DE3830050C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachbahneinheit für Kraftfahr­ zeug-Prüfstände nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus der US-PS 35 20 180 als bekannt hervorgeht.

Mittels derartiger Flachbahneinheiten sollen die Abrollver­ hältnisse des Fahrzeugrades auf der Straße möglichst natur­ getreu im Prüfstand nachgebildet werden. Dabei soll das Fahrzeugrad auf einer ebenen Aufstandsfläche aufstehen, die zur Simulation von Brems- oder Translationskräften angetrieben oder auch abgebremst werden kann. Außerdem sollen die Fahrbahnerschütterungen dadurch simuliert wer­ den, daß der Flachbahneinheit Vertikalschwingungen erteilt werden. Nachdem das erwähnte Band selber aufgrund seiner Flexibilität nicht eine ebene Aufstandsfläche abgeben kann, ist das Band im Aufstandsbereich des Fahrzeugrades mit einem oberseitig ebenen Stützschuh abgestützt, dieser wird mit einem vertikal stehenden Anregungszylinder zur Simula­ tion der Fahrbahnerschütterungen angeregt. Außerdem oder stattdessen kann auch der die Walzen tragende Rahmen unabhängig oder überlagernd zu Vertikalschwingungen ange­ regt werden. Um die Masse des Rahmens besonders leicht zu gestalten, ist der Walzenantrieb abgerückt vom Rahmen orts­ fest angeordnet, wobei der Abstand über eine bewegliche Gelenkwelle überbrückt wird. Nachteilig an der bekannten Flachbahneinheit ist, daß mit ihr keine Tests gefahren werden könne, bei denen sich eine nennenswerte Querkraft zwischen dem fahrbahnsimulierenden Band und dem Fahrzeug­ rad aufbauen kann.

Die DE-OS 27 35 925 zeigt einen Prüfstand für Fahrzeuge zur Durchführung von Bremsversuchen, welches je Fahrzeug­ rad zwei im Bodenniveau angeordnete, mit ihrer Achse parallel zur Fahrzeugachse ausgerichtete Walzen aufweist, deren gegenseitiger Abstand geringer ist als der Rad­ durchmesser, so daß das Fahrzeugrad auf die Walzen auf­ fahren und von ihnen an zwei Umfangsstellen des Rades ab­ gestützt werden kann. Die beiden Walzen können synchron angetrieben werden und sind - zur Simulation der antei­ ligen Fahrzeugmasse - mit einem Schwungrad gekoppelt. Zwi­ schen den beiden Walzen ist eine dritte, im Durchmesser kleinere Kontrollwalze angeordnet, die am tiefsten Punkt des Rades anliegt; sie dient lediglich dazu, die Umfangs­ geschwindigkeit des Fahrzeugrades schlupffrei abzugreifen und auf einen Drehzahlgeber weiterzuübertragen. Die Kon­ trollwalze ist außerdem axial schwimmend gelagert und dies­ bezüglich mit einem Weggeber gekoppelt, so daß ein Seiten­ krafteffekt des Fahrzeugrades damit gezielt ermittelt wer­ den kann. Aufgrund der Auflagerung des Fahrzeugrades auf drei einzelnen Zylinderflächen, deren Krümmungsradius wesent­ lich geringer als der der Reifenoberfläche ist, ist das Verhalten des Fahrzeugrades im Aufstandsbereich bei diesem Prüfstand wesentlich anders als in dem oben angesprochenen Flachbahnprüfstand. Außerdem erlaubt der Prüfstand keine Vertikalanregungen der Aufstandsfläche des Fahrzeugrades. Realitätsnahe, fahrdynamische Untersuchungen sind daher mit diesem Prüfstand nicht möglich.

