DE19525215A1 - Rollenstand für einen Leistungsprüfstand für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rollenstand für einen Lei­ stungsprüfungsstand für Kraftfahrzeuge insbesondere für einen Leistungs- und Funktionsprüfstand für PKWs und Nutz­ fahrzeuge, mit zwei Laufrollenpaaren aus jeweils im we­ sentlichen koaxial und mit Abstand zueinander angeordneten Laufrollen und einem Rahmen, in dem die Laufrollenpaare mit radialem Abstand zueinander drehbar gelagert sind, wobei die Laufrollen eines ersten Laufrollenpaares mitein­ ander und mit einer elektrischen Bremse gekuppelt sind, welche mit einem Kraftaufnehmer verbunden ist, und wobei wenigstens eine Laufrolle eines jeden Laufrollenpaares mit einem Geschwindigkeitsmesser verbunden ist.

Derartige Prüfstände dienen zur Leistungs- und Funktions­ kontrolle von Kraftfahrzeugen (wie z. B. PKWs, Nutzfahrzeu­ ge, Motorräder etc.) und kommen insbesondere in der Auto­ mobilindustrie für Kontroll- und Reparaturzwecke häufig zum Einsatz. Die Prüfstände umfassen im allgemeinen einen Rollenstand, in dessen Laufrollen die Antriebsräder des zu testenden Fahrzeugs gefahren werden, elektrische Soll- und Istwertgeber sowie einen Steuer- und Anzeigeschrank. Im Rahmen der Leistungskontrolle lassen sich bspw. unter­ schiedliche Prüfgeschwindigkeiten an einem Sollwertgeber einstellen. Wenn das Kraftfahrzeug beim Fahren auf dem Rollenstand den gewählten Geschwindigkeitswert erreicht, wird bei Vollgasstellung die dann vorhandene Radleistung an den Laufrollen gemessen und ausgewertet, d. h. mit den vorliegenden Prüfdaten der einzelnen Automobilhersteller verglichen, welche für bestimmte Geschwindigkeiten die jeweiligen Leistungswerte der Motoren angeben. Nach ggf. erforderlichen Einstellarbeiten am Motor des Testfahrzeugs läßt sich die Leistungskontrolle mit der entsprechenden Prüfgeschwindigkeit wiederholen, so daß notwendige Repa­ raturen sowie deren erfolgreiche Erledigung erkennbar sind.

Über einen weiteren Sollwertgeber läßt sich für die Funk­ tionskontrolle des Testfahrzeugs eine beliebig große Zug­ kraft einstellen, welche im allgemeinen unabhängig von der gefahrenen Geschwindigkeit automatisch konstant gehalten wird. Die Zugkraft erlaubt das Simulieren straßenähnlicher Belastungen, wie z. B. Fahren am Berg, und liefert somit Daten über die Schaltbarkeit des Getriebes, Funktion der Kupplung, Zustand des Achsantriebes etc.

Bei den meisten Werkstätten werden die Leistungs- und Funktionsprüfstände aus Rentabilitäts- und Umweltschutz­ gründen (Abgase, Lärm, Kühlung etc.) in sog. Einzelprüfbo­ xen eingesetzt. Die Größe derartiger Prüfplätze wird dabei aus Kostengründen den Fahrzeugabmessungen angepaßt und möglichst klein bzw. kompakt gewählt.

Ein gattungsgemäßer Rollenstand besteht aus einem Stahl­ rahmen sowie vier drehbar darin gelagerten Stahllaufrollen (paarweise angeordnet), auf welchen die Antriebsräder des Testfahrzeugs zur Durchführung der Prüfung gefahren wer­ den. Während das in Fahrtrichtung hintere Laufrollenpaar frei mitläuft, ist das vordere Laufrollenpaar mit einer elektrischen Bremse gekuppelt, welche mit einem Hebelarm einen elektrischen Kraftaufnehmer bzw. Meßwertgeber für die Zugkraft betätigt. Des weiteren werden Geschwindigkeit und Schlupfmittels Tachogeneratoren an den vorderen und hinteren Laufrollen gemessen, wobei die Laufrollen durch die Antriebsräder beschleunigt werden.

