DE19710585A1 - Verfahren zur Simulation von durch Fahrtwind verursachten Kräften - Google Patents
Verfahren zur Simulation von durch Fahrtwind verursachten KräftenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Simulation von durch den
Fahrtwind verursachten und an an einer Fahrzeugkarosserie beweglich
angeordneten Bauteilen wirkenden Kräften, insbesondere an einem
Schiebeausstelldach wirkenden Auftriebskräften, in einem Prüfstand.
In einem sich fortbewegenden Kraftfahrzeug treten aufgrund der
Luftströmung um dasselbe an verschiedenen Oberflächenbereichen
gegenüber dem gerade herrschenden Umgebungs-Luftdruck sowohl erhöhte
als auch niedrigere Luftdrücke (Überdruck, Unterdruck) auf. Ein Unterdruck
äußert sich bei dem gerade betroffenen Kraftfahrzeugbauteil als nach außen
gerichtete, über die Fläche verteilt auch unterschiedlich starke Kräfte.
An einem Schiebeausstelldach beispielsweise wirken die Kräfte auf den
Deckel und damit auch auf die komplette Halte- und Betätigungsmechanik
(Gelenke, Lager, Gleitführungen usw.). Diese Kräfte können rechnerisch
ermittelt bzw. in entsprechenden Windkanälen experimentell bestimmt
werden. Die dauerhafte Funktionsfähigkeit und Betriebssicherheit der Halte-
und Betätigungsmechanik wird üblicherweise im Rahmen eines
Prüfstandsdauerlaufes getestet.
Um den Prüfstandsdauerlauf des Schiebeausstelldaches so
wirklichkeitsgetreu wie möglich zu gestalten, wird nach internem Stand der
Technik bei der Anmelderin der Deckel eines in einem Dachausschnitt eines
Fahrzeugdaches montierten und mit der kompletten Halte- und
Betätigungsmechanik ausgestatteten Schiebeausstelldaches mit einer
konstanten, nach außen gerichteten Zug kraft beaufschlagt, welche durch ein
Gewicht aufgebracht wird, das über Seil und Umlenkrollen und einen daran
angeschlossenen Rahmen sowie untenseitige Saugnäpfe auf das
Schiebeausstelldach einwirkt. Das Gewicht entspricht dabei einer in einem
Lastenheft geforderten Windlastkraft von beispielsweise 220 N.
Diese Vorgehensweise erscheint verbesserungswürdig. So kann mit dem
gewählten Gewicht nämlich nicht dem Umstand Rechnung getragen werden,
daß die Auftriebskräfte nicht stets konstant sind. Dies gilt um so weniger,
wenn man bedenkt, daß der Deckel des Schiebeausstelldaches ja
verschiedene Positionen (geschlossen, teilweise geöffnet, schräg
ausgestellt) einnehmen kann, wodurch sich stets unterschiedliche
Auftriebskräfte und somit auch unterschiedliche Belastungen für die Halte-
und Betätigungsmechanik ergeben.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Verfahrensweise zur Simulation von durch den Fahrtwind verursachten und
an Fahrzeug-Bauteilen wirkenden Kräften bereitzustellen, welche eine sehr
wirklichkeitsnahe Simulation erlaubt.
Die erfindungsgemäße Lösung ist im Patentanspruch 1 zu sehen. Eine zur
Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung zeigt
Patentanspruch 3 auf.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend näher erläutert und in der
zugehörigen Zeichnung weiter verdeutlicht. Diese zeigt in
Fig. 1 eine schematisierte Ansicht einer zur Durchführung der
erfindungsgemäßen Verfahrensweise geeigneten Vorrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Darstellung nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 mit den die Auftriebskraft simulierenden
Mitteln in vergrößerter Darstellung,
Fig. 4 ein Schaubild, welches die Abhängigkeit zwischen Auftriebskraft und
der Position des Schiebeausstelldach-Deckels verdeutlicht und
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Regelkreises zur Durchführung
der erfindungsgemäßen Verfahrensweise.
Wie sich aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 ergibt, ist ein
Schiebeausstelldach mit Deckel 1 und mit dessen serienmäßiger Halte- und
Betätigungsmechanik 2 in einem Fahrzeugdach 11 montiert und letzteres
von Stützen 3 aufgenommen, die auf einem Grundstell 4 angeordnet sind.
