DE3620638C2

DE3620638C2 -

Info

Publication number: DE3620638C2
Application number: DE3620638A
Authority: DE
Inventors: Timofej Ivanovic Selomencev; Vladimir Alekseevic Konstantinov; Aleksandr Nikolaevic Murasko; Fedor Fedorovic Bratskij; Anatolij Antonovic Grebenjuk; Arkadij Nikolaevic Minsk Su Sevcik
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-06-20
Filing date: 1986-06-20
Publication date: 1989-12-14
Also published as: ATA224286A; GB8619733D0; AT386899B; DE3620638A1; FR2603002A1; CH670510A5; GB2194061A; FR2603002B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des technischen Zustandes eines Luftreifens, bei dem dem Kord des Luftreifens ein Schlag mit einem frei hängenden Körper vorgegebener Masse versetzt, der Stoßparameter gemessen, dieser Parameter mit einem entsprechenden Vergleichsparameter verglichen und nach dem Ergebnis des Vergleichs die Steifigkeit des Luftreifens gemessen wird.

Ein derartiges Verfahren ist in dem Buch B. S. Falkevich, N. V. Divakov "Prüfung von Kraftfahrzeugen", Moskau, Verlag Mashgiz, 1952, S. 217-218, beschrieben.

Die DE-PS 21 59 503 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Härteprüfung mittels eines Schlaginstruments. Daraus geht hervor, daß bei der Materialprüfung nach einer Schlagbeanspruchung als Stoßparameter die Kontaktdauer des Schlagkörpers mit dem Prüfkörper gemessen wird. Dabei werden die einzelnen Etappen des Stoßvorgangs bei der Beurteilung der Zeit als Ganzes betrachtet, während die einzelnen Etappen in Abhängigkeit von der Verlangsamung der Sonde am Prüfling nicht berücksichtigt werden. Außerdem wird zur Erzielung des mechanischen Impulses am Schlagteil die Energie einer Druckfeder oder der Schlag einer Vorrichtung vom Typ eines Hammers mit einer nicht genormten kinetischen Energie bei der Messung verwendet. Die Bestimmung des technischen Zustandes eines Luftreifens wird nicht angesprochen.

Die EP-A1-01 41 013 betrifft einen mit Kontroll- und Meßgeräten ausgestatteten Testhammer, der zur Erregung eines Prüfobjekts verwendet wird. Er wird so eingestellt, daß das hierbei erzeugte elektrische Signal unabhängig vom Können und der Berufspraxis des Benutzers proportional der Schlagkraft ist. Der Testhammer enthält einen Kopf mit einem Schlagende und einem Geber-Wandler, der die Kraft des Schlags mit dem Ende gegen das Objekt bestimmt und die Kraft in ein proportionales elektrisches Signal umwandelt. Bei diesem Hammer wurde ein mögliches Auftreten von falschen elektrischen Signalen, die durch eine Vibration des Kopfes nach dem Schlag auftreten, ausgeschlossen. Wie die Information zum Zweck der Bewertung der Härte des Testmaterials genutzt werden soll, ist nicht beschrieben. Desgleichen fehlen Angaben zur Identifizierung der Parameter des Stoßvorganges bei einem zu messenden Druck in Luftreifen.

Im bekannten Verfahren wird der Schlag durch den frei hängenden Körper in Radialrichtung versetzt, und der gesamte Vorgang der Bestimmung des technischen Zustands des Luftreifens besteht in der Messung eines Dämpfungsdekrements der Schwingungsamplitude des Körpers, bis dieser endgültig stehenbleibt, was viele Sekunden dauert, und im Vergleichen des Dekrements mit dem entsprechenden Vergleichsparameter. Zur Durchführung des genannten Verfahrens ist es notwendig, das Rad vom Kraftfahrzeug abzubauen und die Reifenlauffläche relativ zu dem frei hängenden Körper auszurichten, was die Schnelligkeit des Meßvorgangs herabsetzt.

