DE102005060602A1 - Lastsimulationseinrichtung für Komponenten eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Eine Lastsimulationseinrichtung (20) für Komponenten (21) eines Kraftfahrzeugs hat eine Aufnahmeeinrichtung (24) zur Befestigung von Karosserieanbauteilen oder Karosserieeinbauteilen (21) und einen Translationsaktuator (26) zur translatorischen Bewegung der Aufnahmeeinrichtung (21) in mehreren Raumrichtungen. Ein Rotationsaktuator (14, 15, 16) ist zur rotatorischen Bewegung der Aufnahmeeinrichtung (24) um eine oder mehrere Raumrichtungen herum vorgesehen. Die Aufnahmeeinrichtung (24) weist eine Befestigungseinrichtung (12) zur Befestigung der Karosserieanbauteile bzw. der Karosserieeinbauteile (21) auf, die mit einem Gelenk (13) drehbar an einer Trageinrichtung (8) gelagert ist. Der Rotationsaktuator (14, 15, 16) ist so zwischen Befestigungseinrichtung (12) und Trageinrichtung (8) vorgesehen, dass die Befestigungseinrichtung (12) bezüglich der Trageinrichtung (8) verdrehbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Lastsimulationseinrichtung für Komponenten eines Kraftfahrzeugs.
• Eine solche Lastsimulationseinrichtung ist in dem Beitrag „Abgasanlagen schneller zur Betriebsreife" (Klaus Kirstaetter, MIRA 2002, IST Instron Structural Testing Systems) beschrieben. Mit Hilfe von solchen Betriebsfestigkeits-Prüfständen lassen sich insbesondere Schwachpunkte von Abgaslinien im Zeitgerafften Maßstab ermitteln. Dabei werden Verbrennungsvorgänge und vom Motor ausgehende Massenkräfte, Fahrbahn-Unebenheiten, abrupte Fahrmanöver, Luftströmungen und Temperaturänderungen simuliert, die Abgasanlagen zu nieder- und hochfrequenten Schwingungen anregen. Zur Simulation der Antriebseinflüsse beim Beschleunigen, Schalten und Abbremsen wird ein realer Motor auf einen Rütteltisch mit sechs Freiheitsgraden montiert, dessen Bewegungen angesteuert werden. Dabei wird angestrebt, dass durch eine Simulation vorherbestimmte Anregungen und Belastungen im realen Versuch möglichst genau erzeugt werden.
• Weiterhin sind Rütteltische zur Simulation von Erdbeben bekannt. Solche Rütteltische haben sechs Freiheitsgrade und sie werden mit servohydraulischen Prüfzylindern betätigt.
• Bei den im Stand der Technik bekannten Rütteltischen ist von Nachteil, dass praktische Versuche nur sehr schwer mit numerischen vorhergehenden Simulationen in Einklang zu bringen sind.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lastsimulationseinrichtung bereitzustellen, mit der sich auf einfache Weise und zuverlässig Übereinstimmungen mit numerischen Simulationen erzeugen lassen.
• Die Erfindung sieht hierfür eine Lastsimulationseinrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch vor. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
• Die erfindungsgemäße Lastsimulationseinrichtung hat eine Aufnahmeeinrichtung zur Befestigung von Karosserieanbauteilen oder Karosserieeinbauteilen. Solche Teile können beispielsweise Auspuffanlagen oder Motoren sein. Die Erfindung kann aber auch auf Getriebestränge mit Kardanwellen und Verteilergetrieben, auf Radaufhängungen sowie auf Türen und Klappen an der Karosserie angewendet werden.
• Dabei ist wenigstens ein Translationsaktuator zur translatorischen Bewegung der Aufnahmeeinrichtung in einer oder mehreren Raumrichtungen vorgesehen. Zusätzlich ist wenigstens ein Rotationsaktuator zur rotatorischen Bewegung der Aufnahmeeinrichtung um eine oder mehrere Raumrichtungen herum vorgesehen. Mit solchen Translationsaktuatoren und Rotationsaktuatoren können auf einfache Weise gewünschte Bewegungen der Aufnahmeeinrichtung bewirkt werden.
