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Die
Erfindung betrifft einen Rollenprüfstand für Kraftfahrzeuge
umfassend ein Gestell, die Räder des Fahrzeugs abstützende
Rollen, die in dem Gestell drehbar gelagert sind, wobei die Drehachsen
der Rollen und der Räder parallel sind, und den Rollen zugeordnete
Meßeinrichtungen.
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Ein
derartiger Rollenprüfstand ist aus der
WO/2001/086245 bekannt. Zur Simulation
einer Schlechtwegstrecke und zur Durchführung einer Rüttelprüfung
eines Fahrzeugs ist dabei vorgesehen, auf den Umfangsflächen
der als Scheitelrollen ausgebildeten Rollen Profile anzuordnen.
Um unterschiedlich schlechte Straßenzustände zu
simulieren, ohne die Scheitelrollen umzubauen, ist vorgesehen, relativ breite
Scheitelrollen mit über die Breite der Rollen unterschiedlich
gestalteten Profilen zu verwenden. Durch leichte Lenkradbewegungen
kann ein Fahrzeug ”schwimmend” zu unterschiedlichen
Rollenbereichen von links nach rechts bewegt werden. Wenn bei der
Durchführung der Rüttelprüfung die Räder des
Fahrzeugs auf den mit Profilen versehenen Scheitelrollen abrollen,
kommt es zu einer erheblichen Geräuschentwicklung. Dies
ist aber unerwünscht, wenn im Inneren des Fahrzeugs Messungen
zur Ermittlung von Klappergeräuschen oder ähnlichen
Störgeräuschen durchgeführt werden. Weiterhin
erfordert die Befestigung der Profile auf den Scheitelrollen einen
gewissen konstruktiven Aufwand, damit sich diese auch bei höheren
Drehzahlen nicht unter dem Einfluß der Fliehkraft lösen
können. Ferner lassen sich mit derartig profilierten Scheitelrollen
die Frequenz und der Hub der Auslenkung der Fahrzeugräder
nur in begrenztem Umfang variieren.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollenprüfstand
zur Durchführung einer Rüttelprüfung
zu schaffen, bei dem sich der Hub und die Frequenz der Auslenkbewegung
der Räder des zu prüfenden Fahrzeugs in weiten Grenzen
beliebig wählen läßt, wobei auch bei
hohen Drehzahlen eine große Betriebssicherheit und eine
geringe Geräuschentwicklung gewährleistet sind.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe mit einem Rollenprüfstand der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß jede Rolle am einen Ende
eines zweiarmigen Schwinghebels drehbar gelagert ist, daß das
andere Ende des Schwinghebels mit einem Schwingungserreger verbunden
ist, und daß der Schwinghebel zwischen seinen beiden Enden
in einem Lagerbock drehbar gelagert ist, wobei die Schwenkachse
des Schwinghebels zur Drehachse der Rolle parallel ist.
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Der
erfindungsgemäße Rollenprüfstand zur Durchführung
einer Rüttelprüfung zeichnet sich dadurch aus,
daß die Frequenz der von den Rollen auf die Räder
des Fahrzeugs ausgeübten Auslenkbewegung beliebig wählbar
ist. Durch eine entsprechende Wahl der Länge der beiden
Abschnitte des Schwinghebels kann der Hub des Schwingungserregers über-
bzw. untersetzt werden, so daß der Hub der Rollen in einem
weiten Bereich beliebig verändert werden kann. Da die Umfangsfläche
der auf und ab bewegten Rollen keine Störkontur aufweist,
kommt es beim Abrollen der Fahrzeugräder zu keiner übermäßigen
Geräuschentwicklung, welche die Durchführung von
akustischen Messungen beeinträchtigen würde.
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Damit
die Rütteleinrichtung nicht mit dem Eigengewicht des Fahrzeugs
belastet wird, ist gemäß einer Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Rollenprüfstandes vorgesehen,
daß an dem besagten einen Ende des Schwinghebels eine der
Belastung durch das Fahrzeug entgegenwirkende Federabstützung
angreift. Diese Federabstützung ist vorzugsweise eine Luftfeder.
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Der
Schwingungserreger kann von mechanischer, hydraulischer oder elektromagnetischer
Bauart sein. Hinsichtlich des Frequenzumfangs einerseits und der
angestrebten geringen Geräuschentwicklung andererseits
hat sich ein elektrodynamischer Schwingungserzeuger als besonders
geeignet erwiesen.
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Bei
einer konstruktiv einfach ausgebildeten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Rollenprüfstandes
ist zwei Schwinghebeln ein gemeinsamer Schwingungserreger zugeordnet.
Die den Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs zugeordneten Rollen
werden daher im Gleichtakt angehoben und abgesenkt. Um eine unabhängige
Auslenkung der Fahrzeugräder zu ermöglichen, ist
gemäß einer Weiterbildung des Rollenprüfstandes
vorgesehen, daß beiden Vorder- und beiden Hinterrädern
des Fahrzeugs getrennte Rollen zugeordnet sind und daß jedem
Schwinghebel ein eigener Schwingungserreger zugeordnet ist.