Die DE-OS 22 44 223 zeigt einen Fahrzeugprüfstand, bei dem das Fahrzeug zum einen mit dem Fahrzeugboden auf einer Plattform befestigt ist und zum anderen sich mit seinen Rädern rollend auf insgesamt vier großen Rollen abstützt, wobei deren obere Mantellinie im Bereich des Bodenniveaus angeordnet ist. Die großen Rollen weisen einen Durchmesser von etwa dem Eineinhalbfachen der Fahrzeughöhe auf und sind aufgrund dieser Größe sehr schwer und demgemäß sta­ tionär, also nicht vertikalbeweglich gelagert. Die Rollen sind antreibbar, um damit eine Fahrt des Fahrzeuges auf der Straße im Prüfstand simulieren zu können. Die mit dem Fahrzeugboden verbundene Plattform ist durch eine insge­ samt fünfgliedrige Kette von Schlitten, Konsolen und Schwenkgliedern bezüglich fünf Freiheitsgraden der Bewe­ gung in Grenzen bewegbar, wobei für jeden einzelnen Frei­ heitsgrad der Bewegung auch ein Verstellantrieb vorgesehen ist, um eine entsprechende Bewegung des zugehörigen Gliedes einleiten zu können. Es sind zwei translatorische Freiheits­ grade vorgesehen, und zwar eine horizontale, quer zur Fahr­ zeuglängsachse gerichtete Bewegungsmöglichkeit zur Simulation von Querbewegungen des Fahrzeuges auf der Fahr­ bahn und eine vertikal gerichtete Bewegungsmöglichkeit, um damit vertikale Bewegungen des Fahrzeuges, z. B. beim Ein­ federn des Aufbaues nachahmen zu können. Ferner sind drei rotatorische Freiheitsgrade realisiert, wobei die Schwenk­ achsen aller drei Schwenkmöglichkeiten durch konstruktive Gestaltung der Aufhängung der einzelnen Glieder relativ zueinander sich in einem einheitlichen Punkt schneiden, der außerdem - bei richtiger Fahrzeugaufstellung innerhalb des Prüfstandes - mit dem Fahrzeugschwerpunkt zusammenfällt. Die eine Schwenkachse verläuft vertikal und läßt eine Simu­ lation von Schlinger- oder Gierbewegungen des Fahrzeuges zu; eine weitere Schwenkachse liegt horizontal und quer zur Fahrzeuglängsrichtung und erlaubt künstliche Nickbe­ wegungen, die dritte Schwenkachse folgt der Fahrzeuglängs­ richtung; dieser Freiheitsgrad gestattet es, dem Fahrzeug­ aufbau Roll- oder Wankbewegungen zu erteilen. Durch den bekannten Prüfstand können Auswirkungen von künstlich ein­ geleiteten Aufbauverlagerungen gegenüber der theoretischen, stationären Konstruktionslage auf das Abroll- und Geradeaus­ laufverhalten untersucht werden, wobei nicht nur jede ein­ zelne Verlagerungsart - Vertikal- oder Querversatz, Schlingern, Nicken oder Wanken - isoliert eingeleitet und in ihrer Auswirkung untersucht werden kann, sondern auch beliebige Kombinationen dieser Bewegungen. Aufgrund der zu bewegenden Massen kommen jedoch nur niederfrequente Bewe­ gungen in Betracht, wie sie aufbauseitig auch in der Praxis des Fahralltages auftreten. Demgegenüber geht es bei dem vorliegend zugrundegelegten Flachbahnprüfstand darum, hochfrequente Fahrbahnunebenheiten und ihre Auswirkung auf das Abroll-, Geradeauslauf-, Lenkungs-, Brems- und Beschleu­ nigungsverhalten sowie auf das reaktive Bewegungsverhalten des Aufbaues zu untersuchen. Hochfrequente fahrbahnseitige Vertikalanregungen sind jedoch wegen der großen fahrbahn­ seitigen Massen dieses Prüfstandes nicht simulierbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsmäßig zugrunde­ gelegte Flachbahneinheit dahingehend weiterzubilden, daß mit ihr auch solche Fahrzustände nachgebildet werden kön­ nen, bei denen eine erhebliche Querkraft zwischen fahr­ bahnsimulierendem Band und Fahrzeugrad aufgebaut werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Der zur Vertikal­ anregung dienende Schwingungsanreger dient zugleich als Schwenklager zur Lagerung des Rahmens um eine Hochachse. Mittels eines gesonderten Verschwenkantriebes kann dem Rahmen bzw. dem fahrbahnsimulierenden Band eine Neigung im Bezug zur Radebene des Fahrzeugrades erteilt werden und diese Neigung einer praxisnahen Schwingung unterworfen werden. Damit auch bei größeren Winkelabweichungen zwi­ schen Bandlaufrichtung und Radebene und entsprechenden Vibrationen die Gelenkwelle zur zugehörigen Brems- bzw. Antriebseinheit nicht so stark abgewinkelt zu werden braucht, ist die Antriebs- und Bremseinheit auf einem Kreis­ bogen verfahrbar und mit einem entsprechenden Nachführantrieb versehen. Dieser Nachführantrieb hält die Gelenkwelle stets in ihrer annähernden Strecklage; lediglich hochfrequente Neigungs­ schwingungen von relativ geringem Ausschlag müssen von der Gelenkwelle aufgenommen werden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unter­ ansprüchen entnommen werden. Im übrigen ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs­ beispieles nachfolgend noch erläutert; Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Flachbahneinheit mit darauf befindlichem Vorderrad eines Kraft­ fahrzeuges,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Flachbahneinheit und durch die Horizontalführung der zugehöri­ gen Antriebs- und Bremseinheit,

Fig. 3 eine Grundrißdarstellung der Bremseinheit nach Fig. 1 bzw. Fig. 2,

Fig. 4 eine prinzipielle Einzeldarstellung des als Differentialzylinder ausgebildeten Verschie­ beantriebes für den Schlitten,

Fig. 5 einen vergrößerten Längsschnitt durch den in die Hohlwelle der Antriebs- und Bremseinheit integrierten Längsausgleich für die Gelenkwel­ le und

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Vierkantentnahme des Steckzapfens des Längenausgleiches nach Fig. 5.

