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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Prüfstand sowie ein Verfahren zum Betrieb, auf den wenigstens eine Radaufhängung eines Fahrzeuges aufbringbar und darauf testbar ist, wobei der Prüfstand wenigstens eine antreibbare und/oder abbremsbare und/oder rotierbare Prüfrolle für wenigstens ein Fahrzeugrad und eine Steuereinheit aufweist. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, bei dem wenigstens eine Radaufhängung eines Fahrzeuges auf einen Prüfstand aufgebracht und getestet wird, wobei an dem Prüfstand wenigstens eine Prüfrolle für wenigstens ein Fahrzeugrad angetrieben und/oder abgebremst und/oder rotiert wird und wenigstens eine Komponente des Prüfstandes durch eine Steuereinheit gesteuert wird.
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Ein derartiger Prüfstand wird insbesondere für Tests an Automobilen verwendet. Hierfür weist ein geeigneter Prüfstand je Fahrzeugachse, bei einem Automobil also für Vorder- und/oder Hinterachse, wenigstens eine Prüfrolle auf, durch welche die Fahrzeugräder des Automobils angetrieben werden können. Dadurch kann mithilfe der Prüfrollen eine Fahrt des Automobils nachgestellt werden. Besonders häufig sind dabei je Fahrzeugrad zwei voneinander beabstandete Prüfrollen vorgesehen, wobei das Fahrzeugrad für den durchzuführenden Test zwischen den zwei Prüfrollen anzuordnen ist und die Prüfrollen eine Erhebung gegenüber einem umgebenden Boden darstellen. Somit kann ein Fahrzeugrad, welches sich zwischen zwei Prüfrollen befindet, nur durch Überwinden einer Prüfrolle seine Position verändern. Befindet sich ein Fahrzeugrad zwischen zwei rotierenden Prüfrollen, wird es dadurch relativ zu den Prüfrollen angetrieben.
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Ein eingangs genannter Prüfstand ist beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2012 020 703 A1 bekannt. Dabei befindet sich ein Fahrzeugrad in einer Prüfposition zwischen zwei Prüfrollen. In dieser Druckschrift ist eine Positioniervorrichtung vorgesehen, um das Fahrzeug bzw. die Fahrzeugräder in eine Prüfposition und aus der Prüfposition heraus zu befördern. Die Positioniervorrichtung weist dabei ein erstes, vertikal bewegbares und ein zweites, horizontal bewegbares Element auf, wobei die Positioniervorrichtung an einer Lauffläche des Fahrzeugrades angreift und dieses horizontal verschiebt.
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Ein weiterer Prüfstand ist aus der Druckschrift
DE 10 2013 011 366 A1 bekannt. Auch hierbei befindet sich ein Fahrzeugrad in einer Prüfposition zwischen zwei Prüfrollen. Das Fahrzeugrad ist durch einen beweglichen Schieber in eine Prüfposition und aus dieser heraus beförderbar. Außerdem ist eine Hubeinrichtung vorgesehen, mithilfe der das Fahrzeugrad nach Abschluss einer Prüfung in eine erhöhte Position bewegbar ist und somit aus der Prüfposition heraus bewegt werden kann.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Prüfstand für Fahrzeuge und ein darauf ausführbares Testverfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchen besonders einfach und günstig verschiedene Fahrbahnsituationen, insbesondere Fahrbahnunebenheiten, nachgestellt werden können.
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Die Aufgabe wird zum einen dadurch gelöst, dass bei einem Prüfstand der eingangs genannten Gattung neben der wenigstens einen Prüfrolle eine Radmanipulationseinrichtung vorgesehen ist, die eine parallel zu wenigstens einer der Prüfrollen vorgesehene, motorbetriebene, nur um ihre positionsfeste Rotationsachse drehbare Antriebswelle und wenigstens eine parallel zu der Antriebswelle vorgesehene, mit der Antriebswelle gekoppelte, um ihre eigene Rotationsachse und um die Rotationsachse der Antriebswelle drehbare Manipulationsrolle aufweist, wobei die Radmanipulationseinrichtung derart in den Prüfstand eingebaut ist, dass ein oberster Punkt einer Mantelfläche der Antriebswelle unter einem obersten Punkt einer Mantelfläche der wenigstens einen Prüfrolle liegt und wenigstens in einer Manipulationsstellung der Radmanipulationseinrichtung wenigstens ein oberster Punkt einer Mantelfläche der Manipulationsrolle oberhalb des obersten Punktes der Mantelfläche der Antriebswelle liegt.
