DE102014011485B4

DE102014011485B4 - Device for determining tire properties

Info

Publication number: DE102014011485B4
Application number: DE102014011485.6A
Authority: DE
Inventors: Constantin Deschner; Rainer Gericke; Klemens Rutsch; Tom von Sturm zu Vehlingen
Original assignee: Bundesamt fuer Ausruestung Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr; Bundesministerium der Verteidigung
Current assignee: Bundesamt fuer Ausruestung Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr; Bundesministerium der Verteidigung
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2034-08-02
Also published as: DE102014011485A1

Abstract

Vorrichtung zur Ermittlung von Reifeneigenschaften, eine Prüfstrecke, einen Prüfreifen (2) eines luftbereiften Landfahrzeugs, eine Prüfreifenhalterung (1) und Meßsensorik (6) aufweisend, wobei der Prüfreifen (2) gekoppelt mit der Prüfreifenhalterung (1) und der Meßsensorik (6) schienengebunden über die Prüfstrecke verfahrbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Prüfreifenhalterung ein schienengebundener Eisenbahnwaggon (1) ist und die Federung des Eisenbahnwaggon mit Keilen (8) verriegelt ist.

Device for determining tire properties, a test track, a test tire (2) of a pneumatic land vehicle, a Prüfernifenhalterung (1) and measuring sensor (6) comprising, wherein the Prüfrifen (2) coupled to the Prüfernifenhalterung (1) and the measuring sensor (6) rail-bound can be moved over the test track,
characterized in that
the Prüfrifenhalterung is a rail-bound railway car (1) and the suspension of the railway car with wedges (8) is locked.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung von Reifeneigenschaften, insbesondere von Reifen größer als Leicht-LKW-Reifen.The invention relates to a device for determining tire properties, in particular of tires larger than light truck tires.

Der Reifen bildet die einzige Verbindung zwischen Fahrzeug und Fahrbahn. Über die Reifenaufstandsfläche werden alle zwischen dem Fahrzeug und der Fahrbahn wirkenden Kräfte und Momente übertragen. Entsprechend beeinflussen die Reifeneigenschaften in außerordentlich hohem Maß das Fahrverhalten eines Fahrzeugs.The tire is the only connection between the vehicle and the road. The tire contact patch transmits all forces and moments acting between the vehicle and the road surface. Accordingly, the tire properties to an extremely high degree influence the driving behavior of a vehicle.

Die Reifencharakteristik wird auf unterschiedlichen Reifenprüfständen experimentell ermittelt. Unter Variation der verschiedenen Eingangsgrößen Fahrgeschwindigkeit, Radlast, Radposition, Schräglaufwinkel, Sturzwinkel, Luftdruck, Längsschlupf und Schlagleistengeometrie bzw. Fahrbahnbeschaffenheit werden die Reaktionen des Prüfreifens (Kräfte, Momente, Schlupf, etc.) bestimmt.The tire characteristics are determined experimentally on different tire test rigs. By varying the different input variables: driving speed, wheel load, wheel position, slip angle, camber angle, air pressure, longitudinal slip and blow bar geometry or road surface conditions, the reactions of the test tire (forces, moments, slip, etc.) are determined.

Von der Prüfstandsumgebung wird gefordert, den Reifen-Fahrbahn-Kontakt möglichst realitätsnah nachzubilden und gleichzeitig reproduzierbare Prüfungen zu ermöglichen.The test bench environment demands that the tire-road contact be simulated as realistically as possible, while at the same time allowing reproducible tests.

Aus der Fachliteratur ist bekannt, dass Reifenprüfstände als Innentrommelprüfstand, Außentrommelprüfstand, Flachbandprüfstand, Flachscheibenprüfstand oder Reifen-Messfahrzeug existieren.It is known from the specialist literature that tire test stands exist as an internal drum test stand, external drum test bench, flat belt test bench, flat disk test bench or tire measuring vehicle.

