WO2003001170A1 - Prüfplatte für einen plattenprüfstand für fahrzeuge, plattenprüfstand sowie messvorrichtung und prüfverfahren - Google Patents

Prüfplatte für einen plattenprüfstand für fahrzeuge, plattenprüfstand sowie messvorrichtung und prüfverfahren Download PDF

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WO2003001170A1
WO2003001170A1 PCT/EP2002/006904 EP0206904W WO03001170A1 WO 2003001170 A1 WO2003001170 A1 WO 2003001170A1 EP 0206904 W EP0206904 W EP 0206904W WO 03001170 A1 WO03001170 A1 WO 03001170A1
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WO
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test
test plate
plate
wheel
measuring device
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/006904
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English (en)
French (fr)
Inventor
Igor Hess
Original Assignee
Sherpa Autodiagnostik 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 Sherpa Autodiagnostik Gmbh filed Critical Sherpa Autodiagnostik Gmbh
Publication of WO2003001170A1 publication Critical patent/WO2003001170A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/28—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for testing brakes

Definitions

  • Test plate for a plate test stand for vehicles, plate test stand as well as measuring device and test method The present invention relates to a test plate for a plate test bench for vehicles with measuring devices, which are designed to determine forces which arise between a wheel of the vehicle and the test plate when the vehicle drives onto the test plate and applies the brakes, for example a vertically acting one Force that is assigned to the vehicle weight and one that is assigned to the braking effect and in the direction of travel, ie force generally horizontal and in the longitudinal direction of the test plate and also a force acting horizontally but in the transverse direction.
  • the invention further relates to a plate test bench, a measuring device and a test method.
  • plate test benches of the type mentioned at the outset are widespread in vehicle workshops, and are mainly supplied by Sherpa Autodiagnostik GmbH, 8453 Mühldorf / Germany.
  • Such plate test benches are used for various purposes, primarily for the brake test on a motor vehicle, usually at least two test plates, preferably four test plates, being used to carry out the test.
  • the vehicle to be tested drives to the test bench at approx. 5 to 15 km / h and brakes to a standstill on the movably mounted test plates.
  • a conventional plate test stand With a conventional plate test stand, the mobility of the test plates is minimal. It only has to suffice that the forces which are transmitted from the respective vehicle wheel to the movable test plate can be measured using force measuring sensors, usually strain gauge sensors, which are between the movable test plate and a pad on support devices for the test plate are attached.
  • the measurements conventionally carried out can be used, inter alia, to determine the braking force on each wheel and the proportion by weight of the vehicle which is loaded on the respective wheel, and a statement can be made about the setting of the lane of the vehicle, for example whether the lane is too large or is too small. Different settings of the track lead to different lateral forces during braking and these can be determined by the measuring sensors assigned to the test plates.
  • the results in the form of a test report can be saved or printed out with the existing system.
  • An electronic stability program includes an anti-lock braking system (ABS) with other components such as electronic brake force distribution (EBV), traction control (ASR), yaw moment control (GMR) and can also be equipped with an EMB (electromagnetic braking system) or with an EMS (electro-hydraulic) Brake systems) can also be used.
  • ABS anti-lock braking system
  • EMB electronic brake force distribution
  • ASR traction control
  • GMR yaw moment control
  • EMB electro-hydraulic
  • control and regulation units such as ESP, ABS and ASR.
  • Movable plates are connected to sensors.
  • the vehicle to be tested drives to the test stand at approx. 5 to 15 km / h and brakes to a standstill on the movable test plates.
  • the sensor enables the braking force of all tires to be displayed and analyzed.
  • the systems are usually available as 2 plate test systems or as 4 plate test systems.
  • the present invention is based on the object of providing a test plate or test bench, a measuring device and a test method which is capable of delivering considerably more measurement information than was previously possible, which among other things also improves the dynamics of modern controls and regulations, as they are grouped under the generic term "electronic stability program ESP", can be checked.
  • a test plate of the type mentioned at the outset is initially provided, which is characterized in that the test plate has a changeable surface, as a result of which at least two different friction or grip states can be set between the wheel and the test plate, or that the test plate is at least in Is arranged movably in the longitudinal direction against a resistance and / or by means of an active drive, in order likewise to set at least two different friction or grip states.
  • the object is also achieved by a vehicle plate test stand according to claim 16, by a measuring device according to claim 17 and a test method according to claim 25 or 26.
  • test plate Preferred embodiments of the test plate, the test bench, the measuring device and the test method are further described in this application and specified in the subclaims.
  • the detection and evaluation of the actual forces creates new possibilities in the diagnosis of electronic control and regulation in motor vehicles.
  • the present invention offers various possibilities for adjusting the coefficient of friction of the test plates.
  • a test plate according to claim 2 which is characterized in that the test plate has a surface facing the wheel with a first surface pattern provided with holes, as a result of which a first state of friction or grip with the wheel is established and that molded parts, which are arranged below the hole pattern, can be at least partially pushed through the hole pattern in order to produce a second friction or grip state between the wheel and the test plate, which differs from the first friction or grip state.
  • the molded parts can be balls or rollers, for example, which are arranged in a rollable manner within the holes of the hole pattern in order to generate the second friction or grip state.
  • the plate should have a relatively high coefficient of friction, for example corresponding to a normal road surface, if the molded parts, namely balls or rollers, are arranged sunk, ie do not protrude through the holes in the hole pattern. If, on the other hand, the balls or rollers are raised so that they protrude through the holes in the hole pattern, the rotation of the vehicle wheel leads to a rotation of the rollers or balls, which results in a significantly lower coefficient of friction, for example as if the corresponding vehicle wheel runs on ice.
  • test plate Since the forces have to be recorded over a certain route, the test plate needs an appropriate length, which is usually more than 50 cm. Under certain circumstances, it may be expedient to design the test plate by a plurality of individual plates arranged side by side in rows and / or lines, each individual plate being supported by a respective supporting device which has respective measuring devices. One can speak of a "measuring cobblestone", with each slab forming a cobblestone.
  • test plate Another possibility for creating at least two different coefficients of friction is to design the test plate by providing a hydraulic or pneumatic piston / cylinder unit arranged below the test plate, which, by means of controlled throttling, allows a fluid to flow out of at least one chamber formed between the piston and the cylinder or by controlled supply of one Pressure fluid to at least one chamber formed between the piston and the cylinder permits movement of the test plate in the longitudinal direction, but prevents such movement when the throttle point or ramp is inactive.
  • the test plate In order to create the first higher coefficient of friction, the test plate is in principle held stationary by the throttle point or the pump being inactive, i.e. Pressure fluid cannot escape from the chamber of the piston / cylinder unit or is not supplied to the chamber, so that there is no movement of the test plate. If, on the other hand, the second low coefficient of friction is desired, the throttle point is released or the pump is switched on, so that pressure fluid can escape from the chamber via the throttle point, or the piston is moved to the chamber by the work of the pump and corresponding fluid supply. In both cases there is movement of the test plate, which has the effect of reducing the coefficient of friction between the vehicle wheel and the test plate. There is a different slip condition and this affects the electronic devices belonging to the ESP as well as in the former embodiment.
  • test plate With a test plate of this type, the test plate can be designed in the same way as the known test plate from Sherpa Autodiagnostik GmbH, with the difference that to create the second coefficient of friction, the plate must be movable in the longitudinal direction of the vehicle during the test.
  • the storage and measurement of forces in the x, y and z directions is also important.
  • the bearing consists of balls or an elastic plastic or "movable”, for example, deformable rods, which enables the test plate to move freely in the respective measuring direction.
  • 2A-2C is a series of sketches to illustrate the formation of the changeable test plate surface
  • FIG. 3 shows a plan view of a plate test stand according to the invention
  • FIG. 4 is a sectional view of the upper test plate in FIG. 3 on the left side, corresponding to the section plane IV-IV in FIG. 3,
  • FIG. 5 shows a plan view of the base plate of an individual test plate corresponding to FIG. 3, but with the actual test plate removed,
  • Fig. 6 is a sectional drawing according to the section plane VI-VI in
  • the decisive factor is the arrangement of the bearing and the appropriately applied strain gauge sensor, see examples according to FIGS. 1A to ID.
  • strain gauges strain gauges
  • the tension and pressure measurement is made possible by halving the measuring range of a strain gauge sensor and measuring in two directions - see diagram.
  • the DMS measurement data are saved and called up for each measuring element or plate.
  • the synchronization of the measurement data and the representation of the test procedure is done separately by computer and time code.
  • ABS or ASR e.g. of slip
  • the "slip is simulated by a variable test plate surface, as shown in FIGS. 2A, 2B and 2C.
  • a variable surface is simulated, for example, by balls which are lifted through a perforated plate or through a perforated plate with a rough surface finish.
  • the perforated plate can, for example, have a grid arrangement of holes with cone-shaped edges, the actual hole being provided in each case at the upper end of the cone-shaped edge.
