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Stossdämpferprüfgerät für Kraftfahrzeuge.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Stossdämpferprüfgerät für Kraftfahrzeuge,
bei dem eine senkrecht bewegliche Unterlage für ein Fahrzeugrad gegen eine bewegliche
Unterstützung abgefedert ist.
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Bei bekannten Geräten dieser Gattung wird die beweglich Unterstützung
durch einen Kurbelantrieb in senkrechte Schwingungsbewegungen versetzt, deren Frequenz
anfangs wesentlich oberhalb der Eigenfrequenz des durch die abgefederte Radunterlage
und das g.-genüber dem Fahrzeug abgefederte Rad mit zugehdrigem Stossdämpfer gebildeten
Schwingsystems liegt. Die Frequenz der senkrechten Schwingungen wird allmählich
herabgesetzt, und in dem Moment, da sie die Eigenfrequenz desSchwingsystems erreicht,
entstehen in diesem Resonanzschwingungen, deren Amplitude als Mass für die Dämpfungsleistung
des betreffenden Stossdlznpfers verwendet werden kann.
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Geräte dieser Gattung weisen gegenüber anderen bekannten, im nachstehenden
erorterten Geräten den Vorteil auf, dass das Messergebnis durch den Zustand der
Stossdämpfer der weiteren Räder nicht beeinflusst wird, da das Fahrzeug sich während
der Prüfung
eines Stossdämpfers im wesentlichen im Ruhezustand gegenüber
den weiteren Rädern befindet, deren Abfederung und Stossdämpfer somit im wesenclichen
in lil Ru@e verbleiben. Anderseits Anderseits ist die Verwendung der t ungsin;ill}Schwingungsa@@
>1:i @@@@@ bei' der Eigenfrequenz als Mass für die Dämpfungsleistung des zu prufenden
Stossdämpfers mit einer bedeutenden Unsicherheit behaftet, da die kritische Amplitüde,
d.h. diejenige Amplitude, jenseits welcher der Stossdämpfer als ungenügend leistungsfähig
anzusprechen ist, vom Fahrzeugtyp sowie von der dementsprechend durchzuführenden
Vorregelung der Abfederung der Radunterlage gegen die bewegliche Unterstützung abhängig
ist. Ein aufgezeichnetes Schwingungsdiagramm erteilt somit nicht in sich selbst
die erwünschten Auskünfte, bondern muss auf eine erfahrungsgemäss aufgestellte Tafel
der den verschiedenen Fahrzeugtypen entsprechenden kritischen Amplituden bezogen
werden. Weiter kann, wie dem vorstehenden zu entnehmen ist, das Messergebnis durch
die erwähnte Vorregelung in der einen oder der anderen Richtung beeinflusst werden,
falls die Vorregelung nicht korrekt ausgeführt ist.
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Diese Unsicherheit besteht nicht bei Prüfgeräten einer anderen bekannten
Gattung, bei denen die Fahrzeugräder einzeln auf eine starre, d.h. nicht abgefederte,
Unterstützung gestellt werden, die anschliessend um ein gewisses Mass angehoben
und mit dem darauf stehenden Rad wieder in die Ausgangslage fallen gelassen wird.
Dadurch wird der Fahrzeugkörper in Schwingen versetzt, die in einem Diagramm aufgezeichnet
werden und deren Däinpfungsgrad ein Mass für die Stossdämpferleistung darstellt.
Nachteilig ist hierbei, dass durch das Anheben eines Rades zugleich ein gewisses
Anheben des Fahrzeugkörpers erfolgt, so dass die dem betreffenden Rad diagonal gegenüberliegende
Radfederung um ein gewisses Mass durchgedrückt und beim freien Fallen des angehobenen
Rades wieder entspannt wird.
