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1. Technisches Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft Prüfstände und
insbesondere einen hängend
eingebauten Prüfstand
mit einer einzigen großen
Rolle, der zum Einbauen in eine kompakte Grube ausgebildet ist,
wobei nur ein eingeschränkter
Abstand zwischen dem Außenumfang
des Prüfstands
und den Innenwänden
der Grube vorhanden ist.
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2. Erörterung
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Prüfstande
mit einer einzigen großen
Rolle werden in vielfältiger
Weise verwendet zum Simulieren von Straßenlasten und Trägheitskräften, die
beim Testen und/oder Überwachen
verschiedener Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise der Fahrzeugmotor,
von Fahrzeugen erfahren werden. Einrollenprüfstände werden üblicherweise in einer im Boden
einer Testanlage befindlichen großen Grube angeordnet und besitzen
eine große
Rolle, mit der jedes angetriebene Rad des Fahrzeugs in Eingriff
gelangt. Üblicherweise
beträgt
der Durchmesser der Rollen ungefähr
90 cm (3'') bis ungefähr 120 cm
(48'') oder mehr. Bis
heute mussten die Abmessungen der Grube ausreichend groß sein,
damit ein leichter Zugang zu verschiedenen Komponenten, die einen
regelmäßigen Zugang
durch eine Person wie beispielsweise einen Techniker erfordern,
möglich
war, und zum Ermöglichen,
dass einzelne Personen in die Grube hineinklettern können, um
den Prüfstand
einzubauen und zu warten. Die Bauteile, die eine regelmäßige Inspektion,
Wartung oder Reparatur erfordern, mussten deswegen auf oder nahe
dem Prüfstand
an Stellen angebracht werden, die von oberhalb der Grube nicht leicht
zugänglich
waren. Derartige Einrollenprüfstände gemäß dem Stand
der Technik haben somit Abmessungen erfordert, die typischerweise
im Bereich von ungefähr
einer Länge
von 4,8 m (16 Fuß),
in der Breite 3 m (10 Fuß)
und in der Tiefe 2,4 m (8 Fuß)
lagen. Diese Abmessungen sind beträchtlich größer als die Außenabmessungen
der meisten Rollenprüfstände mit
Rollendurchmessern von 120 cm (48''),
die üblicherweise
eine Länge
von ungefähr 3
m–3,6
m (10–12
Fuß),
eine Breite von ungefähr 1,35
m (4,5 Fuß)
bis 1,5 m (5 Fuß)
und eine Gesamthöhe
von ungefähr
1,3 m (4,5 Fuß)
bis 1,65 m (5,5 Fuß)
umfassten.
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Die
großen
Gruben, die für
den Einbau und die Wartung von Prüfständen nach dem Stand der Technik
erforderlich waren, benötigten
relativ teuere Abdeckungen, um die relativ große Grubenfläche abzudecken. Außerdem repräsentieren
die großen
Abmessungen der Grube, die oft mals denen eines Raumes gleichen können, einen
großen
Kostenanteil eines Prüfstandsystems.
Weil die für
Prüfstände nach dem
Stand der Technik erforderlichen Grubenabmessungen groß genug
sein müssen,
damit es möglich ist,
dass eine Einzelperson körperlich
in die Grube hineinklettern kann, müssen geeignete und oftmals kostenintensive
Vorkehrungen getroffen werden, um sicherzustellen, dass der Prüfstand nicht
betrieben wird, während
sich eine Person in der Grube befindet.
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Unter
Berücksichtigung
der obigen Ausführungen
wird man einsehen, dass die Grubengröße, die für Prüfstände nach dem Stand der Technik
bisher erforderlich war, einen signifikanten Kostenanteil der Gesamteinbaukosten
des Systems darstellen können.
Außerdem
begrenzen die relativ großen Grubenabmessungen
manchmal diejenigen Bereiche, in denen ein Prüfstandsystem eingebaut werden kann.
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Die
EP-A2-0573302 offenbart einen Einrollenprüfstand gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der Prüfstand
umfasst ein Rollenpaar auf jeder Seite einer Energieabsorptionseinheit,
wobei die Rollen auf einem Gestell gelagert sind, das auf dem Boden
einer Grube steht.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Einrollenprüfstand
bereitgestellt, der zum Einbauen in eine Grube ausgebildet ist,
die von mehreren senkrechten Wänden
und einem Boden begrenzt ist. Der Prüfstand umfasst:
ein Rollenpaar,
das mit den angetriebenen Rädern
eines Fahrzeugs in Eingriff bringbar ist,
eine Energieabsorptionseinrichtung,
die koaxial zur Rotationslängsachse
der Rollen und zwischen den Rollen angeordnet ist, zum Simulieren
von üblicherweise
während
des Betriebs des Fahrzeugs auftretenden Lastkräften, und
ein Gestell
zum Lagern der Energieabsorptionseinrichtung und damit der Rollen
in der Grube, wobei das Gestell Anschlussmittel zum Halten in der
Grube umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass:
die Anschlussmittel
oberhalb eines unteren Wandteils, der das Gestell bildet, angeordnet
sind, wodurch das Gestell, die Energieabsorptionseinrichtung und
die Rollen an den Wänden
der Grube hängen, und
dass Komponenten der Energieabsorptionseinrichtung auf der Oberseite
des Gestells angeordnet sind, damit sie von außerhalb der Grube zugänglich sind.
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Bei
dem Prüfstand
gemäß der vorliegenden Erfindung
sind somit diejenigen verschiedenen Bauteile, die eine regelmäßige Wartung
und/oder Reparatur erfordern, derart angeordnet, dass sie für eine Einzelperson
leicht zugänglich
sind, ohne dass die Person körperlich
in die Grube klettern muss, sobald der Prüfstand in einer Grube eingebaut
ist. Entsprechend ist der üblicherweise
erforderliche Abstand zwischen dem Außenumfang des Prüfstands
und den Grubenwänden,
um Zugang für
Einzelpersonen zu Bereichen des Prüfstands zu ermöglichen,
die nicht ohne Hineinklettern in die Grube zugänglich sind, nicht erforderlich.
