WO2024064984A1 - Fahrzeugprüfstand und verfahren zum betreiben eines fahrzeugprüfstands - Google Patents

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WO2024064984A1
WO2024064984A1 PCT/AT2023/060335 AT2023060335W WO2024064984A1 WO 2024064984 A1 WO2024064984 A1 WO 2024064984A1 AT 2023060335 W AT2023060335 W AT 2023060335W WO 2024064984 A1 WO2024064984 A1 WO 2024064984A1
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WO
WIPO (PCT)
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steering
vehicle
test bench
steering force
spring
Prior art date
Application number
PCT/AT2023/060335
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias DÜSER
Rolf Hettel
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
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Publication of WO2024064984A1 publication Critical patent/WO2024064984A1/de

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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
    • G01M17/06—Steering behaviour; Rolling behaviour
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle test bench for a vehicle with a drive train and a steering system for transmitting a steering force to a steerable wheel suspension of the vehicle, a loading device being provided on the vehicle test bench, which can be connected to the drive train of the vehicle in a non-positive or positive manner in order to act on the drive train to transmit a torque for driving or loading the drive train, wherein at least one steering force module is provided on the vehicle test bench for generating a steering counterforce that counteracts the steering force, the at least one steering force module having a fixed part and a moving part that is movable relative to the fixed part, the fixed part also is connected to a stationary mounting point of the vehicle test bench or can be connected to a vehicle-fixed mounting point of the vehicle and wherein the moving part of the steering force module can be connected to a translationally movable part of the steering system provided for transmitting the steering force to the wheel suspension, preferably with a tie rod end of one of the wheel suspension loosened tie rod of the steering system.
  • the invention also relates to a method for operating a vehicle test bench with a vehicle, wherein a drive train of the vehicle is connected in a force-fitting or form-fitting manner to a loading device of the vehicle test bench, wherein a torque is applied to the drive train with the loading device for driving or loading the drive train, wherein a tie rod end of a tie rod of the steering system, provided for transmitting a steering force to a steerable wheel suspension of the vehicle, is released from the steerable wheel suspension, wherein a fixed part of a steering force module is connected to a fixed mounting point of the vehicle test bench or to a vehicle-fixed mounting point of the vehicle, and a moving part of the steering force module that is movable relative to the fixed part is connected to a translationally movable part of the steering system, preferably to the released tie rod end of the tie rod of the steering system, provided for transmitting the steering force to the wheel suspension, wherein a steering force is exerted with the steering system of the vehicle.
  • Vehicle test stands are known in the prior art, for example in the form of roller test stands or drive train test stands.
  • a roller dynamometer In a roller dynamometer, a drive or load torque generated by a load machine is transmitted in a known manner to the wheels of the vehicle via a roller. This means that a vehicle that is ready to drive can be tested.
  • a drive train test bench In a drive train test bench, there are usually no wheels mounted on the wheel suspensions and the drive or load torque generated by a load machine is positively transmitted to the drive axles of the wheel suspensions via a connecting shaft. Due to the torque transmission Therefore, on such vehicle test benches it is usually not possible or only possible with great effort for the steerable wheel suspensions of the vehicle or the wheels possibly arranged on them to actually be deflected. A test of the steering system is therefore usually not possible. However, it may be desirable to test certain functions of the steering system in addition to the applied drive or load torques on the vehicle test benches mentioned while carrying out a test run.
  • WO 2018/046609 A1 it is known from WO 2018/046609 A1 to detach the steering system's tie rod from the wheel suspension and connect it to a transverse force actuator of a steering force module provided on the test bench.
  • a transverse force actuator of the steering force module can be used to exert a transverse force on the steering system that counteracts the steering force generated by the steering system.
  • the drive or load torque is still applied in a known manner by a stationary drive train module of the test bench to the drive shafts of the wheel suspensions, whereby the wheel suspensions cannot be deflected in the process.
  • the fixed part of the steering force module is connected to the moving part of the steering force module by means of a suspension device and/or by means of a damping device, wherein the moving part can be moved relative to the fixed part in order to generate the steering counterforce against a spring force that can be generated by a suspension device and/or against a damping force that can be generated by the damping device.
  • no complex control of the steering force module is required, but the steering counterforce is generated automatically as a reaction force to the steering force depending on the structural design.
  • the suspension device can have a linear, a progressive or a degressive spring characteristic in order to achieve a specific characteristic of the steering counterforce.
  • the steering force module can advantageously also have an adjusting device for changing a suspension characteristic of the suspension device and/or for adjusting a damping characteristic of the damping device. This allows, for example, the height and characteristics of the steering counterforce to be adapted to specified boundary conditions, for example to different vehicles.
  • the adjusting device can be designed mechanically, for example in the form of an adjusting screw. The adjusting screw can be turned with a suitable tool to adjust the damping characteristics or the suspension characteristics.
  • the adjusting device can, for example, also be designed to reduce the steering counterforce to zero or essentially zero.
  • the suspension device preferably has at least one of the following springs: spiral spring, torsion spring, air spring, rubber spring, gas pressure spring.
  • the spiral spring can, for example, have at least one leaf spring or disc spring and/or the torsion spring can have a bar spring or coil spring. This means that a suitable spring can be selected depending on the desired spring characteristics and the available space. A combination of different springs is of course also conceivable.
  • the steering force module has a compression stage and/or a rebound stage. If, for example, a compression stage and a rebound stage are provided, then these can be used for steering angles in different directions, for example the compression stage for a steering angle to the left and the rebound stage for a steering angle to the right (or vice versa). In a vehicle with a steered axle with two steerable wheels, it can therefore be sufficient, for example, to connect the steering force module only to the tie rod of one wheel and to simply detach the opposite tie rod from the wheel suspension.
  • the damping device preferably has at least one of the following dampers: friction damper, hydraulic damper, rubber damper. This allows a suitable damper to be selected depending on the desired damping characteristics.
  • the vehicle test bench can either be designed as a roller dynamometer, with the loading device having at least one loading machine for generating the torque and at least one roller for non-positively transmitting the torque to a tire of the vehicle.
  • the vehicle test bench can also be designed as a drive train test bench, with the loading device having at least one loading machine for generating the torque and a connecting shaft for the positive transmission of the torque to a drive axle of a wheel suspension of the vehicle.
  • the generation of the steering counterforce according to the invention can therefore be carried out on different test benches. It is advantageous if the vehicle test bench is designed for a multi-track vehicle with at least one steerable axle with two steerable wheel suspensions, the steering force module being provided for at least one of the steerable wheel suspensions. Preferably, however, a separate steering force module is provided for each of the two steerable wheel suspensions, with the steering counterforce that can be exerted on the steering system being a sum of the steering counterforces of the two steering force modules.
  • the object is further achieved with the method mentioned at the beginning in that a steering counterforce that counteracts the steering force is exerted by means of the steering force module, in that the moving part moves relative to the fixed part against a spring force generated by a suspension device and / or against a damping force generated by a damping device becomes.
  • Fig.1 shows a vehicle test bench in an exemplary embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a simplified vehicle test bench 1 in the form of a drive train test bench in a view from above.
  • a vehicle 2 is arranged on the vehicle test bench 1.
  • the vehicle 2 has, for example, a steered front axle VA with two steerable wheel suspensions 3 and an unsteered rear axle HA.
  • the vehicle 2 also has a steering system 4 to generate a steering force FL.
  • the steering system 4 here has, for example, a steering wheel 5 which is connected to a steering gear 7 via a steering column 6.
  • the steering gear 7 has, in a known manner, a fixed part 8, i.e. fixed to the vehicle, and two parts which can be moved in translation relative to the fixed part 8.
  • the movable part can have, for example, a rack.
  • the translationally displaceable part also includes, in particular, a tie rod 9.
  • the tie rod 9 in turn has a tie rod head 9a at its end, with which the respective tie rod 9 can be connected to a steering knuckle 10 of the respective steerable wheel suspension 3 for intended use.