  • the balls are either sunk underneath the perforated plate (possibly localized by a further inverted perforated support plate or by a Cage) or they are raised by lifting the support plate so that they partially protrude through the holes in the upper plate to create the second friction condition, but are not pushed completely through the holes (the holes have a smaller diameter than the balls) to prevent them that she get lost. If the ball is sunk, the conical elevations form the rough surface of the test plate, which is desirable for the first friction or grip condition.
  • the ESP program is e.g. largely determined by the yaw moment and speed.
  • test section When checking ESP systems or generally for checking control variables that require a minimum speed of approx. 15 km / h and more, a test section must be larger and equipped with several measuring elements.
  • the new measuring device can be understood under the keyword “measuring cobblestones”.
  • ABS / ASR and ESP are to be understood as follows:
  • ABS means anti-blocking system
  • EBV means electronic brake force distribution
  • ASR means traction control system
  • GMR GMR
  • FIG. 3 first shows a top view of a plate test bench with four test plates which are arranged corresponding to the four wheels of a motor vehicle, for example a car.
  • a motor vehicle for example a car.
  • the invention is not limited to the testing of systems in cars, but can also be used for trucks, for example.
  • test plates which are preferably provided, are spaced from each other in such a way that a large number of conventional cars fit on them:
  • the concrete selection of the dimensions of the individual test plates is also made in such a way that the plate test bench can be used for all common cars as far as possible.
  • test plates 100 have a substructure which, as can be seen from FIGS.
  • this substructure can be accommodated in rails, which are arranged on the floor, in particular with a correspondingly compact design of the substructure of the test plate. That means that during the test the vehicle first drives on a small ramp and then on the surface of the test plates.
  • FIGS. 3 to 7 are not drawn to scale, since the aim is to show the construction in a reasonable size and not to draw it to scale.
  • FIG. 3 can also be understood as a representation of the test plates of FIGS. 1 and 2, only with the proviso that there the test plates 10 are only slightly movable in the longitudinal direction L and not for a pronounced longitudinal movement are designed, as is the case in the embodiment of FIGS. 3 to 7.
  • the reference numeral 100 indicates a test plate, which consists of an upper plate 106 and a lower plate 108, the side cheeks 110 of the upper plate 106 (please see FIG. 6) cover the distance between the two plates 106 and 108.
  • the test plate 100 consisting of the upper plate 106 and the lower base plate 108 with support devices 112 arranged therebetween and (not shown) measuring sensors correspond to the conventional test plates available from Sherpa Autodiagnostik GmbH, which are installed in conventional plate test stands. Since this construction is well known and part of the prior art, it will not be described further. However, one notices that in the embodiment according to the invention according to FIGS. 3 to 7, the individual test plates 100 are supported on balls 14 on respective rails 116.
  • the rails 116 are supported on the base of the recess 102 by means of supports 118 and, moreover, are embedded in the foundation at their end 120 and are supported directly on the foundation itself at the end 122 in a significantly smaller recess 103 of the foundation.
  • the lower base plate 108 is elongated, so that on the right side in FIG. 4 it covers the otherwise open access to the recess 103 with its region 108 ′.
  • test plate 100 moves in the longitudinal direction L, which is basically provided here, the test plate 100 moves so that the part 108 'slides over the rails (with the balls being interposed) and is therefore freely movable in the region of the recess 103.
  • the arrangement of the ball 114 is shown purely schematically. In practice, these can be arranged in a cage so that they are not lost and instead of having them run in open V-shaped grooves, as shown in FIG. 6, the rails 116 and the corresponding rails 124 can be on the underside of the Base plate 108 are approximately L-shaped, so that the balls are encompassed from all sides and can not jump out of the guide. In other words, the arrangement can be designed as if there is a ball-guided rail for a drawer. Below the test plate 100 there is a hydraulic cylinder 130 in this example, which is attached to the base plate 108 at one end via a plate 132 that is perpendicular to the base plate 108.
  • the plate 132 is arranged in the space between the two rails 116 and can therefore be moved in the longitudinal direction L with the lower one of the test plate 100.
  • a piston 134 Inside the cylinder 130 there is a piston 134 with a piston rod 136 which extends out of the cylinder and is attached to a support 138.
  • the support 138 is fastened to the foundation or to a metallic trough 140 which is let into the recess 102.
  • two chambers 142 and 144 are provided within the piston / cylinder unit 130/134, as shown in FIG. 7, which can communicate with a reservoir 150 for hydraulic fluid and with a pump 152 via respective lines 146 and 148.
  • line 148 leads via an electrically controllable throttle valve 154, a line 156, an electrically controllable two-way valve 158 and a line 160 connected to one outlet of the two-way valve 188 to the liquid container 150 and via a line 162 which connects to the second outlet of the two-way valve 158 is connected to an outlet of the pump 152.
  • the line 146 leads via a throttle valve 164, which is also electronically adjustable, a line 166, and a two-way valve 168 to a line 170 which is connected to the liquid container 150.
  • the two-way valve 168 is otherwise connected to an outlet of the pump 152 via a line 172.
  • the lines 174, 176, 178 and 180 are electrical control lines which, starting from an electronic control 182, are connected to the two electromagnetically actuatable throttle valves 154, 164 and the two two-way valves 158 and 168, which can also be electromagnetically actuated.
  • the pump 152 is controlled by the controller 182 via a control line 184.
  • the controller 182 is coupled to a computer 188 with a connected printer 190 via further electrical lines, all of which are provided here with the reference number 186.
  • the reference symbols 192 indicate signal lines which, coming from the measurement sensors of the test plate 100, feed the measurement signals into the computer.
  • the computer has a screen 194 which is used to display the measurement results and other information, for example the type of vehicle, the official registration number etc.
  • a test report can be printed out via the printer 190, which records all measurements which have been carried out.
  • reference numeral 196 indicates a line via which the pump 152 can remove liquid from the liquid container 150.
  • the vehicle is driven onto the plate test stand so that a wheel runs onto the test plate in FIG. 4. If the two valves 154 are closed by activation via the control 182, the piston 134 cannot move within the piston / cylinder unit 130/134 and the test plate 100 is held immovably in the plate test bench. Friction occurs between the wheel of the vehicle and the upper plate 106 of the test plate 100 in accordance with the existing coefficient of friction between the wheel and the plate 106.
  • valve 164 is opened by the control 182 via the control line 176 and the two-way valve 168 is set via the control line 180 such that hydraulic fluid displaced by the chamber 144 flows into the liquid container 150 via the line 170, the cylinder 130 can move relative to the fixed piston 134 in the direction of the support 138, ie the test plate 100 moves from the left position, shown in FIG. 4, to the right until the end part 108 ′ of the base plate reaches approximately the end of the recess 103.
  • the throttle valve 164 provides a predetermined resistance to the movement of the hydraulic fluid and acts with a corresponding force against the movement of the test plate 100.
  • the movement of the test plate corresponds to a reduction in the coefficient of friction between the wheel and the upper plate 106 of the test plate 100, so that the ESP or ABS system of the motor vehicle receives signals (via the sensors that are installed in the vehicle), which are associated with this cause the braking force on the wheel, which is located above the test plate 100 under consideration, to be reduced, since this force is only ever regulated to the range of the maximum braking value, and the braking forces on the other wheels are increased via the sensors installed in the motor vehicle or at least on another wheel also changed to prevent the sudden changed slip state, which has occurred due to the movement of the cylinder 130, the vehicle becomes unstable.
  • the other wheels of the vehicle are on corresponding test plates, it can not only be checked that the braking force is reduced on the respective plate 100, but it can also be determined how the other braking values are regulated according to the system, since all these forces are from a corresponding measuring sensor of the test plate 100 are fed via the measuring line 192 to the computer 188 and this evaluates the signals accordingly. It would be sufficient if only one chamber such as 142 in the arrangement according to FIG. 4 were filled with liquid, in which case the line 148, the throttle valve 154, the two-way valve 158 and the line 162 could be omitted. However, it is necessary to move the plate 100 back to its starting position after the measurement has taken place, and it is useful for this purpose that the further line 148 is also provided.
  • the controller 182 can ensure that the pump 152 takes liquid from the reservoir 150 (via the line 196) and this when the plate is reset feeds into the chamber 144 via the line 162, the two-way valve 158, the line 156 and the valve 154 and therefore ensures the resetting.
  • valve 154 can also be designed as a throttle valve, so that there is a further possibility of influencing the movement of the test plate 100 in the longitudinal direction L, since the valve 154 is then activated at the same time.
  • the signal from the pressure sensor can be device 192 to the computer 188, and these signals can then be used to determine the braking force acting in the longitudinal direction between the wheel concerned and the respective test plate 100.
