DE19622687A1

DE19622687A1 - Prüfstand für ein Lenkungssystem

Info

Publication number: DE19622687A1
Application number: DE19622687A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Sagiyama; Fumihiko Baba; Kaname Saito; Takashi Matsushima; Hitoshi Iizuka
Original assignee: Toyota Motor Corp; Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2016-06-06
Also published as: CN1095987C; DE19622687C2; US5700951A; JPH08334441A; KR970002291A; CN1141431A; JP3485676B2; KR0179225B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Prüfstand für ein Lenkungssystem, und insbesondere einen Prüfstand für ein Lenkungssystem mit einer Belastungseinrichtung zum Beaufschlagen des Lenkungssystems mit einer Belastung in einer Richtung, in welcher eine Lenkgegenkraft wirkt, und eine Belastungseinrichtung zum Beaufschlagen des Lenkungs systems mit einer Belastung in einer Richtung, in welcher eine Straßenoberflächengegenkraft wirkt, nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1, sowie einen Prüfstand für ein Len kungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.

Ein Lenkungssystem eines Fahrzeugs wird, nachdem es hergestellt worden ist und bevor es in ein Fahrzeug einge baut wird, einer Funktionsprüfung mit Belastungscharakteri stiken und dergleichen unterworfen. Ein Beispiel eines Prüfstandes ist in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer (JP-A) Nr. 4-204236 offenbart.

Bei einem bekannten, herkömmlichen Prüfstand für ein Lenkungssystem ist eine Zahnstange des Lenkungssystems mit tels Klemmitteln an beiden Enden eingespannt, und eine Belastung wird der Zahnstange aufgeprägt. Zur gleichen Zeit wird eine Ritzelwelle des Lenkungssystems durch einen Servomotor angetrieben und eine Drehmomentgegenkraft, wel che auf die Welle des Servomotors beim Antreiben einwirkt, wird mittels Drehmoment-Meßwandler erfaßt. Weiterhin werden als Belastungsmittel zum Beaufschlagen der Zahnstange mit einer Belastung in einem stationären Lenkungszustand span nungsregelbare Bremskraftverstärker verwendet, die jeweils mit den Klemmitteln fest verbunden sind. Dies soll eine stufenlose Einstellung der Belastung, die der Zahnstange aufgeprägt werden soll, ermöglichen, um so eine beliebige Belastung einfach und genau einstellen zu können.

In diesem herkömmlichen Prüfstand werden Meßwandler eingesetzt, die Dehnungsmeßstreifen verwenden, um die Erfassung einer niederfrequenten Kraft zu ermöglichen.

Wird jedoch zu einer Belastung in einer Richtung, in welcher eine Straßenoberflächengegenkraft wirkt, zusätzlich eine Belastung in einer Richtung, in welcher eine Lenkge genkraft wirkt, dem Lenkungssystem aufgeprägt, so wirkt eine Kraft in einer Richtung, in welcher eine Lenkgegen kraft wirkt infolge der Belastung in einer Richtung, in welcher eine Straßenoberflächengegenkraft wirkt, auf diese Meßwandler ein. Dann entspricht jedoch der Ausgang Ft der Meßwandler der Summe der tatsächlichen Kraft Fo in der Richtung, in welcher die Lenkungsgegenkraft wirkt und der Axialrichtungsausgang Fh der Meßwandler entspricht der Trägheitsgegenkraft, nämlich Ft = Fo + Fh.

Damit ist es aber nicht möglich, die tatsächliche Bela stung in der Richtung, in welcher die Lenkungsgegenkraft wirkt, richtig zu erfassen.

In Anbetracht der voranstehend beschriebenen Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Prüf stand für ein Lenkungssystem vorzuschlagen, der die Bela stung in der Richtung, in welcher die Lenkungsgegenkraft wirkt, welche dem Lenkungssystem aufzuprägen ist, einwand frei erfassen kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Prüfstand für ein Lenkungssystem vorgeschlagen, der eine erste Bela stungseinrichtung zum Beaufschlagen des Lenkungssystems mit einer Belastung in einer Richtung, in welcher die Lenkungs gegenkraft wirkt, und eine zweite Belastungseinrichtung zum Beaufschlagen des Lenkungssystems mit einer Belastung in einer Richtung, in welcher die Straßenoberflächengegenkraft wirkt, aufweist, wobei der Prüfstand umfaßt: erste Gestän ge, die aus einem Paar paralleler Gestängeabschnitte gebil det sind, und zweite Gestänge, welche ein Paar paralleler, in einer Querrichtung zu den ersten Gestängen angeordnete Gestängeabschnitte aufweisen, wobei jedes der Paare paral leler Gestängeabschnitte der zweiten Gestänge an zwei Punk ten mit den ersten Gestängen verbunden ist, so daß eines der ersten Gestänge in einer Richtung, in welcher die Stra ßenoberflächengegenkraft wirkt, in Bezug auf das andere be wegt werden kann und das erste Gestänge schwingen kann, wo bei die zweite Belastungseinrichtung und ein radseitiger Verbindungsabschnitt des Lenkungssystems mit dem einen der ersten Gestänge verbunden sind, die erste Belastungsein richtung mit dem anderen der ersten Gestänge über einen Verbindungsmechanismus verbunden ist, der es dem anderen der ersten Gestänge ermöglicht, frei zu schwingen, wobei ein Zentralabschnitt zweier Verbindungspunkte der zweiten Gestänge mit dem anderen der ersten Gestänge infolge der Belastung durch die erste Belastungseinrichtung als Zentrum der Drehung dient, und ein erster Lastdetektor an einem der zweiten Gestänge angebracht ist und ein zweiter Lastdetek tor an dem anderen der zweiten Gestänge angebracht ist.

