DE10119316B4

DE10119316B4 - Scheitelrollenprüfstand für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE10119316B4
Application number: DE10119316A
Authority: DE
Inventors: Nihat Biyiklioglu; Werner Kraß; Joachim SCHÄFER
Original assignee: Schenck Pegasus GmbH
Current assignee: Horiba Automotive Test Systems GmbH
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2021-04-20
Also published as: DE10119316A1; DE20106844U1

Abstract

Scheitelrollenprüfstand für ein Fahrzeug, wobei der Scheitelrollenprüfstand Halterollen (2) aufweist, wobei die Halterollen (2) vor und hinter dem auf der Rolle des Prüfstandes aufstehenden Fahrzeugrad mittels eines Stellelementes (4, 7) an dieses Fahrzeugrad anlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterollen (2) in Richtung des Fahrzeugrades federelastisch gelagert sind (9, 201) und in Folge der federelastischen Lagerung während des gesamten Prüfvorganges an das Fahrzeugrad angedrückt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheitelrollenprüfstand für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 5.

Der Anmelderin sind Scheitelprüfstände bekannt, bei denen jedes Rad eines Fahrzeugs zumindest nahezu auf dem Scheitelpunkt einer Rolle des Prüfstands steht. Gegenüber Ausführungsformen von Prüfständen, bei denen jedes Rad zwischen zwei Rollen steht, hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass die Deformationen des Reifens (Reifenlatsch) den Bedingungen im Fahrbetrieb mit einer einzigen Aufstandsfläche an der Reifenunterseite besser entsprechen als bei den Prüfständen mit den beiden Rollen, bei denen sich Deformationen durch Reifenaufstandsflächen an der Unterseite des Reifens ergeben, die gegenüber dem normalen Fahrbetrieb zum einen nach vorne und zum anderen nach hinten versetzt sind.

Um während der Durchführung der Prüfung das Fahrzeug auf dem Prüfstand zu halten, ist es bekannt, Halterollen vorzusehen, die jeweils ein Fahrzeugrad an dessen Vorderseite und auch an dessen Rückseite abstützen. Diese Halterollen werden in Ruheposition des Fahrzeugs mit einer definierten Kraft an das jeweilige Fahrzeugrad angedrückt und dann bezüglich der Lage ihrer Längsachse fixiert. Bei einer Drehung des Fahrzeugrades drehen sich diese Halterollen dann entsprechend mit. Diese Halterollen werden mittels Stellelementen an das Fahrzeugrad angedrückt, die als Hubzylinder ausgebildet sind, die jeweils an einem Punkt vor und hinter der jeweiligen Rolle des Prüfstands abgestützt sind, wobei die Bewegungsrichtung des jeweiligen Kolbens des Hubzylinders schräg nach oben gerichtet ist. Diese Halterollen können beispielsweise für jedes Fahrzeugrad vorgesehen werden oder nur für die Räder einer Fahrzeugachse. Generell ist es notwendig, zwei Räder des Fahrzeugs mittels Halterollen zu halten.

Es sind in diesem Zusammenhang Lösungen bekannt, bei denen zwei Halterollen ein Fahrzeugrad halten. Die Halterollen werden federelastisch an das Fahrzeugrad angedrückt. Gleichzeitig sind die Halterollen zwangsgekoppelt. Wird die vordere Halterolle nach vorne bewegt, wird gleichzeitig die hintere Halterolle nach hinten bewegt und umgekehrt. Dies ergibt sich beispielsweise aus der US-PS 5,277,060 , der JP-A-06101525 und der JP-A-03293536 . Bei den beiden letztgenannten Schriften ist zusätzlich beschrieben, dass die Halterollen nur zur Fixierung beim Auffahren benutzt werden. Anschließend werden die Halterollen entfernt und das Fahrzeug mittels anderer Vorrichtung während eines Prüfvorganges auf dem Prüfstand fixiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, das Fahrzeug besser auf dem Prüfstand zu halten und dabei Auswertungen der Prüfergebnisse zu erleichtern bzw. zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 gelöst, wonach die Halterollen in Richtung des Fahrzeugrades federelastisch gelagert sind und in Folge der federelastischen Lagerung während des gesamten Prüfvorganges an das Fahrzeugrad angedrückt werden.