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Es ist also in dem Prüfstand neben der Prüfrolle unterhalb des zu prüfenden Fahrzeugrades, also typischerweise im Boden des Prüfstandes eingelassen, eine Radmanipulationseinrichtung mit einer Antriebswelle vorgesehen, deren Rotationsachse unterhalb der Rotationsachse der Prüfrolle liegt. Durch Drehung der Antriebswelle kann die Höhe der Manipulationsrolle, insbesondere relativ zum Fahrzeugrad, verändert werden. Die Radmanipulationseinrichtung kann wenigstens eine Entkopplungsstellung einnehmen, in welcher die Manipulationsrolle keine Berührung zu dem Fahrzeugrad aufweist. Die Radmanipulationseinrichtung kann jedoch durch die Antriebswelle in wenigstens eine Manipulationsstellung gebracht werden, in der die Manipulationsrolle in Berührung zu dem Fahrzeugrad steht und damit eine Bewegung des Fahrzeugrades beeinflussen kann, also das Fahrzeugrad beispielsweise beschleunigen und/oder abbremsen kann.
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Die Antriebswelle der Radmanipulationseinrichtung ist um ihre Rotationsachse mittels wenigstens eines Motors drehbar. Die Antriebswelle kann dabei insbesondere mit einem eigenen Elektromotor verbunden sein, alternativ ist aber auch der Einsatz eines hydraulischen oder pneumatischen Motors möglich. Durch den Motor kann die Antriebswelle gezielt in Rotation um ihre Rotationsachse versetzt und/oder abgebremst werden. Die Rotationsachse der Antriebswelle verläuft dabei beabstandet und parallel zu einer Längs- und Rotationsachse der wenigstens einen Prüfrolle.
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Um die Antriebswelle ist wenigstens eine mit der Antriebswelle gekoppelte Manipulationsrolle vorgesehen, deren Rotationsachse parallel und beabstandet zu der Rotationsachse der Antriebswelle verläuft. Die Manipulationsrolle ist dabei sowohl um ihre eigene Rotationsachse als auch um die Rotationsachse der Antriebswelle drehbar. Die Manipulationsrolle kann eine um ihre Rotationsachse frei drehbar gelagerte Rolle sein, das heißt, sie kann um ihre Rotationsachse durch einen reibenden Kontakt, beispielsweise mit einem Fahrzeugrad in der Manipulationsstellung der Radmanipulationseinrichtung, rotieren. Die Drehung der Manipulationsrolle um die Rotationsachse der Antriebswelle wird durch eine Drehung der Antriebswelle selbst herbeigeführt. Die Radmanipulationseinrichtung weist insgesamt keinen runden, sondern einen ovalen Querschnitt auf, beispielsweise, aber nicht unbedingt ähnlich einem Nocken.
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Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Lösung ist der platzsparende Aufbau der Radmanipulationseinrichtung. Die Antriebswelle und die Manipulationsrolle können auf engem Raum zwischen zwei Prüfrollen vorgesehen werden, während beispielsweise in axialer Fortsetzung zu der Antriebswelle ein Getriebe und ein Elektromotor angeordnet sein können, durch welche die Antriebswelle und gegebenenfalls die Manipulationsrolle antreibbar sind. So kann mithilfe wenigstens eines Motors die Antriebswelle derart gedreht werden, dass die Manipulationsrolle unter das zwischen den Prüfrollen befindliche Fahrzeugrad gestellt wird, sodass beispielsweise mittels der Manipulationsrolle eine Überfahrt über eine Schwelle simuliert werden kann. Wird die Antriebswelle hingegen kontinuierlich weiter gedreht, sodass die Manipulationsrolle wiederholt auf das Fahrzeugrad trifft, kann beispielsweise durch die Wirkung der Manipulationsrolle auf das Fahrzeugrad ein Kopfsteinpflaster simuliert werden. Dadurch sind beispielsweise Tests an Stoßdämpfern wenigstens eines auf dem Prüfstand stehenden Fahrzeugrades eines Fahrzeuges möglich, wobei beispielsweise feststellbar ist, ob das Fahrzeug eher einen sportlichen oder einen komfortablen Eindruck vermittelt. Mit dem erfindungsgemäßen Prüfstand kann beispielsweise auch die Funktionsweise von verbauten Federwegsensoren überprüft werden.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Prüfstandes weist die Radmanipulationseinrichtung wenigstens ein parallel zu der Antriebswelle vorgesehenes, nur um die Rotationsachse der Antriebswelle drehbares Überfahrelement auf, wobei in einer Überfahrstellung der Radmanipulationseinrichtung wenigstens ein oberster Punkt einer Oberfläche des Überfahrelementes oberhalb des obersten Punktes der Mantelfläche der Antriebswelle liegt.