Gemäß dem Prüfstand für ein Lenkungssystem der vorlie genden Erfindung bewegt sich das erste Gestänge parallel in einer Richtung entlang dem zweiten Gestänge durch den Ver bindungsmechanismus, falls eine Belastung in einer Rich tung, in welcher die Straßenoberflächengegenkraft wirkt, dem einen des ersten Gestänges von der zweiten Belastungs einrichtung aufgeprägt wird und das eine des ersten Gestän ges schwingt in Bezug auf das andere in der Richtung, in welcher die Straßenoberflächengegenkraft wirkt.

In diesem Fall sind der erste Lastdetektor und der zweite Lastdetektor, die jeweils am zweiten Gestänge befe stigt sind, der Trägheitsgegenkraft ausgesetzt.

Falls andererseits eine Belastung in der Richtung, in welcher die Lenkungsgegenkraft wirkt, dem anderen des er sten Gestänges von der ersten Belastungseinrichtung über den Verbindungsmechanismus aufgeprägt wird, schwingt das andere der ersten Gestänge mit dem Zentralabschnitt zweier Verbindungspunkte der zweiten Gestänge, und das andere der ersten Gestänge dient als Zentrum der Drehung, und das eine der zweiten Gestänge bewegt sich in einer Richtung, in wel cher es zusammengedrückt wird, und das andere der zweiten Gestänge bewegt sich in einer Richtung, in welcher es aus einandergezogen wird, und gleichzeitig wird eine Gegenkraft einer Stange des Lenkungssystems von dem einen der Gestänge aufgeprägt.

Folglich wird die Belastung in der Richtung, in welcher die Lenkungsgegenkraft wirkt, durch den ersten Lastdetektor und den zweiten Lastdetektor, die am zweiten Gestänge befe stigt sind, als jene erfaßt, die unterschiedliche Richtun gen und die gleichen Absolutwerte aufweist.

Wird andererseits die Trägheitsgegenkraft, welche in folge der Belastung in der Richtung, in welcher die Straßenoberflächengegenkraft wirkt, durch vertikales Schwingen des ersten Lastdetektors und des zweiten Last detektors erzeugt wird, durch den ersten Lastdetektor und den zweiten Lastdetektor als Belastungen erfaßt, welche die selbe Richtung und den selben Absolutwert aufweisen. Aus diesem Grunde wird die Trägheitsgegenkraft durch die Diffe renz der erfaßten Werte des ersten Lastdetektors und des zweiten Lastdetektors ausgelöscht.

Die vorstehend genannte und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den als Anlage beigefügten Ansprüchen ersichtlich, zusammengenommen mit der begleiten den Zeichnung, in welcher bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand anschaulicher Beispiele ge zeigt sind.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beglei tende Zeichnung beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 in Draufsicht einen Abschnitt eines linken Halbbereiches eines Prüfstandes für ein Len kungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 in Rückansicht den Abschnitt des linken Halb bereiches des Prüfstandes des Lenkungssystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Er findung,

Fig. 3 in perspektivischer Ansicht den Prüfstand des Lenkungssystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 4 in schematischer Draufsicht einen herkömmlichen Prüfstand für ein Lenkungssystem.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 wird eine Beschreibung einer Ausführungsform eines Prüfstandes für ein Lenkungssystem entsprechend der vorliegenden Erfindung gegeben.

Es ist zu beachten, daß die in dieser Zeichnung gezeig ten Pfeile "FR", "UP" und "L" jeweils für eine vorwärts gerichtete Richtung eines Prüfstandes, eine rückwärts gerichtete Richtung des Prüfstandes und eine nach links gerichtete Richtung davon stehen.

