DE3641339A1 - Verfahren und vorrichtung zur pruefung der bremse auf bremspruefstaenden fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Das Hauptpatent beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung der Bremsen auf Bremsprüf­ ständen für Kraftfahrzeuge mit mehreren, vom Fahrzeug­ motor angetriebenen Achsen, wobei die Achse der zu prüfenden Bremse nicht abkuppelbar ist, die beiden Räder dieser Achse auf Rollen od. dgl. stehen, mit regelbaren Antriebsmotoren für die vorzugsweise gegen­ läufig angetriebenen Rollen, und wobei während der Bremsprüfung die Drehgeschwindigkeit beider Räder dieser Achse gemessen und durch Nachregelung der Antriebs­ motoren gleich groß gehalten wird. Im Hauptpatent wird dabei vorgeschlagen, die Drehgeschwindigkeit beider Räder der Achse der zu prüfenden Bremse durch Tastrollen zu messen, die am Umfang des jeweiligen Rades angreifen.

Das Verfahren, bzw. die Vorrichtung nach dem Haupt­ patent, gibt eine Lösung für das Problem an, wie Bremsen von Kraftfahrzeugen geprüft werden können, die mit einem Allradantrieb bzw. einem Antrieb mehrerer Achsen ausgerüstet sind, und wobei es nicht möglich oder zu aufwendig ist, für den Prüfvorgang eine Achse voll­ ständig abzukuppeln. Bei vielen allradgetriebenen Fahr­ zeugen sind die angetriebenen Achsen über Getriebe miteinander verbunden. Bei anderen Fahrzeugen befindet sich zwischen den einzelnen Achsen eine Viskosekupplung. Eine solche Viskosekupplung läßt zwar geringfügige Differenzen in der Drehzahl zwischen den miteinander verbundenen Achsen zu. Beim Bremsversuch wirken solche Viskosekupplungen jedoch wie starre Kupplungen.

Durch das Verfahren bzw. die Vorrichtung nach dem Hauptpatent ist es möglich, auch derartige Fahrzeuge einer Bremsprüfung zu unterziehen, und es ist insbe­ sondere möglich, den Zustand jeder einzelnen Bremse festzustellen, ohne daß das Meßergebnis dadurch verfälscht wird, daß über die Kardanwelle Drehmomente in die Achse und damit in das Meßsystem eingeleitet werden.

Der Vorschlag nach dem Hauptpatent geht dabei von der Überlegung aus, die beiden Räder einer Achse in unter­ schiedlicher Drehrichtung anzutreiben. Durch die Drehzahl­ regelung wird erreicht, daß an der Kardanwelle keine Drehbewegung auftritt, so daß auch über diese Kardan­ welle kein Drehmoment erzeugt werden kann, das sich den in der Achse wirkenden Drehmomenten und damit auch dem Bremsmoment überlagern würde.

Es ist nun gefunden worden, daß die Drehgeschwindig­ keitsmessung beispielsweise durch eine Tastrolle am Umfang des Rades der Achse der zu prüfenden Bremse nicht immer hinreichend genau ist. Der unterschiedliche Reifenluftdruck oder unterschiedlich abgefahrene Reifen beeinträchtigen die Meßergebnisse, und können zu einer Drehzahlregelung führen, bei der die Kardanwelle in einer Richtung angetrieben wird. Besitzt das Fahrzeug beispielsweise eine Viskosekupplung, gibt diese Kupplung dieser Drehbewegung nicht ausreichend nach, mit der Folge, daß das Meßergebnis beim Bremsprüfversuch verfälscht wird.

In der Regel werden die beiden Räder einer Achse beim Bremsprüfversuch in entgegengesetzter Richtung ange­ trieben, um zu erreichen, daß über die Kardanwelle und das Differential keine Drehmomente in die zu prüfende Achse eingeleitet werden. Der Vorschlag nach dem Haupt­ patent oder auch der Vorschlag nach der vorliegenden Erfindung, können jedoch auch bei einem Bremsprüfstand verwirklicht werden, bei dem z. B. ein zweiachsiges Fahr­ zeug mit beiden Achsen, die voneinander nicht abkuppelbar sind, auf antreibbaren Rollen stehen.