• Die Aufnahmeeinrichtung gliedert sich nach der Erfindung in eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung der Karosserieanbauteile bzw. der Karosserieeinbauteile und in eine Trageinrichtung, an der in einer besonders bevorzugten Ausführungsform die Translationsaktuatoren angreifen. Die Aufnahmeeinrichtung ist dabei mit einem Gelenk drehbar an der Trageinrichtung gelagert, wobei der Rotationsaktuator so zwischen Befestigungseinrichtung und Trageinrichtung vorgesehen ist, dass die Befestigungseinrichtung bezüglich der Trageinrichtung um dieses Gelenk herum verdrehbar ist.
• Durch das Vorsehen eines Drehgelenks zwischen Trageinrichtung und Rotationseinrichtung lässt sich eine genaue Rotation der an der Aufnahmeeinrichtung befestigten Teile erreichen. Anders als im Stand der Technik, bei dem zum Erzeugen einer Rotation mehrere Rotationsaktuatoren und Translationsaktuatoren zusammen wirken, gestattet es die Erfindung im einfachsten Fall, eine Rotation alleine durch die Betätigung eines einzigen Rotationsaktuators bereitzustellen. Dies erleichtert die Bedienung der erfindungsgemäßen Lastsimulationseinrichtung gegenüber den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen erheblich.
• Weiterhin ist die Durchführung von Versuchen mit der erfindungsgemäßen Lastsimulationseinrichtung besonders anschaulich. Anders als bei Simulationseinrichtungen, bei denen eine Traglast in verschiedenen Raumrichtungen und Raumorientierungen bewegt wird, um beispielsweise Bewegungen von Fahrzeugen oder Flugzeugen zu simulieren, sind die Auslenkungen, die mit der erfindungsgemäßen Lastsimulationseinrichtungen ausgeführt werden erheblich kleiner. In der Regel genügt es, die Aufnahmeeinrichtung ausgehend von ihrer Ruhelage um wenige Millimeter bzw. um wenige Winkelgrade hin- und herzubewegen. Diese Bewegungen müssen bei Versuchen möglichst schnell und auf einfache Weise und leicht nachvollziehbar an die realen Bedingungen angepasst werden. In der Praxis wird dabei so vorgegangen, dass ein Versuchsingenieur mit der erfindungsgemäßen Lastsimulationseinrichtung einen kompletten Abgasstrang bzw. Motorstrang nachbil det, wobei Motorlager bzw. Antriebsstranglager oder Abgasstranglager an speziell hierfür vorgesehenen Halterungen in der Umgebung der Lastsimulationseinrichtung befestigt werden. Dann muss der Versuchsingenieur die im Fahrbetrieb gemessenen oder per Simulation vorherbestimmten Auslenkungen der einzelnen geprüften Teile erzeugen. Bei bisher dafür verwendeten Simulatoren ist dies nur sehr aufwändig möglich, denn aufgrund des Aufbaus als statisch überbestimmtes System müssen gewünschte Auslenkungen mit Hilfe eines Computerprogramms auf die dafür erforderlichen Auslenkungen der eingesetzten Aktuatoren übertragen werden, wobei eine genaue zeitliche Koordinierung der Bewegungen der einzelnen Aktuatoren eingehalten werden muss. Andernfalls würden sich unsynchronisiert auslenkende Aktuatoren gegenseitig beeinflussen, es könnte sogar zur Beschädigung der Lastsimulationseinrichtung kommen.
