DE102004004051A1 - Prüfstandseinrichtung zur dynamischen Funktionsüberprüfung wengistens eines Bauteiles eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Prüfstandseinrichtung zur dynamischen Funktionsüberprüfung wenigstenns eines Bauteiles (7, 8, 9, 10, 35) eines Kraftfahrzeugs, mit zwei zumindest teilweise unabhängig voneinander verstellbaren Massen (1, 2), die jeweils über eine Feder (7, 8) und einen Dämpfer (9, 10) an einem Verstellelement (13) abgestützt sind. Von den Verstellelementen ist wenigstens ein Verstellelement (13) von einer motorischen Antriebseinrichtung (31) verstellbar. Die beiden Massen (1, 2) sind über einen Koppelzylinder (28) verbunden, der über eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ansteuerbar ist und je nach Ansteuerung voneinander unabhängige Verstellbewegungen der beiden Massen (1, 2) freigeben oder verhindern kann.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Prüfstandseinrichtung zur dynamischen Funktionsüberprüfung wenigstens eines Bauteiles eines Kraftfahrzeugs.
• An Kraftfahrzeugen sind verschiedene Bauteile, beispielsweise der in der EP 0 512 358 A1 beschriebene aktive Drehstab-Stabilisator vorgesehen, mit dem beispielsweise bei einer Kurvenfahrt der zur Seite geneigte Aufbau des Kraftfahrzeugs einer etwa horizontalen Ausgangslage angenähert werden kann. Zum Testen des aktiven Drehstab-Stabilisators auf Funktionsfähigkeit und Haltbarkeit dürfte eine Prüfstandseinrichtung verwendet werden, deren Aufbau nicht bekannt ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Prüfstandseinrichtung zur dynamischen Funktionsüberprüfung wenigstens eines Bauteiles eines Kraftfahrzeugs anzugeben, mit der das Bauteil auf einem Prüfstand unter Bedingungen, die möglichst einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs entsprechen, auf seine Funktionsfähigkeit und Haltbarkeit getestet werden kann.
• Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
• Durch eine kraft- oder weggesteuerte Höhenverstellbewegung der den Massen zugeordneten Verstellelemente oder eines gemeinsamen Verstellelements können die Massen zu etwa vertikalen Schwingbewegungen angeregt werden, bei denen beispielsweise die zwischen den Massen und dem betreffenden Verstellelement angeordneten Federn und/oder Dämpfer auf Ihre Funktion und Haltbarkeit getestet werden können. Ebenso kann mit der Prüfstandseinrichtung auch ein anderes Bauteil, beispielsweise ein regelbares Feder- oder Dämpfungselement oder ein aktiver Drehstab-Stabilisator getestet werden. Ein beispielsweise in Draufsicht U- oder Z-förmiger aktiver Drehstab-Stabilisator kann mit seinem Basiselement an einem gemeinsamen Verstellelement um eine Schwenkachse verdrehbar angeordnet sein und mit seinen Schenkelenden direkt oder über jeweils eine Pendelstange an der zugeordneten Masse gelenkig befestigt sein. Sind die Schenkelenden motorisch beispielsweise von einem Schwenkmotor entgegengesetzt verdrehbar, so können von dem Drehstab-Stabilisator an den Massen Kräfte bewirkt werden, die unterschiedliche Bewegungen der Massen in Höhenrichtung ausgleichen bzw. eine Annäherung der Massen auf eine gemeinsame Höhenlage bewirken können. Die Verstellelemente oder das gemeinsame Verstellelement können weitgehend realistisch verstellt bzw. belastet werden, wenn der Verstellweg des betreffenden Verstellelements bzw. die daran wirkende Kraftanregung den im Fahrbetrieb auftretenden Wegen bzw. Kräften entspricht, die von entsprechenden Sensoren erfasst und aufgezeichnet werden können.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand einer Zeichnung mit einer einzigen Figur näher erläutert, die eine Schnittansicht von den wesentlichen Teilen der Prüfstandseinrichtung und zeitliche Verläufe der Höhendifferenz der Massen sowie der Winkeldifferenzen der Stabilisatorschenkel und der Höhenveränderung des gemeinsamen Verstellelements darstellt.
