DE1113841B

DE1113841B - Bremsenpruefstand fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1113841B
Application number: DEK38137A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Kleinsorge; Dipl-Ing Hans Heppner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-07-04
Filing date: 1959-07-04
Publication date: 1961-09-14

Description

Zur Prüfung der Bremsen von Kraftfahrzeugen sind Prüfstände bekannt, bei denen für jedes Fahrzeugrad zwei Laufrollen vorgesehen sind, die untereinander einzeln aus- und eingekuppelt werden können. Jeweils eine Laufrolle des Laufrollenpaares ist über ein Getriebe mit einem Elektromotor gekuppelt, dessen Drehmoment dem Bremsmoment des betreffenden Fahrzeugrades entspricht und mittels einer Anzeigevorrichtung gemessen werden kann. Die Bremsprüfung kann dabei nur mit Drehzahlen durchgeführt werden, die Fahrgeschwindigkeiten zwischen etwa 5 und 10 km/h entsprechen.

Es ist auch bekannt, sämtliche ein- und auskuppelbaren Laufrollen des Bremsenprüfstandes durch die Triebräder des zu prüfenden Fahrzeugs anzutreiben. Die Schwungmassen der einzelnen Laufrollen sind dabei dem Gewicht des zu prüfenden Fahrzeugs angepaßt und untereinander gleich bemessen. Da beim Bremsvorgang die kinetische Energie der umlaufenden Massen durch die im Berührungspunkt zwischen ao Fahrzeugreifen und Laufrollen übertragene Bremskraft vernichtet wird, entsteht ein Drehmoment, das bei dem bekannten Prüfstand gemessen wird. Dieses Drehmoment kann so groß werden, daß sich das Fahrzeug aus seiner Lage zwischen den Laufrollen heraushebt und nach rückwärts von diesen abläuft. Das Fahrzeug muß deshalb ebenso wie bei dem eingangs erwähnten, mit eigenem Antrieb versehenen Prüfstand in seiner Stellung auf den Laufrollen festgespannt werden, damit es unter der Wirkung des beim Bremsvorgang auftretenden horizontalen Schubes nicht von den Laufrollen ablaufen kann. Ein Festspannen des Fahrzeugs erschwert aber die Durchführung des Prüfvorganges und ermöglicht keine einwandfreien Meßergebnisse, da sich dadurch ganz andere Verhältnisse als beim praktischen Fahrbetrieb ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Prüfung der Kraftfahrzeugbremsen unter praktischen Betriebs- und Straßenverhältnissen durchzuführen, damit das Fahrzeug auf dem Prüfstand in gleicher Weise wie auf der Straße gefahren und gebremst werden kann, ohne auf diesem festgespannt zu werden. Während des Bremsvorganges müssen die infolge der Verzögerung von umlaufenden Massen auftretenden Momente auf dem Prüfstand beherrscht werden, da das Fahrzeug anderenfalls bestrebt ist, von den Laufrollen nach hinten abzurollen. Hieraus ergibt sich die Forderung, die beim Bremsvorgang auftretenden Verzögerungsmomente innerhalb des Systems Fahrzeugreifen—Laufrollen aufzufangen.
Diesen Forderungen wird durch die Erfindung da-Bremsenprüfstand für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Dipl.-Ing. Walter Kleinsorge,
Elze (Hann.), Hildesheimer Landstr. 1

Dipl.-Ing. Walter Kleinsorge

und Dipl.-Ing. Hans Heppner, Elze (Hann.),

sind als Erfinder genannt worden

durch genügt, daß der größte Teil der dem Fahrzeuggewicht entsprechenden Schwungmassen der Laufrollen innerhalb des jedem Fahrzeugrad zugeordneten Rollenpaares in der in Fahrtrichtung vorderen Laufrolle untergebracht ist.

