DE69102963T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Richten der Felge eines Speichenrades. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Richten einer Felge eines Speichenrades mittels Spannen und/oder Lösen der verschiedenen Speichen und Messen einer radialen und/oder axialen Versetzung der Felge rings um ihren Umfang, wobei alle Speichen in einem ersten Umlauf so gespannt werden, daß die Spannung in ihnen zwischen einen vorbestimmten minimalen und maximalen Wert gebracht wird.
• Ein derartiges Verfahren ist aus dem niederländischen Patent Nr. 183.711 bekannt. Bei diesem Verfahren werden die Nippel, die auf die Speichen geschraubt sind, mittels eines Nippelschlüssels angezogen oder gelöst, um die Speichenspannung in Abhängigkeit von der gewünschten Richtung der Versetzung der Felge zu erhöhen oder zu vermindern, um die Versetzung der Felge aufzuheben. Die Anzahl der Umdrehungen des Nippelschlüssels zum Anziehen oder Lösen wird mittels der Messung der Versetzung und der daraus abgeleiteten erforderlichen Versetzung gesteuert, wobei der Antrieb des Nippelschlüssels einen Drehmomentbegrenzer umfaßt, um zu verhindern, daß die Gewinde des Nippels und der Speichen überlastet werden. Im Fall einer Versetzung der Felge bewirkt die bekannte Vorrichtung vor dem Anziehen einer Speiche zum Aufheben dieser Versetzung das Lösen der anderen Speiche eines Paares Speichen, um das Auftreten einer Überlastung zu verhindern. Dieses abwechselnde Lösen und Anziehen ist zeitaufwendig, und daher werden die Kräfte nicht gleichförmig über alle Speichen nach dem Einstellen der Nippel verteilt. Hierdurch ist es möglich, daß im Gebrauch einige Speichen früher als andere überlastet werden, wodurch sich Verformungen und Abweichungen in der Form des Rades ergeben.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren gemäß dem erwähnten Oberbegriff zu schaffen, mit dem dieser Nachteil auf wirksame Weise verhindert wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist zu diesem Zweck dadurch gekennzeichnet, daß nach Bedarf mehrere Umläufe durchgeführt werden und in jedem folgenden Umlauf die Spannung in gewissen Speichen auf der Grundlage der gemessenen radialen und/oder axialen Versetzung der Felge zwischen dem minimalen und maximalen Wert zur Berichtigung der Versetzung so geändert wird, daß der maximale Wert zu Beginn jedes folgenden Umlaufs gesteigert wird.
• Aufgrund dieser Messung werden die Speichen viel gleichförmiger gespannt, da in jedem Umlauf die Spannung in ihnen auf einen ausgewählten, niedrigen, maximalen Wert begrenzt ist. Wenn der maximale Wert der Spannung in einer Speiche erreicht ist und eine ausreichende Berichtigung der Felgenversetzung noch nicht erreicht ist, findet trotzdem eine Änderung zur nächsten Speiche statt, und die Spannung in dieser Speiche wird nur im folgenden Umlauf möglicherweise erhöht. Hierdurch ist die Änderung in den Spannungen der verschiedenen Speichen auf ein Minimum begrenzt, welches zur Qualität des Rades beiträgt.
• Die Erfindung umfaßt ebenfalls eine Vorrichtung zum Ausrichten einer Felge eines Speichenrades mittels Spannen und/oder Lösen der verschiedenen Speichen unter Verwendung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Nabenauflage zum Lagern der Nabe des Speichenrades, einen Antrieb zum Drehen des Speichenrades um seine Achse, mindestens einen Nippelschlüssel zum Drehen der Nippel, mit denen die Speichen zwischen der Nabe und der Felge gespannt werden, einen Antrieb für den Nippelschlüssel, eine Meßeinrichtung zur Messung einer radialen und/oder axialen Versetzung der Felge und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Nippelschlüssels in Abhängigkeit von der radialen und/oder axialen gemessenen Versetzung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Antrieb des Nippelschlüssels eine Einrichtung zur Begrenzung der maximalen Spannung in den Speichen und eine Einrichtung zum automatischen, stufenweisen Steigern des maximalen Wertes der Speichenspannung während des Ausrichtens umfaßt.
• Bei einer einfachen Ausführungsform der Einrichtung zur Begrenzung der Speichenspannung besteht diese aus einer einstellbaren Rutschkupplung.
