DE4136508A1 - Kraftfahrzeugpruefstand - Google Patents
KraftfahrzeugpruefstandInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugprüfstand gemäß
dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Kraftfahrzeugprüfstände mit einer Belastungsmaschine sind
bekannt. Bekannt sind auch sogenannte Vier-Quadranten-Bela
stungsmaschinen, welche eine Drehmomentbelastung eines an
getriebenen Rotationsteils in beiden Drehrichtungen ermög
lichen und dabei in jeder Drehrichtung die Drehzahlen und
die Drehmomente (vier Quadranten) messen. Bei bekannten
Kraftfahrzeugprüfständen mit einer Belastungsmaschine zur
Belastung der Radantriebswellen eines Kraftfahrzeuges steht
das betreffende Fahrzeugrad auf einer Rolle oder auf einem
umlaufenden Band, damit die Drehzahlen und Drehmomente der
Radantriebswelle in ihren beiden Drehrichtungen gemessen
werden können, während der Fahrzeugmotor die Radantriebs
welle und damit auch deren Fahrzeugrad antreibt, das Fahr
zeug jedoch fährt. Wenn mit einem solchen Kraftfahrzeug
prüfstand das Fahren auf Straßen simuliert werden soll,
kann er ferner mit einer Hubvorrichtung versehen sein, wel
che die Rolle oder das endlose Band in vertikale Schwingun
gen versetzt. Die Frequenz der vertikalen Schwingungen ist
dabei abhängig von den theoretisch angenommenen Straßenver
hältnissen oder Straßenunebenheiten und der theoretisch an
genommenen Fahrzeuggeschwindigkeit. Dabei können außer
Drehzahlen und Drehmomente der Radantriebswellen auch Mo
mente der Radaufhängungsvorrichtung und Fliehkräfte gemes
sen werden. Ein Nachteil bei solchen Fahrzeugtests ist, daß
das Fahrzeug "gefesselt" werden muß, damit es nicht von der
Rolle oder vom endlosen Band herunterfährt. Ein anderer An
wendungsfall betrifft die Kraftfahrzeug-Abgasprüfung. Die
Abgase des Fahrzeuges müssen bei verschiedenen Motordreh
zahlen und Motorbelastungen gemessen werden. Hierzu dient
wiederum der Kraftfahrzeugprüfstand mit einer Belastungsma
schine, mit welch letzterer eine oder alle Radantriebswel
len mit verschiedenen Drehmomenten belastet werden. Dadurch
können dann die Abgase bei verschiedenen Drehzahlen und
verschiedenen Drehmomenten der Abtriebswellen gemessen wer
den, was verschiedenen Belastungswerten des Fahrzeugmotors
entspricht.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, den
Kraftfahrzeugprüfstand so zu verbessern, daß er einfacher
und billiger wird, und daß er die Belastung des Fahrzeugmo
tors, insbesondere über die Radantriebswellen, ermöglicht,
ohne daß am Fahrzeug Kräfte in horizontaler Richtung er
zeugt werden.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden
Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen
enthalten.
Durch die Erfindung ist ein Kraftfahrzeugprüfstand für die
Leistungsübertragung bei Kraftfahrzeugen und/oder deren
Komponenten gegeben, bei denen die Fahrzeugleistung von ei
nem Radanschluß, beispielsweise einer Bremstrommel oder ei
ner Radnabe, die mit der Radantriebswelle verbunden ist,
auf eine oder mehrerer Belastungsmaschinen des Kraftfahr
zeugprüfstandes übertragen wird. Ein wesentliches Element
bildet gemäß der Erfindung eine Spezialfelge, die aus einem
rotierenden inneren Felgenteil, das direkt an die Brems
trommel oder die Radnabe geschraubt wird, und einem statio
nären äußeren Felgenteil oder Fahrzeugrad, wobei der innere
Felgenteil relativ zum äußeren Felgenteil drehbar ist und
Drehmoment auf die Belastungsmaschine übertragen kann, bei
rotierender Radantriebswelle, während der äußere Felgenteil
oder das Fahrzeugrad nicht-rotierend steht. Die Spezial
felge wird statt des normalen Fahrzeugrades an der betref
fenden Radnabe oder Bremstrommel oder dergleichen ange
schraubt und ermöglicht die Belastung eines Kraftfahrzeuges
ohne Erzeugung von horizontalen Kräften. Gleichzeitig ist
es möglich, die Spezialfelge auf dem Kraftfahrzeugprüfstand
mit vertikalen Schwingungen entsprechend einer simulierten
Straße anzuregen. Dabei steht der nicht-rotierende äußere
Felgenteil auf einem vertikale Schwingungen ausführenden
Fundament, vorzugsweise einer hydraulischen oder pneumati
schen Stütze. Der äußere Felgenteil kann direkt auf einem
Fundament stehen oder mit einem Fahrzeugrad versehen sein.