  • a steering movement of the steering wheel 5 can be translated into a steering force FL via the steering gear 7.
  • the steering force FL can be transmitted to the steering knuckles 10 via the tie rods 9 in order to generate a steering angle of the wheel suspensions 3 while driving.
  • the wheel suspension 3 is fixed on the vehicle test bench 1 and therefore cannot be deflected.
  • the vehicle 2 also has a drive train 11.
  • the drive train 11 here has a drive unit 12, for example an internal combustion engine or electric motor, for generating a driving force.
  • the drive unit 12 is connected to a transmission 13 and the transmission 13 is in turn connected to a differential gear 14.
  • the differential gear 14 is connected via a drive shaft 15 to rotatable wheel hubs (not shown) of the steering knuckles 10 of the steerable wheel suspensions 3.
  • the unsteered rear axle HA is not driven.
  • the vehicle test bench 1 has a loading device for applying a drive or load torque to the drive train 11 of the vehicle 2.
  • the loading device has two loading machines 16, which are positively connected or can be connected via connecting shafts 17 to an outer side of the rotating wheel hubs of the wheel suspensions 3 of the driven front axle VA, facing away from the vehicle 2.
  • the loading device also has two loading machines 18, which are positively connected or can be connected via connecting shafts 19 to an outer side of the rotating wheel hubs of the non-steerable wheel suspensions 3 of the non-driven rear axle HA, facing away from the vehicle 2. This is not absolutely necessary, but can be advantageous for testing certain functions of the braking system or safety systems, such as ABS or ESP. In principle, only the two loading machines 16 could be provided for the driven front axle VA.
  • the loading machines 16, 18 are each arranged in a stationary manner on the vehicle test stand 1, for example screwed to a foundation.
  • the positive connection of the connecting shafts 17, 19 to the respective wheel suspensions 3 can take place, for example, via a flange with a screw connection.
  • the flange can be mounted instead of the wheels, for example.
  • a control unit 23 is provided on the vehicle test stand 1 for controlling the available loading machines 16, 18 (indicated in FIG. 1 only for the right two loading machines).
  • the control unit 23 can have suitable hardware and/or software. Desired test runs can be carried out via the control unit 23, with certain drive or loading torques and/or certain speeds of the loading machines 16, 18 being able to be set depending on the test run.
  • the control unit 23 can be used to control any other functions of the vehicle test bench 1 that are not relevant to the present invention, for example available exhaust gas measurement technology, fluid conditioning devices, etc.
  • the drive train test bench shown is of course only an example.
  • the vehicle test bench 1 could also be designed as a roller test bench.
  • the loading device has rollers that are connected to loading machines for generating a drive or load torque.
  • the vehicle 2 is hereby the wheels are placed on the rollers so that the drive or load torque can be transferred from the rollers to the wheels in a force-locking manner.
  • the wheels of the vehicle 2 are mounted on the wheel suspensions 3 on the roller test bench. Even with a roller test bench, the wheels and thus the steerable wheel suspensions 3 are generally not steered.
  • the wheels are usually in the straight-ahead position on the rollers and the vehicle 2 is fixed relative to the test bench.
  • the structure and function of such a roller test bench are known, which is why no detailed description is given here.
  • the invention is not restricted to the drive train test bench shown, but can also be used with a roller test bench.
  • At least one steering force module 20 is provided on the vehicle test bench 1, which is designed to generate a steering counterforce FG that counteracts the steering force FL that can be generated by the steering system 4.
  • the steering force module 20 has a fixed part 21, which in the example shown is connected, preferably detachably, to a fixed mounting point M1 of the vehicle test bench 1.
  • a fixed, i.e. non-detachable, connection would of course also be possible, for example a welded connection.
  • a detachable connection e.g. a screw connection, offers the advantage that the position of the mounting point M1 can be adjusted. This can be done, for example, via elongated holes or by providing several screw points at different positions on the vehicle test bench 1.
  • the fixed part 21 is in any case firmly connected to the mounting point M1, so that the fixed part 21 is fixed relative to the vehicle test bench 1.
  • the steering force module 20 has a moving part 22 which is displaceable relative to the fixed part 21.
  • the tie rod head 9a of the respective tie rod 9 is detached from the steering knuckle 10, which can be carried out using commercially available tools.
  • the moving part 22 is then preferably connected to the detached tie rod end 9a.
  • the moving part 22 can have a suitable fastening section, which is preferably designed analogously to the fastening section of the steering knuckle 10, to which the tie rod end 9a is connected as intended for use in the vehicle.
  • the moving part 22 does not necessarily have to be connected to the tie rod end 9a.
  • the moving part 22 could also be connected to another translationally movable part of the steering system 4, for example with a rack or with a section lying between the tie rod end 9a and the fixed part 8 of the steering gear 7.
  • another translationally movable part of the steering system 4 for example with a rack or with a section lying between the tie rod end 9a and the fixed part 8 of the steering gear 7.
  • the fixed part 21 of the steering force module 20 could also be connected to a mounting point (not shown) fixed to the vehicle, preferably releasably.
  • the vehicle- A fixed mounting point can be provided, for example, on an underbody on the chassis of the vehicle 2.
  • the fixed part 21 could, for example, be screwed to the underbody of the vehicle 2. This makes it possible, for example, for a vehicle 2 to be equipped with a steering force module 20 before it is brought to the vehicle test bench 1. This means that the subsequent assembly effort on the vehicle test bench 1 can be reduced.
  • the function described in more detail below remains the same, only the side from which the steering counterforce FG acts on the tie rod 9 can change.
  • the steering force module 20 has a suspension device F and/or a damping device D for generating the steering counterforce FG.
  • a suspension device F and a damping device D are provided by way of example.
  • the fixed part 21 of the steering force module 20 is connected to the moving part 22 via the suspension device F and the damping device D.
  • the moving part 22 can be moved relative to the fixed part 21 against a spring force that can be generated by the suspension device F and/or against a damping force that can be generated by the damping device D.
  • the steering force module 20 thus has a function similar to a known shock absorber.
  • a certain steering counterforce FG is therefore automatically set depending on the steering force FL exerted on the steering system 4 via the steering wheel 5.
  • the size and characteristics of the steering counterforce FG depend essentially on the structural design of the suspension device F or the damping device D.
  • the suspension device F can have a linear, a progressive or a degressive spring characteristic. Furthermore, it can be advantageous if the steering force module 20 has an adjustment device (not shown) for changing a suspension characteristic, for example a spring characteristic, of the suspension device F. Alternatively or additionally, the steering force module 20 can have an adjustment device (not shown) for changing a damping characteristic of the damping device D.
  • the suspension device F is shown here only schematically as a coil spring, which is a type of torsion spring.
  • the adjustment device could, for example, have a spring plate as a stop for the spring, which is adjustable via a thread and an adjusting screw. This allows the initial preload of the spring to be changed.
  • the adjustment device can, for example, also be designed to reduce the steering counterforce to zero (or essentially zero). This means that the steering force module 20 can be deactivated so that no steering counterforce acts on the tie rod 9.
  • springs can be used, such as a spiral spring, air spring, rubber spring or gas pressure spring.
  • a leaf spring or disc spring can be used as a spiral spring, for example, and a bar spring could also be used as a torsion spring.
  • the specialist can select a suitable spring. for the steering force module 20.
  • several types of springs or several springs with different spring characteristics could also be combined in order to achieve a desired characteristic of the steering counterforce FG.
  • several springs could be connected in series or in parallel.
  • the damping device D can, for example, have at least one of the following dampers: friction damper, hydraulic damper, rubber damper. Depending on the available installation space and the desired damping characteristics, the specialist can select a suitable damper. Of course, a combination of several types of dampers would also be possible here.
  • the steering force module 20 has a compression stage and/or a rebound stage, preferably compression stage and rebound stage.