• Eine genauere Begrenzung der Speichenspannung kann man erhalten, wenn die Einrichtung ein Meßgerät umfaßt, das mit einer Speiche in Eingriff gebracht werden kann, um die Spannung in der Speiche zu messen und diese mit dem eingestellten maximalen Spannungswert zu vergleichen.
• Infolge dieser direkten Messung der Speichenspannung wird der Einfluß der sich stark ändernden Reibung zwischen den Gewinden des Nippels und der Speiche, wie sie in der ersten Ausführungsform auftreten kann, vermieden. Ein Verfahren zur direkten Messung der Speichenspannung ist die sogenannte Dreipunktmessung, in der die Mitte zwischen zwei festen Punkten einer Kraft senkrecht zur Speiche ausgesetzt wird, wobei die auftretende Verbiegung der Speiche gemessen und daraus die Speichenspannung abgeleitet wird.
• Eine weitere Verbesserung der Vorrichtung erhält man, wenn sie ein Steuerprogramm aufweist, um jedesmal die Drehung des Nippelschlüssels als eine Funktion der gewünschten Versetzung der Felge zur Berichtigung einer Versetzung und als Funktion der Spannungen in den Speichen zu bestimmen.
• Hierdurch ist es möglich, die gemessenen Werte im Steuerprogramm zu verarbeiten, wodurch eine Analyse des Einflusses der Spannung in den Speichen auf die Versetzung der Felge möglich ist.
• Wenn ebenfalls die Radgeometrie in Betracht gezogen wird, kann man eine noch bessere Genauigkeit erhalten.
• Es ist von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Meßgerät zur Bestimmung des Durchmessers des Speichenrades und einen oder mehrere Sensoren zur Bestimmung des Speichenabstandes und/oder der Anzahl der Speichen innerhalb des Speichenrades umfaßt.
• Mit diesen Merkmalen kann die Vorrichtung automatisch auf unterschiedliche Arten von Rädern eingestellt werden.
• Um eine größtmögliche Genauigkeit in der Messung der Spannung in der Speiche zu erhalten und das Risiko einer Verformung größtmöglich zu vermindern, ist es von Vorteil, den Nippelschlüssel in Längsrichtung der Speiche zu bewegen, wenn er auf den Nippel aufgeschoben wird. Zu diesem Zweck kann der Nippelschlüssel ein Meßgerät zur Messung der Abweichung von der Rechtwinkligkeit einer der Speichen und des Nippelschlüssels, der den entsprechenden Nippel der Speiche in Eingriff nimmt, als auch ein Einstellgerät zur rechtwinkligen Positionierung des Nippelschlüssels zu dieser Speiche umfassen.
• In diesem Fall ist es ein zusätzlicher Vorteil, wenn der Nippelschlüssel eine Verschiebeeinrichtung zum Verschieben des Nippelschlüssels im wesentlichen parallel zu der entsprechenden Speiche auf dem entsprechenden Nippel umfaßt, wodurch der Einfluß auf die axiale Versetzungsmessung aufgrund des Eingriffs des Nippelschlüssels ausgeschaltet wird.
• Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die beispielhaft eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr schematisch und fragmentarisch zeigt, erläutet.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt.
• Fig. 2 zeigt ein innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung befestigtes Speichenrad, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zur Messung der radialen Versetzung der Felge umfaßt.
• Fig. 3 und 4 zeigen eine schematische Seitenansicht bzw. eine Aufsicht eines Nippelschlüssels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Fig. 5a-5c zeigen eine Einrichtung zur Einstellung der Rechtwinkligkeit des Nippelschlüssels zu einer Speiche, gemäß Fig. 3 und 4.
• Fig. 6 zeigt eine Einrichtung zur Bestimmung des Durchmessers eines Speichenrades.
• In den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1 und 2, ist schematisch eine Vorrichtung zuin Ausrichten eines Speichenrades 1 dargestellt. Das Speichenrad 1 umfaßt eine Nabe 2, eine konzentrisch um die Nabe 2 angeordnete Felge 3 und die Nabe 2 und die Felge 3 verbindende Speichen 4, die durch Flansche 5 der Nabe 2 eingesetzt und mittels Nippeln 6 zwischen der Felge 3 und der Nabe 2 gespannt werden.