Bei der Durchführung einer Prüfung wird das Fahrzeug bei den herkömmlichen Halterollen zwar auf dem Prüfstand gehalten, während der Durchführung der Prüfung kann es aber vorkommen, dass das Fahrzeugrad keinen Kontakt mehr zu einer der beiden Halterollen hat. Wird das Fahrzeug beispielsweise nach vorne beschleunigt, bewegt sich das Fahrzeug auf dem Prüfstand einige Zentimeter nach vorn. Das Fahrzeug wird zwar von den vorderen Halterollen der einzelnen Fahrzeugräder gehalten, der Kontakt zu den hinteren Halterollen kann dabei aber verloren gehen. Bei der Berechnung fahrdynamischer oder fahrzeugspezifischer Größen im Zusammenhang mit einer Prüfung auf dem Prüfstand ist es aber zur Bestimmung der entsprechenden Parameter der Gleichungen notwendig, die sich bewegenden Massen sowie ggf. auch deren Trägheitsmomente sowie Drehzahlen zu kennen. Diese Daten sind zwar grundsätzlich bezüglich der einzelnen Teile des Prüfstands bekannt. Dennoch kann eine Berechnung Ungenauigkeiten enthalten, wenn während der Durchführung einer Prüfung der Kontakt zu einzelnen Halterollen verloren geht, diese dann also nicht mehr mitbewegt werden, bei der Berechnung aber weiterhin als träge Massen sowie hinsichtlich Drehbewegungen mit entsprechenden Trägheitsmomenten berücksichtigt werden. Ebenso ergeben sich dynamische Ungenauigkeiten, wenn während der Durchführung einer Prüfung der Kontakt zu einer Halterolle zunächst verloren ging, dann aber das Fahrzeugrad im Laufe der weiteren Prüfung (beispielsweise weil eine Beschleunigungsphase beendet wurde) wieder Kontakt zu der Halterolle bekommt, die aber zwischenzeitlich in Folge von Lagerreibungen an Drehzahl verloren hat oder stehen geblieben ist. Diese Halterolle muss dann wieder auf eine der jeweiligen Drehzahl des Fahrzeugrades (unter Beachtung der Verhältnisse der Durchmesser von Fahrzeugrad und Halterolle) entsprechende Drehzahl beschleunigt werden. Bis diese Drehzahl wieder erreicht wird, muss also Energie aufgebracht werden, um die notwendige Rotationsenergie in die Halterolle einzubringen.

Vorteilhaft können also mit der federelastischen Lagerung nach der vorliegenden Erfindung diese Probleme vermieden werden, indem die Halterollen während der Durchführung einer Prüfung dauerhaft an das Fahrzeugrad angedrückt werden und damit dauerhaft mitgedreht werden. Typische Größenordnungen für die Fahrzeugbewegung in Fahrzeuglängsrichtung während der Durchführung der Prüfung liegen bei einigen Zentimetern, beispielsweise 4 Zentimetern.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist die Federung mit einer veränderbaren Steifigkeit der Federung realisiert.

Dadurch kann vorteilhaft der Dynamik des Fahrzeugs während der Durchführung eines Prüfvorgangs Rechnung getragen werden. Wird das Fahrzeug beispielsweise ruckartig bewegt, kann es bei einer vergleichsweise weich eingestellten Federung vorkommen, dass die Halterollen zunächst von dem Fahrzeugrad abheben. Letztlich wird eine schwingende Bewegung der Halterollen verhindert, indem diese bei dem Schwingvorgang wieder auf das Fahrzeugrad auftreffen. Bei einer zu weich eingestellten Federung können die Halterollen dann allerdings wieder abheben, so dass die Verbindung zwischen den Halterollen und dem Fahrzeugrad wieder verloren geht.