Dadurch wird erreicht, daß die aus dem Fahrzeuggewicht und den Verzögerungskräften zwischen den Fahrzeugreifen und den jeweils vorderen Laufrollen resultierende Kraftkomponente das Fahrzeug während des Bremsvorganges auf den Laufrollen hält, weil das vorhandene Moment aus der Fahrzeuggewichtskomponente B und dem wirksamen Radius a immer größer ist als das Moment, das sich aus dem Massenträgheitsmoment der hinteren Laufrolle und der größtmöglichen Winkelverzögerung ψ ergibt. Ein Abrollen des Fahrzeugs vom Prüfstand nach hinten wird dadurch unmöglich. Um den größeren Anteil der Radlast auf die vordere Rolle zu verlagern, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die in Fahrtrichtung vordere Laufrolle jedes Rollenpaares tiefer als die hintere Laufrolle angeordnet. Dadurch wird während des Bremsvorganges annähernd die gleiche Kraftverteilung wie beim Bremsen auf der Straße erhalten.

Die dynamischen Kräfteverhältnisse können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung verbessert wer-

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den, wenn die beiden gleichachsigen Laufrollenpaare für die Vorderachse etwas tiefer liegen als die Laufrollenpaare der Hinterachse, wodurch auf die vorderen Laufrollen eine größere Radlastkomponente wirkt als auf die hinteren Laufrollenpaare.

Mit dem nach der Lehre der Erfindung ausgestalteten Bremsenprüfstand können bei beliebigen und selbst bei den höchsten Fahrgeschwindigkeiten die Bremsen jedes einzelnen Rades geprüft werden, so daß der Zustand jeder einzelnen Bremse leicht ermittelt werden kann, und zwar bei den gleichen Betriebsverhältnissen, wie sie bei der Fahrt auf der Straße auftreten. Dabei werden durch die vorgeschlagene Verteilung der Schwungmasse in den Laufrollen die beim Bremsvorgang auftretenden dynamischen Kräfte in solchen Grenzen gehalten, daß das Fahrzeug nicht durch besondere Maßnahmen am Prüfstand festgehalten zu werden braucht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht,

Fig. 2 die Draufsicht und

Fig. 3 die Vorderansicht eines Bremsenprüfstandes für Kraftfahrzeuge,

Fig. 4 schematisch die Anordnung der Laufrollen, Fig. 5 das Kräftediagramm,

Fig. 6 im vergrößerten Maßstab die Seitenansicht bzw. den teil weisen Schnitt einer Sicherheitseinrichtung zur Verhinderung des Abrollens des Fahrzeugs vom Prüfstand.

Gemäß Fig. 1 bis 3 sind in je einem Rahmen 11, 11' zwei Laufrollenpaare 12, 13 und 14, 15 bzw. 12', 13' und 14', 15' angeordnet, von denen die gleichachsigen Rollen 12 und 14 bzw. 12', 14' frei drehbar und unabhängig voneinander in ihren Kugellagern 16 bzw. 16' gelagert sind. Die in Fahrtrichtung jeweils hinteren, gleichachsig zueinander liegenden Rollen 13, 15 bzw. 13', 15' sind durch eine elektromagnetische Kupplung 17 bzw. 17' untereinander verbunden. Eine weitere elektromagnetische Kupplung 18, 18' verbindet die jeweils rechten Rollen 13, 13' mit einem Kegelgetriebe 19, 19'. Beide Getriebe 19, 19' sind über eine Kardanwelle 20 od. dgl. miteinander gekuppelt.

Der vordere, in der Zeichnungsebene der Fig. 1 und 2 links liegende Rollensatz 12, 13 und 14, 15 nimmt die Vorderräder und der rechte Rollensatz 12', 13' bzw. 14', 15' die Hinterräder des zu prüfenden Kraftwagens auf.

