EP4473281A1 - Motorradprüfstand - Google Patents

Motorradprüfstand

Info

Publication number
EP4473281A1
EP4473281A1 EP23704689.1A EP23704689A EP4473281A1 EP 4473281 A1 EP4473281 A1 EP 4473281A1 EP 23704689 A EP23704689 A EP 23704689A EP 4473281 A1 EP4473281 A1 EP 4473281A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
test
steering
unit
tilting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23704689.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Schyr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVL List GmbH
Original Assignee
AVL List GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVL List GmbH filed Critical AVL List GmbH
Publication of EP4473281A1 publication Critical patent/EP4473281A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/0072—Wheeled or endless-tracked vehicles the wheels of the vehicle co-operating with rotatable rolls
    • G01M17/0076—Two-wheeled vehicles
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/04—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/04—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles
    • G09B9/058—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles for teaching control of cycles or motorcycles

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle test stand and a method for carrying out a test run with an overall vehicle capable of tilting.
  • driver assistance systems such as anti-lock braking systems, cruise control, airbag systems, lane assistants, stabilization systems, etc.
  • autonomous functions of a ready-to-drive vehicle it is possible to simulate vehicle movements in a virtual environment with comprehensive road and traffic models.
  • sensors installed in the vehicle (ultrasonic sensors, cameras, radars, GPS trackers, lidar, etc.), as well as communication devices or communication protocols integrated in the vehicle, both car-to-car (car-to-car, C2C), as also infrastructure-to-car (infrastructure-to-car, I2C) or vehicle-to-everything (V2x) connected to a simulation platform and emulated or simulated.
  • car-to-car car-to-car, C2C
  • infrastructure-to-car infrastructure-to-car
  • I2C infrastructure-to-car
  • V2x vehicle-to-everything
  • the entire vehicle under the same energetic conditions as in a real driving test.
  • This allows safety-critical driving maneuvers to be integrated into the simulation under reproducible conditions, including human interaction.
  • the entire vehicle or part of it for example a drive train and/or the steering system, is set up and operated as real hardware on a vehicle test bench.
  • the forces, moments, etc. calculated in the simulation are applied to the complete vehicle on the vehicle test bench using suitable actuators, so that the complete vehicle, which is stationary on the vehicle test bench, experiences the same driving conditions as the virtual complete vehicle in the simulation.
  • forces and/or moments must be applied to the entire vehicle, in particular the steering system and the drive train, on the vehicle test bench.
  • the behavior of the driver during a driving maneuver has a great influence on the driving behavior of the complete vehicle capable of tilting.
  • this can also be the case, for example, with other variants of complete vehicles that have more than two wheels, such as three-wheel variants with sidecar machines or with motor scooters, such as the Piaggio MP3 series type.
  • the present invention includes the term “overall vehicle capable of banking” to include all two-wheeled, three-wheeled or possibly also multi-wheeled vehicles which essentially go into a banking position during driving manoeuvres. These can be controlled accordingly by shifting the driver's weight.
  • the stature and weight of the driver influence the weight distribution on the vehicle frame and steering system.
  • the driver's steering technique plays a decisive role in the steering of the overall vehicle capable of tilting, especially in curves.
  • the motorcycle tilts in the direction of the curve and the driver moves in the same position in relation to the axis of a steering system.
  • the motorcycle When pressed, the motorcycle is further tilted in relation to the rider, putting the rider in a more upright position relative to the axis of the steering system.
  • Hanging is the opposite of pushing, namely that the driver is in a more oblique position relative to the axis of the steering system near the road surface.
  • WO 2018/046609 A1 describes a vehicle test bench with different actuators on the vehicle test bench for the roller and drive train test bench and for the lateral forces in an overall vehicle. No effect of driver behavior on lateral forces in an overall vehicle is disclosed.
  • WO 2018/170523 A1 discloses an improved vehicle test stand for motorcycles, but only actuators for the drive train test are disclosed, but no measurement of the possible lateral forces is made possible.
  • EP 2915155 B1 describes a motorcycle simulation system for entertainment purposes, the wheels being mounted on rollers and a mechanical support device enabling the motorcycle to be inclined.
  • the object of the present invention is therefore to provide a vehicle test bench for complete vehicles that are capable of tilting, which enables a more realistic simulation of driving states occurring during operation.
  • a steering force module is provided on the vehicle test stand, which can be connected to a steering system of the overall vehicle capable of tilting, that a steering angle detection unit is provided to detect a steering angle of the steering system during the test run, that a detection unit is provided to detect a position of a driver relative to the overall vehicle capable of tilting during the test run to detect that a simulation unit is provided which is designed to use the steering angle and the position of the driver in a simulation model in order to generate a steering force acting on the steering system and counteracting a steering force exerted by the driver, To calculate steering reaction force, and that the steering force module is designed to apply the steering reaction force to the steering system.
  • a vertical axis of the overall vehicle capable of tilting is located in the same, preferably vertical, test position during the entire test run. This is advantageous because it means that no pneumatic or mechanical actuators are used to move the overall vehicle capable of tilting into a tilted position. This makes it easier to attach the necessary instrumentation, measurement sensors and power actuators to the vehicle test bench.
  • a loading unit can be provided for driving and/or for loading the overall vehicle capable of tilting, in particular in order to exert a torque on a component of a drive train of the overall vehicle capable of tilting.
  • the drive train of an overall vehicle capable of tilting can also be tested during a test run. This can be done, for example, only on the front wheel or on the rear wheel.
  • a loading unit it is also possible for a loading unit to be provided on all wheels, that is to say the front wheel and rear wheel, or in the case of multi-wheel complete vehicles which behave like a complete vehicle capable of tilting.
  • the loading unit can have at least one roller, on which a rear wheel or a front wheel of the overall vehicle capable of tilting can be arranged.
  • One roller per wheel can also be provided, which can be advantageous, for example, in all-wheel drive where there are several driven wheels.
  • the steering angle detection unit can be arranged in the steering force module. In this way, the set-up of equipment on the test bench can be minimized. Furthermore, the effects of the steering counterforce on the steering angle can be measured directly in one unit.
  • a test run unit can be provided which is designed to carry out specified reference maneuvers on the vehicle test stand during the course of the test run. This means that data recorded by a test vehicle during a real journey can be used on the vehicle test bench. In this way, the test driver can be given a realistic driving maneuver on the test bench.
  • Open-loop operation or closed-loop operation can be provided. In open-loop operation, the driver follows an assigned reference maneuver as precisely as possible. In closed-loop operation, for example, interactions with other (virtual) road users are provided, to which the driver reacts depending on the situation.
  • the test run unit can be designed to specify stored data for an environmental model, and environmental conditions can be simulated during the test run.
  • environmental conditions can be simulated during the test run.
  • weather, terrain, road conditions and/or other virtual road users can be specified on the vehicle test stand and the driver or the overall vehicle capable of tilting can be specified via the simulation model. This enables simulations of dangerous situations, such as slipping or locking the tires, to be simulated on the vehicle test bench.
  • a visualization unit can be provided on the vehicle test stand in order to generate a virtual driving environment during the test run. This makes it possible for a test driver to also perceive visual stimuli during a test run.
  • reference maneuvers can also be displayed via the visualization unit. For example, actually recorded journeys can be displayed to the driver, so that he can orientate his position on the vehicle according to the real journey, which is particularly advantageous when cornering.
  • the simulation model can have a multi-body model, the multi-body model preferably being a Has vehicle model and a driver model. Forces and moments acting on the driver and/or on the overall vehicle capable of tilting can thus be simulated in the simulation model. The load limits of the driver and/or the entire vehicle can thus be tested using the simulation model without endangering the test driver and/or the entire vehicle.
  • the vehicle test stand can have a brake pressure measuring unit that is designed to measure a brake pressure on a brake system of the overall vehicle and that the simulation unit and/or the test run unit is designed to use the detected brake pressure to determine a virtual braking torque.
  • a brake pressure can be emulated and/or measured even when the wheel is unloaded or stationary.
  • assistance systems such as an anti-lock braking system (ABS), which require brake pressure, can also be tested on the vehicle test bench.
  • ABS anti-lock braking system
  • the vehicle test stand can have a speed signal unit, the speed signal unit being designed to emulsify a wheel rotation signal to an unloaded or stationary front wheel or rear wheel.
  • a rotation signal can also be emulated on the unloaded or stationary wheel in the vehicle test bench. This is advantageous because it allows assistance systems that require a turn signal on all wheels to be tested.
  • the simulation unit can be designed to specify a target steering counterforce to a force controller, and the force controller is also designed to determine a steering counterforce value manipulated variable.
  • the target values of the simulation unit can be controlled precisely. In this way, an even more realistic depiction of a trip with the vehicle capable of tilting can be achieved.
  • FIGS. 1 to 3 show advantageous configurations of the invention by way of example, schematically and not restrictively. while showing
  • FIG 1 shows the vehicle test stand according to the invention for an overall vehicle capable of tilting
  • the vehicle test bench 1 shows a vehicle test bench 1 with an overall vehicle 5 capable of tilting.
  • the overall vehicle 5 capable of tilting can be a motorcycle, a moped or a Motorized bicycles or bicycles (e.g. e-bikes) and often have two wheels.
  • total vehicles 5 capable of tilting with more than two wheels are also conceivable, which can be brought into a tilted position while driving and therefore essentially behave like a total vehicle 5 with two wheels capable of tilting be.
  • complete vehicles 5 capable of tilting with an internal combustion engine, an electric motor or other drive types can be tested on a vehicle test stand.
  • the vehicle test stand 1 has the necessary analytics and sensors to carry out all the necessary measurements during a test run, such as performance, consumption, exhaust gas or drivability measurements.