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Das
Gestell zum Lagern der Energieabsorptionseinheit innerhalb der Grube
enthält
ferner eine Anordnung, mit deren Hilfe das Gestell selbst körperlich
an den Grubenwänden
befestigt werden kann, ohne dass es erforderlich ist, dass eine
Einzelperson körperlich
in die Grube hineinklettert, um das Gestell an den Grubenwänden anzubringen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Gestell auch Mittel, mit denen Gestellteile an den Grubenwänden mit
gewissem Spiel derart eingespannt werden können, dass sich das Gestell
in unterschiedlichen horizontalen Richtungen in Folge von Wärmeausdehnung
oder Wärmeschwindung
des Gestells, die während
signifikanter Temperaturwechsel der Umgebungstemperatur in dem Grubenbereich
auftreten können,
etwas bewegen kann.
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Der
Prüfstand
der vorliegenden Erfindung gestattet es somit, dass ein Einrollenprüfstand in
einem sehr kompakten Grubenbereich eingesetzt werden kann, ohne
dass der üblicherweise
erforderliche Freiraum um den Außenumfang des Prüfstands
herum vorhanden sein muss, um einen Zugang für Einzelpersonen zu verschiedenen
Bereichen des Prüfstands,
die von außerhalb
der Grube nicht leicht zugänglich
sind, zuzulassen. Auf diese Weise kann der Prüfstand der vorliegenden Erfindung
in relativ kompakten Gruben verwendet werden, die nur etwas größere Außenabmessungen
haben als der Prüfstand selbst,
was entsprechend die Realisierung signifikanter Kosteneinsparungen
ermöglicht.
Das Gestell des Prüfstands
erlaubt ferner, dass der gesamte Prüfstand in der Grube angeordnet
werden kann, ohne dass während
des Einbauvorgangs eine oder mehrere Personen körperlich in Bereiche der Gruben
vordringen müssen.
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Dadurch,
dass es ermöglicht
ist, dass ein Rollenprüfstand
in einer bedeutend kleineren Grubenfläche als bisher erforderlich
eingebaut werden kann, rechnet man damit, dass der Prüfstand der
vorliegenden Erfindung an einer Reihe von Einsatzorten Verwendung
finden wird, wo an sonsten kein ausreichender Platz für eine herkömmlich groß dimensionierte
Grube verfügbar
war.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
verschiedenen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für einen
Fachmann anhand der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche und
durch Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen deutlich, von
denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Vorderteils eines Fahrzeugs ist, dessen
angetriebene Räder
durch die Rollen des Prüfstands
der vorliegenden Erfindung gestützt
gezeigt sind und der Prüfstand
in einer in einem Boden ausgebildeten kompakten Grube eingebaut
ist,
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2 eine
Querschnittsansicht des vorderen Bereichs des in der 1 gezeigten
Prüfstands ist,
wobei der zwischen den Grubenwänden
und dem Außenumfang
des Prüfstands
erforderliche minimale Abstand deutlicher dargestellt ist,
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3 eine
Draufsicht des in der 1 gezeigten Prüfstands
ist,
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4 eine
Querschnittsansicht gemäß der Schnittlinie
4-4 in 2 des in der 2 gezeigten Prüfstands
ist,
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4a eine
Querschnittsansicht des Prüfstands
durch die Lageranordnung, die die Eingangswelle auf dem Gestell
lagert, wie es durch die Schnittlinie 4a-4a in 2 angedeutet
ist,
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5 eine perspektivische Ansicht des Gestells
ist, das zum Lagern der Energieabsorptionseinheit des Prüfstands
in der Grube verwendet wird,
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6 eine
Schnittansicht einer einen Schwenkbereich limitierenden Klemmanordnung
gemäß der Schnittlinie
6-6 in 3 ist,
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7 eine
Schnittansicht einer linear beschränkenden Klemmanordnung gemäß der Schnittlinie
7-7 in 3 ist, um eine Bewegung eines Teilstücks des
Gestells in einander entgegengesetzten geradlinigen, horizontalen
Richtungen zuzulassen,
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8 eine
Schnittansicht einer dritten begrenzenden Klemmanordnung gemäß der Schnittlinie
8-8 in 3 ist, um einen begrenzten Bewegungsspielraum
des Gestells in irgendeiner horizontalen Richtung zuzulassen,
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9 eine
Schnittansicht eines Luftleit-Rohrbauteils gemäß der Schnittlinie 9-9 in 2 ist,
um einen Kühlluftstrom
in den Bereich zwischen der Energieabsorptionseinheit und dem Gestell
des Prüfstands
zu leiten.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Es
wird Bezug genommen auf die 1, in der
ein Einrollenprüfstand 10 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Der Prüfstand 10 ist in einer
kompakten Grube 12 angeordnet, die in einem Boden 14 ausgebildet ist.
Der Prüfstand 10 ist
zum in Eingriff gelangen mit den angetriebenen Rädern 16 eines Fahrzeugs 17 ausgebildet,
um zu ermöglichen,
dass verschiedene Radlasten und Trägheitskräfte, die während des Gebrauchs typischerweise
auf das Fahrzeug einwirken, simuliert werden können.
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Es
wird weiterhin Bezug genommen auf die 1. Der Prüfstand 10 umfasst
ein Rollenpaar 18 (in der 1 ist nur
eine der Rollen sichtbar), die vorzugsweise einen Durchmesser von
48 Inch haben, zum Abstützen
der Räder 16.