Um den Prüfstand für verschiedene Achsabstände der zu prüfenden Kraftwagen einstellen zu können, ist in an sich bekannter Weise der Rahmen 11 für die vorderen Laufrollensätze in Längsrichtung des Fahrzeugs gegenüber der Grundplatte 21 bzw. dem Fundament verschiebbar. Die Rahmen 11, 11' sind gegen die Grundplatte 21 durch Blechplatten 22, 22' abgedeckt. Die Kardanwelle 20 ist in deren Länge verstellbar, so daß bei jedem Abstand der Laufrollensätze für die Vorder- und Hinterachse eine einwandfreie Kraftübertragung gesichert ist und die treibenden Räder des Kraftfahrzeugs auch die übrigen Räder mit antreiben. Hierdurch wird erreicht, daß das Fahrzeug auf dem Prüfstand ebenso wie auf der Straße fährt.

Die elektrischen Stromkreise der Magnetkupplungen 17, 18 bzw. 17', 18' sind an Schaltvorrichtungen angeschlossen, die an einer seitlich vom Fahrersitz des Fahrzeugs aufgestellten verschiebbaren Schaltsäule 23 untergebracht sind, so daß die einzelnen Kupplungen wahlweise während der Prüfung von dem Fahrer bedient werden können. In der Schaltsäule 23 können ferner Zählwerke untergebracht sein, die an Drehzahl- bzw. Kontaktgeber der einzelnen Laufrollen angeschlossen sind.

An der Vorderseite des Prüfstandes sind in einer Schalttafel 24 vier Tachometer untergebracht, die an die Kontakt- bzw. Drehzahlgeber der einzelnen Laufrollen 13, 15, 13', 15' angeschlossen sind, so daß die verschiedenen Beschleunigungs- und Verzögerungsverhältnisse für jedes Rad beobachtet werden können.

Das Fahrzeug wird bei eingeschalteten Kupplungen 17, 18 bzw. 17', 18' auf den Prüfstand gefahren und auf die gewünschte Fahrgeschwindigkeit hochgefahren, die für jedes Rad an den Tachometern der Instrumententafel 24 angezeigt wird. Bei Durchführung des Bremsvorganges werden die Kupplungen 17, 18 und 17', 18' durch Betätigen der Schaltvorrichtungen der Schaltsäule 23 ausgeschaltet, so daß jedes einzelne Rad des Fahrzeugs frei auf dem zugeordneten Rollensatz 12, 13 und 14, 15 bzw. 12', 13' und 14', 15' läuft. Bei der Bremsausgangsgeschwindigkeit bzw. der jeweiligen Höchstfahrgeschwindigkeit werden gleichzeitig mit der Einleitung des Bremsvorganges durch Niedertreten des Bremspedals Zählwerke eingeschaltet, die für jedes einzelne Rad den Bremsweg in Metern anzeigen.

Während der Bremsprüfung ergibt sich folgender dynamischer Vorgang, der an Hand der Fig. 4 näher erläutert wird:

Das Rad 25 des Fahrzeugs sowie die beiden zugeordneten Laufrollen, z. B. 12, 13, drehen sich in Pfeilrichtung. Durch die Bremswirkung des Rades werden die Laufrollen verzögert. Das durch die Verzögerung entstehende Moment errechnet sich nach der Gleichung:

M = Θ ■ ψ = Θ

„ dc»

dt² dt

Hierin ist

M — Verzögerungsmoment (mkg),

Θ = Massenträgheitsmoment der Laufrollen

(mkg see²),
φ = Winkelweg,
ψ — Winkelverzögerung (1/sec²),
o) = Winkelgeschwindigkeit (1/sec).

Damit das rollende Fahrzeugrad 25 bei der Bremsung mit beiden Lauf rollen 12, 13 in Berührung bleibt, muß das Moment, das sich durch die Verzögerung an der Rolle 13 ergibt, kleiner sein als das Moment aus der senkrechten Komponente B des Fahrzeuggewichts und dem Hebelarm a, also

M= Θψ<Β -α.

Die Größe der Kraft B ist abhängig von der Achslast, der Stellung der Laufrollen zueinander und der Bremsverzögerung.