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Die
Rollen des Prüfstandes können als Scheitelrollen
ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, daß jede
Rolle zwei parallele Rollen umfaßt, deren Achsen in einem
Achsträger gelagert sind, der mittig an dem besagten einen
Ende des Schwinghebels angelenkt ist.
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Gemäß einer
Weiterbildung des Rollenprüfstandes ist vorgesehen, daß die
Lagerböcke zwischen den beiden Enden des zugehörigen
Schwinghebels verstellbar angeordnet sind. Dadurch kann das Verhältnis
zwischen dem Hub des Schwingungserregers und der von dieser beeinflußten
Rolle verändert werden.
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Zwei
bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines Rollenprüfstandes und
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2 eine
schematische Seitenansicht eines abgewandelten Rollenprüfstandes.
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In 1 ist
eine vom Boden 1 einer Montagehalle gebildete Auffahrfläche
gezeigt, auf der ein zu prüfendes Fahrzeug an einen Rollenprüfstand
herangefahren werden kann. Ein solcher Rollenprüfstand
ist üblicherweise am Ende jeder Fertigungs-Linie einer
Automotive-Produktion angeordnet. Im Hallenboden 1 ist
eine Grube ausgebildet, die den eigentlichen Rollenprüfstand
aufnimmt. Auf dem Boden 2 der Grube sind zwei Lagerböcke 3 angeordnet. Die
Lagerböcke 3 können auf dem Grubenboden 2 starr
befestigt sein, vorzugsweise sind sie aber verschiebbar angebracht,
um ihren Abstand verändern zu können. Auf jedem
Lagerbock 3 ist ein Schwinghebel 4 schwenkbar
gelagert. Das äußere Ende jedes Schwinghebels 4 ist
mit einem Achsträger 5 gelenkig verbunden. In
jedem Achsträger 5 sind zwei Rollen 6, 7 drehbar
gelagert, die durch einen Ausschnitt des Hallenbodens 1 nach
oben vorstehen. Die Gelenkachse 8 der beiden Schwinghebel 4,
die Gelenkachse 9 der beiden Achsträger und die
Drehachsen der Rollen, 6, 7 sind zueinander parallel.
Das äußere freie Ende jedes Schwinghebels 4 ist
mit einer Gasdruckfeder 10 auf dem Grubenboden 2 abgestützt.
Als Gasdruckfeder ist eine Luftfeder besonders geeignet, weil in
den meisten Kraftfahrzeugbetrieben ein Drucklufterzeuger zur Verfügung
steht. Es besteht daher die Möglichkeit, die Vorspannung
der Federabstützung den jeweiligen Erfordernissen anzupassen.
An der Unterseite des Hallenbodens 1 ist ein Schwingungserzeuger 11 befestigt,
dessen Schwingbauteil 12 mit den inneren Enden der beiden Schwinghebel 4 gelenkig
verbunden ist. Abweichend von dem gezeigten Ausführungsbeispiel
könnte der Schwingungserzeuger 11 auch stehend
auf dem Grubenboden 2 angeordnet sein. Den Rollen 6, 7 sind
(nicht gezeigte) Brems- und Meßeinrichtungen zugeordnet.
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Für
den Fachmann ist erkennbar, daß die Abstützung
der beiden Rollen 6 und 7 auf beiden Seiten des
Rollenprüfstandes identisch ausgebildet ist. Die inneren
Enden aller vier Schwinghebel 4 können mit dem
Schwingbauteil 12 eines einzigen Schwingungserzeugers 11 gelenkig
verbunden sein. Es ist aber auch möglich, den – bezogen
auf die Zeichnungsebene – beiden vorderen und beiden hinteren Schwinghebeln 4 jeweils
einen eigenen Schwingungserzeuger 11 zuzuordnen.
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Der
Schwingungserzeuger 11 kann von mechanischer, hydraulischer
oder Bauart sein. Vorzugsweise wird jedoch ein elektromagnetischer
Schwingungserzeuger verwendet. Die Kraftwirkung eines elektromagnetischen
Schwingungserzeugers beruht auf einem stromdurchflossenen elektrischen
Leiter (Spule) in einem Magnetfeld, das entweder durch einen Permanentmagneten
oder durch einen anderen elektrischen Leiter bereitgestellt wird.
Die Leiterwicklung befindet sich auf einem das Schwingbauteil 12 bildenden
Spulenträger, an dem zwei elastische Führungselemente
angeschlossen sind. Die Führungselemente sind Federn mit
geringer axialer Steifigkeit, die aber mit hoher radialer Steifigkeit
für eine exakte Bewegung der Spule im Magnetfeld sorgen.