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Dadurch beeinflussen die Feder- und Dämpfungskennwerte dieser Radfederung
das Messergebnis, so dass ein unzulängliches Messergebnis u.U. auf einen anderen
Stossdämpfer als den zu prüfenden zurückgeführt werden kann.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Priifgerät der eingangs
bezeichneten Gattung zu schaffen, welches die Vorteile der erörterten bekannten
Geräte in sich vereinigt, ohne deren Nachteile zu besitzen, wmd bei welchem somit
gewährleistet ist, dass die für den Stossdämpfer jedes Rades erhaltenen Messergebnisse
ausschliesslich von der Leistung des betreffenden Stossdämpfers abhängen und somit
vom Fahrzeugtyp und einer eventuellen Vorregel ung der Abfederung der Radunterlage
gegen die bewegliche Unterstützung sowie vom Zustand der weiteren Stossdãmpfer unabhangig
sind.
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Erfindungsgemffiss wird dies dadurch erreicht, dass die Radunterlage
von einem Kolben in einem Zylinder getragen wird, der an eine Druckgasquelle anschliessbar
ist und dem Mittel zugeordnet sind, die dem Zylinder einen stossartigen Bewegungsimpuls
zwecks Aufwärtsbewegen der Radunterlage erteilen können.
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Bei einem derartigen Gerät wird die Abfederung der Radunterlage gegen
den als bewegliche Unterstützung dienenden Zylinder durch das unter dein Kolben
eingeschlossene Druckgas gebildet, dessen Druck vorzugsweise automatisch derart
abgestimmt wird, dass er gerade dem Raddruck gegn die Radunterlage entspricht. Bekanntlich
hat eine derartige Luftfederung, im Gegensatz zu beispielsweise einer Schraubenfeder,
eine gleichmässig progressiv Federkennlinie, deren Arbeitsbereich somit dem Raddruck
und der Federkennlinie der Radlagerung automatisch angepasst wird. Wenn durch die
hierfür vorgesehenen Mittel dem Zylinder ein stossartiger Bewegungsimpuls erteilt
wird, erfolgt ein ensprechendes, jedoch federndes Anheben der Radunterlage und des
Rades. Aufgrund des stossartigen Charakters der Bewegung wird diese jedoch im wesentlichen
durch die Radfederung und den Stossdämpfer absorbiert, ohne sich auf den Fahrzeugkörper
und die weiteren Radfederungen zu verpflanzen. Das Rad und die Radunterlage mit
zugehrigem Kolben geraten somit in Schwingungen, die durch den Stossdämpfer gedämpft
und in an sich
bekannter Weise in Form einer Schwingungskurve aufgezeichnet
werden, deren Dämpfung ein Mass für die Sto ssdämpferlels tung ist.
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Das Aufzeicj%"ieij der Schwingungskurve kann in einfacher Weise dadurch
erreicht werden, dass eine druckempfindliche Aufzeichnungsvorrichtung an den Zylinder
angeschlossen ist. Hier wird somit der schwankende Druck im Zylinder als Mass für
die Schwingungsbewegungen benutzt.
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Die dem Raddruck entsprechende Anpassung des Gasdrucks im Zylinder
kann mit Vorteil dadurch erreicht werden, dass ein'Steuerventil für die Gaszufuhr
zum Zylinder mit der Radunterlage derart verbunden ist, dass es nach einem minimalen
Anheben derselben gegenüber einem feststehenden Teil des Geräts die Gaszufuhr absperrt.
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Dadurch wird auch vermieden, dass das Rad in der Ausgangslage um soviel
angehoben ist, dass dadurch Rückwirkungen auf die weiteren Radfederungen entstehen.
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Da die Verwendung von Druckgas beim erfindungsgemässen Gerät Voraussetzung
ist, kann man vorteilhaft gleiches Medium zur Erzeugung des stossartigen Rewegungsimpulses
für den Zylinder verwerten.
