DE19900620A1 - Rollenprüfstand für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Rollenprüfstand für KraftfahrzeugeInfo
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Rollenprüfstand für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer Laufrolle bzw. -trommel (9) für je ein Rad (2) einer Achse des zu prüfenden Fahrzeugs (1), mit mindestens einer elektrischen Maschine (9) zum direkten Antreiben und Verzögern der Laufrollen (3), deren Statorgehäuse (9a) in einem Tragrahmen (6) pendelnd gelagert und über Kraftmesser (20) an diesem Tragrahmen abgestützt ist und mit einer Steuereinheit, der ein Fahrsimulator zum Einstellen spezifischer Fahrzeugdaten und zur Simulation von ausgewählten Fahrzuständen zugeordnet ist. Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit ist erfindungsgemäß das Statorgehäuse (9a) der Antriebsmaschine (9) über eine schmierölfreie Lageranordnung in dem Tragrahmen (6) gelagert.
Description
Die Erfindung betrifft einen Rollen- bzw. Trommelprüfstand
für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
angegebenen Gattung sowie ein Verfahren zum Steuern mehre
rer elektrischer Antriebsmaschinen von Rollenprüfständen.
Bei der Prüfung von fahrdynamischen Parametern und auch der
Abgaswerte von durch Brennkraftmaschinen angetriebenen
Kraftfahrzeugen werden in neuerer Zeit komplexe Rollen-
bzw. Trommelprüfstände eingesetzt, die eine Simulation un
terschiedlicher Fahrbedingungen ermöglichen. Zur Durchfüh
rung von Untersuchungen beispielsweise der Bremsfunktionen,
der Abgasemissionen od. dgl. wird das Prüffahrzeug im Rol
lenstand durch z. B. Gestänge fixiert, wobei je nach der
Auslegung des Prüfstandes entweder die beiden Räder einer
Achse oder aber die beiden Räder mehrerer Achsen auf dem
Scheitelbereich je einer Trommel bzw. eines Rollenpaares
aufstehen. Die Trommeln bzw. die Rollenpaare sind mit An
triebs-/Verzögerungsmaschinen gekoppelt, denen Meßelemente
zum Erfassen der entsprechend den verschiedenen Prüfbedin
gungen auftretenden Drehmomente bzw. Zugkräfte zugeordnet
sind.
Bei den zur Prüfung von Fahrzeugen mit sog. Allradantrieb
verwendeten Prüfständen müssen die Laufrollen bzw. -trom
meln für die Vorderräder und die Laufrollen bzw. -trommeln
für die Hinterräder auch bei sich ändernder Prüfgeschwin
digkeit mit gleicher Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit
umlaufen, weil bei etwa auftretenden Geschwindigkeitsdiffe
renzen zwischen den vorderen und hinteren Laufrollenpaaren
die im Fahrzeug integrierte Elektronik zu Regeleingriffen
veranlaßt werden kann. So sind normalerweise die Bremssy
steme von Kraftfahrzeugen so ausgelegt, daß bei Betätigung
des Bremspedals die Vorderräder stärker als die Hinterräder
abgebremst werden. Bei einer Funktionsprüfung des Bremssy
stems des Prüffahrzeuges können die stärker abgebremsten
Vorderräder die zugehörigen Laufrollen des vorderen Prüf
satzes stärker verzögern, mit der Folge, daß das fahrzeug
eigene Antiblockiergerät auf einen zu starken Radschlupf
schließt und die Bremskraft der Vorderräder entsprechend
verringert. Wird umgekehrt beim Beschleunigen die Antriebs
achse und über deren Räder das entsprechende Laufrollenpaar
schneller als die nicht getriebene Achse, so kann dies ein
Ansprechen des fahrzeugeigenen Antischlupfreglers auslösen,
welcher dann die von der Brennkraftmaschine abgegebene Lei
stung verringert. Es liegt auf der Hand, daß derartige Re
geleingriffe die gewünschten Meßergebnisse verfälschen.
In einem zur Funktionsprüfung unterschiedlicher Betriebspa
rameter von sog. Allrad-Fahrzeugen konzipierten Prüfstand
müssen daher nicht nur die Fahrwiderstände, ausgedrückt in
A-, B-, C-Koeffizienten, und die aus Beschleunigungen bzw.
Verzögerungen resultierenden Kräfte und Momente der beweg
ten Massen erfaßt und geregelt werden, sondern es müssen
auch die Umfangsgeschwindigkeiten der vorderen und hinteren
Laufrollen bzw. -trommeln gleich gehalten werden, wobei ei
ne winkelsynchrone Rotation der vorderen und hinteren Lauf
rollen bzw. -trommeln als optimal angesehen wird.
Aus der US 5 452 605 ist ein Trommelprüfstand für ein
Kraftfahrzeug mit Einachs-Antrieb bekannt, bei dem ein ein
ziger Prüfsatz zwei Lauftrommeln und eine mittlere elektri
sche Antriebsmaschine enthält, die in einem gemeinsamen
Tragrahmen gelagert ist und beide Lauftrommeln direkt syn
chron antreibt. Das Statorgehäuse der Antriebs- bzw. Verzö
gerungsmaschine ist in zwei vertikalen Stützen des Tragrah
mens pendelnd gelagert und zusätzlich über einen Drehmo
ment- bzw. Kraftsensor am Rahmen abgestützt. Wird bei
spielsweise bei einer Bremsprüfung des Kraftfahrzeuges die
von dessen abgebremsten Rädern auf die Laufrollen übertra
gene Bremskraft in die Antriebsmaschine eingeleitet, dann
reagiert das Statorgehäuse durch eine Verdrehung in den vom
Drehmomentsensor bestimmten Grenzen, wobei das Reaktionsmo
ment des Statorgehäuses vom Drehmoment- bzw. Kraftsensor
erfaßt wird. Änderungen des vom Statorgehäuse ausgeübten
Drehmomentes werden somit vom Drehmomentsensor als Meßwerte
erfaßt. Zur beidseitigen Lagerung des Statorgehäuses im
Tragrahmen weist das Statorgehäuse an jeder Stirnseite ei
nen Hohlzapfen auf, in denen über innere Wälzlager die mit
den beiden Lauftrommeln verbundene Rotorwelle gelagert ist.
Gegenüber dem Tragrahmen ist jeder Hohlzapfen über ein wei
teres radial äußeres Wälzlager gelagert. Ein Nachteil die
ser Lageranordnung besteht darin, daß im Stillstand der An
triebsmaschine kein Schmierfilm in den Wälzlagern vorhanden
ist und die Lagerkörper sich direkt kontaktieren. Dies
führt beim Anlaufen der Maschine zu extrem hohen Reibwerten
und zu frühzeitigen Beschädigungen der Lageranordnung. Ver
größert wird dieser nachteilige Effekt noch dadurch, daß
sich die Wälzkörper durch den bei laufender Maschine vor
handenen Körperschall in die Lagerschalen eingraben können.