Darüber hinaus machen sich im Vorgang des Zusammenstoßes beim Abklingen der Schwingungsamplitude des frei hängenden Körpers die mit der Steifigkeit des Luftreifens nicht zusammenhängenden äußeren Faktoren wie Rauhigkeit der Reifenlauffläche, Reibung, u. ä. bemerkbar, was die Meßgenauigkeit herabmindert. Angesichts dessen, daß im bekannten Verfahren dem Luftreifen der Schlag in Radialrichtung versetzt wird, ist die Ermittlung des Reifeninnendrucks infolge einer hohen Eigensteifigkeit des Reifenkordes erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art dahingehend zu verbessern, daß die Genauigkeit der Bestimmung des technischen Zustands eines Luftreifens erhöht werden kann, ohne das Rad vom Kraftfahrzeug abzubauen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Betrieb und Reparatur von Kraftfahrzeugen zur operativen Kontrolle des technischen Zustands eines Luftreifens angewendet werden. Dabei ist es von Bedeutung, eine Schnellanalyse des technischen Zustands eines Luftreifens durchführen zu können, d. h., die Bestimmung seiner Steifigkeit, des Luftdrucks in diesem und der Steifigkeit des Reifenkordes. Die rechtzeitige und genaue Bestimmung der genannten Reifenparameter und die Erhaltung deren entsprechender optimaler Werte gestatten es, den Kraftstoffverbrauch durch die Kraftfahrzeuge wesentlich zu senken und die Betriebssicherheit der letzteren zu erhöhen.

Dank dem Einwirken eines Schlags durch einen frei hängenden Körper auf die Seitenfläche des Kordes des Luftdruckreifens läßt sich die Steifigkeit des Reifens ermitteln, ohne ihn vom Kraftfahrzeug abzubauen, was die Leistung des Verfahrens wesentlich steigert. Die Messung der Kontaktdauer des frei hängenden Körpers mit der Seitenfläche des Reifenkordes erhöht die Genauigkeit der Bestimmung der Steifigkeit des Reifens, während die Messung der Beschleunigung dieses Körpers im Laufe der Zeit seines Kontaktes mit der Seitenfläche des Reifenkordes bei deren Zusammenstoß den letzteren auf Einzelabschnitten charakterisiert, wonach man die Steifigkeit des Kordes und den Reifendruck beurteilen kann.

Die Messung der Beschleunigung des frei hängenden Körpers in den einzelnen Zeitintervallen des Zusammenstoßes mit der Seitenfläche des Kordes des Reifens liefert mehr Informationen als nur ein allgemeiner Parameter über die Kontaktdauer des Körpers mit der Seitenfläche des Kordes des Reifens bei deren Zusammenstoß.

Vom Anzeigegerät können dann Angaben über die Kontaktdauer und über die Beschleunigung des frei hängenden Körpers abgelesen und mit entsprechenden Vergleichsparametern anhand einer Skala, Tabelle oder einer grafischen Darstellung verglichen werden, worauf nach den Ergebnissen des Vergleichs die Steifigkeit des Kordes und der Innendruck des Reifens anhand des Verlaufs des Zusammenstoßes auf einzelnen Abschnitten ermittelt werden. Bei der Druckbestimmung im Reifen werden von der gesamten Kontaktdauer Kontaktzeitabschnitte abgezogen, die die physikalischen Eigenschaften des Kordes charakterisieren.

Beim Verfahren zur Bestimmung des technischen Zustands eines Luftreifens werden zusätzliche Informationen über die Art der Änderung der Beschleunigung des frei hängenden Körpers bei dessen Zusammenstoß mit dem Reifen auf den einzelnen Abschnitten des Zusammenstoßes neben der Kontaktdauer des frei hängenden Körpers mit dem Reifen ausgenutzt, wobei die endgültige Einschätzung des technischen Zustands des Luftreifens nach dem Vergleich der Kontaktdauer des Körpers mit dem Reifen und des Beschleunigungsverlaufs auf einzelnen Abschnitten mit entsprechenden vorhin festgelegten Normalabhängigkeiten vorgenommen wird. Dies gestattet es, die Genauigkeit der Bestimmung des technischen Zustands eines Luftreifens zu erhöhen.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer Einrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des technischen Zustands eines Luftdruckreifens durchgeführt wird;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Kontaktdauer eines frei hängenden Körpers mit der Seitenfläche eines Reifenkordes vom Reifendruck zeigt;

