DE2107790A1 - Verfahren zur Ermittlung der Auswuchtwerte eines Fahrzeugrades - Google Patents

Description

HANS-JOACHIM KANTNER

DIPLOM-INGENIEUR 6 FRANKFURT AM MAIN, DEN 17.2.7t

Q E O RQ -VOIQT-STRAS S E 17 (UNMITTELBAR NÄHE MESSEQELÄNDE UND UNIVERSITÄT)

PATENTANWALT DIPL.-INQ. H.-J. KANTNER, " TELEPHON: (0611)-7746 04

6 FRANKFURT AM MAIN, QEORQ-VOIQT-STRASSE 17 TELEQRAMM: KANTNERPATENTE FRANKFURTMAIN

G. K. N. Birkfield Transmissions Ltd Chester Road, Eirdington, Birmingham 24 Grossbritannien

Verfahren zur Ermittlung der Auswuchtwerte eines Fahrzeugrades

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Auewuchtwerte eines Fahrzeugrades, bei dem das zu prüfende Rad über eine Antriebsvorrichtung in Drehbewegungen versetzt und über eine Meßvorrichtung die Unwucht des sich drehenden Rades nach Betrag und Winkelstellung erfaßt wird.

Bei bekannten Geräten dieser Art wird ein Ausgleichsgewicht ermittelt, das in einer Felgenebene auf einem Felgenradius angebracht wird. Dieser

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BANKK./NTO PRFSPNER BANK AQ, FRANKFURT AM MAIN NR. S80550 f-OSrSCHfcCKKONTO NR. £85560 FRANKFURT

Ausgleich ist jedoch nicht vollkommen, da durch das Ausgleichsgewicht bei großer Unwucht des Rades selbst wieder eine gewisse Unwucht erzeugt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Ermittlung der luswuchtwerte so zu verbessern, daß die ermittelten Ausgleichsgewichte auf die beiden Felgenebenen des Rades verteilt und so eine neue Unwucht durch die Ausgleichsgewichte vermieden werden kann. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Antriebswelle der Antriebsvorrichtung in zwei in vorgegebenem Abstand L angeordneten Lagern drehbar gelagert ist und das Rad mit einer Felgenbreite d und einem Felgenradius r mit der inneren Felgenebene auf das äußere Lager ausgerichtet ist und daß in beiden Lagern über piezoelektrische Wandler die Unwuchtkräfte in sinusförmige Spannungen V. und V umgewandelt werden, aus deren Amplituden und Phasen nach den Beziehungen

^VB ^Kl

W_A = und A r . d

^K2 · ^VA - ^K2 · ^VB -

die Ausgleichsgewichte W_A und \V_ für die beiden Felgenebenen über elektronische Stromkreise nach Betrag und Winkelstellung ermittelt und über Anzeigevorrichtungen getrennt angezeigt werden, wobei in den Beziehungen

K ■ und K - S—r

■ und K - -==

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und g ■ Erdbeschleunigungskonstante

w = Winkelgeschwindigkeit K= Wandlerkonstanii¹.

Die so ermittelten Auswuchtwerte geben direkt den Betrag und die Winkelstellung der Ausgleichsgewichte an, die in den beiden Felgenebenen anzubringen sind.

Einzellieiten des neuen Verfahrens können der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den Unteransprrchen entnommen werden.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die Kräfte, die an einem nicht ausgewuchteten Rad angreifen,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenansicht des Radauswuchtgerätee,

Fig. 3 im Schnitt die Seitenansicht der Welle, auf der das auszuwuchtende Rad befestigt wird,

Fig. 4 die Befestigungsmittel an der Stelle 4-4 der Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles in der Fig. 4,

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Fig. 6 einen Rechner-Stromkreis, der in dem Radauswuchtgerät verwendet wird* und

Fig. 7 das Prinzipschaltbild des Radauswuchtgerätea.

Das Gerät weist eine Welle 10 auf« die in zwei im Abstand angeordneten Lagern A und B frei drehbar gelagert ist. Die Lager sind selbstausr'cn tend und in den Gehäusen 11 und 12 untergebracht. Diese Lagergehäuse 11 und 12 sind an den senkrechten Federplatten 13 und 14

" befestigt, die eine waagrechte Auslenkung der gesamten Anordnung

zulassen, wenn ein nicht ausgewuchtetes Rad entsprechende Auslenk« kräfte erzeugt. Der Abstand der beiden Lager A und B beträgt etwa 20 cm und die Welle 10 ragt etwa mit demselben Abstand über das vordere Lager A hinaus, so daß ein Rad aufgebracht und festgemacht werden kann. Das Rad wird mit einer Nabe auf der Welle befestigt und so festgelegt, daß die innere Felge des Rades senkrecht auf das vordere Lager A ausgerichtet ist. Die Welle 10 wird etwa mit einer Drehzahl-von 700 Umdrehungen pro Minute angetrieben und zwar mit einem Drehstrommotor 15 mit etwa 1 PS. Dieser Motor weist eine Antriebs riemenscheibe 16 auf, auf der ein Antriebsriemen 17 auf-

liegt, der eine Scheibe 18 auf der WtUe 10 antreibt.