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Das Überfahrelement ist also, ebenso wie die wenigstens eine Manipulationsrolle, durch die Antriebswelle um diese drehbar. Das Überfahrelement ist jedoch selbst nicht drehbar, insbesondere nicht um seine eigene Achse. Durch eine Drehung der Antriebswelle kann also das Überfahrelement in seiner Höhe und damit relativ zum Fahrzeugrad verstellt werden. Dabei kann ein oberster Totpunkt der Mantelfläche des Überfahrelementes gezielt etwa auf Höhe einer Bodenfläche das Prüfstandes mit dem Fahrzeugrad in Kontakt gebracht werden und den Bereich neben der wenigstens einen Prüfrolle bzw. zwischen zwei Prüfrollen des Prüfstandes überbrücken, sodass das Fahrzeug beispielsweise leicht über das Überfahrelement auf den Prüfstand aufgefahren oder von diesem herunter gefahren werden kann. Da das Überfahrelement nicht drehbar gelagert ist, bietet es dem Fahrzeugrad ausreichend Haft und Reibung, sodass das Fahrzeugrad über das Überfahrelement besonders einfach verfahrbar ist.
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In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Prüfstandes ist das Überfahrelement ein gebogenes, angeschrägtes oder zylindrisches Bauteil. Das Überfahrelement kann beispielsweise ein günstig herzustellendes Blech oder ein an der Antriebswelle fixiertes Rohr sein. Im Falle eines gebogenen oder zylindrischen Bauteils verleiht die Biegung dem Überfahrelement darüber hinaus, wie bei einem Bogen einer Brücke, eine hohe Stabilität bei Druckbelastung, also beispielsweise bei einer Belastung des Überfahrelementes durch das Fahrzeugrad mit einem Teil des Fahrzeuggewichtes.
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Vorteilhafterweise weist/weisen die Manipulationsrolle und/oder das Überfahrelement eine einer Fahrbahn entsprechende bzw. einer Fahrbahnoberflächenstruktur nachempfundene Manteloberfläche auf. Somit können mithilfe der Manipulationsrolle und/oder des Überfahrelementes in dem Prüfstand für das Fahrzeug Fahrbahneigenschaften, beispielsweise von Asphalt, Beton, geschottertem oder glattem Untergrund, nachgestellt werden, sodass eine Prüfung von Eigenschaften des jeweiligen Fahrzeuges auf dem Prüfstand besonders realitätsnah erfolgen kann.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Prüfstandes ist die Manipulationsrolle motorbetrieben rotierbar und/oder abbremsbar. Die Manipulationsrolle kann beispielsweise mit dem gleichen Motor bzw. den gleichen Motoren verbunden sein wie die Antriebswelle, also beispielsweise mit einem Elektromotor oder einem pneumatischen oder hydraulischen Motor. Dadurch, dass die Manipulationsrolle frei drehbar, gezielt abbremsbar und/oder mit bestimmten Geschwindigkeiten drehbar einstellbar ist, können verschiedenste Fahrbahn- und Fahrsituationen im Prüfstand nachgestellt werden. Es kann beispielsweise durch die Manipulationsrolle gezielt ein Schlupf auf das Fahrzeugrad simuliert werden, die Manipulationsrolle kann aber auch gezielt mit einer Geschwindigkeit gedreht werden, dass kein Schlupf auf das Fahrzeugrad wirkt.
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Es hat sich außerdem als günstig herausgestellt, wenn die Antriebswelle und/oder die Manipulationsrolle mit wenigstens einem Antriebsmotor der wenigstens einen Prüfrolle verbunden ist/sind. Dadurch können die wenigstens eine Prüfrolle, die Antriebswelle und die Manipulationsrolle durch dem gleichen Motor bzw. den gleichen Motoren betrieben werden. Dies ist eine besonders platzsparende Lösung, da hierdurch wenigstens ein eigener motorischer Antrieb für die Radmanipulationseinrichtung entfallen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Prüfstandes sind um die Antriebswelle mehrere der Manipulationsrollen mit verschiedenen Durchmessern und/oder mehrere der Manipulationsrollen in verschiedenen Abständen zu der Rotationsachse der Antriebswelle und/oder mehrere verschiedene der Überfahrelemente vorgesehen.
