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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugprüfstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Durchführung von Mess- und Einstellarbeiten an einem Fahrzeug sowie zur Durchführung von Fahrsimulationen unter Verwendung eines solchen Fahrzeugprüfstandes nach Anspruch 11.
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Es geht dabei um einen Fahrzeugprüfstand mit Radaufnahmen für die Räder eines zu prüfenden Fahrzeugs.
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Der Fahrzeugprüfstand ist so ausgestaltet, dass für jedes Rad oder jede Radkombination auf jeder Seite einer Achse jeweils eine Radaufnahme vorhanden ist. Wenn das Fahrzeug an einer oder mehreren Achsen Zwillingsräder aufweist, stehen diese Paare von Rädern jeweils auf einer gemeinsamen Radaufnahme auf. Diese Zwillingsräder sind in dem erläuterten Sinn Radkombinationen.
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Die Radaufnahmen können als sogenannte Scheitelrollen ausgestaltet sein. Die Radaufnahme weist dann eine Rolle auf. Das jeweilige Rad steht dabei auf der Scheitellinie der Rolle auf. Dabei sind üblicherweise noch sogenannte Halterollen vorhanden, die vor und hinter dem jeweiligen Rad des Fahrzeugs an diesem Rad anliegen, um das Rad auf der Scheitellinie der Scheitelrolle zu halten, ohne dass das Rad abrutscht.
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Die Radaufnahmen können auch als sogenannte Doppelrollen ausgeführt sein. Bei der Ausgestaltung der Radaufnahme mit der Doppelrolle sinkt das jeweilige Rad des Fahrzeugs zwischen diese beiden Rollen ein, so dass das Rad auf beiden Rollen aufsteht. Wie tief das Rad einsinkt, hängt von dem Abstand der beiden Rollen ab, vom Durchmesser der Rollen sowie vom Durchmesser des Rades.
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Es ist bereits ein derartiger Fahrzeugprüfstand bekannt (
DE 10 2015 115 607 A1 ). Die Radaufnahmen des dort beschrieben Fahrzeugprüfstandes weisen Rollen auf, auf denen die Räder des zu prüfenden Fahrzeugs aufstehen. Diese Rollen sind um eine vertikale Achse (senkrecht zu den Längsachsen der Rollen) drehbar. Dadurch können Kräfte von den Rollen der Radaufnahme auf die jeweiligen Räder des Fahrzeugs eingeleitet werden, indem die Rollen der Radaufnahme mittels eines Antriebselements drehbar sind. Damit ist in diesem Zusammenhang nicht gemeint, dass die Rollen um ihre Längsachse in Rotation versetzt werden. Es ist in diesem Zusammenhang vielmehr gemeint, dass die in der horizontalen Ebene befindlichen Rollen so gedreht werden, dass sich die Orientierung der Längsachse der jeweiligen Rolle in der horizontalen Ebene ändert. Dadurch ist es möglich, durch die Änderungen der Lage der Längsachse der Rollen der Radaufnahme zu der jeweiligen Radachse des aufstehenden Rades Kräfte auf das Fahrzeugrad einzuleiten. Es ist eine Kupplung vorhanden, über die das Antriebselement eingekuppelt oder ausgekuppelt werden kann.
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Es sind auch andere Arten von Radaufnahmen als sogenannte Schwimmplatten bekannt. Diese weisen einen Betriebszustand auf, in dem diese Schwimmplatten reibungsarm gelagert sind, so dass die Schwimmplatten bei Änderungen des Lenkwinkels des darauf stehenden Rades diesen Änderungen des Lenkwinkels folgen können. Diese Schwimmplatten werden für Einstellarbeiten der Parameter der Fahrwerkgeometrie verwendet (Spur- und Sturzwinkel der Räder des Fahrzeugs). Werden die Einstellmittel des Fahrzeugs für die Spur- und Sturzwinkel betätigt, führt dies - betreffend den Spurwinkel - zu einer Drehung des Rades, die ebenso eintreten würde, wenn bei eingestelltem Spurwinkel des Rades über das Lenkrad ein entsprechender Lenkwinkel des Rades eingestellt wird. Diese Art von Schwimmplatten wird für die Einstellarbeiten der Parameter der Fahrwerkgeometrie verwendet, weil dabei die Schwimmplatte den Änderungen des Spurwinkels bei den Einstellarbeiten so folgt, dass keine mechanischen Spannungen auftreten zwischen den Rollen der Radaufnahme und dem darauf aufstehenden Rad.
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Die Antriebs- und/oder Belastungseinheiten sind form- und/oder kraftschlüssig mit mindestens einer Rolle der Radaufnahme verbunden, um Kräfte auf diese Rolle einzuleiten. Die Antriebs- und/oder Belastungseinheit kann mit einem Antrieb ausgestaltet sein, durch den die jeweilige Rolle der Radaufnahme im Sinne einer Rotation um deren Längsachse angetrieben oder gebremst wird entgegen den Antriebs- oder Bremsmomenten, die von dem Rad des Fahrzeugs auf die jeweilige Rolle eingeleitet werden. Es ist auch möglich, zusätzlich oder alternativ zu diesem Antrieb eine träge Masse an die Rolle anzukuppeln (Belastungseinheit), so dass das Trägheitsmoment der Rolle bei eingekuppelter Belastungseinheit erhöht ist.
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Vorliegend weisen die Radaufnahmen jeweils eine Tragvorrichtung auf. Auf der Tragvorrichtung sind jeweils eine oder zwei Rollen angebracht (abhängig davon, ob die Radaufnahme mit einer Scheitelrolle oder mit Doppelrollen ausgestaltet ist). Auf diesen Rollen stehen in der beschriebenen Art und Weise die Räder des zu prüfenden Fahrzeugs auf.
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Mindestens einer der Rollen einer Radaufnahme ist eine Antriebs- und/oder Belastungseinheit zugeordnet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten des Fahrzeugprüfstands zu erweitern.
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Nach der vorliegenden Erfindung ist in einem ersten Betriebszustand der Radaufnahmen die jeweilige Tragvorrichtung um eine vertikale Achse derart drehbar gelagert, dass in diesem ersten Betriebszustand der Radaufnahme die Tragvorrichtung frei drehend gelagert ist. Die Tragvorrichtung ist also drehbar infolge von Kräften, die von den aufstehenden Rädern des Fahrzeugs auf die Rollen übertragen werden. Zumindest Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten sind mechanisch an die jeweilige Rolle an- und abkoppelbar.
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Es wird also die Radaufnahme, die in Fahrzeugprüfständen verwendet wird, in denen Fahrsimulationen durchgeführt werden, in ihrer Funktionalität so erweitert, dass in diesem Fahrzeugprüfstand auch Einstellarbeiten an den Parametern der Fahrwerkgeometrie durchgeführt werden können.
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Dieser erste (neue) Betriebszustand der Radaufnahmen ist von dem Betriebszustand zu unterscheiden, bei dem die Tragvorrichtung der Radaufnahmen nicht freidrehend gelagert sind, sondern hinsichtlich der Drehung um eine vertikale Achse feststehen oder über Antriebsmittel gezielt gedreht werden, um über diese Drehung Kräfte auf das jeweilige Rad des Fahrzeugs einzuleiten. Mit der Ausgestaltung der gezielten Drehung der Radaufnahme lässt sich das Fahrzeug im Fahrzeugprüfstand in seitlicher Richtung positionieren. Es lassen sich damit auch Kurvenfahrten simulieren.
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Die Tragvorrichtung ist um eine vertikale Achse drehbar gelagert.
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Durch die Drehung der Tragvorrichtung sind auch die Rollen (die auf der Tragvorrichtung angebracht sind) in demselben Sinne drehbar. Damit ist in diesem Zusammenhang nicht gemeint, dass die Rollen um ihre Längsachse rotieren können. Mit dieser Drehbarkeit ist gemeint, dass die Rollen um die vertikale Achse - d.h.: senkrecht zur Längsachse der Rollen - drehbar sind.
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Der erste Betriebszustand ist der Betriebszustand der frei drehbar gelagerten Schwimmplatte.
