DE2501701C3 - Vorrichtung zum Auswuchten eines Fahrzeugrades - Google Patents

Description

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:ingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der auf anfache Weise Winkellage und -größe des erfordernden Ausgleichsgewichtes optimal, d. h. ohne die Gefahr von Meßfehlern bestimmt werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll von kompaktem und leicht am Fahrzeug anbringbarem Aufbau sein und sich wirtschaftlich herstellen lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs erläuterten Art vor, die Stellmotore von einer Steuerelektronik zu beaufschlagen, die ein Unwuchtsignal von einem Schwingungsaufnehmer empfang?, und daraus ein Steuersignal bildet, das die Stellmotoren im Sinne einer Herabsetzung des Unwuchtsignals betätigt Erfindungsgemäß wird also nicht die Unwucht meßtechnisch erfaßt und daraus ein Maß für Größe und Winkellage des Ausgleichsgewichtes abgeleitet, sondern es wird durch geeignete Verschiebung einer Ausgleichsmasse in radialer- und Umfangsrichtung die Unwucht vollständig kompensiert, so daß man nach Abschluß der erfindungsgemäß vorgeschriebenen Maßnahmen vollständig sicher sein kann, die richtige Größe und die richtige Winkellage der Ausgleichsmasse gefunden zu haben.

Durch radiale Verschiebung der Ausgleichsmasse ermöglicht es die Erfindung, für eine bestimmte Radtype mit einer einzigen Ausgleichsmasse auszukommen, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß die Ausgleichsmasse so groß ist, daß sie bei Anordnung auf dem größten Radius jede nur denkbare Unwucht überkompensieren würde. Anschließend soll in Abhängigkeit von der die Unwucht beseitigenden Lage der Ausgleichsmasse und deren Größe das Ausgleichsgewicht unter Berücksichtigung des radialen Abstandes von der Achse, in dem es angeordnet werden soll, bestimmt und auf dem Radius, auf dem die Ausgleichsmasse sich befindet, in dem gewählten radialen Abstand am Rad befestigt werden. Da die Befestigung des Ausgleichsgewichtes normalerweise am Rand der Felge eines bereiften Rades erfolgt, die Ausgleichsmasse jedoch im allgemeinen weiter innen am Rad stehen wird, muß das Ausgleichsgewicht eine um einen bestimmten Betrag kleinere Masse als die Ausgleichsmasse haben. Der Zusammenhang zwischen Größe und Radius der Ausgleichsmasse sowie Größe und Radius des Ausgleichsgewichtes steht jedoch physikalisch eindeutig fest, so daß die Umrechnung beispielsweise mittels einer vorher aufgestellten Tabelle erfolgen kann.

Das Rad kann sich während der Auswuchtung am Fahrzeug befinden, so daß das Auswuchten unter den tatsächlich vorliegenden Verhältnissen erfolgt.

Eine vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann darin bestehen, daß der Schwingungsaufnehmer an einem nicht-drehendsn Gehäuse angeordnet ist, das seinerseits mit einem mit dem Rad drehfest und koaxial kuppelbaren Grundrahmen in Verbindung steht, um dessen Achse verstellbar ein Träger mit der verstellbaren Ausgleichsmasse angeordnet ist

Von weiterem Vorteil ist es, daß die Stellmotore am Träger angeordnet sind, mit dem in an sich bekannter Weise elektrisch leitende Schleifringe um die Achse umlaufen, die zur elektrischen Speisung der Stellmotore dienen und mit Schleifkontakten des nichtdrehenden Gehäuses zusammenarbeiten.