Zwei Reifenzentrier-Rolleneinrichtungen 20 sind auf gegenüberliegenden
Seiten jeder Rolle 18 positioniert, um jedes angetriebene
Rad 16 über
ihrer entsprechenden Rolle 18 zentriert zu halten. Jede
Reifenzentrier-Rolleneinrichtung 20 umfasst eine Rolle 22,
die mit einem der angetriebenen Räder 16 abrollend in
Eingriff bringbar ist, eine Abdeckung 24, die zum Abdecken
und Überbrücken des
Bereichs zwischen der freiliegenden Fläche der Rollen 18 und
den Wänden
der Grube 12 dient, und Pneumatikzylinder 26,
die jeder Rolle 22 zugeordnet sind, um die zugeordneten
Rollen 22 mit dem ihnen zugeordneten angetriebenen Rad 16 in Eingriff
zu bringen.
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Der
Prüfstand 10 umfasst
ferner vorzugsweise ein Paar Rollenabdeckungen 28, die
nach Innen hin zu den angetriebenen Rädern 16 verschiebbar sind,
um während
des Betriebs des Prüf stands 10 die freiliegenden
Rollenbereiche der Rollen 18 abzudecken. Der genaue Aufbau
mit diesen Abdeckungen 28 wird nun erläutert.
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Es
wird nunmehr Bezug genommen auf die 2. Der Prüfstand 10 umfasst
ferner eine Energieabsorptionseinheit 10, die in einem
rohrförmigen
Metallrahmen 29 angebracht und zwischen den Rollen 18 angeordnet
ist. Die Energieabsorptionseinheit 30 beinhaltet eine Eingangswelle 32,
die mit der Drehachse jeder Rolle 18 ausgerichtet und mit
jeder Rolle 18 körperlich
verbunden ist, um hierdurch durch die Rollen 18 angetrieben
zu werden, wenn die Rollen 18 durch die angetriebenen Räder 16 des
Fahrzeugs 17 angetrieben werden. Es ist ein Paar Lageranordnungen 34 (gestrichelt
gezeigt) enthalten, um die Eingangswelle drehbar zu lagern. Zum
Ausüben
einer kontrollierten Bremskraft auf eine der Rollen 18 ist eine
stationäre
Bremse 35 enthalten.
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Es
wird nun Bezug genommen auf die 2 und 3.
Jede der Rollenabdeckungen 28 enthält einen umschaltbaren Gleichstrommotor 36,
der über ein
herkömmliches
Ritzel 40 und einen Ring 42 mit einer Abdeckung 38 funktionsmäßig gekoppelt
ist. Die Abdeckung 38 ist auf einem herkömmlichen
Linearlager 44 angeordnet, um eine einwandfreie gleitende
Lagerung der Abdeckung 38 zu ermöglichen. Entsprechend können die
Abdeckungen 38 zu ihren jeweiligen angetriebenen Rädern 16 hin
oder hiervon weg verschoben werden, um während des Betriebs der Vorrichtung 10 die
freiliegenden Bereiche der Rollen 18 zu bedecken, in dem
die Motoren 36 in einander entgegengesetzte Richtungen
betrieben werden. An gegenüberliegenden
Enden der Grube 12 ist jeweils eine flache Vertiefung 13 ausgebildet,
um zu ermöglichen,
dass die Gleichstrommotoren 36 unterhalb der Bodenfläche des
Bodens 14 zu liegen kommen.
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Es
wird weiterhin Bezug genommen auf die 2 und 4.
Der Prüfstand 10 umfasst
zweckmäßigerweise
ein Gestell 46 zum Lagern der Energieabsorptionseinheit 30 und
somit der Rollen 18 in der Grube 12. Die bevorzugte
Ausführungsform
des Gestells 46 ermöglicht
ferner, dass die Energieabsorptionseinheit 30 in der Grube 12 aufgehängt werden
kann. Das wichtigste Kriterium hierbei ist, dass das Gestell 46 die
Energieabsorptionseinheit 30 und die Rollen 18 sicher
relativ zur Grube 12 haltern kann.
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Das
Gestell 46 umfasst, wie insbesondere unter Bezugnahme auf
die 5 ersichtlich ist, eine erste
Schulter 48, einen zwischenliegenden halbkreisförmigen unteren
Wandabschnitt 50, der an der Schulter 48 angeformt
ist, und eine and dem unteren Wandabschnitt 50 angeformte
zweite Schulter 52. Jede Stirnwand 54 eines Stirnwandpaars
weist halbkreisförmige
Vertiefungen 56 auf, in die die Lageranordnungen 34 eingesetzt
werden können.
Auf gegenüberliegenden
Seiten der Vertiefungen 54 liegende ebene Abschnitte 58 erlauben
das feste Anbringen eines Paars Lagerdeckel 60 (nur einer
ist gezeigt) an den Stirnwänden 54,
um die Eingangswelle und die Lageranordnungen an dem Gestell 46 zu
befestigen.
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Es
wird weiter Bezug genommen auf die 5,
wobei die erste Schulter 48 des Weiteren eine erste Öffnung 62 umfasst
und die zweite Schulter 52 einen Schlitz 54 und
ein Paar Öffnungen 66 enthält, die
auf gegenüberliegenden
Seiten des Schlitzes 54 nahe an gegenüberliegenden Enden der zweiten Schulter 52 angeordnet
sind. Der untere Wandabschnitt 50 enthält ein Paar vergrößerter Öffnungen 68,
um zuzulassen, dass ein Kühlluftstrom
in den unteren Wandabschnitt 50 gelangt, um beim Kühlen des
Prüfstands 10 mit
zu helfen. Der untere Wandabschnitt 50 enthält ferner
optional mehrere Füße 70,
die erlauben, dass das Gestell 46 sicher auf einem Boden
gestellt werden kann, bevor es in einer Grube eingebaut wird. Obwohl
die Füße 70 optional sind,
helfen sie dabei mit, zu verhindern, dass das Gestell 46 bevor
es in einer Grube eingebaut wird, über den Boden rollt. Es ist
offensichtlich, dass die Füße 70,
wenn sie vorhanden sind, auch Öffnungen haben
könnten,
die mit zusätzlichen Öffnungen
in der ersten und zweiten Schulter 48 bzw. 52 vertikal
ausgerichtet ausgebildet sind. Dies würde ermöglichen, dass beim Einbauen
des Gestells 46 die Füße 70 auf dem
Boden 12a der Grube 12 befestigt werden können, indem
geeignete längliche
Befestigungselemente durch die optionalen Öffnungen in den Schultern 48, 52 eingeführt würden. Es
ist derzeit damit zu rechnen, dass derartige optionale Befestigungen
der Füße 70 auf
dem Boden 12a in den meisten Fällen nicht erforderlich sind,
um eine sichere Befestigung des Gestells 46 in der Grube 12 zu
erreichen.