Die beiden Felgenteile sind miteinander verbunden, jedoch
relativ zueinander drehbar. Zu diesem Zwecke sind die bei
den Teile durch ein Lager miteinander verbunden. Dies ist
vorzugsweise ein Kugellager oder Rollenlager, kann jedoch
auch ein Gleitlager sein.
Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, die
Rotation der Radantriebswelle vom Rad zu trennen, jedoch
weiterhin das Fahrzeuggewicht über ein Fahrzeugrad oder
einen Radersatzkörper auf ein Fundament oder den Boden zu
übertragen.
In besonderer Ausführungsform kann die Spezialfelge durch
ein Lager gebildet sein, dessen rotierender Teil mit der
Radantriebswelle verbunden ist und dessen nicht-rotierender
Teil ortsfest abgestützt ist. Der rotierende Teil des La
gers ist außerdem mit einer Anschlußwelle der Belastungsma
schine verbunden, um auf diese Drehzahlen und Drehmomente
der Radantriebswelle zu übertragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es
möglich, eine Radfelge aufzuteilen auf das Felgenbett und
auf die Felgennabe, und diese beiden Teile durch ein Lager
so miteinander zu verbinden, daß die Felgennabe rotieren
kann, während das Felgenbett nicht rotiert. Die Felgennabe
kann in üblicher Weise an eine Radantriebswelle oder deren
Radnabe oder deren Bremstrommel angeschraubt werden; und
auf das Felgenbett kann ein normaler Fahrzeugreifen aufge
zogen werden. An die Felgennabe ist auf ihrer von der Rad
antriebswelle abgewandten Seite außerdem die Anschlußwelle
der Belastungsmaschine befestigt. Dadurch sind die Drehmo
mente und Drehzahlen der Radantriebswelle meßbar und ein
stellbar, jedoch von dem Felgenbett entkoppelt, welches
weiterhin das Fahrzeuggewicht trägt. Eine solche Spezial
felge, die in relativ zueinander drehbare Felgennabe oder
Felgenbett aufgeteilt ist, kann anstelle der üblichen Fahr
zeugräder an ein Fahrzeug montiert werden, ohne daß am
Fahrzeug besondere Änderungen erforderlich werden. Selbst
verständlich können an allen Radantriebswellen eines Kraft
fahrzeuges gleichzeitig solche Spezialfelgen befestigt wer
den, um an allen Radantriebswellen gleichzeitig Belastungs
proben durchzuführen. Ein wesentlicher Vorteil der Erfin
dung besteht darin, daß das Schwingungsverhalten und Däm
pfungsverhalten des Fahrzeugrades weitgehend erhalten blei
ben und damit Schlechtweg-Simulationen ermöglicht werden,
die dem Schwingungsverhalten der Fahrzeugkarosserie, dem
Fahrzeugantriebsstrang und der Achsaufhängung des Fahrzeu
ges sehr nahe kommen. Die Spezialfelge ist vorzugsweise so
gewichtsoptimiert, daß die Eigenfrequenzen im wesentlichen
den Eigenfrequenzen der normalen Fahrzeugräder entsprechen.
