DE2036109A1

DE2036109A1 - Prüfgerät fur Fahrzeugmotoren

Info

Publication number: DE2036109A1
Application number: DE19702036109
Authority: DE
Inventors: Pacific Palisa des C ahf Pelta Edmond Raphael (VStA)
Original assignee: AUTOSCAN Inc
Current assignee: AUTOSCAN Inc
Priority date: 1969-09-10
Filing date: 1970-07-16
Publication date: 1971-04-22
Also published as: US3832894A; CA959292A; GB1304223A

Description

AUTOSGAH, Inc., Los Angeles/Calif. - USA

3676 WG

Prüfgerät für Fahrzeugmotoren

Bei der Benutzung von Leistungsmessern oder Dynamometern werden zu Prüfzwecken Belastungen an Motore gelegt. Obwohl die klassische Verwendung eines Leistungsmessers die Messung von Pferdestärken ist, ist diese Verwendung von geringerer Bedeutung,

Eine wichtige Verwendung eines Leistungsmessers ist die Widerstandsbelastung des Motors eines Kraftfahrzeuges zum Simulieren verschiedener Straßen- oder Betriebszustände wie ZoB. das Bergauffahren. Der Ausdruck "Last am Motor" bedeutet hier eine Last, die an einen Motor und/oder an die Antriebskomponenten angelegt wird. Eine besondere Aufgabe ist das Regeln des Leistungsmessers, so daß man weiß, welche Straßenzustände gerade simuliert werden.

Der Bewegung eines Fahrzeuges auf einer Straße wirkt eine Kraft entgegen, die eine Funktion mehrerer Faktoren ist. Diese sind dem Fachmann bekannt und enthalten das Gewicht des Fahrzeugs, den Luftwiderstand, die Reibung, die Beschleunigung des Fahrzeugs, seine Geschwindigkeit, die Straßensteigung usw»

Ein üblicher Leistungsmesser besitzt eine Regeleinrichtung, die so durch Hand eingestellt werden kann, daß sie eine bekannte Belastung oder ein bekanntes Drehmoment am

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Motor ergibt. Die Schwierigkeit dieser Einrichtung besteht darin, daß man nicht weiß, welche tatsächlichen Antrieb sbedingungen der bekannten angelegten Belastung entsprechen. Man weiß somit nicht, wie die angelegte Last auf die Begriffe Straßensteigung, Luftwiderstand, Beschleunigung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Reibung und andere Faktoren verteilt, die die tatsächliche Bewegung eines Fahrzeuges auf einer Straße beeinflussen. Bs ist demnach notwendig, für das zu prüfende Fahrzeug die Werte der einzelnen Betriebsparameter zu errechnen, die der angelegten Belastung entsprechen. Dies erfordert aber Zeit und große Kenntnisse.

Bei den bisherigen Einrichtungen muß die angelegte Belastung von Hand eingestellt werden. Dies macht die genaue Durchführung bestimmter Prüfvorgänge, wie die Besehleunigungsprüfung, schwierig oder unmöglich, wenn die simulierte Belastung bei Beschleunigung des Fahrzeugs ständig geändert wird. Es ist somit für die Berechnungen nicht möglich, so schnell zu fahren, daß man die Belastung mit der Fahrzeugbeschleunigung laufend ändern oder die Einstellungen mit ausreichender Genauigkeit einstellen kann„

Die Erfindung löst diese Aufgaben durch ein Gerät, das nur sehr wenig fachmännisches Können erfordert. Das Gerät nach der Erfindung legt genau die Belastung an den Motor, die die wirkliche Kraft simuliert, die angelegt sein würde, wenn das Fahrzeug richtig auf der Straße gefahren werden würde. Mit der Erfindung wird die an den Leistungsmesser angelegte Belastung automatisch so variiert, daß die vom Fahrer abhängigen Faktoren, wie.Fahrzeuggeschwindigkeit und Beschleunigung, kompensiert werden.

Die Erfindung besteht in einem neuartigen Leistungsmesser und einem Hegelgerät, das ein veränderbares elektrisches Steuersignal zum Einstellen der Belastung liefert, die an

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den Motor angelegt wird. Dieses Steuersignal ist proportional der Belastung durch den Leistungsmesser und wird automatisch mit den gewählten Betriebsparametern geändert. Obwohl verschiedene Parameter verwendet werden können, wurde festgestellt daß man gern das Steuersignal proportional

K₁V + E₂dv/dt + K₅W cos θ

macht, worin K^, K₂ und K, Konstanten sind,

V die Geschwindigkeit des Fahrzeugs darstellt, W das Gewicht des zu prüfenden Fahrzeugs und θ der Steigungsgrad der Straße ist.

Diese Gleichung kann die Belastung des Fahrzeugs dadurch genauer wiedergeben, daß von ihr Werte zugefügt oder abgezogen werden oder seine Genauigkeit durch Weglassen einiger dieser Werte verringert wird. Beispielsweise stellt der Begriff K₁V den Luftwiderstand am Fahrzeug und die Reibungsverluste dar. Dieser Wert könnte aus der Gleichung weggelassen werden und es könnten noch brauchbare Ergebnisse erzielt werden. Zum einfachen Erläutern des Begriffs K^V wird er aber besser beibehalten. Umgekehrt kann die Genauigkeit verbessert werden, wenn beispielsweise der Wert K₁V gleich dem Wert K₁V² wird, wenn sich der Luftwiderstand nahezu mit dem Quadrat der Geschwindigkeit ändert. Wenn der Wert K₁V in den meisten Fällen ausreichend genau ist, sind keine zusätzlichen Schaltungen notwendig, um die simulierte Geschwindigkeit ins Quadrat zu erheben.

