DE19519136C1 - Stoßdämpferprüfgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit ei­ nes Stoßdämpfers mittels eines Stoßdämpferprüfgerätes.

Stoßdämpfer sind nicht nur für den Fahrkomfort sondern auch für die Fahrsicher­ heit von großer Bedeutung. Sie müssen für eine gute Bodenhaftung der Räder und damit für eine exakte Straßenlage der Kraftfahrzeuge sorgen. Eine gute Stra­ ßenlage kann nur mit einwandfreien Stoßdämpfern garantiert werden. Da sie ständig hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind, müssen sie nach gewissen Laufzeiten auf ihre Funktionstüchtigkeit überprüft werden.

Die exakteste Methode zur Leistungskontrolle von Stoßdämpfern stellt die Mes­ sung auf einer Spezialprüfmaschine dar, wie sie von den Entwicklungs- und Qua­ litätssicherungsabteilungen der Fahrzeugindustrie eingesetzt wird. Damit können die gesamten Dämpfkraftkennlinien eines Stoßdämpfers überprüft werden. Diese Spezialmaschinen sind sehr teuer und daher selbst für große Kfz-Werkstätten oder den Kfz-Handel unrentabel. Zudem können die Stoßdämpfer nur im ausge­ bauten Zustand überprüft werden.

Man behilft sich oft mit provisorischen Prüfungen, wie etwa dem Wippen des Fahrzeugaufbaus oder durch Probefahrten. Diese Prüfungen bergen aber ein er­ hebliches Unsicherheitsrisiko in sich.

Es hat sich in der Praxis ein Stoßdämpferprüfgerät durchgesetzt, wie es aus dem deutschen Gm 93 03 201 bekannt ist. Bei diesem Stoßdämpferprüfgerät wird über eine Vergleichsmessung der Zustand der einzeln Stoßdämpfer festgestellt.

Das Fahrzeug wird mit einer Fahrzeugachse auf eine in Schwingungen versetzba­ re Radauflage abgestellt. Eine ungeregelte Antriebseinheit in Verbindung mit ei­ nem Exzenter erregt die Radauflage auf eine überkritische Schwingfrequenz von ca. 15 hz. Anschließend wird die Antriebseinheit abgeschaltet, wobei die Radauflage während der gedämpften Ausschwingbewegung selbsttätig den Re­ sonanzbereich durchfährt, der Aufschluß über den Stoßdämpferzustand ermög­ licht. Bei diesem Prüfvorgang wird aus dem Gesamtschwingungsverhalten des Fahrwerks auf die Leistungsfähigkeit des Stoßdämpfers bzw. den Betriebszu­ stand des Gesamtfahrwerks geschlossen.

Als weiterer Stand der Technik ist die EPA 0 049 303 A1 zu nennen. Bei diesem Verfahren wird die Änderung der Rad-Sohlen kraft abgetastet, hieraus im Be­ schleunigungsabschnitt elektrisch der Mittelwert der Rad kraft abgeleitet, danach aber im Verzögerungsabschnitt die beim Durchschreiten der Fahrwerk-Ei­ genfrequenz auftretende minimale Rad-Sohlen kraft mit dem Rad-Sohlenkraft-Mit­ telwert in Bezug gebracht, dementsprechend der Stoßdämpfer beurteilt und eingestuft wird.

Des weiteren ist die EPA 0 142 135 bekannt, die ein Verfahren beschreibt, bei dem das Rad eines Fahrwerks mit Sinusschwingungen von konstanter Amplitude erregt auf einen über der Eigenfrequenz liegenden Frequenzwert erregt wird, d. h. beschleunigt, danach aber verzögert. Während der Verzögerungsphase wird jene Minimalsohlenkraft gemessen, die bei der Eigenfrequenz des Systems auftritt. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Minimalsohlenkraft angenähert bei der Maximalfrequenz gemessen und daraus, sowie aus der bei Eigenfrequenz gemessenen Minimalsohlenkraft einen Verhältniszahl gebildet wird, auf Grund der dann die Güte der Fahrwerk-Stoßdämpfung beurteilt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es das aus dem Stand der Technik be­ kannten Vergleichsmeßverfahren im Hinblick auf die Meßgenauigkeit und Zuver­ lässigkeit zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem ein Stoßdämpfer mit­ tels eines Stoßdämpferprüfgerätes, umfassend mindestens eine verstellbare An­ triebseinheit für eine in Schwingungen versetzbare Radauflage, elektronische Ein­ heiten zur Erfassung und Auswertung der Schwingbewegung des federnden Fahrzeuges mit den Verfahrenschritten