• Mit der erfindungsgemäßen Lastsimulationseinrichtung sind solche Anpassarbeiten besonders einfach. Im einfachsten Fall wird je ein Aktuator für eine Bewegung in einer Raumrichtung bzw. um eine Raumrichtung herum vorgesehen, wobei je Aktuator im einfachsten Fall nur die Amplitude und die Frequenz der Auslenkung der Aufnahmeeinrichtung bezüglich ihrer Ruhelage verändert werden müssen. Somit lassen sich gewünschte beliebige räumliche Bewegungen der zu prüfenden Teile mit nur sechs Einstellknöpfen erzeugen, wobei die Betätigung eines Einstellknopfs keine Auswirkung auf die Betätigung eines anderen Einstellknopfs hat und insbesondere dort keine Korrekturen erfordert. Selbstverständlich können je Aktuator auch noch weitere Einstellungen vorgenommen werden, beispielsweise die Einstellung der Ruhelage.
• Die Erfindung lässt sich bereits mit einer Lastsimulationseinrichtung ausführen, bei der die Trageinrichtung um ein einachsiges Gelenk in nur einer einzigen Raumrichtung verdrehbar ist. Hierfür ist im einfachsten Fall auch nur ein einziger Rotationsaktuator notwendig. Genauere Anpassungen an reale Verhältnisse ergeben sich, wenn zwei Rotationsaktuatoren für Drehungen um zwei verschiedene Raumrichtungen herum vorgesehen sind, wobei dann das Gelenk so ausgebildet sein muss, dass zweiachsige Drehungen möglich sind. Dies lässt sich beispielsweise durch ein Kreuzgelenk erzeugen. Dreiachsige Verdrehungen erfordern gemäß der Erfindung drei Rotationsaktuatoren, wobei das Gelenk als Kugelgelenk ausgebildet ist, so dass Verdrehungen in drei Raumrichtungen ermöglicht werden.
• Ebenso können zwei Translationsaktuatoren zur translatorischen Bewegung der Aufnahmeeinrichtung in zwei zueinander senkrechten Raumrichtungen vorgesehen sein. Eine genauere Anpassung an reale Verhältnisse ergibt sich mit drei Translationsaktuatoren zur translatorischen Bewegung der Aufnahmeeinrichtung in drei zueinander senkrechten Raumrichtungen.
• Bei allen Ausbildungen lässt sich ein Grundgedanke der Erfindung besonders gut anwenden, wenn die Aktuatoren so zueinander angeordnet sind, dass deren Betätigungen voneinander entkoppelt sind. Dies ist dann der Fall, wenn eine Betätigung eines Aktuators eine translatorische Bewegung der Aufnahmeeinrichtung in genau einer Raumrichtung bzw. um genau eine Raumrichtung herum bewirkt.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Translationsaktuator für die Raumrichtung wenigstens teilweise durch eine Luftfeder dargestellt. Diese Luftfeder wird dabei so ausgebildet, dass diese im Wesentlichen die Gewichtskraft der Aufnahmeeinrichtung zusammen mit den daran angebrachten Teilen aufbringt. Hierzu können beispielsweise die Rotationsaktuatoren zählen oder die Tragplatte. Im Wesentlichen wird die Luftfeder dann so eingestellt, dass das gesamte Gewicht der Teile oberhalb der Luftfeder durch deren Gegenkraft in der Ruhelage gehalten wird. Zum Erzeugen einer horizontalen Auslenkung der Aufnahmeeinrichtung um diese Ruhelage herum ist dann wenigstens ein zusätzlicher Translationsaktuator vorgesehen.
• Es braucht nicht besonders erläutert zu werden, dass die Aktuatoren jeweils so ausgebildet sind, dass diese nur eine Bewegung in einer Richtung gestatten. Hierzu kann es notwendig sein, innerhalb der Aktuatoren Verdrehsicherungen für Kolbenstangen oder ähnlich bereitzustellen.
• Gemäß der Erfindung sind beide Translationsaktuatoren als Hydraulikzylinder oder als Spindeltriebe ausgebildet. Ferner ist es möglich als Translationsaktuatoren elektrische Linearantriebe einzusetzen. Die Rotationsaktuatoren sind vorzugsweise als Hydraulikzylinder ausgebildet, wobei auch Pneumatikzylinder oder Spindeltriebe eingesetzt werden können.