• Die Vorrichtung umfaßt einen Nabenauflagering 7 zum Lagern der Welle der Nabe 2 des Speichenrades 1. Die Nabenauflage 7 ist frei in einer Richtung quer zum Speichenrad 1 gleitbar, um den Bewegungen der Nabe 2 quer zum Rad 1 während der Umdrehung des Speichenrades 1 folgen zu können. Diese Nabenbewegungen treten auf, wenn die Felge 3 des Speichenrades 1 eine axiale Versetzung aufweist. Die Felge selbst ist an ihrem unteren Punkt in axialer Richtung mittels Antriebswalzen 8 eingeklemmt, die die Felge zwischen sich während ihrer Drehung einklemmen. Die Bewegung der Nabe 2 wird durch ein Seil 10, welches rings um Führungsräder 9 verläuft und mit dem sich bewegenden Teil der Nabenauflage 7 verbunden ist, zu einem digitalen, axialen Versetzungsmeßgerät 11 übertragen. Ein vom Führungsrad 9 des Sei 15 10 herabhängendes Gewicht 12 spannt das Seil unabhängig von den Abmessungen der Nabe 2. Weitere Einzelheiten in bezug auf die Messung dieser axialen Ausrichtung sind dem niederländischen Patent 183.711 der Anmelderin, welches durch Verweis darauf hierin aufgenommen ist, zu entnehmen.
• Fig. 2 zeigt weiter schematisch die Meßeinrichtung zur Messung der radialen Versetzung der Felge 3 des Speichenrades 1, wobei die Meßeinrichtung aus einem zweiarmigen Hebel 13 besteht, der schwenkbar an einer stationären Auflage 14 befestigt ist, von dem ein Arm 15 mit Walzen 16 zum Rollen über die Felge 3 versehen ist und der andere Arm 17 davon mit einem analogen Abstandsmeßfühler 18 zusammenarbeitet, um die Änderung im Abstand zwischen der Achse der Nabe 2 und dem äußeren Rand der Felge 3 zu messen.
• In Fig. 1 ist eine Meßeinrichtung 19 gezeigt, um jedesmal die Spannung in zwei unterschiedlichen Speichen 4 zu messen. Diese Messung findet direkt an der Speiche 4 mittels einer sogenannten Dreipunktmessung statt, bei der in die Mitte zwischen zwei festen Punkten des Meßgerätes 19 in einer Richtung senkrecht zur Speiche 4 eine Kraft aufgebracht wird und die sich daraus ergebende Verbiegung der Speiche 4 an einer Stelle des Angriffspunktes der Kraft gemessen wird. Hieraus kann die Spannung der Speiche abgeleitet werden.
• Die gemessene Speichenspannung kann zu einer zentralen Steuereinrichtung 20 übertragen und mit einer eingestellten maximalen Spannung verglichen werden, um die Speichenspannung während des Ausrichtens des Rades zu begrenzen. Die Steuereinrichtung 20 kann die verschiedenen Meßwerte des Speichenrades 1 verarbeiten und Steuersignale zu zwei Nippelschlüsseln 21 mittels eines Steuerprogramms übertragen, wie dies im folgenden weiter erläutert wird.
• Die Nippelschlüssel 21 können die Nippel 6 der Speichen 4 drehen, womit irgendeine radiale und/oder axiale Versetzung der Felge 3 des Speichenrades 1 berichtigt werden kann. Fig. 3 und 4 zeigen im einzelnen einen der Nippelschlüssel 21. Man sieht, daß der Nippelschlüssel 21 einen Schlüsselteil 22 mit einer Nippelöffnung 23 und einem Speichendurchgang 24 umfaßt. Der Schlüsselteil 22 hat eine äußere Verzahnung 25, die mit einem Getriebe 26, das von einem Motor 27 angetrieben wird, in Eingriff steht. Man sieht weiter in Fig. 3, daß ein Drehmomentbegrenzer 28 in Form einer Rutschkupplung vorgesehen ist, der das Anzugsdrehmoment begrenzt, welches notwendig ist, um den Nippel 6 anzuziehen. Dieses Verfahren gestattet eine Begrenzung der Spannung in der entsprechenden Speiche 4 auch ohne die Meßeinrichtung 19.
• Im folgenden wird die Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben.
• während einer ersten Umdrehung des Speichenrades 1 werden alle Speichen 4 nacheinander auf eine Spannung gebracht, die in einem Bereich zwischen vorbestimmten minimalen und maximalen Werten liegt. Dies erreicht man mittels der Rutschkupplung 28 und dem Antrieb der Nippelschlüssel 21, wobei eine Beziehung zwischen der Speichenspannung und dem Drehmoment auf die Nippel der Speichen angenommen wird. Natürlich ist es ebenfalls möglich, die Meßeinrichtung 19 zu verwenden, um zu bestimmen, ob ein minimaler oder maximaler Wert der Speichenspannung erreicht ist. In diesem ersten "Anzugsumlauf" liegen die minimalen und maximalen Werte der Spannung nahe beieinander. Als Beispiel sind Anzugsmomente von 0,70 und 0,85 Nm als minimaler bzw. maximaler Wert denkbar. Bei diesem Umlauf wird die radiale und/oder axiale Versetzungsmessung an der Felge 3 bereits in Betracht gezogen.
• Vor einem nächsten Umlauf, der notwendig ist, wenn das Speichenrad noch nicht richtig ausgerichtet ist, wird das maximale Anzugsmoment auf z.B. 1,10 Nm erhöht. Dann werden die Nippel gewisser Speichen in Abhängigkeit von der gemessenen radialen und/oder axialen Versetzung gedreht, wobei das Anzugsmoment nicht den neuen maximalen Wert überschreiten kann oder unter den festgelegten konstanten minimalen Wert gelangt. Wenn die radiale und/oder axiale Versetzung dann immer noch nicht den Anforderungen genügt, wird eine weitere Berichtigung in einer folgenden Anzahl von Umläufen durchgeführt, wobei eine stufenweise Steigerung des maximalen Wertes des Anzugsmoments um z.B. 0,10 Nm stattfindet, bis das Speichenrad richtig ausgerichtet ist oder das maximal mögliche Anzugsmoment erreicht ist, in welchem Fall dann das Rad zurückgewiesen wird. Mit dem beschriebenen Verfahren wird verhindert, daß eine unnötig große Variation in der Speichenspannung der verschiedenen Speichen 4 bewirkt wird.
• Fig. 5a, 5b und 5c zeigen einen der Nippelschlüssel 21 mit einer Einrichtung zur Einstellung des Nippelschlüssels 21 rechtwinklig zur Speiche 4. Diese Einrichtung umfaßt ein Meßgerät 29 mit einem Meßfühler 30 und zwei Sensoren 31 und 32, mit denen Abweichungen in der Rechtwinkligkeit zwischen dem Nippelschlüssel 21 und der entsprechenden Speiche 4 bestimmt werden können. Die Einrichtung umfaßt weiter ein Einstellglied 33, mit dem der Nippelschlüssel innerhalb einer Ebene durch die Speiche 4 gedreht werden kann. In der in Fig. 5a dargestellten Situation ist der Nippelschlüssel 21 in so einem Ausmaß nicht rechtwinklig in bezug auf die Speiche 4 angeordnet, daß die beiden Sensoren 31 und 32 nicht aktiv sind, während in der in Fig. 5c dargestellten Situation der Nippelschlüssel 21 in der entgegengesetzten Richtung nicht rechtwinklig ist, wobei beide Sensoren 31 und 32 aktiviert sind. In beiden Fällen wird die Steuereinrichtung 20 aktiviert, so daß das Einstellglied 33 in der einen oder anderen Richtung eingestellt wird, um den Nippelschlüssel 21 zu drehen, bis man die Situation gemäß Fig. 5b erhält, in der der Sensor 31 aktiviert und der Sensor 32 nicht aktiviert ist. In diesem Fall befindet sich der Nippelschlüssel rechtwinklig zur Speiche 4.
• Ein weiteres Einstellglied 34 des Nippelschlüssels 21 stellt sicher, daß der Nippelschlüssel 21 auf einem Nippel 6 parallel zur entsprechenden Speiche 4 gleiten kann.
• Fig. 1 zeigt weiter Sensoren 35, mit denen der Abstand zwischen zwei benachbarten Speichen 4 gemessen werden kann, wenn das Speichenrad 1 gedreht wird. Mittels des gemessenen Durchmessers ist es ebenfalls möglich, die Anzahl der Speichen 4 innerhalb des Rades zu berechnen. Damit kann ebenfalls festgestellt werden, wenn das Rad eine volle Umdrehung durchgeführt hat.