• - Beschleunigen der Radauflage von der Antriebseinheit bis zu einem Schwin­ gungsmeßpunkt A in einen Schwingbereich oberhalb der Resonanzfrequenz des Rades und in diesem Schwingungszustand halten, bis das Rad mit der Radauflage am Meßpunkt B hinreichend genau eingeschwungen ist,
• - eine verzögerte Reduzierung der Schwingfrequenz mit gleichzeitiger Messung und Speicherung der Schwingungsamplitude bis zu einer Umkehrschwingfre­ quenz am Meßpunkt C, bei der während der Reduzierung der Schwingfrequenz die Schwingungsamplitude einen ersten Grenzwert unterschritten hat, der als Maßstab für eine abgeklungene Resonanzfrequenz gilt,
• - eine Steigerung der Schwingfrequenz mit gleichzeitiger Messung und Speiche­ rung der Schwingungsamplitude bis zum einem Meßpunkt D, bei dem die Schwingungsamplitude einen zweiten Grenzwert, der als Maßstab für eine ab­ geklungene Resonanzfrequenz dient, unterschritten hat,
• - eine Verzögerung der Schwingbewegung der Radauflage bis zum Stillstand,
• - eine Vergleichsmessung der zwischen den Meßpunkten C und D gemessenen Schwingungsamplitude mit einer Schwingungsamplitude eines Vergleichsstoß­ dämpfers,

überprüft wird.

Mit diesem Verfahren wird der Resonanzbereich der Radauflage und damit der für die Funktionstüchtigkeit aussagefähigste Betriebspunkt des im Fahrzeug befindli­ chen Schwingungsdämpfers aus dem übrigen Schwingungsspektrum ausgefiltert, in dem durch die Verzögerung zwischen den Meßpunkten B und C eine Spreizung der Messung erfolgt. Die zwischen den Meßpunkten B-C und C-D durchgeführten Messungen sichern das Ergebnis ab. Es werden faktisch zwei Messungen inner­ halb des Meßzyklus′ vorgenommen. Die Amplitude der Schwingbewegung kann bei dieser gespreizten Messung exakten erfaßt werden, da sich die Radauflage besser auf die jeweilige Schwingfrequenz einschwingen kann. Im Vergleich zum Stand der Technik konnte die Meßgenauigkeit deutlich gesteigert werden. Die Schwingungsamplituden entsprechen nun mehr hinreichend genau den Meßwer­ ten einer Stoßdämpfermeßmaschine, wie sie in der Fahrzeugindustrie eingesetzt wird.

In konsequenter Weiterentwicklung des Verfahrens wird die Verzögerung der Schwingfrequenz nach dem Grenzwert der abgeklungenen Resonanzfrequenz am Meßpunkt C fortgesetzt, bis zu einem Grenzwert C1, ab dem eine weitere Reso­ nanzfrequenz ausgeschlossen ist, eine Steigerung der Schwingfrequenz bis zu einem Meßpunkt C2, der im Frequenzbereich des Meßpunktes C liegt, und eine weitere Steigung der Schwingfrequenz bis zum Meßpunkt D. Bei Bastlern, die ihre Fahrzeuge unfachmännisch mit nicht dem jeweiligen Fahrzeug angepaßten Stoßdämpfern ausrüsten, kann es vorkommen, daß Schwingungen aus dem Fahrzeugaufbau, beispielsweise der Motor- und Getriebelagerung, weitere Reso­ nanzfrequenzen erzeugen, die von den Resonanzfrequenzen der Radauflage auf­ weichen. Durch den zusätzlichen Meßpunkt C1 werden diese weiteren Resonanz­ frequenzen mitberücksichtigt.

Damit das Verfahren für den Servicetechniker vom zeitlichen Rahmen vorteilhaft ist, läuft die Steigerung der Schwingfrequenz zwischen den Meßpunkten C1 und C2 schneller ab als die Verzögerung und Steigerung der Schwingfrequenz zwi­ schen den Meßpunkten B und C bzw. C2 und D. Des weiteren wird die Reduzie­ rung der Schwingfrequenz ausgehend vom Meßpunkt B in größerem Maße voll­ zogen als die Steigerung der Schwingfrequenz zwischen den Meßpunkten C oder C2 und D2. Ausgehend vom Meßpunkt B soll nur festgestellt werden, ob eine Resonanzfrequenz vorhanden ist. Zwischen den Meßpunkten C bzw. C2 und D er­ folgt die exakte Bestimmung durch eine besonders ausgeprägte Spreizung des Meßzyklus′. Vor demselben Hintergrund liegt der Meßpunkt A unterhalb einer Schwingfrequenz von 10 hz. Das bisher übliche Beschleunigen auf die Schwing­ frequenz von 15 hz entfällt.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Aufbau des Stoßdämpferprüfgerätes,

Fig. 2 Meßzyklus des Meßverfahrens.

In der Fig. 1 ist ein Stoßdämpferprüfgerät dargestellt, welches nach dem Prinzip der Resonanzmessung arbeitet. Die elektrische Versorgung und Steuerung des Gerätes erfolgt über ein Bedienpult 1, das auch Einrichtungen für die Dateneinga­ be, Ergebnisanzeigen und einen Drucker für die Prüfprotokolle enthält. Das Stoß­ dämpferprüfgerät besteht u. a. aus einer Stahlgrundkonstruktion mit Radaufla­ gen 2, die über Schwingen 3 mit einer Antriebseinheit 4 verbunden sind, die aus einem frequenzgesteuerten E-Motor mit stufenloser Drehzahleinstellung besteht.

Die Radauflagen sind derart bemessen, daß alle Pkw und Kleintransporter über­ prüft werden können.

Jede der Schwingen arbeitet unabhängig von der anderen. Eine zwischen der Schwinge und der Antriebseinheit angeordnete Feder 5 mit einer kleinen Feder­ konstante soll den Einfluß der Reifeneigenfederung minimieren. Es wird dadurch bin Abheben des Kraftfahrzeugrades bei großen Resonanzamplituden verhindert.

Zur Prüfung wird das Fahrzeug mit einer Achse über Auffahrrampen 6 auf die Radauflagen gefahren. Die Radauflagen wirken mit Wegsensoren 7 zusammen, die die Schwingungsamplitude messen. Anschließend wird die Antriebseinheit (4) eingeschaltet, die die Radauflage 2 jeweils bis zum einem Schwingungsmeßpunkt A in einen Schwingbereich oberhalb der Resonanzfrequenz des Rades beschleu­ nigt und in diesem Schwingungszustand hält, bis das Rad mit der Radauflage am Meßpunkt B hinreichend genau eingeschwungen ist. Dieses Hochfahren erfolgt sehr schnell, insbesondere weil die Antriebsdrehzahl im Schwingungsmeßpunkt A nicht höher als ca. 600 U/min = 10 hz sein muß. Das Einschwingen benötigt ebenfalls nur einen Zeitraum von wenigen Sekunden (Fig. 2). Danach wird die Schwingfrequenz langsam reduziert mit gleichzeitiger Messung und Speicherung der Schwingungsamplitude bis zu einer Umkehrschwingfrequenz am Meßpunkt C, bei der während der Reduzierung der Schwingfrequenz die Schwingungsampli­ tude einen ersten Grenzwert unterschritten hat, der als Maßstab für eine abge­ klungene Resonanzfrequenz gilt. Innerhalb des Schwingbereichs B-C liegt die Re­ sonanzfrequenz des Stoßdämpfers. Ausgehend von dem Meßpunkt C wird die Schwingfrequenz stetig langsam gesteigert, wobei wiederum gleichzeitig eine Messung und Speicherung der Schwingungsamplitude bis zum einem Meßpunkt D erfolgt, bei dem Schwingungsamplitude einen zweiten Grenzwert, beispiels­ weise <2 mm, der als Maßstab für eine abgeklungene Resonanzfrequenz dient, unterschritten hat. Geht man von gleicher Taktung der Meßpunkte aus, so wird durch die langsame Steigerung der Schwingfrequenz eine Spreizung der Messung vorgenommen. Diese Spreizung ermöglicht dem Schwingungsdämpfer ein Ein­ schwingen auf die jeweilige Erregerfrequenz mit der Folge, daß die Schwin­ gungsamplituden besonders ausgeprägt und genau zu messen sind. Anschließend die Radauflage bis zum Stillstand abgebremst.

Die zwischen den Meßpunkten C und D gemessene Schwingungsamplitude wird mit einer Schwingungsamplitude eines Vergleichsstoßdämpfers verglichen, so daß nach Ablauf des Verfahrens eine qualitative Aussage hinsichtlich des Dämpf­ vermögens des Stoßdämpfers getroffen werden kann.

Das beschriebene Verfahren läßt sich noch erweitern, indem die Verzögerung der Schwingfrequenz nach dem Grenzwert der abgeklungenen Resonanzfrequenz am Meßpunkt C fortgesetzt wird, bis zu einem Grenzwert C1, ab dem eine weitere Resonanzfrequenz ausgeschlossen ist, eine schnelle Steigerung der Schwingfre­ quenz bis zu einem Meßpunkt C2 erfolgt, der im Frequenzbereich des Meßpunk­ tes C liegt, und eine weitere langsame Steigung der Schwingfrequenz bis zum Meßpunkt D. Es wird in noch größerem Maße abgesichert, daß keine weitere Re­ sonanzfrequenz auftritt. Der eingetretene Zeitverzug zwischen den Meßpunkten C-C1 wird durch ein schnelles Hochfahren auf den Meßpunkt C2 kompensiert, damit im Hinblick auf den Zeitbedarf des Verfahrens keine Nachteile entstehen.

Nach Ablauf des Verfahrens wird das Vergleichsergebnis angezeigt und durch einen Drucker für den Kunden protokolliert.

Claims (5)

1. Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Stoßdämpfers mittels eines Stoßdämpferprüfgerätes, umfassend mindestens eine verstellbare An­ triebseinheit für eine in Schwingungen versetzbare Radauflage, elektronische Einheiten zur Erfassung und Auswertung der Schwingbewegung des federnden Fahrzeuges mit den Verfahrenschritten:

• - Beschleunigen der Radauflage (2) von der Antriebseinheit (4) bis zu einem Schwingungsmeßpunkt A in einen Schwingbereich oberhalb der Resonanz­ frequenz des Rades und in diesem Schwingungszustand halten, bis das Rad mit der Radauflage am Meßpunkt B hinreichend genau eingeschwungen ist,
• - eine verzögerte Reduzierung der Schwingfrequenz mit gleichzeitiger Mes­ sung und Speicherung der Schwingungsamplitude bis zu einer Umkehr­ schwingfrequenz am Meßpunkt C, bei der während der Reduzierung der Schwingfrequenz die Schwingungsamplitude einen ersten Grenzwert unter­ schritten hat, der als Maßstab für eine abgeklungene Resonanzfrequenz gilt,
• - eine Steigerung der Schwingfrequenz mit gleichzeitiger Messung und Spei­ cherung der Schwingungsamplitude bis zum einem Meßpunkt D, bei dem die Schwingungsamplitude einen zweiten Grenzwert, der als Maßstab für eine abgeklungene Resonanzfrequenz dient, unterschritten hat,
• - eine Verzögerung der Schwingbewegung der Radauflage bis zum Stillstand,
• - eine Vergleichsmessung der zwischen den Meßpunkten C und D gemesse­ nen Schwingungsamplitude mit einer Schwingungsamplitude eines Ver­ gleichsstoßdämpfers.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung der Schwingfrequenz nach dem Grenzwert der abgeklungenen Resonanzfrequenz am Meßpunkt C fortgesetzt wird, bis zu einem Grenzwert C1, ab dem eine weitere Resonanzfrequenz ausgeschlossen ist, eine Steigerung der Schwing­ frequenz bis zu einem Meßpunkt C2, der im Frequenzbereich des Meßpunktes C liegt, und eine weitere Steigung der Schwingfrequenz bis zum Meßpunkt D erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigerung der Schwingfrequenz zwischen den Meßpunkten C1 und C2 schneller abläuft als die Verzögerung und Steigerung der Schwingfrequenz zwischen den Meßpunk­ ten B und C bzw. C2 und D.

4. Verfahren ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierung der Schwingfrequenz ausgehend vom Meßpunkt B in größerem Maße vollzogen wird als die Steigerung der Schwingfrequenz zwischen den Meßpunkten C oder C2 und D2.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßpunkt A unterhalb einer Schwingfrequenz von 10 hz liegt.