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild wie in Fig. 1 mit einer Vergleichseinheit und mit einer Formierungseinrichtung für Normalen;

Fig. 4 ein Prinzipschaltbild wie in Fig. 1, mit einem Beschleunigungsgeber, einem Flankenformer für ein elektrisches Signal und einem Beschleunigungsmesser; und

Fig. 5 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Beschleunigungsänderung eines frei hängenden Körpers von der Kontaktdauer mit der Seitenfläche des Reifenkordes zeigt.

Das Verfahren zur Bestimmung des technischen Zustands eines Luftreifens besteht in folgendem: Ein frei hängender Körper 1 (Fig. 1) vorgegebener Masse wird an die Seitenfläche des Kordes eines Luftreifens 2 herangeführt, wobei der Körper 1 um eine Achse 3 so bewegt wird, daß ein am Körper 1 an der mit dem Luftreifen 2 zusammenwirkenden Seite befestigter Kontaktgeber 4 die Seitenfläche des Kordes des Reifens 2 berührt (in der Zeichnung ist diese Lage mit gestrichelten Linien angedeutet).

Dann wird der frei hängende Körper 1 von der Lotrechten um einen Winkel α = 40 bis 60° abgelenkt (der Winkelwert ist experimentell errechnet) und losgelassen. Der Körper 1 schlägt, indem er sich um die Achse 3 dreht, gegen die Seitenfläche des Kordes des Luftreifens 2. Bei einer Schnelldiagnose des technischen Zustands eines Luftreifens kann der Schlag mit dem frei hängenden Körper 1 gegen den Kord des Reifens 2 durch einen Arbeiter von Hand oder auf einem speziellen Prüfstand ausgeführt werden.

In Abhängigkeit von der Steifigkeit des Reifens 2 wird er verformt, und der Körper 1 dringt in den Reifen 2 verschieden tief ein; je kleiner dabei die Steifigkeit des Luftreifens 2 ist, desto mehr wird er verformt, um eine desto größere Tiefe dringt der Körper 1 in diesen ein, und desto größer ist die Kontaktdauer des Körpers 1 mit dem Luftreifen 2. Die Abhängigkeit der Kontaktdauer t von der Steifigkeit k des Luftreifens 2 ergibt sich aus folgender Formel:

Hierin sind:
c - eine durch den Typ des Reifens 2 definierte Konstante,
m - die Masse des frei hängenden Körpers 1,
k - die gesamte, die Steifigkeit des Kordes des Reifens 2 und den Reifendruck charakterisierende Steifigkeit des Reifens 2.

Der Betrag der Masse m des Körpers 1 wird abhängig von der Klasse der zu diagnostizierenden Luftreifen gewählt und ist proportional der Tragfähigkeit des Kraftfahrzeugs.

Bei einem Zusammenstoß des frei hängenden Körpers 1 mit dem Reifen 2 spricht der Geber 4 (vom Typ eines Kontakt- oder kontaktlosen Gebers) an, von dessen Ausgang ein elektrisches Signal an einem Impulsformer 5 eintrifft, wo die Amplitude und die Flanken des elektrischen Signals gebildet werden, und es wird ein Klirren beseitigt. Ferner gelangt das die Kontaktdauer des Körpers 1 mit der Seitenfläche des Kordes des Reifens 2 kennzeichnende elektrische Signal in ein Meßgerät 6 für die Dauer von Zeitintervallen und von dessen Ausgang in ein Anzeigegerät 7. Nach Beendigung des Zusammenstoßes wird auf dem Anzeigegerät 7 eine Kontaktdauer angezeigt, die abgelesen und mit einer entsprechenden normalen Zeitdauer anhand einer Skala, Tabelle oder einer grafischen Darstellung für den betreffenden Reifentyp verglichen wird, und aufgrund dieses Vergleichs wird die Steifigkeit des Luftreifens 2 ermittelt. Da der Wert k der Steifigkeit des Luftreifens 2 vom Druck p in diesem abhängt, d. h. k = F(p), wird der Druck im Reifen 2 anhand entsprechender Tabellen und grafischer Darstellungen bestimmt.

