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Die Erfindung betrifft einen Straßensimulationsprüfstand nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er beispielsweise aus der
DE 33 02 952 A1 als bekannt hervorgeht.
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Straßensimulationsprüfstände dienen dazu, die im Fahrbetrieb
auftretenden und auf das gesamte Fahrzeug wirkenden Kräfte und
Belastungen möglichst wirklichkeitstreu nachzubilden, um aus
diesen Simulationen Rückschlüsse auf die Auswirkungen
bestimmter Belastungen (Rütteln, Schwingungen, etc.) auf die
Betriebsfestigkeit und das Schwingverhalten des gesamten Fahrzeugs
ziehen zu können. Die bei solchen Simulationen nachzubildenden
Lastzustand-Ereignisfolgen ergeben sich aus der im
Berührungspunkt zwischen Fahrzeugrad und Fahrbahnoberfläche auftretenden
Gesamtkraft nach Betrag und Richtung und deren zeitabhängiger
Veränderung. Neben den statischen und dynamischen Kraftanteilen
in Vertikalrichtung wirken einerseits die in der Radebene
liegenden dynamischen Längskräfte sowie die Brems- und
Antriebskräfte, andererseits die senkrecht zur Radebene verlaufenden
statischen und dynamischen Seitenkräfte, die beispielsweise bei
einer Kurvenfahrt auf das Fahrzeugrad einwirken. Alle diese
Kräfte müssen wirklichkeitstreu nachgebildet und in das
Fahrzeugrad eingeleitet werden, um eine realitätsnahe Simulation
einer Straßenfahrt auf dem Prüfstand zu erreichen.
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Um auf dem Prüfstand die Einflüsse der Straßenverhältnisse auf
das Fahrzeug realitätsnah simulieren zu können, muß die
Krafteinleitung in das Fahrzeug auf eine solche Art und Weise
erfolgen, daß dabei die Anregungszustände des Fahrzeugs möglichst
betriebsnah nachgebildet werden. Aus Gründen der
Vollständigkeit des zu beurteilenden Fahrzeuges, sowie aus technischen und
Kostengründen ist es wichtig, das Fahrzeug in bereiftem Zustand
zu prüfen und die Kräfte über die Fahrzeugreifen in das
Fahrzeug einzuleiten.
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Rüttelprüfstände, mit Hilfe derer Anregungskräfte über die
Fahrzeugreifen in das Fahrzeug eingeleitet werden können, sind
beispielsweise aus der EP 299 217 A2 und aus der
gattungsbildenden DE 33 02 952 A1 bekannt: Bei diesen Prüfständen steht
das bereifte Fahrzeug auf vertikal beweglichen
Radaufstandsflächen; mit Hilfe von Kolben-Zylinder-Anordnungen kann eine
dezidierte vertikale Verschiebung der Radaufstandsflächen und somit
ein unterschiedlich hohes Anheben der einzelnen Räder erreicht
werden. Allerdings gestatten diese Prüfstände lediglich eine
Variation der (vertikal wirkenden) Aufstandskräfte und eignen
sich nicht für eine Simulation der Wirkung von Längs- und
Seitenkräften auf das Fahrzeug. Mit solchen Prüfständen lassen
sich die Einflüsse realer Straßenverhältnisse auf das Fahrzeug
somit nur sehr unvollständig simulieren.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den
gattungsgemäßen Prüfstand so weiterzuentwickeln, daß eine weitestgehend
realistische Simulation von Straßenfahrten, insbesondere von
intensiv schädigenden Strecken, möglich ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst.
