DE60038296T2

DE60038296T2 - System zur Schwingungskompensation für Reifenprüfsysteme

Info

Publication number: DE60038296T2
Application number: DE60038296T
Authority: DE
Inventors: James C. Brimfield BEEBE
Original assignee: Micro Poise Measurement Systems LLC
Current assignee: Micro Poise Measurement Systems LLC
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2020-07-07
Also published as: ES2303511T3; EP1203213A4; DE60038296D1; ATE389168T1; AU6075600A; EP1203213A1; EP1203213B1; PT1203213E; WO2001002826A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Testen von Reifen der Art und Weise, die die Reifengleichförmigkeit misst, und insbesondere ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von genaueren Reifengleichförmigkeitsdaten, so dass einige oder alle während des Testprozesses erfassten Unregelmäßigkeiten genauer korrigiert werden können.
Stand der Technik
Bei der Herstellung von Reifen können verschiedene Unregelmäßigkeiten und Veränderungen der Abmessung in den Reifen auftreten. Z. B. können Abmessungsunregelmäßigkeiten aus Ungenauigkeiten beim Formungsprozess, Veränderungen der Eigenschaften der Materialien und Gemische, die bei der Reifenherstellung verwendet werden, ungenaue Zentrierung und Abweichungen beim Vulkanisierungsprozess usw. herrühren. Alle möglichen Unregelmäßigkeiten und Abweichungen in den Reifen, die während der Herstellung auftreten können, können, entweder für sich allein oder durch Interaktion miteinander, zu einer Exzentrizität, einem statischen und dynamischen Ungleichgewicht in dem Reifen und Kräfteschwankung führen, was während der Verwendung in einer Reifenvibration bzw. -schwingung oder einem Geräusch resultieren kann.
Es ist möglich, viele dieser Unregelmäßigkeiten zu korrigieren, indem man zuerst die Reifenabweichungen misst und verschiedene Korrekturmaßnahmen an dem Reifen vornimmt. Um die Abweichungen zu messen, wird der Reifen in einer Reifengleichförmigkeitsuntersuchungsvorrichtung angeordnet. In derzeitig verfügbaren Reifengleichförmigkeitsuntersuchungsvorrichtungen verläuft das Testen voll automatisch. Die Reifen werden von einem Fließband einer Teststation zugeführt, wo jeder Reifen auf eine Spannvorrichtung montiert wird, auf einen vorbestimmten Druck aufgepumpt und mit seiner Lauffläche in anliegendem Kontakt mit der umlaufenden Oberfläche eines Lastrads mit einer Standardgeschwindigkeit drehbar angetrieben wird. Das Lastrad ist mit Lastzellen ausgestattet, die aufgrund der Tatsache Kräfte messen, dass der Reifen auf das Lastrad einwirkt. Die während des Testvorgangs gesammelten Daten können verwendet werden, um den Reifen einzustufen und/oder sofort Korrekturmaßnahmen über Schulter- und Laufflächen-Schleifmaschinen vorzunehmen, die wahlweise Gummi von Reifenbereichen abschleifen, um die während des Testvorgangs erfassten Abweichungen auszugleichen. Alternativ oder zusätzlich können die während des Testzyklus erfassten Daten verwendet werden, um spezielle Reifenbereiche zu kennzeichnen, um den Monteur auf einen bestimmten Bereich hinzuweisen, wie z. B. eine Unregelmäßigkeit oder einen Punkt mit hoher Kraft in dem Reifen, der es dem Monteur ermöglicht, Korrektur- oder Ausgleichsmaßnahmen während des Einbaus des Reifens auf ein Rad zu ergreifen.
In einem typischen Reifentestsystem rotiert das Lastrad frei um eine Achse parallel zur Rotationsachse des Reifens. Das Lastrad weist an seinen gegenüberliegenden Enden Spindeln auf, die mit Lastzellen ausgestattet sind, die Kräfte messen, die auf das Lastrad in bestimmten Richtungen wirken. Eine exakte Messung der durch den Reifen ausgeübten Kräfte, ermöglicht eine exakte Einstellung der Gleichförmigkeit des Reifens nach dem Kraftmessungsvorgang, z. B. durch Schleifvorrichtungen, die überschüssiges Reifenmaterial entfernen, um Unregelmäßigkeiten zu korrigieren, die während des Herstellungsprozesses aufgetreten sein können.
