DE4126754A1 - Vorrichtung zum messen des bodenberuehrungs-abschnitts eines reifenprofils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Bodenberührungs-Abschnitts eines Reifenprofils. Im einzelnen betrifft die Erfindung eine Vorrichtung der genannten Art, die eine Berührungsdruck-Verteilung des Reifenprofils und sein Verhalten während des Abrollens des Reifens mißt.

Eine Berührungsdruck-Verteilung und das Verhalten des Bodenberührungs-Abschnitts eines Reifens verändern sich im allgemeinen während des Abrollens erheblich und in komplizierter Weise entsprechend den Abrollbedingungen des Reifens, seinem Luftdruck und der Belastung sowie der Größe und Richtung der Scherkräfte, die auf den Bodenberührungsabschnitt einwirken, ferner durch innere Faktoren des Reifens selbst usw.

Für die Entwicklung von Reifen ist es daher sehr wichtig, die Berührungsdruck-Verteilung und das Verhalten des Reifens während des Abrollvorganges herauszufinden.

Obwohl übliche Meßvorrichtungen für Reifenprofile die Verteilung des Berührungsdruckes in einem Bodenberührungs-Abschnitt eines Reifens messen können, während dieser Reifen in Ruhe ist, kann keine von diesen Vorrichtungen die Verteilung des Berührungsdruckes des Bodenberührungsabschnittes des Reifens und sein Verhalten dann genau messen, wenn dieser Reifen abrollt.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen des Bodenberührungs-Abschnittes eines Reifenprofils anzugeben, der die Reifeneigenschaften, wie z. B. eine Verteilung des Berührungsdruckes im Bodenberührungsabschnitt des Reifens und sein Verhalten während des Abrollvorganges genau zu messen kann.

Eine Vorrichtung zum Messen des Bodenberührungs-Abschnittes eines Reifenprofils, bei dem das Profil des Reifens in Druckberührung mit einer Seite einer Glasscheibe gebracht wird, in die über ihre Seitenkanten Lichtstrahlen einprojiziert werden und bei der die Berührungs-Geometrie des Reifenprofils in bezug auf die Glasscheibe durch eine Kamera von der anderen Seite der Glasscheibe her fotografiert wird, ist gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen die Möglichkeit hat, sich parallel zur Glasoberfläche zu bewegen und dabei auf dieser abzurollen und daß die Kamera die Möglichkeit hat, sich parallel in derselben Richtung und synchron mit der Bewegung des Reifens zu bewegen.

Da sich die Kamera synchron mit der Bewegung des Reifens in derselben Richtung wie dieser bewegt, kann die Kamera immer so gehalten werden, daß sie dem Reifen gegenüberliegt, ohne daß ihre relativen Lagen zueinander verändert würden und der Fotografiervorgang kann durchgeführt werden, während Kamera und Reifen in derselben relativen Lage zueinander sind. Das von der Kamera aufgenommene Bild hat demnach keinerlei Zeitfehler, die aus der Veränderung der Helligkeit aufgrund der veränderten relativen Lage herrühren könnten und die Eigenschaften des Reifens während seines Abrollvorganges können mit einem hohen Grad von Genauigkeit gemessen werden.

Vorzugsweise ist der Bewegungsbereich des Reifens größer als der der Kamera und die Kamera wird in derselben Richtung und in derselben Geschwindigkeit und parallel mit dem Reifen synchron mit diesem bewegt, wenn die Mitte des Sichtfeldes der Kamera mit der Mitte des Bodenberührungs-Abschnittes des Reifens ausgerichtet ist.

Das Bild des Bodenberührungs-Abschnittes des Reifens, das von der Kamera aufgenommen worden ist, wird mit Hilfe eines Bildprozessors analysiert und das Ergebnis dieser Analyse wird als Bild der Berührungsdruck-Verteilung auf einem Farb-Monitor wiedergegeben.