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In diesem Betriebszustand lassen sich Mess- und Einstellarbeiten der Parameter der Fahrwerkgeometrie (Spurwinkel und Sturzwinkel der Räder) vornehmen. In diesem Betriebszustand folgen die Rollen der Radaufnahme durch die Drehung um die vertikale Achse den Änderungen der Orientierung der Radachse des jeweils aufstehenden Rades bei der Durchführung der Einstellarbeiten der Parameter der Fahrwerkgeometrie.
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Vorteilhaft ergibt sich durch die Integration von Radaufnahmen im Funktionsumfang des Anspruchs 1 in einen Fahrzeugprüfstand, dass mit einem solchen Fahrzeugprüfstand sowohl Mess- und Einstellarbeiten von Parametern der Fahrwerkgeometrie (Spurwinkel; Sturzwinkel der Räder des Fahrzeugs) vorgenommen werden können, als auch Fahrsituationen des Fahrzeugs simuliert werden können (beispielsweise Bremsvorgänge bei drehenden Rädern oder auch komplexere Fahrsituationen des Fahrzeugs mit Beschleunigungen und - sofern die Radaufnahmen über Antriebsmittel drehbar sind - auch Kurvenfahrten).
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Für die Durchführung der Simulation der Fahrsituationen sind Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mindestens einer der Rollen einer Radaufnahme zugeordnet.
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Weiterhin sind zumindest Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mechanisch an die jeweilige Rolle an- und abkoppelbar.
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Im Unterschied zu dem bekannten Stand der Technik wird die Antriebs- und/oder Belastungseinheit damit nicht lediglich hinsichtlich des Kraftschlusses über eine Kupplung getrennt oder als Elektromotor strom- und spannungsfrei geschaltet, sondern im abgekoppelten Zustand insoweit vollständig mechanisch von der jeweiligen Rolle getrennt und beim Ankoppeln wieder mechanisch verbunden.
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Das mechanische An- und Abkoppeln kann sich auf die Antriebs- und/oder Belastungseinheiten insgesamt beziehen oder auch lediglich auf Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheit. Soweit lediglich Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheit mechanisch an- und abkoppelbar sind, kann dies sinnvoll sein, wenn die jeweilige Rolle sowohl mit einer Antriebseinheit als auch mit einer Belastungseinheit verbunden sein soll. Über die Antriebseinheit wird - beispielsweise als Elektromotor - die entsprechende Rolle in ihrer Rotation um die Längsachse relativ zur Umdrehung des aufstehenden Rades angetrieben oder gebremst. Die Belastungseinheit ist eine Schwungmasse, durch die das Trägheitsmoment der jeweiligen Rolle bezüglich einer Rotation um deren Längsachse erhöht wird. Das Trägheitsmoment der Belastungseinheit bedingt auch, dass dieses eine große Masse aufweist. Sofern die Antriebs- und/oder Belastungseinheit dann nicht vollständig mechanisch an- und abkoppelbar sein soll, sondern lediglich Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheit, erweist es sich in diesem Zusammenhang als eine sinnvolle Ausgestaltung, die Belastungseinheit in dem hier beschriebenen Sinne mechanisch an- und abkoppelbar auszugestalten, während die Antriebseinheit mechanisch an die jeweilige Rolle angekoppelt bleibt. Im ersten Betriebszustand kann die Antriebseinheit dann ausgekuppelt werden. Das Auskuppeln kann realisiert werden, indem eine Kupplung vorhanden ist, durch die der Antriebsstrang zwischen der Antriebseinheit und der jeweiligen Rolle trennbar ist, oder - bei einem Elektromotor - indem der Elektromotor von der elektrischen Energieversorgung insoweit getrennt wird, dass der Elektromotor strom- und spannungsfrei ist, so dass der Rotor des Elektromotors bei einer Rotation der Rolle um deren Längsachse mitdreht. In dem hier beschriebenen Fall bleibt das „Gehäuse“ des Antriebsstrangs der Antriebseinheit mit der jeweiligen Rolle verbunden.
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Es liegt dabei auch im Rahmen der Erfindung, dass die Antriebs- und/oder Belastungseinheit auch vollständig von der jeweiligen Rolle mechanisch an- und abkoppelbar sein kann.
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Bei der Ausgestaltung des Fahrzeugprüfstands gemäß Anspruch 2 sind in dem ersten Betriebszustand der Radaufnahme die an- und abkoppelbaren Teile der jeweiligen Antriebs- und/oder Belastungseinheit mechanisch abgekoppelt.
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Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die zu bewegenden Massen reduziert sind. Dies gilt insbesondere auch für das Trägheitsmoment.
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Bei der Ausgestaltung des Fahrzeugprüfstands gemäß Anspruch 3 sind in dem zweiten Betriebszustand der Radaufnahmen zur Durchführung von Fahrsimulationen des Fahrzeugs die Antriebs- und/oder Belastungseinheiten vollständig mechanisch angekoppelt. Allenfalls abhängig von bestimmten Fahrsituationen sind die an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mechanisch abgekoppelt.
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Dies bringt den Vorteil mit sich, dass über die angekoppelten Antriebs- und/oder Belastungseinheiten Fahrwiderstände simuliert werden können (ggf. auch Umstände, die eine Beschleunigung des Fahrzeugs verursachen wie beispielsweise eine Fahrt bergab). Die mit der Antriebs- und/oder Belastungseinheit verbundene Rolle der Radaufnahme wird durch die Antriebs- und/oder Belastungseinheit entsprechend beschleunigt oder gebremst. Durch die Ankopplung einer Belastungseinheit kann das Trägheitsmoment der Rolle erhöht werden.
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Im zweiten Betriebszustand sind die Antriebs- und/oder Belastungseinheiten grundsätzlich an die jeweiligen Rollen der Radaufnahmen angekoppelt. Im Zusammenhang mit Anspruch 6 ist eine Fahrsituation beschrieben, bei der es sinnvoll ist, bei einer laufenden Fahrsituation die an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten abzukoppeln.
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Anspruch 4 betrifft einen Fahrzeugprüfstand, bei dem in dem zweiten Betriebszustand der Radaufnahmen die Tragvorrichtung um wenigstens eine vertikale Achse drehbar ist durch Antriebsmittel, so dass durch die Drehung der jeweiligen Tragvorrichtung über die wenigstens eine Rolle der Radaufnahme Kräfte auf das aufstehende Rad des zu prüfenden Fahrzeugs übertragen werden.
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Bei einer solchen Ausgestaltung des Fahrzeugprüfstands ist es auch möglich, das Fahrzeug in dem Fahrzeugprüfstand durch eine entsprechende Drehung der Radaufnahme seitlich zu positionieren oder auch Kurvenfahrten zu simulieren.
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Bei der Ausgestaltung des Fahrzeugprüfstands gemäß Anspruch 5 sind Teile der Antriebsmittel im ersten Betriebszustand der jeweiligen Radaufnahme von der Tragvorrichtung mechanisch abgekoppelt.
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Vorteilhaft lassen sich damit die Trägheitsmomente nochmals reduzieren, die einer Drehung der Tragvorrichtung der jeweiligen Radaufnahme um die vertikale Achse entgegenwirken, wenn in dem ersten Betriebszustand von dem jeweiligen Rad des Fahrzeugs Kräfte auf die Rollen der Radaufnahme eingeleitet werden.
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Bei der Ausgestaltung eines Fahrzeugprüfstandes gemäß Anspruch 6 sind in dem zweiten Betriebszustand der Radaufnahmen die an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten bei der Durchführung von Fahrsimulationen zumindest dann mechanisch abgekoppelt, wenn die bestimmte Fahrsituation darin besteht, dass das Fahrzeug mit einer Bremskraft gebremst wird, die oberhalb eines definierten Schwellwertes liegt.
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Bei vollständig angekoppelten Antriebs- und/oder Belastungseinheiten können die Reaktionskräfte bei Bremsvorgängen mit einer hohen Bremskraft dazu führen, dass das Fahrzeug aus den Radaufnahmen herausgehoben wird. Dies kann zu Beschädigungen am Fahrzeug führen. Außerdem können derartige mehr oder weniger unkontrollierte Bewegungen des Fahrzeugs ein Sicherheitsrisiko darstellen.