Damit wird zum einen die mechanische Berührung von Magnet
und Spule verhindert und zum anderen wird die gleichmäßige
Induktion und Krafterzeugung gewährleistet. Aufgrund dieser
Bauweise eignen sich solche als Shaker bezeichnete Schwingungserzeuger
besonders zur Erzeugung zeitveränderlicher Kräfte
mit harmonischem, also sinusförmigem Verlauf. Es ist aber
auch möglich, Kraftverläufe mit ständig
und zufällig wechselnden Amplituden, also farbige Rauschsignale
wiederzugeben. Den Einsatzbereich eines elektromagnetischen Schwingungserzeugers
bestimmen vier Größen: Die maximale Kraftamplitude und
die maximale Beschleunigungsamplitude bei sinusförmigem
Signalverlauf, die aufgrund der Lagerfedern maximal mögliche
Auslenkung des Spulenträgers sowie die Resonanzfrequenz
des Geräts. Die für Schwingungsprüfungen
bestenfalls nutzbare Frequenz ist immer kleiner als die Resonanzfrequenz.
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Zu Überprüfung
eines Kraftfahrzeugs wird dieses gegenüber dem Rollenprüfstand
der vorstehend beschriebenen Bauart so positioniert, daß seine
beiden Vorder- und Hinterräder jeweils zwischen den beiden
Rollen 6, bzw. 7 angeordnet sind und an diesen anliegen.
Die Rollen 6 und 7 werden sodann von den angetriebenen
Vorder- und/oder Hinterrädern des Fahrzeugs oder mit Hilfe
von (nicht gezeigten) Motoren in Drehung versetzt. Durch entsprechende
Wahl der Drehzahl der Rollen 6 und 7 kann somit
eine beliebige Geschwindigkeit des zu prüfenden Fahrzeugs
simuliert werden. Das ermöglicht in bekannter Weise die
Durchführung verschiedener Prüfungen des Motors,
des Getriebes, des Antriebsstranges und der Bremsen.
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Zur
Simulation einer Schlechtwegstrecke und zur Durchführung
einer Rüttelprüfung eines Fahrzeugs wird der Schwingungserzeuger 11 in Gang
gesetzt, damit das Schwingbauteil 12 mit einer bestimmten
Frequenz eine bestimmte Hubbewegung ausführt. Es ist erkennbar,
daß die Hubbewegung das Schwingbauteils 12 über
die beiden Schwinghebel 4 auf die Achsträger 5 und
somit auf die Rollenpaare 6, 7 übertragen
wird. Die den Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs zugeordneten
Rollenpaare 6 und 7 werden daher im Gleichtakt
auf und ab bewegt. Mit der auf diese Weise erzeugten Rüttelbewegung
des Fahrzeugs wird das sogenannte Setzen des Fahrwerks bewirkt,
und es können lose und schlechte Steckverbindungen sowie
Klapper- und Vibrationsgeräusche frühzeitig festgestellt
werden, die andernfalls erst im normalen Fahrbetrieb ermittelt werden
könnten.
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Wie
bereits vorstehend erwähnt, sind die Lagerböcke 3 auf
der Stützfläche 2 beweglich angeordnet.
Dies ermöglicht es, die Lage der Gelenkachse 8 jedes
Schwinghebels 4 zu verändern. Auf diese Weise
kann das Verhältnis zwischen den Hüben des Schwingbauteils 12 und
der Rollenpaare 6, 7 variiert werden.
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Bei
der in 2 gezeigten Ausführungsform eines Rollenprüfstandes
ist den vorderen Rollenpaaren 6 und den hinteren Rollenpaaren 7 jeweils
ein eigener Schwingungserzeuger 11 zugeordnet. Die vorderen
und hinteren Rollenpaare 6, 7 können
daher beliebig im Gleich- oder Gegentakt oder auch mit unterschiedlichem
Hub zu einer Auf- und Abbewegung angetrieben werden. Es ist auch
möglich, die vorderen und hinteren Rollenpaare 6, 7 in
Längsrichtung zu teilen und in getrennten Achsträgern 5 zu
lagern, denen entsprechende Schwinghebel 4 zugeordnet sind.
Bei dieser Anordnung könnten mit Hilfe von vier Schwingungserzeugern 11 die
einzelnen Räder eines zu prüfenden Fahrzeugs unabhängig
voneinander in gleich- oder ungleichförmige Schwingungen versetzt
werden.
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Bei
den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
könnten die als V-Rollen bezeichneten Rollenpaare 6, 7 auch
jeweils durch eine einzige als Scheitelrolle bezeichnete Rolle ersetzt werden.
Die in 2 gezeigte Ausführungsform eines Rollenprüfstandes
eignet sich besonders zur Anpassung an Kraftfahrzeuge mit unterschiedlichem Achsabstand.
Zu diesem Zweck braucht lediglich der gegenseitige Abstand der beiden
Schwingungserreger 11, der beiden Lagerböcke 3 und
der beiden Gasdruckfedern 10 entsprechend verändert
zu werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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