DE10260000B4

DE10260000B4 - Hydro-Radkraftdynamometer

Info

Publication number: DE10260000B4
Application number: DE10260000A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Bösl Roland
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2022-12-21
Also published as: DE10260000A1

Abstract

Radkraftdynamometer zum Messen von Reifenkräften, wobei die einzelnen zu messenden Kraftachsen über hydrostatische Lager entkoppelt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radkraftdynamometer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Nach dem Stand der Technik werden zum Messen von Reifenkräften an Prüfanlagen üblicherweise nicht rotierende Radkraftdynamometer eingesetzt, welche von den Radlagergestellen getragen werden. Auf diese Weise werden alle am Rad auftretenden Kräfte und Momente erfasst. Radkraftdynamometer sind üblicherweise als Mehrkomponenten-Aufnehmer ausgebildet und können in zwei Gruppen gegliedert werden.
Zum einen existieren Mehrkomponenten-Aufnehmer in Piezo-Technik bei denen das Übersprechen (cross talk) der Mehrkomponenten-Aufnehmer üblicherweise in der Größenordnung von 1 liegt und als untere Grenze in etwa 0,5 Übersprechen aufweist. Mehrkomponenten-Aufnehmer in Piezo-Technik weisen einen erheblichen Temperaturdrift und z. T. auch Ladungsdrift auf, so dass eine Messung über längere Zeit nicht möglich ist.
Zum anderen existieren Mehrkomponenten-Aufnehmer in DMS-Technik, bei denen das Übersprechen in einer ähnlichen Größenordnung wie bei den Piezo-Systemen liegt. Auch in diesen Fall ist mit einem Temperaturdrift zu rechnen, da derartige Systeme mehrere Mehrkomponentenaufnehmer umfassen.
Des weiteren sind die Messbereiche in den verschiedenen Ebenen nicht frei variierbar. Typische Werte sind ca. 1:2 bis 1:3. Dies liegt daran, dass die Messstege der empfindlicheren Achse unter 90° die Kräfte der hohen Lastrichtung tragen müssen, ohne dabei ein Signaländerung anzuzeigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radkraftdynamometer anzugeben, welches die erwähnten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird vorgeschlagen, einzelne Kraftachsen über hydrostatische Lager zu entkoppeln, so dass die auftretenden Kräfte über handelsübliche einachsige Kraftsensoren ohne störende Einflüsse von Querkräften gemessen werden können.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die auf einen Reifen wirkenden Kräfte unmittelbar an eine Hohlwelle weiterzuleiten, welche reibungsfrei in allen Ebenen, mittels Hydrostatik in einem gestellfesten Gehäuse „schwimmt”. Gemäß der Erfindung werden Seitenkraft, Stürzmoment und Rückstellmoment von vorzugsweise acht am Bund der Hohlwelle sitzenden Hydrostatiktaschen aufgenommen. Hierbei werden die auf den Reifen wirkenden Kräfte zuerst von einer Radachse aufgenommen, die in der Hohlwelle gelagert ist.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird eine völlig freie Wahl der Messbereiche der einzelnen Kraftachsen ermöglicht, wobei ein „Übersprechen” von einer Achse auf eine andere vermieden wird. Zudem bleibt der Temperaturdrift auf den Drift der verwendeten Einkomponentensensoren beschränkt. Generell wird mit dem erfindungsgemäßen Gesamtsystem nahezu die Messqualität der gewählten Einzelsensoren erreicht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es stellen dar:
1 eine schematische Seitenansicht und eine schematische Draufsicht eines Radkraftdynamometers gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine dreidimensionale Darstellung des Radkraftdynamometers gemäß der vorliegenden Erfindung und
3 eine dreidimensionale Darstellung eines Rades mit einem erfindungsgemäßen Radkraftdynamometer.
Gemäß den 1 und 2 umfasst das erfindungsgemäße Radkraftdynamometer 1 zwei parallel zur Hohlwelle 2 angeordnete Kraftaufnehmerpaare 3, 3', welche Sensoren aufweisen, die im 90° Winkel zueinander angeordnet sind. Das eine Kraftaufnehmerpaar 3 nimmt die Radlastkomponente und das andere Kraftaufnehmerpaar 3' den Tangentialkraftanteil auf. Es ist aber auch möglich für jede Kraftkomponente lediglich einen Sensor zu verwenden.
Gemäß der Erfindung sind die Kraftaufnehmer 3, 3' mit einem Ende gestellfest verbunden und mit dem anderen Ende an Gleitsteinen 4 befestigt, welche in Aussparungen der Hohlwelle 2 angeordnet sind. Die Kräfte werden auf die Hohlwelle 2 über eine Radachse 5 übertragen. Die Kraftübertragung von Hohlwelle 2 und Gleitsteinen 4 erfolgt gemäß der Erfindung über die hydrostatische Flüssigkeit in den Gleitsteintaschen 6. Dadurch sind die Gleitsteine 4 in der Kraftaufnahmerichtung durch die Hydrostatik fest eingespannt, in der anderen Richtung können sie sich jedoch völlig reibungsfrei bewegen. Wie in der Figur gezeigt, sind neben den vier an den Kraftaufnehmern angeordneten Tragtaschen 8 vorzugsweise vier hydrostatische laterale Tragtaschen 7 für das Dynamometer 1 vorgesehen.
Die Abdichtung der Hydrostatik und der Wälzlagerung erfolgt vorzugsweise über berührungsfreie Labyrinthdichtungen.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung wird der Vorteil von Hydrolagern, bei Null Geschwindigkeit keine Reibung zu haben, genutzt. Da sich die einzelnen Bauteile des Dynamometers gemäß der Erfindung nur im Rahmen ihrer Messhübe gegeneinander bewegen, werden die gewonnenen Messwerte nicht von Reibung beeinflusst. Vielmehr können durch die hier vorgestellte Anordnung Radlasten und Tangentialkräfte hydrostatisch entkoppelt gemessen werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform können die vier lateralen Tragtaschen 7 auf einzelne Kraftmesssensoren gestützt werden. Hierbei können die Einzelsignale zur Gesamt-Lateralkraft, zum Rückstellmoment oder zum Sturzmoment verrechnet werden. Des weiteren ist es möglich, dass die Spindel in Hydro-Radiallagern verläuft und dass die Tangentialkraft mit einer separaten Kraftmessachse gestützt wird. Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Radkraftdynamometer als rotierendes Dynamometer auszubilden.
In 3 ist eine dreidimensionale Darstellung eines mit einem erfindungsgemäßen Radkraftdynamometer verbundenen Rades gezeigt; durch dessen Verwendung sind Langzeitmessungen mit hoher Genauigkeit möglich.
Bezugszeichenliste