  • the overall vehicle 5 capable of tilting has a steering system 7 which, as is known, can have a steering 71 and a front wheel 70 .
  • a steering system 7 has the usual components of a steering system 71 of an overall vehicle 5 capable of tilting, which are sufficiently known to a person skilled in the art.
  • the front wheel 70 is arranged so that it can be steered in relation to the frame of the overall vehicle 5 capable of tilting, for example via at least one handlebar tube.
  • the front wheel 70 itself can be connected to the steering 71 via a fork.
  • a steering force module 2 is also provided on the vehicle test stand 1 , it being possible for the steering system 7 of the overall vehicle 5 capable of tilting to be connected to the steering force module 2 .
  • the steering force module 2 has at least one suitable actuator with which a force can be applied to the steering system 7 .
  • the steering force module 2 can have, for example, a base body which can be arranged on the vehicle test stand 1 and an actuator element which can be moved relative to the base body and which acts on the steering system 7 .
  • the steering force module 2 can preferably be positioned in a suitable manner on the vehicle test stand 1 so that a wide variety of complete vehicles 5 of different sizes that are capable of tilting can be fixed to the steering force module 2 .
  • the base body of the steering force module 2 can be locked in place on the vehicle test stand 1 .
  • the base body of the steering force module 2 could also be fixed, that is to say immovable, on the vehicle test stand 1 .
  • the front wheel 70 itself can be fixed on the steering force module 2, for example on the movable actuator element, or the steering 71 can be fixed without the front wheel 70 on the steering force module 2, in particular on the movable actuator element.
  • the steering force module 2 can be connected to a fork of the steering system 71 of the overall vehicle 5 capable of tilting.
  • Power electronics can also be arranged on or in the steering force module 2 in order to control the steering force module 2 to be supplied with electrical power in a suitable manner. Provision can also be made for arranging the power electronics in a separate unit, for example for the entire vehicle test stand 1 .
  • a steering angle detection unit 20 is provided on the vehicle test stand 1 .
  • the steering angle detection unit 20 detects a steering angle QM of the steering system 7 during a test run.
  • the steering angle QM is to be understood as meaning the angle at which the steering 71 , in particular the front wheel 70 , is deflected relative to the overall vehicle 5 capable of tilting.
  • the steering angle QM can, for example, correspond to a rotation angle that the steering 71 rotates in the handlebar tube. This can be done, for example, using optical, mechanical or electrical methods.
  • the steering angle QM can be detected, for example, at the front wheel 70 and/or at the steering 71 of the steering system 7 .
  • the steering angle detection unit 20 can either be provided as a separate unit or can also be integrated in the steering force module 2 .
  • the steering angle QM preferably rotates in a range of 0-45° around a steering axis, for example the handlebar tube of the overall vehicle 5 capable of tilting.
  • a detection unit 4 is also provided on the vehicle test stand 1 .
  • the detection unit 4 monitors a driver's area 3 in which a driver 8 is located during the test run in order to detect a position QL of the driver 8 on and/or relative to the overall vehicle 5 capable of tilting.
  • a position QL of the driver 8 on and/or relative to the overall vehicle 5 capable of tilting can be of interest, for example when driving straight without curves.
  • the driver's position QL in relation to the overall vehicle 5 capable of tilting can also be important, for example in the case of slopes or pressure in a curve.
  • the detection unit 4 detects at least the position QL of the driver in relation to the overall vehicle capable of tilting.
  • the entire vehicle 5 capable of tilting is also located in the driver's area 3.
  • the position QL of the driver 8 can be dependent on the type of the overall vehicle 5 capable of tilting.
  • the position QL of the rider 8 is generally more upright on off-road motorcycles than on street motorcycles.
  • the position QL of the driver 8 can also depend on the wind, road and terrain conditions or his state of fatigue.
  • the position QL of the driver 8 while steering is dependent on the situation-specific steering technique used, such as an inclined position, pushing or hanging.
  • the inclined position and pressures are used in regular operation of an overall vehicle 5 capable of inclined position in road traffic, while slopes are used in competitive sports on the racetrack.
  • the position QL of the driver 8 can also affect the steering angle QM have. As a rule, the steering angle QM is the smaller, the larger the inclined position of the driver 8 is. Consequently, the steering angle «M and position QL of the driver are generally related.
  • the detection unit 4 transmits the position QL of the driver 8 to a simulation unit 6 provided on the vehicle test bench 1 and the steering angle detection unit 20 also transmits the steering angle QM to the simulation unit 6.
  • This transmission can take place, for example, via a data cable, but it is of course also possible that the Data communication takes place wirelessly, for example via W-Lan, Bluetooth, etc.
  • the simulation unit 6 can be microprocessor-based hardware (e.g. a computer), an integrated circuit such as a field programmable gate array (FPGA) or an application-specific integrated circuit (ASIC), also with a microprocessor, or an analog circuit or analog computer. Mixed forms are also conceivable.
  • the simulation unit 6 can also be part of a test stand control unit (not shown), via which the essential functions of the vehicle test stand 1 can be controlled.
  • a simulation model 9 is implemented in the simulation unit 6, the simulation model 9 using the detected position QL of the driver 8 and the detected steering angle QM.
  • a steering force QL of the driver 8 on the steering system 7 of the overall vehicle 5 capable of tilting can be determined from this.
  • the steering force QL can depend on the steering technique of the driver 8, but also on his physical stature, i.e. the size and weight and his seat position on the overall vehicle 5 capable of tilting. But it can also be any other force that the driver 8 exerts on the overall vehicle 5 capable of tilting exercises in the simulation model 9 are determined.
  • the steering force QL can therefore be oriented in a certain direction and specified in the form of a vector or an acting moment.
  • the steering force QL can also be dependent on the overall vehicle 5 to be tested that is capable of tilting.
  • a different steering force QL will of course act on the steering system 7 than, for example, in the case of a road motorcycle.
  • a multi-body model is used as the simulation model 9 .
  • the multi-body model can contain a vehicle model 91 and a driver model 92 .
  • a vehicle model 91 or a driver model 92 is contained in the multi-body model.
  • a vehicle model 91 can detail all the forces acting on the various components of the overall vehicle 5 capable of tilting and/or calculate moments.
  • a model for the frame and/or the drive and/or the tires and/or the steering of the entire vehicle 5 can be contained in the vehicle model 91 .
  • an environment model 93 can also be included (Fig.
  • a wind machine can be provided, which simulates a headwind during the test run.
  • the interaction between the driver 8 and the overall vehicle 5 capable of tilting can thus be realistically simulated.
  • the simulation unit 6 can also use the simulation model 9 to calculate a lateral force acting on the entire vehicle 5 from the steering force QL.
  • the lateral force can be taken into account when considering the stability of the overall vehicle 5 capable of banking. If, for example, the lateral force is too high, the overall vehicle 5 capable of tilting would slide away during the test run, for example in a dangerous situation being tested, or fluttering, oscillating, or handlebar slapping could occur in the simulation model 9 . However, material failure on the overall vehicle 5 capable of tilting can also be considered.
  • the steering force QL on the steering force system 7 is calculated, but also on other components of the overall vehicle 5 capable of tilting, such as on the rear wheel 73 or on the frame. In this way, dangerous situations can be represented on the vehicle test bench without endangering the driver.
  • the simulation unit 6 determines at least one counteracting steering force QA and transmits this to the steering force module 2, and the steering force module 2 applies the counteracting steering force QA to the steering system 7 of the overall vehicle 5 capable of tilting.
  • the counteracting steering force QA is the force that counteracts a steering force QL generated by the driver 8.
  • the steering counterforce QA is thus essentially a restoring force acting on the steering system 7, which attempts to shift the steering system 7 into a stable position.
  • the steering counterforce QA can depend, for example, on vehicle parameters of the overall vehicle 5, such as the tires used, and on environmental parameters, such as the road surface.
  • the vehicle parameters and In this case, environmental parameters can be defined in the simulation model 9 and can preferably be changed, in particular in the vehicle model 91 and in the environmental model.
  • the counteracting steering force QA can be used to apply steering wheel impact to the steering force system 7 .
  • a lateral force can also be used in the calculation of the counteracting steering force QA in the simulation model 6 . In this way, a very precisely acting counteracting steering force QA can be calculated, and the forces acting in reality can thus be mapped on the vehicle test stand 1 .
  • the vertical axis z of the overall vehicle 5 capable of tilting can be in the same test position during the entire test run. Consequently, the overall vehicle 5 capable of tilting cannot be moved into a tilted position while a steering maneuver is being carried out in the test run, but the vertical axis z remains in the same position, for example aligned normal to a base surface of the vehicle test bench 1 .
  • the counteracting steering force QA is used to simulate the restoring force acting on the steering system 7 for the driver during the test run when the overall vehicle 5 capable of tilting is in an inclined position.
  • the vehicle test stand 1 can also have a load unit 10 in addition to the steering force module 2 .
  • the loading unit 10 is provided for driving and/or loading the overall vehicle 5 capable of tilting, for example in order to exert a torque D on a drive axle of the overall vehicle 5 capable of tilting.
  • the loading unit 10 can have, for example, one or more rollers on which the rear wheel 73 of the overall vehicle 5 capable of tilting is arranged, as shown in FIG. 2 .
  • the loading unit 10 can be connected directly via a suitable connecting shaft to a drive shaft of the engine, a transmission shaft of a transmission or to a chain wheel of the chain of the overall vehicle 5 capable of tilting.
