DE1648674A1

DE1648674A1 - Geraet zum Feststellen von Lage und Groesse von Unwuchtkraeften an Fahrzeugraedern

Info

Publication number: DE1648674A1
Application number: DE19671648674
Authority: DE
Inventors: Harant Gerhart Wilhelm
Original assignee: REPEO RES Ltd Pty
Current assignee: REPEO RES Ltd Pty
Priority date: 1966-09-01
Filing date: 1967-09-01
Publication date: 1971-07-29
Also published as: AU1051966A; DE1648674C3; AU410581B2; DE1648674B2; GB1192185A

Description

REPCO RESEARCH PROPRIETARY LIMITED Dandenong, Victoria, Australien

betreffend

Gerät zum Feststellen von lage und Größe von Unwuchtkräften

an Fahrzeugradern»

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Feststellen von lage und Größe von Unwuchtkraften an Fahrzeugrädern, welches zu der Klasse von Geräten gehört, bei denen eine auf eine Unwuchtkraft zurückzuführende Schwingung in bezug auf den Phasenwinkel gegenüber einer willkürlichen Referenzmarke mittels einer Einrichtung zur Erzeugung stroboskopischer Blitze analysiert wird, während das zu untersuchende Rad vom Boden abgehoben und in Drehung versetzt ist.

Bisher war es üblich, die Unwuchtmessung bei der Resonanzfrequenz der Radaufhängung vorzunehmen, da sich bei dieser Frequenz unabhängig vom Betrag der Dämpfung eine Phasenverschiebung von 90° zwischen Kraft und Auslenkung einstellt, Der Resonanzpunkt wird durch die auf einem Messinstrument angezeigte Maximalauslenkung der schwingenden Teile bestimmt»

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Dieses Vorgehen ist jedoch häufig unbefriedigend, da manche Aufhängungen keinen ausgeprägten ResOnanzpunkt 'besitzen und da bei anderen Aufhängungen mehrere Resonanzpunkte vorkommen. .

Der mit der Bestimmung des Resonanzpunktes der Radaufhängung verbundene Fachteil kann vermieden werden,, wenn das, Had abwechselnd in beiden Richtungen gedreht und der Straboskopblitz bei einer- vorbestimmten Drehzahl beobachtet; wird. Die Winkelbezie-hung zwischen Kraft und Auslenkung, die zwar nicht immer vorherbestiinmbar ist,; wird für beide Drehriqh·- tungen gleich sein, weshalb die Yfinkelhalbierende zu den bei-=·, den beobachteten Stellungen die wahre Richtung der Unwuchtkraft angibt.

Die der Erfindung zugrunde liegende wesentliche Aufgabe ist daher ein elektronisches Gerät zur Anzeige der Lage einer Unwuchtkraft an einem Fahrzeugrad zu schaffen,: wobei das Rad während der Messung vom Boden abgehoben und in Drehung versetzt ist» Bei der bevorzugten Meßweise beschleunigt man das Rad auf eine Drehzahl, die größer als eine vorherbestimmte Drehzahl ist, und läßt es dann frei rotieren, wobei die Drehzahl allmählich abnimmt.

Das erfindungsgemäße elektronische Gerät umfaßt eine ^ Einrichtung zum Erzeugen einer Serie von Impulsen, die eine den während der Drehung des Rades durch die Unwuchtkraft erzeugten Schwingungen entsprechende Folgefrequenz haben

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sowie eine auf die Impulsfolgefrequenz ansprechende Schaltung, die so mit einer Stroboskopblitzaclialtung verbunden ist, daß diese zu dem Zeitpunkt in Betrieb gesetzt wird, zu dem die Drehzahl des Rades auf einen vorherbestimmten Wert gesunken ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand sohematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es seigeni

j?ig.1 eine fahrbare Einheit, die das erfindungsgemäße G-erät und eine Einrichtung, um das Rad in Drehung zu versetzen, enthält;

Fig.2 eine unter dem Eahrsugboden anzuordnende Abtasteinheit j'".'."--.

Pig.3 eine auf der Instrumententafel der fahrbaren' Einheit angeordnete "Zeigereinrichtung;

Eig.4 ein Schalt diagramm des erfinduhgsgemäiien elektro-*· nischen 3-erätes und

Figo ein Sehaltdiagramm einer keßschaltung für die Schaltung nach Fig..4·

In Fig.1 ist eine fahrbare Einheit mit einem G-ehäuse gezeigt. Das G-ehi-iu.ve umschließt das erfindungsgemäße elektro-

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nische Gerät und einen Elektromotor zum Antrieb eines schnell umlaufenden Reibrades 10a, mit dem das Fahrzeugrad in Drehung versetzt werden kann. Der Motor kann über mittels Fußpedal betätigte Schalter in Betrieb gesetzt werden.»

In Fig.2 ist eine Abtasteinheit T1 gezeigt. Die Abtasteinheit umfaßt einen Abtastkopf 12, der mit dem elektronischen Gerät im Gehäuse 10 über einen flexiblen Schlauch 13 verbunden ist. Der Abtastkopf 12 umfaßt einen Luftbalgen, der DruckluftSchwankungen erzeugt, die von den durch eine Unwuchtkraft im Fahrzeugrad erzeugten Schwingungen abhängen. Der Schlauch.13 ist genügend lang, um während der Untersuchung eines Hades bis zu einem Stutzen 14 an der fahrbaren Einheit zu reichen..,,.. ·

Das Gehäuse 10 umfaßt eine Instrumententafel 15» an der eine in Fig.3 gezeigte Zeigereinrichtung 16 befestigt ist. Das 'Gehäuse umfaßt außerdem eine vorspringende Haube 17, die eine Blitzlichtröhre und einen Reflektor umschließt.

Die Zeigereinrichtung 16 umfaßt zwei einstellbare Zeiger 18 und 19 und eine Skala 20.

Das elektronische Gerät, dessen Schaltdiagramm in Fig.4 dargestellt ist, umfaßt eine Verstärkerschaltung 22. Die durch den Abtastkopf 12 erzeugten DruckluftSchwankungen werden mittels eines nichtgezeigten. Wandlers im Gehäuse 10 in

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ein im wesentlichen sinusförmiges elektrisches Signal umgesetzt, das dem Eingangskreis der Verstärkerschaltung 22 zugeführt wird. Das Gerät nach ffig.4 umfaßt außerdem eine mit dem Verstärker' 22 verbundene Wandlerschaltung 23* in der das sinusförmige,, verstärkte Signal in Impulse umgesetzt wird* die synchron mit dem Durchgang des sinusförmigen Signals durch einen bestimmten Kurvenpunkt auftreten. Wenn also das Fahrzeugrad während der Untersuchung in Drehung versetzt ist, steht am Ausgang der Wandlerschaltung 23 eine Impulaserie mit einer der durch eine Unwuchtkraft erzeugten Schwingung entsprechenden Folgefrecjuenz. Mit zunehmender Drehzahl des Fahrzeugrades nimmt die ImpulS'fO/lgefrequenz ebenfalls zu» In entsprechender Weise sinkt mit abnehmender Drehzahl des Fahrzeugrades: die ImpulsfOlgefrequenz, ebenfalls ab. . -------

Das elektronische Gerät nach Fig..4 umfaßt außerdem eine auf die Impulsfolgefrequenz ansprechendeSchaltung "24« Die Schaltung 24 ist dazu mit dem Ausgang der Wandlerschaltung 23 verbunden, um aus den von dieser Schaltung abgegebenen Impulsen weitere Impulse zu erzeugen,, deren Höhe bzw. Amplitude von der Fölgefrequenz der ersten Impulse abhängt.

Die Schaltung 24 umfaßt einen Transistor 25, in dessen Kollektorlcrei3 ein Widerstand 26 geschaltet ist, der mit „einem Kondensator 27 überbrückt ist, so daß ein Hetzwerk mit einer Zeitkonstanten gebildet ist,, die in der Größenordnung der Impulsfrequenz liegt, die sich bei der vorbestimmten Drehzahl

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einstellt..'Iformalerweise- ist der Transistor25 gesperrt * wird aber durch die Impulse geöffnet.: Auf diese V/eise erzeugt die Schaltung eine sägezahnförmige Welle, deren Amplitude mit zunehmender Impulsfolgefrequenz abnimmt·

In einer Schaltung 28 werden die durch, die Schaltung erzeugten Impulse verwendet, um eine Strohoskopblitzschaltu-ng: zu dem Zeitpunkt in Betrieb zu setzen, zu dem sich das lahrzeugrad mit der vorbestimmten Drehzahl dreht, bei der die Unwuchtmessung durchgeführt werden soll«DieSchaltung 2B umfaßt einen Widerstand 29 und einen Kondensator 30, die zusammen als Differenzierschaltung zur Differentfe.tion der sägezahnförmigen Welle arbeiten. Die Amplitude der differenzierten Impulse wird also zunehmen, wenn die Impulsfolgefrequenz abnimmt. Die Schaltung 28 umfaßt ',weiterhin einen Transistor 31» dessen Basis die differenzierten Impulse zugeführt worden. Der Transistor 31 ist normalerweise gesperrt und an ihm liegt, eine solche Vorspannung, daß er nur geöffnet wird, wenn die Amplituden der differenzierten Impulse größer als die Spannung am Emitter des Transistors werden. Die Schaltung des Transistors 31 ist so ausgelegt, daß dieser nicht eher öffnet_r als bis die Potentiale der differenzierten Impulse den von derjenigen Impulsfolgefrequenz bestimmten Wert erreient haben, die sich bei der vorbestimmten Drehzahl des Fahrzeugrades einstellt» Die Schaltung 28 verwertet also die von der Schaltung 23 stammenden Impulse nicht eher, als bis die Impulsfolgefre- ' quenz einen der vorbestimmten Drehzahl entsprechenden Wert erreicht hat. ,

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Das elektronische Gerät umfaßt außerdem eine Stroboskopblitzschaltung 32» Die Schaltung 32 ist mit.der Schaltung 28 verbunden und umfaßt eine Triggerspule 33 und eine Blitzröhre 34·· " . -

Das elektronische Gerät umfaßt weiterhin eine Meßschaltung 36, die mit der Schaltung 22 verbunden ist* Die Meßschaltung umfaßt ein Meßinstrument 37» auf dem die Größe der Unwucht kraft ange zeigt wird«,

Das in Figo4 gezeigte elektronische Gerät v/ird über einen Netzteil 35 gespeist.

Bei der Benutzung des Gerätes wird das Fahrzeug angehoben, um das zu untersuchende Had vom Boden abzuheben. Die Abtasteinheit wird dann unter dem Fahrzeugboden oder der Radaufhängung an einer leicht zugänglichen Stelle angeordnet und angehoben, bis der Abtastkopf zusammengedrückt wird. An der Seitenwand des Fahrzeugreifens wird dann eine klar erkennbare Markierung als Referenzpunkt angebracht.

Die bewegliche Einheit wird dann an das zu untersuchende Rad herangerollt, bis das schnell umlaufende Reibrad 10a mit der Kante der Reifenlauffläche in Berührung kommt, und die Abtasteinheit wird mit der beweglichen Einheit über den Scläauch 13 verbunden.

Der Motor im Gehäuse 10 wird dann in Betrieb gesetzt,

um das Rad im lirzeiaexai^n in Drehung zu versetzen, und die

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Drehzahl des Ead.es wird solange erhöht, bis sie größer ist als die Drehzahl, bei der die Messung durchgeführt werden soll. Die bewegliche Einheit wird dann vom Rad entfernt und man läßt das Rad frei-rotieren, wobei seine Drehzahl allmählich abnimmt. Während, das Rad langsamer wird, beginnt die Blitzlichtröhre 34 zu dem Zeitpunkt zu blitzen, zu dem sich das Rad mit der vorbestimmten Drehzahl dreht, und die Stellung der auf dem Reifen angebrachten Referenzmarkierung .wird festgestellt. Der Zeiger 18 wird dann in die entsprechende Stellung auf der Skala 20 gebracht (in diesem speziellen 3eispiel Hr.10). In gleicher Weise wird dann das Rad mittels der beweglichen Einheit in Gegenuhrzeigersinn gedreht, und

wenn es langsamer wird und die vorbestimmte Drehzahl erwird
reicht,/die Stellung der 3eferenzmarkierung wiederum, sobald die Blitzlichtröhre zu blitzen beginnt, festgestellt, und der Zeiger 19 in die entsprechende Stellung auf der Skala 20 gebracht (in diesem Beispiel Kr.8). Eine Winkelhalbierende zu den beiden Stellungen der Zeiger (im Beispiel durch -"-Kr.9) gibt die Lage der Unwuchtkraft an und ein Gewicht zum Ausgleich dieser Kraft kann am Rad an einer Stelle angebracht werden, die gegenüber der angezeigten Stelle um 90° versetzt ist (im Beispiel also bei Kr.12).

Während das Rad langsamer wird, nimmt die Frequenz der durch die Unwuchtkraft erzeugten Schwingung ab und daher ebenfalls die Folgefrequenz der Impulse-, Folglicherweise verbleiben längere Zeiträume zwischen den gesperrten Zuständen des Transistors 25 und die Amplitude der sägezahnförmigen Welle und der differenzierten Potentiale nimmt allmählich zu·

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Wenn das Rad die vorbestinmite Drehzahl erreicht hat, weisen die differenzierten Impul&e eine Amplitude auf, die ausreicht, um. den Transistor 31 während der Impulsdauer zu 'öffnen, und die Stroboskopblitzschaltung wird in Betrieb gesetzt, um das Blitzen der Blitzlichtröhre auszulösen

Auf diese Weise wirkt die Stroboskopblitzschaltung und die zugehörige Blitzröhre sowohl als Drehzahlmesser | wie auch als Einrichtung zur Anzeige der Winkellage der Unwuchtkraft ο

Das Meßinstrument 37 ergibt eine Anzeige, die der Größer der Unwuehtkraft entspricht.

