CN101109667A - 滚筒式制动试验用测力计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滚筒式制动试验用测力计(P)，其用于确定车辆的制动力，其中设有至少一个滚筒(L)，它由驱动装置(A)驱动以便驱动压在滚筒(L)上的车辆轮胎(R)，并且其中所述测力计(P)具有至少一个无接触式传感器单元(S)，用来检测轮胎(R)相对于所述至少一个滚筒(L)的位置。

Description

滚筒式制动试验用测力计
技术领域
本发明涉及一种要确定其制动力的滚筒式制动试验用测力计。
背景技术
现有技术已知有这样一种制动测力计，它包括两个滚筒，这两个滚筒成相互平行关系布置，并且将车辆轮胎行驶到其上从而该轮胎位于两个滚筒之间并在它们之上。在该情况中，通过驱动装置驱动两个滚筒中的至少一个以便使得停靠在其上的车辆轮胎转动。如果在该情况下使车辆轮胎制动，则增大了所需的驱动力矩，并且通过合适的传感器能够将它检测作为制动力。
这些已知的测力计在上述两个滚筒之间具有检测滚筒，它可垂直移动地安装并且由此进行开关功能。一旦将车辆轮胎驱动到两个滚筒上，将设置在它们之间的检测滚筒下压，由此开始测试操作或开始滚筒驱动。
这种测力计结构复杂、昂贵并且容易磨损。另外在制动测试操作期间，工作人员必须一直监测车辆是否保持预定的取向或者例如是否横向偏离。这意味着这种测力计的操作不是非常舒适方便。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种简化的滚筒式制动试验用测力计，其结构和操作更简单并且更容易使用。
该目的是通过如权利要求1所提出的滚筒式制动试验用测力计来实现的。
本发明是基于这样的认识，即如果设置至少一个无接触式传感器单元来检测车辆轮胎相对于至少一个滚筒的位置，则可以省去现有技术所具有的检测滚筒。这种无接触式传感器省去了对先前已知的检测滚筒的需要并且明显简化了测力计的结构。而且，传感器单元能够以无接触的方式检测车辆轮胎什么时候被驱动到测力计滚筒上，并且能够通过控制单元启动或开始测试操作。传感器单元只需要少量的结构空间，其磨损较少，并且另外它能够提供精确的位置信号以便检测出车辆轮胎相对于预定轨道可能出现的偏离。这提高了测力计的操作效率和安全，并且同时简化了相关的结构复杂性，而且磨损或停机的危险更小。
在非常简单的实施方案中，设有具有至少一个通过驱动装置驱动的滚筒的滚筒式制动试验用测力计。滚筒用来驱动停靠在滚筒上的车辆轮胎，为此将车辆轮胎行驶到滚筒上方或者与之成横向位移关系。根据本发明，测力计还包括至少一个无接触式传感器单元，用来检测轮胎相对于从动滚筒的位置。因此，能够以无接触方式并且在磨损较低的情况下检测被驱动到滚筒上的车辆轮胎，其中可以评估传感器信号以便进一步控制测力计。
本发明的另一个优选实施方案的特征在于，至少一个传感器单元为三角测量传感器单元。在该情况下，通过发射器在待检测的物体上施加负载，同时接收器接收从物体返回的反射。在从发射器到接收器的距离已知时并且在所要测量的入射角和反射角也是已知时，这样就可以建立物体在平面中或者还有以扩展的形式在空间中的位置。通常，发射器可以包括光源，通常为激光光源，而接收器接收反射的散射光。这种传感器系统能够以非常高的精确度检测物体的位置，并且同时磨损较低而且操作简单。
在这方面，根据本发明的另一个优选实施方案，传感器单元用来检测轮胎相对于可预定参考或物体位置的水平偏离。这样，本发明尤其能够检测车辆轮胎沿着驱动滚筒(一个或多个)的纵向方向的轴向位移。一旦轮胎沿着轴向方向移动到预定公差之外，可以使用相应的信号来切断测力计或者输出警告指示。这能够确保车辆轮胎不会横向偏移到驱动滚筒之外或者压靠在位于底板中的开口的边缘运行，测力计的滚筒设置在所述底板下方。一方面，这避免了对车辆轮胎的破坏性磨损，并且同时另一方面可靠地排除了错误的制动测量值。
