DE2031757A1

DE2031757A1 - Prüfstand fur Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2031757A1
Application number: DE19702031757
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Dr Rom Maran Mario Vicenza Sturmo (Italien)
Original assignee: FAV Srl
Current assignee: FAV Srl
Priority date: 1969-08-28
Filing date: 1970-06-26
Publication date: 1971-03-11
Also published as: US3690165A; GB1308654A; BE754189A; FR2057940A5; NL7008441A

Description

Patentanwälte 2 B. JUW 1970

Dipl.-Ing. A. QrQnecker Dr.-Ing. H. Kinkeldny Dr.-tng. W. Stockrnair München 22, Maximilionttr. 43 '

P 3135 - 37/Ba

F.A.V. s.r.l.

Horn (Italien), Via Cavour 294 "

Prüfstand für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für Kraftfahrzeuge mit zwei Sätzen drehbarer Walzen, auf denen sich die Räder einer Achse eines zu prüfenden Kraftfahrzeuges abstützen, wobei die Walzen jeweils eines Satzes, auf denen sich jeweils ein Rad abstützt, mittels Übertragungseinrichtungen, beispielsweise Zahnriemen, antriebsübertragend miteinander verbunden sind und wenigstens eine der Walzen des Prüfstandes mit einem Tachogenerator verbunden ist.

Mittels eines solchen Prüfstandes sollen insbesondere Prüfungen der Pahrzeugbremoen, der Beschleunigung dos Fahrzeuges, seines Geschwindigkeitsmessers, Messungen der Motorleistung und der an der Gesamtheit-der beweglichen Teile doo Kraftfahrzeugs auftretende Reibungaverlust an mechanischer Energie und ,jeglicho weitere für den Betrieb eines Kraftfahrzeuges erforderliche Prüfungen und Messungen durchführbar sein.

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Es gibt verschiedene bekannte Arten von Prüf ständen für Kraftfahrzeuge, bei denen das Kraftfahrzeug jeweils mit den Rädern einer Achse auf Walzen steht und diese über die Antriebsräder in Bewegung setzt, so daß die Verhältnisse einer Straßenfahrt imitiert werden. Bei anderen bekannten Arten von Prüfständen sind mit den das Kraftfahrzeug tragenden Walzen verbundene Elektromotoren vorgesehen, mittels deren die Walzen lediglich antreibbar sind. Dabei erzeugt eine mechanische Bremse, beispielsweise eine Fliehkraftbremse, oder eine elektromagnetische Bremse ein Steuer- und meßbares Widerstandsmoment und ermöglicht dadurch die Messung der Motorleistung bei jeder beliebigen Drehzahl. Durch Messung der Verzögerung der Walzen ist mittels entsprechender geeichter Tabellen auch eine Prüfung der Bremsen von Kraftfahrzeugen möglich.

Die bekannten Vorrichtungen gestatten es jedoch nicht, die kinetische Energie eines mit bestimmter Geschwindigkeit fahrenden Kraftfahrzeuges insgesamt darzustellen, außer dadurch, daß das Trägheitsmoment der in Drehung befindlichen Teile von Fall zu Fall verändert wird, um es den verschiedenen Werten der Beharrungsmasse des zu prüfenden Kraftfahrzeugs anzupassen. Dies erfordert jedoch eine sehr verwickelte und schwer bedienbare Anordnung, solange derartige Änderungen lediglich durch mechanische Mittel erzielbar sind. Darüber hinaus ist damit eine kontinuierliche, stufenlose Änderung des entsprechenden Trägheitsmoments nicht erzielbar.

Der der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugrundeliegende Gedanke besteht darin, daß bei einem Prüfstand der eingangs angegebenen Art jedem Walzensatz des Prüfstandes eine wahlweioe als Motor oder als Generator betreibbar® elektrische

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Maschine zugeordnet ist, mit deren Antriebs- "bzw. Verzögerungsmoment die zwischen dem Trägheitsmoment, das demjenigen des zu prüfenden Kraftfahrzeuges äquivalent ist, und dem effektiven Trägheitsmoment der drehenden Teile des Prüf Standes "bestehende Differenz "bei veränderlichen Geschwindigkeiten genau kompensierbar ist.