Die Anordnung der Antriebsräder des Testfahrzeugs im Rol­ lenstand ist jedoch nicht beliebig, sondern muß immer in der oben beschriebenen Weise erfolgen, daß das (vordere) mit der elektrischen Bremse gekuppelte Laufrollenpaar in Fahrtrichtung vor dem (hinteren) freilaufenden Laufrollen­ paar angeordnet ist. Dieses hat zur Folge, daß die Rollen­ stände zur Prüfung der verbreiteten Fahrzeuge mit Heckan­ trieb meist im hinteren Bereich des Prüfplatzes im Boden eingelassen sind, wobei deren Lage unter Berücksichtigung des durchschnittlichen Abstandes zwischen den Antriebsrä­ dern/der Antriebsachse und dem Fahrzeugende bestimmt wird.

Werden jedoch auf einem solchen Rollenstand die Antriebs­ räder von Fahrzeugen mit Frontantrieb gefahren, hat dies aufgrund der möglichst klein gewählten Abmessungen des Prüfplatzes zur Folge, daß das betreffende Fahrzeug mit seinem Heck außerhalb des Prüfplatzes steht, so daß ein wirksamer Schutz vor Lärm und Abgasen sowie eine Kühlung nicht zu realisieren ist. Es ist dabei insbesondere nicht möglich, das Kraftfahrzeug in umgekehrter Richtung, d. h. rückwärts auf den Prüfplatz zu fahren, da dann eine fal­ sche Anordnung der Laufrollen zum Testfahrzeug vorliegen würde, d. h. die freilaufenden Laufrollen lägen in Fahrt­ richtung vorne und die mit der Bremse gekuppelten hinten, so daß die Messungen zur Leistungs- und Funktionskontrolle nicht durchgeführt werden können. Alternativ hat man daher einen weiteren Rollenstand im vorderen Bereich des Prüf­ platzes zur Prüfung von Fahrzeugen mit Frontantrieb zu­ sätzlich in den Boden eingelassen. Abgesehen davon, daß dieses mit einem zusätzlichen baulichen und steuerungs­ technischen Aufwand sowie höheren Anschaffungskosten ver­ bunden ist, kann der jeweils unbenutzte Rollenstand in Abhängigkeit von den Fahrzeugabmessungen durch ungewollten Radeingriff zu Störungen bei der Prüfung führen, so daß stets Abdeckarbeiten Gefahr für Personen u. a. erforder­ lich sind. Zudem stellt der zusätzliche Rollenstand eine Gefährdung für das Arbeitspersonal dar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ei­ nen Rollenstand für einen Leistungsprüfstand der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, bei dem es unerheblich ist, welches der beiden Laufrollenpaare in Fahrtrichtung des Testfahrzeugs vorne bzw. hinten angeordnet ist, so daß in einem Prüfplatz von möglichst geringer Größe nur ein einziger Rollenstand benötigt wird, der zu Prüfzwecken va­ riabel, d. h. für Fahrzeuge mit Heck- oder Frontantrieb, einsetzbar ist.