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Es hat sich deswegen als vorteilhaft erwiesen, bei derartigen starken Bremsvorgängen die an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mechanisch abzukoppeln. Dies führt dazu, dass die Gegenkräfte zu den Bremskräften des Fahrzeugs deutlich reduziert werden. Bei vollständig abgekoppelten Antriebs- und/oder Belastungseinheiten wirken dann nur noch die vergleichsweisen geringen Trägheitsmomente der Rollen in Verbindung mit den Reibungskräften zwischen dem jeweils aufstehenden Rad mit der jeweiligen Rolle dem Bremsmoment des Fahrzeugs entgegen. Dies führt dazu, dass die Rollen entsprechend schnell auf die Drehzahl „0“ gebracht werden, so dass dann keine Reaktionskräfte zu den Bremskräften des Fahrzeugs auf das Fahrzeug wirken. Wenn die Antriebs- und/oder Belastungseinheiten nicht vollständig mechanisch abgekoppelt werden, sondern lediglich Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten, führt dies vorteilhaft dennoch zu einer Reduzierung der Trägheitsmomente und - ggf. - Antriebskräfte, die über die Rollen dem Bremsvorgang des Fahrzeugs entgegenwirken.
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Durch das Abkoppeln der an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten bei starken Bremsvorgängen kann damit verhindert werden, dass die Räder des Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang aus den Radaufnahmen des Fahrzeugprüfstands herausgehoben werden.
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Bei der Ausgestaltung des Fahrzeugprüfstands gemäß Anspruch 7 sind zumindest die an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten nicht auf der jeweiligen Tragvorrichtung angeordnet. Weiterhin ist die Verbindung der an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mit der jeweiligen Rolle der Radaufnahme bei der mechanischen Ankopplung der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mit der jeweiligen Rolle so ausgeführt, dass diese Verbindung einer Drehung der Längsachse der jeweiligen Rolle um die vertikale Achse folgt. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Ausgestaltung der Verbindung der an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mit der jeweiligen Rolle können die Antriebs- und/oder Belastungseinheiten im Fahrzeugprüfstand in der horizontalen Ebene so bewegbar sein, dass die Längsachse der Verbindung der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mit der jeweiligen Rolle der Änderung der Orientierung der Längsachse der jeweiligen Rolle bei einer Drehung der Tragvorrichtung um die vertikale Achse folgt.
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Vorteilhaft sind also bei der Ausgestaltung nach Anspruch 7 die Antriebs- und/oder Belastungseinheiten nicht mit auf der Tragvorrichtung montiert.
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Die an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten sind mechanisch an die jeweilige Rolle an- und abkoppelbar. Dieses An- und Abkoppeln ist weitergehend als das Ein- und Auskuppeln der Antriebs- und/oder Belastungseinheit bei dem Fahrzeugprüfstand nach dem Stand der Technik. Bei dem Ein- und Auskuppeln bleibt die Antriebs- und/oder Belastungseinheit mechanisch mit der jeweiligen Rolle verbunden. Über die Kupplung erfolgt eine Trennung lediglich insoweit, als kein Kraftschluss mehr besteht zwischen einem Abtrieb der Antriebseinheit und der Belastungseinheit bezogen auf die Rotation der Rolle um deren Längsachse. Das mechanische An- und Abkoppeln nach der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass eine Trennung insoweit erfolgt, dass bei einem mechanischen Abkoppeln die an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheit gegenüber der Rolle ein separates Bauteil (oder mehrere separate Bauteile) darstellen, das (die) keine Verbindung mehr mit der Rolle aufweist (aufweisen). Insbesondere sind damit bei einem Abkoppeln der an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheit diese Teile auch bezüglich einer Drehung der jeweiligen Rolle (und damit auch der anderen Rolle der Radaufnahme sowie der Tragvorrichtung) um die vertikale Achse abgekoppelt.
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Bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 erweist es sich als vorteilhaft, dass die an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheit durch die Möglichkeit der mechanischen Abkopplung von der Rolle und die Tatsache, dass die Antriebs- und/oder Belastungseinheit nicht auf der Tragvorrichtung angebracht ist, in diesem abgekoppelten Zustand bei einer Drehung der Tragvorrichtung nicht mitgedreht werden muss. Das Trägheitsmoment bezüglich einer Drehung Tragvorrichtung um die vertikale Achse ist damit reduziert.
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Dies ist besonders vorteilhaft für die Durchführung von Einstellarbeiten der Parameter der Fahrwerkgeometrie. Bei diesen Einstellarbeiten werden die Einstellmittel am Fahrzeug so betätigt, dass sich die Parameter der Fahrwerkgeometrie der einzelnen Räder ändern. Es ist vorteilhaft, wenn dabei keine mechanischen Spannungen im Fahrwerk und/oder den Rädern auftreten.
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Deswegen befindet sich die jeweilige Radaufnahme des Rades, an dem Einstellarbeiten vorgenommen werden, im ersten Betriebszustand. Zur Vermeidung der mechanischen Spannungen ist es wichtig, dass die Radaufnahme möglichst reibungsarm so gelagert ist, dass die Tragvorrichtung durch die von dem Rad eingeleiteten Kräfte (insbesondere bei einer Änderung der Einstellung des Spurwinkels) aufgenommen werden, indem die Orientierung der Längsachsen der Rolle(n) der Radaufnahme dem Spurwinkel des aufstehenden Rades folgen. Diese reibungsarme (d.h.: in der Kräftebilanz vernachlässigbare) Lagerung führt dazu, dass die Einstellung der Orientierung der Längsachse der Rolle der Radaufnahme auf den Spurwinkel des Rades so erfolgt, dass keine bleibenden Abweichungen zwischen der Orientierung der Längsachse der Rolle der Radaufnahme in Bezug zu dem Spurwinkel des Rades auftreten, weil Reibungskräfte der Lagerung der Radaufnahme mit in die Kräftebilanz eingehen.
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Zur Vermeidung von mechanischen Spannungen im Fahrwerk des Fahrzeugs ist es auch sinnvoll, dass dieses „Folgen“ der Orientierung der Längsachse der Rolle(n) der Radaufnahme zu der Änderung der Orientierung der Radachse des aufstehenden Rades möglichst schnell erfolgt.
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Um diese mechanischen Spannungen möglichst effektiv zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, nicht nur darauf zu achten, dass die Radaufnahme (Tragvorrichtung) am Ende des Einstellvorganges die jeweilige Position erreicht, in der die Orientierung der Längsachsen der Rollen mit dem Spurwinkel des aufstehenden Rades korrelieren. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, dass die Dynamik der Drehbewegung der Tragvorrichtung so ausgelegt ist, dass die Orientierung der Längsachsen der Rollen der Änderung des jeweiligen Spurwinkels möglichst schnell folgen.
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In dieser Hinsicht ist die Ausgestaltung vorteilhaft, bei der die an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheit nicht auf der Tragvorrichtung montiert sind und von der jeweiligen Rolle mechanisch abgekoppelt werden können. In diesem abgekoppelten Zustand tragen die an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheit nichts zum Trägheitsmoment bei, das die Dynamik der Drehbewegung der Radaufnahme mit der Tragvorrichtung um die vertikale Achse im ersten Betriebszustand beeinflusst. Dieses Trägheitsmoment wird in diesem ersten Betriebszustand der Radaufnahme durch die mechanische Abkopplung der an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheit reduziert, so dass die Orientierung der Rollen der Radaufnahmen in diesem ersten Betriebszustand einer Änderung des jeweiligen Spurwinkels mit einer sehr guten Dynamik folgen.
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Soweit die Verbindung der an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mit der jeweiligen Rolle der Radaufnahme bei der mechanischen Ankopplung der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mit der jeweiligen Rolle so ausgeführt ist, dass diese Verbindung einer Drehung der Längsachse der jeweiligen Rolle um die vertikale Achse folgt, kann dies beispielsweise gemäß Anspruch 8 erfolgen, indem eine homokinetische Gelenkwelle ein Bestandteil dieser Verbindung ist.