Ein Beispiel eines Reifentestsystems und einer Lastradkonstruktion ist in der US-A-6016695 bzw. der US-A-5988509 beschrieben. In diesen Systemen sind die Lastradspindeln mit Lastzellen ausgestattet, die auf einem bewegbaren Schlitten befestigt sind. Der Schlitten ist an einer eingehausten Kugelgewindespindel befestigt, die von einem Motor und einer Untersetzungseinheit angetrieben wird. Die Drehung der Kugelgewindewelle bewegt die Kugelgewindespindel und den Schlitten auf den Reifen, der getestet wird, hin oder davon weg, wobei der Schlitten entlang des Maschinenrahmens gleitet. Ein Servoantriebsmechanismus bewegt den Schlitten in eine gewünschte Position basierend auf den Kraftsignalen, die durch die Lastzellen erzeugt werden.
Obwohl die Reifentestsysteme des Standes der Technik, und insbesondere bekannte Lastradanordnungen, die damit verwendet werden, die Reifengleichförmigkeit in einer annehmbaren Art und Weise zu messen, gibt es doch verschiedene Nachteile, die Anlass zu Verbesserungen geben. Die Lastradanordnung (die ein Lastrad, eine Achse und Lager umfasst) ist relativ schwer. Als ein Ergebnis davon empfangen und antworten die Lastzellen auf die Bewegung des Gesamtmaschinenrahmens sowie die Kräfte, die durch den sich drehenden Reifen erzeugt werden. Die Bewegungen in dem Maschinenrahmen können durch externe Vibration bzw. Schwingung hervorgerufen werden, wie z. B. die, die durch den Verkehr von Industrielastkraftwagen in der Nähe der Maschine erzeugt werden, oder durch Vibrationen innerhalb der Maschine, wie z. B. die, die durch den Betrieb der Reifenvorderbänder oder Schleifvorrichtungen erzeugt werden, die einen Teil der Testvorrichtung bilden.
Die durch diese fremden Vibrationen erzeugten Kräfte sind unerwünscht und stellen Fehler in dem Messsystem dar. In Vorrichtungen des Standes der Technik wurden Versuche unternommen, diese Fehler zu vermeiden, indem die Reifentestvorrichtungen auf massiven Fundamenten installiert wurden oder alternativ indem die Maschinen in einer Art und Weise nacheinander angeordnet wurden, die eine Einwirkung oder Bewegung der Unteranordnungen der Vorrichtung (wie z. B. Schleifer) vermeidet, während Messungen durchgeführt werden. Diese Verfahren des Standes der Technik haben die Einrichtung im Wesentlichen verteuert und auch die Betriebskosten aufgrund der erhöhten Zyklusdauer und reduzierten Durchsatzes der Vorrichtung erhöht.
Eine weitere Technik ist in der WO98/04897 beschrieben, bei der zusätzliche Lastzellen mit einem Gewicht verbunden sind, und an die Lastzellen, die an der Lastradspindel befestigt sind, angepasst sind, auf den Maschinenrahmen neben der Lastradspindel angeordnet sind. Das Ausgangssignal von diesen zusätzlichen Lastzellen wird dann von dem Ausgangssignal der an der Lastradspindel befestigten Lastzellen subtrahiert, um die Vibrationen von außen auszugleichen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung von Reifengleichförmigkeitsdaten eines Reifens bereit, der in einer Reifengleichförmigkeitsvorrichtung getestet wird. In der bevorzugten und dargestellten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Lastradanordnung einschließlich eines drehbaren Lastrades. Lastsensoren oder Lastzellen zur Erfassung von Kräften, die auf das Lastrad durch einen Reifen, der getestet wird, wirken, bilden ebenfalls einen Teil der Anordnung. Ein oder mehrere piezoelektrische Beschleunigungsmesser zum Detektieren von Vibrationen in dem Lastrad werden ebenfalls bereitgestellt. Die Vibrationen bzw. Schwingungen, die beobachtet werden, werden im Allgemeinen durch Bewegungen des Rahmens der Vorrichtung verursacht, die durch industriellen Gabelstaplerverkehr in der Nachbarschaft der Vorrichtung oder die Bewegung von Bestandteilen wie z. B. Förderbändern und Schleifvorrichtungen innerhalb der Maschine selbst hervorgerufen werden. Das Signal oder die Daten, die aus dem Beschleunigungsmesser erhalten werden, wird bzw. werden von dem Gesamtsignal oder den Gesamtdaten subtrahiert, das bzw. die durch die Lastzellen erzeugt wird bzw. werden, um genauere Reifengleichförmigkeitsdaten zur Verfügung zu stellen.