Die in den Figuren dargestellte Flachbahneinheit ist Teil eines Kraftfahrzeug-Prüfstandes, der wenigstens mit zwei solcher Flachbahneinheiten, vorzugsweise aber mit insge­ samt vier Flachbahneinheiten bestückt ist. Wesentlicher Bestandteil der Flachbahneinheit ist ein flexibles end­ loses Band 6, welches über eine antreibbare bzw. abbrems­ bare Walze 4 und eine nicht angetriebene, aber zu Zwecken der Bandspannung quer verschiebbare Walze 5 geführt ist. Das Band kann als ein Stahlbandstreifen ausgeführt werden, der auf der Oberseite mit einer griffigen Aufrauhung ver­ sehen ist. Die beiden Walzen 4 und 5 sind in einem Rahmen 12 gehalten. Die nicht angetriebene, quer zur Walzenachse bewegliche Walze 2 ist außerdem quer zur Walzenachse in ihrer Parallelität zur anderen Walze einstellbar, um auf diese Weise den Bandlauf regulieren zu können. Außer einer an sich bekannten Bahnkantenregelung sind zur Erleichte­ rung eines konstanten Bandlaufes die Walzen leicht bom­ biert. Das obere, zwischen den beiden Walzen 4 und 5 sich erstreckende Trum 7 des Bandes 6 liegt etwa horizontal auf Bodenniveau 9. Auf ihm ist oberseitig ein Fahrzeugrad 3 eines Fahrzeuges 2 aufgesetzt. Das andere, unten zwischen den beiden Walzen 4 und 5 sich erstreckende Trum 8 hat keine besondere Funktion. Im Aufstandsbereich 10 des Fahr­ zeugrades 3 ist das obere Trum 7 mit einem Stützschuh 11 abgestützt, über welches das obere Trum 7 bei geringem Widerstand hinweggleiten oder -rollen kann. Derartige Ab­ stützeinheiten, die häufig auch als hydrostatische Flachla­ ger arbeiten, sind an sich bekannt. Zur hochfrequenten Schwingungsanregung des oberen Trumes 7 bei geringen Schwingungsausschlägen ist der Stützschuh mit einem Anre­ gungszylinder 39 gekoppelt, der auch dessen mechanische Vertikalführung übernimmt. Die beiden Walzen 4 und 5 sind - wie gesagt - in einem Rahmen 12 gelagert, der vertikal schwimmend abgestützt und in Vertikalrichtung mechanisch geführt ist. Dabei stützt sich der Rahmen über eine hydro­ pneumatische Federung ab, die das anteilige Eigengewicht der Flachbahneinheit 1 sowie die Radlast aufnimmt. Zur Simulation von Antriebs- und Bremskräften an dem Fahrzeug­ rad 3 ist die eine der beiden Walzen, nämlich die Walze 4 antreibbar, bzw. abbremsbar. Um die Flachbahneinheit 1 möglichst leicht gestalten zu können - sie soll zu Vertikal­ schwingungen angeregt werden -, ist die zum Antrieb der Walze 4 dienende Antriebs- und Bremseinheit 27 abgerückt von der Walze 4 ortsfest, d. h. vertikal unbeweglich ange­ ordnet; die Antriebs- und Bremseinheit ist mit der Walze 4 über eine Gelenkwelle 28 verbunden.

Außer einer Vertikalanregung des oberen Trumes 7 des Ban­ des 6 durch den Anregungszylinder 39 wird auch noch der gesamte Rahmen 12 in Vertikalrichtung zu Schwingungen ange­ regt, um damit niederfrequente aber stark ausschlagende Fahrbahnerschütterungen simulieren zu können. Zu diesem Zweck ist der Rahmen 12 mit einem Schwingungsanreger 16 gekoppelt, der aus einem Zylindergehäuse 20 und aus einer Kolbenstange 18 besteht. Das zugehörige Zylindergehäuse ist fest in das Fundament 17 eingelassen und somit kippsi­ cher mit ihm verbunden. Andererseits ist die Kolbenstange 18 verdrehfest und kippsicher mit dem Rahmen 12 verbunden. Der solcherart gebildete Schwingungsanreger ist lagegleich mit der Aufstandsfläche 10 des Fahrzeugrades 3 auf dem Band 6 angeordnet; er bildet eine stabile mechanische Ver­ tikalführung. Durch einen bundartig am Außenumfang der Kolbenstange 18 herumlaufenden ersten Ringkolben 21, dem beiderseitig je ein Druckraum zugeordnet ist, kann der Rahmen zu den erwähnten Vertikalschwingungen hydraulisch angeregt werden. Durch einen zweiten ebenfalls bundartig umlaufenden Ringkolben 22, dem ebenfalls zumindest untersei­ tig ein Druckraum zugeordnet ist, wird das anteilige Eigen­ gewicht der Flachbahneinheit und die Radlast aufgenommen. Der unterseitige Druckraum des zweiten Ringkolbens 22 ist mit einem Gasdruckspeicher 23 verbunden, der den erforder­ lichen Druck annähernd gleichbleibend unabhängig vom Einfe­ derungszustand des Schwingungsanregers hält. Auf diese Weise ist die weiter oben erwähnte hydropneumatische Feder gebildet.

Um die Flachbahneinheit auch gegenüber der Radebene des Fahrzeugrades 3 horizontal verschwenken zu können, ist die als Führungssäule ausgebildete Kolbenstange nicht nur axial verschiebbar im Zylindergehäuse 20 gelagert, sondern darin ohne weiteres auch verdrehbar, so daß die aus Zylindergehäu­ se 20 und Kolbenstange 18 gebildete Gleitparung auch als Schwenklagerung des Rahmens um eine Hochachse 19 dienen kann.

Außer einer mechanischen Vertikalführung und einer Schwenk­ lagerung des Rahmens 12 um die Hochachse 19 ist auch noch ein entsprechender Verschwenkantrieb zum Verschwenken des Rahmens 12 um diese Hochachse 19 vorgesehen. Beim dargestell­ ten Ausführungsbeispiel liegt dieser Verschwenkantrieb 24 gleichachsig zur Kolbenstange 18, die in ihrem Innern nicht nur aus Gewichtsgründen hohl ausgebildet ist. Und zwar ist der Verschwenkantrieb 24 in Form eines Schwenkkolbenantrie­ bes ausgebildet. Nachdem die Kolbenstange 18 aufgrund der Vertikal-Schwingungsanregung Vertikalhübe ausführt, ist die Abtriebswelle 25 des Verschwenkantriebes 24 mit einem Längenausgleich 26 versehen.