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Hierdurch ist es möglich, je nach Durchmesser der Manipulationsrolle, des Abstandes der Manipulationsrolle zu der Rotationsachse der Antriebswelle, der Beschaffenheit der Manipulationsrolle und/oder des Überfahrelementes gezielt unterschiedlich hohe Fahrbahnunebenheiten zu simulieren. Die Mantel- bzw. Oberflächen Manipulationsrollen und/oder die Überfahrelemente können auch verschiedenen Fahrbahnstrukturen nachempfunden sein, sodass mithilfe einer einzigen Radmanipulationseinrichtung in dem Prüfstand mehrere verschiedene Fahrsituationen nachstellbar sind. Um die Antriebswelle können beispielsweise auf einfache Weise vier verschiedene Manipulationsrollen und/oder Überfahrelemente angeordnet sein, es ist aber auch vorstellbar, mehr als vier Manipulationsrollen und/oder Überfahrelemente um die Antriebswelle vorzusehen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prüfstandes ist die Radmanipulationseinrichtung zwischen zwei derselben Fahrzeugradachse zugeordneten Prüfrollen angeordnet. Durch die Verwendung von zwei Prüfrollen je Fahrzeugachse und/oder Fahrzeugrad kann die Fahrzeugachse und/oder das Fahrzeugrad genau in seiner Lage im Prüfstand fixiert werden. Die genau festgelegte Position des Fahrzeugrades ist für die Nachstellung von Bodenwellen oder ähnlichen Fahrbahnunebenheiten mithilfe der Radmanipulationseinrichtung besonders vorteilhaft. Durch die Anordnung der Radmanipulationseinrichtung zwischen den zwei Prüfrollen wird eine asymmetrische Belastung des Fahrzeugrades während der Untersuchung vermieden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird außerdem durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung gelöst, bei dem neben der wenigstens einen Prüfrolle eine Radmanipulationseinrichtung vorgesehen ist, wobei eine parallel zu der Prüfrolle vorgesehene Antriebswelle der Radmanipulationseinrichtung, wobei ein oberster Punkt einer Mantelfläche der Antriebswelle unter einem obersten Punkt einer Mantelfläche der wenigstens einen Prüfrolle liegt, motorbetrieben um ihre positionsfeste Rotationsachse gedreht wird, und eine parallel zu der Antriebswelle vorgesehene Manipulationsrolle der Radmanipulationseinrichtung um die Rotationsachse der Antriebswelle in zumindest eine Manipulationsstellung gedreht wird, in der ein oberster Punkt einer Mantelfläche der Manipulationsrolle oberhalb eines obersten Punktes der Mantelfläche der Antriebswelle liegt, und die Manipulationsrolle um ihre eigene Rotationsachse gedreht wird.
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Unterhalb der Prüfrolle befindet sich also eine Radmanipulationseinrichtung, deren Manipulationsrolle in wenigstens einer ersten Stellung, also einer Entkopplungsstellung, keine Berührung zu dem Fahrzeugrad aufweist. Die Manipulationsrolle der Radmanipulationseinrichtung kann um die Antriebswelle in wenigstens eine Manipulationsstellung gedreht werden, in der die Radmanipulationseinrichtung eine Berührung zu dem Fahrzeugrad aufweist und damit die Fahrzeugräder und/oder die Radaufhängung beeinflussen kann.
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Die um ihre Rotationsachse drehbare Antriebswelle kann durch einen Motor betrieben werden. Die Antriebswelle kann dabei insbesondere mit einem eigenen Elektromotor verbunden sein, alternativ ist aber auch der Einsatz eines hydraulischen oder pneumatischen Motors möglich. Durch den Motor kann die Antriebswelle gezielt in Rotation um ihre Rotationsachse versetzt und/oder abgebremst werden. Die Rotationsachse der Antriebswelle verläuft dabei beabstandet und parallel zu einer Längs- und Rotationsachse der wenigstens einen Prüfrolle.
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Um die Antriebswelle ist eine Manipulationsrolle vorgesehen, deren Rotationsachse parallel und beabstandet zu der Rotationsachse der Antriebswelle verläuft. Die Manipulationsrolle kann dabei sowohl um ihre eigene Rotationsachse als auch um die Rotationsachse der Antriebswelle gedreht werden. Die Manipulationsrolle kann als um ihre Rotationsachse frei drehbare Rolle gelagert sein, das heißt, sie kann um ihre Rotationsachse durch einen reibenden Kontakt, beispielsweise mit einem Fahrzeugrad, rotieren. Die Drehung der Manipulationsrolle um die Rotationsachse der Antriebswelle wird durch eine Drehung der Antriebswelle selbst herbeigeführt.