• Die Erfindung stellt ein neues Prüfsystem für den Systemtest zur Betriebsfestigkeit an Motorhalter-Systemen bereit. Es ermöglicht auf der Basis von vorhandenen Baugruppen, ein zweckmäßiges und kostengünstiges Prüfsystem zu erstellen, das kompakt aufgebaut ist. Es wird eine Lastsimulationseinrichtung bereitgestellt, die sechs Freiheitsgrade aufweist und die die Möglichkeit bietet, drei orthogonale Kräfte sowie drei räumliche Momente in einen zentralen Raumpunkt einzuleiten. Der zentrale Raumpunkt befindet sich dabei vorzugsweise in der Nähe des Gelenks zwischen der Trageinrichtung und der Befestigungseinrichtung. Dabei ergeben sich die erfindungsgemäßen Vorteile auch dann, wenn der zentrale Lastpunkt sich nicht genau sondern nur etwa in der Nähe dieses Gelenks befindet.
• Gegenüber den im Stand der Technik bekannten Systemen ist die erfindungsgemäße Lastsimulationseinrichtung kostengünstig und benötigt nur sehr wenig Platz. Die Erfindung ermöglicht damit einen sehr wirtschaftlichen Versuchsaufbau und eine ökonomische Versuchsdurchführung.
• Die Erfindung ermöglicht die Überprüfung der Betriebsfestigkeit von diversen komplex beanspruchten Baugruppen in einem Pkw. So kann damit das komplette Motorhaltersystem mit einer dreiachsigen Lasteinleitung an einzelnen Teilkomponenten oder auch die komplexe Beanspruchung in freischwingenden Versuchsaufbauten simuliert werden. Die Lasteinleitung an Teilkomponenten ermöglicht es nun, die Schraubverbindungen gleich mit zu prüfen, die häufig eine Schwachstelle darstellen. Weiterhin ist nur noch eine geringe Anzahl von Vorrichtungs- und Prüfteilen erforderlich. Bei der Einleitung der Lasten an freischwingenden Versuchsaufbauten kann nun die Massenverteilung genau wie im Fahrbetrieb nachgebildet werden, sogar durch den Einsatz eines komplett ausgerüsteten Motors. Weiterhin ist es möglich, die Antriebsmomente einfach zu simulieren, die im Stand der Technik nur mittels zusätzlicher Einrichtungen simuliert werden konnten. Die Vorbereitung des Versuchsaufbaus sowie die Erstellung der notwendigen Betätigungssignale für die Aktuatoren sind mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr einfach und kostengünstig.
• Der Versuchsaufwand wird mit der erfindungsgemäßen Lastsimulationseinrichtung deutlich reduziert, denn es besteht eine Möglichkeit zur definierten Kraft- und Momenteneinleitung in einen zentralen Punkt bzw. in einen zentralen Raumbereich.
• Bei der Erfindung wird der Motor fest an die Lastsimulationseinrichtung angekoppelt und deswegen spielt bei der Simulation auf der Lastsimulationseinrichtung die Motormasse keine entscheidende Rolle mehr. Dadurch ist es möglich, lediglich Fragmente des Motors für den Versuch einzusetzen, So genügt es häufig, einen Motorblock und ein Getriebegehäuse vorzusehen, wobei lediglich diejenigen Wellen montiert werden müssen, die eine Verbindung mit weiteren zu simulierenden Teilen herstellen. Somit kann häufig der sehr teure Zylinderkopf und die Kurbelwelle eingespart werden, es genügt ein gegebenenfalls auch mit Gussfehlern behaftetes Motorgehäuse und ein Getriebegehäuse mit den daraus abstehenden Antriebswellen. Dadurch werden erhebliche Kosten für teure Prototypenteile eingespart.