Zur Überwindung dieser nachteiligen Effekte ist es aus der
US 5 522 257 bekannt, zwei Wälzlager unter Zwischenschal
tung eines Mittelrings koaxial übereinander zu montieren
und die Mittelringe vor einem Einschalten der Antriebsma
schine über einen Riementrieb mit einer vorgegebenen Dreh
geschwindigkeit anzutreiben, um in den beiden Wälzlagern
bereits vor der Inbetriebnahme der Antriebsmaschine einen
Schmierfilm zu erzeugen. Nachteilig ist allerdings, daß
durch die Bewegung der Mittelringe dieser Lager eine Kraft
eingeleitet wird, die sich zu dem während der Prüfung zu
messenden Drehmoment addiert. Darüber hinaus erfordern die
Doppellagerung und der Mittelring mit seinem Drehantrieb
einen zusätzlichen technischen Aufwand.
Aus der DE-B-39 20 277 ist ein Rollenprüfstand für allrad
getriebene Kraftfahrzeuge bekannt, mit dem auch sog. Gier
momente um die Fahrzeughochachse simuliert und erfaßt wer
den können. Jedes Vorderrad und jedes Hinterrad des zu prü
fenden Kraftfahrzeuges ist auf jeweils einem Rollenpaar ab
gestützt. Um die Räder einzeln antreiben und abbremsen zu
können, wird jedes Rollenpaar von einer eigenen Antriebsma
schine angetrieben, wobei zwischen jeder Rolle und der zu
gehörigen Maschine ein Drehmomentsensor angeordnet ist. Den
Antriebsmaschinen sind Stromrichter vorgeschaltet, die je
weils von einem zugehörigen Regelverstärker angesteuert
werden. Zur Messung der Drehgeschwindigkeiten der einzelnen
Maschinen dienen Tachogeneratoren, wobei jeweils ein Tacho
generator, ein Regelverstärker, ein Stromrichter und eine
Antriebsmaschine Bauteile je eines Drehzahlregelkreises
sind und alle Regelkreise an einen als Prozessrechner oder
programmierbares Steuergerät ausgebildeten Prozessor ange
schlossen sind. Für die Simulation einer Kurvenfahrt können
mit Hilfe dieses Prozessors auf der Grundlage einer ge
wünschten Fahrgeschwindigkeit die dieser Kurvenfahrt ent
sprechenden unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der
kurveninneren bzw. kurvenäußeren Trommeln bestimmt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rollen- bzw. Trommel
prüfstand zu schaffen, der bei konstruktiv verringertem
Aufwand genauere Meßergebnisse liefert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
Statorgehäuse der Antriebsmaschine über schmiermittelfreie
Lageranordnungen im Tragrahmen gelagert ist.
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfin
dung weisen die Lageranordnungen konstruktiv einfache
Gleitlager auf, in deren Lagerteilen (Lagerschalen) ta
schenförmige bzw. nutartige Vertiefungen eingearbeitet
sind, die mit einem im wesentlichen konstanten tragenden
Druckölstrom beaufschlagt werden. Zwischen den Gleitflächen
jedes Lagers entwickelt sich ein ggf. filmartiges Druckmit
telpolster von hoher Tragfähigkeit und vernachlässigbaren
Reibungswerten gegenüber den relativ geringfügigen Pendel
bewegungen des Maschinengehäuses im Tragrahmen. Die vom Ma
schinengehäuse bei einem Prüfvorgang ausgeübten Drehmomente
werden dadurch fehlerfrei vom Kraftmesser erfaßt. Eine die
ser Lageranordnungen ist zweckmäßig als axiales Festlager
ausgebildet und weist zusätzlich zu dem mit den Tragtaschen
versehenen Radialdrucklager ein Axialdrucklager mit einge
arbeiteten Taschen auf. Durch diese quasi schwimmende Lage
rung des Statorgehäuses werden die bei den herkömmlichen
Wälzlagerungen auftretenden Reibungseinflüsse sowie auch
Verschleißerscheinungen der Lagerteile vermieden. Beim Ein
leiten von radialen Kräften, z. B. durch das Gewicht eines
aufgefahrenen Fahrzeuges, wird die jeweils innere Lager
schale nach unten gedrückt, wodurch sich die Spaltweiten
der unteren Hälfte dieser Traglager verringern und damit
die Stützeigenschaft zunimmt.
Zweckmäßig kann je eine Lagerschale jedes Gleitlagers mit
einer inneren ggf. PTFE-haltigen Gleitschicht ausgestattet
sein, in welcher Nuten netzartig eingearbeitet sind. Das
durch diese flachen Nuten zugeführte Druckmittel bildet ei
nen großflächigen dünnen Film von hoher Tragfähigkeit und
minimalen Reibwerten.
Zur Erzeugung der Ölströme kann entweder pro Tragtasche ein
separates Pumpensegment verwendet werden oder als konstruk
tiv einfachere Variante kann eine gemeinsame Druckölversor
gung mit nur einer einzigen Pumpe und individuellen Regel
elementen für die einzelnen Teilströme vorgesehen sein.
Durch Auslegung von volumenstromregelnden Ventilen können
zur Erzielung einer etwa mittleren Lagerhärte ein konstan
ter Drucköldurchfluß, zur Erzielung einer relativ harten
Lagerstelle ein mit wachsendem Gegendruck ansteigender
Durchfluß oder zur Erzielung einer weichen Lagerstelle ein
bei steigendem Gegendruck verringerter Durchfluß einge
stellt werden. Mit diesen Variationsmöglichkeiten wird eine
gegenüber Wälzlagerungen wesentlich verbesserte Laufruhe
erreicht, was beispielsweise bei Geräuschuntersuchungen des
Prüffahrzeuges von erheblicher Bedeutung sein kann.
Eine weitere Lageranordnung für die "Pendellagerung" des
Statorgehäuses zeichnet sich dadurch aus, daß beidseitig
mehrere winkelversetzt angeordnete und in Umfangsrichtung
nachgiebige Blattfederelemente mit ihrem radial äußeren Ende
an einem in dem Tragrahmen fixierten Kranz und mit ihrem
radial inneren Ende an einem vorstehenden Bauteil jeder
Stirnwand des Statorgehäuses befestigt sind. Diese Blattfe
derelemente sind so ausgelegt, daß sie den relativ kleinen
Verdrehbewegungen des Statorgehäuses nur einen vernachläs
sigbar kleinen Widerstand entgegensetzen und nahezu aus
schließlich nur Gewichtskräfte aufnehmen.
Zur weiteren Steigerung der Meßgenauigkeit zeichnet sich
der erfindungsgemäße Trommelprüfstand noch dadurch aus, daß
der zwischen dem Statorgehäuse und der Rahmenkonstruktion
angeordnete Kraftmesser als Kraftmeßdose ausgebildet ist,
deren eines Funktionsglied einen Kolben aufweist, welcher
in einem beidseitig mit einem Druckölstrom beaufschlagten
Zylinder schwimmend abgestützt ist. Durch diese schwimmende
Abstützung des Funktionsgliedes der Kraftmeßdose werden die
bei herkömmlichen Abstützungen unvermeidlichen Meßfehler
vermieden, die sich durch Reibung im Mehrgelenk-Gestänge
sowie Verkantungen in Teleskop-Gestängen ergeben. Bei den
herkömmlicherweise als Gelenkösen ausgebildeten und als
einfache Gleitlager wirkenden Ausführungen werden durch
Haftreibung schräge Kräfte in die Kraftmeßdose eingeleitet,
welche die Meßwerte verfälschen können. Die bei dem erfin
dungsgemäßen Prüfstand verwendete Kraftmeßdose ist einer
seits am pendelnd gelagerten Statorgehäuse der Antriebsma
schine oder an dem Tragrahmen befestigt und andererseits
mit dem Kolben verbunden, der in dem flachen entweder am
Tragrahmen oder aber am Statorgehäuse befestigten Zylinder
aufgenommen ist. Die Oberseite und die Unterseite des Kol
bens werden mit je einem vorzugsweise konstanten Druckölvo
lumenstrom beaufschlagt, der entweder von einer separaten
Pumpe oder aber von der Druckölversorgung für die Lageran
ordnungen bereitgestellt wird. Die Regelung bzw. Dosierung
des Druckölvolumens und des geeigneten Flüssigkeitsdruckes
erfolgt über geeignete Regelglieder, welche eine schwimmende
Abstützung des Kolbens gewährleisten und Anschläge an
der Zylinderwandung verhindern.
Damit zum Prüfen von Fahrzeugen mit mehreren angetriebenen
Achsen die Position der beiden Prüfsätze den unterschiedli
chen Radständen der zu prüfenden Fahrzeuge angepaßt werden
kann, zeichnet sich ein Trommelprüfstand gemäß der Erfin
dung dadurch aus, daß ein erster Prüfsatz ortsfest und der
zweite Prüfsatz in Längsrichtung verfahrbar in einer ge
meinsamen Grube angeordnet ist, wobei jeder Prüfsatz aus
einem Tragrahmen, einer mittigen elektrischen Antriebsma
schine mit pendelnd im Tragrahmen gelagertem Statorgehäuse
und aus zwei seitlichen großvolumigen Trommeln besteht, die
von der beidseitig vorstehenden Maschinenwelle direkt syn
chron angetrieben bzw. abgebremst werden.
Zur tragenden Abdeckung der sich bei den Verfahrbewegungen
des zweiten Prüfsatzes ergebenden Freiräume der Grube sind
vorteilhaft an den Auffahrplatten dieses zweiten Prüfsatzes
in Längsrichtung jalousieartig flexible quersteife Tragbän
der befestigt, welche die zum Auf- und Abfahren des Prüf
werkzeuges erforderlichen Fahrstreifen von variabler Länge
bilden.
Um auch bei größeren Fahrstrecken die Grubentiefe klein zu
halten, zeichnet sich eine weitere bevorzugte Ausgestaltung
der Erfindung dadurch aus, daß die freien Endabschnitte
dieser vorzugsweise aus Gliederketten mit Tragplatten be
stehenden Tragbänder in je einem Speicher innerhalb der
Grube aufgenommen sind, in welchem sie U-förmig umgelenkt
werden.
Ein Prüfstand zum Prüfen von einachsig angetriebenen Kraft
fahrzeugen bei stillgelegter Bordelektronik (ABS, ASR,
usw.) zeichnet sich durch einen einzigen Prüfsatz der vor
stehend beschriebenen Bauart aus, der in einer relativ lan
gen Grube motorisch längsverfahrbar ist und die jalousiear
tigen Abdeckungen aufweist.
Um erhöhte Abstrahlungen des prüfstandseigenen Körper
schalls zu verhindern, kann in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung jeder Prüfsatz auf Dämpfern schwingungsisoliert
auf dem Grubenboden abgestützt sein. Zusätzlich können die
Überfahrplatten incl. einer jeweiligen Zentriereinrichtung
für das auffahrende Fahrzeugrad als separate Module ausge
bildet und unabhängig vom jeweiligen Prüfsatz am Grubenrand
befestigt werden. Durch diese lokale und konstruktive Tren
nung zwischen jedem Prüfsatz und den Überfahr-Bauteilen er
gibt sich die Möglichkeit, den Oberbau mit zusätzlichen
Schall- bzw. Wärmeisolierungen auszurüsten. Insbesondere
bei Prüfungen in Klimakammern müssen durch eine derartige
Isolierung die Prüfsätze mit ihren Antriebsmaschinen und
den entsprechenden Meßmitteln nicht den gleichen tiefen
Temperaturen wie das zu prüfende Fahrzeug ausgesetzt wer
den.
Eine hinsichtlich konstruktivem Aufwand und Betriebssicher
heit besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, daß als Antriebsmaschinen statt
der bisher eingesetzten Gleichstrom- bzw. Asynchronmaschi
nen erfindungsgemäß Synchronmaschinen eingesetzt werden,
die unter Verwendung von Frequenzumrichtern parallel be
trieben werden. Die Ausgangsfrequenz fd des Umrichters wird
nach der folgenden Formel bestimmt:
In dieser Formel bedeuten:
ΣF = Summe aller Kräfte (N)
t = Zeit (s)
m = zu simulierende Masse (kg)
U = Umfang der jeweiligen Laufrolle (m)
P = Polpaarzahl der Synchronmaschine
ΣF = Summe aller Kräfte (N)
t = Zeit (s)
m = zu simulierende Masse (kg)
U = Umfang der jeweiligen Laufrolle (m)
P = Polpaarzahl der Synchronmaschine
Auf der Grundlage des zweiten Newton'sches Gesetzes be
stimmt sich die Prüfgeschwindigkeit aus der Summe der auf
tretenden Kräfte dividiert durch die simulierte Fahrzeug
masse. Über den Durchmesser der Trommeln wird die Wellen
drehzahl ermittelt und unter Einbeziehung der Polpaarzahl
der Antriebsmaschinen ergibt sich ein direkter Bezug der
ermittelten Umrichterfrequenz zur Prüfgeschwindigkeit. Meß
fühler zum Erfassen von Drehzahlen und/oder Geschwindigkei
ten sind nicht notwendig, was einen wesentlichen Vorteil
gegenüber den herkömmlichen Systemen mit mehreren Tacho
generatoren darstellt.
Die Erregung der Synchronmaschinen kann über Schleifringe
oder über einen magnetischen Übertrager erfolgen. Von be
sonderem Vorteil ist die Anwendung von permanent erregten
Maschinen. Um die bei Synchronmaschinen bekannten Pendel
schwingungen möglichst zu unterdrücken, können spezielle
Dämpferstäbe z. B. als Kurzschlußwicklungen eingebaut wer
den. Durch die Fremderregung der Maschinen laufen alle Mo
torwellen freguenzsynchron, wobei durch die zusätzlich zur
permanenten Erregung angebrachten Kurzschlußwicklungen die
unerwünschten Pendelschwingungen der jeweiligen Antriebsma
schine minimiert werden.
Ein anderes besonders zweckmäßiges System zur Erzielung ei
nes Synchronlaufes der Antriebsmaschinen und der ihnen zu
geordneten Lauftrommeln zeichnet sich dadurch aus, daß die
rotierenden Drehmassen dadurch erhöht bzw. erniedrigt wer
den, indem entsprechend den jeweils auftretenden Winkelbe
schleunigungen Kräfte simuliert werden, die zu den Massen
trägheitskräften hinzuaddiert oder abgezogen werden. Die
entsprechenden zusätzlichen elektrisch simulierten Massen
errechnen sich nach der folgenden Gleichung:
Fsoll = die von den Antriebsmaschinen aufzubringende
Zugkraft (N)
Fabc = Zugkraft der Fahrwiderstände (N)
m = zu simulierende Masse
dv = Geschwindigkeitsänderung
dt = Zeiteinheit
Fabc = Zugkraft der Fahrwiderstände (N)
m = zu simulierende Masse
dv = Geschwindigkeitsänderung
dt = Zeiteinheit
Der Vorzug dieser Simulation ist, daß auch beliebig kleine
oder gar keine simulierten Massen eingestellt werden kön
nen. Ein Nachteil des aus der DE-B-39 20 277 bekannten Ver
fahrens besteht darin, daß hier keine beliebig kleinen Mas
sensimuliert werden können, da eine Masse "Null" bei dem
hier angewandten Berechnungsverfahren eine Division durch
Null ergeben würde. Dementsprechend müssen bei diesem be
kannten Verfahren die rotierenden Massen des Prüfstandes
relativ klein gehalten werden, so daß die für das Fahrzeug
zu simulierenden Massen entsprechend groß sein müssen. Dies
hat jedoch den Nachteil, daß die Antriebsmaschinen einen
relativ großen Anteil der Fahrzeugmasse simulieren und dem
entsprechend groß dimensioniert sein müssen. Um relativ
kleinere und kostengünstigere Antriebsmaschinen einsetzen
zu können und ein verbessertes Ansprechverhalten bei erhöh
ter Genauigkeit zu erzielen, sollte die Differenz zwischen
den mechanisch rotierenden Massen und den zu simulierenden
translatorischen Fahrzeugmassen möglichst klein gehalten
werden.
Gleichzeitig ist ein synchroner Lauf der Trommeln für die
Vorderräder und der Trommeln für die Hinterräder erforder
lich, wobei die Funktion der Massensimulation gewährleistet
bleiben muß. Bei einem bevorzugten System der Erfindung
wird dies dadurch erreicht, daß die Drehwinkel der vorderen
und der hinteren Antriebsmaschine erfaßt werden. Durch Sub
traktion dieser beiden Drehwinkel wird eine Winkeldifferenz
gebildet, die auf einen PID-Regler geschaltet wird. Das von
diesem PID-Regler erzeugte Ausgangssignal wird zu dem
Stellsignal für den einen Antriebsmotor addiert und vom
Stellsignal für den zweiten Antriebsmotor subtrahiert. Da
durch bleibt die Summe der Drehmomente für die Massensimu
lation gleich.
Statt der sonst üblichen Inkrementalencoder werden bei dem
erfindungsgemäßen System vorteilhaft als Drehwinkelfühler
sog. Sinus-/Cosinus-Encoder verwendet. Diese haben gegen
über den digitalen Encodern den Vorteil, daß über den ana
logen Spannungswert des Sinus-/Cosinus-Signals eine ent
sprechend hohe Auflösung für die Winkeldifferenz erreicht
wird. Aus dem Sinus-/Cosinus-Signal kann durch einfachen
Schmitt-Trigger wieder ein normales Quadratur-Signal er
zeugt werden, daß z. B. für die Vektorregelung der jeweili
gen Antriebsmaschine verwendet werden kann.
Anstelle der Drehwinkel der beiden Antriebsmaschinen kann
auch die Umfangsgeschwindigkeit der beiden Laufrollen von
einander subtrahiert werden. Die Differenzgeschwindigkeit
wird wie zuvor auf einen PID-Regler geschaltet und das so
erzeugte Stellsignal zum Stellsignal des Fahrwiderstands
reglers addiert bzw. von der jeweils anderen Seite subtra
hiert. Dieses System bietet zwar im Gegensatz zu den vor
stehend beschriebenen Winkelregelungen nur zwei konstante
Prüfgeschwindigkeiten (keinen Winkelsynchronumlauf der
Trommeln), es kommt jedoch mit einfacheren Geschwindig
keitsmeßelementen aus.
Ferner können auch die Wegstrecken der beiden Trommeln von
einander subtrahiert werden. Die Wegstreckendifferenz wird
wie zuvor auf einen PID-Regler geschaltet und das so er
zeugte Signal wird zum Stellsignal des Fahrwiderstandsreg
lers für die eine Antriebsmaschine addiert und für die
zweite Antriebsmaschine subtrahiert.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung lassen
sich den Zeichnungen und der folgenden Beschreibung bevor
zugter Ausführungsbeispiele entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Trommelprüfstand gemäß der Erfindung zur Prü
fung von zweispurigen Kraftfahrzeugen mit Zwei- und
Vier-Rad-Antrieb in Seitenansicht;
Fig. 2 einen Teil eines Trommelprüfstandes zur Prüfung von
Kraftfahrzeugen mit Zwei-Rad-Antrieb in schemati
scher Seitenansicht;
Fig. 3 den Trommelprüfstand nach Fig. 1 in Draufsicht;
Fig. 4 eine Überfahr- und Zentriervorrichtung in ihrer Be
triebsstellung und in der Ruhelage;
Fig. 5 einen im Trommelprüfstand nach Fig. 1 bzw. 2 einge
setzten Prüfsatz;
Fig. 6 den Prüfsatz nach Fig. 1 in schematischer Stirnan
sicht;
Fig. 7 schematisch und vergrößert eine Druckmeßdose mit
hydraulischer Abstützung;
Fig. 8 schematisch eine Gleitlageranordnung für das Sta
torgehäuse im schematischen Axialschnitt und im
Querschnitt;
Fig. 9 eine weitere Ausführung einer Lageranordnung für
das Statorgehäuse im Axialschnitt;
Fig. 10 die Steuereinrichtung für zwei Antriebsmaschinen
eines Rollenprüfstandes im regelungstechnischen
Blockschaltbild;
Fig. 11 eine andere Steuereinrichtung für die beiden An
triebsmaschinen eines Trommelprüfstandes im Block
schaltbild.
Der in den Fig. 1 und 3 dargestellte Trommelprüfstand
ist zur Prüfung von Kraftfahrzeugen mit einer oder zwei an
getriebenen Achsen konzipiert und verfügt über zwei in ei
ner gemeinsamen Grube III angeordnete Prüfsätze I und II,
von denen der eine Prüfsatz I ortsfest montiert und der
zweite Prüfsatz II zur Anpassung an unterschiedliche Fahr
zeuglängen auf einem geeigneten Unterbau in der Grube
längsverfahrbar ist. Jeder Prüfsatz I und II enthält zwei
Trommeln 3, deren Durchmesser hier etwa dem zweifachen
Durchmesser eines Fahrzeugrads 2 entspricht, und eine ge
meinsame Antriebsmaschine 9 in sog. Pendelausführung, die
mittig zwischen den beiden Trommeln 3 angeordnet ist und
beide Trommeln über eine gemeinsame Welle 33 direkt an
treibt (vgl. Fig. 5). Die bewegten Massen der Prüfsätze
sind auf die Massen der zu prüfenden Fahrzeuggattung abge
stimmt.
Der Trommelprüfstand nach Fig. 2 verfügt nur über einen
einzigen Prüfsatz, der in Aufbau und Funktion dem ortsfe
sten Prüfsatz I oder dem fahrbaren Prüfsatz II in Fig. 1; 3
entspricht. Die längsverfahrbare Ausbildung ermöglicht die
jeweils optimierte Durchführung bestimmter Prüfvorgänge oh
ne Änderung der Fahrzeugposition.
Nachdem der längs verfahrbare Prüfsatz II in seiner durch
den Typ des zu prüfenden Fahrzeugs vorgegebenen Stellung in
der Grube III positioniert wurde, wird ein Fahrzeug 1 in
den Prüfstand gemäß Fig. 1 eingefahren, so daß seine Vor
derräder 2 auf dem Scheitelbereich je einer Trommel 3 des
Prüfsatzes II und seine Hinterräder 2 auf dem Scheitelbe
reich je einer Trommel 3 des ersten Prüfsatzes II aufste
hen. Zum genauen Einrichten des Fahrzeugs 1 bzw. seiner Rä
der 2 dienen die in Fig. 4 dargestellten Richtvorrichtun
gen, deren schräge Stützstreben 4 nach dem Richtvorgang in
eine Ruhelage unterhalb der jeweiligen Überfahrplatte 5 zu
rückgestellt werden.
Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, bilden die Über
fahrplatte 5 mit u. a. der Richtvorrichtung 4 jeweils einen
eigenständigen Modul, der ohne mechanische Verbindung zu
dem zugehörigen Prüfsatz I bzw. II separat am Grubenrahmen
befestigt ist. Dadurch wird eine akustische Entkopplung der
Prüfsätze von der Tragrahmenkonstruktion erreicht, was eine
erhebliche Verminderung von Geräuschemissionen bewirkt. Zur
weitergehenden Verringerung können die Module bzw. deren
Bauteile 4, 5 mit Dämpfungsmitteln versehen sein.
Zum Einstellen der vorgegebenen Position des längsverfahr
baren Prüfsatzes II ist ein Motor 26 in der Grube III fest
montiert, der über einen Lineartrieb 27, z. B. eine Glieder
kette, an dem Unterbau des Prüfsatzes II angreift. Wie aus
Fig. 1 und dem oberen Teil der Fig. 3 ersichtlich, sind an
den Überfahrplatten 5 des längs verfahrbaren Prüfsatzes II
beidseitig stabile Gliederketten 13 mit oberseitigen schma
len profilierten Tragplatten 11, 12 befestigt. Die Länge
der schmalen Tragplatten entspricht der Breite der Über
fahrplatten 5. Die Gliederketten 13 mit ihren Tragplatten
11, 12 bilden die Fahrstreifen vor und hinter dem längs
verfahrbaren Prüfsatz II. Am in Fig. 1 rechten Ende sowie
zwischen den beiden Prüfsätzen I und II ist in der Grube
III je ein Speicher 13a, 13b vorgesehen. Je nach der Posi
tion des Prüfstandes II wird einer der Endabschnitte der
vorderen bzw. hinteren Gliederkette in jeweils einem dieser
Speicher 13a, 13b unter Bildung einer Schlaufe aufgenommen.
Diese Speicher ermöglichen somit auch bei langen Verfahrwe
gen des Prüfsatzes II eine relativ geringe Tiefe der Grube
III.
In den Fig. 5 und 6 ist einer der Prüfsätze I bzw. II im
einzelnen dargestellt. Der Prüfsatz besitzt einen stabilen
Tragrahmen 6, der entweder am ortsfesten Unterbau (Prüfsatz
I) oder an dem über den Linearantrieb 27 verfahrbaren Un
terbau (Prüfsatz II) befestigt ist. Zur Dämpfung und Isola
tion kann die Abstützung des jeweiligen Prüfsatzes über
Dämpfungselemente 7 erfolgen.
Zwischen zwei stabilen Tragwänden 6a, 6b des Tragrahmens 6
ist die vorzugsweise als Synchronmotor ausgebildete An
triebsmaschine 9 angeordnet, auf deren beidseitig vorste
hender Welle 33 je eine Trommel 3 befestigt ist. Das Sta
torgehäuse 9a der Antriebsmaschine 9 weist an jeder Stirn
seite ein Wälzlager und eine Lagerhülse 15 auf, an welcher
die radial inneren Enden von vier um jeweils 90° winkelver
setzten Blattfedern 48 befestigt sind. Die radial äußeren
Enden dieser als Spannbänder wirkenden Federelemente 48
sind an einem Kranz befestigt, der in einer Kreisöffnung
der jeweiligen Tragwand 6a, 6b fest montiert ist.
Diese Blattfedern 48 bilden eine quasi hängende Halterung
der aus der Antriebsmaschine 9 und den beiden Laufrollen 3
bestehenden Baugruppe im Tragrahmen 6, wobei diese Feder
elemente nur die Gewichtskräfte dieser Baugruppe 3, 9 in den
Tragrahmen 6 übertragen. Die Blattfedern 48 sind so ausge
legt und ausgerichtet, daß sie die im Prüfbetrieb auftre
tenden kleinen Drehbewegungen des Statorgehäuses 9a der An
triebsmaschine 9 nicht bzw. nur unwesentlich beeinflussen.
Eine andere Lageranordnung des Statorgehäuses 9a in der ei
nen Wand 6b des Tragrahmens 6 ist in Fig. 8 schematisch im
Axialschnitt und im Querschnitt zusammen mit einer Drucköl
versorgung gezeigt. Die Welle 33 ist in einem Wälzlager in
der jeweiligen Stirnwand 9b, 9c gelagert. Eine an der je
weiligen Stirnwand 9b bzw. 9c angeformte Hülse 14 bildet
ein radial inneres Gleitlagerelement. In einer Öffnung der
Tragwand 6b ist ein Lagerring 15 befestigt, in dem über den
Umfang verteilte Taschen 16 eingearbeitet sind, die von
Stegen 19, 20 voneinander getrennt sind. Im linken Axial
schnitt der Fig. 8 ist ein weiterer Lagerring 18 gezeigt,
der zwischen der Außenfläche der Stirnwand 9c des Statorge
häuses 9a und der dieser zugekehrten Seitenfläche der Wand
6b des Tragrahmens 6 angeordnet ist. Auch diese Lagerschei
be weist nutenförmige Öltaschen 17 an einer oder an beiden
Stirnseiten auf.
Die Öltaschen 16, 17 werden über gesonderte Leitung mit
Drucköl beaufschlagt.
Die Drehmomentabstützung des Statorgehäuses 9a erfolgt über
eine Kraftmeßdose 20, die gemäß Fig. 6, 7 an einem seitli
chen Ansatz 21 des Statorgehäuses befestigt ist. Das Funk
tionsglied dieser Kraftmeßdose 20 ist über eine Stange mit
einem Kolben 24 verbunden, der in einem am Tragrahmen 6 be
festigten flachen Zylinder 25 schwimmend aufgenommen ist.
Jede Kolbenstirnfläche wird mit einem geregelten Drucköl
strom beaufschlagt, der von einer in Fig. 8 schematisch
dargestellten Druckölversorgung über Regelventile 22 oder
auch aus einer eigenständigen Versorgungseinrichtung zuge
führt werden kann.
Die Druckölversorgung für die Gleitlager 14, 15; 18 und für
den Kolben der hydraulischen Abstützung der Dose 20 umfaßt
bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine von einem Mo
tor 43 angetriebenen Ölpumpe, die Hydrauliköl aus einem
Sammelbehälter über einen Filter 44 ansaugt und über eine
Rückschlagventil 46 in das Leitungssystem drückt. Das über
schüssige Hydrauliköl wird aus den Lagerstellen zum Sammel
behälter über ein Druckbegrenzungsventil 45 zurückgeführt,
das einen ausreichenden und ggf. einstellbaren hydrostati
schen Druck in den Lagerteilen gewährleistet. Zur individu
ellen Dosierung und Steuerung des Druckölstromes zu den
verschiedenen Lagerstellen und zum Zylinder sind in den
Zweigleitungen Reglerbaugruppen 22 eingeschaltet. Ein
Druckschalter 47 in einer Rücklaufleitung gewährleistet ei
nen zur reibungsfreien Lagerung ausreichenden Öldruck in
den Gleitlagern 14, 17 und zur schwimmenden Abstützung des
Kolbens 24 im Zylinder 25 einen vorzugsweise konstanten Vo
lumenstrom. Das aus den Lagerstellen bzw. dem Zylinder aus
tretende Öl wird über nicht dargestellte Rücklaufleitungen
zum Sammelbehälter zurückgeführt.
Eine andere Ausführung der Gleitlageranordnung ist in Fig. 9
in vergrößertem Axialschnitt dargestellt. Wie bei der
vorstehend beschriebenen Gleitlageranordnung ist auch bei
dieser Ausführung die Welle 33 beidseitige in den Stirnwän
den 9b, 9c des Statorgehäuses 9a in je einem Wälzlager ge
lagert. An der Außenseite der Lagerbohrung in der Stirnwand
9c ist eine Buchse 70 angeflanscht, auf der ein Lagerring
71 sitzt. In der Aufnahmeöffnung der Tragwand 6b ist ein
zweiteiliger Spannring 72 mit bogenförmiger Innenfläche an
geordnet, der einen Lagerring 73 und zwei diesem benachbar
te Lagerscheiben 74, 75 mit jeweils balligen Außenflächen
umschließt. Durch Anziehen von Spannschrauben 76 wird der
Spannring 72 an der Tragwand 6b befestigt, wobei gleichzei
tig eine Klemmung der beiden Lagerscheiben 74, 75 und des
Lagerrings 73 in einer optimierten Ausrichtung erfolgt. In
den beiden Lagerscheiben 74, 75 und in dem Lagerring 73
sind nutenförmige Öltaschen 77, 78 ausgebildet, die mit ei
ner vorstehend beschriebenen Druckölversorgung in Strö
mungsverbindung stehen.
Bei den Lageranordnungen nach Fig. 8 und 9 wird vor dem
Einschalten der Antriebsmaschine 9 in den Öltaschen ein hy
draulischer Druck aufgebaut, so daß das Statorgehäuse 9a
reibungslos und praktisch spielfrei in den beiden Tragwän
den 6a, 6b des Tragrahmens 6 gelagert ist. Die im Prüfbe
trieb auftretenden Drehbewegungen des Statorgehäuses 9a
können somit verlustlos in die Druckmeßdose 20 eingeleitet
werden, wodurch sich die Genauigkeit der Drehmomenterfas
sung wesentlich erhöht.
Im folgenden wird die Regelung bzw. Steuerung der Antriebs
maschinen des vorstehend beschriebenen Prüfstandes anhand
der Fig. 10, 11 erläutert.