• Die in der einzigen Figur dargestellte Prüfstandseinrichtung dient zur dynamischen Funktionsüberprüfung der nachfolgend beschriebenen Bauteile eines Kraftfahrzeugs und weist zwei zumindest teilweise voneinander unabhängig verstellbare Massen 1, 2 auf, die in vertikaler Richtung, in der die Schwerkraft der Massen 1, 2 wirkt, über ortsfeste Führungsbolzen 3, 4 oder dergleichen vertikal verstellbar geführt sind. Hierzu greifen die Führungsbolzen 3, 4 in entsprechend angepasste Führungsausnehmungen 5, 6 in den Massen 1, 2 ein. Die beiden Massen 1, 2 sind jeweils über eine zugeordnete Feder 7, 8 und einen Dämpfer 9, 10 an einem zugeordneten Stützteil 11, 12 abgestützt, die von einem gemeinsamen Verstellelement 13 zu den Massen 1, 2 abstehen. Die Dämpfer 9, 10 sind dabei jeweils koaxial und parallel zu der zugeordneten Feder 7, 8 angeordnet. Von dem gemeinsamen Verstellelement 13 stehen außerdem Stützelemente 14, 15 zu den Massen 1, 2 ab, wobei an den vorstehenden Bereichen der Stützelemente 14, 15 das mehrteilige Basiselement 16 eines in Draufsicht U-förmigen Drehstab-Stabilisators 35 um eine mit der Längsachse des Basiselements 16 fluchtende Schwenkachse verdrehbar angeordnet ist. Die seitlichen Endbereiche des Basiselements 16 sind jeweils mit einem zugeordneten Stabilisatorarm 17, 18 verbunden, der etwa senkrecht zur Schwenkachse eines Basiselements 16 absteht. Die Stabilisatorarme 17, 18 sind mit der betreffenden Masse 1, 2 jeweils über eine zugeordnete Pendelstange 19, 20 verbunden, die jeweils an ihren Enden gelenkig einerseits an dem betreffenden Schenkelende 21, 22 eines Stabilisatorarmes 17, 18 und andererseits an der zugeordneten Masse 1, 2 befestigt sind.
• Die beiden Stabilisatorarme 17, 18 sind von einer durch einen Schwenkmotor 23 gebildeten Verstelleinrichtung motorisch gegeneinander verdrehbar. Der Schwenkmotor 23 weist hierzu zwei motorisch gegeneinander verdrehbare Motorteile 24, 25 auf, die jeweils drehfest mit einem zugeordneten Basisteil 26, 27 des Basiselements 16 verbunden sind.
• Die beiden Massen 1, 2 sind in vertikaler Richtung über einen mit Gas, beispielsweise Luft, oder mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllten Koppelzylinder 28 jeweils gelenkig verbunden, der über eine nicht dargestellte Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ansteuerbar ist und je nach Ansteuerung voneinander unabhängige Verstellbewegungen der beiden Massen 1, 2 freigegeben oder verhindern kann. Die beiden von einem Kolben getrennten Arbeitskammern des Koppelzylinders 28 sind jeweils über eine Gas- oder Hydraulikleitung 29, 30 wahlweise mit einer Druckleitung oder einer Rückleitung zu verbinden.
• In dazu vergleichbarer Weise sind die beiden Arbeitskammern eines Hydraulikzylinders 31 jeweils über eine Hydraulikleitung 32, 33 wahlweise mit einer Hydraulikdruckleitung oder einer Hydraulikrückleitung zu verbinden. Dabei ist der Kolben des Hydraulikzylinders 31 über eine nach außen vorstehende Kolbenstange 34 mit dem Verstellelement 13 fest verbunden.
• Die den Koppelzylinder 28 ansteuernde Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung erfasst die Höhenlagen Z2 und Z1 der Massen 1, 2 sowie die Verdrehwinkel α2 und α1 der Stabilisatorarme 17, 18 und die Höhenlage S des gemeinsamen Verstellelements 13.
