-
Vorrichtung zum Ermitteln von Unwucht in einem Rad Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schnellen und sicheren Ermitteln von Unwucht
im Rad eines Kraftfahrzeugs und zum Wiederherstellen des Gleichgewichts deren.
-
Beachtliche Fortschritte auf dem Gebiet des Schnellstraßenbaus haben
in den letzten Jahren zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit von Motorfahrzeugen
geführt. Das Auswuchten von Rädern eines Kraftfahrzeugs hat mit zunehmender Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs mehr und mehr an Bedeutung gewonnen. Es ist unmöglich, ein Kraftfahrzeug
mit hoher Geschwindigkeit
normal zu fahren, dessen Räder unausgewuchtet
sind, und zwar auch dann nicht, wenn die Räder genau ausgerichtet sind.
-
Das bedeutet, dass, wenn das Kraftfahrzeug eine statische Unwucht
hat, es stark senkrecht schwingen und Fahrer und Insassen ermüden wird. Wenn es
eine dynamische Unwucht hat, wird es quer um den Achsschenkelbolzen schwingen und
zu einer zu starken Abnutzung der Reifen oder zu anormalen Schwingungen des Lenkrades
führen und damit eine gefährliche Situation heraufbeschwören.
-
Heutzutage sind Kraftfahrzeuge so konstruiert, dass ihre Karosserien
ein geringes Gewicht und einen starren aufbau haben, damit sie eine höhere Leistung
erreichen können.
-
Somit ist heutzutage jede Karosserie ein schvingendes System, das
eine deutlicher abgegrenzte Eigen-Reson@nzfrequenz hat als Karosserien nach den
frühercn Stand der der Technik, so dass man sie mit einem Resotor vergleichen kann.
Ein unausgewuchtetes Rad kann nit einer Vibrator verglichen werden, der eine Schwingung
mit einer Frequenz erzeugt, die der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs entspricht.
-
Es dürfte somit klar sein, dass es für ein Kraftfahrzeug wichtig ist,
dass seine RUder ausgewuchtet sind, wenn es bei hohen Geschwindigkeiten sicher und
bequem gefahren werden soll. Es sind nuti bisher schon viele Vorschläge gemacht
worden, Unwucht in Rädern zu messen und deren Auswuchtung
wiederherzustellen,
jedoch ist keiner davon in der Lage gewesen, befriedigende Resultate zu erzielen,
und zwar auf Grand de sache, dass einige davon schwer zu handhaben, eine zeitraubend
bei der Durchführung der Messung und andere nicht fähig sind, genaue Werte beim
Messen der Unwacht in iädern zu produzieren.
-
Diese Erfindung ungeht die Mängel des bisherigen Standes der Technik;
es ist gemäss der obigen Ausführungen ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung
zum Messen der Unwucht in einem Rad zu erhalten.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung £u erhalten,
die es gestattet, den Momentan-Schlfingungsmittelpunkt des schwingenden Systems
leicht zu verschieben.
-
in weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu erhalten,
die es gestattet, den Momentan-Schwingungsmittelpunkt des schwingenden Systems leicht
auf Punkte auf entgegengesetzten Seiten eines Rades einzustellen.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Messen
der Unwucht in einem Rad zu erhalten, die eininch lii Aufbau und eicht ZU bedienen
ist.
-
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu erhalten,
die die Phase der Unwucht in einem Rad zuverlässig feststellen kann.
-
Siorh ein weiteres Ziel der Erfindung ist es 1 eine Vorrichtung zum
Messen der Unwucht in einem Rad zu erhalten, die es gest@ttet, Verschiebung der
Mittelachse der Drehwelle zu 1 - : i
Ein weiteres Ziel der Erfindung
ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die den Betrag der Unwucht in einem Rad mit
grösserer Genauigkeit zu bestimmen gestattet.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei
zeigen: Figur l(a), 1(b), l(c), 1(d) und l(e), daß wenn die Unwucht eines Rades
auf dessin gegenüberliegenden Seiten korrigiert wird, das Rad als Ganzes ausgewuchtet
werden kann; Figur 2(a) und 2(b) Darstellungen zur Erklärung der Prinzipien, auf
denen Vorrichtungen zum Messen von Unwucht in einem Rad beruhen; Figur 3 die Erzeugung
von Geräusch bei der Durchführung von Versuchen; Figur 4 ein Schaubild der Beziehung
zwischen der Drehzahl eines Rades und dessen Amplitude; Figur 5(a), 5(b), 5(c),
5(d) und 5(e) Darstellungen zur Erläuterung der Prinzipien, die der Korrektur von
Unwucht in einem Rad auf dem Prüfstand zugrundeliegen; Figur 6 eine Darstellung
zur Erläuterung der in Fig. 2 dargestellten Prinzipien, wobei ein Fehler in Betracht
gezogen wird; Figur 7 ein Ausführungsbeispiel zur Verminderung der Geräuscherzeugung
bei der Durchführung von Versuchen; Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel zur
Verminderung der Geräuscherzeugung bei der Durchführung von Versuchen;
Figur
9(a) und 9(b) Gestänge, mit denen der Momentan-Schwingungsmittelpunkt des schwingenden
Systems. verändert werden kann, Figur 10 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbei
spiels zur Änderung des- Momentan-Schwingungsmittelpunktes durch Bewegen der rotierenden
Welle auf der das Rad sitzt, Figur ll(a) und ll(b) Darstellungen zur Erklärung der
Prinzipien, auf denen das Ausführungsbeispiel von Fig. 10 beruht, Figur 12 eine
Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels zur Veränderung des Momentan-Schwingungsmittelpunktes
des schwingenden Systems durch Verschieben des Gestänges, Figur 13 eine Schnittansicht
des Gestänges längs der Linie A-A auf Fig. 12, Figur 14(a) und fili(b) Darstellungen
zur Erklärung der Prinzipien, auf denen das Ausführungsbeispiel von Fig. 12 beruht,
Figur 15 eine Darstellung zur Erklärung der Steuern einrichtungen, die zum Steuern
eines Fluids benutzt werden, das seinerseits zum Messen und Korrigieren von Unwucht
in einem Rad gemäss dieser Erfindung benutzt wird, Figur 16 eine Darstellung zurErklärung
des Messteils zum Messen und Korrigieren von Unwucht in einem Rad unter Verwendung
eines Fluids, Figur 17 eine Darstellung zur Erklärung der Korrektur
von
Verschiebungen der Mittelachse der rotierenden Welle, Figur 18 ein Schaubild für
die Abhängigkeit zwischen dem Druck in der Düse und dem Abstand zwischen dem Vorderende
der Düse und dem schwingenden Element, Figur 19 eine Darstellung zur Erklärung der
Durchführung einer Stichprobe, Figur 20 eine Ansicht zur Erklärung der Beziehung
zwischen der Phasenmesstafel und dem Rad, Figur 21 eine Darstellung zur Erklärung
der Durchführung der Bestimmung der Phase der Unwucht in einem Rad, Figur 22 eine
Darstellung zur Erklärung der Prinzipien, auf denen ein Ausführungsbeispiel des
elektrischen Priifsystems zum Messen und Korrigieren von Unwucht in einem Rad beruht,
Figur 23 ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung zur elektrischen Steuerung
des Messens und Korrigierens von Unwucht in einem Rad, Figur 24 ein Schaltbild der
elektrischen Kreise für wichtige Teile und Figur 25(a), 25(b), 25(c) und 25(d) Wellenformen
der an verschiedenen Stationen erzeugten Impulse.
-
Bevor die Erfindung eingehend erklärt wird, wird eine kurze Darstellung
der Prinzipien vorausgeschickt, auf denen sie beruht.
-
Zunächst ist der Grund zu betrachten, warum ein Rad genau ausgewuchtet
werden kann, indem man lediglich Korrektur gewichte an den beiden Oberflächen des
Rades befestigt.
-
Auf Fig. l(a) wird eine rotierende Welle R,-an der ein zu prüfendes
Rad H angebracht ist, so in Umdrehung versetzt, dass es dem Rad gestattet ist, radial
zur Welle R um den Momentan-Schwingungsmittelpunkt D des schwingenden Systems herum
zu schwingen. Das Rad H sei unausgewuchtet, wies es bei X gezeigt ist. Wenn das
Rad H dadurch ausgewuchtet werden kann, dass man lediglich ein Korrekturgeweicht
F1 an nur einer Seite des Rades anbringt, dann kann des Ausgleichen des Kraftmoments,
bezogen auf den Schwingungsmittelpunkt D, durch die folgende Gleichung ausgedrückt
werden: X # M - F1#L1 = 0 (1) Es wird also auf den Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D eine Unwuchtkraft (F1-X) ausgeübt, die senkrecht zur rotierenden Welle gerichtet
ist.