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Soweit die Antriebs- und/oder Belastungseinheiten im Fahrzeugprüfstand in der horizontalen Ebene so bewegbar sind, dass die Längsachse der Verbindung der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mit der jeweiligen Rolle der Änderung der Orientierung der Längsachse der jeweiligen Rolle bei einer Drehung der Tragvorrichtung um die vertikale Achse folgt, gilt dies für die nicht mechanisch an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten ohnehin, soweit diese nicht an- und abkoppelbaren Teile auf der Tragvorrichtung angebracht sind. Diese Teile drehen bei einer Drehung der Tragvorrichtung um die vertikale Achse mit.
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Bei den Teilen der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten, die nicht auf der Tragvorrichtung angebracht sind, kann die Längsachse der Verbindung dieser Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mit der jeweiligen Rolle der Änderung der Orientierung der Längsachse der jeweiligen Rolle bei einer Drehung der Tragvorrichtung um die vertikale Achse folgen, indem diese nicht auf der Tragvorrichtung angebrachten Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten in der horizontalen Ebene beweglich sind in Richtung der X-Koordinate (Längsachse eines in dem Fahrzeugprüfstand stehenden Fahrzeugs) sowie der Y-Koordinate (Querrichtung in der horizontalen Ebene zur Längsachse eines in dem Fahrzeugprüfstand stehenden Fahrzeugs). Diese Verschiebbarkeit in der X- und Y-Richtung kann weiterhin kombiniert werden damit, dass die Verbindung durch eine homokinetische Gelenkwelle ausgeführt ist. Dadurch lässt sich berücksichtigen, dass sich die Orientierung der Längsachse der Rolle der Radaufnahme im Fahrzeugprüfstand ändert, wenn die Tragvorrichtung (und damit auch die Rolle der Radaufnahme) gedreht wird. Alternativ oder zusätzlich zu der Ausführung der Verbindung mit einer homokinetischen Gelenkwelle können die Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten, die nicht auf der jeweiligen Tragvorrichtung angebracht sind, auch so gelagert sein, dass diese Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten in der horizontalen Ebene nicht nur in X- und Y-Richtung verschiebbar sind, sondern zusätzlich noch so drehbar sind, dass die Orientierung der Verbindung dieser Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mit der jeweiligen Rolle der Orientierung der Längsachse der jeweiligen Rolle angepasst wird. Die entsprechenden Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten, die nicht auf der jeweiligen Tragvorrichtung angebracht sind, können auf einem Träger angebracht sein, der in einer ersten Position so ausgerichtet ist, dass die Verbindung dieser Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten in der gleichen Richtung orientiert ist wie die Längsachse der jeweiligen Rolle. Der Träger der Antriebs- und/oder Belastungseinheit kann dann jeweils im Sinne einer Zwangsführung auf einer Kreislinie in der horizontalen Ebene geführt sein, die konzentrisch zum Schnittpunkt der horizontalen Ebene mit der vertikalen Achse erfolgt, um die die Tragvorrichtung drehbar ist. Vorteilhaft schneidet dabei die vertikale Achse auch die Längsachse der jeweiligen Rolle, an der die an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten angekoppelt sind bzw. ankoppelbar sind. Damit können die Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheit, die nicht auf der Tragvorrichtung angebracht sind, so bewegt werden, dass diese in X- und Y-Richtung verschiebbar sind und dabei gleichzeitig so gedreht werden, dass die Orientierung der Verbindung der entsprechenden Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheit der Orientierung der Längsachse der Rolle entspricht. Vorteilhaft kann diese Verbindung als Bestandteil eine homokinetische Gelenkwelle aufweisen. Damit können mechanische Spannungen aufgenommen werden, die entstehen können, weil die Antriebs- und/oder Belastungseinheit der Drehbewegung der Tragvorrichtung folgt. Durch dieses „Nachfolgen“ ergibt sich ein (geringer) zeitlicher Verzug, so dass die dadurch auftretenden mechanischen Spannungen durch die homokinetische Gelenkwelle kompensiert werden können.
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Bei der Ausgestaltung des Fahrzeugprüfstands gemäß Anspruch 8 ist eine homokinetische Gelenkwelle Bestandteil der Verbindung der an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheit bei der mechanischen Ankopplung der an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten mit der jeweiligen Rolle.
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Bei der Ausgestaltung des Fahrzeugprüfstands gemäß Anspruch 9 erfolgt die mechanische An- und Abkopplung der an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheit an die jeweilige Rolle mittels eines Kopplungsgliedes, das eine Hirth-Verzahnung ist.
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Bei der Ausgestaltung des Fahrzeugprüfstands gemäß Anspruch 10 ist dem Fahrzeugprüfstand ein Fahrzeugfördersystem zugeordnet. Mittels dieses Fahrzeugfördersystems ist es möglich, das zu prüfende Fahrzeug automatisiert in den Fahrzeugprüfstand hinein zu fördern und dann abzusetzen, so dass die Räder des Fahrzeugs auf den Radaufnahmen des Fahrzeugprüfstands aufstehen.
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In diesem Zustand können die Mess- und Einstellarbeiten sowie die Prüfverfahren an dem Fahrzeug durchgeführt werden. Wenn dies abgeschlossen ist, kann das Fahrzeug durch das Fahrzeugfördersystem wieder aufgenommen und dann aus dem Fahrzeugprüfstand ausgefördert werden.
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Anspruch 11 betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Mess- und Einstellarbeiten an einem Fahrzeug sowie zur Durchführung einer Fahrzeugprüfung unter Verwendung eines Fahrzeugprüfstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 10. Das Verfahren umfasst bei einem Fahrzeug, dessen Räder auf den Radaufnahmen des Fahrzeugprüfstandes aufstehen, die folgenden Schritte:
- (i) Durchführen von Mess- und Einstellarbeiten von Parametern der Fahrwerkgeometrie, wobei sich dabei die jeweiligen Radaufnahmen in dem ersten Betriebszustand befinden
und
- (ii) Simulation von Fahrbedingungen für das zu prüfende Fahrzeug, wobei sich dabei die Radaufnahmen in dem zweiten Betriebszustand befinden.
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Dieses Verfahren beschreibt die Vorgehensweise zur Durchführung der Einstellarbeiten der Parameter der Fahrwerkgeometrie sowie zur Durchführung von Fahrsimulationen auf einem Prüfstand, dessen Radaufnahmen - entsprechend den Ausgestaltungen der Ansprüche 1 bis 6 - für die Durchführung der beiden Maßnahmen nach den Schritten (i) und (ii) eingerichtet sind. Es ist ersichtlich, dass die Bezeichnungen (i) und (ii) lediglich Markierungen sind, die eine Aufzählung kennzeichnen. Eine Festlegung der Reihenfolge dieser beiden Schritte ist damit nicht verbunden. Es ist auch möglich, in dem Fahrzeugprüfstand zunächst Fahrsimulationen durchzuführen und anschließend die Einstellarbeiten der Parameter der Fahrwerkgeometrie vorzunehmen. Die Reihenfolge des Schritts (ii) nach dem Schritt (i) hat allerdings den Vorteil, dass bei der Durchführung der Fahrsimulationen bei dem Fahrzeug die Parameter der Fahrwerkgeometrie bereits fertig eingestellt sind.
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Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 11 bedeutet die Bezugnahme auf den Anspruch 10, dass die beiden Schritte (i) und (ii) bei einem Fahrzeug durchgeführt werden, das in den Fahrzeugprüfstand hinein gefördert ist und dort abgesetzt ist, so dass die Räder des Fahrzeugs auf den Radaufnahmen des Fahrzeugprüfstandes aufstehen. Nach der Durchführung der beiden Schritte (i) und (ii) wird in diesem Fall das Fahrzeug wieder von dem Fahrzeugfördersystem aufgenommen und aus dem Fahrzeugprüfstand ausgefördert.
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Anspruch 12 betrifft ein Verfahren unter Verwendung eines Fahrzeugprüfstands mit einem Fahrzeugfördersystem. Bei dem Fahrzeugprüfstand weisen die Radaufnahmen jeweils Doppelrollen auf. Die Radaufnahmen des Fahrzeugprüfstands weisen Hebemittel auf mit einer ersten Betriebsposition zum Anheben der Räder des Fahrzeugs gegenüber einer zweiten Betriebsposition der Hebemittel, bei der die Räder des Fahrzeugs in der zwischen den beiden Rollen der Radaufnahmen eingesunkenen Position bei der Durchführung von simulierten Fahrten des Fahrzeugs sind. Hierbei erfolgt das Aufnehmen des Fahrzeugs durch das Fahrzeugfördersystem synchronisiert mit der Einstellung der Hebemittel in deren erste Betriebsposition.