  • the loading unit 10 can also be attached to the front wheel 70, in addition to the steering force module 2, or to both the front wheel 70 and the rear wheel 73. It is also conceivable that the steering force module 2 and the loading unit 10 are installed together in one unit. A plurality of loading units 10 can also be provided in the vehicle test bench 1 . This can be advantageous if the overall vehicle 5 capable of tilting has an all-wheel drive, and thus both wheels 70, 73 can be charged at the same time. A load condition of the engine of the overall vehicle 5 capable of tilting can also be recorded during the test run via the load unit 10 or corresponding sensors in the load unit 10 .
  • the wheel speed of a driven wheel 70, 73 can also be used, for example, to emulate the wheel speed of a non-driven, in particular stationary, wheel 70, 73.
  • a speed signal unit 22 can be provided on the vehicle test stand, for example as part of the load unit 10, or the speed signal of a speed sensor fixed to the vehicle can also be used.
  • This is advantageous if only one wheel, e.g. the rear wheel 73, is loaded by the loading unit 10, while the at least one other wheel, e.g. the front wheel 70, is stationary.
  • the wheel speed sensor of the stationary wheel e.g.
  • a realistic simulation of the wheel speed signal using appropriate electronics (emulation) is therefore advantageous, since the error or error state can be avoided in this way.
  • a brake pressure measuring unit 23 for measuring the brake pressure p in a brake system of the overall vehicle 5 can be provided.
  • the brake pressure measuring unit 23 is advantageously mounted on the brake hose by means of a T-piece. If only one wheel, for example the rear wheel 73, is loaded by the loading unit 10, only the pressure signal of the brake pressure p, for example in the brake hose, can be available at the front wheel 70, for example.
  • the brake pressure p can be detected by means of the brake pressure measuring unit 23 and fed to the simulation unit 6 . From this, the simulation unit 6 can determine a virtual braking torque on the non-driven wheel, e.g. the front wheel 70, during a test run on the vehicle test bench 1. In this way, a realistic distribution of the braking torque to the front and rear axles can be made possible in the simulation for the overall vehicle 5 capable of banking.
  • a dangerous situation can thus be recognized by measuring the brake pressure 9 using the brake pressure measuring unit 23 and endangering the driver can be avoided.
  • Such a hazardous situation can occur during operation, for example, when a wheel locks and the associated skidding or slipping.
  • ABS anti-lock braking system
  • a test run unit 60 can be present, which has stored a number of reference maneuvers and specifies these on the vehicle test bench 1 during the test run.
  • the test run unit 60 can, for example, in turn be integrated in the higher-level test stand control unit (not shown).
  • the reference maneuvers can be recorded real data from real test drives on test vehicles, for example.
  • the real data can be recorded via a large number of sensors in a test vehicle and then stored in the test run unit 60 as a reference maneuver. Examples of reference maneuvers can be braking when driving straight ahead, stationary/transient cornering, slalom driving, evasive maneuvers, serpentine driving or the like.
  • a test run unit 60 may be connected to an environment model 93 that uses the stored reference maneuvers to simulate traffic, terrain, weather conditions, road users, and more on the vehicle test bed, as shown in FIG. 3 .
  • the reference maneuver can then be specified for a driver 8, and the driver 8 executes the reference maneuver. Then real data and data from the test run can be compared using the reference maneuver.
  • the test run unit 60 can advantageously be operated in two different ways:
  • time-based recorded reference maneuvers can be specified in the vehicle test bench 1 and visualized accordingly for the driver 8 via a visualization unit 81, 82 (as will be discussed below), so that the driver 8 can follow the time-based recorded reference maneuver as precisely as possible.
  • the driver 8 can adapt his driving style on the vehicle test stand 1 in such a way that it corresponds as closely as possible to the driving style in the real test, or the quality of the signals on the test stand can be directly compared with real tests.
  • test run unit 60 can specify a test scenario as a reference maneuver, such as driving into and then overtaking another road user or crossing another vehicle or pedestrian.
  • a test scenario such as driving into and then overtaking another road user or crossing another vehicle or pedestrian.
  • the driver 8 on the overall vehicle 5 capable of tilting interacts with the virtual road users by means of appropriate driving maneuvers and is supported by the visualization unit 81 , 82 in the process.
  • the test run unit 60 can also create a virtual driving environment (virtual reality) on the vehicle test bench 1 .
  • a visualization unit 81, 82 can be provided, which can be in the form of mixed reality glasses 81 or in the form of a monitor 82 on the vehicle test stand 1 itself.
  • the driver is thus shown a real driving maneuver, for example a curve, by the visualization unit 81 , 82 and can correspondingly adapt his driving style on the vehicle test stand 1 .
  • the recording and analysis are carried out using the device according to the invention, as has been adequately described for FIG.
  • the visualization unit 81, 82 to function independently of the test run unit 60 and, for example, to have stored or randomly generated a virtual driving environment.
  • a real test drive over the test run can be completely reproduced via the vehicle test stand 1 in FIG. 2 .
  • the test run unit 60 can specify stored reference maneuvers for an environment model 93 for this purpose.
  • the environment model 93 can preferably run on the simulation unit 6 and be part of a test bench control unit.
  • the reference maneuver is advantageously used in closed-loop operation of a test run unit 60 .
  • the data from the environment model 93 are used in the vehicle model 91 to calculate weather conditions, terrain, road conditions, and the like. and can be used in a drive model 94, for example.
  • a drive model 94 can also contain a tire model, but it is also possible for the tire model to be configured separately.
  • the vehicle model 91 can calculate a target value as a target speed ns for the driven wheel, for example the rear wheel 73, on the basis of the models it contains, for example the tire model, and on the basis of the environmental model 93 .
  • the setpoint speed ns can then be transmitted, for example, to a controller such as a speed controller unit 11 , which can also be part of the load unit 10 .
  • the speed controller unit 11 can use a suitable controller to calculate a suitable manipulated variable as the speed manipulated variable SG n for the load unit 10 from the determined setpoint speed ns and a detected actual speed ni.
  • a torque D detected on the loading unit 10 can be fed back to the simulation unit 6 , in particular to the vehicle model 91 , for example as an actual variable.
  • a speed signal ni of a speed sensor fixed to the vehicle can be used as the actual value for the speed controller unit 11 (dashed arrow). If no actual value is used, only one control can be implemented on the loading unit 10.
  • the vehicle model 91 can also contain a steering model 95 of the steering system 7, which can also receive data from the environment simulation 93.
  • a target value such as a target steering counterforce QA,S can thus be determined, which can be transmitted, for example, to a force controller 24 that calculates a manipulated variable as a manipulated variable SGQ for the steering counterforce value for the steering force module 2 .
  • the force regulator 24 can be part of the steering force module 2 .
  • the steering angle QM which is detected by the steering angle detection unit 20, can be used as an input variable for the vehicle model 91, in particular for the steering model 95 of the steering system 7.
  • the steering angle OM is transmitted to the force controller 24 and the steering model 95 of the steering system 7 .
  • a force sensor for example in the form of a piezo element or strain gauge, can be used as the actual value for the force controller 24 , which can be arranged on the steering force module 2 and can output an actual steering counterforce value Q A (dashed arrow). If no actual value is used, only one control can be implemented on the steering force module 2.

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Abstract

Fahrzeugprüfstand (1) zur Durchführung eines Prüflaufs mit einem schräglagefähigen Gesamtfahrzeug (5), dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrzeugprüfstand (1) ein Lenkkraftmodul (2) vorgesehen ist, das mit einem Lenksystem (7) des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs (5) verbindbar ist, dass eine Lenkwinkelerfassungseinheit (20) vorgesehen ist, um einen Lenkwinkel (αM) des Lenksystems (7) während des Prüflaufs zu erfassen, dass eine Detektionseinheit (4) vorgesehen ist, um eine Position (αL) eines Fahrers (8) relativ zum schräglagefähigen Gesamtfahrzeug (5) während des Prüflaufs zu detektieren, dass eine Simulationseinheit (6) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, den Lenkwinkel (αM) und die Position (αL) des Fahrers (8) in einem Simulationsmodell (9) zu verwenden, um eine auf das Lenksystem (7) wirkende, einer vom Fahrer (8) ausgeübten Lenkkraft (QL) entgegenwirkende, Lenkgegenkraft (QA) zu berechnen, und dass das Lenkkraftmodul (2) ausgebildet die Lenkgegenkraft (QA) auf das Lenksystem (7) zu applizieren.

Description

Motorradprüfstand
Die gegenständliche Erfindung betrifft einen Fahrzeugprüfstand sowie ein Verfahren zur Durchführung eines Prüflaufs mit einem schräglagefähigen Gesamtfahrzeug. Um Fahrerassistenzsysteme, wie beispielsweise Antiblockiersysteme, Tempomaten, Airbagsysteme, Spurassistenten, Stabilisierungssysteme, usw., und auch autonome Funktionen eines fahrbereiten Gesamtfahrzeugs zu testen, ist es möglich, Fahrzeugbewegungen in einer virtuellen Umgebung mit umfassenden Straßen- und Verkehrsmodellen zu simulieren. Dazu werden im Fahrzeug verbaute Sensoren (Ultraschallsensoren, Kameras, Radars, GPS-Tracker, Lidar, usw.), sowie im Fahrzeug integrierte Kommunikationseinrichtungen, bzw. Kommunikationsprotokolle, sowohl Auto-zu- Auto (Car-to-Car, C2C), als auch Infrastruktur-zu-Auto (Infrastructure-to-Car, I2C) oder auch Vehicle-to-Everything (V2x) an eine Simulationsplattform angebunden und emuliert bzw. simuliert.
