DE2907003C2

DE2907003C2 - Vorrichtung zum Prüfen von Betriebskennwerten eines Kraftfahrzeuges, insbesondere des Leistungsverlaufs eines Kraftfahrzeugmotors, oder zur Bremsprüfung

Info

Publication number: DE2907003C2
Application number: DE19792907003
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. 6104 Seeheim Fritz; Horst 6110 Dieburg Koegler
Original assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Current assignee: Hofmann Werkstatt Technik GmbH
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1981-02-19
Also published as: DE2907003B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Betriebskennwerten eines Kraftfahrzeuges, insbe- · sondere des Leistungsverlaufes eines Kraftfahrzeugmotors, oder zur Bremsprüfung bei Rollenprüfständen mit wenigstens einer abgebremsten oder angetriebenen Prüfrolle, auf der wenigstens ein Kraftfahrzeugrad bei der Prüfung abrollt, und einer an einem ortsfesten.

-" gegenüber dem Boden abgestützten Bauteil angeordneten Drehmomentmeßeinrichtung zur Bestimmung der an der Prüfrolle bzw. dem abrollenden Rad wirksam werdenden Kräfte.

Es sind Rollenprufstände zur Leistungsmessung

-'"> bekannt, bei denen in der Regel mechanische Bremsen, hydraulische Wasserwirbelbremsen ouer auch elektrische Wirbelstrombremsen zum Einsatz kommen. Um das auf die Prüfrolle wirkende Drehmoment zu ermitteln, ist beispielsweise bei einer Wirbelstrombrem-

¹⁽¹ se der Stator der 3remse pendelnd gelagert und stützt sich über einen Hebelarm gegen eine Kraftmeßeinrichtung ab. Die durch die Kraftmeßeinrichtung, die mechanisch, hydraulisch pneumatisch oder elektrisch arbeiten kann, aufgenommene Abstützkraft entspricht

'"' dem Reaktionsmorr.ent bzw. der Umfangskraft am Rad und wird an ein entsprechendes Anzeigegerät /ur Anzeige wcitergeleitei

Bei Rollenprüfsunden zur Bremsenprufung werden anstelle der Bremseinnchtungen. die bei l.erstungspruf-

"' ständen verwendet werden, entsprechende Antriebsein richtungen cingesei/t Diese Antriebseinrichtungen sind ebenfalls pendelnd gelagert und stutzen sich über einen Hebelarm gegen eine Kraftmeßeinrichtung ab. Die ermittelte Kraft st dann proportional der anhegenden

'' Bremskraft und Aird ebenfalls am Anzeigegerat /ur Anzeige weitcrgeleitet

Bei diesen als Pendelmaschinen bekannten Meßeinrichtungen lassen sich Mclivcrfalschungen durch die l.dgerreibung nicht immer gan/ vermeiden die sun

'" insbesondere dann starker auswirken können, wenn die Prufstandc bereits längere /eil im Einsatz sind und die !.iigerelemenle ausgeschlagen sind

Hei anderen Kollenprufslanden ist es bekann.. das Drehmoment mittels Drchmomentwellcn zu messen

" Bei derartigen Meßsvstemen treten iedo< h Probleme bei der Meßwcrtubertragting der rotierenden Melk"' richtung auf. wodurch ebenfalls Mellvcrfdlsi hunger: entstehen können Des weiterer, muß die Drehmoment welle relativ starr ausgeführt »erdrn um eine

^h" ausreichende UherlaMMwherung zu gwvs.ihrltistwn. w₍r-. aber den Nachteil hat. daß das MeUsystem unempfindlicher wird.

Aus der DC-OS 25 54 '3% ist weiterhin eine Vorrichtung zum dynamischen Messen von Brcmskraf-

^h' ten an Bremsbacken bekannt, bei der die Bremsbacken elastisch verformbare Abschnitte aufweisen, auf denen Dehnungsmeßstreifen zur Messung der Bremskräfte in Kcibungskraflnchlung und Normalkraftrichtung an-

geordnet sind. Eine derartige Vorrichtung ist insbesondere zur Messung der Bremskräfte von Schienenfahrzeugen mit höheren Geschwindigkeiten geeignet. Mit dieser Einrichtung können nur die Bremsbetatigungskräfte und die auf der Bremsbacke auftretenden Tangential- und Radialkräfte gemessen werden. Für eine Messung der in einem Rollenprüfstand auftretenden Drehmomente ist eine derartige Einrichtung nicht geeignet.