• Bei der Versuchdurchführung, bei der die Federn 7, 8 sowie die Dämpfer 9, 10 und der Drehstab-Stabilisator 35 sowie der Schwenkmotor 23 jeweils auf ihre Funktion und Haltbarkeit untersucht werden, wird der vertikale Weg des gemeinsamen Verstellelements 13 von dem Hydraulikzylinder 31 so verstellt, dass gemäß dem im rechten unteren Bereich der Figur als S-t-Diagramm dargestellten Weg-Zeit-Diagramm das über einen Sensor aufgenommene und gespeicherte Straßenprofil mit seinen Fahrbahnunebenheiten nachgefahren wird.
• Entweder durch unbeabsichtigte Bauteiltoleranzen und/oder durch eine Anregung über den Koppelzylinder 28, der die Massen 1, 2 gegeneinander nach einem vorgebbaren Differenzweg verstellt, werden die Massen 1, 2 zu vertikalen Schwingungen angeregt, die von den eventuell in der Druck- und/oder Zugstufe einstellbaren Dämpfern 9, 10 gedämpft und von dem Drehstab-Stabilisator 35 stabilisiert werden. Der Drehstab-Stabilisator 35 kann beispielsweise bei der Simulation einer Geradeausfahrt eines Kraftfahrzeugs freigeschaltet werden, wodurch die Motorteile 24, 25 ohne Kraftübertragung um die Längsachse des Basiselements 16 des Drehstab-Stabilisators 35 gegeneinander verdrehbar sind. Bei der Simulation einer Kurvenfahrt können die beiden Motorteile 24, 25 des Schwenkmotors 23 starr miteinander verbunden oder durch entsprechendes Verstellen des Schwenkmotors 23 motorisch gegeneinander verdreht werden, um die beiden in unterschiedliche Höhenlagen verstellten Massen 1, 2 auf eine gleiche Höhenlage anzunähern, die beispielsweise der Normallage des Kraftfahrzeugs entspricht. Sollten die beiden Massen 1, 2, deren Höhenlagen Z1 und Z2 von Sensoren erfasst werden, eine vorgegebene maximale Höhendifferenz Z2-Z1 erreichen oder überschreiten, so kann durch entsprechende Ansteuerung des Koppelzylinders 28 ein beispielsweise kurzzeitiges Rückstellen der beiden Massen 1, 2 auf eine beispielsweise gleiche Höhenlage erreicht werden. Der zeitliche verlauf einer möglichen Höhendifferenz Z2-Z1 der beiden Massen 1, 2 ist in dem oberen rechten Diagramm der einzigen Figur dargestellt. Im rechten, in Höhenrichtung mittleren Diagramm ist ein zeitlicher Verlauf der Winkeldifferenzen α2-α1 der beiden Stabilisatorarme 17, 18 dargestellt, der sich bei der Prüfstandsuntersuchung durch eine stabilisierende Aktivierung des Schwenkmotors 23 ergibt.
• Mit der Prüfstandseinrichtung können beispielsweise einzelne Bauteile beispielsweise einer Einrichtung zur Wahrungsstabilisierung des Aufbaus eines Kraftfahrzeugs untersucht werden. Dabei können die zu untersuchenden Bauteile nacheinander oder gleichzeitig getestet werden. Die beiden Massen können den Anforderungen entsprechend gewählt werden, die beispielsweise einer linken und rechten oder vorderen und hinteren Hälfte des Aufbaus eines Kraftfahrzeugs entsprechen sollen. Die beiden Massen können wie bei dem Ausführungsbeispiel vertikal oder auf andere Weise geradlinig oder auf einer Kreisbahn oder in beliebiger Weise verstellbar angeordnet sein. Grundsätzlich können die Massen ein- oder mehrdimensional frei verstellbar oder in der einen oder anderen Bewegungsrichtung geführt sein. Mit der Prüfstandseinrichtung können lineare und/oder nichtlineare aktive oder passive Federn und/oder Dämpfer oder Stellelemente wie beispielsweise hydraulische Stellzylinder unter weitgehend realistischen Bedingungen untersucht werden. Die den beiden Massen zugeordneten Verstellelemente oder ein den beiden Massen zugeordnetes gemeinsames Verstellelement können geradlinig oder auf einer beliebigen Kurvenbahn verstellbar sein. Sind den beiden Massen jeweils ein Verstellelement zugeordnet, so können beide Verstellelemente oder lediglich ein Verstellelement von einer zugeordneten Antriebseinrichtung verstellbar sein. Wenigstens ein Bauteil des Kraftfahrzeugs kann auch auf seine Funktion und Haltbarkeit getestet werden, wenn eine Masse kurzzeitig oder für eine vorgegebene Zeitdauer, beispielsweise für die Dauer des Versuches, festgehalten ist. Das Bauteil kann beispielsweise in einem Bereich, der nicht untersucht wird, festgehalten sein. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn das Bauteil symmetrisch gebildet und/oder belastet ist. In diesem Fall ist es ausreichend, wenn das Bauteil lediglich in einem der symmetrischen Bereiche auf seine Funktion und/oder Haltbarkeit geprüft wird.