Zusätzlich ist es wünschenswert das Gesamtfahrzeug unter denselben energetischen Zuständen wie in einem realen Fahrversuch zu betreiben. Damit können sicherheitskritische Fahrmanöver unter reproduzierbaren Bedingungen, einschließlich der menschlichen Interaktion, in die Simulation eingebunden werden. Das gesamte Gesamtfahrzeug oder ein Teil davon, beispielsweise ein Antriebsstrang und/oder das Lenksystem, wird auf einem Fahrzeugprüfstand als reale Hardware aufgebaut und betrieben. Dem Gesamtfahrzeug werden dabei am Fahrzeugprüfstand mittels geeigneter Aktuatoren die in der Simulation berechneten Kräfte, Momente, etc. eingeprägt, sodass das am Fahrzeugprüfstand an sich ortsfest angeordnete Gesamtfahrzeug dieselben Fahrzustände erlebt, wie das virtuelle Gesamtfahrzeug in der Simulation. Hierzu müssen am Fahrzeugprüfstand somit Kräfte und/oder Momente auf das Gesamtfahrzeug, insbesondere das Lenksystem und den Antriebsstrang aufgebracht werden.
Bei schräglagefähigen Gesamtfahrzeugen, wie Motorrädern, Motorrollern, oder auch Motorfahrrädern und E-Bikes hat das Verhalten des Fahrers während eines Fahrmanövers großen Einfluss auf das Fahrverhalten des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs. Das kann beispielsweise aber auch bei anderen Varianten von Gesamtfahrzeugen der Fall sein die mehr als zwei Räder aufweisen, wie beispielsweise dreirädrigen Varianten bei Beiwagenmaschinen oder bei Motorrollern, wie von Typ der Piaggio MP3 Serie. Somit schließt die gegenständliche Erfindung mit dem Begriff „schräglagefähiges Gesamtfahrzeug“ alle zweirädrigen, dreirädrigen oder möglicherweise auch mehrrädrigen Fahrzeuge mit ein, welche sich in Fahrmanövern im Wesentlichen in eine Schräglage begeben. Diese können über Gewichtsverlagerung eines Fahrers dementsprechend gesteuert werden. Während der gesamten Fahrt hat beispielsweise die Statur und das Gewicht des Fahrers Einfluss auf die Gewichtsverteilung am Fahrzeugrahmen und am Lenksystem. Abhängig vom schräglagefähigen Gesamtfahrzeug und vom Fahrer kann es je nach Geschwindigkeit und Oberflächenbeschaffenheit der Straße dabei zu Flattern, Pendeln, oder Lenkerschlagen kommen. Bei der Lenkung des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs, insbesondere in Kurven, spielt die Lenktechnik des Fahrers eine entscheidende Rolle. Man kann grob zwischen den Lenktechniken der Schräglage, des Drückens und des Hängens unterscheiden. Bei Schräglage kippt das Motorrad (als Beispiel für ein schräglagefähiges Gesamtfahrzeug) in Richtung der Kurve und der Fahrer bewegt sich in gleicher Lage in Relation zur Achse eines Lenksystems mit. Beim Drücken wird das Motorrad in Relation zum Fahrer weiter geneigt, somit ist der Fahrer relativ zur Achse des Lenksystems in einer aufrechteren Position. Beim Hängen ist das Gegenteil zum Drücken der Fall, nämlich, dass der Fahrer sich in einer relativ zur Achse des Lenksystems gesehenen schrägeren Position nahe der Straßenoberfläche befindet.
Die verschiedenen Lenktechniken haben Einfluss auf die am schräglagefähiges Gesamtfahrzeug wirkenden Querkräfte und somit auf die Stabilität während der Fahrt. Daher kann eine realitätsnahe Simulation am Fahrzeugprüfstand nur unter Beachtung der Position des Fahrers relativ zum Gesamtfahrzeug erfolgen.
Die WO 2018/046609 A1 beschreibt einen Fahrzeugprüfstand mit unterschiedlichen Aktuatoren am Fahrzeugprüfstand für den Rollen- und Antriebsstrangprüfstand und für die Querkräfte in einem Gesamtfahrzeug. Es wird keine Wirkung des Verhaltens des Fahrers auf die Querkräfte in einem Gesamtfahrzeug offenbart.
Die WO 2018/170523 A1 offenbart einen verbesserten Fahrzeugprüfstand für Motorräder, wobei aber nur Aktuatoren für die Antriebsstrangprüfung offenbart sind, aber keine Messung der möglichen Querkräfte ermöglicht wird.
Die EP 2915155 B1 beschreibt ein Motorradsimulationssystem für Unterhaltungszwecke, wobei die Räder auf Rollen gelagert sind, und eine mechanische Stützvorrichtung die Schräglage des Motorrads ermöglicht.
Fahrsimulationen zu Übungszwecken und Unterhaltungszwecken sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Jedoch können solche Simulationssysteme nicht für die Entwicklung genutzt werden, da eine Vielzahl an nötiger Instrumentation, Messsensorik und Leistungsaktuatorik fehlt.
Die Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist es daher einen Fahrzeugprüfstand für schräglagefähige Gesamtfahrzeuge zur Verfügung zu stellen, der eine realistischere Nachbildung von, während des Betriebs auftretenden, Fahrzuständen ermöglicht. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass am Fahrzeugprüfstand ein Lenkkraftmodul vorgesehen ist, das mit einem Lenksystem des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs verbindbar ist, dass eine Lenkwinkelerfassungseinheit vorgesehen ist, um einen Lenkwinkel des Lenksystems während des Prüflaufs zu erfassen, dass eine Detektionseinheit vorgesehen ist, um eine Position eines Fahrers relativ zum schräglagefähigen Gesamtfahrzeug während des Prüflaufs zu detektieren, dass eine Simulationseinheit vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, den Lenkwinkel und die Position des Fahrers in einem Simulationsmodell zu verwenden, um eine auf das Lenksystem wirkende, einer vom Fahrer ausgeübten Lenkkraft entgegenwirkende, Lenkgegenkraft zu berechnen, und dass das Lenkkraftmodul ausgebildet ist, die Lenkgegenkraft auf das Lenksystem zu applizieren.
Das ist vorteilhaft, da sowohl der Lenkwinkel im Prüflauf gemessen wird, als auch die Position des Fahrers während des Prüflaufs über die Detektionseinheit erfasst wird. So ist es möglich eine Lenkkraft über die Simulationseinheit an das Lenkkraftmodul zu übertragen und eine realitätsnahe Belastung des Motorrads auch bei verschiedenen Lenktechniken über einen Aktuator zu erreichen. Einerseits erfährt der Fahrer durch die Lenkgegenkraft die dynamische Rückstellkraft wie in der realen Fahrt. Andererseits können Stabilitätsprobleme am schräglagefähigen Gesamtfahrzeug am Fahrzeugprüfstand in einer sicheren Umgebung für den Fahrer frühzeitig erkannt und behoben werden. Dabei können auch verschiedenste Fahrassistenzsysteme in Gefahrensituationen realitätsnahe am Fahrzeugprüfstand getestet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich eine Hochachse des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs während des gesamten Prüflaufs in der gleichen, vorzugsweise vertikalen, Prüfposition. Das ist vorteilhaft, weil dadurch keine pneumatischen oder mechanischen Aktuatoren verwendet werden, um das schräglagefähige Gesamtfahrzeug in eine Schräglage zu bewegen. Damit kann nötige Instrumentation, Messsensorik und Leistungsaktuatorik leichter am Fahrzeugprüfstand angebracht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann eine Belastungseinheit zum Antrieb und/oder zur Belastung des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs vorgesehen sein, insbesondere, um ein Drehmoment auf eine Komponente eines Antriebsstrangs des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs auszuüben. Somit kann auch der Antriebsstrang eines schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs während eines Prüflaufs getestet werden. Das kann beispielsweise nur am Vorderrad oder am Hinterrad erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass an allen Rädern, also Vorderrad und Hinterrad, oder bei mehrrädrigen Gesamtfahrzeugen, welche sich wie ein schräglagefähiges Gesamtfahrzeug verhalten, an mehreren Rädern eine Belastungseinheit vorgesehen ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Belastungseinheit zumindest eine Rolle aufweisen, auf der ein Hinterrad oder ein Vorderrad des schräglagefähigen Gesamtfahrzeug anordenbar ist. Es kann auch eine Rolle je Rad vorgesehen sein, was beispielsweise bei Allradantrieb vorteilhaft sein kann, bei dem es mehrere angetriebene Räder gibt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Lenkwinkelerfassungseinheit im Lenkkraftmodul angeordnet sein. Somit kann der apparative Aufbau am Prüfstand minimiert werden. Weiters können Auswirkungen der Lenkgegenkraft auf den Lenkwinkel direkt in einer Einheit gemessen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann eine Prüflaufeinheit vorgesehen sein, die ausgebildet ist, vorgegebene Referenzmanöver am Fahrzeugprüfstand im Zuge des Prüflaufs auszuführen. Somit können Daten, die von einem Testfahrzeug während einer realen Fahrt aufgenommen worden sind, am Fahrzeugprüfstand verwendet werden. Somit kann dem Testfahrer am Prüfstand ein realitätsnahes Fahrmanöver vorgegeben werden. Es kann ein open-loop-Betrieb oder ein closed-loop-Betrieb vorgesehen sein. Im open-loop- Betrieb fährt der Fahrer ein vergebenes Referenzmanöver möglichst genau nach. Im closed- loop-Betrieb sind beispielswese Interaktionen mit anderen (virtuellen) Verkehrsteilnehmern vorgesehen, auf welche der Fahrer situationsabhängig reagiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Prüflaufeinheit