Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren von einem mit Sensoren bestückten Messrad, umfassend ein Dynamometer bestehend aus einer oberen Platte, auf der das Messrad angeordnet werden kann, und einer unteren Platte mit mindestens drei zwischen den beiden Platten angeordneten 2-Komponenten-Kraftsensoren x-z.
Stand der Technik
[0002] Messräder zum Messen von Kräften und Momenten müssen zum Kalibrieren zu einer Kalibriereinheit gebracht werden, was sehr aufwändig ist, da diese oft hunderte Kilometer vom eigentlichen Messort entfernt steht.
Darstellung der Erfindung
[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kalibriervorrichtung zu beschreiben, welche transportabel ist und nicht zu teuer, sodass sie jeweils vor einer Messung vor Ort eingesetzt werden kann.
[0004] Die Aufgabe wird gelöst durch die Kennzeichen des unabhängigen Patentanspruchs.
[0005] Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass die eingangs beschriebene Kalibriervorrichtung eine Verschiebevorrichtung umfasst, auf der das Dynamometer in mindestens einer Richtung x beweglich geführt gelagert ist, sowie ein Verschiebemechanismus zum Verschieben der unteren Platte auf der Verschiebevorrichtung in Richtung x.
[0006] Erklärung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0007] Im Folgenden wird die Erfindung unter Beizug der Zeichnungen näher erklärt. Es zeigt
<tb>Fig. 1 <sep>eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemässen Kalibriervorrichtung mit einem Messrad, das an einem Fahrzeug montiert ist.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0008] Fig. 1 zeigt eine Kalibriervorrichtung 1 zum Kalibrieren von einem mit Sensoren bestückten Messrad 2 sowie ein solches Messrad 2. Die Vorrichtung umfasst ein Dynamometer 3 bestehend aus einer oberen Platte 4, auf der das Messrad 2 angeordnet werden kann, und einer unteren Platte 5 mit mindestens drei zwischen den beiden Platten angeordneten 2-Komponenten-Kraftsensoren x-z 6.
[0009] Mit z wird hier jeweils die senkrechte Achse bezeichnet, mit x und y die beiden horizontalen Achsen. Vorzugsweise verlaufen diese in Fahrtrichtung und senkrecht dazu. Wahlweise kann x oder y die Fahrtrichtung sein.
[0010] Erfindungsgemäss umfasst die Vorrichtung eine Verschiebevorrichtung 7, auf der das Dynamometer 3 in mindestens einer Richtung x beweglich geführt gelagert ist sowie ein Verschiebemechanismus 8 zum Verschieben der unteren Platte 5 auf der Verschiebevorrichtung 7 in Richtung x.
[0011] Obwohl mathematisch gesehen drei Kraftsensoren zwischen den Platten 4, 5 ausreichen, sind vorzugsweise vier oder mehr Kraftsensoren vorgesehen, und vorzugsweise sind dies 3-Komponenten Kraftsensoren. Der Abstand vom Radmittelpunkt des Messrades 2 zur Auflage auf der oberen Platte 4 muss für die Berechnung der Daten bestimmt werden.
[0012] Bei einer Messung wird die untere Platte 5 durch die Verschiebevorrichtung 7 in Richtung x verschoben.
[0013] Die Kalibriervorrichtung 1 umfasst erfindungsgemäss vorzugsweise eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt) zum Berechnen der bei einer Verschiebung der unteren Platte 5 durch den Verschiebemechanismus vom Messrad 2 auf die obere Platte 4 wirkenden Kräfte und Momente.
[0014] Auf Grund der bei einer Messung ermittelten Daten kann insbesondere der Auflagepunkt des Rades unter Last bestimmt werden. Dieser verschiebt sich unter Last, weil der Pneu des Messrades 2 durch die Haft an der sich verschiebenden Platte und verzerrt und gequetscht wird. Das Fahrzeug bleibt bei einer solchen Messung mit den anderen drei Rädern dank der Haftreibung am Untergrund stehen. Dieser Untergrund muss fest mit dem Untergrund verbunden sein, auf dem die Kalibriervorrichtung 1 montiert ist.
