DE4316984A1 - Method and a device for automatically determining the tread depth of vehicle tyres - Google Patents

Method and a device for automatically determining the tread depth of vehicle tyres

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DE4316984A1
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measuring
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DE19934316984
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Martin Dr Ing Molitor
Manfred Dipl Ing Dyballa
Claus Dipl Ing Loercher
Dieter Dipl Ing Schuetzenauer
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Daimler Benz AG
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Daimler Benz AG
Mercedes Benz AG
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    • G—PHYSICS
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Abstract

The invention relates to a method and a device for automatically determining the tread depth of tyres of vehicle wheels, in which a tyre arranged on a vehicle wheel is rolled over a measuring plate arranged in the floor of a measuring station, or is deposited on said plate. The tyre tread pattern is sampled along a measuring line aligned transverse to the rolling direction of the tyre, and the tread depth is determined in the process. The determination of the tread depth is undertaken as a distance signal in the manner of the tracing (contact) stylus method in an optical and contactless fashion using a triangulation unit which can be moved along the measuring line. Another possibility is to transmit an ultrasonic signal in the direction of the measuring line and to use the propagation time of this ultrasonic signal for the purpose of distance measurement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Ermittlung der Profiltiefe von Fahrzeugreifen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des Anspruchs 11, wie beides aus der gattungsbildend zugrundege­ legten US-PS 3 183 481 als bekannt hervorgeht.The invention relates to a method and an apparatus for automatic determination of the tread depth of vehicle tires according to the preamble of claim 1 or the preamble of Claim 11, as based on both of the generic laid out U.S. Patent No. 3,183,481 as known.

Die US-PS 3 183 481 offenbart ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Messung der Profiltiefe von Fahrzeugreifen, bei dem das Kraftfahrzeug mit seinen Reifen auf einer Meßplatte abge­ stellt wird. Die Meßplatte ist unterhalb der Aufstellfläche des Reifens als Lochplatte ausgebildet. In den Bohrungen der Meß­ platte sind mehrere jeweils durch Federn vorgespannte Stifte beweglich geführt, wobei die Federn die Stifte nach außen in Richtung eines auf der Meßplatte abgestellten Reifens ausdruc­ ken. An den Füßen den Stifte ist quer zur Abrollrichtung des Reifens ein Seil geführt, das zwischen zwei Seilfedern gespannt ist, wobei das Seil jeweils durch unterends an den Stiften an­ gebrachten Ösen hindurchgefädelt ist. Am einen Ende des Seiles ist ein Schalter angeordnet, wobei das Seil den Schalter betä­ tigt, wenn das Seil durch eingedruckte Stifte stärker umgelenkt und dadurch die aktive Länge des Seiles zwischen seinen beiden eingespannten Enden verkürzt ist. Diese Verkürzung der aktiven Seillänge erfolgt dadurch, daß ein heruntergedrückter Stift ein Teilstück des Seiles quer seiner normalen Erstreckung ver­ schiebt, wodurch sich der Weg des Seiles zwischen seinen beiden Einspannpunkten verlängert, bzw. sich die Länge des Seiles, projiziert auf seine normale Erstreckungsrichtung, verringert. Ist bei auf der Meßplatte abgestelltem Reifen oberhalb eines Stiftes eine Rille des Reifenprofiles angeord­ net, so taucht der betreffende Stift in diese Rille ein; be­ findet sich darüber ein Noppen des Reifenprofils, so wird der betreffende Stift in seine Bohrung eingedruckt. Ein vom Reifenprofil eingedruckter Stift verkürzt, wie oben erwähnt, die projizierte Seillänge des zwischen den Seilfedern einge­ spannten Seiles, wodurch bei genügend eingedrückten Stiften der Schalter betätigt wird. Der geschlossene Schalter steuert eine Lampe an, die eine über die gesamte Reifenbreite ungenügende Profiltiefe signalisiert. Eine ungenügende Profiltiefe wird allerdings nur dann signalisiert, wenn die gesamte quer zur Abrollrichtung des Reifens gemessene Profilierung des Reifens zu gering ist. So werden Fälle uneinheitlicher Abnützung, also bspw. eine einseitige Abnützung, die aufgrund eines falschen Sturzes oder einer falschen Einstellung der Spur des Rades vorliegen kann, nicht sicher erkannt, da durch das Seil eine Mittelung des Reifenprofiles erfolgt. Des weiteren muß zur Messung der Profiltiefe eine Rille des Reifenprofils genau über dem Stift liegen, da sonst der Stift nicht genügend ausgedruckt wird, wodurch dieses Meßergebnis verfälscht ist. Die Abhilfe hierfür wäre eine größere Auflösung der Meßfläche durch dünnere und näher beieinanderliegende Stifte. Diese Abhilfe ist aller­ dings konstruktiv aufwendig und teuer. Des weiteren erfolgt die Messung im Bereich der Aufstellfläche unter Last, wodurch die Noppen zusammengedruckt sind und damit Rillen die mit einer zu geringen Tiefe gemessen werden.U.S. Patent No. 3,183,481 discloses a method and apparatus device for measuring the tread depth of vehicle tires, in which abge the motor vehicle with its tires on a measuring plate is posed. The measuring plate is below the footprint of the Tire designed as a perforated plate. In the holes of the measuring plate are several pins, each preloaded by springs movably guided, the springs the pins in outwards Print out the direction of a tire placed on the measuring plate ken. On the feet the pins are transverse to the rolling direction of the Tires a rope that is stretched between two rope springs is, the rope through the bottom of the pins brought eyelets is threaded through. At one end of the rope a switch is arranged, the rope actuating the switch If the rope is deflected more strongly by the imprinted pins and thereby the active length of the rope between its two clamped ends is shortened. This shortening of the active Rope length is achieved by pressing a pin down Ver section of the rope transverse to its normal extent pushes, causing the rope to move between its  two clamping points extended, or the length of the Seiles, projected on its normal direction of extension, decreased. Is with the tire parked on the measuring plate A groove of the tire tread is arranged above a pin net, the pen in question plunges into this groove; be if there is a pimple on the tire tread, it will relevant pin is pressed into its hole. One from Tire tread imprinted pin shortens, as mentioned above, the projected rope length of between the rope springs tensioned rope, which, when the pins are sufficiently pressed in Switch is operated. The closed switch controls one Lamp on which is insufficient over the entire width of the tire Profile depth signaled. An insufficient profile depth will however, this is only signaled if the entire cross Rolling direction of the tire measured profile of the tire is too low. So there are cases of inconsistent wear and tear For example, a one-sided wear that is due to a wrong Fall or an incorrect setting of the track of the wheel can be present, not reliably recognized, because of the rope The tire tread is averaged. Furthermore, the Measuring the tread depth exactly over a groove of the tire tread the pen, otherwise the pen will not be printed out enough is, whereby this measurement result is falsified. The remedy this would be a greater resolution of the measuring surface by thinner and pens closer together. This remedy is all However, it is structurally complex and expensive. Furthermore, the Measurement in the area of the installation area under load, whereby the Knobs are printed together and thus grooves with one shallow depth can be measured.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäß zugrunde­ gelegte Verfahren bzw. die gattungsgemäß zugrundegelegte Vor­ richtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Profiltiefe eines Reifens über eine quer zur Abrollrichtung eines Reifens ausgerichtete Mantellinie zuverlässig ermittelt werden kann.The object of the invention is that of the generic type the method used or the generic underlying direction to further develop that the profile depth  of a tire across a direction transverse to the rolling direction of a tire aligned surface line can be reliably determined.