ausgebildet sein, gespeicherte Daten einem Umgebungsmodell vorzugeben, und Umgebungsbedingungen während des Prüflaufs simuliert werden. Somit können Wetter, Terrain, Straßenverhältnisse und/oder andere virtuelle Verkehrsteilnehmer am Fahrzeugprüfstand vorgegeben werden und über das Simulationsmodell den Fahrer oder dem schräglagefähigen Gesamtfahrzeug vorgegeben werden. Damit können Simulationen von Gefahrensituationen, wie beispielsweise Wegrutschen oder Blockieren der Reifen am Fahrzeugprüfstand simuliert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann am Fahrzeugprüfstand eine Visualisierungseinheit vorgesehen sein, um eine virtuelle Fahrumgebung während des Prüflaufs zu erzeugen. Damit ist es möglich, dass ein Testfahrer auch visuelle Reize während eines Prüflaufs wahrnehmen kann. Somit können auch Referenzmanöver über die Visualisierungseinheit abgebildet werden. Dem Fahrer können beispielsweise real aufgenommene Fahrten angezeigt werden, sodass er seine Position am Fahrzeug entsprechend an der realen Fahrt orientieren kann, was insbesondere bei Kurvenfahrt vorteilhaft ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Simulationsmodell ein Mehrkörpermodell aufweisen, wobei das Mehrkörpermodell vorzugsweise ein Fahrzeugmodell und ein Fahrermodell aufweist. Somit können im Simulationsmodell auf den Fahrer und/oder auf das schräglagefähige Gesamtfahrzeug wirkende Kräfte und Momente simuliert werden. Somit können die Belastungsgrenzen von Fahrer und/oder Gesamtfahrzeug mittels dem Simulationsmodell getestet werden, ohne eine Gefährdung von Testfahrer und/oder Gesamtfahrzeug zu verursachen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Fahrzeugprüfstand eine Bremsdruckmesseinheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist, einen Bremsdruck an einer Bremsanlage des Gesamtfahrzeugs zu messen und dass die Simulationseinheit und/oder die Prüflaufeinheit dazu ausgebildet ist, den erfassten Bremsdruck zur Ermittlung eines virtuellen Bremsmoments zu verwendet. Das ist vorteilhaft, weil auch bei einem unbelasteten bzw. stillstehenden Rad ein Bremsdruck emuliert werden kann und/oder gemessen werden kann. Damit können Assistenzsysteme, wie z.B. ein Antiblockiersystem (ABS), welche einen Bremsdruck benötigen, am Fahrzeugprüfstand ebenfalls getestet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Fahrzeugprüfstand eine Drehzahlsignaleinheit aufweisen, wobei die Drehzahlsignaleinheit ausgebildet ist, ein Raddrehsignal an ein unbelastetes bzw. stillstehendes Vorderrad oder Hinterrad zu emulgieren. Somit kann auch an das unbelastete bzw. stillstehende Rad im Fahrzeugprüfstand ein Drehsignal emuliert werden. Das ist vorteilhaft, weil dadurch auch Assistenzsysteme, die ein Drehsignal an allen Rädern benötigen, getestet werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Simulationseinheit ausgebildet sein eine Soll-Lenkgegenkraft einem Kraftregler vorzugeben, und der Kraftregler weiters ausgebildet ist, eine Lenkgegenkraftwert-Stellgröße zu ermitteln. Somit kann eine genaue Regelung der Sollwerte der Simulationseinheit erfolgen. Damit kann eine noch realitätstreuere Abbildung einer Fahrt mit dem schräglagefähigen Fahrzeug erreicht werden.
Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt
Fig. 1 den erfindungsgemäßen Fahrzeugprüfstand für ein schräglagefähiges Gesamtfahrzeug,
Fig. 2 eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugprüfstands, und
Fig. 3 eine vorteilhafte Ausführungsform der Signalweitergabe am Fahrzeugprüfstand.
Fig. 1 zeigt einen Fahrzeugprüfstand 1 mit einem schräglagefähigen Gesamtfahrzeug 5. Das schräglagefähige Gesamtfahrzeug 5 kann ein Motorrad, ein Moped oder auch ein Motorfahrrad oder auch Fahrrad (wie beispielsweise ein E-Bike) sein und hat oftmals zwei Räder. Es sind aber auch schräglagefähige Gesamtfahrzeuge 5 mit mehr als zwei Rädern denkbar, welche während der Fahrt in eine Schräglage gebracht werden können und sich daher im Wesentlichen wie ein schräglagefähiges Gesamtfahrzeug 5 mit zwei Rädern verhalten Der Fahrzeugprüfstand 1 kann für jegliche Antriebsform des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 ausgestaltet sein. Somit können sowohl schräglagefähige Gesamtfahrzeuge 5 mit Verbrennungsmotor, Elektromotor oder anderen Antriebsarten an einem Fahrzeugprüfstand getestet werden. Verständlicherweise hat der Fahrzeugprüfstand 1 je nach Ausgestaltung des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 die nötige Analytik und Sensorik, um alle nötigen Messungen während eines Prüflaufs durchzuführen, wie beispielsweise Leistungs-, Verbrauchs-, Abgas- oder Fahrbarkeitsmessungen.
Das schräglagefähige Gesamtfahrzeug 5 weist ein Lenksystem 7 auf, welches bekanntermaßen eine Lenkung 71 und ein Vorderrad 70 aufweisen kann. Ein Lenksystem 7 weist die üblichen Komponenten einer Lenkung 71 eines schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 auf, die dem Fachmann hinreichend bekannt sind. Charakteristisch ist das Vorderrad 70 lenkbar gegenüber dem Rahmen des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 angeordnet, beispielsweise über zumindest ein Lenkerrohr. Das Vorderrad 70 selbst kann über eine Gabel mit der Lenkung 71 verbunden sein.
Am Fahrzeugprüfstand 1 ist weiters ein Lenkkraftmodul 2 vorgesehen, wobei das Lenksystem 7 des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 mit dem Lenkkraftmodul 2 verbunden werden kann. Das Lenkkraftmodul 2 weist zumindest einen geeigneten Aktuator auf, mit dem eine Kraft auf das Lenksystem 7 appliziert werden kann. Das Lenkkraftmodul 2 kann beispielsweise einen Grundkörper aufweisen, welcher am Fahrzeugprüfstand 1 angeordnet werden kann sowie ein relativ zum Grundkörper bewegbares Aktuatorelement, das auf das Lenksystem 7 wirkt. Das Lenkkraftmodul 2 ist vorzugsweise in geeigneter Weise am Fahrzeugprüfstand 1 positionierbar, sodass verschiedenste schräglagefähige Gesamtfahrzeuge 5 unterschiedlicher Größe am Lenkkraftmodul 2 fixiert werden können. Nach Positionierung des Lenkkraftmoduls 2 kann der Grundkörper des Lenkkraftmoduls 2 ortsfest am Fahrzeugprüfstand 1 arretiert werden. Natürlich könnte der Grundkörper des Lenkkraftmoduls 2 aber auch fest, also unbeweglich, am Fahrzeugprüfstand 1 angeordnet sein.
Das Vorderrad 70 kann selbst am Lenkkraftmodul 2 fixiert werden, beispielsweise am beweglichen Aktuatorelement, oder die Lenkung 71 kann ohne das Vorderrad 70 am Lenkkraftmodul 2, insbesondere am beweglichen Aktuatorelement, fixiert werden. Beispielsweise kann dazu das Lenkkraftmodul 2 mit einer Gabel der Lenkung 71 des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 verbunden sein. Es kann auch eine Leistungselektronik am oder im Lenkkraftmodul 2 angeordnet sein, um das Lenkkraftmodul 2 in geeigneter Weise mit elektrischer Leistung zu versorgen. Es kann auch vorgesehen sein, die Leistungselektronik in einer separaten Einheit, beispielsweise für den gesamten Fahrzeugprüfstand 1 , anzuordnen.
Weiters ist erfindungsgemäß eine Lenkwinkelerfassungseinheit 20 am Fahrzeugprüfstand 1 vorgesehen. Die Lenkwinkelerfassungseinheit 20 erfasst einen Lenkwinkel QM des Lenksystems 7 während eines Prüflaufs. Unter dem Lenkwinkel QM ist dabei der Winkel zu verstehen, in welchem die Lenkung 71 , insbesondere das Vorderrad 70, relativ zum schräglagefähigen Gesamtfahrzeug 5 ausgelenkt wird. Der Lenkwinkel QM kann beispielsweise einem Rotationswinkel entsprechen, den die Lenkung 71 im Lenkerrohr rotiert. Das kann beispielsweise über optische, mechanische oder elektrische Methoden erfolgen. Je nach Fixierungsform des Lenksystems 7 am Lenkkraftmodul 2 kann der Lenkwinkel QM beispielsweise am Vorderrad 70 und/oder an der Lenkung 71 des Lenksystems 7 erfasst werden. Die Lenkwinkelerfassungseinheit 20 kann entweder als separate Einheit vorgesehen sein, oder auch im Lenkkraftmodul 2 integriert sein. Der Lenkwinkel QM rotiert vorzugsweise in einem Bereich von 0-45° um eine Lenkachse, beispielsweise das Lenkerrohr des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5.
Erfindungsgemäß ist auch eine Detektionseinheit 4 am Fahrzeugprüfstand 1 vorgesehen. Die Detektionseinheit 4 überwacht einen Fahrerbereich 3, in dem sich ein Fahrer 8 während des Prüflaufs befindet, um eine Position QL des Fahrers 8 am und/oder relativ zum schräglagefähigen Gesamtfahrzeug 5 zu erfassen. Je nach Fahrmanöver kann nur die Position QL des Fahrers am schräglagefähigen Gesamtfahrzeug 5 interessant sein, beispielsweise bei gerader kurvenloser Fahrt. Bei Kurven kann auch die Position QL des Fahrers in Relation zum schräglagefähigen Gesamtfahrzeug 5 von Bedeutung sein, beispielsweise bei Hängen oder Drücken in einer Kurve. Die Detektionseinheit 4 erfasst zumindest die Position QL des Fahrers in Relation zum schräglagefähigen Gesamtfahrzeug. Bevorzugterweise befindet sich aber im Fahrerbereich 3 auch das gesamte schräglagefähigen Gesamtfahrzeug 5.