Aus der DE-OS 22 35 719, von welcher bei der Erfindung ausgegangen wird, ist eine Einrichtung zum Einstellen vorgebbarer Bremsmomente bei einem Rollenprüfstand für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der dem die beiden Prüfrollen starr miteinander verbindenden Zylinder und der die Prüfrollen tragenden Hohlachse jeweils ein Teil einer aus Rotor und S;ator bestehenden Anordnung einer umrichtergespeisten Drehstromasynchronmaschine zugeordnet ist. Die Hohlachse ist dabei fest in zwei Lagerböcken eingespannt, und an der Oberfläche ;ler beiden Enden der Hohlachse befinden sich Dehnungsmeßsfeifen /ur meßtechnischen Erfassung des auf die Hohlachse infolge des Drehmomentes entstehenden Biemsmomcnts.

Mit dieser Einrichtung ist es möglich, die durch die Bremskräfte auftretende Torsionsspannung /u messen. Hierbei wird jedoch die durch die Reifenbelastung in IJmlangsrichtung wirkende Reibungskraft sowie das Eigengewicht des /u prüfenden Kraftfahrzeuges nicht berücksichtigt. Des weiteren ist mit dieser Einrichtung keine Komponententrennung /ur Ermittlung der ein/einen Kräfte möglich. Eine Anzeige des Verhältnisses von Bremskraft /u Kraftfahr/euggewicht laßt sich daher nicht so ohne weiteres erzielen. Weiterhin ist ein derartiges Meßsystem relativ unempfindlich, da die Hohlachse aus Sicherheitsgründen nicht beliebig dünn ausgeführt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Pruten der Betriebskennwerte von Kraftfahrzeu gen der eingangs genannten Art zu schaffen, die trotz mechanisch stabiler Bauart der an der Durchführung der Prüfung beteiligten Bauteile eine sichere Messung der auf die Prufrollen wirkenden Drehmomente mit hoher MeUempfindlichkeit gewährleistet.

Dies wird erfmdungsgemaß dadurch erreicht, daß der ortsfeste Bauteil seinerseits über die Drehmomentein richtung, welche als mit Meßwandlern versehene Biegestabe ausgebildet ist. starr gelagert ist.

Die Erfindung ermöglicht eine direkte Ermittlung der einzelnen auf die Priitrolle bzw. das abrollende Kr.iitfiihr/eugrad zur Einwirkung kommenden Kraft komponenten Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den I interanspruchen angegeben. Die Meliwandlcr konrvn als Dehnungsmeßstreifen ausgebildet sein, die insbesondere in den Zonen der größten und der kleinsten Biegung i!er Biegestäbe angeordnet werden können Dadurch laßt sich eine exakte Trennung bei der Ermittlung der Bremskraft und des Kraftfahrzeuggewichtes erzielen

Bei der Anordnung der als Induktionsmaschine ausgebildeten Brems- oder Antriebseinrichtung innerhalb der Prüfrolle lädt sich der Spulenträger des Stators ilrfhfesl mit tier Priifrollenachse, die in den Meßelementen aufgehängt !SI und ',t;ibil ausgebildet sein kann, verbinden. Die Kir/schlußlä'iferscheibcn können so ' ausgebildet werden, daß eine ausreichende Ventilationswirkiing und damn Kühlung der Bremse gewährleistet isi. /in l-rhnhung der Bremsleitung !--ei l.cistungsprüfständen kann in jeder Prüfrolle eine Bremse angeordnet sein.