So ist aus der Patentschrift DE 41 11 057 C1 eine Einrichtung zum Prüfen der an Fahrzeugrädern angreifenden Drehantriebsverbindung unter betriebsähnlichen Belastungsbedingungen bekannt. Mit der Erfindung wird eine Einrichtung zum Prüfen der an Fahrzeugrädern angreifenden Drehantriebsverbindung unter betriebsähnlichen Belastungsbedingungen zur Verfügung gestellt. Diese umfasst eine Halterungseinrichtung zum drehbaren Befestigen eines Fahrzeugrads, die eine Radachse umfasst, welche ihrerseits drehfest an einem Träger angebracht ist und andererseits das Fahrzeugrad über dessen Radlager drehbar hält; und eine derart um das Fahrzeugrad herum angeordnete Trommel, dass das Fahrzeugrad an der inneren Umfangsoberfläche der Trommel anbringbar ist oder über einen auf dem Fahrzeugrad befindlichen Reifen in Rolleingriff mit der inneren Umfangsoberfläche der Trommel bringbar ist; sowie eine Trommeldreheinrichtung zum Drehen der Trommel. Eine Brems- und/oder Antriebswelle ist einerseits drehfest an dem Fahrzeugrad angebracht und andererseits mit einer zum Bremsen oder Antreiben des Fahrzeugrads relativ zu dem Trommeldrehmoment vorgesehenen Brems- und/oder Antriebseinrichtung verbunden. Die Brems- und/oder Antriebswelle ist drehbar durch die Radachse hindurchgeführt. Die zu prüfende Drehantriebsverbindung umfasst die Brems- und/oder Antriebswelle oder ist durch diese mit dem Fahrzeugrad oder mit der Brems- und/oder Antriebsvorrichtung verbunden.So is from the patent DE 41 11 057 C1 a device for testing the vehicle wheel engaging rotary drive connection under operationally similar loading conditions. The invention provides a device for testing the vehicle drive rotary drive connection under load conditions similar to that of a vehicle. This comprises a support means for rotatably mounting a vehicle wheel, which comprises a wheel axle, which in turn is rotatably mounted on a support and on the other hand rotatably supports the vehicle wheel via the wheel bearing; and a drum disposed around the vehicle wheel such that the vehicle wheel is attachable to the inner peripheral surface of the drum or is rollably engaged with the inner peripheral surface of the drum via a tire on the vehicle wheel; and a drum rotating device for rotating the drum. A brake and / or drive shaft on the one hand rotatably mounted on the vehicle and on the other hand connected to a braking or driving the vehicle wheel provided relative to the drum torque braking and / or drive means. The brake and / or drive shaft is rotatably guided through the wheel axle. The rotary drive connection to be tested comprises the brake and / or drive shaft or is connected by this to the vehicle wheel or to the brake and / or drive device.

Weiter ist aus der Patentschrift DE 197 04 606 C2 eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Demonstration des Abrollverhaltens eines Fahrzeugreifens bekannt. Die Vorrichtung zur Bestimmung und/oder zur Demonstration des Abrollverhaltens eines Fahrzeugreifens, mit Mitteln zur Aufnahme des Reifens zum Bestimmen und/oder zur Demonstration in einer Bestimmungs- und/oder Demonstrationsposition, in der der Fahrzeugreifen zur Bestimmung und/oder Demonstration mit seiner Lauffläche auf einer Kontaktfläche der Vorrichtung abrollt, wobei die Kontaktfläche in Achsrichtung des zum Abrollen in Kontakt befindlichen Fahrzeugreifens in mehrere nebeneinander angeordnete, unabhängig voneinander gelagerte Kontaktflächenelemente aufgeteilt ist, die an der Position des Berührkontakts mit dem Reifen in einer tangentialen Richtung zur Umfangsrichtung des Reifens frei bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kontaktflächenelement eines von mehreren endlosen, parallel nebeneinander in Umfangsrichtung verschiebbar gelagerten Bändern, insbesondere Bändern aus Metall, ist.Next is from the patent DE 197 04 606 C2 a device for determining and / or demonstration of the rolling behavior of a vehicle tire known. The device for determining and / or demonstrating the rolling behavior of a vehicle tire, comprising means for receiving the tire for determining and / or demonstration in a determination and / or demonstration position in which the vehicle tire for determining and / or demonstration with its tread a contact surface of the device unrolls, wherein the contact surface is divided in the axial direction of the rolling contact in contact vehicle tire in a plurality of juxtaposed, independently mounted contact surface elements which are freely movable at the position of Berührkontakts with the tire in a tangential direction to the circumferential direction of the tire , characterized in that each contact surface element of one of a plurality of endless, parallel next to each other in the circumferential direction slidably mounted bands, in particular bands of metal, is.