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Besonders vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die hohe Effektivität bei der möglichen Nachstellung unterschiedlichster Situationen. So können durch die separate Dreh- und Abbremsbarkeit der Antriebswelle und der Manipulationsrolle unterschiedlichste Einflüsse auf das Fahrzeugrad bzw. die Radaufhängung simuliert werden. Dadurch sind beispielsweise Tests an Stoßdämpfern einer Radaufhängung eines Fahrzeuges möglich, wobei beispielsweise feststellbar ist, ob das Fahrzeug eher einen sportlichen oder einen komfortablen Eindruck vermittelt. Auch die Funktionsweise von verbauten Federwegsensoren kann so überprüft werden.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Manipulationsrolle erst um ihre Rotationsachse in Drehung versetzt und anschließend die sich um ihre Rotationsachse drehende Manipulationsrolle um die Antriebswelle in die Manipulationsstellung, also zu dem Fahrzeugrad hin, gedreht.
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Die Manipulationsrolle kann dabei auf unterschiedliche Arten in Drehung versetzt werden. Es ist möglich, die Manipulationsrolle frei drehend zu gestalten, sodass die Manipulationsrolle um die Antriebswelle zunächst so weit gedreht werden kann, dass die Manipulationsrolle lediglich sanft in einen reibenden Kontakt mit dem Fahrzeugrad kommt.
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Dadurch wird die Manipulationsrolle durch das Fahrzeugrad angetrieben. Anschließend kann die Manipulationsrolle um die Antriebswelle weiter zu dem Fahrzeugrad hin gedreht werden, sodass die Manipulationsrolle das Fahrzeugrad beispielswese anhebt.
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Alternativ ist es auch möglich, dass die Manipulationsrolle durch einen Elektromotor, einen pneumatischen oder einen hydraulischen Motor zunächst in eine Drehung um die Drehachse der Manipulationsrolle versetzt wird, ohne dabei das Fahrzeugrad zu berühren. Dadurch, dass die Manipulationsrolle zunächst in Drehung versetzt wird, kann, insofern diese Drehung auf die Drehung des Fahrzeugrades abgestimmt ist, vermieden werden, dass durch die Berührung der Manipulationsrolle mit dem Fahrzeugrad dieses einen relevanten Schlupf erfährt. Andererseits kann es in einem Test gerade auf einen durch die Manipulationsrolle auf das Fahrzeugrad wirkenden Schlupf ankommen. In diesem Fall kann die Manipulationsrolle beispielsweise schneller oder langsamer rotiert werden, als die Manipulationsrolle bei einem reibenden Kontakt mit dem Fahrzeugrad rotieren würde.
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In einer zweckmäßigen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch eine Drehung der Radmanipulationseinrichtung um die Rotationsachse der Antriebswelle ein parallel zu der Antriebswelle vorgesehenes, nur um die Rotationsachse der Antriebswelle drehbares Überfahrelement in eine Überfahrstellung gebracht wird, in der ein oberster Punkt einer Oberfläche des Überfahrelementes oberhalb des obersten Punktes der Mantelfläche der Antriebswelle liegt.
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Es ist demnach bei dieser Variante der Erfindung vorgesehen, die Radmanipulationseinrichtung so um die Antriebswelle zu drehen, dass nicht die Manipulationsrolle, sondern das Überfahrelement mit dem Fahrzeugrad in Kontakt kommen kann. Das Überfahrelement wird hierzu so lange um die Antriebswelle gedreht, bis das Fahrzeugrad in der Überfahrstellung in Kontakt mit dem Überfahrelement ist und es überfahren kann. Das Überfahrelement ist dabei ausschließlich mit der Antriebswelle um die Rotationsachse der Antriebswelle drehbar. Wird die Antriebswelle also so gedreht, dass das Überfahrelement unter dem Fahrzeugrad liegt und/oder das Fahrzeugrad anhebt, und wird das Überfahrelement in etwa in dieser Position belassen, wird ein großer Schlupf auf das Fahrzeugrad ausgeübt. Dadurch und durch das Anheben des Fahrzeugrades wird bewirkt, dass das Fahrzeugrad bzw. ein Fahrzeug besonders einfach aus dem Prüfstand herausfahren kann.
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In einer günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Simulation einer Fahrbahnbeschaffenheit die wenigstens eine Manipulationsrolle wiederholt zu dem Fahrzeugrad hin gedreht. So können beispielsweise mehr oder weniger regelmäßige Fahrbahnunebenheiten, wie etwa ein Kopfsteinpflaster, simuliert werden.