Eine Anordnung der Antriebs- oder Bremseinrichtung außerhalb des Prüfstandes läßt sieh dadurch erzielen, daß diese als Motor oder Wirbelstrombremse wirkende Gleichstrommaschine ausgebildet ist, deren Stator in den Meßelementen starr aufgehängt ist. wobei zwischen einer Gelenkwelle der einen Laufrolle und einer Ankerwelle der Gleichstrommaschine ein.elastisches drehsteifes Element vorgesehen sein kann.

Durch die Erfindung ist es möglich, einen kompakten Prüfstand zu bauen, mit dem gleichzeitig eine hohe Empfindlichkeit erzielt wird, und bei der durch einfache Mittel eine Überlastung vermieden wird, insbesondere da die entsprechenden Bauteile stabil ausgebildet sein können. Weiterhin ist es möglich, durch die gleichzeitige getrennte Ermittlung der Bremskräfte und der Radlasten das Verhältnis von Bremskraft zum Kraftfahrzeuggewicht anzuzeigen.

Die Erfindung wird nun anhand .on zwei Ausführuiigsbeispielen im Zusammenhang mit Jen Zeichnungen näher erläute, t. Es zeigt

F i g. 1 einen Rollenprüfstand zur Leistungsmessung, bei dem die Bremse innerhalb einer Prüfstandsrolle angeorr.iet ist;

F ι g. 2 eine Ansicht auf die Achsenlagerung in einem Meßelement:

E ι g. 3 einen Rollenprüfstand, bei dem die Bremse seitlich neben den ITüfrollen angeordnei ist. und

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Bremseinrichtung gemäß 1 ι g 3.

In Fig. 1 ist ein Rollenprüfstand, insbesondere zur Leistungsmessung von Kraftfahrzeugen, dargestellt, bei dem zwei nebeneinander angeordnete Prufrollen 1 und 9 drehfest miteinander verbunden sind. Die Prüfrollen 1 und 9 weisen eim: entsprechende Oberfläche auf. die zur Leistungsmessung insbesondere glatt ausgeführt ist. Ein Vcrbindungszvlinder 29 der beiden Prüfroilen 1 und 9 kann in einem Lager 30 drehbar gelagert sein. Die Prüfrollen ! und 9 können auf einer durchgehenden Priiirollcnachsc 5 in Lagern 31 und 32 drehbar gelagert sein. Insbesondere ist in der ersten Prüfrolle I eine als Induktionsmaschine ausgebildete Bremseinrichtung 26 vorgesehen An der Innenflache des Rollenmantels befindet sich ein eingeschweißter Zentrierbund 8. an dem Kurzschlußläuferschieben 4 vorzugsweise angeschraubt sind. Die Kurzschlußläuferscheiben 4 können so ausgeführt sein, daß in Verbindung mit geeigneten I.uftungsschhtzen 36 eine ausreichende Kühlung der Bremse erzielt wird. Induktionsspulen 2 können auf Spulentragern 3 mittels bekannter Mittel befestigt scm. Die Spulenträger 3 !-.önnen mit kraftsehlussigen Verb'.d ingselemenien 7 auf der Prufrollenachse 5 befestigt sein

Durch diese s.iiordnung wird das durch die Wirbelstrome erzeugte Drehmoment über die Spulen trager 3 auf die Prufrollenachse 5 übertragen. Die Priifrollenachsc 5 ist in Meßelementen b und 27 aufgehängt. Die Ausbildung der Meßelemente 6 und 27 erfolgt insbesondere gemäß flg. 2. indem vier Biegestäbe 33 gleichmäßig über den Umfang verteilt werden. Es können aber auch drei Biegestäbc eingesetzt werden. Die Biegestäbc .33 sind mit Dehnungsmeßstreifen 28 und 34 beklebt, die in geeigneter Weise miteinander verschallet werden. L/ie Dehnungsmeßstreifen 34 sind insbesondere in der Mitte der Biegestäbe :I3. in den Zonen der geringsten Biegung, angeordnet und messen übet die Stauchung der Biegestiibe 33 die Rndlasi. Die