1: Radkraftdynamometer
2: Hohlwelle
3: Kraftaufnehmerpaar
3': Kraftaufnehmerpaar
4: Gleitstein
5: Radachse
6: Gleitsteintasche
7: hydrostatische laterale Tragtasche
8: Tragetasche

Claims

Radkraftdynamometer zum Messen von Reifenkräften, wobei die einzelnen zu messenden Kraftachsen über hydrostatische Lager entkoppelt sind.
Radkraftdynamometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine in einem gestellfesten Gehäuse mittels Hydrostatik reibungsfrei schwimmende Hohlwelle (2), in der eine Radachse (5) angeordnet ist und jeweils zumindest einen einachsigen Kraftsensor für die Radlastkomponente und den Tangentialkraftanteil umfasst, wobei die Kraftsensoren nicht miteinander gekoppelt sind und wobei Seitenkraft, Sturzmoment und Rückstellmoment von einer Mehrzahl am Bund der Hohlwelle (2) sitzenden Hydrostatiktaschen (7, 8) aufgenommen werden.
Radkraftdynamometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei parallel zur Hohlwelle (2) angeordnete Kraftaufnehmerpaare (3, 3') umfasst, die im 90° Winkel zueinander angeordnet sind, wobei die einzelnen Kraftaufnehmer mit einem Ende gestellfest verbunden und mit dem anderen Ende an in Gleitsteintaschen (6) befindlichen Gleitsteinen (4) befestigt sind, welche in Aussparungen der Hohlwelle (2) angeordnet sind und wobei die Kraftübertragung von der Hohlwelle (2) mittels der hydrostatischen Flüssigkeit der Tragtaschen (8) in den Gleitsteintaschen (6) erfolgt, so dass die Gleitsteine (4) in der Kraftaufnahmerichtung durch die Hydrostatik fest eingespannt und in der anderen Richtung reibungsfrei bewegbar sind.
Radkraftdynamometer nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung der Hydrostatik und der Wälzlagerung berührungsfreie Labyrinthdichtungen vorgesehen sind.
Radkraftdynamometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Tragtaschen (8) in den Gleitsteintaschen (6) laterale Tragtaschen (7) vorgesehen sind.
Radkraftdynamometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vier laterale Tragtaschen (7) vorgesehen sind, welche am Bund der Hohlwelle (2) jeweils zwischen den Gleitsteintaschen (6) angeordnet sind.
Radkraftdynamometer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lateralen Tragtaschen (7) auf einzelne Kraftmesssensoren gestützt sind.
Radkraftdynamometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als rotierendes Dynamometer ausgeführt ist.