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Das
Gestell 46 kann aus verschiedensten Materialien hergestellt
sein, vorzugsweise ist es aber aus duktilem Eisen gegossen. Duktiles
Eisen hat die Fähigkeit,
sich unter thermischen Belastungen zu verformen bzw. „zu dehnen". Da die Umgebungstemperaturen
in der Grube 10 signifikant schwanken können, verwendet man bevorzugt
duktiles Eisen anstatt beispielsweise Graugusseisen, das nicht annähernd so
verformbar ist wie duktiles Eisen.
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Der
Prüfstand 10 umfasst
ferner, wie weiterhin unter Bezugnahme auf die 2 und 3 zu sehen
ist, vorzugsweise eine herkömmliche
Encoder-Anordnung 72, die einer der Rollen 18 zu geordnet
ist. Die Grube 12 kann optional einen Abschnitt 12b aufweisen,
der einen leichten Zugang einer Einzelperson zu dem Encoder 72 erlaubt,
falls eine Instandsetzung oder Wartung des Encoders 72 erforderlich
ist.
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Es
wird nun insbesondere auf die 3 Bezug
genommen, in der die Energieabsorptionseinheit 30 zweckmäßigerweise
verschiedene Bauteile, die entweder zur Installation, zur regelmäßigen Wartung oder
zur Reparatur einen Zugang erforderlich machen, an Stellen angeordnet
aufweist, die einer Einzelperson einen Zugang erlauben, ohne dass
diese körperlich
in die Grube 12 klettern muss. Demgemäß kann eine Einzelperson fast
alle diese Bauteile des Prüfstands 10,
die entweder zur Installation, Wartung oder Reparatur einen Zugang
erfordern, lediglich durch Hinauslehnen über den Boden 14 und
leichtes Nachuntenlangen erreichen. Diese Komponenten umfassen einen
Energieanschlussblock 74 zur Energieversorgung der Energieabsorptionseinrichtung 30 über geeignete
Leitungen, die sich in einem Kabel 76 befinden, ein optionaler
Lagerantriebsmotor 78, der gleich beschrieben wird, ein
Paar Lagerantriebsketten 80, ein Paar Muffen 81a, 81b,
die mit den Antriebsketten 80 gekoppelt sind, und eine
Getriebeanordnung 82 zum Koppeln der Ausgangswelle des
Lagerantriebsmotors 78 mit den Antriebsketten 80. Überdies
ist ein Kraftaufnehmer 84 leicht zugänglich, wie es ein elektronischer
Steuerblock 86 zum Ermöglichen
der Kommunikation mit der Energieabsorptionseinheit 30 und
ein externer Computer (nicht gezeigt) sind. Außerdem sind mit dem Rollenprüfstand verknüpfte herkömmliche
Steuerungen wie beispielsweise ein Luftdruckregelventil 88,
ein Bremsmagnet 90 zum Steuern der stationären Bremse 35 und
elektronische Spulen 92, die mit den Reifenzentrier-Rollenanordnungen 20 verknüpft sind,
bezüglich
der Energieabsorptionseinheit 30 so angeordnet, dass sie von
einer einzelnen Person leicht zugänglich sind, und es somit nicht
erforderlich ist, dass die Einzelperson tatsächlich in die Grube 12 hinunter
klettert.
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Es
wird kurz auf die 4a Bezug genommen, in der jede
Lageranordnung 34 aus einem Innenlager 34a und
einem Außenlager 34b besteht. Das
Außenlager 34b ist
in das Gestell 46 eingesetzt. Eine der Muffen 81a reicht
soweit, dass sie den Innenring des Außenlagers 34b und
den Außenring des
Innenlagers 34a auf einer Seite der Energieabsorptionseinheit 30 berührt, und
sie dreht in einer ersten Richtung. Die andere Muffe 81b (in
der 2 gezeigt) reicht soweit, dass sie zwischen den
Lagern 34a und 34b liegend auf der gegenüberliegenden Seite
der Energieabsorptionseinheit 30 in identischer Weise berührt, wird
aber in der entgegengesetzten Drehrichtung zur Muffe 81a angetrieben.
Der Lagerantriebsmotor 78, wenn er denn eingebaut ist,
wirkt als primärer
Antrieb zum Antreiben der Muffen 81. Das Drehen der identischen
Muffe 81 auf jeder Seite der Energieabsorptionseinheit
mit der gleichen Drehzahl, aber entgegengesetzten Richtungen, bewirkt, dass
das Drehmoment, das auf den Rahmen der Energieabsorptionseinheit 30 auf
einer Seite ausgeübt wird,
durch das Drehmoment, das auf den Rahmen auf der anderen Seite ausgeübt wird,
aufgehoben wird. Die gleichförmige
Restkomponente des Drehmomentes, die aufgrund der Tatsache, dass
ein Lager einen etwas größeren oder
kleineren Rollwiderstand hat, nicht aufgehoben wird, wird während der Kalibrierung
mittels der Kraftmesszelle 84 gemessen und als feste Abweichung
schädlicher
Verluste behandelt. Das ungleichförmige, nicht aufgehobene Drehmoment,
das während
bestimmter Drehabschnitte der Muffen 81 durch die Drehung
der Muffen 81 auf den Rahmen der Energieabsorptionseinheit 30 ausgeübt wird,
wenn eine „peinliche
Lage [tight spot]" auftritt,
wird während
der Kalibrierung durch eine geeignete Steuerung 83 digital
aufgezeichnet und als variable Abweichung schädlicher Verluste behandelt.
