DE102008008061A1 - Prüfstand - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Prüfstand zur Simulation von Schwingungen mit mindestens einer Rolle (3), die eine Lauffläche aufweist, auf der zumindest teilweise ein Fahrbahnbelag (7) aufgebracht ist, wobei die Rolle (3) drehbar gelagert ist und um eine Achse (9) rotiert. Es wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Anregungsmittel vorgesehen ist, das die Rolle (3) zusätzlich in wenigstens eine Raumrichtung (x, y, z), insbesondere in Fahrzeughochrichtung, bewegt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Prüfstand zur Simulation von Schwingungen und zur Erzeugung von Beschleunigungen mit Frequenzen, Amplituden und Phasenlagen wie im realen Betrieb des Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Es ist bekannt, zur Überprüfung der des Schwingungsverhaltens des Fahrzeuges und seiner Komponenten, die Beschleunigungen eines Fahrzeugs an einzelnen Komponenten in x-, y- und z-Richtung zu messen. Schwingungen entstehen beim Abrollen der Fahrzeugreifen auf einem Fahrbahnbelag und werden über die Radaufhängung und die Karosserie in den Innenraum des Kraftfahrzeuges übertragen. Schwingungen können durch Messung der Beschleunigungen auf einer Prüfstrecke bzw. auf einem Prüfstand aufgenommen werden.
- Es sind Rollgeräuschprüfstände bekannt, bei denen ein Fahrzeug auf einer großen Rolle, die einen Umfang bis zu 10 m aufweisen kann, fährt, wobei die Rolle mit einem entsprechenden Fahrbahnbelag, z. B. Rauasphalt, bezogen ist.
- Einen gattungsgemäßen Prüfstand offenbart die
DE 10 2004 002 506 A1 , bei dem die Lauffläche einer Rolle mit Öffnungen versehen ist, in die Stauchungsmittel eingeschraubt werden können. Dadurch werden Schwingungen mit einem Frequenzspektrum erzeugt, das einem Anregungsspektrum eines bestimmten Straßenabschnitts oder Fahrweges entspricht. - Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass tieffrequente Schwingungen nicht reproduziert werden können, somit sind Fahrkomfortuntersuchungen nicht und sogenannte Squeak- und Rattle-Untersuchungen, bei denen das Fahrzeug auf knarzende Geräusche untersucht wird, nur eingeschränkt möglich.
- Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Prüfstand zu entwickeln, der die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Erfindungsgemäß ist ein Prüfstand zur Simulation von Fahrzeugschwingungen mit mindestens einer Rolle vorgesehen. Die Rolle weist eine Lauffläche auf, auf der zumindest teilweise ein Fahrbahnbelag aufgebracht ist. Der Fahrbahnbelag ist entsprechend der zu simulierenden Fahrbahnoberfläche entsprechend grob oder fein ausgebildet. Auf der Lauffläche der Rolle wird das Fahrzeug abgestellt. Durch die drehbar Lagerung kann die Rolle um eine Achse rotieren. Neben der Anregung durch den Fahrbahnbelag auf der Lauffläche der Rolle ist ein zusätzliches Anregungsmittel vorgesehen, das die Rolle in wenigstens eine Raumrichtung bewegt, d. h. auslenken kann. Das Auslenkungsmittel bewirkt damit eine überlagerte Schwingungsanregung auf das Fahrzeug bzw. eine gepulste Rolle. Einerseits werden durch den Fahrbahnbelag Schwingungen auf das Fahrzeug gebracht, die vorzugsweise im Frequenzbereich über 30 Hertz liegen. Das Anregungsmittel kann Frequenzen auf die Rolle bringen, die im Bereich bis zu 30 Hertz liegen. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann somit ein großer Frequenzbereich abgebildet werden.
- In einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung kann das Anregungsmittel mit der Achse der Rolle verbunden sein und diese um ihre Konstruktionslage auslenken. D. h., die Achse der Rolle wird mit entsprechenden Prüfsequenzen aus ihrer Raumlage bewegt, so dass die Rolle diese Bewegung entsprechend mit macht.
- Vorzugsweise ist beidseitig der Rolle jeweils ein Anregungsmittel vorgesehen. Dabei greift jedes Anregungsmittel an der Achse der Rolle an. Die Anregungsmittel können damit entsprechend kleiner dimensioniert werden.