Die Steifigkeit der Federung kann durch eine entsprechende Materialauswahl realisiert werden. So können für die Realisierung der Einstellbarkeit der Steifigkeit entsprechende Materialien verwendet werden, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Materialeigenschaften entsprechend ändern.

Die Einstellung der Steifigkeit kann in Form einer Regelung vorgenommen werden, indem sensorisch erfasst wird, ob die Halterolle an dem Fahrzeugrad anliegt. Wenn dabei festgestellt wird, dass die Halterolle nicht an dem Fahrzeugrad anliegt, kann die Steifigkeit der Federung der Halterolle entsprechend vergrößert werden.

Um zu erfassen, ob die Halterolle an dem Fahrzeugrad anliegt, kann beispielsweise in die äußere Lauffläche der Halterolle ein Drucksensor eingebracht sein, mit dem erkannt werden kann, ob die Halterolle anliegt oder nicht. Es kann auch optisch erfasst werden, ob zwischen der Halterolle und dem Fahrzeugrad ein Abstand besteht.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist zusätzlich eine Dämpfung vorgesehen.

Dadurch kann vorteilhaft die Dynamik der Halterollen bei Bewegungen des Fahrzeugs auf dem Prüfstand verbessert werden. Insbesondere können durch die Dämpfung Überschwingungen der Halterolle verringert bzw. ganz vermieden werden. Insgesamt können also die Zeitdauern, während der die jeweilige Halterolle eventuell keinen Kontakt zum Fahrzeugrad hat, verringert werden.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist die Dämpfung veränderbar einstellbar.

Hierbei kann der Einschwingvorgang der Halterollen wiederum optimiert werden abhängig davon, wie ruckartig sich das Fahrzeug auf dem Prüfstand bewegt.

Die Einstellbarkeit der Dämpfung kann realisiert werden, indem ein Stoßdämpfer Verwendung findet, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, deren Viskosität sich ändert, wenn eine elektrische Spannung an die Flüssigkeit angelegt wird.

Die Dämpfung kann wiederum durch eine Regelung eingestellt werden, wobei wiederum wie im Zusammenhang mit Anspruch 3 beschrieben sensorisch erfasst werden kann, ob die Halterolle am Fahrzeugrad anliegt oder nicht.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung nach Anspruch 5 weist das Stellelement einen Stellmotor auf, mit dem die Halterollen auch während des Durchführens von Prüfungen an dem Fahrzeug im Sinne eines dauerhaften Anliegens an dem Fahrzeug eventuellen Fahrzeugbewegungen während des Prüfung nachführbar sind.

Der Stellmotor kann dabei wiederum geregelt betrieben werden. Als Messgrößen werden vorteilhaft wieder die Größen verwendet, die im Zusammenhang mit Anspruch 3 beschrieben wurden. Vorteilhaft zeigt sich hier bei der Verwendung des Stellmotors, dass praktisch keine Schwingungen der Halterollen auftreten, so dass die Halterollen optimal am Fahrzeugrad anliegen.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 6 sind die Halterollen bei der Bewegung mittels des Stellelementes zumindest im wesentlichen horizontal oder entlang einer vom Boden aus gesehen konkaven Bahn bewegbar.

Vorteilhaft können dadurch Fahrzeuge mit unterschiedlichen Reifengrößen auf dem Scheitelrollenprüfstand gehalten werden, ohne dass es eventuell Probleme mit der Bodenfreiheit der Fahrzeuge gibt, wenn bei Fahrzeugen mit vergleichsweise kleinen Reifendurchmessern die Halterollen entsprechend weit ausgefahren werden müssen. Beim Stand der Technik werden die Halterollen mittels eines Stellelementes an das Fahrzeugrad angedrückt, indem diese Halterollen mittels des Stellelements schräg nach oben bewegt werden. Bei entsprechend kleinen Reifendurchmessern müssen die Halterollen dann also entsprechend weit nach oben gebracht werden, was Probleme mit der Bodenfreiheit der Fahrzeuge mit sich bringen kann.