Die als Motoren oder Generatoren betreibbaren elektrischen Maschinen können nach Bedarf Energie abgeben oder aufnehmen, die dann jeweils zur kinetischen Energie der Walzen addiert oder von die'ser abgezogen wird, wenn diese mit bestimmter Geschwindigkeit umlaufen. Damit wird die den Walzen innewohnende kinetische Energie von !"all zu Fall mehr oder weniger verändert und derjenigen der Beharrungsmasse des sich bewegenden Kraftfahrzeugs genau angepaßt. Dabei entsteht ein Geschwindigkeitsänderungen der Beharrungsmasse entgegenwirkendes Moment von einer Große, die jederzeit gegeben ist durch

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worin m = Masse des Kraftfahrzeugs,

V = simulierte Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, ' J= äquivalentes Trägheitsmoment und w = Winkelgeschwindigkeit der Walzen ist.

Durch entsprechende Beeinflussung der in den elektrischen Maschinen fließenden Ströme lassen sich mittels dieses an den Walzen angreifenden Moments die Energieverhältnisse jedes beliebigen Kraftfahrzeuges während der Fahrt und bei jeder beliebigen Geschwindigkeit genau wiedergeben und zwar unabhängig davon, ob die Walzen vom Motor des Kraftfahrzeugs her in Drehung versetzt oder ob sie mittels der mit ihnen verbundenen Elektromotoren angetrieben werden.

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Die scheinbare Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges durch eine "besondere, an einem beliebigen drehenden Teil der Yorrichtung angeordnete Geschwindigkeitsmeßeinriehtung gemessen. Zwei mit drehenden Teilen, vorzugsweise mit den beiden das Kraftfahrzeug tragenden Walzensätzen verbundene Umdrehungszähler ermöglichen das Messen des Bremsweges getrennt für jedes einzelne Rad«,

Bei Torhandensein zweier getrennter Walzensätze, jeweils mit einer entsprechenden elektrischen Maschine, kann der Bremsweg einzeln für jedes Antriebsrad und Laufrad'des Kraftfahrzeugs gemessen werden*, Im !Falle einer Yorrichtung mit zwei Walzensätzen geschieht die Messung getrennt jeweils an den Antriebsrädern und den nicht treibenden Rädern. Bei Kraftfahrzeugen mit vier angetriebenen Rädern kann die Messung auch gleichzeitig an allen vier Rädern erfolgen, wobei zwei gleiche Prüfstände jeweils mit zwei Walzensätzen oder -paaren verwendet werden«,

Wird der Prüfstand für Bremsversuche mit Kraftfahrzeugen ■benutzt, deren Masse eine größere kinetische Energie innewohnt als durch das Trägheitsmoment der Walzen aufgebracht wird, so müssen die mit den Walzen des Prüfstandes gekoppelten elektrischen Maschinen als Motoren arbeiten« In diesem EaIl müssen die elektrischen Maschinen ein Antriebsmoment abgeben, das proportional ist dem Produkt aus der Differenz zwischen dem der Beharrungsmasse des Kraftfahrzeugs äquivalenten Trägheitsmoment oder dem bei der simulierten Geschwindigkeit der kinetischen Energie des Kraftfahrzeuges entsprechenden Trägheitsmoment und demjenigen der Walzen des Prüf Standes,, multipliziert mit der Winkelverzögerung s

⁰ME * ^(JX - ^J0> ° gg (2)

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Darin ist

Jy = äquivalentes Trägheitsmoment des Kraftfahrzeugs,

Jq = Trägheitsmoment der Gesamtheit der drehenden Teile des Prüfstandes und

dw » Winkelverzögerung der Walzen, bezogen auf die Winkelgeschwindigkeit bei jeweiliger simulierter Geschwindigkeit.

Dies entspricht grundsätzlich dem zweiten dynamischen Gesetz f in der Anwendung auf rotierende Körper.

Unter diesen Bedingungen muß das durch die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs aufgebrachte Bremsmoment offensichtlich zusätzlich zu dem durch das plötzliche Abbremsen der Walzen des Prüfstandes entstehenden treibenden Moment auch das Antriebsmoment ausgleichen, welches von den an die Walzen gekoppelten, in diesem Fall als Motoren arbeitenden elektrischen Maschinen abgegeben wird. Dabei ergibt sich ein dynamisches Gleichgewicht, welches bei entsprechender Eichung des-Prüfstandes gestattet, die durch die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs bewirkte Verzögerung in Abhängigkeit von einem gewissen g Druck auf das Bremspedal und damit auch das Bremsmoment zu bestimmen. Weiterhin ist en möglich, in Abhängigkeit von einem bestimmten Druck auf das Bremspedal den Bremsweg des Kraftfahrzeugs bei einer bestimmten Geschwindigkeit daselben zu ermitteln, was für praktische Zwecke wichtig ist.