Die Aufgabe wird bei dem Verfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Verfahrensschritten des Anspruchs 1 oder 5 und bei einer Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 12 gelöst.The object is achieved with the method according to the invention characterizing method steps of claim 1 or 5 and in a device with the characteristic features of Claim 12 solved.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Un­ teransprüchen entnehmbar. Im übrigen wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden erläutert. Dabei zeigtFurther useful embodiments of the invention are the Un removable claims. Otherwise, the invention is based on of embodiments shown in the drawings in following explained. It shows

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines prinzipiellen Auf­ baues einer Vorrichtung zur Bestimmung des Reifenpro­ fils, Fig. 1 is a perspective view of a principal on construction of an apparatus for determining the Reifenpro fils,

Fig. 2 eine perspektivische Detaildarstellung der Vorrichtung nach Fig. 1 mit auf einer Meßplatte aufgestellten Reifen, Fig. 2 is a perspective detail view of the device of FIG. 1 with set up on a measuring plate tire,

Fig. 3 einen parallel zur Abrollrichtung des Reifens verlau­ fenden Vertikalschnitt durch eine unter Zuhilfenahme eines optischen Triangulationsverfahrens arbeitenden Vorrichtung, Fig. 3 a to the rolling direction of the tire duri fenden parallel vertical section through a working with the aid of an optical triangulation device,

Fig. 4 eine perspektivische Detaildarstellung einer unter Zu­ hilfenahme von Ultraschall arbeitenden Vorrichtung mit auf einer Meßplatte aufgestellten Reifen und Fig. 4 is a detailed perspective view of a device using ultrasound to work with tires placed on a measuring plate and

Fig. 5 einen parallel zur Abrollrichtung des Reifens verlau­ fenden Vertikalschnitt durch eine der Fig. 4 entspre­ chenden der Vorrichtung. Fig. 5 a parallel to the rolling direction of the tire duri fenden vertical section through one of Fig. 4 corre sponding the device.

In Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines prinzipiellen Aufbaues einer Vorrichtung zur Bestimmung des Reifenprofils dargestellt, die zur automatischen Ermittelung der Profiltiefe von Reifen 2 von Fahrzeugrädern vorgesehen ist.In Fig. 1 a perspective view is shown of a schematic structure of a device for determining the tire tread, which is provided for automatic determination of the tread depth of tires of vehicle wheels 2.

Die Vorrichtung weist eine Meßplatte 8 auf, die während der Messung der Profiltiefe von den Reifen 2 überrollt wird oder auf der die Reifen 2 zur Messung abgestellt werden. Die Messung der jeweiligen Profiltiefe der Reifen 2 erfolgt hierbei entlang einer eine Meßlinie 1, 1′, 1′′ bildenden Mantellinie, also quer zur Abrollrichtung eines Reifens 2. Vorteilhafterweise ist der Durchmesser des Reifens, wie auch die Gestaltung seines Rei­ fenprofiles - grob oder fein - für die Ermittelung der Profil­ tiefe unbedeutend.The device has a measuring plate 8 which is rolled over by the tires 2 during the measurement of the tread depth or on which the tires 2 are placed for measurement. The measurement of the respective tread depth of the tire 2 takes place here along a surface line forming a measuring line 1 , 1 ', 1 '', that is to say transversely to the rolling direction of a tire 2 . Advantageously, the diameter of the tire, as well as the design of its tire profile - coarse or fine - are insignificant for determining the tread depth.