Die Muffen 81, die mechanisch gekoppelt sind, sind deswegen
synchronisiert. Die digitale Aufzeichnung der ungleichförmigen Reibung
wird durch einen Hall-Effekt-Sensor (nicht gezeigt) mit der mechanischen
Drehung der Muffen 81 synchronisiert. Es wird dann eine
Aufzeichnung der nicht gegeneinander aufgehobenen Reibung ausgeführt, die
während
einer einzigen Drehung der Muffen 81 gemessen wird. Der
prinzipielle Vorteil des zuvor beschriebenen Mechanismus besteht
darin, eine Hysterese aus dem Lastmesssystem zu entfernen. Ein zweiter Vorteil
besteht darin, dass ein Verschleiß, der in den Lagern zwischen
dem Rahmen der Energieabsorptionseinheit 30 und dem Gestell 46 auftreten
würde, verringert
wird. Anstatt dass die Last konstant auf einige wenige Kugeln oder
Rollen des Lagers, die nur etwas bewegt werden, ausgeübt wird,
wird sie auf alle Kugeln oder Rollen des Lagers verteilt, die durch die
Drehung der Muffen 81 bewegt werden.
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Aus
den 3 und 4 sind die extrem kompakten
Abmessungen der Grube 12 bezüglich dem Prüfstand 10 deutlich.
Der Prüfstand 10 hat, wenn
Rollen 18 mit einem Durchmesser von 120 cm (48 Inch) verwendet
werden und wenn er an dem Gestell 46 angebracht ist, eine
Breite von ungefähr
132 cm (52 Inch), eine Länge
von ungefähr
310 cm (122 Inch) und eine Höhe
von ungefähr
157 cm (62 Inch). Entsprechend müssen
die Außenabmessungen
der Grube nur etwas größer sein
als die genannten, um zu ermöglichen,
dass das Gestell 46 in der Grube 12 aufgehängt werden
kann. In der Praxis ermöglicht dies,
dass große
Einrollenprüfstände in Gruben
eingesetzt werden können,
die nur 20 % der ansonsten für
solche Arten von Prüfständen notwendigen
Grubengrößen haben
können.
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Mit
den hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des Prüfstands 10 und
des Gestells 46 ist nur ein zusätzlicher Freiraum von ungefähr 5 cm
(2'') zwischen der Vorder-
bzw. Rückwand 12c bzw. 12c und
den Rollen 18 notwendig. Indem die Vorn bis Hinten reichende
Länge der
Grube 12 auf ein sehr kleines Minimum gehalten wird, wird
die Gefahr, dass es zu Konflikten mit anderen Testzellkomponenten,
die in dem Boden 14 eingebettet sind, kommt, beseitigt
oder minimiert. Der zusätzlich
verfügbare
Bodenraum infolge der stark reduzierten Grubenabmessungen lässt somit
eine zusätzliche Flexibilität beim Platzieren
anderer Komponenten, die regelmäßig in Verbindung
mit Prüfständen verwendet
werden, wie beispielsweise Schienen eines Rückhaltesystems, Kühlgebläse unterhalb
des Fahrzeugs, Luftzuführungen
und andere Komponenten, die unterhalb des Bodenniveaus eingebaut
sind, zu.
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Vorzugsweise
ist die Grube 12 an der Vorder- und Rückwand 12c bzw. 12d mit
einer Stufe 12e ausgebildet, die einen solchen Einbau des
Gestells 46 in der Grube 12 erlaubt, dass es nicht über den Boden 14 hinaus
vorsteht. Vorzugsweise haben die Stufen 12e eine Länge von
ungefähr
10–15
cm (4''–6'')
und insbesondere eine Länge
von ungefähr 12,5
cm (5''). Wie zuvor bereits
erwähnt,
ist das Gestell 46 außerdem
in der Grube 12 aufgehängt,
wenn es mit den Stufen 12e der Vorder- und Rückwand 12c bzw. 12d verbunden
wird. Alternativ könnten
die Füße 70 auch
direkt auf dem Boden 12a der Grube 12 befestigt
werden, vorausgesetzt, es sind geeignete längliche Befestigungselemente
wie beispielsweise längliche
Schraubenbolzen vorhanden, die von einer einzelnen Person manipuliert
werden können, ohne
dass ein Zugang zum Inneren der Grube 12 und bis nahe dem
Boden 12a erforderlich ist.
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Es
wird weiter auf die 4 Bezug genommen. Ein wichtiger
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Mittel, mit dem das Gestell 46 auf
den Stufen 12e in den Wänden 12c und 12d der
Grube 12 befestigt wird. Diesbezüglich setzt der Prüfstand 10 Mittel
zum „Einspannen
mit begrenztem Spiel [restrictively clamping]" von Teilstücken des Gestells 46 an
den Stufen 12e in einer Weise ein, die Vibrationen und
ein Bewegen des Gestells 46 während der Drehung der Rollen 18 verhindern,
jedoch eine geringe Wärmedehnung
und Wärmeschwindung
des Gestells 46 infolge von schwankenden Umgebungstemperaturen
in der Grube 12 und dessen Umgebung zulassen.
