DE2907003B1

DE2907003B1 - Vorrichtung zum Pruefen von Betriebskennwerten eines Kraftfahrzeuges,insbesondere des Leistungsverlaufs eines Kraftfahrzeugmotors,oder zur Bremspruefung

Info

Publication number: DE2907003B1
Application number: DE19792907003
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Fritz; Horst Koegler
Original assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Current assignee: Hofmann Werkstatt Technik GmbH
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1980-05-29
Also published as: DE2907003C2

Description

Aus der DE-OS 2539596 ist weiterhin eine Vorrichtung zum dynamischen Messen von Bremskräften an Bremsbacken bekannt, bei der die Bremsbacken elastisch verformbare Abschnitte aufweisen, auf denen Dehnungsmeßstreifen zur Messung der Bremskräfte in Reibungskraftrichtung und Normalkraftrichtung an- geordnet sind. Eine derartige Vorrichtung ist insbesondere zur Messung der Bremskräfte von Schienenfahrzeugen mit höheren Geschwindigkeiten geeignet. Mit dieser Einrichtung können nur die Bremsbetätigungskräfte und die auf der Bremsbacke auftretenden Tangential- und Radialkräfte gemessen werden. Für eine Messung der in einem Rollenprüfstand auftretenden Drehmomente ist eine derartige Einrichtung nicht geeignet.
Aus der DE-OS 2239 719, von welcher bei der Erfindung ausgegangen wird, ist eine Einrichtung zum Einstellen vorgebbarer Bremsmomente bei einem Rollenprüfstand für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der dem die beiden Prüfrollen starr miteinander verbindenden Zylinder und der die Prüfrollen tragenden Hohlachse jeweils ein Teil einer aus Rotor und Stator bestehenden Anordnung einer umrichtergespeisten Drehstromasynchronmaschine zugeordnet ist. Die Hohlachse ist dabei fest in zwei Lagerböcken eingespannt, und an der Oberfläche der beiden Enden der Hohlachse befinden sich Dehnungsmeßstreifen zur meßtechnischen Erfassung des auf die Hohlachse infolge des Drehmomentes entstehenden Bremsmoments.
Mit dieser Einrichtung ist es möglich, die durch die Bremskräfte auftretende Torsionsspannung zu messen.
Hierbei wird jedoch die durch die Reifenbelastung in Umfangsrichtung wirkende Reibungskraft sowie das Eigengewicht des zu prüfenden Kraftfahrzeuges nicht berücksichtigt. Des weiteren ist mit dieser Einrichtung keine Komponententrennung zur Ermittlung der einzelnen Kräfte möglich. Eine Anzeige des Verhältnisses von Bremskraft zu Kraftfahrzeuggewicht läßt sich daher nicht so ohne weiteres erzielen. Weiterhin ist ein derartiges Meßsystem relativ unempfindlich, da die Hohlachse aus Sicherheitsgründen nicht beliebig dünn ausgeführt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Prüfen der Betriebskennwerte von Kraftfahrzeugen der eingangs genannten Art zu schaffen, die trotz mechanisch stabiler Bauart der an der Durchführung der Prüfung beteiligten Bauteile eine sichere Messung der auf die Prüfrollen wirkenden Drehmomente mit hoher Meßempfindlichkeit gewährleistet.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der ortsfeste Bauteil seinerseits über die Drehmomenteinrichtung, welche als mit Meßwandlern versehene Biegestäbe ausgebildet ist, starr gelagert ist.
Die Erfindung ermöglicht eine direkte Ermittlung der einzelnen auf die Prüfrolle bzw. das abrollende Kraftfahrzeugrad zur Einwirkung kommenden Kraftkomponenten. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Meßwandler können als Dehnungsmeßstreifen ausgebildet sein, die insbesondere in den Zonen der größten und der kleinsten Biegung der Biegestäbe angeordnet werden können. Dadurch läßt sich eine exakte Trennung bei der Ermittlung der Bremskraft und des Kraftfahrzeuggewichtes erzielen.
Bei der Anordnung der als Induktionsmaschine ausgebildeten Brems- oder Antriebseinrichtung innerhalb der Prüfrolle läßt sich der Spulenträger des Stators drehfest mit der Prüfrollenachse, die in den Meßelementen aufgehängt ist und stabil ausgebildet sein kann, verbinden. Die Kurzschlußläuferscheiben können so ausgebildet werden, daß eine ausreichende Ventilationswirkung und damit Kühlung der Bremse gewährleistet ist. Zur Erhöhung der Bremsleitung bei Leistungsprüfständen kann in jeder Prüfrolle eine Bremse angeordnetsein.
Eine Anordnung der Antriebs- oder Bremseinrichtung außerhalb des Prüfstandes läßt sich dadurch erzielen, daß diese als Motor oder Wirbelstrombremse wirkende Gleichstrommaschine ausgebildet ist, deren Stator in den Meßelementen starr aufgehängt ist, wobei zwischen einer Gelenkwelle der einen Laufrolle und einer Ankerwelle der Gleichstrommaschine ein elastisches drehsteifes Element vorgesehen sein kann.
Durch die Erfindung ist es möglich, einen kompakten Prüfstand zu bauen, mit dem gleichzeitig eine hohe Empfindlichkeit erzielt wird, und bei der durch einfache Mittel eine Überlastung vermieden wird, insbesondere da die entsprechenden Bauteile stabil ausgebildet sein können. Weiterhin ist es möglich, durch die gleichzeitige getrennte Ermittlung der Bremskräfte und der Radlasten das Verhältnis von Bremskraft zum Kraftfahrzeuggewicht anzuzeigen.
Die Erfindung wird nun anhand von zwei Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Rollenprüfstand zur Leistungsmessung, bei dem die Bremse innerhalb einer Prüfstandsrolle angeordnet ist; F i g. 2 eine Ansicht auf die Achsenlagerung in einem Meßelement; Fig.3 einen Rollenprüfstand, bei dem die Bremse seitlich neben den Prüfrollen angeordnet ist, und Fig.4 eine Seitenansicht einer Bremseinrichtung gemäß F i g. 3.
In Fig. 1 ist ein Rollenprüfstand, insbesondere zur Leistungsmessung von Kraftfahrzeugen, dargestellt, bei dem zwei nebeneinander angeordnete Prüfrollen 1 und 9 drehfest miteinander verbunden sind. Die Prüfrollen 1 und 9 weisen eine entsprechende Oberfläche auf, die zur Leistungsmessung insbesondere glatt ausgeführt ist. Ein Verbindungszylinder 29 der beiden Prüfrollen 1 und 9 kann in einem Lager 30 drehbar gelagert sein. Die Prüfrollen 1 und 9 können auf einer durchgehenden Prüfrollenachse 5 in Lagern 31 und 32 drehbar gelagert sein. Insbesondere ist in der ersten Prüfrolle 1 eine als Induktionsmaschine ausgebildete Bremseinrichtung 26 vorgesehen. An der Innenfläche des Rollenmantels befindet sich ein eingeschweißter Zentrierbund 8, an dem Kurzschlußläuferschieben 4 vorzugsweise angeschraubt sind. Die Kurzschlußläuferscheiben 4 können so ausgeführt sein, daß in Verbindung mit geeigneten Lüftungsschlitzen 36 eine ausreichende Kühlung der Bremse erzielt wird. Induktionsspulen 2 können auf Spulenträgern 3 mittels bekannter Mittel befestigt sein.