Die Schwingungen der Welle 10, die durch ein nicht ausgewuchtetes Rad erzeugt werden, werden mit Hilfe von Wandlern abgefühlt, die ein Paar von piezoelektrischen Kristallen 19 enthalten. Diese Kristalle sind auf Fiberglasplatten befestigt und über einen kurzen Stahldraht mit den Lagergehäusen 11 und 12 gekoppelt. Die Fiberglasplatten 20 sind auf einem starren Träger 22 befestigt, so daß Bewegungen der Lagergehäuse in den Platten 20 Biegespannungen und daher in den Kristallen gekoppelte Spannungen hervorrufen. Die Kristalle geben

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dabei an ihren Anschlußklemmen Spannungen ab, die von den Schwingungen der beiden Lagergehäuse abhängig sind. Die von den Kristall-Wandlern abgegebenen Au β gangs Spannungen werden zur Ausrechnung des erforderlichen Ausgleichsgewichtes verwendet. Die Wandler geben sinusförmige Aus gangs spannungen ab, deren Amplitude von der Größe der Unwucht und deren Phasenwinkel von der Lage dieser Unwucht innerhalb des Rades abhängen. Aus diesen sinusförmigen Aus gangs spannungen werden die Größe und die Lage der Ausgleichgewichte an der äußeren und inneren Felge des geprüften Rades errechnet.

Beim Betrieb führt die Bedienungsperon zwei nicht dargestellte Prüfungen aus, eine Prüfung der Radbreite und eine Prüf ung des Radradius, und versetzt dann das Rad in eine Auswuchtgeechwindigkeit. Die Maschine arbeitet dabei dauerndmit den elektronischen Stromkreisen der Fig. 6 und 7 zusammen, errechnet und zeigt in digitaler Form die Ausgleichsgewichte an, die an der äußeren und inneren Felge anzubringen sind, wobei gleichzeitig auch die Lage dieser Gewichte errechnet und angezeigt wird. Die Anzeigewerte für jede Felge werden während der Drehbewegung des Rades abgeleitet und aufgezeichnet, wenn das Rad mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit gedreht wird. Das Rad wird dann stillgesetzt. Das Rad wird so befestigt, daß eine Radebene, in der die Ausgleichsgewichte angebracht werden, in der Ebene des Lagers A liegt. Wie später noch erläutert wird, wird die Größe und die Lage des Ausgleichsgewichtes für die dem Lager A abgekehrte Radebene durch die Amplitude und Phase der Spannung bestimmt, die im Lager B erhalten wird. Die Größe und Lage des Ausgleichsgewichtes für die im Lager A liegende Radebene wird durch die Differenz der Spannungen, die in beiden Lagern gewonnen werden, bestimmt.

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Um den richtigen Wert für die anzubringenden Ausgleichsgewichte zu bekommen, sind zwei Konstante des geprüften Hades in Betracht zu ziehen« Diese beiden Konstanten sind die Felgenweite und der Felgenradius. Diese Werte werden durch eine nicht dargestellte Meßeinrichtung ermittelt, die einen bewegbaren Meß stab zur Bestimmung des Felgenradius aufweist, an dem der Felgenradius abgelesen werden kann, und eine Schublehre zur Bestimmung der FeI |enbreite enthält. Bevor das Rad in Drehbewegung versetzt wird, werden diese Werte über geeignete Steuermittel eines Steuerpultes in das elektrische System des W Gerätes eingegeben.

Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, läßt sich das Störgewicht, das die Unwucht des Rades erzeugt, in zwei Komponenten aufteilen, die inzwei im Abstand angeordneten Ebenen wirken. Diese Ebenen 1 und 2 fallen mit der inneren und äußeren Felgenebene zusammen. Nimmt man an, daß die Gewichte W. und W_ die Störgewichte in den Ebenen der Radfelgen darstellen und im Abstand r von der Bezugsachse χ angreifen, dann ist die rotierende Masse statisch und dynamisch ausgeglichen, wenn gleiche Gewichte W. und W₁₃, die den Störgewichten W₁ und W₀ entsprechen, jeweils diametral an den Felgen angebracht werden. Die Wandler sind in den Lagern A und B angeordnet, wobei das Lager A in die Ebene der inneren Radfelge, d. h. in die Ebene 2, gebracht ist.