  • the wheel weight i.e. the percentage by weight of the vehicle weight on the wheel concerned and any transverse forces which arise between the plate 106 and the plate 108 due to the movement of the test plate are also determined, the recordings in the computer then also showing whether the ESP system due to the determined lateral forces works correctly to keep the driving behavior of the vehicle stable.
  • the throttle valves which are preferably variably adjustable, can be set in such a way that there is any resistance to the movement of the test plate 100, and measurements can be carried out at various resistances selected in this way. If, as is preferably provided, four such test plates are provided in accordance with the arrangement of FIG. 3, the throttling points of the individual cylinders 130 can be controlled differently in order to produce reactions of the ESP system in the vehicle and the effect can then be determined outside the vehicle , It is also conceivable, but not mandatory, that the vehicle itself could be provided with a diagnostic connector, via which the computer 188 is also connected to the ESP system in the vehicle.
  • the computer can then compare the signal evaluation by the on-board system with the measurements on the plate test bench and include it in the evaluation. It would also be possible to control the pump 152 and the chamber 142 (or the chamber 144) depending on the position of the throttle valves and the two-way valves so that the test plate 100 is actively driven. A changed slip state also arises in this way, however, the design according to FIG. 4 would then have to be made differently, since the test plate 100 would then have to move from right to left instead of left to right, for which corresponding free spaces must be created.
  • piston rod 136 could also be fastened to the test plate 100, while the cylinder 130 would have to be fastened to the trough 140 or to the foundation via a support such as 138.

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Abstract

Eine Prüfplatte für einen Plattenprüfstand für Fahrzeuge mit Messvorrichtungen, die ausgelegt sind, um Kräfte zu ermitteln, die zwischen einem Rad des Fahrzeugs und der Prüfplatte entstehen, wenn das Fahrzeug auf die Prüfplatte fährt und eine Bremsung vornimmt, beispielsweise eine senkrecht wirkende Kraft, die dem Fahrzeuggewicht zugeordnet ist sowie eine der Bremswirkung zuzuordnende und in Fahrtrichtung, d.h. im Allgemeinen horizontal und in Längsrichtung der Prüfplatte wirkende Kraft sowie eine ebenfalls horizontal, jedoch in Querrichtung wirkende Kraft, zeichnet sich dadurch aus, dass die Prüfplatte eine veränderbare Oberfläche aufweist, wodurch mindestens zwei unterschiedliche Reibungs- bzw. Griffzustände zwischen dem Rad und der Prüfplatte einstellbar sind oder dass die Prüfplatte mindestens in Längsrichtung gegen einen Widerstand und/oder mittels eines aktiven Antriebs bewegbar angeordnet ist, um ebenfalls mindestens zwei unterschiedliche Reibungs- bzw. .Griffzustände einzustellen. Hierdurch können ESP-, ABS-, ASR- und GMR-Systeme geprüft werden.

Description

Prüfplatte für einen Plattenprύf stand für Fahrzeuge, Plattenprüfstand sowie Messvorrichtung und Prüfverfahren. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfplatte für einen Plattenprüfstand für Fahrzeuge mit Messvorrichtungen, die ausgelegt sind, um Kräfte zu ermitteln, die zwischen einem Rad des Fahrzeugs und der Prüfplatte entstehen, wenn das Fahrzeug auf die Prüfplatte fährt und eine Bremsung vornimmt, beispielsweise eine senkrecht wirkende Kraft, die dem Fahrzeuggewicht zugeordnet ist sowie eine der Bremswirkung zuzuordnende und in Fahrtrichtung, d.h. im Allgemeinen horizontal und in Längsrichtung der Prüfplatte wirkende Kraft sowie eine ebenfalls horizontal, jedoch in Querrichtung wirkende Kraft. Ferner betrifft die Erfindung einen Plattenprüfstand, eine Messvorrichtung und ein Prüfverfahren.
So genannte Plattenprüfstände der eingangs genannten Art sind bei Kfz- Werkstätten weit verbreitet, sie werden vor allem von der Fa. Sherpa Autodiagnostik GmbH, 8453 Mühldorf / Deutschland, geliefert. Solche Plattenprüfstände werden für verschiedene Zwecke eingesetzt, vornehmlich für die Bremsprüfung an einem Kraftfahrzeug, wobei üblicherweise mindestens zwei Prüfplatten vorzugsweise vier Prüfplatten verwendet werden, um die Prüfung durchzuführen.
Das zu prüfende Fahrzeug fährt mit ca. 5 bis 15 km/h auf den Prüfstand und bremst bis zum Stillstand auf den beweglich gelagerten Prüfplatten. Bei einem herkömmlichen Plattenprüfstand ist die Beweglichkeit der Prüfplatten minimal. Es muss nur ausreichen, dass die Kräfte, die vom jeweiligen Fahrzeugrad auf die bewegliche Prüfplatte übertragen werden, gemessen werden können unter Anwendung von Kraftmesssensoren, üblicherweise DMS-Sensoren, die zwischen der beweglichen Prüfplatte und einer Unterlage an Abstützeinrichtungen für die Prüfplatte angebracht sind. Durch die Herkömmlicherweise durchgeführten Messungen können unter anderem die Bremskraft an jedem Rad und der Gewichtsanteil des Fahrzeugs, der auf dem jeweiligen Rad lastet, ermittelt werden und es kann eine Aussage über die Einstellung der Spur des Fahrzeugs getroffen werden, beispielsweise, ob die Spur zu groß oder zu klein ist. Unterschiedliche Einstellungen der Spur führen zu unterschiedlichen Querkräften während der Bremsung und diese können von den, den Prüfplatten zugeordneten Messsensoren ermittelt werden. Die Ergebnisse in Form eines Prüfprotokolls kann mit dem existierenden System gespeichert bzw. ausgedruckt werden.
Existierende Plattenprüfstände ermöglichen keine Aussage, ob ein im Fahrzeug verwendetes elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) richtig funktioniert. Ein solches elektronisches Stabilitätsprogramm umfasst ein Antiblockiersystem (ABS) mit weiteren Komponenten wie beispielsweise elektronische Bremskraftverteilung (EBV), Antriebsschlupfregelung (ASR), Gier-Moment-Regelung (GMR) und können auch mit einem EMB (elektromagnetische Bremssystem) oder mit einem EHB (elektrohydraulischen Bremssystemen) ebenfalls verwendet werden.
Detaillierte Informationen zu diesen Bezeichnungen, zu deren Bedeutung und zu der Arbeitsweise können beispielsweise aus der Internet-Seite www.conti.online.com/generator/www/de/continental/teves... ersehen werden. Ferner wird vom Trainings-Center der Fa. Continental Teves ein Training-Center-Programm unter der Marke " Ate-Bremsen" mit der Bezeichnung "Fahr Stabilitätsregelung mit dem elektronischen Stabilitätsprogramm ESP" zur Verfügung gestellt, das detaillierte Angaben zu der Auslegung und Arbeitsweise von Systemen enthält, die zum Konzept von ESP gehören. Die Systeme Motor, Fahrwerk und Bremse von Kraftfahrzeugen beeinflussen einander und sind maßgeblich für ein sicheres Steuern eines Kraftfahrzeuges.
Mit dem Ziel, das Führen des Kraftfahrzeuges sicherer zu gestalten, werden Fahrzeuge zunehmend mit Steuer- und Regelungseinheiten, wie z.B. ESP, ABS und ASR, ausgestattet.
Diese Systeme erfassen die Fahrsituation über im Kraftfahrzeug eingebauten Sensoren, bewerten diese durch eine Elektronik und beeinflussen aktiv das Führen des Kraftfahrzeuges.
Herkömmliche Prüfverfahren, wie z.B. Rollenprüfsysteme, arbeiten in der Regel nur achsbezogen und nur in einem Geschwindigkeitsbereich von bis zu 2,5 km/h. Ein solcher Rollenprüfstand kann deshalb die Dynamik der modernen Steuerungen und Regelungen, wie z.B. ESP, ABS und ASR, nicht wiedergeben.
Es gibt jedoch Sonderversionen, wo mit erhöhter Geschwindigkeit auf 4 Rollen gleichzeitig getestet wird, trotzdem kann speziell die Dynamik des echten Fahrbetriebs nur näherungsweise erreicht werden.
Im Stand der Technik sind auch Plattenprüfsysteme bekannt, die bereits seit den 30er Jahren im Einsatz sind. Hierbei sind bewegliche Platten mit Sensoren verbunden. Das zu prüfende Fahrzeug fährt mit ca. 5 bis 15 km/h auf den Prüfstand und bremst bis zum Stillstand auf den beweglichen Prüfplatten. Der Sensor ermöglicht eine Darstellung und Analyse der Bremskraft aller Reifen.