Die Spulenträger 3 können mit kraftschlüssigen Verbindungselementen 7 auf der Prüfrollenachse 5 befestigt sein.
Durch diese Anordnung wird das durch die Wirbelströme erzeugte Drehmoment über die Spulenträger 3 auf die Prüfrollenachse 5 übertragen. Die Prüfrollenachse 5 ist in Meßelementen 6 und 27 aufgehängt. Die Ausbildung der Meßelemente 6 und 27 erfolgt insbesondere gemäß F i g. 2, indem vier Biegestäbe 33 gleichmäßig über den Umfang verteilt werden.
Es können aber auch drei Biegestäbe eingesetzt werden.
Die Biegestäbe 33 sind mit Dehnungsmeßstreifen 28 und 34 beklebt, die in geeigneter Weise miteinander verschaltet werden. Die Dehnungsmeßstreifen 34 sind insbesondere in der Mitte der Biegestäbe 33, in den Zonen der geringsten Biegung, angeordnet und messen über die Stauchung der Biegestäbe 33 die Radlast. Die Dehnungsmeßstreifen 28 sind hingegen in den Zonen der größten Biegung der Stäbe 33 angeordnet und messen das anliegende Drehmoment. Die Dehnungsmeßstreifen 34 sind vorzugsweise an den senkrecht angeordneten Biegestäben 33 vorgesehen, wogegen die Dehnungsmeßstreifen 28 zur Empfindlichkeitssteigerung an allen vier Biegestäben 33 vorgesehen sein können. Die Ausgangssignale der die einzelnen Meßbrücken bildenden Dehnungsmeßstreifen werden einer Auswerteeinrichtung zur Weiterverarbeitung zugeleitet. Da diese Auswertung an sich bekannt ist, ist an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen. Es ist eine mindestens achtfache Empfindlichkeitssteigerung gegenüber der einfachen Torsionsmessung möglich. Des weiteren sind die einzelnen Biegestäbe 33 relativ einfach auf die maximalen Beanspruchungen des Meßsystems abstimmbar. Zur Erhöhung der Bremsleistung bei Leistungsprüfständen kann auch eine zweite Bremseinrichtung in der Prüfrolle 9 angeordnet werden.
Bei Rollenprüfständen, die zur Bremsprüfung verwendet werden, sind die beiden Prüfrollen 1 und 9 nicht miteinander verbunden, sondern können jede für sich in entsprechenden Meßelementen aufgehängt sein. Die Oberfläche der Prüfrollen 1 und 9 ist dann auch mit einer geeigneten Beschichtung, die den erforderlichen Reibbeiwert gewährleistet, versehen. Des weiteren wirkt die vorgesehene Induktionsmaschine nicht als Bremseinrichtung 26, sondern als Antriebseinrichtung. Dabei ist es nun bei der Bremskraftmessung auch möglich, die einzelnen Kraftkomponenten getrennt zu ermitteln, so daß eine gleichzeitige Messung der Umfangskraft der Prüfstandsrollen und die Ermittlung des Kraftfahrzeuggewichtes durchgeführt werden kann. Hierdurch ist eine direkte Anzeige des Verhältnisses Bremskraft zum Kraftfahrzeuggewicht möglich. Weiterhin kann durch einfache Mittel eine Überlastung der Meßeinrichtung, z. B. durch entsprechende Anschläge, vermieden werden.
Durch eine geeignete Anbringung von Dehnungsmeßstreifen 35 auf den Stirnseiten der Biegestäbe 33 können mittels der Prüfeinrichtung auch Spurfehler des Kraftfahrzeuges und statische Seitenkräfte, wie Konus-und Winkeleffekt der Reifen, gemessen werden.
In F i g. 3 ist eine Brems- bzw. Antriebseinrichtung 25 für einen nicht näher dargestellten Leistungs- bzw. einen Bremsenprüfstand dargestellt. Eine an den Prüfstand angeflanschte Gelenkwelle 10 ist hierbei in einem Lager 11 gelagert und kann durch ein elastisches drehsteifes Element 12, das insbesondere ein Balgelement sein kann, mit der Welle 13 eines Ankers 21 einer Gleichstrommaschine, die als Motor oder Bremse wirken kann, verbunden sein. Das elastische drehsteife Element 12 dient zur Entkopplung der Gelenkwelleneinflüsse auf das eigentliche Meßsystem. Die Welle 13 kann in Lagern 14 und 15, die in einem Stator 16 vorgesehen sind, drehbar gelagert sein. Der Stator 16 ist insbesondere auf jeder Seite in Meßelementen 19 und 20, die aus vier Biegestäben 17 und 18 bestehen können, starr gelagert. Es können aber auf jeder Seite auch mehr oder weniger Biegestäbe 17, 18 zum Einsatz kommen.
Die Biegestäbe 17, 18 sind mit Dehnungsmeßstreifen 22, 23 beklebt, die insbesondere in den Zonen der größten Biegung angebracht sein können. Entsprechend der gewünschten Meßempfindlichkeit können zwei oder mehr Biegestäbe mit Dehnungsmeßstreifen beklebt werden.
Die Dehnungsmeßstreifen 22, 23 können ebenfalls entsprechend miteinander verschaltet sein und die Ausgangsspannung an eine Auswerteeinrichtung weitergeleitet werden.
In Fig.4 ist eine Seitenansicht der Brems- bzw.
Antriebseinrichtung 25 dargestellt, wobei der Stator 16 in einer Meßeinrichtung, die aus vier Biegestäben 17 besteht, starr gelagert ist. Die Biegestäbe 17 sind auf der einen Seite mit dem Stator 16 und auf der anderen Seite mit einem Rahmen 24, der auf einer Grundplatte 37 angeordnet sein kann, fest verbunden.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Prüfen von Betriebskennwerten eines Kraftfahrzeuges, insbesondere des Leistungverlaufes eines Kraftfahrzeugmotors, oder zur Bremsprüfung bei Rollenprüfständen mit wenigstens einer abgebremsten oder angetriebenen Prüfrolle, auf der wenigstens ein Kraftfahrzeugrad bei der Prüfung abrollt, und einer an einem ortsfesten, gegenüber dem Boden abgestützten Bauteil angeordneten Drehmomentmeßeinrichtung zur Bestimmung der an der Prüfrolle bzw. dem abrollenden Rad wirksam werdenden Kräfte, d a du r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der ortsfeste Bauteil (2,3,5; 16) seinerseits über der Drehmomentmeßeinrichtung, welche als mit Meßwandlern (22,23; 28,34,35) versehene Biegestäbe (17, 18; 33) ausgebildet ist, starr gelagert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur starren Abstützung des ortsfesten Bauteils (2,3,5; 16) wenigstens zwei Biegestäbe (17, 18; 33) vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier Biegestäbe jeweils im rechten Winkel zueinander in kreuzförmiger Anordnung zur Abstützung jeweils an einer Seite bzw.

