DE3709051A1 - TIRE TESTING MACHINE - Google Patents
TIRE TESTING MACHINEInfo
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- G01M17/00—Testing of vehicles
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Description
Die Erfindung betrifft eine Reifenprüfmaschine zur Prüfung der strukturellen Haltbarkeit von Reifen mit zumindest einer antreibbaren Prüftrommel, und gegebenenfalls mit Vorrichtungen zum kraftabhängigen Einstellen bzw. Variieren von Radlast, Reifeninnendruck und Seitenkräften und zur Programmsteuerung der Seitenkräfte und der Umfangsgeschwindigkeit der Trommel.The invention relates to a tire testing machine for testing the structural durability of tires with at least a drivable test drum, and possibly with Devices for force-dependent adjustment or variation of wheel load, tire pressure and lateral forces and for Program control of lateral forces and peripheral speed the drum.
Der Überprüfung der strukturellen Haltbarkeit von Reifen im Labor mittels Prüfmaschinen, die über Motoren angetriebene Prüftrommeln aufweisen, kommt eine besondere Bedeutung zu. Vor allem ist es wesentlich, die in der Praxis auftretenden Belastungen und Beanspruchungen der Reifen am Fahrzeug im Labor möglichst praxisnah nachzustellen. Hier hat es bei Reifenprüfmaschinen in den letzten Jahren einige Entwicklungen gegeben.Checking the structural durability of tires in the laboratory by means of testing machines that are driven by motors Having test drums comes a special one Meaning too. Above all, it is essential that in the Practical loads and strains adjust the tires on the vehicle in the laboratory in a practical way. Here it has with tire testing machines in the There have been some developments in recent years.
So ist etwa durch Hydraulikeinrichtungen, die den Reifen an die Trommel pressen, die Radlast einstellbar. Hier sind im Vergleich Labor und Straße äquivalente Beanspruchungsarten gegeben, da der Reifen am Fahrzeug durch das anteilige Fahrzeuggewicht ebenso beansprucht wird. Bei modernen Prüfmaschinen ist es weiters durch den Einsatz von Rechnern möglich, in seitlicher Richtung Reifen kraftkonstant mit Begrenzung der maximalen Seitenkraft zu prüfen. Hierzu ist in der Laufnabe des Reifens eine Meßnabe eingebaut, welche während des Prüfablaufes die tatsächliche Reifenseitenkraft mißt, so daß über den Prüfrechner ein Vergleich des Meß- bzw. Istwertes mit einem vorgegebenem Sollwert möglich ist und Seitenkraftabweichungen durch Korrigieren des Schräglaufwinkels über einen Stellmotor ausgeglichen werden.So is through hydraulic equipment that the tire press against the drum, the wheel load adjustable. Here are in the comparison of laboratory and street equivalent types of stress given because the tire on the vehicle by the proportional Vehicle weight is also claimed. With modern It is also testing machines through the use of computers possible, constant tire force in the lateral direction Check the maximum lateral force. This is a measuring hub installed in the running hub of the tire, which the actual tire lateral force during the test procedure measures so that a comparison of the measurement or actual values with a given setpoint is possible and lateral force deviations by correcting the slip angle be compensated via an actuator.
