DE102010024173B4

DE102010024173B4 - Anordnung und Verfahren zur automatischen, lagegenauen Ausrichtung eines Kraftfahrzeugs auf einem Prüfstand

Info

Publication number: DE102010024173B4
Application number: DE102010024173.3A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Buckisch Ralph; Dipl.-Ing. Pfisterer Jürgen; Dipl.-Ing. Schwartekopp Berthold
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: DE102010024173A1; DE202010018168U1

Abstract

Anordnung zur automatischen, lagegenauen Ausrichtung eines Kraftfahrzeugs (10) auf einem Prüfstand (1), welcher eine Mehrzahl von Laufbandeinheiten (5) und Stützeinheiten (2) aufweist, wobei Rädern (11) des Kraftfahrzeugs (10) je eine Laufbandeinheit (5) und eine Stützeinheit (2) des Prüfstands (1) zugeordnet sind,
- wobei die Anordnung eine Mehrzahl an Adapterelementen (3) umfasst, die an einer Karosserie (10a) des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet sind,
- wobei jedem Adapterelement (3) eine Stützeinheit (2) zugeordnet ist, und wobei die Stützeinheiten (2) mit je einer ansteuerbaren Antriebseinheit gekoppelt und horizontal (X,Y) und vertikal (Z) beweglich sind,
- wobei die Anordnung eine Sensoreinrichtung zur Erkennung zumindest einer vertikalen Relativ-Position der Adapterelemente (3) relativ zu den Stützeinheiten (2) umfasst,
- und wobei die Antriebseinheiten der Stützeinheiten (2) ansteuerbar sind, um die Stützeinheiten (2) in eine Ist-Position der Adapterelemente (3) zu bewegen und mit diesen anzukoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Sensoreinrichtung weiterhin zur Erkennung der Relativ-Position der Adapterelemente (3) in horizontaler (X,Y) Richtung ausgebildet ist, dass
- die Laufbandeinheiten (5) durch horizontale Verschiebungen in X- und Y-Richtung an Radstand und Spurweite des zu prüfenden Kraftfahrzeugs (10) anpassbar sind, und dass
- das Fahrzeug mittels der an die Adapterelemente (3) gekoppelten Stützeinheiten (2) durch horizontales, paralleles und rechtwinkliges Bewegen zu der Fahrzeuglängsachse in eine vorgegebene Soll-Position auf dem Prüfstand (1) automatisch auszurichten und lagegenau zu positionieren ist, wobei in dieser Soll-Position die Radaufstandsflächen der Fahrzeugräder mittig auf den Laufbandeinheiten (5) positioniert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum automatischen, lagegenauen Ausrichten eines Kraftfahrzeugs auf einem Prüfstand sowie ein entsprechendes Verfahren.
Aus dem Stand der Technik sind Prüfstände, wie beispielsweise Waagensysteme in einem Windkanal bekannt, in denen ein Kraftfahrzeug auf dort vorhandenen Prüfeinrichtungen wie etwa Laufbänder, Wägeeinrichtungen etc. positioniert wird. Bislang ist dazu eine manuelle Ausrichtung des Fahrzeugs sowie der Stützeinrichtungen, die das Fahrzeug in dem Prüfstand stützen, nötig, die selbst wiederum manuell an das Fahrzeug angekoppelt werden müssen.
So beschreibt beispielsweise die EP 08 42 407 B1 ein Verfahren zur Ermittlung der Kräfte und Momente, die während der Anströmung durch ein Fluid an einem Fahrzeug auftreten, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens genutzte Windkanalwaage. Die dabei verwendeten Laufbandeinheiten zum Antreiben der Räder dienen - zusammen mit einem in der die EP 08 42 407 B1 nicht dargestellten Mittelband - zur Simulation einer Straßenfahrt in einem Windkanal. Stützeinheiten halten das Fahrzeug fest und sichern es gegen ein Wegrollen. Die Stützeinheiten und die Laufbandeinheiten können dabei die Luftkräfte des Fahrzeugs in eine unterhalb angeordnete Waage einleiten. Alternativ können die Radkräfte separat gemessen werden, wenn nur unter der Laufbandeinheit eine Waage angeordnet ist oder wenn die Laufbandeinheit eine zusätzliche Kraftmesseinrichtung besitzt.
Aus der DE 198 15 312 C1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum genauen Positionieren eines aerodynamisch zu untersuchenden Fahrzeugs in einer Messposition in einem Windkanal hervor, bei dem das Fahrzeug eine genau vorgegebene Relativlage zur Kanalachse des Windkanals einnimmt, indem es in der Messposition über seine Laufräder lagestabil am Boden bzw. auf Waagenaufstandspunkten des Windkanals abstützt. Das Fahrzeug wird außerhalb des Windkanals auf einen zumindest in Fahrzeuglängsrichtung bewegbaren Objektträger aufgesetzt und gegenüber diesem genau ausgerichtet. Anschließend wird der Objektträger mit dem ausgerichteten Fahrzeug in den Windkanal verbracht und darin in genau vorgegebener Position gehalten. Nach der Messung wird der Objektträger mit dem Fahrzeug aus dem Windkanal gebracht. Ein Wechsel des zu messenden Objekts bedarf lange, aufwendige Rüstzeiten und vor allem dem manuellen Eingriff eines Monteurs.