  • the compression stage can, for example, comprise a coil spring designed as a compression spring and the rebound stage can comprise a coil spring designed as a tension spring (or other types of springs - see above). If both a rebound stage and a compression stage are provided, then a corresponding steering counterforce FG can be generated in opposite directions. As shown in FIG. 1, it could therefore be sufficient if the steering force module 20 is only provided for one of the two steerable wheel suspensions 3, here on the left front wheel. In this case, the tie rod 9 on the opposite side, here the right front wheel, could only be detached from the steering knuckle 10 and remain in a loose state.
  • the steering counterforce FG could in this case be generated by the rebound stage of the steering force module 20 and with a steering movement to the left (for a left-hand bend), the steering counterforce FG could be generated by the compression stage of the steering force module 20.
  • a separate steering force module 20 could also be provided for both steerable wheel suspensions 3 of the front axle VA.
  • the steering counterforce FG that can be exerted on the steering system 4 would in this case be a sum of the steering counterforces FG of the two steering force modules 20.
  • the vehicle 2 could, for example, also have a steered rear axle HA in addition to the steered front axle VA.
  • a steering force module 20 could also be provided on one or both of the steerable wheel suspensions 3 of the steered rear axle HA.
  • the vehicle 2 is first arranged on the vehicle test bench 1.
  • the drive is then Strand 11 of the vehicle 2 is connected to the loading device of the vehicle test bench 1 in a non-positive manner (roller dynamometer) or positively (powertrain test bench).
  • the tie rod ends 9a of the tie rods 9 of the steering system 4, in particular the steering gear 7, of the vehicle 2 are detached from the steerable wheel suspensions 3, for example by means of a suitable tool.
  • the vehicle test bench 1 can now be put into operation, with a drive or loading torque being applied to the drive train 11 by means of the loading device. This can be done using the control unit 23.
  • the selection and setting of a desired test run can be done, for example, by a user via a user interface of the control unit 23.
  • a steering force FL can be exerted on the tie rods 9 using the steering system 4, which can be done in particular by a steering movement on the steering wheel 5.
  • the steering movement can be carried out by a person or a suitable steering robot can be used to carry out the steering movement.
  • Any steering actuator of the steering system (in the case of power steering) can also be used to carry out the steering movement.
  • the steering actuator can also be controlled, for example, via the control unit 23 of the vehicle test bench 1.
  • the tie rods 9 are simply released. None of the tie rods 9 are connected to the steering force module 20. This means that in this case no steering counterforce FG is generated, so the steering counterforce FG in this case is zero.
  • the tie rod end 9a of at least one of the released tie rods 9 is connected to the moving part 22 of the steering force module 20.
  • the connection can be made, for example, via a screw connection or via a positive connection such as a bolt or similar.
  • a steering counterforce FG is automatically exerted on the tie rod 9 by moving the moving part 22 relative to the fixed part 22, which is opposite to the steering force FL.

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Abstract

Um bei einem Fahrzeugprüfstand (1) eine einfachere Möglichkeit zur Erzeugung von Lenk-Reaktionskräften bereitzustellen, ist vorgesehen, dass ein, zur Übertragung einer Lenkkraft (FL) auf eine lenkbare Radaufhängung (3) des zu prüfenden Fahrzeugs (1) vorgesehener, Spurstangenkopf (9a) einer Spurstange (9) des Lenksystems (4) von der lenkbaren Radaufhängung (3) gelöst wird, wobei ein Fixteil (21) eines Lenkkraftmoduls (20) mit einem ortsfesten Montagepunkt (M1) des Fahrzeugprüfstands (1) oder mit einem fahrzeugfesten Montagepunkt des Fahrzeugs (2) verbunden wird und ein relativ zum Fixteil (21) beweglicher Bewegeteil (22) des Lenkkraftmoduls (20) mit einem translatorisch beweglichen Teil des Lenksystems (4), vorzugsweise mit dem gelösten Spurstangenkopf (9a) der Spurstange (9) des Lenksystems (4), verbunden wird, wobei mit dem Lenksystem (4) des Fahrzeugs (1) eine Lenkkraft (FL) ausgeübt wird und wobei mittels des Lenkkraftmoduls (20) eine, der Lenkkraft (FL) entgegenwirkenden, Lenkgegenkraft (FG) ausgeübt wird, indem der Bewegeteil (22) entgegen einer von einer Federungseinrichtung (F) erzeugten Federkraft und/oder entgegen einer von einer Dämpfungseinrichtung (D) erzeugten Dämpfungskraft relativ zum Fixteil (22) bewegt wird.

Description

Fahrzeugprüfstand und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugprüfstands
Die gegenständliche Erfindung betrifft einen Fahrzeugprüfstand für ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang und einem Lenksystem zur Übertragung einer Lenkkraft auf eine lenkbare Radaufhängung des Fahrzeugs, wobei am Fahrzeugprüfstand eine Belastungseinrichtung vorgesehen ist, die mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs kraftschlüssig oder formschlüssig verbindbar ist, um auf den Antriebsstrang ein Drehmoment zum Antrieb oder zur Belastung des Antriebsstrangs zu übertragen, wobei am Fahrzeugprüfstand zumindest ein Lenkkraftmodul zur Erzeugung einer, der Lenkkraft entgegenwirkenden, Lenkgegenkraft vorgesehen ist, wobei das zumindest eine Lenkkraftmodul einen Fixteil und einen relativ zum Fixteil beweglichen Bewegeteil aufweist, wobei der Fixteil mit einem ortsfesten Montagepunkt des Fahrzeugprüfstands verbunden ist oder mit einem fahrzeugfesten Montagepunkt des Fahrzeugs verbindbar ist und wobei der Bewegeteil des Lenkkraftmoduls mit einem, zur Übertragung der Lenkkraft auf die Radaufhängung vorgesehenen, translatorisch beweglichen Teil des Lenksystems verbindbar ist, vorzugsweise mit einem Spurstangenkopf einer von der Radaufhängung gelösten Spurstange des Lenksystems.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugprüfstandes mit einem Fahrzeug, wobei ein Antriebsstrang des Fahrzeugs kraftschlüssig oder formschlüssig mit einer Belastungseinrichtung des Fahrzeugprüfstands verbunden wird, wobei mit der Belastungseinrichtung auf den Antriebsstrang ein Drehmoment zum Antrieb oder zur Belastung des Antriebsstrangs aufgebracht wird, wobei ein, zur Übertragung einer Lenkkraft auf eine lenkbare Radaufhängung des Fahrzeugs vorgesehener, Spurstangenkopf einer Spurstange des Lenksystems von der lenkbaren Radaufhängung gelöst wird, wobei ein Fixteil eines Lenkkraftmoduls mit einem ortsfesten Montagepunkt des Fahrzeugprüfstands oder mit einem fahrzeugfesten Montagepunkt des Fahrzeugs verbunden wird und ein relativ zum Fixteil beweglicher Bewegeteil des Lenkkraftmoduls mit einem zur Übertragung der Lenkkraft auf die Radaufhängung vorgesehenen, translatorisch beweglichen Teil des Lenksystems, vorzugsweise mit dem gelösten Spurstangenkopf der Spurstange des Lenksystems, verbunden wird, wobei mit dem Lenksystem des Fahrzeugs eine Lenkkraft ausgeübt wird.
