DE102008008061B4

DE102008008061B4 - Prüfstand

Info

Publication number: DE102008008061B4
Application number: DE102008008061.6A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dieter Strobel; Alexander Zeissner
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2028-02-02
Also published as: US20090193883A1; US8171782B2; DE102008008061A1

Abstract

Rollgeräuschprüfstand zur Simulation von Schwingungen und zur Erzeugung von Beschleunigungen mit Frequenzen, Amplituden und Phasenlagen zur Untersuchung eines Fahrzeugs auf knarzende Geräusche,mit mehreren Rollen (3), wobei jede Rolle (3) eine Lauffläche aufweist, auf der zumindest teilweise ein Fahrbahnbelag (7) aufgebracht ist,wobei auf den Lauflächen der Rollen (3) Räder (6) eines Fahrzeugs abstellbar sind,wobei der Fahrbahnbelag (7) Schwingungen auf das Fahrzeugs aufbringt, die in einem Frequenzbereich über 30Hz liegen,mit mehreren Achsen (9), wobei jede der Rollen (3) fest auf einer eigenen Achse (9) montiert ist, wobei jede der Rollen (3) drehbar gelagert ist und mit der jeweiligen Achse (9) rotiert,mit mehreren Anregungsmitteln , welche die Rolle (3) zusätzlich in wenigstens eine Raumrichtung (x, y, z), zumindest in Fahrzeughochrichtung (z), bewegenwobei die Anregungsmittel Schwingungen auf die jeweilige Rolle (3) aufbringen, die in einem Frequenzbereich bis 30Hz liegen.

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.
Die DE 38 31 795 A1 offenbart einen Prüfstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus US 3,520,180 A , DE 42 09 581 A1 und US 3,914,990 A ist weiterer Stand der Technik bekannt.
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.
Erfindungsgemäß ist ein Rollgeräuschprüfstand zur Simulation von Fahrzeugschwingungen mit mehreren Rollen vorgesehen. Die Rollen weisen Laufflächen auf, auf denen zumindest teilweise ein Fahrbahnbelag aufgebracht ist. Der Fahrbahnbelag ist entsprechend der zu simulierenden Fahrbahnoberfläche entsprechend grob oder fein ausgebildet. Auf den Laufflächen der Rollen wird das Fahrzeug abgestellt. Durch die drehbar Lagerung kann die jeweilige Rolle um eine jeweilige Achse rotieren. Neben der Anregung durch den Fahrbahnbelag auf der Lauffläche der jeweiligen Rolle ist ein zusätzliches Anregungsmittel vorgesehen, das die jeweilige Rolle in wenigstens eine Raumrichtung bewegt, d. h. auslenken kann. Das jeweilige 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 jeweilige 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. Das jeweilige Anregungsmittel ist mit der Achse der jeweiligen Rolle verbunden und lenkt diese um ihre Konstruktionslage aus. D. h., die Achse der jeweiligen Rolle wird mit entsprechenden Prüfsequenzen aus ihrer Raumlage bewegt, so dass die jeweilige Rolle diese Bewegung entsprechend mit macht.
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 gemäß 1 sowie
5 eine Detailansicht eines Lagers gemäß 4.