Aus der Patentschrift DE 197 58 241 C2 ist eine Einrichtung zur Prüfung von Fahrzeugrädern bekannt. Die Einrichtung zur Prüfung von Fahrzeugrädern, Reifen, Radnaben, Radlagern und Radschrauben unter betriebsähnlichen Belastungsbedingungen, umfassend eine Halterungseinrichtung zum drehbaren Befestigen eines Fahrzeugrads und zum Verschwenken desselben in unterschiedliche Sturzwinkel; eine derart um das Fahrzeugrad herum angeordnete Trommel, dass das Fahrzeugrad über einen darauf befindlichen Reifen in Rolleingriff mit der inneren Umfangsoberfläche der Trommel bringbar ist; eine Vertikal- oder Radialbelastungseinrichtung, die zum Aufbringen einer in der Vertikal- oder Radialrichtung des Fahrzeugrads wirkenden Vertikal- oder Radialkraft auf die Halterungseinrichtung mit letzterer verbunden ist; eine Seiten- oder Axialbelastungseinrichtung zum Aufbringen einer in der Seiten- oder Axialrichtung des Fahrzeugrads wirkenden Seiten- oder Axialkraft, wobei die Seiten- oder Axialbelastungseinrichtung zum Aufbringen der Seiten- oder Axialkraft auf die Halterungseinrichtung mit letzterer verbunden ist; wenigstens einen auf der inneren Umfangsoberfläche der Trommel angeordneten Ring, der als Anlaufring benachbart dem Reifen und der Flanke des Fahrzeugrads angeordnet und auf der dem Reifen zugewandten Seite abgeschrägt ist; und eine Einrichtung zum Drehen der Trommel; wobei die Vertikal- oder Radialbelastungseinrichtung und die Seiten- oder Axialbelastungseinrichtung je für sich gelenkig mit der Halterungseinrichtung verbunden sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungseinrichtung außerdem derart verschieblich gelagert ist, dass das Fahrzeugrad zur selbsttätigen Sturzverstellung um den Radaufstandspunkt verschwenkbar ist.From the patent DE 197 58 241 C2 a device for testing vehicle wheels is known. The device for testing vehicle wheels, tires, wheel hubs, wheel bearings and wheel bolts under operating load conditions, comprising a support means for rotatably mounting a vehicle wheel and pivoting it at different camber angles; a drum disposed around the vehicle wheel such that the vehicle wheel is rollably engaged with the inner peripheral surface of the drum via a tire thereon; a vertical or radial loading device, which is connected to the mounting device for applying a vertical or radial force acting in the vertical or radial direction of the vehicle wheel with the latter; side or axial load means for applying a lateral or axial force acting in the lateral or axial direction of the vehicle wheel, the side or axial load means for applying the lateral or axial force to the support means being connected to the latter; at least one ring disposed on the inner peripheral surface of the drum, which is arranged as a stop ring adjacent to the tire and the flank of the vehicle wheel and beveled on the tire-facing side; and means for rotating the drum; wherein the vertical or radial loading device and the side or Axialbelastungseinrichtung are each hingedly connected to the support means; characterized in that the Holder device is also mounted so displaceable that the vehicle wheel for automatic camber adjustment is pivotable about the Radaufstandspunkt.