Fig. 2 zeigt eine auf der Ordinatenachse aufgetragene, experimentell ermittelte Abhängigkeit der Kontaktdauer t von dem Reifendruck p, der auf der Abszissenachse für verschiedene Reifentypen aufgetragen ist.

Die Operation des Vergleichs der Kontaktdauer t mit einem entsprechenden Vergleichsparameter kann unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie Laufleistung, Kraftfahrzeugtyp u. ä. durch eine Vergleichseinheit 8 (Fig. 3) übernommen werden, an deren einem Eingang Informationen über die Kontaktdauer vom Ausgang des Meßgeräts 6 für Zeitintervalle und an deren anderem Eingang Informationen vom Ausgang einer Formierungseinrichtung 9 für Normalen eingegeben werden, in die vor Beginn der Bestimmung des technischen Zustands des Luftreifens 2 Informationen über den Typ des Reifens 2 und des betreffenden Kraftfahrzeugs eingegeben werden. In die Formierungseinrichtung 9 für Normalen können auch andere Informationen wie Laufleistung, Atmosphärendruck, Umgebungstemperatur eingegeben werden, die die Ergebnisse der Bestimmung des technischen Zustands des Luftreifens 2 präzisieren.

Das Versetzen eines Schlags durch den frei hängenden Körper 1 gegen die Seitenfläche des in Achsrichtung eine geringere Eigensteifigkeit aufweisenden Kordes des Luftreifens 2 und die Messung der Kontaktdauer als Stoßparameter erhöhen die Meßgenauigkeit für die Steifigkeit des Reifens 2 und die Leistungsfähigkeit des Verfahrens, weil der Meßvorgang lediglich mehrere Sekunden dauert und keiner Demontage des Rades vom Auto bedarf. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, den technischen Zustand jedes zu einem Räderpaar gehörenden Luftreifens von jeder Seite der Achse eines Lastkraftwagens zu bestimmen. Darüber hinaus eliminiert die Messung der Kontaktdauer des frei hängenden Körpers 1 mit der Seitenfläche des Kordes des Luftreifens 2 beim ersten Zusammenstoß die mit der Steifigkeit des Luftreifens 2 nicht zusammenhängenden äußeren Faktoren wie Rauhigkeit des Kordes und Reibung, die beim Abklingen der Schwingungsamplitude des frei hängenden Körpers 1 einen Meßfehler verursachen.

Um den technischen Zustand des Luftreifens 2 genauer zu bestimmen, wird gleichzeitig mit der Messung der Kontaktdauer des frei hängenden Körpers 1 mit der Seitenfläche des Kordes des Luftreifens 2 die Beschleunigung dieses Körpers 1 im Zeitintervall seines Kontaktes mit der Seitenfläche des Kordes des Luftreifens 2 gemessen. Hierbei wird die Kontaktdauer t in Analogie zum vorstehend Beschriebenen gemessen und auf dem Anzeigegerät 7 angezeigt. Zugleich gelangt ein elektrisches Signal von einem an der anderen Oberfläche des frei hängenden Körpers 1 oder innerhalb des letzteren befestigten Beschleunigungsgeber 10 (Fig. 4) zu einem Flankenformer 11 für ein elektrisches Signal und dann zu einem Beschleunigungsmesser 12. Vom Beschleunigungsmesser 12 kommt das elektrische Signal am anderen Eingang des Anzeigegeräts 7 an, durch welches am Ende des Zusammenstoßes des frei hängenden Körpers 1 mit dem Luftreifen 2 die Kontaktdauer und die Beschleunigungsänderung beim Zusammenstoß, z. B. auf dem Papier oder durch eine Oszillografen-Speicherröhre mit Nachleuchten, registriert werden. Hierbei wird die Änderung einer Gegenkraft berücksichtigt, die von der seit dem Augenblick des Zusammenstoßes verlaufenen Zeit abhängig ist. Fig. 5 veranschaulicht den Verlauf der auf der Ordinatenachse aufgetragenen Beschleunigung