Aus „KUHN, Alfred: Der große Daimler-Benz Windkanal. In: Automobiltechnische Zeitschrift, Bd. 80, 1978, H. 1, S. 27-32. - ISSN 0001-2786“ geht ein Windkanal mit einer entsprechenden, mechanisch elektronischen Windkanalwaage in Unterflurbauweise hervor, welche es ermöglicht, die auf das Fahrzeug wirkenden Luftkräfte zu messen. Hierzu weist die Waage im Boden der Messstrecke und höhengleich mit dieser nur vier Aufstandsplatten auf, auf weiche das Fahrzeug mit seinen Rädern gestellt wird, deren Oberfläche nur wenig größer ist als die Aufstandsfläche der Reifen. Der horizontale Abstand der Platten kann über Kreuzsupporte an unterschiedliche Radstände und Spurweiten angepasst werden. Zur Vorbereitung des Fahrzeugs für eine Messung sind zeitintensive Arbeiten durch einen Monteur erforderlich, was zu entsprechend hohen Stillstandszeiten des Windkanals führt.
Aus der gattungsbildenden DE 11 2009 000 488 T5 geht eine Anordnung zur Ausrichtung eines Kraftfahrzeugs auf einem Prüfstand hervor, welche eine Plattform umfasst, auf der ein Fahrzeug zu positionieren ist. Des Weiteren ist ein Fahrbahnmechanismus mit mehreren, in fixen Positionen relativ zur Plattform angeordneten Bändern vorgesehen, welche mittels Motoren angetrieben werden. Mittels einer Fahrzeughalterung kann das Fahrzeug in einer bestimmten Position auf den Bändern gehalten und auch vertikal nach oben von der Plattform abgehoben werden, um Arbeiten an dem Fahrzeug zuzulassen. Zur Kopplung der Fahrzeughalterung mit dem Fahrzeug ist dieses zunächst auf einer an sich undefinierten Position auf den Bändern abzustellen, so dass dann ein Monteur die die Haltevorrichtung an das Fahrzeug in eine entsprechende Position heranfährt. Ein besonderer Vorteil wird darin gesehen, dass das Fahrzeug angehoben, gewartet und dann wieder in seine vorherige Position gebracht werden kann, ohne dass es außer der Haltevorrichtung einer weiteren Hebevorrichtung bedarf bzw. die Haltevorrichtung hierzu vom Fahrzeug abmontiert werden muss. Ferner sind Adapterelemente und Befestigungspunkte vorgesehen sind, die jeweils durch entsprechende Träger mit einem Aktor verbunden sind. Die Träger sind jeweils um eine seitlich außerhalb der Bänder verlaufende Schwenkachse schwenkbar gelagert, wobei der Aktor an dem einen Ende des jeweiligen Trägers und die Anbindung an das Fahrzeug am jeweiligen anderen Ende des Trägers vorgesehen ist. Soll nun das Fahrzeug von den Bändern abgehoben werden, so wird der Aktor entsprechend betätigt, wodurch der Träger um seine Schwenkachse verschwenkt. Dabei bewegt sich die Koppelstelle des Trägers an dem Adapterelement entlang einer Kreisbahn um den Mittelpunkt, der mit der Schwenkachse des Trägers zusammenfällt. Um diese Bewegung überhaupt zu ermöglichen, ohne dass dabei das ganze mechanische System blockiert, ist eine Kompensationsvorrichtung vorgesehen, die eine Verlagerung des Trägers in einer horizontalen Ebene ermöglicht, so dass die Adapterelemente in jeder vertikalen Position in gleichbleibender X-/Y-Position gehalten werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es wünschenswert, das Ausrichten und Befestigen eines Fahrzeugs auf einem Prüfstand automatisiert durchführen zu können, um den bislang zeitintensiven manuellen Prozess des Fahrzeugausrichtens und Ankoppelns zu beschleunigen.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ferner wird die Aufgabe des automatischen, lagegenauen Ausrichtens eines Kraftfahrzeugs auf dem Prüfstand durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur automatischen, lagegenauen Ausrichtung eines Kraftfahrzeugs auf einem Prüfstand, der eine Mehrzahl von Laufbandeinheiten und Stützeinheiten aufweist. Die Anordnung umfasst mehrere Adapterelemente, die an der Karosserie des zu prüfenden Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Dabei ist jedem Adapterelement eine Stützeinheit zugeordnet, wobei die Stützeinheiten mit je einer ansteuerbaren Antriebseinheit gekoppelt und horizontal und vertikal beweglich sind. Im Prüfstand sind einigen Rädern des Kraftfahrzeugs je eine Laufbandeinheit und eine Stützeinheit zugeordnet, wobei jedem Adapterelement eine Stützeinheit zugeordnet ist. So ist für jedes Rad jeweils eine Laufbandeinheit und eine Stützeinheit vorgesehen, wobei an der Karosserie zu jeder Stützeinheit entsprechend ein Adapterelement angeordnet wird, über das das Kraftfahrzeug mit den Stützeinheiten verbunden wird. Weiterhin verfügt die Anordnung über eine Sensoreinrichtung, die dazu dient, eine Position der Adapterelemente relativ zu den Stützeinheiten zu erkennen, die mit der Lage des auszurichtenden Fahrzeugs korreliert ist, da die Anordnungsstellen der Adapterelemente an der Fahrzeugkarosserie festgelegt sind. Um nun das Kraftfahrzeug auf dem Prüfstand auszurichten, sind die Stützeinheiten in Bezug auf die Laufbandeinheiten weder raum- noch waagenfest angeordnet, sondern mit je einer ansteuerbaren Antriebseinheit gekoppelt und durch diese horizontal parallel und rechtwinklig zu einer Fahrzeuglängsachse beweglich, sodass die Stützeinheiten in X- und Y-Richtung in Bezug auf die Fahrzeugachsen mobil sind.