Unterhalb der Meßplatte 8 sind mehrere Meßköpfe 4, 4′, 4′′ an­ geordnet, von denen jeder Meßkopf 4, 4′, 4′′ einen Sender 34 einen Empfänger 35 aufweist. Des weiteren weisen die Meßköpfe 4, 4′, 4′′ entlang der Abrollrichtung 9 der Reifen 2 einen ge­ genseitigen Abstand 38 auf, der vorzugsweise etwa dem abge­ rollten Umfangsteilstück des Reifens 2 bei einer Umdrehung um 120° entspricht.Below the measuring plate 8 , several measuring heads 4 , 4 ', 4 ''are arranged, of which each measuring head 4 , 4 ', 4 '' has a transmitter 34, a receiver 35 . Furthermore, the measuring heads 4 , 4 ', 4 ''along the rolling direction 9 of the tires 2 at a ge mutual distance 38 , which preferably corresponds approximately to the rolled-off circumferential section of the tire 2 at a rotation of 120 °.

Die Anordnung der Sender 34 und der Empfänger 35 unterhalb der Aufstandsfläche 7 des Reifens 2 auf der Meßplatte 8 schützt diese Komponenten vor einer eventuellen Zerstörung.The arrangement of the transmitters 34 and the receivers 35 below the contact surface 7 of the tire 2 on the measuring plate 8 protects these components from possible destruction.

Von einem Sender 34 eines Meßkopfes 4, 4′, 4′′ ausgehend werden in Richtung des Reifenprofiles Primärstrahlen 16 ausgesendet, die vom Reifenprofil zumindest teilweise reflektiert werden. Teile der reflektierten Sekundärstrahlung 17 werden von dem Empfänger 15 des gleichen Meßkopfes 4, 4′, 4′′ erfaßt und vor­ zugsweise in elektrische Signale umgewandelt. Diese Signale werden einer Auswerteeinheit (nicht dargestellt) übergeben, die aus der Veränderung der Sekundärstrahlung 37 gegenüber dem Primärstrahl 36 während der Abtastung der Meßlinie 1, 1′, 1′′ das Maß des Reifenprofiles, insbesondere rechnerisch ermittelt. Die Vorrichtung kann dadurch automatisch betrieben werden. Auf die Natur der Primärstrahlung 36 und der Sekundärstrahlung 37 wird anhand der Fig. 3 bzw. 4 und 5 eingegangen.From a transmitter 34 of a measuring head 4 , 4 ', 4 ''starting primary beams 16 are emitted in the direction of the tire profile, which are at least partially reflected by the tire profile. Parts of the reflected secondary radiation 17 are detected by the receiver 15 of the same measuring head 4 , 4 ', 4 ''and preferably converted into electrical signals before. These signals are transferred to an evaluation unit (not shown) which, from the change in the secondary radiation 37 with respect to the primary beam 36 during the scanning of the measuring line 1 , 1 ', 1 '', determines the size of the tire profile, in particular by calculation. The device can thus be operated automatically. The nature of the primary radiation 36 and the secondary radiation 37 is discussed with reference to FIGS. 3, 4 and 5.

Da die Messung des Reifenprofiles i.a. bei aufgestelltem Kraftfahrzeug, d. h. unter Last erfolgt, werden im Bereich der Aufstandsfläche 7 des Reifens 2 auf der Meßplatte 8 die Noppen des Reifenprofiles in Radialrichtung des Reifens 2 zusammenge­ druckt. Um ein dadurch bedingtes verfälschtes Meßresultat zu vermeiden, ist es günstig, den Sender 34 so auszurichten, daß der Primärstrahl 36 außerhalb der Aufstandsfläche 7 des Reifens 2 auf der Meßplatte 8 auf das Reifenprofil auftrifft. Als gün­ stig hat sich hierbei ein zwischen dem ausgesandten Primär­ strahl 36 und dem Radiusstrahl 33 der Meßlinie 1, 1′, 1′′ ge­ messener, eingeschlossener Winkel erwiesen, der etwa 20° be­ trägt. Bei diesem Winkel kann noch eine genügende Empfindlich­ keit der Messung bzgl. der Profiltiefe garantiert werden. Ein hinlängliche Genauigkeit der Messung kann aber auch mit Winkeln zwischen 10° und 33°, insbesondere zwischen 17° und 30°, er­ folgen.Since the measurement of the tire tread ia when the motor vehicle is set up, that is to say under load, the knobs of the tire tread in the radial direction of the tire 2 are pressed together in the area of the contact patch 7 of the tire 2 on the measuring plate 8 . In order to prevent falsified characterized conditional result of measurement, it is favorable, 34 so as to align the transmitter, that the primary beam 36 is incident outside the contact surface 7 of the tire 2 on the measuring plate 8 on the tire tread. As gün stig here has a measured between the emitted primary beam 36 and the radius beam 33 of the measuring line 1 , 1 ', 1 ''ge, included angle, which is about 20 ° be. At this angle, a sufficient sensitivity of the measurement with respect to the profile depth can still be guaranteed. A sufficient accuracy of the measurement can also follow it with angles between 10 ° and 33 °, in particular between 17 ° and 30 °.

Damit ein von einem Sender 34 ausgesandter Primärstrahl 36 zum Reifenprofil hin gelangen und die rückgestreute Sekundärstrah­ lung 37 von dem Empfänger 35 aufgefangen werden kann, ist die Meßplatte 8 für die Primärstrahlen 36 und die Sekundärstrahlung 37 zumindest teilweise durchlässig ausgebildet. Diese Durch­ lässigkeit kann insbesondere durch eine Meßplatte 8 aus trans­ parentem Material oder durch eine Unterbrechung der Meßplatte 8 im Bereich des Durchtrittes des Primärstrahles 46 und der Se­ kundärstrahlung 37 realisiert sein. In order for a primary beam 36 emitted by a transmitter 34 to reach the tire tread and the backscattered secondary radiation 37 to be received by the receiver 35 , the measuring plate 8 for the primary beams 36 and the secondary radiation 37 is at least partially transparent. This can be realized in particular by a measuring plate 8 made of trans parent material or by an interruption of the measuring plate 8 in the area of the passage of the primary beam 46 and the secondary radiation 37 .