Der dem Fahrzeug zugewandte Teil der Felgennabe kann aus
tauschbar ausgebildet sein, damit für die verschiedenen
Passungen und verschiedenen Lochbilder von verschiedenen
Fahrzeugen das gleiche Felgenbett und der gleiche Fahrzeu
greifen auf dem Felgenbett verwendet werden können.
Durch die Erfindung ist die Möglichkeit geschaffen, mit ei
nem preiswerten Kraftfahrzeugprüfstand Belastungsmaschinen
an Radantriebswellen anzukoppeln und außer der Übertragung
von verschiedenen Drehzahlen auch Drehmomente zu übertra
gen, die auf einem bekannten Rollen-Prüfstand oder Endlos
band-Prüfstand aufgrund des Reibwertes zwischen Fahrzeugrad
und Rolle oder Band nicht möglich sind.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnun
gen anhand mehrerer Ausführungsformen der Erfindung be
schrieben. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 einen Kraftfahrzeugprüfstand nach der Erfindung
mit mindestens einer Belastungsmaschine, wobei
nur auf einer Seite eines Kraftfahrzeuges eine
Belastungsmaschine gezeigt ist, jedoch ersicht
lich ist, daß auch auf der davon abgewandten an
deren Fahrzeugseite eine gleiche Belastungsma
schine angeordnet sein kann bzw. zweckmäßiger
weise gleichzeitig angeordnet ist,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Spezialfelge nach der
Erfindung,
Fig. 3 einen abgebrochenen Längsschnitt einer vergrößer
ten Darstellung der Ausführungsform von Fig. 2,
Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform
der Spezialfelge nach der Erfindung, und
Fig. 5 einen abgebrochenen Längsschnitt der Ausführungs
form nach Fig. 4 in vergrößerter Darstellung.
Der in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeugprüfstand nach der
Erfindung enthält zwei Belastungsmaschinen 2 je zur Bela
stung von einer von zwei entgegengesetzt zueinander ange
ordneten Radantriebswellen 4 und 6 eines Kraftfahrzeuges 8.
Fig. 1 zeigt nur die rechts angeordnete Belastungsmaschine
2. Die Räder 10 des Kraftfahrzeuges stehen auf Stützen 12,
die pneumatisch oder hydraulisch in vertikale Schwingungen
versetzt werden können, deren Frequenz und Amplitude in be
kannter Weise von einer elektronischen Steuereinrichtung 14
in Abhängigkeit von simulierten (theoretisch angenommenen)
Straßenverhältnissen, Fahrzeuggeschwindigkeiten (Drehzahl
der Radantriebswellen, die von der Belastungsmaschine 2 ge
messen werden), und in Abhängigkeit von der Fahrzeugbela
stung bei Antriebsbetrieb oder Schubbetrieb (Beschleunigung
oder Verzögerung des Fahrzeuges und dadurch von der Bela
stungsmaschine erzeugte positive oder negative Drehmomente
an der Radantriebswelle 4) gesteuert. Die Belastungsma
schine 2 ist über eine Doppelgelenkwelle 16 mit der Radan
triebswelle 4 (auf der anderen Fahrzeugseite eine Bela
stungsmaschine 2 mit der Radantriebswelle 6) drehfest ver
bunden. Dadurch kann die Belastungsmaschine 2 die Drehzah
len in beiden möglichen Drehrichtungen der Radantriebswelle
4 messen, und die Belastungsmaschine 2 kann bei jeder Dreh
richtung und bei jeder Drehzahl die Radantriebswelle 2 mit
einem gewünschten Drehmoment belasten. Zu diesem Zwecke
enthält die Belastungsmaschine 2 mindestens eine hydrauli
sche Motor-Pumpen-Einheit 20, die je nach Antriebsbetrieb
oder Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges 8 Leistung von der
Radantriebswelle 2 aufnimmt oder in diese einspeist. An
stelle einer Motor-Pumpen-Einheit 20 könnte auch eine elek
trische Motor-Generator-Einheit verwendet werden. Vorzugs
weise enthält die Belastungsmaschine 2 ein Schwungrad 24 im
Antriebsstrang 25, der von der Radantriebswelle 4 angetrie
ben wird. Dieser Antriebsstrang 25 ist insbesondere durch
die Anschlußwelle 16, eine an diese angeschlossene interne
Welle 26 der Belastungsmaschine 2 und das Schwungrad 24 ge
bildet. Das Schwungrad 24 sitzt auf der Welle 26 und ist
mit ihr drehfest verbunden oder verbindbar. In Fig. 1 ist
in strich-punktierten Linien 30 dargestellt, wie hoch die
Anschlußwelle 16 mit dem Rad 10 bei vertikalen Schwingungen
der Stützen 12 schwingen kann.
Die normalen Fahrzeugräder sind für die Tests auf dem
Kraftfahrzeugprüfstand durch die Fahrzeugräder 10 ersetzt
worden, welche gemäß der Erfindung eine Spezialfelge 32 ha
ben, durch welche der Fahrzeugreifen 34 auch dann nicht ro
tiert, wenn die Radantriebswelle 4 zusammen mit der An
schlußwelle 16 rotiert.
Gemäß einer in Fig. 2 dargestellten besonderen Ausführungs
form der Erfindung besteht die Spezialfelge 32 aus einer
Felgennabe 36 als innerer Felgenteil und einem davon ge
trennten Felgenbett 38 als äußerer Felgenteil, auf welch
letzteren der Fahrzeugreifen 34 aufgezogen ist. Die beiden
Felgenteile 36 und 38 sind durch ein Lager 40 miteinander
verbunden, welches eine Rotation des inneren Felgenteils 36
bei nicht-rotierendem äußerem Felgenteil 38 ermöglicht. Das
Lager 40 kann ein Rollenlager oder Kugellager oder Gleitla
ger sein oder aus mehreren zueinander axial angeordneten
Lagern eine Lagereinheit bilden. Der innere Felgenteil 36
ist wie eine übliche Felge durch Schrauben 42 und Muttern
43 an die Radnabe 44 angeschraubt, welche in bekannter
Weise mit der Radantriebswelle 4 verbunden ist. Die rotie
rende Radnabe oder der rotierende innere Felgenteil 36 ist
zusätzlich mit Gewindebohrungen 46 versehen, durch welche
das eine Ende 47 der Anschlußwelle 16 drehfest mit diesem
inneren Felgenteil 36 verschraubt werden kann.
Fig. 3 zeigt in einem Teil-Längsschnitt Details der Ausfüh
rungsform von Fig. 2. Fig. 3 zeigt, daß bei dieser Ausfüh
rungsform das als äußerer Felgenteil dienende Felgenbett 38
durch eine Schweißstelle 48 mit einem äußeren Lagerring 50
des Lagers 36 verbunden ist. Als Felgennabe 36 kann der in
nere Teil einer handelsüblichen Felge verwendet werden. Bei
der Ausführungsform nach Fig. 3 wird nicht eine handelsüb
liche Felgennabe, sondern ein besonderer Nabenkörper 36 als
rotierender innerer Felgenteil verwendet wird, der einer
seits einen inneren Lagerring 52 für das Lager 36 und ande
rerseits einen Flansch 54 zur drehfesten Befestigung an der
Radnabe 44 und der Anschlußwelle 16 aufweist.
Da das Fahrzeug während der Tests nicht fahren soll, ist
ersichtlich, daß der nicht-rotierende äußere Felgenteil 38
keinen Reifen 34 benötigt, sondern direkt auf der Stütze 12
stehen kann. Zu diesem Zwecke sind bei der in Fig. 4 darge
stellten weiteren Ausführungsform nach der Erfindung der
nicht-rotierende äußere Felgenteil 38 und sein Reifen 34
durch einen Stützring 51 ersetzt, der durch schematisch an
gedeutete Schrauben 52 gemäß Fig. 5 mit dem äußeren Lager
ring 50 verschraubt ist. Die übrigen Teile der in Fig. 4
dargestellten Spezialfelge 32/2 können gleich ausgebildet
sein wie die entsprechenden Teile der Ausführungsform nach
den Fig. 2 und 3. Deshalb sind diese Teile hier nicht noch
mals beschrieben, sondern nur in den Fig. 4 und 5 mit den
entsprechenden Bezugszahlen versehen. Der Stützring 51 kann
unmittelbar auf der Stütze 12 stehen, oder entsprechend
Fig. 4 mit einem Drehteller 54 verbunden sein, z. B. durch
eine Schweißnaht 56, so daß die Spezialfelge 32/2 zusammen
mit dem Stützring 51 und dem Drehteller 54 relativ zur
Stütze 12 um eine Vertikalachse geschwenkt werden kann. Der
Drehteller 54 kann über ein Lager 58 auf der Stütze 12 an
geordnet sein. Die Stütze 12 kann mit einer einstellbaren
Frequenz vertikal gemäß Pfeilen 62 bewegt werden.
Fig. 5 zeigt die Verwendung der Spezialfelge 32/2 an der
Radantriebswelle 6, die sich auf der von der Radabtriebs
welle 4 abgewandten Fahrzeugseite befindet. Ferner zeigt
Fig. 5 einen Träger 60 des Kraftfahrzeuges 8, in welchem
die Nabe 44 der Radantriebswelle 6 in bekannter Weise gela
gert ist.
Claims (9)
1. Kraftfahrzeugprüfstand mit mindestens einer
Belastungsmaschine (2) zur Belastung der
Radantriebswellen (4, 6) eines Kraftfahrzeuges,
gekennzeichnet durch
eine Spezialfelge (32; 32/2), die zwei relativ
zueinander drehbare Felgenteile (36, 38) hat, von
welchen der eine Felgenteil (36) einerseits anstelle
eines Fahrzeugrades mit einer vom Kraftfahrzeugmotor
antreibbaren Radantriebswelle (4, 6) drehfest
verbindbar ist und andererseits mit einer
Anschlußwelle (16) der Belastungsmaschine (2) drehfest
verbindbar ist, und von welchen der andere Felgenteil
(38) als nicht-rotierende Fahrzeugstütze wirkt.
2. Kraftfahrzeugprüfstand nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß am nicht-rotierenden Felgenteil (38) ein
Fahrzeugreifen (34) befestigt ist.
3. Kraftfahrzeugprüfstand nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden relativ zueinander drehbaren
Felgenteile (36, 38) durch ein Lager (40) miteinander
verbunden und relativ zueinander drehbar sind.
4. Kraftfahrzeugprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis
3,
gekennzeichnet durch
Stützen (12), welche den nicht-rotierenden Felgenteil
(38) direkt oder indirekt über Zwischenelemente tragen
und während Rotationen der Radantriebswelle (4, 6) zu
vertikalen Schwingungen angetrieben werden, um das
Fahren auf Straßen zu simulieren.
5. Kraftfahrzeugprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis
4,
gekennzeichnet durch
eine Drehmomentmeßeinrichtung zur Messung des
Drehmoments der Radantriebswelle (4, 6).
6. Kraftfahrzeugprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis
5,
gekennzeichnet durch
eine Drehzahlmeßeinrichtung zur Messung der Drehzahl
der Radantriebswelle (4, 6).
7. Kraftfahrzeugprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis
4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Belastungsmaschine eine sogenannte Vier-
Quadranten-Belastungsmaschine ist, die in beiden
Drehrichtungen der Radantriebswelle (4, 6) je
Drehzahlen messen und Drehmomente erzeugen kann.
8. Kraftfahrzeugprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis
7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Belastungsmaschine (2) wahlweise als
Energieaufnehmer (hydraulische Pumpe oder elektrischer
Generator) bei Zugbetrieb des Fahrzeuges oder als
Energiespender (hydraulischer Motor oder elektrischer
Motor) bei Schubbetrieb des Fahrzeuges arbeitet.
9. Kraftfahrzeugprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis
8,
gekennzeichnet durch
ein Schwungrad (24) im Antriebsstrang (16, 26) von der
Radantriebswelle (4, 6) zur Belastungsmaschine (2).
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ID=6444185
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