[0015] Diese Kalibriervorrichtung 1 kann einerseits im Boden vertieft eingelagert sein, sodass ein Testfahrzeug mit einem Rad bequem darauf fahren kann. Andererseits kann sie auch einfach auf dem Boden stehen, beispielsweise hinter einer Rampe. In diesem Fall können drei Klötze, ebenfalls hinter Rampen so angeordnet sein, auf ein Testfahrzeug darauf fahren kann und dann eben auf diesen Klötzen steht für eine Messung. Die Klötze müssen fest mit dem Untergrund verbunden sein, auf dem auch die Kalibriervorrichtung angebracht ist.
[0016] Nach einer Messung kann die Kalibriervorrichtung 1 um 90[deg.] gedreht werden, um eine zweite Messung am Messrad 2 durchzuführen. Dies ist notwendig, um alle Kräfte und Momente in alle Richtungen zu kalibrieren. Die Last in -z Richtung, die vom Fahrzeug her auf das Messrad 2 wirkt, wird ebenfalls in die Messung und anschliessende Berechnung einbezogen.
[0017] Vorzugsweise umfasst die Kalibriervorrichtung 1 eine zweite Verschiebevorrichtung 9, auf der das Dynamometer 3 in Richtung y, orthogonal zu x, beweglich geführt gelagert ist. Diese umfasst wiederum einen Verschiebemechanismus 10 zum Verschieben der unteren Platte 5 auf der Verschiebevorrichtung 9 in Richtung y. Diese Erweiterung der Kalibriervorrichtung 1 eine komplette Messung zu machen, ohne die Kalibriervorrichtung 1 dafür drehen zu müssen.
[0018] Die Verschiebevorrichtungen 7, 9 können beispielsweise aus einem Schienensystem bestehen, vorzugsweise mit Kugellagern gelagert. Dadurch ist die aufzubringende Kraft für die Verschiebemechanismen 8, 10 gering. Diese können beispielsweise von Hand, mit einer Kurbel angetrieben werden, oder durch einen kleinen Motor, etwa ein Elektromotor. Die Verschiebevorrichtungen 7, 9 sollten eine seitliche Führung aufweisen um zu gewährleisten, dass die Translation nur in x resp. nur in y Richtung verläuft.
[0019] Die Oberfläche der oberen Platte 4 ist vorzugsweise mit einem rauen Belag ausgestattet zum Erzeugen einer hohen Haftreibung mit einem Messrad 2.
[0020] Die Vorrichtung 1 ist mobil, da sie nur ein Gewicht von etwa 100 kg aufweist. Da sie auch nicht teuer ist, kann sie jeweils vor Ort eines Anwenders stehen. Herkömmliche Kalibriervorrichtungen 1 für diese Zwecke standen bisher nur beim Hersteller der Sensoren für die Messräder 2.
[0021] Da eine Messung nur wenige Minuten dauert, kann problemlos vor einer Messfahrt jedes Messrad überprüft werden. Bei festgestellten Problemen können unverzüglich, vor der Testfahrt, die erforderlichen Massnahmen getroffen werden. Dies erspart Leerläufe bei den Testfahrten.
[0022] Einerseits kann ein an einem Fahrzeug montiertes Messrad 2 kalibriert werden. Dies hat den Vorteil, dass die effektiv auf ein Rad bei einer Fahrt wirkende Kraft eingeleitet wird. Bei einer Kalibrierung werden die am Messrad 2 ermittelten Kräfte und Momente mit den Kräften und Momenten verglichen, die an der Auswerteeinheit ermittelt werden. Entsprechende Abweichungen ermöglichen eine Korrektur der Einstellungen, wodurch die Kalibrierung der Messräder durchgeführt wird.