Dehnungsmeßstreifen 28 sind hingegen in den Zonen der größten Biegung der Stabe 33 angeordnet und messen das anliegende Drehmoment. Die Dehnungsmeßstreifen 34 sind vorzugsweise an den senkrecht angeordneten Biegesläben 33 vorgesehen, wogegen die Dehnungsmeßstreifen 28 zur Empfindlichkcitssteige rung an allen vier Biegestäben .13 vorgesehen sein können. Die Ausgangssignale der die ein/einen Meßbrücken bildenden Dehnungsmeßstreifen werden einer Auswerfeinrichtung zur Weiterverarbeitung zugeleitet. D.i diese Auswertung an sich bekannt ist. ist an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen. Es ist eine mindestens achtfache Empfindlichkeitssteigerung gegenüber der einfachen Torsionsmessung möglich. Des weiteren sind die einzelnen Biegestäbe 33 relativ einfach auf die maximalen Beanspruchungen des Meßsystems abstimmbar. Zur Erhöhung der Bremsleistung bei l.eisüingsprüfständen kann auch eine zweite Bremsein richtung in eier l'riifroite 9 angeordnet werden.

Bei Kollcnprüfständen. die /ur Bremsprüfung verwende! werden, sind die beiden Prüfrollcn I und 9 nicht miteinander verbunden, sondern können jede für sich in entsprechenden Meßelemenicn aufgehängt sein. Die Oberfläche der l'rüfrollen I und 9 isl dann am h mit einer geeigneten Beschichtung, die den erforderlichen Reih beiwert gewährleistet, versehen. Des weiteren wirkt die vorgesehene Induktionsmaschine nicht als Bremsein richtung 26. sondern ;ils Antriebseinrichtung. Dabei isl es nun bei der Bremskrafimessung auch möglich, die einzelnen Kraftkomponenten gelrennt zu ermitteln, so daß eine gleichzeitige Messung der IJnifangskraft der l'rüfstandsrollen und die Ermittlung des Kraftfahrzeug gewichtes durchgeführt werden kann. Hierdurch ist eine direkte Anzeige des Verhältnisses Bremskraft zum Kraftfahrzeuggewicht möglich. Weiterhin kann durch einfache Mittel eine Überlastung der Meßeinrichtung. z. B. durch entsprechende Anschlage, vermieden werden.

Durch eine geeignete Anbringung von Dehnungsmeßstreifen 35 auf den Stirnsc:'cn der Biegesliihe 33 können mittels der Prüfeinrichtung .null Spwrfehler des Kraftfahrzeuges und statische Seitenkrafte. wie Konusiind Winkeleffekt der Reifen, gemessen werden.

In Γ ι g. J ist eine Brems- bzw. Antriebseinrichtung 2*5 für einen nicht naher dargestellten l.eistungs- bzw einen Bremsenprüfstand dargestellt Eine an den Prüfstand angeflanschte Gelenkwelle 10 ist hierbei in einem lager 11 gelagert und kann durch ein elastisches drehsteifes ({lenient 12. das insbesondere ein Balgelemem sein kann, mit der Welle 13 eines Anker·· 21 eine' Gleichstrommaschine, die als Motor oder Bremse wirken kann, verbunden sein. D.is elastische drehsteife (!lernen! 12 dient zur Entkopplung de^r Gelenkwellen einflüssc auf das eigentliche MeIIs,stern. Die Welle 13 kann in Lagern 14 und 15. die in einem Stator lh vorgesehen sind, drehbar gelagert sein Der Stator lh isl insbesondere auf jeder Se.te in Meßelementen 19 und 20. die aus vier iJiegestatien i7 und IH bestehen können, starr gel.igen. Ils können aber auf leder Seite auch mehr oder weniger Biegestäbe 17, 18 zum Einsatz kommen

Die Biegeslabe 17, 18 sind mit Dehnungsmeßstreifen 22, 2? beklebt, die insbesondere in din Zonen der größten Biegung angebracht sein könne' Entsprechend der gewünschten Meltcmpfindlichkctt kimncn zwei oder mehr Biegestähe mit Dehnungsmeßstreifen beklebt w eitlen

Die iX'hiuingsmeßsireifen 22, 23 können ebenfalls entsprechend miteinander verschallet scm und d'e Ausgangsspannung an eine Aiiswerteeinrichtun> weitergeleitet werden.