Der Deckel 1 befindet sich in seiner Ausgangsstellung (geschlossen), wobei
weitere mögliche Positionen, nämlich schräg ausgestellt und nach unten
versenkt (für die Schiebe-Öffnungsbewegung), in strichpunktierten Linien
angedeutet und mit den Bezugszeichen 6 und 7 versehen sind.
An der Oberseite des Deckels 1 greifen, gleichmäßig verteilt, vier Saugnäpfe
8 an, die an einem aus schräg gerichteten Armen 9 und Querbügel 10
bestehenden Rahmen befestigt sind.
Etwa mittig am Querbügel 10 greift ein Seil 12 an, an welches eine
Kraftmeßdose 13 angeschlossen ist.
Für die weiteren Erläuterungen wird ergänzend auch auf Fig. 3 verwiesen.
So ist oberhalb der Kraftmeßdose 13 an dieser ein weiteres Seil 14
angeschlossen, welches aus zwei Seilsträngen 15, 16 besteht, die auf ein
Verbindungsrohr 17 aufgewickelt sind, welches zwei
Magnetpulverkupplungen 18, 19 miteinander verbindet. Daran sind auch die
Seilstränge 15, 16 angeschlossen (Verbindungsstellen 20, 21).
Magnetpulverkupplungen als solche sind im Stand der Technik hinlänglich
bekannt. Sie dienen in der Regel zum Übertragen einer Drehbewegung mit
veränderbarer Übersetzung bzw. zum Übertragen einer Drehbewegung
durch Reibung zwischen umlaufenden Gliedern. Als Reibungsmittel kommen
dabei magnetisierbare Stäube (ggf. auch Flüssigkeiten) zum Einsatz. Im
vorliegenden Fall besteht jede Magnetpulverkupplung 18, 19 aus einem etwa
topfförmigen Gehäuse 23 mit innenliegender Spule 24, welche der
Magnetisierung einer Eisenpulverfüllung 25 dient und damit einen mehr oder
weniger starken Reibschluß zu einem innenliegenden Läufer 26 herstellt.
Jeder Läufer 26 ist drehfest mit einer Welle 27 verbunden, welche durch das
Verbindungsrohr 17 hindurch ragt und in Lagern 28, 29 aufgenommen ist.
Diese sind in Bügel 30, 31 eingesetzt, welche von einem oberen Rahmen 33
des Prüfstandes wegragen. Die topfförmigen Gehäuse 23 zusammen mit
dem Verbindungsrohr 17 sind ebenfalls über Lager 36, 37 von der Welle 27
aufgenommen.
Einenends ragt die Welle 27 seitlich aus dem Lager 29 bzw. dem Bügel 31
heraus und ist über ein Getriebe 34 mit einem Elektromotor 35 gekoppelt,
wobei Getriebe 34 und Motor 35 vom Bügel 31 gehalten werden.
Der Elektromotor 35 treibt mit konstanter Geschwindigkeit und konstantem
Drehmoment die Läufer 26 der Magnetpulverkupplungen 18,19 an. Durch
entsprechende Ansteuerung der Spulen 24 und Magnetisierung der
Eisenpulverfüllungen 25 entsteht eine Drehmomentübertragung und damit
Mitnahmeverbindung mit den Gehäusen 23, wodurch sich diese drehen und
über Seile 12,14 und Meßdose 13 ein die Auftriebskraft simulierende
Zugkraft FZ auf den Deckel 1 ausüben.
Die Größe der Zug kraft FZ kann dadurch variabel gestaltet werden und zwar
abhängig davon, ob der Deckel 1 sich in der Ausgangsposition oder in einer
mehr oder weniger geöffneten 7 oder ausgestellten 6 Position befindet. Eine
entsprechende Soll-Kennlinie ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei gibt S1 den
Ausstellweg und S2 den Öffnungsweg wieder (vgl. Fig. 1). Eine Auftriebs
kraft-Simulation ist nur für kurze Öffnungswege S2 erforderlich, da beim
tatsächlichen Fahrbetrieb bereits beim Absenken des Deckels 1 an dessen
Vorderkante (in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges gesehen) ein Spalt 38
entsteht, durch den vom Fahrgastraum kommende Luft strömen kann (Pfeil
39), wodurch die Auftriebskraft stark abgebaut wird.
Ist die Kraftmeßdose 13 an eine Regeleinheit angeschlossen, über die auch
die Strombeaufschlagung der Spulen 24 ansteuerbar ist und werden
des weiteren die verschiedenen Positionen des Deckels 1 erfaßt, so läßt sich
damit ein Regelkreis aufbauen in dem Sinne, daß sich eine ausstellhöhen-
und öffnungswegeabhängige kennlinienrichtige Kraftaufbringung (Zugkraft
FZ) auf den Deckel 1 ergibt.
Ein solcher Regelkreis ist in Fig. 5 dargestellt. Eine von einem Netzteil 40
gespeiste Schiebeausstelldach-Ablaufsteuerung 41 beaufschlagt einen dem
Deckel 1 zugeordneten serienmäßigen Stellmotor 42, der auf nicht näher
gezeigte Weise mit der Halte- und Betätigungsmechanik 2 gekoppelt ist und
nach einem fest vorgegebenen Ablaufprogramm den Deckel 1 in
verschiedene Ausstell- und Öffnungspositionen bringt. Repräsentativ
wiedergegeben werden diese verschiedenen Positionen von einem
Drehwinkelpotentiometer 43, welches die entsprechenden Signale an einen
Meßverstärker mit PID-Regler 44 gibt. Dieser ist mit einem Steuerungs- und
Überwachungsrechner 45 verbunden, in dem auch die Fig. 4 gezeigte
Kennlinie abgelegt ist.
In den Meßverstärker 44 fließen auch die Informationen der
Schiebeausstelldach-Ablaufsteuerung 41 und die von der Kraftmeßdose 13
ermittelten Zugkraftwerte FZ ein. Aus dem lst-Soll-Vergleich zwischen
Position des Deckels 1, der dieser Position gemäß Kennlinienverlauf
zugeordneten Soll-Zugkraft FZ und der von der Kraftmeßdose 13 gelieferten
Ist-Zugkraft FZ wird ggf. ein Korrekturwert ermittelt, der einer
Kupplungssteuerung 46 zugeleitet wird und über die ggf. ein korrigierter
Stromwert den Spulen 24 der Magnetpulverkupplungen 18, 19 zugeleitet
wird.
Claims (5)
1. Verfahren zur Simulation von durch den Fahrtwind verursachten und an
an einer Fahrzeugkarosserie beweglich angeordneten Bauteilen (1)
wirkenden Kräften, insbesondere an einem Schiebeausstelldach
wirkenden Auftriebskräften, wobei das Bauteil (1) nacheinander in
verschiedene Positionen gebracht, der jeweiligen Position eine auf das
Bauteil (1) einwirkende Kraft FZ zugeordnet und diese in das Bauteil (1)
eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft FZ
auch während des Verbringens des Bauteiles (1) in die verschiedenen
Positionen auf das Bauteil (1) einwirkt und daß die Anpassung der Kraft
FZZ über einen Soll-Ist-Vergleich erfolgt.
3. Prüfstand zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei
Mittel (3) zur Aufnahme des Bauteiles (1) mit zugeordneten Halte-,
Betätigungs- und Antriebsmitteln (2, 42) vorhanden sind und daß zur
Einleitung der Kraft Fz auf eine Oberfläche des Bauteiles (1) ein Motor
(35) mit nachgeschaltetem Reibschlußgetriebe (18, 19) angeordnet sind.
4. Prüfstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Motor
(35) zwei auf einer Welle (27) angeordnete Magnetpulverkupplungen
(18, 19) angeschlossen sind, auf deren Verbindungsrohr (17) ein Seil (14)
aufgewickelt ist, welches endseitig zumindest mittelbar mit dem Bauteil (1)
verbunden ist.
5. Prüfstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Seil (14)
eine Kraftmeßdose (13) zugeordnet ist, daß weiterhin dem Bauteil (1) ein
Stellmotor (42) mit Drehwinkel-Erfassungselement (43) und eine
Ablaufsteuerung (41) zugeordnet sind, wobei Meßwerte als
Eingangssignale einer Regeleinheit (44, 45) zufließen, über die die
Magnetpulverkupplungen (18, 19) angesteuert (Kupplungssteuerung 46)
werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997110585 DE19710585C2 (de) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Verfahren und Prüfstand zur Simulation von durch Fahrtwind verursachten Kräften |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19710585A1 true DE19710585A1 (de) | 1998-09-24 |
DE19710585C2 DE19710585C2 (de) | 1999-09-23 |
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DE (1) | DE19710585C2 (de) |
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