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Es
wird nun kurz auf die 3 Bezug genommen, aus der hervorgeht,
dass die zuvor beschriebene Einspannung mit begrenztem Spiel durch Befestigen
des Gestells 46 an vier Punkten 94, 96, 98 und 100 erreicht
wird. Insbesondere in der 4 ist die
Ausrichtung der Schultern 48 und 52 des Gestells 46 an
Punkten 94 bzw. 96 relativ zur Stufe 12e in
der Grube 12 gezeigt. Die Grube 12 enthält vorzugsweise
zwei längliche
Winkeleisen 102a und 102b, von denen jedes eine
Länge aufweist,
die vorzugsweise zumindest ungefähr
gleich der Seitenlänge
der Schultern 48 und 52 des Gestells 46 ist,
und sogar bevorzugt ausreichend lang ist, um sich entlang der gesamten
Länge der
zugehörigen
Wand 12c oder 12d zu erstrecken. Jedes längliche
Winkeleisen 102a und 102b umfasst ein Element 103,
das hieran angeschweißt
oder anderweitig befestigt ist und beim Bau der Grube 12 in
dessen zugehörigen
Betonwandabschnitt 12c oder 12d der Grube 12 eingebettet
wird. Zusätzliche
längliche
Winkeleisen 104a sind vorzugsweise auch an der Oberseite
jeder Stufe 12e enthalten, wo die Stufe in den Boden 14 endet,
um eine dauerhafte Kante zu schaffen. Die länglichen Winkeleisen 104 sind
vorzugsweise mit den länglichen
Winkeleisen 102a und 102b identisch.
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Eine
Schwenkeinspannanordnung 105 zum Einspannen der ersten
Schulter 48 an der ersten Stelle 94 unter Zulassen
eines Schwenkspiels ist in mehr Einzelheiten in der 6 gezeigt.
Die begrenzende Einspannanordnung 105 umfasst einen Befestigungsblock 106 aus
Metall mit einer Gewindebohrung 108, der an dem länglichen
Winkeleisen 102a, das entlang der Vorderwand 12c angeordnet
ist, angeschweißt
oder anderweitig fest angebracht ist. Eine Metallhülse 112 ist
in der Öffnung 62 eingebracht
und weist eine Öffnung 114 auf,
durch die ein Gewindebolzen 116 eingeführt ist, so dass er mit dem Befestigungsblock 106 verschraubbar
ist. Vorzugsweise ist ein Hülseneinsatz 118 oberhalb
der Hülse 112 angeordnet.
Der Hülseneinsatz 118 besteht
aus einem relativ weichen Metall verglichen mit dem der Hülse 112 und
vorzugsweise ist ein Freiraum von ungefähr 0,0025 cm (0,001 Inch) bis
0,005 cm (0,002 Inch) zwischen dem Hülseneinsatz 118 und
der Hülse 112 vorhanden.
Die Hülse 112 selbst
umfasst ferner einen Vorsprung 120 zum Kontaktieren des
Hülseneinsatzes 118,
um die Berührfläche zwischen Hülse 112 in
dem Hülseneinsatz 118 zu
minimieren. Das Minimieren der Kontaktfläche hilft dabei, eine senkrechte
Fehlausrichtung der Gewindebefestigung 116 und der Hülse 112 relativ
zum koaxialen Mittelpunkt der Öffnung 62 in
der ersten Schulter 48 des Gestells 46 zu vermeiden,
die dazu beitragen könnte, ein
unerwünschtes
Moment auf die erste Schulter 48 aufzubringen. Eine Unterlegscheibe 122 ist
ebenfalls vorhanden, um einen Abstand zwischen einem Kopfteil 116a des
Gewindebolzens 116 und der ersten Schulter zu schaffen.
Der Hül seneinsatz 118 schützt die Öffnung 62 im
Falle einer extremen Verformung der ersten Schulter 48,
die bewirken könnte,
dass die Öffnung 62 beschädigt wird.
Somit leistet der Hülseneinsatz 118 so
etwas wie ein „Sicherheitskissen", um dabei mitzuhelfen,
dass die Öffnung 62 im
Falle einer extremen Wärmeausdehnung
oder Wärmeschwindung
der ersten Schulter 48 beschädigt wird. Die Hülse 112,
der Hülseneinsatz 118,
die Unterlegscheibe 122 und der Gewindebolzen 116 ermöglichen
es somit, dass sich die Schulter 48 um etwa den koaxialen Mittelpunkt
der Öffnung 62 verschwenken
kann, wie es für
eine durch eine Wärmeausdehnung
oder Wärmeschwindung
des Gestells 46 hervorgerufene Bewegung notwendig ist.
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Es
wird nun Bezug genommen auf die 7, in der
eine Einspannanordnung 124 mit linearem Spielraum zum Befestigen
der zweiten Schulter 52 an dem Gestell 46 an der
Stelle 96 (3) gezeigt ist. Diese begrenzende
Einspannanordnung 124 ist dazu ausgebildet, dass die zweite
Schulter 52 an der Stufe 12e der Rückwand 12d der
Grube 12 so befestigt werden kann, dass eine Ausdehnung
und ein Zusammenziehen der zweiten Schulter 52 in entgegengesetzten
horizontalen Richtungen, wie es durch den Pfeil 126 angedeutet
ist, erlaubt ist. Ein Befestigungsblock 128 aus Metall
ist beispielsweise durch Anschweißen an dem länglichen
Winkeleisen 102b angebracht und enthält eine Gewindebohrung 130. Eine
metallene Hülse 132 mit
einer Öffnung 134 ist auf
dem Befestigungsblock 128 aus Metall angeordnet und zum
Aufnehmen eines hierdurch reichenden Gewindebolzens 136 ausgebildet,
so dass der Gewindebolzen 136 mit der Gewindebohrung 130 in dem
Befestigungsblock 128 eingeschraubt werden kann. Eine Unterlegscheibe 142 lässt es zu,
dass der Gewindebolzen 136 die Vertikalbewegung der zweiten
Schulter 52 begrenzt, aber eine horizontale Bewegung zulässt, wenn
die Schulter 52 sich gemäß dem Pfeil 126 infolge
von Wärmeausdehnung
oder Wärmeschwindung
des Gestells 46 horizontal bewegt. Vorzugsweise ist ein
Spalt 144 im Bereich von ungefähr 0,0025 cm–0,0075
cm (0,001 Inch–0,003 Inch)
zwischen der Unterlegscheibe 142 und einer Oberseite 52a der
Schulter 52 vorhanden, um die horizontale Bewegung der
zweiten Schulter 52 zu ermöglichen. Entsprechend erlaubt
die Kombination aus dem Schlitz 64 und der begrenzenden
linearen Einspannanordnung 124 mit begrenztem linearem Spiel,
dass sich die Schulter 52 geringfügig in eine der einander entgegengesetzten
horizontalen Richtungen bewegen kann.
