DE3914309C1 - Flat track test-bed support for vehicle - has lubrication injected underneath point of contact for wheel of vehicle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Unterstützungslager für einen Flachbahnprüfstand.

Steigende Anforderungen an die Sicherheit, die Zuverlässig­ keit und den Fahrkomfort von Kraftfahrzeugen machen den Bau von Prüfständen zur möglichst realitätsnahen Simulation der Fahrbetriebsbeanspruchungen im Labor notwendig.

Aus Kosten-, Zeit-, Geheimhaltungs- und Umweltschutzgründen sollte nur die abschließende Erprobung fast bis zur Serien­ reife entwickelter Bauteile und Fahrzeuge auf der Straße oder oder Teststrecken erfolgen. Während zahlreiche Kompo­ nenten- und Strukturprüfstände für die Erprobung von Bau­ teilen und Baugruppen verfügbar sind, fehlt bisher eine Möglichkeit zur Simulation der Straßenfahrt im Labor, bei der die Radkräfte über das drehende und gelenkte Rad in die Achse eingeleitet werden können. Prüfstände mit Rollen oder Trommeln als Radaufstandselemente haben sich als nicht be­ friedigend erwiesen, weil aus reifendynamischen Gründen die Radaufstandsfläche eben sein sollte.

Im Gegensatz zu Versuchen auf der Straße ist auf Prüfstän­ den in jeder Erprobungsphase eine einfache und gefahrlose Messung und Beobachtung des Fahrzeugs und all seiner Kompo­ nenten möglich. Versuche sind leicht reproduzierbar und auswertbar. Aufwendiger Ein- und Ausbau von Meßgeräten in Fahrzeugen entfällt, das Gewicht von Meßgeräten verfälscht die Ergebnisse nicht. Auch Fahrzeuge mit Allradantrieb können auf Flachbahnprüfständen fahrdynamisch untersucht werden.

Der prinzipielle Aufbau einer Flachbahn ist seit längerem bekannt. Konstruktive Grundidee ist die funktionelle Tren­ nung von Horizontal- und Vertikalkrafteinleitung in das Kfz-Rad. Die Flachbahn besteht aus zwei Hauptkomponenten, einem über zwei Trommeln geführten, mit der Fahrgeschwin­ digkeit umlaufenden dünnen Endlos-Stahlband, welches die Horizontalkräfte auf das Kfz-Rad überträgt, und einem still­ stehenden flächigen Unterstützungslager unter dem Stahlband für die vertikalen Radlasten. Für die geforderten hohen Fahrgeschwindigkeiten kommen als Traglager nur berührungs­ los arbeitende Lager in Frage.

Aus der DE-OS 31 05 163 ist eine Lageranordnung für flexible endlose Treibriemen an Reifentestmaschinen bekannt, wobei der Treibriemen über ein Paar Rollen umläuft, die im Abstand angeordnet sind und zwischen den Rollen einen belastbaren Bereich freilassen. Um eine derartige Anordnung so zu ver­ bessern, daß weniger Flüssigkeit durchgesetzt werden muß und weniger Kraft im Lager verbraucht wird als bei den hydrostatischen Lagern, wird die Lageranordnung zwischen den Rollen angeordnet und als hydrodynamisches Lager aus­ gebildet. Die Lageranordnung weist eine Platte und ein damit verbundenes Gehäuse auf, deren Oberfläche eben ist und die den Treibriemen auf der der Belastung des­ selben gegenüberliegenden Seite abstützt. In der Platte ver­ laufen eine Vielzahl von parallelen, im Abstand angeordneten und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Treibriemens ver­ laufende, eine geringere Breite als der Riemen aufweisende Nuten oder Ausnehmungen, die kurz vor den Kanten der Platte enden. Weiter ist eine Flüssigkeitsquelle vorgesehen, die über Leitungen und Öffnungen in den Nuten diesen Nuten Flüssigkeit, insbesondere Wasser, zuführt.

