ROLLER TEST STAND FOR DIAGNOSING MOTOR VEHICLES

Abstract: 1. Roller test stand for the diagnostics of motor vehicles comprising rolls (2, 3) connected to wheels (1) of the vehicle to be tested and to each other and having a common axle (4), an adjustable brake (7) connected to the rolls (2, 3), a planet gear (6) between the rolls (2, 3) and the brake (7), and a force measuring cell (11) connected to the planet gear (6), characterized in that the rolls (2, 3) have such a big diameter that test conditions comparable to normal street operation are produced, that the planet gear (6) is built into one (3) of the rolls (2, 3) and a displacement signalizer (14) is connected to the common axle (4) of the rolls (2, 3), and the brake (7) is formed as an eddy current brake having an exciting circuit (13) to which a control circuit (15) is connected holding the loading characteristics to constancy during the test operation, the force measuring cell (11) and the displacement signalizer (14) being connected to said control circuit (15).

Description: Rollenprüfstand zur Kraftfahrzeugdiagnostik Die Erfindung bezieht sich auf einen Rollenprüfstand zur Diagnostisierung von Kraftfahrzeugen, der mit an den Rädern des zu prüfenden Kraftfahrzeuges angeschlossen und miteinander verbundenen Rollen sowie mit einer an den Rollen angeschlossenen Wirbel strom- bremse versehen ist. Mit solchen Rollenprüfständen können Belastungen für die diagnostischen Messungen an Fahrzeugen hergestellt werden. Der mit einem gegebenen Betriebszustand des Kraftfahrzeuges vebundene Kraftstoffverbrauch hängt einerseits von den Konstruktionsmerkmalen des Fahrzeuges und andererseits von dem Gesamtwirkungsgrad des Motors ab. Die Konstruktionsmerkmale verändern sich während des Betriebes nicht, es muss also zur Fahrzeugdiagnostik die Ver änderung des Gesamtwirkungsgrades des Motors - die Gesamtwirkungsgradfunktion - beobachtet werden. Es sind bereits solche Prüfstände zur Diagnostizierung von Fahrzeugen bekannt geworden, bei denen die Räder des Fahrzeuges an Rollen laufen, die mit einer Wirbelstrombremse verbunden sind, das Belastungsmoment wird also mit der Wirbelstrombremse hergestellt. Zur Messung dieses erzeugten Belastungsmomentes ist die Wirbelstrombremse auf Kipplagerungen montiert und aus dem Kippen der Wirbelstrombremse wird auf das entstandene Moment gefolgert. Da in den vorbekannten Lösungen das Belasungsmoment am Ende der kinematischen Kette, d.h. aus dem Kippen der Wirbelstrombremse, ermittelt wird, beeinflussen die Messung die Verluste der ganzen kinematischen Kette sowie der Wärmezustand der Wirbelstrombremse. Mit anderen Worten bedeutet das, dass bei den bekannten Prüfständen selbst die Verluste des Prüfstandes in das zu erzeugende Belastungsmoment "hineingemessen" werden. An den Rollen entsteht also ein ganz anderes Belastungsmoment als das, welches aus dem Kippen der Wirbelstrombremse ermittelt wird. Nachteilig ist ferner bei den bekannten Prüfständen, dass sie keine Mittel zur Stabilisierung der Belastungscharakteristiken oder zur Einstellung einer gewünschten, vorher angegebenen Belastungscharakteristik haben. Solche Regelmittel können auch später in die bekannten Prüfstände wegen ihrer Konstruktionsgegebenheiten nicht eingebaut werden. Die Wirkung dieses Mangels wird nachstehend erläutert. Die Prüfung der Wirkungsgradcharakteristiken des Motors können am vorteilhaftesten beim eingebauten Motor bestimmt werden, wobei'die Aufwände und Probleme im Zusammenhang mit dem Aus- und Einbauen des Motors nicht entstehen. Folglich haben nur solche Prüfstände eine praktische Bedeutung, mit denen der Motor im eingebauten Zustand geprüft werden kann. Zum Zwecke solcher indirekten Messungen ist die Bestimmung des Gesamtwirkungsgrades des Motors, des zum stationären Fahrzeugbetrieb (konstante Geschwindigkeit, konstantes