jeweils an einem Ende des ortsfesten Bauteils vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der eine zwischen der umlaufenden Prüfrolle und der Rollenachse wirksame Antriebs- oder Bremseinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenachse (5) über die mit den Meßwandlern (28, 34, 36) versehenen Biegestäbe (33) starr aufgehängt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Antriebs- oder Bremseinrichtung als Stator und Rotor einer elektrischen Maschine ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ortsfeste Bauteil (2,3,5; 16) der Stator ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (2, 3) der als Induktionsmaschine ausgebildeten Antriebs- oder Bremseinrichtung auf der Rollenachse (5) befestigt ist und der mit der umlaufenden Prüfrolle (1) verbundene Rotor (4) als Kurzschlußläufer ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (2, 3) und der Rotor (4) innerhalb der Prüfrolle (1) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs-oder Bremseinrichtung als Motor bzw. Wirbelstrombremse wirkende Gleichstrommaschine (25) ausgebildet ist, deren Stator (16) über die mit den Meßwandlern (22, 23) versehenen Biegestäbe (17, 18) starr aufgehängt ist und die über eine Gelenkwelle (10) an dem Prüfstand angeschlossen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gelenkwelle (10) und der Ankerwelle (13) der Gleichstrommaschine (25) ein elastisches drehsteifes Element (12) angeordnet ist
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwandler (22, 23; 28; 34, 35) als Dehnungsmeßstreifen ausgebildet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (22, 23, 28) zur Drehmomentmessung in den Zonen der größten Biegungsfähigkeit der Biegestäbe (17, 18, 33) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (34) zur Radlastmessung in den Zonen der geringsten Biegungsfähigkeit der Biegestäbe (33) angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Betriebskennwerten eines Kraftfahrzeuges, insbesondere des Leistungsverlaufes eines Kraftfahrzeugmotors, oder zur Bremsprüfung bei Rollenprüfständen mit wenigstens einer abgebremsten oder angetriebenen Prüfrolle, auf der wenigstens ein Kraftfahrzeugrad bei der Prüfung abrollt, und einer an einem ortsfesten, gegenüber dem Boden abgestützten Bauteil angeordneten Drehmomentmeßeinrichtung zur Bestimmung der an der Prüfrolle bzw. dem abrollenden Rad wirksam werdenden Kräfte.

