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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung, für einen
Triebsatzprüfstand,
insbesondere eine Lagervorrichtung umfassend ein Stützgestell,
an dem mittels geeigneter Stützeinrichtungen ein
Triebsatz befestigbar ist.
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Lagervorrichtungen
der eingangs genannten Art werden im Kraftfahrzeug-, inbesondere
Automobilbereich in großem
Umfang zu Test- und Prüfzwecken
eingesetzt.
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Eine
Lagervorrichtung für
Triebsatzprüfstände der
eingangs genannten Art ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 83 15 788 U1 bekannt.
Der darin beschriebene Triebsatz umfaßt einen Motor und ein daran
angeschlossenes Getriebe mit einer Abtriebswelle. Die Abtriebswelle
des Getriebes ist mit einem Bremsaggregat zur Lastsimulation verbunden.
Die darin beschriebene Lagervorrichtung ist jedoch nicht in der
Lage, die Einflüsse
von Fahrwerk und Karosserie eines Kraftfahrzeugs auf die Verbindung
von Triebsatz und abtriebsseitiger Last zu simulieren.
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Aus
der
DE 35 15 010 C2 ist
ein Prüfstand zur
Untersuchung einer mit einer Brennkraftmaschine zusammenwirkenden
Kraftfahrzeugseinrichtung bekannt. Der Prüfstand umfasst zwei Servohydraulikzylinder,
auf denen ein Tragrahmen angeordnet ist. Der Tragrahmen ist über räumlich verteilt
angeordnete Führungsstreben
mit feststehenden Standsäulen räumlich beweglich
ortsfest gehalten. Im Tragrahmen ist ein betriebsfähiger Kraftfahrzeugsantriebsstrang mit
betreibbarer Brennkraftmaschine angeordnet.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist die Schaffung
einer Lagervorrichtung für
einen Triebsatzprüfstand,
die die Einflüsse von
Karosserie und Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines
Automobils, weitestgehend simuliert.
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Die
Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Erfindungsgemäß umfaßt Lagermittel,
die das Stützgestell
so haltern, daß es
zusammen mit dem an ihm befestigten Triebsatz Drehschwingungen ausführen kann.
Vorzugsweise kann das Stützgestell die
Drehschwingungen um einen Drehpol herum ausführen, der parallel zu einer
Abtriebswelle des Triebsatzes ausgerichtet ist und sich im wesentlichen in
deren Nähe
befindet. Drehschwingungen, die um einen derartigen Drehpol herum,
ausgeführt
werden, entsprechen in etwa den Schwingungen, die ein Triebsatz
in der Karosserie eines Fahrzeugs ausführen kann.
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Zur
Anpassung der Drehschwingungsfrequenz des Stützgestells und des daran befestigten Triebsatzes
an die in einem Fahrzeug typischen Eigenschwingungen können an
dem Stützgestell
vorteilhafterweise Gewichte anbringbar sein.
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Außerdem umfassen
die erfindungsgemäßen Lagermittel
ein Gelenkviereck, über
das das Stützgestell
mit dem Untergrund des Triebsatzprüfstandes verbunden ist. Das
Gelenkviereck ist vorteilhafterweise so ausgebildet, daß es zwei
obere, an den Unterseiten des Stützgestells
befestigte Lagerböcke
sowie zwei diesen etwa gegenüberliegende untere,
an dem Untergrund des Triebsatzprüfstandes befestigte Lagerböcke umfaßt, wobei
jeweils ein oberer Lagerbock mit einem unteren Lagerbock über zwei
an ihren beiden Enden drehbar gelagerte Hebel verbunden ist. Vorzugsweise
sind diese beiden Hebel nicht gleich lang. Die Verwendung eines
Gelenkvierecks wird bevorzugt, weil die direkte schwenkbare Lagerung
der Abtriebswelle aus geometrischen Gründen nur schwierig realisierbar
ist, da die Lager dazu konzentrisch zur Abtriebswelle angeordnet
sein müßten. Durch
geeignete Wahl der Hebel kann erreicht werden, daß während einer
Schwenkbewegung nur eine geringe zusätzliche Aufwärts- und