Im Folgenden wird die Wirkungsweise des Gerätes mathematisch erläutert.

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W. ist das in der Ebene 1 anzubringende Gewicht,

W₁₃ ist das in der Ebene 2 anzubringende Gewicht, JbJ

W ist die Amplitude des in der Ebene 1 wirkenden Stör gewichtes,

W ist die Amplitude des in der Ebene 2 wirkenden Störgewichtee,

θ ist die Winkelstellung des Störgewichtes in der Ebene 1,

p ist die Winkelstellung des Störgewichtes in der Ebene 2,

F. ist die Reaktionskraft am Lager A auf Grund der Umwucht,

F-, ist die Reaktionskraft am Lager B auf Grund der Unwucht, Jd

F₁ ist die Kraft in der Ebene 1 auf Grund der Unwucht,

F- ist die Kraft in der Ebene 2 auf Grund der Unwucht,

L . ist der (konstante) Abstand zwischen den Lagern A und B,

r ist der Felgenradius der rotierenden Masse,

d ist der Abstand zwischen dem vorderen und hinteren Felgenband der rotierenden Masse,

w ist die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Masse,

V. ist die Aus gangs spannung des Wandlers am Lager A,

V ist die Ausgangs spannung des Wandlers am Lager B,

V₁ ist die Spannung, die dem Störgewicht in der Ebene 1 proportional ist,

V ist die Spannung, die dem Störgewicht in der Ebene 2 proportioned ist,

K- ist die Wandlerkonstante,

K ist eine Konstante « ^XVT * ^w (Volt pro Krafteinheit).

K. ist eine Konstante

K ist eine Konstante

g ist die Erdbeschleunigungskonstante.

	g	•	kt.	T	2 W
L .		g
K1,.
KT	und

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Für das Moment am Lager B ergibt sich:

. (L + d ) + F₂ . L « F_A. L wobei

F ^s W 2 / *

1 1 . r . w Z.Ö und F « W, . r

"" Ci Ct

Daraus ergibt sich:

• · · · j ^F2 ^FA " ^Fl " ^Fl -TT

Für das Moment am Lager A gilt:

F₁-H-Fg. L

• · Daher wird F₁ - F . L

d (2)

Wird die Gleichung (2) in die Gleichung (1) eingesetzt, dann erhält man:

F=F - F .L ² -1 " B (3)

Zieht man in Betracht« daß die Wandler eine Konstante K_ in Volt pro Krafteinheit aufweisen, dann können die Gleichungen (2) und (3) wie folgt geschrieben werden:

^KT · V ^KT ·

und K_T . F₂ - K_T . F_A - K₁, . F_B .L - Κ_χ . F_ß

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Dann wird:

^VB -J

B -J±- (4) «nd V₂ » V_A - V_B ._L_ - V_ß (5)

Da	1 *	W1 .	r	W
wird	f V *.	g KT		W 2
	g

K - ^KT

2
. r . w ££ und

2 i_w
. r , w /.(/ oder

. r . K ^₁Q und V_g - W_g . r. κ/0 , wobei

Eörais folgt: W ■

V1	«	r	>	* V .	L	• VB '	LO
r . K			K2	r. d .		r . d.
		•	K2
r . K					K2
1 P	φ . VB	.K1	• - VB·

Da die Variablen als Vektoren betrachtet werden müssen, sind die Beträge der Spannungen V und V proportional zu den Gewichten, die an den Felgen angebracht werden müssen. Die Phasenwinkel geben die Winkelstellungen an, in denen die Ausgleichsgewichte anzubringen aind.

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Für die in der Ebene 1 anzubringende Masse gilt:

r . d
und für die in der Ebene 2 anzubringende Masse:

B" ο 1. \ κ ν -Tf V -K -V ^r U ^{ΰ Ά} ta ι

w„ ■ w„ * _ . . „ „ . „ ^

^fB (7)

fc Die Phasenwinkel der Gleichungen (6) und (7) geben die Winkelstellungen

für die Gewichte an.

Die sinusförmigen Signale der Wandler A und B, die mit den Lagern verbunden sind, werden zur Berechnung der Ausgleichsgewichte nach Wert und Lage zugrundegelegt.

Wie Fig. 6 zeigt, wird die sinusförmige Aus gangs spannung des Wandlers A mit der sinusförmigen Aus gangs spannung des Wandlers B in dem Verstärker AM zusammengeführt. Die Wandler A und B sind, wie Fig. 6 erkennen läßt, über die Widerstandspaare Rl und R2 mit dem Verstärker AM verbunden. Die Werte dieser Widerstände Rl und R2 sind so gewählt, daß

Rl

Dazu wird eine weitere Spannung, die über einen Einstellwiderstand abgreifbar ist, dem Eingang des Verstärkers AM zugeführt. Dieser Eins teil widerstand wird so verändert, daß die abgegriffene Spannung proportional zur ermittelten Radbreite ist. Über einen zweiten Einstell-

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widerstand wird die Spannung am Verstärkerausgang um einen Betrag geändert, der proportional zum Radradius ist. Die Aue gangs spannung des Verstärkers beinhaltet daher die Größe und Lage des Ausgleichsgewichtes, das in der Ebene 2 angebracht werden muß.

Die Größe und Lage des Ausgleichsgewichtes für die Ebene 1 ergibt sich aus der Spannung am Eingang der Radbreiten-Steuerschaltung, die über einen dritten Einstellwideretand entsprechend dem ermittelten Radradius verändert wird. Da alle errechneten Spannungen sinusförmig sind, stellt der Betrag der Spannungen die Größe des Gewichtes und der Phasenwinkel die Lage des Gewichtes dar, das in der betreffenden Ebene anzubringen ist.

Der erstgenannte Einstellwiderstand wird in Abhängigkeit von der gemessenen Radbreite über die erwähnte Schublehre eingestellt, während der zweit- und drittgenannte Einstellwiderstand in Abhängigkeit von dem Radradius mit Hilfe des verstellbaren Meßstockes eingestellt werden.

Am Ende der Welle 10 ist eine ferromagnetische Scheibe 23 angebracht, und zwar unmittelbar neoen der Antriebsscheibe 18, wie den Fig. 3 und 7 entnommen werden kann. Die Scheibe 23 ist in einer mit Gradeinteilung versehenen Trommel 24 untergebracht, wie Fig. 2 erkennen läßt. Die Scheibe 23 hat 36 Nuten über den Umfang verteilt und ein kleines Loch 25, das etwa auf zwei Drittel des Scheibenradius von der Achse der Welle 10 liegt. Diese Scheibe 23 wird zur Erzeugung von Zeittaktimpulsen verwendet, die für den digital arbeitenden Stromkreis des Gerätes benötigt werden. Die Impulse werden von zwei magnetischen Wandlern 26 und 27 abgeleitet, die aus

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einem Permanentmagneten in einer Spule bestehen. Diese Wandler und 27 sind auf einem Träger so befestigt, daß die Polspitzen der Permanentmagnete in unmittelbarer Nähe der Scheibe 23 liegen und auf die Nuten und das Loch 25 ausgerichtet sind. Wenn sich die Scheibe 23 dreht* dann wird der Luftspalt zwischen den Polspitzen und der Scheibe verändert. Auf Grund der Nuten und des Loches erzeugen die Wandler 26 und 27 in den Spulen Spannungsimpulse. Der Wandler 26 erzeugt pro Umdrehung der Welle 10 insgesamt 36 Impulse und der Wandler 27 nur einen Impuls pro Umdrehung der Welle, Dieser einzige Impuls wird als Bezugsimpuls bezeichnet und dem Verstärker

^ 28 zugeführt. Der Lesestromkreis des Gerätes ist so ausgelegt, daß

er die ankommenden berechneten Signale bei jeder zehnten Umdrehung abfragt. In dieser Periode wird die Phase und die Amplitude der beiden Signale gemessen und das Ergebnis bis zur nächsten Abtastperiode gespeichert und angezeigt. Um diesesAbtastverhältnis zu bekommen, wird der Bezugsimpuls einem dekadischen Impulaieiler 29 zugeführt, über die Dekodier-Torschaltung 30 werden dann auf der Leitung 31 die Rückstellimpulse erhalten. Die Impulse des Wandlers 26 werden über einen Verstärker 32 dem Frequenzverdoppler 33 zugeführt, der die Anzahl der Impulse pro Umdrehung der Welle 10 auf 72 erhöht* Dies ergibt bei einer Drehung der Welle um 5 einen Impuls. Die

. Impulse des Prequenzv«rdopplere 33 werden einem Impulsformer 34

zugeführt, der die Impulsform verbessert und Taktimpulse auf die Leitung 35 abgibt.

Der Bezugsimpuls kann, wie gezeigt, von einer Scheibe erzeugt werden, mit der auch die Taktimpulse erzeugt werden» Zur Erzeugung des Taktimpulses kann jedoch auch eine zweite Scheibe verwendet werden, die nur einen Zahnträgt. Der Bezugsimpuls ist einer bestimmten Stellung der mit Gradeinteilung versehenen Trommel 24 zugeordnet.

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Die Skala auf der Trommel ermöglicht in einfacher Weise, daß die Bedienungsperson das ermittelte Ausgleichsgewicht an der ermittelten Stelle des Rades anbringen kann.