Indem also die Halterollen auf einer konkaven Bahn geführt werden, wird vorteilhaft erreicht, dass die Halterollen stärker auf das Fahrzeugrad zu bewegt als nach oben geführt werden. Dadurch können Probleme mit der Beschränkung durch die begrenzte Bodenfreiheit der Fahrzeuge vermieden werden.

Ebenso ist es möglich, die Halterollen mittels des Stellelementes zumindest im wesentlichen horizontal zu bewegen. Dazu können die Halterollen beim Auf- und Abfahren des Fahrzeugs zumindest teilweise (beim Auffahren also die hinteren Halterollen jeder Rolle des Prüfstands) versenkbar sein. Wenn das Fahrzeug aufgefahren ist, werden die Halterollen angehoben und auf das Fahrzeugrad zu bewegt. Beim Abfahren des Fahrzeugs können dann die vorderen Halterollen jeder Rolle des Prüfstands abgesenkt werden.

Die Halterollen sind dadurch also unabhängig vom Durchmesser des Fahrzeugreifens mit einer voreingestellten, konstanten Kraft an den Reifen anlegbar. Dieses gilt in einem Reifendurchmesser-Bereich von 550 mm bis 750 mm. Die Überfahrhöhe, die als Abstand zwischen dem Scheitelpunkt der Prüfstandslauftrommel und dem Scheitelpunkt des Halterollen-Rollenkörpers definiert ist kann beispielsweise bei der Bewegung entlang der konkaven Bahn für die angegebenen Reifengrößen mit einer Abweichung von 10 mm konstant bleiben.

