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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeugprüfstand gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Bei
der Herstellung von Fahrzeugen ist es allgemein bekannt, am Ende
der Produktionslinie Prüfstände vorzusehen,
um die gerade fertiggestellten Fahrzeuge innerhalb weniger Minuten
einem Prüflauf
zu unterziehen. Auf Grund der kurzen Taktzeit ist es nicht möglich, die
Fahrzeuge auf dem Prüfstand
zu fixieren. Es kommen daher beispielsweise Rollenprüfstände mit
Doppelrollen oder Scheitelrollen mit Anlaufrollen zum Einsatz.
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Zwischen
den Doppelrollen, die einen relativ kleinen Durchmesser aufweisen
oder den Anlaufrollen mit ebenfalls kleinen Durchmessern werden
die Räder
der Fahrzeuge ohne weitere Befestigungsmittel gehalten, wobei an
den Reifen eine vermehrte Verformungsarbeit auftritt. Durch die
erhöhte
Walkarbeit erwärmen
sich die Reifen und können
dadurch Schädigungen
erleiden. Die Schäden
treten in der Regel im Inneren der Reifen auf, so dass sie von außen nicht
erkennbar sind.
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Aus
der
DE 100 04 207
A1 ist ein Drehschwingungsprüfstand mit einem über zwei
Trommelelemente geführten
Kraftband bekannt. Die Trommelelemente sind zur Einstellung der
Spannung des gummielastischen Kraftbandes jeweils begrenzt verschiebbar.
Zusätzlich
ist auch eine Spannrolle vorgesehen. Das Kraftband umschlingt das
aufgesetzte Fahrzeugrad, wobei die Trommelelemente ebenfalls eine
tragende Wirkung auf das Fahrzeugrad ausüben. Dadurch verformt sich
der Reifen im Kontaktbereich mit den Trommelelementen, so dass er
sich durch die Walkarbeit erwärmt.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrzeugprüfstand zu schaffen, der eine
geringere Belastung der Reifen verursacht.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Prüfstand tritt durch
die gleichmäßig im Umschlingungsbereich
eines fahrbahnsimulierenden Bandes oder Riemens verteilt aufgenommene
Radkraft eine wesentlich geringere Walkarbeit auf, so dass sich
der Reifen in vorteilhafter Weise weniger erwärmt.
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Durch
die Einstellbarkeit der Einsinktiefe des Fahrzeugrades an einem
erfindungsgemäßen Prüfstand kann
in vorteilhafter Weise der Fahrbahnneigungswinkel eingestellt werden,
bei welchem das Fahrzeug auf Grund seiner begrenzten Steigfähigkeit nicht
mehr aus dem Fahrzeugprüfstand
herausfahren kann. Deshalb kann in vorteilhafter Weise auf zusätzliche
Fixierungsmittel verzichtet werden.
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Ein
erfindungsgemäß ausgeführter Fahrzeugprüfstand kann
in vorteilhafter Weise an verschiedene Reifendurchmesser angepasst
werden. Durch die variable Bandspannung kann die Einsinktiefe vorteilhaft
an die Bodenfreiheit des Fahrzeuges angepasst werden.
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Besonders
vorteilhaft ist die positionsgeregelte Einstellung des Achsabstandes
zwischen den Rollen in Verbindung mit einer kraftgeregelten Spannrolle,
mit der die Einsinktiefe des Fahrzeugrades zwischen den Rollen eingestellt
werden kann.
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Für das Ein-
und Ausfahren des Fahrzeugs auf den erfindungsgemäßen Prüfstand können im Leitrechner
des Prüfstandes
in vorteilhafter Weise Kennlinien für die Positions- und Kraftregelung
der Rollen hinterlegt werden, durch welche sich ein Fahrbahnneigungswinkel
von etwa 5 Winkelgraden einstellt, bei welchem Fahrzeuge leicht
auf- und abfahren können.
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Weitere
Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in
Verbindung mit der Beschreibung.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen schematischen Zeichnung
näher erläutert. Die
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Prüfstand in
einer Seitenansicht.
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In 1 ist
ein Rad 1 eines Fahrzeugs auf einem erfindungsgemäßen Prüfstand dargestellt.
Der Prüfstand
besteht im Wesentlichen aus zwei drehbar gelagerten Rollen 2, 5,
um welche ein die Fahrbahn simulierender Riemen 3 gelegt
ist. Unter dem Begriff Riemen 3 sind im Sinne der Erfindung
auch Bänder, Kraftbänder oder ähnlich wirkende
Mittel zu verstehen.