Die Antriebseinheiten der Stützeinheiten werden nach erfolgter Erfassung der Relativ-Positionen der Adapterelemente angesteuert, sodass die Stützeinheiten unter die an der Fahrzeugkarosserie angeordneten Adapterelemente positioniert und vertikal verfahren werden, um an die Adapterelemente ankoppeln zu können und um das derart angekoppelte Fahrzeug auf dem Prüfstand in die zur Durchführung eines Prüfverfahrens erforderliche ideale Soll-Position zeitsparend automatisch und lagegenau auszurichten, Werden nacheinander mehrere Fahrzeuge des gleichen Typs (d.h. der gleichen Fahrzeuggeometrie) untersucht, so muss für jedes Fahrzeug eine Positionierung der Stützeinheiten gegenüber den Adapterelementen dieses Fahrzeugs durchgeführt werden; diese Positionierung der Stützeinheiten erfordert ein synchrones Verfahren aller vier Stützeinheiten und der umgebenden Abdeckungen unter Beibehaltung der Abstände zueinander. Diese Ausrichtung kann vollautomatisch stattfinden, wenn die Sensoreinrichtung operativ mit den Antriebseinheiten der Stützeinheiten gekoppelt ist. In diesem Fall können die Antriebseinheiten direkt von der Sensoreinrichtung nach der Erfassung der Relativ-Positionen angesteuert werden, um die Stützeinheiten entsprechend zu bewegen.
Vorteilhaft umfasst die Sensoreinrichtung mehrere Sensoren, die an den Stützeinheiten angeordnet sind und mit deren Hilfe ein Versetz des jeweiligen Adapterelements zu der jeweiligen Stützeinheit gemessen bzw. erkannt werden kann.
Die Antriebseinheiten der Stützeinheiten können und/oder die Sensoreinrichtung kann mit einem Motor der Laufbandeinheiten operativ gekoppelt sein, damit die Laufbandeinheiten während des Ausrichtens des Fahrzeugs koordiniert angetrieben werden können.
Das sensorische Erfassen der Adapterelemente kann durch das Anbringen einer optischen Marke erleichtert werden, insbesondere wenn die Sensoreinrichtung eine Kamera und ein Bildverarbeitungssystem umfasst, um eine Struktur oder Form der Adapterelemente oder die optische Marke des Adapterelements zu erfassen.
Um die Stützeinheiten unter dem Fahrzeug horizontal bewegen zu können, können die Stützeinheiten vertikal verfahrbar sein, um, wenn sie unter den Adapterelementen positioniert wurden, an diese anzukoppeln.
Um ein Kraftfahrzeug einem Prüfverfahren auf einem Prüfstand unterziehen zu können, wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur automatischen, lagegenauen Ausrichtung eines Kraftfahrzeugs in einer Soll-Position auf dem Prüfstand ausgeführt. Das Verfahren erfordert eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem in einer Ist-Position auf dem Prüfstand positionierten Kraftfahrzeug. Zum lagegenauen Positionieren werden zunächst durch die Sensoreinrichtung die Ist-Positionen der an dem Kraftfahrzeug angeordneten Adapterelemente in Bezug zu dem Prüfstand beziehungsweise relativ zu den Stützeinheiten erfasst, woraufhin die Antriebseinheiten der Stützeinheiten angesteuert werden, um die Stützeinheiten in die Ist-Positionen der Adapterelemente zu bewegen. Die Ansteuerung der Stützeinheiten kann durch die Sensoreinrichtung nach Erfassung der Ist-Positionen selbst erfolgen. Nun werden die Stützeinheiten horizontal parallel und rechtwinklig zu der Fahrzeuglängsachse zu den Ist-Positionen der Adapterelemente bewegt und dann vertikal verfahren, um den Ankoppelvorgang mit den Adapterelementen zu vollziehen. Daraufhin werden die Antriebseinheiten der Stützeinheiten wieder angesteuert, um das Fahrzeug in die vorgegebene Soll-Position auf dem Prüfstand mittels der an die Adapterelemente gekoppelten Stützeinheiten automatisch auszurichten und lagegenau zu positionieren. Dazu werden die Stützeinheiten erneut horizontal parallel und rechtwinklig zu der Fahrzeuglängsachse bewegt. In dieser Soll-Position sind die Radaufstandsflächen der Fahrzeugräder mittig auf den Laufbandeinheiten positioniert.