Wenn die drei Räder 12,13,25 eine formschlüssige Verbindung hätten, z. B. über Zahnräder, so würde das blockierte oder nur abgebremste Fahrzeugrad 25

bei einer genügend großen tragen Masse und einer entsprechend großen Verzögerung der Laufrolle 13 von der vorderen Laufrolle 12 durch den gerade im Eingriff stehenden Zahn abgehoben werden und der Angriffspunkt der Kraft B nach hinten wandern. Um dies zu verhindern, ist der größte Teil der dem Fahrzeuggewicht entsprechenden Schwungmasse (GD²) der Laufrollen in der in Fahrtrichtung vorderen Laufrolle 12 untergebracht. Aus dem Kräftediagramm der Fig. 5 ist die Lastverteilung auf den Laufrollen ersichtlich. Darin ist α der Neigungswinkel der Fahrzeuglängsachse und G · sin α die Gewichtskomponente, die infolge der Neigung wirksam wird.

Die Radlastkomponente der vorderen Laufrollen kann noch dadurch vergrößert werden, daß die jeweils hintere Laufrolle 13, 15, 13', 15' eines Laufrollensatzes gegenüber der vorderen Laufrolle höher gelegt wird, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist. Ferner kann der Rahmen 11 für die Vorderachse tiefer gelegt werden als der Rahmen 11' der Hinterachse, um dem Fahrzeug ein leichtes Gefälle zu geben (Neigungswinkel α). Durch diese Maßnahme können die dynamischen Kräfte, die beim Bremsvorgang auftreten und das Fahrzeug anheben, in solchen Grenzen gehalten werden, daß das Fahrzeug ohne jede Haltvorrichtungen sicher auf dem Prüfstand verbleibt und nicht von diesem abrollen kann.

Als zusätzliche Sicherung gegen ein unerwünschtes Abrollen des Fahrzeugs vom Prüfstand bei anomalen Bremszuständen kann die in Fig. 6 in größerem Maßstab dargestellte Brems- und Anlaufvorrichtung Anwendung finden, die an dem Rahmen 11' für die Hinterachse angeordnet ist und aus einer zwischen den beiden Rollen 12', 13' bzw. 14', 15' vorgesehenen Brücke 31 besteht, die von einem um die Achse der hinteren Laufrolle 13' schwenkbaren Rahmen 32 getragen ist. An der Unterseite des Rahmens 32 ist eine Bremsvorrichtung 33 angebracht. Beim Auffahren des Fahrzeugs hat der Rahmen 32 die in Fig. 6 in starken Strichen gezeichnete Lage, in der sich die Brücke 31 etwa in gleicher Höhe mit den beiden Laufrollen 12', 13' befindet und die Bremsvorrichtung 33 die beiden Laufrollen 12', 13' festbremst. Das Fahrzeug kann jetzt ungehindert auf den Prüfstand auffahren, da die Laufrollen 12', 13' und 14', 15' stillstehen und überbrückt sind.

An dem hinteren Ende des Schwenkarmes ist das Kolbenstangengelenk 34 eines Preßluftzylinders 35 befestigt, der bei 36 schwenkbar abgestützt ist. Ferner ist im hinteren Ende des Schwenkrahmens 32 eine Auflaufrolle 37 gelagert, die während des Auffahrens des Fahrzeugs unterhalb der Abdeckung 22' liegt.

Nachdem die Räder beider Achsen des Fahrzeugs zwischen den zugeordneten Laufrollen stehen, wird z. B. durch ein elektrisch von der Schaltsäule 23 aus gesteuertes Ventil dem Preßluftzylinder 35 Preßluft zugeführt, wodurch der Rahmen 32 in die in Fig. 6 gestrichelt gezeichnete Lage geschwenkt wird. In der Endstellung sind die Brücke 31 und die Bremsvorrichtung 33 nach unten verschwenkt und die Auflaufrolle 37 nach hinten hochgeschwenkt. Diese Auflaufrolle wird während der Bremsprüfung von dem Fahrzeugreifen nicht berührt, sondern dient lediglich als Sicherheitsmaßnahme, um jede Möglichkeit eines Abrollens des Fahrzeugs nach hinten und damit irgendwelche Unfälle auszuschließen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird für jedes Fahrzeugrad der Bremsweg durch je ein Zählwerk und die Geschwindigkeitsänderung durch je ein Tachometer angezeigt. Diese Werte können auch in einem Schreibwerk auf einem Registrierstreifen aufgezeichnet werden. An Stelle der Messung des Bremsweges kann auch die Bremsverzögerung selbst durch ein entsprechend ausgestaltetes Meßinstrument angezeigt werden, das zweckmäßig gemeinsam mit den Tachometern in der Schalttafel 24 untergebracht ist.

