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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Rollenprüfstand.
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Rollenprüfstände
sind in der Fahrzeugentwicklung und Herstellung von großer
Bedeutung. Insbesondere können mit Rollenprüfständen
Grundfunktionen des Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise Motorleistung,
Schaltpunkte, Unwuchtigkeiten, die Tachometerfunktion und dergleichen
am fertigen Kraftfahrzeug überprüft werden. Auch
zur Überprüfung von anderen Funktionen, wie der
Bremsfunktion, können Rollenprüfstände
verwendet werden. Ein solcher Rollenprüfstand ist beispielsweise
in der
DE 38 41 248
A1 beschrieben. Bei diesem Rollenprüfstand sind
vier Rollenpaare vorgesehen, die jeweils einem Rad des zu prüfenden
Kraftfahrzeuges zugeordnet sind. Jede Rolle der Rollenpaare ist über
einen Riemen mit einem eigenen Antrieb für das entsprechende
Rollenpaar verbunden. Ein Nachteil eines solchen Rollenprüfstandes
liegt darin, dass dieser einen komplexen Aufbau aufweist und die
Instandhaltung aufwändig ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rollenprüfstand
zu schaffen, mit dem Grundfunktionen eines Kraftfahrzeuges auf einfache
Weise und bei einfachem Aufbau des Rollenprüfstandes überprüft
werden können.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe gelöst
werden kann, indem die Verbindungen der einzelnen Rollen untereinander und
deren Verbindung mit Antriebsmitteln optimiert wird.
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Gemäß einem
ersten Aspekt betrifft die Erfindung daher einen Rollenprüfstand,
insbesondere zur Simulation einer Straßenfahrt, der zumindest
zwei auf jeweils einer Welle gelagerte Prüfstandsrollen umfasst.
Zumindest eine der Prüfstandsrollen stellt eine Frontrolle
dar, die einer vorderen Kraftfahrzeugachse zugeordnet ist. Zumindest
eine weitere der Prüfstandsrollen stellt eine Heckrolle
dar, die einer hinteren Kraftfahrzeugachse zugeordnet ist. Der Rollenprüfstand
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Welle zumindest einer der Frontrollen
mit der Welle zumindest einer der Heckrollen zur Übertragung
von Rotationsbewegung über eine Verbindungswelle verbunden
ist, deren Achse sich zwischen den zu verbindenden Wellen erstreckt,
und dass die Verbindungswelle über Getriebe mit fester Übersetzung
mit der Welle der zumindest einen Frontrolle und der Welle der zumindest
einen Heckrolle verbunden ist.
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Die
Prüfstandsrollen des Rollenprüfstandes sind drehbar
gelagert. Wird ein Fahrzeug auf den Rollenprüfstand gefahren,
so werden durch die Drehung der Räder des Kraftfahrzeuges
die Prüfstandsrollen des Rollenprüfstandes angetrieben.
Indem bei dem erfindungsgemäßen Rollenprüfstand
somit eine Übertragung der Rotationsbewegung einer Prüfstandsrolle,
die der Hinterachse des Kraftfahrzeuges zugeordnet ist, auf eine
Prüfstandsrolle, die der Vorderachse des Kraftfahrzeuges
zugeordnet ist, über mechanische Verbindung erfolgt, ist
der Antriebsmechanismus des Rollenprüfstandes vereinfacht.
Beispielsweise werden durch die Verbindungswelle auch bei einem
heckgetriebenen Kraftfahrzeug die Rollen, die den Vorderräder
des Fahrzeuges zugeordnet sind, über die Verbindungswelle
angetrieben. Indem die Verbindung der Prüfstandsrollen,
die der Vorderachse des Fahrzeuges zugeordnet sind, und der Prüfstandsrollen,
die der Hinterachse des Fahrzeuges zugeordnet sind, erfindungsgemäß durch eine
Verbindungswelle erfolgt, die über Getriebe mit den Wellen
der Prüfstandsrollen verbunden sind, kann die Übertragung
der Rotationsbewegung zuverlässig erfolgen. Insbesondere
aufgrund des großen Abstandes zwischen den zu verbindenden
Wellen, der im Wesentlichen dem Achsabstand des zu prüfenden
Fahrzeuges entspricht, ist die Übertragung über
ein zumindest in Längsrichtung starres Verbindungselement
zuverlässiger als bei flexiblen Verbindungselementen, wie
beispielsweise Riemen, bei denen bei solchen Abständen
unter Umständen zusätzliche Spannvorrichtungen
vorgesehen werden müssen. Zudem ist die Wartung des Prüfstandes
geringer als beim Einsatz eines Verbindungsmittels in Form eines
Riemens oder einer Kette. Darüber hinaus ist auch die Geräuschentwicklung
bei der Übertragung der Rotationsbewegung mittels einer
Welle und zweier Getriebe geringe als bei dem Einsatz der genannten
anderen Verbindungsmittel. Schließlich weist die Verwendung
einer Welle als Verbindungselement den Vorteil auf, dass die Montage
des Rollenprüfstandes vereinfacht wird. Ein Führen
eines flexiblen Elementes, wie beispielsweise eines Riemens oder einer
Kette über den Abstand zwischen den zu verbindenden Wellen
kann entfallen. Da dieser Abstand entsprechend des Achsabstandes
des Fahrzeuges groß ist, ist dieser Arbeitsschritt aufwendig.