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Es
wird nun auf die 8 Bezug genommen, in der eine
dritte begrenzende Einspannanordnung 146 zur Verwendung
in Verbindung mit einer der Öffnungen 66 in
der zweiten Schulter 52 gezeigt ist. Ein Befestigungsblock 148 aus
Metall mit einer Gewindebohrung 150 ist bei spielsweise
durch Anschweißen an
dem Winkeleisen 102b fest angebracht. In der Öffnung 66 ist
eine metallene Hülse 154 angeordnet,
die selbst eine Öffnung 156 enthält. Die Öffnung 156 dient
zur Aufnahme eines Gewindebolzens 148, der in die Gewindebohrung 150 in
dem Befestigungsblock 148 eingeschraubt ist. Eine Unterlegscheibe 162 ermöglicht,
dass der Gewindebolzen 158 die Vertikalbewegung der zweiten
Schulter 52 limitiert. Die Hülse 154 besitzt vorzugsweise
einen Durchmesser, der kleiner ist als der der Öffnung 66, um einen
radialen Spalt zwischen der Außenfläche der Hülse 154 und
der Öffnung 66 von
ungefähr 0,075–0,15 cm
(0,030 Inch–0,060
Inch) zu schaffen. Dadurch, dass dieser radiale Spalt vorhanden
ist, kann sich die zweite Schulter 52 im Falle einer Wärmeausdehnung
oder eines Wärmeschwindung
des Gestells 46 in irgendeiner horizontalen Richtung geringfügig bewegen.
Man wird zu würdigen
wissen, dass die beschränkende
Einspannanordnung an der Stelle 98 (3) identisch
ist mit dem Aufbau der beschränkenden
Einspannanordnung 146, die in der 8 gezeigt
ist. Somit wird das Gestell 46 durch die Verwendung der
Einspannanordnung 115 mit begrenztem Schwenkspiel, die
Einspannanordnung 124 mit begrenztem linearem Spiel und
die dritte beschränkende
Einspannanordnung 146 an die Wände 12c und 12d der
Grube 12 sicher fixiert, während weiterhin eine gewisse
Bewegungsfreiheit der Schultern 48 und 52 infolge
von Wärmeausdehnung
oder Wärmeschwindung
des Gestells 46 zugelassen wird.
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Indem
man die Grubenwände 12c und 12d in unmittelbare
Nähe des
Prüfstands 10 bringt,
kann der Prüfstand 10 an
der vorderen und hinteren Wand 12c und 12d und
optional auch über
den Boden 12a der Grube 12 abgestützt werden.
Dies führt
zu einem stabileren Einbau mit starrer seitlicher Abstützung, die beim
Einbau in großen
Gruben nicht möglich
ist. Außerdem
muss die Abstützung
des Prüfstands 10 nicht so
massiv sein wie es üblicherweise
notwendig ist, wenn eine Abstützung
nur über
den Boden verfügbar ist,
da der Prüfstand über die
gesamte Breite der Energieabsorptionseinheit 30 seitlich
abgestützt
wird. Die seitliche Abstützung,
die durch das Gestell 46 und die Grubenwände 12c und 12d erbracht
wird, erlaubt, dass die Ausgestaltung des gesamten Prüfstands
kleiner, leichter und weniger teuer ausgeführt werden kann. Eine leichtere
Maschine kann leichter transportiert werden und erfordert weniger
teures Hebezeug beim Einbau. Die Verwendung einer schmaleren, kompakteren
Grube vereinfacht ferner den Einbau, in dem dies den näheren Zugang
zur Grubenmitte erlaubt, wo der Prüfstand einzubauen ist. Eine
breite Grube macht es erforderlich, den Prüfstand mit Hilfe eines Auslegers
von einem entfernteren Grubenrand aus zum Einbauort abzulassen.
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Es
wird nun Bezug genommen auf die 3 und 4.
Der Prüfstand 10 umfasst
ferner eine Einrichtung, mit der ein Kühlluftstrom zwischen dem Innenbereich
des Gestells 46 und dem Innenbereich der Energieabsorptionseinheit 30 zirkuliert
werden kann. Wie insbesondere aus der 4 ersichtlich
ist, wird zu diesem Zweck ein geeignetes Kanalnetz 162 beim
Bau der Grube 12 unterhalb des Bodens 14 eingebaut,
um zu ermöglichen,
dass ein Kühlluftstrom
in die Grube 12 hinein- und aus dieser ausgeleitet werden
kann. In der 4 ist die Kanalleitung mit dem Bezugszeichen 162a ein
Lufteinlasskanal 162a, um zuzulassen, dass Luft in das
Innere der Grube 12 geleitet wird, und das Bezugszeichen 162b kennzeichnet
eine Luftauslassleitung, um Luft aus dem Innenbereich der Grube 12 herauszuführen.