Ferner ist ein Projektor an jeder Seitenkante der Glasscheibe angeordnet, der vorzugsweise Kondensor-Linsen aufweist, deren Strahlen-Projektionsfläche, die der Seitenkante der Glasscheibe gegenüberliegt, rechteckig ist, wobei die kürzere Abmessung dieser rechteckigen Form ein Maß hat, das im wesentlichen gleich mit der Dicke der Glasscheibe ist; ferner besteht der Projektor aus Lichtquellen und optischen Faserkabeln zum Verbinden der Kondensorlinsen mit den Lichtquellen.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben, wobei weitere Vorteile und Merkmale hervortreten werden. Es zeigen:

Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Vorrichtung zum Messen des Bodenberührungs-Abschnittes eines Reifenprofils nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 und 3 sind erläuternde Ansichten zur Darstellung des Prinzips der Vorrichtung zum Messen des Bodenberührungs-Abschnittes eines Reifenprofils nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf einen Projektor in der Vorrichtung zum Messen des Bodenberührungs-Abschnittes eines Reifenprofils nach der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 5 ist eine Schnittansicht längs der Linie V-V in Fig. 4.

Die Fig. 2 und 3 zeigen das Prinzip der vorliegenden Erfindung. Die Bezugsziffer 1 in Fig. 3 stellt eine Glasscheibe dar, die aus verstärktem Glas besteht. Diese Glasscheibe 1 hat eine rechteckige Form und eine geeignete Dicke. Einem Reifen 2 wird es ermöglicht, dann zu rollen, wenn er parallel der Glasscheibe 1 bewegt wird, während sein Profil in Druckberührung mit der Unterseite der Glasscheibe 1 gebracht ist.

An den beiden einander gegenüberliegenden Endabschnitten der Glasscheibe 1 sind gemäß Fig. 3 Projektoren 3 angeordnet, so daß es den Lichtstrahlen möglich ist, von den Glaskanten her in das Innere der Glasscheibe 1 zu gelangen. Auf der gegenüberliegenden Seite der Glasscheibe 1, d. h. also auf ihrer Oberseite, ist eine Kamera 27 zum Fotografieren der Berührungsgeometrie des Reifens 2 in bezug auf die Glasscheibe 1 angebracht. Die Kamera 27 kann parallel und synchron mit dem Reifen bewegt werden, während die Mitte des Sichtfeldes der Kamera mit der Mitte des Bodenberührungsabschnitts des Reifens 2 ausgerichtet ist.

Wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, bewegt sich die oberhalb der Glasscheibe 1 angebrachte Kamera 27 zusammen mit einem Kamera-Bock 18 nur innerhalb eines begrenzten Bereiches, der von der Glasscheibe 1 überdeckt wird. Der unterhalb der Glasscheibe 1 angeordnete Reifen 2 kann mit seinem Reifenständer 11 jedoch über eine längere Wegstrecke hin- und hergehen als die Kamera 27. Auf einem Rahmen 19, auf dem der Kamerabock 18 so angeordnet ist, daß die Kamera 27 mit dem Reifen 2 synchron läuft, sind ein linker Grenzschalter 20 und ein rechter Grenzschalter 21 angeordnet; die Glasscheibe 1 liegt dabei zwischen diesen Grenzschaltern in Bewegungsrichtung der Kamera 27. Außerhalb dieser Grenzschalter 20 und 21 sind jeweils ein linker Grenzschalter 22 und ein rechter Grenzschalter 23 vorgesehen. Auf dem Boden 9 sind jeweils ein linker Start-Grenzschalter 24 und ein rechter Start-Grenzschalter 25 vorgesehen, die dem linken und rechten Grenzschalter 22, 23 entsprechen und der Kamerabock 18 bewegt sich mit derselben Geschwindigkeit und in derselben Richtung synchron mit dem Reifenständer 11. Die Synchronisations-Steuerung des Kamerabockes 18 und des Reifenständers 11, wird durch einen nicht dargestellten Synchronisierungs-/Asynchronisierungs-Überleitungsschalter bewirkt.

Die Lage der Kamera 27 gegenüber dem Kamerabock 18 kann im voraus von Hand sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung eingestellt werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Das Instellungbringen der Kamera 27 wird durch Drehen einer Schraubspindel 29 von Hand in vertikaler Richtung ausgeführt bzw. durch Drehen einer Schraubspindel 30 in horizontaler Richtung, wobei beide Schraubspindeln im Reifenbock 18 angeordnet sind; während des Einstellvorganges wird das Bild des Bodenberührungs-Abschnitts des Reifens auf dem Bildschirm eines Kameraeinstell-Fernsehmonitors 28 beobachtet. Als Kamera 27 kann z. B. eine industrielle Fernsehkamera mit 527 Bildzeilen verwendet werden, die in der Lage ist, ein Einzelbild pro 0,2 Sekunden aufzunehmen und der Einzelbild-Abstand kann in diesem Falle, abhängig von der Berührungslänge des Reifens, willkürlich verändert werden.