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Zu diesem Zwecke ist der Zylinder seinerseits mit einem in einem zweiten
Zylinder angeordneten Kolben verbunden, der in seiner Ruhelage gegen eine ringförmige
Dichtung dichtschlieasend anliegt, deren Durchmesser wesentlich kleiner als der
Kolbendurchmesser ist und innerhalb welcher Druckgas zugeführt werden kann. Durch
allmähliche Steigerung des Gasdruckes innerhalb der ringformigen Dichtung im zweiten
Zylinder wird ein Druck aufgebaut, der durch Einwirkung auf die innerhalb der ringförmigen
Dichtung liegenden Kolbenflächen genügt, um diesen Kolben von der Dichtung abzuheben.
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Hierdurch wird der Gasdruck explosionsartig zur Einwirkung auf die
volle Kolbenfläche gebracht und erteilt hierdurch dem ersten Zylinder einen stossartigen
Bewegungsimpuls.
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Damit der hierdurch eingeleitete Schwingungsablauf der Radunterlage
und des Rades möglichst nahe der Normallage des Rades erfolgt, ist vorgesehen, dass
der durch den Druckstoss angehobene erste Zylinder mogilichst schnell, jedoch stossfrei
in seine Ausgangslage zurückgebracht wird. Zu diesem Zwecke ist der ausserhalb der
ringförmigen Dichtung liegende Raum des zweiten Zylinders mit einem gedrosselten
Auslass versehen, durch den das eingeleitete Druckgas entweichen kann. Durch entsprechende
Regelung der Drosselung kann erreicht werden, dass der erste Zylinder bereits vor'Beendigung
des Schwingungsablaufes in seine Ausgangslage zurückkehrt. Diese Regelung braucht
nur einmal durchgeführt zu werden, insbesondere falls in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung ein Begrenzungsanschlag für die Stossbewegung des ersten Zylinders
vorgesehen ist, so dass dieselbe auf ein erforderliches Mindestmass beschränkt wird.
Weiter kann die Zurückführung des ersten Zylinders in die Ausgangslage noch durch
eine auf denselben einwirkende, von der Belastung der Radunterlage unabhängige Rückstellkraft,
z.B. in Form eines Luftpuffers, beschleunigt werden.
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In einer bevorzugten, gedrängten Ausführungsform ist der erste Zylinder
in dem ein feststehendes Gehause bildenden, senkrecht stehenden zweiten Zylinder
kolbenartig verschiebbar, wobei die Radunterlage unmittelbar am oberen Ende des
Kolbens des ersten Zylinders befestigt ist.
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Auf der Zeichnung ist ein-PIiifgerat nach der Erfindung schematisch
im Schnitt dargestellt.
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Mit 1 wird ein zylindrisches Gehäuse bezeichnet, das sich aus einem
unteren Mantelteil 2, einem oberen Mantelteil 3, einem zwischen diesen beiden eingespannten
ringförmigen Zwischenboden 4, einem untoren Verschlussdeckel 5 und einem oberen
ringförmigen Deckel 6 zusumensetzt. Das Ganze wird mittels Zugbolzen 7 mit Muttern
8 fest
zusammengehalten. Im oberen Zylindermantelteil 3 ist ein
mit Manschettendichtung 9 versehener ringförmiger Kolben 10 gefuhrt, der an einem
ihn zum durchsetzenden inrre1- Zylinder 11 angeschweisst ist, dessen unteres Ende
in der dargestellten unteren Ruhelage des Kolbens 10 durch die mittige Oeffnung
des Zwischenbodens 4 greift.
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In dieser Ruhelage liegt der Kolben 10 gegen einen am Zwischenboden
4 angeordneten Dichtungsring 12 an, dessen Durchmesser nur wenig grõsser als der
Aussendurchmesser des inneren Zylinders 11 und somit wesentlich kleiner als der
Innendurchmesser des Zylinderteils 3 ist.
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Das obere Ende des inneren Zylinders 11 ist mit einer Dichtung 13
in einem in der mittigen Oeffnung des ringförmigen Deckels 6 bebefestigten Zylinder
14 geführt, an dessen oberes Ende ein ringförmiger Deckel 15 befestigt ist, der
mit einem Dichtungsring 16 einen im Zylinder 11 geführten Tauchkolben 17 umschliesst.