Bei einem derart ausgebildetem Bremsprüfstand können die Räder einer Achse auch gleichsinnig angetrieben werden. Die Kardanwelle dieser Achse rotiert dann zwar beim Bremsversuch, jedoch läßt sich durch einen entsprechen­ den gleichsinnigen und entsprechend geregelten Antrieb der anderen Achse erreichen, daß das Drehmoment, das in diesem Falle die rotierende Kardanwelle weiterleitet, praktisch vernachlässigbar gering ist. Wenn also nachstehend im Zusammenhang mit der Erfindung die Räder der Achse der zu prüfenden Bremse anzutreiben sind, so ist die Antriebsrichtung entweder gegenläufig, falls es sich um einen Einachs-Prüfstand handelt, oder kann auch im besonderen Falle des mehrachsigen Prüfstandes gleichsinnig sein, wenn durch geeigneten geregelten Antrieb der anderen Achse des mehrachsigen Prüfstandes das Drehmoment der Kardanwelle auf vernachlässigbar geringe Werte gebracht wird. ln der Regel bevorzugt jedoch die Erfindung einen Einachs- Prüfstand, und nachfolgend wird nur diese Variante der Erfindung erläutert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren bzw. die Vorrichtung nach dem Hauptpatent dahingehend weiter zu entwickeln, daß auch bei ungünstigen äußeren Verhältnissen über die Kardanwelle keine Drehmomente in das Meßsystem eingeleitet werden, so daß beim Brems­ prüfversuch optimal genaue Werte erhalten werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von dem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung ausgegangen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Raddrehwinkel beider Räder gemessen, verglichen und zur Nachregelung benützt werden.

Während bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach dem Hauptpatent die Drehgeschwindigkeitsmessung dadurch vorgenommen wurde, daß die Umfangsgeschwindigkeit am Radumfang gemessen wurde, schlägt die Erfindung die Messung des Raddrehwinkels je Zeiteinheit vor. Es ist gefunden worden, daß die Messung des Raddrehwinkels verhältnismäßig einfach zu verwirklichen ist und sehr genaue Ergebnisse liefert. Es ist klar, daß die Messung des Raddrehwinkels völlig unabhängig ist von Zufällig­ keiten des Radzustandes, wie z.B. dem unterschiedlichen Abrieb oder dem unterschiedlichen Luftdruck.

Die Messung des Raddrehwinkels läßt sich beispielsweise dadurch verwirklichen, daß an den Rädern umlaufende Markierungen angebracht werden, deren Umlaufzeit gemessen wird.

Die Raddrehwinkelmessung, die die Erfindung vorschlägt, kann an Stelle der Drehgeschwindigkeitsmessung des Vor­ schlages nach dem Hauptpatent angewandt werden. Besser ist es jedoch, wie die Erfindung weiter vorschlägt, wenn die Raddrehwinkelmessung zusätzlich zur Drehgeschwindig­ keitsmessung angewandt wird, die die Drehgeschwindigkeit z. B. durch Tastrollen am Radumfang ermittelt. Eine Kombination bzw. Überlagerung beider Meßergebnisse läßt sich ohne weiteres realisieren, und führt sehr rasch zu einem Zustand, bei dem deutlich wird, daß in das Meßsystem keine Drehmomente über die Kardanwelle einge­ leitet werden. Es wurde gefunden, daß schon nach wenigen Sekunden bei entsprechendem Spiel der Kardan­ welle, die die Kardanwelle aufnehmenden Elemente am Differential hin- und hergehende Pendelbewegungen ausführen.