Um während des Positionierens des auf den Stützeinheiten gelagerten Fahrzeugs eine kraftarme Verschiebung des Fahrzeugs gegenüber den Laufbandeinheiten zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, die Laufbandeinheiten (und die darauf aufliegenden Fahrzeugräder) in Koordination mit der automatischen gesteuerten Ausrichtungsbewegung des an die Stützeinheiten gekoppelten Fahrzeugs zu bewegen.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.
Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigen:

1 eine Seitenansicht auf eine Anordnung, in der ein Fahrzeug auf einer Stützeinheit und einer Laufbandeinheit eines Prüfstands angeordnet ist,
2 eine Draufsicht auf einen schematisch dargestellten Prüfstand nach Stand der Technik,
3 eine schematische Ansicht von unten auf ein Prüflings-Fahrzeug,
4 eine schematische Überlagerungsansicht von einem mit Versatz auf dem Prüfstand positionierten Fahrzeug,
5 eine schematische Überlagerungsansicht einer exakten, optimal ausgerichteten Anordnung des Fahrzeugs auf dem Prüfstand,
6 eine schematische Überlagerungsansicht einer erfindungsgemäßen Prüfstand-Anordnung, in der der Prüfstand die Sensoreinrichtung umfasst,
7 eine schematische Detailansicht einer mit Sensoren ausgestatteten Stützeinheit aus 6.

Die erfindungsgemäße Anordnung betrifft die lagegenaue Ausrichtung eines Fahrzeugs auf einem Prüfstand. Ein solcher Prüfstand kann zur Ermittlung von Kräften und Momenten verwendet werden, die während der Anströmung durch ein Fluid an einem Fahrzeug auftreten, wie etwa in einer Windkanalwaage.
Während einer auf dem Prüfstand durchgeführten Prüfprozedur wird das Fahrzeug mit Hilfe von Stützeinheiten gehalten, die in Adapter auf der Fahrzeugkarosserie eingreifen, die beispielsweise im Bereich des Schwellers angeordnet sein können. Die Fahrzeugräder werden während der Prüfung mit Hilfe von Laufbändern angetrieben, die raum- oder waagenfest im Prüfstand angeordnet sind. Bei einem Fahrzeugwechsel werden die Laufbänder durch horizontale Verschiebungen in X- und Y-Richtung an Radstand und Spurweite des Fahrzeugs angepasst. Dabei lassen sich die Laufbandeinheiten und die Stützeinheiten üblicherweise unabhängig voneinander auf einer Waagenplattform positionieren.
Vor Beginn der Prüfung muss das Fahrzeug derart auf dem Prüfstand positioniert werden, dass die Räder möglichst symmetrisch zur Mittellinie eines zwischen den Einzelradlaufbändern angeordneten Mittellaufbandes ausgerichtet sind, dass die Radaufstandsflächen der Räder des Fahrzeugs möglichst mittig auf den Einzelradlaufbändern des Prüfstands positioniert sind und die Stützeinheiten den Adaptern der Fahrzeugkarosserie gegenüberliegen. Diese Positionierung wird bislang durch ein aufwändiges und ungenaues iteratives Hin- und Hermanövrieren des Fahrzeugs auf dem Prüfstand erreicht.
Um die hochgenaue Positionierung des Fahrzeugs auf dem Prüfstand zu vereinfachen und die Prozedur des Ausrichtens zu beschleunigen, umfasst die Anordnung Sensoren, mit deren Hilfe eine Ist-Position der Anbindungspunkte am Fahrzeug (d.h. der dort angeordneten Adapterelemente) erkannt wird beziehungsweise die Positionen der Adapterelemente relativ zu den zum Prüfstand gehörigen Stützeinheiten erfasst werden, um eine automatische Ankopplung der Stützeinheiten an die Adapterelemente zu ermöglichen. Weiterhin werden Stützeinheiten eingesetzt, die nun erfindungsgemäß zur Bewegung zu den Adapterelementen und zur exakten horizontalen Positionierung des Fahrzeugs horizontal in X- und Y-Richtung unabhängig von der Laufbandeinheit des Prüfstands verfahrbar sind, während bislang die Schwellerstützen lediglich zur Halterung und vertikalen Positionierung genutzt wurden.
In 1 ist ein Teil eines Fahrzeugs 10 mit seinem Vorderrad 11 dargestellt, das auf einem Prüfstand 1 angeordnet ist. Dieser weist eine Laufbandeinheit 5 auf, deren Laufband 7 von einem Antriebsmotor 6 angetrieben wird. Das Vorderrad 11 steht auf dem Laufband 7 auf. Das Fahrzeug 10 wird in einem Schwellerbereich der Fahrzeugkarosserie 10a von einer Stützeinheit 2 gehalten, die dazu in ein hier nicht dargestelltes, am Unterboden des Fahrzeugs 10 angebrachtes Adapterelement 3 eingreift. Die Laufbandeinheit 5 kann ferner als Waageneinheit ausgebildet oder auf einer Waagenplattform positioniert sein, um während eines Prüflaufs des Fahrzeugs 10 auf dem Prüfstand 1 beispielsweise auftretende Kräfte und Momente zu messen. An der Stützeinheit 2 sind Sensoren 4 zur Ist-Positionserfassung des Adapterelements 3 angeordnet, wobei die Sensoren 4 über eine nicht dargestellte Rechnereinheit oder direkt mit einer Antriebseinheit (ebenfalls nicht dargestellt) der Stützeinheit 2 gekoppelt sind, damit die Stützeinheit 2 mit Hilfe der Antriebseinheit horizontal in X- und Y-Richtung und vertikal in Z-Richtung bewegt werden kann.
Aus der in 2 gezeigten schematischen Draufsicht auf den Prüfstand 1 ist ersichtlich, dass der Prüfstand 1 ein entlang der Fahrzeuglängsachse verlaufendes Mittellaufband 9 aufweist, auf dessen beiden Seiten jeweils zwei Stützeinheiten 2 sowie zwei Laufbandeinheiten 5 angeordnet sind. An jeder der Stützeinheiten 2 ist ein Aufnahmeelement 2' angeordnet, das zur Kopplung der Stützeinheit 2 an das Adapterelement 3 der Fahrzeugkarosserie 10a dient. Die Laufbandeinheiten 5 umfassen die Einzelrad-Laufbänder 7, auf denen eine Optimal-Position 8' der Radaufstandsfläche gestrichelt eingezeichnet ist. Die Optimal-Position 8', vorliegend auch Soll-Position genannt, verdeutlicht die gewünschte mittige Anordnung der Radaufstandsflächen der Räder des zu prüfenden Fahrzeugs 10 auf den Laufbändern 7 des Prüfstands 1.
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug 10 von unten, bei der die Anbindungspunkte am Unterboden der Karosserie 10a im Bereich der Schweller durch die Adapterelemente 3 gekennzeichnet sind, deren Positionierung in Bezug zu den Rädern und damit am Fahrzeug 10 festgelegt ist, und die somit zur exakten Ausrichtung des Fahrzeugs 10 im Prüfstand 1 verwendet werden können. Ferner sind in 3 die Radaufstandsflächen 8 des Fahrzeugs 10 zu sehen.
Die Ankopplung der Stützelemente 2 an die Adapterelemente 3 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Im einfachsten Fall liegt das Fahrzeug nur auf den Stützelementen 2 auf; in diesem Fall können die Adapterelemente 3 insbesondere durch Anbindungspunkte an der Fahrzeugkarosserie (z.B. Öffnungen im Unterbodenbereich) gebildet sein. Eine entsprechende Formgebung der Schnittstelle gewährleistet eine horizontale Kraftübertragung, vertikal kann die Stütze 2 jedoch nur auf Druck belastet werden. Bei einer solchen Gestaltung der Adapterelemente 3 ist es nicht möglich, durch die Stütze 2 auf das Fahrzeug 10 zu übertragen (um beispielsweise das Fahrzeug gegen die Fahrwerksfedern auf eine bestimmte Standhöhe hinunterzuziehen). Um auch Zug auf die Karosserie 10a ausüben zu können benötigt man eine Ankoppelung mit Verriegelung; hierzu können die Adapterelemente 3 beispielsweise durch Konsolen im Schweller- oder Unterbodenbereich der Karosserie des Fahrzeugs gebildet sein, in die die Stützelemente 2 eingreifen. Idealerweise erfolgt die Entriegelung nicht von Hand, sondern automatisiert bzw. fernbedient, damit das Fahrzeug nach Beendigung eines Prüflaufs vollautomatisch abgekoppelt werden kann; dabei werden die Stützelemente 2 von den Adapterelementen 3 abgekoppelt, die Stützelemente 2 werden vertikal versenkt, so dass das Fahrzeug 10 aus dem Prüfstand weggerollt werden kann..
Ein Prüfstand 1, wie der in 2 gezeigte, wird vor dem Prüflauf in Bezug auf Radstand, Spurbreite und Position der Adapterelemente am Schweller auf das zu prüfende Fahrzeug 10 aus 3 eingestellt.
Bevor der eigentliche Prüflauf begonnen werden kann, muss das Fahrzeug 10 derart auf dem Prüfstand 1 positioniert werden, dass die Räder möglichst mittig zur Mittellinie des Mittellaufbandes 9, wie in 2 durch die gestrichelte Radausstandsfläche 8' angedeutet ist, ausgerichtet sind. Dabei müssen die Stützeinheiten 2 des Prüfstands 1 den Adaptern 3 an der Fahrzeugkarosserie 10a gegenüber liegen.
In der Praxis kommt es, wie in 4 dargestellt, beim Einfahren des Prüflings-Fahrzeugs 10 in den Prüfstand 1 in der Regel zu Abweichungen zwischen der tatsächlichen Radaufstandsfläche 8 und der optimalen Radaufstandsfläche 8', wobei diese Abweichungen in X- und Y-Richtung hier durch Doppelpfeile (entsprechen dem Versatz V zwischen Adapterelement 3 und Aufnahmeelement 2' der Stützeinheiten 2) dargestellt sind.
5 zeigt ein optimal in Soll-Position ausgerichtetes Fahrzeug 10, wobei die Radaufstandsflächen 8 des an den Adapterelementen 3 in den Aufnahmeelementen der Stützeinheiten 2 gelagerten Fahrzeug 10 exakt in der optimalen Position auf den Laufbändern 7 zur Auflage kommt. Dies wird einfach, schnell und exakt ohne Hin- und Hermanövrieren des Fahrzeugs 10 auf dem Prüfstand 1 erreicht, indem die Stützeinheiten 2 in Bezug auf die Laufbandeinheiten 5 nicht raumfest, sondern parallel und senkrecht zur Längsachse des Fahrzeugs 10 beziehungsweise zur Richtung des Mittellaufbandes 9 und somit in X- und Y-Richtung beweglich sind. Die Stützeinheiten 2 werden in einer solchen Weise in X- und Y-Richtung bewegt, bis die Aufnahmeelemente 2' der Stützeinheiten 2 in die Adapterelemente 3 der versetzt positionierten Karosserie 10a eingreifen können. Dann wird die Karosserie 10a mit Hilfe der Stützeinheiten 2 um den Versatz V (siehe 4) in X- bzw. Y-Richtung gegenüber den stationären Laufbandeinheiten 5 bewegt, bis die Räder des Fahrzeugs 10 die optimalen Radaufstandsflächen 8' erreicht haben.
Um diesen Prozess zu automatisieren und die Stützeinheiten 2 hochgenau gegenüber den Adapterelementen 3 der Karosserie 10a zu positionieren, sind, wie 6 zeigt, Sensoren 4 vorgesehen, die an den Stützeinheiten 2 oder in deren Umfeld angeordnet sind. Mit Hilfe dieser Sensoren 4 kann ein Versatz V zwischen Adapterelementen 3 und Aufnahmen 2' der Stützeinheiten 2 gemessen werden. 7 zeigt in schematischer Draufsicht eine Stützeinheit 2, die ein Aufnahmeelement 2' für den Schweller-Adapter 3 umfasst, der hier an einer Ist-Position mit einem Versatz V zu sehen ist. Der Pfeil deutet die Bewegung der Stützeinheit 2 in Richtung der Ist-Position des Adapterelements 3 an. Die Stützeinheit 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Vierkanttragsäule ausgebildet, die an ihren vier Seiten jeweils mit einem Sensor 4 ausgestattet ist. Idealerweise ist der Querschnitt der Stützeinheit 2 kreisförmig.
Es ist denkbar, dass die Sensoren 4 im Bereich der Aufnahmeelemente 2' oder auch an anderen Stellen des Prüfstands 1, beispielsweise im direkten Umfeld der Stützeinheiten 2, angeordnet sind. Weiterhin brauchen die Sensoren nicht permanent an der Stützeinheit 2 (oder in ihrer Umgebung) angeordnet sein. Der Sensor wird nämlich nur während der Positionsmessung bzw. während des Positioniervorgangs der Stützeinheit 2 relativ zum Adapterelement 3 benötigt. So können Stützeinheit 2 und Sensor 4 beispielsweise schwenkbar gelagert sein, so dass zur Positionsmessung beispielsweise die Stützeinheit 2 vertikal abgesenkt und zur Seite geschwenkt und der Sensor 4 in die ursprüngliche Position der Stützeinheit geschwenkt wird; der Sensor 4 kann in diesem Fall durch eine CCD-Kamera gebildet sein, die vertikal nach oben (d.h. in Richtung des Adapters 3) ausgerichtet ist. Alternativ können die Sensoren 4 im Bereich der Abdeckung angeordnet sein und schräg auf das Adapterelement 3 gerichtet sein. Weiterhin können die Sensoren 4 in einer solchen Weise an der Abdeckung befestigt sein, dass sie sowohl Messdaten der Stützeinheit 2 also auch des Adapterelements 3 aufnehmen; dann kann die Positionierung der Stützeinheit 2 gegenüber dem Adapterelement 3 mit Hilfe eines Regelungsverfahrens erfolgen, bei dem die gemessene Differenz zwischen Stützelement und Adapterelement als Regelgröße verwendet wird.
Die von den Sensoren 4 erzeugten Messdaten des Versatzes V zwischen Adapterelementen 3 und Aufnahmen 2' der Stützeinheiten 2 können verwendet werden, um die Stützeinheiten 2 geregelt in X- und Y-Richtung in eine Position zu bewegen, in der die Aufnahmeelemente 2' der Stützeinheiten 2 in die Adapterelemente 3 der Karosserie 10a eingreifen können. Die Sensoren 4 sind dazu mit Antriebseinheiten der Stützeinheiten 2 gekoppelt, so dass die Bewegung der Stützeinheiten 2 sensorgesteuert automatisch erfolgt. Wenn das Fahrzeug 10, wie in 6 dargestellt, nicht in der lagegenauen Soll-Position entsprechend der optimalen Radaufstandsflächen 8' zur Durchführung der Prüfung in dem Prüfstand 1 positioniert wurde, erfassen die Sensoren 4 der Sensoreinrichtung den Versatz V zwischen den fahrzeugseitigen Adapterelementen 3 und den Aufnahmen 2' der Stützeinheiten 2, woraufhin die Stützeinheiten 2 beispielsweise sensorgesteuert in die Ist-Position der Adapterelemente 3 gefahren werden. Wenn jede Stützeinheit 2 in die Ist-Position bewegt wurde, kann das Aufnahmeelement 2' in das Adapterelement 3 am Fahrzeugschweller an der Karosserie 10a eingreifen, so dass über das Aufnahmeelement 2' eine definierte, Kraft übertragende Schnittstelle zwischen Fahrzeug 10 und Prüfstand 1 hergestellt wird. (Bern.: Die vom Fahrzeug 10 auf die Stützeinheiten 2 übertragenen Kräfte können mittels einer geeigneten Einrichtung von den Stützeinheiten in eine Waageneinheit der zugehörigen Laufbandeinheit eingeleitet werden, um während des Prüflaufs sämtliche auf das Fahrzeug 10 wirkenden Kräfte und Momente zu erfassen.)
Sind die Aufnahmeelemente 2' der Stützeinheiten 2 in die Adapterelemente 3 der Karosserie eingerastet, dann werden die Stützeinheiten 2 mitsamt dem darauf befindlichen Fahrzeug 10 in X- und Y-Richtung verschoben, bis die gewünschte Soll-Position erreicht ist. Die Bewegungen der Stützeinheiten 2 müssen von den diese umgebenden Abdeckungen synchron begleitet werden, denn während der Windkanalmessung muss ja ein geschlossener Boden dargestellt sein. Bei der Bewegung der Stützeinheiten 2 können die Laufbänder 7, beziehungsweise die Räder 11 bewegt werden, um eine leichtere Relativbewegung der Räder 11 an den Radaufstandsflächen 8 gegenüber den Laufbändern 7 zu erreichen. Alternativ können die Stützeinheiten 2 (und somit das darauf gelagerte Fahrzeug) vertikal verschoben werden, bis die Räder frei drehbar sind. Dann wird das Fahrzeug mit Hilfe der Stützeinheiten 2 in die Sollposition gegenüber den Laufbandeinheiten 5 verschoben und wieder abgesenkt; dabei sollten sich die Laufbänder 7 allerdings wieder drehen, da sonst die Gefahr eines Verspannens des Fahrwerks besteht. Dieses Verfahren sollte vorteilhafterweise in all denjenigen Fällen angewandt werden, bei denen in IstPosition die Räder nicht (oder nicht vollständig) auf den Laufbändern 7 stehen.
Das Prüflings-Fahrzeug 10 kann vor Durchführung eines beschriebenen Ausrichtverfahrens in einem außerhalb des Prüfstands 1 befindlichen Vorbereitungsraum mit den vier Adapterelementen 3 versehen werden. Weiterhin werden auf Basis gespeicherter Fahrzeugdaten des Prüflingsfahrzeugs über Radstand und Spurweite die Laufbandeinheiten und die Stützeinheiten sowie die diese umgebenden Abdeckungen in die Soll-Position automatisch verstellt.
Das Fahrzeug kann mit Hilfe eines Transportsystems wie einer Schiebehilfe oder manuell auf die Drehscheibe geschoben und dort auf den Laufbandeinheiten positioniert werden. Die Platzierung des Fahrzeugs erfolgt dabei so, dass die Positionen der Adapterelemente in den Arbeitsbereich der Sensoreinrichtung zur Lageerkennung der Fahrzeugadapter liegen. Die Sensoreinrichtung kann auf Basis einer Bildverarbeitung arbeiten und beispielsweise anhand der Struktur des Adapterelements oder einer im Adapterelement integrierten optischen Marke dessen genaue Lage erkennen. Die so erhaltenen Werte werden von der Sensoreinrichtung oder einer damit gekoppelten Steuerungseinrichtung des Prüfstands verwendet, um die Stützeinheiten sowie gegebenenfalls deren umgebende Abdeckung horizontal mit Hilfe der Antriebseinheiten in X- und Y-Richtung zur ermittelten Ist-Position der Adapterelemente zu bewegen. Nun erfolgt ein vertikales Verfahren der Stützeinheiten, um eine automatische Ankopplung an die Adapterelemente und gegebenenfalls eine Verriegelung zu bewirken. Die Ist-Position des Fahrzeugs kann - abhängig von dem verwendeten Sensor - um ein bestimmtes Maß von der exakten Mess- bzw. Soll-Position abweichen, sodass das Fahrzeug noch auf die Soll-Position verfahren wird. Dazu werden alle vier Stützeinheiten gleichzeitig bei sich bewegenden Laufbandeinheiten verfahren. Vorteilhaft kann dabei das Drehen der Drehscheibe zurück auf die Messposition parallel zur Ausrichtung des Fahrzeugs erfolgen und somit zur Zeitersparnis beitragen.
Befindet sich das Fahrzeug 10 auf der Soll- bzw. Mess-Position auf dem Prüfstand 1, kann das eigentliche Prüfverfahren beginnen.
Anstelle der im Ausführungsbeispiel beschriebenen Laufbandeinheiten 5 können die Radaufstandsflächen des Prüfstands auch durch Rollen oder Rollensysteme gebildet werden.

Claims

Anordnung zur automatischen, lagegenauen Ausrichtung eines Kraftfahrzeugs (10) auf einem Prüfstand (1), welcher eine Mehrzahl von Laufbandeinheiten (5) und Stützeinheiten (2) aufweist, wobei Rädern (11) des Kraftfahrzeugs (10) je eine Laufbandeinheit (5) und eine Stützeinheit (2) des Prüfstands (1) zugeordnet sind, - wobei die Anordnung eine Mehrzahl an Adapterelementen (3) umfasst, die an einer Karosserie (10a) des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet sind, - wobei jedem Adapterelement (3) eine Stützeinheit (2) zugeordnet ist, und wobei die Stützeinheiten (2) mit je einer ansteuerbaren Antriebseinheit gekoppelt und horizontal (X,Y) und vertikal (Z) beweglich sind, - wobei die Anordnung eine Sensoreinrichtung zur Erkennung zumindest einer vertikalen Relativ-Position der Adapterelemente (3) relativ zu den Stützeinheiten (2) umfasst, - und wobei die Antriebseinheiten der Stützeinheiten (2) ansteuerbar sind, um die Stützeinheiten (2) in eine Ist-Position der Adapterelemente (3) zu bewegen und mit diesen anzukoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass - die Sensoreinrichtung weiterhin zur Erkennung der Relativ-Position der Adapterelemente (3) in horizontaler (X,Y) Richtung ausgebildet ist, dass - die Laufbandeinheiten (5) durch horizontale Verschiebungen in X- und Y-Richtung an Radstand und Spurweite des zu prüfenden Kraftfahrzeugs (10) anpassbar sind, und dass - das Fahrzeug mittels der an die Adapterelemente (3) gekoppelten Stützeinheiten (2) durch horizontales, paralleles und rechtwinkliges Bewegen zu der Fahrzeuglängsachse in eine vorgegebene Soll-Position auf dem Prüfstand (1) automatisch auszurichten und lagegenau zu positionieren ist, wobei in dieser Soll-Position die Radaufstandsflächen der Fahrzeugräder mittig auf den Laufbandeinheiten (5) positioniert sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterelement (3) durch einen Anbindungspunkt an der Karosserie des Kraftfahrzeugs, gebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung operativ mit den Antriebseinheiten der Stützeinheiten (2) gekoppelt ist.
Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung eine Mehrzahl von Sensoren (4) umfasst, die an den Stützeinheiten (2) oder in deren Umfeld angeordnet sind.
Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheiten der Stützeinheiten (2) und/oder die Sensoreinrichtung mit einem Motor (6) der Laufbandeinheiten (5) zum koordinierten Antreiben der Laufbandeinheiten (5) während des Positionierens des Fahrzeugs (10) in die Soll-Position operativ gekoppelt sind.
Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung zumindest eine Kamera und ein Bildverarbeitungssystem zur Erfassung einer Struktur der Adapterelemente (3) umfasst.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassbare Struktur der Adapterelemente (3) durch eine optische Marke bereitgestellt ist.
Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützeinheiten (2) vertikal verfahrbar sind.
Verfahren zur automatischen, lagegenauen Ausrichtung eines Kraftfahrzeugs (10) auf einem Prüfstand (1) in einer Soll-Position mittels einer Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Kraftfahrzeug (10) auf dem Prüfstand (1) in einer Ist-Position positioniert ist, mit den Schritten: - Erkennen der Relativ-Positionen der an dem Kraftfahrzeug (10) angeordneten Adapterelemente (3) in Bezug zu den Stützeinheiten (2) durch die Sensoreinrichtung, - Ansteuern der Antriebseinheiten der Stützeinheiten (2) und Bewegen der Stützeinheiten (2) horizontal parallel und rechtwinklig zu der Fahrzeuglängsachse zu den Relativ-Positionen der Adapterelemente (3), - Ankoppeln der Stützeinheiten (2) an die Adapterelemente (3) in den Relativ-Positionen, gekennzeichnet durch die Schritte: - Ansteuern der Antriebseinheiten der Stützeinheiten (2) und Bewegen der Stützeinheiten (2) horizontal parallel und rechtwinklig zu der Fahrzeuglängsachse zum automatischen Ausrichten und lagegenauen Positionieren des Kraftfahrzeugs (10) in eine vorgegebene Soll-Position auf dem Prüfstand (1) mittels der an die Adapterelemente (3) gekoppelten Stützeinheiten (2), wobei in dieser Soll-Position die Radaufstandsflächen der Fahrzeugräder mittig auf den Laufbandeinheiten (5) positioniert sind.
Verfahren nach Anspruch 9, umfassend den Schritt: - Bewegen der Laufbandeinheiten (5) während des Bewegens der an die Adapterelemente (3) angekoppelten Stützeinheiten (2).