Die Flachbahneinheit soll sich nicht nur stationär gegen­ über der Radebene des Fahrzeugrades 3 verschwenken lassen, sondern, nachdem in der Praxis, d. h. beim Straßenbetrieb normaler Fahrzeuge der auftretende Neigungswinkel zwischen Radebene und Translationsrichtung des Radmittelpunktes relativ hochfrequenten Schwankungen unterliegt soll sich der eingestellte Schwenkwinkel auch mit einer hochfrequen­ ten Neigungsvibration überlagern lassen. Um hierzu möglichst geringe Drehmomente zu benötigen, ist die Flachbahneinheit nicht nur insgesamt möglichst leicht gebaut, sondern die Konstruktion ist auch so gewählt, daß die Massen möglichst nah an der Hochachse 19 herangerückt liegen, daß also das auf die Hochachse 19 bezogene polare Massenträgheitsmoment möglichst gering ist. Beispielsweise ist auch aus diesem Grunde die Kolbenstange 18 innen hohl ausgebildet. Einen sehr großen Beitrag in diesem Zusammenhang leistet aller­ dings die Konstruktion des Rahmens 12, der so ausgebildet ist, daß dessen tragenden Teile im wesentlichen auf den Bereich zwischen den Lagern der beiden bandführenden Wal­ zen 4 und 5 beschränkt sind. Und zwar wird dies dadurch erreicht, daß der Rahmen 12 im wesentlichen durch zwei beiderseits des Bandes 6 angeordnete Seitenwangen 13 gebil­ det ist, die die Walzenlager tragen und die durch zwei Traversen 14 und 15 im Bereich des unteren Bandtrumes 8 verbunden sind. Die obere, kürzere Traverse 14 erliegt im inneren der Bandschlaufe und dient zur rahmenseitigen Ab­ stützung des Anregungszylinders 39 für den Stützschuh 11. Die untere, längere Traverse 15 liegt außerhalb der Band­ schlaufe und dient zur Abstützung des Rahmens 12 an der Kolbenstange 18. Um den Rahmen insgesamt möglichst leicht und mit einem möglichst geringen Massenträgheitsmoment in Bezug auf die Hochachse 19 auszugestalten, sind die beiden Seitenwangen 13 - parallel zu den Walzenachsen gesehen - in grober Näherung trapezförmig bzw. gestreckt V-förmig ausgebildet.

Um den Rahmen 12 bzw. den beweglichen Teil der Falchbahnein­ heit 1 möglichst leicht zu gestalten, ist - wie gesagt - die Antriebs- und Bremseinheit 27 herausgerückt und in Vertikalrichtung ortsfest angeordnet; die bewegliche Drehmomentverbindung zwischen antreibbarer Walze 4 und Antriebs- und Bremseinheit 27 ist durch die Gelenkwelle 28 geschaffen, die nicht nur bei Vertikalschwingung der Flach­ bahneinheit 1 entsprechende Höhenunterschiede auffangen muß, sondern die auch bei der erwähnten Verschwenkung des Bandes 6 gegenüber der Radebene in Grundriß eine entspre­ chende Neigung der verbundenen Achsen ausgleichen muß. Nachdem die Gelenkwelle 28 exzentrisch zur Hochachse 19 liegt, kommt es zu einer Abstandsveränderung zwischen an­ treibbarer Walze 4 und Antriebs- bzw. Bremseinheit 27, die wesentlich größer ist als die durch eine Vertikalanregung der Flachbahneinheit bedingte Längenänderung der Gelenkwel­ le 28. Aus diesem Grunde ist die Gelenkwelle 28 mit einem sehr großzügig bemessenen Längenausgleich versehen, dessen Längenhub einem Mehrfachen des Gelenkwellendurchmessers entspricht. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser Längenausgleich ins Innere der Antriebs- und Brems­ einheit 27 verlegt. Deren Welle ist als Hohlwelle 30 ausge­ bildet, in die ein entsprechender Steckzapfen 29 der Gelenk­ welle axial gleitend aber verdrehsicher eingesteckt werden kann. Hierbei ist dafür durch geeignete konstruktive Maß­ nahmen gesorgt, daß auch unter hohen Drehmomentbelastungen ein zwangloses axiales Spielen des Steckzapfens 29 in der Hohlwelle 30 möglich ist. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß die Gelenkwelle homokinetische Wellenge­ lenke haben muß, da die beiden Wellengelenke keineswegs spiegelbildlich symmetrisch abgewinkelt werden.

Um hohe Drehmomente bei hohen Drehzahlen an der antreibba­ ren Walze 4 mittels der Antriebs- und Bremseinheit 27 rea­ lisieren zu können, sollten die Beugungswinkel der Gelenk­ welle 28 bzw. ihrer Wellengelenke einen bestimmten relativ kleinen Winkelbetrag, beispielsweise 5° nicht übersteigen. Um dennoch höhere Schräglaufwinkel zwischen dem fahrbahnsi­ mulierenden Band 6 zum einen und der Radebene zum anderen zulassen zu können, ist die Antriebs- und Bremseinheit 27 auf einem antreibbaren Schlitten 31 angebracht, der auf einer kreisbogenförmigen konzentrisch zur Hochachse 19 verlaufenden Horizontalführung 32 verschiebbar ist. Der beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Ver­ schiebezylinder 33 realisierte Schlittenantrieb ist dabei in Abhängigkeit vom Beugewinkel der Gelenkwelle 28 jeweils in eine solche Richtung antreibbar, daß die Gelenkwelle 28 in ihre Strecklage zurückgeführt wird. Durch eine solche Ausgestaltung des Schlittenantriebes wird die Antriebs- und Bremseinheit 27 der Flachbahneinheit 1 in Schwenk­ richtung jeweils nachgeführt. Hochfrequente Verdreh­ schwingungen mit relativ kleinem Schwingungsausschlag wer­ den dabei von dem Verschwenkantrieb 24 übernommen, wobei die Antriebs- und Bremseinheit 27 diesen Schwingungen nicht zu folgen braucht. Lediglich wenn längerfristig sich die Mittellage dieser Schwingungen in der einen oder anderen Richtung verlagert, folgt die Antriebs- und Bremseinheit dieser Bewegung nach. Diese Nachführbewegung kann - im Vergleich zu der hochfrequenten Verdrehschwingung seitens des Verschwenkantriebes 24 - relativ langsam erfolgen, sich aber über große Winkelräume hinweg erstrecken.