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Die Hebemittel können Hebeschwellen sein, die nachfolgend im Zusammenhang mit 3 erläutert werden. Die Hebemittel können auch darin bestehen, dass der Abstand der Längsachsen der beiden Rollen einer Radaufnahme in der horizontalen Eben veränderbar einstellbar ist. Wenn der Abstand der Längsachsen der beiden Rollen minimal eingestellt ist, ist das Rad des Fahrzeugs entsprechend minimal zwischen die beiden Rollen eingesunken. Ist der Abstand der Längsachsen der beiden Rollen größer eingestellt, ist das Rad entsprechend tiefer eingesunken. Der Abstand zwischen den Längsachsen der Rollen kann also als Hebemittel verwendet werden. Der minimale Abstand der Rollen entspricht dann der ersten Betriebsposition der Hebemittel. Wenn die Rollen so eingestellt sind, dass deren Längsachsen einen größeren Abstand aufweisen, entspricht dies der zweiten Betriebsposition. Der minimale Abstand zwischen den Längsachsen der Rollen ist durch den Radius der Rollen bedingt und beträgt - abgesehen von sonstigen konstruktiven Randbedingungen mindestens der Summe der Radien der beiden Rollen.
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Die Synchronisierung der Einstellung der ersten Betriebsposition der Hebemittel mit dem Aufnehmen des Fahrzeugs zum Ausfördern erweist sich insofern als vorteilhaft, weil das Aufnehmen des Fahrzeugs durch das Fahrzeugfördersystem dann erfolgt, wenn die Räder des Fahrzeugs nicht mehr zwischen die Rollen der Radaufnahmen eingesunken sind, um Mess- und Einstellarbeiten der Parameter der Fahrwerkgeometrie durchzuführen oder um Fahrten des Fahrzeugs simulieren.
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Soweit im Zusammenhang mit den vorherigen Ausführungen beschrieben wurde, dass das mechanische An- und Abkoppeln der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten abhängig von bestimmten Betriebsbedingungen erfolgen soll (beispielsweise Bremsen des Fahrzeugs mit einer Bremskraft oberhalb eines Schwellwertes), kann das mechanische Abkoppeln automatisiert erfolgen, indem von einer Steuereinheit die entsprechenden Betriebsbedingungen erkannt werden. Über Stellmittel wirkt die Steuereinheit bei den entsprechenden Betriebsbedingungen auf die Glieder ein, mit denen die Antriebs- und/oder Belastungseinheit mechanisch an- und abgekoppelt wird.
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Eine Umschaltung zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebszustand kann auch abhängig davon erfolgen, dass ein Anforderungssignal eingegeben wird, dass Mess- und Einstellarbeiten der Parameter der Fahrwerkgeometrie durchgeführt werden sollen. Auf dieses Anforderungssignal können die Radaufnahmen (ggf. nacheinander, um über die Radaufnahmen, die sich dann nicht im ersten Betriebszustand befinden, die Position und Orientierung des Fahrzeugs zu stabilisieren) in den ersten Betriebszustand geschaltet werden. Wenn ein Bestätigungssignal eingegeben wird, dass die Mess- und Einstellarbeiten der Parameter der Fahrwerkgeometrie abgeschlossen sind, können die Radaufnahmen in den zweiten Betriebszustand geschaltet werden, um Fahrsimulationen durchzuführen. Bei den Fahrsimulationen kann dann in Abhängigkeit von erkannten Betriebsbedingungen wieder ein mechanisches Abkoppeln der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten erfolgen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen dabei:
- 1: einen Fahrzeugprüfstand mit einem Fahrzeugfördersystem,
- 2: den Fahrzeugprüfstand nach 1 ohne das Fahrzeugfördersystem,
- 3: eine Radaufnahme mit Doppelrollen sowie einer Antriebs- und/oder Belastungseinheit, die einer der beiden Rollen der Radaufnahme zugeordnet ist,
- 4: die Radaufnahme nach 3 ohne die Antriebs- und/oder Belastungseinheit,
- 5: eine perspektivische Ansicht (Draufsicht) auf eine Radaufnahme, bei der ein Ausführungsbeispiel einer Drehung der Tragvorrichtung (Trägerplatte) um eine vertikale Achse dargestellt ist, wobei die Drehung durch einen motorischen Antrieb erfolgt,
- 6: eine Ansicht der Radaufnahme aus 5 von unten und
- 7: eine alternative Konstruktion zum mechanischen An- und Abkoppeln der an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten.
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1 zeigt einen Fahrzeugprüfstand 1. Die Fahrtrichtung in Vorwärtsrichtung eines in dem Fahrzeugprüfstand 1 befindlichen Fahrzeugt ist durch den Pfeil gekennzeichnet, der mit der Bezugsziffer 8 versehen ist.
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Es ist ein Fahrzeugfördersystem zu sehen, das nachfolgend erläutert wird.
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Das Fahrzeugfördersystem weist Führungselemente 2 und 3 auf, die seitlich neben einer Strecke angeordnet sind, entlang der das Fahrzeug bewegt werden soll. Diese Führungselemente können Förderbänder sein.
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Das Fahrzeugfördersystem weist weiterhin Greifelemente 4 und 5 auf.
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Zu dem Greifelement 5 ist zu sehen, dass zwei Führungsmittel 6 und 7 vorhanden sind. Diese Führungsmittel 6 und 7 sind in der Darstellung der 1 in einer ersten Position gezeigt, in der sich das Führungsmittel 6 vor einem Rad des Fahrzeugs befindet. Das Führungsmittel 7 befindet sich hinter dem Rad des Fahrzeugs. Jedes der Führungsmittel 6 und 7 weist eine Rolle auf, die in der in der 1 gezeigten ersten Position an dem jeweiligen Rad des Fahrzeugs anliegt.
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Die Führungsmittel 6 und 7 sind in eine zweite Position schwenkbar, die hier nicht näher dargestellt ist. Dazu sind diese Führungsmittel 6 und 7 mittels einer Stelleinheit jeweils um eine vertikale Achse drehbar. Damit ist das Führungsmittel 6 in Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach vorne schwenkbar und das Führungsmittel 7 in Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach hinten. Diese vertikalen Achsen befinden sich dabei im Bereich des Führungselemente 3, so dass die Fahrspur des Rades des Fahrzeugs frei ist, wenn die Führungsmittel 6 und 7 in die zweite Position geschwenkt sind.
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Wenn sich die Führungselemente 6 und 7 in der ersten Position befinden, wird das Rad des Fahrzeugs gegriffen. Wenn die Greifelemente 4 und 5 entlang der Führungselemente 2 und 3 bewegt werden, wird damit das Fahrzeug mit der Bewegung der Greifelemente 4 und 5 mitbewegt. Die Bewegung der Greifelemente 4 und 5 entlang der Führungselemente 2 und 3 erfolgt synchronisiert.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug von dem Fahrzeugfördersystem „abgestellt“ werden, indem die Führungsmittel 6 und 7 in die zweite Position geschwenkt werden (d.h.: Die Führungsmittel 6 und 7 werden geöffnet). Das Fahrzeug kann von dem Fahrzeugfördersystem wieder aufgenommen werden, wenn die Führungsmittel 6 und 7 in die erste Position geschwenkt werden, so dass sich die Führungsmittel 6 und 7 wieder vor (Führungsmittel 6) und hinter (Führungsmittel 7) dem jeweiligen Rad des Fahrzeugs befinden.
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Das Rad des Fahrzeugs wird entsprechend der Bewegung der Greifelemente 4 und 5 bewegt, wenn sich deren Führungsmittel 6 und 7 in der ersten Position befinden (und dabei jeweils ein Rad des Fahrzeugs umgreifen). Das Rad des Fahrzeugs steht weiterhin auf dem Boden der Halle (bzw. den Fahrspuren des Fahrzeugprüfstands 1) auf und rollt bei der Bewegung des Fahrzeugs dort ab. Die Bremsen des Fahrzeugs sind dazu gelöst und die Antriebseinheit des Fahrzeugs ist ausgekuppelt und/oder ein Getriebe ist in der Leerlaufstellung (Schaltgetriebe) bzw. in der Stellung „N“ (Automatikgetriebe).