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Danach ist auf dem Prüfstand für jedes Fahrzeugrad eine
Radaufstandsplatte mit einer Aufnahmeschale zur Aufnahme des
jeweiligen Fahrzeugrades vorgesehen; jede Radaufstandsplatte ist mit
drei Bewegungseinheiten versehen, mit Hilfe derer schnelle
Wegänderungen je Zeiteinheit in Vertikal-, Längs- und Querrichtung
des Fahrzeugs in die Radaufstandsplatte eingeleitet werden
können, die über die zugehörige Aufnahmeschale auf das Fahrzeugrad
Einfluss nehmen. Der erfindungsgemäße Prüfstand gestattet somit
translatorische Anregungen des Fahrzeugs in allen drei
Raumrichtungen sowie die Einleitung von Antriebs- und
Bremsmomenten, wobei diese Anregungen über die Fahrzeugreifen in das
Fahrzeug eingeleitet werden. Durch Verwendung einer geeigneten
Steuerapplikation können mit Hilfe dieses Prüfstandes - neben
den translatorischen Reaktionen des Fahrzeuges in allen drei
Raumrichtungen - auch die Wank-, Nick- und Gier-Reaktionen auf
beliebige Straßenzustände realitätsnah dargestellt werden.
Somit eignet sich der Prüfstand beispielsweise zur zeitlich
gerafften Untersuchung eines Komplettfahrzeugs auf partielle
Betriebsfestigkeitsmängel, auf Mängel beim Einsatz von
Verbindungselementen und auf nicht ausreichende Bauteil-Freiräume.
Insbesondere eignet sich der Prüfstand somit als Hilfsmittel
bei der Fahrzeugentwicklung, um eine Optimierung des Fahrzeug-
Eigengewichts ohne Einbußen der Langzeit-Fahrzeugqualität und
der Robustheit im realen Fahrbetrieb zu erreichen.
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Die Aufnahmeschalen, welche die Fahrzeugräder auf dem Prüfstand
aufnehmen und die Übertragung der Anregungszustände von den
Radaufstandsplatten auf die Fahrzeugreifen bewirken, sind an
ihren Grund- und Seitenflächen zweckmäßigerweise mit drehbar
gelagerten Zylinderwalzen versehen (siehe Anspruch 2). Dies hat
zur Folge, daß die Fahrzeugräder einerseits zwar sicher in den
Aufnahmeschalen gehalten sind, andererseits aber frei in diesen
Aufnahmeschalen schwingen können. Dadurch wird ein
gleichbleibender Reibungszustand auf niedrigem Niveau erreicht.
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Um eine möglichst hohe Flexibilität in bezug auf die
verschiedenen auf dem Prüfstand zu untersuchenden Fahrzeugtypen zu
erreichen, ist es vorteilhaft, die Radaufstandsplatten mit einem
3-dimensionalen mechanischen Rasterspannsystem zu versehen, das
eine Verschiebung der Grund- und Seitenflächen und somit eine
Adaption der Aufnahmeschalen auf Reifen unterschiedlichen
Durchmessers und unterschiedlicher Breite (und beispielsweise
auch auf eine Zwillingsanordnung von Reifen) gestattet (siehe
Anspruch 3).
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Die Bewegungseinheiten sind zweckmäßigerweise so gestaltet, daß
sie jeweils eine servohydraulisch geregelte Kolben-Zylinder-
Anordnung umfassen, welche mittels Verbindungsstangen mit der
Radaufstandsplatte verbunden ist. Bei der Auslegung der
Bewegungseinheiten spielen zwei gegenläufige Anforderungen eine
große Rolle: Einerseits soll die Bewegungseinheit möglichst
klein bauen, um den Platzbedarf des Prüfstands möglichst gering
zu halten; andererseits aber müssen die Verbindungsstangen eine
ausreichend große Länge haben, um ein unerwünschtes
Übersprechen der einzelnen Kräfte auf die jeweils kooperierenden Kräfte
weitestgehend zu unterdrücken. Um diesen beiden Anforderungen
gerecht zu werden, sind die Bewegungseinheiten des vorliegenden
Prüfstands vorteilhafterweise so ausgelegt, daß jede Kolben-
Zylinder-Anordnung käfigartig von mindestens zwei
Verbindungsstangen umgeben ist (siehe Anspruch 4). Diese
Ineinanderschachtelung der Kolben-Zylinder-Anordnungen und der
Verbindungsstangen führt zu einer Minimierung des Bauraums der
Bewegungseinheiten bei gleichzeitiger Maximierung der
Verbindungsstangenlänge und gewährleistet dadurch Kompaktheit. Gleichzeitig
gewährleistet diese Anordnung eine Minimierung der Störeinflüsse
auf benachbarte Regelvorgänge.
