DE2362661A1 - Verfahren zur pruefung der funktionsfaehigkeit von stossdaempfern - Google Patents
Verfahren zur pruefung der funktionsfaehigkeit von stossdaempfernInfo
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Zusatzanmeldung zu P 23 34 737.7
14. 12.
Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit von Stoßdämpfern
Las Hauptpatent (Patentanmeldung P 23 34 737.7)
betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit von
Stoßdämpfern, insbesondere von Stoßdämpfern für Kraftfahrzeuge, unter Verwendung von Stoßdämpfer-Prüfvorrichtungen, in denen das
Fahrzeug durch schlagartiges Absenken in Schwingungen versetzt wird, wobei die Schwingungen des Fahrzeugs mittels eines mechanischelektrischen Meßwertumwandlers in ein entsprechend sdhwingendes
elektrisches Meßsignal umgeformt ixnd einer elektronischen Auswerteschaltung
zugeführt werden, in welcher zwei aufeinanderfolgende
Schwingungsamplituden des Meßsignals erfaßt, gespeichert und miteinander
ins Verhältnis gesetzt werden und der so ermittelte, ein Maß für die Funktionstüchtigkeit des Stoßdämpfers darstellende Wert
entweder direkt mit einem Referenzwert für einwandfreie Stoßdämpfer
B098-26/OA3Ü
verglichen oder zur weiteren Auswertung einem Anzeige- oder
Schreibgerät zugeführt wird.
Mit dem Prüfverfahren gemäß dem Eauptpatent läßt sich die
Funktionsfähigkeit der Stoßdämpfer im eingebauten Zustand in einfacher Weise korrekt überprüfen. Es ist geeignet, den
Prüfvorgang automatisch ablaufen zu lassen. In den Ausführungsbeispielen
gemäß dem Hauptpatent wird das dem zu überprüfenden Stoßdämpfer zugeordnete Rad des. Kraftfahrzeuges zunächs-fc geringfügig,
z. B. um etwa 10 cm, angehoben und anschließend schlagartig abgesenkt. Beim schlagartigen Absenken fällt das
Rad auf eine elastisch verformbare, Prellplatte, die mit einem mechanisch-elektrischen Meßwertumwandler, insbesondere
mit einem Dehnmeßstreifen verbunden ist. Grundsätzlich kann diese Prellplatte dabei Teil der Fallrampe sein, mit der das
Rad angehoben und dann schlagartig abgesenkt wird. Es ist aber auch möglich, das angehobene Rad auf eine derartige Prellplatte
herabfallen zu lassen. Der ^schlagartige Aufprall des Rades versetzt
aufgrund der vorhandenen Federungen sowohl den Fahrzeugaufbau als auch das Radaufhängesystem (Rad, Fahrzeugfeder, Stoßdämpfer)
in Schwingungen. Diese Schwingungen werden durch das darauf befindliche Rad auf die Prellplatte und damit auf den Dehnmeßstreifen
übertragen. Am Meßausgang des Dehnmeßstreifens entsteht demzufolge ein elektrisches Meßsignal, welches aus der
Überlagerung einer auf die Schwingung des Fahrzeugaufbaus zurückgehenden
niederfrequenten ersten Schwingung und einer auf die Schwingung des Radaufhängesystems zurückgehenden höherfrequenten
zweiten Schwingung besteht. Beide Schwingungen klinge», da sie gedämpft werden, exponentiell ab. '
Beim Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes wurden die im vom mechanisch-elektrischen Heßwertumformer gelieferten Meßsignal enthaltenen
Oberschwingungen mit Hilfe eines Bandpaßfilters heraus-
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gefiltert und die exponentiell abklingende niederfrequente
Schwingung, welche durch das Schwingen des Fahrzeugaufbaus hervorgerufen
ist, der elektronischen Auswerteschaltung zwecks Auswertung zugeführt.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren des Hauptpatentes in
der Veise weiter auszubilden, daß das Meßergebnis insbesondere durch den Zustand der den übrigen Rädern zugeordneten Stoßdämpfer
überhaupt nicht oder nur wenig beeinflußt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus dem vom
mechanisch-elektrischen Meßwertumwandler erzeugten elektrischen Meßsignal, welches aus der Überlagerung einer auf die Schwingung
des Fahrzeugaufbaus zurückgehenden niederfrequenten, exponentiell
abklingenden ersten Schwingung und einer auf die Schwingung des Radaufhängesystems
zurückgehenden höherfrequenten, exponentiell abklingenden
zweiten Schwingung besteht, die höherfrequente zweite Schwingung herausgefiltert und der elektronischen Auswerteschaltung
als Meßsignal zugeführt wird.
Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung erläutert. In der Zeichnung zeigen
Figur 1 in schematischer Darstellung die Meßanordnung mit der elektronischen Auswerteschaltung,
Figur 2 den zeitlichen Verlauf des gemessenen sowie des herausgefilterten Meßsignalε
und
Figur 3 eine gesteuerte Verstärkungsschaltung zur
Verstärkung des herausgefilterten Meßsignals.