Ein-Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Regeleinrichtung so programmiert werden kann, daß der Leistungsmesser Belastungen liefert, die der Last am Motor entsprechen, die sich beim Fahren auf Straßen mit verschiedenen Steigungen ergeben. Bei einer bevorzugten Form der Erfindung werden die verschiedene Straßensteigungen darstellenden Belastungen aufeinander folgend für Zeiten gleich dem Fahren des Fahrzeugs über bestimmte Entfernungen, z.B.

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einen Kilometer, angelegt. Wenn die die Straßensteigung darstellende Belastung auch eine Funktion des · Fahrzeugge<-S wichts ist, kann nach der Erfindung die Einrichtung~von· -^; Hand so eingestellt werden, daß das' Fahrzeuggewicht, koin- ^ pensiert wird. . '

Wie aus der Gleichung hervorgeht, hängt die Belastung auch von der Art ab, in der das Fahrzeug gefahren wird, dbh.· von Geschwindigkeit und Beschleunigung. Me Regeleinrichtung nach der Erfindung stellt die Belastung automatisch auf den Wert dieser von der Geschwindigkeit abhängigen · Faktoren ein. Wenn man somit den Motor beschleunigt und dadurch eine Beschleunigung des Fahrzeugs simuliert, läßt die Regeleinrichtung den Leistungsmesser die angelegte Belastung erhöhen und dadurch wird die wirkliche Fahrzeugbeschleunigung simulierte

Um die Ansprechzeit auszuschalten, verwendet der Leistungsmesser vorzugsweise Scheibenbremsen, die die Belastung an den Motor legen. Scheibenbremsen schleifen auf der Scheibe und können somit durch einen Kurzstoßgeber eine Bremskraft bewirken·

Gemäß der Erfindung stellt eine Drehmomentbelastungszelle sicher, daß die durch den Leistungsmesser angelegte Belastung genau die Belastung wiedergibt, die durch Regeleinrichtung eingestellt ist. Die Belastungszelle ist vorzugsweise ein Belastungsmesser, der eine lange Lebensdauer besitzt und stabile Ergebnisse liefert. -■· a^

Ein Merkmal der Erfindung ist die Verwendung von Servo-Techniken zum Regeln der Belastung am Fahrzeug. Als Teil dieser Servo-Teohniken liefert die Anlage ein elektrisches Signal, das die zusammengesetzten verschiedenen Faktoren wie Gewicht des Fahrzeugs, Geschwindigkeit und Beschleunigung, Luftwiderstand und Straßensteigungen darstellt. Dieses Signal bewirkt, daß die Belastung an das

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Fahrzeug einwirkt. Die Belastung bewirkt wiederum ein elektrisches zurückgekoppeltes Signal,das Kennlinien ergibt, die die Belastung darstellen. Die Eingangs- und Rückkopplungssignale werden verglichen und die Belastung wird so eingestellt, daß die Eingangs- und Rückkopplungssignale praktisch gleich sind» Auf diese Weise gibt die Belastungsgenauigkeit jederzeit die Arbeitszustände wieder, die in diesem Zeitpunkt simuliert werden«

Die Erfindung wird hinsichtlich Aufbau und Arbeitsweise zusammen mit anderen Merkmalen und "Vorteilen in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen ist:

Figur 1 die schematische Darstellung eines Prüfgerätes nach den Lehren der Erfindung;

Figur 2 die graphische Darstellung der Form einer Straße, die durch das Prüfgerät nach der Erfindung simuliert werden kann;

Figur 2A eine schematische Darstellung einer Belastungsmeßzelle, und

Figur 3 das Schaltbild einer Ausführungsform des Simulators. ■

Das in Figur 1 dargestellte Prüfgerät nach der Erfindung enthält einen Simulator 13, der ein elektrisches Signal erzeugt, das der Belastung am Motor proportional ist. Diese Belastung ist praktisch gleich der Kraft, die an das Fahrzeug angelegt sein würde, wenn es auf einer Straße unter den gegebenen Betriebsbedingungen fahren werden würde.

Das Signal des Simulators 13 wird über eine Leitung 14 an den Verstärker 15 geführt, dessen Verstärkungsfaktor durch die Rückkopplungsschleife 17 geregelt wird. Das verstärkte Regelsignal wird dann an einen elektrischen Druckübertra-

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ger 19 geführt, der ein Luftsignal liefert, das dem elektrischen Eingangssignal proportional ist. Der Übertrager 19 kann üblicher Bauart sein und wird im einzelnen nicht beschrieben. Das Luftdrucksignal wird dann .in einem Verstärker 21 so verstärkt, daß die durch den Verstärker 21 ausgestoßene Luft von ausreichendem Druck und ausreichender Menge ist, um ein Arbeitsgerät 25 zu betätigen.

Das Gerät 23 kann beliebiger Bauart sein. Das dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt einen Zylinder 25 und einen. Kolben 27· Der Kolben 27 ist so angeordnet, daß er die Arbeitsweise einer Scheibenbremse 29 regelt. Diese enthält eine Scheibe $1 und zwei Zangen zum Einklemmen der Scheibe 31 und somit zum Anlegen einer bestimmten und genau eingestellten Belastung an die Scheibe.