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Wie
nun aus der 9 ersichtlich ist, ist hierin
ein Luftleitrohr 164 gezeigt, das mit dem Auslasskanal 162b zusammenwirkt,
um zuzulassen, dass zwischen dem Gestell 46 und der Energieabsorptionseinheit 30 zirkulierende
Luft nach außen
in den Auslasskanal 162b geleitet werden kann. Das Luftleitrohr 164 umfasst
einen ersten Abschnitt 166, der durch die vergrößerte Öffnung 68 in
dem unteren Wandabschnitt 50 des Gestells 46 und
teilweise in eine Öffnung 168 reicht,
die in einer Außenwand 170 der
Energieabsorptionseinheit 30 ausgebildet ist. Ein zweiter
Abschnitt 172 des Rohr 164 steht ausgerichtet
mit dem Auslasskanal 162b vor. Der erste und zweite Abschnitt 166 bzw. 172 umfassen
Flansche 166a und 172a, die dazu ausgebildet sind,
zusammen mittels Gewindebolzen 174 an dem unteren Wandabschnitt 150 befestigt
zu werden. Man wird sich darüber
klar sein, dass ein identisches Luftleitrohr 164 nahe und
in Verbindung mit Lufteinlasskanal 162a (4)
angeordnet ist und ferner in Verbindung mit einer anderen Öffnung steht,
die längs
gegenüberliegend
der Öffnung 168 und
vorzugsweise mit dem Abgaskanal 162b koaxial ausgerichtet
ist. Auf diese Weise kann ein Kühlluftstrom
durch den Lufteinlasskanal 162a (4) eingeleitet
und zwischen der Innenseite des unteren Wandabschnitts 50 des Gestells 46 und
im Gehäuse 170 der
Energieabsorptionseinheit 30 zirkuliert werden, bevor er
durch das Rohr 164 in den Auslasskanal 162b austritt.
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Wie
weiter aus der 5 ersichtlich ist,
kann das Gestell 46 optional an dem Abschnitt des unteren Wandabschnitts 50,
der dem Boden am nächsten liegt,
eine Öffnung 176 aufweisen.
Die Öffnung 176 könnte dabei
mithelfen, dass ein versehentlich in das Gestell 46 gefallenes
Bauteil wie beispielsweise eine Mutter oder eine Schraube von dort
auf den Boden 12a der Grube 12 fällt. Es
ist soweit wohl klar, dass der Boden 12a selbst einen Ablass
haben könnte und vorzugsweise
einen solchen Ablass hat, über
dem ein Gitterrost liegt (nicht gezeigt), um Flüssigkeiten, die in die Grube 12 gelangt
sind, hieraus abzuleiten.
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Zum
Einbauen des Prüfstands 10 in
die Grube 12 wird das Gestell 46 mit dessen Füßen 70 auf einen
Boden gestellt und die Energieabsorptionseinheit 30 und
die daran angebrachten Rollen 18 werden auf das Gestell 46 abgesenkt,
so dass die Lageranordnungen 34, die oberhalb der einander
gegenüberliegenden
Wellenenden der Eingangswelle 32 angeordnet sind, innerhalb
der halbkreisförmigen
Vertiefungen 56 (5) in dem
Gestell 46 zu liegen kommen. Die Lagerdeckel 60 werden
dann an den Stirnwandabschnitten 54 des Gestells 46 fixiert,
und dann wird das gesamte Gestell 46 mit einem geeigneten
Mittel wie beispielsweise einem Hebezeug oder einem kleinen Kran
in die Grube 12 hinab gelassen. Das Gestell 46 wird
in die Grube 12 heruntergelassen, bis die erste und zweite
Schulter 48 und 52 auf den Stufen 12e in
den Wandabschnitten 12c und 12d zu liegen kommen.
Das Gestell 46 kann dann, falls dies notwendig sein sollte,
um es ein klein wenig zu drehen, etwas angehoben werden, so dass
die Öffnungen 62 und 66 und
der Schlitz 64 mit deren Befestigungsblöcken 106, 148 bzw. 128 in
Deckung gebracht werden. Wenn dies der Fall ist, werden die Schulter 48 und 52 mittels
der Einspannanordnungen 115, 124 und 146 mit
begrenztem Spiel an den Grubenwänden 12c und 12d befestigt.
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Man
wird sodann zu schätzen
wissen, dass der Prüfstand 10 der
vorliegenden Erfindung einen sehr kompakten Einrollenprüfstand darstellt,
der in einer sehr kompakten Grube eingebaut werden kann, die beträchtlich
kleinere Abmessungen hat als eine, die für Prüfstandsysteme nach dem Stand
der Technik erforderlich waren. Entsprechend entfällt der
Aufwand zum Bauen der Grube an sich und das Erfordernis, ausreichenden
Freiraum zwischen dem Außenumfang
des Prüfstands
und den Wänden
der Grube zu haben, um einen leichteren manuellen Zugang für eine Einzelperson
zuzulassen oder um einer Einzelperson sogar zu ermöglichen,
in die Grube hineinzuklettern, um Zugang zum Außenumfang des Prüfstands
zu erhalten. Die Eigenschaft, dass der Prüfstand 10 in einer
Grube eingesetzt werden kann, die einen viel kleineren Durchmesser
aufweist als eine Grube, die bisher erforderlich war, wird außerdem wohl
zulassen, dass der Prüfstand 10 in
verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden kann, wo ein begrenzter
Raum vorhanden ist, der den Bau einer Grube mit herkömmlicher
Größe und herkömmlichem
Prüfstandsystem
vielleicht verhindert hätte. Derartige
Einbauten können
auch an Wartungswerkstätten
oder Tuning-Einrichtungen erfolgen, wo eine beschränkt verfügbare freie
Bodenfläche
ansonsten den Einbau einer herkömmlich
großen
Grube nicht erlauben würde.
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Unter
Würdigung
der voranstehenden Beschreibung ist sich ein Fachmann nun bewusst,
dass die breite technische Lehre der vorliegenden Erfindung vielfältigst ausgestaltet
in die Praxis umgesetzt werden kann. Deswegen sollte, obwohl die
vorliegende Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsbeispielen
beschrieben wurde, der wahre Schutzbereich der Erfindung nicht hierauf
beschränkt sein,
da andere Modifikationen für
einen Fachmann nach dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung
und den nachfolgenden Ansprüchen
deutlich werden.