Der Meßkopf 4 ist über Führungen, die parallel zur Meßlinie 1, 1′, 1′′ ausgerichtet sind, auf einem Schlitten 39 montiert, wo­ durch er parallel zur Meßlinie 1, 1′, 1′′ bewegbar ist. Der An­ trieb des Meßkopfes 4 erfolgt durch einen Exzenterantrieb 5 dessen Drehwinkel erfaßbar ist. Dadurch kann die jeweilige Po­ sition des Meßkopfes 4 entlang der Meßlinie 1, 1′, 1′′ und da­ durch auch entlang des Reifenprofiles bestimmt werden. Der sinnvollerweise schrittsteuerbare Exzenterantrieb 5 wird vor­ zugsweise mit etwa 600 Umdrehungen pro Minute betrieben, wo­ durch die benötigte Meßzeit pro Reifen 2 eines Fahrzeuges 40 maximal 30 sec. benötigt.The measuring head 4 is mounted on guides which are aligned parallel to the measuring line 1 , 1 ', 1 ''on a carriage 39 , where it can be moved parallel to the measuring line 1 , 1 ', 1 ''. At the drive of the measuring head 4 is carried out by an eccentric drive 5 whose angle of rotation can be detected. This enables the respective position of the measuring head 4 along the measuring line 1 , 1 ', 1 ''and since can also be determined along the tire profile. The expediently step-controllable eccentric drive 5 is preferably operated at about 600 revolutions per minute, where a maximum of 30 seconds is required per tire 2 of a vehicle 40 due to the required measuring time.

Damit die Reifenprofile auch bei stark verschmutzten Reifen 2 ermittelt werden können, ist es sinnvoll, im Bereich der Meß­ platten 4, 4′, 4′′ eine auf das Reifenprofil ausgerichtete Aus­ trittsdüse 31 für Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, anzuord­ nen, die das Reifenprofil vor und/oder während der Messung mit Wasser beaufschlagt. Da bei der Reinigung des Reifenprofiles u. a. auch die Meßplatte 8 verschmutzt werden kann, ist es sinnvoll, die Vorrichtung mit einer Selbstreinigungsanlage zu versehen.So that the tire treads can be determined even with heavily soiled tires 2 , it is advisable to arrange in the area of the measuring plates 4 , 4 ', 4 ''an outlet nozzle 31 aligned with the tire tread for liquids, in particular water, which the tire tread before and / or during the measurement with water. Since the measuring plate 8 can also become soiled when cleaning the tire tread, it makes sense to provide the device with a self-cleaning system.

Zur Messung der Profiltiefe von Reifen 2 von Fahrzeugrädern wird das Fahrzeug 40, vorzugsweise beim Tanken oder dgl., langsam über die bei einer erfindungsgemäß Vorrichtung beid­ seitig angeordneten Meßplatten 8 gefahren. Die Ermittelung der Profiltiefe eines jeden Reifens 2 erfolgt hierbei entweder beim Stillstand des Fahrzeuges 40 oder beim überrollen der Meß­ platten 8, wobei das Reifenprofil entlang einer quer zur Ab­ rollrichtung 9 des Reifens 2 ausgerichteten Meßlinie 1, 1′, 1′′ abgetastet und dadurch die Profiltiefe ermittelt wird. Hierbei hat es sich als günstig erwiesen, das Reifenprofil eines Rei­ fens 2 entlang von mehreren Meßlinien 1, 1′, 1′′, die über den Umfang des Reifens 2 verteilt sind, zu messen. Dies erfolgt bei der vorgestellten Vorrichtung nach Fig. 1 durch die in Ab­ rollrichtung 9 hintereinander angeordneten Meßköpfe 4, 4′, 4′′.To measure the tread depth of tires 2 of vehicle wheels, the vehicle 40 , preferably when refueling or the like, is slowly moved over the measuring plates 8 arranged on both sides in a device according to the invention. The determination of the tread depth of each tire 2 is carried out either when the vehicle 40 is stationary or when the measuring plates 8 roll over, the tire profile being scanned along a measuring line 1 , 1 ', 1 ''oriented transversely to the rolling direction 9 of the tire 2 and thereby the profile depth is determined. It has proven to be advantageous to measure the tire profile of a reef 2 along several measuring lines 1 , 1 ', 1 '', which are distributed over the circumference of the tire 2 . This is done in the device presented in FIG. 1 by the rolling direction in Ab 9 successively arranged measuring heads 4, 4 ', 4' '.

Für eine aussagekräftige Ermittelung der Profilstärke genügt es vorteilhafterweise vollkommen, wenn bei einer jeden Meßlinie 1, 1′, 1′′ die jeweilige Profilstärke der beiden Randbereiche des Reifenprofiles und im Bereich der Mitte des Reifenprofiles die Profilstärke ermittelt wird.For a meaningful determination of the tread thickness, it is advantageously completely sufficient if, for each measuring line 1 , 1 ', 1 '', the respective tread thickness of the two edge areas of the tire tread and the tread thickness in the area of the center of the tire tread is determined.