Beispielsweise kann die Position QL des Fahrers 8 abhängig vom Typ des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 sein. Beispielsweise ist die Position QL des Fahrers 8 bei geländegängigen Motorrädern im Regelfall aufrechter, als bei Straßen-Motorrädern. Im Normalbetrieb kann die Position QL des Fahrers 8 auch abhängig von Wind, Straßen- und Geländeverhältnissen oder seinem Ermüdungszustand sein. Weiters ist die Position QL des Fahrers 8 während des Lenkens abhängig von der situationsspezifisch angewandten Lenktechnik, wie Schräglage, Drücken oder Hängen. Beispielsweise werden Schräglage und Drücken im Regelbetrieb eines schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 im Straßenverkehr verwendet, während Hängen im Leistungssport auf der Rennstrecke zur Anwendung gelangt. Die Position QL des Fahrers 8 kann auch Auswirkungen auf den Lenkwinkel QM haben. Im Regelfall ist der Lenkwinkel QM umso geringer, je größer die Schräglage des Fahrers 8 ist. Folglich stehen Lenkwinkel «M und Position QL des Fahrers im Regelfall in Relation.
Die Detektionseinheit 4 überträgt die Position QL des Fahrers 8 an eine am Fahrzeugprüfstand 1 vorgesehene Simulationseinheit 6 und die Lenkwinkelerfassungseinheit 20 überträgt den Lenkwinkel QM ebenfalls an die Simulationseinheit 6. Diese Übertragung kann beispielsweise über ein Datenkabel erfolgen, es ist aber natürlich auch möglich, dass die Datenkommunikation drahtlos, beispielsweise über W-Lan, Bluetooth, etc. erfolgt. Die Simulationseinheit 6 kann mikroprozessorbasierte Hardware (z.B. ein Computer), eine integrierte Schaltung, wie ein Field Programmable Gate Array (FPGA) oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), auch mit einem Mikroprozessor, oder auch ein analoger Schaltkreis oder analoger Computer sein. Auch Mischformen sind denkbar. Die Simulationseinheit 6 kann auch Teil einer (nicht dargestellten) Prüfstandssteuerungseinheit sein, über welche die wesentlichen Funktionen des Fahrzeugprüfstands 1 gesteuert werden können.
In der Simulationseinheit 6 ist ein Simulationsmodell 9 implementiert, wobei das Simulationsmodell 9 die erfasste Position QL des Fahrers 8 und den erfassten Lenkwinkel QM verwendet. Vorteilhafterweise kann daraus eine Lenkkraft QL des Fahrers 8 auf das Lenksystems 7 des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 ermittelt werden. Die Lenkkraft QL kann abhängig von der Lenktechnik des Fahrers 8 sein, aber auch von seiner Körperstatur, also der Größe und dem Gewicht und von seiner Sitzposition am schräglagefähigen Gesamtfahrzeug 5. Es kann aber auch jede andere Kraft die der Fahrer 8 auf das schräglagefähige Gesamtfahrzeug 5 ausübt im Simulationsmodell 9 ermittelt werden. Damit kann die Lenkkraft QL also in eine gewisse Richtung orientiert sein, und in Form eines Vektors oder eines wirkenden Moments angegeben werden. Natürlich kann die Lenkkraft QL zusätzlich abhängig vom zu testenden schräglagefähigen Gesamtfahrzeug 5 sein. Beispielsweise wird bei einem geländegängigen Motorrad aufgrund des Schwerpunkts und der Position des Fahrers 8 natürlich eine andere Lenkkraft QL auf das Lenksystems 7 wirken als beispielsweise bei einem Straßen-Motorrad. Es kann auch möglich sein, dass nur die Lenkkraft QL relativ zur Hochachse z des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 betrachtet wird, wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist. Es kann daher vorgesehen sein nur die Komponenten der Lenkkraft QL in eine definierte Raumrichtung zu betrachten.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein Mehrkörpermodell als Simulationsmodell 9 verwendet. Das Mehrkörpermodell kann dabei ein Fahrzeugmodell 91 und ein Fahrermodell 92 enthalten. Es ist aber auch vorstellbar, dass entweder ein Fahrzeugmodell 91 oder ein Fahrermodell 92 im Mehrkörpermodell enthalten ist. Ein Fahrzeugmodell 91 kann detailliert alle auf verschiedene Bauteile des schräglagefähigen Gesamtahrzeugs 5 wirkenden Kräfte und/oder Momente berechnen. Beispielsweise kann im Fahrzeugmodell 91 ein Modell für den Rahmen und/oder den Antrieb und/oder die Reifen und/oder die Lenkung des Gesamtfahrzeugs 5 enthalten sein. Weiters kann auch ein Umgebungsmodell 93 enthalten sein (Fig. 3), welches beispielsweise in Kombination mit einer weiter unten beschriebenen Prüflaufeinheit 60 interagiert und Umgebungsbedingungen simuliert, und beispielsweise ein Terrain, wie die Straßenbedingungen, Verkehrslast und Wetterbedingungen errechnen und/oder simulieren kann. Beispielsweise kann eine Windmaschine vorgesehen sein, welche einen Fahrtwind während des Prüflaufs simuliert. Somit kann die Interaktion zwischen dem Fahrer 8 und dem schräglagefähigen Gesamtfahrzeug 5 realitätsnahe simuliert werden.
Das ist auch vorteilhaft, weil somit im Fahrzeugmodell 91 die auf den Rahmen und/oder Reifen, und/oder das Lenksystem 7 während eines Prüflaufs wirkenden Kräfte und Momente berechnet werden können, beispielsweise durch die Belastung durch den Fahrer 8, und somit die Stabilität des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 bei unterschiedlichen simulierten Fahrmanövern abgeschätzt werden kann. Somit können Gefahrensituationen abgebildet werden und damit die Wirkung von Assistenz- und Sicherheitssystemen getestet werden.
Die Simulationseinheit 6 kann auch mittels des Simulationsmodells 9 aus der Lenkkraft QL eine auf das Gesamtfahrzeug 5 wirkende Seitenkraft berechnen. Die Seitenkraft kann zu Betrachtung der Stabilität des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 in Betracht gezogen werden. Ist beispielsweise die Seitenkraft zu hoch, würde das schräglagefähige Gesamtfahrzeug 5 im Prüflauf, beispielsweise bei einer geprüften Gefahrensituation, wegrutschen oder auch Flattern, Pendeln, oder Lenkerschlagen könnten im Simulationsmodell 9 auftreten. Es kann aber auch Materialversagen am schräglagefähigen Gesamtfahrzeug 5 betrachtet werden. Vorteilhafterweise wird nicht nur die Lenkkraft QL auf das Lenkkraftsystem 7 errechnet, sondern auch auf andere Komponenten des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5, wie beispielweise auf das Hinterrad 73 oder auf den Rahmen. Somit können gefährliche Situationen am Fahrzeugprüfstand dargestellt werden, ohne dass für den Fahrer eine Gefährdung besteht.
Erfindungsgemäß ermittelt die Simulationseinheit 6 zumindest eine Lenkgegenkraft QAund überträgt diese an das Lenkkraftmodul 2 und das Lenkkraftmodul 2 appliziert die Lenkgegenkraft QA auf das Lenksystem 7 des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5. Die Lenkgegenkraft QA ist dabei jene Kraft, die einer vom Fahrer 8 erzeugten Lenkkraft QL entgegenwirkt. Die Lenkgegenkraft QA ist somit im Wesentlichen eine auf das Lenksystem 7 wirkende Rückstellkraft, die versucht, das Lenksystem 7 in eine stabile Position zu verlagern. Die Lenkgegenkraft QA kann beispielsweise von Fahrzeugparametern des Gesamtfahrzeugs 5, wie z.B. dem verwendeten Reifen, sowie von Umgebungsparametern, wie z.B. vom Untergrund der Fahrbahn, abhängig sein. Die Fahrzeugparameter und Umgebungsparameter können dabei im Simulationsmodell 9 festgelegt und vorzugsweise veränderbar sein, insbesondere im Fahrzeugmodell 91 und im Umgebungsmodell. Das ist vorteilhaft, weil der Fahrer dadurch im Prüflauf, die auf das Lenksystem 7 wirkenden Lenkgegenkraft QA, wahrnehmen kann und entsprechend sein Fahrverhalten anpassen kann, beispielsweise weiter in eine (gefühlte) Schräglage zu gehen, oder die Schräglage zu reduzieren. Das ist vorteilhaft, weil dadurch Gefahrensituationen abgebildet werden können ohne Gefährdung für den Fahrer. Beispielsweise kann die Lenkgegenkraft QA genutzt werden, um Lenkerschlagen am Lenkkraftsystem 7 zu applizieren. Vorteilhafterweise kann aber auch eine Seitenkraft in der Berechnung der Lenkgegenkraft QAim Simulationsmodell 6 genutzt werden. Somit kann eine sehr genau wirkende Lenkgegenkraft QA errechnet werden, und damit können die in Realität wirkenden Kräfte am Fahrzeugprüfstand 1 abgebildet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann sich die Hochachse z des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 während des gesamten Prüflaufs in der gleichen Prüfposition befinden. Folglich kann das schräglagefähige Gesamtfahrzeug 5 während der Durchführung eines Lenkmanövers im Prüflauf nicht in eine Schräglage bewegt werden, sondern die Hochachse z bleibt in der gleichen Position, beispielsweise normal auf eine Grundfläche des Fahrzeugprüfstands 1 ausgerichtet. Somit wird die Lenkgegenkraft QA dazu verwendet, um die bei Schräglage des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 auf das Lenksystem 7 wirkende Rückstellkraft für den Fahrer während des Prüflaufs zu simulieren.
Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugprüfstands 1. Der Fahrzeugprüfstand 1 kann neben dem Lenkkraftmodul 2 auch eine Belastungseinheit 10 aufweisen. Die Belastungseinheit 10 ist zum Antrieb und/oder zur Belastung des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 vorgesehen, beispielsweise um ein Drehmoment D auf eine Antriebsachse des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 auszuüben. Die Belastungseinheit 10 kann beispielsweise eine oder mehrere Rollen aufweisen, auf welchen das Hinterrad 73 des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 angeordnet ist, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Es ist aber auch vorstellbar, dass die Belastungseinheit 10 direkt über eine geeignete Verbindungswelle mit einer Antriebswelle des Motors, einer Getriebewelle eines Getriebes oder mit einem Kettenblatt der Kette des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 verbindbar ist.
Die Belastungseinheit 10 kann auch am Vorderrad 70, zusätzlich zum Lenkkraftmodul 2 angebracht sein, oder sowohl an Vorderrad 70, als auch am Hinterrad 73 angebracht sein. Es ist auch vorstellbar, dass das Lenkkraftmodul 2 und die Belastungseinheit 10 in einer Einheit gemeinsam verbaut sind. Es kann auch eine Mehrzahl an Belastungseinheiten 10 im Fahrzeugprüfstand 1 vorgesehen sein. Das kann vorteilhaft sein, wenn das schräglagefähige Gesamtfahrzeug 5 über einen Allradantrieb verfügt, und somit beide Räder 70, 73 gleichzeitig belastet werden können. Über Belastungseinheit 10, bzw. entsprechende Sensoren in der Belastungseinheit 10, kann auch ein Belastungszustand des Motors des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs 5 im Prüflauf aufgezeichnet werden.
Die Raddrehzahl eines angetriebenen Rades 70,73 kann beispielsweise auch dazu verwendet werden, um die Raddrehzahl an einem nicht-angetriebenen, insbesondere stillstehenden, Rades 70, 73 zu emulieren. Dazu kann beispielsweise eine Drehzahlsignaleinheit 22 am Fahrzeugprüfstand vorgesehen sein, beispielsweise als Teil der Belastungseinheit 10, oder es kann auch das Drehzahlsignal eines fahrzeugfesten Drehzahlsensors verwendet werden. Das ist vorteilhaft, wenn durch die Belastungseinheit 10 nur ein Rad, z.B. das Hinterrad 73, belastet wird, während das zumindest eine andere Rad, z.B. das Vorderrad 70, stillsteht. Bei Belastung eines angetriebenen Rades, z.B. des Hinterrades 73, gibt der fahrzeugfeste Raddrehzahlsensor des stillstehenden Rades, z.B. des Vorderrades 70, kein Signal ab und Assistenzsysteme wie ein Antiblockiersystem (ABS) können einen Fehler anzeigen oder sogar in einen Fehlerzustand gehen. Daher ist eine realistische Nachbildung des Raddrehzahlsignals durch eine entsprechende Elektronik (Emulieren) vorteilhaft, da damit der Fehler bzw. Fehlerzustand vermieden werden kann.
Weiters kann eine Bremsdruckmesseinheit 23 zur Messung des Bremsdrucks p an einer Bremsanlage des Gesamtfahrzeugs 5 vorgesehen sein. Vorteilhafterweise wird zur Messung des Bremsdrucks p die Bremsdruckmesseinheit 23 mittels eines T-Stücks am Bremsschlauch montiert. Bei Belastung nur eines Rades, beispielsweise des Hinterrades 73, durch die Belastungseinheit 10 kann am Vorderrad 70 beispielsweise nur das Drucksignal des Bremsdrucks p beispielsweise im Bremsschlauch zur Verfügung stehen. Mittels der Bremsdruckmesseinheit 23 kann der Bremsdruck p erfasst und der Simulationseinheit 6 zugeführt werden. Die Simulationseinheit 6 kann daraus ein virtuelles Bremsmoment am nicht angetriebenen Rad, z.B. dem Vorderrad 70, während eines Prüflaufs am Fahrzeugprüfstand 1 ermitteln. Dadurch kann beim schräglagefähigen Gesamtfahrzeug 5 eine realistische Verteilung des Bremsmoments auf Vorder- und Hinterachse in der Simulation ermöglicht werden.
Somit kann über die Messung des Bremsdrucks 9 mittels der Bremsdruckmesseinheit 23 eine Gefahrensituationen erkannt werden und die Gefährdung des Fahrers vermieden werden. Eine solche Gefahrensituation kann im Betrieb beispielsweise über das Blockieren eines Rades gegeben sein und damit verbundenes Schleudern Oder wegrutschen. Weiters ist es dadurch möglich die Wirkung eines Antiblockiersystems (ABS) und dessen Verhalten bei verschiedenen Bremsdrücken p zu analysieren.
Weiters kann eine Prüflaufeinheit 60 vorhanden sein, welche eine Anzahl an Referenzmanöver gespeichert hat und diese am Fahrzeugprüfstand 1 beim Prüflauf vorgibt. Die Prüflaufeinheit 60 kann beispielsweise wiederum in der (nicht dargestellten) übergeordneten Prüfstandssteuerungseinheit integriert sein. Die Referenzmanöver können beispielsweise aufgezeichnete reale Daten aus realen Testfahrten an Testfahrzeugen sein. Die realen Daten können über eine Vielzahl an Sensoren in einem Testfahrzeug aufgenommen werden und anschließend als Referenzmanöver in der Prüflaufeinheit 60 abgelegt werden. Beispiele für Referenzmanöver können Bremsen bei Geradeausfahrt, stationäre/ instationäre Kurvenfahrt, Slalomfahrt, Ausweichmanöver, Serpentinenfahrt oder Ähnliches sein. Eine Prüflaufeinheit 60 kann mit einem Umgebungsmodell 93 verbunden sein, welches die gespeicherten Referenzmanöver verwendet, um Verkehr, Terrain, Wetterbedingungen, Verkehrsteilnehmer und Weiteres am Fahrzeugprüfstand zu simulieren, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Das Referenzmanöver kann dann einem Fahrer 8 vorgegeben werden, und der Fahrer 8 fährt das Referenzmanöver ab. Dann können reale Daten und Daten aus dem Prüflauf anhand des Referenzmanövers verglichen werden. Die Prüflaufeinheit 60 kann vorteilhafterweise in zwei unterschiedliche Arten betrieben werden:
Im Open-Loop Betrieb können zeitbasierte aufgezeichnete Referenzmanöver im Fahrzeugprüfstand 1 vorgegeben werden und für den Fahrer 8 entsprechend über eine Visualisierungseinheit 81 , 82 (wie weiter unten erörtert wird) visualisiert werden, sodass der Fahrer 8 die zeitbasierten aufgezeichneten Referenzmanöver möglichst exakt nachfahren kann. Damit kann z.B. der Fahrer 8 seinen Fahrstil am Fahrzeugprüfstand 1 so adaptieren, dass er möglichst gut dem Fahrstil im realen Versuch entspricht oder direkt die Güte der Signale am Prüfstand mit realen Versuchen verglichen werden.
Im Closed-Loop Betrieb kann Prüflaufeinheit 60 ein Testszenario als Referenzmanöver vorgeben, wie z.B. das Auffahren und anschließende Überholen eines anderen Verkehrsteilnehmers oder das Kreuzen eines anderen Fahrzeugs oder Fußgängers. Der Fahrer 8 am schräglagefähigen Gesamtfahrzeug 5 interagiert während des Prüflaufs mit den virtuellen Verkehrsteilnehmern durch entsprechende Fahrmanöver und wird dabei durch die Visualisierungseinheit 81 , 82 unterstützt.
Die Prüflaufeinheit 60 kann weiters eine virtuelle Fahrumgebung (Virtual Reality) am Fahrzeugprüfstand 1 schaffen. Dazu kann eine Visualisierungseinheit 81, 82 vorgesehen sein, welche als eine Mixed Reality Brille 81 oder auch in Form eines Monitors 82 am Fahrzeugprüfstand 1 selbst ausgebildet sein kann. Somit bekommt der Fahrer ein reales Fahrmanöver, z.B. eine Kurve, durch die Visualisierungseinheit 81 , 82 angezeigt und kann entsprechend am Fahrzeugprüfstand 1 seinen Fahrstil adaptieren. Die Aufnahme und Analyse erfolgen über die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie bei Fig. 1 hinreichend beschrieben wurde. Es ist natürlich auch vorstellbar, dass die Visualisierungseinheit 81, 82 unabhängig von der Prüflaufeinheit 60 funktioniert, und beispielsweise eine virtuelle Fahrumgebung abgespeichert hat oder zufällig erzeugt. Somit kann über den Fahrzeugprüfstand 1 in Fig. 2 eine vollständige Abbildung einer realen Testfahrt über den Prüflauf erfolgen.
Fig. 3 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform der Signalweitergabe am Fahrzeugprüfstand 1. Die Prüflaufeinheit 60 kann dazu gespeicherte Referenzmanöver einem Umgebungsmodell 93 vorgeben. Das Umgebungsmodell 93 kann bevorzugterweise auf der Simulationseinheit 6 laufen und Teil einer Prüfstandssteuerungseinheit sein.