Fahrzeugprüfstände sind im Stand der Technik, z.B. in Form von Rollenprüfständen oder Antriebsstrangprüfständen bekannt. Bei einem Rollenprüfstand wird in bekannter Weise ein von einer Belastungsmaschine erzeugtes Antriebs- oder Belastungsmoment über eine Rolle kraftschlüssig auf die Räder des Fahrzeugs übertragen. Es kann somit ein fahrbereites Fahrzeug getestet werden. Bei einem Antriebsstrangprüfstand sind an den Radaufhängungen üblicherweise keine Räder montiert und das von einer Belastungsmaschine erzeugte Antriebs- oder Belastungsmoment wird über eine Verbindungswelle formschlüssig an die Antriebsachsen der Radaufhängungen übertragen. Aufgrund der Drehmomentübertragung ist es daher auf solchen Fahrzeugprüfständen in der Regel nicht oder nur mit sehr großem Aufwand möglich, dass die lenkbaren Radaufhängungen des Fahrzeugs bzw. die ggf. daran angeordneten Räder tatsächlich ausgelenkt werden können. Eine Prüfung des Lenksystems ist daher üblicherweise nicht möglich. Es kann jedoch gewünscht sein, auf den genannten Fahrzeugprüfständen während der Durchführung eines Prüflaufs neben den aufgebrachten Antriebs- oder Belastungsmomenten zusätzlich auch gewisse Funktionen des Lenksystems zu testen.
Aus der WO 2018/046609 A1 ist daher beispielsweise bekannt, die Spurstange des Lenksystems von der Radaufhängung zu lösen und mit einem Querkraftaktor eines am Prüfstand vorgesehenen Lenkkraftmoduls zu verbinden. Mit einem Querkraftaktor des Lenkkraftmoduls kann eine Querkraft auf das Lenksystem ausgeübt werden, die der vom Lenksystem erzeugten Lenkkraft entgegenwirkt. Das Antriebs- oder Belastungsmoment wird weiterhin in bekannter Weise von einem stationären Antriebsstrangmodul des Prüfstands auf die Antriebswellen der Radaufhängungen appliziert, wobei die Radaufhängungen dabei nicht ausgelenkt werden können. Um das das Lenkkraftmodul der WO 2018/046609 A1 sinnvoll am Prüfstand einbinden zu können, ist jedoch eine geeignete Steuerungstechnik (Hardware- und Software) notwendig, die mit der vorhandenen Prüfstandssteuerung in geeigneter Weise kommunizieren muss. Dies ist einerseits relativ aufwändig und zum anderen ist eine solche Steuerung für die Durchführung von grundlegenden Tests am Lenksystem auch nicht zwingend notwendig.
Es ist somit die Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, eine einfachere Möglichkeit zur Erzeugung von Lenk-Reaktionskräften auf einem Fahrzeugprüfstand bereitzustellen.
Die Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Fahrzeugprüfstand dadurch gelöst, dass der Fixteil des Lenkkraftmoduls mittels einer Federungseinrichtung und/oder mittels einer Dämpfungseinrichtung mit dem Bewegeteil des Lenkkraftmoduls verbunden ist, wobei der Bewegeteil zur Erzeugung der Lenkgegenkraft entgegen einer von einer Federungseinrichtung erzeugbaren Federkraft und/oder entgegen einer von der Dämpfungseinrichtung erzeugbaren Dämpfungskraft relativ zum Fixteil bewegbar ist. Dadurch wird ein passives System geschaffen, das in sehr einfacher Weise eine Lenkgegenkraft bereitstellen kann. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist keine aufwändige Steuerung des Lenkkraftmoduls erforderlich, sondern die Lenkgegenkraft wird in Abhängigkeit der konstruktiven Ausgestaltung automatisch als Reaktionskraft auf die Lenkkraft erzeugt.
In vorteilhafter Weise kann die Federungseinrichtung eine lineare, eine progressive oder eine degressive Federkennlinie aufweisen, um eine bestimmte Charakteristik der Lenkgegenkraft zu erreichen. Das Lenkkraftmodul kann in vorteilhafter weise auch eine Verstelleinrichtung zur Veränderung einer Federungscharakteristik der Federungseinrichtung und/oder zur Verstellung einer Dämpfungscharakteristik der Dämpfungseinrichtung aufweisen. Dadurch kann beispielsweise die Höhe und Charakteristik der Lenkgegenkraft an vorgegebene Randbedingungen angepasst werden, beispielsweise an unterschiedliche Fahrzeuge. Die Verstelleinrichtung kann in einer einfachen Ausführungsform mechanisch ausgeführt sein, beispielsweise in Form einer Einstellschraube. Die Einstellschraube kann mit einem geeigneten Werkzeug verdreht werden, um die Dämpfungscharakteristik oder die Federungscharakteristik zu verstellen. Die Verstelleinrichtung kann beispielsweise auch dazu ausgebildet sein, die Lenkgegenkraft auf Null oder im Wesentlichen Null zu reduzieren.
Die Federungseinrichtung weist vorzugsweise zumindest eine der folgenden Federn auf: Biegefeder, Torsionsfeder, Luftfeder, Gummifeder, Gasdruckfeder. Die Biegefeder kann beispielsweise zumindest eine Blattfeder oder Tellerfeder aufweisen und/oder die Torsionsfeder kann eine Stabfeder oder Schraubenfeder aufweisen. Dadurch kann je nach gewünschter Federcharakteristik und verfügbarem Raum eine geeignete Feder gewählt werden. Auch eine Kombination von verschiedenen Federn ist natürlich denkbar.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Lenkkraftmodul eine Druckstufe und/oder eine Zugstufe aufweist. Wenn beispielsweise eine Druckstufe und eine Zugstufe vorgesehen sind, dann können diese für Lenkeinschläge in verschiedene Richtungen verwendet werden, beispielsweise die Druckstuf für einen Lenkeinschlag nach links und die Zugstufe für einen Lenkeinschlag nach rechts (oder umgekehrt). Es kann somit bei einem Fahrzeug mit einer gelenkten Achse mit zwei lenkbaren Rädern beispielsweise ausreichend sein, das Lenkkraftmodul lediglich mit der Spurstange eines Rades zu verbinden und die gegenüberliegende Spurstange lediglich von der Radaufhängung zu lösen.
Die Dämpfungseinrichtung weist vorzugsweise zumindest einen der folgenden Dämpfer auf: Reibungsdämpfer, hydraulischer Dämpfer, Gummidämpfer. Damit kann je nach gewünschter Dämpfungscharakteristik ein geeigneter Dämpfer gewählt werden.
Der Fahrzeugprüfstand kann entweder als Rollenprüfstand ausgebildet sein, wobei die Belastungseinrichtung zumindest eine Belastungsmaschine zur Erzeugung des Drehmoments und zumindest eine Rolle zur kraftschlüssigen Übertragung des Drehmoments auf einen Reifen des Fahrzeugs aufweist. Alternativ kann der Fahrzeugprüfstand auch als Antriebsstrangprüfstand ausgebildet ist, wobei die Belastungseinrichtung zumindest eine Belastungsmaschine zur Erzeugung des Drehmoments und eine Verbindungswelle zur formschlüssigen Übertragung des Drehmoments auf eine Antriebsachse einer Radaufhängung des Fahrzeugs aufweist. Somit kann die erfindungsgemäße Erzeugung der Lenkgegenkraft auf verschiedenen Prüfständen durchgeführt werden. Es ist vorteilhaft, wenn der Fahrzeugprüfstand für ein mehrspuriges Fahrzeug mit zumindest einer lenkbaren Achse mit zwei lenkbaren Radaufhängungen ausgebildet ist, wobei das Lenkkraftmodul für zumindest eine der lenkbaren Radaufhängungen vorgesehen ist. Vorzugsweise ist jedoch für beide lenkbaren Radaufhängungen jeweils ein separates Lenkkraftmodul vorgesehen, wobei die auf die Lenksystem ausübbare Lenkgegenkraft eine Summe der Lenkgegenkräfte der beiden Lenkkraftmodule ist.
Die Aufgabe wird weiters mit dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, dass mittels des Lenkkraftmoduls eine, der Lenkkraft entgegenwirkenden, Lenkgegenkraft ausgeübt wird, indem der Bewegeteil entgegen einer von einer Federungseinrichtung erzeugten Federkraft und/oder entgegen einer von einer Dämpfungseinrichtung erzeugten Dämpfungskraft relativ zum Fixteil bewegt wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 11 bis 18 angegeben.
Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 1 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt
Fig.1 einen Fahrzeugprüfstand in einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein vereinfachter Fahrzeugprüfstand 1 in Form eines Antriebsstrangprüfstands in einer Ansicht von oben dargestellt. Am Fahrzeugprüfstand 1 ist ein Fahrzeug 2 angeordnet. Das Fahrzeug 2 weist beispielhaft eine gelenkte Vorderachse VA mit zwei lenkbaren Radaufhängungen 3 und eine ungelenkte Hinterachse HA auf. Das Fahrzeug 2 weist weiters ein Lenksystem 4 auf, um eine Lenkkraft FL zu erzeugen. Das Lenksystem 4 weist hier exemplarisch ein Lenkrad 5 auf, das über eine Lenksäule 6 mit einem Lenkgetriebe 7 verbunden ist. Das Lenkgetriebe 7 weist in bekannter Weise einen feststehenden, also fahrzeugfesten, Teil 8 sowie zwei relativ zum feststehenden Teil 8 translatorisch verschiebbaren Teil auf. Bei einer Zahnstangenlenkung kann der verschiebbare Teil z.B. eine Zahnstange aufweisen.
In bekannter Weise umfasst der translatorisch verschiebbare Teil insbesondere auch eine Spurstange 9. Die Spurstange 9 weist an ihrem Ende wiederum einen Spurstangenkopf 9a auf, mit dem die jeweilige Spurstange 9 für den bestimmungsgemäßen Gebrauch mit einem Achsschenkel 10 der jeweiligen lenkbaren Radaufhängung 3 verbindbar ist. Über das Lenkgetriebe 7 kann eine Lenkbewegung des Lenkrades 5 in eine Lenkkraft FL übersetzt werden. Die Lenkkraft FL kann über die Spurstangen 9 auf die Achsschenkel 10 übertragen werden, um während der Fahrt einen Lenkeinschlag der Radaufhängungen 3 zu erzeugen. Am Fahrzeugprüfstand 1 sind die Radaufhängung 3 jedoch fixiert und können somit nicht ausgelenkt werden. Das Fahrzeug 2 weist weiters einen Antriebsstrang 11 auf. Der Antriebsstrang 11 weist hier ein Antriebsaggregat 12, beispielsweise einen Verbrennungsmotor oder Elektromotor, zur Erzeugung einer Antriebskraft auf. Das Antriebsaggregat 12 ist mit einem Getriebe 13 verbunden und das Getriebe 13 ist wiederum mit einem Ausgleichsgetriebe 14 verbunden. Das Ausgleichsgetriebe 14 ist über jeweils eine Antriebswelle 15 mit (nicht dargestellten) drehbaren Radnaben der Achsschenkel 10 der lenkbaren Radaufhängungen 3 verbunden. Die ungelenkte Hinterachse HA ist nicht angetrieben.
Der Fahrzeugprüfstand 1 weist eine Belastungseinrichtung zum Aufbringen eines Antriebsoder Belastungsmoments auf den Antriebsstrang 11 des Fahrzeugs 2 auf. Die Belastungseinrichtung weist dazu zwei Belastungsmaschinen 16 auf, die über Verbindungswellen 17 mit jeweils einer, dem Fahrzeug 2 abgewandten, Außenseite der drehbaren Radnaben der Radaufhängungen 3 der angetriebenen Vorderachse VA formschlüssig verbunden bzw. verbindbar sind. Die Belastungseinrichtung weist weiters zwei Belastungsmaschinen 18 auf, die über Verbindungswellen 19 mit jeweils einer, dem Fahrzeug 2 abgewandten, Außenseite der drehbaren Radnaben der nicht lenkbaren Radaufhängungen 3 der nicht angetriebenen Hinterachse HA formschlüssig verbunden bzw. verbindbar sind. Dies ist nicht zwingend notwendig, kann aber vorteilhaft sein um bestimmte Funktionen der Bremsanlage bzw. von Sicherheitssystemen, wie z.B. ABS oder ESP, zu testen. Es könnten grundsätzlich auch lediglich die zwei Belastungsmaschinen 16 für die angetriebene Vorderachse VA vorgesehen sein.
Die Belastungsmaschinen 16, 18 sind jeweils ortsfest am Fahrzeugprüfstand 1 angeordnet, beispielsweise mit einem Fundament verschraubt. Die formschlüssige Verbindung der Verbindungswellen 17, 19 mit den jeweiligen Radaufhängungen 3 kann beispielsweise über einen Flansch mit einer Schraubverbindung erfolgen. Der Flansch kann beispielsweise anstelle der Räder montiert werden. Weiters ist am Fahrzeugprüfstand 1 eine Steuerungseinheit 23 zur Steuerung der verfügbaren Belastungsmaschinen 16, 18 vorgesehen (in Fig.1 lediglich für die rechten beiden Belastungsmaschinen angedeutet). Die Steuerungseinheit 23 kann eine geeignete Hardware und/oder Software aufweisen. Über die Steuerungseinheit 23 können gewünschte Prüfläufe durchgeführt werden, wobei je nach Prüflauf bestimmte Antriebs- oder Belastungsmomente und/oder bestimmte Drehzahlen der Belastungsmaschinen 16, 18 eingestellt werden können. Daneben können mit der Steuerungseinheit 23 ggf. noch allfällige weitere, für die gegenständliche Erfindung jedoch nicht relevante, Funktionen des Fahrzeugprüfstands 1 gesteuert werden, beispielsweise verfügbare Abgasmesstechnik, Flu- id-Konditionierungseinrichtungen, usw.
Der dargestellte Antriebsstrangprüfstand ist natürlich lediglich beispielhaft zu verstehen. Alternativ könnte der Fahrzeugprüfstand 1 auch als Rollenprüfstand ausgebildet sein. Hierbei weist die Belastungseinrichtung Rollen auf, die mit Belastungsmaschinen zur Erzeugung eines Antrieb- oder Belastungsmoments verbunden sind. Das Fahrzeug 2 wird hierbei mit den Rädern auf den Rollen platziert, sodass das Antriebs- oder Belastungsmoment kraftschlüssig von den Rollen auf die Räder übertragbar ist. Im Gegensatz zum dargestellten Antriebsstrangprüfstand sind die Räder des Fahrzeugs 2 am Rollenprüfstand an den Radaufhängungen 3 montiert. Auch bei einem Rollenprüfstand erfolgt in der Regel keine Lenkung der Räder und damit der lenkbaren Radaufhängungen 3. Die Räder befinden sich meist in der Geradeausstellung auf den Rollen und das Fahrzeug 2 ist gegenüber dem Prüfstand fixiert. Der Aufbau und die Funktion eines solchen Rollenprüfstandes sind bekannt, weshalb an dieser Stelle keine detaillierte Beschreibung mehr erfolgt. Die Erfindung ist jedenfalls nicht auf den dargestellten Antriebsstrangprüfstand eingeschränkt, sondern kann auch bei einem Rollenprüfstand zur Anwendung kommen.
Am Fahrzeugprüfstand 1 ist weiters zumindest ein Lenkkraftmodul 20 vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, eine Lenkgegenkraft FG zu erzeugen, die der vom Lenksystem 4 erzeugbaren Lenkkraft FL entgegenwirkt. Das Lenkkraftmodul 20 weist einen Fixteil 21 auf, der im gezeigten Beispiel mit einer ortsfesten Montagepunkt M1 des Fahrzeugprüfstands 1, vorzugsweise lösbar, verbunden ist. Auch eine feste, also nicht lösbare, Verbindung wäre natürlich möglich, beispielsweise eine Schweißverbindung. Eine lösbare Verbindung, z.B. eine Verschraubung, bietet jedoch den Vorteil, dass die Position des Montagepunktes M1 verstellt werden kann. Das kann beispielsweise über Langlöcher erfolgen oder indem mehrere Verschraubungspunkte an verschiedenen Positionen am Fahrzeugprüfstand 1 vorgesehen werden. Für den Betrieb wird der Fixteil 21 jedenfalls mit dem Montagepunkt M1 fest verbunden, sodass der Fixteil 21 relativ zum Fahrzeugprüfstand 1 fixiert ist.