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Der
Achsabstand a zwischen den Rollen 2, 5 lässt sich
durch Verschieben von mindestens einer der Rollen 2, 5 verstellen.
Es ist vorteilhaft eine Spannrolle 4 vorzusehen, mit welcher
die Spannung des Riemens 3 zusätzlich eingestellt werden kann.
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Mit
der Veränderung
des Achsabstandes zwischen den Rollen 2, 5 und
der Einstellung der Spannung des Riemens 3 mittels der
Spannrolle 4 lässt
sich die Einsinktiefe e für
verschiedene Durchmesser des Rades 1 festlegen. Die durch
die Bodenfreiheit des Fahrzeuges begrenzte Einsinktiefe e kann durch
die variable Band- bzw. Riemenspannung an das jeweilige Fahrzeug
angepasst werden.
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Der
Achsabstand a und die Spannung des Riemens 3 werden so
eingestellt, dass das Rad 1 vom Band umschlungen wird und
die gesamte Radlast im Umschlingungsbereich als Flächenlast
wirkt. Das Rad bzw. der Reifen 1 wird dabei so in der Umschlingung
des Riemens 3 gehalten, dass die beiden Rollen 2, 5 keine
Radialkraft auf den Reifen 1 ausüben können, die den Reifen 1 verformen
könnte.
Dies wird am sichersten durch einen Abstand zwischen den Rollen 2, 5 und
dem Reifen 1 erreicht. Dadurch wird der Reifen 1 nicht
durch Walkarbeit an den Rollen 2, 5 erwärmt. Aufgrund
der Aufnahme der Radlast über
eine größere Reifenfläche im Umschlingungsbereich
des Riemens 3 wird der Reifen 1 im Vergleich zu
den genannten Rollenprüfständen weniger
belastet.
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Durch
die Größe der Einsinktiefe
e kann auch der Fahrbahnsteigungswinkel α beeinflusst werden. Dieser
wird vorzugsweise auf einen Winkel eingestellt, der größer ist
als die Steigfähigkeit
des Fahrzeuges. Dadurch wird verhindert, dass das Fahrzeug aus dem
Prüfstand
herausfahren kann und es werden keine zusätzliche Befestigungsmittel
für das
Fahrzeug benötigt.
Dies ist besonders vorteilhaft für
Produktions- und Qualitätsprüfstände, beispielsweise
am Ende einer Fahrzeugproduktionslinie angeordnet, wo die Taktzeiten
für die
Endprüfung
sehr kurz sind und die Zeit für
die Anbringung einer zusätzlichen
Fixierung des Fahrzeuges zu kurz ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Prüfstandes
sieht vor, den Achsabstand a zwischen den Rollen 2, 5 positionsgeregelt
vorzunehmen und die Spannung des Riemens 3 über die
Spannrolle 4 kraftgeregelt einzustellen. Das bedeutet,
dass ein vorbestimmter Achsabstand a, der vom Raddurchmesser abhängig ist,
fest eingestellt wird und die Spannrolle 4 mit einer vorgegebenen
Kraft die Spannung im Riemen 3 erzeugt. Je größer die
Radlast ist, umso tiefer sinkt das Fahrzeug bzw. das Rad 1 zwischen
den Rollen 2, 5 ein. Zur Verstellung der Einsinktiefe
e kann die Kraft an der Spannrolle 4 verändert werden.
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Prüfstände für Fahrzeuge
mit nur in geringen Grenzen schwankenden Reifendurchmessern, können auch
mit nur zwei Rollen ohne zusätzliche Spannrolle
ausgestattet werden. Die Einstellung der Einsinktiefe e des Rades
erfolgt in diesem Fall über die
Verstellung des Achsabstandes a zwischen den Rollen.
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Vorzugsweise
werden für
die beiden Räder einer
Fahrzeugachse jeweils ein eigener Prüfstand vorgesehen. Diese können entweder
durch einen gemeinsamen Motor angetrieben werden oder separat durch
eigene Motoren angetrieben werden. Durch die entkoppelte Antriebsvariante
können
auch Kurvenfahrten simuliert werden und Differentialprüfungen durchgeführt werden.
Vorzugsweise werden für die
Antriebe Asynchronmotoren und entsprechende Frequenzumrichter verwendet.