Das Bild des Bodenberührungsabschnitts des Reifens, das von dieser Kamera 27 aufgenommen worden ist, wird in einem Video-Bandrekorder 34 aufgenommen und zwar über eine Kamera-Steuerung 31, einen Videosignal-Verteiler 32 und eine Videokamera-Wähleinrichtung 33. Das im Videorekorder 34 aufgezeichnete Bild des Bodenberührungs-Abschnitts des Reifens wird von dem Videorekorder 34 dann über einen Zeitfehler-Ausgleicher 36 zu einem Bild-Prozessor 35 geschickt, wenn die Videokamera-Wähleinrichtung 33 auf den Bildprozessor 35 eingestellt ist. Danach wird eine Analyse der Druckverteilung des Bodenberührungs-Abschnitts des Reifens entsprechend den Befehlen eines Personal-Computers 37 angestellt. Das Bild wird dann durch den Bildprozessor 35, abhängig vom jeweiligen Grad des Anpreßdruckes, in Pseudofarben verwandelt, durch einen Farb-Coder 38 in ein Videosignal umgewandelt und im Videorekorder 34 aufgezeichnet. Das Bild der Reifen-Berührungsdruck-Verteilung, das entsprechend dem Grad des Berührungsdruckes des Reifens eingefärbt wird, kann auf einem Farbmonitor 39 wiedergegeben werden, wenn dies gewünscht ist. Gleichzeitig wird das Bild des Reifen-Bodenberührungs-Abschnittes auch auf dem Kamera-Einstellmonitor wiedergegeben, und zwar über die Kamera-Steuerung 31 und den Videosignal-Verteiler 32. Die Bezugsziffer 40 in den Zeichnungen bezeichnet ein Codierwerk (Digitizer).

Gemäß der oben gegebenen Erläuterung wird das durch die Kamera 27 aufgenommene Bild des Reifen-Bodenberührungs-Abschnittes im Videorekorder 34 aufgezeichnet und dann an den Bildprozessor 35 weitergeleitet. Um die Bildqualität weiter zu verbessern, ist es jedoch möglich, das Bild des Reifen-Bodenberührungs-Abschnittes, das von der Kamera 27 aufgenommen worden ist, direkt zum Bildprozessor 35 zu schicken, ohne es auf dem Videorekorder 34 aufzuzeichnen. Wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, weist jeder Projektor 3 eine Halogenlampe 4 auf, sowie optische Lichtfaserkabel 5, die aus Bündeln von einigen Dutzend bis einigen hundert optischen Fasern gebildet sind, sowie aus Kondensor-Linsen, deren den Seitenkanten der Glasscheibe 1 gegenüberliegende Projektionsfläche eine rechteckige Form hat sowie eine Dicke t an der kürzeren Seite, die im wesentlichen gleich ist mit der Dicke t′ der Glasscheibe 1. Darüber hinaus ist eine große Anzahl von Kondensorlinsen 6 so angeordnet, daß sie den Seitenkantenabschnitten der Glasscheibe 1 gegenüberliegen und parallel mit der Seitenkantenfläche 7 der Glasscheibe 1 sind und dieser so nah wie möglich sind. Die von der Halogenlampe 4 ausgesendeten Lichtstrahlen können aufgrund dieses Aufbaus in die Glasscheibe 1 mit gleichförmiger Helligkeit auf allen Abschnitten über die optischen Faserkabel 5 und die Kondensorlinsen 6 als parallele Lichtstrahlen projiziert werden. Das Symbol "l" in der Zeichnung bezeichnet die Länge der längeren Seite jeder Kondensorlinse 6.

Die Halogenlampe 4 ist als Lichtquelle nicht direkt an der Seitenkante der Glasscheibe 1 angeordnet, um auf diese Weise die Glasscheibe 1 davor zu bewahren, aufgeheizt zu werden und sich zu verwerfen und gleichzeitig das Entstehen einer Abschälung durch die Wärme der Halogenlampe in dem Fall zu verhindern, daß eine laminierte Glasscheibe verwendet wird.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, in der das Prinzip einer Meßvorrichtung nach der vorliegenden, oben beschriebenen Erfindung verwirklicht ist.