Diese Erscheinung zeigt, daß über den Kardanwellen­ anschluß keinerlei Drehmomente mehr eingeleitet werden, bzw. die eingeleiteten Drehmomente weit unterhalb der Meßgenauigkeit liegen, und jeweils um den Betrag Null pendeln. Auch bei demontierter Kardanwelle tritt dann am Kardanwellenanschluß des Differentials keine Dreh­ bewegung mehr auf.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist u. a. dadurch gekennzeichnet, daß an den Rädern der Achse der zu prüfenden Bremse eine Mar­ kierung befestigt ist, die mit einem Wege- bzw. Lage­ aufnehmer zusammenwirkt. lnsbesondere ist die Markierung als Reflektor ausgebildet, der einen Licht­ impuls einem Sensor zuleitet.

Hier zeigt sich ein wesentlicher Vorteil des erfindungs­ gemäßen Vorschlages. Es ist nicht notwendig, beispiels­ weise am Rad mehrere Markierungen anzubringen, die einen exakten Winkelabstand voneinander aufweisen. Vielmehr genügt es, eine einzige Markierung vorzusehen, und vorzugsweise einen Umlauf dieser Markierung zeitlich zu messen.

Dieser Vorteil vereinfacht die Anwendung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens entscheidend. Es kommt nicht auf die Lage der Markierung am Umfang an, so daß aufwendige Ausrichtarbeiten, Messungen usw. in diesem Zusammenhang entfallen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Brems­ prüfstand, mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung während einer Bremsprüfung und

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Verwirk­ lichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In der Fig. 1 steht das Fahrzeug 8, dessen Bremse zu prüfen ist, mit seiner Vorderachse 3 auf dem Bremsprüf­ stand 11. Zur Verbesserung der Darstellung sind dabei die schematisch wiedergegebenen Teile des Fahrzeuges 8 in doppelten Linien gezeichnet. Der Antriebsmotor 13 treibt über das Getriebe 14′ die Vorderachse 3 an, wobei das Getriebe 14′ gleichzeitig auch das Differential 14 der Vorderachse 3 umfaßt. Über die Kardanwellen 15 und 16 wird das Differential 17 der Hinterachse 12 angetrieben, deren Räder bei der gezeigten Bremsprüfung auf dem Erdboden stehen. Die Kardanwellen 15 und 16 sind durch eine Viskosekupplung 18 gekuppelt, die im Fahrbetrieb geringfügige Drehzahlunterschiede zwischen der Vorder­ achse 3 und der Hinterachse 12 ausgleichen kann, die sich jedoch bei größeren Differenzen wie eine starre Kupplung verhält.

Das linke Rad 1 der Vorderachse 3 steht im Bremsprüfstand 11 auf den beiden Rollen 19, das rechte Rad 2 auf den beiden Rollen 20.

Das Rollenpaar 19 und das Rollenpaar 20 sind je für sich getriebemäßig verbunden. Das Rollenpaar 19 wird von dem Antriebsmotor 6 in das Rollenpaar 20 vom Antriebsmotor 7 angetrieben. Die Prüfung der Bremskraft erfolgt durch die Messung des Rückdrehmomentes, das beim Bremsen am Motor 6 oder am Motor 7 auftritt. Eine derartige Ein­ richtung ist beispielsweise beschrieben in der DE-OS 27 33 639.

An Stelle der Rollenpaare 19 bzw. 20 können auch andere Anordnungen vorgesehen sein, z.B. bewegliche Bänder. Im allgemeinen werden aber Rollenpaare bevorzugt.