根据本发明的另一个优选实施方案，传感器单元用来检测相对于测力计滚筒的轴线垂直运动的轮胎。这会在制动力足够大从而能够将车辆轮胎向前或向后拉出驱动滚筒之外时出现。在该情况中，车辆轮胎也会运动离开所期望的参考位置，即在一个测力计滚筒上或在两个测力计滚筒之间的对称位置。根据本发明，这种传感器单元能够检测正在滚筒上运动的轮胎，还能检测正在从那里向下运动的轮胎。用来检测轮胎的这些相对运动的传感器系统在这里也能够在没有不必要的时间延迟的情况下并且尤其是能够自动地输出警告信号或者切断测力计，也就是说无需操作人员干涉。
本发明的另一个实施方案优选设有用于控制测力计的控制单元，该控制单元用来评估来自传感器单元的至少一个信号。在这方面，控制单元能够根据从至少一个传感器单元提供给控制单元的信号来控制测力计的其它功能，例如尤其是打开或关闭用于滚筒的驱动装置或者还有警告信号的输出。另外，例如在将车辆轮胎驱动到测力计上时，记录下然后开始尝试进行测试的时间，来自传感器系统的信号也能够用来绘制在制动测试过程中所涉及的相对于时间的图案。
尤其是，在传感器单元发出信号指示轮胎相对于滚筒运动到预定公差范围之外的情况下，控制单元用来输出信号和/或将至少一个驱动装置断开或打开。这使得测力计能够在预定的公差范围内进行可靠操作，并且例如对于车辆轮胎沿着轴向方向运动过远、过远运行到测试滚筒上等的情况允许自动切断。
根据本发明的另一个优选实施方案，可以提高传感器单元的测量精确度，因为车辆轮胎的转动或旋转速度也是能够确定的。为此，根据本发明，传感器单元集中于旋转车辆轮胎的不规则配置。这可以是具有从中穿过的开口的轮圈、轮胎阀或甚至为轮胎构型。根据所使用的传感器的相应测量精度，在车辆轮胎转动时，例如不论何时车辆轮圈的圆周延伸凹槽或轮胎阀穿过传感器所检测的区域，传感器确认车辆轮胎的不同“位置”。在测量值中的那些规则或重复的变化容易推导出有关旋转速度的结论或者能够容易精确地确定旋转速度。
由于安全原因，车辆测力计的启动通常最好根据车辆在测力计上的实际存在来作出。因此，尤其在使用无接触式传感器时，如果操作人员走到传感器的检测范围中，则一开始不容易确认传感器实际上是否正在检测车辆轮胎或者检测另一个物体或者操作人员的脚或腿。在没有进行可靠检测以确认车辆轮胎实际上是否已经行进到测力计中的情况下，测力计会设置在操作中。如果操作人员偶尔进入到传感器的检测范围内，则将驱动至少一个滚筒，并且这对操作安全造成严重危险。
为此，本发明的另一个优选实施方案的特征在于，在使测力计操作之前(在驱动滚筒之前)，要确认车辆(而不是另一个物体)实际上已经运动到测力计中，并且已经进入传感器的检测范围中。
这样，通常具有两个相互并置的滚筒或滚筒对(例如，对于每个前轮而言，一对滚筒)的测力计实现了简单安全的测量。由于在将车辆驱动到测力计上时，这两对滚筒具有基本上同时被驱动到其上的车轮(在预定的公差范围内)，所以必须假设如果超过那个公差，则它不是车辆轮胎，而是在至少一对滚筒处检测到的另一个物体。在该情况下，防止了滚筒驱动装置接通，或者滚筒驱动装置的接通只能通过特定的方式来实现。这有利地确保了制动测试操作只有在车辆已经行驶到测力计中时才能够在驱动装置接通的情况下开始。
为此，该测力计的控制单元优选被设计成使得滚筒的驱动装置只有在无接触式传感器(尤其是三角测量传感器)在测力计的两个分开的滚筒或滚筒对处在预定时间窗内检测到物体时接通。如果超过了时间窗，则也能输出指示信号，或者仍然可以通过周密确认来接通驱动装置。