Zur Dokumentation der Daten des ermittelten Reifenprofiles kann das Abstandssignal über den Meßpunkten der zugehörigen Meßlinie 1, 1′, 1′′ in einem Diagramm aufgetragen werden. Hierbei ist es für eine einfach Darstellung günstig, das Abstandssignal zu differenzieren und über den zugehörigen Meßpunkten der Meßlinie 1, 1′, 1′′ aufzutragen, da in dieser Darstellung der Boden einer Rille des Reifenprofiles entlang der "Null-Linie" und der Be­ ginn bzw. das Ende einer Rille am Anstieg bzw. bei der Annähe­ rung des Graphen von der "Null-Linie" liegt.To document the data of the determined tire profile, the distance signal can be plotted over the measuring points of the associated measuring line 1 , 1 ', 1 ''. It is advantageous for a simple representation to differentiate the distance signal and to apply it over the associated measuring points of the measuring line 1 , 1 ', 1 '', since in this representation the bottom of a groove of the tire tread along the "zero line" and the loading the beginning or the end of a groove on the rise or when the graph approaches the "zero line".

In Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die unter Zuhilfenahme des Triangulationsverfah­ rens arbeitet, dargestellt, bei der mit auf der Meßplatte 8 ein Reifen 2 aufgestellt ist, wobei der Schnitt parallel zur Ab­ rollrichtung 9 des Reifens 2 ausgerichtet ist.In Fig. 3 is a vertical section through a device according to the invention, which works with the aid of the Triangulationsverfah ren, is shown, in which a tire 2 is set up on the measuring plate 8 , the section being aligned parallel to the rolling direction 9 of the tire 2 .

Der prinzipielle Aufbau der Vorrichtung nach Fig. 3 entspricht dem der Vorrichtung nach Fig. 1, wobei in diesem Ausführungs­ beispiel der Meßkopf 4, 4′, 4′′ als eine optische Triangulati­ onseinheit 10 ausgebildet ist. Der den Primärstrahl 36 emit­ tierende Sender 35 ist ein Laser 12, der auf einer Wellenlänge sendet, die im Bereich des optischen Spektrums oder in dessen benachbarten Bereichen liegt. The basic structure of the device according to FIG. 3 corresponds to that of the device according to FIG. 1, wherein in this embodiment example the measuring head 4 , 4 ', 4 ''is designed as an optical triangulation unit 10 . The transmitter 35 emitting primary beam 36 is a laser 12 which transmits at a wavelength which lies in the region of the optical spectrum or in its neighboring regions.

Die Ermittelung der Profiltiefe wird als Abstandssignal nach Art des Tastschnitt-Verfahrens berührungslos gemessen, wobei die Triangulationseinheit 10 über den Exzenterantrieb 5 ent­ lang der Meßlinie 1, 1′, 1′′ verfahren wird.The determination of the profile depth is measured as a non-contact distance signal in the manner of the tactile cut method, the triangulation unit 10 being moved along the measuring line 1 , 1 ', 1 ''via the eccentric drive 5 .

Zur Messung des Abstandes wird das Reifenprofil mit dem Laser­ licht 1 des Lasers 12 beleuchtet und das unter einem spitzen Winkel (Triangulationswinkel 14) rückgestreute Sekundärlicht 15 von einem ortsauflösenden Photodioden-Array 13 aufgenommen. Je nach Abstand des beleuchteten Meßpunktes des Reifenprofiles gelangt eine unterschiedliche Intensität des Sekundärlichtes 15 in das Photodioden-Array 13, wodurch der Abstand des Meßpunktes und dadurch bei mehreren Meßpunkten die Profiltiefe ermittelbar ist. Zur rechnerischen Ermittelung der Profiltiefe werden die Signale des Array′s einer Auswerteeinheit übergeben, die mit Hilfe mathematischer Algorithmen aus diesen Signalen die Pro­ filtiefe errechnet.To measure the distance, the tire profile is illuminated with the laser light 1 of the laser 12 and the secondary light 15 backscattered at an acute angle (triangulation angle 14 ) is picked up by a spatially resolving photodiode array 13 . Depending on the distance between the illuminated measuring point of the tire tread, a different intensity of the secondary light 15 reaches the photodiode array 13 , as a result of which the distance between the measuring point and thereby the tread depth can be determined in the case of several measuring points. For the mathematical determination of the profile depth, the signals of the array are transferred to an evaluation unit, which uses mathematical algorithms to calculate the profile depth from these signals.

In Fig. 4 ist eine perspektivische Detaildarstellung einer unter Zuhilfenahme von Ultraschall 21 arbeitenden Vorrichtung dargestellt, bei der mit auf der Meßplatte 8 ein Reifen 2 auf­ gestellt ist, wobei Fig. 5 einen parallel zur Abrollrichtung 9 des Reifens 2 ausgerichteten Vertikalschnitt durch eine derar­ tige Vorrichtung zeigt.In Fig. 4 is a detailed perspective view of a device using ultrasound 21 is shown, in which a tire 2 is placed on the measuring plate 8 , with Fig. 5 a parallel to the rolling direction 9 of the tire 2 aligned vertical section through such a term Device shows.