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Die drei zu einer Radaufstandsplatte gehörigen
Bewegungseinheiten sind vorzugsweise so angeordnet, daß ihre Auslenkungen
näherungsweise entlang der Vertikal-, der Längs- bzw. der
Querrichtung des Fahrzeugs verlaufen. Die beiden Kolben-Zylinder-
Anordnungen für Auslenkungen in Längs- bzw. Querrichtung sind
zweckmäßigerweise so ausgeführt, daß eine von ihnen mit Hilfe
eines 3-Gelenk-Stabwerks an die Radaufstandsplatte angelenkt
ist, während die andere über ein 2-Gelenk-Stabwerk an die
Radaufstandsplatte angekoppelt ist (siehe Anspruch 5). Dies
gewährleistet eine rotatorisch eindeutig bestimmte Führung der
Radaufstandsplatte und der (zur Bewegungseinheit für
Vertikalauslenkungen gehörigen) vertikalen Verbindungsstangen um die
vertikale Koordinatenachse.
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Zur Regelung der in das Fahrzeug eingeleiteten Anregungen ist
jede einzelne Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem induktiv
wirkenden, von der Kolben-Rotation drehbar abgekoppelten Wegsensor
versehen (siehe Anspruch 6).
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Sollen auf dem Prüfstand verschiedene Fahrzeugmodelle
untersucht werden, so ist es erstrebenswert, den Prüfstand schnell
und einfach auf die unterschiedlichen Fahrzeugtypen umstellen
zu können. Um dies zu gewährleisten, ist jede
Radaufstandsplatte - zusammen mit den zur Anregung dieser Radaufstandsplatte
gehörigen Bewegungseinheiten - auf einer Basisplatte
angeordnet, welche verschieblich gegenüber dem Fundament gelagert ist
(siehe Anspruch 7).
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Jede Radaufstandsplatte kann also - durch Verschieben der
entsprechenden Basisplatte - als Ganzes schnell und einfach ohne
systembedingte Widersprüche an die gewünschte Position
verschoben werden, um so den Prüfstand auf die benötigten Radstände
und Spurweiten einzustellen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; dabei
zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs auf
einem Straßensimulationsprüfstand;
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Anregungsmoduls
mit drei Bewegungseinheiten;
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Fig. 3a eine Detailansicht der Bewegungseinheit für Vertikal-
(Z-)Anregungen;
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Fig. 3b eine Detailansicht der Bewegungseinheiten für
Anregungen in Fahrzeugquer-(Y-) und für Anregungen in
Fahrzeuglängs-(X-)Richtung;
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Fig. 4 einen Wegaufnehmer einer Kolben-Zylinder-Anordnung;
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Fig. 5 eine schematische Aufsicht auf eine
Verschiebeeinrichtung zwischen zwei Basisplatten;
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Fig. 6 eine Schnittdarstellung eines Spann-/Entspannsystems
für Basisplatten.
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Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs 1
auf einem erfindungsgemäßen Straßensimulationsprüfstand 2. Das
Fahrzeug 1 befindet sich im vollständig montierten Zustand -
also mitsamt seiner Räder 3 und Reifen 4 - auf dem Prüfstand 2.
Die Räder 3 des Fahrzeugs 1 ruhen in Aufnahmeschalen 5, wobei
jede Aufnahmeschale 5 starr, jedoch in feinstufigen Rastern
dreidimensional verstellbar mit einer Radaufstandsplatte 6
verbunden ist, welche mit Hilfe eines Anregungsmoduls 7 getrennt
von den anderen Radaufstandsplatten angeregt werden kann.