Vorteilhafterweise wird das Referenzmanöver im closed-loop-Betrieb einer Prüflaufeinheit 60 verwendet. Die Daten des Umgebungsmodells 93 werden im Fahrzeugmodell 91 genutzt um Wetterbedingungen, Terrain, Straßenbedingungen uä. vorzugeben und können beispielsweise im einem Antriebsmodell 94 genutzt werden. Ein Antriebsmodell 94 kann auch ein Reifenmodell beinhalten, es ist aber auch möglich, dass das Reifenmodell separat ausgestaltet ist. Das Fahrzeugmodel 91 kann auf Basis der enthaltenen Modelle, z.B. des Reifenmodells, und auf Basis des Umgebungsmodells 93 einen Sollwert als Solldrehzahl ns für das angetriebene Rad, z.B. das Hinterrad 73, berechnen. Die Solldrehzahl ns kann dann beispielsweise an einen Regler wie beispielsweise eine Drehzahlreglereinheit 11 übermittelt werden, die auch Teil der Belastungseinheit 10 sein kann. Die Drehzahlreglereinheit 11 kann mittels eines geeigneten Reglers aus der ermittelten Solldrehzahl ns und einer erfassten Ist- Drehzahl ni eine geeignete Stellgröße als Drehzahlstellgröße SGn für die Belastungseinheit 10 berechnen. Ein an der Belastungseinheit 10 erfasstes Drehmoment D kann beispielsweise als Ist-Größe an die Simulationseinheit 6, insbesondere an das Fahrzeugmodell 91 , rückgeführt werden. Als Ist-Wert für die Drehzahlreglereinheit 11 kann z.B. ein Drehzahlsignal ni eines fahrzeugfesten Drehzahlsensors verwendet werden (strichlierter Pfeil). Wenn kein Ist-Wert verwendet ist, kann auch nur eine Steuerung an der Belastungseinheit 10 realisiert sein.
Das Fahrzeugmodel 91 kann weiters ein Lenkmodell 95 des Lenksystems 7 enthalten, welches ebenfalls Daten der Umgebungssimulation 93 erhalten kann. Damit kann ein Sollwert wie eine Soll-Lenkgegenkraft QA,S ermittelt werden, welche beispielsweise an einen Kraftregler 24 übermittelt werden kann, der eine Stellgröße als Lenkgegenkraftwert- Stellgröße SGQ für das Lenkkraftmodul 2 berechnet. Der Kraftregler 24 kann Teil des Lenkkraftmoduls 2 sein. Als Eingangsgröße für das Fahrzeugmodell 91, insbesondere für das Lenkmodell 95 des Lenksystems 7, kann der Lenkwinkel QM verwendet werden, der durch die Lenkwinkelerfassungseinheit 20 erfasst wird. Der Lenkwinkel OMwird an den Kraftregler 24 und das Lenkmodell 95 des Lenksystems 7 übertragen. Als Ist-Wert für den Kraftregler 24 kann z.B. ein Kraftsensor, beispielsweise in Form eines Piezoelements oder Dehnmessstreifens, verwendet werden welcher am Lenkkraftmodul 2 angeordnet sein kann und eine Ist -Lenkgegenkraftwert QA ausgeben kann (strichlierter Pfeil). Wenn kein Ist-Wert verwendet ist kann auch nur eine Steuerung am Lenkkraftmodul 2 realisiert sein.
Die beiden beschriebenen Regelungen und/oder Steuerungen sind natürlich nicht als abschließend zu betrachten. Es können noch andere Regelungen und Steuerungen im Fahrzeugprüfstand realisiert sein, die der Fachmann als nötig erachtet.

Claims

Patentansprüche Fahrzeugprüfstand (1) zur Durchführung eines Prüflaufs mit einem schräglagefähigen Gesamtfahrzeug (5), dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrzeugprüfstand (1) ein Lenkkraftmodul (2) vorgesehen ist, das mit einem Lenksystem (7) des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs (5) verbindbar ist, dass eine Lenkwinkelerfassungseinheit (20) vorgesehen ist, um einen Lenkwinkel (QM) des Lenksystems (7) während des Prüflaufs zu erfassen, dass eine Detektionseinheit (4) vorgesehen ist, um eine Position (OL) eines Fahrers (8) relativ zum schräglagefähigen Gesamtfahrzeug (5) während des Prüflaufs zu detektieren, dass eine Simulationseinheit (6) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, den Lenkwinkel (QM) und die Position (OL) des Fahrers (8) in einem Simulationsmodell (9) zu verwenden, um eine auf das Lenksystem (7) wirkende, einer vom Fahrer (8) ausgeübten Lenkkraft (QL) entgegenwirkende, Lenkgegenkraft (QA) ZU berechnen, und dass das Lenkkraftmodul (2) ausgebildet ist, die Lenkgegenkraft (QA) auf das Lenksystem (7) zu applizieren. Fahrzeugprüfstand (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Hochachse (z) des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs (5) während des gesamten Prüflaufs in der gleichen, vorzugsweise vertikalen, Prüfposition befindet. Fahrzeugprüfstand (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Fahrzeugprüfstand eine Belastungseinheit (10) zum Antrieb und/oder zur Belastung des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs (5) vorgesehen ist, insbesondere um ein Drehmoment auf eine Komponente eines Antriebsstrangs des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs (5) auszuüben. Fahrzeugprüfstand (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungseinheit (10) zumindest eine Rolle aufweist, auf der ein Hinterrad (73) oder ein Vorderrad (70) des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs (5) anordenbar ist. Fahrzeugprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwinkelerfassungseinheit (20) im Lenkkraftmodul (2) angeordnet ist. Fahrzeugprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prüflaufeinheit (60) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, um vorgegebene Referenzmanöver am Fahrzeugprüfstand (1) im Zuge des Prüflaufs auszuführen, wobei das Referenzmanöver aufgezeichnete Daten eines realen Testfahrt eines Testfahrzeug enthält. Fahrzeugprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrzeugprüfstand (1) eine Visualisierungseinheit (81, 82) vorgesehen ist, um eine virtuelle Fahrumgebung während des Prüflaufs zu erzeugen. Fahrzeugprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Simulationsmodell (6) ein Mehrkörpermodell aufweist, wobei das Mehrkörpermodell vorzugsweise ein Fahrzeugmodell (91) und ein Fahrermodell (92) aufweist. Fahrzeugprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüflaufeinheit (60) ausgebildet ist, gespeicherte Daten einem Umgebungsmodell (93) vorzugeben, und Umgebungsbedingungen während des Prüflaufs simuliert werden. Fahrzeugprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugprüfstand (1) eine Bremsdruckmesseinheit (23) aufweist, die dazu ausgebildet ist, einen Bremsdruck (p) an einer Bremsanlage des Gesamtfahrzeugs (5) zu messen und dass die Simulationseinheit (6) und/oder die Prüflaufeinheit (60) dazu ausgebildet ist, den erfassten Bremsdruck zur Ermittlung eines virtuellen Bremsmoments zu verwendet. Fahrzeugprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugprüfstand (1) eine Drehzahlsignaleinheit (22) aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein Raddrehzahlsignal an einem unbelasteten Rad (70, 73) zu emulieren. Fahrzeugprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationseinheit (6) ausgebildet ist eine Soll-Lenkgegenkraft (QA,S) einem Kraftregler (24) vorzugeben, und der Kraftregler (24) weiters ausgebildet ist, eine Lenkgegenkraftwert-Stellgröße (SGQ) ZU ermitteln. Verfahren zur Durchführung eines Prüflaufs mit einem schräglagefähigen Gesamtfahrzeug (5) an einem Fahrzeugprüfstand (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein am Fahrzeugprüfstand (1) vorgesehenes Lenkkraftmodul (2) mit einem Lenksystem (7) des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs (5) verbunden wird, dass ein Lenkwinkel (QM) des Lenksystems (7) während des Prüflaufs erfasst wird, dass eine Position (OL) eines Fahrers (8) relativ zum schräglagefähigen Gesamtfahrzeug (5) während des Prüflaufs detektiert wird, dass mit einem Simulationsmodell (9) aus dem erfassten Lenkwinkel (QM) und der erfassten Position (aL) des Fahrers (8) eine auf das Lenksystem (7) wirkende, einer vom Fahrer (8) ausgeübten Lenkkraft entgegenwirkende, Lenkgegenkraft (QA) berechnet wird, und dass die Lenkgegenkraft (QA) mit dem Lenkkraftmodul (2) auf das Lenksystem (7) appliziert wird. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass während des Prüflaufs am Fahrzeugprüfstand (1) ein in einer Prüflaufeinheit (60) gespeichertes Referenzmanöver nachgebildet wird, wobei das Referenzmanöver aufgezeichnete Daten eines realen Testfahrt eines Testfahrzeug enthält.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass während des Prüflaufs mittels einer Visualisierungseinheit (81 , 82) eine virtuelle Fahrumgebung am Fahrzeugprüfstand (1) erzeugt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass über die Prüflaufeinheit (60) gespeicherte Daten einem Umgebungsmodell (93) vorgegeben werden, und dass mit dem Umgebungsmodell (93) Umgebungsbedingungen während des Prüflaufs simuliert werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochachse (z) des schräglagefähigen Gesamtfahrzeugs (5) während des Prüflaufs in der gleichen, vorzugsweise vertikalen, Prüfposition gehalten wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremsdruck (p) an einer Bremsanlage des Gesamtfahrzeugs (5) erfasst wird, dass der erfasste Bremsdruck (p) zur Ermittlung eines virtuellen Bremsmomentes verwendet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Raddrehzahl eines angetriebenen Rades (73) des Gesamtfahrzeugs (5) erfasst wird und dazu verwendet wird, um ein Raddrehzahlsignal an einem stillstehenden Rad (70) des Gesamtfahrzeugs (5) zu emulieren.
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