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Fahrzeug-Rollenprüfstand mit Stoßmeßvorrichtung Die Erfindung betrifft
einen Rollenprüfstand für Fahrzeuge, mit dem die Bahnkräfte, die beim Überfahren
von Unebenheiten auf die als Fahrbahn dienende Prüfstandtrommel einwirken, gemessen
werden.
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Die Ermittlung der bei unebener Fahrbahn auftretenden dynamischen
Bahnkräfte in ihrem zeitlichen Verlauf ist bisher nur durch Messungen am Fahrzeug
selbst oder durch Verwendung von in die Fahrbahn eingebauten, örtlich eng begrenzten
Kraftmeßgeräten möglich.
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Zur fahrzeugseitigen Bahnkraftmessung dienen entweder Beschleunigungsmessungen
an den gefederten und ungefederten Massen des Fahrzeuges oder Verformungsmessungen
an Fahrzeugteilen, vorzugsweise an Fahrzeugreifen. Beide Verfahren haben den Nachteil,
daß die Bahnkraftmessungen nur an Fahrzeugen durchgeführt werden können, die in
umfangreichen Vorbereitungen für diese Messungen hergerichtet worden sind. Die Bahnkraftmessung
mit Hilfe der Verformungsmessung am Reifen hat den zusätzlichen Nachteil, daß die
Reifenverformung außer von der Bahnkraft auch von der jeweiligen Gestalt der Fahrbahnoberfläche
bzw. des Hindernisses abhängig ist.
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Der dadurch gelegentlich verursachte Fehler kann nicht nachträglich
korrigiert werden.
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Die der Bahnkraftmessung dienenden in die Fahrbahn eingebauten Kraftmeßgeräte
dürfen, um für die Messung dynamischer Kräfte nicht zu träge zu sein, eine Plattform
von nur ganz geringer Masse und dementsprechend nur sehr kleine Abmessungen haben.
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Dies hat die nachteilige Folge, daß bei normalen Fahrgeschwindigkeiten
die Zeitdauer, während deren das Laufrad über die Plattform läuft und die Bahnkraft
gemessen wird, sehr kurz ist.
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Die in die Fahrbahn eingebauten Kraftmeßgeräte haben ebenso wie der
weiter unten beschriebene, für die Bahnkraftmessung geeignete Prüfstand den Vorteil,
daß Fahrzeuge aller Art ohne besondere Vorbereitung hinsichtlich der von ihnen erzeugten
Bahnkraft untersucht werden können. Eine vergleichende Wertung der verschiedenen
Fahrzeuge ist auf diese Weise besser möglich, als wenn für jedes Fahrzeug andere
Meßgeräte verwendet werden.
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Trommelprüfstände, auf denen fahrbahnseitig, d. h. mit Hilfe des
Prüfstandes die Bahnkraft gemessen werden kann, haben den weiteren Vorteil, daß
die Versuche als Prüfstandsversuche besonders gut reproduzierbar sind und verhältnismäßig
einfach durchgeführt werden können.
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Grundsätzlich könnte man wie bei anderen Fahrbahnen einen Ausschnitt
der Lauffläche des Trommelprüfstandes auf Kraftmeßgeräte wirken lassen. Die
Übertragung
der Kraft anzeige von der rotierenden Prüfstandstrommel auf die ortsfesten Registriergeräte
würde zwar eine gewisse Komplikation bedeuten, wäre aber grundsätzlich möglich.
Schwerwiegend und grundsätzlicher Art wäre der Nachteil, daß auch bei dieser Verwendung
von Kraftmeßgeräten der zeitliche Verlauf der dynamischen Bahnkraft nur jeweils
während eines kurzen Zeitausschnittes gemessen werden kann. Diese Beschränkung wird
erst behoben, wenn man statt eines kleinen Ausschnittes der Trommellauffläche die
ganze Prüfstandstrommel auf Kraftmeßeinrichtungen setzt. Weil aber diese Kraftmeßeinrichtungen,
die nach dem dynamometrischen Prinzip arbeiten können und ausreichende Empfindlichkeit
haben müssen, gewisse Verformungen erleiden, und weil auch die Prüfstandswelle nicht
völlig starr ausgeführt werden kann, ist es unvermeidlich, daß bei dynamischer Krafteinwirkung
die erhebliche Masse der Prüfstandstrommel und -welle kleine Schwingbewegungen ausführt.
Die dynamische Bahnkraft ruft dementsprechend nicht nur Lagerdrücke in den Kraftmeßeinrichtungen
sondern auch Massenkräfte der Prüfstandstrommel und -welle hervor. Die Anzeige der
Kraftmeßeinrichtungen ist folglich eine verzerrte und in den Spitzenwerten zu kleine
Wiedergabe der dynamischen Bahnkräfte. Dies gilt in besonderem Maße für
hochfrequente
Komponenten des Bahnkraftverlaufes.
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Wegen dieser Verfälschung der Anzeige dynamischer Kräfte durch Trägheitswirkung
von Prüfstandsteilen ist auch der in der deutschen Patentschrift 346 079 vorgeschlagene
Prüfstand, bei welchem die Laufräder des Fahrzeuges auf Waagen wirken, nicht geeignet,
den dynamischen Verlauf der Bahnkraft zu messen.
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Für die Messung des stationär wirkenden Anteiles der Bahnkraft (statische
Radlast, Bahnkraft infolge Schräglage des Fahrzeuges oder infolge des Aufbäummomentes)
hingegen ist die Trägheitswirkung der Prüfstandsmassen zur Erzielung einer ruhigen
Anzeige geradezu erwünscht.
