DE102012022892A1

DE102012022892A1 - Vorrichtung zur Durchführung einer Schwingprüfung

Info

Publication number: DE102012022892A1
Application number: DE201210022892
Authority: DE
Inventors: Bernhard König; Boris Schneidhuber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2014-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung einer Schwingprüfung einer Fahrzeugkomponente, insbesondere eines Verkehrsmittelteils, oder Containers, umfassend eine Bodenplatte, einem oder mehreren schnell wechselbaren, auf der Bodenplatte in den Koordinatenachsen der X-, Y- und Z-Richtung schubladenartig arretierten Schwingungserregern mit einem zu dreidimensionalen Schwingungen antreibbaren, schwimmend gelagerten Aufnahmerahmen. Die Kraftübertragung der Schwingerreger durch einen mit dem Aufnahmerahmen gekoppelten in Schwingkraftrichtung starren Stößel bzw. Stab, der so ausgebildet ist, dass die Schwingungen der jeweils zwei anderen Koordinatenachsen vom Stößel, flexibel abgefedert werden, lässt die vorgenannte dreidimensionale Aufnahmerahmen-Anregungen zu. Der Aufnahmerahmen ist mit Federabstützungen, schwimmend gelagert. Der Schwingprüfstand zeichnet sich dadurch aus, dass die auf einer Straße oder Schlechtwegstrecke zu prüfenden Teilbereiche eines Fahrzeugs bei fahrbetriebsnaher oder geraffter Schwinganregung alle Konzept- und Ausführungs-Unzulänglichkeiten, sichtbar werden lässt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung einer Schwingprüfung einer Fahrzeugkomponente, insbesondere eines Verkehrsmittelteils, Kraftfahrzeugs- oder Containers, umfassend eine Bodenplatte- oder einen Rahmen, einen oder mehrere auf der Bodenplatte schubladenartig gelagerte Schwingungserreger mit einer zu einer vertikalen sowie einer bzw. mehreren horizontalen Schwingungen anregbaren schwimmend gelagerten Bauteilaufnahmerahmen, einen mit dem Bauteilaufnahmerahmen gekoppelten nur in Schwingkraftrichtung starren Stößel, der in einer an dem Bauteilaufnahmerahmen ausgebildete, zum Fixieren dienende Öffnung verankert ist.
Eine derartige Vorrichtung zur Durchführung einer Schwingprüfung ist aus der DE 20 2006 018 911.4 bekannt. Zur Simulation einer Schlechtwegstrecke und zur Durchführung einer Schwingprüfung zum Beispiel an einer Fahrzeug-Komponente ist dabei vorgesehen, mit einem Schwingungserreger nacheinander die drei Anregungsdimensionen durch den jeweiligen Umbau der zu prüfenden meist sehr aufwendig befestigten Komponente, in den Koordinatenachsen der X-, Y- und Z-Richtung anzuregnen. Um unterschiedlich schlechte Straßenzustände zu simulieren, ohne die auf dem Bauteilaufnahmerahmen meist aufwendig fixierte Fahrzeug-Komponente umzubauen, ist vorgesehen, alle drei Koordinatenachsen mit einer speziellen Form einer Parallelkinematik, die über sechs Schwingerreger-Beine veränderlicher Länge verfügt, zu schütteln. Diese Konstruktion ermöglicht eine Beweglichkeit in allen sechs Freiheitsgraden entsprechend drei translatorische sowie drei rotatorische Freiheitsgrade. Um diese im Raum voneinander unabhängige Bewegungen bestehend aus drei Freiheitsgrade der Verschiebung und drei Freiheitsgrade der Drehung zu ermöglichen, ist eine aufwendige kostenintensive Parallelkinematik-Maschine mit sechs Schwingungserreger inklusive einer komplexen Regelungs-Software zu betreiben. Dies ist aber unerwünscht, wenn durch hohe Kapitalaufwendungen und Komplexitätsanfälligkeit die Betriebskosten den Betreiber der Anlage belasten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Prüfstand mit fahrbetriebsähnlichen Anregungen wie die eines Fahrzeugs mittels Schwingungserreger zu schaffen, die dann eine oder mehrere zu prüfenden Komponenten in den Koordinatenachsen der X-, Y- und Z-Richtung ohne Umbau der Prüflinge anzuregen. Die Aufnahmepunkte für die Prüflinge sind so gewählt, dass der Prüfling in Original-Lage (zum Beispiel wie im Fahrzeug) verankert werden kann. Zur Durchführung einer Schwingprüfung sind am Bauteilaufnahmerahmen Schwingungserreger fixiert deren Schwing-Profile zum Beispiel zur Simulation einer Schlechtwegstrecke fungieren. Um unterschiedlich schlechte Straßenzustände zu simulieren, sind der oder die Schwingerreger variabel einstellbar. Somit können sowohl mit einem, als auch mit mehreren Schwingerregern die zu prüfenden Komponenten geschüttelt werden. Bei Tests zum Beispiel mit nur einem Schwingerreger sind mittels der auf dem Bodenrahmen schubladenartig gelagerter Schwingungserreger-Aufnahmetaschen, ein schnelles Wechseln zwischen Koordinatenachsen der X-, Y- und Z-Richtung möglich. Gleichermaßen ist ein schneller Wechsel der Schwingerreger zum Bauteilaufnahmerahmen durch zentrierend ausgebildete Verankerungsöffnungen ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Schwingprüfstand der eingangs genannten Art, dadurch gelöst, dass die Kräfte der verschiedenen Schwingrichtungen bei gleichzeitig arbeitenden Schwingerregern jeweils nur in einer Koordinatenachse starr und in den anderen flexibel in den Bauteilaufnahmerahmen eingeleitet werden.