Ein in Fig. 10 links schematisch dargestellter Fahrwider
standssimulator 27 errechnet passend zur Fahrgeschwindig
keit die für das jeweilige Prüffahrzeug ausgewählte Bela
stung. Zusätzlich wird aus einer Geschwindigkeitsänderung,
beispielsweise einer Beschleunigung, ein Signal erzeugt,
das sich aus der Differenz der gewünschten zu simulierenden
Masse und der Grundmasse der drehenden Bauteile des Prüf
standes multipliziert mit der Beschleunigung entsprechend
der dargestellten Gleichung errechnet. Diese Fahrwider
standswerte werden in einem Addierglied 58 addiert, dessen
Ausgangsgröße die Soll-Kraft für einen Fahrwiderstandsreg
ler 56 darstellt.
In einem Subtrahierer 49 wird die vom Fahrwiderstandssimu
lator 57 ermittelte Soll-Kraft mit den von den Kräftmeßdo
sen 20 erzeugten Ist-Kräften verglichen, welche in einem
Addierer 60 summiert werden. Das Differenzsignal F-Soll mi
nus F-Ist wird auf den Fahrwiderstandsregler 56 geschaltet,
dessen Stellgröße Yf die Stellgröße für die Antriebsmaschi
nen 9 darstellt. Von zwei Geschwindigkeitssensoren 31, 32,
die z. B. die Drehgeschwindigkeit der jeweiligen Welle des
ersten bzw. zweiten Prüfsatzes erfassen, wird ein Mittel
wert 62 für die Geschwindigkeit in einem Addierglied 61 er
rechnet. Diese Geschwindigkeitssensoren 31, 32 sind vor
zugsweise als Sinus-/Cosinus-Geber ausgeführt, so daß aus
diesen Sensorsignalen die Winkel der jeweiligen Antriebs
welle 33 gemessen werden können. In einem Vergleicher 52
wird die mechanische Winkeldifferenz der beiden Motorwellen
33 durch Subtraktion errechnet. Diese Winkeldifferenz wird
auf den Regler 53 geschaltet. Der Ausgang des Reglers 53
wird nun bei der Trommel 9 für die Vorderräder zum Stellsi
gnal des Fahrwiderstandsreglers 56 im Knoten 54 addiert.
Gleichzeitig wird das Stellsignal des Reglers 53 mit dem
Stellsignal des Reglers 56 im Subtrahierer 55 subtrahiert.
Das dadurch auf der einen Seite aufaddierte Drehmomentsi
gnal wird auf der anderen Seite abgezogen, so daß das vom
Fahrwiderstandsregler 56 erzeugte Regelsignal in der Summe
unverändert bleibt.
Die in Fig. 11 dargestellte Regelung für die Synchronma
schinen benötigt keine Geschwindigkeitsmeßeinrichtungen,
wie Inkrementalgeber oder Tachogeneratoren. Die Kräfte der
Antriebsmaschine 9 und die eingestellten Fahrwiderstände
Fabc werden gemäß den dargestellten Gleichungen in einem
Summierglied 47 addiert und die sich ergebende Summe wird
durch die zu simulierende Masse 49 dividiert, wodurch eine
Rollenumfangsgeschwindigkeit erhalten wird. Die so errech
nete Soll-Geschwindigkeit wird entsprechend den jeweiligen
Trommeldurchmessern in eine Wellendrehzahl und entsprechend
der Polpaarzahl der verwendeten Synchronmaschine 9 über ei
nen oder mehrere Frequenzinverter in eine Ausgangsfrequenz
umgesetzt, mit der die Synchronmaschinen angesteuert wer
den. Der Drehwinkel aller Antriebsmaschinen ist konstrukti
onsbedingt fest mit der Betriebsfrequenz gekoppelt. Dadurch
entfällt die sonst übliche Messung der Geschwindigkeit. Die
erforderliche Erregerleistung für die Synchronmaschinen
kann über Schleifringe zugeführt werden, wobei die Syn
chronmaschinen auch über eine permanente Erregung verfügen
können. Schließlich kann den Synchronmaschinen zusätzlich
zur permanenten oder Fremderregung eine Kurzschlußwicklung
zugeordnet sein, die zur Unterdrückung der bei Synchronma
schinen üblichen Pendelschwingungen dient.
Gemäß der Formeln in Fig. 11 ist die Prüfgeschwindigkeit
das Integral aller Kräfte, dividiert durch die zu simulie
renden Massen. Diese so errechnete Prüfgeschwindigkeit wird
entsprechend dem Durchmesser der von den Synchronmaschinen
angetriebenen Trommeln 3 und der Polpaarzahl dieser Syn
chronmaschinen errechnet. Die so erhaltene Soll-Frequenz
wird über den Frequenzinverter 15 in ein Drehstromsignal
mit einer der Soll-Frequenz entsprechenden Drehfrequenz um
gewandelt. Die Antriebs-Synchronmaschinen 9 werden an die
sem Frequenzinverter 15 parallel betrieben. Die Umschaltung
von Zwei-Rad- auf Vier-Rad-Betrieb ist einfach mit einem
Kontaktschalter 51 möglich. Die Messung der tatsächlichen
Rollengeschwindigkeiten ist nicht erforderlich, da die
Soll-Frequenz durch die direkte Kopplung der Synchronma
schinen 9 an die Drehfrequenz keine Abweichung erlaubt,
d. h. die in der in Fig. 11 dargestellten Formel berechnete
Soll-Geschwindigkeit entspricht gleichzeitig der tatsächli
chen Ist-Geschwindigkeit.
Claims (23)
1. Prüfstand für Kraftfahrzeuge mit
- - mindestens einer Laufrolle bzw. Trommel für jedes Rad einer Achse des zu prüfenden Fahrzeuges,
- - mindestens einer elektrischen Maschine zum direkten Antreiben oder Verzögern der Laufrollen, deren Sta torgehäuse in einem Tragrahmen pendelnd gelagert und über einen Kraftmesser an diesem Tragrahmen abge stützt ist, und
- - einer mit einem Fahrsimulator zum Einstellen spezifi scher Fahrzeugdaten und zur Simulation von ausgewähl ten Fahrzuständen verknüpften Steuereinheit für die Antriebsmaschinen,
- - das Statorgehäuse (9a) der jeweiligen Antriebsmaschine (9) über eine schmiermittelfreie Lageranordnung (15-18; 72-78; 48) im Tragrahmen gelagert ist, die Lagerschalen (15, 18; 73, 75) mit darin eingearbeiteten Druckölta schen (16, 17; 77, 78) enthält, welche mit einem etwa volumenkonstanten Druckölstrom beaufschlagt sind.
2. Rollenprüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Drucköltaschen (16, 17; 77, 78) über re
gelbare Dosierglieder (22) an eine Druckölversorgung
(42 bis 47) angeschlossen sind, die mindestens einen
Druckerzeuger (42, 43) und Stellglieder (45) enthält.
3. Rollenprüfstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß jede Lageranordnung zwei mit Drucköl beauf
schlagte tragende Radialdrucklager (14, 16; 71, 73) für
die Stirnwände (9b, 9c) des Statorgehäuses (9a) sowie
mindestens ein seitliches Axialdrucklager (17, 18; 74,
75, 78) aufweist.
4. Rollenprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß an den Stirnwänden (9b, 9c)
des Statorgehäuses (9a) beidseitig abstehende Hülsen
(14; 70) befestigt sind, welche ein Funktionsglied (71)
des jeweiligen Gleitlagers tragen.
5. Rollenprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß den Gleitlagern (15, 18) Re
gelelemente in Form von Drosselventilen oder Kapillaren
zugeordnet sind, die bei Druckdifferenzen zwischen Ein-
und Ausgang vernachlässigbare Volumenstromänderungen
aufweisen.
6. Rollenprüfstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranordnung mehrere
winkelversetzt angeordnete und in Umfangsrichtung nach
giebige Blattfederelemente (48) enthält, die mit ihrem
radial äußeren Ende an einem im Tragrahmen (6) fixier
ten Kranz und mit ihrem radial inneren Ende an einem
Bauteil der jeweiligen Gehäusestirnwand (9b, 9c) befe
stigt sind.
7. Rollenprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Statorgehäu
se (9a) und dem Tragrahmen (6) angeordnete Kraftmesser
als Kraftmeßdose (20) ausgebildet ist, deren eines
Funktionsglied einen Kolben (24) aufweist, welcher in
einem beidseitig mit einem Druckölstrom beaufschlagten
Zylinder (25) schwimmend und berührungsfrei abgestützt
ist.
8. Rollenprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß zumindest ein aus zwei Trom
meln (3), einer mittleren Antriebs-/Bremsmaschine (9)
und einem Tragrahmen (6) gebildeter Prüfsatz (I, II) in
einer Grube (III) angeordnet und über Dämpfer (7)
schwingungsisoliert abgestützt ist, wobei ein die bei
den Fahrstreifen für das Prüffahrzeug (I) bildender
Oberbau (4, 5) gesondert am oberen Ende der Grube (III)
befestigt ist.
9. Rollenprüfstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß zwischen dem Prüfsatz (I; II) und dem die
Fahrstreifen bildenden Oberbau (4, 5) eine thermische
und/oder akustische Isolierung vorgesehen ist.
10. Rollenprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß in einer Grube (III) minde
stens ein motorisch längsverfahrbarer Prüfsatz (II) an
geordnet ist, an dessen Auffahrplatten (5) in Längs
richtung jalousieartig flexible quersteife Tragbänder
(13) befestigt sind, deren freie Endabschnitte (13a) in
je einem Speicher (13b) aufgenommen sind.
11. Prüfstand für Kraftfahrzeuge, insbesondere mit mehreren
angetriebenen Achsen, gekennzeichnet durch
mehrere in zumindest einer Grube (III) angeordnete
Prüfsätze (I und II) jeweils bestehend aus zwei Trom
meln (3), einem Tragrahmen (6) und einer zwischen den
beiden Trommeln (3) im Tragrahmen (6) pendelnd gelager
ten Antriebs-/Bremsmaschine (9), wobei zumindest einer
der Prüfsätze (I bzw. II) in Längsrichtung verfahrbar
ist und die Antriebsmaschinen beider Prüfsätze (I und
II) elektrisch synchronisiert sind.
12. Prüfstand nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Merk
male zumindest eines der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
11.
13. Verfahren zum Prüfen von Kraftfahrzeugen auf einem Rol
len- bzw. Trommelprüfstand, bei welchem das zu prüfen
den Kraftfahrzeug mit seinen Vorder- und Hinterrädern
auf Trommeln steht und jeder Fahrzeugachse eine elek
trische Antriebs-/Bremsmaschine zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Drehgeschwindigkeiten der beiden Antriebsmaschi nen gemessen werden,
- - zur Synchronisation der beiden Antriebe aus den ge messenen Phasenwinkeln der Antriebsmaschinen durch Subtraktion eine Winkeldifferenz gebildet wird,
- - diese Winkeldifferenz auf einen PID-Regler geschaltet wird und
- - das so erzeugte Stellsignal zum Regelstellwert einer ersten Antriebsmaschine addiert sowie vom Regelstell wert einer zweiten Antriebsmaschine subtrahiert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
statt der Winkeldifferenz durch Subtraktion der Um
fangsgeschwindigkeiten der Trommeln eine Differenzge
schwindigkeit gebildet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
statt der Winkeldifferenz durch Subtraktion der beiden
Umfangsstrecken eine Differenzstrecke gebildet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß das vom PID-Regler (53) erzeugte
Signal auf die eine Antriebsmaschine phasenrichtig und
auf die zweite Antriebsmaschine gegenphasig aufgeschal
tet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit der An
triebsmaschinen von Sensoren (31, 32) mit analogem Si
nus-/Cosinus-Ausgang gemessen wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
aus den Sinus-/Cosinus-Signalen über Schmitt-Trigger
Quadratur-Signale erzeugt werden, die als Ist-Werte für
die Vektorregler der Antriebsmaschinen zur Verfügung
stehen.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die analogen Sinus-/Cosinus-Signale mittels A/D-Wand
lern digitalisiert werden.
20. Verfahren zur Steuerung der Antriebsmaschinen eines
Trommelprüfstandes, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kräfte F der Antriebsmaschinen und die eingestellten
Fahrwiderstände F(ABC) summiert und integriert werden,
das Integral durch die zu simulierende Masse (m) divi
diert wird, um eine Rollenumfangsgeschwindigkeit (V) zu
erhalten, wobei die so errechnete Soll-Geschwindigkeit
entsprechend dem Trommelumfang (U) in eine Wellendreh
zahl und entsprechend der Polpaarzahl (P) der verwende
ten Synchronmaschinen über zumindest einen Frequenzin
verter in eine Drehfrequenz (fD) umgesetzt wird, mit der
die Synchronmaschinen angesteuert werden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
die Erregerleistung für die Synchronmaschinen über
Schleifringe oder mittels rotierender Übertrager zuge
führt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
die Synchronmaschinen über eine permanente Erregung in
Form von Dauermagneten verfügen.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung der bei Synchron
maschinen üblichen Pendelschwingungen eine Kurzschluß
wicklung zusätzlich zur permanenten oder fremden Erre
gung verwendet wird.
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Effective date: 20110324 |