Die Systeme gibt es in der Regel als 2 Plattenprüfsystem oder als 4 Plattenprüf system.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfplatte bzw. einen Prüfstand, eine Messvorrichtung sowie ein Prüfverfahren vorzusehen, die bzw. der bzw. das im Stande ist, wesentlich mehr an Messinformationen zu liefern als bisher möglich war, wodurch unter anderem auch die Dynamik von modernen Steuerungen und Regelungen, wie sie unter dem Oberbegriff "elektronisches Stabilitätsprogramm ESP" gruppiert werden, geprüft werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird zunächst eine Prüfplatte der eingangs genannten Art vorgesehen, die sich dadurch auszeichnet, dass die Prüfplatte eine veränderbare Oberfläche aufweist, wodurch mindestens zwei unterschiedliche Reibungs- bzw. Griffzustände zwischen dem Rad und der Prüfplatte einstellbar sind oder dass die Prüfplatte mindestens in Längsrichtung gegen einen Widerstand und/ oder mittels eines aktiven Antriebs bewegbar angeordnet ist, um ebenfalls mindestens zwei unterschiedliche Reibungs- bzw. Griffzustände einzustellen.
Die Aufgabe wird darüber hinaus durch einen Fahrzeugplattenprüfstand gemäß Anspruch 16, durch eine Messvorrichtung nach Anspruch 17 und ein Prüfverfahren nach Anspruch 25 oder 26 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen der Prüfplatte, des Prüfstands, der Messvorrichtung und der Prüfverfahren sind ferner in dieser Anmeldung beschrieben und in den Unteransprüchen angegeben. Die neue Prüfplatte, der neue Plattenprüfstand bzw. die neue Messvorrichtung oder das neue Prüfverfahren auf der Basis von Prüfplatten, denen Messsensoren zugeordnet sind, die die Kräfte am Reifen während der Fahrt auf der Prüfstrecke und während des Bremsens ermitteln, ermöglichen es, durch den justierbaren Reibwert der Prüfplatten, gezielte Aussagen zu der Funktion und Wirkung der verschiedenen zu einem elektronischen Stabilitätsprogramm gehörenden Elemente, d.h. zu der Funktion und Wirkung der in Kraftfahrzeugen eingebauten Einrichtungen sowie der entsprechenden elektronischen Steuerung und Regelung, zu treffen. Durch das Erfassen und Auswerten der tatsächlichen Kräfte werden neue Möglichkeiten in der Diagnose von elektronischer Steuerung und Regelung in Kraftfahrzeugen geschaffen.
Die vorliegende Erfindung bietet verschiedene Möglichkeiten, den Reibwert der Prüfplatten zu justieren.
Bei der ersten Variante wird eine Prüfplatte nach Anspruch 2 vorgesehen, die sich dadurch auszeichnet, dass die Prüfplatte eine dem Rad zugewandte Oberfläche mit einem ersten mit Löchern versehenen Oberflä- chenmuster aufweist, wodurch sich einen ersten Reibungs- bzw. Griffzustand mit dem Rad einstellt und dass Form teile, die entsprechend dem Lochmuster unterhalb diesem angeordnet sind, mindestens teilweise durch das Lochmuster hindurch schiebbar sind, um einen zweiten Reibungs- bzw. Griffzustand zwischen dem Rad und der Prüfplatte zu erzeugen, der sich vom ersten Reibungs- bzw. Griffzustand unterscheidet.
Die Formteile können beispielsweise Kugeln oder Rollen sein, die zur Erzeugung des zweiten Reibungs- bzw. Griffzustands innerhalb der Löcher des Lochmusters Rollbar angeordnet sind. Bei dieser Ausführung dürfte die Platte, wenn die Formteile, nämlich Kugeln oder Rollen, versenkt angeordnet sind, d.h. nicht durch die Löcher des Lochmusters hindurch ragen, einen relativ hohen Reibwert aufweisen, beispielsweise entsprechend einer normalen Straßenoberfläche. Werden dagegen die Kugeln oder Rollen angehoben, so dass sie durch die Löcher des Lochmusters hindurchragen, führt die Drehung des Fahrzeugrades zu einer Drehung der Rollen bzw. Kugeln, wodurch ein deutlich geringerer Reibwert sich ergibt, beispielsweise als ob das entsprechende Fahrzeugrad auf Eis läuft. Durch das ABS-System des Fahrzeugs wird dies normalerweise dazu führen, dass das Rad auf Eis weniger gebremst wird, um ein Blockieren des Rades und die einhergehende Unstabilität des Fahrzeugs zu vermeiden. Dass eine Regelung der Bremskraft tatsächlich erfolgt, kann von dem Kraftmesssensor abgelesen werden, der dem Rad zugeordnet ist, das auf der Prüfplatte mit dem geringen Reibwert sich befindet.
Da aber die anderen Räder normal gebremst werden, da sie auf dem Bodenbelag oder auf Prüfplatten mit dem höheren Reibwert laufen, wird dies normalerweise auch dazu führen, dass das Auto zu gieren anfängt, wobei die entsprechenden Kräfte, die zum Giermoment beitragen, von den Sensoren und bzw. den Sensorsignalen ermittelt werden, die die Querkräfte messen. Bei korrekter Arbeitsweise des ESP-Systems müsste dann auch die Bremswirkung auf die anderen Räder korrigiert werden, um das Giermoment innerhalb der zulässigen Grenze zu halten. Durch die Überprüfung der zeitlichen Verläufe der Messkurven von den Messsensoren und entsprechende Auswertung können dann Schlüsse gezogen werden, ob das ESP-System in der vorgesehenen Art und Weise funktioniert. Im Übrigen kann man auch aus dem Signalverläufen sehen, ob alle Polpaare bei den Radsensoren, die im Fahrzeug eingebaut sind, ordnungsgemäß funktionieren, da fehlerhafte Pole bzw. Polpaare zu Signalschwankungen führen, die aus dem zeitlichen Verlauf der führen, die aus dem zeitlichen Verlauf der Messsignale herausgefiltert bzw. erkannt werden können.
Eine andere Möglichkeit, unterschiedliche Reibwertzustände an der Prüfplatte einzustellen, besteht darin, die Formteile, beispielsweise Stifte, mit gerundeten freien Enden auszubilden. Werden diese gerundeten freien Enden durch eine ansonsten relativ glatte Lochplatte hindurchgeschoben, so kann dies zu einem erhöhten Reibwert führen, während bei einer relativ glatten Lochplatte ohne hindurch ragende Stifte, ein eher geringerer Reibwert zu erwarten ist.
Bei allen Vorrichtungen mit anhebbaren Formteilen sind diese Günstigerweise entsprechend Anspruch 4 auf einer gegenüber einer oberen, das Lochmuster aufweisenden Platte bewegbaren Abstützplatte angeordnet.
Da die Aufzeichnung der Kräfte über einen gewissen Fahrweg erfolgen muss, braucht die Prüfplatte eine entsprechende Länge, die üblicherweise mehr als 50 cm beträgt. Unter Umständen kann es günstig sein, die Prüfplatte durch mehrere einzelne, nebeneinander in Reihen und /oder Zeilen angeordnete Platten auszubilden, wobei jede einzelne Platte von einer jeweiligen Abstützeinrichtung abgestützt ist, die jeweilige Messvorrichtungen aufweist. Man kann von einer "messenden Kopfsteinpflaster" sprechen, wobei jede Platte einen Kopfstein bildet.
Eine andere Möglichkeit zur Schaffung von mindestens zwei unterschiedlichen Reibwerten besteht darin, die Prüfplatte dadurch auszubilden, dass eine hydraulische oder pneumatische unterhalb der Prüfplatte angeordnete Kolben /Zylindereinheit vorgesehen ist, die durch kontrolliertes Drosseln das Ausfließen eines Fluids aus mindestens einer zwischen Kolben und Zylinder gebildeten Kammer oder durch kontrollierte Zufuhr eines Druckfluids zu mindestens einer zwischen Kolben und Zylinder gebildeten Kammer eine Bewegung der Prüfplatte in Längsrichtung zulässt, jedoch bei inaktiver Drosselstelle oder Rampe eine solche Bewegung unterbindet.
Zur Schaffung des ersten höheren Reibwerts wird die Prüfplatte im Prinzip stationär gehalten, dadurch dass die Drosselstelle oder die Pumpe inaktiv ist, d.h. Druckfluid aus der Kammer der Kolben /Zylindereinheit nicht entweichen kann bzw. der Kammer nicht zugeführt wird, so dass eine Bewegung der Prüfplatte nicht vorkommt. Wird dagegen der zweite niedrige Reibwert gewünscht, wird die Drosselstelle freigegeben oder die Pumpe eingeschaltet, so dass Druckfluid aus der Kammer über die Drosselstelle entweichen kann oder der Kolben wird durch die Arbeit der Pumpe und entsprechende Fluidzufuhr zu der Kammer bewegt. In beiden Fällen tritt eine Bewegung der Prüfplatte auf, die sich so auswirkt, als ob der Reibwert zwischen Fahrzeugrad und Prüfplkatte herabgesetzt worden wäre. Es liegt ein anderer Schlupfzustand vor und dies beeinflusst die elektronischen Einrichtungen, die zum ESP gehören, genauso wie bei der erstgenannten Ausführungsform.