Bei Lagerschmierungen mit Flüssigkeiten ist darauf zu achten, daß auf die Fahrbahnoberseite, also Stahlband­ oberseite, keine Flüssigkeit gelangt, weil sonst die Meß­ ergebnisse verfälscht werden könnten. Gefährlicher ist, wenn eine große Menge Flüssigkeit zwischen Stahlband und Trommeln gerät, da dann die Gefahr besteht, daß das Stahl­ band aufschwimmt. Die Folge ist, daß das Band durch die ballige Trommelkontur nicht mehr geführt werden kann und von den Trommeln abgleitet. Bei der Verwendung von Wasser als Schmiermittel müssen alle Flächenlagerteile rostge­ schützt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, Berührungen von umlaufendem Stahlband und Lagerflüssigkeit zu vermeiden.

Die Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des An­ spruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen sind Bestandteile von Unteransprüchen.

Der Flachbahnprüfstand besteht aus einem Grundgestell, in dessen gabelförmigen Enden zwei Trommeln gelagert sind. Um beide Trommeln ist ein Endlosband, vorzugsweise aus Stahl, montiert, auf welchem das Testrad mit Testgeschwindigkeit läuft. Im Radaufstandspunkt befindet sich unter dem Stahl­ band ein Unterstützungslager, so daß die Radkräfte folgen­ dermaßen in den Flachbahnprüfstand eingeleitet werden:. Horizontalkräfte - Längskräfte Fx und Seitenkraft Fy - werden vom Band aufgenommen, die Vertikalkraft Fz wird durch das in z-Richtung dünne Band hindurch in das Unter­ stützungslager eingeleitet. Derartige Flachbahnprüfstände sind als Grundelement für verschiedene Testeinrichtungen anzusehen, beispielsweise für Reifenuntersuchungen mit einer Flachbahn, für Kfz-Achsenprüfstände mit zwei Kfz- Komplettprüfstände und mit vier Flachbahnen als Straßen­ simulator.

Im Unterstützungslager ist unter dem mit Testgeschwindig­ keit laufenden Stahlband im Radaufstandspunkt eine Gleit­ platte angeordnet. Über wenigstens eine Reihe von Zufüh­ rungsbohrungen am Rand der Gleitplatte wird eine Schmier­ flüssigkeit, beispielsweise Wasser, auf die Gleitplatten­ oberfläche geleitet. Aus funktionellen Gründen ist es not­ wendig, daß das Stahlband an seiner Unterseite trocken bleibt. Deshalb wird zwischen der Gleitplattenoberfläche und dem Stahlband ein weiteres Band, beispielsweise aus Kunststoff, angeordnet, welches mit seiner Unterseite von der Schmierflüssigkeit benetzt wird und über die Gleit­ plattenoberfläche gleitet, während die Bandoberseite trocken bleibt und gegen das Stahlband gepreßt wird, so daß das Band vom Stahlband mit der Testgeschwindigkeit mitgenommen wird. Das Band selbst läuft auf zwei Trommeln, die in einem stabilen Rahmen gelagert sind.

Die gesamte Unterstützungslagereinheit ist von einem Gehäuse nahezu vollständig gekapselt. Die für den notwendigen Stahl­ banddurchlauf entstehenden Öffnungen sind als schmale Schlitze angeführt, so daß mit Hilfe eines im Gehäuse auf­ rechtgehaltenen Unterdruckes ein Sperrlufteffekt entsteht, und keine Schmierfilmflüssigkeit aus dem Gehäuse austreten kann.

Beim Umlauf des zusätzlichen Bandes wird die Bandkanten­ sollage durch einen Sensor ständig überwacht. Ergibt sich eine Abweichung von der Sollage, wird das ganze Unter­ stützungslager seitlich geschwenkt, so daß über den Kontakt zwischen Stahlband und zusätzlichem Band ein Schräglauf des zusätzlichen Bandes erzielt wird, wodurch dieses wieder in seine Sollage zurückläuft.

