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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen einer Achsbaugruppe eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige bekannte Vorrichtungen beaufschlagen eine an einem Prüfstand fixierte Achsbaugruppe mit Kräften und Momenten, um die Betriebsfestigkeit der Achsbaugruppe zu prüfen. Die aufgebrachten Kräfte und Momente resultieren aus Messungen oder Simulationen des realen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs. Somit kann die Betriebsfestigkeit der Achsbaugruppe im Labor, zumindest unter teilweiser Umgehung von Fahrversuchen, in einem so genannten Betriebslasten-Nachversuch geprüft werden. Hierzu wird die Achsbaugruppe (analog der Befestigung im Kraftfahrzeug) am Prüfstand fixiert. An den Radaufnahmen werden Radaufstandskräfte eingeleitet. Außerdem wird beispielsweise bei einer Hinterachsbaugruppe über eine Antriebswelle und über ein Hinterachsgetriebe ein Abstützmoment aus den Antriebskräften auf die Hinterachsbaugruppe aufgebracht.
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Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist, dass das Achsgetriebe die Genauigkeit der Prüfung beeinflusst. Insbesondere tritt bei Drehrichtungsumkehr infolge des Umkehrspiels im Achsgetriebe eine Sprungfunktion (Hysterese) auf, die nur unzureichend durch die Regelungselektronik der Prüfstandssteuerung kompensiert werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Vorrichtung weiterzuentwickeln.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Kerngedanke der Erfindung ist es hierbei, anstelle eines Achsgetriebes, über das eine Krafteinleitung mittels einer Antriebswelle erfolgt, ein „Ersatzmodul” einzusetzen. Das Ersatzmodul weist eine kippbar gelagerte Platte auf, die von einer motorischen Einheit verkippbar ist, wobei die Befestigungsstellen an der Achsbaugruppe, die das Achsgetriebe aufnehmen, mittels Verbindungselementen so mit der kippbar gelagerten Platte verbunden sind, dass bei einer Einleitung von Kippmomenten über die Platte das Lastkollektiv aus dem simulierten Fahrbetrieb ebenso nachgefahren wird, wie dies bei einer Vorrichtung durch Einleitung der Kräfte und Momente über das Achsgetriebe der Fall ist.
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Durch die Erfindung wird die Achsbaugruppe ohne Zwischenschaltung eines Achsgetriebes und ohne Verwendung einer Antriebswelle reproduzierbar belastet. Durch die Normierung des Prüfaufbaus im Sinn eines einheitlichen Ersatzmoduls werden die Fehlermöglichkeiten reduziert. Außerdem ergibt sich eine Kosten- und Zeitersparnis.
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Selbstverständlich kann das erfindungsgemäß nicht von einer Antriebswelle angetriebene Achsgetriebe als solches dennoch an der zu prüfenden Achsbaugruppe angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, warm des Gehäuse des Achsgetriebes der Aussteifung der Achsbaugruppe dient und somit das Weglassen des Achsgetriebes die Prüfung verfälschen würde.
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Weiterhin ist es möglich, Achsbaugruppen mit wenigstens einem Elektromotor zu prüfen. Der Elektromotor kann hierbei als eigenständiges Aggregat oder in Baueinheit mit einem Getriebe ausgeführt sein. Durch die erfindungsgemäße Krafteinleitung unter Umgehung des Achsgetriebes (und damit unter Umgehung des Elektromotors) treten keine prüftechnischen Einschränkungen auf, die sich bei der konventionellen Prüfmethode durch einen im Kraftfluss befindlichen, aufgrund der nicht rotierenden Radaufnahmen jedoch stillstehenden Elektromotors ergeben würden.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Ersatzmodul eine motorische Einheit auf, die geradlinige Bewegungen erzeugt, wobei diese Linearbewegungen durch Koppelelemente, die vorwiegend Zugkräfte übertragen können, Kippbewegungen an der entsprechend kippbar gelagerten Platte erzeugen.
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Die Koppelelemente sind beispielsweise als Blattfedern ausgeführt. Somit kann durch die Einleitung alternierender geradliniger Bewegungen mit unterschiedlichen Amplituden ein breites Spektrum von Kippmomenten auf die Achsbaugruppe aufgebracht werden, in reproduzierbarer Weise, ohne Verfälschung durch ein Achsgetriebe, das bei Drehrichtungsumkehr eine Sprungfunktion erzeugt, die nur sehr aufwändig und unzulänglich durch eine Regelungselektronik ausgeglichen werden kann. Die Koppelelemente hingegen übertragen die Momente spielfrei, so dass die Voraussetzung für ein exaktes Nachfahren der zu simulierenden Betriebslasten geschaffen ist.