Die Bezugsziffer 8 bezeichnet ein auf dem Boden 9 angeordnetes Gestell. Die oben erwähnte Glasscheibe 1 und die nicht dargestellten Projektoren sind in der Mitte der Deckplatte 10 des Gestells 8 angeordnet. Die Deckplatte 10 und die Unterseite der Glasscheibe bilden dieselbe horizontale Ebene, so daß keine Veränderung des Berührungsdruckes des Reifens dann auftritt, wenn der Reifen 2 sich von der Deckplatte 10 auf die Glasscheibe 1 bewegt. Unter dem Gestell 8 auf dem Boden 9 sind zwei auf die Deckplatte 10 zu gerichtete Schienen 42 aufgelegt, auf denen der Reifenständer 11 verfahrbar ist. Auf dem Reifen-Ständer 11 ist ein Reifen-Befestigungsabschnitt 12 so angebracht, daß er auf- und abbewegt werden kann und daß der Reifen 2 drehbar am Reifen-Befestigungsabschnitt 12 gelagert ist. Die Schraubspindel 13, die im Reifenständer 11 gelagert ist, steht im Zahneingriff mit dem Reifen-Befestigungsabschnitt 12. Wenn diese Schraubspindel 13 in vorbestimmter Richtung verdreht wird, dann bewegt sich der Reifen-Befestigungsabschnitt 12 nach oben längs des Reifenständers 11 und der Reifen 2 wird gegen die Deckplatte 10 mit vorbestimmter Kraft angedrückt. Mit dem Reifenständer 11 ist ein endloser, mit Zähnen versehener Riemen 14 verbunden. Dieser gezahnte Riemen 14 ist um ein Paar gezahnter Riemenscheiben 15 herumgelegt. Wenn eine dieser gezahnten Riemenscheiben 15 durch einen umkehrbaren Motor über einen Zahnriemen 16 angetrieben wird, dann wird der Reifenständer 11 in der Zeichnung nach rechts oder links bewegt. Der Reifen 2, der am Reifenständer 11 drehbar gelagert ist, rollt auf diese Weise ab, wobei sein Profil gegen die Deckplatte 10 und gegen die Glasscheibe 1 mit vorbestimmter Last angedrückt wird.

Der Kamerabock 18, der sich in Längsrichtung des Gestells synchron mit dem Reifenständer 11 bewegt, ist auf dem Gestell 8 angebracht.

An dem Rahmen 19, der am Gestell 8 befestigt ist, ist eine Schraubspindel 26 angebracht, die im Zahneingriff mit dem Kamerabock 18 steht. Wenn diese Schraubspindel 26 daher gedreht wird, dann kann sich der Kamerabock 18 in Längsrichtung des Gestelles 8 mit derselben Geschwindigkeit wie der Reifenständer 11 bewegen.

Die Meßvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau ist in einem Raum aufgestellt, in dem das äußere Tageslicht abgeschirmt werden kann.

Als nächstes wird die Wirkungsweise der oben beschriebenen Meßvorrichtung im einzelnen erläutert.

Wenn am Anfang jeder Projektor 3 angeschaltet ist, dann werden die von den Halogenlampen 4 ausgesendeten Lichtstrahlen durch die optischen Faserkabel 5 und die Kondensorlinsen 6 in parallele Lichtflüsse umgewandelt und sie werden über die einander gegenüberliegenden Seitenkanten der Glasscheibe 1 in die Glasscheibe 1 hineinprojiziert.

Der oben erwähnte Reifenständer 11 und der Kamerabock 18 sind zu dieser Zeit in ihren Ausgangslagen auf der rechten Seite des Gestells 8, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist (Ausgangslage). Wenn der Motor 17 als nächstes angeschaltet wird, um den Reifenständer anzutreiben, dann bewegt sich der Reifenständer 11 von dem rechten Ende zum linken Ende des Gestelles 8. Wenn der Reifenständer 11 den rechten Startbegrenzungsschalter 25 anschaltet, dann bewegt sich der Kamerabock 18 zur linken Seite des Gestelles 8 in derselben Geschwindigkeit wie der Reifenständer 11. Dies führt dazu, daß die Kamera 27 auf dem Kamerabock 18 das Bild des Bodenberührungs-Abschnitts 21 des Reifens mit einer Geschwindigkeit von einem Einzelbild pro 0,2 Sekunden aufnimmt, während der Reifen 2 gegen die Glasscheibe 1 gedrückt wird und rollt. Das Bild des Reifen-Bodenberührungs-Abschnittes 41, das von der Kamera 27 aufgenommen worden ist, wird in dem oben erwähnten Videorekorder 34 aufgezeichnet. Das so im Videorekorder 34 aufgezeichnete Bild des Bodenberührungs-Abschnittes 41 des Reifens wird durch den Bildprozessor 35 verarbeitet und wird dann auf dem Farbmonitor 39 dargestellt.