Bei der Verwendung der Flachbahn in nur einer Laufrichtung und Aufsetzen der Radlast erst bei bereits angelaufenem Stahlband, sind nur Schmiermittelbohrungen an dem Rand der Gleitplatte erforderlich, der vom Band in Laufrichtung als erstes erreicht wird. Soll die Flachbahn vorwärts und rück­ wärts betrieben werden, so sind diese Zuführungsbohrungen an beiden jeweils entgegenliegenden Rändern vorzusehen. Eine weitere Variante der Erfindung betrifft die Möglich­ keit, die Flachbahn mit bereits aufgesetzter Radlast zu starten.

Dazu sind in der Gleitplatte im Radaufstandspunkt weitere Schmiermittelzuführungsbohrungen vorgesehen, die beispiels­ weise kreisförmig angeordnet sein können. Durch diese Boh­ rungen wird das Schmiermittel mit hohem Druck gegen das zu­ sätzliche Band gepreßt und dadurch das Band vcn der Gleit­ platte abgehoben.

Durch die Verwendung eines zusätzlichen Bandes wird ver­ mieden, daß der gesamte Prüfstand verstärkt rostgeschützt werden müßte. Ebenfalls tritt auf die Trommeln, auf denen das Stahlband umläuft, kein Wasser, so daß dort kein Schlupf zwischen Trommel und Stahlband auftritt und die Trommeln nicht profiliert werden müssen. Ein weiterer Vor­ teil besteht darin, daß das Stahlband mit der Gleitplatte nicht in Berührung kommt, so daß eine eventuell auftretende Mischreibung nicht das große, teure Stahlband, sondern nur das kleine, billigere zusätzliche Band beschädigen kann.

Als Sensoren für die Bandkantensollage kommen verschiedene Sensorarten in Betracht. So können berührend, optisch oder auch induktiv arbeitende Sensoren Verwendung finden.

Ebenso kann der Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms eventuell dadurch verbessert werden, daß in die Gleit­ platte ein Rillenmuster eingefräst wird.

Die Erfindung wird durch Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Flachbahnprüfstand mit erfindungs­ gemäßem Unterstützungslager,

Fig. 2 das Unterstützungslager geschnitten in Seitenansicht,

Fig. 3 das Unterstützungslager ausgeschnitten in Draufsicht.