Abwärtsbewegung
des Triebsatzes auftritt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung umfassen die Lagermittel weiterhin eine Dämpfungseinrichtung,
die das Stützgestell
mit dem Untergrund des Triebsatzprüfstandes verbindet. Die Dämpfungseinrichtug
ist vorteilhafterweise an dem dem Triebsatz gegenüberliegenden Ende
des Stützgestells
angeordnet und umfaßt
vorzugsweise mindestens zwei Federdruck-Fluidschwingungsdämpfer (z. B. Gasdruckfederdämpfer), die
sich von ihrem Anlenkpunkt an dem Stützgestell in entgegengesetzte
Richtungen etwa senkrecht zur Achsrichtung der Abtriebswelle, beispielsweise
nach oben und nach unten, weg erstrecken. An ihren anderen Enden
sind diese Federdruck-Fluidschwingungsdämpfer an einem Dämpferhalter
festgelegt, der starr mit dem Untergrund des Triebsatzprüfstandes
verbunden ist. Hierbei kann einer der beiden Federdruck-Fluidschwingungsdämpfer so
ausgelegt sein, daß er
die Vorderachsfederung simuliert. Der andere der beiden Federdruck-Fluidschwingungsdämpfer kann
so ausgelegt sein, daß er
die Hinterachsfederung simuliert. Auf diese Weise werden die Drehschwingungen,
die das Stützgestell
mit dem Triebsatz um den Drehpol herum ausführen kann, den tatsächlich in
einem Fahrzeug möglichen
Drehschwingungen weitestgehend angeglichen.
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Bei
herkömlichen
Lagervorrichtungen ist der Triebsatz gegenüber einem Fixpunkt, der beispielsweise
der Untergrund des Triebsatzprüfstandes
ist, abgestützt
ist. Demgegenüber
ist der Triebsatz im Fahrzeug über
schwingungsdämpfende
Lager an der Karosserie abgestützt,
die sich über
das Fahrwerk auf der Straße
abstützt.
Die erfindungsgemäße Lagervorrichtung
simuliert insbesondere in ihren bevorzugten Weiterbildungen dieses
Schwingungs- und Dämpfungsverhalten
der Triebsatzlagerung im Fahrzeug weitestgehend.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich
anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
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1 eine
perspektivische Darstellung der Lagervorrichtung schräg von der
Seite;
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2 eine
perspektivische Darstellung von schräg oben;
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3 eine
perspektivische Darstellung der Dämpferbefestigung.
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Zunächst wird
auf 1 und 2 Bezug genommen. Das dargestellte
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung
für Triebsatzprüfstände umfaßt im wesentlichen
ein U-förmiges
Untergestell 1, auf dessen Oberseite vermittels geeigneter
stabförmiger
Aggregatstützen 16 ein Triebsatz 6 befestigt
ist, der aus einem Motor und einem Getriebe besteht, an dessen Abtriebswelle 61 nicht
abgebildete Bremssysteme zur Lastsimulation angekoppelt werden können. Ebenfalls
nicht dargestellt sind die für
den Motorbetrieb benötigten
Zu- und Ableitungen, wie beispielswiese Brennstoffleitung, Auspuffleitung
oder elektrische Steuerleitungen.
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Die
erfindungsgemäße Lagervorrichtung umfaßt weiterhin
ein Gelenkviereck 2, über
das das U-förmige
Untergestell 1 mit dem Untergrund des Triebsatzprüfstandes
verbunden ist. Weiterhin umfaßt
die Lagervorrichtung eine Dämpfungseinrichtung 3,
die die Drehschwingungen, die das U-förmige Untergestell 1 aufgrund
der Verbindung über
das Gelenkviereck 2 mit dem Untergrund ausführen kann, abdämpft.
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Das
U-förmige
Untergestell 1 besteht aus einem linken Rahmenprofil 11 und
einem parallel dazu verlaufenden rechten Rahmenprofil 12 sowie
einer diese beiden verbindenden Quertraverse 13. Das linke
Rahmenprofil 11, das rechte Rahmenprofil 12 sowie
die Quertraverse 13 sind vorzugsweise als Metall-Kastenprofile
ausgeführt
und miteinander verschweißt.