• Fig. 6 zeigt schließlich ein Meßgerät 36 zur Bestimmung des Durchmessers der Felge 3 jedes Speichenrades 1, wobei das Meßgerät 36 am Eingang der Vorrichtung angeordnet ist. Auf der Grundlage der Durchmessermessung kann die Nabenauflage 7 auf den Durchmesser in vertikaler Richtung eingestellt werden. Das Meßgerät 36 umfaßt zwei V-förmige Rinnen 37 und 38, auf denen die Felge 3 eines eingebrachten Speichenrades ruht. In der Mitte des Winkels zwischen den V-förmigen Rinnen 37 und 38 ist ein Versetzungsmeßgerät 39 angeordnet, das die Felge 3 des Speichenrades 1 mittels einer ähnlichen V-förmigen Rinne 40 in Eingriff nimmt und einen Abstand A mißt. Wenn der Wert des Winkels α auf 67,1146220 gewählt ist, ist der gemessene Wert A gleich 1/10 des Durchmessers d der Felge 3, so daß aus der Messung des Wertes A der Durchmesser d der Felge 3 bestimmt werden kann.
• Aus den obigen Ausführungen wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine schnelle und genaue Ausrichtung der Felge 3 eines Speichenrades 1 ermöglicht.

Claims (10)

1. Verfahren zum Ausrichten einer Felge (3) eines Speichenrades (1) mittels Spannen und/oder Lösen der verschiedenen Speichen (4) und Messen einer Versetzung der Felge (3) rings um ihren Umfang, wobei alle Speichen (4) in einem ersten Umlauf so gespannt werden, daß die Spannung in ihnen zwischen einem vorbestimmten minimalen und maximalen Wert gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Bedarf mehrere Umläufe durchgeführt werden und in jedem folgenden Umlauf die Spannung in gewissen Speichen (4) auf der Grundlage der gemessenen radialen und/oder axialen Vesetzung der Felge (3) zwischen dem minimalen und maximalen Wert zur Berichtigung der Versetzung so geändert wird, daß der maximale Wert zu Beginn jedes folgenden Umlaufs gesteigert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der minimale Wert der Speichenspannung beibehalten wird.

3. Vorrichtung zum Ausrichten einer Felge (3) eines Speichenrades (1) mittels Spannen und/oder Lösen der verschiedenen Speichen (4) unter Verwendung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Nabenauflage (7) zum Lagern der Nabe (2) des Speichenrades (1), einen Antrieb (8) zum Drehen des Speichenrades (1) um seine Achse, mindestens einen Nippelschlüssel (21) zum Drehen der Nippel (6), mit denen die Speichen (4) zwischen der Nabe (2) und der Felge (3) gespannt werden, einen Antrieb (26-28) für den Nippelschlüssel (21), eine Meßeinrichtung (13-18; 9-11) zur Messung einer radialen und/oder axialen Versetzung der Felge (3) und eine Steuereinrichtung (20) zur Steuerung des Nippelschlüssels (21) in Abhängigkeit von der radialen und/oder axialen gemessenen Versetzung, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (26-28) des Nippelschlüssels (21) eine Einrichtung (28) zur Begrenzung der maximalen Spannung in den Speichen (4) und eine Einrichtung (20) zum automatischen, stufenweisen Steigern des maximalen Wertes der Speichenspannung zu Beginn eines jeden Umlaufs während des Ausrichtens umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Begrenzungseinrichtung (28) eine einstellbare Rutschkupplung (28) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, umfassend Eingabegeräte zur Eingabe der Radgeometrie in ein Steuerprogramm der Steuereinrichtung (20).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, umfassend ein Meßgerät (36) zur Bestimmung des Durchmessers des Speichenrades (1).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, umfassend einen oder mehrere Sensoren (35) zur Bestimmung des Speichenabstandes und/oder der Anzahl der Speichen (4) innerhalb des Speichenrades (1).

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, wobei der Nippelschlüssel (21) ein Meßgerät (29) zur Messung der Abweichung von der Kechtwinkligkeit einer der Speichen (4) und des Nippelschlüssels (21), der den entsprechenden Nippel (6) der Speiche in Eingriff nimmt, als auch ein Einstellgerät (33) zu rechtwinkligen Positionierung des Nippelschlüssels (21) zu dieser Speiche (4) umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Nippelschlüssel (21) ein Einstellgerat (34) zum Verschieben des Nippelschlüssels im wesentlichen parallel zu der entsprechenden Speiche (4) auf dem entsprechenden Nippel (6) umfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, umfassend zwei Nippelschlüssel (21) mit einem entsprechenden Antrieb (26-28) mit entsprechenden Einrichtungen (28) zur Begrenzung der Spannung in den entsprechenden Speichen (4).