Der Kolben 17 ist an seinem unteren Ende mit einem Dichtungsring 18 versehen.
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An dem durch den ringförmigen Deckel 15 herausragenden oberen Ende
des Kolbens 17 ist eine als Radunterlage dienende Platte 19 dichtschliessend befestigt,
welche in der dargestellten Ruhelage des Geräts auf einem am Zylinderdeckel 6 befestigten
Rahmen 20 aufliegt. Der Kolben 17 hat eine derartige Länge, dass sein unteres Ende
sich in dieser Ruhelage noch in einem wesentlichen Abstand vom Boden 21 des Zylinders
11 befindet.
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Der Kolben 17 hat eine achsiale Bohrung 22 mit abgestuftem Durchmesser,
in die ein im Zylinderboden 21 befestigter Bolzen 23 mit Spiel eingreift und mit
seinem Kopf 24 einen BegrenzungsanschLag für die Aufwärtsbewegung des Kolbens bildet.
Die Bohrung 22 ist durch eine Querbohrung 25 und eine Leitung 26 mit einem an der
Unterseite der Radunterlageplatte 19 befestigten Druckgasventil 27
verbunden,
welches seinersel ts durch einen Schlauch 28 mit einer nicht darges;e @@@ lt'(fl
Betätigungsventil versehenen Druckgasquelle ii Das Ventil 27 hat einon nach unten
gerichteten Betätigungsstossel 29, der mit einer Rolle 30 auf einer Laufbahn 31
aufliegt, die am Zylinderdeckel 6 angeordnet ist und eine zur Zylinderachse konzentrische
Kreisbogenform aufweist. Die Anordnung ist derart, dass das Ventil 27 bei der dargestellten
Ruhelage des Geräts offen ist.
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Wenn das nicht dargestellte Betätigungsventil der Druckgasquelle geöffnet
wird, strömt somit Druckgas durch das Ventil 27 in den Zylinderraum unterhalb des
Kolbens 17. Dadurch hebt sich der Kolben nebst der Platte 19 und einem etwa darauf
befindlichen Kraftfahrzeugrad um einige Millimeter, bis die Rolle 30 von der Laufbahn
31 abgehoben und dadurch das Ventil 27 geschlossen worden ist.
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Die auf der Platte 19 ruhende Last wird somit von dem im Zylinder
11 entsprechend eingestel;Lten Gasdruck federnd getragen, wobei der Kolben 10 mit
einem entsprechenden Druck auf dem Dichtungsring 12 aufliegt.
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Der unter dem Zwischenboden 4 befindliche Zylinderraum 33 ist über
eine Serienschaltung aus einem fernbetätigbaren Entlüftungsventil 34 und einem ebenfalls
fernbetätigbaren Absperrventil 35 an eine Druckgasquelle anschliessbar. Bei geöffnetem
Absperrventil und geschlossenem Entlüftungsventil strömt somit Druckgas in den Zylinderrraum
33, bis darin ein Druck aufgebaut worden ist, welcher genügend ist, um durch Einwirkung
auf den Boden 21 des inneren Zylinders 11 und die innerhalb des Dichtungsrings 12
liegende Fläche des Kolbens 10 diesen vom Dichtungsring abzuheben. Der im Zylinderraum
33 herrschende Gasdruck gelangt dadurch plötzlich zur Einwirkung auf die gesamte
Kolbenfläche und treibt daher den Kolben 10 nebst dem Zylinder 11 schlagartig nach
oben gegen einen nachgiebigen Begrenzungsanschlag 36 auf der Unterseite des oberen
Zylinderdeckels 6.