Die Lösung der vorstehenden Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen des zweiten Laufrollenpaares miteinander und mit einer zweiten elek­ trischen Bremse gekuppelt sind, welche mit einem zweiten Kraftaufnehmer verbunden ist, wobei die erste und zweite Bremse unabhängig voneinander zu schalten bzw. zu erregen sind.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Rollenstan­ des besteht darin, daß er variabel zwischen der ersten und zweiten Bremse zu schalten ist und somit zur Leistungs- oder/und Funktionskontrolle unabhängig davon funktionsfä­ hig ist, ob er im vorderen oder hinteren Bereich des Bo­ dens eines Prüfplatzes eingesetzt ist, ob das zu testende Fahrzeug vorwärts oder rückwärts auf den Prüfplatz gefah­ ren wird oder ob es sich um ein Fahrzeug mit Front- oder Heckantrieb handelt. Unter sämtlichen Bedingungen ist stets nur ein einziger Rollenstand pro Prüfplatz erforder­ lich.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Laufrollen des mit einem nicht eingeschalteten bzw. erreg­ ten Bremsen verbundenen Laufrollenpaares freilaufend, so daß an diesen Laufrollen kein Schlupf od. dgl. auftritt und die Geschwindigkeit genau ermittelt und mit der an dem anderen Laufrollenpaar ermittelten Geschwindigkeit im Rah­ men einer Regelung abgeglichen werden kann.

Des weiteren ist bevorzugt, daß die zweite Bremse immer dann nicht erregt ist, wenn die erste Bremse eingeschaltet bzw. erregt ist, und umgekehrt, so daß die beiden Bremsen, ebenso wie die jeweiligen Geschwindigkeitsmesser, in ein­ facher Weise mittels einer Schützen- bzw. Relaiskombina­ tion od. dgl. umgeschaltet werden können.

Des weiteren ist bevorzugt, daß wenigstens eine der Brem­ sen eine Wirbelstrombremse ist, da diese auch extrem hohen Belastungen standhält.

Alternativ können die Laufrollen eines Laufrollenpaares einteilig ausgebildet sein, jedoch wird dieses aufgrund des größeren Fertigungsaufwandes sowie schlechterer funk­ tioneller Eigenschaften im allgemeinen nicht praktiziert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische, schematische Ansicht eines Ausführungsbeispieles des erfindungs­ gemäßen Rollenstandes sowie eines Bodenab­ schnittes, die auf die wesentlichen Teile beschränkt ist; und

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rollenstandes.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische und vereinfachte Ansicht eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Rollen­ standes, in welcher der im ganzen mit 1 bezeichnete Rol­ lenstand in einer auseinandergezogenen Darstellung über einem Ausschnitt 2 des Bodens eines Prüfplatzes bzw. einer Einzelprüfbox dargestellt ist, in den der Rollenstand so eingesetzt und ggf. verankert ist, daß die Oberseite 3 des Rollenstandes 1 im wesentlichen ebenerdig angeordnet ist. Die die Oberseite 3 bildenden Abdeckplatten oder -bleche sind zur besseren Übersicht nicht dargestellt.

Der Rollenstand 1 umfaßt einen Rahmen 4 aus verschweißten Stahlprofilen, in den zwei in Wälzlagern, wie z. B. Pendel­ kugellagern, drehbar gelagerte Laufrollenpaare 5, 6 mit radialem Abstand zueinander montiert sind. Die Laufrollen­ paare 5,6 bestehen jeweils aus im wesentlichen koaxial und mit Abstand zueinander angeordneten Laufrollen 5, 5′ bzw. 6, 6′, die z. B. aus Stahl bestehen und deren Abstand und Breite unter Berücksichtigung der Radbreite sowie des Rad­ abstandes der zu testenden Fahrzeuge ausgewählt ist. Die Laufrollen 5, 5′ bzw. 6, 6′ sind dynamisch ausgewuchtet und zur optimalen Zugkraftübertragung möglichst groß di­ mensioniert, d. h. mit einem Durchmesser von z. B. 380 mm, wobei zugleich eine unnötige Reifenbeanspruchung vermieden wird. An einem stirnseitigen Ende der beiden Laufrollen­ paare 5, 6 ist jeweils eine als Wirbelstrombremse ausge­ bildete elektrische Bremse 7 bzw. 8 im Rahmen 4 des Rol­ lenstandes 1 pendelnd gelagert.

Wie auch in Fig. 2 gut zu erkennen ist, sind die beiden Wirbelstrombremsen 7, 8 jeweils über eine Gummikupplung 9, 10 mit den dazu benachbarten Laufrollen 5′ bzw. 6′ verbun­ den, wobei die Kupplung 9, 10 alternativ z. B. auch als Magnetkupplung ausgebildet sein kann. Des weiteren sind die Wirbelstrombremsen 7, 8 über verhältnismäßig groß di­ mensionierte Hebelarme 11, 12 mit einem elektrischen Kraftaufnehmer (Meßwertgeber) 13, 14 für die Zugkraft ver­ bunden. Die Meßwertermittlung erfolgt über eine Kraftmeß­ strecke mit Dehnungs-Meß-Streifen (DMS-System), wobei die Meßwerte direkt auf ein in N (Newton) geeichtes elektri­ sches Meßinstrument einer an den Rollenstand 1 angeschlos­ senen Steuereinheit (nicht dargestellt) übertragen werden. Durch eine Schützen- bzw. Relaisschaltung wird jeweils von der ersten zur zweiten Bremse umgeschaltet.

Beide Laufrollenpaare 5, 6 sind zudem jeweils mit einem Geschwindigkeitsmesser 15, 16 verbunden, der in der vor­ liegenden Ausgestaltung ein Tachogenerator ist, wobei die Messung von Geschwindigkeit und Schlupf der Laufrollen 5, 5′, 6, 6′ vorteilhafterweise digital erfolgt. Hierfür wird die drehzahlabhängige Spannung der von den Laufrollenpaa­ ren 5, 6 angetriebenen Tachogeneratoren 15, 16 auf ein in km/h geeichtes elektrisches Meßinstrument der Steuerein­ heit des Rollenstandes 1 gegeben. Zusammen mit den oben aufgeführten Zugkraft-Meßwerten werden diese elektronisch ausgewertet und auf eine Anzeige der Steuereinheit in PS- oder kW-Radleistung des Testfahrzeugs angezeigt. Da die Laufrollen 5, 5′, 6, 6′ eines Paares 5, 6 über eine Kar­ danwelle 17 od. dgl. miteinander gekuppelt bzw. verbunden sind, besitzen sie jeweils die gleiche Geschwindigkeit.

Alternativ können die Laufrollen 5, 5′ bzw. 6, 6′ eines Laufrollenpaares 5, 6 daher auch einteilig ausgebildet sein.

Die gesamte Verkabelung erfolgt über wasserdichte und gut zugängliche Klemmkästen als Modultechnik. Die elektrische Verbindung 17 des Rollenstandes 1, bzw. dessen oben be­ schriebenen Teilen, mit der Steuereinheit ist in Fig. 1 ebenso wie ein Siel- und ein Luftanschluß 18 bzw. 19 sche­ matisch dargestellt. Die Steuereinheit umfaßt u. a. einen Schalt- und Anzeigeschrank sowie eine Fernbedienung, mit deren Sollwertgebern bspw. die (konstanten) Meßpunkte in den zu wählenden Programmen "Leistungsmessung" und "Funk­ tionskontrolle" beliebig oft reproduziert werden können.

Im folgenden wird die Arbeitsweise eines mit einem erfin­ dungsgemäßen Rollenstand 1 ausgestatteten Prüfstandes kurz erläutert:

Da ein derartiger Rollenstand 1 flexibel einsetzbar ist, und es somit unerheblich ist, welches der beiden Laufrol­ lenpaare 5, 6 in (Vorwärts-)Fahrtrichtung des Testfahr­ zeugs vorne liegt, kann der Rollenstand 1 wahlweise im vorderen oder hinteren Bereich des Bodens eines Prüfplat­ zes bzw. einer Einzelprüfbox angeordnet sein und zudem wahlweise vorwärts oder rückwärts von einem Testfahrzeug befahren werden. Abhängig von der gewählten Anordnung wird dann die mit dem in Fahrtrichtung vorn liegenden Laufrol­ lenpaar 5, 6, den sog. Lastrollen, verbundene Bremse 7, 8 über die Relais- oder Schützenkombination der Steuerein­ heit eingeschaltet bzw. erregt, wohingegen die Laufrollen 5, 5′, 6, 6′ des in Fahrtrichtung hintenliegenden Laufrol­ lenpaares 5, 6, den sog. Stützrollen freilaufend sind. Das Testfahrzeug beschleunigt (mit eigener Motorkraft) mit seinen Antriebsrädern das Laufrollensystem 5, 6 gegen den Widerstand der eingeschalteten bzw. erregten Wirbelstrom­ bremse 7, 8. Die hierfür erforderliche Kraft, d. h. die Radumfangskraft, wird von den vorderen Lauf- bzw. Lastrollen 5, 5′, 6, 6′ aufgenommen, über den entsprechen­ den Hebelarm 11, 12 auf einen der Kraftaufnehmer 13, 14 übertragen und schließlich zu einem Zugkraft-Meßinstrument der Steuereinheit weitergeleitet. Zusammen mit der über die Geschwindigkeitsmesser 15, 16 an beiden Laufrollpaa­ ren 5, 6 gemessenen Geschwindigkeit wird die Radleistung (Meßergebnis) des Testfahrzeugs in PS oder kW elektronisch ermittelt und angezeigt. Die Geschwindigkeitsmesser 15, 16 werden je nachdem, ob ihre Laufrollen, 5, 5′, 6, 6′ als Last- oder Schützrollen eingesetzt werden, über die Schüt­ zen-/Relaischaltung, ggf. zusammen mit den Bremsen 7, 8, geschaltet.

Wie oben bereits angedeutet, läßt sich im Rahmen der Lei­ stungskontrolle jede gewünschte Geschwindigkeit (in km/h) an einem ersten Sollwertgeber einer mit einer Steuerein­ heit gekoppelten Fernbedienung einstellen bzw. vorprogram­ mieren. Wenn das Fahrzeug beim Fahren auf dem Rollenstand 1 den gewählten Geschwindigkeitswert erreicht, wird die Radleistung an den Laufrollen 5, 5′, 6, 6′ von den Tacho­ generatoren 15, 16 gemessen und ausgewertet, d. h. mit den vorliegenden Prüfdaten der einzelnen Automobilhersteller verglichen. Diese Prüfdaten, bei denen der Leistungs­ verlust zwischen Motor und Prüfstand bereits berücksich­ tigt ist, geben für bestimmte Geschwindigkeiten die jewei­ ligen Leistungswerte der Motoren an. Nach ggf. erforder­ lichen Einstellarbeiten am Motor des Testfahrzeugs läßt sich die Leistungskontrolle mit der in der Steuereinheit vorprogrammierten Prüfgeschwindigkeit beliebig oft und umgehend wiederholen, so daß erforderliche Reparaturen sowie deren erfolgreiche Erledigung erkennbar sind.

Über einen zweiten Sollwertgeber der Fernbedienung läßt sich im Rahmen der Funktionskontrolle des Testfahrzeugs eine beliebig große Zugkraft (in kp) einstellen, welche unabhängig von der gefahrenen Geschwindigkeit automatisch konstant bleibt. Diese ebenfalls programmierbare Zugkraft erlaubt die Simulation von Straßenverhältnissen und er­ zeugt so straßengleiche Belastungen am Fahrzeug. Diese "elektronische Schwungmasse" ist bei Zug- und Schubbetrieb gleichermaßen wirksam und liefert Daten über das gesamte Antriebssystem des Fahrzeugs, wie z. B. Getriebe, Kupplung, Achsantrieb etc.

Zusätzlich erlaubt die Sollwertvorwahl für die automati­ sche Zugkraftsteuerung das Anfahren der von Automobilher­ stellern vorgeschriebenen Teillastwerte für die Abgaskon­ trolle. Wenn das Prüfprogramm z. B. bei einer Geschwindig­ keit von 100 km/h eine Belastung (Kraft) von 620 m vor­ gibt, wird der Sollwert auf diesen Wert eingestellt und die Geschwindigkeit im richtigen Prüfgang angefahren.

Abschließend sei noch angemerkt, daß ein erfindungsgemäßer Rollenstand auch in geteilter Ausführung für den Einbau über einer Arbeitsgrube ausgebildet sein kann. Zudem kann ein erfindungsgemäßer Rollenstand mit unterschiedlichen Steuer-, Bedienungs- sowie Anzeigeeinheiten betätigt wer­ den.

Bezugszeichenliste

1 Rollenstand
2 Bodenausschnitt
3 Oberseite (von 1)
4 Rahmen
5, 5′ erstes Laufrollenpaar
6, 6′ zweites Laufrollenpaar
7 Bremse
8 Bremse
9 Kupplung
10 Kupplung
11 Hebelarm
12 Hebelarm
13 Kraftaufnehmer
14 Kraftaufnehmer
15 Geschwindigkeitsmesser
16 Geschwindigkeitsmesser
17 Kardanwelle
18 Strom-/Elektronikanschluß
19 Sielanschluß
20 Luftanschluß

Claims (10)

1. Rollenstand für einen Leistungsprüfstand für Kraftfahr­ zeuge, insbesondere für einen Leistungs- und Funktions­ prüfstand für PKWs und Nutzfahrzeuge, mit zwei Laufrollen­ paaren aus jeweils im wesentlichen koaxial und mit Abstand zueinander angeordneten Laufrollen und einem Rahmen, in dem die Laufrollenpaare mit radialem Abstand zueinander drehbar gelagert sind, wobei die Laufrollen eines ersten Laufrollenpaares miteinander und mit einer elektrischen Bremse gekuppelt sind, welche mit einem Kraftaufnehmer verbunden ist, und wobei wenigstens eine Laufrolle eines jeden Lauf­ rollenpaares mit einem Geschwindigkeitsmesser verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen (6, 6′) des zweiten Laufrollenpaares (6) miteinander und mit einer zweiten elektrischen Bremse (8) gekuppelt sind, welche mit einem zweiten Kraftaufnehmer (14) verbunden ist, wobei die erste und zweite Bremse (7 bzw. 8) unabhängig voneinander zu schalten bzw. zu erregen sind.

2. Rollenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen (5, 5′ bzw. 6, 6′) des mit einer nicht eingeschalteten bzw. erregten Bremse (7, 8) verbundenen Laufrollenpaares (5, 6) freilaufend sind.

3. Rollenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Bremse (8) nicht erregt ist, wenn die erste Bremse (7) eingeschaltet bzw. erregt ist, und umgekehrt.

4. Rollenstand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsen (7, 8) den jeweils zugeordneten Kraftaufnehmer (13, 14) jeweils über einen Hebelarm (11, 12) betätigen.

5. Rollenstand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsen (7, 8) jeweils auf der gleichen (Außen-)Seite des Laufrollenpaa­ res (5, 6) angeordnet sind.

6. Rollenstand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Laufrollen­ paar (5, 6) mit einem Geschwindigkeitsmesser (15, 16) ver­ bunden ist, wobei die Geschwindigkeitsmesser (15, 16) je­ weils unabhängig voneinander zu schalten sind.

7. Rollenstand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsen (7, 8) jeweils zusammen mit dem mit dem betreffenden Laufrollen­ paar (5, 6) verbundenen Geschwindigkeitsmesser (15, 16) zu schalten sind.

8. Rollenstand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Bremsen (7, 8) eine Wirbelstrombremse ist.

9. Rollenstand nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen (5, 5′ bzw. 6, 6′) wenigstens eines Laufrollenpaares (5, 6) mittels einer Kardanwelle (17) miteinander gekuppelt sind.

10. Rollenstand nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen (5, 5′ bzw. 6, 6′) eines Laufrollenpaares (5, 6) einteilig ausgebildet sind.