-
Wenn man nun annimmt, dass das Rad H wieder ausgewuchtet wird, indem
man ein weiteres Korrekturgewicht F2 an seiner anderen Seite befestigt, um den Betrag
der Unwuchtkraft (F1-X) zu erhalten, dann lässt sich, ähnlich der Gleichung (1),
die folgende Gleichung bilden x zu M - F2#L2 = 0 (2) Es wird also im Momentan-Schwingungsmittelpunlrt
D eine
Unwuchtkraft (F2-X) erzeugt, obwohl das Rad H scheinbar ausgewuchtet
ist.
-
Um nun die Rsstkraft sowohl in Fig. 1(a) als auch in Fig.
-
l(b) gleich Null zu machen, braucht man nur F1 und F2 zu F3 und F3
zu machen, so dass das Kräftepaar am Unwuchtpunkt X ruf Null herabgesetzt werden
kann, wie dies Fig. l(c) zeigt. Man sieht, dass das Rad H somit genau ausgewuchtet
werden kann.
-
Auf den Figuren l(a), l(b) und l(c) wird vom Rad H angenommen, dass
es nur an einem Punkt unausgewuchtet ist.
-
Ist das Rad H nun an drei Punkten unausgewuchtet, wie dies Fig. l(d)
zeigt, so lassen sich die unausgewuchteten Punkte X1, X2 und X3 übereinanderlegen,
so dass der unausgewuchtete Punkt X an ihre Stelle treten kann, wie dies Fig.
-
l(e) zeigt. Daraus kann man entnehmen, dass das Rad II ausgewuchtet
werden kann, indem man lediglich Korrektur gewichte an seinen beiden Seiten anbringt.
-
Nun soll das Wesentliche der Prinzipien erklärt werden, auf denen
Vorrichtungen zum Messen von Unwucht in einem Rad beruhen.
-
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, dass das Anbringen von Korrekturgewichten
an beiden Seiten eines Rades der Bestimmung zweier unbekannter Grössen x und Y entspricht,
wie dies die Figuren 2(a) und 2(b) zeigen. Somit besteht das Wesentliche der Prinzipien
darin, zwei Gleichungen abzuleiten, die diese beiden unbekannten Grössen enthielten
und ihren Wert zu bestimmen.
-
Insbesondere lassen sich durch Verschieben des Momentan-Schwingungsmittelpunktes
in Fig. 2 die beiden folgenden Gleichungen herleiten: X(L+l) + Yl = F (3) X(L+#l)
+ Y#l = E (4) Mit Hilfe dieser- zwei Gleichungen lassen sich die unbekannten Grössen
X und Y berechnen, wobei sich versteht, dass der Abstand zwischen dem Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D auf der einen Seite und F und E auf der anderen Seite eine längeneinheit ist.
-
Vorrichtungen zum Messen von Unwucht in einem Rad müssen einen guten
Rauschabstand haben, und zwar aus dem nachstehend erklärten Grunde: Damit man mit
Hilfe dieses Gleichungssystems aus'den Gleichungen (3) und (4) Werte für die unbekannten
Grössen X;-und Y erhalten kann, ist. es zweckmässig, den Momentan-Schwingungsmittelpunkt
(Parameter) zu verschiebens und zwar muss der Betrag dieser Verschiebung des Momentan-Schwingungsmittelpunktes
ausreichend gross sein. Wenn nämlich die Verschiebung ( Q - a ) des Momentan-Schwingungsmittelpunktes
klein ist, werden sich Schwankungen der gemessenen Werte von E und F direkt als
Geräusch manifestieren, wie dies die Fig. 3 zeigt, so dass es unmöglich ist, richtige
Werte für E und F zu erhalten.
-
Die Beziehung wischen der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades und
der Phase der Unwucht in einem Rad soll nach stehend erklärt werden. Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit
des
Rades weit unter der Resonanzgeschwindigkeit liegt (Fig. 4), bei der die Schwingungsamplitude
unendlich gross ist, so ist die durch eine Unwucht erzeugte Sclluingung genauso
gerichtet wie die Verbindungslinie zwischen dem Drehmittelpunkt des Rades und der
Unwuchtstelle. Erreicht aber die Drehzahl des Rades die Resonanzgeschwindigkeit,
so ist die Schwingungsrichtung um 900 verschoben.
-
In Wirklichkeit ist jedoch diese Verschiebung sehr empfindlich und
kann in Abhängigkeit von geringen Veränderungen der Drehzahl des Rades stark schwanken;
wenn das Rad bei der Prüfung eines Rades auf Unwucht mit der Resonanzdrehzahl rotiert,
so ist es schwierig, die Anzeige der Phasen der Unwucht abzulesen, da die Anzeige
eine ständige Veränderung aufweist. Rotiert jedoch das Rad bei einer Drehzahl, die
ein Mehrfaches der Resonanzdrehzahl darstellt, so wird die Grösse der Schwingung
vermindert, und die Schwingungsrichtung ist gegenüber der Richtung, in der die Unwucht
liegt, um 1800 versetzt. In diesem Falle hat man den Vorteil, dass Amplitude und
Phase der Schwingung konstant sind und durch Drehzahl schwankungen praktisch nicht
beeinflusst werden, wobei die Amplitude der Grösse der Unwucht proportional ist.
Damit wird es möglich, die Grösse der Unwucht genau zu bestir-imen, wenn man das
Rad in diesem Drehzahlbereich rotieren lässt und Amplitude und Phase misst.
-
Ein Beispiel fiir die Vorrichtungen des Prüfstandsystems zum
Messen
der Unwucht in einem Rad d.h. für eine Vorrichtung, auf der die Unwucht eines Rades
zweimal gemessen wird, indem man das Rad in ungekehrtem Positionen montiert- soll
nun erklärt werden. Typische Drehvorrichtungen des Prüfstandsystems lassen sich
ganz allgemein in Vorrichtungen des statisch-dynamischen Systems und die desjenigen
Systems unterteilen, bei denen die beiden Flächen gleichzeitig geprüft werden. Bei
den ersteren erhält man die dynamische Auswuchtung, nachdem eine genau statische
Auswuchtung erhalten worden ist. Mit den Vorrichtungen dieses Systems kann man relativ
befriedigende Resultate erhalten, wenn das zu prüfende Rad einen schmalen Reifen
hat und eine schwere Karosserie tragen kann und langsam fährt; sie sind er nicht
in der Lage, die Unwucht in einem Rad mit hohem Wirkungsgrad und hoher Genauigkeit
zu korrigieren.
-
Wird die L-ge eines unausgewuchteten Punktes X durch Ausnutzung der
durch Schwerkraft erzeugten Zugwirkung in Fig. 5(a) besteht und wird die Unwucht
dadurch korrigiert, dass man an den entgegengesetzten Seiten des Rades Gewichte
E und E' anbringt5 l.ie dies Fig. 5(b) zeigt, so würde man die erhaltenen Ergebnisse
als praktisch der Fig. 5(c) entsprechend ansehen. Dann wird das Rad in Umdrehung
versctzt und die dynamische Umwucht 2W gemessen.
-
Unterteilt man die dynamische Unwucht 2W in W und W und kompensiert
man sie auf Grund der Überlegung, dass E = X - E-' wird nicht unbedingt E = X -
E ist, so würde die
Korrekturgleichung wie folgt lauten: El1 -
(X - E') l2 = W (5) l2 - l1 An dieser Stelle muss das Problem der auf den Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D in Fig. 1 wirkenden Unwuchtkraft betrachtet werden. Werden in der Praxis die Korrekturgewichte
am Rad angebracht, so muss sich der Momentan-Schwingungsmittelpunkt des schwingenden
Systems ändern, da nunmehr die axiale Richtung der den Achsschenkelbolzen tragenden
Welle mit der Mitte der Reifenlauffläche zusammenfällt. Wird demgemäss der Momentan-Schwingungsmittelpunkt
um den halben Abstand l2 gemäss Fig. 5(e) verschoben, so entsteht gemäss der folgenden
Gleichung der Fehler #1
Aus den vorstehenden Ausführungen kann man ersehen, dass es infolge der Reibung
in den Lagern und dergl. unmöglich ist, eine genaue statische Auswuchtung zu erhalten
und dass die Hypothese X - g = E' nicht ausreichend ist.
-
Vorrichtungen des Systems, bei dem zwei Seiten gleich zeitig geprüft
werden, sind vorgeschlagen worden, um die Nechteile des statisch-dynamischen Systems
zu vermeiden.
-
Diese Vorrichtungen beruhen auf dem obenerwähnten Wesen der Prinzipien,
auf denen einige Vorrichtungen zum Messen von Unwucht in einem Rade beruhen.