Moment) gehörenden und auf die Wegeinheit bezogenen Kraftstoffverbrauches, dessen Wert zu dem während des Messens auf die Räder des Fahrzeuges wirkenden Moment und zu dem die Energieausnutzung des Fahrzeuges bestimmen den Gesamtwirkungsgrad proportional ist, besonders geeignet Wenn also das die Räder des Fahrzeuges belastende Moment bekannt ist und während der Prüfung konstant bleibt, steht der erhaltene Kraftstoffverbrauch im direkten Zusammenhang mit dem zu dem geprüften Betriebszustand des Fahrzeuges gehörenden Gesamtwirkungsgrad. Die von der Drehzahl und dem Moment abhängende Gesamtwirkungsgradfunktion des eingebauten Motors ist durch zahlreiche Faktoren z.B. durch den Voreinspritzzeitpunkt, bzw. die Einstellung und den Wert der Frühzündung, die Mischungsbildung usw. beeinflusst. Die Messungen sollten daher zur schnellen Auswertung des Wirkungsgrades, bzw. zur Feststellung der den Wirkungsgrad beeinflussenden Fehler in solchen Betriebszuständen durchgeführt werden, in denen die Wirkung der erwähnten Faktoren die grösste ist und in dieser Weise die Möglichkeit des Nachweisens der unerwünschten Einflüsse maximal ist. Dieser Messvorgang kann mit vorgewählten typenspezifischen Belastungscharakteristiken gut handhabbar sein und leicht realisiert werden. Zu diesem Zwecke sind aber die vorbekannten Prüfstände nicht geeignet. Die angewendete Belastungscharakteristik muss noch dazu dem jeweiligen Typ des geprüften Fahrzeuges entsprechend veränderbar sein, jedoch muss eine gegebene Charakteristik in ihrem Wert und ihrer Charakter unveränderlich sein. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die bekannten Prüfstände zur Fahrzeugdiagnostik nicht geeignet sind, eine geregelte Belastung zu erzeugen. Sie sind also zur zeitgemässen Motorprüfung bei eingebauten Motoren sowie zur exakten Bestimmung des Brennstoffverbrauchs unfähig. Die Aufgabe der Erfindung sind das Eliminieren der Unzulänglichkeiten der bekannten Lösungen und die Schaffung eines Rollenprüfstandes zur Kraftfahrzeugdiagnostik, mit welchem beliebige und geregelte Belastungscharakteristiken erstellt werden können und an welchem die durchgeführten Prüfungen ein exakteres Ergebnis liefern, die durch die konstruktionsabhängigen Ungenauigkeiten der bekannten Prüfstände nicht belastet sind. Die zur Erfüllung der gesetzten Aufgabe führende erfindungsgemässe Weiterentwicklung besteht nun darin, dass zwischen den von den Rädern des zu prüfenden Fahrzeuges angetriebenen Rollen des Prüfstandes und der den Belastungswert erstellenden Wirbelstrombremse ein Planetengetriebe eingebaut ist und dem Planetengetriebe eine Kraftmesszelle zugeordnet ist. Nach einer erfindungsgemäss bevorzugten Ausführungsform ist der Planetenradträger des Planetengetriebes an den Rollen des Prüfstandes, das Sonnenrad an der Wirbelstrombremse und das Hohl rad an der Kraftmesszelle angeschlossen. In einer alternativen Ausführungsform kann das Hohl rad an den Rollen und der Planetenradträger an der Kraftmesszelle angeschlossen werden. Eine äusserst einfache Realisierungsmöglichkeit des Planetengetriebes in dieser Erfindung ergibt sich, wenn als solches die Hinterachsenbrücke eines Kraftfahrzeuges angewendet wird. Zur Aufnahme der unerwünschten Schwingungen und der schlagartigen Belastungen kann vorteilhafterweise ein Schwingungsdämpfer zwischen der Kraftmesszelle und dem Planetengetriebe eingebaut werden. Erfindungsgemäss kann der gemeinsamen Achse der Rollen des Prüfstandes ein Weg-Signalgeber zugeordnet sein. Im Interesse der einfachen Regelung ist es erfindungsgemäss vorteilhaft, wenn die Wirbelstrombremse mit einer Erregerschaltung versehen ist, an der eine Steuerschaltung angeschlossen ist, an deren Eingänge die Kraftmesszelle, der Weg-Signalgeber und Bedienungsorgane angelegt sind. Die Steuerschaltung kann einfach realisiert werden, wenn sie mit einer den Soll-Wert herstellenden Schaltung und mit einer den Ist-Wert herstellenden Schaltung sowie mit einer den Soll-Wert und den Ist-Wert vergleichenden und im Notfall ein Eingriffsignal herstellenden Schaltung versehen wird. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur den schematischen Aufbau einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Rollenprüfstandes. Wie aus der Figur ersichtlich, liegen zum Beginn der Prüfung die angetriebenen Räder 1 eines zu prüfenden Fahrzeuges auf Rollen 2 und 3 auf. Die Rollen 2, 3 sind durch eine Achse 4 momentübertragend miteinander verbunden und in Lagern 5 abgestützt. An der einen, in der Figur linken Rolle 3 ist ein Planetengetriebe 6 angeschlossen, das mit einer Wirbelstrombremse 7 verbunden ist. In der Figur ist die vorteilhafte Ausführungsform veranschaulicht, in der eine Zahnradübersetzung der Hinterachsenbrücke eines Kraftfahrzeuges als Planetengetriebe 6 angewendet wird. Diese Zahnradübersetzung kann als Planetengetriebe 6 in die Rolle 3 eingebaut werden, so dass damit mindestens ein Teil des Innenraumes der Rolle 3 nutzbar gemacht werden kann. In diesem Beispiel sind der Träger der Planetenräder 8 des Planetengetriebes 6 an der Rolle 3 befestigt und das Sonnenrad 9 mit der Wirbelstrombremse 7 und das Hohlrad 10 mit einer Kraftmesszelle 11 verbunden. In anderen Ausführungsformen kann das Hohlrad 10 an der Rolle 3 und der Träger der Planetenräder 8 an der Kraftmesszelle 11 angeschlossen sein. Zwischen dem Planetengetriebe 6 und der Kraftmesszelle 11 ist ein Schwingungsdämpfer eingebaut, der in der Figur mit der Bezugszahl 12 bezeichnet ist. Dieser ist in diesem Beispiel ein hydraulischer Schwingungsdämpfer mit Gummi gehäuse. An die Wirbelstrombremse 7 ist wie gewöhnlich eine Erregerschaltung 13 angeschlossen. Der gemeinsamen Achse der Rollen 2 und 3 ist ein Weg-Signalgeber 14 zugeordnet. Wie schon früher erwähnt, ist der Prüfstand in dieser Erfindung mit einer Steuerschaltung 15 versehen, die in der Figur mit gestrichelter Linie begrenzt ist. Ihre Eingänge sind mit dem Bezugsbuchstaben B, und ihre Ausgänge mit K bezeichnet. An die Eingänge B sind die Kraftmesszellen 11, der Weg-Signalgeber 14 und Bedienungsorgane 16 angeschaltet. Die Ausgänge K sind mit Anzeigegeräten 17 und 18 verbunden. Die zentrale Einheit der Steuerschaltung 15 ist als eine Regelschaltung 19 ausgeführt, die einerseits mit einer den Soll-Wert herstellenden Schaltung 20 und einer den Ist-Wert erstellenden Schaltung 21, andererseits mit einer Eingriffsignale herstellenden Schaltung 22 verbunden ist. An die Eingänge der Schaltung 20 sind ein Signalformer 23 und ein Signalgenerator 24 angeschaltet. In die Schaltung 21 werden die Signale von der Kraftmesszelle 11 durch den einen Eingang B der Steuerschaltung 15 geleitet. Der an den anderen Eingang B geschaltete Weg-Signalgeber 14 ist mit dem Signalumformer 23 verbunden. Die Bedienungsorgane 16 sind durch den dritten Eingang B der Schaltung 20 angeschlossen. Die Erregerschaltung 13 wird durch den einen Ausgang K der Steuerschaltung 15 von der Schaltung 22 mit Signalen versehen. Die den Ist-Wert herstellende Schaltung 21 ist durch den einen Ausgang K mit dem Anzeigegerät 17 und der Signalumformer 23 durch einen anderen Ausgang K mit dem Anzeigegerät 18 verbunden. Der erfindungsgemässe Rollenprüfstand arbeitet wie folgt. Wie schon früher erwähnt, ist der erfindungsgemässe Rollenprüfstand geei'gnet, ein solches Belastungsmoment auf die auf den Rollen 2 und 3 des Prüfstandes laufenden Räder 1 des zu prüfenden Fahrzeuges zu geben, dessen Kennlinie in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit geregelt und unabhängig von der Betriebsgüte anderer Bauelemente des Prüfstandes, z.B. von dem Wirkungsgrad, von dem Wärmezustand der Wirbelstrombremse 7 oder von den Getriebeverlusten des