Wie in Fig. 3 gezeigt, weist ein Prüfstand 10 für ein Lenkungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Lenkungssystem-Auflagetisch 14 auf, auf dem ein zu testen des Lenkungssystem 12 angebracht ist. Eine Lenkwinkel schwenkeinheit 16 ist mit einer Lenkwelle verbunden, mit der eine nicht näher dargestellte Ritzelwelle des auf dem Lenkungssystem-Auflagetisch 14 angebrachten Lenkungssystems 12 verbunden ist. Die Lenkwinkelschwenkeinheit 16 ist an eine Betriebsanweisungseinrichtung 18 angeschlossen, die einen Personalcomputer verwendet, und führt auf Basis der Anweisungen der Betriebsanweisungseinrichtung 18 das Lenken des Lenkungssystem 12 aus.

Eine Lenkwinkelschwenkeinheit 22, die als eine erste Belastungseinrichtung dient, ist in einem Basisabschnitt 10A des Prüfstands 10 vorgesehen. Eine mit einer Zahnstange 20 des Lenkungssystems 12 verbundene Spurstange 46 ist mit der Lenkwinkelschwenkeinheit 22 verbunden, über einen eine Seite eines ersten Gestänges ausbildenden Drehmomenthebel 28, als zweite Gestänge dienende Übertragungsstangen 25, 26, ein die andere Seite des ersten Gestänges ausbildendes Gestänge 23, und ein als Verbindungsmechanismus dienendes Antriebsgestänge 24. Weiterhin ist die Lenkwinkelschwenk einheit 22 an die Betriebsanweisungseinrichtung 18 ange schlossen und auf der Grundlage der Anweisungen der Betriebsanweisungseinrichtung 18 beaufschlagt die Lenkwin kelschwenkeinheit 22 das Lenkungssystem 12 mit einer Bela stung in einer Richtung, in welcher eine Lenkgegenkraft wirkt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein hydraulischer Zylinder 22A der Lenkwinkelschwenkeinheit 22 mit dem Frontgestänge 24A des Antriebsgestänges 24 verbunden. Das Frontgestänge 24A ist um eine feststehende Lagerwelle 27 und in einer horizontalen Ebene frei schwingbar gelagert infolge einer Betätigung des hydraulischen Zylinders 22A. Das Gestänge 23 ist mit dem Frontgestänge 24A des Antriebsgestänges 24 durch ein als ein Teil des Antriebsgestänges 24 dienendes paralleles Gestänge 24B verbunden. Das Gestänge 23 kann parallel in einer Richtung entlang der Übertragungsstangen 25, 26 (d. h., die Links-und-Rechts Richtung in Fig. 1) bewegt werden, wie dies durch die gedachten Linien in Fig. 1 angedeutet ist, und synchron mit dem Schwingen des Front gestänges 24A ist das Gestänge 23 frei schwingend um einen Verbindungspunkt P des parallelen Gestänges 24B und des Gestänges 23 und der horizontalen Ebene gelagert.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Zahnstange 20 des Len kungssystems 12 mit der Spurstange 46 über ein Kugelgelenk 48 verbunden und die Spurstange 46 ist mit dem hinteren Endbereich des Drehmomenthebels 28 über ein Kugelgelenk 47 verbunden. Eine Vibrationswelle 32, deren Axialrichtung mit der vertikalen Richtung zusammenfällt, ist mit dem Drehmo menthebel 28 an einem in Längsrichtung des Drehmomenthebels 28 im wesentlichen zentralen Abschnitt einstückig verbun den.

Wie in Fig. 3 gezeigt, sind das obere und das untere Ende der Vibrationswelle 32 mit einem aus einem oberen Gestängeabschnitt 33 und einem unteren Gestängeabschnitt 35 gebildeten asymmetrischen Gestänge über Kugelgelenke ver bunden, und die Vibrationswelle 32 ist zusammen mit der Schwingung des Drehmomenthebels 28 in einer horizontalen Ebene um deren Achse drehbar gelagert, wobei diese Kugelge lenke als Stützpunkte dienen.

Weiterhin sind der obere Gestängeabschnitt 33 und der untere Gestängeabschnitt 35 mit dem Basisabschnitt 10A des Prüfstands 10 in solch einer Weise verbunden, daß sie jeweils um Drehstützpunkte 33A, 35A schwingen können. Es ist zu beachten, daß der Drehstützpunkt 33A des oberen Gestängeabschnitts 33 und das Kugelgelenk 48 (siehe Fig. 2) zwischen der Spurstange 46 und der Zahnstange 20 auf einer Hyperbel angeordnet sind, und daß der Drehstützpunkt 35A des unteren Gestängeabschnitts 35 auf einer in Bezug auf die erstere Hyperbel symmetrischen Hyperbel angeordnet ist, um die Bewegung der Spurstange 46 dazu zu bringen, sich jener Bewegung eines tatsächlichen Fahrzeuges bei dessen Betrieb so weit wie möglich anzunähern. Ein hydraulischer Zylinder einer als zweite Belastungseinrichtung dienenden Vertikalvibrationseinheit 30 ist mit dem unteren Gestänge abschnitt 35 verbunden.