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2 zeigt den Fahrzeugprüfstand 1 nach 1 ohne das Fahrzeugfördersystem.
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Es sind vier Radaufnahmen 201, 202, 203 und 204 zu sehen, auf denen jeweils ein Rad eines zu prüfenden Fahrzeugs aufsteht. Es ist zu sehen, dass die Radaufnahmen jeweils Doppelrollen aufweisen, so dass das jeweils aufstehende Rad des Fahrzeugs zwischen diese beiden Rollen der jeweiligen Radaufnahme einsinkt.
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Es ist zu sehen, dass die Radaufnahmen 202 und 204 gegenüber den Radaufnahmen 201 und 203 in Richtung des Pfeils 8 oder auch entgegen der Richtung des Pfeils 8 verschiebbar sind. Dadurch kann der Fahrzeugprüfstand 1 so eingestellt werden, dass damit Fahrzeuge geprüft werden können, die zueinander unterschiedliche Radstände aufweisen. Die Anpassung an die Spurbreite des Fahrzeugs kann erfolgen, indem die Länge der Achsen der Doppelrollen der Radaufnahmen so groß ist, dass damit die unterschiedlichen Spurbreiten von verschiedenen Fahrzeugen abgedeckt werden können. Gegebenenfalls kann diesbezüglich eine Anpassung des Prüfstands erfolgen, indem die Radaufnahmen 201 und 203 sowie 202 und 204 relativ zueinander in der horizontalen Ebene in einer Richtung senkrecht zur Richtung des Pfeils 8 verschiebbar sind.
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In der Darstellung der 2 ist mit den Bezugsziffern 213 und 214 sowie 215 und 216 gekennzeichnet, dass sich die Länge der Fahrspuren für das Fahrzeug in dem Fahrzeugprüfstand 1 für das Ein- und Ausfahren (bzw. das Ein- und Ausfördern) des Fahrzeugs in der Länge in den entsprechenden Bereichen verändern, so dass für die Räder des Fahrzeugs jeweils durchgehende Fahrspuren vorhanden sind.
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In der Darstellung der
2 ist außerdem zu sehen, dass in dem Fahrzeugprüfstand 1 Messeinheiten 205, 206, 207 und 208 vorhanden sind, mit denen die Parameter der Fahrwerkgeometrie (Spurwinkel, Sturzwinkel) der jeweiligen Räder des zu prüfenden Fahrzeugs vermessen werden können. Die Messeinheiten können beispielsweise ausgestaltet sind wie in der
DE 10 2006 036 671 A1 oder der
DE 10 2019 131 863 A1 beschrieben.
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Es ist weiter zu sehen, dass den einzelnen Radaufnahmen 201, 202, 203 und 204 jeweils eine Antriebs- und/oder Belastungseinheit 209, 210, 211 und 212 derart zugeordnet, dass diese Antriebs- und oder Belastungseinheit 209, 210, 211 und 212 jeweils auf eine der beiden Rollen der Radaufnahmen 201, 202, 203 und 204 wirkt.
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Die Radaufnahmen 201, 202, 203, 204 mit den Belastungseinheiten 209, 210, 211 und 212 sind in den 3 bis 5 näher beschrieben.
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3 zeigt eine der Radaufnahmen 201 bis 204, die in der 2 im Fahrzeugprüfstand dargestellt sind. Die Radaufnahme 301 weist zwei Rollen 302 und 303 auf. Damit ist die Radaufnahme 301 eine Radaufnahme mit Doppelrollen (302, 303).
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Es ist eine Hebeschwelle 304 zu sehen. Beim Ausfahren des Fahrzeugs aus dem Fahrzeugprüfstand wird diese Hebeschwelle 304 angehoben. Damit wird das entsprechende Rad des Fahrzeugs angehoben, so dass dieses Rad nicht mehr zwischen die beiden Rollen 302 und 303 eingesunken ist. Das Ausfahren des Fahrzeugs aus dem Fahrzeugprüfstand wird dadurch erleichtert.
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Weiterhin ist eine Antriebs- und/oder Belastungseinheit 305 zu sehen, die in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Rolle 303 der Radaufnahme 301 zugeordnet ist.
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Die Antriebs- und/oder Belastungseinheit kann einen Elektromotor aufweisen, über den Rolle 303 der Radaufnahme 301 gegenüber einer Rotation des auf der Radaufnahme 301 aufstehenden Rades angetrieben oder gebremst werden kann. Alternativ oder zusätzlich zu dem Elektromotor kann die Antriebs- und/oder Belastungseinheit eine Schwungmasse aufweisen, durch die (bei an die Rolle 303 angekoppelter Antriebs- und/oder Belastungseinheit 305) das Trägheitsmoment der Rolle 303 erhöht wird. Damit können beispielsweise Fahrwiderstände oder eine kinetische Energie des Fahrzeugs simuliert werden. Das Trägheitsmoment der Rollen 302 und 303 wirkt einer Änderung der Drehzahl des aufstehenden Rades über die Reibungskräfte der beiden Rollen 302 und 303 gegenüber dem aufstehenden Rad des Fahrzeugs entgegen.
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Es ist zu sehen, dass die beiden Rollen 302 und 303 der Radaufnahme 303 auf einer Tragvorrichtung 306 angeordnet sind. Diese Tragvorrichtung 306 ist so gelagert, dass diese Tragvorrichtung 306 um eine vertikale Achse gedreht werden kann.
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In einem ersten Betriebszustand der Radaufnahme 301 ist die Tragvorrichtung 306 frei drehbar in dem Sinne, dass die Drehung der Tragvorrichtung 306 den Kräften folgt, die über eine Änderung der Radachse des aufstehenden Rades des Fahrzeugs auf die Rollen 302 und 303 der Radaufnahme 301 eingeleitet werden.
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Es gibt weiterhin einen zweiten Betriebszustand, in dem diese Tragvorrichtung durch Antriebsmittel derart um die vertikale Achse gedreht werden kann, dass durch eine derartige Drehung der Tragvorrichtung 306 durch die Änderung der Längsachse der Rollen 302 und 303 Kräfte auf das aufstehende Rad des Fahrzeugs eingeleitet werden.
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Wenn das Lenkrad des Fahrzeugs nicht festgehalten wird, folgt dabei die Radachse des aufstehenden Rades der Drehung der Längsachse der Rollen 302 und 303 bei der Rotation der Tragvorrichtung 306 um die vertikale Achse. Außerdem werden Kräfte auf das Rad des Fahrzeugs eingeleitet, die in seitlicher Richtung wirken. Dadurch wird das Fahrzeugs insgesamt in seitlicher Richtung auf den Rollen der Radaufnahmen positioniert. Wenn das Lenkrad des Fahrzeugs festgehalten wird, erfolgt keine Drehung des Rades, sondern nur die Positionierung des Fahrzeugs in seitlicher Richtung auf den Rollen der Radaufnahme.
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Es ist zu sehen, dass die Antriebs- und/oder Belastungseinheit 305 mit der Rolle 303 über eine homokinetische Gelenkwelle 307 verbunden ist.
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Die Antriebs- und/oder Belastungseinheit 305 kann mechanisch vollständig von der Rolle 303 abgekoppelt werden. Dazu wirken die beiden Hirth-Verzahnungselemente 308 und 309 zusammen. Zum mechanischen An- und Abkoppeln kann das Hirth-Verzahnungselement 308 zum Ankoppeln so auf das Hirth-Verzahnungselement 309 zu bewegt werden, dass diese beiden Hirth-Verzahnungselement 308 und 309 in Eingriff sind. Zum mechanischen Abkoppeln kann das Hirth-Verzahnungselement 308 in axialer Richtung so von dem Hirth-Verzahnungselement 309 wegbewegt werden, dass diese beiden Hirth-Verzahnungselemente 308 und 309 getrennt sind.