Um die Stelkng für das Ausgleichsgewicht zu finden, wird die Phase der ermittelten Signale gemessen und zwar zu einigen festen Bezugswerten auf der Welle. Das Gerät enthält vier Zähler und Anzeigevorrichtungen, die mit den Bezugszeichen 36, 37, 38 und 39 gekennzeichnet sind. Der auf der Leitung 31 übertragene Hückstellimpuls passiert die Torschaltung 40« Jedem Digital-Zähler ist eine Torschaltung zugeordnet. Bei . der Übertragung des Rückstellimpuls es jvird je eine Torschaltung 41 geöffnet, die die Übertragung der Taktimpulse Über die Leitung 35 zum betreffenden Digital-Zähler durchschaltet.

Mit Hilfe der Zähler 36 und 37 wird die Winkelstellung des anzubringenden Ausgleichsgewichtes bestimmt. Die Zuführung der Impulse zu den Zählern 36 und 37 wird dann unterbunden, wenn die zugeordnete Torschaltung 41 durch das Signal gesperrt wird, dessen Phase gerade gemessen wird. Eine Torschaltung 41 eines Zählers 36 oder 38 wird gesperrt, wenn die von dem Rechner-Stromkreis übertragene Signalspannung beim Übergang vom negativen zum positiven Wert den Wert Null annimmt. Die Signale vom Rechner-Stromkreis nach Fig. 6, der in Fig. 7 mit 42 bezeichnet ist, werden über die Leitungen 43 und 44, die Rechteckumformer 45 und 46 und die bistabilen Schaltkreise 47 und 48 den den Zählern 36 und 38 zugeordneten Torschaltungen 41 zugeführt.

Jeder Zähler 36 und 38 1st ein Dezimalzähler und ist so ausgelegt, daß er die Anzahl der Taktimpulse, die er während der Öffnungszeit der zugeordneten Torschaltung 41 empfingt, als Zahl anzeigt. Die

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aufaddierte Zahl, die gleichzeitig an der Anzeigeröhre der Anzeigevorrichtung erscheint, stellt die Winkeldrehung der Welle dar, ausgehend von einem Zeitpunkt, bei dem der Bezugs impuls im Signalzyklus einen bestimmten, bekannten Punkt erreicht hat. Das Zählergebnis wird dann bis zur nächsten Abtastperiode festgehalten, d. h. bis der Zähler durch den Rückstellimpuls in die Ausgangsstellung zurückgestellt wird, Der Rückstellimpuls gelangt auf die Torschaltung 40. Die Phasen-Torschaltung 41 wird geöffnet und der Zähler nimmt ein neues Abtastergebnis auf. Da die Taktimpulse auf der Leitung 35 durch die Drehung der Welle 10 entstehen stellt jeder Zählschritt eines Phasenzählers 36 W oder 38 einen bestimmten Winkelbetrag der Drehbewegung der Welle

dar, der von den Geschwindigkeitsschwankungen der Welle unabhängig ist. Die Winkelstellungen für beide Ausgleichsgewichte sind auf die Stellung der Welle bezogen, wenn das Gerät stillgesetzt ist', wobei die mit Gradeinteilung versehene Trommel 24 fest mit der Welle verbunden ist. Diese angezeigte Information umfaßt die Winkelstellungen der Gewichte, die in beiden Ebenen des Hades anzubringen sind.

Die Gewichtswerte, die in den einzelnen Ebenen des Rades anzubringen sind, werden ebenfalls über Anzeigeröhren von Zählern angezeigt. In diesem Fall wird der Spitzenwert des Rechner-Signals in eine Impulsfolge um-" gewandelt, die dann abgezählt wird. Dieser Gewichts-Meßkreis basiert

auf dem Anstiegsprinzip eines Analog-Digital-Wandlers mit treppenförmigem Anstieg. Der Treppenspannungsgenerator 49 iat über die Leitung 50 mit der Leitung 35 verbunden und empfängt die Taktimpulse. Beim Empfang jedes Taktimpulses steigt die Ausgangsspannung des Treppenspannungsgenerators 49 um 80 mV an. Der Ausgangspegel des Generators liegt etwa bei 500 mV negativer Polarität und steigt in Schritten auf etwa 5V positiver Polarität an.