[0023] Wichtig ist, dass die Verschiebevorrichtung 7 für eine Kalibrierung fest an einem Untergrund angebracht ist, der fest mit dem Untergrund verbunden ist, auf dem mindestens ein zweites Rad des Fahrzeuges in x-Richtung steht.
[0024] Bei einer zusätzlichen Verschiebeeinrichtung in y-Richtung der Kalibriervorrichtung 1 muss der Untergrund der Verschiebeeinrichtung auch fest mit dem Untergrund verbunden sein, auf dem ein drittes Rad des Fahrzeuges in y-Richtung steht.
[0025] Alternativ kann auf der Kalibriervorrichtung 1 ein an einer PrüfVorrichtung montiertes Messrad 2 kalibriert werden. Dann muss entsprechend die Verschiebevorrichtung fest an einem Untergrund angebracht werden, der fest mit der PrüfVorrichtung verbunden ist.
[0026] Der Vorteil einer solchen Vorrichtung besteht darin, dass das Messrad 2 alleine, ohne Fahrzeug kalibriert werden kann.
Bezugszeichenliste
[0027]
<tb>1<sep>Kalibriervorrichtung
<tb>2<sep>Messrad
<tb>3<sep>Dynamometer
<tb>4<sep>obere Platte
<tb>5<sep>untere Platte
<tb>6<sep>2-Komponenten-Kraftsensoren x-z
<tb>7<sep>Verschiebevorrichtung in Richtung x
<tb>8<sep>Verschiebemechanismus in Richtung x
<tb>9<sep>Verschiebevorrichtung in Richtung y
<tb>10<sep>Verschiebemechanismus in Richtung y
Technical area
The invention relates to a calibration device for calibrating a sensor equipped with a measuring wheel, comprising a dynamometer consisting of an upper plate on which the measuring wheel can be arranged, and a lower plate with at least three arranged between the two plates 2-component Force sensors xz.
State of the art
Measuring wheels for measuring forces and moments must be brought to calibrate a calibration unit, which is very expensive, since this is often hundreds of kilometers away from the actual location.
Presentation of the invention
The object of the present invention is to describe a calibration device, which is transportable and not too expensive, so that they can be used in each case before a measurement on site.
The object is solved by the characteristics of the independent claim.
The idea underlying the invention is that the calibration device described above comprises a displacement device on which the dynamometer is mounted movably guided x in at least one direction, and a displacement mechanism for moving the lower plate on the displacement device in the direction x.
Explanation.
Brief description of the drawings
In the following the invention with reference to the drawings will be explained in more detail. It shows
<Tb> FIG. 1 <sep> is a perspective view of a calibration device according to the invention with a measuring wheel which is mounted on a vehicle.
Ways to carry out the invention
1 shows a calibration device 1 for calibrating a measuring wheel 2 equipped with sensors and such a measuring wheel 2. The device comprises a dynamometer 3 consisting of an upper plate 4, on which the measuring wheel 2 can be arranged, and a lower one Plate 5 with at least three arranged between the two plates 2-component force sensors xz. 6
With z in each case the vertical axis is designated here, with x and y, the two horizontal axes. Preferably, these run in the direction of travel and perpendicular thereto. Optionally, x or y may be the direction of travel.
According to the invention, the device comprises a displacement device 7, on which the dynamometer 3 is movably guided in at least one direction x and a displacement mechanism 8 for moving the lower plate 5 on the displacement device 7 in the direction x.
Although mathematically speaking, three force sensors between the plates 4, 5 are sufficient, four or more force sensors are preferably provided, and these are preferably 3-component force sensors. The distance from the wheel center of the measuring wheel 2 to the support on the upper plate 4 must be determined for the calculation of the data.
In one measurement, the lower plate 5 is displaced by the displacement device 7 in the direction x.