Wenn der Kamerabock den linken Endgrenzschalter 20 anschaltet, dann halten sowohl der Kamerabock 18 als auch der Reifenständer 11 an. Der Kamerabock 18 und der Reifenständer 11 kehren danach auf die rechte Seite des Gestells 8 in ihre Ausgangsposition zurück.

Wenn der Reifenständer 11 und der Kamerabock 18 sich relativ zueinander bewegen, während der Reifen 2 mit einem vorbestimmten Druck gegen die Deckplatte 10 gedrückt wird, wie dies oben beschrieben ist, dann werden parallele Strahlen in die Glasscheibe 1 projiziert, und zwar unter Winkeln, die einen kritischen Winkel nicht übersteigen und die in einem Abschnitt total reflektiert werden, in dem das Profil des Reifens 2 nicht in Berührung mit der Unterseite der Glasscheibe ist; diese Strahlen ergeben mithin ein (dunkles) Bild. In dem Bodenberührungsabschnitt, in dem das Profil des Reifens in Berührung mit der Unterseite der Glasscheibe 1 ist, werden die Lichtstrahlen jedoch absorbiert und der Abschnitt wird hell, so daß der Bodenberührungs-Abschnitt 41 des Reifens zu einem hellen (weißen) Bild wird und klar angezeigt bzw. abgebildet wird. In einem solchen Fall ist die Helligkeit des Bodenberührungs-Abschnittes entsprechend dem Maß des Berührungsdruckes abgestuft. Wenn demzufolge im Bildprozessor 35 eine Bildverarbeitung durchgeführt wird, dann kann die Verteilung des Berührungsdruckes des Bodenberührungs-Abschnittes 41 des Reifens visuell in Farben dargestellt werden.

Da darüber hinaus der Reifenständer 11 und der Kamerabock 18 sich relativ und synchron miteinander bewegen, entsteht keine Abweichung des Bildes vom Bodenberührungsabschnitt 41 des Reifens und die Abbildung kann so durchgeführt werden, als wenn der Bodenberührungs-Abschnitt 41 des Reifens in einem stationären Zustand wäre.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Messen des Bodenberührungs-Abschnitts (41) eines Reifenprofils, bei dem das Profil des Reifens (2) in Druckberührung mit einer Seite einer Glasscheibe (1) gebracht ist, in die über ihre Seitenkanten (7) Lichtstrahlen hineinprojiziert werden, wobei die Berührungs-Geometrie des Profils des Reifens (2) in bezug auf die Glasscheibe (1) mit Hilfe einer Kamera (27) von der anderen Seite der Glasscheibe (1) her fotografiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen (2) die Möglichkeit hat, sich parallel der Glasfläche zu bewegen und dabei auf dieser abzurollen, wobei die Kamera sich parallel in derselben Richtung und synchron mit der Bewegung des Reifens (2) bewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsbereich des Reifens (2) größer ist als der Bewegungsbereich der Kamera (27) und daß die Kamera (27) sich parallel in derselben Richtung und in derselben Geschwindigkeit und synchron mit dem Reifen (2) dann bewegen kann, wenn die Mitte des Sichtfeldes der Kamera (27) mit der Mitte des Bodenberührungs-Abschnitts (41) des Reifens (2) ausgerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild der Bodenberührungs-Fläche (41) des Reifens (2), das von der Kamera (27) aufgenommen wird, in einem Bildprozessor (35) analysiert wird und daß das Ergebnis der Analyse als Berührungsdruck-Verteilungsbild auf einem Farbmonitor (39) wiedergegeben wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Seitenkanten (7) der Glasscheibe (1) Projektoren (4, 5, 6) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Projektor aus einer Kondensor-Linse (6) besteht, deren der Seitenkante (7) der Glasscheibe (1) gegenüberliegende Strahlen-Projektionsfläche rechteckig ist, wobei die kürzere Seite ein Maß aufweist, das im wesentlichen mit der Dicke der Glasscheibe (1) übereinstimmt sowie aus Lichtquellen (4) und optischen Faser-Kabeln (5) zum Verbinden der Kondensor-Linsen (6) mit den Lichtquellen (4).