在安全方面明显有利的本发明另一个实施方案依靠将车辆驱动到测力计上的实际运动，以便检测它。通常，在将车辆驱动到测力计上时，简短地使得滚筒转动直到车辆已经到达其所期望的测试位置。这种旋转运动是可检测的，并且这尤其可以通过与滚筒连接的取力器(force pick-up)来实现。该简短的旋转运动因此产生出能够送给测力计的控制单元的可测量信号。这样，根据本发明测力计被设计成使得只是在检测到这种短暂旋转运动(由车辆轮胎引起的)然后无接触式传感器检测出物体的存在(在该情况下高度确认这涉及是车辆轮胎)时，驱动这些滚筒。在至少一个滚筒没有提前进行旋转运动的情况下，即使在无接触式传感器识别出在其所期望的检测范围中的物体的情况下，根据本发明该控制系统也将阻碍测力计的驱动。
这样，可以使驱动装置的接通尤其取决于滚筒的旋转运动，这涉及与通过传感器对已经运动到测力计上的物体进行的随后检测相关的短时间间隔，否则驱动装置不操作。
在车轮在其上通过的滚筒处，由行驶到测力计上的车轮短暂产生出的旋转运动信号通常减小了恒定的信号值，这在测力计的停止情况中出现。相反，在实际制动测试过程期间，在取力器处测量出的数值沿着正方向向上是不同的(例如在停止情况中，存在1mA的信号；在将车辆轮胎驱动到测力计中时，那个信号短暂地降低至例如0.5mA，之后再次升高至1mA。在制动测试过程的前后步骤中，信号沿着正方向一般上升至5-10mA)。
通过在操作的制动模式中取力器信号与其它通常的正向偏转成相反关系的短暂负向偏移，控制单元能够很容易检测并且评估该“正在行驶信号”。随着随后所期望或者也是同时所期望的来自无接触式传感器的检测信号，然后满足了用于接通至少一个滚筒的驱动装置的标准。根据本发明，如果取力器信号的那个负向偏转没有出现，则无接触式传感器的信号不足以启动制动模式。
通过合适的控制单元-与具有三角测量传感器的上述实施方案类似-也可以使得在该情况中的两个独立滚筒或滚筒对的驱动装置的接通在预定的时间窗内取决于驱动到用于两个滚筒/滚筒对的测力计上的运动。另外，必须假设不是车辆而是另一个物体已经使得至少一个滚筒转动，从而由于安全的缘故驱动装置不能接通。
在从属权利要求中给出了本发明的其它优选实施方案。
附图说明
图1显示出根据本发明的制动测试测力计P的示意性平面图。
图2显示出在特别考虑“驱动进入信号(drive-in signal)”的情况下在根据本发明的测力计处的信号结构。
具体实施方式
下面将参照图1和2对本发明的实施方案进行更详细说明。
图1显示出根据本发明的制动测试测力计P的示意性平面图。该测力计P具有基本上对称的结构，并且用于同时接收机动车的两个前轮或后轮R。
在测力计P的每一侧上布置有两个滚筒L，其中相应的下滚筒L可以由驱动装置A驱动。车辆轮胎R在操作状态中停靠在两个相邻布置的滚筒L上，并且通过从动滚筒使之转动。在车辆轮胎R横向上的滚筒轴承的区域中布置有两个三角测量传感器S，该传感器检测每个轮胎R在平面中或在空间中的位置。两个传感器S和驱动装置A与评估和控制单元T连接，其中来自传感器S的信号能够被评估并且可以转换成用于驱动装置A的控制信号。也可以通过控制单元T输出光学或声音信号。
每个三角测量传感器S能够检测车辆轮胎R在运动公差范围之外或相对于滚筒L的三维运动。这会涉及沿着方向X的轴向偏移，并且同样涉及与滚筒L成径向关系的运动，也就是说沿着方向Y或方向Z的运动。一旦检测出在预定公差范围之外的这种运动，则相关的评估和控制单元能够输出相应的信号或开关指令以便确保测力计安全可靠并且时间优化的操作。
图2显示出在特别考虑“驱动进入信号”的情况下在根据本发明的测力计处的信号结构。其中显示出相对于时间(t)以mA为单位记录的取力器的电流。原点电流大约为1mA。在车辆行驶进测力计中时，随着滚筒进行短暂旋转运动，信号暂时下降至低于1mA的数值。一旦滚筒已经再次停止，则电流恢复至大约为1mA的初始数值。在正在进行实际制动测试时，所测量出的电流沿着正方向升高。