• Weiterhin verkürzt sich die Sollwertgenerierung deutlich, weil lediglich die im Fahrbetrieb gemessenen Motorbewegungen direkt eingeleitet bzw. simuliert werden und alle Aktuatoren dabei in Wegregelung mit höchster Aktuatorsteifigkeit betrieben werden können. Es ist somit davon auszugehen, dass im Regelfall die gemessenen Sollwertsignale direkt eingespielt und nachgefahren werden können, also eine aufwändige Sollwertgenerierung sogar komplett entfallen kann, wenn die erfindungsgemäße Lastsimulationseinrichtung hierfür eingerichtet ist.
• Die erfindungsgemäße Kraft- und Momenteneinleitung in einem Punkt erlaubt es, die im Fahrbetrieb mit einem neuen Messverfahren der Marke „Engine Tracker" der Firma Crypton ermittelten Motorbewegungen in allen sechs Freiheitsgraden „Off Line" direkt auf den gemeinsamen Einleitungspunkt bzw. auf den gemeinsamen Einleitungsbereich umzurechnen und damit am Prüfstand ohne Korrektur die Fahrbetriebsbeanspruchungszeichen „1:1" zu simulieren. Dies führt wiederum zu einer erheblichen Zeit- und Kostenersparnis gegenüber den bisher eingesetzten Verfahren.
• Ausgehend von der Aufgabenstellung für eine einfache Lasteinleitung mit sechs Freiheitsgraden wird die erfindungsgemäße Anord nung so gewählt, dass das System für die Einleitung der orthogonalen Kräfte die Basiseinheit bildet und die für die drei rotatorischen Freiheitsgrade maßgebenden Aktuatoren in einer separaten Einheit vertikal darüber angeordnet sind. Während die Einleitung der Kräfte in den drei Hauptrichtungen beispielsweise aus dem Werkzeugmaschinensektor bekannt ist, unterscheidet sich die Einleitung der Rotationsbewegung bzw. der Drehmomente in den drei Ebenen wesentlich von den im Stand der Technik bekannten Verfahren.
• Die Basis für die erfindungsgemäße dreidimensionale Momenteinleitung sind drei Aktuatoren sowie eine im Zentrum sphärisch gelagerte Platte für die Lastübertragung. Die drei jeweils um 90° versetzt angeordneten Aktuatoren bewirken, dass diese Platte in Relation zur darunter befindlichen Grundplatte jeweils die gewünschte Nick- Wank- oder Gierbewegung bzw. beliebige Kombinationen daraus ausführen kann. Der Kugelmittenpunkt des sphärischen Lagers sollte dabei in einer Ebene mit den Kugelmittelpunkten der angelenkten Aktuatoren liegen.
• Auf der Platte für die Lasteinleitung wird der entsprechende Prüfling bzw. ein Motorblock montiert. Die Motorhaltersysteme sind in fahrzeuggerechter Original-Geometrie angeordnet und an einem entsprechend darüber befindlichen Tragrahmen fixiert. Der Lastpfad geht direkt von der Lasteinleitungsplatte auf den Motorblock und von hier über den Motorhalter auf den Tragrahmen.
• Um während der Tests eine klare Aussage über das Verschleißverhalten sowie über eventuell vorliegende plastische Verformungen und das Setzverhalten im Motorlagerungssystem machen zu können, kann das erfindungsgemäße System mit diversen Kraftmesszellen ausgerüstet werden.
• Zur Kompensation des Eigengewichts der gesamten Lastsimulationseinrichtung in der z-Achse bzw. in vertikaler Richtung können zwei oder mehrere pneumatische Aktuatoren wie beispielsweise Luftfederelemente vorgesehen werden, die über den Luftdruck eingestellt werden und die wesentlich die Einrichtarbeiten vor Versuchsbeginn erleichtern. Ferner verhindern diese, dass eine unerwünschte Last beispielsweise im Falle eines plötzlichen Hydraulikdruck-Abfalls auf die Prüflinge einwirken kann.
• Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Lastsimulationseinrichtung auch für Tests an Baugruppen und Systemen aus dem allgemeinen Fahrzeugbau, aus dem Schiffsbau oder aus dem Flugzeugbau eingesetzt werden. Die Bezugnahme auf Komponenten eines Kraftfahrzeugs in den Patentansprüchen soll in diesem Zusammenhang zum Ausdruck bringen, dass die erfindungsgemäße Lastsimulationseinrichtung für solche Komponenten geeignet ist.
• Mit der Erfindung ergeben sich erhebliche Einsparungen von Investitionsmitteln, weil für die Einführung von neuen Testverfahren an Motorhalter-Systemen bestehende Einrichtungen und servohydraulische Antriebe nur modifiziert werden müssen, so dass eine Neuanschaffung nicht mehr erforderlich ist.
• Mit der Erfindung kann schnell auf Anforderungen an neuen Testverfahren reagiert werden. So brauchen die Komponenten eines Auspuffsystems bzw. eines Motor- und Antriebsstrangs nicht mehr einzeln durchgeführt werden, sondern können in einem einzigen Versuch überprüft werden. Fortan genügt ein Nachweis der Fertigungsqualität beim Lieferanten eines Teils, denn mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in nur einem einzigen Versuch die Betriebsfestigkeit des Gesamtsystems „Motorhalterung" nachgewiesen werden. Durch den Verzicht auf einen komplett bestückten Motor kann ferner bereits in einer sehr frühen Entwicklungsphase der Betriebsfestigkeitsnachweis geführt werden, so dass je nach Resultat eventuell notwendige Korrekturmaßnahmen frühzeitig eingeleitet werden können. Mit der Erfindung können Kalkulationsmodelle der technischen Berechnung besser umgesetzt werden als es bisher der Fall war. Zukünftige Entwicklungen können somit schnell verbessert werden.
• Durch den Wegfall von diversen ein- und mehraxialen Tests an Einzelkomponenten werden erhebliche Kosten für die Erstellung von Prüfvorrichtungen eingespart.
• Mit der Einführung des Tests des Gesamtsystems können auch diverse Beanspruchungsmessungen im Fahrbetrieb entfallen. Dadurch entfällt auch die Fertigung von speziellen Mess-Motorhaltern, die im Stand der Technik jeweils für jede Motorvariante neu angefertigt werden mussten.
• Die Erfindung ermöglicht somit eine erhebliche Verkürzung der Entwicklungszeit von Motorhalter-Systemen bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität. Motorhalter brauchen nicht mehr vorzeitig im Fahrversuch ausfallen, weil die Betriebsfestigkeit an konkreten Bauteilen bereits vor dem ersten Fahrzeugeinsatz nachgewiesen worden ist.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht.
• 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lastsimulationseinrichtung von der Seite und
• 2 zeigt die Lastsimulationseinrichtung aus 1 in einer perspektivischen Ansicht.
• 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Lastsimulationseinrichtung 20, die für den Einsatz bei Simulation von Komponenten eines Kraftfahrzeugs gedacht ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Beanspruchung von Motorlagern 17 getestet, mit denen ein Motor 21 eines hier nicht gezeigten Kraftfahrzeugs über Motorhalter 22 an einem Tragrahmen 23 befestigt ist.
• Die Lastsimulationseinrichtung 20 hat eine Aufnahmeeinrichtung 24, an der der Motor 21 befestigt ist. Die Aufnahmeeinrichtung 24 ist dabei so ausgebildet, dass der Motor in drei zueinander senkrechten Raumrichtungen rotatorisch verdreht werden kann. Zwischen der Aufnahmeeinrichtung 24 und einem Hallenboden 25 erstreckt sich eine Translationseinrichtung 26, mit der die Aufnahmeeinrichtung 24 in drei zueinander senkrechten Raumrichtungen x, y und z translatorisch verschoben werden kann.
• Die Aufnahmeeinrichtung 24 gliedert sich in eine Befestigungsplatte 12, an der der Motor 21 befestigt ist, in eine Tragplatte 8 sowie in ein sich zwischen der Befestigungsplatte 12 und der Tragplatte 8 erstreckendes sphärisches Lager 13, das einen Kugelkopf 27 in einen Kugelkopfträger 28 aufweist. Dabei ist der Kugelkopf 27 in einer hier nicht veranschaulichten Kugelschale in der Befestigungsplatte 12 aufgenommen. Der Kugelkopfträger 28 ist auf der Tragplatte 8 befestigt, so dass die Befestigungsplatte 12 bezüglich der Tragplatte 8 in allen Raumrichtungen gekippt bzw. verdreht werden kann.
• Hierzu hat die Aufnahmeeinrichtung einen ersten Rotationsaktuator 14 für Wankbewegungen um die y-Achse herum. Ein zweiter Rotationsaktuator 15 dient zur Erzeugung von Rollbewegungen um die x-Achse herum und ein dritter Rotationsaktuator 16 ist zur Erzeugung von Gierbewegungen um die z-Achse herum vorgesehen. Der Drehpunkt der Wankbewegungen, Rollbewegungen und Gierbewegungen erfolgt dabei um den Mittelpunkt des sphärischen Lagers 13 herum. Die Wankbewegungen, Rollbewegungen und Gierbewegungen werden dabei jeweils nur um wenige Winkelgrade bzw. sogar nur um Bruchteile von Winkelgraden um eine Ruhestellung herum aufgeführt. Werden größere Bewegungen ausgeführt, dann kann es zu einem so genannten „Übersprechen" einer Anregung in einer ersten Raumrichtung auf eine Auslenkung in einer anderen Raumrichtung kommen, dies soll möglichst vermieden werden.
• Die Translationseinrichtung 26 sieht einen x-Schlitten 7 mit einem x-Spindeltrieb 10, eine y-Linearführung 11 mit einem y-Spindeltrieb 9 sowie einen z-Hydraulikzylinder 1 mit einer Kolbenstange 2 und einer Verdrehsicherung 4 vor. Dabei ist eine Lasttraverse 6 am Gehäuse des z-Hydraulikzylinders 1 befestigt. Die Kolbenstange 2 greift an einer Adapterplatte 3 an, wobei Luftfedern 5 zwischen der Lasttraverse 6 und der Adapterplatte 3 vorgesehen sind. Die Luftfedern 5 werden über eine hier nicht gezeigte pneumatische Vorrichtung auf einem vorgegebenen Druck gehalten.
• In 2 sind die Komponenten der Translationseinrichtung 26 zwischen der Lasttraverse 6 und der Tragplatte 8 weggelassen. Dafür ist in 2 ein Bedienfeld 29 zu sehen, das für translatorische Bewegungen bzw. rotatorische Bewegungen jeweils vier manuelle Einstellungen mit je einem Bedienknopf zulässt. Dabei ist ein erster Bedienknopf in der Spalte „0" zur Einstellung der jeweiligen Ruhelage des Motors 21 vorgesehen. Der Einstellknopf „Δ" dient zur Einstellung der Amplitude der Schwingung um die Ruhelage. Der Einstellknopf „f" dient zum Einstellen der Grundfrequenz der Schwingung um die Ruhelage und der Einstellknopf „Φ" dient zum Einstellen der Phasenverschiebung der Grundschwingung in der jeweiligen Raumrichtung bzw. der Drehung um die jeweilige Raumrichtung herum. In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform kann jede der einzelnen Bewegungsrichtungen auch mit einem Spektrum verschiedener Anregungsfrequenzen um die Ruhelage herum beaufschlagt werden, wobei für jede der Frequenzen des betreffenden Spektrums eine unterschiedliche Amplitude und Phasenverschiebung vorgegeben werden kann.
• In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform sind die Motorlager 17 durch Kraftmesszellen ersetzt, wobei das Messsignal einer hier ebenfalls nicht gezeigten Messvorrichtung zugeführt ist.
• Zum Durchführen von Messungen an dem Motor 21 wird zunächst in jeder Raumrichtung die Ruhelage des Motors eingestellt. Danach werden ausgehend von der Ruhelage die jeweiligen Schwingungsbeanspruchungen eingestellt und durchgeführt.

1

z-Hydraulikzylinder

2

Kolbenstange

3

Adapterplatte

4

Verdrehsicherung

5

Luftfeder

6

Lasttraverse

7

x-Schlitten

8

Tragplatte

9

y-Spindeltrieb

10

x-Spindeltrieb

11

y-Linearführung

12

Befestigungsplatte

13

sphärisches Lager

14

Erster Rotationsaktuator

15

Zweiter Rotationsaktuator

16

Dritter Rotationsaktuator

17

Motorlager

20

Lastsimulationseinrichtung

21

Motor

22

Motorhalter

23

Tragrahmen

24

Aufnahmeeinrichtung

25

Hallenboden

26

Translationseinrichtung

27

Kugelkopf

28

Kugelkopfträger

29

Bedienfeld

Claims (9)

1. Lastsimulationseinrichtung (20) für Komponenten (21) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Lastsimulationseinrichtung (20) die folgenden Merkmale aufweist: – eine Aufnahmeeinrichtung (24) zur Befestigung von Karosserieanbauteilen oder Karosserieeinbauteilen (21), – wenigstens einen Rotationsaktuator (14, 15, 16) zur rotatorischen Bewegung der Aufnahmeeinrichtung (24) um eine oder mehrere Raumrichtungen herum, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (24) eine Befestigungseinrichtung (12) zur Befestigung der Karosserieanbauteile bzw. der Karosserieeinbauteile (21) aufweist, die mit einem Gelenk (13) drehbar an einer Trageinrichtung (8) gelagert ist, wobei der Rotationsaktuator (14, 15, 16) so zwischen Befestigungseinrichtung (12) und Trageinrichtung (8) vorgesehen ist, dass die Befestigungseinrichtung (12) bezüglich. der Trageinrichtung (8) verdrehbar ist.
2. Lastsimulationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Rotationsaktuatoren vorgesehen sind, wobei das Gelenk so ausgebildet ist, dass sie Trageinrichtungen in zwei Raumrichtungen verdrehbar ist.
3. Lastsimulationseinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Rotationsaktuatoren (14, 15, 16) vorgesehen sind, wobei das Gelenk (13) so ausgebildet ist, dass die Trageinrichtung (12) in drei Raumrichtungen verdrehbar ist,
4. Lastsimulationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Translationsaktuator (26) zur translatorischen Bewegung der Aufnahmeeinrichtung (21) in einer oder mehreren Raumrichtungen verdrehbar ist.
5. Lastsimulationseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Translationsaktuatoren (1, 2, 7, 9, 10, 11) zur translatorischen Bewegung der Aufnahmeeinrichtung (24) in drei Raumrichtungen vorgesehen sind.
6. Lastsimulationseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Translationsaktuatoren (1, 2, 7, 9, 10, 11) so angeordnet sind, dass deren Betätigungen voneinander entkoppelt angeordnet sind, und zwar derart, dass eine Betätigung eines Translationsaktuators (1, 2, 7, 9, 10, 11) eine translatorische Bewegung der Aufnahmeeinrichtung (24) in genau einer Raumrichtungen bewirkt.
7. Lastsimulationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsaktuatoren (14, 15, 16) so angeordnet sind, dass deren Betätigungen so voneinander entkoppelt angeordnet sind, dass eine Betätigung eines Rotationsaktuators (14, 15, 16) eine rotatorische Bewegung der Aufnahmeeinrichtung (24) um genau eine Raumrichtung herum bewirkt,
8. Lastsimulationseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Translationseinrichtung (26) für die vertikale Raumrichtung wenigstens eine Luftfeder (5) aufweist, die so eingestellt ist, dass diese zumindest die Gewichtskraft der Aufnahmeeinrichtung (24) aufbringt, wobei zum Erzeugen einer horizontalen Auslenkung der Aufnahmeeinrichtung (24) um ihre Ruhelage herum wenigstens ein zusätzlicher Translationsaktuator (1, 2) vorgesehen ist.
9. Lastsimulationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Translationsaktuatoren und/oder die Rotationsaktuatoren als Hydraulikzylinder oder als Spindeltriebe ausgebildet sind.