In der Praxis treten Schräglaufwinkel im Grenzbereich der Bodenhaftung bis etwa 20° auf. Die den nicht lenkbaren Fahrzeugachsen zugeordneten Flachbahneinheiten könnten daher mit einem Schwenkbereich der Horizontalführung 32 bzw. des darauf geführten Schlittens 31 in der Größenord­ nung von etwa ± 20° auskommen. Um auch noch über den Grenz­ bereich hinaus Versuche ausführen zu können, wäre eine gewisse Ausdehnung des Schwenkbereiches über diesen Winkel­ raum hinaus sinnvoll. Um aber auch realitätsnahe Versuche mit hohen Schräglaufwinkeln an eingeschlagenen Fahrzeugrä­ dern von lenkbaren Fahrzeugen machen zu können, ist es sinnvoll, zumindest die Flachbahneinheiten, die einer lenk­ baren Fahrzeugachse zugeordnet sind, um mindestens ± 50° verschwenken zu können. Dies setzt unter Berücksichtigung der Aufstandslänge des Schlittens 31 auf der Horizontal­ führung 32 relativ lange Führungsbahnen an der Horizontal­ fuhrung 32 voraus.

Der beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Verschiebe­ zylinder 33 ausgebildete Schlittenantrieb ist unterhalb der bogenförmigen Horizontalführung 32 angebracht. In der in Fig. 3 im Grundriß dargestellten Normallage des Schlit­ tens 31 - die Gelenkwelle 28 steht dabei rechtwinklig von der Prüfstandsachse 41 quer ab - liegt der geradlinige Verschiebezylinder 33 etwa tangential zur Horizontalfüh­ rung 32 und etwa parallel zur Prüfstandslängsachse 41. Entsprechend dem bogenförmigen Verlauf der Horizontalfüh­ rung 32 nimmt der Verschiebezylinder 33 je nach Auslenkung des Schlittens 31 aus dieser Normallage eine mehr oder weniger stark geneigte Stellung gegenüber der dargestell­ ten Ausgangslage ein. Aus diesem Grunde ist der Verschie­ bezylinder 33 sowohl an dem dem Fundament 17 zugeordneten Anlenkauge 42 als auch an dem schlittenseitigen Anlenk­ zapfen 40 schwenkbar angelenkt, um entsprechende Winkel­ verlagerungen zulassen zu können. Der schlittenseitige Anlenkzapfen 40 ist im Bereich des Schwerpunktes vom Schlitten 31 und Antriebs- und Bremseinheit 27 angebracht.

Um den Schlitten 31 mittels des Verschiebezylinders 33 möglichst rasch in beiden Richtungen bewegen zu können ist der Verschiebezylinder 33 mit einem beidseitig beaufschlag­ baren Kolben 34 versehen. Um aber für beide Verschieberich­ tungen einerseits annähernd gleich große wirksame Kolben­ flächen und dementsprechend annähernd gleiche Verschiebe­ geschwindigkeiten bei vorgegebener Fördermenge realisieren zu können, um aber andererseits eine möglichst geringe Baulänge des Verschiebezylinders 33 zu bekommen, kann der Verschiebezylinder 33 als Doppelzylinder gemäß Fig. 4 ausgebildet sein. Und zwar ist die mit dem arbeitswirksa­ men, und beidseitig beaufschlagbaren Kolben 34 verbundene Kolbenstange 35 des Verschiebezylinders 33 hohl und innen­ seitig selber nach Art eines Hydraulikzylinders ausgebil­ det. Im Innern der solcherart ausgestalteten Kolbenstange 35 ist ein weiterer Kolben 36 aufgenommen, der über eine Kolbenstange 37 feststehend gehalten ist. Der Außendurch­ messer der Kolbenstange 35 und der Innendurchmesser des in ihr gebildeten Zylinders unterscheiden sich nur geringfü­ gig entsprechend der relativ geringen Wandstärke der Kolbenstange 35. Die beiden gegenüberliegenden wirksamen Kolbenflächen des arbeitswirksamen Kolbens 34 unterschei­ den sich dadurch lediglich durch den Querschnitt der zylin­ drischen Wandung der Kolbenstange 35. Der oberhalb des feststehenden Kolbens 36 gelegene Raum ist über einen Ent­ lüftungsanschluß 38 nach außen entlüftet, so daß dieser Raum sich behinderungsfrei vergrößern und verkleinern kann. Dank einer solchen Ausgestaltung des Verschiebezylinders 33 kann der Schlitten 31 über große Verschiebewege hinweg in beiden Richtungen mit annähernd gleicher Geschwindig­ keit bzw. gleicher erforderlicher Arbeitsölmenge verscho­ ben werden; trotzdem baut der Verschiebezylinder 33 rela­ tiv kurz.