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Um den Anstieg einzuleiten, stellt ein Rückstellimpuls den Generator auf die Aus gangs spannung -500 mV. Die Taktimpulse auf den Leitungen 35 und 50 schalten den Anstieg in Schritten bis auf +5V. Auf diesem Wert wird die Ausgangsspannung bis zum Eintreffen des nächsten Rückstellimpulses festgehalten. Die Ausgangsspannung des Generators 49 wird zwei Spannungsgeneratoren zugeführt, die den Zählern 37 und 39 für die Gewichtswerte zugeordnet sind. Diese Spannungsgeneratoren enthalten jeweils eine Signalvergleichsschaltung 51 und eine Nullvergleichsschaltung 52. In jeder Nullvergleiche schaltung 52 wird die Ausgangsspannung des Tr eppenspannungs generate rs 49 mit einem niedrigen Gleichstromwert verglichen, der von einem Wert -IV auf +1V mit Hilfe des Potentid- meters 53 eingestellt werden kann. Das Signal vom Rechner-Stromkreis 42 wird über eine lineare Gleichrichterschaltung 54 gleichgerichtet und mit dem Spannungssignal der Signalvergleichsschaltung verglichen.

Nach dem Auftreten des Rückst ell impulses beginnt der Treppenspannungs· generator weiterzuschalten und wenn die Ausgangsspannung des Treppenspannungsgenerators 49 den durch das Potentiometer 53 vorgegebenen Spannungswert übersteigt, dann ändert sich die Ausgangsspannung der Nullvergleichsschaltung 52 von ο V auf +4V. Diese Änderung der Ausgangsspannung veranlaßt die öffnung der logischen Torschaltung 55, so daß auch die dem Zähler 37 oder 39 zugeordnete Torschaltung 41 geöffnet wird und die Taktimpulse über die Leitung 35 zu dem Zähler 37 oder 39 gelangen können. Die Aus gangs spannung des Generators 49 steigt weiter schrittweise an, bis sie die gleichgerichtete Signalspannung der Gleichrichterschaltung 54 übersteigt. Zu diesem Zeitpunkt ändert die Signalvergleichsschaltung 51 ihren Schaltzustand. Diese Änderung des Schaltzustandes der Signalvergleichsschaltung 51 führt zur Sperrung der Torschaltung 41 des Zählers 37 oder 39, so daß keine weiteren Takt-

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impulse mehr zugeführt werden.

Die angefallenen Zählschritte des Zählers 37 oder 39 stellen dann den Wert der Signalspannungsamplitude und damit den Gewichtswert des erforderlichen Ausgleichsgewichtes dar. Der volle Skalenbereich jedes Zählers 37 oder 39 umfaßt 200 gr. Dieser Bereich wird in 5 gr-Einheiten gelesen, so daß jeder aufsummierte Zählschritt mit 5 gr bewertet ist. Der Zähler ist daher so ausgelegt, daß er eine Zählrate von 40 aufweist und über eine Dekodier schaltung ein dreistelliges Ausgangsk signal abgibt. Die aufaddierten Zählschritte werden wieder festgehalten

und angezeigt, bis der nächste Rückstellimpuls die nächste Abtastperiode einleitet und die Zähler und den Treppenspannungsgenerator zurückstellt. Die Gewichtswerte werden gleichzeitig für beide, die innere und die äußere Radfelge gemessen.

AUe Zähler 36, 37, 38 und 39 enthalten eine Anzahl rückstellbarer Zählstufen 56, einen oder mehrere Dekodierer und eine Vielzahl von digitalen Anzeigeröhren 88, deren Anzeige den Schaltzuständen der Zählstufen 56 entspricht.

. Das Gerät ist so entwickelt, daß es soweit automatisch arbeitet, daß

nach der Radbefestigung auf der Welle 10 und der Einstellung der Radbreite und des Radradius der Arbeitszyklus über einen einzigen Betätigungsknopf 59 eingeleitet werden kann und nach der Durchführung der erfaderlichen Messungen selbsttätig stillgesetzt wird.

Die Reihenfolge der Vorgänge während eines Arbeitszyklus ist wie folgt:

Das Gerät wird durch Betätigung des Druckknopfes 59 in Gang gesetzt, wobei der Anlaßschalter des Motors 15 eingeschaltet wird. Gleichzeitig

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werden durch den ersten Rückstellimpuls der sich drehenden Welle 10 die digitalen Stromkreise eingeschaltet. Die Welle mit dem Rad beginnt zu schwingen und die Abtastung erfolgt solange, bis ein automatischer Abschaltvorgang eingeleitet wird. Wenn das Rad und die Welle 10 sich der Maximalgeschwindigkeit nähern, dann schaltet ein Geschwindigkeits-Feststellstromkreis 60 eine Zeitverzögerungsschaltung 61 ein, die etwa 10 Abtastungen bis zur selbsttätigen Abschaltung freigibt. Der Abschaltestromkreis enthält einen einfachen Speicher 62, der am Ende der Verzögerungszeit der Schaltung 61 angesteuert wird. Dieser Speicher 62 stellt sicher, daß eine gerade ablaufende Abtastperiode nach vollständig ausgeführt wird, wenn der Abschaltbefehl der Schaltung 61 auftritt, und daß am Ende der Abtastperiode ein Signal über die Leitung 63 vom Speicher 62 zu den Torschaltungen 40 und 41 übertragen wird, so daß die Torschaltungen gesperrt und das Zählergebnis festgehalten wird. Gleichzeitig wird Über die Leitung 66 von der Torschaltung 64 zur Zeit-Abschalteinrichtung 67 ein Signal über tragen.

