DE3641339C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung der Bremsen von Kraftfahrzeugen mit mehreren unlösbar mit­ einander gekoppelten angetriebenen Achsen der im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Ferner betrifft die Erfindung einen Bremsprüfstand nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 4.

Zum Prüfen der Funktionsfähigkeit der Bremse eines Kraft­ fahrzeugs wird das jeweilige Fahrzeugrad auf eine ange­ triebene Standfläche, z. B. ein Rollenpaar, gestellt, das von einem Motor angetrieben wird. Bei Betätigen der betreffenden Radbremse wird das erzeugte Drehmoment z. B. als Rückdrehmoment des das Rollenpaar antreibenden Motors gemessen. Wenn allerdings das Kraftfahrzeug mehrere unlösbar miteinander gekoppelte angetriebene Achsen enthält, werden bei der Prüfung einer einzelnen Radbremse die Räder der am Prüfvorgang nicht beteiligten Fahrzeugachse mit abge­ bremst, was die Meßwerte verfälscht.

Aus der DE 25 18 850 A1 ist ein Verfahren zur Prüfung der Bremsen von Kraftfahrzeugen mit mehreren gleichzeitig angetriebenen untrennbar miteinander gekoppel­ ten Achsen bekannt, bei welchem die auf je einem Rollenpaar abgestützten Räder einer Achse durch die gesonderten Rollen­ paar-Antriebe in Drehung versetzt werden und bei welchem die von der beim Prüfvorgang betätigten Bremse aufgebrachte Bremskraft durch Erfassen eines von den Rollensatz-Antrieben aufgenommenen Drehmoments gemessen wird. Da die Rollen- bzw. Walzensätze der beiden Räder einer Achse mit gleicher Geschwindigkeit und entgegengesetzter Drehrichtung ange­ trieben werden, sollte theoretisch auch die Drehgeschwin­ digkeit beider Räder gleich groß sein und die zu den weiteren angetriebenen Fahrzeugachsen führende Gelenkwelle still­ stehen. In der Praxis kommt es jedoch beim Bremsvorgang zu einem Schlupf zwischen den Laufflächen der Räder und den Reibflächen der Rollensätze, was zu einer Drehgeschwin­ digkeits-Differenz zwischen beiden Rädern und damit zu einer Drehbewegung der Kardanwelle führt. Ähnliche Probleme ergeben sich bei der Bremsprüfung von Lastkraftwagen mit mehreren angetriebenen Achsen, die nicht voneinander getrennt werden können. Ungenaue Meßwerte werden auch dann erhalten, wenn in der die angetriebenen Achsen fest verbindenden Gelenkwelle eine Viskose-Kupplung angeordnet ist, die zwar geringfügige Drehzahldifferenzen zwischen den ange­ triebenen Achsen ausgleichen kann, bei den Bremsversuchen aber wie starre Kupplungen wirken.

Aus der US-PS 39 74 688 ist ein Bremsenprüfstand bekannt, auf dem die Bremsen von Kraftfahrzeugen mit herkömmlichen Achsantrieben geprüft werden. Jeweils einer Rolle jedes als Radaufstand dienenden Rollenpaares ist ein Tachogene­ rator zugeordnet, mit welchem die Drehzahl dieser Rolle vor und während des Bremsvorgangs erfaßt und nach einem Sollwertvergleich einem Motorregler zugeführt wird. Bei diesem bekannten Bremsenprüfstand werden Antriebs­ motoren für die Rollensätze verwendet, die in ihrer Lei­ stungsaufnahme mit Hilfe eines Rechners umgeschaltet wer­ den können, und zwar von Sternschaltung auf Dreieckschal­ tung. Im Anfahrzustand, d. h. vor Betätigung der Fahrzeug­ bremse, werden die Antriebsmotoren im Zustand der niedrigen Drehmomentabgabe betrieben. Sobald die Rollen einen vorge­ gebenen prozentualen Anteil der Prüf- oder Induktions-Motor­ drehzahl erreicht haben, wird eine Torschaltung akti­ viert und die beiden Antriebsmotoren werden in den Zustand für hohe Drehmomentabgabe umgeschaltet. Dieser Umschalt­ vorgang wird eingeleitet durch die auf einer Welle jedes Rollensatzes angeordneten Tachogeneratoren. Diese Drehzahl­ messung der Wellen der Rollensätze liefert jedoch keine korrekte Aussage über die tatsächliche Drehgeschwindigkeit der von diesen Rollensätzen angetriebenen Fahrzeugräder, da durch ungleich abgefahrene Bereifung, unterschiedliches Reifenprofil und/oder verschieden großen Luftdruck Fehler­ faktoren unberücksichtigt bleiben.