Aus der Patentschrift DE 198 24 443 C1 ist eine Flachbahneinheit für Kraftfahrzeug- und/oder Reifen-Prüfstände bekannt. Die Erfindung bezieht sich auf eine sehr kompakte Flachbahneinheit für Kraftfahrzeug- und/oder Reifen-Prüfstände mit einer nach Art eines Vielrippen-Keilriemensausgebildeten Flachbahn, welche um zwei mit geringem Abstand zueinander angeordnete Umlenkwalzen geschlungen ist und einem Prüftrum aufweist, das von nur einer etwa vertikal beweglich gelagerten Stützwalze unterhalb eines aufgesetzten Rades abgestützt wird.From the patent DE 198 24 443 C1 is a flat rail unit for motor vehicle and / or tire test stands known. The invention relates to a very compact flat track unit for motor vehicle and / or tire test stands with a trained in the manner of a multi-ribbed V-belt flat web, which is wound around two guide rollers arranged at a small distance from each other and has a Prüftrum, of only one about vertical movably mounted support roller is supported below an attached wheel.

Aus der Gebrauchsmusterschrift DE 203 20 214 U1 ist ein Prüfstand für Kraftfahrzeuge bekannt. Prüfstand für Kraftfahrzeuge, mit einer eine Lauffläche aufweisenden Abrolleinrichtung zum Abrollen der Räder, wobei die Lauffläche drehangetrieben und vorzugsweise blockierbar und/oder bremsbar und/oder freischaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrolleinrichtung quer oder senkrecht zur Fahrtrichtung zumindest geringfügig beweglich gelagert ist und dass zur Ermittlung der durch das Kraftfahrzeug bei Fahr- und/oder Bremsbewegungen des Kraftfahrzeugs erzeugten Kraft die hierbei zwischen der Abrolleinrichtung und einem vorgebbaren Fixpunkt wirkende Kraft und/oder der bei Fahr-und/oder Bremsbewegungen des Kraftfahrzeugs auftretende Verschiebeweg zwischen der Abrolleinrichtung und einem vorgebbaren Fixpunkt messbar ist.From the utility model DE 203 20 214 U1 a test stand for motor vehicles is known. Test stand for motor vehicles, having a running surface having unwinding device for rolling the wheels, wherein the tread is rotationally driven and preferably lockable and / or braked and / or unlocked, characterized in that the unwinding device is mounted transversely or perpendicular to the direction of travel at least slightly movable and for determining the force generated by the motor vehicle during driving and / or braking movements of the motor vehicle, the force acting between the unwinding device and a predefinable fixed point and / or occurring during driving and / or braking movements of the motor vehicle displacement between the unwinding device and a predetermined fixed point is measurable.

Die Gebrauchsmusterschrift AT 010 958 U2 2010-01-15 beschreibt eine Reifentestanlage für Reifentests unter möglichst realitätsnahen Bedingungen, jedoch mit der Möglichkeit für vielfältige, einfach und genau reproduzierbare Rahmenbedingungen. Die Reifentestanlage umfasst eine von zumindest einem Reifen kontaktierbare Bahn sowie einen durch die Zwangsführung geführten und autonom angetriebenen Prüfschlitten, an welchem zumindest ein Reifen montierbar ist.The Utility Model AT 010 958 U2 2010-01-15 describes a tire testing system for tire tests under conditions that are as close to reality as possible, but with the possibility of diverse, easily and accurately reproducible framework conditions. The tire test facility comprises a path that can be contacted by at least one tire and a test carriage guided by the positive guidance and driven autonomously on which at least one tire can be mounted.

Schließlich ist aus der US Patentanmeldung US 2012 / 0 260 726 A1 ein Reifentestsystem bekannt. Das Reifentestsystem umfasst eine erste und eine zweite Schiene und eine Verbindungsvorrichtung, welche fünf Freiheitsgrade einschränkt, sodass nur eine laterale Bewegung parallel zur ersten Schiene möglich ist. Weiter beinhaltet das Reifentestsystem ein Trägersystem welches mit der Verbindungsvorrichtung und dem Testrad verbunden ist und Aktuatoren für jeden entsprechenden Freiheitsgrad des Testrads aufweist.Finally, from the US patent application US 2012/0 260 726 A1 a tire testing system is known. The tire test system comprises a first and a second rail and a connecting device, which limits five degrees of freedom, so that only a lateral movement parallel to the first rail is possible. Further, the tire testing system includes a carrier system connected to the connecting device and the test wheel and having actuators for each corresponding degree of freedom of the test wheel.