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Es ist zu sehen, dass die Antriebs- und/oder Belastungseinheit 305 nicht auf der Tragvorrichtung 306 angeordnet ist. Im mechanisch abgekoppelten Zustand der Antriebs- und/oder Belastungseinheit 305 (die beiden Hirth-Verzahnungselemente 308 und 309 sind dann getrennt - wie in der 3 dargestellt) ist die Tragvorrichtung 306 mit den darauf angeordneten Rollen 302 und 303 um die vertikale Achse drehbar, ohne dass dabei die Antriebs- und/oder Belastungseinheit 305 mitgedreht werden müsste. Dies gilt ebenso für die Maschinenelemente, die zwischen der Antriebs- und/oder Belastungseinheit 305 bis (einschließlich) dem Hirth-Verzahnungselement 308 angeordnet sind. Dies betrifft damit auch die homokinetische Gelenkwelle 307 sowie die Antriebsmittel, mit denen das Hirth-Verzahnungselement 308 bewegt wird, um die beiden Hirth-Verzahnungselemente 308 und 309 in Eingriff zu bringen oder zu trennen.
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Die homokinetische Gelenkwelle 307 ist insoweit längenveränderlich, dass sie die Änderung des Abstands zwischen der Antriebs- und/oder Belastungseinheit 305 und dem Hirth-Verzahnungselement 308 beim An- und Abkoppeln ausgleichen kann.
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Außerdem kann die homokinetische Gelenkwelle 307 - zumindest bei Drehungen der Tragvorrichtung um die vertikale Achse bei angekoppelter Antriebs- und/oder Belastungseinheit 305 - Änderungen der Orientierung der Längsachsen der Hirth-Verzahnungselemente 308 und 309 ausgleichen. Dies gilt zumindest dann, wenn diese Änderungen der Orientierung nur um geringe Winkel erfolgt.
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Wenn bei abgekoppelter Antriebs- und/oder Belastungseinheit 305 auch Drehungen der Tragvorrichtung 306 um die vertikale Achse auch um größere Winkel ermöglicht werden sollen, ist es vorteilhaft, die Antriebs- und/oder Belastungseinheit sowie auch die Maschinenelemente zwischen der Antriebs- und/oder Belastungseinheit bis (einschließlich) zu dem Hirth-Verzahnungselement 308 beweglich zu lagern. Diese Beweglichkeit kann eine Verschiebung in der horizontalen Ebene in Richtung des Pfeils 8 sowie auch senkrecht zu dem Pfeil 8 betreffen. Besonders vorteilhaft wird die Antriebs- und/oder Belastungseinheit 305 so gelagert, dass diese auf einer Kreisbahn beweglich ist, deren Mittelpunkt der Schnittpunkt der Horizontalen Ebene mit der vertikalen Achse ist, um die die Tragvorrichtung 306 drehbar ist. Diese Drehbarkeit bedeutet, dass die homokinetische Gelenkwelle 307 nur geringe Lageänderungen ausgleichen muss, die durch die mechanische Trägheit bedingt sind, mit der die Antriebs- und/oder Belastungseinheit 305 einer Drehung der Tragvorrichtung 306 folgt.
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Vorteilhaft ist bei der Radaufnahme die Hirth-Verzahnung (308, 309) im ersten Betriebszustand der Radaufnahme 301 getrennt.
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Im zweiten Betriebszustand ist die Hirth-Verzahnung (308, 309) vorteilhaft mechanisch angekoppelt, um Simulationen einer Fahrt des Fahrzeugs durchzuführen.
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4 zeigt die Radaufnahme 301 nach 3 ohne die Antriebs- und/oder Belastungseinheit. Gleiche Bauteile zur 3 sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Es ist zu sehen, dass das Hirth-Verzahnungselement 309 über einen Riemenantrieb 401 mit der Rolle 303 verbunden ist.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht (Draufsicht) auf eine Radaufnahme 501, bei der ein Ausführungsbeispiel einer Drehung der Tragvorrichtung (Trägerplatte) 502 um eine vertikale Achse dargestellt ist, wobei diese Drehung durch ein Antriebselement erfolgen kann. Das Antriebselement kann ein Elektromotor sein. In der Darstellung der 5 ist zu sehen, dass die Radaufnahme zwei Rollen 302 und 303 aufweist sowie einen Kranz 503 mit einer Innenverzahnung. Ein Zahnrad 504 ist mit seiner Verzahnung entweder dauerhaft oder lösbar mit der Innenverzahnung des Kranzes 503 in Eingriff.
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Durch das Antriebselement kann das Zahnrad 504 gedreht werden, so dass dieses mit dem Kranz 503 mit der Innenverzahnung als Umlaufgetriebe zusammenwirkt, wenn die Verzahnung des Zahnrads 504 mit der Innenverzahnung des Kranzes 503 in Eingriff ist.
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Dir Tragvorrichtung 502 ist auf dem Kranz 503 befestigt, so dass die Tragvorrichtung 502 bei einer Drehung des Kranzes 503 mit dem Kranz 503 mitgedreht wird.
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In der Darstellung der 5 ist zu sehen, dass als Antriebs- und/oder Belastungseinheit eine Kombination einer Antriebseinheit 505 mit einer Belastungseinheit 506 vorhanden sein kann.
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Die Belastungseinheit 506 ist eine Schwungmasse zur Erhöhung des Trägheitsmomentes der angetriebenen Rolle 303, wenn die Belastungseinheit 506 mechanisch angekoppelt ist. Diese mechanische Ankopplung kann über eine Hirth-Verzahnung 507 realisiert sein. Mit der Bezugsziffer 508 ist eine homokinetische Gelenkwelle bezeichnet, die Bestandteil der Verbindung der Belastungseinheit 506 mit der Rolle 303 ist. Ggf. kann in dieser Verbindung zusätzlich eine Kupplung integriert sein, so dass bei unterschiedlichen Drehzahlen der Rolle 303 bezüglich der Rotation um deren Längsachse und der Rotation der Schwungmasse durch ein langsames Einkuppeln eine kontinuierliche Anpassung der Drehgeschwindigkeit der Schwungmasse an die Drehgeschwindigkeit der Rolle 303 erfolgen kann.
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Es ist grundsätzlich möglich, anstelle der Hirth-Verzahnung 507 zwei miteinander korrespondierende Kupplungsscheiben zu verwenden. In diesem Fall sind die Kupplungsscheiben allerdings insoweit offen und ohne umgebendes Gehäuse ausgestaltet, dass beim Öffnen dieser Kupplung durch eine Trennung der beiden Kupplungsscheiben die beschriebene mechanische Abkopplung der Belastungseinheit 506 umgesetzt werden kann. Dies gilt für das mechanische An- und Abkoppeln nicht nur für das hier dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern grundsätzlich auch für andere konstruktive Gestaltungen der Radaufnahme in Verbindung mit der jeweiligen Antriebs- und/oder Belastungseinheit. Der Unterschied zwischen der Hirth-Verzahnung 507 und der Verbindung über die Kupplungsscheiben besteht darin, dass die Hirth-Verzahnung 507 eine formschlüssige Verbindung ist, während die Verbindung über die beiden Kupplungsscheiben eine kraftschlüssige Verbindung ist.
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Die Belastungseinheit 506 sowie die Verbindung der Belastungseinheit 506 mit der Rolle 303 sind nicht auf der Tragvorrichtung 502 angebracht. Im ersten Betriebszustand der Radaufnahme ist diese Belastungseinheit 506 mechanisch abgekoppelt. Dadurch wird das Trägheitsmoment der Radaufnahme bezüglich einer Drehung um die vertikale Achse reduziert. Dadurch folgen die Rollen 302, 302 der Radaufnahme Änderungen der Orientierung der Radachse mit einer hohen Dynamik.
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Es ist zu sehen, dass eine Antriebseinheit 505 vorhanden ist, die über einen Riemenantrieb 509 auf die Rolle 303 einwirkt, so dass die Rolle 303 über die Antriebseinheit 505 gegenüber den Umdrehungen eines aufstehenden Rades beschleunigt oder gebremst werden kann. Der Riemenantrieb 509 greift derart an der Rolle 303 an, dass dieser Riemenantrieb 509 in Wirkverbindung mit der Rolle 303 bleibt, auch wenn die Hirth-Verzahnung 507 geöffnet ist.