Das Patent 36 03 508 betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Prüfung der einzelnen Radbremsen eines Kraft­ fahrzeugs mit mehreren, vom Fahrzeugmotor ständig ange­ triebenen Achsen, wobei die Achse des zu prüfenden Rades nicht abgekuppelt werden kann. Die beiden Räder dieser Achse stehen auf Rollensätzen oder -paaren, die von regel­ baren Antriebsmotoren gegenläufig angetrieben werden. Während der Bremsprüfung wird die Drehgeschwindigkeit bei­ der Räder dieser Achse gemessen und durch eine Regelung der Antriebsmotoren der beiden Rollensätze gleich groß gehalten. Die Erfassung der Drehgeschwindigkeiten der beiden Räder erfolgt durch Tachogeneratoren und Tastrol­ len, die am Umfang des jeweiligen Rades angreifen.

Durch die Drehzahlregelung der Rollensatzmotoren und damit auch der Fahrzeugräder wird erreicht, daß die Kardanwelle kein Drehmoment während der Bremsprüfung überträgt, das sich den in der Achse wirkenden Drehmomenten und damit auch dem Bremsmoment überlagern würde.

Es wurde jedoch festgestellt, daß die Drehgeschwindigkeits­ messung durch an der Lauffläche der Reifen angreifende Tastrollen nicht immer hinreichend genau ist. Der unter­ schiedliche Reifenluftdruck oder unterschiedlich abgefah­ rene Reifen beeinträchtigen die Meßergebnisse und können zu einer Drehzahlregelung führen, bei der gegensinnige Drehgeschwindigkeit der beiden Räder nicht exakt überein­ stimmt und über die Kardanwelle Drehmomente übertragen werden, welche das Meßergebnis beim Bremsprüfversuch ver­ fälschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren bzw. die Vorrichtung nach dem Hauptpatent dahingehend weiterzuentwickeln, daß auch bei ungünstigen äußeren Verhältnissen über die Kardanwelle keine Drehmomente in das Meßsystem eingeleitet und beim Bremsprüfversuch opti­ mal genaue Werte erhalten werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst.

Die Messung der Raddrehwinkel läßt sich relativ einfach durchführen und liefert sehr genaue Ergebnisse für die Drehgeschwindigkeit der beiden Räder, die von Zufällig­ keiten z. B. des Radzustandes nicht beeinflußt werden.

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

Die erfindungsgemäße Raddrehwinkelmessung kann zusätzlich zur Messung der Umfangsgeschwindigkeit der Räder durch Tastrollen angewandt werden. In diesem Fall erfolgt die Drehzahlregelung der beiden Rollensatzmotore bis zum Er­ reichen einer vorgegebenen Solldrehzahl auf der Grundlage der gemessenen Umfangsgeschwindigkeiten und die genaue Drehgeschwindigkeitsregelung der beiden Fahrzeugräder auf der Grundlage der Raddrehwinkel-Messungen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß an jedem Rad einer Achse nur eine einzige Markierung z. B. in Form eines Reflektors an einer beliebigen Stelle befe­ stigt werden muß, und zwar ohne aufwendige Ausricht- oder Justierarbeiten.

Bei einem Bremsprüfstand mit vier gesonderten Rollensätzen können die Räder einer Achse auch gleichsinnig angetrieben werden. Die beiden Achsen verbindende Kardanwelle rotiert dann zwar beim Bremsversuch, jedoch läßt sich durch einen entsprechenden gleichsinnigen geregelten Antrieb der ande­ ren Achse erreichen, daß das von der Kardanwelle übertra­ gene Drehmoment praktisch vernachlässigbar gering ist. Somit ist die Drehrichtung der angetriebenen Fahrzeugräder einer Achse bei einem Einachs-Prüfstand oder bei einem mehrachsigen Prüfstand gleichsinnig, wenn durch geeigneten geregelten Antrieb der anderen Achse des mehrachsigen Prüfstandes das Drehmoment der Kardanwelle auf vernach­ lässigbar geringe Werte gebracht wird.