Zwischen den Rollen 19 bzw. den Rollen 20 ist je eine Tastrolle 9 bzw. 10 angeordnet. Die Höhenlage der Tast­ rollen 9 und 10 wird durch Federn bestimmt, so daß diese Tastrollen 9 und 10 am Umfang der Räder 1 bzw. 2 anliegen. Die Tastrollen 9 bzw. 10 treiben jeweils Tachogeneratoren 21 bzw. 22 an, so daß auf diese Weise Drehgeschwindigkeitsmeßeinrichtungen 4 und 5 erhalten werden, die die Umfangsgeschwindigkeit der Räder 1 bzw. 2 messen. Zu beachten ist hierbei, daß die Drehrich­ tungen, mit der die Räder 1 bzw. 2 angetrieben sind, gegenläufig sind, um zu erreichen, daß das Differen­ tial 14 kein Drehmoment auf die Kardanwelle 15 ausübt.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung gemäß Fig. 1 stimmt überein mit der Vorrichtung nach dem Hauptpatent.

An jedem der beiden Räder 1 und 2 des zu prüfenden Fahrzeugs 8, sind Markierungen in Form von Reflektoren 25 befestigt. Solche Reflektoren können beispielsweise auf die Decke des betreffenden Reifens nach oberflächlicher Reinigung aufgeklebt werden. Die Reflektoren bestehen, wie an sich bekannt, aus wabenartig angeordneten Spiegelflächen, wobei immer drei Spiegelflächen sich zu einer Pyramide ergänzen. Die Winkel zwischen den Flächen der einzelnen Spiegel betragen 90° mit der Wirkung, daß ein Licht­ strahl der Lichtquelle 27, der auf einen solchen Reflektor fällt, in Richtung der Lichtquelle 27 auf den Sensor 26 zurückgespiegelt wird.

Die Anordnung der Reflektoren 25 an den Rädern 1 bzw. 2, kann an beliebiger Stelle erfolgen, ohne den Meßvorgang entscheidend zu verändern. Günstig ist es jedoch, wenn die Anordnung am Rad 1 und am Rad 2 gleichartig gewählt wird, bezüglich des Sensors 26 bzw. der Lichtquelle 7. Dadurch läßt sich der zeitliche Ablauf bis zur völligen Einregelung verkürzen.

Die Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild des erfindungs­ gemäßen Verfahrens. Die eingetragenen lndizes R und L bezeichnen jeweils das rechte bzw. linke Rad. Die Dreh­ zahl-Soll-Vorgabe ist mit n bezeichnet, die Regler mit K _L bzw. K _R , die Stellglieder mit V _L und V _R , und die Rollen­ antriebsmotoren mit M _L bzw. M _R . Die beiden Räder R _L und R _R sind gegenläufig angetrieben, und die Tastrollen­ tachometer bzw. Tachogeneratoren sind mit T _L und T _R bezeichnet.

Die Tastrollentachometer T _R bzw. T _R , die den Tacho­ generatoren 21 bzw. 22 bei der Darstellung der Fig. 1 entsprechen, messen die jeweiligen Radumfangsgeschwin­ digkeiten und führen sie den jeweiligen Reglern zu, wie dies im Hauptpatent beschrieben ist. Der Anfahr­ vorgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch diese Meßwerte und die Sollwerte maßgeblich bestimmt. Sind beide Räder auf annähernd gleichen Drehzahlen eingeregelt, so wird im weiteren die Raddrehwinkel-Re­ gelung wirksam. Im gezeigten Ausführungsbeispiel dienen dabei als Markierung an den Rädern 1 bzw. 2 die Reflek­ toren 25, die den Lichtstrahl der Quelle 27 jeweils zum Sensor 26 also den Meßwertaufnehmer D _L und D _R reflek­ tieren. An Stelle dieser optisch wirkenden Anordnung können aber auch elektrische, mechanische oder elektro­ mechanische Weg- oder Lageaufnehmer angewandt werden. Es wurde jedoch gefunden, daß die optisch ausgestaltete Anordnung mit einfachen Mitteln ein störungsfreies Arbeiten ergibt.