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Fig. 2 zeigt eine perspektivische Detaildarstellung eines
solchen Anregungsmoduls 7: Das Anregungsmodul 7 umfaßt drei
lineare Bewegungseinheiten 8, 9, 10, mit Hilfe derer die
Radaufstandsplatte 6 entlang dreier orthogonal zueinander ausgerichteter
Raumrichtungen X, Y, Z bewegt werden kann: Die erste
Bewegungseinheit 8 dient zur Anregung der Radaufstandsplatte 6 in Z-
Richtung (Fahrzeug-Vertikalrichtung), die zweite
Bewegungseinheit 9 dient zur Anregung in Y-Richtung
(Fahrzeug-Querrichtung), während die dritte Bewegungseinheit 10 zur Anregung in
X-Richtung (Fahrzeug-Längsrichtung) dient. Die drei
Bewegungseinheiten 8, 9, 10 jedes Anregungsmoduls 7 sind gemeinsam - aber
getrennt von den anderen Anregungsmodulen - auf einer
Basisplatte 11 angeordnet.
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In Fig. 3a und 3b sind Detaildarstellungen der drei
Bewegungseinheiten 8, 9, 10 abgebildet. Jede Bewegungseinheit 8, 9, 10
umfaßt eine hydraulisch betriebene Kolben-Zylinder-Anordnung
12, 12', 12", deren einer (stationärer) Teil - in diesem Fall der
Zylinder 13, 13', 13" - mit einer auf der Basisplatte 11
fixierten Tragsäule 14, 14', 14" verbunden ist. Der andere (bewegte)
Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung 12, 12', 12" - in diesem Fall
der Kolben 15, 15', 15" - ist endseitig über Verbindungsstangen
16 an die Radaufstandsplatte 6 gekoppelt.
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Die Vertikal-(Z-)Bewegungseinheit 8, welche in Fig. 3a in
einer Seitenansicht dargestellt ist, umfaßt eine vertikal
ausgerichtete Kolben-Zylinder-Anordnung 12, mit Hilfe derer die
Radaufstandsplatte 6 höhenverstellt wird und mit Hilfe derer
Anregungen in Vertikal-(Z-)Richtung in die Radaufstandsplatte 6
eingeleitet werden. Der Zylinder 13 dieser Kolben-Zylinder-
Anordnung 12 ist über ein Traggestell 14 mit vier Stützen 17
gegenüber der Basisplatte 11 fixiert. Der Kolben 15 ist über
ein Kardangelenk 18 an ein Zwischenelement 19 angekoppelt,
welches wiederum über die vier Verbindungsstangen 16 an die
Radaufstandsplatte 6 gekoppelt ist. Das Kardangelenk 18 ermöglicht
es, das Zwischenelement 19 (und somit die Radaufstandsplatte 6)
in X- und in Y-Richtung gegenüber dem Kolben 15 der Kolben-
Zylinder-Anordnung 12 zu verschwenken, um auf diese Weise X-
und Y-Auslenkungen der Radaufstandsplatte 6 durch die X- und Y-
Bewegungseinheiten 9, 10 herzustellen.
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Wie aus Fig. 3a ersichtlich, ist die Z-Bewegungseinheit 8 so
aufgebaut, daß die Summe der durch die Verbindungsstangen 16
übertragenen Kräfte näherungsweise parallel zur Vorschubrichtung
20 der Kolben-Zylinder-Anordnung 12 verläuft; dabei ist die
Kolben-Zylinder-Anordnung 12 permanent auf Zug belastet,
während die Verbindungsstangen 16 permanent auf Druck belastet
sind. Die vier Verbindungsstangen 16 umgeben die zentral
angeordnete Kolben-Zylinder-Anordnung 12 in einer symmetrischen (in
diesem Falle: quadratischen) Käfiganordnung. Dies bewirkt daß
die Bewegungseinheit 8 so belastet wird, daß der Verschleiß der
Bewegungseinheit 8 - und insbesondere der Kolben-Zylinder-
Anordnung 12 und des Gelenks 18 - minimiert wird.
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Im Interesse einer guten Steuerbarkeit des Prüfstands 2 ist es
von Vorteil, wenn die Verbindungsstangen 16, welche die Kolben-
Zylinder-Anordnung 12 mit der Radaufstandsplatte 6 verbinden,
möglichst lang sind. Im vorliegenden Fall ermöglicht die
Ineinanderschachtelung der Kolben-Zylinder-Anordnung 12 inmitten der
Verbindungsstangen 16 eine besonders raumsparende Anordnung
dieser Elemente: Die Verbindungsstangen 16 können nämlich -
ohne Erhöhung des Platzbedarfs - sehr lang gewählt werden,
wodurch die Störeinflüsse auf die zeitlichen Abläufe der anderen
Bewegungseinheiten minimiert werden können.
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Fig. 3b zeigt eine schematische Aufsicht auf die
Bewegungseinheit 9 zur Einleitung von Anregungen in
Y-(Fahrzeugquer-)Richtung und die Bewegungseinheit 10 zur Einleitung von Anregungen
in X-(Fahrzeuglängs-)Richtung. Die Bewegungseinheit 9 umfaßt
eine Kolben-Zylinder-Anordnung 12', welche - wie aus Fig. 2
ersichtlich - unter einem kleinen Winkel 21' von etwa 12°
gegenüber der horizontalen X-Y-Ebene geneigt gelagert ist. Der
Zylinder 13' der Kolben-Zylinder-Anordnung 12' ist, wie in
Fig. 2 gezeigt, an einer vertikalen Tragsäule 14' befestigt,
welche fest mit der Basisplatte 11 des Anregungsmoduls 7
verbunden ist. Der Kolben 15' der Kolben-Zylinder-Anordnung 12'
ist über ein Kardangelenk 18' mit einem Zwischenelement 19'
verbunden; an diesem Zwischenelement 19' sind zwei
Verbindungsstangen 16 befestigt, welche ihrerseits über zwei Gelenke 22'
an der Radaufstandsplatte 6 angelenkt sind. Diese Gelenke
18', 22' ermöglichen die Kompensation der Auswirkungen von
Vertikalverschiebungen der Radaufstandsplatte 6 (aufgrund von
Anregungen durch die Vertikal-Bewegungseinheit 8) und von X-
Verschiebungen (aufgrund von Anregungen durch die X-
Bewegungseinheit 10), so daß die Verbindungsstangen 16 und das
Zwischenelement 19' die Radaufstandsplatte 6 - unabhängig von
der momentanen Z- und X-Auslenkung der Radaufstandsplatte 6 -
momentenfrei mit der Kolben-Zylinder-Anordnung 12' verbinden.
Bei Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung 12' wird ein Druck
oder Zug in der Vorschubrichtung 20' der Kolben-Zylinder-
Einheit 12' ausgeübt, welcher über die Verbindungsstangen 16 an
die Radaufstandsplatte 6 übertragen wird und eine Auslenkung
der Radaufstandsplatte 6 in Fahrzeugquerrichtung bewirkt.
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Fig. 3b zeigt weiterhin eine schematische Aufsicht auf die
Bewegungseinheit 10 zur Einleitung von Anregungen in X-
(Fahrzeuglängs-)Richtung. Die Bewegungseinheit 10 ähnelt in
ihrem Aufbau sehr stark der Bewegungseinheit 9 für Anregungen in
Y-Richtung: Ebenso wie jene umfaßt sie eine um einen kleinen
Winkel 21" von etwa 12° gegenüber der Horizontal-(X-Y-)Ebene
geneigte Kolben-Zylinder-Anordnung 12", deren Zylinder 13" an
einer Tragsäule 14" befestigt ist. Der Kolben 15" der Kolben-
Zylinder-Anordnung 12" ist über ein Kardangelenk 18" mit einem
Zwischenelement 19" verbunden. Das Zwischenelement 19" ist mit
Hilfe zweier Verbindungsstangen 16 starr mit einem zweiten
Zwischenelement 23 verbunden, welches seinerseits über ein
Kardangelenk 22" an die Radaufstandsplatte 6 gekoppelt ist. Die
beiden Gelenke 18", 22" gemeinsam kompensieren die Auswirkungen von
Vertikal- und Querverschiebungen der Radaufstandsplatte 6
(aufgrund von Anregungen durch die Z-Bewegungseinheit 8 und die Y-
Bewegungseinheit 9), so daß die Radaufstandsplatte 6 -
unabhängig von ihrer momentanen Z- und Y-Auslenkung - momentenfrei mit
der Kolben-Zylinder-Anordnung 12" verbunden ist. Jede
erzwungene Verschiebung des Kolbens 15" im Zylinder 13" der Kolben-
Zylinder-Anordnung 12" bewirkt eine Druck- oder Zugausübung auf
das Zwischenelement 19 in Vorschubrichtung 20"; ein solcher
Druck bzw. Zug wird über die Verbindungsstangen 16 und das
zweite Zwischenelement 23 an die Radaufstandsplatte 6
weitergeleitet und bewirkt eine Auslenkung der Radaufstandsplatte 6 in
X-Richtung.
