DE10217720C1 - Vorrichtung zum Testen einer Radaufhängung an einem Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen einer Radaufhängung an einem Fahrzeug, mit einer Platte, auf der ein Rad der zu testenden Radaufhängung abstellbar ist, und mit Antriebselementen zum Verstellen der Platte relativ zu einer feststehenden Basis, wobei die Antriebselemente eine berührungslose Kraft- und/oder Momentübertragung zwischen Platte und Basis ermöglichen. DOLLAR A Zur Verbesserung der erzielbaren Meßergebnisse wird vorgeschlagen, die Platten mittels Luftlager an der Basis schwebend zu lagern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen einer Radaufhängung an einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine derartige Radaufhängung ist beispielsweise aus der DE 100 20 450 C2 bekannt und besitzt eine Platte, auf der ein Rad der zu testenden Radaufhängung abstellbar ist. Des weiteren sind mehrere als elektromagnetische Linearmotoren ausgebildete Antriebselemente zum Verstellen der Platte relativ zu einer feststehenden Basis vorgesehen, die als Linearmotoren ausgebildet sind und somit eine berührungslose Kraft- und/oder Momentübertragung zwischen der Platte und der Basis ermöglichen. Um möglichst gute Meßergebnisse zu erhalten, ist die Platte über reibungsarme Gleitlager an der Basis gelagert. Aufgrund des Aufbaus der bekannten Vorrichtung kann es beim Testbetrieb, z. B. durch unterschiedliche Trägheitskräfte und/oder Reibungskräfte, in Längs- und Querrichtung zu unterschiedlichen Störgrößen kommen, welche die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen. Bei der bekannten Testvorrichtung ist für jeden Bewegungsfreiheitsgrad ein eigener Linearmotor vorgesehen, der jeweils eine Schiene sowie einen Treibkopf aufweist. Diese Schienen sind dabei jeweils an der zu bewegenden Platte ortsfest angeordnet, während die Treibköpfe jeweils an der der zu bewegenden Platte zugeordneten Basis fest angebracht sind.

Aus der DE-OS 21 27 400 ist ein Stoßdämpferprüfgerät bekannt, das zum Antrieb einer Platte einen Pneumatikzylinder aufweist, über den die Platte an einem Gehäuse vertikal abgestützt ist. Durch Drukbeaufschlagung des Pneumatikzylinders kann die Platte vertikal verstellt werden.

Die DE-OS 21 15 176 zeigt eine weitere Testvorrichtung mit einer Platte, die mittels eines Luftlagers an einer Basis schwebend gelagert ist.

Die EP 0 011 100 A1 zeigt eine weitere Testvorrichtung für Radaufhängungen, bei der eine Platte über ein Luftpolster an einer Basis gelagert ist. Zum Verstellen der Platte sind Zylinder vorgesehen, die einerseits an der Platte und andererseits an der Basis angreifen.

Die WO 93 17319 A1 zeigt eine Testvorrichtung bei der eine Platte mittels Luftlagern schwebend an einer Basis gelagert ist. Zum Verstellen der Platte relativ zur Basis sind Aktuatoren vorgesehen, die nach Art eines Spindeltriebs ausgebildet sind und somit eine mechanische Anbindung zwischen Platte und Basis herstellen.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, bei der insbesondere der Reibungseinfluß auf die Messung reduziert ist.

Dieses Problem wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Platte mittels eines Luftpolsters schwebend auf der Basis zu lagern. Durch diese Maßnahme besteht zwischen Platte und Basis kein direkter körperlicher Kontakt, so dass lediglich Luftreibung vorliegt, die bei den auftretenden Relativgeschwindigkeiten zwischen Platte und Basis vernachlässigbar ist, so dass die Platte quasi reibungsfrei an der Basis gelagert ist. Realisiert wird diese schwebende Lagerung mittels eines oder mehrerer Luftlager, die entsprechend dimensioniert sind, um die Platte mit darauf abgestelltem Fahrzeugrad relativ zur Basis anzuheben, bis sich ein gewünschter Luftspalt ergibt.

Die Platte ist durch ihre schwebende Lagerung relativ zur Basis in einer Radaufstandsebene oder X-Y-Ebene relativ zur Basis frei oder schwimmend beweglich. Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung somit quasi keine Reibungskräfte zwischen Platte und Basis auftreten, lassen sich besonders hochwertige Meßergebnisse erzielen, wobei insbesondere keine richtungsabhängigen Reibungswerte auftreten können.

Erfindungsgemäß ist außerdem bei jedem Antriebselement das bewegliche Teil des elektromagnetischen Linearmotors durch die Platte gebildet. Durch diese Bauweise ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau, der außerdem relativ große Verstellbewegungen zwischen Platte und Basis ermöglicht. Des weiteren kann mit Hilfe dieser Ausführungsform bei entsprechender Anordnung der Linearmotoren die Platte unmittelbar in X-Richtung, in Y-Richtung und drehend um eine Z-Achse, die senkrecht auf der X-Y-Ebene steht, angetrieben werden, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer einzigen Platte auskommt, um beliebig orientierte Verstellbewegungen in der X-Y-Ebene sowie Rotationen um die Z- Achse zu realisieren. Bei Ausführung der Linearmotoren als Doppelstator-Motor lassen sich hohe Kräfte und Momente und daraus resultierende hohe Beschleunigungen und schnelle Bewegungen erzielen. Die Vorrichtung besitzt somit eine von der Platte bestimmte kleine Massenträgheit, die bei einer entsprechend symmetrisch ausgebildeten Platte richtungsunabhängig ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich daher in besonderer Weise für hochdynamische Simulationen.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Entsprechend den Fig. 1 und 2 besitzt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 eine Platte 2, auf der ein Rad 3 einer Radaufhängung 4 eines im übrigen nicht dargestellten Fahrzeugs abstellbar ist. Die Vorrichtung 1 dient zum Testen der Radaufhängung 4, wenn diese bereits am Fahrzeug montiert ist.

Die Plätte 2 ist in Fig. 2 transparent dargestellt, um die Anordnung der darunter liegenden Komponenten der Vorrichtung 1 näher erläutern zu können.

Die Platte 2 ist mit mehreren, hier vier, Luftlagern 5 schwebend an oder auf einer Basis 6 gelagert, die ihrerseits auf einem Boden oder Untergrund 7 steht. Die Luftlager 5 sind zweckmäßig symmetrisch verteilt angeordnet und außerdem so dimensioniert, dass mit ihnen ein Luftpolster erzeugt werden kann, das die Platte 2 mit darauf abgestelltem Rad 3 anhebt. Dadurch werden eine reibungsfreie Verstellung der Platte 2 relativ zur Basis 6 in einer in der Zeichnungsebene der Fig. 2 liegenden, durch Doppelpfeile symbolisierten X-Richtung, einer senkrecht dazu verlaufenden, ebenfalls in der Zeichnungsebene der Fig. 2 liegenden, durch Doppelpfeile symbolisierten Y- Richtung sowie Drehverstellungen um eine senkrecht zur X-Y- Ebene verlaufenden Z-Achse ermöglicht.

Um diese Relativbewegungen zwischen Platte 2 und Basis 6 berührungslos zu ermöglichen, sind mehrere, hier vier, Antriebselemente 8 vorgesehen, die in geeigneter Weise verteilt angeordnet sind. Die Antriebselemente 8 arbeiten mit elektromagnetischen Kräften, um die erforderlichen Kräfte bzw. Momente auf die Platte 2 übertragen zu können. Zweckmäßig sind die Antriebselemente 8 so ausgebildet, dass sie hinreichend stabil ausgelegt sind, um die Platte 2 mit darauf abgestelltem Rad 3 bei deaktivierten Luftlagern 5 tragen zu können. Bei aktivierten Luftlagern 5 hebt dann die Platte 2 von den Antriebselementen 8 ab, wodurch ein Luftspalt 9 zwischen Platte 2 und Antriebselementen 8 entsteht.

Die Platte 2 ist dadurch schwebend oder schwimmend frei beweglich relativ zur Basis 6, wobei die Bewegungsgrenzen durch die Wirkungsgrenzen der Antriebselemente 8 vorgegeben sind. In den Fig. 1 und 2 sind diese Bewegungsgrenzen eingetragen und mit ΔSx bzw. ΔSy bezeichnet.