Die offenbarte Vorrichtung reduziert oder beseitigt den Fehler, der manchmal bei Reifengleichförmigkeitsdatenmessungen aufgrund von äußeren Kräften oder Vibrationen auftritt, die durch die Lastzellen während des Testens eines Reifens empfangen werden.
In der veranschaulichten Ausführungsform werden mindestens zwei Beschleunigungsmesser verwendet, einer zum Detektieren der lateralen bzw. seitlichen Kraftkomponente und einer zum Detektieren der radialen Kraftkomponente. In einer bevorzugteren Konstruktion der veranschaulichten Ausführungsform werden zwei radiale Beschleunigungsmesser verwendet, da aufgrund von vorhandenen Baugruppen ein einzelner radialer Beschleunigungsmesser nicht in Ausrichtung mit einer radialen Ebene der Lastradanordnung angeordnet werden kann. Als ein Ergebnis werden zwei symmetrisch beabstandete radiale Beschleunigungsmesser verwendet.
In der dargestellten Ausführungsform wird das durch einen Beschleunigungsmesser erzeugte Signal an einen Differenzverstärker über eine Aufbereitungsschaltung und eine Skaliervorrichtung übermittelt. Der von der Skaliervorrichtung verwendete Skalierungsfaktor wird durch die Eigenschaften des verwendeten Beschleunigungsmessers bestimmt. Ein Signal von den Lastzellen, das die Gesamtkraft auf das Lastrad darstellt, wird ebenfalls an den Differenzverstärker übertragen. Die Gesamtkraft umfasst sowohl Kräfte, die durch den im Test befindlichen Reifen erzeugt wurden, sowie die Kräfte, die durch Vibrationen bzw. Schwingungen erzeugt wurden, die auf die Reifenvorrichtung wirken. Das resultierende Nettosignal aus dem Differenzverstärker ist eines, das die tatsächlichen Reifengleichförmigkeitsdaten des in der Messung befindlichen Reifens widerspiegelt.
Zusätzliche Merkmale der Erfindung werden durch das Lesen der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich und dadurch wird ein vollständigeres Verständnis vermittelt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine unvollständige Seitenansicht einer Reifenteststation und einer Lastradanordnung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut sind;
2 ist eine unvollständige Ansicht der Lastradanordnung, wobei Teile davon im Querschnitt dargestellt sind;
3 ist eine Draufsicht der Lastradanordnung, die in 2 dargestellt ist;
4 ist ein Blockschaltbild, das das Datenerfassungsverfahren veranschaulicht, das fehlerhafte laterale Kräfte oder seitliche Schwingungen ausgleicht, die auf die Teststation und/oder das Lastrad wirken;
5 ist ein Blockschaltbild, das ein Datenerfassungsverfahren veranschaulicht, das fehlerhafte radiale Kräfte oder radiale Vibrationen ausgleicht; und
6 ist eine Querschnittsansicht eines Lastrads, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist.
Beste Ausführungsform der Erfindung
1 veranschaulicht die Gesamtanordnung einer Reifengleichförmigkeitsvorrichtung, die eine Vorrichtung zum Reduzieren der Wirkungen von fehlerhaften Schwingungen bei der Messung von Kraft auf einen im Test befindlichen Reifen umfasst. Die Reifengleichförmigkeitsvorrichtung in ihrer Gesamtheit ist vollständiger in der US-A-6016695 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst das Reifentestsystem eine Teststation 12, wo ein Reifen getestet wird und optional geschliffen wird, um die Rundheit, die mechanische Gleichförmigkeit und/oder andere physikalische Eigenschaften des Reifens anzupassen. In 1 wird ein Reifen, der durch das Bezugszeichen 20 (gestrichelt dargestellt) bezeichnet ist, an die Teststation 12 durch ein geeignetes Förderband, wie z. B. das in der US-A-6016695 offenbarte Förderband, angeliefert, sodass der Reifen zwischen unteren und oberen Radgrenzen 24, 26 einer Spannvorrichtung eingeklemmt ist. Die Radgrenzen 24 bzw. 26 bilden einen Teil der Spindelanordnung 410 und einer bewegbaren Spannvorrichtungsanordnung 310. Die Spannvorrichtung kann eine einstellbare Breitenspannvorrichtung für ein Reifentestsystem umfassen, die in der US-A-5992227 offenbart ist.