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

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Bremsprüfstand, mit schematisch dargestelltem Fahrzeug,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß Fig. 1 steht ein Kraftfahrzeug 8 mit seinen beiden Vorderrädern 1, 2 auf zwei Rollensätzen 19, 20 eines Bremsprüfstands 11. Zur besseren Klarheit sind die Fahr­ zeugteile in Doppellinien dargestellt. Die Vorderräder 1, 2 werden vom Fahrzeugmotor 13 über ein Getriebe 14 mit Differential 14′ und die Vorderachse 3 angetrieben. Gleichzeitig treibt der Fahrzeugmotor 13 über Kardanwellen 15, 16 und ein Differential 17 die Hinterachse 12 an, deren Räder bei der Bremsprüfung auf dem Boden stehen. Die Kardanwellen 15, 16 sind durch eine Viskosekupplung 18 gekuppelt, die im Fahrbetrieb geringfügige Drehzahlunter­ schiede zwischen der Vorderachse 3 und der Hinterachse 12 zuläßt, die sich jedoch bei größeren Drehzahldifferenzen wie eine starre Kupplung verhält.

Die beiden Rollen jedes Rollensatzes 19, 20 sind unterein­ ander getriebemäßig verbunden und werden von je einem An­ triebsmotor 6, 7 angetrieben. Die Prüfung der Bremskraft erfolgt durch die Messung des Rückdrehmomentes, das beim Bremsen an dem jeweiligen Antriebsmotor 6 oder 7 auftritt.

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 beiden Rollen jedes Rollenpaars 19 und 20 ist je eine Tastrolle 9, 10 angeordnet, die durch Federn an den Umfang der Vorderräder 1, 2 angedrückt werden. Die Tastrollen 9, 10 treiben Tachogeneratoren 21, 22 an, die Bestandteile von Meßeinrichtungen 4 und 5 zum Erfassen der Umfangsgeschwindigkeit der Vorderräder 1, 2 sind. Die Drehrichtungen der Vorderräder 1, 2 ist gegensinnig, damit das Differential 14 kein Drehmoment auf die Kardanwelle 15 überträgt.

An jedem Vorderrad 1, 2 ist eine Markierung in Form eines Reflektors 25 befestigt, der beispielsweise auf die Rei­ fenflanke aufgeklebt wird und aus wabenartigen Spiegel­ flächen bestehen kann. Der Lichtstrahl einer Lichtquelle 27 wird vom zugehörigen Reflektor 25 auf einen Sensor 26 reflektiert. Die Anordnung der Reflektoren 25 an den Vor­ derrädern 1, 2 kann an beliebiger Stelle erfolgen.

In Fig. 2 bezeichnen die Indizes R und L jeweils das linke und rechte Vorderrad 1, 2. Die Soll-Drehzahl ist mit n be­ zeichnet, die Regler mit K_L bzw. K_R, die Stellglieder mit V_L und V_R, und die Rollenantriebsmotoren mit M_L bzw. M_R Die beiden Räder R_L und R_R sind gegenläufig angetrieben, und die Tachogeneratoren sind mit T_L und T_R bezeichnet.

Die Tachogeneratoren T_L bzw. T_R gemäß Fig. 1 messen die jeweiligen Radumfangsgeschwindigkeiten und führen sie den jeweiligen Reglern zu. Der Anfahrvorgang der Vorrichtung wird durch diese Meßwerte und die Sollwerte maßgeblich bestimmt. Sind beide Räder auf annähernd gleiche Solldreh­ zahlen eingeregelt, so wird im weiteren die Raddreh­ winkel-Regelung wirksam. Im gezeigten Ausführungsbeispiel dienen dabei als Markierung an den Vorderrädern 1, 2 die Reflektoren 25, die den Lichtstrahl der Quelle 27 jeweils zum Sensor 26 also den Meßwertaufnehmer D_L und D_R reflek­ tieren. Anstelle dieser optischen Anordnung können auch elektrische, mechanische oder elektromechanische Aufnehmer eingesetzt werden, wobei die optische Anordnung mit einfachen Mitteln ein störungsfreies Arbeiten ergibt.