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Die Neigung der beiden Kolben-Zylinder-Anordnungen 12', 12"
gegenüber der Horizontalebene, die im vorliegenden
Ausführungsbeispiel etwa 12° beträgt, ermöglicht eine gute Zugänglichkeit
des zu prüfenden Fahrzeugs 1 anhand von oberhalb der
Bewegungseinheiten 9, 10 angeordneten Gangways 34 (die in Fig. 1
gestrichelt dargestellt sind).
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Wie in Fig. 3b gezeigt, sind die Bewegungseinheiten 9 und 10 -
ebenso wie die Z-Bewegungseinheit 8 der Fig. 3a - so
aufgebaut, daß die Verbindungsstangen 16 in einer symmetrischen
Weise gegenüber den Kolben-Zylinder-Anordnungen 12', 12" angeordnet
sind. Generell gilt für beide Bewegungseinrichtungen 9, 10, daß
die Verbindungsstangen 16 die zentral angeordnete Kolben-
Zylinder-Anordnung 12', 12" seitlich umgeben und in
entgegengesetzter Richtung zu dieser belastet werden: So sind z. B. - wie
aus Fig. 3b ersichtlich - in der Y-Bewegungseinheit 9 die
Verbindungsstangen 16 auf Zug belastet, wenn die Kolben-Zylinder-
Anordnung 12' auf Druck belastet ist; andererseits sind die
Verbindungsstangen 16 auf Druck belastet, wenn die Kolben-
Zylinder-Anordnung 12' auf Zug belastet ist. Gleiches gilt für
die X-Bewegungseinheit 10. Die Ineinanderschachtelung der
Kolben-Zylinder-Anordnung 12', 12" inmitten eines Paares von
Verbindungsstangen 16 ermöglicht eine besonders platzsparende und
gleichzeitig verschleißminimierende Realisierung der Ankopplung
der Radaufstandsplatte 6, wobei eine maximale Länge der
Verbindungsstangen 16 bei gleichzeitiger Minimierung des Platzbedarfs
erreicht wird. Dies ermöglicht - wie oben beschrieben - die
Minimierung der Störeinflüsse auf die anderen Bewegungseinheiten.
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Die Bewegungseinheiten 8, 9, 10 sind so aufgebaut, daß - unter
Berücksichtigung der Kinematik des gesamten Anregungsmoduls 7 -
die Gesamtzahl der Gelenke minimiert wurde. Im Vergleich zu
herkömmlichen mehrachsigen Prüfständen, bei denen für jede
Bewegungsrichtung vier (oder mehr) Gelenke benötigt werden,
bedeutet diese Reduktion in der Zahl der Gelenke eine erhebliche
Verringerung der Verschleißmöglichkeiten und somit eine
Erhöhung der Betriebssicherheit des Prüfstands 2.