Bei modernen Prüfmaschinen kann weiters der Reifeninnendruck entweder bei Prüfungsbeginn kalt eingestellt werden und die Erhöhung des Druckes infolge Erwärmung des Reifens verfolgt werden oder aber während der Prüfung konstant gehalten werden, man spricht in diesem Fall von einer isobaren Prüfung. Die Laufgeschwindigkeit des Reifens bewirkt insbesondere über die Fliehkraft ebenfalls eine Erhöhung der mechanischen Beanspruchung. Erst bei höheren Geschwindigkeiten, etwa ab 120 km/h wirkt sich diese Beanspruchung in der sogenannten Rollwulstbildung aus. Da Gummi ein viskoelastisches Material ist, wird bei jeder Überrollung eines Gummiteilchens nicht nur der elastische Anteil im Gummi beansprucht, sondern auch der plastische. Der plastische Anteil im Gummi und die Tatsache, daß Gummi ein sehr schlechter Wärmeleiter ist, sind für die geschwindigkeitsabhängige Erwärmung im Reifen verantwortlich. Eine thermische Beanspruchung tritt aber nicht nur durch den eben erwähnten Effekt ein, sondern auch durch eine Temperaturbeanspruchung des Reifens von außen. So bewirkt etwa eine Erhöhung der Umgebungstemperatur um 10°C eine Erhöhung der Temperatur an den Gürtelkanten um ca. 8°C. Die Kühlung durch den Fahrtwind führt zu einem ständigen Abtransport der an die Reifenoberfläche geleiteten Wärme. Mehr als 10° bis 20°C soll jedoch der Unterschied zwischen Outdoor- und Indoorprüfung nicht betragen, da eine um etwa 10°C höhere Bauteiltemperatur eine Reduzierung der Lebensdauer um etwa die Hälfte ergibt. Moderne Prüfmaschinen stehen daher in klimatisierten Prüfräumen, die einer Prüfung unterzogenen Reifen werden durch Luftgebläse beaufschlagt.In modern testing machines, the inner tire pressure can also either cold set at the start of the exam and the increase in pressure due to warming of the tire or during the test are kept constant, in this case one speaks of an isobaric test. The running speed of the tire also causes one especially via the centrifugal force Increase in mechanical stress. Only at higher ones At speeds of around 120 km / h, this affects Stress in the so-called rolling bead formation. Since rubber is a viscoelastic material, everyone will Rolling over a rubber particle not just the elastic one Proportion in the rubber claimed, but also the plastic. The plastic part in rubber and the fact that rubber A very poor heat conductor is speed dependent Heating in the tire responsible. However, thermal stress does not only occur the effect just mentioned, but also by a Tire stress from the outside. This is how it works about an increase in the ambient temperature by 10 ° C an increase in the temperature at the belt edges by approx. 8 ° C. The cooling by the airstream leads to one constant removal of those directed to the tire surface Warmth. However, the should be more than 10 ° to 20 ° C. No difference between outdoor and indoor testing amount because the component temperature is around 10 ° C higher a reduction in lifespan by about half results. Modern testing machines are therefore in air-conditioned Test rooms that will be subjected to a test acted upon by air blowers.
In Reifen finden weiters, auch abhängig von der mechanischen und chemischen Beanspruchung, Diffusions- und Migrationsprozesse statt. Diese oxydativen Beanspruchungen sind ganz wesentlich von der Zeit abhängig. Zeitraffende Prüfungen sind daher zwar möglich, die Zeitverkürzung darf aber einen Faktor 5 bis 7 nicht überschreiten. Tires also find, depending on the mechanical and chemical stress, diffusion and migration processes instead of. These are oxidative stresses very much depends on the time. Time-lapse Tests are therefore possible, the time reduction may but do not exceed a factor of 5 to 7.
Zusammenfassend läßt sich daher feststellen, daß bei modernen Prüfmaschinen Prüflast, Innendruck und Seitenkraft in einer den tatsächlichen Gegebenenheiten entsprechenden Weise nachgestellt werden können; Laufgeschwindigkeit, Prüflast und Seitenkraft können hierbei mittels programmgesteuerten Recheneinheiten während der Prüfdauer nahezu beliebig verändert werden. Trotz dieser aufwendigen Prüfmethoden treten immer wieder Reifendefekte, insbesondere in der Wulst- und Gürtelpartie auf, und zwar entweder nur im Labor oder aber nur im Fahrbetrieb auf der Straße. Die Beanspruchungen und die daraus resultierenden Defekte im Gürtelkantenbereich bzw. im Wulstbereich werden maßgeblich durch die im Fahrbetrieb in Umfangsrichtung des Reifens wirkenden Kräfte, insbesondere Antriebs- und Bremskräfte, mitverursacht.In summary, it can therefore be stated that at modern testing machines, test load, internal pressure and lateral force in a way that corresponds to the actual circumstances Way can be adjusted; Running speed, The test load and lateral force can be controlled using program-controlled Computing units almost during the test period can be changed at will. Despite these complex test methods tire defects occur again and again, especially in the bead and belt section, either only in Laboratory or only when driving on the road. The Stresses and the resulting defects in the Belt edge area or in the bead area are decisive due to the circumferential direction of the tire when driving acting forces, especially driving and braking forces, co-caused.