In geeigneten Vorrichtungen wird die Zeit bzw. die Impuls­ zahl ermittelt, die der jeweilige Reflektor für eine voll­ ständige Umdrehung benötigt. Ein Mikroprozessor 30 ver­ gleicht die beiden Zeiten bzw. Impulszahlen miteinander, und gibt digitale Größen aus, die nach einer Digital-Ana­ log-Umwandlung in Wandlern 28 bzw. 29 als Regelgrößen für die beiden Radregelkreise der Antriebsmotoren 6, 7 zuge­ führt werden, so daß die Dreh- bzw. Phasenwinkelunter­ schiede schnellstmöglich auf Null gebracht werden.

Wenn kein Phasenwinkelunterschied mehr existiert und damit die Zeiten bzw. Impulszahlen für eine volle Umdrehung der beiden Reflektoren übereinstimmen, kann die Radbremse be­ tätigt werden. Auch im ungünstigsten Falle vergeht nur weit weniger als eine halbe Minute, bis der Phasenwinkel­ unterschied Null ist.

Während des Bremsvorganges, der in herkömmlicher Weise er­ folgt, bleibt die Regelung bestehen, so daß die während des Bremsvorganges auftretenden Phasenwinkelunterschiede sofort wieder ausgeregelt werden. Es ließen sich keine Meßunterschiede feststellen, wenn zum Vergleich Bremsver­ suche mit demontierter Kardanwelle vorgenommen werden. Dies zeigt, daß während des Bremsversuches die Funktion der Kardanwelle eliminiert ist und von ihr keine Drehmo­ mente übertragen werden.

In einem Prüfvorgang kann bei gegenläufig angetriebenen Rädern nur die Bremse des in der normalen Drehrichtung angetriebenen Rads überprüft werden. Zur Prüfung der Bremse des anderen Rades einer Achse sind die Drehrich­ tungen umzukehren.

Claims (5)

1. Verfahren zur Prüfung der Bremsen von Kraftfahrzeugen mit mehreren miteinander unlösbar gekoppelten angetrie­ benen Achsen und je einem Differential in jeder Achse bei dem die von Rollenpaaren eines Bremsenprüfstands angetriebenen Räder zumindest einer Achse beim Prüf­ vorgang einzeln abgebremst und die Bremswirkung dieser Bremse am Antrieb des Rollensatzes dieses Rades erfaßt wird, wobei während des Bremsvorganges die Drehge­ schwindigkeit der angetriebenen Räder gemessen und durch Steuerung der Antriebe der diese Räder antreiben­ den Rollensätze gleich groß gehalten wird, nach Patent 36 03 508, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufzeit von an jedem Rad angeordneten Markierungen erfaßt und daraus die Drehgeschwindigkeit der angetriebenen Räder bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenwinkel zwischen den Markierungen der beiden angetriebenen Räder auf Null geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Raddrehwinkel-Messung die Umfangs­ geschwindigkeit der Räder durch Tastrollen und Tacho­ generatoren gemessen wird.

4. Bremsprüfstand zur Prüfung der Bremsen von Kraftfahr­ zeugen mit mehreren miteinander unlösbar gekuppelten angetriebenen Achsen, bestehend aus je einem Rollensatz für jedes zu prüfende Fahrzeugrad, aus je einem Antrieb für jeden Rollensatz und aus einer jedem Rollensatz-An­ trieb zugeordneten Meßeinrichtung für die von der zu prüfenden Bremse erzeugte Bremswirkung, wobei den bei­ den Rädern (1, 2) der jeweiligen Achse (3) je eine von den Rollensatz-Antrieben (6, 7) gesonderte Drehge­ schwindigkeits-Meßeinrichtung (4, 5) zugeordnet ist und mindestens ein mit der Drehgeschwindigkeits-Meßeinrich­ tung (4, 5) gekoppelter Regler mit mindestens einem der Rollensatz-Antriebe (6, 7) verbunden ist, der bei Dif­ ferenzen der Drehgeschwindigkeit der Räder (1, 2) die Antriebsleistung der Rollensatz-Antriebe (6, 7) ent­ sprechend verändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeits-Meßeinrichtung (4, 5) Sen­ soren (26) enthält, die mit an den Rädern (1, 2) der Achse (3) der zu prüfenden Bremse befestigten Markie­ rungen (25) zusammenwirken.

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