Der Reifen wird zwischen den Radgrenzen 24, 26 eingeklemmt und über die Spannvorrichtung aufgepumpt. Nach dem Aufpumpen wird ein Lastrad 510, das einen Teil einer Lastradanordnung 500 bildet, in anliegende Beziehung mit der äußeren Oberfläche des Reifens 20 bewegt. Wie bekannt, wird der Reifen gegen das Lastrad 510 gedreht, das die Last, die auf den Reifen ausgeübt wird, über die Lastzellen 530, 540 überwacht. Wie im Stand der Technik bekannt, werden die Daten, die von den Lastzellen entnommen werden, verwendet, um die Gleichförmigkeit des Reifens zu bestimmen. Falls gewünscht, werden Anpassungen der Gleichförmigkeit des Reifens durch einen oder mehrere Schleifvorrichtungen vorgenommen, die im Allgemeinen durch die Bezugszeichen 50, 52 gekennzeichnet sind (gestrichelt dargestellt).
Das Reifentestsystem umfasst ein Messsystem, das im Allgemeinen mit dem Bezugzeichen 56 gekennzeichnet ist. Ein Messsystem, das für die Verwendung in dem dargestellten Reifentestsystem geeignet ist, ist vollständig in der US-A-6016695 offenbart.
Die Lastradanordnung 500 kann verschiedene Konfigurationen aufweisen. Ein Beispiel einer geeigneten Lastradanordnung ist in der US-A-5988509 offenbart. Unter Bezugnahme auch auf 2 umfasst die Lastradanordnung 500 drei Hauptbestandteile, nämlich ein Lastrad 510, einen C-förmigen Schlitten 550 und einen Antriebsmechanismus 600. Das dargestellte Lastrad umfasst eine zylinderförmige äußere Wand 512, deren Außenseite den sich drehenden Reifen berührt, der durch die Spannvorrichtung gehalten wird, wie im Stand der Technik bekannt. Die äußere Wand 512 des Lastrades 510 ist mit einer Nabe 514 verbunden, die eine hohle Bohrung 520 definiert. Die Nabe 514 ist mit der Außenwand 512 mittels einer Vielzahl von festen ringförmigen Scheiben 516, 518 verbunden. In der veranschaulichten Ausführungsform des Lastrades sind die Scheiben 516 zwischen der Nabe 514 und der Außenwand 512 in der Nähe von deren gegenüberliegenden Enden angeordnet, indem sie den hohlen Zwischenraum des Lastrades abschließt, wohingegen die Scheibe 518 zwischen den zentralen Abschnitten der Nabe 514 und der Wand 512 angeordnet ist.
Weitere Einzelheiten des dargestellten Lastrades können in der US-A-5988509 gefunden werden.
Wendet man sich nun insbesondere den 2 und 3 zu, ist dort ein C-förmiger Schlitten 550 dargestellt, der einen oberen horizontalen Schenkel 552, einen unteren horizontalen Schenkel 554 und einen vertikalen Verbindungsschenkel 556 umfasst, der sich dazwischen erstreckt. Die Endabschnitte 553, 555 der Schlittenschenkel 552, 554 sind derart ausgebildet, dass sie Stufen- oder Ausnehmungsbereiche umfassen, die an Montierauflagen 558, 560 befestigt sind (oder alternativ einstückig, damit ausgebildet sind). Die Auflagen 558, 560 tragen die Spindelenden 522, 524 der Lastradspindel 521 und die Lastzellen 530, 540.
Wie aus 2 ersichtlich, wird der C-förmige Rahmen 552 zur gleitenden Bewegung auf einer Grundplatte 62a getragen. Ein auf vertikale Rahmenstücke 68a, 68b (siehe 3) montierter Antriebsmechanismus 600 bewirkt die Bewegung in dem Schlitten 552 auf einen Reifen 20 zu und von dem Reifen 20 weg, der in der Teststation angeordnet ist. Der Antrieb umfasst eine Kugelgewindespindel 640, die operativ mit dem Lastradrahmen 552 an dessen radialer Mitte verbunden ist. Einzelheiten des Antriebsmechanismus 600 können in der US-A-5988509 gefunden werden. Die offenbarte Reifengleichförmigkeitsvorrichtung umfasst eine Datenerfassungsvorrichtung, die äußere Schwingungen und/oder Kräfte, die auf die Lastzellen 530, 540 übertragen werden, ausgleicht, die in herkömmlicher Weise Fehler in dem Messsystem darstellen würden. Diese äußeren Schwingungen können das Ergebnis der Bewegung von Anlagen in der Nachbarschaft des Reifentestsystems sein und könnten auch das Ergebnis der Bewegung von Baugruppen sein, die einen Teil der Reifenteststation selbst bilden, wie z. B. die Bewegung und der Betrieb der Schleifvorrichtungen 52, 54 oder der Betrieb von verschiedenen Förderbändern (nicht dargestellt).