Wenn bei einem kleineren Kraftfahrzeug das äquivalente Trägheitsmoment kleiner ist als dao Trägheit«moment der Walzen des Prüffitande«, münnen die daran gekoppelten elektrischen Maschinen als Generatoren betrieben worden, so daß sie ein Brominnoment erzeugen, da» proportional ißt dem Produkt dor

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BAD ORlGiNAU

Differenz zwischen dem Trägheitsmoment der Walzen des Prüfstandes und dem äquivalenten Trägheitsmoment der Beharrungsmasse des Fahrzeugs, multipliziert mit der Winkelirerzögerung:

Auf diese Weise ist es für jede Art von Kraftfahrzeugen
lieh, die Werte des Belastungswiderstandes und des Induktionsstromes der als Generator "betriebenen elektrischen Maschine in Abhängigkeit von den Werten der Winkelgeschwindigkeit
und der Winkelverzögerung der Walzen vorbereitend einzustellen, um das erhaltene Moment auf den sich aus der Gleichung (3) ergebenden Wert abzustimmen» Diese Abstimmung ist beispielsweise mittels zur Steuerung des Erregerstromes der elektrischen Maschinen dienenden Programmierungseinrichtungen, beispielsweise elektronischen Schaltungen, erzielbar,
die mit einem Drehgeschwindigkeitsmesser für die Walzen verbunden sind. Dieser ist beispielsweise ein jeweils mit der Welle einer elektrischen Maschine verbundener Tachogenerator.

Selbstverständlich muß die Programmiereinrichtung Yerstelleinrichtungen aufweisen, um sie jeweils auf die Masse des
zu untersuchenden Kraftfahrzeuges einstellen zu können« Die ins einzelne gehende Beschreibung einer derartigen Programmiereinrichtung erscheint nicht erforderlich, da solche
Einrichtungen in verschiedenen zweckmäßigen Ausführungen
allgemein bekannt sind.

Die Erfindung sieht die zusätzliche Möglichkeit vor, wahlweise einen oder mehrere Schwungradsätze den drehenden Teilen des PrüfStandes zuzuschalten, um damit bei gleichbleibendem Meßbereich des Prüf Standes die Nennleistung der dazu-»

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gehörigen elektrischen Maschinen zu verringern·

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergehen sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser ist:

Pig. 1 eine Gesamt-Draufsieht auf eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prüfstandes

und ' - ' "

Fig. 2 eine Gesamt-Draufsieht auf eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prüf Standes.

Die "beiden Figuren sind jeweils aus an der strichpunktierten Linie aneinander anzuschließenden Teilen (1, 1' bzw. 2, 2^f) zusammengesetzt.

Bei der ersten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform weist der Prüfstand einen ersten Walzensatz 1, 2 und einen zweiten Walzensatz 3» 4- auf, welche auf an einem Grundrahmen 5 "befestigten Lagern gelagert sind. Me Walzen 1 und 2 des ersten Satzes sind untereinander mittels eines Zahnriemens 6 antriebsübertragend verbunden. Die Walze 1 ist über g eine Kupplung 7 an eine elektrische Maschine 8 gekoppelt. Entsprechend sind die Walzen 3 und 4· des zweiten Satzes untereinander durch einen "Zahnriemen 9 verbunden, während die Walze 3 über die Kupplung 10 an eine elektrische Maschine 11 gekoppelt ist.

Dber elastische Kupplungen 14 und 15 mit den Wellender Walzen 2, 4 verbundene lachogeneratoren 12 und 13 dienen dem Messen der Drehgeschwindigkeit der Walzen 2, 4- und damit, nach entsprechender Eichung, der scheinbaren Vorwärtsgeschwindigkeit des zu untersuchenden Kraftfahrzeugs.

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Untereinander sind die "beiden Walzensätze 1-2 und 3-4 über eine beispielsweise elektromagnetisch betätigbare Kupplung 16 verbunden, die für Messungen an einzelnen Rädern andrücker ist. Die Kupplung 16 wird über eine auf einem Schleifring schleifende'Bürste 17 betätigt. Mit ausgerückter Kupplung 16 lassen sich beispielsweise Messungen des Bremsweges bei bestimmten Geschwindigkeiten durchführen, wobei der Bremsweg jedes einzelnen Rades getrennt mittels mit: den jeweils ein Rad stützenden Walzen 2, 4 verbundenen Impulsgebern 18 und 18' oder gleichwertigen, als Umdrehungszähler wirksamen Einrichtungen meßbar ist.