Der Flachbahnprüfstand 2 besteht aus einer tragenden Gabel 4, in der die Trommeln 6 gelagert sind, einem über die Trommeln laufendes Stahlband 8 und einem Unterstützungslager 10, das das aufliegende Rad 12 trägt. Das Unterstützungslager 10 ist um seine Hochachse 14 schwenkbar, um die Bandkantensollage korrigieren zu können. Die erforderliche Halterung für das Kfz-Rad 12 ist hier nicht gezeigt.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Unterstützungslager 10. Auf dem einlaufenden Stahlband 8 liegt das Rad 12 auf. Unter dem Aufstandspunkt des Rades 12 ist eine Gleitplatte 16 angebracht, in der verschiedene Schmiermittelzuführungs­ bohrungen vorgesehen sind. Unmittelbar im Radaufstands­ punkt sind Bohrungen 18 für mit hohem Druck eingespritztes Schmiermittel für die belastete Anfahrt des Flachbandes angeordnet. Diese sind beispielsweise in Form eines Brausen­ auslasses angeordnet, wie aus der Fig. 3 zu erkennen ist. Seitlich in der Gleitplatte 16 sind Bohrungen 20 für die kontinuierliche Zuführung des Schmiermittels während des Bandlaufs vorgesehen. Bei Benutzung der Flachbahn in nur einer Laufrichtung genügt eine Reihe von Zuführungsbohrun­ gen an der Seite der Gleitplatte 16, die vom Band zunächst überstrichen wird. Bei Vor- und Rücklauf sind die Bohrungs­ reihen an den beiden Enden der Gleitplatte 16 vorzusehen. Diesen Bohrungen wird das Schmiermittel über die Leitung 22 zugeführt. Die Gleitplatte 16 kann mit einer verschleiß­ mindernden Schicht versehen sein, die in besonders kriti­ schen Situationen, wie beim Anfahren, bei Pumpenausfall oder bei großem Lastwechsel, Zerstörungen an der Gleit­ platte 16 verhindert. Über die Gleitplatte 16 läuft das zusätzliche Band 24, das vorzugsweise aus einem verstärkten Kunststoff besteht, auf den Trommeln 26 um. Diese Trommeln 26 sind in einem stabilen Rahmen 28 fest gehalten. Die gesamte Unterstützungslagereinheit ist von einem Gehäuse 30 nahezu vollständig gekapselt. Die für den notwendigen Stahlbanddurchlauf entstehenden Öffnungen sind als schmale Schlitze ausgeführt, so daß mit Hilfe eines im Gehäuse auf­ rechterhaltenen Unterdruckes ein Sperrlufteffekt entsteht und kein Schmiermittel aus dem Gehäuse austreten kann. Mit Hilfe eines Sensors 32 wird die Bandkantensollage des Innenbandes ständig überprüft, um bei einer Abweichung von der Sollage durch Schwenken des gesamten Unterstützungs­ lagers um die Achse 14 das Innenband wieder in die Sollage zurückzubewegen, indem das Innenband durch das Stahlband mitgezogen wird.

Claims (11)

1. Unterstützungslager für einen Flachbahnprüfstand, bei dem zwischen einem Stahlband und einer Gleitplatte eine Schmierflüssigkeit eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stahlband (8) und Gleitplatte (16) ein zusätzliches Band (24) an­ geordnet ist, welches die Schmierflüssigkeit vom Stahl­ band (8) fernhält.

2. Unterstützungslager nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Schmiermittelzuführungsbohrungen (18) so in der Gleitplatte (16) angeordnet sind, daß bei stillstehendem Kfz-Rad (12) das Schmiermittel mit Druck unter den Radaufstandspunkt einspritzbar ist.

3. Unterstützungslager nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitplatte (16) mit einer verschleißfesten Schicht beschichtet ist.

4. Unterstützunglager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Gleit­ platte (16) mit einem Rillenmuster zur Verbesserung der hydrodynamischen Eigenschaften versehen ist.

5. Unterstützungslager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schmiermittelbohrungen (20) in beiden Rändern der Gleitplatte (16), die von dem zu­ sätzlichen Band (24) überlaufen werden, angeordnet sind.

6. Unterstützungslager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Band (24) über Trommeln (26) geführt ist und vom Stahlband (8) angetrieben mit diesem mitläuft.

7. Unterstützungslager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterstützungslager (10) um seine Achse (14) schwenkbar ist, so daß zwischen zu­ sätzlichem Band (24) und Stahlband (8) ein Schräglauf und damit eine Bandrückstellkraft entsteht.

8. Unterstützungslager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Sensor (32) vorgesehen ist, der Abweichungen von der Bandkanten­ sollage der zusätzlichen Bandes (24) erfaßt und danach mit Hilfe einer elektronischen Regelung über ein Stell­ glied das Unterstützungslager geschwenkt wird.

9. Unterstützungslager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmiermittel gasförmige Medien verwendet werden.

10. Unterstützungslager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Seitenkräfte, die in das um­ laufende Band eingeleitet werden, über hydrodynamisch wirkende Seitenkraftabstützungen aufgenommen werden.

11. Unterstützungslager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Längskräfte, die in das um­ laufende Band eingeleitet werden, entweder von außen über einen oder beide Trommelzapfen eingebracht oder über einen oder beide Trommelzapfen nach außen aufge­ nommen werden.