Die vorliegende Erfindung reduziert die Wirkung dieser äußeren Schwingungen auf die Messung der Kraftveränderung des Reifens in der Teststation 12 wesentlich. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung einen oder mehrere Messumformer oder andere Sensoren auf, die die Schwingung der Reifentestvorrichtung in Bezug auf ihre Beschleunigung messen oder beobachten. Das System kann ebenfalls einen Skalierungsmechanismus umfassen, um das Ausgangssignal der Schwingungsmessungs-Messwertgeber/-Sensoren einzustellen, um die Kraft in exakter Weise darzustellen, die durch die Beschleunigung gemäß dem Newton'schen Grundgesetz der Dynamik (F = ma) erzeugt wird. Diese Kräfte, die aus den gemessenen Schwingungen abgeleitet werden, und die normalerweise Fehler und fehlerhafte Daten hervorrufen würden, werden von der kombinierten schwingungsinduzierten Kraft und der Reifengleichförmigkeitskraft, die durch die Lastzellen 530, 540 gemessen werden, subtrahiert. Daraus ergeben sich Daten, die exakter die tatsächliche Kraftabweichung in dem Reifen darstellen.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 umfasst die Schwingungen ausgleichende Vorrichtung Beschleunigungsmesswertgeber, die strategisch auf der Lastradanordnung 500 angebracht sind. In der veranschaulichten Ausführungsform werden zwei Bestandteile der Schwingungskraft getrennt voneinander überwacht. Typischerweise misst die Reifengleichförmigkeitsvorrichtung Kräfte in den "radialen" und "lateralen" Richtungen. Der Begriff "lateral" ist auf dem Gebiet des Reifentestens definiert, dass er sich auf Kräfte entlang der Rotationsachse des Reifens bezieht, in der Richtung lateral bzw. seitlich zu einem Reifen, wie er auf einem Fahrzeug ausgerichtet wäre. In der in den 1 und 2 gezeigten Reifentestvorrichtung ist der Reifen während des Tests horizontal ausgerichtet und dadurch ist die "laterale" Kraft eigentlich vertikal, wie in den 1 und 2 betrachtet, ausgerichtet. Mit anderen Worten, der laterale bzw. seitliche Kraftbestandteil wirkt entlang eines Vektors, der parallel zu der Rotationsachse des Reifens selbst ist (angegeben durch das Bezugszeichen 696 in 1). Der radiale Bestandteil ist definiert, dass er entlang der Achse läuft, die das Rotationszentrum des Reifens und das Lastrad verbindet, und ist ebenfalls horizontal ausgerichtet, d. h. parallel zu einer Rotationsebene des Reifens.
Der seitliche bzw. laterale Bestandteil der Schwingungen wird durch einen Beschleunigungsmesser 700 überwacht, der an oder in der Nähe der Drehachse 696 für das Lastrad 510 angebracht ist. Wie aus 3 ersichtlich, ist der tatsächliche Befestigungsort für den seitlichen Beschleunigungsmesser 700 zu einer Seite der Achse hin versetzt, da in es der dargestellten Konstruktion unmöglich ist, den Beschleunigungsmesser exakt auf der Rotationsachse des Lastrades 510 anzubringen.
Der radiale Bestandteil der Kraft wird durch mindestens einen Beschleunigungsmesser 702 überwacht, der an dem C-förmigen Schlitten 552 der Lastradanordnung 500 angebracht ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der Schlittenantriebsmechanismus 600 an dem radialen Zentrum des C-förmigen Schlittens befestigt. Dies macht es für den Beschleunigungsmesser 702 unmöglich, dass er übereinstimmend mit einer Mittenrotationsebene angeordnet ist, die durch die gestrichelte Linie 706 für das Lastrad 510 angegeben ist. Demgemäß ist ein Paar von Beschleunigungsmessern 702, 704 auf beiden Seiten der Mittenebene angeordnet und ist symmetrisch um die Achse beabstandet, um die gewünschte Empfindlichkeit hinsichtlich der zu überwachenden Kraft zu erzielen.
Es wird angemerkt, dass es für die Genauigkeit wichtig ist, dass die Beschleunigungsmessvorrichtung die Bewegung in derselben Richtung misst, wie die Bewegung der Masse den Einfluss auf die Lastzellenmessung der Kraft verursacht. Insbesondere sind Gleichförmigkeitsvorrichtungen dazu eingerichtet, empfindlich für die angegebenen Kräfte zu sein, mit sehr niedriger Empfindlichkeit auf das entsprechende Moment. Wenn möglich sollte der Messwertgeber für die Messung der Beschleunigung auf einer Linie angeordnet sein, die durch den Massenschwerpunkt der Lastradanordnung in der gewünschten Messrichtung läuft, d. h. lateral oder radial. In einigen Fällen ist dies möglicherweise nicht möglich aufgrund des Fehlens von geeigneten Befestigungsoberflächen, wie dies bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der Fall ist. In diesen Fällen können zwei Messwertgeber verwendet werden, die symmetrisch um die Achse beabstandet sind, um die gewünschte Empfindlichkeit auf die Kraft zu erzielen, wobei die Empfindlichkeit auf das Moment reduziert wird.
Es wird ebenfalls angemerkt, dass es in einigen Fällen wünschenswert ist, Momente auf Gleichförmigkeitsvorrichtungen zu messen. In diesen Fällen können ebenfalls symmetrisch beabstandete Beschleunigungsmesswertgeber verwendet werden, die verbunden sind, um empfindlich auf den Unterschied in dem Moment um die Achse herum zu sein.
In der bevorzugten und dargestellten Ausführungsform bilden die Beschleunigungsmesswertgeber 700, 702 und 704 einen Teil der Gleichförmigkeitstestvorrichtung wie die in der US-A-6016695 offenbarte. In dem dargestellten System weist das Lastrad eine Masse von etwa 340 Pfund (154 kg) auf. Zwei biaxiale Lastzellen 530, 540 werden verwendet, um die radiale und laterale Kraft zu messen. Die Lastzellen in der veranschaulichten Ausführungsform sind vom Typ Lebow Modell 6443-105 mit einem Bereich von 500 Pfund (69 N), in lateraler Richtung, und 2.000 Pfund (276 N) in der radialen Richtung. Diese Zellen werden summiert, um einen Gesamtbereich von 1.000 Pfund (138 N) lateral und 4.000 Pfund (552 N) radial bereitzustellen.
Die Lastzellensignale werden durch Akron Standard Instrument-Verstärkerkarten verarbeitet, die als Modell 440-0027-XX bezeichnet werden, die wie in den 4 und 5 dargestellt modifiziert sind. Wie aus 4 ersichtlich, umfasst der laterale bzw. seitliche Kanal ein Signal von den Lastzellen 530, 540, das verstärkt (durch den Verstärker 709) und einem Differenzverstärker 710 zugeführt wird. Ein Signal von dem Beschleunigungsmesser 700 wird aufbereitet (durch den Aufbereitungsschaltkreis 712) und skaliert (mit einem Faktor von 1,36) durch eine Skaliereinrichtung 714 und wird ebenfalls dem Differenzverstärker 710 zugeführt, der ein Nettosignal ausgibt, das die tatsächliche Kraftabweichung darstellt, die in dem Reifen gemessen wird, der getestet wird.
Unter Bezugnahme auf 5 umfasst der radiale Kanal ein Signal, das von den Lastzellen 530, 540 empfangen wird, und das zu einem weiteren Differenzverstärker 716 über einen Verstärker 718 übermittelt wird. Beschleunigungsbezogene Daten werden von den Beschleunigungsmessern 702, 704 an den Differenzverstärker 716 übermittelt. Die Signale werden aufbereitet und skaliert (durch die Signalaufbereiter 720, 722 und eine Skaliereinrichtung 724) und werden mit den Lastzellendaten summiert, woraus sich Daten ergeben, die die radialen Kraftdaten nicht umfassen, die durch die verfälschenden Schwingungen erzeugt wurden.
Es wurde herausgefunden, dass Beschleunigungsmesswertgeber, die als PCB Modell 393A03 seismische Beschleunigungsmesser bezeichnet werden, zufrieden stellende Ergebnisse geliefert haben. Signalaufbereiter, die als PCB Modell 482A16 bekannt sind, wurden verwendet. Die Messwertgeber 700, 702, 704 und die Signalaufbereiter 720, 722 sind von der Firma PCB Piezotronics, Inc. aus Depew, N. Y., USA, erhältlich. Wie oben angegeben, ist der Beschleunigungsmesser 700 zum Messen der äußeren Kräfte in der seitlichen Richtung auf der Oberseite des Lastschlittens 552 im Wesentlichen vertikal über dem Massenschwerpunkt des Lastrades 510 angebracht. Die Beschleunigungsmesser 702, 704 für die radiale Richtung sind auf der Lastradanordnung symmetrisch über und unterhalb des Massenschwerpunkts des Lastrads angebracht, da die Kugelgewindespindel 640 (siehe 2), die den Lastradschlitten antreibt, auf der radialen Mittenlinie angeordnet ist.
Wie oben angegeben, werden die Signale von den Beschleunigungsmessern 700, 702, 704 durch die Skaliereinrichtungen 714 und/oder 724 skaliert. Der tatsächliche Skalierungsfaktor für einen vorgegebenen Beschleunigungsmesser, wie z. B. dem Beschleunigungsmesser 700, wird durch die Eigenschaften des Beschleunigungsmessers selbst bestimmt. Die Methodologie zur Erreichung eines geeigneten Skalierungsfaktors ist nachfolgend erläutert. Insbesondere wird der Skalierungsfaktor, der als 1,36 in 4 für den oben bezeichneten Beschleunigungsmesser 700 angegeben ist, wie folgt abgeleitet:
Der Skalierungsfaktor K₄, der für den Beschleunigungsmesser 700 gleich 1,36 ist, wird damit in der Skaliereinrichtung 714 verwendet.
Der einschlägige Fachmann wird berücksichtigen, dass, wenn alternative Beschleunigungsmesser verwendet werden, die oben erwähnte Methodologie verwendet würde, um den geeigneten Skalierungsfaktor zu berechnen. Der einschlägige Fachmann wird ebenfalls erkennen, wie dieselbe Methodologie anzuwenden ist, um den Skalierungsfaktor für die radialen Beschleunigungsmesser zu ermitteln; nämlich die Beschleunigungsmesser 702 und 704, wobei der in der dargestellten Ausführungsform 0,17 beträgt.
6 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der die Beschleunigungsmesser auf der Lastradspindel selbst angeordnet sind. Insbesondere wird das Lastrad 510 drehbar auf einer festen Achse oder Spindel 521' durch ein Paar von Rollenlagern 740, 742 gehalten. Wie aus 6 ersichtlich, ist ein Beschleunigungsmesser 700' zum Messen der Kraft in seitlicher bzw. lateraler Richtung innerhalb eines Mittenbohrlochs 750 angeordnet, das in der Spindel 521' ausgebildet ist. Elektrische Signalleitungen 700a werden von der Bohrung 750 zu einer geeigneten Steuereinrichtung (nicht dargestellt) geführt, die die in 4 abgebildete Kanalschaltung enthält.
Ein einzelner Beschleunigungsmesser 702' zum Messen von Kräften in der radialen Richtung ist in einer diametralen Bohrung 760 angeordnet, die in der Spindel 521' ausgebildet ist. Elektrische Signalträgerleitungen 702a laufen von dem radialen Beschleunigungsmesser 702' von der Bohrung 760 entlang der Außenseite der Achse 730 und treten in die Mittenbohrung 750 (in der der vertikale Beschleunigungsmesser 700' montiert ist) über eine kleine Querbohrung 762 ein. In der Ausführungsform der 6 sind die Beschleunigungsmesser 700', 702' exakt entlang den entsprechenden lateralen und radialen Achsen der Lastradanordnung angeordnet und sollten für hochgenaue Datensignale sorgen, die exakt die lateralen und radialen Beschleunigungen widerspiegeln, die auf die Lastradanordnung durch externe Kräfte, wie z. B. Fahrverkehr in der Fabrik oder Bewegung interner Bestandteile, wie z. B. Bewegung in Förderbändern oder Schleifeinrichtungen ausgeübt werden.

Claims

Vorrichtung zur Messung der Kraftveränderung in einem Reifen (20), der auf einer Reifengleichförmigkeitsvorrichtung getestet wird, mit: a) einer Lastradanordnung (500) mit einem drehbaren Lastrad (510); b) Lastsensoren (530, 540) zum Detektieren von Kräften, die von einem Reifen (20), der getestet wird, auf das Lastrad (510) wirken, und zur Erzeugung eines Ausgangssignals; c) einem oder mehreren piezoelektrischen Beschleunigungsmessern (700, 702, 704) zum Detektieren von Schwingungen im Lastrad (510), die durch andere Kräfte als diejenigen, die vom Reifen (20) herrühren, hervorgerufen werden, und zur Erzeugung eines Ausgangssignals; und d) einem Mittel (710, 716) zum Subtrahieren des Ausgangssignals, das die schwingungsinduzierten Kräfte angibt, vom Ausgangssignal, das die vom Reifen ausgeübten Kräfte angibt, wodurch präzisere Reifengleichförmigkeitsdaten erhalten werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Beschleunigungsmesser umfassen: i) eine Skaliervorrichtung zum Skalieren eines vom Beschleunigungsmesser erzeugten Signals; und wobei ii) das Mittel (710, 716) zum Subtrahieren das skalierte Signal von einem Signal abzieht, das durch die Lastzellen (530, 540) erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, des Weiteren mit wenigstens zwei Beschleunigungsmessern (700, 702, 704), von denen ein erster (700) zur Detektion von Schwingungen dient, die Kräfte in einer seitlichen Richtung ausüben, die als eine Richtung definiert ist, welche parallel zu einer Drehachse des Reifens (20) ist, und von denen ein zweiter (702, 704) zur Detektion von Schwingungen dient, die Kräfte in einer radialen Richtung erzeugen.