Die Vertikalvibrationseinheit 30 ist an die Betriebsan weisungseinrichtung 18 angeschlossen und arbeitet auf der Grundlage der Anweisungen von der Betriebsanweisungsein richtung 18, wobei sie den mit der Vibrationswelle 32 ver bundenen Drehmomenthebel 28 veranlaßt, sich zu bewegen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind der Drehmomenthebel 28, die Übertragungsstangen 25, 26, und das Gestänge 23 so vorgese hen, daß sie die Form eines Rechteckes bei Betrachtung in Draufsicht aufweisen. Die Übertragungsstangen 25, 26 sind in der Front-und-Heck Richtung parallel zueinander angeord net und beide Endabschnitte jeder der Übertragungsstangen 25, 26 sind jeweils mit dem Drehmomenthebel 28 und dem Gestänge 23 verbunden. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Drehmomenthebel 28 in Bezug auf das Gestänge 23 in der Richtung, in welcher die Straßenoberflächengegenkraft wirkt, schwingbar gelagert (d. h., die vertikale Richtung des Blattes von Fig. 2).

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein als ein erster Lastde tektor dienender Meßwandler 42 an einem zentralen Abschnitt der vorderen Übertragungsstange 25 vorgesehen, und der Aus gang des Meßwandlers 42 ist so eingestellt, daß er einen positiven Wert aufweist, wenn der Meßwandler 42 zusammenge drückt wird. Ein als ein zweiter Lastdetektor dienender Meßwandler 44 ist an einem zentralen Abschnitt der hinteren Übertragungsstange 26 vorgesehen, und der Ausgang des Meß wandler 44 ist so eingestellt, daß er einen positiven Wert aufweist, wenn der Meßwandler 44 zusammengedrückt wird.

Des weiteren sind die in Fig. 1 und 2 ebenfalls nicht näher dargestellte Lenkwinkelschwenkeinheit 22 und die Ver tikalvibrationseinheit 30 ebenfalls mit dem rechter Hand gelegenen Ende des Lenkungssystems 12 in einer solchen Weise verbunden, wie sie ähnlich dem linker Hand gelegenen Ende des Lenkungssystems 12 verbunden sind.

Als nächstes wird ein Betrieb der vorliegenden Ausfüh rungsform beschrieben.

Falls, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Belastung in einer Richtung, in welcher die Straßenoberflächengegenkraft wirkt (beispielsweise die durch den Pfeil A in Fig. 2 angezeigte Richtung), dem Prüfstand 10 des Lenkungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch die Vertikalvibrations einheit 30 (siehe Fig. 3) aufgeprägt wird, so schwingt der Drehmomenthebel 28 in Bezug auf das Gestänge 23 in der Richtung, in welcher die Straßenoberflächengegenkraft wirkt (d. h., die Richtung von Pfeil A in Fig. 2), wie dies durch die gedachten Linien in Fig. 2 angedeutet ist. Als eine Folge wird das Gestänge 23 parallel in einer Richtung ent lang der Übertragungsstangen 25, 26 bewegt (d. h., die durch den Pfeil B angezeigte Richtung in Fig. 1), wie dies durch die gedachten Linien in Fig. 1 angedeutet ist.

In diesem Fall, wie in Fig. 2 gezeigt, sind die Axial richtungsausgänge Fh der jeweils an den Übertragungsstangen 25, 26 angebrachten Meßwandler 42, 44, welche durch Gegen kräfte (Trägheitsgegenkraft) verursacht werden, die syn chron mit den parallelen Bewegungen der Übertragungsstangen 25, 26 in der Richtung entlang der Übertragungsstangen 25. 26 erzeugt werden, den Meßwandlern 42, 44 beaufschlagt. Die Ausgänge Fh weisen die gleichen Absolutwerte und das glei che Vorzeichen auf. Es ist zu beachten, daß der Axialrich tungsausgang Fh der Meßwandler 42, 44 infolge der Träg heitsgegenkraft das Produkt aus der Masse m der Meßwandler 42, 44 und der Beschleunigung α (Fh = m × α) ist.

Andererseits, falls eine Belastung in einer Richtung, in welcher die Lenkungsgegenkraft wirkt, dem Prüfstand 10 durch die Lenkwinkelschwenkeinheit 22 beaufschlagt wird, so schwingt das Frontgestänge 24A des Antriebsgestänges 24 um die Lagerwelle 27 in der horizontalen Ebene und in der durch den in Fig. 1 mit einer doppelten Spitze versehenen Pfeil C angezeigten Richtung, und das Gestänge 23 schwingt in der horizontalen Ebene und in der durch den in Fig. 1 mit einer doppelten Spitze versehenen Pfeil D angezeigten Richtung, wobei der Verbindungspunkt P des Gestänges 23 und des mit der Lagerwelle 27 verbundenen parallelen Gestänges 24B als Drehungszentrum dient. Aus diesem Grund werden jeweils eine Druckkraft und eine Zugkraft der Übertragungs stange 25 und der Übertragungsstange 26 aufgeprägt, falls das Gestänge 23 vorwärts gerichtet in der Richtung des Pfei les D schwingt. Falls das Gestänge 23 rückwärtsgerichtet in der Richtung des Pfeiles D schwingt, werden jeweils eine Zugkraft und eine Druckkraft der Übertragungsstange 25 und der Übertragungsstange 26 aufgeprägt. Falls nämlich die Druckkraft dem Meßwandler 42 aufgeprägt wird, wird dem Meß wandler 44 die Zugkraft aufgeprägt, und falls dem Meßwand ler 42 die Zugkraft aufgeprägt wird, dann wird dem Meßwand ler 44 die Druckkraft aufgeprägt. Anders gesagt, die Aus gänge F1, F2 der Meßwandler 42, 44 weisen die gleichen Absolutwerte auf und lediglich deren Vorzeichen sind einan der entgegengesetzt.

Wird der Ausgang F2 des Meßwandlers 44 vom Ausgang F1 des Meßwandlers 42 subtrahiert, so wird der Axialrichtungs ausgang Fh der Meßwandler 42, 44 infolge der Trägheitsge genkraft ausgelöscht, und lediglich die tatsächliche Kraft (Belastung) F0 in der Richtung, in welcher die Lenkungsge genkraft wirkt, welche dem linksseitigen Ende der Zahn stange 20 des Lenkungssystem 12 aufgeprägt wird, kann erfaßt werden.

Beispielsweise ist der Ausgang F1 des Meßwandlers 42 gleich F0/2 + Fh, und der Ausgang F2 des Meßwandler 44 ist gleich -F0/2 + Fh. Aus diesem Grund, wenn die Zugkraft F2 des Meßwandlers 44 von der Druckkraft F1 des Meßwandlers 42 subtrahiert wird, wird der zu erfassende Ausgang Ft als Ft = F0 erhalten, so daß eine tatsächliche Belastung F0 in der Richtung, in welcher die Lenkungsgegenkraft wirkt, welche dem linksseitigen Ende der Zahnstange 20 des Lenkungs systems 12 aufgeprägt wird, richtig als Ausgang Ft erfaßt werden kann.

Des weiteren kann bei dem Prüfstand für das Lenkungssy stem gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich mit einem herkömmlichen Gerät ein Eingang in vertikaler Richtung auf das Lenkungssystem beaufschlagt werden, ebenso wie auch eine Belastung mit schneller Bewegung (hochfrequente Kraft). Folglich ist die Belastung auf dem Prüfstand derjenigen einer tatsächlichen Fahrt eines Fahr zeugs angenähert und die Prüfgenauigkeit somit verbessert.

Des weiteren sind bei der oben beschriebenen Ausfüh rungsform die Ausgänge der Meßwandler 42, 44 jeweils so eingestellt, daß ein positiver Wert erhalten wird, wenn die Meßwandler 42, 44 zusammengedrückt werden. Die Ausgänge der Meßwandler 42, 44 können jedoch jeweils so eingestellt wer den, daß ein negativer Wert erhalten wird, wenn die Meß wandler 42, 44 zusammengedrückt werden. Wenn die Ausgänge der Meßwandlers 42, 44 Werte mit dem gleichen Vorzeichen aufweisen, kann eine Belastung F0 in der Richtung, in wel cher die Lenkungsgegenkraft wirkt, aus einer Differenz zwi schen den Ausgängen der Meßwandler 42, 44 richtig erfaßt werden. Des weiteren können die Ausgänge der Meßwandler 42, 44 so eingestellt werden, daß sie Werte mit unterschiedli chen Vorzeichen aufweisen (beispielsweise positiv für den Ausgang eines der Meßwandler und negativ für den Ausgang des anderen), wenn diese Meßwandler zusammengedrückt wer den. In diesem Fall ist es möglich, aus der Summe der Aus gänge der Meßwandler 42, 44 die Belastung F0 in der Rich tung, in welcher die Lenkungsgegenkraft wirkt, richtig zu erfassen.

Somit kann eine Belastung in der Richtung, in welcher die Lenkungsgegenkraft wirkt, aus der Differenz zwischen den Ausgängen der Meßwandler 42, 44 oder aus der Summe der Ausgänge der Meßwandler erfaßt werden solange die Meßwand ler 42, 44 bei Aufprägen einer gleichen Last auf diese Meß wandler 42, 44 dazu vorgesehen sind, erfaßte Werte mit dem gleichen absoluten Wert auszugeben.

In Fig. 4 ist ein herkömmlicher Prüfstand für ein Len kungssystem in schematischer Draufsicht veranschaulicht. Bei einem solchen herkömmlichen Prüfstand 70 für ein Len kungssystem ist eine Zahnstange 74 innerhalb eines Len kungssystems 72 (d. h., der Abschnitt des Lenkungssystems 72 an jener Stelle, an der die Vorderräder montiert sind) mit tels Klemmitteln 76, 78 an beiden Enden eingespannt, und eine Belastung wird der Zahnstange 74 aufgeprägt. Zur glei chen Zeit wird eine Ritzelwelle 80 des Lenkungssystems 72 (d. h., der Abschnitt des Lenkungssystem 72 an jener Stelle, an der ein Steuerrad montiert ist) durch einen Servomotor 82 angetrieben und eine Drehmomentgegenkraft, welche auf die Welle des Servomotors 82 beim Antreiben einwirkt, wird mittels Drehmoment-Meßwandler 84 erfaßt. Weiterhin sind spannungsregelbare Bremskraftverstärker 86, 88, die als Mittel zum Beaufschlagen der Zahnstange 74 mit einer Bela stung in einem stationären Lenkungszustand verwendet wer den, jeweils zu Kugelschraubenbolzen 94, 96 vorgesehen, die mit den Klemmitteln 76, 78 jeweils über Kugelschrauben muttern 90, 92 fest verbunden sind. Auf diese Weise wird es möglich, eine stufenlose Einstellung einer Belastung aus zu führen, die der Zahnstange 74 aufgeprägt werden soll, um eine beliebige Belastung einfach und genau einzustellen.

Im Prüfstand 70 für das Lenkungssystem sind beide End abschnitte der Zahnstange 74 zum Pressen gegen die Meßwand ler 104, 106 vorgesehen, welche an den Klemmitteln 76, 78 jeweils über Andrückmittel 100, 102 befestigt sind. Als solche Meßwandler 104, 106 werden Meßwandler eingesetzt, die Dehnungsmeßstreifen verwenden, um die Erfassung einer niederfrequenten Kraft zu ermöglichen.

Wird dementsprechend ein Fall in Betracht gezogen, bei dem eine Belastung in einer Richtung, in welcher eine Stra ßenoberflächengegenkraft wirkt, zusätzlich zur Belastung in einer Richtung, in welcher eine Lenkgegenkraft wirkt, dem Lenkungssystem 72 eingegeben wird, so wirkt eine Kraft in einer Richtung, in welcher eine Lenkgegenkraft wirkt (im nachfolgenden als Trägheitsgegenkraft bezeichnet), hervor gerufen durch die Belastung in einer Richtung, in welcher eine Straßenoberflächengegenkraft wirkt, auf diese Meßwand ler 104, 106 ein. Ein Dehnung erzeugender Abschnitt eines Dehnungsmeßstreifens wird seinerseits durch die Trägheits gegenkraft in Schwingung versetzt und eine Dehnung wird darin erzeugt. So entspricht nämlich der Ausgang Ft der Meßwandler 104, 106 der Summe der tatsächlichen Kraft (Last) Fo in der Richtung, in welcher die Lenkungsgegen kraft wirkt und der Axialrichtungsausgang Fh der Meßwandler 104, 106 der Trägheitsgegenkraft, nämlich Ft = Fo + Fh.

Deshalb ist es mit einem solchen herkömmlichen Prüf stand für ein Lenkungssystem nicht möglich, die tatsäch liche Belastung in der Richtung, in welcher die Lenkungs gegenkraft wirkt, richtig zu erfassen.

Wie bereits weiter oben beschrieben, ist die vorliegen de Erfindung demgegenüber derart aufgebaut, daß bei dem erfindungsgemäßen Prüfstand für das Lenkungssystem mit der ersten Belastungseinrichtung zum Beaufschlagen des Len kungssystems mit einer Belastung in der Richtung, in wel cher die Lenkungsgegenkraft wirkt, und der zweiten Bela stungseinrichtung zum Beaufschlagen des Lenkungssystems mit einer Belastung in einer Richtung, in welcher die Straßen oberflächengegenkraft wirkt, der Prüfstand aufweist: die ersten Gestänge, die aus einem Paar paralleler Gestängeab schnitte gebildet sind, und die zweiten Gestänge, welche ein Paar paralleler, in einer Querrichtung zu den ersten Gestängen angeordnete Gestängeabschnitte aufweisen, wobei jedes der Paare paralleler Gestängeabschnitte der zweiten Gestänge an zwei Punkten mit den ersten Gestängen verbunden ist, so daß eines der ersten Gestänge in einer Richtung, in welcher die Straßenoberflächengegenkraft wirkt, in Bezug auf das andere bewegt werden kann und das erste Gestänge schwingen kann, wobei die zweite Belastungseinrichtung und ein radseitiger Verbindungsabschnitt des Lenkungssystems mit dem einen der ersten Gestänge verbunden sind, die erste Belastungseinrichtung mit dem anderen der ersten Gestänge über einen Verbindungsmechanismus verbunden ist, der es dem anderen der ersten Gestänge ermöglicht, frei zu schwingen, wobei ein Zentralabschnitt zweier Verbindungspunkte der zweiten Gestänge mit dem anderen der ersten Gestänge infol ge der Belastung durch die erste Belastungseinrichtung als Zentrum der Drehung dient, und der erste Lastdetektor an einem der zweiten Gestänge angebracht ist und der zweite Lastdetektor an dem anderen der zweiten Gestänge angebracht ist. Infolgedessen hat die vorliegende Erfindung den vor züglichen Effekt, daß sie eine richtige Erfassung der auf das Lenksystem aufgebrachten Belastung in der Richtung, in welche die Lenkgegenkraft wirkt, ermöglicht.

Während die hier offengelegte bevorzugte Ausführungs form der vorliegenden Erfindung eine bevorzugte Form dar stellt, sollte es klar sein, daß auch andere Formen ange wendet werden können.

Claims

1. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) weist eine erste Belastungseinrichtung zum Beaufschlagen des Lenkungssystems (12) mit einer Belastung in einer Rich tung, in welcher eine Lenkgegenkraft wirkt, und eine zweite Belastungseinrichtung zum Beaufschlagen des Len kungssystems (12) mit einer Belastung in einer Rich tung, in welcher eine Straßenoberflächengegenkraft wirkt, auf, wobei der Prüfstand (10) umfaßt:
erste Gestänge, die aus einem Paar paralleler Gestänge abschnitte (25; 26) gebildet sind, und
zweite Gestänge, welche ein Paar paralleler, in einer Querrichtung zu den ersten Gestängen angeordnete Gestängeabschnitte (24A; 24B) aufweisen, wobei jedes der Paare paralleler Gestängeabschnitte (24A; 24B) der zweiten Gestänge an zwei Punkten mit den ersten Gestän gen verbunden ist, so daß eines der ersten Gestänge in einer Richtung, in welcher die Straßenoberflächengegen kraft wirkt, in Bezug auf das andere bewegt werden kann und das erste Gestänge schwingen kann,
dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Belastungseinrichtung und ein radseitiger Verbindungsabschnitt des Lenkungssystems (12) mit dem einen der ersten Gestänge verbunden sind,
die erste Belastungseinrichtung mit dem anderen der ersten Gestänge über einen Verbindungsmechanismus ver bunden ist, der es dem anderen der ersten Gestänge ermöglicht, frei zu schwingen, wobei ein Zentralab schnitt zweier Verbindungspunkte der zweiten Gestänge mit dem anderen der ersten Gestänge infolge der Belas tung durch die erste Belastungseinrichtung als Zentrum der Drehung dient, und
ein erster Lastdetektor an einem der zweiten Gestänge angebracht ist und ein zweiter Lastdetektor an dem anderen der zweiten Gestänge angebracht ist.

2. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bela stungseinrichtung als eine Lenkwinkelschwenkeinheit (22) ausgebildet ist.

3. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Belastungseinrichtung als eine Vertikalvibrationsein heit (30) ausgebildet ist.

4. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der ersten Gestänge als ein Drehmomenthebel (28) ausgebil det ist, mit dem eine Vibrationswelle (32), deren Axialrichtung mit der Vertikalrichtung zusammenfällt, mit einem in Längsrichtung des Drehmomenthebels (28) im wesentlichen zentralen Abschnitt einstückig verbunden ist, und daß die zweite Belastungseinrichtung mit dem einen der ersten Gestänge über die Vibrationswelle (32) verbunden ist.

5. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das obere und das untere Ende der Vibrationswelle (32) mit einem aus einem oberen Gestängeabschnitt (33) und einem unteren Gestängeabschnitt (35) gebildeten asymmetrischen Gestänge über Kugelgelenke verbunden sind, und daß die Vibrationswelle (32) synchron zur Schwingung des Drehmomenthebels (28) in einer horizontalen Ebene um deren Achse drehbar ist, wobei die Kugelgelenke als Stützpunkte dienen.

6. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehstütz punkt (33A; 35A) des oberen Gestängeabschnittes (33) und des unteren Gestängeabschnittes (35) und der rad seitige Verbindungsabschnitt des Lenkungssystems (12) auf einer Hyperbel angeordnet sind.

7. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radseitige Verbindungsabschnitt des Lenkungssystems (12) als eine Zahnstange (20) des Lenkungssystems (12) ausgebildet ist und über eine Spurstange mit einem hinteren Endab schnitt des einen der ersten Gestänge verbunden ist.

8. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbin dungsmechanismus als ein ein Frontgestänge (24A) und ein paralleles Gestänge (24B) aufweisendes Antriebsge stänge (24) ausgebildet ist, wobei das Frontgestänge (24A) in einer horizontalen Ebene und um eine fest stehende Lagerwelle (27) frei schwenkbar vorgesehen ist infolge Betätigung der mit dem Frontgestänge (24A) und dem parallelen Gestänge, welches das Frontgestänge (24A) und das andere der ersten Gestänge verbindet, verbundenen ersten Belastungseinrichtung.

9. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Lastdetektor als Meßwandler (42; 44) ausge bildet sind.

10. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Lastdetektor jeweils derart geschaltet sind, daß beim Zusammendrücken Ausgänge mit gleichen Vorzei chen erfaßt werden.

11. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese gleichen Vorzeichen positiv sind.

12. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung in Wirkungsrichtung der Lenkgegenkraft aus einer Diffe renz jeweiliger Ausgänge des ersten und des zweiten Lastdetektors erfaßt wird.

13. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Last detektor und der zweite Lastdetektor als Meßwandler (42; 44) ausgebildet sind, die jeweils derart geschal tet sind, daß beim Zusammendrücken positive Ausgänge erfaßt werden, und daß die Kraft in der Wirkungsrich tung der Lenkgegenkraft aus einer Differenz jeweiliger Ausgänge der Meßwandler (42; 44) erfaßt wird.

14. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) weist eine Lenkwinkelschwenkeinheit (22) zum Beaufschlagen des Lenkungssystems (12) mit einer Belastung in einer Richtung, in welcher eine Lenkgegenkraft wirkt, und eine Vertikalvibrationseinheit (30) zum Beaufschlagen des Lenkungssystems (12) mit einer Belastung in einer Richtung in welcher eine Straßenoberflächengegenkraft wirkt, auf, wobei der Prüfstand (10) umfaßt:
erste Gestänge, die aus einem Paar paralleler Gestänge abschnitte (25; 26) gebildet sind, und
zweite Gestänge, welche ein Paar paralleler, in einer Querrichtung zu den ersten Gestängen angeordnete Gestängeabschnitte (24A; 24B) aufweisen, wobei jedes der Paare paralleler Gestängeabschnitte (24A; 24B) des zweiten Gestänge an zwei Punkten mit den ersten Gestän gen verbunden ist, so daß eines der ersten Gestänge in einer Richtung, in welcher die Straßenoberflächengegen kraft wirkt, in Bezug auf das andere bewegt werden kann und das erste Gestänge schwingen kann,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Vertikalvibrationseinheit (30) mit dem einen der ersten Gestänge über eine Vibrationswelle (32) verbun den ist, deren Axialrichtung mit der Vertikalrichtung zusammenfällt und welche einstückig mit dem einen der ersten Gestänge an einem in Längsrichtung des einen der ersten Gestänge im wesentlichen zentralen Abschnitt verbunden ist, und daß ein radseitiger Verbindungsab schnitt des Lenkungssystems (12) mit einem hinteren Endabschnitt des einen der ersten Gestänge verbunden ist,
die Lenkwinkelschwenkeinheit (22) mit dem anderen der ersten Gestänge über einen Verbindungsmechanismus ver bunden ist, der es dem anderen der ersten Gestänge ermöglicht, frei zu schwingen infolge einer Belastung durch die Lenkwinkelschwenkeinheit (22), wobei ein Zen tralabschnitt zwischen zwei Verbindungspunkten der zweiten Gestänge mit dem anderen der ersten Gestänge als Zentrum der Drehung dient, und
Meßwandler (42; 44) zum Bestimmen der Last jeweils an dem einen und an dem anderen der zweiten Gestänge ange bracht sind, und daß eine Kraft in Wirkungsrichtung der Lenkgegenkraft aus einer Differenz jeweiliger Ausgänge der Meßwandler (42; 44) erfaßt wird.

15. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das obere und das untere Ende der Vibrationswelle (32) mit einem aus einem oberen Gestängeabschnitt (33) und einem unteren Gestängeabschnitt (35) gebildeten asymmetrischen Gestänge über Kugelgelenke verbunden sind, und daß die Vibrationswelle (32) synchron zur Schwingung des Drehmomenthebels (28) in einer horizontalen Ebene um deren Achse drehbar ist, wobei die Kugelgelenke als Stützpunkte dienen.

16. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbin dungsmechanismus als ein ein Frontgestänge (24A) und ein paralleles Gestänge (24B) aufweisendes Antriebsge stänge (24) ausgebildet ist, wobei das Frontgestänge (24A) in einer horizontalen Ebene und um eine fest stehende Lagerwelle (27) frei schwenkbar vorgesehen ist infolge einer Betätigung eines mit dem Frontgestänge (24A) und dem parallelen Gestänge, welches das Frontge stänge (24A) und das andere des ersten Gestänges ver bindet, verbundenen hydraulischen Zylinders (22A) der Lenkwinkelschwenkeinheit (22).

17. Ein Prüfstand (10) für ein Lenkungssystem (12) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der radseitige Verbindungsabschnitt des Lenkungssystems (12) eine Zahnstange (20) des Lenkungssystems (12) ist und über eine Spurstange mit einem hinteren Endabschnitt des einen der ersten Gestänge verbunden ist.