Im Prinzip besteht auch die Möglichkeit, eine Bewegung der Platte durch eine andere mechanische Einrichtung zu erzeugen, beispielsweise durch eine umlaufende Spindel und Spindelmutteranordnung, wobei die Spindel von einem Elektromotor (oder einem anderen Motor) angetrieben wird und mit einer Mutter kämmt, die an der Prüfplatte befestigt ist und für die Bewegung der Prüfplatte sorgt. Die Anordnung kann auch umgekehrt sein, d.h. die Spindel mit Antriebsmotor kann an der Prüfplatte befestigt werden, während die Mutter, die mit der Spindel kooperiert, fest am Boden bzw. in einem entsprechenden Einsatz am Boden angeordnet ist. Wird die Spindel festgehalten, ist die Prüfplatte unbeweglich angeordnet. Es tritt ein erster höherer Reibwert auf. Wird die Spindel angetrieben, so bewegt sich die Prüfplatte in Längsrichtung des Fahrzeugs und es wird ein entsprechend geringerer Reibwert vorgesehen bzw. erzeugt, d.h. vorgetauscht.
Bei einer Prüfplatte dieser Art kann die Prüfplatte gleich ausgebildet werden wie die bekannte Prüfplatte der Fa. Sherpa Autodiagnostik GmbH, mit dem Unterschied, dass zur Schaffung des zweiten Reibwerts die Platte in Längsrichtung des Fahrzeugs während der Prüfung verfahrbar sein muss.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Bremskräfte, die in Längsrichtung wirken, über das Antriebssystem für die Prüfplatte zu gewinnen. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Druck in der Kammer bzw. in der Leitung gemessen wird, weil dieser Druck sich proportional zur Bremskraft verhält. Durch die Aufzeichnung des Druckverlaufs als Funktion der Zeit können auf diese Weise nützliche Informationen über die Wirkung des ABS-Systems sowie die zugeordneten Steuerungen im elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP) gewonnen werden.
Mindestens bei der ersten Variante mit Formteilen, die durch ein Lochmuster in der Oberfläche der Prüfplatte hindurch geschoben werden, ist auch die Lagerung und Messung von Kräften in x-, y- und z-Richtung wichtig.
Die Lagerung besteht aus Kugeln oder einem elastischen Kunststoff oder "beweglichen" bspw. verformbaren Stäben, welche der Prüfplatte Bewegungsfreiheit in die jeweilige Messrichtung ermöglicht.
Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, welche zeigen: Fig. 1A-1D eine Reihenfolge von Skizzen, die die Anordnung einer beweglich angeordneten Prüfplatte gegenüber einer Basisplatte zeigen, mit Angaben zu der Anbringung von DMS-Sensoren, an die Lagerung, die der Erfassung der im Betrieb vorkommenden Kräfte dienen,
Fig. 2A-2C eine Skizzenreihe zur Darstellung der Ausbildung der veränderbaren Prüfplattenoberfläche,
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Plattenprüfstand,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung der in Figur 3 oberen Prüfplatte auf der linken Seite entsprechend der Schnittebene IV-IV in Figur 3,
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Basisplatte einer einzelnen Prüfplatte entsprechend der Figur 3, jedoch mit der eigentlichen Prüfplatte entfernt,
Fig. 6 eine Schnittzeichnung entsprechend der Schnittebene VI-VI in
Fig. 5, jedoch mit der eigentlichen Prüfplatte in der Position gemäß Fig. 4,
Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Aus- führungsform einer Prüfplatte nach den Figuren 3 bis 6.
Entscheidend ist die Anordnung von Lagerung und entsprechend appli- ziertem DMS Sensor, siehe Beispiele gemäß Fig. 1A bis Fig ID. Die I-Form der Abstützeinrichtung der Fig. IB und die T-Form gemäß Fig. IC stellen unterschiedliche Versionen der Abstützelemente, die als runde Säulen in Fig. 1A dargestellt sind, wobei die mit Schraffur gezeigten Sensoren bevorzugt an flachen angefrästen Flachen montiert sind
Folgende Kräfte werden erfasst:
- die horizontale Frontkraft als Zug oder Druck
- die horizontale Querkraft als Zug oder Druck
- das horizontale Moment der Prüfplatte
- die vertikale Gewichtskraft.
Dies wird ermöglicht durch zwei oder mehr DMS Sensoren (Dehn- Messstreifen), welche jeweils - entsprechend appliziert - die Kraftkomponente messen (siehe Beispiele).
Die Zug- und Druckmessung wird ermöglicht durch Halbierung des Messbereiches eines DMS Sensors und Messung in zwei Richtungen - siehe Diagramm.
2. Dezentrale Prüfdatenerfassung, - Speicherung und Bereitstellung
Die DMS Messdaten werden je Messelement bzw. Platte gespeichert und abgerufen.
Die Synchronisierung der Messdaten und die Darstellung des Prüfvorganges erfolgt gesondert per Computer und Zeitcode.
3. Veränderliche Prüfoberfläche Die Aktivierung von elektronischen Steuerungen, wie z.B. ABS, ASR oder ESP, hängt von unterschiedlichen Eingangsgrößen in bestimmten Fahrsituationen ab.
ABS oder ASR z.B. von Schlupf
Der "Schlupf wird simuliert durch eine veränderliche Prüfplattenoberflä- che, wie in Fig. 2A, 2B und 2C gezeigt. Eine veränderliche Oberfläche wird simuliert z.B. durch Kugeln, welche durch ein Lochblech bzw. durch eine Lochplatte mit rauer Oberflächenbeschaffenheit, gehoben werden. Die Lochplatte kann z.B. eine Rasteranordnung von Löchern mit konusförmig angestellten Rändern aufweisen, wobei das eigentliche Loch jeweils am oberen Ende des konusförmigen Randes vorgesehen ist. Die Kugeln liegen entweder versenkt unterhalb der gelochten Platte (evtl. lokalisiert durch eine weitere umgekehrt angeordnete, gelochte Abstützplatte oder durch einen Käfig) oder sie werden durch Anheben der Abstutzplatte so angehoben, dass sie durch die Locher der oberen Platte zur Schaffung des zweiten Reibungszustandes teilweise hindurchragen, jedoch nicht vollständig durch die Löcher hindurchgedrückt werden (die Locher haben einen kleineren Durchmesser als die Kugeln) um zu verhindern, dass sie verloren gehen. Wenn die Kugel versenkt angeordnet sind bilden die konusförmige Erhöhungen die raue Oberfläche der Prüfplatte, die für den ersten Reibungs- bzw. Griffzustand erwünscht ist.
Das ESP-Programm wird z.B. maßgeblich vom Giermoment und Geschwindigkeit bestimmt.
4. Beschreibung der Prüfaufbauten Bei ABS und ASR sind für Pkw 4 Plattenprüfsysteme denkbar mit veränderlicher Prüfoberfläche.
Bei der Überprüfung von ESP-Systemen oder allgemein zur Prüfung von Steuer- und Regelgrößen, welche eine Mindestgeschwindigkeit von ca. 15 km/h und mehr fordern, muss eine Prüfstrecke größer und mit entsprechend mehreren Messelementen ausgestattet sein.
Man kann die neuartige Messvorrichtung unter dem Stichwort "messendes Kopfsteinpflaster" verstehen.
Man kann die Frage stellen, warum es notwendig ist, solche Testverfahren durchzuführen. Hierzu ist zu sagen, dass sicherheitsrelevante Bauteile zunehmend elektronisch gesteuert werden. Je komplexer ein System wird, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Fehlerzustand eintritt. Bis zu der vorliegenden Erfindung war die einzige Möglichkeit, ABS/ASR und ESP in der Praxis zu prüfen, die Verwendung von im Fahrzeug eingebauten Diagnosesystemen. Die Frage ist, ob diese Systeme die Realität richtig widerspiegeln.
Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass ABS/ASR und ESP wie folgt zu verstehen sind:
ABS bedeutet Antiblockiersystem (anti blocking System)
EBV bedeutet elektronische Bremskraftverteilung (electronic brake force distribution)
ASR (TCS) bedeutet Traktionssteuerungssystem (traction control System),
GMR (AYC) bedeutet aktive Giersteuerung (active yaw control) Man kann sagen, dass ABS plus EBD plus ASR plus GMR mit ESP gleichzusetzen ist, d.h. mit einem elektronischen Stabilitätsprogram (electronic stability program).
Figur 3 zeigt zunächst in Draufsicht einen Plattenprüfstand mit vier Prüfplatten, die entsprechend den vier Rädern eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Pkws angeordnet sind. Es soll aber an dieser Stelle zum Ausdruck gebracht werden, dass die Erfindung nicht auf die Prüfung von System bei Pkws beschränkt ist, sondern bspw. auch für LKWs angewendet werden kann.