des frei hängenden Körpers 1 in Abhängigkeit von seiner auf der Abszissenachse aufgetragenen Kontaktdauer t mit der Seitenfläche des Kordes des Luftreifens 2.

So wird die Kurvenneigung auf dem Anfangsabschnitt AB (Fig. 5, Kurve a) des Zusammenstoßes durch physikalische Eigenschaften des Kordes des Reifens 2 (Fig. 4) und auf dem Abschnitt BC (Fig. 5, Kurve a) durch den Innendruck des Reifens 2 (Fig. 4) bestimmt. Der Scheitelpunkt C (Fig. 5, Kurve a) charakterisiert den Vorzeichenwechsel bei der Ableitenden der Beschleunigung des Körpers 1 (Fig. 4), während der Abschnitt DC (Fig. 5, Kurve a) eine Änderung der Beschleunigung des Körpers 1 (Fig. 4) in Abhängigkeit vom Innendruck des Reifens 2 bei der Rückkehr des erstgenannten in die Ausgangsstellung bezeichnet. Der Endabschnitt DE (Fig. 5, Kurve a) der Kurve wird, ebenso wie der Abschnitt AB, durch die physikalischen Eigenschaften des Kordes des Reifens 2 (Fig. 4) bestimmt.

Bei der Zusammenwirkung des frei hängenden Körpers 1 mit der Seitenfläche des Kordes des Reifens 2, innerhalb dessen der Druck größer als in der vorstehend betrachteten Variante ist, nimmt der Verlauf der Beschleunigung des Körpers 1 eine andere Form (Fig. 5, Kurve b) an. Auf dem die Steifigkeit des Kordes charakterisierenden Abschnitt AB fallen die Kurven für verschiedene Druckwerte aufweisende Reifen praktisch zusammen, während auf den gleichfalls die Steifigkeit des Kordes charakterisierenden Abschnitten DE und D′E′ die Kurvenabschnitte die gleiche Länge und Neigung in bezug auf die Ordinatenachse aufweisen. Auf den den Druckwert im Reifen 2 (Fig. 4) charakterisierenden Abschnitten BC′ und C′D′ verläuft die Kurve steiler, als dies bei einem schwach aufgepumpten Reifen 2 der Fall ist.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des technischen Zustandes eines Luftreifens, bei dem

- dem Kord des Luftreifens (2) ein Schlag mit einem frei hängenden Körper (1) vorgegebener Masse versetzt,
- der Stoßparameter gemessen,
- dieser Parameter mit einem entsprechenden Vergleichsparameter verglichen und
- nach dem Ereignis des Vergleichs die Steifigkeit des Luftreifens (2) gemessen wird,

dadurch gekennzeichnet,

- daß gegen die Seitenfläche des Kordes des Luftreifens (2) geschlagen und
- als Stoßparameter die Kontaktdauer des frei hängenden Körpers (1) mit der Seitenfläche des Kordes des Luftreifens (2) ausgenutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß gleichzeitig mit der Messung der Kontaktdauer des frei hängenden Körpers (1) mit der Seitenfläche des Kordes des Luftreifens (2) die Beschleunigung dieses Körpers (1) während der Dauer seines Kontaktes mit der Seitenfläche des Kordes des Luftreifens (2) gemessen,
- dieser Parameter mit einem entsprechenden Vergleichsparameter verglichen und
- nach dem Ergebnis des Vergleichs die Steifigkeit des Kordes und der Innendruck des Luftreifens (2) zusätzlich ermittelt werden.