Die Zeit-Abschalteinrichtung 67 enthält ein Relais, das einen Ruhekontakt aufweist, der mit dem Anlaßschalter des Motors in Reihe geschaltet ist, so daß bei der Ansteuerung der Zeit-Abschalteinrichtung der Motor-Anlaßschalter ausgelöst und der Motorstrom abgeschaltet wird. Der Motor-Anlaßschalter wird über einen zweiten Schalter gesperrt, der über einen weiteren Kontakt der Zeit-Abschalteinrichtung erregt wird. Dieser zweite Schalter schaltet einen Gleichstrom auf die Motorwicklungen, der über einen Transformator und eine Gleichrichter-Brückenschaltung abgeleitet wird. Dieser Gleichstrom bringt eine Abbremsung des Motors und eine Stillsetzung des Rades und der Welle.

Das Gerät kann nicht erneut gestartet werden, bis die Zeit-Abschalteinrichtung die Zeitperiode beendet hat, so daß eicher auch das grölte zu

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prüfende Rad zum Stillstand gebracht werden kann und der Gleichstrom-Bremsstrom vom Motor abgeschaltet ist. Die digitale Information der Anzeigeröhren 58 wird im Anzeigezustand gehalten, bis ein weiterer Prüfvorgang gestartet wird; vorausgesetzt, daß die Versorgungsspannung des Gerätes nicht abgeschaltet wird.

Mit dem beschriebenen Gerät können die Gewichtswerte und die Winkelstellungen mit einer Genauigkeit von -f 2, 5 gr und + 2, 5 angezeigt werden.

^ Das Gerät liefert in einer gemeinsamen Prüfung alle Informationen,

die zum Auswuchten eines Fahrzeugrades erforderlich sind. Diese Information wird auf einer digitalen Anzeigevorrichtung festgehalten und kann von der Bedienungsperson gelöscht werden, wenn die Auswuchtwerte für ein anderes Rad ermittelt werden müssen. Nach der Befestigung des Rades im Gerät wird nur die Zeit benötigt, um das Rad auf eine konstante Drehgeschwindigkeit zu bringen und nach der Messung wieder abzubremsen.

Die Anwendung von gezähnten Scheiben 23 zur Erzeugung der Taktimpulse vermeidet Einrichtungen zur genauen Steuerung der Geschwindigkeit und Frequenznormalien für die Analog-Digital-Wandler. Die Zahnteilung auf der Scheibe bestimmt die Genauigkeit mit der die Auswuchtwerte ermittelt werden können. Je größer die Anzahl der Zähne ist, desto größer ist die Genauigkeit mit der die Auswuchtwerte ermittelt werden können.

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Claims (14)

1 7. 2. Patentansprüche

1. J Verfahren zur Ermittlung der Auswuchtwerte eines Fahrzeugrades, bei dem das zu prüfende Rad über eine Antriebsvorrichtung in Drehbewegungen versetzt und über eine Meßvorrichtung die Unwucht des sich drehenden Rades nach Betrag und Winkelstellung erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebswelle (10) der Antriebsvorrichtung in zwei in vorgegebenem Abstand (L) angeordneten Lagern (A, B) drehbar gelagert ist und das Rad mit einer Felgenbreite (d) und einem Felgenradius (r) mit der inneren Felgenebene (2) auf das äußere Lager (A) ausgerichtet ist und daß in beiden Lagern (A, B) über piezoelektrische Wandler (19, 20, 21) die Unwuchtkräfte in sinusförmige Spannungen (V_Ä, V_) umgewandelt werden, aus deren Amplituden und Phasen nach den Beziehungen

^WA »I
r ^VB· d ^VA und B" ^Kl ' ^VB ^WB r. V - K₂. ν. • [

die Ausgleichsgewichte (W., W„) für die beiden Felgenebenen (1, 2) über elektronische Stromkreise nach Betrag und Winkelstellung ermittelt und über Anzeigevorrichtungen (58) getrennt angezeigt werden, wobei in den Beziehungen