- Wenn die beiden Anregungsmittel synchron auf die Achse einwirken, lässt sich die Rolle definiert in ihrer Raumlage verändern.
- Das Anregungsmittel kann die Achse der Rolle vorzugsweise in Fahrzeughochrichtung (z) auslenken bzw. pulsen. Dazu ist es erforderlich die Lagerung der Achse entsprechend auszugestalten, dass dieser Hub möglich ist. Um Frequenzen bis zu 30 Hertz simulieren zu können, ist ein Hub der Achse von +/– 50 mm notwendig.
- Jede der Rolle kann mit einem eigenen Antriebsmotor verbunden sein.
- Mit einer Schaltvorrichtung kann der Antriebsmotor in einer ersten Schaltstellung die Rolle antreiben. In einer zweiten Schaltstellung kann der Antriebsmotor Leistung von der rotierenden Rolle abgreifen. Das hat den Vorteil, dass das zu prüfende Fahrzeug entweder durch die Rollen angetrieben werden kann oder selbst durch Befeuerung des Verbrennungsmotors die Rollen antreibt.
- Für die Einstellung der Spurweite bzw. des Radstandes kann mit einer Verstelleinrichtung die Rolle in ihrer Position in Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerrichtung verschoben werden. Der Prüfstand ist somit für eine Vielzahl verschiedenster Fahrzeugtypen einsetzbar.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Anregungsmittel ein sogenannter Hydropulser sein, der in der Lage ist, Hubbewegungen im Frequenzbereich von 0–30 Hertz in vorgegebenen Prüffrequenzen zu erzeugen. Alternativ sind andere Anregungsmittel denkbar, die entsprechende Hubbewegungen erzeugen können.
- Eine bevorzugte Ausgestaltungsform der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 einen Rollgeräuschprüfstand in einer perspektivischen Seitenansicht, -
2 einen Rollgeräuschprüfstand in einer Frontalansicht von vorn, -
3 eine Detailansicht eines Hydropulsers mit angeschlossener Kardanwelle, -
4 eine perspektivische Darstellung des Rollgeräuschprüfstands gemäß1 sowie -
5 eine Detailansicht eines Lagers gemäß4 . - Ein erfindungsgemäßer Rollgeräuschprüfstand
1 ist auf einer Basis2 angeordnet. Es sind vier Rollen3 zwischen der Basis2 und einer Bodenplatte4 vorgesehen, wobei jede der Rollen3 einen entsprechenden Ausschnitt5 in der Bodenplatte4 durchsetzt. Ein Fahrzeug, von dem in1 nur die Räder6 dargestellt sind, wird über die Bodenplatte4 auf den Rollgeräuschprüfstand1 gefahren, wobei die Räder6 in Überdeckung mit den Rollen3 zu bringen sind. Die Lauffläche jeder Rolle3 ist mit einem Fahrbahnbelag7 ausgestattet, der getestet werden soll. Des weiteren sind die Rollen3 gewichtsgarend mit Materialöffnungen8 versehen. Alternativ dazu können die Rollen3 nicht massiv, sondern mit Speichen ausgebildet sein. - Wie aus
2 hervorgeht, ist jede der Rollen3 fest auf einer eigenen Achse9 montiert. Die Achse9 ist mit beidseitig der Rolle3 angeordneten Lagerböcken10 bzw.11 gelagert. Rechts und links neben den Lagerböcken10 bzw.11 ist jeweils ein sogenannter Hydropulser13 und14 auf der Basis2 befestigt. Hydropulser sind in der Lage niederfrequente Hubbewegungen (bis ca. 30 Hertz) in vorgegebenen Prüffrequenzen zu erzeugen. - Die Detaildarstellung gemäß
3 bzw.5 zeigt, dass der Hydropulser14 eine Hubstange15 umfasst, an deren oberen freien Ende eine Lagerbuchse16 für den Durchgang der Achse9 aufweist. Die Hubstange15 kann einen Hub von ca. 100 mm Weg ausführen. Die beiden, einer Rolle zugeordneten Hydropulser13 und14 werden synchron mit ausgewählten Prüffrequenzen betrieben, so dass sich die Achse9 definiert gemäß Pfeilrichtung A auf und ab bewegt. - Für diese Bewegung sind die Lagerböcke
10 bzw.11 für den Durchgang der Achse9 mit einem Lager12 ausgestattet, das eine entsprechende Vertikalbewegung der Achse9 gemäß Pfeilrichtung A zulässt. - Die Achse
9 ist an ihrem nach außen weisenden Ende über ein Gelenk18 mit einer Kardanwelle17 verbunden. Die Kardanwelle17 ist über ein weiteres Gelenk19 an einen Antriebsmotor20 angeschlossen ist. Um den vertikalen Weg gemäß Pfeilrichtung A der Achse9 auszugleichen, sind beide Gelenke18 und19 für einen entsprechenden Winkelausgleich ausgelegt. Der Antriebsmotor20 ist vorzugsweise ein Elektromotor, der die Rollen3 antreibt, wobei für jede der Rollen3 ein separater Antriebsmotor20 vorgesehen ist. Wahlweise kann der Elektromotor auch Leistung abgreifen, insbesondere wenn das Fahrzeug über seinen Verbrennungsmotor befeuert wird, d. h. auf dem Schwingungsprüfstand fährt und die Rollen3 dadurch antreibt. - In
4 sind mit strichlierten Linien21 und22 Wände angedeutet, die schallisolierend ausgebildet sein können. Das hat den Vorteil, dass die Einflüsse der Antriebsmotoren20 auf akustische Messungen im Fahrzeug oder am Prüfstand reduziert werden können. - Die Schwingungsanregung auf das Fahrzeug kann mit dem vorgeschlagenen Schwingungsprüfstand zwischen 0 bis 500 Hertz simuliert werden. Dabei übernimmt der Hydropulser eine Anregung im Bereich zwischen 0 und 30 Hertz, was einem Weg von plus/minus 50 mm gemäß Pfeilrichtung A bedeutet. Die darüber liegenden Schwingungen oberhalb von 30 Hertz werden durch Überlagerung mit den Schwingungen erreicht, die aus dem Fahrbahnbelag auf den Rollen resultieren.
- Mit dem Schwingungsprüfstand sind je nach Ausgestaltung der Rollen und Aufbringunsart des Belages alle für Straßenfahrzeuge relevanten Geschwindigkeiten zu erreichen. Für die Einstellung des Radstands und der Spur können die Rollen verschiebbar in X-Richtung und Y-Richtung gehalten sein. Dazu ist eine nicht näher dargestellte Verschiebeeinrichtung vorgesehen.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102004002506 A1 [0004]
Claims (10)
- Prüfstand zur Simulation von Schwingungen und zur Erzeugung von Beschleunigungen mit Frequenzen, Amplituden und Phasenlagen mit mindestens einer Rolle (
3 ), die eine Lauffläche aufweist, auf der zumindest teilweise ein Fahrbahnbelag (7 ) aufgebracht ist, wobei die Rolle (3 ) drehbar gelagert ist und um eine Achse (9 ) rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anregungsmittel vorgesehen ist, das die Rolle (3 ) zusätzlich in wenigstens eine Raumrichtung (x, y, z), insbesondere in Fahrzeughochrichtung (z), bewegt. - Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungsmittel mit der Achse (
9 ) der Rolle (3 ) verbunden ist und diese um ihre Konstruktionslage auslenkt. - Prüfstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig der Rolle (
3 ) jeweils ein Anregungsmittel vorgesehen ist, wobei jedes Anregungsmittel mit der Achse (9 ) der Rolle (3 ) verbunden ist. - Prüfstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anregungsmittel synchron auf die Achse (
9 ) einwirken. - Prüfstand nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet das Anregungsmittel die Achse (
9 ) in Fahrzeughochrichtung (z) auslenkt. - Prüfstand nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet das die Rolle (
3 ) mit einem Antriebsmotor (20 ) verbunden ist. - Prüfstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltvorrichtung für den Antriebsmotor (
20 ) vorgesehen ist, wobei der Antriebsmotor (20 ) in einer ersten Schaltstellung die Rolle (3 ) antreibt. - Prüfstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (
20 ) in einer zweiten Schaltstellung Leistung von der rotierenden Rolle abgreift. - Prüfstand nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstelleinrichtung für die Rolle (
3 ) vorgesehen ist, die eine Verschiebung der Rolle (3 ) in Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerrichtung bewirkt. - Prüfstand nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungsmittel ein Hydropulser (
13 ,14 ) ist.
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