Die Scheibe 31 und eine oder mehrere Rollen 35 sind um eine Welle 37 drehbar angeordnet. Die vom Motor angetriebenen Hader des zu prüfenden !Fahrzeugs sind mit den Rollen 35 in Kontakt, so daß bei Drehung der Räder durch den Motor des Fahrzeugs die Rollen und somit die Scheibe angetrieben werden» lin solcher Leistungsmesser ist als Chassis-Leistungsmesser bzw. Dynamometer bekannt» Obwohl ein solcher Leistungsmesser hier bevorzugt wird, ist die Erfindung nicht auf dessen Verwendung beschränkt» Es können auch andere Leistungsmesser verwendet werden* Der Leistungsmesser nach der Erfindung kann die Belastung an den Antriebsrädern des Fahrzeugs oder an ein anderes entsprechendes Element des Fahrzeugantriebes anlegen. Somit ist die Belastung, die durch die Scheibenbremse 29 an die Rollen 35 gelegt wird, proportional dem Luftdruck im Zylinder 25 und dieser wird, wie bereits erwähnt, durch den Simulator 13 geregelt«

Um die Genauigkeit des Prüfgerätes zu verbessern, wird zwischen der Scheibenbremse 29 und dem elektronischen Verstär-

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ker15 ein Rückkopplungskreis 39 vorgesehen. Dieser enthält eine Drehmomentbelastungsmeßzelle 41, die das durch die Scheibenbremse 29 angelegte Drehmoment mißt und ein elektrisches Signal liefert, das proportional dem angelegten Drehmoment ist. Dieses Signal wird über den Widerstand 43 zurückgekoppelt, wo es algebraisch mit dem Ste'uersignal des Simulators summiert wird. Das resultierende Signal ergibt dann ein Steuersignal, das an den Verstärker 15 geführt wird«,

Es können verschiedene Drehmomentbelastungsmeßzellen verwendet werden, doch wird eine Belastungsmeßzelle vorgezogen, die stabile Ergebnisse liefert und eine lange Lebensdauer besitzt. Wie Figur 2 zeigt, enthält die Drehmomentbelastungsmeßzelle 41 eine übliche Brückschaltung 44, wobei ihr Widerstand an einem Schwinghebel (nicht dargestellt) angeordnet ist, an den das Drehmoment durch die Scheibenbremse 29 angelegt werden kann» Eine Kraftquelle S speist die Brückenschaltung, die mit einem Verstärker 44a verbunden ist. Ein Schwingen des Hebels ergibt ein Ändern des Wertes des Widerstände der Brückenschaltung mit dem Ergebnis, daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, das an den Verstärker 44a und-von dort an den Verstärker 15 gelangt. . ,'

Das Erzeugen des Signals durch den Simulator 13 ist, wie mit Hilfe von Figur 3 erläutert wird, mindestens teilweise abhängig von der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit. Demnach liefert, um ein Geschwindigkeitseingangssignal an den Simulator 13 zu legen, ein durch die Welle 37 angetriebenes [Tachometer an den Simulator 13 ein Signal, das proportional der Umlaufgeschwindigkeit der Welle 37 und somit der Geschwindigkeit des Motors des Fahrzeugs ist. Wenn dieses Eingangssignal nicht gleich dem Signal an der Leitung 14 ist, wird die an der Scheibe 31 liegende Belastung so eingestellt, daß das Signal der Zelle 41 dem an der

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Leitung 14 gleich wird., Auf diese Weise wird die Arbeitsweise des Gerätes 23 beim Anlegen einer Belastung an die Scheibe 31 stets übereinstimmend mit dem Signal an der Leitung 14- geregelt. · ■

Der Simulatorj der im einzelnen in Figur 3 gezeigt wird, enthält einen Schrittschalter 47, der .im dargestellten Beispiel ein achtstufiger Schalter ist, dessen Stellungen mit P1 bis P8 bezeichnet sind. Der Schrittschalter 47 ist von üblicher Bauart und spricht auf ein elektrisches Im-■pulseingangssignal an₉ wenn er einen Schritt vorrücken soll,

Wenn sich der Schrittschalter 47 in der Stellung P1 befindet, ist das Prüfgerät im Ruhezustand« Er kommt in üblicher Weise beim Einschalten ©ines Anlaßschalters in die Stellung P2 und aus dieser durch einen elektrischen Impuls in die Stellung P3_S der durch einen auf die Geschwindigkeit ansprechenden Mechanismus ^o erzeugt wird_s wenn die Geschwindigkeit der Rollen 35 einen gegebenen Wert überschreitet, beispielsweise, wenn eine Geschwindigkeit des zu prüfenden Fahrzeugs annähernd äquivalent der Geschwindigkeit von 3 km/h ist. In der Stellung P2 sind die Rollen 35 durch eine Einrichtung 50a freigegeben»

Der Schrittschalter 47 wird automatisch und nacheinander durch einen Integrator 49 und einen Rückstel.lgenerator aus den Stellungen P3 bis P7 gebrachte Der Schalter 47 kommt bei einem durch einen geschwindigkeitsabhängigen Mechanismus 52a erzeugten elektrischen Impuls in die Stellung P8, wenn die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit unter einen gegebenen Wert, z_eB. unter 3 km/h fällt» In der Stellung P9 speist der Schrittschalter ein Gerät 52b, das die Rollen 35 anhält, worauf der Schrittschalter automatisch in die Stellung P1 zurückkehrte

Das Signal des Tachometers 45 wird an eine Leitung 52 gegeben, die das Geschwindigkeitssignal an den Integrator

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(Figur 3) legt. Das Ausgangssignal des Integrators 49 gelangt an den Rückstellgenerator 51, der das Signal des Integrators 49 mit einem gewählten Standradsignal vergleicht und ein Rückstellsignal liefert, wenn das Signal des Integrators eine bestimmte Höhe erreicht. Das Ergebnis der Integration des Geschwindigkeitssignals ist das, daß das Rückstellsignal gegeben wird, nachdem das Fahrzeug das Zurücklegen einer gegebenen Strecke von etwa V2 Meile simuliert hat. Das Rückstellsignal stellt den Integrator zurück und bringt den Schalter 47 in die nächste Stellung. Der Rückstellgenerator 51 kann auch zusätzliche Signale zwischen den RückstellSignalen liefern, die die Stellungsänderung des Schrittschalters bewirken» Diese Zwischensignale dienen beispielsweise dazu, Lampen an einer Anzeigetafel aufleuchten zu lassen, um anzuzeigen, daß man die simulierte Fahrt des Fahrzeugs auf der simulierten Straße beobachten kann.

Bine andere Funktion des Schrittschalters 47 ist das Betätigen der Relais R-1, R-2, R-3 und R-4. Diese Relais sind in den Stellungen des Schrittschalters, die in Figur 3 unmittelbar daneben geschrieben sind, geschlossen und in der restlichen Zeit offen. Die Relais R-1 .und R-2 sind somit in den Stellungen P3 «·. P6 geschlossen, während die Relais R-3 und R-4 in den Stellungen P5 und P4 geschlossen sind.

Damit der Simulator 13 das Gewicht des zu prüfenden Fahrzeugs in Rechnung stellt, wird ein Wählschalter 53 vorgesehen. Dieser enthält vier Schaltarme 55» 57» 59 und 61 und mehrere Sätze paralleler Widerstände RA1—9, RB1-9» R01-9 bzw. RB1-9". Jeder dieser Widerstandssätze enthält neun einzelne Widerstände verschiedener Ohmwerte und die Schaltarme 55» 57» 59 und 61 können zusammen durch einen einzigen Wahlknopf (nicht dargestellt) auf einen der einzelnen Widerstände durch Hand eingestellt werden. Diese Schaltarme bewegen sich zusammen, eo daß alle Schaltarme

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einen Kreis durch eine entsprechende Zahl von Widerständen schließen. Es wird zwar ein Wahlschalter 53 mit zehn Stellungen dargestellt, doch kann die Zahl der Stellungen des Schalters und die Zahl der Widerstände auch anders sein. Durch Erhöhen der Zahl der Widerstände kann man die Masse des Fahrzeugs genauer in Rechnung stellen, durch Herabsetzen der Zahl der Widerstände ist es weniger wahrscheinlich, daß die Masse des Fahrzeugs genau in Rechnung gestellt wird.

Das Geschwindigkeitssignal der Leitung 32 gelangt ferner an einen Differentiator 63» der das Signal hinsichtlich der Zeit differentiiert und es durch einen der Widerstände HA1 bis RA9 leitet, der durch den Schaltarm 55 gerade in den Kreis geschaltet ist. Das Differential der Geschwindigkeit zur Zeit stellt ein Beschleunigungssignal dar und wird durch einen entsprechenden der Widerstände Rä.1 Ms SJL9 gespeist. Wenn der Schrittschalter 47 sich in einer der Stellungen P3 bis P6 befindet, wird das Beschleunigungssignal an die Leitung 14 gelegt, die es vom Simulator 15 an den Verstärker 15 (figur 1) führt. Das Beschleunigungssignal ergibt somit eine Komponente des elektrischen Regelsignals und stellt den Begriff K^dv/dt der bereits erwähnten Gleichung dar, wobei der gewählte Widerstand aus dem Satz RA1-9 <lie Konstante K~ für das zu prüfende Fahrzeug darstellt» -

Luft- und Reibungswiderstände, die durch den Begriff K^dv/dt der erwähnten Gleichung dargestellt sind, sind ebenfalls geschwindigkeitsabhängig. Demnach wird das Geschwindigkeitssignal von der Leitung 52 an die Widerstände RB1 bis RB9 gelegt und fließt durch den durch den Schaltarm 57 ausgewählten Widerstand und in den Stellungen P3 Ms P6 durch das Relais R-2, um eine zweite Komponente des vom Simulator 13 gelieferten Regelsignals zu ergeben. Die Widerstände RB1 bis RB9 stellen Werte von TL* dar, das eine

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Konstante ist, die eine angenäherte aerodynamische Belastungsmessung und die Reibungsverluste enthält.

Der dritte Faktor, den der Simulator in dem "beschriebenen Ausführungsbeispiel in Rechnung stellt, ist die Steigung der simulierten Straße, über die das Fahrzeug gefahren wird. Zum Berechnen der Straßensteigung wird eine Spannung von etwa 15 Volt an die Widerstände RC1 bis 9 und RD1 bis 9 gelegt. Die Schaltarme 59 und 61 sind so eingestellt, daß der entsprechende Widerstand gewählt wird, der dem Gewicht des zu prüfenden Fahrzeugs entspricht.

In der Stellung 4 des Schrittschalters 47 fließt durch den gewählten Widerstand RD 1 bis 9ein Strom_s der eine Steigungskomponente des Regelsignals darstellt. In der Stellung P5 fließt durch den gewählten Widerstand RC1 bis 9 Strom, der ein zweites Steigungssignal ergibt« Die Werte der Widerstände RD 1 bis 9 und RC1 bis 9 sind so gewählt, daß jeder Widerstand RD eine gegebene Steigung für ein entsprechendes Fahrzeug simuliert, während jeder der Widerstände RG eine andere Steigung liefert. Auf diese Weise wird das Regelsignal des Simulators 13 aus den Faktoren Steigung, Luftwiderstand und Beschleunigung zusammengesetzt.

Die Arbeitsweise des Prüfgerätes 11 kann zum Teil mit Hilfe der Figur 2 erläutert werden, die ein Straßenprofil darstellt, das das Prüfgerät 11 simuliert. Vor Beginn der Prüfung wird der Wahlschalter 53 so eingestellt, daß die Schaltarme 55> 57* 59 und 61 die entsprechenden Widerstände an den Kreis schalten und dadurch die besondere Art des zu prüfenden Fahrzeuges in Rechnung stellen. Befindet sich der Schrittschalter in Stellung PI, so wird der (nicht dargestellte) Startknopf gedrückt und dadurch kommt der Schrittschalter in die Stellung P2 und somit werden die Rollen 35 durch die Einrichtung 50a freigegeben.

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Wenn das zu prüfende Fahrzeug mit seinen Hinter- oder Antriebsrädern auf den Rollen steht, kann es angelassen werden und an den Rollen laufen» Sobald die Rollen 35 eine der Fahrzeuggeschwindigkeit von 3 km/h entsprechende Winkelgeschwindigkeit erreichen₉ wird durch den auf die Geschwindigkeit ansprechenden Mechanismus 5o ein Impuls gegeben, worauf der Schrittschalter automatisch in die Stellung P3 gebracht wird_e Sobald diese Stellung erreicht ist, schließen die Relais R-1 und R-2..

Bei angetriebenen Rollen 35 liefert das Tachometer 4-5 in Figur 1 ein der simulierten Geschwindigkeit des zu prüfenden Fahrzeuges proportionales Signal, das über den Differentiator 63 und den gewählten Widerstand geführt wird und das geschlossene Relais R-1 liefert eine Beschleunigungssignalkomponente des Signals an die Leitung 14. Gleichzeitig wird auch das Geschwindigkeitssignal von der Leitung 52 über den gewählten Widerstand RB und das geschlossene Relais R-2 geführt und liefert eine zweite Komponente des Regelsignals. Wenn die beiden Relais R-3 und R-4 offen sind, ist die simulierte Steigung Null und das Regelsignal besteht ganz aus dem Luftwiderstandsund dem Beschieunigungsfaktor.

Das Regelsignal wird im Verstärker 15 (Figur 1) verstärkt, durch den Wandler 19 in ein Luftdrucksignal umgeformt, das im Verstärker 21 verstärkt wird und den Luftdruck und das Luftvolumen zum Betrieb der Bremse 29 liefert, wie es bereits beschrieben worden ist. Das Drehmomentsignal wird über die Rückkopplungsschleife 39 zurückgekoppelt und mit dem Regelsignal des Simulators 13 summiert oder verglichen und liefert das Eingangssignal für den Verstärker 15* Durch Vergleich des Rückkopplungssignals der Schleife 39 mit dem Regelsignal des Simulators 13 wird die Arbeitsweise des Verstärkers so eingestellt, daß das Signal des Verstärkers genau das Regel signal darstellt«,

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Während dieser Zeit legt die Scheibenbremse 29 an die Rollen 35 eine Drehmomentsbelastung, die proportional dem Regelsignal ist. Die Belastung durch die Scheibenbremse 29 wird mit den Schwankungen der simulierten Geschwindigkeit des Fahrzeugs automatisch geändert. Sollte somit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht werden, so würde der Differentiator unmittelbar und automatisch das Beschleunigungssignal erhöhen. Dies würde das Regelsignal entsprechend erhöhen und dadurch die an der Scheibenbremse liegende Belastung. Das Ansteigen der Belastung wäre praktisch gleich der tatsächlichen, für die Beschleunigung notwendigen Kraft, wenn das Fahrzeug auf der Straße gefahren werden würde.

Während die Rollen 35 durch das Fahrzeug gedreht werden, empfängt der Integrator 49 das Geschwindigkeitssignal der Leitung 52, und wenn eine gegebene simulierte Strecke vom Fahrzeug zurückgelegt worden ist, liefert der Rückstellgenerator 51 ein- Signal, das den Integrator zurückstellt und den Schrittschalter aus der Stellung P3 in die Stellung P4 bringt. Das Profil der simulierten vom Fahrzeug befahrenen Straße kann, während der Schrittschalter 47 sich in Stellung P3 befand, durch die flache Linie dargestellt werden, die in Figur 2 die Stellung P3 bezeichnet, deren Steigung gleich Null ist.

Wenn der Schrittschalter 47 in die Stellung P4 kommt, bleiben die Relais R-1 und R-2 geschlossen und das Relais R-4 schließt ebenfalls. Dadurch wird eine zusätzliche Komponente zum Regelsignal addiert, nämlich eine Steigungskomponente, die einen Berg mit einer entsprechenden gegebenen Steigung darstellt und durch den Kurventeil P4 in Figur 2 dargestellt ist. Diese gegebene Steigung wird in den Simulator vorgegeben und hängt von den- relativen Werten der Widerstandsätze RD1, RD2 ... RD 9 ab. Beim Ansteigen des RegelXÄSignals des Simulators 13 steigt auch die durch die

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Scheibenbremse 29 an die Hollen 35 angelegte Belastung entsprechend an und simuliert dadurch eine Aufwärtsfahrt. Die Steigung kann einen beliebigen Wert, ZoB. zwei oder drei Grad haben. Die zusätzliche, durch die Steigungskomponente erzeugte Belastung ist praktisch gleich der tatsächlichen Belastung des Motors, wenn das zu prüfende Fahrzeug auf einen Berg entsprechender Steigung hinauffährt.

Hat das Fahrzeug die gegebene Strecke zurückgelegt, so liefert der Rückstellgenerator 51 wieder ein Signal, das den Schrittschalter 47 aus der Stellung P4 in die Stellung P5 bringt, wenn das Relais R-4 öffnet und das Relais R-3 schließt, mit dem Ergebnis,, daß die Belastung am Motor jetzt zusätzlich den Luftwiderstands- und den Beschleunigungsfaktor und einen Berg mit einer neuen Steigung darstellt, die in Figur 2 mit P5 bezeichnet ist. Diese Steigung wird in den Simulator vorgegeben und hängt von den relativen Werten der Widerstandssätze RY1, RC2 .... RC9 ab. Wenn beispielsweise eine andere Steigung gewünscht wird, würden die Widerstände RC1, RG2 ..· RG9 durch Widerstände anderer, von der gewünschten Steigung abhängigen Werten ersetzt werden»

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel überschreitet die simulierte Steigung in der Stellung P5 die simulierte "Steigung in der Stellung P4 und kann beispielsweise sieben Grad betragen,, Die Beschleunigungs- und die Luftwiderstandskomponente des Regelsignals werden in der beschriebenen Weise erzeugt«

Wenn die vorgeschriebene Strecke vom Fahrzeug zurückgelegt worden ist, liefert der Rückstellgenerator 51 ®i& weiteres Signal, das den Schrittschalter 47 in die Stellung P6 loringt, in der das Relais R™3 öffnet _t um das Fahren des Fahrzeugs auf der flaehen Fläch© P6 in Figur 2 zu simulieren. Danach liefert dar Rückstellgenerator 51 bei P6 des

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Kurventeils für die gewählte simulierte Strecke ein weiteres elektrisches Signal, das den Schrittschalter 4-7 in die Stellung P? bringt, wobei die Relais E-1 und R-2 öffnen. Weil die Rollen dann praktisch bei der Geschwindigkeit des zu prüfenden Fahrzeugs angetrieben werden, kann die Trägheit der Rollen zum angenäherten Antrieb den Berg hinunter verwendet werden, wie durch den Teil P7 der Kurve in Figur 2 gezeigt wird. Dies ist eine nur grobe Annäherung des Bergabfahrens, da den Rollen keice Energie zugeführt wird, obgleich die-s geschehen könnte, wenn es erwünscht wäre. Wenn somit der Schalter auf Stellung P7 steht, wird kein Rege!signal durch den Simulator 13 gegeben und keine Belastung durch die Scheibenbremse 29 an die Rollen 35 gelegt. Am Ende des Talfahrtteils der Prüfung können die Rollen 35 durch die Fahrzeugbremsen verlangsamt werden, und wenn sie eine grob angenäherte Geschwindigkeit von etwa 3 km/h erreichen, kommt der Schrittschalter automatisch bei einem elektrischen Signal des auf die Geschwindigkeit ansprechenden Gerätes'52 in die Stellung P8. Dort wird die Blockeriungseinrichtung 52b betätigt, um die Rollen in ihrer Stellung anaiilialten, und der Schalter 47 bringt sich selbst automatisch zurück in die Stellung P1.

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Claims

AUTOSCAN, Inc., Los Angeles/Oalif.·' /USA

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Patentansprüche

1. Prüfgerät zum Anlegen einer Belastung an einen Motor eines Fahrzeugs während des Betriebes, um das Fahrzeugverhalten und die Fahrzeuggeschwindigkeit zu simulieren mittels eines Leistungsmessers -^^-5—293 ^zum Anlegen einer Last an den Fahrzeugmotor und einer Regeleinrichtung zum Liefern eines Signals an den Leistungsmesser zum Regeln der Belastung, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung eine auf die Beschleunigung ansprechende Einrichtung besitzt, die auf die Inderungsrate der simulierten Fahrzeuggeschwxndigkext anspricht, um das Signal automatisch zu ändern, das die Belastung am Motor um einen Wert entsprechend der Belastungsänderung ändert, die auftritt, wenn das Fahrzeug einer ähnlichen Ä'nderungsrate während des tatsächlichen Betriebes des Fahrzeuges auf der Straße ausgesetzt ist.

2. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung ferner eine auf die Geschwindigkeit ansprechende Einrichtung besitzt, die auf das Signal anspricht und dadurch die Belastung einstellt,, die am Fahrzeug während des tatsächlichen Betriebes bei der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit wirken würde*

3» Prüfgerät naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung eine Einrichtung zum Beeinflussen des Signals enthält, die mindestens auf einen Teil der

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Belastung am Motor wirkt und auf die Belastung anspricht, die an der Maschine wirken würde, wenn das Fahrzeug -tatsächlich über eine gegebene Steigung gefahren wird, die nicht Mull ist.

4. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einraa auf die simulierte Geschwindigkeit des Fahrzeugs ansprechendes Gerät besitzt, das das Regelsignal so beeinflußt, daß mindestens ein Teil des tatsächlichen Betriebes des Fahrzeugs auf der Straße bei der simulierten Geschwindigkeit wirken würde.

5. Prüfgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung ein Gerät zum Beeinflussen des Signals besitzt, damit mindestens eine Last am Motor der Last am.· Motor als Ergebnis des tatsächlichen Fahrens des Fahrzeugs auf einer Straße entspricht, deren Steigung nicht Null ist.

6. Prüfgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückkopplung auf die tatsächliche Belastung des Motors durch den Leistungsmesser anspricht und ein Fehlersignal liefert und daß eine algebraische Summierung des ersten Signals und des Fehlersignals ein resultierendes Signal ergibt, auf das der Leistungsmesser anspricht.

7« Prüfgerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung, die das elektrische Beschleunigungssignal selektiv entsprechend dem Gewicht des Fahrzeugs abändert, wodurch dieses Signal auf die Beschleunigung des Fahrzeugs anspricht; und daß eine Einrichtung die elektrischen Signale kombiniert und so ein Regelsignal erzeugt, das die tatsächliche Belastung am Motor darstellt, wenn das Fahrzeug die Steigung überwindet, wobei das Element der Geschwindigkeitsänderungsrate unterliegt, und der Leistungsmesser auf das elektrische Regelsignal anspricht und so eine Belastung an dem Element erzeugt, die annähernd die tatsächliche Belastung ist.

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8. Prüfgerät nach Anspruch. 7$ dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung ein zweites elektrisches Steigungssignal erzeugt, das der Kraft zum Bewegen des Fahrzeugs über eine zweite gegebene Steigung entspricht, die nachfolgend durch" die Einrichtung zum Kombinieren der beiden Steigungen verwendet werden kann, die voneinander verschieden sind.

9. Prüfgerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitssignal, das Beschieunigungssignal und das Steigungssignal kombiniert werden und das Regelsignal ergeben.

1o„ Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differentiator das Geschwindigkeitssignal differentiiert und ein Beschleunigungssignal erzeugt wird, das sich mit der Geschwindigkeitsänderungsrate des simulierten Elementes ändert, daß auf das Geschwindigkeitssignal ein
Streekensignal erzeugt wird, so daß das Element um einen
Betrag bewegt wird, der der tatsächlichen Bewegung des
Fahrzeugs auf einer gegebenen Strecke entspricht, daß auf eines der Streckensignale ein erstes Steigungssignal erzeugt und die Erzeugung des zweiten Steigungssignals verhindert wird, und auf ein weiteres Streekensignal die Erzeugung des ersten Steigungssignals verhindert und das
zweite Steigungssignal erzeugt wird, und daß der Leistungsmesser auf das kombinierte Hegelsignal anspricht.

11 ο Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Belastungsmesser auf das durch den Leistungsmesser an den Motor angelegte Drehmoment anspricht und ein Rückkopplungssignal liefert, das sich mit der Größe des Drehmoments ändert; und daß auf das Rückkopplung^signal das
Regelsignal auf einen Wert eingestellt wird, der den Leistungsmesser eine genau eingestellte Belastung an dem
Motor legen läßt.

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12. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Regelsignale erzeugt werden, die je verschiedene "besondere Fahrzeugzustände.simulieren, daß mit der Regeleinrichtung zwei Geräte gekoppelt sind, von denen das erste zuerst das erste Regelsignal erzeugt und das zweite auf die simulierte Arbeitsweise des Fahrzeugs für eine erste besondere Beanspruchung der simulierten Straße anspricht, um das zweite Regelsignal zu erzeugen und die Erzeugung des ersten Regelsignals abzuschalten; und daß ein Gerät an die beiden Geräte und an den Leistungsmesser gekoppelt ist, um die Belastung am Motor zunächst entsprechend dem Erzeugen des ersten Regelsignals und anschließend entsprechend dem Erzeugen des zweiten Regelsignals zu verändern*

13* Prüfgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes Gerät an die Regeleinrichtung gekoppelt ist, das auf das simulierte Verhalten des Fahrzeugs bei einer besonderen Beanspruchung der simulierten Straße anspricht und die Erzeugung des zweiten Signals abschaltete

14. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Einrichtung ein erster Satz von Impedanzen einen ersten Zustand der simulierten Straße und jede Impedanzen die Belastungszustände für ein Fahrzeug mit besonderem Gewicht bei ersten Straßenzuständen darstellen, daß in einer zweiten Einrichtung ein zweiter Satz Impedanzen andere von den ersten verschiedene Zustände in der simulierten Straße und jede dieser Impedanzen einen Belastungszustand eines Fahrzeuges besonderen Gewichts mit anderen Straßenzuständen darstellt, daß in einer dritten Einrichtung bestimmte Impedanzen der beiden Sätze den Gewichten des Fahrzeugs entsprechen, daß in einer vierten Einrichtung ein Signal eine besondere Reihenfolge des Differentials der simulierten Bewegung des Fahrzeugs darstellt, daß in einer fünften Einrichtung die erste bis

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vierte Einrichtung miteinander gekoppelt sind und erste Regelsignale Charakteristiken besitzen, die von den Impedanzen abhängen, die für die ersten Zustände auf der simulierten Straße ausgewählt sind und vom Signal abhängen und zweite Regelsignale Charakteristiken besitzen, die von den durch die beiden Impedanzsätze für den zweiten Zustand in der simulierten Straße ausgewählten Impedanzen und vom Signal der vierten Einrichtung abhängen und daß der Leistungsmesser auf die beiden Regelsignale anspricht.

15. Prüfgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Zustände auf der simulierten Straße bei einer ersten besonderen Strecke und die zweiten Zustände bei einer zweiten besonderen simulierten Strecke auftreten, die der ersten Strecke folgt, und daß eine sechste Einrichtung mit der fünften gekoppelt ist, um die ersten Regelsignale durch die fünfte Einrichtung während der simulierten Bewegung des Fahrzeugs über die erste Strecke und die zweiten Regelsignale durch die fünfte Einrichtung während der simulierten Bewegung des Fahrzeugs über die zweite Strecke zu erzeugen.

16. Prüfgerät nach Anspruch 15j dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung den ersten Satz Impedanzen, der die erste Straßensteigung für das Fahrzeug mit anderem Gewicht darstellt, und den zweiten Satz Impedanzen enthält, der die zweite Straßensteigung für Fahrzeuge dieses Gewichts darstellt.

17· Prüfgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Einrichtung mit der ersten, zweiten und dritten Einrichtung gekoppelt ist und ein Signal mit Charakteristiken liefert, die von der durch die zweite Einrichtung ausgewählten Impedanz Charakteristiken und vom Signal der dritten Einrichtung abhängen.

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18. Prüfgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der besondere Zustand der Straße eine Steigung bildet und daß die dritte Einrichtung ein Signal mit Charakteristiken liefert, die die simulierte Geschwindig- , keit des Fahrzeugs darstellen.

19. Prüfgerät nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Einrichtung einen zweiten Satz Impedanzen ergibt, deren Werte eine besondere Konstante des jeweiligen Gewichts des Fahrzeugs darstellen, daß die sechste Einrichtung mechanisch mit der zweiten Einrichtung gekoppelt ist, um eine Impedanz im ersten Satz auszuwählen und daß das Signal der dritten Einrichtung von der gewählten Impedanz des zweiten Satzes abhängt. ·

2oc Prüfgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal der dritten Einrichtung die Geschwindigkeit des Fahrzeugs darstellt.

21. Prüfgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal der dritten Einrichtung die Beschleunigung des Fahrzeugs darstellt.

22. Prüfgerät nach den vorhergehenden Ansprüchen, da- . durch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung elektrische Signale mit veränderbaren Charakteristiken liefert, die die verschiedenen Fahrzeugzustände simulieren, die zweite Einrichtung auf elektrische Signale anspricht, um eine mit den Schwankungen der Charakteristiken der elektrischen Signale veränderbare Kraft zu erzeugen, die dritte Einrichtung auf die veränderbare Kraft anspricht, um Veränderungen der Fahrzeugbelastung zu bewirken, die vierte Einrichtung auf die Fahrzeugbelastung anspricht, um ein elektrisches Signal mit Charakteristiken zu erzeugen, die diese Belastung darstellen, und eine Einrichtung die elektrischen Signale der vierten Einrichtung

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benutzt um sicherzustellen, daß die veränderbare Kraft den Charakteristiken der elektrischen Signale der ersten Einrichtung entspricht,

23· Prüfgerät nach Anspruch 22» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung ein veränderbares Luftregel-" signal erzeugt, das die veränderbare Kraft liefert, und daß die dritte Einrichtung Veränderungen der Drehmomentbelastung am Fahrzeug liefert.

. Prüfgerät nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung ein Signal liefert, das die Belastung am Motor darstellt, die zweite Einrichtung auf das Signal der ersten Einrichtung anspricht und eine dem Signal entsprechende Bremsbelastung an die Rolle legt, mit der ein Tachometer verbunden ist, das ein Signal erzeugt, das die Geschwindigkeit, die an der Rolle vom Fahrzeug erzeugt wird, darstellt, und daß mit dem Tachometer und der ersten Einrichtung eine Einrichtung gekoppelt ist, die das Signal der ersten Einrichtung entsprechend dem Signal des Tachometers verändert.

25« Prüfgerät nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung und das Tachometer je ein elektrisches Signal erzeugen·

26. Prüfgerät nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung ein elektrisches Signal liefert, das die Belastung an der Rolle darstellt, die zweite Einrichtung auf das elektrische Signal anspricht, um eine entsprechende Strömungskraft zu erzeugen, die dritte Einrichtung auf diese Kraft anspricht, um an der Rolle eine Widerstandskraft zu erzeugen, die proportional dem elektrischen Signal ist, die vierte Einrichtung auf die durch das Fahrzeug bewirkte Drehung der

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Rolle gegen die Widerstandskraft der dritten Einrichtung anspricht, um ein diese Drehung darstellendes Signal zu erzeugen, und die fünfte Einrichtung auf das elektrische Signal der vierten Einrichtung anspricht, um die Charakteristiken des elektrischen Signals der ersten Einrichtung entsprechend den Charakteristiken des Signals der vierten Einrichtung einzustellen. -

2?· Prüfgerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung auf die Widerstandskraft, die durch die dritte Einrichtung an der Rolle bewirkt wird, anspricht, um die Strömungskraft der zweiten Einrichtung so einzustellen, daß sie der Kraft der zweiten Einrichtung so einregelt, daß sie der durch das elektrische Signal der ersten Einrichtung dargestellten Kraft entspricht.

28. Prüfgerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine sechste Einrichtung mit der fünften und der ersten Einrichtung gekoppelt ist, um die Charakteristiken des Signals der ersten Einrichtung entsprechend den Charakteristiken des Signals der fünften Einrichtung zu verändern«,

29· Prüfgerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet,-daß die erste, dritte und fünfte Einrichtung je elektrische Signale lieferen.

3oo Prüfgerät nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung sowohl auf das elektrische Signal der ersten Einrichtung, um eine pneumatische Kraft zu erzeugen, die dem elektrischen Signal entspricht, als auch auf die pneumatische Kraft anspricht, um eine Widerstandsbelastung an die Rolle zu legen, die diesem elektrischen Signal entspricht. Γ)' ρ > ν

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