-
Bekanntlich ist es nutzlos; die Vorrichtung mit aufwendigen Einrichtungen
zum Verarbeiten der Messignale auszurüsten, wenn die Fähigkeit einer Vorrichtung
gering ist, Signale aufzunehmen. Betrachtet man z.B. die Fortpflanzung eines Fehlers
in den oben anhand von Fig. 2 beschriebenen Gleichungen (3) und (4), so wären die
erhaltenen Ergebnisse praktisch so, wie dies Fig. 6 zeigt, d.h., dass die Werte.
-
von E(ßß) und F(#l)so sind, wie dies aus den Gleichungen (3) und (4)
folgert:
Was am vorstehenden Rechenvorgang bemerkenswert ist, ist die Tatsache, dass es bei
der Bestimmung der unbekannten Grössen X und Y zu einem Fehler kommen kann und dass
eine Erhöhung des Moments durch eine starke Verschiebung des Momentan-Schwingungsmittelpunkts
ein durch vertikale Schwignung verursachtes Geräusch erzeugen kann.
-
Beim genauen Korrigieren von Unwucht mit Hilfe der oben erwähnten
Vorrichtungen des st tisch- dynami schon Systems miissen die Arbeitsgänge ö-fters
durchgeführt werden, bis die endgiiltige Entscheidung erreicht ist. Das führt
unweigerlich
zu einer Erhöhung der zum Prüfen und Sorrigieren erforderlichen Zeit und der Anzahl
von Korrekturgewichten, die benutzt werden müssen, um den Zweck zu erreichen. Bei
der Benutzung der Vorrichtungen des Systems, bei dem beide Seiten zugleich geprüft
werden, muss man sich entscheiden, welche Einrichtungen zum Verandern des Parameters
(der Position des Momentan-Schwingungsmittelpunktes) benutzt werden sollen, und
zwar unter Berücksichtigung der Einschleppung eines Fehlers in die beim Prüfen erreichten
Ergebnisse.
-
Damit bessere Resultate erhalten werden können, könnte nian zwei gerade
Linie veranlassen, sich unter einem Winkel # zu schneiden, der, wie Fig. 7 zeigt,
nahezu 900 beträgt.
-
Den Zweck, die beiden geraden Linien zu versnlassen, sich unter 900
zu schneiden, könnte man, ohne zur Berechnung von zwei Simultangleichungen greifen
ZU müssen, auch dadurch erreichen, dass man den Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D des Rades II so verschiebt, dass er auf den Seitenflächen A und B des Rades H
liegt, wie das die Fig. 8 zeigt.
-
Wenn sich dabei der Momentan-Schwingungsmittelpunkt D .auf die Fläche
A legt, lässt sich die folgende Beziehung herleiten: #F #Y = (8); wenn sich der
Momentan-Schwingungsmittelpunkt auf der auderen Seitenfläche B befindet, gilt die
folgende Beziehung: #E #X = (9).
-
L
Die in die erhaltenen Resultate eingeschleppten
Fehler sind voneinander unabhängig. Es liegt auf der Hand, daß die Vorrichtungen,
die auf diesen Gleichungen beruhen, vielfach wirksamer sind als die auf den Gleichungen
(6) und (7) beruhende -Vorrichtung. Dies läßt sich durch Einsetzen von Werten in
die Gleichungen belegen.
-
Nach der vorstehenden Beschreibung dürfte klar sein, daß man beim
Kompensieren von Unwucht ihr einem Rad mit hoher Genauigkeit bessere Ergebnisse
erhalten kann, wenn der Momentan-Schwingungsmittelpunkt des Rades auf gegenüberliegenden
Felgenoberflächen des Rades liegt. Die Prinzipien, auf deren Basis sich diese Feststellung
in konkrete Form bringen läßt, sollen nachstehend erklärt werden.
-
In der Praxis ist es schwierig, den Momentan-Schwingungsmittelpunkt
eines Rades auf dessen gegenüberliegenden Oberflächen zu legen. Sogar wenn es möglich
wäre, den Momentan-Schwingungsmittelpunkt dorthin zu verlegen, würde man beim Betrieb
der Vorrichtung auf Schwierigkeiten stossen. Es ist nun festgestellt worden, daß
es mit Hilfe der Montage des Rades durch eine Spezialvorrichtung möglich ist, den
Moinentan-Schwingungsmittelpunkt des Rades auf eine dergegenüberliegenden Seitenflächen
A und B zu verlegen.
-
Bei dieser neuen Spezialvorrichtung, die mit GelenkhebeUn arbeitext;
werden um eine Stelle auf einer Felgenfläche A des Rades, an der der Momentan-Schwingungsmittelpunkt
des Rades H liegen soll, ein imaginärer Kreis geschlagen und die
Gelenkhebel
P und P tangential zu diesem Xreis angeordnet.
-
Die rotierende Welle R sitzt im Mittelpunkt eines Armes Q, der die
beiden Gelenkhebel P und P miteinander verbindet. Die Gelenkhebel P und P sind dabei
so angeordnet, dass zwei Linien, die beide auf einem dar Gelenkhebel P und P senkrecht
stehen und durch die Mitte eines der Gelenkhebel P und P hindurchgehen, einander
in einem Punkt schneiden, welcher der Stelle entspricht, an der der Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D auf einer der gegenüberliegenden Felgenoberflächen des Rades H liegen soll. Wenn
man den Momentan-Schwingungsmittelpunkt D veranlasst, auf der anderen Felgenoberfläche
13 zu liegen, kann das Rad H in geeigneter Weise auf der rotierenden Welle R so
bewegt werden, wie dies durch eine einzelne gestrichelte Linie auf Figur 9(a) angedeutet
ist, da es schwierig ist, den Momentan-Schwingungsmittelpunkt D zu verschiebenq
Als Alternative kann der Momentan-Schwingungsmittelpunkt D auch auf gegenüberliegende
Felgenoberflächen des des terlegt werden, wenn man die Gelenkhebel P und P so anordnet
dass Verlängerungen der Gelenkhebel sich in einem Punkt schneiden, der auf einer
Felgenoberfläche A oder auf der anderen Felgenoberfläche B des Rades H liegt, wie
dies die Fig. 9(b) zeigt. Sind nun die Gelenkhebel P und P so angebracht, dass ihre
Aussenenden S und S voneinander weg oder aufeinander zu bewegt werden können, so
wird es mZglich, den imaginären Momentan-Schwingungsmittelpunkt zu verschieben,
ohne das Rad H zu bewegen.
-
Erfindungsgemäß werden Gelenkhebel dazu benutzt, den Momentan-Schwingungsmittelpunkt
zu bewegen. Die Prüfung eines Rades kann dabei nach einem rein mechanischen Verfahren,.nach
einem Verfahren unter Benutzung eines Fluids oder nach einem elektrishchen Verfahren
erfolgen.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Momentan-Schwingungsmittelpunkt
eines Rads feststeht, während das Rad bewegt werden kann wie in Fig. 9(a) gezeigt,
soll nun beschrieben werden, Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist eine hohle, rotierende Welle 1 in zwei Lagern 2 und 3 drehbar gelagert, während
die Welle gegenüber der Welle 1 radial schwingen kann. Ein AuBenzylindér 5 eines
Radaufnahmeelementes 4 ist über ein Endstück der rotierenden Welle 1 geschoben;
auf der äußeren Umfangsfläche desJenigen Teils der rotierenden Welle 1 auf dem der
Außenzylinder 5 sitzt, sind Längsnuten 6 angebracht, um in sich Stifte aufzunehmen,
die aus der inneren Umfangsfläche des Außenzylinders 5 herausragen, damit das Radaufnahmeelement
4 gegenüber der rotierenden Welle 1 axial verschoben werden kann.
-
Auf der Innen-Umfangsfläche eines Innenzylinders 8 des Radaufnahmeelements
4 ist ein Gewinde 9 angebracht, das durch Verschrauben in ein Gewinde 11 auf der
äußeren Umfangsfläche eines Endstücks einer beweglichen Welle 10
eingreifen
kann, die drehbar in die hohle rotierende Welle 1 eingeschoben ist.
-
Auf der äusseren Umfangsoherfläche des Aussenzylinders 5 ist ein Flansch
13 zur Aufnahme eines Rades 12 angebracht, das auf Unwucht geprüft wird und so eingestellt
ist, dass es genau ausgewuchtet werden kann.