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Es ist zu sehen, dass die Antriebseinheit 505 sowie der Riemenantrieb 509 ebenfalls auf der Tragvorrichtung 502 angebracht sind. Die Antriebseinheit 505 wird deswegen auch im ersten Betriebszustand mit den Rollen der Radaufnahme um die vertikale Achse mitgedreht. Vorteilhaft ist die Antriebseinheit deswegen so konstruiert, dass deren Gewicht und insbesondere auch deren Trägheitsmoment bezüglich einer Drehung der Rollen der Radaufnahme um die vertikale Achse möglichst gering bleibt. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass die Antriebseinheit 505 mechanisch an die Rolle 303 angekoppelt bleibt. Für die Drehung der Rollen der Radaufnahme um die vertikale Achse wird bei dieser Ausgestaltung also lediglich die Belastungseinheit mechanisch abgekoppelt.
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Ggf. kann zu dieser Antriebseinheit 505 zur Trennung des Antriebsstrangs noch eine Kupplung vorhanden sein. Soweit die Antriebseinheit 505 ein Elektromotor ist, kann dieser strom- und spannungslos geschaltet werden. Sofern das Rad außer einer Änderung der Orientierung der Radachse bei den Einstellarbeiten zusätzlich noch eine Rotation um die Radachse erfährt, sind die beiden Rollen 302 und 303 entsprechend freidrehend. Spannungen im Fahrwerk werden dadurch weitgehend vermieden.
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6 zeigt eine Ansicht der Radaufnahme 501 aus 5 von unten. Es ist das Antriebselement 601 zu sehen, über das das Zahnrad 504 antreibbar ist.
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Der Darstellung der 6 ist insbesondere zu entnehmen, dass die Antriebseinheit 505 auf der Tragvorrichtung 502 angebracht ist.
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In dem zweiten Betriebszustand der Radaufnahme sind das Antriebselement 601 und das Umlaufgetriebe (Zahnrad 504 und Innverzahnung des Kranzes 503) in einem Betriebszustand, in dem die Tragvorrichtung 502 über das Antriebselement 601 um die vertikale Achse drehbar ist.
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In dem ersten Betriebszustand kann das Zahnrad 504 des Umlaufgetriebes von der Innenverzahnung des Kranzes 503 insoweit getrennt werden, dass sich die Tragvorrichtung 502 frei drehen kann infolge von Kräften, die von dem Rad des Fahrzeugs auf die Rollen der Radaufnahme übertragen werden, ohne dass dies durch das Antriebselement 601 gebremst wird. Durch diese mechanische Trennung des Zahnrades 504 des Umlaufgetriebes von der Innenverzahnung des Kranzes 503 werden die drehenden Teile des Antriebs der Tragvorrichtung 502 zur (angetriebenen) Drehung um die vertikale Achse mechanisch abgekoppelt. Die drehenden Teile des Antriebs sind in diesem Sinne das Zahnrad 504 des Umlaufgetriebes sowie der Rotor des Antriebselements 601 und die (drehende) Verbindung des Antriebselements 601 mit dem Zahnrad 504 des Umlaufgetriebes. Die trägen Massen und damit auch die Trägheitsmomente für die Drehung der Tragvorrichtung 502 um die vertikale Achse in Folge von Kräften, die von dem jeweiligen Rad des Fahrzeugs auf die Rollen der Radaufnahme übertragen werden, wird dadurch vorteilhat minimiert. Um die durch das Antriebselement 601 bedingte angetriebene Drehung der Tragvorrichtung 502 um die vertikale Achse vornehmen zu können, ist das Antriebselement 601 nicht an der Tragvorrichtung 502 angebracht.
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Alternativ zu dieser Ausgestaltung (mechanische Trennung des Zahnrades 504 von der Innenverzahnung des Kranzes 503) für den ersten Betriebszustand ist es auch möglich, das Antriebselement 601 strom- und spannungslos zu schalten. Die rotierenden Teile des Antriebs (Rotor des Antriebselements 601, Zahnrad 504 des Umlaufgetriebes sowie die Verbindung zwischen dem Antriebselement 601 und dem Zahnrad 504 des Umlaufgetriebes) bleiben dann mechanisch angekoppelt und werden bei einer Drehung der Tragvorrichtung 502 in Folge von Kräften, die von dem jeweiligen Rad des Fahrzeugs in die Rollen der Radaufnahmen eingeleitet werden, mitgedreht.
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Es ist offensichtlich, dass die Kraftübertragung von dem Antriebselement 601 zur Drehung der Tragvorrichtung 502 nicht zwingend über ein Umlaufgetriebe realisiert sein muss. Der erste Betriebszustand der Radaufnahmen unterscheidet sich von dem zweiten Betriebszustand dadurch, dass in dem ersten Betriebszustand keine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebselement 601 und der Tragvorrichtung 502 besteht, wobei in dem zweiten Betriebszustand eine kraft und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebselement 601 und der Tragvorrichtung 502 besteht, so dass die Tragvorrichtung 502 mittels des Antriebselements 601 um die vertikale Achse drehbar ist.
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Vorteilhaft sind die entsprechenden Bauteile des Antriebs im ersten Betriebszustand mechanisch von der Tragvorrichtung abgekoppelt, so dass die trägen Massen und Trägheitsmomente für die Drehung der Tragvorrichtung 502 um die vertikale Achse im ersten Betriebszustand minimiert sind.
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7 zeigt eine alternative Konstruktion zum mechanischen An- und Abkoppeln der an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinheiten.
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Das mechanische An- und Abkoppeln der an- und abkoppelbaren Teile kann beispielsweise auf folgende Arten erfolgen:
- ➢ Kraftschlüssige Verbindung:
- ➢ Kupplungsscheiben ohne Kupplungsgehäuse - entsprechend den Erläuterungen im Zusammenhang mit 5,
- ➢ Greifelemente, die eine Scheibe kraftschlüssig umgreifen - entsprechend der Funktionsweise eines Spannfutters mit Spannbacken (bekannt aus Werkzeugmaschinen wie Drehbänken, Drechselmaschinen oder auch als Bohrfutter von Bohrmaschinen),
- ➢ Formschlüssige Verbindung:
- ➢ Hirth-Verzahnung
- ➢ Spannsystem, bei dem Greifelemente in Gegengreiflager eingreifen, in denen die Greifelemente formschlüssig gehalten werden.
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7 zeigt ein Spannsystem 701, bei dem Greifelemente 702 so auf einer Platte 703 angeordnet sind, dass diese Greifelemente 702 in Gegengreiflager 704 eingeschoben werden, die auf einer Platte 705 angeordnet sind, wenn die Platten 703 und 705 aufeinander zu bewegt werden (und dabei hinsichtlich einer Drehung um die Mittelsenkrechte der Platten 703 und 705 richtig zueinander positioniert sind).
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Die Gegengreiflager 704 weisen vorteilhaft noch Schließelemente auf, die in deren geschlossenem Zustand die Greifelemente 702 formschlüssig in dem jeweiligen Gegengreiflager 704 halten. Die Bewegungsrichtung der Schließelemente ist dabei vorteilhaft senkrecht orientiert zur Bewegungsrichtung der Greifelemente 702 beim Ein- und Ausrücken in das jeweilige Greifelement 704 bzw. aus dem jeweiligen Greifelement 704.
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Eine der beiden Platten 703 oder 705 ist im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung an der Rolle der Radaufnahme angebracht, auf die die Antriebs- und/oder Belastungseinheiten einwirken sollen. Die andere der beiden Platten 705 oder 703 stellt den Abschluss der Verbindung der an- und abkoppelbaren Teile der Antriebs- und/oder Belastungseinrichtungen zu dieser Rolle der Radaufnahme dar.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 7 sind drei Greifelemente 702 und drei Gegengreifelemente 704 vorgesehen. Es kann auch eine andere Zahl von Greifelementen 702 und entsprechend dann auch von Gegengreifelementen 704 vorgesehen sein. Wichtig ist lediglich, dass die Greifelemente 702 und die Gegengreifelemente 704 im Zusammenwirken eine formschlüssige Verdrehsicherung der beiden Platten 703 und 705 relativ zueinander bewirken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015115607 A1 [0006]
- DE 102006036671 A1 [0076]
- DE 102019131863 A1 [0076]