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Zur permanenten Erfassung der momentanen Position des Kolbens
15, 15', 15" der Kolben-Zylinder-Anordnung 12, 12', 12" ist jede
Bewegungseinheit 8, 9, 10 mit einem induktiven Wegaufnehmer 25
versehen (siehe die Detaildarstellung der Fig. 4). Dieser
Wegaufnehmer 25 ist über ein Wälzlager gegenüber der Rotation des
zugehörigen Kolbens 15 abgekoppelt.
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Die Anregung der Kolben-Zylinder-Anordnungen 12, 12', 12" erfolgt
vorzugsweise hydraulisch. Hierzu ist jedes Anregungsmodul 7 an
ein (in Fig. 1 schematisch angedeutetes)
Druckverteilungssystem 24 angeschlossen, welches den an den einzelnen
Bewegungseinheiten 8, 9, 10 notwendigen Druck bereitstellt. Die an den
entsprechenden Kolben-Zylinder-Anordnungen 12, 12', 12"
benötigten Kräfte und Wege werden servohydraulisch geregelt.
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Zur möglichst realitätstreuen Simulation einer gegebenen
Teststrecke auf das Fahrzeug 1 müssen die seitens des
Prüfstands 2 auf das Fahrzeug 1 ausgeübten störenden
Reibungseinflüsse möglichst gering gehalten werden. Um dies zu erreichen,
sind die Grund- und Seitenflächen 26, 27 der Aufnahmeschalen 5
mit drehbar gelagerten Zylinderwalzen 28 versehen, deren
Symmetrieachsen parallel zur Fahrzeuglängs-(X-)Achse liegen und so
ein reibungsarmes Rollen der Fahrzeugreifen 4 in Fahrzeugquer-
(Y-)Richtung gestatten. Die Fahrzeugreifen 4 selbst gestatten
ein reibungsarmes Rollen in Fahrzeuglängs-(X-)Richtung. Somit
ist ein freies Schwingen der Räder 3 in den Aufnahmeschalen 5
gewährleistet. Die Seitenflächen 27 der Aufnahmeschalen 5 sind
im vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen Winkel von etwa
45° gegenüber der Horizontalen gekippt und können gegenüber der
Grundfläche 26 verschoben werden, um Reifen 4 unterschiedlicher
Breite aufnehmen zu können.
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Die Steuerung des Prüfstands 2 erfolgt mit Hilfe eines
computerbasierten Regelungssystems, in welches ein gewünschtes
Simulationsprogramm - entsprechend einer gewünschten Teststrecke -
geladen und abgearbeitet wird. Hierfür wird im Regelungssystem
eine bestimmte zeitliche Abfolge von Anregungen der
Bewegungseinheiten 8, 9, 10 generiert, welche mit Hilfe der
Druckverteilungssysteme 24 auf die Kolben-Zylinder-Anordnungen 12, 12', 12"
Einfluss nehmen. Basis für die Erzeugung des
Simulationsprogramms bilden Weg-, Kraft- und Beschleunigungsmeßwerte, welche
an ausgewählten Stellen am Fahrzeug 1 während der Fahrt auf
einer realen Teststrecke erfaßt werden. Aus diesen Meßwerten wird
der zeitliche Verlauf der Anregungen berechnet, welche mittels
der Anregungsmodule 7 auf ein zu prüfendes Fahrzeug 1 ausgeübt
werden müssen, um eine Fahrt des Fahrzeugs 1 auf dieser
Teststrecke zu simulieren. Um zu überprüfen, daß die auf dem
Prüfstand 2 in das Fahrzeug 1 eingeleiteten Anregungen
tatsächlich den auf der realen Teststrecke auftretenden Anregungen
entsprechen, wird das Fahrzeug 1 an den ausgewählten Stellen
mit Beschleunigungsaufnehmern 30 versehen, deren Meßwerte im
Steuersystem mit den auf der realen Teststrecke ermittelten
Meßwerten verglichen werden.
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Um den Prüfstand 11 auf Fahrzeuge mit unterschiedlichen
Radständen und Spurweiten einstellen zu können, sind die
Basisplatten 11, auf denen die Bewegungseinheiten 8, 9, 10 jedes
Anregungsmoduls 7 befestigt sind, verschieblich gegenüber dem
Fundament 33 angeordnet.
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Das Verschieben der Basisplatten 11 wird mittels hydraulischer
Verschiebezylinder 29 im Langsamantrieb vorgenommen (siehe
Fig. 5). Jede Basisplatte 11 ist mit dem Gehäuse 35 eines
hydraulisch wirkenden, fernsteuerbaren Verschiebezylinders 29
gelenkig verbunden. Die zugehörige Zylinder-Kolbenstange 36
hingegen ist wiederum gelenkig verbunden mit einer kooperierenden
anderen Basisplatte 11'. Zwei der Verschiebezylinder 29 sind
parallel zur Fahrzeuglängs-(X-)Achse und zwei weitere parallel
zur Quer-(Y-)Achse orientiert an ihren Basisplatten 11, 11'
befestigt. Die Verschiebezylinder 29 sind in der
Testbetriebsphase durch (in Fig. 5 nicht gezeigte) Absperrventile von ihrer
jeweiligen Druckölversorgung abgekoppelt.
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Damit die Basisplatten 11, 11' sich während des Betriebs der
Anlage nicht zufällig selbsttätig gegenüber dem Fundament 33
verschieben können, ist jede Basisplatte 11, 11' mittels mehrerer
Federspannsysteme 37 an das Fundament 33 gespannt (siehe Fig.
6). Die Spannenergie wird jeweils von einer mechanisch
vorgespannten Federeinheit 38 zur Verfügung gestellt. In jedem
Spannsystem 37 ist auch ein hydraulisch wirkendes
Entspannsystem 39 integriert. Der zugehörige Entspann-Hydraulik-Kreislauf
ist während der Testbetriebsphase völlig drucklos, sodass die
Federeinheit 38 im Spannsystem 37 voll wirksam ist. Die in
Reihe geschalteten Entspannsysteme 39 einer Basisplatte 11, 11'
werden erst dann mit hydraulischem Druck beaufschlagt, wenn die
Notwendigkeit einer Verschiebung der Basisplatte 11, 11'
besteht. In diesem Fall übertrifft die gegengerichtete
hydraulische Druckkraft jedes Entspannsystems 39 die Spannkraft aus der
Federeinheit 38 des eigenen Spannsystems 37.
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Die Anregungsmodule 7, die Verschiebe-Systeme 29 sowie die
Spann-/Entspannsysteme 37 sind per Software-Steuerung logisch
gegen Fehlersituationen abgesichert. Im Testmodus sind weder
die Verschiebesysteme 29 noch die Entspannsysteme 39
aktivierbar. Die Entspannsysteme 39 lassen sich nur bei nachweislich
deaktiviertem Testsystem aktivieren. Das Verschiebesystem 29
ist nur nach nachgewiesener Aktivierung des Entspannsystems 39
aktivierbar. Das Entspannsystem 39 lässt sich nur bei
nachgewiesener Passivität des Verschiebesystems 29 deaktivieren. Die
nötigen Nachweise werden durch logische
Ja-/Nein-Zustandsmeldungen erbracht.
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Die Anregungsmodule 7, die Verschiebe-Systeme 29 sowie die
Spann-/Entspannsysteme 37 werden mit hydraulischer Energie aus
dem basisplatten-zentralen (in den Figuren nicht gezeigten)
hydraulischen Druckverteilungssystem 24 versorgt. Jedes
Druckverteilungssystem 24 ist eingangsseitig mit der
fundamentanteiligen, gebäudezentralen Hydraulikversorgung gekoppelt. Von dem
Druckverteilungssystem 24 aus wird über Zuschalt-Ventile jede
einzelne Kolben-Zylinder-Anordnung 12, 12', 12" jedes
Anregungsmoduls 7 mit hydraulischem Druck angesteuert. Ebenfalls über
Zuschaltventile werden die Verschiebezylinder 29 der
Basisplatten und die Entspannsysteme 39 angesteuert.