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Der Zwischenboden 4 ist ausserhalb des Dichtungsrings 12 mit einem
Entlüftungskanal 37 versehen, der durch ein Drosselventil 38 ins Freie mündet. Der
Druck im aussehen Zylinder 1 wird somit wieder abgebaut, so dass der Kolben 10 mit
dem Zylinder 11 teils durch die Last auf der Platte 19, teils durch den im ringförmigen
Zylinderraum zwischen dem oberen Ende des Zylinders 11 und dem Deckel 15 gebildeten
Luftpuffer in die Ausgangslage zurückgeführt wird. Dabei ist das Absperrventil 35
zweckmässig so gedrosselt, dass es das Druckgas nicht schneller zuführen kann als
dieses durch das Drosselventil 38 abstromt, so dass die Rückführung des Kolbens
10 in die Ausgangslage auch dann gewãhrleistet ist, wenn das Absperrventil 35 nicht
sofort nach dem -Druckstoss auf den Kolben 10 geschlossen wird.
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Im Hinblick auf diese Drosselung des Absperrventils 35 ist es vorteilhaft,
dass der Zylinderraum 33 so gross ist, dass darin geneigend Druckgas gespeichert
werden kann, um den erwünschten Druckstoss zu erreichen, d.h. der Raumgehalt des
Zylinderraums 33 Rollte wenigstens annähernd dem Hubraum des Kolbens 10 entsprechen
oder noch grösser sein.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Geräts ist wie folgt: Das Gerät
ist vorzugsweise in einer entsprechenden Grube im Fussboden derart eingebaut dass
die Radunterlageplatte 19 mit dem Fussboden fluchtet. Ein Fahrzeug wird mit einem
Rad, dessen Stosskampfer zu pr<ifen ist, auf d4e Unterlageplatte 19 gestellt.
Anschliessend wird in der vorbeschriebenen Weise soviel Druckgas in den Zylinder
11 gelassen, dass der Druck gerade ausreicht, um die Unterlageplatte 19 vom Rahmen
20 abzuheben. Dann wird das Absperr ventil 35 geöffnet, was durch Fernbetätigung
auch vom Fahrersitz aus bewerkstelligt werden kann. Nach Erreichen des erforderlichen
Druckes im Zylinderraum 33 erfolgt der vorbeschriebene Druckstoss und die-allmähliche
Rückführung des Kolbens 10 und des Zylinders
11 in die Ausgangslage,
Durch den Doot.-Jtoss wird das Gas im Zylinder 11 verdichtet und hebt daher der
@@ @@@@@ @@ @@@@@ die I>iatt. 19 mit dem darauf stehenden Fahrzeugrad entgegen
der Wirkung der Radfederung und des Stossdämpfers und es wird ein Schwingungsablauf
eingeleitet, der Je nach der Leistung des zu prüfenden Stossdämpfers in einer Gleichgewichtslage
endet, während der Kolben 10 und der Zylinder 11 relativ langsam in die Ausgangslage
zurfickkehren. Der Schwing gungsablauf kann durch ein druckempfindliches Aufzeichnungsgerät
39 aufgezeichnet werden, dessen Druckleitung über eine' Ve'rzweigung der Leitung
26 mit dem Innenraum des Zyllnders ll in Verbindung steht. Die Nullinie der aufgezeichneten
Schwingungskurve entspricht somit dem anfänglichen Gleichgewichtsdruck im Zylinder
11 und ist unabhängig von der Jeweiligen Höhenlage des Zylinders 11.
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Hat dieser bis zur Beendigung des Schwingungsablaufs seine Ausgangslage
noch nicht ganz erreicht, so hat dies keinen Einfluss auf die Nullinie.
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Nach Aufzeichnung der Schwingungskurve werden der Zylinder 11 sowie
der Zylinderraum 33 wieder entlüftet, so dass das Gerät für einen neuen Prüfvorgang
bereit ist.
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Zweckmässig sind zwei Prüfgeräte der beschriebenen Art in einer gemeinsamen
Bodengrube verstellbar angeordnet, so dass sie nach der Spurweite des Jeweiligen
Fahrzeugs eingestellt werden können