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Zum
Ein- oder Ausfahren des Fahrzeuges auf den Prüfstand wird der simulierte
Fahrbahnsteigungswinkel α vorzugsweise
auf etwa 5 Winkelgrade eingestellt. Bei dieser Neigung können Fahrzeuge leicht
auf- und abfahren. Die entsprechende Spannung des Riemens 3 kann
entweder durch Verstellung des Achsabstandes zwischen den Rollen
oder durch die Verstellung der Spannrolle 4 erfolgen. Die zughörigen Kennlinien
für die
Positions- und Kraftregelung der Rollen für die verschiedenen Lastfälle und unterschiedlichen
Reifendurchmesser können
im Leitrechner des Prüfstandes
hinterlegt werden. Die erforderliche Riemenspannung für den Prüflauf und das
Ein- oder Ausfahren eines Fahrzeugs kann annähernd berechnet oder empirisch
ermittelt werden.
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Ebenso
kann aber für
das Ein- oder Ausfahren eines Fahrzeuges auch eine Aushebevorrichtung vorgesehen
werden, die von unten gegen den Radaufstandspunkt drückt. Hierzu
können
Rollen oder Flächentraglager
vorgesehen werden.
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Der
Riemen 3 des Prüfstandes
muss den hohen Belastungen sicher standhalten und sollte eine große Standzeit
aufweisen. Der Riemen 3 soll sich gegenüber den Spannkräften in
Umfangsrichtung nur unwesentlich ausdehnen und soll quer zur Umfangsrichtung
biegsam sein. Der Riemen 3 kann als Stahlband oder als
Kunststoffband ausgeführt
werden. Ein Stahlband weist gegenüber dem Kunststoffriemen eine
wesentlich höhere
Standzeit auf. Zur Zentrierung eines Stahlbandes auf den Rollen
müssen
große
Zugkräfte
aufgebracht werden. Stahlbänder
können
bei Flachbahnprüfständen über ballige
Rollen und/oder durch die Veränderung
der Rollenparallelität
mittels Aktuatoren auf den Rollen mittig gehalten werden.
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Kunststoffriemen
sind günstige
Kaufteile, welche auch in gewissen Grenzen in Querrichtung belastet
werden können,
um Seitenkräfte
des Rades aufzunehmen. Für
Kunststoffriemen können
ebenfalls ballige Rollen vorgesehen werden, darüber hinaus ist eine Seitenführung auch über Formschlüssigkeit
wie z.B. durch profilierte Riemen oder Bänder möglich. Hierzu bieten sich beispielsweise
sogenannte "Poly-V"-Riemen an, die über die
Firma Hilger & Kern,
Mannheim bezogen werden können.
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Zur
Erfassung des Drehmomentes des gemessenen Rades kann bei der Verwendung
als Produktions- oder Qualitätsprüfstand eine
Motorstrommessung herangezogen werden. Aus dieser kann mit entsprechenden
Kennlinien des Antriebsmotor, die im Prüfstandsrechner abgespeichert
sind, das stromabhängige
Motormoment abgelesen werden. Da diese Abhängigkeit auch von der Temperatur
beeinflusst wird, sind in der Wicklung des Antriebsmotors Temperatursensoren
angeordnet und entsprechende Temperatur-Kennlinien im Prüfstandsrechner
hinterlegt.
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Für genauere
Messungen des Drehmoments im Forschungs- oder Entwicklungsbereich
kann der als Antriebs- oder Bremseinheit vorgesehene Motor beispielsweise
pendelnd aufgestellt werden und über eine
Kraftmessdose abgestützt
werden. Ebenso kann auch ein Drehmoment-Messflansch zwischen der
Motorwelle und einer angetriebenen Rolle angeordnet werden.
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Zur
Erfassung der Drehzahl können
zum Beispiel digitale Geber am freien Wellenende des Antriebsmotors
vorgesehen werden. Zur Vermeidung von Messfehlern durch Schlupf
wird die Drehzahlmessung jedoch vorzugsweise an einer nicht drehmonentübertragenden
Rolle vorgenommen.
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- 1
- Reifen/Rad
- 2
- Rolle
- 3
- Riemen/Band
- 4
- Spannrolle
- 5
- Rolle
- a
- Achsabstand
zwischen den Rollen
- e
- Einsinktiefe
des Rades zwischen den Rollen
- α
- Fahrbahnsteigungswinkel