Die Erfindung sieht insbesondere vor, daß die Licht­ quelle 27 Lichtimpulse aussendet, wobei dann durch an sich bekannte geeignete Vorrichtungen die Zeit bez. die Impulszahl ermittelt wird, die vergeht, bis der Reflektor eine vollständige Umdrehung ausgeführt hat. Der Mikro- Prozessor 30 verarbeitet die Signale und vergleicht die beiden Zeiten bzw. Impulszahlen miteinander, und gibt digitale Größen aus, die nach einer Digital-Analog- Umwandlung in den Umwandlern 28 bzw. 29 den jeweiligen Regelgrößen der beiden Radregelkreise derart beigemischt werden, daß die Dreh- bzw. Phasenwinkelunterschiede schnellstmöglichst der Null geregelt werden.

Es ist klar, daß im ungünstigsten Falle die beiden Reflektoren 25 um 180° gegeneinander verdreht sind. Durch die Nachregelung wird aber dieser Phasenwinkel­ unterschied zum Verschwinden gebracht. Existiert kein Phasenwinkelunterschied mehr, stimmen die Zeiten bzw. Impulszahlen für eine volle Umdrehung der Reflektoren völlig überein. Ist dieser Zustand erreicht, der z.B. durch ein elektronisch ausgelöstes Signal optisch oder akustisch angezeigt wird, kann der Bremsversuch durch­ geführt werden. Es wurde gefunden, daß auch im ungünstigsten Falle weit weniger als eine halbe Minute vergeht, bis der Phasenwinkelunterschied Null ist.

Während des Bremsvorganges, der in herkömmlicher Weise erfolgt, bleibt die Regelung bestehen. Es ist klar, daß während des Bremsvorganges wieder ein Phasenwinkel­ unterschied auftreten kann, der aber sofort wieder ausge­ regelt wird. Versuche haben ergeben, daß sich keine Messunterschiede feststellen lassen, wenn zum Vergleich Bremsversuche mit demontierter Kardanwelle vorgenommen werden. Dies zeigt, daß auf die beschriebene Weise im Ergebnis während des Bremsversuches die Funktion der Kardanwelle insofern eleminiert ist, als über die Kardan­ welle keinerlei Drehmomente in die zu prüfende Achse eingeleitet werden.

Im gleichen Prüfvorgang kann bei gegenläufig ange­ triebenen Rädern nur das eine Rad in der normalen Drehrichtung bezüglich seiner Bremse überprüft werden. Zur Überprüfung der Bremse des anderen Rades einer Achse sind die Drehrichtungen umzukehren.

Claims (5)

1. Verfahren zur Prüfung der Bremsen auf Bremsprüf­ ständen für Kraftfahrzeuge mit mehreren, vom Fahrzeug­ motor angetriebenen Achsen, wobei die Achse der zu prüfenden Bremse nicht abkuppelbar ist, die beiden Räder dieser Achse auf Rollen od.dgl. stehen, mit regelbaren Antriebsmotoren für die vorzugsweise gegenläufig angetriebenen Rollen, und wobei während der Bremsprüfung die Drehgeschwindigkeit beider Räder dieser Achse gemessen, und durch Nachregelung der Antriebsmotoren gleich groß gehalten wird, nach Patent­ anmeldung P 36 03 508.4-52, dadurch gekennzeichnet, daß die Raddrehwinkel beider Räder gemessen, verglichen und zur Nachregelung benützt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rädern umlaufende Markierungen ange­ bracht werden, deren Umlaufzeit gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Raddrehwinkel-Messung zusätzlich zur Umfangsgeschwindigkeits-Messung angewendet wird, die die Drehgeschwindigkeit z.B. durch Tastrollen am Radumfang ermittelt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Prüfung der Bremse auf Bremsprüfständen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rädern (1, 2) der Achse (3) der zu prüfenden Bremse, eine Markierung (25) befestigt ist, die mit einem Wege- bzw. Lageaufnehmer (26) zusammenwirkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung (25) ein Reflektor ist, der einen Lichtimpuls einem Sensor (26) zuleitet.