In E i g. 4 ist eine Seitenansicht der Brems- bzw Antriebseinrichtung 25 dargestellt, wobei der Stator lh in einer Meßeinrichtung, die aus vier Biegestäben 17 besteht, starr gelagert ist. Die Bicgcstäbe 17 sind auf der einen Seite mit dem Stator 16 und auf der anderen Seite mit einem Rahmen 24. der auf einer Grundplatte 37 angeordnet sein kann fesl verbunden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Prüfen von Betriebskennwerten eines Kraftfahrzeuges, insbesondere des Leistungverlaufes eines Kraftfahrzeugmotors, oder zur Bremsprüfung bei Rollenprüfständen mit wenigstens einer abgebremsten oder angetriebenen Prüfrolle, auf der wenigstens ein Kraftfanrzeugrad bei der Prüfung abrollt, und einer an einem ortsfesten, gegenüber dem Boden abgestützten Bauteil angeordneten Drehmomentmeßeinrichtung zur Bestimmung der an der Prüfrolle bzw. dem abrollenden Rad wirksam werdenden Kräfte, dadurch gekennzeichnet, daß der ortsfeste Bauteil (2,3,5; 16) seinerseits über der Drehmomentmeßeinrichtung, welche als mit Meßwandlern (22,23; 28, 34, 35) versehene Biegestäbe (17, 18; 33) ausgebildet ist, starr gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, cUß zur starren Abstützung des ortsfesten Bauteils (2, 3, 5; 16) wenigstens zwei Biegestäbe (17, 18; 33) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß vier Biegestäbe jeweils im rechten Winkel zueinander in kreuzförmiger Anordnung zur Abstützung jeweil. an einer Seite bzw. jeweils an einem Ende des ortsfesten Bauteils vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der eine zwischen der umlaufenden Priifrolle und der Rollenu-hse wirksame Antriebs- oder Bremseinrichtung vorgesehen ist. dz 'urch gekennzeichnet, daß die Rollenachse (5) über die mit den Meßwandlern (28, 34, 3G) ve-\ehenen Biegestäbe (33) starr aufgehängt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4. bei der die Antriebs- oder Bremseinrichtung als Stator und Rotor einer elektrischen Maschine ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ortsfeste Bauteil (2,3,5; 16)der Stator ist

b Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekenn zeichnet, daß der Stator (2, 3) der als Induktiunsrr,. · Ichine ausgebildeten Antriebs- oder Breriiseinrich lung auf der Rollenachse (5) befestigt ist und der mn der umlaufenden Prüfrolle (1) verbundene Rotor (4) als Kurzschlußläufer ausgebildet ist

7 Vorrichtung nach Anspruch b. dadurch gekenn zeichnet, daß der Stator (2, i) und der Rotor (4) innerhalb der Prufrolle(l) angeordnet sind

8 Vorrichtung nach einem der Ansprüche I. 2. J Und 5. dadurch gekennzeichnet, dall die Antriebs oder Bremseinrichtung als Motor bzw Wirheistrom bremse wirkende Gleichstrommaschine (25) ausge bildet ist. deren Stator (16) über die mit den Meöwandlern (22, 23) versehenen Biegestabe (17. 18) starr aufgehängt ist und die tiber · mc Gelenkwelle (10) an dem Prüfstand angeschlossen 1st

9 Vorrichtung nach Anspruch 8. dadurch gekenn xeichnct, tlaU zwischen der Gelenkwelle (10) und ücr Ankerwellc (13) der Gleichstrommaschine (25) ein elastisches drehsteifes Rlcmcnt (12) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I his -J. dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwandlcr (22, 23; 28, 34, 35) ;iIs Dehnungsmeßstreifen ausgebildet sind.

11. Vorrichtung mich Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, dall die Dehnungsmeßstreifen (22, 23, 28) zur Drehmomentmessung in den Zonen der größten Biegungsfähigkeit der Biegestäbe (17, 18, 33) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (34) zur Radlastmessung in den Zonen der geringsten Biegungsfähigkeit der Biegestäbe (33) angeordnet sind.