DE2951539A1

DE2951539A1 - Verfahren zum ausmessen nicht ausgewuchteter raeder eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE2951539A1
Application number: DE19792951539
Authority: DE
Inventors: Reiken Kaneda
Original assignee: KOHGIKEN CORP
Current assignee: KOHGIKEN CORP
Priority date: 1978-12-28
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1980-07-17
Also published as: JPS5589729A; US4274287A; FR2445522A1; FR2445522B3

Description

Verfahren zum Ausmessen nicht ausgewuchteter Räder eines Kraftfahrzeugs

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausmessen nicht ausgewuchteter Räder eines Kraftfahrzeugs, und sie betrifft insbesondere ein Verfahren zum Ausmessen nicht ausgewuchteter Autoräder durch Prüfung zweier Punkte, die unter einer imaginären Achsenlinie gelegen sind, die den Mittelpunkt des rechten Autorades mit dem Mittelpunkt des linken Autorades verbindet.

Allgemein gesprochen gibt es zwei Wege zum Ausmessen nicht ausgewuchteter Autoräder während ihrer Drehung. Der eine Weq ist

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~⁴~ 2 ü b I b 3 ü

ein System außerhalb vom Wagen (das sogenannte "Off the Car"-System), bei dem die Räder für die Messung von dem Fahrzeug abgenommen werden müssen, und der andere Weg ist ein System am Fahrzeug (das sogenannte "On the Car"-System), bei dem die Messung an Ort und Stelle durchgeführt wird, ohne daß die Räder vom Fahrzeug abgenommen werden. Der erstere Weg, d.h. das System außerhalb des Fahrzeugs, besitzt den Vorzug hoher Genauigkeit für den Nachweis, ob das Rad an sich unwuchtig ist, aber wenn das Rad wieder an dem Fahrzeug befestigt ist, kann ein gewisser Unterschied in der Ausrichtung der Radachse und der Achse der Meßapparatur auftreten, sodaß das System außerhalb des Fahrzeugs nicht zufriedenstellend sein kann. Andererseits besitzt der zweite Weg, d.h. das Meßsystem am Fahrzeug, den Vorzug, daß die Prüfung durchgeführt werden kann, ohne daß das Rad von der Karosserie abgenommen werden muß, aber die Meßgenauigkeit bei diesem System ist derjenigen des Systems außerhalb des Fahrzeugs unterlegen.

Es gibt zwei Typen der Meßsysteme am Fahrzeug, und zwar den weichen Typ und den harten Typ. Ein Beispiel für den weichen Typ ist in Fig. 1A dargestellt, bei dem ein durch einen Wagenheber J angehobenes Rad W aufgrund von Zentrifugalkraft, die durch das nicht ausgewuchtete Rad erzeugt wird, um einen Punkt A der Karosserie vibriert. Die Amplitude der Vibration wird durch einen Detektor S erfaßt und elektrisch analysiert, um den Betrag und die Stelle der Unwucht anzuzeigen.

Es ist offensichtlich, daß in dem oben beschriebenen Fall die Größe und die Stelle der Vibration in Abhängigkeit von dem Aufbau der Aufhängungen, die die Räder haltern, entsprechend verschieden sind. Daher kann der angezeigte Betrag der Unwucht ein Näherungswert sein. Die Stelle des angebrachten Gewichtes ist ein Zwischenpunkt in dem Falle, wenn Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen eines Rades abwechselnd durchgeführt werden. Der harte Typ ist in Fig. 1B gezeigt, wobei Kräfte f und -f, die durch ein nicht ausgewuchtetes Rad erzeugt werden, durch

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~ ⁵" 29blb39

einen das Fahrzeug tragenden Detektor S' bezüglich eines Unterstützungspunktes B an einem gegenüberliegenden Rad erfaßt werden. Die Größe der Vibration eines Rades gemäß dem harten Typ ist sehr klein, und daher gilt die folgende Gleichung bezüglich der Zentrifugalkraft f und der erfaßten Kraft R; d.h.

und der Aufbau der Aufhängung beeinflußt wegen des harten Typs kaum die Phasen. Daher ist die Genauigkeit der Messung in diesem Falle gut, aber eine richtige Korrektur des Rades kann nicht erhalten werden, da angenommen wird, daß eine dynamische Unwucht eines rotierenden Körpers ein Ergebnis wenigstens der folgenden zwei wichtigen dynamischen Unwuchtfaktoren ist. Ein Faktor ist nämlich die statische Unwucht, die auftritt, wenn die Breite des rotierenden Körpers klein ist, d.h. der Körper dünn ist und der Schwerpunkt und die Drehachse nicht zusammenfallen. Der andere Faktor ist eine Kopplungsunwucht, die auftritt, wenn der Rotationskörper eine merkliche Breite besitzt und der Schwerpunkt auf der Achsenlinie des Rotationskörpers liegt, jedoch eine der Hauptträgheitsachsen, die durch den Schwerpunkt verlaufen, gegen die Rotationsachse geneigt ist. Die sogenannte dynamische Unwucht liegt z.B. bei Autorädern vor und ist ein Ergebnis der oben beschriebenen statischen Unwucht und der Kopp** lungsunwucht bezüglich eines Rotationskörpers mit einer merklichen Breite.

Unter Berücksichtigung der entsprechenden Faktoren der Unwucht sind die bisher bekannten Verfahren zum Messen von Rotationsunwucht, die nur einen Ein-Punkt-Nachweisanteil liefern, gemäß dem Meßsystem am Fahrzeug im Prinzip unzulänglich/ da sowohl der weiche Typ als auch der harte Typ folgendermaßen - wobei auf Fig. 2 Bezug genommen wird - analysiert werden.

Es sei angenommen, daß f^ f₂ = Zentrifugalkräfte aufgrund von

Unwucht,

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F = Zentrifugalkraft aufgrund von Korrektionsgewicht, R₁= erfaßte Kraft sind,

dann gilt

wenn ein Korrektionsgewicht angebracht ist, dann gilt

f* (I₁ + I₉ + I₇) + f₀ (I₁+ I₀) = It χ I₁ (1)

(f^ +F) (I₁ +I₂ ⁺ I₃) + £*2 ⁽¹1 ^{+ 1}2^{) =} *1 ^{x 1}I ⁽²⁾

wenn R₁ =0, dann kann die statische Unwucht als korrigiert angesehen werden. Wie jedoch aus den obigen Gleichungen (1) und (2) unter Bezugnahme auf Fig. 2 ersichtlich ist, ergibt nur die Summe der Zentrifugalkräfte Null. Es ist klar, daß die statische Unwucht und die Kopplungsunwucht noch nicht korrigiert worden sind. Wenn wir beispielsweise f.. = -f₂ machen, dann wird die statische Unwucht Null, aber wenn wir f_ in die obige Gleichung (1) einsetzen, dann erhalten wir

f. χ I₃ = R₁ χ I₁, R₁ = f χ _3 , was natürlich nicht

¹I

Null ist. Dies bedeutet nicht, daß wir die statische Unwucht erfaßt haben.

Andererseits gilt für die Kopplungskraft, daß wenn f.. = f_ ist, dann die Kopplungsunwucht Null werden sollte, aber wenn wir f_? in die obige Gleichung (1) einsetzen, dann erhalten wir

f₁ (2I₁ + 2I₂ + I₃) =R^ Xl₁

_^ 2I₁ + 2I₂ + I₅
R₁ = f₁ j- ,

was nicht Null ist. Das bedeutet, daß wir noch nicht die Momentenunwucht erfaßt haben.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich deutlich, daß das bisher bekannte Meßsystem am Fahrzeug der Gleichgewichtstestapparatur ein Korrektursystem um einen Halterungspunkt (A oder B

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-^η- 2⁽JbÜ

in Fig. 1A, Fig. 1B) ist, sodaß es ein unzulängliches System ist, da die Gleichgewichtsbedingung nicht erfüllt ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Verfahren zum Messen des vollständigen dynamischen Gleichgewichtes (bzw. der vollständigen dynamischen Unwucht) von Rädern eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, die dadurch gelöst wird, daß zwei Punkte in der Nähe von beiden Enden einer imaginären Linie einer Achse, die die Mittelpunkte des rechten und des linken Rades in der Richtung der Achse verbindet, mit einer Nachweisapparatur unterstützt werden, die auch die Karosserie trägt, und daß weiterhin kom»lierte Faktoren, nämlich der Abstand zwischen den zwei Punkten der Nachweisapparatur, der Abstand von einem Punkt der zwei Punkte zu den Rädern und Tiefe der Fahrzeuge usw., berechnet werden.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei die Figuren 3 bis 6 Ausführungsformen der Erfindung darstellen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1A und Fig. 1B allgemeine Ansichten von bisher bekannten

Beispielen zum Messen nicht ausgewuchteter Räder,

Fig. 2 eine erläuternde Darstellung, die das

allgemeine Prinzip der in den Figuren 1A und 1B gezeigten Beispiele erläutert,

Fig. 3A und Fig. 3B allgemeine Ansichten von Ausführungsformen

gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4A eine erläuternde Ansicht, die das allge

meine Prinzip für die einzelnen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert,

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-β-

Fig. 4B Meßkurven gemäß dem Prinzip von Fig. 4A,

Fig. 5 eine Ausführungsform von Fig. 4A und

Fig. 6 einen wesentlichen Teil der Meßapparatur in Fig.5.

Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen .

In einer in Fig. 3A, Fig. 4A und Fig. 5 dargestellten Ausführungsform verbindet eine gedachte Linie oder imaginäre Linie den Mittelpunkt des linken Rades 4 mit dem Mittelpunkt des
rechten Rades 4' in axialer Richtung. Die Räder 4 und 4' sind in Wirklichkeit mit linken und rechten Aufhängungen 3 bzw. 3' einer Karosserie 2 über der Erde 1 verbunden. Hierbei ist der Radsturzwinkel vernachlässigt, da er vernachlässigbar klein ist. Tatsächlich wird die imaginäre Linie 5 als Äquivalent zu der festen Achsenlinie angenommen, da sie tatsächlich aus Aufhängungen besteht, die mit der linken und der rechten Seite der Karosserie verbunden sind, wo die elastische das Fahrzeug tragende Kraft höher als die erfaßte Kraft aufgrund der Messung ist.
Zwei Detektoren 6 und 6', die ebenfalls zum Tragen der Karosserie dienen, sind unter dieser imaginären Linie 5 vorgesehen. Dann werden die folgenden Gleichungen erhalten, wobei auf die in Fig. 3A gezeigte Ausfuhrungsform Bezug genommen wird.

? U₁ + I₂) R₁ + I₂ χ R₂ ₍₃₎

¹ h

-» (I₁ + I₂ + I₃) R₁ + (I₂ 4- I₃) R₂ ₍₄₎
²

worin I₁ = Abstand zwischen den Detektoren 6 und 6' ist,

1₂ = Abstand zwischen dem Detektor 6' und dem Rad 4' ist,

1₃ = Breite des Rades 4' ist,

f., f~ = Zentrifugalkraft aufgrund von Unwucht ist,

F₁, F₂ = Zentrifugalkraft aufgrund von Korrektionsgewicht ist,

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W- = Betrag des Unwuchtgewichtes ist,

hieraus folgt, F₁ = -f.·» F„ = ~^fi' sodaß die obigen Gleichungen (3) und (4) erhalten werden können.

Hierbei sind nur f₁, f_ unbekannt. Die anderen Faktoren sind bekannt, da I₁, 1- und 1- bestimmte Bedingungen sind und R. und R₂ erfaßte Werte sind. Daher können wir die Werte von f.. und "ft erhalten, die wiederum den Betrag der Unwucht, der korrigiert werden muß, und die entsprechenden relativen Stellen liefern. Daher kann eine exakte Messung durchgeführt werden*

Es wird nun auf die Figuren 4A und 4B Bezug genommen. R₁ und R₂ in den Gleichungen (3) und (4) werden erfaßt und immer als Sinuskurven dargestellt, sodaß Sinuskurven von R₁ und R~» die in den Gleichungen (3) und (4) angegeben sind, erhältlich sind und dementsprechend Sinuskurven von f₁ und f_ erhalten werden können.

Daher kann f.. in Fig. 4 erhalten werden. Der Spitzenwert f ' ist durch die folgende Gleichung gegeben:

V - ^WT ^2 (5)

^f1 " g ^ ^r·

2 Hierbei ist g = Schwerkraftkonstante (9,8 m/s ), W₁ = Betraq des Unwuchtgewichtes,Cd - Winkelgeschwindigkeit (proportional zur Anzahl der Umdrehungen), r = Rotationsradius des Unwuchtqcwichtes,

Aus Gleichung (5) kann der Betrag des Unwuchtgewichtes W. folgendermaßen erhalten werden:

Die Lage des Unwuchtgewichtes wird durch bisher bekannte Messunq mit herkömmlichen Mitteln unter Verwendung des Auges gefunden, z.B. durch stroboskopische Strahlungsmittel durch eine geeignete elektronische Steuerschaltung zu der Zeit, wenn die Sinuskurve

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von f.. einen Höchstwert oder Null erreicht. Auch die Stelle des Unwuchtgewichtes W₂ in der obigen Gleichung (5) kann durch eine ähnliche Entwicklung auf dem oben beschriebenen Weg erhalten werden.

Tatsächlich wird jede Messung, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, auf einem Arbeitstisch 12 angezeigt, der oben auf der Meßapparatur für Radunwucht vorgesehen ist und der aus Gramm-Meßgeräten 8, 8', einem Auswahlschalter 9 für äußere und innere Oberflächen, Ort-Speicherscheiben (oder Einstellscheiben zur Erinnerung an den Ort) 10, 10' und einem Geschwindigkeitsmeßgerät 11, einem Spannweitenmeßgerät, einem Abstandsmeßgerät, einem Durchmessermeßgerät, einem Breitenmeßgerät und einem Drehimpulsmeßgerät besteht, die auf linke und rechte Reifen umschaltbar sind. Wenn der Auswahlschalter 9 betätigt wird, wird die Auswahl des Nachweises für die innere oder die äußere Oberfläche des Rades 4' getroffen. Dann werden (in den Zeichnungen nicht dargestellte) Unwuchtstellenmarkierungen auf den inneren und äußeren Oberflächen des Rades 4 und des Rades 4' mit einer stroboskopischen Vorrichtung 7 durchstrahlt, mit den Augen beobachtet und die ähnlichen Stellen werden auf den Speicherscheiben 10 und 10' angezeigt. Danach werden Korrekturgewichte W₁ und W₂ an den richtigen Stellen an den Rädern 4 und 4' angebracht. Nach Beendigung der Messung eines der Räder 4 oder 4' wird die Meßvorrichtung 7 zu der Außenseite des anderen Rades zum Messen bewegt.

Fig. 3B zeigt die zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der nur eine Seite der Achsenlinie 25, die die Mittelpunkte der beiden Räder 24 und 24' verbindet, die durch linke und rechte Aufhängungen 23 und 23' der Karosserie 22 gehaltert sind, durch den Detektor 26' unterstützt wird, der die Karosserie dennoch trägt, während die andere Seite der Achsenlinie 25 auf der Oberfläche eines Radbefestigungsdetektors 26 auf der Erde 21 aufgestellt ist, um relative Abstände von I., I₂ und I₃,zu erhalten.

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Die zweite Ausführungsform hat fast die gleiche Wirkung, wie sie die erste Ausführungsform besitzt, und wird insbesondere angewendet, um nicht ausgewuchtete Hinterräder zu messen.

Wie oben angegeben wurde, wird für das bisher bereits bekannte Meßsystem am Fahrzeug zum Messen nicht ausgewuchteter Räder ein Nachweisteil nur an einem Punkt unter einer gemeinsamen Achsenlinie, die das linke und das rechte Rad verbindet, geliefert, sodaß Ausmessen von nicht ausgewuchteten Rädern nur in der vertikalen Richtung möglich war. Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch sind zwei Punkte vorgesehen, um die dynamische Unwucht zu messen, die aus der statischen Unwucht und einer Kopplungsunwucht besteht. Die erste Ausführungsform hat den zusätzlichen Vorteil, daß sowohl das linke als auch das rechte Rad gleichzeitig angehoben werden zum Messen ihrer Unwucht, sie ist jedoch wirksamer als die bisher bekannte Art der Messung, die nacheinander das Anheben einer Seite der Karosserie erforderte. Die zweite Ausführungsform besitzt den weiteren Vorteil, daß sie speziell für die Messung nicht ausgewuchteter Räder an der Hinterseite der Karosserie anwendbar ist.

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Claims

Patentansprüche

f)

Verfahren zum Ausmessen nicht ausgewuchteter Räder eines Kraftfahrzeuges nach dem Meßsystem am Fahrzeug ("on the car"-System),dadurch gekennzeichnet , daß zwei vorherbestimmte Punkte R₁ und R- für die Messung unter einer gedachten oder imaginären Achsenlinie 5, die die beiden Mittelpunkte des linken und des rechten Fahrzeugrades 4/ bzw. 4 miteinander verbindet, ausgewählt werden; die Korrelation des Abstandes I₁ zwischen diesen zwei Punkten R₁ und R- für die Messung, der Abstand 1- zwischen dem Punkt R₂ und einer inneren Oberfläche eines Rades, das sich zum Zwecke der Messung dreht, und der Abstand 1-, zwischen der inneren Oberfläche S eines Rades und der äußeren Oberfläche S' des Rades berechnet wird, um jeweils Unwuchtwerte zu erfassen, die auf die innere Oberfläche S und die äußere Oberfläche S' des linken

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ORIGINAL INSPECTED

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Fahrzeugrades 4' und des rechten Fahrzeugrades 4 wirken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zwei Punkte unter der imaginären Achsenlinie nahe unter beiden Enden der imaginären Achse gelegen sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein das Fahrzeug tragender Detektor 26' unter dem Nachbarbereich eines Endes der imaginären Linie vorgesehen ist und ein anderer Detektor 26 auf der Erde unter einem Rad an der gegenüberliegenden Seite der imaginären Linie gelegen ist und das Rad trägt.

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