-
Nun sollen Gelenkhebel beschrieben werden, die das Rad 12 so halten,
dass der Momentan-Schwingungsmittelpunkt D auf einer Felgenoberfläche des Rades
12 liegt. Gleichgeformte Ilalteplatten 1111 und 142 sind an gegenüberliegenden Seiten
des LaSers 3 so angebracht, dass sie halteelemente 151 und 152 mit gleicher Länge
an ihrem Vorderende schwenkbar um die Drehpunkte 161 bzw. 162 tragen. Das illteelement
151 trägt schwenkbar ein Ende der llrlteelemente 171 und 181, die um die Drehpunkte
191 bzw. 201 schwenken und an entgegengesetzten Enden des Halteelemeiits 151 angebracht
sind. Das Halteelement 152 trägt schwenkbar ein Ende der Halteelemente 172 und 1821
die um die Drehpunkte 192 bzw. 202 schwenken und an entgegengesetzten Enden des
Halteelements 152 angebracht sind. Die Halteelemente 171, 181 und 172, 182, die
alle gleich lang sind, sind an ihrem anderen Ende gelenkig mit feststehenden Maschinenrahmen
211 bzw. 212 verbunden.
-
Die Bewegung der Gelenkhebel ist so eingerichtet, dass sich eine Linie
221, die durch den Drehpunkt 161 geht uiic1 auf der Linie senkrecht steht, die zwei
Drchpunkte 191 und
201 miteiander verbindet, auf der einen Seite,
und eine Linie 222, die durch den Drehpunkt 162 geht und auf der Linie senkrecht
steht, die zwei Drehpunkte 192 und 202 miteinander verbindet, auf der anderen Seite,
in einem Punkt schneiden, der auf dem Mittelstück der rotierenden Welle 1 liegt
und dem Momentan-Schwingungsmittelpunkt D entspricht.
-
Eine erste Hülse 23 ist auf einen Teil der rotierenden Welle 1 aufgeschoben,
der sich zwischen den Lagern 2 und 3 befindet, und eine Seite Hülse 24 ist auf den
Aussenumfang der ersten Hülse 23 aufgeschoben. In die innere Unifangsfläche der
ersten Hülse 23 istzeine Spiralnut 25 mit geringer Steigung eingefräst, die einen
aus der Drehwelle 1 herausragenden Stift 26 aufzunehmen vermag.
-
Gegengewicht-Einrichtungen 27 bestehen aus den Gewichten 291 und 292j
die an entgegengesetzten Enden der Haltearme 281 bzw. 282 befestigt sind. Das untere
Ende einer Haltestange 30, die auf halben Wege zwischen den Haltearmen 281 und 282
angeordnet ist, ist in die zweite Hülse 24 und in die erste Hülse 23 eingeführt.
31 stellt einen Halterahmen für die Haltestange 30 dar.
-
Wenn bei dieser Anordnung die erste Hülse 23 uni einen bestimmen Winkel
gedreht wirdf neigt sich die Halte stange 30, wobei ihre Schrägstellung durch den
Halterahnien 31 gesteuert wird; die Gegengewicht-Einrichtungen 27 neigen sich zusaninien
mit der Haltestange 30 ebenfalls. Wird die
zweite Hülse 24 um einen
bestimmten Winkel gedreht, so drehen sich die Gegengewicht-Einrichtungen 27 in die
gleiche Richtung wie die Drehwelle 1 oder in einer dazü entgegengesetzten Richtung.
-
Auf der Drehwelle 1 sitzt nahe deren anderem Ende vor dem Lager 2
eine Keilriemenscheibe 32, die mit einem -nicht dargestellten- Motor verbunden ist.
Angrenzend an die Keilriemenscheibe 32 sind an einem Ende der Drehwelle 1 Einrichtungen
zum lIin- und Herbewegen des Radaufnahmeelemeint 8 4 angebracht.
-
Insbesondere ist auf dem an die Keilriemenscheibe 32 angrenzenden
Ende der Drehwelle ein hohles ZylindergehOuse mit zwei miteinander gegenüberstehenden
Kegelrädern 34 und 35 angebracht, die so angeordnet sind, dass ihre Achsen rechtwinklig
zur Achse der Drehwelle 1 stehen. Am anderen Ende der beweglichen Welle 10 sitzt
ein weiteres Kegelrad 36, das mit den beiden Kegelrädern 34 und 35 in Eingriff gebracht
werden kann. Auf dem anderen Ende der die Kegelräder 34 und 35 tragenden Wellen
sitzen zwei Räder 37 und 38, die ausserhalb des zylindrischen Gehäuses 33 liegen
und von einem Umsteuerzylinder 39 umgeben sind.
-
In der Mitte eines Vorderendes des zylindrischen Gehäuses 33 ist eine
rechteckige Öffnung angebracht, in die eine Stange 41 mit rechteckigem Querschnitt
hineinnagt, die an ihrem inneren Ende ein Kegelrad 42 trägt, das mit den beiden
Kegelrädern 34 und 35 in Eingriff gebracht werden kann. Z.ischen dem Kegelrad 42
und der Innenfiläche des
zylindrischen Gehäuses 33 sitzt auf der
Stange 41 eine Schraubenfeder 43, die normalerweise durch ihre Federkraft das Kegelrad
42 nach innen drückt und dadurch mit den Kegelrädern 34 und 35 in Eingriff bringt.
Am Aussenende der Stange 41 sitzt ein als Anschlag wirkender Knopf 44.
-
Es soll nun die Arbeitsweise des in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiels
dieser Erfindung beschrieben werden.
-
Das auf Unwucht zu prüfende und auszuwuchtende Rad 12 wird am Flansch
13 des Radaufnahmeelements 4 befestigt. Liegt der Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D zufällig nicht auf der äusseren Felgenoberfläche des Rades 12, so wird der 42
Knopf 44 herausgezogen, so dass das Kegelrad/nun nicht mehr mit den Kegelrädern
34 und 35 in Eingriff steht; der Motor wird mit niedriger Drehzahl gedreht. Da das
Kegelrad 36 mit den Kegelrädern 34 und 35 in Eingriff steht, drehen sich die Drehwelle
und die içegliche Welle 0 zusammen. Wird der Umsteuerzylinder 39 von Hand in diesem
Augenblick entweder nach vorn oder nach hinten verschoben, so werden die Innenflächen
des Umsteuerzylinders 39 gegen die Räder 37 und 38 gedrückt, die sich zu drehen
beginnen.
-
Diese Drehung der Oder 37 und 38 wird durch die Kegelräder 34, 35
und 36 auf die bewegliche Welle 10 übertragen, die sich ebenfalls zu drehen beginnt.
Dreht sich die bewegliche Welle 10 in einem oder in anderem Sinne, so wird ds Radaufnahmeelement
4 entweder nach vorn oder nach hinten bewegt, da der Gewindeteil 11 der beweglichen
Welle in den Gewindeteil 9 des Radaufnahmeelements 4 eingreift.
Nachdem
dann der Momentan-Schwingungsmittelpunkt D durch die Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung
des IIadeufnahmeelements 4 in dieselbe Ebene wie die äussere Feigenoberfläche des
Rades 12 gebracht worden ist, wird der Knopf 44 um 90° gedreht, so dass der Knopf
44 in eine -nicht dargestellte- Vertiefung im zylindrischen Gehäuse 33 einrastet
und das Kegelrad 42 wieder durch die Federkraft der Feder 43 in Eingriff r.lit den
Kegelrädern 34 und 35 gebracht wird. Das stellt eine Verbindung zwischen der Drehwelle
1 und der beweglichen Welle 10 her, so dass sie nun wieder eine Einheit bilden und
eine axiale Verschiebung des Radaufnahmeelements 4 verhindert wird.
-
Nachdem das Rad 12 in eine Stellung gebracht worden ist, bei der der
Momentan-Schwingungsmittelpunkt D auf der äusseren Seitenfläche des Rades 12 liegt,
wird die Drehwelle 1 mit einer gegebenen Drehzahl angetrieben, die ein Mehrfaches
der anhand von Fig. 4 beschriebeiien Resonanzdrehzahl betragen kann. Enthält nun
das Rad 12 eine Unwucht, so führt die Drehwelle 1 um den Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D herum eine radiale Schwingbewegung aus.
-
Um diese Schwingung zu beseitigen, verschiebt man die erste Hülse
23 axial1 so dass sich die Gegengewicht-Einrichtungen 27 schrägstellen. Dann verschicbt
man auch die zweite Hülse 24 axial, so dass sicij die Gegengewicht-Einrichtungen
zu drehen beginnen, während die Drehwelle l sich ebenfalls dreht. Der Motor wird
abgestellt, wenn die Schwingung der Drehwelle 1 auf einen Nindestwert zurückgegangen
ist.
-
Ninimt man an, dass sich in diesem Augenblick die Gegengewicht-Einrichtungen
27 in der in Fig. 11(a) dargestellten Schrägstellung befinden, so ist das auf den
Momentan-Schwingungsmittelpunkt D wirkende Kra ftmoment gegeben durch die Gleichung
LY + (L + l - l1) F - (L + l+ l1) F = 0 2lIF LY = 2 l1F # Y = (10) L Somit ist die
Gleichung (10) dieselbe wie Gleichung (8).
