören heute zum Routineprogramm
der Reifen- und Automobilhersteller.
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Obwohl die Prüfung der Reifeneigenschaften im Fahrversuch sich auch
künftig nicht völlig vermeiden läßt, so ist man doch aus verschiedenen Gründen bestrebt,
so viele Kennwerte wie möglich in Prüfstandsversuchen zu ermitteln. Stehen einmal
genügend gesicherte Korrelationswerte zur Verfügung, wird man dem Versuch auf dem
Prüfstand wegen der besseren Reproduzierbarkeit den Vorzug geben.
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Die Prüfung des radialen Belastungsverhaltens, wobei die @essung der
senkrecht zur Reifenlauffläche wirkenden Kraft und des Weges erforderlich ist, erfolgte
im allgemeinen auf bekannten Universalrüfmaschinen, die mit speziellen Vorrichtungen
zur Aufnahme des Reifens versehen sind.
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Nachteilig ist hier, daß wegen der erforderlichen zentrischen Krafteinleitung
eine fliegende Befestigung des Reifens im allgemeinen nicht möglich ist. Hierdurch
wird die Handhabung erschwert und der Arbeits- u-nd Zeitaufwand erhöht.
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flas Seitenkraftverhalten im statischen Zustand eines Reifens wird
bestimmt durch die bei der Auslenkung der Reifenlauffläche
aus
der Nittelebene entstehende Rückstellkraft. Dabei.
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kann zur Bestimmung entweder das Rad bei konstanter Vertikalbelastung
mit vorgegebener Geschwindigkeit senkrecht zur Radebene belastet werden, oder es
wird bei feststehendem Rad die Unterlage. seitlich so weit verschoben, bis ein vollständiges
Gleiten eintritt.
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Während des Versuches werden Seitenkraft und zugehöriger Weg des Reifens
bzw. der Unterlage fortlaufend aufgezeichnet. Das Diagramm, das man auf diese Weise
erhält, gibt Aufschluß über den Beginn und das Ausmaß des partiellen oder vollständigen
Gleitens, über die Seitensteifigkeit des- Reifens- und über die Haltesicherheit
auf der Felge.
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Derartige Prüfungen waren bisher nur mit ßondereinrich'tungen und
aufwendigen Konstruktionen möglich.
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Die aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Schaffung
einer Prüf einrichtung der eingangs erwähnten Art, die sich durch einfache Bedienungsmöglichkeit
und geringen konstruktiven Aufwand auszeichnet wobei weiterhin reproduzierbare Werte
elektronisch gemessen und registriert werden.
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ur Lösung dieser Aufgabe wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, das
Prüfrad fliegend an der beweglichen Draverse einer Vertikalbelastungseinheit zu
befestigen und durch diese mit regelbarer Geschwindigkeit gegen einen vertikal und
horizontal bewegbaren Prüftisch zu drücken, dem sowohl Weg- und kfraftmeßgeräte
für die Vertikalbelastung als auch Weg- und Kraftmeßgeräte für die Horizontalbelastung
zugeordnet sind. Das Messen der Vertikalbelastung erfolgt mit Hilfe von mehreren,
einen Mittelwert bildenden Kraftmeßelementen, die gleichmäßig im Bereich des Prüftisches
verteilt sind. Der Prüftisch ist über die beweglich angelenkten Kraftmeßelemente
mit einem verschiebbaren
@ilfsschlitten verbunden, dessen Horizontalbewegung
unter Einschaltung eines weiteren Kraftmeßelementes auf den Prüftisch übertragen
v;ird, Die @esonderheit dieser Tischanordnung liegt darin, daß die Vertikalkraft
ohne störende Einflüsse unabhängig von dem Angriffspunkt auf der Tischoberfläche
selbst mit definierter Genauigkeit bestimmt werten kann. Insbesondere wird durch
die aufgebrachte Seitenkraft das Meßergebnis der Radlast nicht beeinflußt.
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Die Anordnung ist weiterhin so getroffen, daß die Belastung snechanisch
über Spindeln und vorgeschalteten regelbaren @lektromotoren erfolgt, wobei die Regelung
derart ausgelegt ist, daß die Geschwindigkeit der Belastungstraverse bzw.
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des Prüftisches unabhängig von dem jeweiligen Belastungszustand ist,
Bin weiteres vorteilhaftes Merkmal ist darin zu sehen, daß während der Horizontalbelastung
die Vertikalbelastung auf dem Prüfreifen mittels geeigneter Schaltungsmaßnahme konstant
gehalten wird, und ebenso wird während der Vertikalbelastung die Horizontalbelastung
auf dem Prüfreifen konstant gehalten.
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Im folgenden wird der Gegenstand der Erfindung an Hand des mit den
Zeichmungen veranschaulichten Ausführungsbeispieles beschrieben.
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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Seitenansicht der Vorrichtung,
ig. 2 zeigt eine Vorderansicht der Vorrichtung, teilweise im Schnitt.
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Der zu untersuchende Reifen 1 ist mit seiner Felge fliegend a:l einer
auswechselbaren Nabe 2 befestigt, die ihrerseits an der beweglichen Belastungstraverse
3 angeordnet ist.
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Diese Traverse 3 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an zwei
Säulen 4 geführt und wird von einer Gewindespindel 5
auf- oder abwärts
bewegt. Gewindespindel 5 und Säulen 4 sind in dem oberen Querjoch 6 gelagert. Dieses
trägt gleichzeitig die Antriebs einheit 7 für die Spindel. Die Antriebseinheit kann
mit elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Elementen gebildet werden. In
gezeigten Beispiel besteht sie aus einem in weiten Grenzen regelbaren Gleichstrommotor
mit vorgeschaltetem mechanischen Getriebe.
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Anstelle der vorstehend genannten Spindel und der Antriebseinheit
läßt sich ebensogut ein doppelt wirkender lneumatik-oder Hydraulikzylinder zum ltUf-
und Abbewegen der Traverse 3 und damit zum Be- und Entlasten des Reifens 1 einsetzen.
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Die radiale Linfederung wird zweciinäßigerweise direkt zwischen Radnabe
und Aufstandsfläche gemessen. Hierdurch gehen Maschinenverformungen etc. nicht in
das Meßergebnis ein.
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Hierzu dient die Jegmeßvorrichtung 8, welche die Bewegung der Radnabe
relativ zum Prüftisch 9 abtastet und mittels geeigneter Elemente in ein elektrisches
Signal umwandelt.
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Zur Messung der Vertikalkraft ist der Prüftisch 9 über Zwischenstützen
lo und 11 mit geeigneten Kraftmeßelementen 12 gelenkig verbunden, die ihrerseits
wieder an dem Hilfsschlitten 13 angelenkt sind0 Damit die Vertikalbelastung an beliebiger
Stelle des Tisches mit der erforderlichen Präzision gemessen werden kann, sind mehrere
Kraftmeßelemente 12 - im vorliegenden Beispiel vier - so angeordnet und geschaltet,
daß ein Mittelwert gebildet wird.
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Die in Bewegungsrichtung des Prüftisches 9 gelenkige Lagerung der
Kraftmeßelenente 12 gewährleistet eine praktisch querkraftfreie Lasteinleitung.
Elastische Deformationen der Bauteile werden praktisch rückwirkungsfrei ausgeglichen
und verfälschen damit nicht das Ergebnis der Vertikalkraft~ messung. Die Gelenke
werden entweder als Federband- oder Schneiden-Pfannen-Gelenke ausgebildet. Im gezeichneten
Beispiel
sind Wälzlagergelenke angedeutet.
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Die gelenkige Lagerung ist, wie weiter unten beschrieben, außerdem
erforderlich, um Rückwirkungen auf die Horizontalkraftmessung zu vermeiden Zur Aufbringung
der Horizontallast ist der Hilfsschlitten 13 in Wälzelementen reibungsarm und spielfrei
waagerecht beweglich geführt (im gezeigten Beispiel mittels Ktigelbuchsen auf gehärteten
und geschliffenen Stangen 143.
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An diesem Hilfsscchlitten 13 sind die Kraftmeßelemente 12 fur die
Vertikaikraft gelenkig aufgehängt und das Kraftmeßelement 15 für die Horiz@ntalkraft
befestigt. Der Hilfsschlitten 13 kann durch die Spindel 17 senkrecht zur Radebene
oder - bei einer weiteren möglichen Ausführungsform mit schwenkbarer Horizontaleinheit
- in beliebigem Winkel hierzu bewegt werden.
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Die horizontale Rückstellkraft des zu untersuchenden Reifens 1 übt
auf den Prüfisch 9 eine entgegen der Bewegungsrichtung des Hilfsschlittens 13 gerichtete
Kraft aus. Diese Kraft stützt sich über ein Druckstück 16 am Prüftish 9 auf dem
Kraftmeßelement 15 ab.
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Die gelenkige Aufhängung des Prüftisches 9 kann nun die elastische
Deformation des Kraftmeßelementes 15 ausgleichen, ohne daß Rückstellkräfte von den
Kraftmeßelementen 12 dsr Vertikalkraft wirksam werden. Weiterhin ist durch diese
Anordnung vermieden, daß Reibungswiderstände der HilSsschlittenführung 13, 14 in
das Meßergebnis eingehen.
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Der Antrieb der Horizontalsjpindel 17 erfolgt, wie bei der Vertikalspindel
5, in der gezeigten Ausführung mit einem stufonlos regelbaren Elektromotor 18 über
einen. Getriebesatz. indere Formen der Bewegungserzeugung, entweder hydraulisch
oder pneumatisch betätigte Zylinder oder elektrische Linearmotoren an Stelle der
Spindel oder Hydraulik-bzw. Druc@luftmotoren an Stelle des Elektromotors sind möglich.
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Die Messung des Tischweges erfolgt mit Hilfe eines geeigneten elektrischen
Wegaufnehmers 20. Zum Erfassen der unterschiedlichen Reibungsverhältnisse, die bei
gegebenem Reifen stark von der Beschaffenheit der Unterlage abhängen, ist die lDlatte
des Prüftisches 9 mit einem auswechselbaren Hilfsrahmen versehen, in welchen die
verschiedensten Straßenbelagsmaterialien eingebracht werden können. Außerdem ist
eine Abdeckung 19 mit einem Sammelbehälter vorgesehen, die es gestattet, den Belag
zu berieseln, um damit die Verhältnisse bei feuchter oder nasser Straßenoberfläche
labormäßig darzustellen