Zweckmäßig sind die Antriebselemente 8 als elektromagnetische Linearmotoren ausgebildet, die jeweils ein feststehendes Teil 9 und ein bewegtes Teil aufweisen, die mittels elektromagnetischer Kräfte relativ zueinander antreibbar sind. Bei der hier gewählten Ausführungsform sind die Linearmotoren (Antriebselemente 8) jeweils so ausgebildet, dass ihr feststehendes Teil 9 an der Basis 6 befestigt ist, während das bewegte Teil der Linearmotoren 8 jeweils durch die Platte 2 gebildet ist. Das heißt, sämtliche Linearmotoren 8 besitzen ein gemeinsames bewegtes Teil (Platte 2), mit dem sie kraftübertragend zusammenwirken. Hierdurch ergibt sich für die Platte 2 in der X-Y-Ebene quasi eine beliebige Verstellbarkeit und Drehbarkeit.

Wie bei Linearmotoren 8 üblich, ermöglicht jeder Linearmotor eine bidirektionale Kraftübertragung zwischen seinem feststehenden Teil 9 und seinem beweglichen Teil (Platte 2). Dieser Zusammenhang ist in Fig. 2 durch die Doppelpfeile der X-Richtung bzw. der Y-Richtung symbolisiert.

Bei der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind jeweils zwei Linearmotoren 8 _I, 8 _II sowie 8 _IV, zu einem Linearmotorpaar zusammengefaßt. Bei jedem dieser Linearmotorpaare sind die beiden zugehörigen Linearmotoren 8 _I und 8 _II bzw. 8 _III und 8 _IV bezüglich ihrer Kraftübertragungsrichtung parallel zueinander und bezüglich einer Plattendrehachse 10 einander gegenüberliegend angeordnet.

Darüber hinaus sind die Linearmotoren 8 _I, 8 _II des einen Linearmotorpaars bezüglich der Kraftübertragungsrichtung (X- Richtung bzw. Y-Richtung) senkrecht zu den Linearmotoren 8 _III, 8 _IV des anderen Linearmotorpaars angeordnet. Durch diese Anordnung ergibt sich die Möglichkeit, die Platte 2 durch eine entsprechende Betätigung der Linearmotoren 8 einerseits in der X-Richtung und/oder in der Y-Richtung und andererseits um die Z-Achse bzw. um die Drehachse 10 rotierend anzutreiben. Eine Rotation der Platte 2 relativ zur Basis 6 kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass zumindest bei einem der Linearmotorpaare die beiden Linearmotoren 8 gleichsinnig im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn die Platte 2 antreiben.

Zur Erzielung großer Stellkräfte und/oder einer hohen Dynamik sind die Antriebselemente 8 zweckmäßig als Drehstrom- Linearmotoren ausgebildet.

Die Platte 2 ist außerdem mit einer Sensorik 11 ausgestattet, mit deren Hilfe Kräfte und/oder Momente ermittelt werden können, die beim Testen der Radaufhängung 4 zwischen Rad 3 und Platte 2 auftreten. Die Sensorik 11 ist dazu mit einer in Fig. 1 symbolisch dargestellten Auswerteeinrichtung 12 signalübertragend verbunden. In dieser Auswerteeinrichtung 12 können die von der Sensorik 11 erzeugten Signale ausgewertet und insbesondere zur Berechnung der auftretenden Kräfte und Momente verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Signalübertragung zwischen Sensorik und Auswerteeinrichtung drahtlos, z. B. über Funk, so dass keine mitzuschleppende Signalkabel vorliegen, die einen Störeinfluß auf die Messung erzeugen könnten.

Zweckmäßig umfaßt die Vorrichtung 1 außerdem eine in Fig. 1 ebenfalls nur symbolisch dargestellte Steuereinrichtung 13, mit deren Hilfe die jeweiligen Tests durchgeführt werden können. Die Steuereinrichtung 13 enthält dazu die erforderlichen Programme. Die Steuereinrichtung 13 ist mit entsprechenden, hier nicht gezeigten Leitungen mit den Antriebselementen 8 bzw. mit deren Steuergeräten verbunden, so dass die Steuereinrichtung 13 die Antriebselemente 8 betätigen kann, um die Platte 2 in einer gewünschten Weise anzutreiben. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 13, insbesondere softwaremäßig, so ausgebildet, dass mit ihr ein Testbetrieb durchführbar ist, bei dem durch eine entsprechende Betätigung der Antriebselemente 8 am zu testenden Rad 3 dynamische Fahrmanöver des Fahrzeugs in Echtzeit simuliert werden. Das bedeutet, dass die Vorrichtung 1 bzw. deren Antriebselemente 8 und Platte 2 als Hardware in den Programmablauf der Steuereinrichtung 13 eingebunden oder eingeschleift ist bzw. sind, sogenannter "Hardware-In-The-Loop-Betrieb (HIL- Betrieb)". Ein derartiger HIL-Betrieb ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 möglich, da deren Platte 2 mit einer hohen Dynamik verstellbar ist.

Durch die quasi reibungsfreie Lagerung der Platte 2 auf der Basis 6 und durch die berührungslose Kraft- bzw. Momentübertragung auf die Platte 2 können besonders exakte Messergebnisse erzielt werden. Gleichzeitig besitzt die Platte 2 eine relativ kleine Masse, so dass auch Trägheitseffekte relativ klein gehalten werden können. Zweckmäßig ist die Platte 2 in der Draufsicht gemäß Fig. 2 kreisförmig ausgebildet, so dass sie in jeder Relativlage gleichermaßen verwendbar ist.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Testen einer Radaufhängung (4) an einem Fahrzeug, mit einer Platte (2), auf der ein Rad (3) der zu testenden Radaufhängung (4) abstellbar ist, und mit mindestens einem Antriebselement (8) zum Verstellen der Platte (2) relativ zu einer feststehenden Basis (6), das eine berührungslose Kraft- und/oder Momentübertragung zwischen Platte (2) und Basis (6) ermöglicht, wobei jedes Antriebselement (8) durch einen elektromagnetischen Linearmotor gebildet ist, dessen feststehendes Teil (9) an der Basis (6) befestigt ist und dessen bewegtes Teil bezüglich der Platte (2) ortsfest ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Platte (2) mit wenigstens einem Luftlager (5) an der Basis (6) schwebend gelagert ist, dass bei jedem Antriebselement (8) das bewegte Teil des
elektromagnetischen Linearmotors durch die Platte (2) gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft- und/oder Momentübertragung des wenigstens einen Antriebselements (8) mittels elektromagnetischer Kraft erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Antriebselement (8) durch einen Drehstrom- Linearmotor gebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Antriebselemente (8) vorgesehen sind, die jeweils als Linearmotoren ausgebildet sind, wobei wenigstens zwei der Linearmotoren bezüglich ihrer Kraftübertragungsrichtungen senkrecht zueinander angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Antriebselemente (8) vorgesehen sind, die jeweils als Linearmotoren ausgebildet sind,
wobei wenigstens zwei Paare von Linearmotoren (8 _I, 8 _II, 8 _III, 8 _IV) vorgesehen sind,
wobei bei jedem Linearmotorpaar die beiden Linearmotoren (8 _I, 8 _II und 8 _III, 8 _IV) bezüglich ihrer Kraftübertragungsrichtungen parallel zueinander und bezüglich einer senkrecht auf der Platte (2) stehenden Plattendrehachse (10) einander gegenüberliegend angeordnet sind,
wobei die Linearmotoren (8 _I, 8 _II) des einen Linearmotorpaars bezüglich der Kraftübertragungsrichtungen senkrecht zu den Linearmotoren (8 _III, 8 _IV) des anderen Linearmotorpaars angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (2) eine Sensorik (11) aufweist, mit der Kräfte und/oder Momente ermittelbar sind, die beim Testen der Radaufhängung zwischen Rad (3) und Platte (2) auftreten, wobei die Sensorik (11) mit einer Auswerteeinrichtung (12) signalübertragend verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (11) und die Auswerteeinrichtung (12) für eine drahtlose Signalübertragung ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Steuereinrichtung (13) zur Durchführung der Tests aufweist, wobei jedes Antriebselement (8) von der Steuereinrichtung (13) betätigbar ist und wobei mit der Steuereinrichtung (13) ein Testbetrieb durchführbar ist, bei dem durch entsprechende Betätigung des oder der Antriebselemente (8) am zu testenden Rad (3) Fahrmanöver des Fahrzeugs in Echtzeit simuliert werden.