Die vier Prüfplatten, die vorzugsweise vorgesehen sind, werden so voneinander mit Abstand angeordnet, dass eine Vielzahl von herkömmlichen Pkws darauf passen: Auch die konkrete Auswahl der Abmessungen der einzelnen Prüfplatten wird so getroffen, dass der Plattenprüfstand möglichst für alle gängigen Pkws verwendet werden kann.
Es soll auch an dieser Stelle zum Ausdruck gebracht werden, dass es zwar denkbar ist, einen Plattenprüfstand mit lediglich einer Prüfplatte auszustatten, da man insbesondere bei wiederholten Prüfungen der einzelnen Räder doch sehr viel Information über die Bremssysteme und die ESP- Systeme eines Fahrzeugs auch mit einer einzigen Platte gewinnen kann. Üblicherweise werden aber mindestens zwei Prüfplatten vorgesehen, die es ermöglichen, die Prüfung an der Vorderachse und dann an der Hinterachse oder umgekehrt vorzunehmen. Am allerbesten ist es, wenn alle vier Prüfplatten gemeinsam zum Einsatz kommen, da dann alle vier Räder gleichzeitig auf den Prüfplatten angeordnet sind und genau kontrollierbare Reibwerte an den einzelnen Platten vorhanden sind. Es soll außerdem an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass die Prüfplatten 100 eine Unterkonstruktion aufweisen, die, wie aus den Figuren 4 und 6 ersichtlich ist, in eine Ausnehmung 102 im Fundament der Werkstatt untergebracht werden kann. Anstatt eine Ausnehmung 102 im Fundament 104 vorzusehen, kann man insbesondere bei entsprechend kompakter Bauweise des Unterbaus der Prüfplatte dieser Unterbau in Schienen unterbringen, die am Boden angeordnet sind. D.h, dass während der Prüfung das Fahrzeug zunächst auf einer kleinen Rampe fährt und dann auf die Oberfläche der Prüfplatten.
Es soll hier auch zum Ausdruck gebracht werden, dass die einzelnen Zeichnungen der Fig. 3 bis 7 nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind, da das Bestreben darauf gerichtet ist, die Konstruktion in einer vernünftigen Größe zu zeigen und nicht maßstabsgetreu zu zeichnen.
Es soll auch erwähnt werden, dass die Anordnung gemäß Fig. 3 genauso als eine Darstellung der Prüfplatten der Fig. 1 und 2 verstanden werden kann, nur mit der Maßgabe, dass dort die Prüfplatten 10 nur geringfügig in Längsrichtung L bewegbar angeordnet sind und nicht für eine ausgeprägte Längsbewegung ausgelegt sind, wie bei der Ausführungsform der Fig. 3 bis 7 der Fall ist.
Bezug nehmend auf die weiteren Figuren, vor allem die Figur 4, deutet das Bezugszeichen 100 auf eine Prüfplatte, die aus einer oberen Platte 106 und einer unteren Platte 108 besteht, wobei die Seitenwangen 1 10 der oberen Platte 106 (siehe bitte Fig. 6) den Abstand zwischen den beiden Platten 106 und 108 überdecken.
Die Prüfplatte 100, bestehend aus der oberen Platte 106 und der unteren Basisplatte 108 mit dazwischen angeordneten Abstützeinrichtungen 112 und (nicht gezeigten) Messsensoren entsprechen den herkömmlichen, von der Fa. Sherpa Autodiagnostik GmbH erhältlichen Prüfplatten, die bei herkömmlichen Plattenprüfständen eingebaut werden. Da diese Konstruktion gut bekannt ist und zum Stand der Technik gehört, wird sie nicht weiter beschrieben. Man merkt aber, dass bei der erfindungsgemäßen Ausführung nach den Figuren 3 bis 7 die einzelnen Prüfplatten 100 über Kugeln 14 an jeweiligen Schienen 1 16 abgestützt sind. Die Schienen 116 sind über Stützen 118 am Boden der Ausnehmung 102 abgestützt und im Übrigen an ihrem Ende 120 im Fundament eingebettet und am Ende 122 in einer deutlich kleineren Ausnehmung 103 des Fundaments am Fundament selbst direkt abgestützt. Man merkt auch, dass die untere Basisplatte 108 verlängert ist, so dass sie auf der rechten Seite in Figur 4 den sonst offenen Zugang zu der Ausnehmung 103 mit seinem Bereich 108' abdeckt.
Bei Bewegung der Prüfplatte 100 in Längsrichtung L, was hier grundsätzlich vorgesehen ist, bewegt sich die Prüfplatte 100, so dass das Teil 108' über die Schienen gleitet (unter Zwischenschaltung der Kugeln) und daher in den Bereich der Ausnehmung 103 frei beweglich ist.
Es soll hier zum Ausdruck gebracht werden, dass die Anordnung der Kugel 114 rein schematisch dargestellt ist. In der Praxis können diese in einem Käfig angeordnet werden, damit sie nicht verloren gehen und anstatt sie in offenen V-förmigen Nuten laufen zu lassen, wie bei der Figur 6 gezeigt, können die Schienen 1 16 und die entsprechenden Schienen 124 an der Unterseite der Basisplatte 108 in etwa L-förmig ausgebildet werden, damit die Kugeln von allen Seiten umfasst sind und nicht aus der Führung herausspringen können. Mit anderen Worten kann die Anordnung so ausgelegt werden, als ob eine Kugelgeführte Schiene für eine Schublade vorliegt. Unterhalb der Prüfplatte 100 befindet sich in diesem Beispiel ein Hydraulikzylinder 130, der an seinem einen Ende über eine Platte 132, die senkrecht zur Basisplatte 108 steht, an der Basisplatte 108 angebracht ist. Man merkt, dass die Platte 132 in den Zwischenraum zwischen den beiden Schienen 1 16 angeordnet ist und daher in Längsrichtung L mit der unteren der Prüfplatte 100 bewegbar ist. Innerhalb des Zylinders 130 befindet sich ein Kolben 134 mit einer aus dem Zylinder herausgeführten Kolbenstange 136, die an einer Abstützung 138 angebracht ist. Die Ab- stützung 138 ist am Fundament befestigt bzw. an einer metallischen Wanne 140, die in die Ausnehmung 102 eingelassen wird.
Innerhalb der Kolben/ Zylindereinheit 130/ 134 sind, wie in Fig.7 gezeigt, in diesem Beispiel zwei Kammern 142 und 144 vorgesehen, die über jeweilige Leitungen 146 und 148 mit einem Reservoir 150 für hydraulische Flüssigkeit sowie mit einer Pumpe 152 kommunizieren können.
Konkret führt die Leitung 148 über eine elektrisch ansteuerbares Drosselventil 154, eine Leitung 156, ein elektrisch ansteuerbares Zweiwegventil 158 und eine an den einen Ausgang des Zweiwegventils 188 angeschlossenen Leitung 160 zum Flüssigkeitsbehälter 150 und über eine Leitung 162, die an dem zweiten Ausgang des Zweiwegventils 158 angeschlossen ist, zu einem Ausgang der Pumpe 152. In entsprechender Weise führt die Leitung 146 über ein ebenfalls elektronisch einstellbares Drosselventil 164, eine Leitung 166, ein Zweiwegventil 168 zu einer Leitung 170, die an den Flüssigkeitsbehälter 150 angeschlossen ist. Das Zweiwegventil 168 ist im Übrigen über eine Leitung 172 an einen Ausgang der Pumpe 152 angeschlossen. Die Leitungen 174, 176, 178 und 180 sind elektrische Steuerleitungen, die von einer elektronischen Steuerung 182 ausgehend an die zwei elektromagnetisch betätigbaren Drosselventile 154, 164 und die zwei ebenfalls elektromagnetisch ansteuerbaren Zweiwegventile 158 bzw. 168 angeschlossen sind. Ferner wird die Pumpe 152 über eine Steuerleitung 184 von der Steuerung 182 angesteuert. Die Steuerung 182 ist über weitere elektrische Leitungen, die hier gesamthaft mit dem Bezugszeichen 186 versehen sind, mit einem Computer 188 mit angeschlossenem Drucker 190 gekoppelt. Die Bezugszeichen 192 deuten auf Signalleitungen, die, von den Messsensoren der Prüfplatte 100 kommend, die Messsignale in den Computer einspeisen. Der Computer verfügt über einen Bildschirm 194, der zur Darstellung der Messergebnisse und anderer Informationen dient, beispielsweise Fahrzeugtyp, das amtliche Kennzeichen usw. Über den Drucker 190 kann ein Prüfprotokoll ausgedruckt werden, das alle Messungen festhält, die durchgeführt worden sind. Schließlich deutet das Bezugszeichen 196 auf eine Leitung, über die die Pumpe 152 Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 150 entnehmen kann.