在将车辆行驶进测力计中的时刻的电流短暂下降能够很容易通过根据本发明的控制单元检测出，并且被评估作为安全标准，以只在这种驱动进入信号已经在通过无接触式传感器检测出物体之前被检测出时确定滚筒驱动装置接通。

Claims (12)

1.一种滚筒式制动试验用测力计(P)，用于确定车辆的制动力，
a)其中设有至少一个滚筒(L)，它由驱动装置(A)驱动，以便驱动压在滚筒(L)上的车辆轮胎(R)，并且
b)其中所述测力计(P)具有至少一个无接触式传感器单元(S)，用来检测轮胎(R)相对于至少一个滚筒(L)的位置。
2.如权利要求1所述的滚筒式制动试验用测力计，其特征在于，所述至少一个传感器单元(S)为三角测量传感器单元。
3.如前述权利要求中任一项所述的滚筒式制动试验用测力计，其特征在于，所述传感器单元(S)能够检测轮胎(R)沿着水平方向(X)离开预定参考位置的水平偏移。
4.如前述权利要求中任一项所述的滚筒式制动试验用测力计，其特征在于，所述传感器单元(S)能够检测轮胎(R)相对于所述至少一个滚筒(L)沿着(Y)方向和/或(Z)方向的运动，其中所述方向(Y)和(Z)彼此垂直并且垂直于水平方向(X)延伸。
5.如权利要求4所述的滚筒式制动试验用测力计，其特征在于，所述传感器单元(S)能够检测正在至少一个滚筒(L)上运动或者正在从其向下运动的轮胎(R)。
6.如前述权利要求中任一项所述的滚筒式制动试验用测力计，其特征在于，设有用来控制测力计(P)的控制单元(T)，该控制单元用来评估来自传感器单元(S)的至少一个信号。
7.如权利要求6所述的滚筒式制动试验用测力计，其特征在于，在传感器单元(S)发出信号指示有关轮胎(R)相对于滚筒(L)运动到预定公差范围之外的情况下，所述控制单元用来输出信号和/或将至少一个驱动装置(A)断开或接通。
8.如前述权利要求中任一项所述的滚筒式制动试验用测力计，其特征在于，所述传感器单元(S)能够适应于旋转的车辆轮胎(R)的不规则形状结构，以便由此确定其转动和/或转速。
9.如前述权利要求中任一项所述的滚筒式制动试验用测力计，它具有用于各个车辆轮胎(R1，R2)的两个相互分开的滚筒(L1，L2)或者滚筒对、以及至少一个各自关联的无接触式传感器单元(S1，S2)，并且具有如权利要求6所述的控制单元(T)，其特征在于，所述控制单元(T)用来在两个传感器(S1，S2)在预定时间窗内检测到物体的情况下接通所述至少一个驱动装置(A)。
10.如前述权利要求中任一项所述的滚筒式制动试验用测力计，它具有控制单元(T)，其特征在于，所述控制单元(T)用来检测由行驶到测力计上的轮胎(R)引起的至少一个滚筒(L)的旋转运动(W)，其中所述控制单元(T)还用来在检测出旋转运动(W)之后通过传感器(S)检测到轮胎(R)已经被驱动到所述至少一个滚筒(L)上的情况下接通所述至少一个驱动装置(A)。
11.如权利要求10所述的滚筒式制动试验用测力计，其特征在于，如果在检测到旋转运动(W)之后的预定时间间隔内检测到轮胎(R)已经被驱动到测力计上，则所述控制单元(T)用来接通驱动装置(A)。
12.如权利要求10或11所述的滚筒式制动试验用测力计，它具有用于各个车辆轮胎(R1，R2)的两个相互分开的滚筒(L1，L2)或者滚筒对，并且具有控制单元(T)，其特征在于，对于两个滚筒(L1，L2)或滚筒对而言，如果在预定的时间窗内检测到旋转运动(W1，W2)，则所述控制单元(T)用来接通所述至少一个驱动装置(A)。
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