Bei einer anderen Anschlußart und entsprechender Dimensio­ nierung der Kolben läßt sich auch eine exakte Gleichheit der wirksamen Kolbenflächen herbeiführen, und zwar dadurch, daß jeder der beiden Kolben 34 und 36 lediglich einseitig, nämlich bei der Darstellung nach Fig. 4 in beiden Fällen oberseitig hydraulisch beaufschlagt und der gemeinsame unter den beiden Kolben 34 und 36 befindliche Raum entlüf­ tet wird. Es wirkt dann die vollständige Fläche des klei­ neren Kolbens 36 zum einen und die ringförmige obere Flä­ che des größeren Kolbens 34 zum anderen, wobei trotz bau­ lich in beiden Fällen oberseitig liegender Kolbenfläche diese Flächen funktionell einander entgegengesetzt wirken. Beide Kolben 34 und 36 können unabhängig voneinander in ihrer wirksamen Kolbenfläche bemessen, also auch exakt gleich groß gestaltet werden.

Anstelle eines linearen Antriebes des Schlittens 31 durch einen Verschiebezylinder kann ein solcher Antrieb auch andersartig realisiert werden. Insbesondere ist hierbei an einen Schlittenantrieb nach Art einer Zahnradbahn zu den­ ken: Auf dem Schlitten 31 ist ein motorisch antreibbares Ritzel gelagert, welches in eine bogenförmige Zahnstange eingreift, die der Horizontalführung folgt oder die un­ mittelbar in die Horizontalführung eingearbeitet ist. Das Ritzel kann vorzugsweise durch einen hydrostatischen Motor angetrieben werden, der dank der hohen hydrostatischen Arbeitsdrücke auch bei hohen Antriebsleistungen sehr kleine Außenabmessungen aufweist.

Nachfolgend sei im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 noch auf den konstruktiv nicht ganz unproblematischen Längenausgleich für die Gelenkwelle 28 eingegangen, der - wie bereits weiter oben erwähnt wurde - in das Innere der mit einer Hohlwelle 30 versehenen Antriebs- und Brems­ einheit 27 verlegt ist. Der Steckzapfen 29 muß in der Hohl­ welle unter allen Belastungsbedingungen spielfrei aber axial leichtgängig bewegt werden können, damit sich die Steckzapfenführung zum einen nicht ausschlagen kann und damit zum anderen die geometrisch bedingten Abstandsände­ rungen sich zwanglos ausgleichen können. Eine besonders zweckmäßige Ausgangskonstruktion zur Lösung dieses Proble­ mes sieht vor, daß der Steckzapfen 29 als im Querschnitt quadratischer Vierkantzapfen mit Flachseiten 44 ausgebil­ det ist; die Hohlwelle 30 weist in ihrem Innern eine ent­ sprechende Vierkantmitnahme auf. Um den Vierkantzapfen axial leichtgängig aber spielfrei in der Vierkantmitnahme führen zu können, sind in die Wandung der Vierkantmitnahme Wälzrollenführungsschuhe 43 eingelassen, die jeweils in einem endlosen geschlossenen Führungskanal Wälzrollen füh­ ren. Und zwar sind wenigstens vier, vorzugsweise aber acht lineare Wälzrollenführungen vorgesehen, von denen jeweils wenigstens ein Wälzrollenführungsschuh 43, vorzugsweise aber zwei davon jeweils einer Flachseite 44 des Vierkant­ zapfens zugeordnet ist. Wesentlicher Bestandteil des Wälz­ rollenführungsschuhs 43 ist außer den Wälzrollen 52 ein im Querschnitt annähernd H-förmiges Bauteil, welches zwei gegenüberliegende Führungskanäle für die Wälzrollen 52 bildet. Der Kanalgrund des einen Führungskanales bildet gemeinsam mit je einer Flachseite 44 des Vierkantzapfens ein Wälzflächenpaar; die Grundfläche dieses Führungska­ nales muß daher genau bearbeitet und genau parallel zur Flachseite 44 des Vierkantzapfens ausgerichtet sein. Über das annähernd H-förmig gestaltete Tragteil werden die Kräf­ te von dem Vierkantzapfen in die Wandung der Vierkantmitnah­ me übertragen. Damit das Drehmoment in beiden Drehrichtungen auch bei Spitzenbelastungen spielfrei von dem Vierkantzapfen in die Vierkantmitnahme übertragen werden kann, müssen die Wälzrollen 52 bzw. die Wälzrollenführungsschuhe 43 - wie gesagt - unter Vorspannung eingebaut sein; die Vorspannung muß so groß gewählt werden, daß sie auch bei den üblicher­ weise auftretenden Spitzendrehmomenten auf der dabei ent­ lasteten Seite nicht ganz zu null werden, andererseits darf die Vorspannung nicht beliebig hoch eingestellt wer­ den, da sonst die Wälzrollenführung relativ früh wegen Überlastung und Materialermüdung Schaden nimmt; außerdem würde dadurch die Leichtgängigkeit der Axialführung lei­ den.