Prinzipiell ist die Vorrichtung nach den Fig. 4 und 5 ent­ sprechend der Vorrichtung nach Fig. 1 aufgebaut, wobei in diesem Ausführungsbeispiel der Sender 34 durch eine Ultra­ schallquelle 22 gebildet ist der Meßkopf 4, 4′, 4′′ ein Echo­ lotgerät 23 aufweist. Zusätzlich ist unterhalb des Reifenpro­ files eine Austrittsdüse 31 für einen das Reifenprofil von di­ versen Verschmutzungen, wie Erde, Matsch, Schnee usw., reini­ genden Wasserstrahl 3 angeordnet. Die Ultraschallquelle 22 ist innerhalb des laminaren Strömungsbereiches der Austrittsdüse 31 des Wasserstrahls 3 angeordnet, wodurch sich der Ultraschall 21 innerhalb des aus der Austrittsdüse 31 austretenden Wasser­ strahles 3 ausbreitet und somit zugleich als Trägerstrahl für den Ultraschall 21 verwandt wird.In principle, the device according to FIGS. 4 and 5 is constructed accordingly to the device according to FIG. 1, wherein in this embodiment the transmitter 34 is formed by an ultrasound source 22 , the measuring head 4 , 4 ', 4 ''has an echo soldering device 23 . In addition, an outlet nozzle 31 is arranged below the Reifenpro files for a tire profile of various contaminations, such as earth, mud, snow, etc., clean water jet 3 . The ultrasound source 22 is arranged within the laminar flow region of the outlet nozzle 31 of the water jet 3 , as a result of which the ultrasound 21 spreads out within the water jet 3 emerging from the outlet nozzle 31 and is thus also used as a carrier jet for the ultrasound 21 .

Zur Messung der Profiltiefe wird von der Ultraschallquelle 22 eine Ultraschall-Signal durch den Wasserstrahl 3 in Richtung der Meßlinie 1, 1′, 1′′ ausgesandt, das von dem Reifenprofil re­ flektiert wird. Dieses Sekundär-Signal wird von dem im Meßkopf 4, 4′, 4′′ angeordneten Echolotgerät 23 aufgefangen und die ge­ messenen Größen zur Auswertung der Auswerteeinheit übergeben. Mit der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Ultraschalls 21 in dem Wasser kann dann über die Laufzeit des ausgesandten Ultra­ schall-Signales der Abstand des jeweiligen Meßpunktes des Rei­ fenprofiles und dadurch auch die Profiltiefe ermittelt werden.To measure the tread depth, an ultrasonic signal is emitted by the ultrasound source 22 through the water jet 3 in the direction of the measuring line 1 , 1 ', 1 '', which is reflected by the tire tread. This secondary signal is collected by the echo sounder 23 arranged in the measuring head 4 , 4 ', 4 ''and the measured quantities are passed for evaluation of the evaluation unit. With the speed of travel of the ultrasound 21 in the water, the distance of the respective measuring point of the reef profile and thus also the profile depth can then be determined over the transit time of the emitted ultra sound signal.

In einem anderen, nicht dargestellten Fall, wird der Reifen 2 zur Messung seiner Profiltiefe mittels Ultraschall 22 in einem Wasserbad geführt.In another case, not shown, the tire 2 is guided in a water bath by means of ultrasound 22 to measure its tread depth.

Mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen lassen sich in ein­ facher Weise und mit geringem bzw. ohne personalen Einsatz der Zustand von großen Fuhrparks überwachen und ggf. Reifenwechsel veranlassen. Eine weitere Einsatzmöglichkeit ist an Tankstel­ len, Fahrzeugprüfungsanstallten usw.With the devices according to the invention, a in a professional manner and with little or no personal effort from the Monitor the condition of large fleets and change tires if necessary cause. Another possible application is at petrol stations len, vehicle testing facilities etc.

Claims (22)