Die Wirkungsweise der Prüfplatte bzw. des Plattenprüfstands gemäß Figuren 3 bis 7 kann nun wie folgt erläutert werden.
Zunächst wird das Fahrzeug auf den Plattenprüfstand gefahren, so dass ein Rad auf die Prüfplatte in Figur 4 darauf fährt. Sind die zwei Ventile 154 durch Ansteuerung über die Steuerung 182 geschlossen, kann der Kolben 134 sich innerhalb der Kolben /Zylindereinheit 130/ 134 nicht bewegen und die Prüfplatte 100 ist unbeweglich im Plattenprüfstand gehalten. Zwischen dem Rad des Fahrzeugs und der oberen Platte 106 der Prüfplatte 100 entsteht Reibung entsprechend dem vorhandenen Reibwert zwischen dem Rad und der Platte 106. Wird nun das Ventil 164 über die Steuerleitung 176 von der Steuerung 182 geöffnet und das Zweiwegventil 168 über die Steuerleitung 180 so eingestellt, dass hydraulische Flüssigkeit, die von der Kammer 144 verdrängt wird, über die Leitung 170 in den Flüssigkeitsbehälter 150 hineinfließt, kann der Zylinder 130 gegenüber dem fest angeordneten Kolben 134 in Richtung auf die Abstützung 138 zu bewegen, d.h. die Prüfplatte 100 bewegt sich von der linken Position, in Fig. 4 dargestellt, nach rechts bis das Endteil 108' der Basisplatte in etwa an das Ende der Ausnehmung 103 gelangt. Während dieser ganzen Bewegung bietet das Drosselventil 164 einen vorgegebenen Widerstand zu der Bewegung der hydraulischen Flüssigkeit und wirkt mit einer entsprechenden Kraft gegen die Bewegung der Prüfplatte 100. Da diese Kraft aber deutlich niedriger ist als die Kraft, die herrscht, wenn das Ventil 164 geschlossen ist, entspricht die Bewegung der Prüfplatte einer Herabsetzung des Reibwerts zwischen dem Rad und der oberen Platte 106 der Prüfplatte 100, so dass das ESP- bzw. ABS-System des Kraftfahrzeuges Signale erhält (über die Sensoren, die im Fahrzeug eingebaut sind), die dazu führen, dass die Bremskraft an dem Rad, das sich oberhalb der betrachteten Prüfplatte 100 befindet, herabgesetzt wird, da diese Kraft immer nur auf den Bereich des maximalen Bremswerts zu geregelt wird, und über die im Kraftfahrzeug eingebauten Sensoren werden die Bremskräfte an den anderen Rädern oder mindestens an einem weiteren Rad auch geändert, um zu verhindern, dass durch den plötzlichen geänderten Schlupfzustand, der durch die Bewegung des Zylinders 130 aufgetreten ist, das Fahrzeug instabil wird. Liegen die anderen Räder des Fahrzeugs auf entsprechenden Prüfplatten, so kann nicht nur geprüft werden, dass an der jeweiligen Platte 100 die Bremskraft herabgesetzt wird, sondern es kann auch ermittelt werden, wie die anderen Bremswerte dem System entsprechend geregelt werden, da alle diese Kräfte von einem entsprechenden Messsensor der Prüfplatte 100 über die Messleitung 192 dem Computer 188 zugeführt werden und dieser die Signale entsprechend auswertet. Es wäre wohl ausreichend, wenn nur eine Kammer wie 142 in der Anordnung gemäß Fig. 4 mit Flüssigkeit gefüllt wäre, wobei dann die Leitung 148, das Drosselventil 154, das Zweiwegventil 158 und die Leitung 162 fortgelassen werden könnten. Es ist aber notwendig, die Platte 100 nach erfolgter Messung wieder in seine Ausgangsposition zurück zu fahren, und es ist zu diesem Zweck nützlich, dass auch die weitere Leitung 148 vorgesehen ist. Durch Einstellung des Zweiwegventils 158, so dass dieses nunmehr über die Leitung 162 mit der Pumpe 152 verbunden ist, kann bei Rückstellung der Platte die Steuerung 182 dafür sorgen, dass die Pumpe 152 Flüssigkeit aus dem Reservoir 150 entnimmt (über die Leitung 196) und diese über die Leitung 162, das Zweiwegventil 158, die Leitung 156 und das Ventil 154 in die Kammer 144 speist und daher für die Rückstellung sorgt.
Wird aber die zweite Kammer 144 vorgesehen, so kann auch hier das Ventil 154 als Drosselventil ausgebildet werden, wodurch eine weitere Möglichkeit besteht, die Bewegung der Prüfplatte 100 in Längsrichtung L zu beeinflussen, da das Ventil 154 dann zeitgleich angesteuert wird.
Wie aber ersichtlich ist, würde es streng genommen ausreichen, wenn lediglich die Leitung 146 das elektrisch einstellbare Drosselventil 164, und das Zweiwegventil 168 vorgesehen wären, d.h. die Kammer 144 nicht notwendigerweise mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllt werden muss, sondern zu der Atmosphäre offen gelassen werden könnte. Die Rückstellung der Platte kann ohnehin über die Teile 152, 172, 168, 166, 164 und 146 erfolgen.
Wenn ein Drucksensor in die Leitung 146 eingebaut ist, wie beispielsweise bei 198 gezeigt, so kann das Signal des Drucksensors über eine Messlei- tung 192 an den Computer 188 geführt werden, und über diese Signale kann dann die Bremskraft ermittelt werden, die zwischen dem betroffenen Rad und der jeweiligen Prüfplatte 100 in Längsrichtung wirkt.
Über die Sensoren, die sich zwischen der oberen Platte 106 und 108 befinden, die nicht näher beschrieben werden, da sie an sich bekannt sind, kann wie bisher das Radgewicht, d.h. der Gewichtsanteil des Fahrzeuggewichts, am betroffenen Rad ermittelt werden und etwaige Querkräfte, die zwischen der Platte 106 und der Platte 108 aufgrund der Bewegung der Prüfplatte entstehen, ebenfalls ermittelt werden, wobei die Aufzeichnungen im Computer dann auch zeigen, ob das ESP-System aufgrund der ermittelten Querkräfte richtig funktioniert, um das Fahrverhalten des Fahrzeugs stabil zu halten.
An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, dass die Drosselventile, die vorzugsweise variabel einstellbar sind, so eingestellt werden können, dass ein beliebiger Widerstand zu der Bewegung der Prüfplatte 100 vorliegt, und es können Messungen bei verschiedenen so ausgewählten Widerständen erfolgen. Wenn, wie bevorzugt vorgesehen, vier solche Prüfplatten entsprechend der Anordnung der Figur 3 vorgesehen sind, so können die Drosselstellen der einzelnen Zylinder 130 unterschiedlich angesteuert werden, um Reaktionen des ESP-Systems im Fahrzeug zu produzieren und die Auswirkung kann dann außerhalb des Fahrzeugs ermittelt werden. Es ist auch denkbar, aber nicht zwingend vorgesehen, dass das Fahrzeug selbst mit einem Diagnosestecker versehen werden könnte, über den der Computer 188 auch an das ESP-System im Fahrzeug angeschlossen ist. Der Computer kann dann die Signalauswertung durch das On-board-System mit den Messungen am Plattenprüfstand vergleichen und in die Auswertung einbeziehen. Es bestünde auch die Möglichkeit, über die Pumpe 152 und die Kammer 142 (oder die Kammer 144) je nach Stellposition der Drosselventile und der Zweiwegventile, so anzusteuern, dass die Prüfplatte 100 aktiv angetrieben wird. Auch auf diese Weise entsteht ein geänderter Schlupfzustand, allerdings wäre dann die Auslegung gemäß Fig. 4 anders zu treffen, da die Prüfplatte 100 dann von rechts nach links anstatt von links nach rechts fahren müsste, wofür entsprechende Freiräume geschaffen werden müssen.
Selbstverständlich könnte auch die Kolbenstange 136 an der Prüfplatte 100 befestigt werden, während der Zylinder 130 über eine Abstützung wie 138 an die Wanne 140 oder am Fundament zu befestigen wäre.

Claims

Patentansprüche
Prüfplatte für einen Plattenprüfstand für Fahrzeuge mit Messvorrichtungen, die ausgelegt sind, um Kräfte zu ermitteln, die zwischen einem Rad des Fahrzeugs und der Prüfplatte entstehen, wenn das Fahrzeug auf die Prüfplatte fährt und eine Bremsung vornimmt, beispielsweise eine senkrecht wirkende Kraft, die dem Fahrzeuggewicht zugeordnet ist sowie eine der Bremswirkung zuzuordnende und in Fahrtrichtung, d.h. im Allgemeinen horizontal und in Längsrichtung der Prüfplatte wirkende Kraft sowie eine ebenfalls horizontal, jedoch in Querrichtung wirkende Kraft, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daäs die Prüfplatte eine veränderbare Oberfläche aufweist, wodurch mindestens zwei unterschiedliche Reibungs- bzw. Griffzustände zwischen dem Rad und der Prüfplatte einstellbar sind oder dass die Prüfplatte mindestens in Längsrichtung gegen einen Widerstand und/ oder mittels eines aktiven Antriebs bewegbar angeordnet ist, um ebenfalls mindestens zwei unterschiedliche Reibungs- bzw. Griffzustände einzustellen.