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Indem
die verwendeten Getriebe zudem Getriebe mit fester Umsetzung sind,
wird auf einfache Weise sicher gestellt, dass die Geschwindigkeit
aller Prüfstandsrollen und damit auch die Geschwindigkeit aller
Räder gleich ist. Darüber hinaus ist der Aufbau solcher
Getriebe im Vergleich zu übersetzenden Getrieben einfacher,
wodurch sich der Aufbau des Rollenprüfstandes weiter vereinfacht.
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Der
Rollenprüfstand kann erfindungsgemäß eine
einzige Frontrolle und eine einzige Heckrolle aufweisen. Mit einem
solchen Rollenprüfstand können dann beispielsweise
Zweirad-Kraftfahrzeuge getestet werden. In diesem Fall rollt das
Zweirad-Kraftfahrzeug auf dem Scheitel der jeweiligen Rolle ab.
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Gemäß einer
Ausführungsform weist der Rollenprüfstand zumindest
zwei Frontrollen und/oder zumindest zwei Heckrollen auf. Durch das
Vorsehen mehrerer Front- und Heckrollen, kann auf dem Rollenprüfstand
insbesondere auch ein Vierrad-Kraftfahrzeug geprüft werden.
Alternativ oder zusätzlich können die Rollen auch
statt als Scheitelrolle zu dienen Radrollenpaare bilden, die jeweils
einem Kraftfahrzeugrad zugeordnet sind.
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Gemäß einer
Ausführungsform liegen daher die Achsen von zwei der Frontrollen
parallel zueinander versetzt und/oder die Achsen von zwei der Heckrollen
liegen parallel zueinander versetzt, wobei die parallel zueinander
angeordneten Prüfstandsrollen jeweils ein Radrollenpaar
bilden. Bei dieser Ausführungsform kann der Rollenprüfstand
auch als Doppelrollenprüfstand bezeichnet werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind die Prüfstandsrollen
eines Radrollenpaares unabhängig voneinander drehbar gelagert.
Bei dieser Ausführungsform sind somit die Wellen der Prüfstandsrollen
eines Radrollenpaares nicht miteinander verbunden. Diese Ausführungsform
weist den Vorteil auf, dass weitere Verbindungsmittel, wie beispielsweise
Riemen. entfallen können und sich der Aufbau dadurch weiter
vereinfacht. Es wurde herausgefunden, dass trotz der mangelnden
Verbindung der Wellen der Prüfstandsrollen eines Radrollenpaares die
Prüfstandsrolle mittels des auf diesen aufstehenden Kraftfahrzeugrades
eine ausreichende Verbindung aufweisen, um die Simulationsbedingungen
zuverlässig einzustellen.
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Erfindungsgemäß liegen
zusätzlich zu der Bildung von Radrollenpaaren oder alternativ
dazu zwei der Frontrollen auf einer gemeinsamen Achse und/oder zwei
der Heckrollen liegen auf einer gemeinsamen Achse, wobei die auf
einer gemeinsamen Achse liegenden Prüfstandsrollen jeweils
ein Achsenrollenpaar bilden.
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Die
auf einer gemeinsamen Achse liegenden Prüfstandsrollen
können auf einer gemeinsamen Achse gelagert sein. Erfindungsgemäß sind
die Prüfstandsrollen eines Achsenrollenpaares aber über eine
Achsenwelle miteinander verbunden. Zusätzlich können
in der so gebildeten starren Verbindung zwischen den Prüfstandsrollen
eines Achsenrollenpaares Ausgleichselemente, insbesondere Ausgleichskupplungen
vorgesehen sein. Über diese Ausgleichskupplungen, die als
Kunststoffteil ausgebildet sein können, können
geringfügige durch die Räder des Kraftfahrzeuges
hervorgerufene Drehzahlunterschiede zwischen Prüfstandsrollen
ausgeglichen werden.
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Wie
sich aus dem vorstehenden entnehmen lässt, kann der erfindungsgemäße
Rollenprüfstand vollständig ohne Antriebseinheit,
insbesondere Antriebsmotor an den Wellen der Prüfstandsrollen
betrieben werden. Die Prüfstandsrollen werden vielmehr über
die Kraftfahrzeugräder und mittelbar über die
Verbindungswelle angetrieben.
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Erfindungsgemäß ist
aber ein Motor einem Achsenrollenpaar verbunden. Vorzugsweise ist
der Motor mit einer Prüfstandsrolle eines Achsenrollenpaares
verbunden und dieses Achsenrollenpaar ist über die Verbindungswelle
mit einem weiteren Achsenrollenpaar verbunden. Bei dieser Ausführungsform
kann mittels eines einzigen Motors eine Beeinflussung der Rotationsbewegung
aller Prüfstandsrollen des Rollenprüfstandes erfolgen.
Insbesondere kann durch den Motor ein Drehmoment auf die Prüfstandsrollen
aufgebracht werden. Der Motor kann dadurch für die Massensimulation
des Kraftfahrzeuges dienen.
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Vorzugsweise
ist die Verbindungswelle an einem seitlichen Ende eines Achsenrollenpaar
vorgesehen. Als seitliches Ende wird hierbei vorzugsweise das Ende
der Welle einer Prüfstandsrolle verstanden, das dem Ende
abgewandt ist, über das die Prüfstandsrolle mit
der weiteren Prüfstandsrolle des Achsenrollenpaares verbunden
ist. Indem die Verbindungswelle seitlich an dem Rollenprüfstand
vorgesehen ist können als Getriebe zum Verbinden der Verbindungswelle
mit den Wellen der Prüfstandsrollen einfache Winkelgetriebe
verwendet werden. Zudem können bei einer Ausführungsform,
bei der für die Vorderachse des Fahrzeuges und die Hinterachse des
Fahrzeuges jeweils Radrollenpaare vorgesehen sind, auch die Wellen
der vorderen Prüfstandsrollen der jeweiligen Radrollenpaare
miteinander verbunden werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform stellt die Verbindungswelle
eine Kardanwelle dar. Der Vorteil dieser Art der Verbindungswelle
besteht darin, dass leichten Positionsabweichungen der Prüfstandsrollen,
die der Vorderachse des Kraftfahrzeuges zugeordnet sind, zu den
Prüfstandsrollen, die der Hinterachse des Kraftfahrzeuges
zugeordnet sind, über die Verbindungswelle abgefangen werden
können. Zudem ist die Übertragung über
eine Kardanwelle besonders zuverlässig.
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Vorzugsweise
weist die Verbindungswelle eine Längenverstelleinrichtung
auf. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass
der Rollenprüfstand an Fahrzeuge mit unterschiedlichem
Achsabstand angepasst werden kann, ohne dass die Verbindungswelle
ersetzt werden muss. Die Verbindungswelle kann hierzu insbesondere
teleskopartig ausgebildet sein.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden 1 erläutert,
die eine schematische Blockdarstellung einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Rollenprüfstandes
zeigt.
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In
der 1 ist ein Rollenprüfstand 1 gezeigt,
der auch als Doppelrollen-Prüfstand bezeichnet werden kann.
Der vorderen Kraftfahrzeugachse 6 eines auf den Rollenprüfstand 1 aufgebrachten
Kraftfahrzeuges (nicht gezeigt) sind vier Prüfstandsrollen 20, 21, 22 und 23 zugeordnet.
Diese Prüfstandsrollen 20, 21, 22 und 23 werden
im Folgenden daher auch als Frontrollen bezeichnet. Dabei steht
das linke Rad 60 auf der vorderen, linken Frontrolle 20 und
der hinteren, linken Frontrolle 21 auf. Das rechte Rad 61 steht
auf der vorderen, rechten Frontrolle 22 und der hinteren,
rechten Frontrolle 23 auf. Die Rollenpaare 20 und 21 sowie 22 und 23 werden
daher auch als Radrollenpaare 2 bezeichnet. Die vordere,
linke Frontrolle 20 ist über eine Achswelle 4 und
Ausgleichskupplungen 40 mit der vorderen, rechten Frontrolle 22 verbunden.
Ebenso ist die hintere, linke Frontrolle 21 über
eine Achswelle 4 und Ausgleichskupplungen 40 mit
der hinteren, rechten Frontrolle 23 verbunden. Die auf
einer Achse liegenden vorderen Frontrollen 20 und 22 sowie
die hinteren Frontrollen 21 und 23 werden auch
als Achsenrollenpaare 41 bezeichnet. Wie sich aus der 1 entnehmen
lässt, sind die Achsenrollenpaare 41, die der
Vorderachse 6 des Kraftfahrzeuges zugeordnet sind, nicht
miteinander verbunden. Durch die Räder 60, 61 des
Kraftfahrzeuges werden aber alle Prüfstandsrollen der Achsenpaare
alle angetrieben.
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Der
hinteren Kraftfahrzeugachse 7 des auf den Rollenprüfstand 1 aufgebrachten
Kraftfahrzeuges (nicht gezeigt) sind ebenfalls vier Prüfstandsrollen 24, 25, 26 und 27 zugeordnet.
Diese Prüfstandsrollen 24, 25, 26 und 27 werden
im Folgenden daher auch als Heckrollen bezeichnet. Dabei steht das
linke Rad 70 auf der vorderen, linken Heckrolle 24 und
der hinteren, linken Heckrolle 25 auf. Das rechte Rad 71 steht
auf der vorderen, rechten Heckrolle 26 und der hinteren,
rechten Heckrolle 27 auf. Die Rollenpaare 24 und 25 sowie 26 und 27 werden
daher auch als Radrollenpaare 2 bezeichnet. Die vordere,
linke Heckrolle 24 ist über eine Achswelle 4 und
Ausgleichskupplungen 40 mit der vorderen, rechten Heckrolle 226 verbunden.
Ebenso ist die hintere, linke Heckrolle 25 über
eine Achswelle 4 und Ausgleichskupplungen 40 mit
der hinteren, rechten Heckrolle 27 verbunden. Die auf einer
Achse liegenden vorderen Heckrollen 24 und 26 sowie
die hinteren Heckrollen 25 und 27 werden auch
als Achsenrollenpaare 41 bezeichnet. Wie sich aus der 1 entnehmen
lässt, sind auch die Achsenrollenpaare 41, die
der Hinterachse 7 des Kraftfahrzeuges zugeordnet sind,
nicht miteinander verbunden. Durch die Räder 70, 71 des
Kraftfahrzeuges werden aber alle Prüfstandsrollen der Achsenrollenpaare 41 alle
angetrieben.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Rollenprüfstand 1 sind
in der dargestellten Ausführungsform das vordere Achsenrollenpaar 41,
das der Vorderachse 6 zugeordnet ist und das vordere Achsenrollenpaar 41,
das der Hinterachse 7 zugeordnet ist, über eine
Verbindungswelle 30, die vorzugsweise eine Kardanwelle
mit Längenausgleich darstellt, verbunden. Die Verbindungswelle 30 ist über
Winkelgetriebe 31, 32 mit der Welle der vorderen,
rechten Frontrolle 22 und der vorderen, rechten Heckrolle 26 verbunden.
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Schließlich
weist der Rollenprüfstand 1 in der dargestellten
Ausführungsform einen Motor auf. Dieser Motor 5 ist über
ein Winkelgetriebe 50 mit der Welle der vorderen, linken
Heckrolle 24 verbunden. Der Motor 5 dient bei
dem erfindungsgemäßen Aufbau ausschließlich
zur Massensimulation des Fahrzeuges.
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Der
Betrieb des Rollenprüfstandes 1 wird nun genauer
erläutert. Stellt das auf den Rollenprüfstand 1 gebrachte
Kraftfahrzeug beispielsweise ein heckgetriebenes Fahrzeug dar, so
werden, wenn das Fahrzeug anfährt, über die Räder 70, 71 die
vier Heckrollen 24–27 des Rollenprüfstandes 1 in
Rotation versetzt. Über das Winkelgetriebe 32,
die Verbindungswelle 30 und das Winkelgetriebe 31 werden
bei dem erfindungsgemäßen Rollenprüfstand 1 zudem auch
die vorderen Frontrollen 20, 22 angetrieben. Diese
wiederum sorgen für eine Drehung der Räder 60, 61 der
Vorderachse 6 des Fahrzeuges, wodurch auch die hinteren
Frontrollen 21, 23 angetrieben werden. Für
den Betrieb des Rollenprüfstandes 1 ist somit
keine Motorleistung eines Motors des Rollenprüfstandes 1 erforderlich.