Jeder Stellmotor wird mittels zeitlich aufeinanderfolgender Amplitudenwerte gesteuert. Ein Vergleich dieser Werte ergibt die Steuerbedingungen. Es liegt somit ein Steuerkreis vor, der so lange arbeitet, bis die

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60 Ausgleichsmasse die optimale Winkel- und Radialstellung einnimmt

Das den Wuchtteller drehbar lagernde Gehäuse ist hohen- und seitenverstellbar an einem Grundgestell befestigt Hierzu sind vorzugsweise zwischen Gehäuse und Grundgestell zwei hintereinander geschaltete Parallelogrammgestänge wirksam. Auf diese Weise kann die Vorrichtung sehr schnell und unkompliziert an verschiedene Fahrzeugräder angepaßt werden, wobei auch eine Selbstzentrierang erfolgt An dem Grundgestell ist zweckmäßig auch die Steuerelektronik angebracht und durch flexible Leitungen mit dem Gehäuse verbunden.

Die Steuerelektronik ist zweckmäßig so ausgebildet, daß bei stetig laufendem Stellmotor zeitlich aufeinanderfolgende Signale des Schwingungsaufnehmers fortlaufend in einem Komparator verglichen werden und der Motor stillgesetzt wird, sobald ein Beschleunigungssignal größer wird als das vorangehende. Sofern nach der ersten Messung bei Beginn des Betriebes eines Stellmotors ein Beschleunigungssignal größer ist als das vorangehende, wird der Motor umgepolt damit er in eine das Unwuchtsignal verkleinernde Richtung läuft Die Amplitudenwerte des Beschleunigungssignals werden zweckmäßig in einem zeitlichen Abstand von fünf Perioden des Beschleunigungssignals verglichen.

Um die Bauelemente der Steuerelektronik mehrfach auszunutzen, wird zunächst der Umfangssteilmotor und zeitlich danach der Radialstellmotor bis zur Durchführung des Ausgleichs betätigt

Vorteilhafterweise beträgt die Drehzahl des Wuchttellers von 600 Upm bis 1200 Upm die Drehzahl des Trägers relativ zum Wuchtteller von 1,5 Upm bis 3 Upm und die Verschiebegeschwindigkeit der Ausgleichsmasse auf der Spindel von 0,5 cm/sec bis 2 cm/sec.

Eine zweckmäßige Schaltungsanordnung kennzeichnet sich dadurch, daß der Schwingungsaufnehmer über einen Verstärker an einen Spitzenwertgleichrichter und eine logische Verknüpfungsschaltung angeschlossen ist, wobei der Ausgang des Spitzenwertgleichrichters über einen Schalter und die Verknüpfungsschaltung direkt mit dem Komparator verbunden sind, und daß die Verknüpfungsschaltung eine die Motoren beaufschlagende Leistungsendstufe speist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden, anhand der Zeichnung, beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht der an einem Fahrzeugrad angreifenden Vorrichtung,

Fig.2 eine perspektivische Explosionsansicht der wesentlichen Bestandteile der in F i g. 1 gezeigten Auswuchtvorrichtung,

Fig.3 eine Seitenansicht des Gegenstandes der Fig. 2,

F i g. 4 einen schematischen Schnitt nach Linie 1V-1V in F i g. 3,

Fig.5 einen Axialschnitt der in den Fig.2 und 3 auseinandergezogen dargestellten Teile zur Veran schaulichung der Lagerungen der relativ zueinandei verdrehbaren Bauelemente und

F i g. 6 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Schal tungsanordnung.

Nach den F i g. 1 bis 4 ist beispielsweise das linkt Vorderrad 26 eines Fahrzeuges 40 auf einer von einen Motor 41 über eine Welle 42 angetriebenen Trommel 2 angeordnet, wobei das normale Fahrzeuggewich wirksam ist, d. h. das Rad 26 mit radialem Druck gege die Trommel 27 gepreßt wird. Durch Einschaltung de

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Motors 41 kann die Trommel 27 und damit das Fahrzeugrad 26 auf eine gewünschte Drehzahl von z. B. 900 UpM gebracht werden.