Zwischen den Walzen der einzelnen Sätze sind mechanisch hebbare Fußplatten 19» 20 angeordnet. Das Heben der Fußplatten erfolgt beispielsweise mittels an einer Stange 21 angebrachter Hebel. Die Stange 21 ist mittels einer hydraulischen Hebeeinrichtung 22 bewegbar, die ihrerseits von einem Zylinder 23 mit Drucköl gespeist wird. Mittels dieser Einrichtung lassen sich die Räder des in Untersuchung befindlichen Kraftfahrzeuges von den Walzen des Prüfstandes abheben, wobei die Drehung der Walzen gleichzeitig zum Stillstand kommt.

Wie vorstehend bereits dargelegt, besteht der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke darin, durch den Betrieb der elektrischen Maschinen 8, 11 wahlweise als Motoren oder Generatoren den Ausgleich der Differenzen des Trägheitsmoments der drehenden Massen der Walzen 1-2 und 3-4 in bezug auf das äquivalente Trägheitsmoment des untersuchten Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, wobei bei Kraftfahrzeugen, deren äquivaltentes Trägheitsmoment größer ist als das Trägheitsmoment der Walzen die elektrischen Maschinen 8, 11 als Motoren betrieben werden, um die zum Ausgleich der geringeren kinetischen Energie der drehenden Teile des Prüfstandes erforderliche Energie zuzuführen, und bei untersuchten Kraft-

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fahrzeugen, deren äquivalentes Trägheitsmoment kleiner ist als das Trägheitsmoment der Walzen des PrüfStandes, die elektrischen Maschinen ß, 11 als Generatoren betrieben werden, um mittels entsprechender Belastungswiderstände den durch die drehenden Teile erzeugten Energieüberschuß zu vernichten.

Bei entsprechender Wahl der Trägheitsmomente der Walzen 1 bis 4 ist es in praktisch Jedem Falls möglich, die Anzahl der Kraftfahrzeugtypen, bei denen die elektrischen Maschinen als Motoren zu betreiben sind, stark zu beschränken und somit die maximale Stromentnahme aus dem elektrischen Verteilernetz im Vergleich zu anderen derzeit auf dem Markt befindlichen Hochgeschwindigkeits-Bremsprüfständen äußerst gering zu halten.

Bei der zweiten, in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die untereinander über Zahnriemen 28 und 29 antriebsübertragend verbundenen Walzen 24-25 und 26-27 mittels Zahnriemen 32 und 33 antriebsübertragend mit elektrischen Maschinen 30 und 31 verbunden· Durch, elektromagnetisch betätigbare Kupplungen 34·» 35 und 36, 37 sind Schwungscheiben 38, 39 bzw. 40, 41 wahlweise an die elektrischen Maschinen 30, 31 ankoppelbar, um deren Trägheitsmoment dem der Walzen 24-25 und 26-27 zuzuaddieren und damit die Nennleistung der elektrischen Maschinen dadurch zu verringern, daß diese nun beträchtlich verringerte Unterschiede der Trägheitsmomente auszugleichen haben.

Bei Verwendung von zwei Schwungradsätzen ergeben sich vier /erschiodene äquivaltente Trägheitsmomente entsprechend deien der zu untersuchenden Kraftfahrzeuge. Die verschiedenen Möglichkeiten sind dabei den verschiedenen Betrieboweisen der elektrischen Maschinen 30, 31 zugeordnet. Im übrigen

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entspricht der Prüfstand nach der zweiten Ausführungs- . form der. ersten Ausführungsform,

Heben den vorstehend beschriebenen Bremsversuchen lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Prüfstand auch Messungen der Motorleistung, wobei die elektrischen Maschinen als Generatoren zu betreiben sind und die unter Last abgegebene Leistung gemessen wird, Geschwindigkeitsmessungen und Einstellungen des Geschwindigkeitsmessers von Kraftfahrzeugen mittels des Tachogenerators sowie Messungen der an den beweglichen Teilen des Kraftfahrzeuges entstehenden Reibungsverluste vornehmen, wobei die elektrischen Maschinen als Hotoren betrieben werden und die aufgenommene Leistung gemessen wird, von der dann die auf dem Prüfstand ermittelten mechanischen Verluste abzuziehen sind.

Bi federn Fall läßt sich mittels des erfindungsgemäßen Priifstandes jede Art von Prüfungen oder Messungen an Kraftfahrzeugen vornehmen, die eine Fortbewegung des Kraftfahrzeuges mit kontrollierbarer Geschwindigkeit und bestimmter kinetischer Energie erfordern, wobei diese Bedingungen in einer dem bewegten Kraftfahrzeug entsprechenden Weise im Prüfstand darstellbar sind.