Hier setzt nun die Erfindung ein, die sich die Aufgabe gestellt hat, eine Reifenprüfmaschine der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die genannten Beanspruchungen bzw. die daraus resultierenden Reifendefekte im Gürtel- und Wulstbereich möglichst praxisnah nachgestellt werden können.This is where the invention comes in, which has set itself the task has, a tire testing machine of the aforementioned Art to improve so that the stresses mentioned or the resulting tire defects in the belt and bead area are adjusted as practically as possible can.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß ein gesonderter auf die Laufnabe des Rades wirkender Radantriebsmotor vorgesehen ist, durch den das Rad über eine in der Laufnabe befindliche Kraftmeßeinrichtung für Umfangskräfte programmgesteuert und in Abhängigkeit von der Kraft antreibbar ist.According to the invention, the object is achieved by that a separate acting on the running hub of the wheel Wheel drive motor is provided through which the wheel over a force measuring device for Circumferential forces are program controlled and dependent on the force can be driven.
Erfindungsgemäß wird daher eine Prüfmaschine vorgeschlagen, mit der erstmals Umfangskräfte am Reifen simuliert werden können. Wesentlich ist, daß durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine kraftabhängige Beanspruchung in Reifenumfangsrichtung, die den Gegebenheiten im Fahrbetrieb auf der Straße entspricht, erzielt wird. Die die Umfangskräfte bzw. deren Änderung erfassende Meßnabe liefert Meßwerte, die über die Programmsteuerung des Radantriebsmotors eine Kraftregelung gestattet.According to the invention, a testing machine is therefore proposed with which circumferential forces on the tire are simulated for the first time can. It is essential that the inventive Measures a force-dependent load in the tire circumferential direction, the on the circumstances in driving corresponds to the street. The peripheral forces or their change-detecting measuring hub provides measured values, the one via the program control of the wheel drive motor Force control allowed.
Wesentlich einfacher zu realisieren wäre eine wegabhängige
Prüfung, indem lediglich die Umfangsgeschwindigkeit bzw.
Rotationsgeschwindigkeit des Reifens und damit der Antriebs-
bzw. Bremsschlupf geändert bzw. vorgegeben wird.
Im folgenden wird nun unter Zuhilfenahme der Modelltheorie
der Unterschied zwischen wegabhängiger und kraftabhängiger
Beanspruchungsart erläutert:
Unter der Annahme von Temperaturgleichgewicht an der betrachteten
Stelle am Reifen gilt, daß die gesamte erzeugte
Wärmemenge wieder abgeleitet wird. Somit ist:A path-dependent test would be much easier to implement by merely changing or specifying the peripheral speed or rotational speed of the tire and thus the drive or brake slip. In the following, the difference between path-dependent and force-dependent types of stress is explained with the help of model theory:
Assuming temperature equilibrium at the point under consideration on the tire, the entire amount of heat generated is dissipated again. So:
k QB = k Q λ (1) k QB =k Q λ (1)
mit:
k QB Modellmaßstab für die dissipierte Energie infolge
Deformation
k Q λModellmaßstab für die Wärmeleitung.With:
k QB Model scale for the dissipated energy as a result
deformation
k Q λModel scale for heat conduction.
Im folgenden werden nun, zur Unterscheidung von den Prototypwerten, die Modellwerte mit ()′ bezeichnet.In the following, to differentiate from the prototype values, the model values denoted by () ′.
(1) kann über(1) can over
k QB =f (σ, ε, v, M B ), k Q g=f (λ, T, t, l) k QB =f (σ,ε,v,M B ),k Q G=f (λ,T,t,l)
in (2) umgeformt werden:are transformed into (2):
mit:
k T Modellmaßstab für die Bauteiltemperatur
k t Modellmaßstab für die Zeit
k₁Modellmaßstab für die geometrische Ähnlichkeit
k σ Modellmaßstab für die inneren Spannungen
k e Modellmaßstab für die Verformungen
k v Modellmaßstab für das Volumen
λWärmeleitzahl
M B =f (Frequenz f, Temperatur T, Spannung σ)
berücksichtigt den Einfluß der viskoelastischen
Eigenschaften kordverstärkter Gummimaterialien
auf den Energieverlust infolge Verformung
k U Modellmaßstab für die beteiligte VerformungsenergieWith:
k T model scale for the component temperature k t model scale for the time k ₁ model scale for the geometric similarity k σ model scale for the internal stresses k e model scale for the deformations k v model scale for the volume λ thermal conductivity coefficient M B = f (frequency f , temperature T , Stress σ ) takes into account the influence of the viscoelastic properties of cord-reinforced rubber materials on the energy loss due to deformation
k U Model scale for the deformation energy involved
Unter Anwendung des verallgemeinerten Hook′schen GesetzesUsing the generalized Hook's law
k σ = k ε · k (3) k σ = k ε · k (3)
mit:
k Modellmaßstab für die Steifigkeit erhält man
entweder
a: mitWith:
k Model scale for the stiffness is obtained either
a: with
oder
b: mit k σ = k ε · k
k U = k ε ² · k · k v (5)or
b: with k σ = k ε · k
k U = k ε ² · k · k v (5)
Bei kraftabhängiger Beanspruchung kann k σ =1 angenommen werden, sodaß (4) zur Verformungsenergie U bei kraftabhängiger Beanspruchung führt. With force-dependent stress k σ = 1 can be assumed, so that (4) leads to the deformation energy U with force-dependent stress.
Bei wegabhängiger Beanspruchung kann k ε =1 angenommen werden, so daß (5) zur Verformungsenergie bei wegabhängiger Beanspruchung führt.With path-dependent stress, k ε = 1 can be assumed, so that (5) leads to the deformation energy with path-dependent stress.
Somit ist der Einfluß des für die Steifigkeit und damit für die Verformungsenergie verantwortlichen Parameters k je nach betrachteter Beanspruchungsart unterschiedlich. Infolge des sich aus (5) ergebenden Einflusses von k auf die Verformungsenergie könnten bei wegabhängiger Prüfung die im Fahrbetrieb auf der Straße auftretenden und hier betrachteten Defekte im Labor nicht nachgestellt werden. (4) hingegen beschreibt den tatsächlichen Sachverhalt, nämlich daß die Verformungsenergie umgekehrt proportional zur Steifigkeit ist.The influence of the parameter k responsible for the rigidity and thus for the deformation energy thus differs depending on the type of stress considered. As a result of the influence of k on the deformation energy resulting from (5), the defects occurring during driving on the road and considered here during driving operation could not be simulated in the laboratory. (4), on the other hand, describes the actual situation, namely that the deformation energy is inversely proportional to the rigidity.
Um die Prüfmöglichkeiten zu erweitern, kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch die Steuerung des Trommelantriebsmotors über die in der Laufnabe des Rades befindliche Kraftmeßeinrichtung erfolgen.In order to expand the testing options, a further feature of the invention also the control of the Drum drive motor over the in the hub of the wheel located force measuring device take place.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuerung des Radantriebes über das Motordrehmoment erfolgt, wobei der Radantriebsmotor über eine Pendelwaage an der Laufnabe angeflanscht ist. Durch diese Maßnahme wird ein weiterer Schritt zu einer möglichst praxisnahen Prüfung von Reifen hinsichtlich der durch die Umfangskräfte auftretenden Defekte verwirklicht.In a further embodiment of the invention, that the control of the wheel drive via the engine torque takes place, the wheel drive motor via a Pendulum scale is flanged to the barrel hub. Through this Measure will be another step towards one if possible practical testing of tires with regard to the Defects occurring circumferential forces realized.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuerung des Radantriebsmotors und gegebenenfalls auch des Trommelantriebsmotors unter Berücksichtigung der Leistungsaufnahme erfolgt.In a further embodiment of the invention, that the control of the wheel drive motor and possibly also taking the drum drive motor into account the power consumption takes place.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren wird im folgenden der Erfindungsgegenstand näher erläutert. With reference to the drawing figures, the following is the subject of the invention explained in more detail.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen vertikal auf einer Prüftrommel 2 laufenden Reifen 1, wobei mit A die Aufstandsfläche des Reifens 1 bezeichnet ist, der Pfeil L₁ zeigt die Laufrichtung des Reifens 1 und der Pfeil L₂ zeigt die Laufrichtung der Prüftrommel 2. Die auf den Reifen 1 wirkenden Kräfte und Momente, die im Labor möglichst praxisnah nachgestellt werden sollen, sind Fig. 1 shows a schematic representation of a vertically running on a test drum 2 tire 1 , with A the footprint of the tire 1 is designated, the arrow L ₁ shows the running direction of the tire 1 and the arrow L ₂ shows the running direction of the test drum 2 . The forces and moments acting on the tire 1 , which are to be reproduced in the laboratory as practically as possible, are
Fx Umfangskraft Fy Seitenkraft Fz Radlast Fx Sturzmoment My Antriebs-bremsmoment Mz Rückstellmoment Fx circumferential force Fy lateral force Fz wheel load Fx fall torque My drive braking torque Mz restoring torque
Mit α ist ein Schräglaufwinkel und mit γ ein Sturzwinkel in dieser Zeichnungsfigur eingezeichnet. Α is a slip angle and γ is a camber angle in this figure.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer gemäß der Erfindung ausgeführten Reifenprüfmaschine in Draufsicht. Die Prüftrommel 2 wird unter Zwischenschaltung eines Planetengetriebes 3 und einer Bogenzahnkupplung 4 durch einen Antriebsmotor 5 angetrieben. Der Antrieb des in dieser Zeichnungsfigur nicht dargestellten Rades erfolgt durch einen Radantriebsmotor 6 über einen Verschiebeschlitten 7, ein Planetengetriebe 8, eine Rutschkupplung 9 und die Gelenkwelle 10. Die Reifenkräfte werden in der eine Meßnabe enthaltenden Laufnabe 11 gemessen. Fig. 2 shows an embodiment of a tire testing machine designed according to the invention in plan view. The test drum 2 is driven by a drive motor 5 with the interposition of a planetary gear 3 and a curved tooth coupling 4 . The wheel, not shown in this drawing figure, is driven by a wheel drive motor 6 via a sliding carriage 7 , a planetary gear 8 , a slip clutch 9 and the cardan shaft 10 . The tire forces are measured in the running hub 11 containing a measuring hub.
Das Einstellen bzw. Aufbringen von Seitenkräften erfolgt durch Schwenklager 12. Der Sturzwinkel wird durch einen Schwenkrahmen 13 aufgebracht.Side forces are set or applied by swivel bearings 12 . The camber angle is applied by a swivel frame 13 .
Die in der angetriebenen Laufnabe 11 enthaltene Meßnabe erfaßt neben Seitenkräften auch Umfangskräfte. Über die solcherart erfaßten und im nachfolgenden, gesondert nicht dargestellten, elektronischen Regelkreis ausgewerteten Meßwerte wird der Radantriebsmotor 6 und gegebenenfalls auch der Trommelantriebsmotor 5 entsprechend eines gewünschten und programmierbaren Prüfablaufes gesteuert. Wesentlich ist also, daß die Steuerung kraftabhängig erfolgen kann, daß heißt, über die tatsächlich auftretenden und sich innerhalb von Sekundenbruchteilen ändernden Umfangskräfte. Je nach Prüfablauf bzw. Prüfprogramm erfordert das ein ständiges Nachregeln der Umfangskräfte seitens des Radantriebsmotors.The measuring hub contained in the driven running hub 11 detects peripheral forces as well as peripheral forces. The wheel drive motor 6 and possibly also the drum drive motor 5 are controlled according to a desired and programmable test sequence by means of the measured values recorded in this way and evaluated in the subsequent electronic control circuit (not shown separately). It is therefore essential that the control can take place as a function of the force, that is to say via the circumferential forces which actually occur and change within fractions of a second. Depending on the test sequence or test program, this requires constant adjustment of the peripheral forces on the part of the wheel drive motor.
Von besonderer Bedeutung ist die über die erfindungsgemäßen Maßnahmen erzielbare Steuerung von Antriebskraft und Bremskraft. So ist es ohne weiteres möglich, am Fahrzeug auf der Straße bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Geschwindigkeitsänderungen die am Reifen auftretenden Umfangskräfte, die unter anderem vom Rollwiderstand der Reifen und vom Luftwiderstand des Fahrzeuges abhängig sind, zu erfassen und mittels eines Simulationsprogrammes an der erfindungsgemäßen Reifenprüfmaschine im Labor nachzustellen.Of particular importance is that of the invention Measures achievable control of driving force and braking force. So it is easily possible to get on the vehicle the road at different speeds and speed changes the circumferential forces on the tire, which include the rolling resistance of the tires and depend on the air resistance of the vehicle capture and using a simulation program at the tire testing machine according to the invention in the laboratory.
Bei einer weiteren, gesondert nicht dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Radantriebsmotor über eine Pendelwaage oder dergleichen aufgehängt ist. In diesem Fall kann daher die Steuerung des Radantriebes auch über das Motordrehmoment, das Antriebs- bzw. Bremsmoment erfolgen. Es ist auch denkbar, die Leistungsaufnahme des Trommelantriebsmotors bzw. des Radantriebsmotors zu messen und über eine entsprechende Leistungssteuerung die beiden Motoren anzutreiben.In a further embodiment, not shown separately it is provided that the wheel drive motor has a Pendulum scale or the like is suspended. In this Case can therefore also control the wheel drive the engine torque, the drive or braking torque take place. It is also conceivable for the power consumption of the drum drive motor or to measure the wheel drive motor and a appropriate power control to drive the two motors.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT106386 | 1986-04-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3709051A1 true DE3709051A1 (en) | 1987-10-29 |
Family
ID=3505787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19873709051 Withdrawn DE3709051A1 (en) | 1986-04-22 | 1987-03-19 | TIRE TESTING MACHINE |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3709051A1 (en) |
| FR (1) | FR2597600B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6837101B2 (en) | 2001-10-09 | 2005-01-04 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Apparatus for the measurement of the characteristics of rubber tires, in particular motor vehicle tires |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3111866A1 (en) * | 1981-03-26 | 1982-10-14 | Carl Schenck Ag, 6100 Darmstadt | Tyre testing machine |
-
1987
- 1987-03-19 DE DE19873709051 patent/DE3709051A1/en not_active Withdrawn
- 1987-04-22 FR FR8705678A patent/FR2597600B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6837101B2 (en) | 2001-10-09 | 2005-01-04 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Apparatus for the measurement of the characteristics of rubber tires, in particular motor vehicle tires |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2597600A1 (en) | 1987-10-23 |
| FR2597600B1 (en) | 1990-11-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |