Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
-
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Instrument zur
Gleichförmigkeitsmessung eines Reifens.
2. Beschreibung des Standes der Technik
-
Ein Instrument zur Gleichförmigkeitsmessung eines Reifens,
das eine Spindel, mit welcher ein Reifen konzentrisch zu
verbinden ist, eine Halterung, um die Spindel mit Hilfe eines
Lagers an dieser zu lagern, und eine Trommel, die zum Drehen
rund um eine zur Spindel parallele Achse angetrieben wird,
umfaßt und wobei ein Fühler, um die Gleichförmigkeit des
Reifens zu messen, welcher gegen die Trommel gepreßt und von
dieser gedreht wird, an der Halterung angebracht ist, ist im
Stand der Technik bekannt.
-
Dieses herkömmliche Instrument ist nachteilig insofern, als
dann, wenn ein Reifen mit einer hohen Geschwindigkeit zu drehen
ist, um dessen Gleichförmigkeit zu messen, weil auch die
Umdrehungsgeschwindigkeit der Spindel hoch ist, aufgrund einer
Erzeugung von Hitze am Lager, das die Spindel abstützt,
häufig eine Temperatureinwirkung gegenüber dem Fühler auftritt.
Die Temperatur hat einen nachteiligen Einfluß auf die
Genauigkeit der Messung.
Abriß der Erfindung
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Instrument
zur Gleichförmigkeitsmessung eines Reifens zu schaffen, das
eine Temperatureinwirkung nicht erleidet und eine genaue
Messung der Gleichförmigkeit eines Reifens gewährleistet.
-
Um die Aufgabe zu erfüllen, wird gemäß der Erfindung ein
Instrument zur Gleichförmigkeitsmessung eines Reifens
geschaffen, das eine Spindel, an der im Gebrauch ein Reifen lösbar
für eine koaxiale einheitliche Drehbewegung befestigt wird,
eine Halterung, Lagereinrichtungen, um die Spindel für eine
Drehbewegung rund um eine Achse an der Halterung zu lagern,
eine für eine Drehbewegung rund um eine zur Achse der Spindel
parallele feste Achse gelagerte Trommel, Mittel, um die
Trommel für ein Drehen anzutreiben, Mittel zur Bewegung der
Halterung in einer zur Achse der Spindel rechtwinkligen Richtung,
bis ein an der Spindel befestigter Reifen mit der Trommel in
Berührung kommt, um zu ermöglichen, daß der Reifen durch die
Trommel gedreht wird, wenn die Trommel für eine Drehbewegung
angetrieben wird, und einen an der Halterung gehaltenen
Fühler zur Gleichförmigkeitsmessung eines an der Spindel
befestigten Reifens, wenn der Reifen durch die Trommel gedreht
wird, umfaßt, wobei die Halterung einen darin in der Nähe der
Lagereinrichtungen ausgebildeten Kühlwasserkanal besitzt, um
längs von diesem Kühlwasser umzuwälzen.
-
Bei dem Instrument zur Gleichförmigkeitsmessung eines Reifens
werden die Lagereinrichtungen, die bei Drehen der Spindel
Wärme erzeugen, durch Kühlwasser gekühlt, das in dem in der
Halterung ausgebildeten Kühlwasserkanal umgewälzt wird.
Deshalb wird eine mögliche Temperatureinwirkung gegenüber dem
Fühler durch Wärmeerzeugung der Lagereinrichtungen
eingeschränkt oder eliminiert, und folglich wird ein hoher
Genauigkeitsgrad in der Gleichförmigkeitsmessung eines Reifens
gewährleistet.
-
Die Aufgabe und weitere Ziele, die Merkmale sowie Vorteile
dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung im
Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen und den
beigefügten Patentansprüchen deutlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Fig. 1 ist eine Seitenansicht/Schnittdarstellung eines Teils
eines Instruments zur Gleichförmigkeitsmessung- eines Reifens,
die eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung zeigen,
wobei eine obere Hälfte der Fig. 1 einen Schnitt längs der
Linie A-A in der Fig. 2 zeigt, während eine untere Hälfte eine
Seitenansicht darstellt;
-
Fig. 2 ist eine Frontansicht/Schnittdartellung, in welcher
eine linke Hälfte einen Schnitt nach der Linie B-B in der
Fig. 1 zeigt und eine rechte Hälfte eine Ansicht in der durch
einen Pfeil C in Fig. 1 angegebenen Betrachtungsrichtung ist;
-
Fig. 3 ist eine Horizontalschnittdarstellung, die in einem
verkleinerten Maßstab einen allgemeinen Aufbau eines Teils
des Meßinstruments der Fig. 1 zeigt;
-
Fig. 4 ist eine Draufsicht, die in einem weiter verkleinerten
Maßstab das gesamte Meßinstrument der Fig. 1 zeigt;
-
Fig. 5 ist eine Seitenansicht des in Fig. 4 gezeigten
Meßinstruments;
-
Fig. 6 ist ein Diagramm, das beispielhafte, durch das
Meßinstrument erhaltene Wellenformen zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
-
Es wird zuerst auf die Fig. 4 und 5 Bezug genommen, in denen
eine gesamte Vorrichtung zur Gleichförmigkeitsmessung eines
Reifens gezeigt ist, auf welche diese Erfindung Anwendung
findet. Die Meßvorrichtung enthält einen Schlitten 2, um
einen Reifen 1 in seiner diametralen Richtung (nach links
und rechts gerichtete Richtungen in fig. 4 und 5) zu bewegen.
Der Reifen ist am Schlitten 2 lösbar für ein Drehen um das
Zentrum einer Drehwelle des Schlittens 2 montiert, und eine
Gewindespindel 3 ist mit dem einen Ende des Schlittens 2
verbunden. Die Gewindespindel 3 ist an einem ortsfesten Gehäuse
4 mittels einer nicht dargestellten Spindelmutter gelagert
derart, daß eine axiale Richtung von dieser mit einer
Bewegungsrichtung des Reifens 1 übereinstimmt. Wenn die
Spindelmutter durch einen Wechselstrom-Stellmotor 5 für ein Drehen
langetrieben wird, wird die Gewindespindel 3 in einer axialen
Richtung bewegt, so daß der am Schlitten 2 montierte Reifen 1
in seiner diametralen Richtung verschoben wird. Es ist zu
bemerken, daß an einem ortsfesten Bauteil, wie einem nicht
dargestellten Rahmen, eine Führung 6 angebracht ist, um den
Schlitten 2 in seiner Bewegungsrichtung zu führen.
-
Die Meßvorrichtung enthält ferner eine Trommel 7. Mittels
eines Trägerelements 8 ist die Trommel 7 für eine Drehung
an dem ortsfesten Bauteil gelagert, und eine Drehachse von
dieser erstreckt sich parallel zur Drehachse des Reifens 1.
Einer Drehwelle 9 der Trommel 7 wird von einem
Wechselstrommotor 11 mit Hilfe eines Riemen- und
Riemenscheiben-Getriebemechanismus 10 Umlaufenergie vermittelt. Demzufolge wird der
Reifen 1 durch die Trommel 7 gedreht, wenn der Reifen 1 gegen
die Trommel 7 gedrückt wird.
-
Gemäß den Fig. 1 bis 3 ist der Reifen 1 am Schlitten 2 mittels
einer Halterung 12, eines Lagers 13, einer Spindel 14, Fühlern
15 usw. montiert. Der Reifen 1 ist in die Felge 29
eingegliedert, die mit Hilfe von Schrauben durch ein Paßstück 28 an
einem Flanschteil 27 der Spindel 14 befestigt ist.
-
Insbesondere ist die Halterung 12 koaxial zum Reifen 1
angeordnet und im Prinzip aus einem äußeren Hülsenteil 16 sowie
einem inneren Hülsenteil 17, das in das äußere Hülsenteil 16
eingepaßt ist, gebildet. Das äußere Hülsenteil 16 ist an
seinem einen Ende an einer Stirnfläche des Schlittens 2, die
vom Reifen 1 entfernt ist, mit Hilfe einer geeigneten
Befestigungseinrichtung angebaut. Ein Flansch 18 ist in
gegenüberliegender Lagebeziehung zum anderen Ende des äußeren
Hülsenteils 16 am inneren Hülsenteil 17 ausgebildet. Zwischen dem
Flansch 18 des inneren Hülsenteil 17 und der
gegenüberliegenden Stirnfläche des äußeren Hülsenteils 16, die vom Schlitten
2 entfernt ist, ist eine ringförmige Ausnehmung 19 bestimmt,
und die Fühler 15 sind in die ringförmige Ausnehmung 19
eingesetzt. Zwischen das äußere Hülsenteil 16 und das innere
Hülsenteil 17 ist eine Dichtung 34 eingefügt. Ferner ist an
der einen Stirnseite (rechte Stirnseite in Fig. 1) des
inneren Hülsenteils 17 eine ringförmige Abdeckung 35 angebracht,
und eine weitere Dichtung 36 ist zwischen die ringförmige
Abdeckung 35 sowie das innere Hülsenteil 17 eingesetzt.
-
Die Fühler 15 werden zwischen dem äußeren Hülsenteil 16 sowie
dem Flansch 18 gehalten, und durch jeden der Fühler 15
erstreckt sich eine Zugstange 20. Jede dieser Zugstangen 20
besitzt ein Paar von Außengewindeabschnitten 21 und 22, die
an entgegengesetzten Enden von dieser ausgebildet sind, und
erstreckt sich durch eine Zentrumsbohrung 23 eines
zugeordneten Fühlers 15, wobei der Gewindeabschnitt 21 am einen Ende
von dieser in einer zugeordneten von Vertiefungen 25
angeordnet ist, die an einem Ende des äußeren Hülsenteils 16
ausgebildet sind, während der Außengewindabschnitt 22 am anderen
Ende in ein im Flansch 18 ausgebildetes Innengewinde 24
geschraubt ist. In jeder der Vertiefungen 25 ist eine Mutter 26
aufgenommen und auf den Außengewindeabschnitt 21 der
zugeordneten Zugstange 20 geschraubt. Jede der Muttern 26 besitzt
vier Ausnehmungen 33, die an einer Stirnfläche von dieser
ausgestaltet sind, um mit einem Werkzeug zur Betätigung der
Mutter 26 in Eingriff zu kommen. Es ist darauf hinzuweisen,
daß bei der in Rede stehenden Ausführungsform jeder der
Fühler 15 eine Kraftmeßdose ist, und auf jeden der Fühler 15 wird
durch Anziehen der Mutter 26 für den Fühler 25 eine
Vorbelastung aufgebracht.
-
Die Spindel 14 ist an einem Innenumfang des inneren
Hülsenteils 17 mit Hilfe eines Paars von Lagern 13 abgestützt, die
in der axialen Richtung in beabstandeter Lagebeziehung
angeordnet sind. Jedes der Lager 13 ist hier ein doppelreihiges
Kegelrollenlager. Zwischen den Lagern 13 ist in der axialen
Richtung um die Spindel 14 herum ein zylindrischer
Abstandshalter 37 angebracht.
-
Ein Paar von Kanälen 30 für Kühlwasser ist in der Nähe der
Lager 13 im inneren Hülsenteil 17 ausgestaltet. Die Kanäle 30
erstrecken sich in der Achsrichtung und sind mit Bezug auf
die Spindel 14 in diametral symmetrischen Positionen
angeordnet. Jeder der Kanäle 30 ist an seinem einen Ende an einer
Stirnseite (rechte Seite in Fig. 1) der Halterung offen, und
angrenzend an die Öffnung ist in jedem der Kanäle 30 ein
Innengewinde 31 ausgebildet. Obwohl das nicht gezeigt ist,
wird ein Rohr lösbar in das Innengewinde 31 eines jeden der
Kanäle 30 eingeschraubt, um den Kanal 30 mit einer nicht
dargestellten Kühlwasser-Zufuhrquelle zu verbinden. Das andere
Ende eines jeden der Kanäle 30 ist mit dem anderen Kanal 30
mittels einer in der Halterung 12 ausgebildeten Ringkammer 32
in Verbindung. Somit wird Kühlwasser von der
Kühlwasser-Zufuhrquelle in einen der Kanäle 30 (in die linke der Öffnungen in
Fig. 2) mittels der Öffnung eingeführt, und es wird durch den
einen Kanal 30 sowie die Ringkammer 32, dann durch den anderen
Kanal 30 geleitet und fließt von der Öffnung des anderen
Kanals 30 aus. Während das Kühlwasser in dieser Weise umläuft,
kühlt es die Halterung 12 und die Lager 13 in der Halterung 12.
-
Gemäß der Fig. 5 wird der Wechselstrom-Stellmotor 5 über
einen Treiber 51 von einer Folgesteuerungseinrichtung 50
gesteuert. Eine Mehrzahl von Ladungsverstärkern 39 sind mit der
Folgesteuerung 50 verbunden, und die Fühler 15 sind einzeln
an die Ladungsverstärkr 39 angeschlossen. Die
Ladungsverstärker 39 sind auch mit einer Operationseinheit 40 verbunden,
die ihrerseits an ein Sichtgerät 42 angeschlossen ist. Des
weiteren sind die Ladungsverstärker 39 einzeln an
Pufferverstärker 52 angeschlossen, die mit einem digitalen
Anzeigegerät 53 in Verbindung sind.
-
Es wird auf die Fig. 1 bis 5 Bezug genommen. Wenn durch das
Meßinstrument die Gleichförmigkeit eines Reifens 1 gemessen
werden soll, wird der Reifen 1 zuerst in einer diametralen
Richtung, d.h. in einer zur Drehachse des Reifens 1 und
folglich der Spindel 14 rechtwinkligen Richtung, durch den
Schlitten 2 bewegt, bis er gegen die Trommel 7, wie in Fig.4
gezeigt ist, gepreßt wird, und dann wird durch den
Wechselstrommotor 11 die Trommel zum Drehen angetrieben. Folglich
wird der Reifen 1 durch die Trommel 7 gedreht. Bei dieser
Drehung des Reifens 1 wird auch die an der Halterung 12 über
die Lager 13 abgestützte Spindel 14 durch den Reifen 1
gedreht. Falls der Reifen 1 eine Ungleichförmigkeit in der Dicke
des Gummis, z.B. an einem Laufflächenteil von diesem, hat,
dann wird folglich eine solche Ungleichförmigkeit als eine
Abweichung in einer Belastung durch die Fühler 15 gemessen.
-
Bei der in Rede stehenden Ausführungsform ermitteln die Fühler
15 Abweichungskomponenten in drei Richtungen (einer axialen
Richtung des Reifens, einer Bewegungsrichtung des Reifens 1
durch den Schlitten 2 und einer zu den beiden Richtungen
senkrechten Richtung), und Ergebnisse dieser Ermittlung werden
einzeln mittels der Ladungsverstärker 39 zur Operationseinheit
40 übertragen sowie durch die Operationseinheit 40 analysiert
und dann am Sichtgerät 42 dargestellt. Eine Wellenform 41
der Fig. 6, in der die Ordinatenachse eine Größe einer
Abweichung darstellt und die Abszissenachse die Zeit angibt,
zeigt eine beispielhafte dieser Abweichungskomponenten der
drei Richtungen. Verschiedene unter der Wellenform 41 in
Fig. 6 gezeigte Wellenformen geben Ergebnisse von Analysen
höherer Ordnung in Abhängigkeit von einer Fourier-Analyse
solcher Abweichungskomponenten an und sind Wellenformen von
Graden eins bis zehn in harmonischem Grad.
-
Falls bei dem oben beschriebenen Meßinstrument die
Tragsteifigkeit der Spindel 14 niedrig ist, dann ist die
Meßgenauigkeit gering, und folglich wird dann, wenn das in Fig. 3
gezeigte Maß (L) so klein wie möglich vermindert wird, um
die Fühler 15 so nahe wie möglich am Reifen 1 anzuordnen, der
Einfluß der Tragsteifigkeit im gleichen Maß verringert. Ferner
wird, wenngleich ein einreihiges Kegelrollenlager normalerweise
für die Lager 13 verwendet wird, bei dieser Ausführungsform
ein doppelreihiges Kegelrollenlager für die Lager 13
angewendet, um die Tragsteifigkeit zu erhöhen. Demzufolge wird mit
dem Meßinstrument der in Rede stehenden Ausführungsform eine
exakte Messung gewährleistet.
-
Es ist zu bemerken, daß die Eigenfrequenz des Meßsystems
durch eine solche Steigerung in der Tragsteifigkeit der
Spindel 14 und der Anordnung der Fühler in der Nähe des Reifens
1 erhöht werden kann. Wenn eine Fourier-Analyse durchgeführt
werden soll, wird folglich eine maximale Drehzahl nmax (U/min)
des Reifens 1 erhöht, um eine Analyse in einem hohen
Oberschwingungsgrad genau zu machen, weil, wenn ein
Oberschwingungsgrad durch H wiedergegeben wird, eine einem
Oberschwingungsgrad entsprechende Reifendrehzahl durch n (U/min)
dargestellt wird und eine Eigenfrequenz des Meßsystems durch
(Hz) angegeben wird, die maximale Drehzahl nmax (U/min)
gekennzeichnet ist durch:
-
H n = /4 x 60 = nmax
-
Der Einfluß der Wärmeerzeugung an den Lagern 13 auf die
Meßgenauigkeit der Fühler 15 wird dann durch das in den Kanälen
fließende Kühlwasser aufgehoben, und in den Fühlern 15
wird keine oder eine nur geringe Temperatureinwirkung
auftreten. Insbesondere kann bei der in Rede stehenden
Ausführungsform, weil eine Vorbelastung auf die Fühler 15 mit Hilfe
der in der Achsrichtung des Reifens 1 sich erstreckenden
Zugstangen 20 aufgebracht wird, eine thermische Verformung der
Zugstangen in der axialen Richtung verhindert werden, und
folglich kann somit eine mögliche Temperatureinwirkung
auf eine Ermittlung der Gleichförmigkeit des Reifens 1 in
der axialen Richtung wirksam unterbunden werden.
-
Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung nicht
auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und
beispielsweise jeder der fühler 15 ein Dehnungsmeßstreifen
sein oder die Anzahl oder Gestalt der Kanäle 30 für
Kühlwasser abgewandelt werden kann.