Planetengetriebes 6, ist. Mit der elektronischen Regelschaltung 19 wird während des Messens mit Hilfe des in der Schaltung 21 befindlichen Verstärkers und Messgrenzeinstellers, d.h. der Kalibriereinheit, das an den Rollen 2 und 3 entstandene augenblickliche Belastungsmoment beob achtet..,Bei der in der Figur gezeigten Ausführungsform erfolgt das dadurch, dass das Planetengetriebe 6 mit seinem Hohl rad 10 eine Kraft über den Schwingungsdämpfer 12 auf die Kraftmesszelle 11 ausübt, die danach ein Signal liefert. Dieses Signal wird durch einen Eingang B in die den Ist Wert herstellende Schaltung 21 eingegeben. Die Regelschaltung 19 beobachtet aber nicht nur das augenblickliche Belastungsmoment als einen Ist-Wert, sondern sie bekommt auch den Soll-Wert von der Schaltung 20. In dieser Schaltung 20 ist ein Charakteristikgenerator eingebaut, der von der Geschwindigkeit angibt. Die momentane Geschwindigkeit wird durch den Weg-Signalgeber 14 und den Signalumformer 23 in die Schaltung 20 eingegeben. Die Regelschaltung 19 vergleicht im weiteren das von der Schaltung 21 ankommende momentane Belastungsmoment mit der durch die Schaltung 20 hergestellten Signalcharakteristik und gibt nötigenfalls, d.h. bei einem allzugrossen Unterschied zwischen den beiden Signalen, mit Hilfe der das Eingriffsignal herstellenden Schaltung 22 einen Eingriffsbefehl ab. In der Schaltung 22 ist ein die Erregerschaltung 13 der Wirbelstrombremse 7 beeinflussender Schaltkreis angeordnet. Dem Eingriffsignal entsprechend wird der Erregerstrom der Wirbelstrombremse 7 verändert, bis sich das von dem Charakteristikengenerator verlangte Belastungsmoment einstellt, d.h. bis von den Schaltungen 20 bzw. 21 die gleichen Signale in die Regelschaltung 19 gelangen. Mit den an der Schaltung 20 angeschlossenen Betriebsorganen 16 kann die zu einem gegebenen Fahrzeug gehörende Belastungscharakteristik ausgewählt werden. Die Prüfungen können besser beobachtet und unter Kontrolle gehalten werden, wenn der aktuelle Wert des Belastungsmomentes und der momentane Wert der Geschwindigkeit von dem an der Schaltung 21 angeschlossenen Anzeigegerät 17, beziehungsweise von dem an den Signalumformer 23 angeschlossenen Anzeigegerät 18 angezeigt werden. Der Charakteristikgenerator erzeugt also in Abhängigkeit von der vorgewählten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges die Belastungsmoment-Kennlinien. Die die Form dieser Kennlinien beeinflussenden Parameter und Konstanten können vor der Prüfung an den Bedienungsorganen 16 vorgewählt und eingestellt werden. Die Steuerschaltung 15 ermöglicht aber auch einen Fahrzeugbetrieb mit konstanter Geschwindigkeit während des Messens, wobei bis zum Erreichen dieser Geschwindigkeit das Belastungsmoment Null ist und nach Erreichen der Geschwindigkeit auch das Belastungsmoment seinen maximalen Wert in einem gegebenen Geschwindigkeitsbereich erreicht. Diese Regelungen werden natürlicherweise automatisch verwirklicht, bei der Prüfung muss also nur die Geschwindigkeit an dem Anzeigegerät 18 beobachtet und wie gewünscht eingestellt bzw. auf dem eingestellten Wert gehalten werden. Die Anzeige des Belastungsmomentes ist nur beim Kalibrieren unbedingt nötig. Ein grosser Vorteil der Prüfungen mit dem erfindungsgemässen Prüfstand kann darin erblickt werden, dass der Kraftstoffverbrauch unter sehr verschiedenen Umständen in allen Betriebszuständen schnell und genau gemessen und bestimmt werden kann. Der Prüfstand ist geeignet, mit Hilfe der den verschiedenen Kraftfahrzeugtypen entsprechend vorgewählten, elektronisch geregelten, von äusseren Einflüssen unabhängig gemachten, in Funktion der Geschwindigkeit linear oder parabolisch ansteigenden kalibrierten Belastungskennlinien den Kraftstoffverbrauch und die Kraftstoffdosis zu messen. Es können im Betrieb mit konstanter Geschwindigkeit die in einem Zyklus verbrauchte Kraftstoffmenge (Dosis), bzw. die Fördercharakteristik des mischungsbildenden Systems für die ganze Belastungskennlinie bestimmt werden. Die Belastung kann aber auch beliebig von Hand eingestellt werden. Es können dabei der in dem Fahrzeug eingebaute Kilometerzähler oder der Tachometer, sowie der Fahrtschreiber kontrolliert werden. Im ganzen Betriebsbereich des Fahrzeuges können die Zugkraft und die Radleistung bestimmt werden. Behördliche Oberprüfungen können im Hinblick auf die Geräusch-, Rauch und Gasemission durchgeführt werden. Das Kraftübertragungssystem kann mit Hilfe des erfindungsgemässen Prüfstandes unter Belastung geprüft werden. Wegen seines konstruktiven und schaltungstechnischen Aufbaus kann er mit beliebigen Steuerungssystemen (Fahrtzyklen, programmgesteuerte diagnostische Prüfungen) verbunden bzw. durch diese ergänzt werden. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Prüfstand nicht nur zwei Rollen 2 und 3, sondern zu diesen parallel noch weitere Rollen haben, die jedoch paarweise angeordnet sind. Dies ist vorteilhaft bei Prüfungen von solchen Schwerkraftfahrzeugen, bei denen die angetriebenen Räder auf zwei parallelen Achsen angeordnet sind. Diese ergänzenden Räder sind freilaufend gelagert. Für die Rollen 2 und 3 sowie auch die zusätzlichen Rollen ist es vorteilhaft, diese mit relativ grossem Durchmesser anzufertigen. Mit dieser Massnahme können die zusätzlichen Verluste zwischen den Rollen und den Rädern des Fahrzeuges vermindert bzw. eliminiert, sowie ähnliche Bedingungen wie bei dem auf der Strasse entstehenden Fahrtbetrieb simuliert werden.

Claims: Patentansprüche 1. Rollenprüfstand zur Diagnostizierung von Kraftfahr zeugen mit an die Räder des zu prüfenden Fahrzeuges angeschlossenen und miteinander verbundenen Rollen, sowie mit einer an die Rollen angeschlossenen Wirbel strombremse, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Rollen (2, 3) und der Wirbelstrombremse (7) ein Pla netengetriebe (6) eingebaut ist und dem Planetenge triebe (6) eine Kraftmesszelle (11) zugeordnet ist. 2. Rollenprüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Träger der Planetenräder (8) des Pla netengetriebes (6) an den Rollen < 2 > (2, 3), das Sonnen- rad (9) an der Wirbelstrombremse (7) und das Hohl rad (10) an der Kraftmesszelle (11) angeschlossen ist. 3. Rollenprüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Hohl rad (10) an den Rollen (2, 3) und der Träger der Planetenräder (8) an der Kraftmesszelle (11) angeschlossen ist. 4. Rollenprüfstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Planetengetriebe (6) eine Zahnradübersetzung einer Hinterachsenbrücke ei nes Kraftfahrzeuges angewendet ist. 5. Rollenprüfstand nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kraftmesszelle (11) und dem Planetengetriebe (6) ein Schwingungs dämpfer (12) eingebaut ist. 6. Rollenprüfstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer gemeinsamen Achse der Rollen (2, 3) ein Weg-Signalgeber (14) zugeordnet ist. 7. Rollenprüfstand nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die Wirbel-' strombremse (7) eine Erregerschaltung (13) und daran eine Steuerschaltung (15) angeschlossen ist, an de ren Eingänge (B) die Kraftmesszelle (11), der Weg-Sig nalgeber (14) und Bedienungsorgane (16) angelegt sind. 8. Rollenprüfstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, dass die Steuerschaltung (15) mit einer den Soll Wert herstellenden Schaltung (20) und mit einer den Soll-Wert und den Ist-Wert vergleichenden und ein Eingriffsignal herstellenden Schaltung (19) versehen ist.

Inventors: FLAMISCH, OTTO, DR., DIPL.-ING., GAL, TIBOR, DR., DIPL.-ING., LASZLO, ARPAD, DIPL.-ING., TAMASI, ATTILA, DIPL.-ING., Laszlo, Arpád, Dipl.-Ing.
Applicants: KOZLEKEDESTUDOMANYI INTEZET
Application year: 1983
Main classification: G01M17
IPC codes: G01M17