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Vorzugsweise werden durch die Steuereinheit die Drehzahlen der wenigstens einen Prüfrolle, der Antriebswelle und der Manipulationsrolle erfasst und in Abhängigkeit von den Durchmessern der Prüfrolle, der Antriebswelle und der Manipulationsrolle aufeinander abgestimmt. Die Prüfrolle, die Antriebswelle und die Manipulationsrolle weisen in einem erfindungsgemäßen Prüfstand in der Regel unterschiedliche Durchmesser auf. Das Fahrzeugrad kann dabei im Wesentlichen mit der Prüfrolle und mit der Manipulationsrolle in reibenden Kontakt stehen. Durch die unterschiedlichen Durchmesser dieser Komponenten ergeben sich entsprechend unterschiedliche Umdrehungszahlen für das Fahrzeugrad, die Prüfrolle und die Manipulationsrolle bei einem reibenden Kontakt. Wenn die Manipulationsrolle beispielsweise einen Durchmesser aufweist, der einem Sechstel des Durchmessers des Fahrzeugrades entspricht, so muss die Drehzahl der Manipulationsrolle sechsmal so groß sein wie die Drehzahl des Fahrzeugrades, um einen reibenden Kontakt zwischen der Manipulationsrolle und dem Fahrzeugrad ohne Schlupf zu ermöglichen.
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In einem Prüfstand wird wenigstens eine Prüfrolle oder wenigstens ein Fahrzeugrad durch einen Antriebsmotor angetrieben. Um einen Schlupf des Fahrzeugrades gezielt zu vermeiden oder aber gezielt hervorzurufen, ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit des Prüfstandes die Drehzahl des durch den Antriebsmotor angetriebenen Elementes, beispielsweise der Prüfrolle, ermittelt und mithilfe der in der Steuereinheit hinterlegten Durchmesser des Fahrzeugrades, der Prüfrolle, der Antriebswelle und der Manipulationsrolle die erforderlichen Drehzahlen für die anderen Elemente, beispielsweise des Fahrzeugrades, der Manipulationsrolle und der Antriebswelle, errechnet. Die so ermittelten Drehzahlen können durch die Steuereinheit in ein interpretierbares Signal übersetzt werden, welches dann an einen Antriebsmotor weiter gegeben wird, der zum Beispiel mit der Manipulationsrolle mechanisch gekoppelt ist.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile sind im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei
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1 eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines Prüfstandes mit einer Fahrzeugradachse zeigt;
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2 schematisch eine Seitenansicht auf ein Fahrzeugrad zwischen zwei Prüfrollen mit einer Radmanipulationseinrichtung in einer Entkopplungsstellung zeigt;
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3 schematisch eine Seitenansicht auf ein Fahrzeugrad zwischen zwei Prüfrollen mit einer Radmanipulationseinrichtung in einer Manipulationsstellung zeigt;
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4 schematisch eine Seitenansicht auf eine alternative Ausführungsform einer Radmanipulationseinrichtung zeigt;
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5 eine perspektivische Ansicht auf die Radmanipulationseinrichtung in einer Entkopplungsstellung zeigt; und
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6 einen Querschnitt durch die Radmanipulationseinrichtung in einer Entkopplungsstellung zeigt.
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In 1 ist schematisch eine Draufsicht auf einen Teil eines Prüfstandes gezeigt. Dabei sind beabstandet zueinander zwei Prüfrollen 1a, 1b parallel zueinander angeordnet. Die beiden Prüfrollen 1a, 1b sind mit einem Antriebsmotor 1 verbunden, durch den die Prüfrollen 1a, 1b in Rotation versetzt werden können. Zwischen den Prüfrollen 1a, 1b ist eine Fahrzeugradachse 2 mit zwei Fahrzeugrädern 2a, 2b angeordnet. Die Fahrzeugräder 2a, 2b stehen dabei in reibendem Kontakt mit den Prüfrollen 1a, 1b, wie es in den 2 und 3 dargestellt ist. Somit kann durch eine Rotation der Prüfrollen 1a, 1b eine Rotation der Fahrzeugräder 2a, 2b hervorgerufen werden.
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In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann auch nur eine Prüfrolle 1a oder 1b für die Fahrzeugradachse 2 vorgesehen sein. Nicht dargestellt, aber ohne Weiteres vorstellbar ist auch eine Ausführungsform des Prüfstandes, in der je Fahrzeugrad 2a, 2b ein eigener Satz an Prüfrollen 1a, 1b vorgesehen ist, also jede Prüfrolle 1a, 1b nur mit einem Fahrzeugrad 2a, 2b in Kontakt steht.
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Weiterhin ist in der Ausführungsform gemäß 1 zwischen den Prüfrollen 1a, 1b eine Radmanipulationseinrichtung 3 angeordnet, die mit beiden Fahrzeugrädern 2a, 2b der Fahrzeugradachse 2 wechselwirken kann. Es ist jedoch auch ohne Weiteres vorstellbar, dass je Fahrzeugrad 2a, 2b eine eigene Radmanipulationseinrichtung 3 vorgesehen ist.