Erfindungsgemäß ist in der Felge des Rades 26 ein bereits zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörender Wuchtteller 11 angeordnet, der im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes hat Mittels einer zentral an ihm angeordneten Welle 13 ist der Wuchtteller in einem Gehäuse 22 drehbar, aber axial fest gelagert, welches seinerseits über zwei hintereinander geschaltete Parallelogrammgestänge 23 an einem Grundgestell 30 nach F i g. 1 höhen- und seitenverstellbar angebracht ist Eine !zwischen dem Grundgestell 30 und dem Gehäuse 22 wirksame Anpreßfeder 28 preßt den Wuchtteller 11 in die Felge des Fahrzeugrades 26, wodurch ein zum Antrieb des Wuchttellers 11 ausreichender Reibdruck und eine Zentrierung des Wuchttellers 11 in der Felge erzielt werden. Es ist nämlich wesentlich, daß die Welle 13 mit der Radachse 43 genau ausgerichtet ist *>

Nach den F i g. 2 und 3 ist auf der Welle 13 ein Träger 14 relativ zum Wuchtteller 11 und zum Gehäuse 22 drehbar gelagert

Als wesentlichen Bestandteil weist der Träger 14 eine sich radial erstreckende Drehspindel 18 auf, auf der eine *3 mit entsprechendem Gewinde ausgestattete Ausgleichsmasse 19 sitzt, welche gegen Verdrehung relativ zum Träger 14 gesichert ist. Die Spindel 18 kann über ein Untersetzungsgetriebe 17 durch einen am Träger 14 befestigten Stellmotor 16 wahlweise in beiden Richtungen gedreht werden. Eine Skala 20 gestattet die Ablesung der radialen Stellung der Ausgleichsmasse 19.

An der Innenseite des Wuchttellers 11 ist koaxial zur Welle 13 ein Zahnrad 12 angebracht, das mit einem Ritzel 29 eines weiteren am Träger 14 befestigten Stellmotors 15 kämmt

Der Träger 14 weist einen sich vom Wuchtteller 11 weg erstreckenden, mit diesem koaxialen Vorsprung 14a auf, auf dessen Außenseite mehrere Schleifringe 21 vorgesehen sind, die mit auf der Innenseite des Gehäuses 22 angebrachten Schleifkontakten 25 zusammenarbeiten und die Stromversorgung der Stellmotoren 15, 16 gewährleisten. Auf der Oberseite des Gehäuses 22 ist der Schwingungsaufnehmer 24 befestigt, welcher auf vertikale Schwingungen der Anord- nung anspricht

Nach Fig. 1 ist an dem Grundgestell 30 eine Steuerelektronik 31 befestigt, die über flexible Leitungen 32 mit den Schleifkontakten 25 bzw. dem Schwingungsaufnehmer 24 verbunden ist.

In Fig.5 ist gezeigt, wie der Träger 14 mit dem Ansatz 14a auf der Welle 13 und der Ansatz 14a des Trägers 14 im Gehäuse 22 drehbar gelagert ist. Erfindungsgemäß ist das dem Rad zugewandte Ende der Welle 13 mittels eines sie umgebenden Lagers 44 relativ zum Ansatz 14a des Trägers 14 drehbar gelagert. Das vom Rad abgewandte Ende der Welle 13 ist mittels eines weiteren Lagers 45 drehbar aber relativ zum Gehäuse 22 axial fest im Gehäuse drehbar angeordnet.

Das vom Rad abgewandte Ende des Ansatzes 14a ist &° mittels eines Lagers 46 drehbar an der Welle 13 abgestützt, während zwischen dem dem Rad 26 zugewandten Ende des Gehäuses 22 und dem zylindrischen Ansatz 14a des Trägers 14 ein weiteres Drehlager 47 vorgesehen ist. Das letztgenannte Lager ⁶S 47 stützt über das Lager 44 gleichzeitig das vordere Ende der Welle 13 mit am Gehäuse 22 ab, so daß eine stabile und betriebssichere Drehlagerung geschaffen ist.