Auf dem linken Rahmenprofil 11 und dem rechten Rahmenprofil 12 ist
jeweils über
die gesamte Länge
eine Befestigungsschiene 15 angebracht. Die Befestigungsschienen 15 verfügen über eine
z. B. T-förmige
Nut 17 zur Aufnahme der Aggregatstützen 16. Nicht dargestellt
sind Anschlußbeschläge zur Verbindung
des Triebsatzes 6 mit den Aggregatstützen 16 und zur Verbindung
der in der T-förmigen
Nut 17 verschiebbaren Aggregatstützen 16 mit den Befestigungsschienen 15.
Der Triebsatz 6 wird mittels der Aggregatstützen 16 vorzugsweise
im Bereich der der Quertraverse 13 gegenüberliegenden
Seite des Untergestells 1 befestigt. Mittels' der Aggregatstützen 16 und
der nicht dargestellten Befestigungsbeschläge wird der Triebsatz 6 mit
dem Untergestell 1 fest verbunden.
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Die
bodenseitige Befestigung des Untergestells i erfolgt durch zwei
etwa im triebsatzseitigen Endbereich an der Unterseite der Rahmenprofile 11, 12 angeordnete
Hebel 21 sowie zwei im Bereich zwischen Triebsatz 6 und
Quertraverse 13 an der Unterseite der Rahmenprofile 11, 12 angeordnete
Hebel 22, wobei die Hebel 22 durch zwei querverlaufende Verbindungsleisten 23 miteinander
verbunden sind und wobei die Hebel 21 kürzer sind als die Hebel 22. Die
Hebel 21 und 22 werden in oberen Lagerböcken 24 mittels
Bolzen 241 drehbar gelagert. Die oberen Lagerböcke 24 verfügen beidenends über Lagerschuhe 242,
welche mit einer Lagerbockschiene 243 verbunden sind. Die
Lagerbockschiene 243 sowie die Lagerschuhe 242 werden
mit dem jeweiligen Rahmenprofil 11 bzw. 12 verschraubt.
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Die
Hebel 21 und die Hebel 22 sind bodenseitig jeweils
an unteren Lagerböcken 25 befestigt. Die
unteren Lagerböcke 25 verfügen beidenends über je einen
Lagerschuh 252, welche eine nach oben gerichtete gabelförmige Halterung 254 zur
Aufnahme der Hebel 21 bzw. 22 aufweisen. Die Verbindung
der Hebel 21 und 22 mit den Lagerschuhen 252 erfolgt
drehbar mittels Bolzen 251. Die Lagerschuhe 252 sind
mittels einer als Profil gestalteten Lagerbockschiene 253 starr
miteinander verbunden. Die Lagerböcke 25 werden mit
dem Untergrund durch Verschrauben oder durch eine Klemmvorrichtung fest
verbunden. Der Abstand der oberen Lagerschuhe 242 zueinander
ist geringer als der Abstand der bodenseitigen Lagerschuhe 252 zueinander.
Der Drehpol, das heißt
die sich zeitlich parallel verschiebende Drehachse, um die herum
die Lagervorrichtung beispielsweise Nickbewegungen ausführen kann,
des aus den Hebeln 21 und 22 in Verbindung mit
dem oberen Lagerbock 24 und dem unteren Lagerbock 25 gebildeten
Gelenkvierecks 2 ist vorzugsweise parallel zur Abtriebswelle 61 ausgerichtet
und in deren Nähe
angeordnet.
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Im
folgenden wird die Dämpfungseinrichtung 3 näher beschrieben.
An der Quertraverse 13 ist eine Dämpferbefestigung 14 angebracht
(siehe 3). Diese besteht aus einem rechteckigen Stahlprofil, welches
sich zunächst
senkrecht nach oben erstreckt, um dann in einem 45°-Winkel schräg nach oben
und in Richtung auf den Triebsatz 6 und schließlich nach
einer weiteren 45°-Abwinkelung waagerecht
auf den Triebsatz 6 zu zuverlaufen. Die Dämpferbefestigung 14 verfügt im unteren
Bereich über
einen Fuß 141 zur
Befestigung an der Quertraverse 13. An der in etwa rechtwinklig
in Richtung des Triebsatz 6 zeigenden Seite der Dämpferbefestigung 14 befindet
sich eine in vertikaler Richtung verlaufende Nut 142. In
die Nut sind zwei Bohrungen 143 eingebracht, welche der
Aufnahme zweier senkrecht untereinander angeordneter Bolzen 144 dienen.