Prüf platte nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Prüfplatte eine dem Rad zugewandte Oberfläche mit einem ersten mit Löchern versehenen Oberflächenmuster aufweist, wodurch sich einen ersten Reibungs- bzw. Griffzustand zwischen der Prüfplatte und dem Rad einstellt und dass Formteile, die entsprechend dem Lochmuster unterhalb diesem angeordnet sind, mindestens zum Teil durch das Lochmuster hindurch schiebbar sind, um einen zweiten Reibungs- bzw. Griffzustand zwischen dem Rad und der Prüfplatte zu erzeugen, der sich vom ersten Reibungs- bzw. Griffzustand unterscheidet.
3. Prüfplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Formteilen um Kugeln oder Rollen handelt, die innerhalb der Löcher des Lochmusters rollbar angeordnet sind, um den zweiten Reibungs- bzw. Griffzustand zu erzeugen..
4. Prüfplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Formteilen um Stifte mit gerundeten freien Enden handelt, und diese Enden durch die Löcher des Lochmusters hindurch schiebbar sind, um den zweiten Reibungs- bzw. Griffzustand zu erzeugen.
5. Prüfplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile sich auf einer gegenüber einer oberen, das Lochmuster aufweisenden Platte anhebbaren Abstützplatte befinden.
6. Prüfplatte nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Rad zugewandte Oberfläche der Prüfplatte durch mehrere einzelne Platten gebildet ist und das jede einzelne Platte von einer jeweiligen Abstützeinrichtung abgestützt ist, die jeweilige Messeinrichtungen aufweist.
7. Prüfplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulische oder pneumatische unterhalb der Prüfplatte angeordneten Kolben /Zylindereinheit vorgesehen ist, die durch kontrolliertes Drosseln das Ausfließen eines Fluids aus mindestens einer zwischen Kolben und Zylinder gebildeten Kammer oder durch kontrollierte Zufuhr eines Druckfluids von einer Pumpe zu mindestens einer zwischen Kolben und Zylinder gebildeten Kammer eine Bewegung der Prüfplatte in Längsrichtung zulässt bzw. erzwingt, jedoch bei inaktiver Drosselstelle oder Pumpe eine solche Bewegung unterbindet.
8. Prüf platte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben /Zylindereinheit der Prüfplatte am Zylinder oder am Kolben (bzw. an dessen Kolbenstange) angebracht ist, wobei mindestens eine Kammer zwischen dem Zylinder und dem Kolben vorgesehen ist und über eine Leitung an ein ansteuerbares Drosselventil angeschlossen ist, das zum Einstellen eines ersten Reibungsbzw. Griffzustands geschlossen ist, wodurch die Prüfplatte zumindest im wesentlichen stationär angeordnet ist oder mindestens teilweise geöffnet ist und hierdurch eine gedrosselte Fluidbewegung aus der Kammer ermöglicht, die eine Bewegung der Prüfplatte in Längsrichtung zulässt und dieser einen Widerstand entgegensetzt.
9. Prüfplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil durch ein gesteuertes Regelventil mit Schließfunktion realisiert ist.
10. Prüfplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil durch ein steuerbares Schließventil und eine
Drosselstelle gebildet ist.
11. Prüfplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckquelle über eine Leitung und ein Ventil an die Kammer angeschlossen ist, wobei bei geschlossenem Ventil eine Bewegung der Prüfplatte in Längsrichtung unterbunden wird und bei mindestens teilweise geöffneten Ventil der Kolben innerhalb des Zylinders unter Fluiddruck bewegbar ist, wodurch die Prüfplatte in Längsrichtung bewegbar ist.
12. Prüfplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb aus einer mit einem Motor antreibbaren Spindel besteht, die in eine Mutter eingreift, die an der Prüfplatte befestigt ist oder umgekehrt, wobei beim Stillstand der Spindel die Prüfplatte stationär angeordnet ist und beim Antreiben der Spindel die Prüfplatte in Längsrichtung bewegt ist.
13. Prüfplatte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Kugelspindel handelt, die in einer Kugelmutter läuft.
14. Prüfplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Kammer oder ein diesem proportionaler Druck messbar und als Funktion der Zeit aufnehmbar ist, um die Bremskraft als Funktion der Zeit zu ermitteln.
15. Prüfplatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die so ermittelte Bremskraft anstelle oder zusätzlich zu einer durch eine Bremskraftmessvorrichtung an der Prüfplatte selbst gemessene Bremskraft tritt und bei der Auswertung berücksichtigbar ist.
16. Prüfplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einer weiteren gleichartigen Prüfplatte vorzugsweise mit drei weiteren gleichartigen Prüfplatten in einem Fahrzeugplattenprüfstand vorgesehen ist, wobei die Prüfplatten entsprechend der Anordnung der Fahrzeugräder an einem Fahrzeug angeordnet sind.
17. Messvorrichtung für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung eine gelagerte Platte umfasst, die mit Messsensoren versehen ist, um Kräfte zu messen, die in drei Koordinatenrichtungen, beispielsweise in x, y und z Richtungen zwischen mindestens einem Rad und einer Prüfplatte entstehen.
18. Messvorrichtung nach Anspruch einem der vorhergehenden an- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der beweglichen Prüfplatte aus Kugeln oder einem elastischen Kunststoff oder beweglichen Stäben besteht, welche der Prüfplatte Bewegungsfreiheit in die jeweiligen Messrichtungen erteilt.
19. Messvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung von Kräften in Zug und Druck erfolgt, insbesondere unter Anwendung von Kraftsensoren, z.B. Piezosensoren oder DMS-Sensoren oder Sensoren, die eine Linearisierung der Kraftmessung durch Wegstreckenmessung herbeiführen.
20. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten bzw. DMS-Messdaten je Messelement bzw. je Platte speicherbar und abrufbar sind.
21. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierung der Messdaten und die Darstellung des Prüfvorgangs, beispielsweise auf einem Bildschirm, gegebenenfalls mit Zeitverzögerung, um die Darstellung zu erleichtern, gesondert per Computer und Zeitcode erfolgt.
22. Messvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfplatte eine veränderliche Prüfoberfläche aufweist.
23. Messvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfplattenoberfläche ansteuerbar ist, um mindestens zwei unterschiedliche Reibungs- bzw. Griffzustände, d.h. mindetens zwei unterschiedliche Schlupfzustände zu erzeugen.
24. Messvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderliche Oberfläche, beispielsweise durch ein Lochblech gebildet wird, unterhalb welchem sich zumindest im wesentlichen frei drehbare Kugeln befinden, die zur Erzeugung eines Schlupfzustandes unterschiedlich von dem des Lochbleches selbst anhebbar sind, wodurch die Kugeln durch die Lochblechoberfläche mindestens teilweise hindurchgedrückt werden und somit in Berührung mit dem Reifen eines Rades gelangen und einen zweiten Schlupfzustand erzeugen.
25. Prüfverfahren für Kraftfahrzeuge dadurch gekennzeichnet, dass ein Plattenprüfstand verwendet wird, mit mindestens einer Prüfplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und vorzugsweise mit einer Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 17 bis 24, der bzw. die ausgelegt wird, um Freiheitsgrade in drei unterschiedlichen Koordinatenrichtungen, beispielsweise x, y, z, zu ermöglichen und/ oder ausgelegt wird, damit die Prüfoberfläche der Prüfplatte bzw. der Prüfplatten veränderlich ist, um mindestens zwei unterschiedliche Schlupfzustände zu erzeugen, die dann während einer Messung sequentiell zur Anwendung gelangen.
6. Prüfverfahren für Kraftfahrzeuge zu ermitteln, ob mindestens ein
System der Gruppe ESP, ABS, EMB, EHB, EBV, ASR und GMR ordnungsgemäß arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfverfahren an einem Plattenprüfstand durchgeführt wird, der mindestens eine Prüfplatte vorzugsweise zwei Prüfplatten und insbesondere vier Prüfplatten, insbesondere eine Prüfplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Bremsprüfung der Reibungs- bzw. Griffzustand zwischen mindestens ein Rad und einer Prüfplatte bewusst von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand verändert wird und durch Auswertung der Messergebnisse der Messvorrichtungen, insbesondere des zeitlichen Verlaufs der Messungen Schlüsse auf das Funktionieren des jeweils geprüften Systems gezogen werden.
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