Darüber hinaus können mit den Tachogeneratoren Geräte zum Aufzeichnen der Verzögerung verbunden sein, mittels deren sich das durch die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs bei bestimmten Geschwindigkeiten in Abhängigkeit von dem Druck auf das Bremspedal erzeugte Bremsmoment sowie, bei Messungen mit geringer Drehzahl, die Geometrie bzw. das Ansprechen der Bremsen ermitteln läßt, d.h. die Veränderungen des Bremsmoments in Abhängigkeit von der Winkelstellung der einzelnen Räder.

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Claims

Al'

Patentansprüche

Prüfstand für Kraftfahrzeuge mit zwei Sätzen drehbarer | Walzen, auf denen sich die Räder einer Achse eines zu prüfenden Kraftfahrzeuges abstützen, wobei die Walzen jeweils eines Satzes, auf denen sich jeweils ein Rad abstützt, mittels Übertragungseinrichtungen, beispielsweise Zahnriemen, antriebsübertragend miteinander verbunden sind und wenigstens eine der Walzen des Prüf Standes mit einem Tachogenerator verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß jedem Walzensatz (1-2, 3-4·) des Prüfstandes eine wahlweise als Motor oder als Generator betreibbare elektrische Maschine (8, 11) zugeordnet ist, mit deren Antriebs- bzw. Verzögerungsmoment die zwischen dem Trägheitsmoment, das demjenigen des zu prüfenden Kraftfahrzeuges äquivalent ist, und dem effektiven Trägheitsmoment der dre- f henden Teile des PrüfStandes bestehende Differenz bei veränderlichen' Geschwindigkeiten genau kompensierbar ist.
2. Prüf stand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom der elektrischen Maschinen (8, 11) beim Betrieb als Generatoren mittels einer Programmiereinrichtung, beispielsweise einer geeigneten elektronischen Steuer- und Regelschaltung, in Vielehe die mittels Tachogeneratoren (12, 13) gemessene simulierte Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges eingespeist wird, in bezug auf einen vorbestimmten Wert des Belastungswiderstandes und in '

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Abhängigkeit von Geschwindigkeitsänderungen'derart steuerbar ist, daß die durch den veränderlichen Wert des äquivalenten Trägheitsmoments (Jy) des Kraftfahrzeuges,, "bezogen auf das Trägheitsmoment (J₀) der drehenden Teile des Prüf Standes, entstehenden Unterschiede des Widerstandsmomentes (Ojjg) unter allen Betriebsbedingungen genau ausgeglichen sind.
3.Prüf stand nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch g e kennzeichnet , daß die beiden die Räder jeweils einer Vorder- oder Hinterachse eines Kraftfahrzeuges stützenden Walzensätze (1-2, 3-4-) des Prüf Standes mit Umärehungszählern (18, 18') verbunden sind, die im Augenblick des Einsetzens einer Bremsung in Wirkung treten und· mittels deren der einer bestimmten Geschwindigkeit entsprechende Bremsweg in Abhängigkeit von einem auf das Bremspedal wirkenden meßbaren Druck bei stehendem Fahrzeug getrennt für jedes einzelne Bad meßbar ist.
4. Prüfstand wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die mit den einzelnen Walzensätzen (24-25, 26-27) des PrüfStandes gekoppelten elektrischen Maschinen mit Heßinstrumenten für die abgegebene Leistung versehen sind, mittels deren nach entsprechender Eichung die Motorleistung des zu untersuchenden Kraftfahrzeugs meßbar ist.
5. Prüfstand nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß an die Walzen (24-25, 26-27) des PrüfStandes direkt oder über antriebsübertragende Einrichtungen (36, 37, 34-35) Jeweils ein oder mehrere Schwungräder (38-39, 40-41) ankoppelbar sind, mittels deren die Unterschiede des Trägheitsmoments der Walzen. (J(O gegenüber dem äquivalenten Trägheitsmoment (Jy) des untersuchten Kraftfahrzeuges und damit die zum Ausgleich

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dieser Differenzen bei verschiedenen Typen von zu untersuchenden Kraftfahrzeugen erforderliche "Nennleistung der elektrischen Maschinen verringerbar ist.
6. Prüfstand nach wenigstens einem der Ansprüche i bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß mit den Tachogeneratoren (12, 1$) Aufzeichnungsgeräte für die Verzögerung verbunden sind, mittels deren das durch die Bremsanlage des Kraftfahrzeuges bei bestimmter Geschwindigkeit und in Abhängigkeit von einem bestimmten auf das Bremspedal ausgeübten Druck erzeugte Bremsmoment sowie bei geringen Drehzahlen die Geometrie bzw. das Aussprechen der Bremsvorrichtung bestimmbar ist.

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