Es sind Rollenprüfstände zur Leistungsmessung bekannt, bei denen in der Regel mechanische Bremsen, hydraulische Wasserwirbelbremsen oder auch elektrische Wirbelstrombremsen zum Einsatz kommen. Um das auf die Prüfrolle wirkende Drehmoment zu ermitteln, ist beispielsweise bei einer Wirbelstrombremse der Stator der Bremse pendelnd gelagert und stützt sich über einen Hebelarm gegen eine Kraftmeßeinrichtung ab. Die durch die Kraftmeßeinrichtung, die mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch arbeiten kann, aufgenommene Abstützkraft entspricht dem Reaktionsmoment bzw. der Umfangskraft am Rad und wird an ein entsprechendes Anzeigegerät zur Anzeige weitergeleitet.

Bei Rollenprüfständen zur Bremsenprüfung werden anstelle der Bremseinrichtungen, die bei Leistungsprüfständen verwendet werden, entsprechende Antriebseinrichtungen eingesetzt. Diese Antriebseinrichtungen sind ebenfalls pendelnd gelagert und stützen sich über einen Hebelarm gegen eine Kraftmeßeinrichtung ab. Die ermittelte Kraft ist dann proportional der anliegenden Bremskraft und wird ebenfalls am Anzeigegerät zur Anzeige weitergeleitet.

Bei diesen als Pendelmaschinen bekannten Meßeinrichtungen lassen sich Meßverfälschungen durch die Lagerreibung nicht immer ganz vermeiden, die sich insbesondere dann stärker auswirken können, wenn die Prüfstände bereits längere Zeit im Einsatz sind und die Lagerelemente ausgeschlagen sind.

Bei anderen Rollenprüfständen ist es bekannt, das Drehmoment mittels Drehmomentwellen zu messen.

Bei derartigen Meßsystemen treten jedoch Probleme bei der Meßwertübertragung der rotierenden Meßeinrichtung auf, wodurch ebenfalls Meßverfälschungen entstehen können. Des weiteren muß die Drehmomentwelle relativ starr ausgeführt werden, um eine ausreichende Überlastsicherung zu gewährleisten, was aber den Nachteil hat, daß das Meßsystem unempfindlicher wird.