Der erfindungsgemäße Schwingprüfstand zur Durchführung einer Teile- oder Komponentenprüfung bei simulierter Straßenfahrt, zeichnet sich dadurch aus, dass die auf einer Straße oder Schlechtwegstrecke zu prüfenden Teilbereiche eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel Türen oder Sitze, bei fahrbetriebsnaher Schwinganregung alle Konzept- und Ausführungs-Unzulänglichkeiten, zum Beispiel akustische- wie auch mechanische oder elektronische Fehler, sichtbar werden lässt.
Damit alle Teilbereiche der Schwingprüfanlage vor Eigenschwingungen geschützt sind, ist der eingangs erwähnte Bauteilaufnahmerahmen in seiner Konzeption resonanzarm gestaltet und mit Schwingelementen bzw. Federabstützungen zum Bodenrahmen abgestützt, damit es zu keiner übermäßigen Geräuschentwicklung kommt, welche die Durchführung von akustischen Messungen beeinträchtigen würde. Diese Federabstützung ist vorzugsweise eine Luftfeder.
Der Schwingungserreger kann von mechanischer, hydraulischer oder elektromagnetischer Bauart sein. Hinsichtlich des Frequenzumfangs einerseits und der angestrebten geringen Geräuschentwicklung, wie auch der kompakten Bauweise andererseits, hat sich ein magnetischer Schwingungserzeuger, der permanent- und elektro-Magnetismus zur Erzeugung der Schwingkraft nutzt, als besonders geeignet erwiesen. Aufgrund dieser Bauweise eignen sich solche als Shaker bezeichnete Schwingungserreger besonders zur Erzeugung zeitveränderlicher Kräfte mit harmonischem, also sinusförmigem Verlauf. Es ist aber auch möglich, Kraftverläufe mit ständig und zufällig wechselnden Amplituden, also farbige Rauschsignale wiederzugeben.
Bei einer konstruktiv und preislich einfach ausgebildeten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingprüfstandes, werden zweckmäßigerweise mit einem Schwingerreger, durch Wechsel der möglichen Schwing-Positionen, zum Beispiel nacheinander, alle Koordinatenachsen geprüft, ohne die auf dem Bauteilaufnahmerahmen meist aufwendig fixierten Fahrzeug-Teile umzubauen.
Gemäß einer Weiterbildung des Schwingprüfstandes ist vorgesehen, dass durch eine thermisch- und akustische wirksame Kapselung der Schwingungserreger, eine Anwendung auch in Klima- und Dichtprüf-Kammern ermöglicht.
Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine schematische Schrägansicht eines Schwingprüfstandes und
2 eine schematische Detailansicht eines Schwingerregers mit den Ausgleichs- und Fixierelementen.
In 1 ist eine Bodenplatte 1 mit drei Schwingungserreger 2 gezeigt, auf denen zu prüfende Teile auf einem Aufnahmerahmen 3 fixiert werden können. Ein solcher Schwingprüfstand ist üblicherweise am Ende einer Fertigungs-Linie auf einer Seismischen Masse stehend, in einer Analyse-Akustikkammer, einer Automotive-Produktion angeordnet. Der Aufnahmerahmen 3 ist mit Federabstützungen 4 vorzugsweise bestehend aus Luftfedern schwimmend gelagert. Die Anbindung der Schwingungserreger 2 an den Aufnahmerahmen 3 ist durch ausgebildete Verankerungsöffnungen 5 arretiert. Die Erregeraufnahmetaschen 6 u. 7 sind zum schnellen Wechsel der Schwingerreger 2 in die jeweiligen Koordinatenachsen der X-, Y- und Z-Richtung angebracht.
In 2 ist eine Bodenplatte 1 mit einem Schwingerreger 2 gezeigt, der auf einer Erregeraufnahmetasche 6 fixiert ist. Diese Erregeraufnahmetasche 6 ist Schubladenartig in Einschubführungen 7 zusätzlich schraubbar fixiert. Der schwimmend gelagerten Bauteilaufnahmerahmen 3, ist mit dem Schwingungserreger 2 mit einem nur in Schwingkraftrichtung starren Stößel 8 gekoppelt, der in einer an dem Bauteilaufnahmerahmen ausgebildete, zum Fixieren dienende Verankerungsöffnung 5 befestigt ist. Durch die in drei Koordinatenachsen der X-, Y- und Z-Richtung arbeitenden Schwingungserreger 2 ist der nur in Schwingkraftrichtung starren Stößel 8 so ausgebildet, das die Schwingungen der jeweils zwei anderen Koordinatenachsen des Stößels 8 flexibel abgefedert werden. Vorzugsweise ist der Stößel 8 aus einem ausreichend steifen runden Federstahl.
Beim Wechsel der Schwingungserreger 2 wird die schubladenartig in den Einschubführungen 7 sitzende Aufnahmetasche 6 mit dem drauf fixierten Schwingungserreger herausgezogen und in jeweils einer anderen Koordinatenachse befindlichen Einschubführung 7 eingeschoben. Dieser vorgenannte Wechsel-Vorgang der sehr leichten magnetisch arbeitenden Schwingerreger 2 wird dabei durch Haltegriffe 9 an der Aufnahmetasche 6 vereinfacht.
Bezugszeichenliste

1: Bodenplatte
2: Schwingungserreger
3: Aufnahmerahmen
4: Federabstützungen
5: Verankerungsöffnungen
6: Erregeraufnahmetaschen
7: Einschubführung
8: Stößel
9: Haltegriff
10: Zentralverschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202006018911 [0002]

Claims

Vorrichtung zur Durchführung einer Schwingprüfung einer Fahrzeugkomponente, insbesondere eines Verkehrsmittelteils, Kraftfahrzeugs- oder Containers, umfassend a) eine Bodenplatte (1), b) mehrere auf der Bodenplatte in den Koordinatenachsen der X-, Y- und Z-Richtung schubladenartig abgestützte Schwingungserreger (2) mit einem zu vertikalen und horizontalen Schwingungen antreibbaren, schwimmend gelagerten Aufnahmerahmen (3), c) einen mit dem Aufnahmerahmen (3) gekoppelten in Schwingkraftrichtung starren Stößel (8), so ausgebildet, das die Schwingungen der jeweils zwei anderen Koordinatenachsen vom Stößel (8), flexibel abgefedert werden, d) den Erregeraufnahmetaschen (6) mit den darauf fixierten Schwingungserregern (2) die in den Einschubführungen (7) auf der Bodenplatte (1) sitzen, e) den Verankerungsöffnungen (5) zur kraftschlüssigen Aufnahme des Stößels (8), am Aufnahmerahmen (3) die zum schnellen Standort-Wechsel in den jeweiligen Koordinatenachsen beitragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bodenplatte (1) in den jeweiligen Koordinatenachsen, Einschubführungen (7) vorgesehen sind, in die Erregeraufnahmetaschen (6) mit den darauf fixierten Schwingungserregern (2) einschiebbar und arretierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schwingungserregern (2) zur Kraftübertragung in den Aufnahmerahmen (3) in Schwingkraftrichtung starre Stößel (8) angebracht sind, die so ausgebildet sind, das die Schwingungen der jeweils zwei anderen Koordinatenachsen vom Stößel (8), flexibel abgefedert werden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserreger (2) einen Aufnahmerahmen (3) antreibt, der schwimmend über Federabstützungen (4) vorzugsweise mit Luftfedern gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die flexiblen- und doch in einer Richtung starren Stößel gleichzeitig mehrere Schwingungserreger (2) in den Koordinatenachsen der X-, Y- und Z-Richtung, den schwimmend gelagerten Aufnahmerahmen (3) mehrdimensional antreiben können.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanreger (2) durch die schubladenartigen Schnellarretierungen zur Bodenplatte (1) mit Handgriffen (9) auf der einen Seite und durch die bohrfutter- bzw. spannfutterartigen Schnellarretierungen der Stößel zum Aufnahmerahmen (3) auf der anderen Seite, sowie die Energiezufuhr mit eine Schnellverschluss bzw. Zentralverschluss (10), eine Standortwechsel in extrem kurzer Zeit zulassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsanreger (2) von einer Fahrzeugkarossen-Direktanregung durch die vorgenannten gleichen Schnellarretierungen, sowohl im Einsatz bei der Karosse als auch bei der Vorrichtung zur Komponentenanregung genutzt werden können.