Es ist weiterhin bekannt ( DE 29 52 730 C2 ), ein Reibrad infolge einer federelastischen Kraft während eines Probelaufs auf einem Prüfstand dauerhaft an das Fahrzeugrad anzudrücken, um unmittelbar über das Reibrad Messungen durchführen zu können. Dabei übt das Reibrad allerdings keinerlei Kräfte auf das Fahrzeug aus, um dieses in Position zu halten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt dabei:
1: ein Stellelement für eine Halterolle,
2: eine Anordnung mit einer einstellbaren Federsteifigkeit und einer einstellbaren Dämpfung und
3: eine Prinzipdarstellung einer Ausführungsform mit einem Stellmotor.
1 zeigt ein Stellelement 1 für eine Halterolle 2. Dieses Stellelement 1 weist einen Standfuß 3 auf. Weiterhin ist ein Hubzylinder 4 vorhanden, der um den Punkt 5 drehbeweglich gelagert ist.
Am oberen Ende des Standfußes 1 ist eine Halteplatte 6 angebracht, die mit einem Punkt 8 drehbeweglich an diesem Ende des Standfußes 3 angebracht ist. Weiterhin greift der Kolben 7 des Hubzylinders 4 an dieser Halteplatte 6 an, so dass diese Halteplatte 6 durch eine entsprechende Bewegung des Kolbens 7 des Hubzylinders 4 um das obere Ende des Standfußes 1 drehbar ist. Aufgrund der drehbeweglichen Lagerung des Hubzylinders 4 kann dieser der Drehung der Halteplatte 6 folgen.
Bei einer Bewegung des Kolbens 7 des Hubzylinders 4 beschreibt die Halterolle 2 also eine konkave Bahn, wenn diese Bahn von unten her, das heißt also vom Boden aus betrachtet wird.
Um die Halterolle 2 näher an das Fahrzeugrad heranzuführen, wird bei einer zunehmenden Auslenkung des Kolbens 7 die Halterolle 2 also stärker in der horizontalen Richtung bewegt als in der vertikalen Richtung. Vorteilhaft können dadurch Probleme mit der Bodenfreiheit des Fahrzeugs vermieden werden, wenn das Fahrzeug einen geringen Reifendurchmesser aufweist.
Im Zusammenhang mit 1 ist ebenfalls zu sehen, dass die Halterolle 2 in Richtung des Fahrzeugrades federelastisch gelagert ist durch die Feder 9. Dadurch kann erreicht werden, dass auch bei Bewegungen des Fahrzeugs während einer Prüfung die Halterolle 2 ständig Kontakt zu dem jeweiligen Fahrzeugrad hat. Diese federelastische Lagerung kann auch unabhängig von der Bewegung der Halterolle 2 auf der konkaven Bahn durch das Stellelement (Hubzylinder 4) eingesetzt werden.
Es hat sich beispielsweise gezeigt, dass bei Reifendruchmessern von 550mm bis zu 750mm eine nahezu konstante Höhe der Halterolle 2 über dem Boden realisierbar war, wenn die Halterolle Kontakt mit dem Fahrzeugrad hatte.
2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Feder 9 der 1 durch eine Feder 201 mit einer einstellbaren Steifigkeit ersetzt wurde. Weiterhin ist ein Dämpfung 203 zu sehen, wobei diese Dämpfung 202 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls einstellbar ausgeführt ist.
Die Einstellbarkeit ist jeweils symbolisch dargestellt, indem veränderbare Spannungen anlegbar sind. Durch Auswahl entsprechender Materialien kann dadurch die Härte des Materials und damit die Steifigkeit der Federung wie auch die Viskosität einer Flüssigkeit und damit die Dämpfung eingestellt werden.
3 zeigt eine Prinzipdarstellung mit einem Stellmotor 303. Hier ist die Halterolle 2 zusehen, die mit einer Gewindestange 301 verbunden ist. Diese Gewindestange 301 wird über ein Zahnrad 302 angetrieben, das wiederum von einem Stellmotor 303 angetrieben wird.
Dieser Stellmotor 303 kann wiederum geregelt betrieben werden, wobei die eingangs beschriebenen Sensoren Verwendung finden können.

Claims

Scheitelrollenprüfstand für ein Fahrzeug, wobei der Scheitelrollenprüfstand Halterollen (2) aufweist, wobei die Halterollen (2) vor und hinter dem auf der Rolle des Prüfstandes aufstehenden Fahrzeugrad mittels eines Stellelementes (4, 7) an dieses Fahrzeugrad anlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterollen (2) in Richtung des Fahrzeugrades federelastisch gelagert sind (9, 201) und in Folge der federelastischen Lagerung während des gesamten Prüfvorganges an das Fahrzeugrad angedrückt werden.
Scheitelrollenprüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federung (201) mit einer veränderbaren Steifigkeit der Federung (201) realisiert ist.
Scheitelrollenprüfstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Dämpfung (202) vorgesehen ist.
Scheitelrollenprüfstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfung (202) veränderbar einstellbar ist.
Scheitelrollenprüfstand für ein Fahrzeug, wobei der Scheitelrollenprüfstand Halterollen (2) aufweist, wobei die Halterollen (2) vor und hinter dem auf der Rolle des Prüfstandes aufstehenden Fahrzeugrad mittels eines Stellelementes (4, 7) an dieses Fahrzeugrad anlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement einen Stellmotor (303) aufweist, mit dem die Halterollen (2) auch während des Durchführens von Prüfungen an dem Fahrzeug im Sinne eines dauerhaften Anliegens an dem Fahrzeug eventuellen Fahrzeugbewegungen während der Prüfung nachführbar sind (301, 302).
Scheitelrollenprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterollen (2) bei der Bewegung mittels des Stellelementes (4, 7) zumindest im wesentlichen horizontal oder entlang einer vom Boden aus gesehen konkaven Bahn bewegbar sind (6, 8).