CH635680A5

CH635680A5 - Bremspruefstand fuer kraftfahrzeuge.

Info

Publication number: CH635680A5
Application number: CH787678A
Authority: CH
Inventors: Winfried Rauch; Josef Schilling
Original assignee: Rauch & Schilling Maschbau
Priority date: 1977-07-26
Filing date: 1978-07-21
Publication date: 1983-04-15
Also published as: GB2002909B; FR2399015A1; CA1108434A; ATA514678A; NO149120C; BE869255A; DE2733639A1; NO149120L; US4185495A; IT1097845B; FR2399015B1; AT371600B; NO149120B; SE7807994L; IT7825807A0; NL7807575A; NO782551L; GB2002909A

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremsprüfstand für Kraftfahrzeuge mit paarweise angeordneten, in einem Gestell gelagerten, angetriebenen Reibrollen, auf denen das Rad des zu prüfenden Kraftfahrzeuges rollt, wobei der Stator des Antriebsmotors der Reibrollen drehbar im Gestell gelagert ist, das Rückdrehmoment des Motors mittels eines Hebelarmes abgestützt ist und der Hebelarm eine Drehmomentmesseinrichtung betätigt.

Bremsprüfstände der vorbeschriebenen Art sind bekannt. Der in der Regel fest mit dem Stator verbundene Hebelarm wirkt auf eine Messdose ein und der entstehende Messdruck wird mittels eines Manometers angezeigt. Die Anzeigeskala od.dgl. ist so geeicht, dass jeweils der gemessene Drehmomentwert erscheint.

Im allgemeinen werden zwei Reibrollenpaare mit zugehörigem Antriebsmotor nebeneinander angeordnet, so dass jeweils die beiden Räder einer Fahrzeugachse gemessen werden können.

Den bekannten Bremsprüfständen haften verschiedene Nachteile an. Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, dass eine verhältnismässig grosse Messhysteresis entsteht. Dies ist dadurch bedingt, dass zwischen Zylinder und Kolben der Messdose eine Reibung nicht völlig auszuschliessen ist und dass sich ein Unterschied ergibt zwischen der Gleit- und der Haftreibung. Die Kräfte zur Bewegung des Kolbens im Zylinder sind bei relativer Ruhe wegen der Notwendigkeit, die Haftreibung zu überwinden, grösser, als in dem Fall in dem der Kolben bereits in Bewegung ist.

Das Messergebnis mit diesen Einrichtungen ist daher ungenau und wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst, die nur schwierig oder gar nicht ausschaltbar sind.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Bremsprüf stände mit Messdosen ergibt sich dadurch, dass mit einer Messdose nur das Drehmoment bei einer bestimmten Drehrichtung gemessen werden kann. Wenn auch der Antriebsmotor einfach umgeschaltet werden kann, kann für.die andere Drehrichtung die gleiche Messdose mit zugehörigen Einrichtungen nicht Verwendung finden, da die hydraulische Anordnung nicht in der Lage ist, Zugkräfte zu übertragen.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen Bremsprüfstand der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem es möglich ist, exakte, immer wieder reproduzierbare Werte zu messen und bei der insbesondere eine Messhysteresis entweder nicht auftritt oder doch vernachlässigbar klein ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, den Gesamtaufwand für den Bremsprüfstand vergleichsweise gering zu halten und ausserdem auch den Betriebsaufwand bzw. Wartungsaufwand zu vermindern.

Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, die Anordnung derart zu treffen, dass in einfacher Weise Drehmomente in beiden Drehrichtungen gemessen werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Bremsprüfstand der eingangs beschriebenen Art und schlägt vor, dass der Hebelarm als Blattfeder ausgebildet ist, die fest eingespannt ist und die sich am Gestell abstützt, dass die Blattfeder auf ihrer Ober- und Unterseite Dehnungsmessstreifen trägt, die als Wheatstone-Messbrücke geschaltet sind und dass die Brückenspannung nach Verstärkung einem Anzeigegerät zugeführt wird.

Dehnungsmessstreifen sind an sich bekannt. Mittels Dehnungsmessstreifen ist es möglich, geringfügige Längenminderungen auf elektrischem Wege zu messen. Werden die Dehnungsmessstreifen, wie bei der Erfindung, auf der Unter- und Oberseite der Blattfeder angeordnet, die die Drehmomentenstütze bildet, so messen die Dehnungsmessstreifen die Defor-mierung der Drehmomentenstütze und damit das Biegungsmoment an der Messstelle. Dieses Biegungsmoment ist proportional dem zu messenden Drehmoment, so dass sich durch eine vergleichweise einfache elektrische Schaltung und einem an sich bekannten elektrischen Anzeigegerät das Drehmoment, also das Bremsmoment des zu prüfenden Kraftfahrzeuges messen lässt.

Versuche haben ergeben, dass bei dem erfindungsgemässen Bremsprüfstand eine Messhysteresis nicht auftritt, wenigstens nicht in einem Masse, der das Messergebnis beeinträchtigen würde. Die mechanischen Elemente, also die Blattfeder und die zugehörigen Einrichtungen, arbeiten praktisch reibungsfrei und auch im elektrischen bzw. elektronischen Bereich sind keine

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Elemente enthalten, die ungenaue Messergebnisse ergeben würden.

Der erfindungsgemässe Vorschlag ist mit einem verhältnismässig geringen Aufwand zu verwirklichen. Da sich zwischen den Dehnungsmessstreifen und dem Anzeigegerät keine beweglichen Teile befinden, arbeitet die Einrichtung praktisch wartungsfrei.

Besonders günstig ist es bei der Erfindung, dass die Messung der Drehmomente in beiden Richtungen keinerlei Probleme bedeutet. Je nach der Verformung der Blattfeder ergibt die Wheatstone-Messbrücke eine positive bzw. eine negative Brückenspannung, die jeweils gleich gut übertragbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,

dass auf der Ober- und Unterseite der Blattfeder je zwei Dehnungsmessstreifen der Wheatstone-Messbrücke angeordnet sind. Durch die Verwendung von insgesamt vier Dehnungsmessstreifen können einerseits Temperatureinflüsse völlig eliminiert werden und andererseits ergibt sich auch schon von vorneherein eine Vervielfachung der Widerstandsveränderungen, die in den Dehnungsmessstreifen selbst auftreten.

Es genügen daher schon kleinste Verformungen der Blattfeder, um messbare Spannungen zu erhalten. Geringe Verformungen der Blattfeder haben wiederum den Vorteil, dass an den Abstützungen der Blattfeder keine nennenswerten Verschiebungen auftreten, also keine Reibungskräfte entstehen, die das Messergebnis beeinträchtigen könnten.

Bei einer bewährten Ausführungsform der Erfindung ist die Blattfeder fest mit dem Stator verbunden und besitzt am Gestell einen Abstützpunkt. An sich ist auch eine umgekehrte Anordnung, nämlich eine feste Einspannung am Gestell denkbar, die vorgeschlagene Bauweise schafft jedoch einen einfachen konstruktiven Aufbau.

Die Verwendung einer geschliffenen und gehärteten Blatt- . feder ist ein weiteres Mittel zur Herbeiführung einer hohen Messgenauigkeit.

Es ist ferner gefunden worden, dass die Verwendung einer abgerundeten Kuppe am Abstützpunkt der Blattfeder das Messergebnis nicht merklich beeinflusst, obwohl bei einer abgerundeten Kuppe die wirksame Blattfederlänge nicht eindeutig definiert ist.

Eine abgerundete Kuppe hat aber den Vorteil, dass grosse örtliche Drücke, die die Lebensdauer vermindern, vermieden werden.

Günstig ist es, wenn am Abstützpunkt die Blattfeder zwischen einer Stellschraube und einem Widerlager festgelegt ist, wobei sowohl die Stellschraube als auch das Widerlager eine abgerundete Kuppe aufweisen können.

Wenn sich auch bei der Erfindung eine positive und eine negative Brückenspannung gleich gut übertragen und anzeigen lassen, so kann es doch in vielen Fällen Vorteil bringen, wenn die verstärkte Brückenspannung gleichgerichtet ist, was durch eine an sich bekannte elektrische Schaltung erreicht werden kann. Auf diese Weise kann durch ein einfaches Anzeigegerät und ohne jegliche Umschaltung oder anderweitige Betätigung das Bremsmoment am Anzeigegerät abgelesen werden.

Bei einer anderen Bauweise kann es vorteilhaft sein, wenn das Anzeigegerät eine Mittelnullstellung aufweist, wobei dann optisch das positive oder negative Bremsmoment sichtbar bzw. registriert wird.

Bei einer weiteren Ausführungsart der Erfindung besitzt das Anzeigegerät eine Messwertspeichereinrichtung, durch die es möglich ist, einen bestimmten Wert bzw. den gemessenen Maximalwert zu fixieren bzw. zu speichern. Dadurch kann beispielsweise der Ablesevorgang erleichtert werden.

Bei einer Bremsenprüfung kommt es einerseits auf die Feststellung des aboluten Wertes des Bremsmomentes an, das die Bremse des Rades aufbringt. Andererseits ist es aber auch wichtig, dass die beiden Bremsen einer Radach' e im wesentlichen gleichartig funktionieren. Um hierbei die Prüfungsmöglichkeit zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Drehmomentmesseinrichtung für je ein Rad, insbesondere derselben Achse, miteinander gekoppelt sind derart, dass das Verhältnis der gemessenen Drehmomente bzw. Brückenspannungen verglichen und bei Überschreiten einer vorbestimmten Differenz ein Signal ausgelöst wird.

Hier wird ein weiterer Vorteil der Erfindung deutlich. Dadurch, dass das Drehmoment als Spannung erscheint, ist es leicht möglich, die Drehmomente d.h. die Spannungen zu vergleichen und die Differenz bzw. den Quotient zu ermitteln. Übersteigt dieser Betrag einen vorbestimmten Wert, wird ein Signal ausgelöst, das anzeigt, dass die Bremsmomente beider Räder in unzulässiger Weise unterschiedlich sind.

Bein einer anderen Variante der Erfindung kann auch der gemessene Drehmomentwert mit einem vorbestimmten Drehmomentwert verglichen werden und bei nicht ausreichender Übereinstimmung ein Signal ausgelöst werden.

Schliesslich ist in einer Ausführungsart der Erfindung eine Speichereinrichtung für vorbestimmte Drehmomentwerte und/ oder Differenzen von zwei Drehmomentwerten vorgesehen, sowie eine Einrichtung zum Eingeben eines oder mehrerer gespeicherter Werte in die Drehmomentmesseinrichtung. Dadurch wird es möglich, den Messvorgang weitgehend zu vereinfachen und Fehlerquellen auszuschalten.

Die Speichereinrichtung kann beispielsweise für die meisten vorkommenden Kraftfahrzeugtypen vorbestimmte Drehmomente, also Bremsmomentwerte enthalten, sowie Werte, die die zulässige Differenz von zwei Bremsen der gleichen Achse im Bezug auf den entsprechenden Fahrzeugtyp angeben. Durch einen Code können diese Werte abgerufen und in die Drehmomentmesseinrichtung eingegeben werden. Stimmen die gemessenen Werte nicht ausreichend mit den vorbestimmten Werten überein, zeigt ein Signal an, dass die geprüfte Bremse Mängel aufweist.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines Bremsprüfstandes gemäss der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung einer Einzelheit des Bremsprüfstandes nach der Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt entsprechend der Schnittlinie III-III der Fig. 1 und 2 des Bremsprüfstandes,

Fig. 4 eine vergrösserte Darstellung einer Einzelheit des Prüfstandes,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Prüfstandes,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Dehnungsmessstreifens,

Fig. 7 ein Schaltbild des elektrischen Aufbaus der Wheatstone-Messbrücke und des Messwertverstärkers,

Fig. 8 ein Schaltbild des elektrischen Aufbaus eines Nachlaufverstärkers für die Messvorrichtung des erfindungsgemässen Bremsprüfstandes und

Fig. 9 ein Schaltbild des elektrischen Aufbaus einer Einzelheit des Prüfstandes.

Aus den Fig. 1-4 geht der mechanische Aufbau des erfindungsgemässen Bremsprüfstandes hervor. Die Reibrollen 16 und 17 sind durch eine Kette oder einen Riemen 18 miteinander verbunden, so dass sie sich gleichsinnig drehen. Auf den Reibrollen 16 und 17 rollt das in der Fig. 3 mit strichpunktierten Linien angedeutete Rad 19. Die Rolle 16 wird vom Motor 20 angetrieben, dessen Stator 9 eine in der Antriebsachse des Motors liegende Drehlagerung 21 aufweist, so dass das Rückdreh-moment, das beim Antrieb der Rollen 16 und 17, insbesondere bei einer Bremsung des Rades 19 auftritt, zu einer Verdrehbe-wegung des Stators 9 führt.

Insbesondere die Fig. 1 lässt erkennen, dass der Motor 20,

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aber auch die Rollen 16 und 17 in einem Gestell 2 gelagert sind und dass dieses Gestell auch eine weitere, gleichartig ausgebildete Anordnung, bestehend aus den Rollen 22 und 23 und dem Motor 24 sowie den zugehörigen Einrichtungen aufweist, die für die Bremsprüfung des anderen Rades dient.

Wie insbesondere aus der Fig. 4 hervorgeht, ist an dem Stator 9 eine Lasche 25 angesetzt, an der mittels der Platte 26 und der Schrauben 27 und 28 die Blattfeder 1 befestigt ist. Die Antriebswelle des Motors 20 ist mit 29 bezeichnet. Die Verbindung der Antriebswelle 29 mit der Reibrolle 16 ist nicht näher dargestellt.

Der Motor 20 ist insbesondere ein Getriebemotor, wie dies an sich bekannt ist.

Das freie Ende der Blattfeder 1 liegt je nach der Drehrichtung an einem Abstützpunkt an, der durch die Mittellinie 10 der Stellschraube 13 und des Widerlagers 14 gebildet ist. Die Kuppen 11 und 12 sind jeweils gerundet.

Die Blattfeder 1 trägt auf beiden Seiten die Dehnungsmessstreifen 3 und 4 bzw. 5 und 6. Die Fig. 5 zeigt einen Teil der Blattfeder 1 mit der Anordnung dieser Dehnungsmessstreifen. Ein Dehnungsmessstreifen besteht, wie an sich bekannt und wie in der Fig. 6 dargestellt, im wesentlichen aus einem mäanderartig auf einer Unterlage 30 befestigten Widerstandsdraht 31 und wenn dieser Dehnungsmessstreifen fest auf die Blattfeder 1 aufgeklebt ist, wird er bei der Verformung der Blattfeder 1 ebenfalls verformt werden. Die Dehnung führt zu einer Verlängerung des Widerstandsdrahtes und sinngemäss auch zu einer Verringerung des Querschnittes und damit zu einer Zunahme des Widerstandes. Ungekehrt führt eine Stauchung zu einer Verringerung des Widerstandes.

Das Rückdrehmoment, das über den Stator 9 in die Blattfeder 1 eingeleitet wird, wird zu einer Verbiegung der Blattfeder 1 führen und durch die strichpunktierten Linien 32 und 33 ist stark übertrieben die Verformung der Ober- bzw. Unterseite der Blattfeder 1 angedeutet.

Die Dehnungsmessstreifen 3,4,5 und 6 entsprechen den Widerständen Rl, R2, R3 und R4 im Schaltbild nach der Fig. 7 und diese Dehnungsmessstreifen sind Teil einer Wheatstone-Messbrücke 7. Durch die gezeigte Anordnung lässf sich leicht erreichen, dass Längenänderungen in Folge von Temperaturänderungen kompensiert werden und die Brückenspannung lässt sich beim Drehmoment Null beim Verstellwiderstand 34 auf Null abgleichen. Die Diodenschaltung 35 ist eine Schutzschaltung gegen unerwünschte Überströme und durch die Verstärkungsanordnung 36 lässt sich erreichen, dass am Ausgang 37 des Schaltbildes nach der Fig. 7 eine Messspannung bis ± 10 V anliegt. Die Eingangsspannung 38 beträgt im allgemeinen 24 V.

Der Ausgang 37 des Schaltbildes nach der Fig. 7 entspricht dem Eingang 39 des Schaltbildes nach der Fig. 8 des Nachlaufverstärkers mit Motorpotentiometer. Dieser Nachlaufverstärker stellt praktisch einen Regelverstärker dar. Durch verschiedene Rückführungen 41 und 42 kann dessen Verhalten geändert werden. Der Widerstand bedingt die Grösse des Proportionalanteils. Beim Entstehe.i einer Regeldifferenz, also einer Differenz zwischen dem Drehmomentistwert und dem Anzeigewert, entsteht eine Stellgrösse, die proportional der Regeldifferenz ist. Der Rückführkondensator 43 bedingt einen Integralanteil. Eine s Regeldifferenz hat also eine stetig steigende Stellgrösse zur Folge.

Sie steigt oder fällt umso schneller, je grösser die Regeldifferenz ist. Die nun vorhandene Stellgrösse addiert sich aus dem Proportionalanteil und dem Integralanteil. Ein Motorpotentio-10 meter ist mit 44 bezeichnet. Solange das Motorpotentiometer auf Null steht, wird auch am Schleifer des Potentiometers Null V Spannung abgegriffen. Das heisst am Eingang des Nachlaufverstärkers entsteht eine Spannungsdifferenz. Diese wird verstärkt je nach Grösse des Widerstandes und gelangt in den Mois tor des Potentiometers. Der Motor bewegt nun das Potentiometer und damit auch den Zeiger des Anzeigeelementes 45, das Teil des Anzeigegerätes 8 (Fig. 3) sein kann, bis am Schleifer diejenige Spannung abgegriffen wird, die der Messwertverstärker (Fig. 7) abgegeben hat. Die Messwertspannung und die Po-20tentiometerspannung sind dann gleich gross. Die Regeldifferenz wird Null und der Motor bleibt in der erreichten Stellung stehen.

Das Blockschaltbild der Darstellung der Fig. 9 dient dazu ein Signal auszulösen, wenn die Differenz der Messwerte der 25 beiden Räder einer Achse einen bestimmten, einstellbaren Teil des maximal angezeigten Messwertes überschreitet. Die gewonnenen Messspannungen des linken und rechten Rades werden bei 46 bzw. 47 eingeleitet. Diese Messwerte werden von der Diodenschaltung VI, V2, V3 und V4 so verarbeitet, dass an 30 dessen Ausgang die Differenz zwischen den beiden Messspannungen immer die gleiche Polarität besitzt. Als Beispiel sei angenommen, dass der Messwert des rechten Rades 5 V, des linken Rades dagegen 3 V beträgt.

Die Diode V 4 ist gleitend und der Messpunkt 48 hat ein 35 Potential von 5 V - 0,7 V (Diffusionsspannung der Diode) von 4,3 V.

Dadurch ist die Diode V 3 gesperrt.

Die Diode V1 hält den Messpunkt 49 auf 3 V + 0,7 V also 3,7 V. Dadurch ergibt sich eine Differenz zwischen den Mess-40 punkten 48 und 49 von 0,6 V.

Wie sich leicht nachprüfen lässt, werden bei anderen Messwerten sinngemässe Ergebnisse erhalten.

Die Dioden V 5 und V 6 gleichen die Spannungsabfälle der Diodenschaltungen VI, V2, V3 und V4 aus. Ihre Diffusions-45 Spannungen heben sich auf. Somit entspricht die Spannung zwischen dem Messpunkt 48 und dem Messpunkt 50 immer der Differenz zwischen den beiden Messwerten, also beim obigen Beispiel einer Differenz von 2 V, jedoch stets mit derselben Polarität.

50 Am Spannungsverteiler Rx-Ry kann dann der Wert der gewünschten Schaltdifferenz eingestellt werden. Wird das Spannungsteilerverhältnis beispielsweise 9/10 gewählt, liegt die Schaltschwelle bei 90% von grösstem Anzeigewert. Wird dieser Wert überschritten, wird ein Signal ausgelöst.

3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Bremspriifstand für Kraftfahrzeuge mit paarweise angeordneten, in einem Gestell gelagerten, angetriebenen Reibrollen. auf denen das Rad des zu prüfenden Kraftfahrzeuges rollt, wobei der Stator des Antriebsmotors der Reibrollen drehbar im Gestell gelagert ist, das Rückdrehmoment des Motors mittels eines Hebelarmes abgestützt ist und der Hebelarm eine Drehmoment-Messeinrichtung betätigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm als Blattfeder (1) ausgebildet ist, die fest eingespannt ist und die sich am Gestell (2) abstützt, dass die Blattfeder auf ihrer Ober- und Unterseite Dehnungsmessstreifen (3,4,5, 6) trägt, die als Wheatstone-Messbrücke (7) geschaltet sind und dass die Brückenspannung nach Verstärkung einem Anzeigegerät (8) zugeführt wird.

2. Bremsprüfstand nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Ober- und Unterseite der Blattfeder (1) je zwei Dehnungsmessstreifen (3.4. 5,6) der Wheatstone-Mess-brücke (7) angeordnet sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Bremsprüfstand nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (1) fest mit dem Stator (9) verbunden ist und am Gestell'(2) einen Abstützpunkt (10) besitzt.

4. Bremsprüfstand nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine geschliffene und gehärtete Blattfeder (1).

5. Bremsprüfstand nach Patentansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützpunkt (10) eine abgerundete Kuppe (11,12) besitzt.

6. Bremsprüfstand nach Patentansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Abstützpunkt (10) die Blattfeder (1) zwischen einer Stellschraube (13) und einem Widerlager (14) festgelegt ist.

7. Bremsprüfstand nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verstärkte Brückenspannung gleichgerichtet ist.

8. Bremsprüfstand nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigegerät eine Mittel-Nullstellung aufweist.

9. Bremsprüfstand nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigegerät eine Messwert-Speichereinrichtung besitzt.

10. Bremsprüfstand nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentmesseinrichtungen für je ein Rad, insbesondere derselben Achse, miteinander gekoppelt sind derart, dass das Verhältnis der gemessenen Drehmomente bzw. Brückenspannungen verglichen und bei Überschreiten einer vorbestimmten Differenz ein Signal ausgelöst wird.

11. Bremsprüfstand nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch einen an der Drehmomentmesseinrichtung vorwählbaren Drehmomentwert und eine Einrichtung, die den gemessenen Drehmomentwert mit dem vorgewählten Wert vergleicht und bei einer Differenz ein Signal auslöst.

12. Bremsprüfstand nach einem der Patentansprüche 1,10 oder 11, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung für vorbestimmte Drehmomentwerte und/oder Differenzen von zwei Drehmomentwerten, sowie durch eine Einrichtung zum Eingeben eines oder mehrerer gespeicherter Werte in die Drehmomentmesseinrichtung.