Claims (11)

1. Prüfstandseinrichtung zur dynamischen Funktionsüberprüfung wenigstens eines Bauteiles (7, 8, 9, 10, 35) eines Kraftfahrzeugs, mit zwei zumindest teilweise unabhängig voneinander verstellbaren Massen (1, 2), die jeweils über eine Feder (7, 8) und einen Dämpfer (9, 10) an einem Verstellelement (13) abgestützt sind, von denen wenigstens ein Verstellelement (13) von einer motorischen Antriebseinrichtung (31) verstellbar ist, und die beiden Massen (1, 2) über einen Koppelzylinder (28) verbunden sind, der über eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ansteuerbar ist und je nach Ansteuerung voneinander unabhängige Verstellbewegungen der beiden Massen (1, 2) freigeben oder verhindern kann.
2. Prüfstandseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellelemente durch ein gemeinsames Verstellelement (13) gebildet sind.
3. Prüfstandseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Verstellelementen oder an dem gemeinsamen Verstellelement (13) das Basiselement (16) eines in Draufsicht U- oder Z-förmigen Drehstab-Stabilisators (35) um eine Schwenkachse verdrehbar angeordnet ist.
4. Prüfstandseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stabilisatorarm (17, 18) des Drehstab-Stabilisators (35) direkt oder über eine Pendelstange (19, 20) an der zugeordneten Masse (1, 2) gelenkig befestigt ist.
5. Prüfstandseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisatorarme (17, 18) des Drehstab-Stabilisators (35) über eine Verstelleinrichtung motorisch gegeneinander verdrehbar sind.
6. Prüfstandseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung einen Schwenkmotor (23) mit zwei motorisch gegeneinander verdrehbaren Motorteilen (24, 25) aufweist, die jeweils mit einem zugeordneten Basisteil (26, 27) des Drehstab-Stabilisators (35) verbunden sind.
7. Prüfstandseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (7 bzw. 8) und der Dämpfer (9 bzw. 10), die einer Masse (1 bzw. 2) zugeordnet sind, parallel nebeneinander oder koaxial bzw. in Reihe hintereinander angeordnet sind.
8. Prüfstandseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung zumindest die Höhenlagen (Z1, Z2) der Massen (1, 2) und/oder die Verdrehwinkel (α2, α1) der Stabilisatorarme (17, 18) und/oder die Höhenlage (S) des Verstellelements (13) erfasst.
9. Prüfstandseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die motorische Antriebseinrichtung den Weg des Verstellelements (S) in Höhenrichtung nach einem gemessenen und aufgezeichneten Straßenprofil verstellt.
10. Prüfstandseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Weganregung durch Höhenverlagerung des Verstellelements (13), bei der unterschiedliche Höhenlagen (Z1, Z2) der Massen (1, 2) auftreten, eine Verstelleinrichtung die Stabilisatorarme (17, 18) des Drehstab-Stabilisators (35) derart verdreht, dass die Höhendifferenz (Z2-Z1) der Massen (1, 2) abnimmt.
11. Prüfstandseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung beim Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Höhendifferenz (Z2-Z1) der beiden Massen (1, 2) den Koppelzylinder (28) und damit die Massen (1, 2) derart verstellt, dass die Höhendifferenz(Z2-Z1) der Massen (1, 2) zumindest kurzzeitig wesentlich vermindert oder beseitigt ist.