1. Verfahren zur automatischen Ermittlung der Profiltiefe von Reifen von Fahrzeugrädern, bei dem ein am einem Fahrzeugrad angeordneter Reifen über eine im Boden einer Meßstation ange­ ordnete Meßplatte gerollt bzw. auf dieser abgestellt wird, bei dem das Reifenprofil entlang einer quer zur Abrollrichtung des Reifens ausgerichteten Meßlinie abgetastet wird und dabei die Profiltiefe ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ermitteln der Profiltiefe nach Art des Tastschnitt- Verfahrens berührungslos optisch mit einer entlang der Meßlinie (1, 1′, 1′′) verfahrbaren Triangulationseinheit (10) erfolgt.1. A method for automatically determining the tread depth of tires of vehicle wheels, in which a tire arranged on a vehicle wheel is rolled or placed on a measuring plate arranged in the bottom of a measuring station, in which the tire profile is aligned along a direction transverse to the rolling direction of the tire Measuring line is scanned and the profile depth is determined, characterized in that the determination of the profile depth according to the type of the touch-cut method takes place optically with a triangulation unit ( 10 ) which can be moved along the measuring line ( 1 , 1 ', 1 ''). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Primärstrahl (36) Licht des optischen oder des daran benachbarten Spektrums, insbesondere Laserlicht (11), verwandt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that light of the optical or of the adjacent spectrum, in particular laser light ( 11 ), is used as the primary beam ( 36 ). 3. Verfahren zur automatischen Ermittelung der Profiltiefe von Reifen von Fahrzeugrädern, bei dem ein am einem Fahrzeugrad angeordneter Reifen über eine im Boden einer Meßstation ange­ ordnete Meßplatte gerollt bzw. auf dieser abgestellt wird, bei dem das Reifenprofil entlang einer quer zur Abrollrichtung des Reifens ausgerichteten Meßlinie abgetastet wird und dabei die Profiltiefe ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ermitteln der Profiltiefe nach Art des Tastschnitt- Verfahrens beruhrungslos akutisch durch eine Echolotung mittels Ultraschall (21) erfolgt.3. A method for automatically determining the tread depth of tires of vehicle wheels, in which a tire arranged on a vehicle wheel is rolled or placed on a measuring plate arranged in the bottom of a measuring station, in which the tire profile is aligned along a direction transverse to the rolling direction of the tire Measuring line is scanned and the profile depth is determined, characterized in that the determination of the profile depth is carried out acutely without contact by echo sounding by means of ultrasound ( 21 ). 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßlinie (1, 1′, 1′′) des Reifens (2) vor der Messung des Reifenprofiles mit einem Wasserstrahl (3) beaufschlagt wird.4. The method according to claim 1 or 3, characterized in that the measuring line ( 1 , 1 ', 1 '') of the tire ( 2 ) is subjected to a water jet ( 3 ) before the measurement of the tire profile. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßlinie (1, 1′, 1′′) des Reifens (2) während der Mes­ sung des Reifenprofiles mit einem Wasserstrahl (3) beaufschlagt wird und daß der Wasserstrahl (3) zugleich als Ausbreitungsme­ dium für den Ultraschall (21) verwandt wird.5. The method according to claim 3, characterized in that the measuring line ( 1 , 1 ', 1 '') of the tire ( 2 ) during the measurement solution of the tire profile with a water jet ( 3 ) is applied and that the water jet ( 3 ) at the same time is used as a propagation medium for ultrasound ( 21 ). 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeposition des Meßkopfes (4, 4′, 4′′) laufend erfaßt wird und daß der Ort der Meßpunkte der Meßlinie (1, 1′, 1′′) den jeweils ermittelten Profiltiefen zugeordnet wird.6. The method according to claim 1 or 3, characterized in that the displacement position of the measuring head ( 4 , 4 ', 4 '') is continuously detected and that the location of the measuring points of the measuring line ( 1 , 1 ', 1 '') each determined profile depths is assigned. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reifenprofil von dem Primärstrahl (36) unter einem, zwischen dem zur Meßlinie (1, 1′, 1′′) gezogenen Radiusstrahl (33) und der Ausbreitungsrichtung des Primärstrahles (36) ge­ messenen Winkel zwischen 10° und 35°, insbesondere zwischen 17° und 30°, angestrahlt wird.7. The method according to claim 1 or 3, characterized in that the tire profile of the primary beam ( 36 ) under a, between the measuring line ( 1 , 1 ', 1 '') drawn radius beam ( 33 ) and the direction of propagation of the primary beam ( 36 ) measured angle between 10 ° and 35 °, in particular between 17 ° and 30 °, is illuminated. 8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Profiltiefe außerhalb der Aufstandsfläche (7) des Reifens auf der Meßplatte (8) vorgenommen wird.8. The method according to claim 1 or 3, characterized in that the measurement of the tread depth outside the contact surface ( 7 ) of the tire on the measuring plate ( 8 ) is carried out. 9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Profiltiefe des Reifen (2) entlang wenigstens zweier umfangsseitig zueinander ersetzten Meßlinien (1, 1′, 1′′) er­ mittelt wird.9. The method according to claim 1 or 3, characterized in that the tread depth of the tire ( 2 ) along at least two circumferentially replaced measuring lines ( 1 , 1 ', 1 '') it is averaged. 10. Vorrichtung zur automatischen Ermittelung der Profiltiefe von Reifen von Fahrzeugrädern, mit einer Meßplatte, die von dem Reifen überrollbar ist oder auf der der Reifen abstellbar ist, ferner mit einer Meßeinrichtung, mit der das Reifenprofil ent­ lang einer quer zur Abrollrichtung des Reifens ausgerichteten Meßlinie abtastbar ist und mit einer Auswerteeinheit, mit der aus den Abtastwerten die Profiltiefe ermittelbar ist, für ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß unterhalb der Meßplatte (8) ein Meßkopf (4, 4′, 4′′) angeordnet ist, der einen in Richtung des Reifenprofiles Primärstrahlen (36) aussendenden Sender (34) aufweist,
  • - daß unterhalb der Meßplatte (8) ein Empfänger (35) zur Erfassung der von dem Reifenprofil reflektierten Se­ kundärstrahlung (37) angeordnet ist,
  • - daß die Meßplatte (8) für die Primär- (36) und Sekun­ därstrahlung (37) zumindest teilweise durchlässig ist und
  • - daß die Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, das sie aus der Veränderung der Sekundärstrahlung (37) gegen­ über dem Primärstrahl (36) während der Abtastung der Meßlinie (1, 1′, 1′′) auf das Maß des Reifenprofiles geschlossen wird.
10. The device for automatically determining the tread depth of tires of vehicle wheels, with a measuring plate that can be rolled over by the tire or on which the tire can be parked, further with a measuring device with which the tire tread ent along a measuring line oriented transversely to the rolling direction of the tire can be scanned and with an evaluation unit, with which the profile depth can be determined from the scanned values, for a method according to claim 1 or 3, characterized in that
  • - That a measuring head ( 4 , 4 ', 4 '') is arranged below the measuring plate ( 8 ), which has a transmitter ( 34 ) emitting primary beams ( 36 ) in the direction of the tire profile,
  • - That below the measuring plate ( 8 ) a receiver ( 35 ) for detecting the reflected from the tire profile Se secondary radiation ( 37 ) is arranged,
  • - That the measuring plate ( 8 ) for the primary ( 36 ) and secondary radiation ( 37 ) is at least partially transparent and
  • - That the evaluation unit is designed such that it is concluded from the change in the secondary radiation ( 37 ) against the primary beam ( 36 ) while scanning the measuring line ( 1 , 1 ', 1 '') on the dimension of the tire profile.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (4, 4′, 4′′) entlang der Meßlinie (1, 1′, 1′′) in definierten Schritten beweglich geführt ist und daß die jewei­ lige Position des Meßkopfes (4, 4′, 4′′) entlang der Meßlinie (1, 1′, 1′′) erfaßbar ist.11. The device according to claim 10, characterized in that the measuring head ( 4 , 4 ', 4 '') along the measuring line ( 1 , 1 ', 1 '') is guided in defined steps and that the respective position of the measuring head ( 4 , 4 ', 4 '') along the measuring line ( 1 , 1 ', 1 '') can be detected. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (4, 4′, 4′′) mit einem Exzenterantrieb (5) ver­ bunden ist, dessen Drehwinkel erfaßbar ist.12. The apparatus according to claim 10, characterized in that the measuring head ( 4 , 4 ', 4 '') with an eccentric drive ( 5 ) is connected, the angle of rotation can be detected. 13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (34) und der Empfänger (35) im Meßkopf (4, 4′, 4′′) angeordnet sind.13. The apparatus according to claim 10, characterized in that the transmitter ( 34 ) and the receiver ( 35 ) in the measuring head ( 4 , 4 ', 4 '') are arranged. 14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der den Primärstrahl (36) emittierende Sender (34) eine Lichtquelle, insbesondere ein Laser (12) ist und daß der Meß­ kopf (4, 4′, 4′′) eine optische Triangulationseinheit (13) auf­ weist.14. The apparatus according to claim 10, characterized in that the primary beam ( 36 ) emitting transmitter ( 34 ) is a light source, in particular a laser ( 12 ) and that the measuring head ( 4 , 4 ', 4 '') is an optical triangulation unit ( 13 ) has. 15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der den Primärstrahl (36) aussendende Sender (34) eine Ul­ traschallquelle (22) ist und daß der Meßkopf (4, 4′, 4′′) ein Echolotgerät (23) enthält.15. The apparatus according to claim 10, characterized in that the primary beam ( 36 ) emitting transmitter ( 34 ) is an ultrasound source ( 22 ) and that the measuring head ( 4 , 4 ', 4 '') contains an echo sounder ( 23 ). 16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Meßplatte (4, 4′, 4′′) eine auf das Reifen­ profil ausgerichtete Austrittsdüse (31) für Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, angeordnet ist.16. The apparatus according to claim 10, characterized in that below the measuring plate ( 4 , 4 ', 4 '') is arranged on the tire profile aligned outlet nozzle ( 31 ) for liquids, especially water. 17. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der den Primärstrahl (36) aussendende Sender (34) eine Ul­ traschallquelle (22) ist und der Meßkopf ein Echolotgerät (23) enthält, daß unterhalb der Meßplatte (8) eine auf das Reifen­ profil ausgerichtete Austrittsdüse (31) für Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, angeordnet ist, wobei die mit ihrer Ab­ strahlrichtung zum Flüssigkeitsstrahl parallel ausgerichtete Ultraschallquelle (22) innerhalb des laminaren Strömungsbe­ reiches der Austrittsdüse (31) angeordnet ist.17. The apparatus according to claim 10, characterized in that the primary beam ( 36 ) emitting transmitter ( 34 ) is an ultrasound source ( 22 ) and the measuring head contains an echo sounder ( 23 ) that below the measuring plate ( 8 ) one on the tire Profile-oriented outlet nozzle ( 31 ) for liquids, in particular water, is arranged, the ultrasound source ( 22 ), which is aligned with its direction of radiation parallel to the liquid jet, being arranged within the laminar flow region of the outlet nozzle ( 31 ). 18. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitungsrichtung des Primärstrahles (36) mit dem vom Radmittelpunkt zur Meßlinie (1, 1′, 1′′) gezogenen Radius­ strahl (33) des Refens (2) einen Winkel zwischen 10° und 33°, insbesondere zwischen 17° und 30°, aufweist.18. The apparatus according to claim 10, characterized in that the direction of propagation of the primary beam ( 36 ) with the drawn from the wheel center to the measuring line ( 1 , 1 ', 1 '') radius beam ( 33 ) of the reef ( 2 ) an angle between 10 ° and 33 °, in particular between 17 ° and 30 °. 19. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärstrahl (36) außerhalb der Aufstandsfläche (7) des Reifens (2) auf der Meßplatte (8) auf das Reifenprofil auf­ trifft. 19. The apparatus according to claim 10, characterized in that the primary beam ( 36 ) outside the contact surface ( 7 ) of the tire ( 2 ) on the measuring plate ( 8 ) hits the tire profile. 20. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung unterhalb der Meßplatte (8) eines Reifens (1, 1′, 1′′) mehrere Meßköpfe (4, 4′, 4′′) aufweist, die in Ab­ rollrichtung (9) des Reifens (2) hintereinander angeordnet sind.20. The apparatus according to claim 10, characterized in that the device below the measuring plate ( 8 ) of a tire ( 1 , 1 ', 1 '') has a plurality of measuring heads ( 4 , 4 ', 4 '') which in the rolling direction ( 9 ) of the tire ( 2 ) are arranged one behind the other. 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe (4, 4′, 4′′) in etwa äquidistant zueinander angeordnet sind.21. The apparatus according to claim 20, characterized in that the measuring heads ( 4 , 4 ', 4 '') are arranged approximately equidistant from each other. 22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Meßköpfe (4, 4′, 4′′) etwa dem Umfangsabschnitt des zu vermessenden Reifens (2) bei einer Drehung um 120° entspricht.22. The apparatus according to claim 20, characterized in that the mutual distance of the measuring heads ( 4 , 4 ', 4 '') corresponds approximately to the peripheral portion of the tire to be measured ( 2 ) with a rotation of 120 °.
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