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Bevorzugt ist die motorische Einheit als Hydraulikzylinder ausgebildet. Derartige Hydraulikzylinder bieten vielfältige Möglichkeiten der Ansteuerung.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die kippbar gelagerte Platte etwa horizontal ausgerichtet, entsprechend der etwa horizontalen Ausrichtung der zu prüfenden Achsbaugruppe des Kraftfahrzeugs.
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Die Verbindungselemente zwischen der kippbaren Platte und den Befestigungsstellen an der Achsbaugruppe sind bevorzugt als biegeweiche Zug-/Druckstäbe ausgebildet, um Verspannungen zu vermeiden. in vorteilhafter Weise kann in wenigstens eines der Verbindungselemente ein Kraftmessglied integriert sein, um die tatsächlich auf die Achsbaugruppe aufgebrachten Kräfte erfassen zu können.
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Unter Achsbaugruppe wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Baugruppe von wenigstens zwei Achsbauteilen verstanden, insbesondere eine komplette Vorder- oder Hinterachse.
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Mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht auf eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung,
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2 eine der 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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3 eine Seitenansicht der Vorrichtung von 2.
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Die 1 bis 3 zeigen eine in ihrer Gesamtheit mit 2 bezeichnete erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung einer Achsbaugruppe eines Kraftfahrzeugs, ohne Darstellung der Achsbaugruppe. Die Achsbaugruppe ist an ihren fahrzeugseitigen Anbindungspunkten (Feder, Dämpfer, Federbein, Achsträger etc.) an der Vorrichtung in nicht dargestellter Weise fixiert.
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Die Vorrichtung 2 weist einen Rahmen 4 auf. Der Rahmen 4 setzt sich aus einer Bodenplatte 6, zwei Seitenwänden 8 mit fensterartigen Öffnungen 10 sowie einer Rückwand 12 zusammen. Der Rahmen 4 nimmt ein „Ersatzmodul” auf, das unter anderem eine motorische Einheit 20, Koppelelemente 30, 32 und 34, eine kippbar gelagerte Platte 40, Halteelemente 50 und 52, dreieckförmige Seitenteile 70 sowie Verbindungselemente 60, 62 und 64 aufweist.
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Der Hydraulikzylinder 20 wirkt mit seiner Kolbenstange 22 auf das untere Koppelelement 30, das als biegeweiche Strebe ausgeführt ist und somit Zug- und Druckkräfte übertragen kann. Die Kolbenstange 22 weist einen Verbindungskopf 26 auf, mit dem das Koppelelement 30 verschraubt ist. Das der Kolbenstange 22 abgewandte Ende des Koppelelements 30 ist mit den beiden symmetrisch angeordneten Seitenteilen 70 verbunden. Am unteren Endabschnitt der Seitenteile 70 greifen die vertikal verlaufenden Koppelelemente 32 und 34 an. Die Koppelelemente 32 und 34 sind als Blattfedern ausgeführt. Die oberen Endabschnitte der Koppelelemente 32 und 34 sind mit der kippbar gelagerten Platte 40 verbunden. Gemäß 2 ist ein zusätzlicher Tisch 90 zum ortsfesten Abstützen der zu prüfenden Achsbaugruppe vorgesehen. Das Abstützen erfolgt über nicht dargestellte, etwa vertikal verlaufende biegeweiche Stäbe, die die Gewichtskraft der Achsbaugruppe und des Ersatzmoduls aufnehmen. Durch die Verwendung biegeweicher Stäbe kann die Achsbaugruppe verspannungsfrei geprüft werden.
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In 1 sind Stützhülsen 80 dargestellt, über die die Gewichtskraft des kippbar gelagerten Tischs 20 sowie die Gewichtskraft aller weiteren zwischen Kolbenstange 22 und Tisch 20 vorhandenen Komponenten an den Seitenwänden 8 des Rahmens 4 abgestützt wird. Vor Inbetriebnahme der Vorrichtung 2 werden die Stützhülsen 80 entfernt. Die Gewichtskraft wird dann, wie oben beschrieben, über die zu prüfende Achsbaugruppe und die daran angeordneten etwa vertikal verlaufenden biegeweichen Stäbe an einer ortsfesten Komponente der Vorrichtung 2 (zum Beispiel am Tisch 90) abgestützt.
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Die jeweils etwa horizontal verlaufenden Halteelemente 50 und 52 binden das Ersatzmodul an die Rückwand 12 des Rahmens 4 der Vorrichtung 2 an. Maßgeblich für die Fesselung der Platte 40 ist hierbei das untere Haltelement 50. Das obere Haltelement 52 dient einer zusätzlichen Fixierung der Platte 40, kann grundsätzlich jedoch entfallen.
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Bei Linearbewegungen der Kolbenstange 22 entsprechend dem Doppelpfeil 24 werden über die Koppelelemente 32 und 34 Kippmomente in die Platte 40 eingeleitet. Hierbei kippt die Platte 40 um den rahmenseitigen Anschraubpunkt 25 des Halteelements 50 (siehe 3). Die vom Hydraulikzylinder 20 mit einem Hebelarm x (siehe 3) eingeleiteten Kräfte bringen auf die Achsbaugruppe ein entsprechendes Moment auf.
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Durch die Ausbildung der Koppelelemente 32 und 34 als Blattfedern sind diese in der Lage, Zug- und Druckkräfte zu übertragen und Bewegungen quer zur Krafteinleitungsrichtung auszugleichen.
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Die in 1 dargestellten Verbindungselemente 62, 64 und 66 an der Oberseite der kippbaren Platte 40 verbinden die Platte 40 mit einer nicht dargestellten Achsbaugruppe. Die Verbindungselemente 62 bis 66 greifen hierbei an denjenigen Befestigungsstellen der Achsbaugruppe an, an denen am realen Kraftfahrzeug ein Achsgetriebe angeordnet ist. Konventionelle Hinterachsgetriebe werden in der Regel an drei Anbindungspunkten der Achsbaugruppe befestigt. Dementsprechend sind an der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 drei Verbindungselemente 62 bis 66 vorgesehen. Somit erfolgt die Einleitung der Kippmomente in exakt derselben Art und Weise, in der sich das Achsgetriebe am Kraftfahrzeug abstützt.
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Die Vorrichtung 2 wird bevorzugt zur Durchführung von Betriebslasten-Nachfahrversuchen an kompletten Achsbaugruppen eingesetzt. Insbesondere dient die Vorrichtung 2 beispielsweise der Prüfung einer Hinterachsbaugruppe. Die Hinterachsbaugruppe weist anstelle eines über eine Antriebswelle beaufschlagten Hinterachsgetriebes das erfindungsgemäße Ersatzmodul auf. Das Ersatzmodul wandelt eine geradlinig wirkende Kraft, aufgebracht vom Hydraulikzylinder 20, in ein Kippmoment an der Platte 40 um. Damit wird unter Verzicht auf Hinterachsgetriebe und Antriebswelle (beides „Originalbauteile” aus dem zu prüfenden Kraftfahrzeug) dennoch eine Beanspruchung der einzelnen Komponenten der Achsbaugruppe erreicht, wie sie im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs auftritt.
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Neben der oben beschriebenen Momenteneinleitung über das Ersatzmodul erfolgt im Rahmen des Betriebslasten-Nachfahrversuchs auch eine Krafteinleitung an den Radnaben der nicht dargestellten Achsbaugruppe, bevorzugt in allen drei Raumrichtungen (x, y, z). Hierdurch werden Brems- und Beschleunigungskräfte (x), Querkräfte aus Kurvenfahrt (y) sowie Vertikalkräfte aus Fahrbahnunebenheiten (z) nachgebildet. Das aufgebrachte Lastkollektiv ist beispielsweise aus gemessenen Belastungen beim Befahren einer „Schlechtwegstrecke” oder einer „Rennstrecke” abgeleitet.
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Zusammenfassend lässt sich die Erfindung wie folgt beschreiben: Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zum Prüfen einer Achsbaugruppe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Hinterachse, werden die Prüflasten über ein „Ersatzmodul” eingeleitet. Das Ersatzmodul ersetzt die Krafteinleitung durch ein Achsgetriebe und greift an den Befestigungsstellen des Achsgetriebes an der Achsbaugruppe an. Das Ersatzmodul weist eine kippbar gelagerte Platte 40 auf, die von einem Hydraulikzylinder 20 bewegt wird.