Soll der Bremsenprüf stand für einspurige Kraftfahrzeuge, wie Krafträder, Motorroller usw., dienen, so kann er im wesentlichen die gleiche Ausgestaltung haben, nur ist dann für jede Achse nur ein Laufrollensatz erforderlich, z. B. 12, 13 bzw. 12', 13'. Diese beiden Laufrollensätze werden in beliebiger Weise ein- und auskuppelbar kraftschlüssig miteinander verbunden, z. B. durch einen Riementrieb u. dgl.

Die einzelnen Laufrollen haben, wie aus der Zeichnung ersichtlich, den gleichen Außendurchmesser, auch wenn sie unterschiedliche Schwungmassen haben, die z. B. aus an einer Stirnseite angebrachten zusätzlichen Schwungscheiben bei sonst gleichen Abmessungen der Laufrollen bestehen können. Da das zu testende Fahrzeug durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen während des Bremsvorganges bei hohen Rollendrehzahlen arbeitet und eine blockierende Bremse die in Bewegung befindlichen Massen nicht sofort zum Stillstand bringt, ist es zweckmäßig, die Mantelflächen der Laufrollen völlig glatt und ohne Rillen auszubilden, damit die Reifenoberfläche nicht infolge des Blockierens der Bremse beschädigt wird. Dies hat noch den besonderen Vorteil, daß außer den Bremsen auch das Triebwerk des Fahrzeugs getestet werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Bremsenprüf stand für Kraftfahrzeuge mit von deren Triebrädern angetriebenen Laufrollen, die jedem Fahrzeugrad paarweise zugeordnet und untereinander einzeln ein- und auskuppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Teil der dem Fahrzeuggewicht entsprechenden Schwungmassen (GD²) der Laufrollen (12, 13; 14, 15; 12', 13'; 14', 15') innerhalb des jedem Fahrzeugrad (25) zugeordneten Rollenpaares in der in Fahrtrichtung vorderen Laufrolle (12, 14 bzw. 12', 14') untergebracht ist.

2. Bremsenprüf stand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Fahrtrichtung vordere Laufrolle (12, 14 bzw. 12', 14') der jedem Rad zugeordneten Laufrollenpaare tiefer angeordnet ist als die zugehörige hintere Laufrolle (13, 15 bzw. 13', 15').

3. Bremsenprüf stand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Vorderachse des Fahrzeugs zugeordneten Laufrollenpaare (12, 13; 14, 15) tiefer angeordnet sind als die Laufrollenpaare (12', 13'; 14', 15') der Hinterachse.

4. Bremsenprüf stand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den der Hinterachse zugeordneten Laufrollenpaaren (12', 13'; 14', 150 eine Bremsvorrichtung (33) angeordnet ist.

5. Bremsenprüf stand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung (33)

mit einer zwischen den Laufrollen (12', 13' bzw. 14', 15') vorgesehenen in an sich bekannter Weise als Ablaufsicherung dienenden Brücke (31) vereinigt ist, die gemeinsam mit der Bremsvorrichtung mit einer pneumatischen Betätigungsvorrichtung (34, 35) gekuppelt ist.

6. Bremsenprüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung von einspurigen

Kraftfahrzeugen zwei Laufrollenpaare (12, und 12', 13') vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 550 723, 737 524; britische Patentschrift Nr. 381394;
USA.-Patentschriften Nr. 1 669 584, 1922 871, 340.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen