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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Fahrzeugfesselung zur Fixierung eines Fahrzeugs auf einem Prüfstand und ein System zur Steuerung der Fahrzeugfesselung.
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Zur ortsfesten Prüfung von Kraftfahrzeugen werden sogenannte Rollen- oder Antriebsstrangprüfstände verwendet. Bei Rollenprüfständen stehen die Fahrzeugräder der Antriebsachse auf einer oder mehreren Prüfstandsrollen auf und werden von diesen angetrieben. Durch die Kraftübertragung zwischen Prüfstandsrollen und Fahrzeugrädern entstehen Vortriebskräfte, die das Fahrzeug ohne eine entsprechende Sicherung aus den Prüfstandsrollen heraus bewegen würden. Rollenprüfstände können als Doppelrollenprüfstände (ältere Bauart) oder Scheitelrollenprüfstände (neuere Bauart) ausgeführt sein. Doppelrollenprüfstände enthalten zwei Prüfstandsrollen zwischen denen die anzutreibenden Fahrzeugräder positioniert werden. Diese Anordnung erlaubt es, die entstehenden Vortriebskräfte mittels der Gewichtskraft des Fahrzeugs zumindest teilweise zu kompensieren. Bei leistungsstarken Fahrzeugen reicht dies allerdings nicht aus. Zudem ist eine seitliche Fesselung auch bei Doppelrollen erforderlich.
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Prüfstände neuerer Bauart sind mit sogenannten Scheitelrollen ausgeführt. Dabei stehen die anzutreibenden Fahrzeugräder auf dem Scheitel einer einzigen Prüfstandsrolle auf, so dass die Selbststabilisierung in Längs- und Querrichtung des Prüfstands entfällt. Deswegen ist es erforderlich das Fahrzeug in diesen Richtungen mittels einer sogenannten Fahrzeugfesselung zu stabilisieren. Bekannte Bauformen der Fahrzeugfesselung sind beispielsweise die Einpunktfesselung oder die Radnabenfesselung.
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Bei sogenannten Einpunktfesselungen wird die Fahrzeugkarosserie an einem Punkt der Karosserie gefesselt, d.h. gehalten. Dazu kann beispielsweise der Abschlepphaken des Fahrzeugs verwendet werden. Eine solche Einpunktfesselung ist in der deutschen Patentschrift
DE 10 2005 001556 B3 gezeigt. Diese Einpunktfesselung umfasst einen Abstützbock mit zwei Schienen in denen ein Schlitten in einer Vertikalführung läuft. An dem Schlitten ist ein Schraubbolzen angebracht, durch den eine Öse des Abschlepphakens eines Fahrzeugs geschraubt werden kann Eine Fahrzeugbewegung in vertikaler Richtung wird somit durch den in dieser Richtung beweglichen Schlitten gewährleistet, wohingegen eine Fahrzeugbewegung in der horizontalen Ebene (Längs- und Querrichtung) unterbunden wird.
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Eine andere Art der Fesselung ist die Radnabenfesselung, bei der anstelle der Karosserie des Fahrzeugs die Räder festgehalten werden. Diese Art der Fesselung ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2006 042 392 A1 .offenbart. Dort wird eine Vorrichtung zur Fesselung von Fahrzeugen auf einem Prüfstand gezeigt, die ein Adapter umfasst, das an einem Fahrzeugrad befestigt ist. An dem Adapter sind Stützelemente angebracht, die sich an der Umgebung abstützen, so dass Längs- und Querkräfte, die auf das Fahrzeugrad wirken, von dem Adapter aufgenommen werden.
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Sowohl bei einer Einpunktfesselung als auch bei einer Radnabenfesselung ist es jedoch unumgänglich, dass die Vorrichtungen händisch montiert, und nach einem Fahrzeugtest wieder demontiert werden müssen. Der Montage- und Demontageaufwand ist bei den Einpunktfesselungen geringer als bei den Radnabenfesselungen. Allerdings haben viele neuere Fahrzeuge keine Befestigungsmöglichkeiten, wie zum Beispiel Abschlepphaken mehr, so dass aufwändige Hilfskonstruktionen notwendig sind, um an der Karosserie Kräfte einleiten zu können. Das bedeutet der Aufwand zur Montage und Demontage der Fesselung steigt bei neueren Fahrzeugen an. Eine schnelle Demontage der Fesselung ist aber besonders bei einem Störfall im Prüfstand, insbesondere bei einen Fahrzeugbrand, zwingend erforderlich, da insbesondere batteriebetriebene Elektrofahrzeuge nicht in der Prüfzelle gelöscht werden können. Zudem entstehen beim Brand von Elektrofahrzeugen giftige Dämpfe, die händische Demontagearbeiten in der Prüfzelle erschweren bzw. unmöglich machen. Es besteht somit ein Bedarf, die Fesselung automatisch, das heißt ohne Demontagearbeiten zu lösen, so dass ein brennendes Fahrzeug mit einem Förderfahrzeug aus dem Prüfstandsgebäude gezogen werden kann.
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Des Weiteren sind Fahrzeugfesselungen grundsätzlich sicherheitsrelevant, d.h. es ist gemäß IEC 61508/IEC61511 ein bestimmter SIL (Safety Integration. Level) bzw. PL (Performance Level) erforderlich. Dabei muss gewährleistet sein, dass die Fesselung sowohl das Fahrzeug sicher fixiert als auch im Bedarfsfall sicher löst. Für beide Funktionen ist ein SIL erforderlich oder wünschenswert.
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Vor diesem Hintergrund soll eine Lösung angeboten werden, die es ermöglicht die Fixierung einer Fahrzeugfesselung zu überwachen und die Fahrzeugfesselung im Bedarfsfall automatisch, ohne händische Montagearbeiten, zu lösen. Dies wird von den beigefügten Patentansprüchen gelöst, wobei die abhängigen Patentansprüche bevorzugte Ausgestaltungen beschreiben.
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Fahrzeugfesselung zur Fixierung eines Fahrzeugs auf einem Prüfstand, die mindestens einen Zuganker umfasst, der an einem ersten Befestigungspunkt an dem Fahrzeug angebracht ist und dazu eingerichtet ist, eine Haltekraft zwischen dem ersten Befestigungspunkt und einem zweiten Befestigungspunkt an dem Prüfstand zu übertragen. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug, das in Längs- und Querrichtung auf dem Prüfstand befestigt sein kann. Der Prüfstand kann vorzugsweise ein Rollenprüfstand sein. Der erste Befestigungspunkt an dem Fahrzeug kann sich beispielsweise an einem Abschlepphaken/einer Abschleppöse des Fahrzeugs befinden. Es ist ebenso möglich, dass sich der erste Befestigungspunkt an einer Radnabe des Fahrzeugs befindet. Der zweite Befestigungspunkt an dem Prüfstand kann beispielsweise an einer Säule oder einem Haltepfosten sein, die/der fest mit dem Prüfstand verbunden ist und eine Justierung des zweiten Befestigungspunkts in vertikaler Richtung ermöglicht. Dies kann beispielsweise mittels eines Schlittens erfolgen, der in vertikaler Richtung, entlang der Säule/des Haltepfostens verschiebbar gelagert ist. Dadurch kann der zweite Befestigungspunkt waagrechtzu dem ersten Befestigungspunkt angeordnet und eine Verfälschung der Achslastverteilung des Fahrzeugs vermieden werden.
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Des Weiteren umfasst die Fahrzeugfesselung mindestens ein Kupplungselement, das zwischen dem ersten und dem zweiten Befestigungspunkt angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, den Zuganker automatisch lösbar mit dem zweiten Befestigungspunkt zu verbinden. Dabei soll unter dem Begriff „automatisch lösbar“ verstanden werden, dass der Zuganker ohne händische Montagearbeiten von dem Kupplungselement trennbar ist. Bei dem Kupplungselement kann es sich beispielsweise um ein pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigbares Kupplungselement handeln.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der offenbarten Fahrzeugfesselung kann das mindestens eine Kupplungselement ein Halteelement umfassen, das dazu eingerichtet ist, den Zuganker mit dem Kupplungselement zu verbinden. Bei dem Halteelement kann es sich beispielsweise um ein elastisches Element handeln, das den Zuganker kraft- und/oder formschlüssig mit dem Kupplungselement verbindet. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Teil des Zugankers von dem elastischen Element in/an eine entsprechende Gegenfläche des Kupplungselements gedrückt/gepresst wird. Vorzugsweise kann das Halteelement mindestens eine Feder umfassen. Besonders bevorzugt kann das Halteelement mehrere Teller- oder Blattfedern enthalten, die ein Federpaket bilden.
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Des Weiteren kann das Kupplungselement eine Schnittstelle aufweisen, die dazu eingerichtet ist, dieses mit einer Energie zu beaufschlagen, um eine Kraft zum Lösen des Zugankers auf das Halteelement aufzubringen. Mit anderen Worten kann durch Aufbringen einer Kraft, welche beispielsweise einer Federkraft eines Federpakets entgegenwirkt, der Zuganker aus der kraft-/formschlüssigen Verbindung mit dem Kupplungselement gelöst werden. Die Bereitstellung dieser Kraft kann beispielsweise mittels einer pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Energiequelle erfolgen, die an die Schnittstelle des Kupplungselements angeschlossen sein kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der offenbarten Fahrzeugfesselung kann die Schnittstelle des Kupplungselements dazu eingerichtet sein, mit einer pneumatischen oder einer hydraulischen Energie beaufschlagt zu werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Kupplungselement um eine Druckluftkupplung handeln, die ein Federpaket als Halteelement zur Anbindung des Zugankers umfasst, und deren Schnittstelle ein Druckluftanschluss sein kann. Durch die Zufuhr von Druckluft ins Innere der Druckluftkupplung kann eine der Federkraft entgegengesetzte Kraft erzeugt werden, die den Zuganker aus der Kupplung löst. Ebenso ist eine hydraulische Kupplung möglich, die als Schnittstelle einen Hydraulikanschluss aufweist und mittels hydraulischen Drucks eine Kraft auf das Halteelement erzeugt.
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Zudem kann das Kupplungselement mindestens eine weitere Schnittstelle enthalten, die dazu eingerichtet ist, das Kupplungselement mit einer Prüfgröße zu beaufschlagen, wenn der Zuganker mit dem Kupplungselement verbunden ist. Dies bedeutet, dass die korrekte Verbindung des Zugankers mit dem Kupplungselement mittels der Prüfgröße kontrolliert werden kann.
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Handelt es sich bei dem Kupplungselement um eine Druckluft- oder eine hydraulische Kupplung, kann die weitere Schnittstelle des Kupplungselements vorzugsweise dazu eingerichtet sein, mit einem Prüfdruck beaufschlagt zu werden. Mit anderen Worten kann zur Prüfung der Verbindung zwischen Zuganker und Kupplungselement ein Fluid mit einem vorbestimmten Druck mittels der ersten Schnittstelle auf das Kupplungselement aufgebracht/in das Kupplungselement geleitet werden. Für den Fall, dass eine Druckluftkupplung verwendet wird, kann beispielsweise eine negative Druckdifferenz in Bezug auf den Umgebungsdruck (Unterdruck) auf einen Prüfanschluss (weitere Schnittstelle) der Druckluftkupplung aufgebracht werden. Dadurch wird der Innenraum der Druckluftkupplung mit einer negativen Druckdifferenz beaufschlagt, die sich jedoch nur aufbauen kann, wenn der Zuganker form-/kraftschlüssig angeschlossen ist. Somit kann die korrekte Anbindung des Zugankers an die Druckluftkupplung mittels des Prüfdrucks zuverlässig überprüft werden.
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Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der offenbarten Fahrzeugfesselung kann die Schnittstelle des Kupplungselements dazu eingerichtet sein, mit einer elektrischen Energie beaufschlagt zu werden. In diesem Fall kann das Kupplungselement beispielsweise eine Magnetkupplung sein, die einen Hubmagneten sowie mindestens eine Feder enthält, wobei der Hubmagnet im bestromten Zustand eine Kraft entgegen einer Haltekraft der Feder aufbringt, um die Verbindung zwischen Zuganker und Kupplungselement zu lösen. Alternativ kann ein Elektromotor oder Hubmagnet zum Einsatz kommen, um eine automatisch lösbare Verbindung zwischen Zuganker und Kupplungselement bereitzustellen.
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Bei Verwendung einer solchen, elektrisch betätigbaren Kupplung kann die weitere Schnittstelle des Kupplungselements vorzugsweise dazu eingerichtet sein, mit einem elektrischen Prüfstrom oder einer elektrischen Prüfspannung beaufschlagt zu werden. Beispielsweise kann die elektrisch betätigbaren Kupplung in einen Schaltkreis integriert sein, der einen Kontaktschalter umfasst, der parallel zu einer Spule des Hubmagneten bzw. einer Wicklung des Elektromotos geschaltet sein kann. Dieser Kontaktschalter kann z. B. geschlossen sein, wenn der Zuganker nicht mit dem Kupplungselement verbunden ist. Die Spule des Hubmagneten bzw. die Wicklung des Elektromotos weist einen elektrischen Widerstand auf, der bei Anlegen eines vorbestimmten Prüfstroms eine entsprechende Prüfspannung zur Folge hat, wenn der Zuganker mit dem Kupplungselement verbunden und der parallelgeschaltete Kontaktschalter offen ist.
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Umfasst die Fahrzeugfesselung beispielsweise vier in Reihe geschaltete Magnetkupplungen mit einem Spulenwiederstand von insgesamt z. B. 10 Ω, an die ein Prüfstrom von z. B. 10 mA angelegt wird, so beträgt die Sollspannung 10mA * 2,5 Ω = 25 mV. Ist eine Magnetkupplung nicht korrekt an den Schaltkreis angeschlossen, so wird im vorliegenden Fall eine Prüfspannung von 33 mV ermittelt, woraus auf einen Fehler geschlossen werden kann. Ist hingegen ein Zuganker nicht mit der entsprechenden Magnetkupplung verbunden und der zugehörige, parallel zur Magnetspule geschaltete Kontaktschalter geschlossen, beträgt die Prüfspannung annähernd 0 mV, woraus ebenfalls auf einen Fehler geschlossen werden kann. Somit kann der korrekte Anschluss der Magnetkupplung sowie die Anbindung des Zugankers an die Magnetkupplung mittels des Prüfstroms zuverlässig überprüft werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein System zur Steuerung der offenbarten Fahrzeugfesselung. Das System umfasst die oben beschriebene Fahrzeugfesselung sowie mindestens einen Sensor, der dazu eingerichtet ist, einen Zustand des mindestens einen Kupplungselements der Fahrzeugfesselung zu erfassen. Mit anderen Worten kann mittels des mindestens einen Sensors ein Wert der oben beschriebenen Prüfgröße (z. B. Prüfdruck oder Prüfstrom/-spannung), welche auf die weitere Schnittstelle des Kupplungselements aufgebracht werden kann, erfasst/gemessen werden und anhand des erfassten Werts auf den Zustand des Kupplungselements geschlossen werden. Der Sensor kann direkt an dem Kupplungselement oder in einer Zuleitung zu den beiden Schnittstellen des mindestens einen Kupplungselements angebracht sein.
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Werden, wie oben beschrieben, beispielsweise eine oder mehrere Magnetkupplungen mit Kontaktschalter als Kupplungselemente verwendet, kann bei Beaufschlagung der Magnetkupplungen mit einem Prüfstrom, eine gemessene Prüfspannung, die unterhalb einer Sollspannung liegt, auf mindestens einen nicht verbundenen Zuganker hindeuten, während eine Prüfspannung oberhalb der Sollspannung auf mindestens eine nicht angeschlossene Kupplung hinweisen kann.
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Des Weiteren enthält das System ein Schaltelement, das dazu eingerichtet ist, die Prüfgröße zu der ersten Schnittstelle des Kupplungselements und/oder die Energie zum Lösen des Zugankers zu der zweiten Schnittstelle des Kupplungselements der Fahrzeugfesselung zu leiten. Bei dem Schaltelement kann es sich um ein einziges Schaltelement mit mindestens zwei Schaltstellungen handeln, das sowohl die Prüfgröße als auch die Energie zum Lösen des Zugankers (Löseenergie) zu den beiden Schnittstellen des mindestens einen Kupplungselements leitet. Neben den beiden Schaltstellungen für die Zufuhr der Prüfgröße und der Löseenergie kann das einzige Schaltelement eine geschlossene Schaltstellung umfassen, d.h. das mindestens eine Kupplungselement wird bei dieser Schaltstellung weder mit einer Prüfgröße noch mit einer Löseenergie beaufschlagt. Es ist ebenso möglich getrennte Schaltelemente für die Zufuhr der Prüfgröße und der Löseenergie zu dem mindestens einen Kupplungselement bereitzustellen, die separat ein- und ausgeschaltet werden können.
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Zudem umfasst das System eine Eingangsschnittstelle, die dazu eingerichtet ist, ein oder mehrere Eingangssignale zu empfangen, eine Ausgabeschnittstelle, die dazu eingerichtet ist ein oder mehrere Ausgangssignale auszugeben, und eine Steuereinheit, die mit dem Sensor, der Eingangsschnittstelle, der Ausgabeschnittstelle und dem Schaltelement verbunden ist. Die Eingangsschnittstelle kann beispielsweise eine elektrische Schnittstelle sein, die Eingangssignale von Prüfstandssensoren empfangen kann. Der Empfang kann kabellos oder kabelgebunden erfolgen. Beispielsweise kann das Signal eines im Prüfstand angebrachten Rauchmelders als Eingangssignal von der Eingangsschnittstelle empfangen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Eingangsschnittstelle eine Nutzerschnittstelle umfassen, die Eingaben eines Benutzers empfangen kann. Bei der Ausgabeschnittstelle kann es sich ebenfalls um eine elektrische Schnittstelle handeln, die Ausgangssignale an weitere Einheiten einer Prüfstandssteuerung, an externe Computer, Server etc. senden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausgabeschnittstelle einen Bildschirm/ein Display/eine Anzeigeoberfläche umfassen, auf dem/der einem Benutzer Informationen zum Zustand des Kupplungselements/der Verbindung zwischen Zuganker und Kupplungselement angezeigt werden können. Die Eingangs- und Ausgabeschnittstelle können in die Prüfstandssteuerung integriert oder als separate Einheiten ausgeführt sein. Die Steuereinheit kann eine Recheneinheit sein, die mindestens einen Prozessor und mindestens eine Speichereinheit (Arbeitsspeicher) umfasst. Die Steuereinheit kann in die Prüfstandssteuerung integriert oder als separate Recheneinheit ausgeführt sein.
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Die Steuereinheit des Systems kann dazu eingerichtet sein, ein Signal des Sensors und/oder die ein oder mehreren Eingangssignale zu empfangen, das Schaltelement basierend auf den ein oder mehreren empfangenen Eingangssignalen zu schalten und/oder den Zustand des Kupplungselements über die Ausgabeschnittstelle auszugeben. Mit anderen Worten kann der mindestens eine Sensor über eine elektrische Verbindung ein Messsignal an die Steuereinheit senden, anhand dessen die Steuereinheit den Zustand des Kupplungselements bzw. der Verbindung zwischen Zuganker und Kupplungselement ermitteln kann. Den ermittelten Zustand kann die Steuereinheit wiederum an die Ausgabeschnittstelle senden, um einen Benutzer über den Zustand des Kupplungselements zu informieren, und/oder um dem Zustand entsprechende Steuersignale an die Prüfstandssteuerung auszugeben.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Eingangsschnittstelle ihre empfangenen Signale an die Steuereinheit weiterleiten, damit diese das Schaltelement gemäß den empfangenen Eingangssignalen betätigen kann und das mindestens eine Kupplungselement entweder mit der Prüfgröße oder der Löseenergie beaufschlagt werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des offenbarten Systems kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, eine Prüfgrößenbeaufschlagung der ersten Schnittstelle des Kupplungselements der Fahrzeugfesselung mittels des Schaltelements ein- und auszuschalten. Dies bedeutet, dass die Steuereinheit bei Erhalt eines entsprechenden Eingangssignals von der Eingangsschnittstelle (später erstes Eingangssignal), das Schaltelement derart ansteuert, dass dieses eine Position einnimmt, in der die Prüfgröße zur Überprüfung der korrekten Verbindung zwischen Zuganker und Kupplungselement auf die weitere Schnittstelle des Kupplungselements aufgebracht wird. Die Steuereinheit kann z. B. nach einer vorbestimmten Zeit die Prüfgröße mittels des Schaltelements wieder abschalten oder die weitere Schnittstelle des Kupplungselements dauerhaft mit der Prüfgröße beaufschlagen. In beiden Fällen ermittelt der Sensor den Wert der Prüfgröße und sendet diesen an die Steuereinheit, welche daraus den Zustand des Kupplungselements/der Verbindung zwischen Zuganker und Kupplungselements ermittelt.
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Zudem kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein eine Energiebeaufschlagung der zweiten Schnittstelle des Kupplungselements der Fahrzeugfesselung mittels des Schaltelements ein- und auszuschalten, und/oder mittels des Schaltelements zwischen der Prüfgrößenbeaufschlagung der ersten Schnittstelle und der Energiebeaufschlagung der zweiten Schnittstelle des Kupplungselements der Fahrzeugfesselung umzuschalten. Dies bedeutet, dass die Steuereinheit bei Erhalt eines entsprechenden Eingangssignals von der Eingangsschnittstelle (später zweites Eingangssignal), das Schaltelement derart ansteuert, dass dieses eine Position einnimmt, in der die Löseenergie auf die Schnittstelle des Kupplungselements aufgebracht wird. Wenn der Zuganker von dem Kupplungselement der Fahrzeugfesselung getrennt ist, kann die Steuereinheit die Löseenergie mittels des Schaltelements wieder abschalten und das Fahrzeug kann aus dem Prüfstand entfernt werden. Die Trennung des Zugankers von dem Kupplungselement der Fahrzeugfesselung kann ebenfalls mittels des Sensors ermittelt werden. Bei Verwendung einer Magnetkupplung mit Kontaktschalter als Kupplungselement beträgt die Prüfspannung bei getrenntem Zuganker nahezu 0 mV, während bei Verwendung einer Druckluftkupplung keine negative Druckdifferenz im Inneren derselben aufgebaut werden kann. Beide Zustände können mittels eines geeigneten Sensors detektiert werden, so dass das Ein- und Ausschalten der Löseenergie mittels des Schaltelements gezielt gesteuert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit das Schaltelement direkt von einer ersten Schaltstellung, in der das mindestens eine Kupplungselement mit der Prüfgröße beaufschlagt wird, auf eine zweite Schaltstellung, in der das mindestens eine Kupplungselement mit der Löseenergie beaufschlagt wird, umschalten. Die ermöglicht ein sofortiges Lösen des Zugankers von dem Kupplungselement, wenn ein Störfall im Prüfstand vorliegt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des offenbarten Systems kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, einen Benutzerbefehl und/oder ein externes Sensorsignal als erstes Eingangssignal mittels der Eingangsschnittstelle zu empfangen und, basierend auf dem empfangenen ersten Eingangssignal, die Prüfgrößenbeaufschlagung der ersten Schnittstelle des Kupplungselements der Fahrzeugfesselung mittels des Schaltelements einzuschalten. Mit anderen Worten: Gibt ein Benutzer über die Nutzerschnittstelle der Eingangsschnittstelle einen Befehl zur Beaufschlagung der ersten Schnittstelle des mindestens einen Kupplungselements mit einer Prüfgröße ein, so wird dieser an die Steuereinheit weitergeleitet, welche veranlasst, dass das Schaltelement seine erste Schaltstellung einnimmt, um die Prüfgröße zu dem Kupplungselement zu leiten. Alternativ oder zusätzlich kann ein oder mehrere Sensorsignale, die von der Eingangsschnittstelle empfangen werden, die Prüfgrößenbeaufschlagung des mindestens einen Kupplungselements auslösen. Bei den empfangenen Sensorsignalen kann es sich um Signale handeln, die einen Zustand im Prüfstand (Temperatur, Druck etc.) erfassen, um sicherzustellen, dass geeignete Prüfbedingungen für die Prüfung des mindestens einen Kupplungselements mittels der Prüfgröße vorliegen.
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Wenn die weitere Schnittstelle mit der Prüfgröße beaufschlagt ist, kann der Sensor einen Wert der Prüfgröße zu erfassen und an die Steuereinheit senden. Überschreitet der empfangene Wert der Prüfgröße einen ersten vorbestimmten Wert oder unterschreitet er einen zweiten vorbestimmten Wert, kann die Steuereinheit eine fehlerhafte Verbindung zwischen dem Zuganker und dem Kupplungselement der Fahrzeugfesselung detektieren. Wird beispielsweise eine Druckluftkupplung zur Anbindung des Zugankers an den zweiten Befestigungspunkt auf dem Prüfstand verwendet, so kann als Prüfgröße eine negative Druckdifferenz zum Umgebungsdruck über die weitere Schnittstelle im Inneren der Druckluftkupplung sowie in deren Druckleitungen erzeugt werden. Diese kann nur aufgebaut werden, wenn der Zuganker kraft-/formschlüssig und damit gasdicht mit der Druckluftkupplung verbunden ist. Die negative Druckdifferenz zum Umgebungsdruck kann beispielsweise mit einem Differenzdrucksensor gemessen werden. Der zweite vorbestimmte Wert kann in diesem Fall ein Betrag einer Druckdifferenz sein, der eine ausreichende Dichtigkeit des Systems und damit eine sichere Verbindung des Zugankers mit der Druckluftkupplung gewährleistet. Der erste vorbestimmte Wert kann ein Betrag einer maximal erreichbaren Druckdifferenz in dem Druckluftsystem sein. Wird dieser Wert überschritten kann beispielsweise eine Fehlmessung des Drucksensors vorliegen.
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Kommt eine elektrisch betätigte Kupplung zum Einsatz, deren Verbindung mit dem Zuganker mittels eines vorbestimmten Prüfstroms kontrolliert wird, so kann ein Toleranzbereich um den theoretischen Sollwert der Prüfspannung definiert werden. Beispielsweise kann die gemessene Prüfspannung durch die Umgebungstemperatur/Temperatur im elektrischen Schaltkreis beeinflusst werden. Dies kann bei der Wahl des oberen und unteren Grenzwerts für die Sollspannung (erster und zweiter vorbestimmter Wert) berücksichtigt werden.
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Entsprechend dem Ergebnis der Prüfung kann die Steuereinheit einen fehlerhaften Zustand des mindestens einen Kupplungselements an die Ausgabeschnittstelle ausgeben, wenn eine fehlerhafte Verbindung detektiert wird und einen fehlerfreien Zustand, wenn keine fehlerhafte Verbindung detektiert wird. Ein fehlerhafter Zustand des mindestens einen Kupplungselements kann beispielsweise durch ein optisches Warnsignal auf einem Display der Ausgabeschnittstelle angezeigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine konkrete Fehlermeldung als Textausgabe auf dem Display erscheinen. Neben dem optischen Warnsignal kann außerdem ein akustisches Warnsignal ausgegeben werden. Zusätzlich kann über die Ausgabeschnittstelle ein Signal an die Prüfstandssteuerung gesendet werden, welches ein Einschalten des Antriebs der Prüfstandsrollen verhindert, wenn ein fehlerhafter Zustand des mindestens einen Kupplungselements detektiert wird. Im Gegenzug kann der Antrieb der Prüfstandsrollen mittels eines Signals der Ausgabeschnittstelle freigegeben werden, wenn ein fehlerfreier Zustand des mindestens einen Kupplungselements ermittelt wird. Dieser kann zusätzlich, z. B. mittels eines Symbols oder einer Textausgabe, auf dem Display der Ausgabeschnittstelle angezeigt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des offenbarten Systems kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, einen Benutzerbefehl und/oder ein externes Sensorsignal als zweites Eingangssignal mittels einer Eingangsschnittstelle zu empfangen. Basierend auf dem empfangenen zweiten Eingangssignal kann die Steuereinheit nachfolgend das Schaltelement einschalten, um die Schnittstelle des Kupplungselements der Fahrzeugfesselung mit der Energie zum Lösen des Zugankers zu beaufschlagen. Dies bedeutet, dass ein Befehl zur Beaufschlagung der zweiten Schnittstelle des mindestens einen Kupplungselements mit einer Löseenergie, der von einem Benutzer in die Nutzerschnittstelle eingegeben wird, direkt an die Steuereinheit weitergeleitet wird, welche veranlasst, dass das Schaltelement seine zweite Schaltstellung einnimmt, um die Energie zum Lösen des Zugankers zu dem Kupplungselement zu leiten. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere externe Sensorsignale, die von der Eingangsschnittstelle empfangen werden können, die Energiebeaufschlagung des mindestens einen Kupplungselements auslösen. Bei den empfangenen Sensorsignalen kann es sich beispielsweise um ein Signal von einem Rauchmelder handeln, das von der Eingangsschnittstelle empfangen wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Eingangsschnittstelle Signale von weiteren im/am Prüfstand angebrachten Sensoren (Drucksensoren, Feuchtesensoren, Beschleunigungssensoren etc.) erhalten, die eine Störung/Gefahr im/am Prüfstand detektieren können. Basierend auf dem Empfang dieser Signale kann das Schaltelement von der Steuereinheit in seine zweite Schaltstellung gebracht werden, um die Energie zum Lösen des Zugankers an das Kupplungselement zu leiten und die Fixierung der Fahrzeugfesselung aufzuheben.
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Bevorzugt kann die Schnittstelle des Kupplungselements der Fahrzeugfesselung dazu eingerichtet sein, mit einer pneumatischen oder einer hydraulischen Energie beaufschlagt zu werden, um die Kraft zum Lösen des Zugankers auf das Halteelement aufzubringen.
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Wie bereits oben beschrieben, kann es sich bei dem Kupplungselement beispielsweise um eine Druckluftkupplung handeln, die ein Federpaket als Halteelement zur Anbindung des Zugankers umfasst, und deren Schnittstelle ein Druckluftanschluss sein kann, über den Druckluft in die Kupplung eingeleitet werden kann, um eine der Federkraft entgegengesetzte Kraft zum Lösen des Zugankers zu erzeugen.
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Wie ebenfalls bereits oben beschrieben, kann in diesem Fall die weitere Schnittstelle des Kupplungselements dazu eingerichtet sein, mit einem Prüfdruck beaufschlagt zu werden. Beispielsweise kann eine negative Druckdifferenz in Bezug auf den Umgebungsdruck (Unterdruck) auf einen Prüfanschluss (weitere Schnittstelle) der Druckluftkupplung aufgebracht werden. Dadurch wird der Innenraum der Druckluftkupplung mit einer negativen Druckdifferenz beaufschlagt, die sich jedoch nur aufbauen kann, wenn der Zuganker form-/kraftschlüssig angeschlossen ist. Ebenso ist eine hydraulische Kupplung möglich, die als Schnittstelle einen Hydraulikanschluss aufweist und mittels eines hydraulischen Drucks eine Kraft auf das Halteelement erzeugt.
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Dabei kann der mindestens eine Sensor ein Drucksensor sein, der den pneumatischen oder hydraulischen Prüfdruck erfassen kann. Beispielsweise kann die negative Druckdifferenz von einem Differenzdrucksensor im Inneren der Druckluftkupplung oder in einer Druckleitung zu dem Prüfanschluss gemessen werden. Unterschreitet der Wert des gemessenen Drucks einen vorbestimmten Druckwert (bzw. überschreitet der Betrag der gemessenen Druckdifferenz eine vorbestimmte Druckdifferenz zum Umgebungsdruck), so kann auf eine korrekte Anbindung des Zugankers geschlossen werden. Somit kann diese mittels des von dem Drucksensor erfassten Prüfdrucks zuverlässig überprüft werden.
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Weiters kann im Fall einer pneumatischen oder hydraulischen Energieversorgung das Schaltelement ein Wegeventil sein. Das Wegeventil kann so ausgeführt sein, dass es in einer ersten Stellung den Prüfdruck zu der ersten Schnittstelle des Kupplungselements leitet, um die Verbindung zwischen dem Zuganker und dem Kupplungselement mittels des Drucksensors zu überprüfen. In einer zweiten Stellung kann das Wegeventil die pneumatische oder hydraulische Energie zu der zweiten Schnittstelle des Kupplungselements leiten, um eine Kraft auf das Halteelement auszuüben und den Zuganker von dem Kupplungselement zu trennen. Zudem kann das Wegeventil eine geschlossene Stellung enthalten, in der keine der beiden Größen Prüfdruck oder Druckenergie zu dem Kupplungselement geleitet wird.
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Alternativ kann die Schnittstelle des Kupplungselements der Fahrzeugfesselung dazu eingerichtet sein, mit einer elektrischen Energie beaufschlagt zu werden, um eine Kraft zum Lösen des Zugankers auf das Halteelement aufzubringen. Beispielsweise kann das Kupplungselement eine Magnetkupplung sein, die einen Hubmagneten sowie mindestens eine Feder enthält, wobei der Hubmagnet im bestromten Zustand eine Kraft entgegen einer Haltekraft der Feder aufbringt, um die Verbindung zwischen Zuganker und Kupplungselement zu lösen. Alternativ kann ein Elektromotor zum Einsatz kommen, um eine automatisch lösbare Verbindung zwischen Zuganker und Kupplungselement bereitzustellen.
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Bei Verwendung einer elektrisch betätigbaren Kupplung kann die weitere Schnittstelle des Kupplungselements vorzugsweise dazu eingerichtet sein, mit einem elektrischen Prüfstrom oder einer elektrischen Prüfspannung beaufschlagt zu werden, anhand dessen/derer die korrekte Anbringung des Kupplungselements und des Zugankers überprüft werden kann (siehe oben).
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Der mindestens eine Sensor kann dabei ein Amperemeter (Strommesser) oder ein Voltmeter (Spannungsmesser) sein, mit dem der Prüfstrom oder die Prüfspannung, gemessen werden kann, um den Zustand des Kupplungselements zu erfassen. Bei dem Schaltelement kann es sich in diesem Fall um einen elektrischen Schalter handeln, der so ausgeführt ist, dass er in einer ersten Stellung den Prüfstrom oder die Prüfspannung zu der ersten Schnittstelle des Kupplungselements leitet und in einer zweiten Stellung, die elektrische Energie (d.h. den elektrischen Strom) zu der zweiten Schnittstelle des Kupplungselements leitet, um eine Kraft auf das Halteelement aufzubringen und den Zuganker zu lösen.
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Im Falle der Verwendung von einer oder mehrerer Magnetkupplungen bedeutet dies, dass in der ersten Stellung des Schalters ein Prüfstrom auf den Schaltkreis der Magnetkupplungen aufgebracht wird, der zu gering ist, um diese zu betätigen, mit dem jedoch anhand einer gemessenen Prüfspannung auf einen Fehler in der Anbindung der Magnetkupplungen und/oder der Zuganker geschlossen werden kann (siehe oben). In der zweiten Stellung des Schalters wird hingegen ein ausreichend hoher elektrischer Strom (Magnetstrom) zu der Spule des Hubmagneten geleitet, durch den eine entsprechende Magnetkraft aufgebaut wird, die der Federkraft des Halteelements entgegenwirkt und damit den Zuganker löst. Es können ebenso zwei getrennte elektrische Schalter für die Zuleitung des Prüfstroms und des Magnetstroms verwendet werden.
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Zusammenfassend ermöglicht es der offenbarte Gegenstand eine oder mehrere automatisch lösbare Verbindungen einer Fahrzeugfesselung zu überwachen und diese im Bedarfsfall automatisch, ohne händische Montagearbeiten, zu lösen. Dadurch ist sowohl eine sichere Fixierung des Fahrzeugs auf dem Prüfstand gewährleistet als auch ein schnelles Entfernen des Fahrzeugs aus dem Prüfstand, wenn ein Störfall auftritt. Dies ermöglicht es, die hohen Sicherheitsanforderungen, die insbesondere an Prüfstände für Elektrofahrzeuge gestellt werden, zu erfüllen.
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Im Folgenden werden verschiedene Beispiele detailliert unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Gleiche bzw. ähnliche Elemente in den Figuren werden hierbei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Offenbarung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsmerkmale begrenzt, sondern umfasst weiterhin Modifikationen von Merkmalen der beschriebenen Beispiele und Kombination von Merkmalen verschiedener Beispiele im Rahmen des Schutzumfangs der unabhängigen Ansprüche. In den Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Daher wird gegebenenfalls auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet.
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Es zeigen
- 1 ein durch Druckbeaufschlagung lösbares Kupplungselement gemäß einem bevorzugten Beispiel des offenbarten Gegenstands;
- 2 eine Einpunktfesselung mit einem automatisch lösbaren Haken gemäß einem weiteren bevorzugten Beispiel des offenbarten Gegenstands;
- 3a, b Details des automatisch lösbaren Hakens der in 2 gezeigten Einpunktfesselung;
- 4 schematisch ein Fahrzeug, das mittels Radnabenfesselung mit dem in 1 gezeigten Kupplungselement auf einem Prüfstand fixiert ist;
- 5 Details der in 4 gezeigten Radnabenfesselung;
- 6 eine Einpunktfesselung, gemäß einem weiteren bevorzugten Beispiel des offenbarten Gegenstands, die Elemente der in 2 gezeigten Einpunktfesselung mit Elementen der in 4 und 5 gezeigten Radnabenfesselung kombiniert;
- 7 schematisch eine pneumatische Steuerung der in 1, 4 und 5 gezeigten Kupplungselemente gemäß einem weiteren bevorzugten Beispiel des offenbarten Gegenstands;
- 8 schematisch eine elektrische Steuerung der in 1, 4 und 5 gezeigten Kupplungselemente gemäß einem weiteren bevorzugten Beispiel des offenbarten Gegenstands.
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1 zeigt eine räumliche Darstellung eines durch Druckbeaufschlagung lösbares Kupplurigselement (Druckluftkupplung) 24 gemäß einem bevorzugten Beispiel des offenbarten Gegenstands. Das Kupplungselement 24 umfasst ein Gehäuse 7, das einen Druckluftanschluss 6 (Schnittstelle) sowie einen Prüfanschluss 30 (weitere Schnittstelle) aufweist. Beide Anschlüsse 6, 30 sind mit einem Zylinderraum, der im Inneren des Kupplungselements angeordnet ist, verbunden. Des Weiteren ist im Inneren des Kupplungselements, angrenzend an den Zylinderraum, ein Federpaket 4 (Halteelement) angeordnet. Dieses wirkt auf ein Verbindungsteil 4a, das auf einer dem Federpaket 4 entgegengesetzten Seite mit einer Vielzahl von Kugeln 3, bevorzugt Stahlkugeln 3, ausgestattet ist. in radialer Richtung grenzen diese Kugeln 3 an das Gehäuse 7 des Kupplungselements 24 an. Ein Zuganker 1 mit einem Anschlussstück 2, das eine zylindrische Oberfläche mit einer umlaufenden Einbuchtung aufweist, kann über die Kugeln 3 formschlüssig mit dem Gehäuse 7 des Kupplungselements 24 verbunden werden, da diese mittels einer Federkraft des Federpakets 4 in die umlaufende Einbuchtung des Anschlussstücks 2 gedrückt/gepresst werden. Dadurch wird der Zuganker 1 mechanisch in dem Kupplungselement 24 arretiert. Der Zuganker 1 und das Anschlussstück 2 sind in dem, z. B. in 4 gezeigten, Adapter 23 integriert. Zum Lösen des Zugankers 1 kann der Zylinderraum 5 über den Druckluftanschluss 6 mit Druckluft beaufschlagt werden. Dadurch wirkt eine der Federkraft des Federpakets 4 entgegengesetzte Druckkraft auf das Federpaket 4, so dass die formschlüssige Verbindung der Kugeln 3 mit dem Anschlussstück 2 gelöst und der Zuganker 1 von dem Kupplungselement 24 getrennt werden kann.
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Zudem kann bei geschlossener Verbindung zwischen Zuganker 1 und Kupplungselement 24 über den Prüfanschluss 30 am Gehäuse 7 des Kupplungselements 24 ein Prüfdruck, der beispielsweise eine negative Druckdifferenz zum Umgebungsdruck sein kann, auf das Innere des Kupplungselements 24 aufgebracht werden, um die Verbindung zwischen Zuganker 1 und Kupplungselement 24 zu überprüfen. Wenn der Zuganker 1 korrekt mit dem Kupplungselement 24 verbunden ist, so ist durch die formschlüssige Verbindung der Kugeln 3 mit dem Anschlussstück 2 das Innere des Kupplungselements 24 nahezu gasdicht abgeschlossen. Somit kann auf dieses, beispielsweise mittels einer Venturi-Düse/Vakuumsaugdüse, eine negative Druckdifferenz zum Umgebungsdruck aufgebracht werden. Ist ein Zuganker 1, beispielsweise durch eine Schiefstellung des Anschlussstücks 2, die eine vollständige Anlage der Kugeln 3 verhindert, nicht korrekt an das Kupplungselement 24 angeschlossen, so entweicht der aufgebrachte Druck und es kann auf eine fehlerhafte Verbindung zwischen Zuganker 1 und Kupplungselement 24 geschlossen werden.
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2 zeigt eine räumliche Darstellung einer Einpunktfesselung mit einer automatisch lösbaren Hakenverbindung 9 gemäß einem weiteren bevorzugten Beispiel des offenbarten Gegenstands. Die gezeigte Einpunktfesselung umfasst einen Haltepfosten 8 an der die automatisch lösbare Hakenverbindung 9 über einen Schlitten 11 vertikal schwimmend gelagert ist. Somit kann die Hakenverbindung 9 an die Höhe eines ersten Befestigungspunkts an einem Fahrzeug angepasst werden. Die Hakenverbindung 9 ist in einem Gehäuse 9b gelagert, das fest an dem Schlitten 11 angebracht ist. Zudem umfasst die gezeigte Einpunktfesselung Gleitschienen 10, 12 mit denen die Position des Haltepfostens 8 in der horizontalen Ebene (d. h. in Längs- und Querrichtung eines zu prüfenden Fahrzeugs) an die Fahrzeuggeometrie angepasst werden kann.
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3a zeigt einen Längsschnitt durch die Hakenverbindung 9 im gelösten Zustand. Die Hakenverbindung 9 umfasst das Gehäuse 9b, an dem ein federbelastetes Kupplungselement 9c angeordnet ist, das einen Fesselungshaken 9a mit dem Gehäuse 9b verbindet. Das Lösen des Fesselungshakens 9a aus dem Gehäuse 9b kann analog zu der in 1 beschriebenen Druckluftkupplung 24 über einen Druckluftanschluss (nicht dargestellt) an dem Kupplungselement 9c erfolgen.
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Der Fesselungshaken 9a umfasst einen Haken 13, einen verstellbaren Schieber 14 sowie ein Anschlussstück 15 zur Anbindung des Fesselungshakens 9a an das Kupplungselement 9c. In dem Kupplungselement 9c ist dazu ein Federpaket 16 angeordnet, welches das Anschlussstück 15 mit dem Kupplungselement 9c verbindet. Zum Lösen des Anschlussstücks 15 kann der Innenraum des Kupplungselements 9c über den Druckluftanschluss mit Druckluft beaufschlagt werden. Dadurch wirkt eine der Federkraft des Federpakets 16 entgegengesetzte Druckkraft auf dieses, welche die Verbindung des Anschlussstücks 15 mit dem Kupplungselement löst.
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Der Haken 13 kann durch den verstellbaren Schieber 14 formschlüssig und spielfrei mit einem Fahrzeug verbunden werden, beispielsweise mit dessen Abschleppöse (erster Befestigungspunkt). Zur Verstellung des Schiebers 14, kann dieser beispielsweise ein Gewinde aufweisen und z. B. mittels eines Innensechskants in den Fesselungshaken 9a hinein- oder aus diesem herausgedreht werden.
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3b zeigt einen Längsschnitt durch die Hakenverbindung 9 im geschlossenen Zustand, in dem sich der Fesselungshaken 9a in dem Gehäuse 9b befindet und mittels des Kupplungselements 9c automatisch lösbar mit diesem verbunden ist. Das Kupplungselement 9c weist einen Druckluftanschluss auf (nicht dargestellt) Im geschlossenen Zustand des Kupplungselements 9c wirkt die Federkraft des Federpakets 16 auf das Anschlussstück 15 des Fesselungshakens 9b und hält diesen kraft- und formschlüssig in dem Gehäuse 9b fest. Zudem kann über einen Prüfanschluss 30 analog zu dem in 1 gezeigten Kupplungselement 24 überprüft werden, ob der Fesselungshaken 9a in der richtigen Position ist.
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4 zeigt schematisch ein Fahrzeug 20, das mittels einer Radnabenfesselung mit dem in 1 gezeigten Kupplungselement 24 auf einem Prüfstand fixiert ist.
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Hierbei werden an den Rädern 25 des Fahrzeugs 20 (erster Befestigungspunkt) Radnabenadapter 22 angebracht, welche zur Fahrzeugfixierung über Adapter 23 und Fesselungsstangen 21 mit einem zweiten Befestigungspunkt am Prüfstand (nicht dargestellt) verbunden werden. Bei der gezeigten Radnabenfesselung sind jeweils zwei Adapter 23 zur Aufnahme von zwei Fesselungsstangen 21 einem Radnabenadapter 22 angebracht. Durch die V-Förmige Anordnung der Fesselungsstangen 21, die eine zangenförmige Fahrzeughalterung bildet, ist eine Fesselung in Längs- und Querrichtung des Fahrzeugs möglich. Die Fesselungsstangen 21 werden mittels der daran angebrachten Kupplungselemente 24 über die Adapter 23 mit den darin befindlichen Zugankern 1 verbunden.
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5 zeigt ein Fahrzeugrad 25 mit einem daran befestigten Radnabenadapter 22, an das die beiden Adapter 23 geschraubt sind. An der vom Rad 25 entfernten Stirnseite jedes Adapters 23 ist das Anschlussstück 2 des Zugankers 1 erkennbar. Dieses kann in den gegenüberliegenden Anschluss des an der Fesselungsstange 21 angebrachten Kupplungselements 24 eingreifen, um die Fesselungsstangen 21 mit dem Radnabenadapter 22 zu verbinden und damit die Fahrzeugfesselung zu fixieren. Die Fesselungsstangen 21 sind jeweils an dem Gehäuse 7 des Kupplungselements 24 verschraubt. Bei der gezeigten Radnabenfesselung ist der Prüfanschluss 30 (weitere Schnittstelle) an den Fesselungsstangen 21 angebracht, die im Inneren eine Bohrung aufweisen können, um den Prüfdruck im Inneren der Kupplungselemente 24 aufzubauen.
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6 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel einer Einpunktfesselung, die Elemente der in 2 gezeigten Einpunktfesselung mit Elementen der in 4 und 5 gezeigten Radnabenfesselung kombiniert. Die gezeigte Einpunktfesselung umfasst eine Hakenverbindung 9 mit einem Haken 13, der mit einer Abschleppöse 20a (erster Befestigungspunkt) eines Fahrzeugs 20 verbunden ist. An der Hakenverbindung 9 ist ein Adapter 23 gemäß der in 4 und 5 gezeigten Radnabenfesselung angebracht, welcher mit einem gegenüberliegenden Kupplungselement 24 verbunden werden kann. Das Kupplungselement 24 ist mit einer V-förmigen Fesselungsstange 21 fest verschraubt. Diese kann wiederum mit einem zweiten Befestigungspunkt im Prüfstand fest verbunden werden (nicht dargestellt). Die gezeigte Einpunktfesselung wird bevorzugt an der vorderen Abschleppöse 20a eines zu prüfenden Fahrzeugs 20 angebracht. An den Fesselungsstangen 21 kann, wie in 5 dargestellt, ein Prüfanschluss 30 (weitere Schnittstelle) angebracht sein, um den Prüfdruck im Inneren der Kupplungselemente 24 aufzubauen.
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7 zeigt schematisch einen Schaltplan einer pneumatischen Steuerung der in 1, 4 und 5 gezeigten Kupplungselemente 24 gemäß einem weiteren bevorzugten Beispiel des offenbarten Gegenstands. Die gezeigte pneumatische Steuerung umfasst ein 4/3 Wegeventil 31, eine Vakuumsaugdüse 33, ein Rückschlagventil 34, vier Kupplungselemente 24, die als Druckluftkupplungen 24 ausgeführt sind, und ein Drucksensor 32. Die Druckluftkupplungen 24 enthalten jeweils ein Federpaket 4, mit dem das Anschlussstück 2 des Zugankers 1 mit dem Gehäuse 7 des Kupplungselements 24 formschlüssig verbunden werden kann.
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Das 4/3 Wegeventil 31 kann in drei unterschiedliche Stellungen gebracht werden. Wird es in die linke Stellung geschaltet, so wird Druckluft zu der Vakuumsaugdüse 33 geleitet, wodurch diese über die Leitung 30 (weitere Schnittstelle) eine negative Druckdifferenz zum Umgebungsdruck im Zylinderraum 5 der Druckluftkupplungen 24 erzeugt, welche mit dem Drucksensor 32 gemessen werden kann. Übersteigt ein Betrag der erzeugten negativen Druckdifferenz einen vorbestimmten Differenzdruckwert (zweiter vorbestimmter Wert), so wird das 4/3 Wegeventil 31 auf die Mittelstellung umgeschaltet und damit die Leitung zu der Vakuumsaugdüse 33 geschlossen. Durch den Aufbau eines negativen Differenzdrucks im Zylinderraum 5 der Druckluftkupplungen 24 kann sichergestellt werden, dass alle Zuganker 1 vorschriftsmäßig mit den Kupplungselementen 24 verbunden sind: Nach dieser Prüfung kann ein Fahrzeugtest auf dem Prüfstand gestartet werden. Die erzeugte negative Druckdifferenz im Zylinderraum 5 der Druckluftkupplungen 24 und der Leitung 30 kann weiterhin von dem Drucksensor 32 überwacht werden, so dass eine Unterbrechung der Verbindung zwischen Zuganker 1 und Druckluftkupplung 24 auch während des Fahrzeugtests jederzeit detektiert werden kann.
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Soll die Fesselung gelöst werden, kann das 4/3 Wegeventil 31 in die rechte Stellung gebracht und der Zylinderraum 5 der Druckluftkupplungen 24 über die Leitung 6 (Schnittstelle) mit Druckluft beaufschlagt werden. Dadurch wird eine Kraft auf das Federpaket 4 aufgebracht, welche die formschlüssige Verbindung zwischen Zuganker 1 und Gehäuse 7 der Druckluftkupplung 24 löst und damit die Fesselung entriegelt.
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8 zeigt schematisch einen Schaltplan einer elektrischen Steuerung der in den 1, 4 und 5 gezeigten Kupplungselemente 24 gemäß einem weiteren bevorzugten Beispiel des offenbarten Gegenstands.
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Die dargestellte elektrische Steuerung enthält als Kupplungselemente 24 Magnetkupplungen 24, die jeweils einen Hubmagneten 40 umfassen, der bei Bestromung gegen eine Feder 4 wirkt und dadurch einen, über die Feder 4 mit dem Kupplungselement 24 verbundenen, Zuganker 1 entriegelt. Mit jedem Hubmagneten 40 ist ein Schalter 41 verbunden, der parallel zu einer Spule des Hubmagneten 40 geschaltet und im entriegelten Zustand des Zugankers 1 geschlossen ist.
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Des Weiteren enthält die Steuerung eine Spannungsquelle 45, einen ersten Schalter 43, dem ein Widerstand 44 nachgeschaltet ist, einen zweiten Schalter 46 und ein Voltmeter 42.
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Mittels des ersten Schalters 43 kann über den Widerstand 44 ein Prüfstrom erzeugt werden, mit dem die Kontaktierung der Magnetkupplungen 24 überprüft werden kann. Der Wert des Prüfstroms kann dabei derart gering gewählt werden, dass dieser nicht ausreicht um mittels der Magnetkraft den Zuganker 1 zu entriegeln. Beispielsweise kann bei einer Versorgungsspannung von 24 V an der Spannungsquelle 45 ein Widerstand 44 von 2,4 kΩ gewählt werden, um einen Prüfstrom von 10 mA zu erzeugen. Beträgt beispielsweise der gesamte Spulenwiderstand der vier in Reihe geschalteten Hubmagnete 40 10 Ω, so ergibt sich eine Sollspannung von 10mA * 2,5 Ω = 25 mV. Diese kann mit dem Voltmeter 42 gemessen werden. Ist eine Magnetküpplung 24 nicht korrekt an die Steuerung angeschlossen, so wird in dem beispielhaften Fall eine Prüfspannung von 33 mV ermittelt, woraus auf einen Fehler geschlossen werden kann. Ist hingegen ein Zuganker 1 nicht mit der entsprechenden Magnetkupplung 24 verbunden und der zugehörige, parallel zur Magnetspule geschaltete Kontaktschalter 41 geschlossen, beträgt die Prüfspannung annähernd 0 mV, woraus ebenfalls auf einen Fehler geschlossen werden kann. Somit kann der korrekte Anschluss der Magnetkupplungen 24 sowie die Anbindung des Zugankers 1 an die Magnetkupplung 24 mittels des Prüfstroms zuverlässig überprüft werden.
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Sollen die Zuganker 1 entriegelt werden, weil beispielsweise ein Störfall im Prüfstand vorliegt, so wird der erste Schalter 43 geöffnet und der zweite Schalter 46 geschlossen, um die Hubmagnete 40 mit einem ausreichend hohen Strom zu versorgen und die benötigte Magnetkraft zum Lösen der Zuganker 1 zu erzeugen.
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Zusammenfassend ermöglicht es der offenbarte Gegenstand somit, eine oder mehrere automatisch lösbare Verbindungen einer Fahrzeugfesselung zu überwachen und diese im Bedarfsfall automatisch, ohne händische Montagearbeiten, zu lösen. Dadurch ist sowohl eine sichere Fixierung des Fahrzeugs auf dem Prüfstand gewährleistet als auch ein schnelles Entfernen des Fahrzeugs aus dem Prüfstand, wenn ein Störfall auftritt. Dies ermöglicht es, die hohen Sicherheitsanforderungen, die insbesondere an Prüfstände für Elektrofahrzeuge gestellt werden, zu erfüllen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005001556 B3 [0004]
- DE 102006042392 A1 [0005]