Mit dem oberen Bolzen 144 wird ein Gasdruckfederdämpfer 4 als
Federdruck-Fluidschwingungsdämpfer in
vertikaler Richtung nach oben angeordnet befestigt; mit dem unteren
Bolzen 144 wird ein Gasdruckfederdämpfer 5 als weiterer
Federdruck-Fluidschwingungsdämpfer in
vertikaler Richtung nach unten ausgerichtet befestigt. Die Bolzen
werden mit einer Bolzensicherung 145 gesichert.
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Die
in ihrer Federstütz-
und Dämpfungscharakteristik
einstellbaren Gasdruckfederdämpfer 4, 5 stützen sich über Dämpferlager 41, 51 an
einem Dämpferhalter 31 ab,
wobei eine drehbare Befestigung mittels Bolzen 411, 511,
die in Bohrungen 412, 512 in einer Nut 413, 513 eingebracht
sind, erfolgt. Der Dämpferhalter 31 ist
als Profil mit mindestens einer oder mehreren parallel zueinander
verlaufenden beispielsweise T-Nuten 311 ausgeführt, so
daß sich die
Dämpferlager 41, 51 in
verschiedenen Höhen
mit dem Dämpferhalter 31 verschrauben
lassen. Der Dämpferhalter 31 ist
mit dem Untergrund beispielsweise verschraubt.
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Die
Einbaulage des unteren Gasdruckfederdämpfers 5 entspricht
der üblichen
Arbeitsposition eines Gasdruckfederdämpfers in einem Kraftfahrzeug; die
Einbaulage des oberen Gasdruckfederdämpfers 4 ist um 180° gegenüber der üblichen
Arbeitsposition gedreht. Die Anbringung und die Maße der Dämpferbefestigung 14 sind
vorzugsweise so gewählt,
daß die
Mittelachsen der Gasdruckstoßdämpfer 14 auf
einer Gerade liegen, die senkrecht zu einer senkrecht auf der Abtriebswelle 61 stehenden
Verbindungslinie zwischen der Abtriebswelle 61 und dem
mittleren Anlenkpunkt der beiden Gasdruckfederdämpfer 4, 5 ausgerichtet
ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Schwenkbewegungen,
die das U-förmige Untergestell 1 zusammen
mit dem Triebsatz 6 um den Drehpol herum durchführt, über die
Dämpferbefestigung 14 so
an die Gasdruckfederdämpfer 4, 5 gekoppelt
werden, daß diese
im Bereich kleiner Auslenkungen im wesentlichen entlang ihrer Längsrichtung
gestaucht oder gedehnt werden.
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Unterhalb
und/oder seitlich des linken Rahmenprofils 11 und des rechten
Rahmenprofils 12 lassen sich Gewichte 7 anbringen,
die der Erhöhung
der Gesamtmasse des aus dem Triebsatz 6 und dem Untergestell 1 bestehenden
Systems und damit der Erniedrigung der Eigenfrequenz dieses Systems
bei Drehschwingungen um den Drehpol des Gelenkvierecks 2 dienen.
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- 1
- U-förmiges Untergestell
- 2
- Gelenkviereck
- 3
- Dämpfungseinrichtung
- 4,
5
- Federdruck-Fluidschwingungsdämpfer, insbesondere
Gasdruckfederdämpfer
- 6
- Triebsatz
- 7
- Gewicht
- 11,
12
- Rahmenprofil
- 13
- Quertraverse
- 14
- Dämpferbefestigung
- 15
- Befestigungsschiene
- 16
- Aggregatstütze
- 21,
22
- Hebel
- 23
- Verbindungsleiste
- 24
- oberer
Lagerbock
- 25
- unterer
Lagerbock
- 31
- Dämpferhalter
- 41,
51
- Dämpferlager
- 61
- Abtriebswelle
- 141
- Fuß
- 142
- Nut
- 143
- Bohrung
- 144
- Bolzen
- 145
- Bolzensicherung
- 241
- Bolzen
- 242
- Lagerschuh
- 243
- Lagerbockschiene
- 251
- Bolzen
- 252
- Lagerschuh
- 253
- Lagerbockschiene
- 254
- gabelförmige Halterung
- 311
- T-Nut
- 411,
- 511 Bolzen
- 412,
- 512 Bohrung
- 413,
- 513 Nut