The calibration device 1 according to the invention preferably comprises an evaluation unit (not shown) for calculating the forces and moments acting on a displacement of the lower plate 5 by the displacement mechanism of the measuring wheel 2 on the upper plate 4.
On the basis of the data determined during a measurement, in particular the support point of the wheel can be determined under load. This shifts under load, because the tire of the measuring wheel 2 is distorted and squeezed by the adhesion to the shifting plate. The vehicle remains in such a measurement with the other three wheels thanks to the static friction on the ground. This substrate must be firmly connected to the substrate on which the calibration device 1 is mounted.
This calibrating device 1 can be embedded deepened on the one hand in the ground, so that a test vehicle with a wheel can easily drive on it. On the other hand, it can simply stand on the ground, for example behind a ramp. In this case, three blocks, also located behind ramps, can be run on a test vehicle and then stand on these blocks for a measurement. The blocks must be firmly connected to the ground on which the calibration device is mounted.
After a measurement, the calibration device 1 can be rotated by 90 [deg.] To perform a second measurement on the measuring wheel 2. This is necessary to calibrate all forces and moments in all directions. The load in -z direction acting on the measuring wheel 2 from the vehicle is also included in the measurement and subsequent calculation.
Preferably, the calibration device 1 comprises a second displacement device 9, on which the dynamometer 3 is mounted in the direction y, orthogonal to x, movably guided. This in turn comprises a displacement mechanism 10 for displacing the lower plate 5 on the displacement device 9 in the direction y. This extension of the calibration device 1 to make a complete measurement, without having to rotate the calibration device 1 for it.
The displacement devices 7, 9 may for example consist of a rail system, preferably stored with ball bearings. As a result, the force to be applied for the displacement mechanisms 8, 10 is low. These can be driven, for example by hand, with a crank, or by a small motor, such as an electric motor. The displacement devices 7, 9 should have a lateral guidance to ensure that the translation only in x resp. only in y direction runs.
The surface of the upper plate 4 is preferably equipped with a rough coating for generating a high stiction with a measuring wheel. 2
The device 1 is mobile, since it only has a weight of about 100 kg. Since it is not expensive, it can each be on site of a user. Conventional calibration devices 1 for these purposes were previously only available from the manufacturer of the sensors for the measuring wheels 2.
Since a measurement takes only a few minutes, each measuring wheel can be checked easily before a test drive. If problems are found, the necessary measures can be taken immediately, before the test drive. This saves idling during the test drives.
On the one hand, a measuring wheel 2 mounted on a vehicle can be calibrated. This has the advantage that the force acting effectively on a wheel during a ride is initiated. During a calibration, the forces and moments determined on the measuring wheel 2 are compared with the forces and moments which are determined at the evaluation unit. Corresponding deviations make it possible to correct the settings, whereby the calibration of the measuring wheels is carried out.
It is important that the displacement device 7 is firmly attached to a substrate for calibration, which is firmly connected to the ground on which at least one second wheel of the vehicle is in the x direction.
In an additional displacement device in the y-direction of the calibration device 1, the substrate of the displacement device must also be firmly connected to the ground, on which a third wheel of the vehicle is in the y-direction.
Alternatively, a measuring wheel 2 mounted on a testing device can be calibrated on the calibration device 1. Then, according to the displacement device must be firmly attached to a substrate that is firmly connected to the test device.
The advantage of such a device is that the measuring wheel 2 alone, can be calibrated without a vehicle.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0027]
<Tb> 1 <sep> calibration
<Tb> 2 <sep> measuring wheel
<Tb> 3 <sep> dynamometer
<tb> 4 <sep> upper plate
<tb> 5 <sep> lower plate
<tb> 6 <sep> 2-component force sensors x-z
<tb> 7 <sep> displacement device in direction x
<tb> 8 <sep> Move mechanism in direction x
<tb> 9 <sep> shifter in direction y
<tb> 10 <sep> shift mechanism in direction y