DE4136508A1 - Kraftfahrzeugpruefstand - Google Patents

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).