Ein erfindungsgemäßer Rollgeräuschprüfstand 1 ist auf einer Basis 2 angeordnet. Es sind vier Rollen 3 zwischen der Basis 2 und einer Bodenplatte 4 vorgesehen, wobei jede der Rollen 3 einen entsprechenden Ausschnitt 5 in der Bodenplatte 4 durchsetzt. Ein Fahrzeug, von dem in 1 nur die Räder 6 dargestellt sind, wird über die Bodenplatte 4 auf den Rollgeräuschprüfstand 1 gefahren, wobei die Räder 6 in Überdeckung mit den Rollen 3 zu bringen sind. Die Lauffläche jeder Rolle 3.ist mit einem Fahrbahnbelag 7 ausgestattet, der getestet werden soll. Des weiteren sind die Rollen 3 gewichtsparend mit Materialöffnungen 8 versehen. Alternativ dazu können die Rollen 3 nicht massiv, sondern mit Speichen ausgebildet sein.
Wie aus 2 hervorgeht, ist jede der Rollen 3 fest auf einer eigenen Achse 9 montiert. Die Achse 9 ist mit beidseitig der Rolle 3 angeordneten Lagerböcken 10 bzw. 11 gelagert. Rechts und links neben den Lagerböcken 10 bzw. 11 ist jeweils ein sogenannter Hydropulser 13 und 14 auf der Basis 2 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 Hydropulser 14 eine Hubstange 15 umfasst, an deren oberen freien Ende eine Lagerbuchse 16 für den Durchgang der Achse 9 aufweist. Die Hubstange 15 kann einen Hub von ca. 100 mm Weg ausführen. Die beiden, einer Rolle zugeordneten Hydropulser 13 und 14 werden synchron mit ausgewählten Prüffrequenzen betrieben, so dass sich die Achse 9 definiert gemäß Pfeilrichtung A auf und ab bewegt.
Für diese Bewegung sind die Lagerböcke 10 bzw. 11 für den Durchgang der Achse 9 mit einem Lager 12 ausgestattet, das eine entsprechende Vertikalbewegung der Achse 9 gemäß Pfeilrichtung A zulässt.
Die Achse 9 ist an ihrem nach außen weisenden Ende über ein Gelenk 18 mit einer Kardanwelle 17 verbunden. Die Kardanwelle 17 ist über ein weiteres Gelenk 19 an einen Antriebsmotor 20 angeschlossen ist. Um den vertikalen Weg gemäß Pfeilrichtung A der Achse 9 auszugleichen, sind beide Gelenke 18 und 19 für einen entsprechenden Winkelausgleich ausgelegt. Der Antriebsmotor 20 ist vorzugsweise ein Elektromotor, der die Rollen 3 antreibt, wobei für jede der Rollen 3 ein separater Antriebsmotor 20 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 Rollen 3 dadurch antreibt.
In 4 sind mit strichlierten Linien 21 und 22 Wände angedeutet, die schallisolierend ausgebildet sein können. Das hat den Vorteil, dass die Einflüsse der Antriebsmotoren 20 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.

Claims

Rollgeräuschprüfstand zur Simulation von Schwingungen und zur Erzeugung von Beschleunigungen mit Frequenzen, Amplituden und Phasenlagen zur Untersuchung eines Fahrzeugs auf knarzende Geräusche, mit mehreren Rollen (3), wobei jede Rolle (3) eine Lauffläche aufweist, auf der zumindest teilweise ein Fahrbahnbelag (7) aufgebracht ist, wobei auf den Lauflächen der Rollen (3) Räder (6) eines Fahrzeugs abstellbar sind, wobei der Fahrbahnbelag (7) Schwingungen auf das Fahrzeugs aufbringt, die in einem Frequenzbereich über 30Hz liegen, mit mehreren Achsen (9), wobei jede der Rollen (3) fest auf einer eigenen Achse (9) montiert ist, wobei jede der Rollen (3) drehbar gelagert ist und mit der jeweiligen Achse (9) rotiert, mit mehreren Anregungsmitteln , welche die Rolle (3) zusätzlich in wenigstens eine Raumrichtung (x, y, z), zumindest in Fahrzeughochrichtung (z), bewegen wobei die Anregungsmittel Schwingungen auf die jeweilige Rolle (3) aufbringen, die in einem Frequenzbereich bis 30Hz liegen.
Rollgeräuschprüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Anregungsmittel mit der jeweiligen Achse (9) der jeweiligen Rolle (3) verbunden ist und diese um ihre Konstruktionslage auslenkt.
Rollgeräuschprüfstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig der jeweiligen Rolle (3) jeweils ein Anregungsmittel vorgesehen ist, wobei jedes Anregungsmittel mit der jeweiligen Achse (9) der Rolle (3) verbunden ist.
Rollgeräuschprüfstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anregungsmittel synchron auf die jeweilige Achse (9) einwirken.
Rollgeräuschprüfstand nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet das jeweilige Anregungsmittel die jeweilige Achse (9) in Fahrzeughochrichtung (z) auslenkt.
Rollgeräuschprüfstand nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet das die jeweilige Rolle (3) mit einem Antriebsmotor (20) verbunden ist.
Rollgeräuschprüfstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltvorrichtung für den Antriebsmotor (20) vorgesehen ist, wobei der Antriebsmotor (20) in einer ersten Schaltstellung die jeweilige Rolle (3) antreibt.
Rollgeräuschprüfstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (20) in einer zweiten Schaltstellung Leistung von der jeweiligen rotierenden Rolle abgreift.
Rollgeräuschprüfstand nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstelleinrichtung für die jeweilige Rolle (3) vorgesehen ist, die eine Verschiebung der jeweiligen Rolle (3) in Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerrichtung bewirkt.
Rollgeräuschprüfstand nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Anregungsmittel ein Hydropulser (13, 14) ist.