Weiters weist das Lenkkraftmodul 20 einen Bewegeteil 22 auf, der relativ zum Fixteil 21 verschiebbar ist. Für die Verwendung des Lenkkraftmoduls 20 wird der Spurstangenkopf 9a der jeweiligen Spurstange 9 vom Achsschenkel 10 gelöst, was mit handelsüblichen Werkzeugen durchführbar ist. Der Bewegeteil 22 wird dann vorzugsweise mit dem gelösten Spurstangenkopf 9a verbunden. Der Bewegeteil 22 kann dazu einen geeigneten Befestigungsabschnitt aufweisen, der vorzugsweise analog ausgebildet ist wie der Befestigungsabschnitt des Achsschenkels 10, mit dem der Spurstangenkopf 9a für die Verwendung im Fahrzeug bestimmungsgemäß verbunden ist. Natürlich muss der Bewegeteil 22 nicht zwingend mit dem Spurstangenkopf 9a verbunden werden. Allgemein könnte der Bewegeteil 22 im Rahmen der Erfindung auch mit einem anderen translatorisch beweglichen Teil des Lenksystems 4 verbunden werden, beispielsweise mit einer Zahnstange oder mit einem zwischen dem Spurstangenkopf 9a und dem feststehenden Teil 8 des Lenkgetriebes 7 liegenden Abschnitt. Der Einfachheit halber wird nachfolgend jedoch lediglich die Verwendung des Spurstangenkopfs 9a beschrieben.
Alternativ könnte der Fixteil 21 des Lenkkraftmoduls 20 jedoch auch mit einem (nicht dargestellten) fahrzeugfesten Montagepunkt, vorzugsweise lösbar, verbunden sein. Der fahrzeug- feste Montagepunkt kann beispielsweise an einem Unterboden am Chassis des Fahrzeugs 2 vorgesehen sein. Der Fixteil 21 könnte beispielsweise mit dem Unterboden des Fahrzeugs 2 verschraubt werden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass ein Fahrzeug 2 bereits mit einem Lenkkraftmodul 20 ausgerüstet wird, bevor es auf den Fahrzeugprüfstand 1 gebracht wird. Damit kann der spätere Montageaufwand am Fahrzeugprüfstand 1 reduziert werden. Die nachfolgend noch näher beschriebene Funktion bleibt dabei gleich, lediglich die Seite, von der die Lenkgegenkraft FG auf die Spurstange 9 wirkt, kann sich ändern.
Gemäß der Erfindung weist das Lenkkraftmodul 20 zur Erzeugung der Lenkgegenkraft FG eine Federungseinrichtung F und/oder eine Dämpfungseinrichtung D auf. Im dargestellten Bespiel sind beispielhaft sowohl eine Federungseinrichtung F, als auch eine Dämpfungseinrichtung D vorgesehen. Der Fixteil 21 des Lenkkraftmoduls 20 ist dabei über die Federungseinrichtung F und die Dämpfungseinrichtung D mit dem Bewegeteil 22 verbunden. Zur Erzeugung der Lenkgegenkraft FG kann der Bewegeteil 22 entgegen einer von der Federungseinrichtung F erzeugbaren Federkraft und/oder entgegen einer von der Dämpfungseinrichtung D erzeugbaren Dämpfungskraft relativ zum Fixteil 21 bewegt werden. Das Lenkkraftmodul 20 hat damit eine Funktion ähnlich eines bekannten Stoßdämpfers. Somit stellt sich je nach der über das Lenkrad 5 auf das Lenksystem 4 ausgeübten Lenkkraft FL automatisch eine gewisse Lenkgegenkraft FG ein. Die Größe und Charakteristik der Lenkgegenkraft FG hängt dabei im Wesentlichen von der konstruktiven Ausführung der Federungseinrichtung F bzw. der Dämpfungseinrichtung D ab.
Beispielsweise kann die Federungseinrichtung F eine lineare, eine progressive oder eine degressive Federkennlinie aufweisen. Weiters kann es vorteilhaft sein, wenn das Lenkkraftmodul 20 eine (nicht dargestellte) Verstelleinrichtung zur Veränderung einer Federungscharakteristik, beispielsweise einer Federkennlinie, der Federungseinrichtung F aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann das Lenkkraftmodul 20 eine (nicht dargestellte) Verstelleinrichtung zur Veränderung einer Dämpfungsscharakteristik der Dämpfungseinrichtung D aufweist. Die Federungseinrichtung F ist hier lediglich schematisch als Schraubenfeder dargestellt, die eine Art von Torsionsfeder ist. Die Verstelleinrichtung könnte in diesem Fall beispielsweise einen Federteller als Anschlag für die Feder aufweisen, der über ein Gewinde und eine Einstellschraube verstellbar ist. Dadurch kann initiale Vorspannung der Feder verändert werden. Die Verstelleinrichtung kann beispielsweise auch dazu ausgebildet sein, die Lenkgegenkraft auf Null (oder im Wesentlichen Null) zu reduzieren. Damit kann das Lenkkraftmodul 20 quasi deaktiviert werden, sodass keine Lenkgegenkraft mehr auf die Spurstange 9 wirkt.
Es können aber natürlich andere Typen von Federn vorgesehen sein, wie z.B. Biegefeder, Luftfeder, Gummifeder oder Gasdruckfeder. Als Biegefeder kann beispielsweise eine Blattfeder oder Tellerfeder verwendet werden und als Torsionsfeder könnte auch eine Stabfeder verwendet werden. Je nach verfügbarem Bauraum kann der Fachmann eine geeignete Fe- der für das Lenkkraftmodul 20 auswählen. Natürlich könnten auch mehrere Typen von Federn oder mehrere Federn mit verschiedenen Federkennlinien kombiniert werden, um eine gewünschte Charakteristik der Lenkgegenkraft FG zu erreichen. Beispielsweise könnten mehrere Federn seriell oder parallel geschaltet werden.
Die Dämpfungseinrichtung D kann beispielsweise zumindest einen der folgenden Dämpfer aufweist: Reibungsdämpfer, hydraulischer Dämpfer, Gummidämpfer. Je nach verfügbarem Bauraum und gewünschter Dämpfungscharakteristik kann der Fachmann einen geeigneten Dämpfer auswählen. Auch hierbei wäre natürlich grundsätzlich eine Kombination mehrerer Typen von Dämpfern möglich.
Weiters kann es vorteilhaft sein, wenn das Lenkkraftmodul 20 eine Druckstufe und/oder eine Zugstufe aufweist, vorzugsweise Druckstufe und Zugstufe. Die Druckstufe kann z.B. eine als Druckfeder ausgebildete Schraubenfeder umfassen und die Zugstufe eine als Zugfeder ausgebildete Schraubenfeder (oder andere Typen von Federn - siehe oben). Wenn sowohl eine Zugstufe, als auch eine Druckstufe vorgesehen sind, dann kann in entgegengesetzten Richtungen jeweils eine entsprechende Lenkgegenkraft FG erzeugt werden. Damit könnte es, so wie in Fig.1 dargestellt, ausreichen, wenn das Lenkkraftmodul 20 nur für eine der beiden lenkbaren Radaufhängungen 3 vorgesehen ist, hier am linken Vorderrad. Die Spurstange 9 der jeweils gegenüberliegenden Seite, hier des rechten Vorderrads, könnte in diesem Fall lediglich vom Achsschenkel 10 gelöst werden und im losen Zustand verbleiben. Bei einer Lenkbewegung nach rechts (für eine Rechtskurve) könnte die Lenkgegenkraft FG in diesem Fall von der Zugstufe des Lenkkraftmoduls 20 erzeugt werden und bei einer Lenkbewegung nach links (für eine Linkskurve) könnte die Lenkgegenkraft FG von der Druckstufe des Lenkkraftmoduls 20 erzeugt werden.