L » g 2 g

K, ■ K„, . w . und K„ « „ 2

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to

und g * Erdbeschleunigungskonstante

w « Winkelgeschwindigkeit und K_ ^s Wandlerkonstante.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem inneren Lager (B) gewonnene Spannung (V_) zur Ermittlung der Auswuchtwerte für die äußere Felgenebene (1) über einen ersten Einstellwiderstand in Abhängigkeit von der gemessenen Felgenbreite (d) und über einen nachgeschalteten zweiten Einstellwiderstand in Abhängigkeit von dem gemessenen Felgenradius (r)

w proportional verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Auswuchtwerte für die innere Felgenebene (2) die in beiden Lagern (A, B) gewonnenen Spannungen (V , V) über Vorwiderstände (Rl, R2) einem Verstärker (AM)

Ä x5

zugeführt werden, deren Verhältnis Rl der Konstanten K entspricht, daß dem Verstärker (AM) zusätzlich die durch die gemessene Felgenbreite (d) bewertete Spannung (V_n) des inneren Lagers (B) zugeführt wird und daß die Aus gangs spannung des Verstärkers (AM) Über einen Einstellwiderstand in Abhängigkeit des gemessenen P Felgenradius (r) proportional verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Einstellwiderstände direkt mit den Meßvorrichtungen für die Felgenbreite (d) und den Felgenradius (r) gekoppelt und über diese entsprechend einstellbar sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

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gekennzeichnet , daß die Amplituden der Ausgleichssignalspannungen über einen Treppenspannungsgenerator (49) mit nachgeschalteten Zählern (37, 39) ausgemessen werden, wobei die Ausgangs spannung des Tr eppenspannungs generator* schrittweise erhöht und mit der zugeordneten Signalspannung verglichen wird, und daß die Zähler die Anzahl der Schritte bis zur L bereinstimmung der Spannungen festhalten und zur Anzeige an Anzeigevorrichtungen (58) weiterleiten.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Winkelstellung der Ausgleichsgewichte über den Nulldurchgang der Signalspannungen ermittelt wird, wobei ein Taktimpulsgeber pro Umdrehung der Antriebswelle eine vorgegebene Anzahl von Taktimpulsen abgibt, und daß über Zähler die Anzahl der Taktimpulse, ausgehend von einer vorgegebenen Winkelstellung der Antriebswelle, bis zum Nulldurchgang der Signalepannungen abgezählt und über getrennte Anzeigevorrichtungen angezeigt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Taktgeber eine mit der Antriebswelle verbundene ferromagnetische Scheibe mit Verzahnung und ein feststehender Permanentmagnet mit Spule verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Winkelstellung der Antriebswelle über einen weiteren Impulsgeber mit einem Permanentmagnet und Spule sowie einer entsprechend ausgebildeten und mit der Antriebswelle verbundene Scheibe ableitbar ist.·

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-ΗΤΑ

9. Gerät zur Ermittlung der Auswuohtwerte eines Fahrzeugrades, bei dem das zu prüfende Rad über eine Antriebsvorrichtung in Drehbewegungen versetzt und über eine Meßvorriohtung die Unwucht des eich drehenden Rades nach Betrag und Winkelstellung erfaßt wirdι daduroh gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (10) der Antriebsvorrichtung in zwei in vorgegebenem Abotand (L) angeordneten Lagern (A,B) drehbar gelagert ist, zumindest gegenüber einem von denen das Rad mit einer Felgenebene (2) ausrichtbar ist und in denen piezoelektrische Wandler (19»20,21) vorgesehen sind, durch welche die Unwuchtkräfte in sinusförmige Spannungen (V, , V^) umwandelbar sind, und daß eine Einrichtung zur Auswertung der diesen Spannungen entsprechenden analogen Meßdaten (Pig. 6 und Pig. 7) naoh Betrag und Phase sowie eine Anzeigeeinrichtung (58) zum Wahrnehmbarmaohen dieser Meßdaten vorgesehen

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad mit seiner innertn Felgenebene (2) auf das äußere Lager (A) ausrichtbar ist.

11. Gerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzeigeeinrichtung über Meßwertwandler an die Einrichtung zur Auswertung der analogen Meßdaten angeschlossen ist.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (58) als digitale Anzeigewerte wiedergebende Einrichtung ausgebildet ist, weloher die den Meßdaten entsprechenden Impulse über Analog-Digital-Wandler zuführbar Bind.

13. Gerät naoh einem der Ansprüche 9 bia 12, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest eines der Lager (A,B) in der Längsachse der Antriebewelle (10) auelenkbar angeordnet ist.

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14. Gerät nach Anspruch 13» dadurch gekennzeich net, daß die Lagergehäuse (11,12) der Lager (A,B) über Federplatten (13» 14) mit dem Grundaufbau der Antriebsvorrichtung verbunden sind.

Patentanwalt

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