-
Dann wird das Rad 12, wie oben beschrieben, in die Stellung gebracht,
die der strichpunktiert gezeichneten Einzellinie auf Fig. 10 entspricht. Wenn sich
das Rad 12 auf der Drehwelle 1 in der durch die strichpunktierte Einzellinie dargestellten
Stellung befindet, schwingt die Drehwelle 1, wenn das Rad 12 unausgewuchtet'ist.
Um diese Schwingung zu beseitigen, werden die erste und zweite Hülse 23 und 24 in
die oben beschriebenen Stellungen gebracht.
-
Nimmt man an,. dass sich die Gegengewicht-Einrichtungen 27 in der
auf Fig. ll(b) dargestellten Schrägstellung befinden, so ist das auf den Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D wirkende Kraftmoment gegeben durch die Gleichung LX + ( l- l2) F - ( l+ l2) F
= 0 2l2F LX - 2l2F = 0 # X = (11) L
In den Gleichungen (10) und
(11) lassen sich die Werte für L, Q1' Q2 und F aus den Bedingungen ermitteln, unter
denen 1 2 das Rad 12 ausgewuchtet wird, so dass die nach den Gleichungen (10) und
(11) erhaltenen Werte von X und Y als die Gewichte der Ausgleichsgewichte verwendet
werden können. Die Phase der Unwucht lässt sich aus der Position der Gegengewicht-Einrichtungen
27 errechnen.
-
Ist das Rad 12 genau ausgewuchtet, so wird die durch Zentrifugalkräfte
auf den Momentan-Schwingungsmittelpunkt ausgeübte Kraft gleich Null, so dass, unabhängig
von der Stellung, in der das Rad festgehalten wird, die auf den Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D wirkende Unwuchtkraft so beseitigt werden kann, wie dies anhand von Fig. l(a)
und l(b) beschrieben worden ist.
-
Nun soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden,
bei dem der Momentan-Schwingungsmittelpunkt bewegt wird, während das auszuwuchtende
Rad feststeht. Die Drehwelle 1 (Figuren 12 und 13) ist drehbar in den Lagern 2 und
3 gelagert und kann radial zur Welle 1 schwingen. Das Radaufnahmeelement 4 mit dem
Flansch 13 sitzt auf einem Ende der Drehwelle 1, wobei das Rad 12 mit Schrauben
am Flansch 13 befestigt ist.
-
Die erste Hülse 23 ist praktisch auf den Mittelteil der Drehwelle
1 aufgeschoben; die zweite Hülse 24 sitzt auf dem äusseren Umfang der ersten Hülse
23. Die Spiralnut 25 mit geringer Steigung ist in die Innenfläche der ersten Hülse
23 eingefräst und kann den aus der Drehwelle 1 herausragenden
Stift
26 aufnehmen.
-
Die Gegengewicht-Einrichtungen 27 bestehe-n aus zwei Geichten 291
und 292 mit gleichem Gewicht, die an entgegengesetzten Ende der Haltearme 281bzw.
282 befestigt sind.
-
Die zwischen den Haltearmen 281 und 282 angeordnete Haltestange 30
hat ein unteres Ende, das in die zweite Hülse 24 und in die erste Hülse 23 eingeführt
ist. Die Haltestange 30 ist am Haltegehäuse 31 befestigt, das auf die Drehwelle
1 aufgepasst ist.
-
Beiderseits des Lagers 3 sind die beiden Halteplatten 14 und 14 angebracht.
Mit einer Oberfläche der Halteplatte 2 141 ist ein praktisch U-förmiges Element
451 einstückig verbunden, das an seinen beiden Enden Wellen 461 und trägt, die aus
den Seiten nach aussen herausragen. Ein Verbindungsstück 481 mit H-förmigem Querschnitt
besteht aus oberen und unteren Plattenelementen 491 und 501, die an einem Ende des
Elements 481 so angeordnet sind, dass sie die Drehwellen 461 bzw. 471 erfassen.
Das Verbindungsstück 481 umfasst auch noch ein oberes und ein unteres Element 511
und 521, die am anderen Ende des Elements 481 so angeordnet sind, dass sie die Wellen
541 unI 551 erfassen, die in einem U-förmigen Element 531 sitzen, das dem Element
451 entspricht.
-
Ein Plattenelement 561 ist einstückig am offenen Ende.
-
des Elements 531 ahgebracht. Oberhalb und unterhalb des Vorderendes
-von Element 561 angebrachte, horizontale Platten 571 und 581 umschliessen die obere
und die untere Platte 491 und 501.
-
An die horizontalen -Platten 571 und 581 sind Vorspringe und und 601
angeformt, die auf der Außenseite in einer Linie mit den Achsen der Wellen 461 und
471 zu liegen kommen. Die Vorsprünge 59l und 601 werden von Öffnungen 621 bzw. 631
aufgenommen, die sich in den fest ar -nicht dargestellten- Gestell der Maschine
angebrachten Befes-tigungsplatten 61 befinden.
-
Der untere Vorsprung 601 und die Befestigungsplatte 61 sind mit einer
Vertiefung 641 und mehreren Öffnungen 65 versehen, wobei ein Stift 661 durch eine
der Öffnungen 6S1 hindurch in die Vertiefung 641 1 hindurch in die Vertiefung eingreift.
-
An der Halteplatte 142 ist eine Baugruppe angebracht, die genauso
aufgebaut ist wie die der Halteplatte 141. Eine Verlängerung 221 der die Welle 541
und die Welle 461 miteinander verbindenden Linie und eine Verlängerung 222 der die
Welle 542 und die der Welle 461 entsprechende Welle miteinander verbindenden Linie
schneiden einander in einem Punkt, der dem Momentan-Schwingungsmittelpunkt entspricht.
-
Eine Keilriemenscheibe 67, die durch einen -nicht dargestellten- Elektromotor
in Umdrehung versetzt werden kann, ist am Vorderende der Drehwelle 1 befestigt.
-
Nun soll die Arbeitsweise des in den Figuren 12 und 13 dargestellten
Ausführungsbeispiels beschrieben werden.
-
Wenn man den Momentan-Schwingungsmittelpunkt D auf der Drehwelle 1
verlegen will, werden die Stifte 661, die die Vorsprünge 601 an der Befestigungsplatte
61 festhalten.
-
zurückgezogen und die Halteplatten 481 und 482 so geschwenkt, dass
der Schnittpunkt der Verlängerungen 221 und 222 im Schnittpunkt zwischen der einen
Felgenoberfläche des R'des 12-und der Drehwelle 1 zu liegen kommt. Dann werden die
Stifte 661 in jeweils die richtige Öffnung 651 so eingeführt, dass sie die Vorsprünge
601 an der Befestigungsplatte 61 festhalten.
-
So sind die Befestigungsplatten 61 kraftschlüssig mit den Plattenelementen
561 und 562 so verbunden, dass die Elemente 531 und 532 fest mit den Befestigungsplatten
61 verbunden sind. Die Elemente 531 und 532 sind über die Verbindungsstücke 481
und 482 mit der Drehwelle 1 verbunden, wobei die Verbindungsstücke durch die Elemente
531, bzw. 532 erfasst werden, und die Elemente 451 und durch die Verbindungsstücke
48 bzw. 482 und durch die kraftschlüssig mit den Elementen 451 bzw. 45g verbundenen
Halteplatten 141 und 142. Daraus folgt, dass die Drehwelle 1 gegenüber der Welle
1 radial um den Momentan-Schwingungsmittelpunkt D schwingen kann.
-
In derselben Weise kann, wic oben beschrieben, der Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D auch auf die andere Seitenfläche des des 12 verlegt werden.
-
Wenn sich die Drehwelle 1 nach Verlegen des Momentan-Schwingungsmittelpunkts
D auf eine Seitenfläche des Rades 12 dreht, dreht sich die Welle 1 zusammen mit
dem Rad 12 und den Gegengewicht-Einrichtungen 27. Weist das Rad 12
eine
Unwucht auf, so schwingt die Drehwelle 1 radial zu sich selbst um den Nomentan-Schwingungsmittelpunkt
D, da die Wellen 541 und 542 feststehen. Um die Phase der Unwucht zu ermitteln,
werden die Gegengewicht-Einrichtungen 27, je nachdem, wie die Schwingung vermindert
werden kann, entweder im gleichen Sinn wie die Drehwelle 1 oder gEgenläufig dazu
gedreht. Gleichzeitig werden die Gegengewicht-Einrichtungen 27 veranlasst, sich
axial zur Drehwelle 1 zu neigen, um den Korrekturbetrag zu bestimmen.
-
Nimmt man An, dass sich die Gegengeicht-Einrichtungen 27 in der auf
Fig. 14(a) dargestellten Schrägstellung hefinden, wenn die Schwingung der Drehwelle
1 den Mindestwert besitzt, so lässt sich das auf den Momentan-Schwingungsmittelpunlit
D wirkende Kraftmoment durch die folgende Gleichung ausdrücken: LY + (L + l- l1)
F - (L + l+ l1) F = 0 2l1F # Y = (12) Somit ist die Gleichung (12) dieselbe wie
Gleichung (10).
-
Das ermöglicht es, sofort Ausgleichsgewichte am Rad 12 anzubringen.
-
Denn werden die Wellen 541 und 542 durch Einsetzen der Stifte 661
in andere Öffnungen 651 auswärts bewegt, um den Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D auf die andere Felgenoberfläche des Rades 12 zu verlegen, indem der Schnittpunkt
der Verlängerungen 221 und 222 in den Schnittpunkten zwischen der anderen Felgenoberflä.che
des Rades 12
und der Drehwelle 1 verlegt wird.
-
Wird die Drehwelle 1 gedreht, nachdem der Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D auf die andere Oberfläche des Rades 12 verlegt worden ist, so dreht sich die Welle
1 zusammen mit dem Rad 12 und den Gegengewicht-Einrichtungen 27. Ist das Rad 12
unausgewuchtet, so schwingt die Drehwelle 1 zu sich selbst um den Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D. Zur Ermittlung der Unwuchtphase werden die Gegengewicht-Einrichtungen 27 je nachdem,
wie die Schwingung vermindert werden kann, iii derselben Richtung wie die Drehwelle
oder gegenläufig dazu gedreht. Gleichzeitig werden die Gegengewicht-Einrichtungen
27 veranlasst, sich axial zur Drehwelle 1 zu Ileigen, um den Korrekturbetrag zu
ermitteln.
-
Nimmt man an, 4 ss sicli die Gegengewicht-Einrichtungen 27 in der
in Fig. 14(b) dargestellten Stellung befinden, wenn die Schwingung der Welle 1 ihr
Minimum besitzt, so ist das auf den Momentan-Schwingungsmittelpunkt D wirkende Kraftmoment
durch die folgende Gleichung gegeben: LX + ( l- l2) F - ( l+ l2) F = 0 2l2F # X
= (13) L Somit ist Gleichung (13) dieselbe wie Gleichung (11), womit ermöglicht
wird, sofort Korrekturgewichte am Rad 12 anzubringen.
-
Figur 15 zeigt eine Ausführungsform des Steuersystems, das zum Steuern
eines Flnids benutzt wird, das zum erfindungsgemässen
Messen und
Korrigieren einer Unwucht in einem Rad verwendet wird. Die auf Fig. 15 dargestellten
Elemente zum Verlegen des Momentan-Schwingungsmittelpunktes D auf die eine oder
andere Felgenoberfläche des Rades sind ebenso wie die anhand der Figuren 12 und
13 beschriebenen. Auf diesen Figuren bezeichnen Bezugszeichen gleichartige Teile,
deren Erklärung nicht nötig ist.
-
Nach der Darstellung sitzt auf der Drehwelle 1 ein Lagemessfühler
68 in zylindrischer Form und eine Phasenmessplatte 70 in Scheibenform mit einer
Phasenmessöftnung 69.
-
Beiderseits des Lagemessfühlers 68 sind Lagemesseinrichtungen 711
und 712 angeordnet, von denen eine -711- aus einer federbelasteten Balgmembrane
731 besteht, die in einem Gehäuse 721 untergebracht ist, und einer L geme@@-düse
741, die in der Mitte des beweglichen Endes der Balgmembrane 731 so angebracht ist,
dass sie eine @in-und herge@ende Bewegung usführen kann. Die vom Gehäuse abgeschnittene
Düse 741 h t einen vorderen Endtiel, der gegenüber dem Lagemessfühler 68 angeordnet
ist. Ein mit einem Rückschlagventil 751 und einem mit der Aussenluft in Verbindung
stahenden, verstellberen Drosselventil 761 versehenes Halteelement 771 ist mit einer
Seite der Düse 741 verbunden; eine Ph@senmessdüse 7@1 ist mit der anderen Seite
der Düse 741 verbunden und nahe an der Phasenmessöffnung 69 angeordnet. Der Ausgang
der Phasenmessöffnung 69 wird einem Steuerschlitz 113 des Phasenmesskreises von
Fig. 16 zugeführt.
-
Die andere Lagemess-Einrichtung 712 hat praktisch denselben Aufbau
wie die Lagemesseinrichtung 711, jedoch mit der Abweichung, dass eine Phasenmessdüse
7S2 Seite au Seite mit der Lagemessdüse 742 angeordnet ist. Die Phasenmessdüse 782
ist mit einem Auslasschlitz 80 eines Gegendruck-Schaltelements 79 verbunden, dessen
anderer Auslasschlitz 81 mit dem anderen Steuerschlitz 114 des in Fig. 16 dargestellten
Phasenmesskreises verbunden ist.
-
Dcr Auslesschlitz des Halte elements 771 einer Lagemesseinrichtung
711 ist mit der Komparator-Einrichtung 821 verbunden, lfO der gemessene Druck mit
demjenigen Druck verglichen wird, auf den die Vorrichtung eingestellt ist.
-
Der Auslasschlitz der IÇomparator-Einriclltung 821 steht mit dem Gehäuse
721 der Phasenmesseinrichtung 711 über einen hydreulischen Stossdämpfer 831 und
mit der Druckdifferential-Messeinrichtung 84 in Verbindung.
-
In gleicher Weise steht das Halteelement 772 der anderen Lagemesseinrichtung
712 mit dem Gehäuse 722 der anderen L@gemesseinrichtung 712 über eine Komparator-Einrichtung
22 und einen Stossdämpfer 832 sowie mit der Druckdifferential-Messeinrichtung 84
in Verbindung.
-
Die Komparator-Einrichtung 821 besteht aus drei Membranen Stift 3°1
und 901 mit grösserem Durchmesser und zwei Membranen 871 und 891 mit kleinerem Durchmesser,
die auf dem Schaft 851 in einem zylindrischen Gehäuse befestigt sind. Dabei sind
Membranen mit grösserem und mit kleinerem durchmesser miteinander abwechselnd und
im Abstand
voneinander angeordnet iind grenzen auf diese Weise
eine erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Kammer 911, 921, 931, 941 und 951
ab, von denen die erste Kammer 911 mit dem Halteelement 771 verbunden ist, die zweite
Kammer 921 ein Fluid mit einem bestimmten Druck P1 aufnehmen kann, die dritte und
vierte Kammer 931 und 941 mit der Aussenluft verbunden sind und die fünfte Kammer
in ihrem Mittelpunkt eine Düse 961 enthält, die mit der Aussenluft in Verbindung
steht und geeignet ist, durch einen in einer Seite angebrachten Schlitz ein Fluid
aufzunehmen, während ein Auslasschlitz ir ihrer anderen Seite zur Verbindung mit
dem Stossdämpfer 831 dient. Die andere Komparator-Einrichtung 822 ist ebenso aufgebaut
wie die Komperator-Einrichtung 821.
-
Die Druckdifferential-Messeinrichtung 84 besteht aus vier Membranels
mit grossem Durchmesser 97, 99, 101 und 102 und zwei Membranen mit kleinerem Durchmesser
98 und 100, die auf einem Schaft 103 in einem zylindrischen Gehause sitzen. Die
Membranen mit grösserem und mit Icleinerem Durchmesser sind miteinander abwechselnd
und im Abstiid voneinander angeordnet, um eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte
und sechste rammer 104, 105, 106, 1Ct, 108 und 109 zu bilden, wobei die erste hemmer
104 ein Fluid unter einem anderen, vorgegebenen Druck aufnehmen kann, die zweite
und die vierte Kammer 105 und 107 mit den Stossdämpfern 831 bzw. 832 verbunden sind,
die dritte und die fünfte Kammer 106 und 108 mit der Aussenluft
in
Verbindung stehen und die sechste Kammer 109 in der Mitte eine Düse 110 besitzt,
die mit der Aussenluft in Verbindung steht und ein Fluid durch einen in ihrer einen
Seite angebrachten Schlitz aufnehmen kann, während mit einem Schlitz in ihrer anderen
Seite ein Manometer 111 verbunden ist.
-
Nun soll der auf Fig. 16 dargestellte Phasenmesskreis beschrieben
werden. 112 ist ein bistabiles Reinfluid-Element, das an einer Wand angebracht werden
kann, die zwei Steuerschlitze 113 und 114 enthält, die ein Fluid vom Phasenmesschlitz
69 als Sollwert-Signal und ein Fluid vom Auslasschlitz 81 des Schaltelements 79
als Rücl.stellsignal erhalten. Das Element 112 hat noch-Auslasschlitze 115 und 116,
die an die Steuerschlitze 122 bzw. 123 eines Proportional-Elements 121 angeschlossen
sind, und zwar über Drosselventile 117, 118 und Aufladetanks 119 bzw.
-
120. An die Auslasschlitze 124 und 125 des Propòrtional-Elements 121
sind Manometer 126 wld 127 zur Phasentiiessung angeschlossen.
-
Nun soll die Arbeitsweise des Steuersystems nach Fig. 15 und des Phasenmesskreises
nach Fig. 16 beschrieben werden.
-
Um festzustellen, ob das Rad 12 eine Unwucht hat, wird es auf die
Drehwelle aufgesetzt. Dann wird der Momentan-Schwingungsmittelpunkt D an eine Stelle
gelegt, an der eine Felgenoberfläche des Rades 12 die Drehwelle 1 schneidet. Wird
die Drehwelle 1 durch einen Motor in Umdrehung
versetzt, so wird
die Drehwelle 1 radial zu sich selbst, um den Momentan-Schwingungsmittelpunkt D
schwingen, wenn das Rad 12 unausgewuchtet ist; der Lagemessfühler 68 wird ebenfalls
schwingen.
-
Wird ein Fluid mit einem gleicllluleibenden Druck P in die Düsen 741,
742' 781 und 782 geleitet, so wird das Fluid durch diese Düsen ausgestossen. Der
Druck P in der Düse 741 und der Abstand #l zwischen der Düse 741 und dem Lagemessfühler
68 sind durch die in Fig. 1g dargestellte Abhängigkeit gekennzeichnet, wobei der
Druck in der Düse 741 durch das IInlteelement 771 nufrechterhalten wird. D.h., wenn
der Druck in der Düse 741 die durch eine Kurve a in Fig. L9 dargestellten Kennwerte
besitzt, hat der Druck im Halteelement 771 die durch eine Kurve h in Fig. 19 dargestellten
Kennwerte. Die Kurve b hat deshalb eine negative Steigung, weil das Fluid im Element
771 z.T. durch das Drosselventil 761 ins Freie abgelassen wird. Es dürfte also klar
sein, dass sich der Winkel der negativen Steigung variieren lässt, wenn das Drosselventil
761 regulierbar ist.
-
Der Output des Halteelements 771 wird der ersten Kammer 91 der Koia-parator-Eiurichtung
821 zugeleitet und mit dem Fluid unter dem vorgegebenen Druck P1 verglichen. Ist
der Fluiddruck in der ersten Kammer 911 höher, sa bewegen sich alle Membranen in
eine Richtung, bei der sie sich von der Düse 961 weg bewegen, so dass das in die
fünfte
K@mmer 951 gelangende Fluid durch die Düse 961 ins Freie
geleitet wird und der Output durch den Stossdämpfer 831 nicht zur Lagemesseinrichtung
711 zurückgeführt wird.
-
1st der Fluiddruck in der ersten I'mnter 911 niedriger als der Fluiddruck
in der zweiten Kammer 921, so bewegen sich alle Membranen in eine Richtung, bei
der sie sich in Richtung auf die Düse 961 bewegen, und der Druck in der fünften
hemmer 951 steigt, so dass ein der Erhöhung proportionaler Output durch den Stossdämpfer
831 zur Lagemesseinrichtung 711 zurückgeleitet wird. Dadurch wird das bewegliche
Ende der Balgmembrane 731 veranlasst, sich zum Lagemessfühler 68 hill zu bewegen.
Somit wird dter Abstand #l zwischen dem Lagemessfühler 68 und der Düse 741 konstant
gehalten. Aus dieser Beschreibung geht klar hervor, dass sich die Düse 741 rückwärts
bewegt, wenn die Amplitude des Lagemessfühlers 68 gross ist, und dass sich die Düse
741 vorwärts bewegt, wenn die Amplitude des Lagemessfühlers 68 klein ist. Da die
Amplitude eine-Funktion der Grösse der Unwucht im Rad 12 ist, lässt sich die Grösse
der Unwucht im Rad 12 bestimmen, wenn man die Strecke misst, um die sich die Düse
741 vorwärts oder rückwärts bewegt.
-
Die Grösse der Unwucht in Rad 12 lässt sich in gleicher Weise bestimmen,
wenn der Momentan-Schwingungsmittelpunkt D auf der anderen @elgenoberfläche des
Rades liegt.
-
Nun soll die Messung der Phase der Unwucht beschrieben werden, oder
es soll beschrichen werden, wie festgestellt
wird, wo im Rade eine
Unwucht vorhanden ist. Es wird angenommen, dass sich die Unwucht des Rades 12 (Fig.
20) die an der Stelle h befindet, und dass/Phasenmessöffnung 69 sich der Phasenmesscheibe
70/an einer Stelle befindet, die gegenüber der Unwuchtstelle A um einen Winkel a
versetzt ist.
-
Ist das Schaltelement 79 so eingestellt, dass es von einem Auslasschlitz
80 getrennt ist und an einen Auslasschlitz 81 angeschlossen ist, wenn die Amplitude
des Lagemessfühlers 68 die durch Kurve c (Fig. 21) dargestellte Kenngrösse ht und
sich der Legemessfühler 68 unmittelbar an die Düse 782 heranbewegt, dann wird ein
mit der Frequenzamplitude des Lagemessfühlers synchrones Impulssignal durch den
Auslasschlitz nl zum Steuerschlitz 114 des bistetbilen Elements 112 gelangen. Ein
Output des Elements 112 wird durch das Drosselventil 118 abgegeben und im Ladetank
120 gespeichert.
-
Auf der anderen Seite wird jedesmal, wenn die Phasenmessöffnung 69
sich in Register mit der Düse 781 befindet und das Element 112 vom Auslasschlitz
116 getrennt und mit dem Auslasschlitz 115 verbunden ist, ein Output in Form eines
Impulssignals zum Steuerschlitz 113 des bistabilen Elements 112 geleitet, so dass
ein Output des Elements 112 durch das Drosselventil 117 im Aufladetank 119 gespeichert
wird.
-
Die im Aufladetank 119 gespeicherte Fluidmenge entspricht den
Teilen
X in Fig. 21, während die Menge des im Aufladetank 120 gespeicherten Fluids den
Teilen Y in Fig. 21 entspricht. Das Proportional-Element 121 erzeugt sn seinen Auslasschlitzen
124 und 125 Outputs, die-den in den Aufladetanks 119 und 120 gespeicherten. Fluidmengen
proportional sind; Phasendifferenzen werden durch die Manometer 126 und 127 als
Druckdifferenzen ausgedrückt. Somit kann die Grösse der Unwucht im Rad 12, die durch
die Grösse der Vorwürts- oder Rückwärtsbewegung der Düse 741 bestimmt ist, dadurch
kompensiert werden, dass man an einer Stelle B (Fig. 20) des Rades 12 ein Korrekturgewicht
anbringt, die A diametral gegenüberliegt.~Das wird durch die Ausführungen unterstützt,
die weiter oben im Zusammenhang mit Fig. 4 gemacht wurden.
-
Nun soll das Kompensieren einer Lageverschiebung unter Verschiebung
der Mittellinie der Drehwelle 1 um eine Strecke 5r von R1 nach R2 (Fig. 17) erklärt
werden, die durch Auswechseln des Rades 12 gegen ein anderes Rad oder nach Verstellen
des Momentan-Schwingungsmittelpunktes D eintritt. Der Abstand zwischen dem Lagemessfühler
68 und den Düsen 741 und 7&2 soll K betragen,-wenn der erstere unverändert in
seiner normalen Position bleibt. Die Abstände zwischen dem Lageme'ssfühler 68 und
den Düsen und und 74 sollen mit kl bzw. k2 bezeichnet werden, wenn 2 der erstere
schwingt und sich nach Verschiebung aus seiner normalen Position unmittelbar an
die letzteren heranbewegt. Dann kann die Beziehung zwischen der Amplitude
hl
in der normalen Position und der Amplitude h2 in der verschobenen Position einerseits
und den Abständen K, kl und k2 andererseits durch die folgende Gleichung wiedergegeben
werden: h1 = h2 = (K - k1) + (K - K2) (14) Da die zweite und die vierte Kammer 105
und 107 der Druckdifferential-Messeinrichtung 84 mit dem ersten bzw. zweiten Lagemesselement
711 bzw. 712 verbunden sind, werden Drücke, die sich in Abhängigkeit von den Abständen
kl und k2 verändern können, in die zweite und in die vierte Kammer 105 und 107 gelangen.
In die erste Kammer 104 der Druckdifferential-Messeinrichtung 84 wird ein Fluid
unter dem Druck P3, für den die Vorrichtung eingestellt ist, eingeleitet.
-
Da die Membranen 99 und 101 der zweiten und der vierten Kammer 105
und 107 auf der Seite der Düse 110 einen grösseren Durchmesser haben und die Membran
97 der ersten Kammer 104 auf der anderen Seite der Düse 110 einen grösseren Durchmesser
besitzt, bewegt sich der Schaft 103 auf die Düse 110 zu, wenn die Summe der Drücke
in der zweiten und vierten Kammer 105 und 107 grösser ist als der Druck in der ersten
Kammer 104, mit einem Ergebnis, dass der Druck in der sechsten Kammer 109 ansteigt.
Der erhöhte Druck in der sechsten Kammer 109, die am Manometer 111 abgelesen werden
kann, stellt den Abstand Ör dar, um den sich die Mittelinie der Drehwelle 1 verschoben
Eluat.
-
Die Positionen der Düsen 741 und 742, mit deren IIilfe die Grössc
der Unwucht im Rd 12 bestimmt worden ist, können nc dem cm Manometer 111 abgelesenen
Druck korrigiert werden.
-
Nun soll ein Ausführungsbeispiel des elektrischen Prü.fsystems zum
Messen und Korrigieren von Unwucht im Rad er-@lärt werden. In Fig. 22 wird der Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D genauso eingestellt, wie dies anhand der Figuren 12 und 13 beschrieben worden
ist. Lagemesseinrichtungen 128, die aus einem Differential-Transformator oder dergl.
bestehen und die Schwingung der Drehwelle 1 in ein elektrisches Signal umzuwandeln
vermögen, sind n:-be am Mittelstück der Welle 1 angeordnet. Eine Phasenmesseinrichtung
133, bestehend aus einer drehfest auf der Welle 1 sitzenden Scheibe mit einem Ausschnitt
129, einer L@mpe 131 und einem Phototransistor 132, ist vorhanden.
-
lit Figur 23 sind die Lagemesseinrichtungen 128 an eine Signalpegel-Einstelleinrichtung
134, bestehend aus einem Regelwiderstand oder dergl., angeschlossen, die ihrerseits
n eine Lagemesseinrichtung 135 und an einen Schmidt-Trigger 136 angeschlossen ist.
Der Schmidt-Triggerreis 136 ist mit einer Differenzier-Schaltung 137 verbunden,
die ihrerseits an einen Positiv-Begrenzer 138 und einen Negativ-Begrenzer 139 angeschlossen
ist, wobei der I'o si tiv-Begrenz er an eine Sollwertsignal-Eingangsklemme einer
Flip-Flop-Schaltung 140 und der Negativ-Begrenzer 139 über eine Umkehrschaltung
141 und einen Kontakt eines Unschalters
142 an eine Rückstellsignal-Eingangsklemme
der Flip-Flop-Schaltung 140 angeschlossen ist. Der andere Kontakt des Umschalters
142 ist mit der Phasenmesseinrichtung 133 verbunden. Die Ausgangsklemmen ,der Flip-Flop-Schaltung
140 sind über Ladekreise 143 mit einem Anzeigeinstrument 144 verbunden.
-
Die Flip-Flop-Schaltung 140, die Ladestromkreise 143 und das Anzeigeinstrument
sind in konkreter Form in Fig. 24 dargestellt. Die Flip-Flop-Schaltung 140 besteht
aus zwei Transistoren 145 und 146. 147 und 148 sind Kle=en für den Anschluss an
eine Stromquelle, 149 und 150 sind Sollwert-bzw. Rückstellsignal-Eingangsklemmen,
und 151 und 152 sind Ausgangsklemmen, die sowohl mit dem Anzeigeinstrument 144 als
auch mit den Ladekreisen 143 verbunden sind, von denen der eine aus einem Widerstand
153 und einem Kondensator 155 besteht und der andere aus einem Widerstand 154 und
einem Rondensator 156.
-
Nun soll die Arbeitsweise des vorerwähnten elektrischen Prüfsystems
beschrieben werden. Zum Auswuchten wird das Rad 12 auf die Drehwelle 1 gesetzt.
Dann wird der Momentan-Schwingungsntittelpunkt D so eingestellt, dass er auf einer
Felgenoberfläche des Rades 12 liegt. Wenn die Drehwelle 1 in Umdrehung versetzt
wird, dreht sich auch das Rad 12. Werni das cd 12 unausgewuchtet ist, schwingt die
Drehwelle radial. Die Schwingung muss eine Amplitude haben, die symmetrisch zu einer
Bezugsachse R1 liegt, die es eine Kennkurve A in Fig, 25(a) zeigt,
Oft
geschieht es? dass die Mittellinie der Drehwelle 1 aus verschiedenen Gründen nichtniXder
Bezugsachse R1 zusammenfällt und die Drehwelle 1 dann so verschobensein kann, wie
es durch eine Achse R2 dargestellt ist.
-
Diese Achsenverschiebung wird durch den Lagemessfühler 128 erfasst,
dessen Öut'p'ut ; in eine Rechteckwelle umgewandelt wird, wie dies bei B in Fig,
25(a) dargestellt ist, und dann durch die Differenzier-Schaltung 137 weiter differenziert
wird, wie dies Fig. 25(b) zeigt.
-
Der differenzierte Output wird über den Positiv-Begrenzer 138 in der
Form eines in Fig. 25(c) dargestellten Signals an die Sollwertsignal-Eingangsklemme
149 der Flip-Flop-Schaltung 140 gelegt. Gleichzeitig wird der differenzierte Output
durch den Negativ-Be-grenzer 139 geschickt, durch die Umkehrscbaltung 141 umgekehrt
und in Form eines auf Fig. 25(d) dargestellten Signals an die Rückstellsignal-Eingangsklemme
150 der Flip-Flop-S¢hsltung 140 gelegt.
-
Zwei Outputs der Flip-Flop-Schaltung 140 laden den jeweiligen Ladestromkreis
143. Ein Strom, der denjenigen Output darstellt, dessen Ladung'früher beendet ist,als
der andere Output, fliesst zum Anzeigeinstrument 1,44;, der Zeiger schlägt in eine
Richtung aus. Nimmt man an, dass die nach Eintreffen des-- Soilwertsignals bis zum
Eintreffen des Rückstellsignals verstreichende Zeit länger ist als die nach Eintreffen
des Rückstellsignals bis zum Eintreffen des Sollwertsignals verstreichende- Zeit,
so beendet der an die Rückstell-Ausgangsklemme 150 angeschlossene
Ladestromkreis
143 den Ladevorgang früher als der andere Ladestroikreis 143, so dass das Anzeigeinstrument
144 anzeigt, dass der Output auf der Rückstellseite grösser ist als der Output auf
der Sollwertseite.
-
Wird also der Signalpegel mit Hilfe der Signalpegel-Einstelleinrichtung
134 so eingestellt, das das Sollwertsignal und das Rückstellsignal in regelmässigen
Zeitintervallen abwechselnd an die Flip-Flop-Schaltung 140 gelegt werden bis der
Zeiger des Anzeigeinstruntents 144 zum Stillstand kommt, während das Anzeigeinstrunent
beobachtet wird, so bewegt sich die Nittelachse der Drehwelle 1 von der Achse R2
weg und richtet sich auf die Bezugsachse R1 aus Beim Messen der Unwuchtphase im
Rad 12 wird der Umschalter 142 mit der Phasenmesseinrichtung 133 in Eingriff gebracht
dann wird mit Hilfe der Scheibe 130, der Lampe 131 und des Phototransistors 132
ein Signal in die Rückstell-Eingangskle e 150 der Flip-Flop-Schaltung 140 eingespeist.
Andererseits wird ein Sollwertsignal in die Sollwertsignal-Eingangsklemme 149 der
Flip-Flop-Schaltung 140 eingespeist. Das Sollwertsignal wird mit dem Rückstellsignal
verglichen, und das Ergebnis dieses Vergleichs wird am Anzeigeinstrument 144 als
Phasendifferenz angezeigt.
-
Dann wird der Antrieb zur Drehwelle 1 abgeschaltet. Es wird ein Ausgleichsgewicht,
das dem durch die Lagemesseinrichtung 135 ermittelten Wert entspricht, an einer
durch
das Messinstrument 144 angezeigten Stelle an einer Oberfläche des Rades 12 angebracht,
die auf der anderen Seite des Rades liegt als die Oberfläche, auf die der Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D gelegt worden ist.
-
Nun wird der Momentan-Schwingungsmittelpunkt D auf die andere Ielgenoberfläche
des Rades 12 verlegt. Die Grösse der Unwucht im Rade und die Phase der Unwucht im
Rad 12 werden genauso gemessen wie oben beschrieben. Dann wird einer durch das Anzeigeinstrument
144 angezeigten Stelle ein Korrekturgewicht an einer Oberfläche des Rades 12 ngebracht,-
die derjenigen Oberfläche gegenüberliegt, auf die der Momentan-Schwingungsmittelpunkt
D gelegt worden ist.
-
Patentansprüc-he: