DE19602494A1 - Verfahren zur Geradlaufführung eines Laufbandes eines Flachbahnprüfstands einschließlich Vorrichtung hierzu - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Geradlaufführung eines über eine Antriebs- und Umlenktrommel geschlungenen vorgespann­ ten abgestützen angetriebenen Laufbandes eines Flachbahnprüf­ stands im Falle des Auftretens von seitlichen Kräften, hervor­ gerufen durch Lenkbewegungen über die auf dem Flachbahnprüf­ stand abrollenden Fahrzeugräder eines zu untersuchenden Fahr­ zeugs.

Für die Prüfung der Fahrwerke von Fahrzeugen werden in zuneh­ mendem Maße Prüfstände mit ebener Fahrfläche, Flachbahnprüf­ stände, gefordert. Dies gilt insbesondere für Einrichtungen zur Untersuchung des Fahrkomforts. Grund für derartige Flachbahn­ prüfstände ist die Verschiebung der Eigenfrequenz der Rad/Fahr­ fläche in Abhängigkeit von der Krümmung der Fahrfläche.

Prüfstände, bei denen das Fahrzeugrad auf einer oder zwei Rol­ len getragen wird, führen deshalb bei Komfortuntersuchungen nicht zu praxisnahen Ergebnissen.

Auch bei Bandendeprüfständen in der Fahrzeugproduktion ist der Einsatz von Flachbahneinheiten wegen ihrer geringen Abmessungen von Interesse. Trommeln konventioneller Fahrzeugprüfstände für das Bandende haben Trommeldurchmesser von etwa 1 m bis 2,50 m. Sie bauen dementsprechend groß. Fahrflächen mit geringer bzw. für den Anwendungsfall Bandendeprüfung vernachlässigbarer Krüm­ mung lassen sich deshalb für Fahrzeuge mit kleinem Radstand nicht realisieren. Die Fahreigenschaften auf Prüfständen mit relativ kleinen Doppelrollen oder großen Einzelrollen, wobei das Rad auf dem Rollenscheitel gefahren wird, weichen indes stark von denen auf der ebenen Fahrfläche ab.

Flachbahnprüfstände (EP 0 338 112), wie sie z. B. zur Prüfung von Reifen verwendet werden, bestehen im wesentlichen aus zwei Trommeln, die von einem endlosen Stahlband geringer Dicke um­ schlungen sind. Das obere Trum des Stahlbands ist von einer Gleitfläche unterstützt. Das Rad bzw. der Reifen läuft auf dem unterstützten Abschnitt des Stahlbandes.

Stahlbänder erlauben die Aufnahme von Seitenkräften, erfordern aber relativ große Trommeldurchmesser. Zur Aufnahme der Seiten­ kräfte reicht es nicht aus, die Trommeln ballig auszuführen, wie bei Umschlingungsgetrieben üblich, sondern die Lage des Stahlbands wird mit einem normalerweise aktiven Regelsystem stabil gehalten. Die hierzu erforderlichen Bewegungen einer der Lauftrommeln um eine in etwa horizontale Achse senkrecht zur Drehachse der Trommel sind bei Stahlbändern gering und haben keinen wesentlichen Einfluß auf das Zusammenwirken des Bandes mit der Gleitfläche.

Bei Komfortprüfständen bzw. Flachbahn-Fahrzeugprüfständen ist das Ziel, jedes Rad eines Fahrzeugs auf einer ebenen Fahrfläche zu betreiben und diese Fahrflächen nach vorgegebenem Programm vertikal dynamisch zu bewegen. Die Frequenzen und Amplituden sollen dabei bis zur Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs dem praktischen Fahrbetrieb entsprechen.

Da es zweckmäßig ist, die Flachbahnprüfstände mit ihren Umlenk­ rollen und mit ihrer Gleitfläche unter dem Laufband vertikal dynamisch zu bewegen, sollen diese möglichst massearm ausgebil­ det sein.

Hierzu ist es erforderlich anstelle des Stahlbands normale Flachriemen zu ersetzen, da hierdurch auch der Durchmesser der Umlenkrollen beachtlich verkleinert wird. Werden ballige Rollen eingesetzt, so entstehen große seitliche Lageänderungen des Flachriemens in Abhängigkeit von der Größe der Seitenkraft. Deshalb ist auch hier eine aktive Lageregelung notwendig, wenn praxisnahe Seitenkräfte aufgenommen und nur kleine Lage des Laufbands zugelassen werden sollen. Die hierzu erforderlichen Lenkbewegungen an einer Lauftrommel sind so groß, daß das Zu­ sammenwirken zwischen Band und Unterstützungsfläche beeinträch­ tigt wird.

Ein weiteres Problem sind die erheblichen Spannwege, die für die betriebsgerechte Spannung eines Flachriemens erforderlich sind sowie die zeitliche Änderung der Vorspannung eines solchen Riemens. Ein Riemen wird üblicherweise zu Beginn des Betriebs mit einer wesentlich höheren Spannkraft beaufschlagt, als es der späteren Betriebsvorspannung entspricht. Dies führt zu einer erheblichen zusätzlichen Belastung der Lagerungen der Laufrollen. Außerdem läßt die Vorspannung eines Riemens unter der Belastung in einem Flachbahnprüfstand stärker nach, als bei bestimmungsgemäßem Einsatz zu erwarten wäre. In sehr kurzen Abständen muß deshalb die Vorspannung des Laufbands überprüft und korrigiert werden. Da die Lebensdauergrenze des Bandes sowohl von der Längung als auch von der weiteren Verformung abhängig ist, ist nur schwer zu bestimmen, so daß in der Regel das Band weit vor der realen Nutzbarkeitsgrenze ausgewechselt wird, um unerwartete Betriebsstörungen zu vermeiden.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit denen das Lauf­ band auch bei Einwirken von Seitenkräften in einer stabilen seitlichen Lage gehalten und gleichzeitig das System Laufband/- Trommelsatz so gespannt werden kann, daß eine optimale Nutzung ohne Überlastung des Bandes gewährleistet ist und eine über die Betriebsvorspannung hinausgehende Vorspannung vermieden wird, bei gleichzeitiger Überwachbarkeit der Lebensdauergrenze des Laufbandes. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkma­ len des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gelöst, daß eine Spannrolle im Bereich des Untertrums des Laufbandes auf der Laufbahn Innenseite unter Aufrechterhaltung der vorgegebenen Bandspannung, um eine orthogonal zur Laufachse in der Mitte zwischen den beiden Enden der Spannrolle verlaufende vertikale Achse, im selben Maß in entgegengesetzter Richtung horizontal abgestützte Kräfte als Reaktion auf die durch die Seitenkräfte eingeleitete Verschiebekräfte durch ihr Verdrehen aufbringt. Durch das Verschwenken der Spannrolle, nachdem über diese die Vorspannkraft aufgebracht wird, tritt auch bei Verdrehung um die Hochachse eine weitere Zunahme der Vorspannung nicht ein, es wird jedoch in Reaktionsrichtung entgegen der Aktionsrich­ tung durch die Lenkbewegung eine Reaktionskraft im vorlauf enden Trum auf das Laufband ausgeübt, welches das Laufband wieder in seine Nullage zurückführt.

Als Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens wird vorge­ schlagen, daß während der Prüfung von Fahrzeugen ein Vorspann­ weg der Spannrolle und ihre maximal mögliche Verdrehung gemes­ sen werden. Durch diese Ausgestaltung kann bei Vorgabe eines bestimmten Sollwerts, der sich aus Vorspannkraft und der durch das Verschwenken eintretenden Kraft besteht, erreicht werden, daß das verwendete Laufband, bei welchem es sich nicht um ein Stahlband, sondern um ein normales Förderband aus Gummi oder Kunststoff handelt, möglichst lange benutzbar bleibt.

Ausgehend von einem Flachbahnprüfstand mit einem über eine Antriebs- und Umlenktrommel geschlungenen vorgespannten abge­ stützen und angetriebenen Laufband zur Durchführung des Ver­ fahrens, wird zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe gemäß Anspruch 3 vorgeschlagen, daß in einem Rahmen die Antriebs- und Umlenkrollen drehbar im horizontalen Abstand voneinander in einem Rollenschemel angeordnet sind, daß zwi­ schen den beiden Rollen im Rahmen ein das Laufband unterstüt­ zender Tisch vorgesehen ist, daß auf der Unterseite des Tisches achsparallel zu der Antriebs- und der Umlenktrommel eine Spann­ trommel mit ihren beiden Achsen überstützen und pendelnd am Tisch angelenkt ist, daß die Abstützung der Stützen am Tisch über sphärische Gelenke erfolgt, daß die Stützen über sphäri­ sche Gelenke mit den Enden der Achse der Spanntrommel verbunden sind, daß im Bereich der Verbindung zwischen den Enden der Achse der Spanntrommel und den Stützen weitere Gelenkelemente an den Stützen vorgesehen sind und daß die weiteren Gelenkele­ mente mit horizontal verlaufenden Stangen verbunden sind. Durch die Anordnung der Spannrolle im Bereich des Untertrums des Laufbandes an einem Gestänge um eine wesentliche vertikale kinematische Achse und deren drehbare Schwingung wird erreicht, daß bei Auslenkungen des Laufbands aus der zu den Lauftrommeln achsparallelen Lage zufolge Lenkeinwirkung, die Vorspannung des Laufbands praktisch konstant bleibt, obwohl durch das Drehen eine Reaktionskraft gegen die als Aktionskraft einwirkende Lenkbewegung aufgebracht werden kann.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird gemäß Anspruch 4 unter Schutz gestellt, daß die Stützen mit den sphä­ rischen Gelenken am Tisch in vertikal verstellbaren Führungen gelagert sind. Hiedurch wird es ermöglicht, zusätzlich über eine vertikale Verschiebung der Spanntrommel eine zusätzliche Vorspannkraft auf das Laufband aufzubringen.

In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird gemäß Anspruch 5 unter Schutz gestellt, daß die Achse der Spanntrommel beid­ seitig in einem Kreuzgelenk gelagert und horizontal geführt ist. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß trotz Schwen­ ken der Spanntrommel um eine vertikale Achse, ein Anheben der Enden dem Spanntrommel praktisch nicht stattfindet, so daß eine Änderung in der Vorspannung nicht geschieht und was gleichzei­ tig eindeutig die Reaktionskräfte gegen die Lenkkräfte zum Geradeauslauf des Laufbands aufgebracht werden können.

Anhand der nachfolgenden Zeichnungen wird die Erfindung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Flachbahnprüfstand mit einer Spanntrommel, die gleichzeitig auch Kräfte für die Geradführung des Laufbands aufbringt in Seitenansicht,

Fig. 2 den Flachbahnprüfstand nach Fig. 1 in einem Schnitt durch die Spanntrommel in ihrer Ausgangslage und die Aufhängung der Spanntrommel in einem Kreuzgelenk,

Fig. 3 eine horizontale Abstützung der Spanntrommel und

Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Draufsicht auf das Kreuzge­ lenk.

In den Figuren werden dieselben Bauteile mit denselben Bezugs­ ziffern bezeichnet.

Gemäß Fig. 1 besteht ein Rollenschemel 1 aus einem Rahmen 2, in welchem Antriebs- und Umlenktrommeln 3, 4 in Lagern 6 auf ge­ nommen sind. Über einen Tisch 10, welcher am Rahmen 2 fest angeordnet ist, wird ein Laufband 5 abgestützt, welches um die Antriebs- und Umlenktrommel 3, 4 und um eine Spanntrommel 7 ge­ schlungen ist.

Die Spanntrommel 7 ist gegenüber dem Rahmen 2 pendelbar an Stützen 12 auf gehängt, wobei die Stützen 12 einmal über sphäri­ sche Gelenke 13 mit Elementen 20 verbunden sind, die in Führun­ gen 18 des unterstützenden Tisches 10 geführt gehaltert sind. Zum anderen tragen die Stützen 12 im Bereich ihres anderen Endes über weitere sphärische Gelenke, das Ende der Achse 15 der Spanntrommel 7. Unterhalb der weiteren sphärischen Gelenke 14 sind noch weitere sphärische Gelenke 16 am anderen Ende der Stützen 12 angeordnet, welche durch Stangen 17 in horizontale Richtung bewegt werden, was gleichzeitig einer Bewegung der Spanntrommel um eine vertikale Achse 9 entspricht. Hierbei bewegt sich die Spanntrommel 7 mit Spanntrommelachse 11 mit ihren Enden näherungsweise auf Kreisbögen 21.

Durch gegensinnige Auslenkung der noch weiteren sphärischen Gelenke 16 an den beiden Seiten der Spanntrommel 7 wird diese, wie bereits ausgeführt, um eine im wesentlichen vertikale Achse 9 verdreht.

Die Länge der Stützen 12 zwischen den sphärischen Gelenken 13 und den weiteren sphärischen Gelenken 14 ist so gewählt, daß bei der Pendelung der Spanntrommel 7 um die sphärischen Gelenke 13 die Vorspannung der Antriebs- und Umlenktrommel 3, 4 prak­ tisch nicht verändert wird.

Die Vorspannung des Laufbands 5 wird aufgebracht durch Verschie­ bung der Elemente 20 gegenüber dem Laufband 5 unterstützenden Tisch 10 in im wesentlichen vertikaler Richtung. Hierbei können die Elemente 20, bevorzugt als Kolben ausgeführt sein, die in zylindrischen Führungen 18 des Tisches 10 oder im Rahmen 2 verschiebbar und druckbeaufschlagbar aufgenommen sind. Eine weitere Ausgestaltungsform der Elemente 20 bzw. der Führungen 18 kann als Mutter/Spindeleinheit gestaltet sein. In diesem Falle wird die Vorspannung des Laufbands 5 durch Verstellen dieser Mutter/Spindeleinheit aufgebracht.

Bei der in Fig. 2 dargestellte Form des Flachbahnprüfstands in einem Schnitt durch die Spanntrommel wird die Verbindung der Spanntrommelachse 11 über die Stützen 12 mit einem Kreuzgelenk 19 dargestellt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen in Verbindung mit der Fig. 1 und 2 die Funktion des Kreuzgelenks 19. So wird in Fig. 4, einem Ausschnitt aus der Draufsicht, dargestellt, wie die Spanntrom­ mel 7 Lenk- und Vorspannbewegungen durchführen kann und wie sie dabei horizontal so zu führen ist, daß sie gegen seitliche Kräfte (Reaktion des Laufbandes auf Lenkkräfte durch das Fahr­ zeug abgestützt ist und sich bei Auslenkung um eine näherungs­ weise ortsfeste vertikale und etwa spanntrommelmittige Achse drehen kann.

Dies wird erreicht durch das Kreuzgelenk 19 mit Drehzapfen 22 und 23, welche in Führungen 24, 25 im Rahmen 2 bzw. einer wei­ teren fest verbundenen Führung 26 mit der Spanntrommelachse 11 längs verschieblich angeordnet sind und deren Funktion durch das Zusammenwirken mit erzwungenen Bewegungskomponenten zu der gewünschten Eigenschaft führt.

Mit der Vertikalzustellung bzw. der vertikalen Bewegungskom­ ponente der Pendelung der Spanntrommel 7, welche eine gegen­ sinnige Bewegung auf den näherungsweisen Kreisbögen 21 um die beiderseitigen sphärischen Gelenke 13 ausführt, folgt der ver­ tikale Zapfen 22 des Gelenkkreuzes 22/23 mit einer Gleitbewe­ gung in den mit dem Rahmen 2 verbundenen Führungen 24/25.

Die horizontale Komponente der Pendelung um die sphärischen Gelenke 13 wird durch die Kombination aus Gleiten der fest verbundenen Führung 26 als Gabelstück ausgebildet, auf dem horizontalen Zapfen 23 des Gelenkkreuzes 22/23 und Drehung des vertikalen Zapfens 22 in den weiteren Führungen 24, 25 aufgenom­ men.

Die erzwungene gegenläufige Bewegung der Enden der Spannrollen­ achse 11 bewirkt dabei, daß sich die Spannrolle 7 näherungs­ weise um die ideale mittige vertikale Achse 9 dreht, wobei die Verschiebung der Mitte der Spanntrommelachse 11 aus ihrer Idealposition im Bereich des maximalen Lenkwinkels der Spann­ trommel 7 vernachlässigbar gering ist.

Claims (5)

1. Verfahren zur Geradlaufführung eines über eine Antriebs- und Umlenktrommel (2, 3) geschlungenen vorgespannten abgestüt­ zten angetriebenen Laufbands (5) eines Flachbahnprüfstands im Falle des Auftretens von seitlichen Kräften, hervorgerufen durch Lenkbewegungen über die auf dem Flachbahnprüfstand abrollenden Fahrzeugräder eines zu untersuchenden Fahr­ zeugs, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannrolle (7) im Bereich des Untertrums des Laufbands (5) auf der Laufbahnin­ nenseite unter Aufrechterhaltung der vorgegebenen Bandspan­ nung um eine orthogonal zur Laufachse in der Mitte zwischen den beiden Enden der Spannrolle (7) verlaufende vertikale Achse (9) im selben Maß in entgegengesetzter Richtung hori­ zontal abgestützt, Kräfte als Reaktion auf die durch die Seitenkräfte eingeleitete Verschiebekräfte durch ihr Ver­ drehen aufbringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Prüfung von Fahrzeugen ein Vorspannweg der Spanntrommel (7) und ihre maximal mögliche Verdrehung gemes­ sen werden.

3. Flachbahnprüfstand mit einem über eine Antriebs- und Um­ lenktrommel (3, 4) geschlungenen vorgespannten abgestützten und angetriebenen Laufband (5) zur Durchführung des Verfah­ rens nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Rahmen (2) die Antriebs- und Umlenktrommel (3, 4) drehbar im horizontalen Abstand voneinander in einem Rol­ lenschemel (1) angeordnet sind, daß zwischen den beiden Trom­ meln (3, 4) im Rahmen (2) ein das Laufband (5) unterstützenden Tisch (10) vorgesehen ist, daß auf der Unterseite des Tisches (10) achsparallel zu der Antriebs- und der Umlenktrommel (3, 4) eine Spanntrommel (7) mit ihrer Achse (11) über Stützen (12) und pendelnd am Tisch angelenkt ist, daß die Abstützung der Stützen (12) am Tisch (10) über sphärische Gelenke (13) erfolgt, daß die Stützen (12) über weitere sphärische Gelenke (14) mit den Enden der Achse (11) der Spanntrommel (7) verbunden sind, daß im Bereich der Verbindung zwischen den Enden der Achse (11) der Spanntrommel (7) und den Stützen (12) noch weitere sphä­ rische Gelenke an den Stützen (12) vorgesehen sind und daß die noch weiteren sphärischen Gelenke (16) mit horizontal verlaufenden Stangen (17) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (12) mit den sphärischen Gelenken (13) am Tisch (10) in vertikal verstellbaren Führungen (18) in Elementen (20) gelagert sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Achse (11) der Spanntrommel (7) beidseitig in einem Kreuzgelenk (19) gelagert und horizontal geführt ist.