Der Nachteil dieser bekannten Lösungen besteht darin, dass mit zunehmender Dimension der zu prüfenden Reifen die abzufangenden Kräfte und Momente ansteigen. Die wirtschaftliche Verwendbarkeit dieser bekannten Lösungen endet bei einer Reifendimension, die denen von Leicht-LKW entspricht. Für größere Reifen bzw. höhere Radlasten sind lediglich die teuren, schienengebunden Lösungen geeignet.The disadvantage of these known solutions is that the forces and moments to be absorbed increase with increasing dimensions of the tires to be tested. The economic usability of these known solutions ends with a tire dimension similar to that of light trucks. For larger tires or higher wheel loads only the expensive, rail-bound solutions are suitable.

Aus diesen Nachteilen des Standes der Technik ergibt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Ermittlung von Reifeneigenschaften zu schaffen, die selbst für Reifendimensionen, die denen von LKW-Reifen und größer entsprechen, kostengünstig geeignet ist.From these disadvantages of the prior art, the object is to provide a device for determining tire properties, which is cost-effective even for tire dimensions that correspond to those of truck tires and larger.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst.This object is solved by the features of the main claim.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, einen handelsüblichen Eisenbahnwaggon als Prüfreifenhalterung zu verwenden. Die Verwendung eines handelsüblichen Waggons als schienengebundener Prüfstand ist eine besonders einfache und kostengünstige Variante zur Erzeugung eines schienengebundenen Prüfstandes. Der Waggon ist mit ausgereifter Technik antreibbar durch ein Gleisgefälle oder motorisch, bremsbar und mit ausreichendem Bauraum und Gesamtmasse ideal als schienengebundener Prüfstand verwendbar. Als besonders vorteilhaft wird auf die Möglichkeit hingewiesen, die Federung des Waggons blockieren zu können, um die Messergebnisse durch Eigenschwingungen des schienengebundenen Prüfstandes nicht zu verfälschen und gegebenenfalls weitere Stützräder zur Aufnahme der Querkräfte anzubringen.The advantage of the invention is, in particular, to use a commercial railway wagon as Prüfernifenhalterung. The use of a commercial wagon as a rail-mounted test stand is a particularly simple and cost-effective variant for generating a rail-mounted test stand. The wagon can be driven with sophisticated technology through a track gradient or motorized, braked and with sufficient space and total mass ideally suitable as a rail-mounted test stand. As particularly advantageous attention is drawn to the ability to block the suspension of the wagon to not distort the measurement results due to natural vibrations of the rail-mounted test bench and optionally attach more support wheels for receiving the shear forces.

Um die Reifeneigenschaften auf einfache Weise in Kombination mit verschiedenartigen Hindernissen testen zu können und die Art der Hindernisse auf einfache Weise an das Ziel der Untersuchung anpassen zu können, ist die Prüfstrecke in Module mit identischen Abmessungen unterteilt, die sich jeweils austauschen lassen. Durch die Austauschbarkeit der einzelnen Module kann auf ein und derselben Prüfstrecke der Reifen-Boden-Kontakt vorteilhaft auf verschiedenartigen Hindernissen und Oberflächen untersucht werden. Zudem kann beispielsweise ein Segment der Prüfstrecke eine Kraftmesseinrichtung enthalten und damit die Rückwirkung des Reifens auf die Prüfstrecke ermitteln.In order to be able to test the tire properties in a simple way in combination with various obstacles and to be able to easily adapt the type of obstacles to the objective of the examination, the test section is subdivided into modules with identical dimensions, which can each be exchanged. Due to the interchangeability of the individual modules, the tire-ground contact can advantageously be examined for various obstacles and surfaces on one and the same test track. In addition, for example, contain a segment of the test track a force measuring device and thus determine the reaction of the tire on the test track.