Um die Vierkantmitnahme unabhängig von dem sie tragenden Maschinenteil 45 herstellen zu können, ist in der Hohlwel­ le 30 des Maschinenteiles 45 eine zylindrische Öffnung 51 mit hoher Rundlaufgenauigkeit eingearbeitet, in die eine außen zylindrische und innen die Vierkantmitnahme enthal­ tende Buchse 46 spielfrei eingesetzt und drehstarr mittels der Verschraubung 47 in dem Maschinenteil 45 verschraubt ist. Zur definierten Einstellung der Vorspannung der Wälz­ rollenführungsschuhe ist die Buchse 46 entlang einer durch die Rotationsachse und durch zwei gegenüberliegende Kanten des Vierkantzapfens verlaufenden Querebene geteilt; die solcherart quergeteilte Buchse 46 ist mittels tangential verlaufender Schrauben 49 zusammengeschraubt. Im Bereich der Teilungsfläche der quergeteilten Buchse 46 sind Di­ stanzstreifen 48 zwischengelegt, die individuell auf die erforderliche Stärke geschliffen sind, die für die ge­ wünschte Rollenlagervorspannung nötig ist. Hierbei wird zunächst durch widerholtes Zwischenlegen von in der Stärke fein abgestufter Zwischenblechen derjenige Montagezustand empierisch ermittelt, bei dem die Längsführung gerade spielfrei aber ohne nennenswerte Vorspannung läuft. Die erforderliche, rechnerisch ermittelte Vorspannung kann gegenüber dem gerade spielfreien Zustand dadurch herbei­ geführt werden, daß die Distanzstreifen 48 ein definiertes Untermaß gegenüber dem Einlegestreifen des spielfreien Zustandes aufweisen. Auf dieses Maß werden die Distanz­ streifen 48 geschliffen. Anschließend werden die beiden Hälften der Buchse 46 gemeinsam mit den Distanzstreifen 48 verstiftet und verschraubt, wobei ein definiertes Anzugsmo­ ment angewandt wird. In diesem fertig montierten Zustand wird die Buchse 46 anschliessend zylindrisch überdreht, wobei sie während des Überdrehvorganges von dem zugehöri­ gen Vierkantzapfen getragen wird; der Vierkantzapfen ist in der Drehmaschine zwischen Spitzen aufgenommen. Dadurch ist sichergestellt, daß der Außenumfang der zylindrisch überdrehten Buchse 46 genau zentrisch zur Rotationsachse des Vierkantzapfens läuft. Um die zylindrisch überdrehte Buchse 46 in diesem Zustand noch besser gegen Deformatio­ nen sichern zu können, ist auf die quer geteilte Buchse 46 noch eine weitere zylindrische Buchse 50 aufgepreßt und mit ihr stirnseitig über einen nach innen ragenden Bund axial verschraubt. Der Außendurchmesser der Buchse 50 ent­ spricht dem Innendurchmesser der zylindrischen Öffnung 51 in der Hohlwelle 30; die beiden Abmessungen sind mit leich­ tem Preßsitz aufeinander abgestimmt.

Claims (20)

1. Flachbahneinheit für Kraftfahrzeug-Prüfstände,

• - mit einem über zwei Walzen geführten fahrbahnsimulieren­ den Band, welches in seinem oberen, etwa auf Bodenniveau horizontal ausgerichteten Trum oberseitig ein Fahrzeug­ rad aufnimmt und im Radaufstandsbereich durch einen Stützschuh gleitend oder rollend unterstützt ist,
• - die beiden Walzen sind in einem Rahmen gelagert, der vertikal schwimmend abgestützt, in Vertikalrichtung mechanisch geführt und durch einen vertikal ausgerich­ teten, im Grundriß etwa lagegleich mit der Radaufstands­ fläche angeordneten Hydraulikzylinder - Schwingungsanre­ ger - zu Vertikalschwingungen anregbar ist,
• - eine der beiden Walzen ist über eine Gelenkwelle mit einer im Abstand neben dem Rahmen vertikal unbeweglich angeordneten Antriebs- und Bremseinheit verbunden, deren Abtriebswelle im zeitlichen Mittel etwa gleich­ achsig zur Walzenachse liegt,

gekennzeichnet durch die Kombination folgen­ der Merkmale:

• a) der Schwingungsanreger (16) des Rahmens (12) ist mit einem gegen Verkippen und Verdrehen wenigstens mittel­ bar am Fundament (17) fest eingespannten Zylindergehäu­ se (20) versehen, in dem die als Führungssäule ausgebil­ dete, verdreh- u. kippsteif mit dem Rahmen (12) verbun­ dene, als mechanische Vertikalführung des Rahmens (12) dienende Kolbenstange (18) verdrehbar ist und dadurch - gemeinsam mit dem Zylindergehäuse (20) - zugleich ein Schwenklager zum Verschwenken des Rahmens (12) um eine Hochachse (19) bildet;
• b) die Kolbenstange (18) des Schwingungsanregers (16) ist mit einem Verschwenkantrieb (24) zum Verschwenken des Rahmens (12) um die Hochachse (19) versehen;
• c) die Gelenkwelle (28) zwischen der antreibbaren Walze (4) und der Antriebs- und Bremseinheit (27) ist mit einem dem Mehrfachen des Gelenkwellendurchmessers ent­ sprechenden Längenausgleich (Hohlwelle 30, Steckzapfen 29) versehen;
• d) die Antriebs- und Bremseinheit (27) ist auf einem an­ treibbaren Schlitten (31) angebracht, der auf einer kreisbogenförmigen, konzentrisch zur Hochachse (19) verlaufenden Horizontalführung (32) verschieb- oder verfahrbar ist;
• e) der Schlittenantrieb (Verschiebezylinder 33) ist in Abhängigkeit vom Beugewinkel der Gelenkwelle (28) in Richtung auf eine Überführung der Gelenkwelle (28) in ihre Strecklage antreibbar.

2. Flachbahneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (18) des Schwingungsanregers (16) sich axial beidseitig vom Kolben (Ringkolben 21) erstreckt und auf der gesamten Längserstreckung im Zylindergehäuse (20) des Schwingungsanregers (16) geführt ist.

3. Flachbahneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (12) so ausgebildet ist, daß dessen tragen­ den Teile auf den Bereich zwischen den Lagern der beiden bandführenden Walzen (4, 5) beschränkt und die Rahmenmasse möglichst nah auf den Bereich um die Hochachse (19) herum konzentriert ist.

4. Flachbahneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (12) durch zwei beiderseits des Bandes (6) angeordnete, die Walzenlager tragende, mit­ tels zweier Traversen (14, 15) im Bereich des unteren Band­ trumes (8) verbundene Seitenwangen (13) gebildet ist.

5. Flachbahneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seitenwangen (13) - parallel zu den Walzen­ achsen gesehen - in grober Näherung trapez- oder gestreckt- V-förmig ausgebildet sind.

6. Flachbahneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (18) hohl ausgebildet ist.

7. Flachbahneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkantrieb (24) zum Verschwenken des Rahmens (12) im Innern der Kolbenstange (18) angebracht ist.

8. Flachbahneinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschwenkantrieb (24) als Schwenkkolbenantrieb ausgebildet ist.

9. Flachbahneinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichachsig zur Kolbenstange (18) angeordnete und mit dieser verdrehfest verbundene Abtriebswelle (25) des Schwenkantriebes (24) mit einem Längenausgleich (26) zum Ausgleich von Höhenveränderungen der Kolbenstange (18) aufgrund der Schwingungsanregung in Vertikalrichtung ver­ sehen ist.

10. Flachbahneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schlitten (31) aufnehmende, kreisbogenförmige Horizontalführung (32) sich über einen solchen Winkelbe­ reich erstreckt, daß - ausgehend von einer quer zur Prüf­ standlängsachse ausgerichteten Normallage der Gelenkwelle (28) - unter Berücksichtigung der Aufstandslänge des Schlittens (31) auf der Horizontalführung (32) der Schlit­ ten (31) um ± 50° verschwenkbar ist.

11. Flachbahneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb zum Verschieben des Schlittens (31) auf der Horizontalführung (32) in Form eines geradlinigen Ver­ schiebezylinders (33) mit beidseitig beaufschlagbarem Kol­ ben (34) ausgebildet ist, der in der Normallage des Schlit­ tens (31) etwa tangential zur Horizontalführung 32 ausge­ richtet ist.

12. Flachbahneinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (35) des Verschiebezylinders (33) hohl und innenseitig selber nach Art eines Hydraulikzylin­ ders ausgebildet ist und dort einen über eine Kolbenstange (37) feststehend gehaltenen Kolben (36) aufnimmt, so daß die beiden einander gegenüberliegenden wirksamen Kolben­ flächen des arbeitswirksamen Kolbens (34) annähernd gleich groß sind (Fig. 4).

13. Flachbahneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, der Antrieb zum Verschieben des Schlittens (31) auf der Horizontalführung (32) durch ein motorisch antreibbares, vorzugsweise von einem hydrostatischen Motor antreibbares, auf dem Schlitten (31) gelagertes Ritzel erfolgt, welches in eine bogenförmige, der Horizontalführung (32) folgende Zahnstange eingreift.

14. Flachbahneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Längenausgleich der Gelenkwelle (28) zwischen der angetriebenen Walze (4) und der Antriebs- bzw. Bremsein­ heit (27) im Inneren der hohl ausgebildeten Welle (30) der Antriebs- und Bremseinheit (27) angeordnet ist (Steckzapfen 29).

15. Flachbahneinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckzapfen (29) als im Querschnitt quadratischer Vierkantzapfen (Flachseiten 44) ausgebildet ist und daß die Hohlwelle (30) eine entsprechende Vierkantmitnahme in ihrem Inneren aufweist.

16. Flachbahneinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vierkantmitnahme der Hohlwelle (30) wenigstens vier, vorzugsweise acht lineare Wälzrollenführungen mit Rollenumlauf in Form je eines in die Wandung der Vierkant­ mitnahme eingelassenen Wälzrollenführungsschuhs (43) auf­ weist, von denen jeweils wenigstens einer jeweils einer Flachseite (44) des Vierkantzapfens zugeordnet ist, wobei deren Wälzrollen unter Vorspannung an den Flachseiten (44) des Vierkantzapfens anliegen.

17. Flachbahneinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (30) mit der Vierkantmitnahme gebildet ist durch eine zylindrische Öffnung (51) in dem die Hohl­ welle (30) enthaltenden Maschinenteil (45), in die (51) eine außen zylindrische und innen die Vierkantmitnahme aufweisende Buchse (46) spielfrei einsetzbar und drehstarr mit dem Maschinenteil (45) verschraubbar ist (Verschraubung 47).

18. Flachbahneinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (46) entlang einer durch die Rotationsachse und durch zwei gegenüberliegende Kanten des Vierkant­ zapfens (29) verlaufende Querebene geteilt und durch tangential verlaufende Schrauben (Verschraubung 49) zusammengeschraubt ist, wobei im Bereich der Teilungs­ flächen der Buchse (46) individuell auf die für die gewünschte Wälzrollenvorspannung erforderliche Stärke geschliffene Distanzstreifen (48) zwischengelegt sind.

19. Flachbahneinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die quergeteilte Buchse (46) nach ihrem Zusammenbau in dem der gewünschten Rollenvorspannung entsprechenden Zustand gemeinsam mit dem in ihr aufgenommenen Vierkant­ zapfen (29) zylindrisch überdreht und mit einer weiteren zylindrischen Buchse (50) gesichert ist.