Wie in Fig.1 dargestellt, ist der Fahrzeugprüfstand 1 für ein mehrspuriges Fahrzeug mit einer lenkbaren Achse, hier der Vorderachse VA, mit zwei lenkbaren Radaufhängungen 3 ausgebildet ist und das Lenkkraftmodul 20 ist für eine der lenkbaren Radaufhängungen 3 vorgesehen. Es könnte aber beispielsweise auch für beide lenkbaren Radaufhängungen 3 der Vorderachse VA jeweils ein separates Lenkkraftmodul 20 vorgesehen sein. Die auf das Lenksystem 4 ausübbare Lenkgegenkraft FG wäre in diesem Fall eine Summe der Lenkgegenkräfte FG der beiden Lenkkraftmodule 20.
Das Fahrzeug 2 könnte aber beispielsweise zusätzlich zur gelenkten Vorderachse VA auch eine gelenkte Hinterachse HA aufweisen. In diesem Fall könnte auch an einem oder an beiden der lenkbaren Radaufhängungen 3 der gelenkten Hinterachse HA jeweils ein Lenkkraftmodul 20 vorgesehen sein.
Gemäß einer bevorzugten Verwendung des erfindungsgemäßen Fahrzeugprüfstands 1 wird zuerst das Fahrzeug 2 am Fahrzeugprüfstand 1 angeordnet. Danach wird der Antriebs- Strangs 11 des Fahrzeugs 2 kraftschlüssig (Rollenprüfstand) oder formschlüssig (Antriebsstrangprüfstand) mit der Belastungseinrichtung des Fahrzeugprüfstands 1 verbunden. Vorzugsweise danach werden die Spurstangenköpfe 9a der Spurstangen 9 des Lenksystems 4, insbesondere des Lenkgetriebes 7, des Fahrzeugs 2 von den lenkbaren Radaufhängungen 3 gelöst, beispielsweise mittels eines geeigneten Werkzeugs. Der Fahrzeugprüfstand 1 kann nun bereits in Betrieb genommen werden, wobei mittels der Belastungseinrichtung ein Antriebs- oder Belastungsmoment auf den Antriebsstrang 11 aufgebracht wird. Dies kann mittels der Steuerungseinheit 23 erfolgen. Die Wahl und Einstellung eines gewünschten Prüflaufs kann beispielsweise durch einen Benutzer über eine Benutzerschnittstelle der Steuerungseinheit 23 erfolgen.
Während der Durchführung des Prüflaufs kann mit dem Lenksystem 4 eine Lenkkraft FL auf die Spurstangen 9 ausgeübt werden, was insbesondere durch eine Lenkbewegung am Lenkrad 5 erfolgen kann. Die Lenkbewegung kann von einer Person durchgeführt werden öder es kann auch ein geeigneter Lenkroboter verwendet werden, der die Lenkbewegung durchführt. Auch ein allfällig vorhandener Lenkaktor des Lenksystems (bei einer Servolenkung) kann ggf. verwendet werden, um die Lenkbewegung durchzuführen. Der Lenkaktor kann beispielsweise ebenfalls über die Steuerungseinheit 23 des Fahrzeugprüfstands 1 angesteuert werden. In dieser grundlegenden Verwendung sind die Spurstangen 9 lediglich gelöst. Keine der Spurstangen 9 ist mit dem Lenkkraftmodul 20 verbunden. Das bedeutet, dass in diesem Fall keine Lenkgegenkraft FG erzeugt wird, die Lenkgegenkraft FG in diesem Fall also Null beträgt.
Um eine Lenkgegenkraft FG > 0 zu erzeugen wird der Spurstangenkopf 9a zumindest einer der gelösten Spurstangen 9 mit dem Bewegeteil 22 des Lenkkraftmoduls 20 verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise über eine Schraubverbindung erfolgen oder über eine formschlüssige Verbindung wie einem Bolzen o.ä. In diesem Fall wird bei Erzeugung einer Lenkkraft FL infolge eines Lenkeinschlags des Lenkrades 5 automatisch durch Verschieben des Bewegeteils 22 relativ zum Fixteil 22 eine Lenkgegenkraft FG auf die Spurstange 9 ausgeübt, die der Lenkkraft FL entgegengerichtet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeugprüfstand (1) für ein Fahrzeug (2) mit einem Antriebsstrang (11) und einem Lenksystem (4) zur Übertragung einer Lenkkraft (FL) auf eine lenkbare Radaufhängung (3) des Fahrzeugs (2), wobei am Fahrzeugprüfstand (1) eine Belastungseinrichtung vorgesehen ist, die mit dem Antriebsstrang (11) des Fahrzeugs (2) kraftschlüssig oder formschlüssig verbindbar ist, um auf den Antriebsstrang (11) ein Drehmoment zum Antrieb oder zur Belastung des Antriebsstrangs (11) zu übertragen, wobei am Fahrzeugprüfstand (1) zumindest ein Lenkkraftmodul (20) zur Erzeugung einer, der Lenkkraft (FL) entgegenwirkenden, Lenkgegenkraft (FG) vorgesehen ist, wobei das zumindest eine Lenkkraftmodul (20) einen Fixteil (21) und einen relativ zum Fixteil (21) beweglichen Bewegeteil (22) aufweist, wobei der Fixteil (21) mit einem ortsfesten Montagepunkt (M1) des Fahrzeugprüfstands (1) verbunden ist oder mit einem fahrzeugfesten Montagepunkt des Fahrzeugs (2) verbindbar ist und wobei der Bewegeteil (22) des Lenkkraftmoduls (20) mit einem, zur Übertragung der Lenkkraft (FL) auf die Radaufhängung (3) vorgesehenen, translatorisch beweglichen Teil des Lenksystems (4), verbindbar ist, vorzugsweise mit einem Spurstangenkopf (9a) einer von der Radaufhängung (3) gelösten Spurstange (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Fixteil (21) des Lenkkraftmoduls (20) mittels einer Federungseinrichtung (F) und/oder mittels einer Dämpfungseinrichtung (D) mit dem Bewegeteil (22) des Lenkkraftmoduls (20) verbunden ist, wobei der Bewegeteil (22) zur Erzeugung der Lenkgegenkraft (FG) entgegen einer von einer Federungseinrichtung (F) erzeugbaren Federkraft und/oder entgegen einer von der Dämpfungseinrichtung (D) erzeugbaren Dämpfungskraft relativ zum Fixteil (21) bewegbar ist.
2. Fahrzeugprüfstand (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Federungseinrichtung (F) eine lineare, eine progressive oder eine degressive Federkennlinie aufweist.
3. Fahrzeugprüfstand (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungseinrichtung (F) eine Verstelleinrichtung zur Veränderung einer Federungscharakteristik der Federungseinrichtung (F) und/oder zur Verstellung einer Dämpfungscharakteristik der Dämpfungseinrichtung (D) aufweist.
4. Fahrzeugprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungseinrichtung (F) zumindest eine der folgenden Federn aufweist: Biegefeder, Torsionsfeder, Luftfeder, Gummifeder, Gasdruckfeder, wobei die Biegefeder vorzugsweise zumindest eine Blattfeder oder Tellerfeder aufweist, wobei die Torsionsfeder vorzugsweise zumindest eine Stabfeder oder Schraubenfeder aufweist.
5. Fahrzeugprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkkraftmodul (20) eine Druckstufe und/oder eine Zugstufe aufweist.
6. Fahrzeugprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (D) zumindest einen der folgenden Dämpfer aufweist: Reibungsdämpfer, hydraulischer Dämpfer, Gummidämpfer.
7. Fahrzeugprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugprüfstand (1) als Rollenprüfstand ausgebildet ist, wobei die Belastungseinrichtung zumindest eine Belastungsmaschine zur Erzeugung des Drehmoments und zumindest eine Rolle zur kraftschlüssigen Übertragung des Drehmoments auf einen Reifen des Fahrzeugs aufweist oder dass der Fahrzeugprüfstand (1) als Antriebsstrangprüfstand ausgebildet ist, wobei die Belastungseinrichtung zumindest eine Belastungsmaschine (16) zur Erzeugung des Drehmoments und eine Verbindungswelle (17) zur formschlüssigen Übertragung des Drehmoments auf eine Antriebsachse (15) einer Radaufhängung (3) des Fahrzeugs (1) aufweist.
8. Fahrzeugprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugprüfstand (1) für ein mehrspuriges Fahrzeug (2) mit zumindest einer lenkbaren Achse (VA) mit zwei lenkbaren Radaufhängungen (3) ausgebildet ist, wobei das Lenkkraftmodul (20) für zumindest eine der lenkbaren Radaufhängungen (3) vorgesehen ist.
9. Fahrzeugprüfstand (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für beide lenkbaren Radaufhängungen (3) der lenkbaren Achse (VA) jeweils ein separates Lenkkraftmodul (20) vorgesehen ist, wobei die auf das Lenksystem (4) ausübbare Lenkgegenkraft (FG) eine Summe der Lenkgegenkräfte (FG) der beiden Lenkkraftmodule (20) ist.
10. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugprüfstandes (1) mit einem Fahrzeug (2), wobei ein Antriebsstrang (11) des Fahrzeugs (1) kraftschlüssig oder formschlüssig mit einer Belastungseinrichtung des Fahrzeugprüfstands (1) verbunden wird, wobei mit der Belastungseinrichtung auf den Antriebsstrang (11) ein Drehmoment zum Antrieb oder zur Belastung des Antriebsstrangs (11) aufgebracht wird, wobei ein, zur Übertragung einer Lenkkraft (FL) auf eine lenkbare Radaufhängung (3) des Fahrzeugs (1) vorgesehener, Spurstangenkopf (9a) einer Spurstange (9) des Lenksystems (4) von der lenkbaren Radaufhängung (3) gelöst wird, wobei ein Fixteil (21) eines Lenkkraftmoduls (20) mit einem ortsfesten Montagepunkt (M1) des Fahrzeugprüfstands (1) oder mit einem fahrzeugfesten Montagepunkt des Fahrzeugs (2) verbunden wird und ein relativ zum Fixteil (21) beweglicher Bewegeteil (22) des Lenkkraftmoduls (20) mit einem, zur Übertragung der Lenkkraft (FL) auf die Radaufhängung (3) vorgesehenen, translatorisch beweglichen Teil des Lenksystems (4), vorzugsweise mit dem zuvor gelösten Spurstangenkopf (9a) der Spurstange (9), verbunden wird, wobei mit dem Lenksystem (4) des Fahrzeugs (1) eine Lenkkraft (FL) ausgeübt wird und wobei mittels des Lenkkraftmoduls (20) eine, der Lenkkraft (FL) entgegenwirkenden, Lenkgegenkraft (FG) ausgeübt wird, indem der Bewegeteil (22) entgegen einer von einer Federungseinrichtung (F) erzeugten Federkraft und/oder entgegen einer von einer Dämpfungseinrichtung (D) erzeugten Dämpfungskraft relativ zum Fixteil (22) bewegt wird.
11 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei von der Federungseinheit (F) eine lineare, eine progressive oder eine degressive Federkraft erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , wobei eine Federungscharakteristik der Federungseinrichtung (F) und/oder eine Dämpfungscharakteristik der Dämpfungseinrichtung (D) mittels einer Verstelleinrichtung verstellt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei als Federungseinrichtung (F) zumindest eine der folgenden Federn verwendet wird: Biegefeder, Torsionsfeder, Luftfeder, Gummifeder, Gasdruckfeder, wobei als Biegefeder vorzugsweise eine Blattfeder oder Tellerfeder verwendet wird, wobei als Torsionsfeder vorzugsweise eine Stabfeder oder Schraubenfeder verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei mittels einer Druckstufe des Lenkkraftmoduls (20) eine Druckkraft als Lenkgegenkraft (FG) erzeugt wird, wenn der Bewegeteil (22) in Richtung des Fixteils (21) bewegt wird und/oder mittels einer Zugstufe des Lenkkraftmoduls (20) eine Zugkraft als Lenkgegenkraft (FG) erzeugt wird, wenn der Bewegeteil (22) vom Fixteils (21) weg bewegt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei als Dämpfungseinrichtung (D) zumindest einen der folgenden Dämpfer verwendet wird: Reibungsdämpfer, hydraulischer Dämpfer, Gummidämpfer.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei als Fahrzeugprüfstand (1) ein Rollenprüfstand verwendet wird, wobei das Drehmoment mittels einer Belastungsmaschine erzeugt wird und das Drehmoment über zumindest eine Rolle kraftschlüssig auf einen Reifen des Fahrzeugs (2) übertragen wird oder dass als Fahrzeugprüfstand (1) ein Antriebsstrangprüfstand verwendet wird, wobei das Drehmoment mittels zumindest einer Belastungsmaschine (16) erzeugt wird und das Drehmoment über eine Verbindungswelle (17) formschlüssig auf eine Antriebsachse (15) einer Radaufhängung (3) des Fahrzeugs (1) übertragen wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei als Fahrzeug (2) ein mehrspuriges Fahrzeug (2) verwendet wird, das zumindest eine lenkbare Achse (VA) mit zwei lenk- baren Radaufhängungen (3) aufweist, wobei die Lenkgegenkraft (FG) mittels des Lenkkraftmoduls (20) an zumindest eine der zwei lenkbaren Radaufhängungen (3) ausgeübt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei für beide lenkbaren Radaufhängungen (3) jeweils ein Lenkkraftmodul (20) verwendet wird, wobei die Lenkgegenkraft (FG) als eine Summe der Lenkgegenkräfte (FG) der beiden Lenkkraftmodule (20) erzeugt wird.
19. Verwendung eines Fahrzeugprüfstands (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem Fahrzeug (2), das einen Antriebsstrang (11) und eine gelenkte Achse (VA) mit zwei lenkbaren Radaufhängungen (3) aufweist, wobei folgende Schritte durchgeführt werden:
- Anordnen des Fahrzeugs (2) am Fahrzeugprüfstand (1),
- Kraftschlüssiges oder formschlüssiges Verbinden des Antriebsstrangs (11) des Fahrzeugs
(2) mit der Belastungseinrichtung des Fahrzeugprüfstands (1),
- Lösen von Spurstangenköpfen (9a) von Spurstangen (9) eines Lenksystems (4) des Fahrzeugs (2) von den lenkbaren Radaufhängungen (3),
- Aufbringen eines Antriebs- oder Belastungsmoments auf den Antriebsstrang (11) mittels der Belastungseinrichtung
- Erzeugen einer Lenkkraft (FL) mit dem Lenksystem (4) .
20. Verwendung nach Anspruch 19, wobei zusätzlich folgende Schritte durchgeführt werden:
- Verbinden zumindest eines, zur Übertragung der Lenkkraft (FL) auf die Radaufhängung (3) vorgesehenen, translatorisch beweglichen Teil des Lenksystems (4), vorzugsweise eines der gelösten Spurstangenköpfe (9a), mit dem Bewegeteil (22) des Lenkkraftmoduls (20),
- Erzeugen einer, der Lenkkraft (FL) entgegengerichteten Lenkgegenkraft (FG) mittels des Lenkkraftmoduls (20) durch Verschieben des Bewegeteils (22) relativ zum Fixteil (22).
PCT/AT2023/060335 2022-09-28 2023-09-26 Fahrzeugprüfstand und verfahren zum betreiben eines fahrzeugprüfstands WO2024064984A1 (de)

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