Reifengleichförmigkeitsgerät mit: a) einer Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche; b) einer Reifenteststation (12) mit einer Reifenhaltevorrichtung (340, 410) zum Halten und Drehen eines Reifens (20) in der Reifenteststation (12); c) einem Mittel zum Drehen (40) des Reifens (20) in der Reifenteststation (12); d) einem Mittel (600), das den Reifen (20) mit dem Lastrad (510) in Kontakt bringt; und e) einem differenziellen Summationsmittel zum Anpassen eines Ausgangssignals, das von den Lastsensoren (530, 540) erzeugt wird, um jede Komponente zu entfernen, die durch die Schwingung hervorgerufen wird.
Reifengleichförmigkeitsgerät nach Anspruch 4, wobei die Beschleunigungsmesser (700, 702) an einer Spindel (521) montiert sind, um die sich das Lastrad (510) dreht, wobei ein seitlicher Beschleunigungsmesser (700) zusammenfallend mit einer Drehachse angeordnet ist, die durch die Spindel (521) definiert ist, und wobei ein radialer Beschleunigungsmesser (702) auf einer diametralen Linie der Spindel (521) angeordnet ist.
Verfahren zur Messung der Kraftveränderung auf einem Reifengleichförmigkeitsgerät mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen einer Lastradanordnung (500) mit einem Lastrad (510), das drehbar an einem Lastradrahmen (550) gelagert ist; b) Bereitstellen von Lastzellen (530, 540), die wirkend mit dem Lastrad (510) verbunden sind, um Kräfte zu detektieren, die auf das Lastrad (510) ausgeübt werden; c) Überwachen von Beschleunigungskräften, die auf das Lastrad (510) ausgeübt werden, unter Verwendung piezoelektrischer Beschleunigungsmesssignalgeber (700, 702, 704); und d) Subtrahieren der Daten, die von den Beschleunigungsmesssignalgebern (700, 702, 704) erhalten wurden, von den gesamten Lastzellendaten, um zu präziseren Reifengleichförmigkeitsdaten zu gelangen.
Verfahren nach Anspruch 6, des Weiteren mit den Schritten, die von den Beschleunigungsmessern (700, 702, 704) erzeugten Signale zu skalieren und die Signale in einem differenziellen Verstärker (710, 716) zu summieren, um zu einem Nettosignal zu gelangen, das keine Daten enthält, die mit den Beschleunigungskräften zusammenhängen.
Lastrad zur Verwendung in einem Reifentestgerät mit: a) einem Lastradkörper (510), der eine zylindrische Außenfläche (512) definiert, von der wenigstens ein Abschnitt mit einem Reifen (20), der in einer Teststation (12) getestet wird, in Berührung steht; b) einer fixierten Spindel (512), die eine Drehachse für den Lastradkörper (510) definiert; c) Lagermitteln (740, 742) zur drehbaren Lagerung des Lastradkörpers (510) auf der Spindel (521); und d) wenigstens einem Beschleunigungsmesser (700, 702), der an der Spindel (521) befestigt ist, um Beschleunigungen zu detektieren, die durch andere Kräfte als diejenigen, die von einem getesteten Reifen (20) erzeugt werden, auf das Lastrad (510) einwirken.
Lastrad nach Anspruch 8, des Weiteren mit einem zweiten Beschleunigungsmesser (702), der an der Spindel befestigt ist, wobei der erste Beschleunigungsmesser (700) zusammenfallend mit einer Drehachse angeordnet ist, die durch die Spindel (512) definiert ist, und wobei der zweite Beschleunigungsmesser (702) auf einer diametralen Linie der Spindel (512) angeordnet ist.
Lastrad nach Anspruch 9, wobei der erste Beschleunigungsmesser (700) in einem axialen Loch (750) angeordnet ist, das in der Spindel (512) definiert ist.
Lastrad nach Anspruch 9 oder 10, wobei der zweite Beschleunigungsmesser in einem Loch (760) angeordnet, das fluchtend mit der diametralen Linie ausgerichtet ist.