Deckt die Prüfstrecke des Weiteren nicht den gesamten Fahrweg des schienengebundenen Prüfstands ab, so setzt ein abgesenkter Prüfreifen beim Einlaufen auf die Prüfstrecke hart auf letztere auf. Zur Verringerung von Kraftspitzen ist es vorteilhaft, den Reifen möglichst ruckarm auf die Prüfstrecke aufsetzen zu lassen und den Beginn der Prüfstrecke dazu als Prüfstrecken-Modul „Einlaufstrecke“ auszuführen. Dieses weist einen sanft gestalteten Höhenübergang als Einlaufweg auf.Furthermore, if the test track does not cover the entire track of the rail-mounted test bench, then a lowered test bed will set hard on the latter when entering the test track. To reduce force peaks, it is advantageous to let the tire sit as low as possible on the test track and run the beginning of the test track to test section module "inlet path". This has a gently designed height transition as inlet way.

Es zeigt die einzige 1 einen schienengebundenen Prüfstand zur Ermittlung von Reifeneigenschaften als Schnitt in der Vorderansicht.It shows the only one 1 a rail-mounted test bench for determining tire properties as a section in the front view.

Es zeigt 1 das Fahrwerk eines Eisenbahnwaggons 1. Der Prüfreifen 2 ist mittels einer handelsüblichen Querlenkeraufhängung 3 am Eisenbahnwaggon 1 befestigt. Das Federbein der handelsüblichen Querlenkeraufhängung 3 ist durch einen hydraulisch beaufschlagbareri Linearzylinder 4 ersetzt. Es ist möglich, den Prüfreifen innerhalb des Waggons anzuheben, abzusenken und zusätzlich mit einer Kraft zu beaufschlagen. Die Einstellung von Radposition, Schräglaufwinkel, Sturzwinkel erfolgt über Gewindestangen 5 in der handelsüblichen Querlenkeraufhängung 3. Die Messeinrichtung 6 ist im Heckbereich des Waggons untergebracht. Zur Aufnahme der Querkräfte ist ein weiteres Stützrad 7 angebracht. Die Federung des Waggons ist mit Keilen 8 verriegelt. Für die Beschleunigung und Abbremsung des Prüfreifens 2 ist ein Antrieb vorgesehen, von dem lediglich die Abdeckung 9 dargestellt ist. Zur Simulation von feuchten oder Nassen Fahrbahnen ist der Eisenbahnwaggon 1 zusätzlich mit einem Wasserreservoir und einer Düse 10 ausgerüstet, die vorn unterhalb des Prüfreifens 2 angebracht ist.It shows 1 the chassis of a railroad car 1 , The test tire 2 is by means of a commercially available wishbone suspension 3 on the railroad car 1 attached. The strut of the commercial wishbone suspension 3 is by a hydraulically beaufschlagbareri linear cylinder 4 replaced. It is possible to raise the test tire inside the car, lower and additionally apply a force. The setting of wheel position, slip angle, camber angle via threaded rods 5 in the commercially available wishbone suspension 3 , The measuring device 6 is located in the rear of the wagon. To absorb the shear forces is another jockey wheel 7 appropriate. The suspension of the wagon is with wedges 8th locked. For the acceleration and deceleration of the test tire 2 a drive is provided, of which only the cover 9 is shown. For simulation of wet or wet roads is the railway car 1 additionally with a water reservoir and a nozzle 10 equipped, the front below the Prüfreifens 2 is appropriate.

Claims

Device for determining tire properties, a test track, a test tire (2) of a pneumatic land vehicle, a Prüfernifenhalterung (1) and measuring sensor (6) comprising, wherein the Prüfrifen (2) coupled to the Prüfernifenhalterung (1) and the measuring sensor (6) rail-bound can be moved over the test track, characterized in that the Prüfrifenhalterung a rail-bound railroad car (1) and the suspension of the railway car with wedges (8) is locked.