Zudem ist, die Übertragung der Drehbewegung über
die Verbindungswelle 30 zuverlässig und sorgt
auf einfache Weise dafür, dass sich die Räder
des Kraftfahrzeuges an beiden Achsen 6, 7 mit
der gleichen Drehzahl drehen.
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Der
bei der gezeigten Ausführungsform vorgesehene Motor kann
zur Massensimulation des Fahrzeuges dienen. In der Regel werden
die Prüfstandsrollen 20–27 von
ihrem Gewicht so ausgelegt, dass dieses dem Gewicht des Kraftfahrzeuges
entspricht. Hierdurch kann eine realitätsgetreue Simulation
einer Straßenfahrt erzeugt werden. Werden allerdings unterschiedliche
Fahrzeuge oder Fahrzeugmodelle auf dem Rollenprüfstand 1 getestet,
sind diese Bedingungen nicht mehr erfüllt, wenn die aktuelle Fahrzeugmasse
von der Fahrzeugmasse für die die Prüfstandsrollen 20, 27 ausgelegt
waren, abweicht. Indem bei dem dargestellten Rollenprüfstand 1 ein Motor 5 vorgesehen
ist, können diese Unterschiede ausgeglichen werden. Bei
einem Fahrzeug mit höherer Masse wird der Motor 5 so
angesteuert, dass dieser der Drehbewegung der Prüfstandsrollen 20–27, die
durch das Fahrzeug hervorgerufen wurde, eine Last entgegensetzt.
Ist die Masse des zu prüfenden Fahrzeuges hingegen geringer
als die Masse, auf die die Prüfstandsrollen 20–27 ausgelegt
wurden, wird der Motor 5 so gesteuert, dass dieser die
Rotation der Prüfstandsrolle, die durch das Kraftfahrzeug
hervorgerufen wurde, unterstützt.
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Da
die vorderen Frontrollen 20, 22 mit den vorderen
Heckrollen 24, 26 über die Verbindungswelle 30 verbunden
sind, ist für diese Massensimulation bei dem erfindungsgemäßen
Rollenprüfstand 1 ein einziger Motor 5 ausreichend.
Somit ist die Regelung, die für den Betrieb des Rollenprüfstandes 1 erforderlich
ist einfach. Insbesondere muss keine Synchronisation unterschiedlicher
Motoren 5 erfolgen.
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Durch
den erfindungsgemäßen Aufbau, bei dem auf den
Antrieb der Prüfstandsrollen durch den Rollenprüfstand
verzichtet werden kann, wird ein einfach herzustellender und wartungsfreundlicher
Rollenprüfstand geschaffen. Zudem ist aufgrund der geringen
Anzahl erforderlichen Bauteilen auch die Ersatzteilhaltung minimiert.
Weiterhin ist die Geräuschentwicklung beim Betrieb des
Rollenprüfstandes gering. Schließlich ist es durch
den erfindungsgemäßen Aufbau möglich
eine Massensimulation durch nur einen einzigen Motor auszuführen.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Rollenprüfstand
wird eine optimale Kombination zwischen einer minimalen Anzahl mechanischer
Verbindungen und einem minimalen Erfordernis eines elektrischen
Antriebs geschaffen.
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- 1
- Rollenprüfstand
- 2
- Radrollenpaar
- 20
- vordere
linke Frontrolle
- 21
- hintere
linke Frontrolle
- 22
- vordere
rechte Frontrolle
- 23
- hintere
rechte Frontrolle
- 24
- vordere
linke Heckrolle
- 25
- hintere
linke Heckrolle
- 26
- vordere
rechte Heckrolle
- 27
- hintere
rechte Heckrolle
- 30
- Verbindungswelle
- 31
- vorderes
Winkelgetriebe
- 32
- hinteres
Winkelgetriebe
- 4
- Achswelle
- 40
- Ausgleichskupplung
- 41
- Achsenrollenpaar
- 5
- Motor
- 50
- Winkelgetriebe
für Motorwelle
- 6
- Vorderachse
Kraftfahrzeug
- 60
- vorderes
linkes Rad
- 61
- vorderes
rechtes Rad
- 7
- Hinterachse
- 70
- hinteres
linkes Rad
- 71
- hinteres
rechtes Rad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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