Selbstverständlich können andere elektronische Einrichtungen, wie z.B. logische digitale Einrichtungen anstelle der Iransistorschaltung benutzt werdön, wobei die Schaltung entsprechend abgewandelt wird. '

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche,

1. Elektronisches Gerät zur Anzeige der Lage einer Unwuchtkraft an einem Fahrzeugrad während einer Messung, zu der das Rad vom Boden abgehoben und in Drehung versetzt ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen einer Serie von Impulsen, die eine den während der .Drehung des Rades durch die Unwuchtkraft erzeugten Schwingungen entsprechende Folgefrequenz haben, und durch eine auf die Impulsfolgefrequenz ansprechende Schaltung, die so mit einer Stroboskop-Blitz-Schaltung verbunden ist, daß diese zu dem Zeitpunkt in Betrieb gesetzt wird, zu eiern die Drehzahl des Rades auf einen vorbestimmten Wert gesunken ist.

2 ο Elektronisches G-erät nach-Anspruch |, ge k.e—ir-ir-ζ ei ohne t durch eine Einrichtung zum Erzeugen einer Serie von Impulsen, die eine den während der Drehung des Rades durch die Unwuchtkraft erzeugten Schwingungen entsprechende Folgefrequenz haben, durch eine Schaltung zum Erzeugen weiterer Impulse, deren Amplitudenpotential von der Folgefrequenz der ersten Impulse abhängt, und durch eine Einrichtung, welche die in dieser Schaltung bei der vorbestimmten Drehzahl erzeugten Impulse verwendet, um eine Stroboskop-Blitz-Schaltung zu dem Zeitpunkt in Betrieb zu setzen, zu dem die Drehzahl des Rades auf einen vorbestimmten Wert gesunken -ist, wobei das Rad, das auf eine Drehzahl, -

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die größer als die vorbestiinnrüe Drehzahl ist-, beschleunigt wurde, mit allmählich abnehmender Drehzahl frei rotierte

3 ο Elektronisches G-erät nach Anspruch 2, -ge.kennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen einer Serie von Impulsen, die eine den während der Drehung des Rades durch die Unwuchtkraft erzeugten Schwingungen entsprechende ffolgefrequenz haben, durch eine erste Schaltung zum Erzeugen weiterer Impulse, deren. Amplitudenpotential | von der Polgefrequenz der ersten Impulse abhängt, und durch eine mit der ersten Schaltung und mit einer Stroboskop-Blitz-Schaltung verbundenen zweiten Schaltung, die die Stroboskop-Blitz-Sehaltung ansteuert und so mit der ersten Schaltung verbunden ist, daS sie mittels der in der ersten Schaltung erzeugten Impulse in den Betriebszustand gebracht wird, wenn das Rad die vorbastimmte Drehzahl erreicht hat, so daß die Stroboskop-Blitz-Schaltung zu dem Zeitpunkt in Betrieb gesetzt wird, zu dem die Drehzahl des Rades auf einen, vorbestimmten Wert gesunken ist, wobei das Rad, das auf eine Drehzahl, die großer als diese vorbestimate Drehzahl ist, beschleunigt wurde, mit allmählich abnehmender Drehzahl frei rotiert» .

4. Elektronisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet ,daß die erste Schaltung zum Er~ zeugen einer sägezahnförmigen Welle ausgelegt ist, deren Amplitude mit der Zunahme der Impulsfolgefrequenz abnimmt, und daß die zweite Schaltung zum Differenzieren der sage-

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zahnförmigen Welle ausgelegt ist, um differenzierte Impulse zu erzeugen, deren Amplitude mit der Abnahme der Impulsfolgefrequenz zunimmt, wobei die zweite Schaltung im Ruhezustand verharrt, bis die differenzierten Impulse eine von derjenigen Impulsefolgefrequenz bestimmte AmpIi-" .= tude erreicht haben, die sich bei der vorbestimmten Drehzahl einstellt, um dann die Stroboskop-Blitz-Schaltung in Betrieb zu setzen.· . _{t =}

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5. Elektronische Einrichtung nach einem der Ansprüche

2 bis 4, g e k e η η ζ e ic h η et durch eine Einrichtung, um die durch die ünwuchtkraft erzeugten Schwingungen in ein im wesentlichen sinusförmiges elektrisches Signal umzusetzen, und durch eine Schaltung, um das sinusförmige elektrische Signal in Impulse umzusetzen, die synchron mit dem Durchgang des sinusförmigen Signals durch einen bestimmten Kurvenpunkt auftreten, um dadurch eine Impulsserie ^ zu erzeugen, die dem Eingangskreis der nachfolgenden Schaltung zuführbar ist.·

6. -Elektronisches Gerät nach Anspruch 5» g e k e η η zeichnet durch eine Meßsehaltung, die mit der Sinuswellen-Wandlerschaltung verbunden ist, um eine Anzeige 4er Größe der Unwuchtkraft zu geben.