Der Aufbau der Steuerelektronik 31 ergibt sich aus Fig.6. Von dem auf vertikale Beschleunigungen ansprechenden Aufnehmer 24 wird ein elektrisches Signal einem Verstärker 39 zugeleitet, der einen Spitzenwertgleichrichter 33 und eine sequentielle logische Verknüpfungsschaltung 36 beaufschlagt Ein Schalter 34 ist an den Ausgang des Spitzenwertgleichrichters 33 und die Verknüpfungsschaltung 36 angeschlossen.

Die beiden Eingänge eines !Comparators 35 sind an den Schalter 34 bzw. die Verknüpfungsschaltung 36 angelegt Die Zusammenschaltung ist derart, daß über den Schalter 34 zeitlich aufeinanderfolgende Amplitudenwerte an den Eingängen des !Comparators erscheinen und verglichen werden können.

Der Ausgang d des !Comparators ist wieder an die Verknüpfungsschaltung 36 angeschlossen, wodurch über die Ausgänge a,b,c eine Leistungsstufe 38 für den Antrieb der beiden Gleichstrommotoren 15, 16 angesteuert wird. Wie oben ausgeführt wurde, verschiebt der Motor 15 die Ausgleichsmasse 19 auf einer Kreisbahn, während der Motor 16 für die radiale Verschiebung der Ausgleichsmasse 19 sorgt

Eine an die logische Verknüpfungsschaltung 36 angeschlossene Löschtaste 37 setzt die Elemente der logischen Verknüpfungsschaltung in den Anfangszustand, wodurch eine neue Messung eingeleitet wird.

Der Betrieb der erfindungsgemäöen Vorrichtung ist wie folgt:

Zunächst wird der Wuchtteller 11 gemäß F i g. 1 in die Felge eines Fahrzeugrades 26 eingesetzt und durch die Anpreßfeder 28 gegen diese gedrückt Jetzt wird der Motor 41 eingeschaltet und das Rad 26 mit dem Wuchtteller 11 auf seine Solldrehzahl gebracht

Nunmehr werden durch die Steuerelektronik 31 die beiden Stellmotoren 15,16 so lange betätigt, bis sich die Ausgleichsmasse 19 in einer Radial- und Umfangsstellung befindet, bei der die vom Schwingungsaufnehmer 24 abgegebenen Signale ein Minimum erreichen, d. h. eine optimale Auswuchtung vorliegt Aus der Winkellage und der radialen Lage der Ausgleichsmasse 19 können jetzt Winkellage und Masse des an der Felge anzubringenden Ausgleichsgewichtes ohne weiteres bestimmt werden.

Bei Verwendung der in Fig.6 veranschaulichten Schaltungsanordnung geht der Betrieb so vor sich, daß durch Betätigen der Löschtaste 37 die sequentielle Verknüpfungsschaltung 36 und der Komparator 35 so gesetzt werden, daß der Motor 15 die Ausgleichsmasse 19 kreisförmig im Uhrzeigersinn stetig dreht Dei Schalter 34 sorgt dafür, daß bestimmte ankommende Amplitudenwerte des Beschleunigungssignals im Ein gang des Komparator 35 gespeichert werden. In einen zeitlichen Abstand von z.B. fünf Perioden de: Beschleunigungssignals werden nun ein gerade ankom mendes und ein bei 35 gespeichertes vorangegangene Amplitudensignal an den beiden Eingängen de Komparator 35 verglichen. Der digitale Ausgang <f de Komparator 35 steuert über die Verknüpfungsscha tung 36, und zwar die Ausgänge a, b, c, di Leistungsstufe 38 für die Motoren 15,16 an.

Ist der zweite der am Komparator 35 verglichene Amplitudenwerte des Beschleunigungssignals größ< als der erste, wird der gerade angeschlossene Motor 1 umgepolt, so daß er jetzt in einer die Unwud vermindernden Richtung läuft Er dreht sich nun ! lange entgegen dem Uhrzeigersinn, bis der nach jewe fünf Perioden ermittelte Beschleunigungsamplitude

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wert erstmals wieder größer wird als der vorhergehende. In diesem Zeitpunkt wird über die Steuerleitung c der Schalter in der Leistungsstufe 38 geöffnet und der Motor 15 damit abgeschaltet. Gleichzeitig wird hierdurch der Motor 16 eingeschaltet, so daß er nun die Ausgleichsmasse radial nach außen verschiebt. Vergrößern sich hierbei die Amplitudenwerte des Beschleunigungssignals, was am Ausgang des Kompara-

tors 35 festgestellt wird, so wird über die Steuerleitungen a, b die Drehrichtung des Motors 16 umgepolt. Die Ausgleichsmasse 19 bewegt sich nunmehr in entgegengesetzter Richtung, und zwar so lange, bis sich die gemessenen und bei 35 verglichenen Amplitudenwerte wieder vergrößern. Der Motor 16 bleibt dann stehen, und die Auswuchtung ist vollzogen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims (9)

25 Ol 701 Patentansprüche: Motoren (15,16) beaufschlagende Leistungsendstufi (38) speist.

1. Vorrichtung zum Auswuchten eines Fahrzeugrades, bei der mit dem umlaufenden Fahrzeugrad eine Ausgleichsmasse mitrotiert, die von Steilmotoren relativ zum Rad in Radial- und Umfangsrichtung so lange verschoben wird, bis die Unwucht verschwindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotore (15,16) von einer Steuerelektronik (31) beaufschlagt sind, die ein Unwuchtsignal von einem Schwingungsaufnehmer (24) empfängt und daraus ein Steuersignal bildet, das die Stellmotoren im Sinne einer Herabsetzung des Unwuchtsignals betätigt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsaufnehmer (24) an einem nichtdrehenden Gehäuse (22) angeordnet ist, das seinerseits mit einem mit dem Rad (26) drehfest und koaxial kuppelbaren Grundrahmen (11) in Verbindung steht, um dessen Achse (13) verstellbar ein Träger (14) mit der verstellbaren Ausgleichsmasse (19) angeordnet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotore (15, 16) am Träger (14) angeordnet sind, mit dem in an sich bekannter Weise elektrisch leitende Schleifringe (21) um die Achse (13) umlaufen, die zur elektrischen Speisung der Stellmotore dienen und mit Schleifkontakten (25) des nichtdrehenden Gehäuses (22) zusammenarbeiten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (31) an einem Grundgestell (30) angebracht und durch flexible Leitungen (32) mit dem Gehäuse (22) verbunden ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerelektronik (31) bei stetig laufendem Stellmotor (15 oder 16) zeitlich aufeinanderfolgende Signale des Schwingungsaufnehmers (24) fortlaufend in einem Komparator (35) verglichen werden und der Motor stillgesetzt wird, sobald ein Beschleunigungssignal größer wird als das vorangehende.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (15 oder 16) umgepolt wird, wenn bei Beginn seines Betriebes ein Beschleunigungssignal größer ist als das vorhergehende.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenwerte des Beschleuniigungssignals in einem zeitlichen Abstand von fünf Perioden des Beschleunigungssignals verglichen werden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Wuchttellers (11) von 600 Upm bis 1200 Upm, die Drehzahl des Trägers (14) relativ zum Wuchtteller (11) von 1,5 Upm bis 3 Upm und die Verschiebegeschwindigkeit der Ausgleichsmasse (19) von 0,5 cm/seo bis 2 cm/sec beträgt

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsaufnehmer (24) über einen Verstärker (39) an einen Spitzenwertgleichrichter (33) und eine logische Verknüpfungsschaltung (36) angeschlossen ist, wobei der Ausgang des Spitzenwertgleichrichters (33) über einen Schalter (34) und die Verknüpfungsschaltung (36) direkt mit dem Komparator (35) verbunden sind, und daß die Verknüpfungsschaltung (36) eine die Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auswuchten eines Fahrzeugrades, bei der mit dem umlaufenden Fahrzeugrad eine Ausgleichsmasse mitrotiert, die von Stellmotoren relativ zum Rad in Radial- und Umfangsrichtung so lange verschoben wird, bis die Unwucht verschwindet

Es ist bereits ein Verfahren zum Kompensieren der Schwingung eines bereiften Rades bekannt (DT-OS 15 73 542), bei dem das bereifte Rad mit einer solchen Drehzahl angetrieben wird, daß Schwingungen in der Eigenfrequenz des Systems entstehen. Es wird dann ein Impuls, der die Stärke der Verlagerung und deren Phasenverschiebung zu einer Vergleichsphase anzeigt, gewonnen und einem Anzeigegerät zugeleitet, das den Impuls in eine Anzeige der Winkellage der Unwucht und eine Anzeige der Größe des Ausgleichsgewichtes, das geeignet ist, die schwingungsbedingte Verlagerung zu verringern, umwandelt Schließlich wird an dem bereiften Rad ein Ausgleichsgewicht der angezeigten Größe in der angezeigten Winkellage hinzugefügt Abgesehen davon, daß das Erfordernis der Anregung des Schwingungssystems in seiner Eigenfrequenz einen Nachteil darstellt, erfordert das bekannte Verfahren eine sehr genaue Eichung der einzelnen, zu seiner Ausführung erforderlichen Bauelemente, damit das vom Anzeigegerät schließlich nach Winkellage und Größe bestimmte Ausgleichsgewicht auch tatsächlich die vorliegende Unwucht weitgehend beseitigt.

Aus der DT-AS 20 05 105 ist eine Registriermeß vorrichtung zur Aufzeichnung der Exzentrizität von Rädern im belasteten Zustand bekannt, bei der ein über ein Gestänge mit der Fahrzeugradmitte verbundenes, eine Abrollbewegung des Rades auf einer Laufunterlage nachvollziehbares Fahrgestell mit einer Aufzeichnungsvorrichtung dazu dient, eine Aufzeichnung der statischen Unrundheit des Rades zu erzeugen. Ungenauigkeiten in der Herstellung oder Verschleiß der Vorrichtungsteile sowie deren Massenträgheit gehen in das Meßergebnis ein und verfälschen es. Außerdem ist die nur meßtechnische Erfassung der Unrundheit und die erforderliche Ableitung eines Maßes hierfür nachteilig und zeitraubend.

Eine andere bekannte Auswuchteinrichtung zum dynamischen Auswuchten von Läufern (DT-OS 22 33 549) besteht aus einem mit dem Läufer rotierenden Gehäuse und einer gleichachsigen an ihm anbringbaren Scheibe mit Probegewicht, die relativ zum drehenden Läufer an dessen Umfang durch einen Einzelantrieb in Drehung versetzbar ist Mit der

SS Einrichtung kann nur die Winkellage der Unwucht am Umfang des Läufers ermittelt werden und die manuelle Betätigung des Einzelantriebes bis zur Ermittlung der eindeutigen Winkellage ist zeitraubend.

Die US-PS 27 31 833 offenbart eine Auswuchteinrichtung für Fahrzeugräder mit einer umlaufenden, radial verstellbaren Ausgleichsmasse, die durch eine in der Raddrehachse angeordnete Betätigungsvorrichtung über ein drehrichtungsumkehrendes Kegelradgetriebe ebenfalls nur von Hand verstellbar und nur die Größe

6s der Unwucht an einer Skala ablesbar ist Der erhebliche getriebliche Aufwand macht die Einrichtung außerdem teuer.
Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der