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In 2 ist schematisch eine Seitenansicht auf die Prüfrollen 1a, 1b, ein Fahrzeugrad 2a sowie die Radmanipulationseinrichtung 3 in einer Entkopplungsstellung gezeigt. Das Fahrzeugrad 2a ist zwischen den Prüfrollen 1a, 1b angeordnet, wobei die Rotationsachse C des Fahrzeugrades 2a über den Rotationsachsen A, B der Prüfrollen 1a, 1b liegt und die beiden Prüfrollen 1a, 1b auf gleicher Höhe angeordnet sind. Das Fahrzeugrad 2a liegt also auf den Prüfrollen 1a, 1b auf. Durch einen reibenden Kontakt zwischen den Prüfrollen 1a, 1b und dem Fahrzeugrad 2a kann eine Rotationsbewegung der Prüfrollen 1a, 1b eine Rotation des Fahrzeugrades 2a hervorrufen. Unterhalb der Prüfrollen 1a, 1b und mittig zwischen den Prüfrollen 1a, 1b ist die Radmanipulationseinrichtung 3 angeordnet, dadurch befindet sich die Radmanipulationseinrichtung 3 auch mittig unterhalb des Fahrzeugrades 2a.
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Die Radmanipulationseinrichtung 3 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine mittig angeordnete Antriebswelle 3a auf, um deren Umfang eine Manipulationsrolle 3b und der Manipulationsrolle 3b gegenüber liegend ein Überfahrelement 3c angeordnet sind. Die Anordnung der Manipulationsrolle 3b und des Überfahrelementes 3c um die Antriebswelle 3a ist dabei festgelegt und in dem Prüfstand unveränderlich. Alternativ ist aber auch vorstellbar, dass das Überfahrelement 3c und die Manipulationsrolle 3b nicht genau gegenüber, sondern in einem von 180° verschiedenen Winkel zueinander, z. B. um 90° zueinander versetzt, um die Antriebswelle 3a angeordnet sein können.
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Bei der Radmanipulationseinrichtung 3 ist generell ein oberster Punkt X einer Mantelfläche der Antriebswelle 3a unter den obersten Punkten Y, Y' der Mantelflächen der Prüfrollen 1a, 1b. Ferner ist in der in 2 gezeigten Entkopplungsstellung ein oberster Punkt Z einer Mantelfläche der Manipulationsrolle 3b unterhalb des obersten Punktes X der Mantelfläche der Antriebswelle 3a. Das Überfahrelement 3c befindet sich in der gezeigten Entkopplungsstellung etwa auf gleicher Höhe wie die Antriebswelle 3a, könnte jedoch auch zumindest teilweise unter der Antriebswelle 3a sein.
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Das Überfahrelement 3c ist in der gezeigten Ausführungsform als ein nicht drehbares, gebogenes Bauteil ausgeführt, wobei das Überfahrelement 3c bezüglich der Antriebswelle 3a eine konkave Oberfläche und bezüglich der Antriebsrollen 1a, 1b bzw. des Fahrzeugrades 2a eine konvexe Oberfläche aufweist.
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Die Manipulationsrolle 3b ist so gelagert, dass sie um ihre eigene Rotationsachse D drehbar ist. In der in 2 gezeigten Stellung der Radmanipulationseinrichtung 3 befindet sich die Radmanipulationseinrichtung 3 in einer Entkopplungsstellung, hat also keinen Einfluss auf das Fahrzeugrad 2a. Durch Drehung der Antriebswelle 3a kann entweder die Manipulationsrolle 3b oder das Überfahrelement 3c in Kontakt mit dem Fahrzeugrad 2a gebracht werden.
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Die Manipulationsrolle 3b ist ihrerseits so gelagert, dass sie mit der Antriebswelle 3a um deren Rotationsachse D drehbar ist, andererseits ist die Manipulationsrolle 3b auch um ihre eigene Rotationsachse E drehbar gelagert.