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Im Gegensatz zu der zuletzt genannten Aufgabe ist es Aufgabe der
Erfindung, einen Prüfstand anzugeben, auf dem es ohne besondere Vorbereitungen möglich
ist, an beliebigen Fahrzeugen den Verlauf der dynamischen Bahnkraft prüfstandseitig
zu messen.
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Diese Aufgabe wird durch Verwendung eines Trommelprüfstandes gelöst,
dessen Wellenlager auf Kraftmeßeinrichtungen abgestützt sind, und bei dem die Verfälschung
der Kraftanzeige infolge der Massenkräfte von Trommel und Welle erfindungsgemäß
dadurch beseitigt ist, daß innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten Welle eine
nicht rotierende, auf die durch die Massenkräfte von Welle und Trommel hervorgerufenen
radialen Beschleunigungen der Wellenmitte ansprechende Beschleunigungsmeßvorrichtung
vorgesehen ist, deren Meßergebnisse zu denen der Kraftmeßeinrichtungen addiert werden.
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Mit Hilfe des Prüfstandes ist die exakte prüfstandseitige Messung
der von Fahrzeug-Laufrädern verursachten Bahnkräfte bei normal rollenden und auch
bei auf die Trommel aufsetzenden Laufrädern (ähnlich Land stoß bei Flugzeugen) kontinuierlich
möglich.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Prüfstandes wird das Meßergebnis
der Beschleunigungsmeßvorrichtung mit den Meßergebnissen der Kraftmeßeinrichtungen
auf einen einheitlichen Kraftmeßstab umgeformt.
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Damit die Beschleunigungsmeßvorrichtung möglichst exakt die Beschleunigung
der Trommelmassen anzeigt, ist gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung die Beschleunigungsmeßvorrichtung
im mittleren Abschnitt der Hohlwelle, d. h. etwa im Schwerpunkt von Trommel und
Welle angeordnet und die Hohlwelle selbst in der Trommelmittelebene mit der Innenseite
der Trommellauffläche durch Rippen verbunden.
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In Ausgestaltung der Erfindung steht die Beschleunigungsmeßeinrichtung
über ein diese umgebendes spielfreies Lager mit der Innenseite der Hohlwelle in
Verbindung.
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Erfindungsgemäß ist die Beschleunigungsmeßvorrichtung verdrehbar
angeordnet. Sie wird im allgemeinen in ihrer Wirkungsrichtung eingestellt in Richtung
auf Radmitte. Im Bedarfsfalle kann die Beschleunigungsmeßvorrichtung durch eine
Achse in ihrer Wirkungsrichtung verstellt werden, um Größe und Richtung der beim
Überfahren des Hindernisses auf die Trommel wirkenden resultierenden Kraft zu ermitteln.
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Da für derartige Bahnkraftuntersuchungen aufgeschraubte Hindernisse
wegen ihrer periodischen Wiederkehr unzweckmäßig sind, weil meist die durch eine
einzige Unebenheit verursachten Stoßvorgänge gemessen werden müssen, ist das einmalige
Durchziehen eines Einzelhindemisses oder mehrerer Hindernisse vorgesehen.
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In der Zeichnung, aus der weitere Merkmale der Erfindung hervorgehen,
sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Fig. 1 zeigt die Vorrichtung im Längsschnitt, Fig. 2 zeigt einen
Ausschnitt der Vorrichtung in der Seitenansicht.
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In den Figuren ist die auf derHohlwelle 1 befestigte Trommel 2 durch
das Laufrad 3 belastet. Die Hohlwelle 1 ist mittels der Lager 4 drehbar in der Konsole
15 gelagert, deren Seitenschenkel sich über die Kraftmeßeinrichtungen 5 und 16 auf
der Grundplatte 20 abstützen. In der Hohlwelle 1 ist eine Beschleunigungsmeßvorrichtung
6 vorgesehen, die über ein spielfreies Lager 7 mit der Innenseite der Hohlwelle
1 in Verbindung steht. Mittels des Stabes 8 kann die Beschleunigungsmeßvorrichtung
6 in jede gewünschte Richtung eingestellt werden. Der Stab 8 verhindert außerdem,
daß die Beschleunigungsmeßvorrichtung mit der Hohlwelle rotiert.
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Die Beschleunigungsmeßvorrichtung 6 befindet sich im mittleren Abschnitt
der Hohlwelle 1, welche an dieser Stelle (Mittelebene der Trommel 2) durch eine
Rippe 19 mit der Trommellauffläche 2 verbunden ist.
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Das Hindernis 13 (Fig. 2) kann mittels der Zugvorrichtung 18 zwischen
Trommel2 und Laufrad 3 hindurchgezogen werden, wobei eine an der Zugvorrichtung
18 angreifende Feder 14 das Hindernis etwa auf die Trommelumfangsgeschwindigkeit
beschleunigt. Statt einer mechanischen kann auch eine pneumatische Feder oder ein
anderer Energiespeicher verwendet werden.
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Die Beschleunigung des Hindernisses 13 etwa auf die Trommelumfangsgeschwindigkeit
kann auch durch auf die Zugvorrichtung 18 einwirkende Reibungskraft zwischen Laufrad
3 und Trommel 2 erfolgen.
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Die Massenkräfte der Welle und Trommel werden durch das Instrument
21 und die Kraft der Lager 4 durch die Instrumente 9 und 17 angezeigt. Die Einzelanzeige
der Instrumente 9 und 17 können addiert am Instrument 10 abgelesen werden. Im Gerät
11 werden die Kraftanzeigen der Instrumente 10 und 21 addiert, die Summe läßt sich
dann am Instrument 12 ablesen.