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In 3 ist schematisch eine Seitenansicht auf die Prüfrollen 1a, 1b, ein Fahrzeugrad 2a sowie die Radmanipulationseinrichtung 3 in einer Manipulationsstellung gezeigt. Im Vergleich zu 2 liegt die Radmanipulationseinrichtung 3 um fast 90° gedreht vor. Dadurch weist die Manipulationsrolle 3b von der Antriebswelle 3a nach oben zwischen die Prüfrollen 1a, 1b, und die Manipulationsrolle 3b kommt in berührenden Kontakt mit dem Fahrzeugrad 2a. Es ist in der Manipulationsstellung also ein oberster Punkt Z' der Mantelfläche der Manipulationsrolle 3b oberhalb des obersten Punktes X der Mantelfläche der Antriebswelle 3a. Es wird insbesondere im Vergleich mit 2 deutlich, dass durch die Berührung der Manipulationsrolle 3b mit dem Fahrzeugrad 2a das Fahrzeugrad 2a den berührenden Kontakt mit den Prüfrollen 1a, 1b verliert. Somit wird realitätsnah eine Fahrbahnunebenheit nachgestellt, durch welche ein Fahrzeugrad 2a, 2b kurzzeitig den Kontakt zu einer Fahrbahn verlieren kann.
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Weiterhin wird in 3 deutlich, dass je nach Drehwinkel der Antriebswelle 3a ein unterschiedlicher oberer Totpunkt der Mantelfläche der Manipulationsrolle 3b hervorrufbar ist, was in gleichem Maße natürlich auch für das Überfahrelement 3c gilt. Je mehr sich der Drehwinkel der Antriebswelle 3a an 90° relativ zu der in 2 dargestellten Entkopplungsstellung nähert, desto höher liegt der obere Totpunkt der Mantelfläche der Manipulationsrolle 3b oder des Überfahrelementes 3c in dem Prüfstand. Durch gezielte Einstellung des Drehwinkels der Antriebswelle 3a ist also der vertikale Einfluss auf die Fahrzeugräder 2a, 2b genau justierbar.
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In 4 ist schematisch eine Seitenansicht auf eine alternative Ausführungsform einer Radmanipulationseinrichtung 3' gezeigt. Die Antriebswelle 3a' ist dabei nicht rund ausgebildet, sondern weist an einer zu der Manipulationsrolle 3b weisenden Seite eine Einbuchtung auf, in welche die Manipulationsrolle 3b teilweise versenkt ist. Die Einbuchtung verläuft dabei parallel zu der Rotationsachse D der Antriebswelle 3a' und ebenfalls parallel zu der Rotationsachse E der Manipulationsrolle 3b. Es besteht somit kein berührender Kontakt zwischen der Antriebswelle 3a' und der Manipulationsrolle 3b, damit eine freie oder motorgetriebene Drehbarkeit der Manipulationsrolle 3b um ihre Rotationsachse E gewährleistet ist.
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In 5 ist eine Radmanipulationseinrichtung 3 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Dabei sind die Antriebswelle 3a, die Manipulationsrolle 3b und das Überfahrelement 3c in einem Gestell 3g angeordnet. Das Gestell 3g bietet der Radmanipulationseinrichtung 3 einen stabilen Stand und ist nach oben hin offen, sodass durch eine Drehung der Antriebswelle 3a ein über der Radmanipulationseinrichtung 3 befindliches Fahrzeugrad 2a, 2b beeinflusst werden kann.
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Axial an die Antriebswelle 3a anschließend ist ein Getriebe 3e angeordnet, welches die Antriebswelle 3a mit einem Motor 3f verbindet. Gemäß 5 verfügt die Radmanipulationseinrichtung 3 also über einen eigenen Motor 3f und ist nicht mit dem Antriebsmotor 1 der Prüfrollen 1a, 1b verbunden. Dies hat den Vorteil, dass die Radmanipulationseinrichtung 3 unabhängig von den Prüfrollen 1a, 1b steuerbar ist. Der Motor 3f kann insbesondere ein Elektromotor, aber beispielsweise auch ein hydraulischer oder pneumatischer Motor sein. Weiterhin ist auch vorstellbar, dass der Motor 3f und das Getriebe 3e zusätzlich mit der Manipulationsrolle 3b verbunden sind, um die Manipulationsrolle 3b gezielt rotieren und/oder abbremsen zu können.
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In 6 ist ein Querschnitt durch die Radmanipulationseinrichtung 3 in der Entkopplungsstellung gemäß 5 gezeigt. Die Manipulationsrolle 3b und das Überfahrelement 3c sind dabei gegenüberliegend an der Antriebswelle 3a, welche um ihre Rotationsachse D drehbar ist, angeordnet. Das Überfahrelement 3c ist fest mit der Antriebswelle 3a verbunden, wohingegen die Manipulationsrolle 3b um ihre Rotationsachse E drehbar in einem Rollenlager 3h gelagert ist. Die Manipulationsrolle 3b weist außerdem eine Manteloberfläche 3d auf, welche beispielsweise einem Fahrbahnuntergrund entsprechend ausgebildet sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012020703 A1 [0003]
- DE 102013011366 A1 [0004]