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In Figur 1 ist das Had eines nur schematisch dargestellten Kraftfahrzeugs
10 mit Hilfe einer nicht weiter dargestellten Anordnung geringfügig um den Betrag h angehoben worden» Unter dem angehobenen
Sad befindet sich die eigentliche Meßanordnung in Form einer elastisch
verformbaren planen Platte .11, an der entweder ein mechanischelektrischer Meßwertumvandler, wie z. B. ein Dehnmeßstreifen, eine
Druckmeßdose o.a. befestigt ist, oder die selbst als Dehnungsmeßplatte
ausgebildet ist. Das Ausgangssignal des mechanisch-elektrischen
Meßwertumwandlers 1 wird über einen Meßwertverstärker 2 und einen Filter 3 den beiden Speichern 4 und 5 zugeführt, deren Ausgang mit
je einem Eingang eines Analog-Dividierers 6 verbunden sind. Der Meßwertverstärker
2 hat die Aufgabe, das vom mechanisch-elektrischen Meßwertumwandler 1 gelieferte Meßsignal zu. verstärken, wozu beliebige
bekannte Spannungsverstärker eingesetzt werden können. Der Filter 3 hat die Aufgabe, die im Meßsignal enthaltenen höherfrequenten Schwingungen
herauszufiltern. Zu diesem Zweck können grundsätzlich sowohl passive als auch aktive Filter verwendet werden, wobei aktive Filter
vorzuziehen sind,weil sie eine höhere Unterdrückungsgüte erzeugen.Die
herausgefalterte höherfrequente Schwingung wird der eigentlichen elektronischen
Auswerteschaltung, die aus den. beiden Speichern 4 und 5 mit
der zugehörigen Steuereinrichtung 8 und 9 sowie aus dem Analog-Dividierer
6 besteht, als Meßsignal zugeführt. Die elektronische Auswerteschaltung
ist so ausgebildet, daß der eine Speicher, z. B. Speicher 4> zur Speicherung der ersten Schwingungsamplitude und der
andere Speicher, z. B. Speicher 5, zur Speicherung der darauffolgenden Schwingungsamplitude dient. Vorzugsweise werden dabei zwei Schwingungsamplituden
gleicher Polarität erfaßt. In Figur 1 ist durch den Schalter 9 und die Steuerschaltung 8 in schematischer Weise angedeutet,
daß der Ausgang des Filters 3 zu diesem Zweck zunächst mit dem einen
Speicher, Speicher 4» und danach mit dem anderen Speicher, Speicher 5» verbunden wird, und zwar in der Weise, daß dem einen Speicher die
erste Schwingungsamplitude und dem zweiten Speicher die zweite Schwingung Samplitude zugeführt wird. Die Ausgangssignale der baden Speicher,
die den erfaßten Schwirigungsamplituden entsprechen, werden dem Analog-Dividierer
6 zugeführt, in welchem das Verhältnis der beiden Werte ge-
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bildet wird. Der so ermittelte Wert stellt ein Maß für die Funktionstüchtigkeit
des Stoßdämpfers dar. Er kann nunmehr entweder direkt mit einem Referenzwert für einwandfreie Stoßdämpfer verglichen werden
und/oder zur weiteren Auswertung einem Anzeige- oder Schreibgerät 7 zugeführt
werden. Die elektronische Auswerteschaltung kann schaltungstechnisch
auf verschiedene'Weise realisiert werden. So ist es möglich, als Speicher Momentanwertspeicher nach Art der Sample- and HoId-Speicher
einzusetzen. Genausogut ist es möglich, Spitzenwertspeicher,
zu verwenden. Bei Verwendung von Momentanwertspeiehern ist die Steueranordnung
8, 9 so ausgelegt, daß der erste Momentanwertspeicher, z.B. Speicher 4» vor dem Auftreten der zu erfassenden ersten Schwingungsamplitude in die sogenannte Sample-Phase und beim Auftreten der ersten
Schwingungsamplitude' in die Hold-Phase geschaltet wird. In entsprechender Weise wird durch die Steueranordnung dafür gesorgt, daß der zweite
Momentanspeicher jeweils vor dem Auftreten der zu erfassenden zweiten Schwingungsamplitude in die Sample-Phase und beim Auftreten der zweiten
Schwingungsamplitude in die Hold-Phase geschaltet wird. Während der Sample-Phase folgt die Ausgangsspannung des MomentanwertSpeichers dem
zugeführten Eingangssignal. Mit Beginn der Hold-Phase beginnt die eigentliche Speicher-Phase. Während dieser Zeit speichert der Momentanwertspeicher
den zu Beginn der Hold-Phase anstehenden Eingangswert. Im vorliegenden Falle ist dies die zu erfassende Schwingungsamplitude.
Bei Verwendung von Spitzenwertspeichern wird durch die Steueranordnung
8, 9 dafür gesorgt, daß der Spitzenwertspeicher, der die zweite
Schwingungsamplitude speichern soll, erst zu einem Zeitpunkt eingeschaltet wird, in dem die erste erfaßte Schwingungshalbwelle bereits
soweit abgeklungen ist, daß sie die Amplitude der zweiten zu erfassenden Schwingung unterschritten hat. ·
Die Meßanordnung, insbesondere die Steueranordnung 8, 9 ist in Figur 1
nur schematisch dargestellt, weil sie sich im Prinzip von den in den
Figuren 1 und 5 des Hauptpatentes dargestellten Anordnung nicht unterscheidet.
Angedeutet ist in Figur 1 im übrigen die Möglichkeit, den Ausgangswert des Analog-Dividierers 6 entweder einem Vergleicher 12 zuzuführen,
in welchem er mit einem Referenzwert ^Referenz verglichen wird, so daß an dessen Ausgang die Aussage erscheint "Stoßdämpfer i.O."
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oder "Stoßdämpfer defekt", oder einem Anzeige- oder Schreibgerät 7.
Selbstverständlich kann dieser Wert auch beiden gleichzeitig zugeführt werden.
In Figur 2 ist oben der Verlauf des vom mechanisch-elektrischen Meßwertumwandler
1 gelieferten Meßsignals A dargestellt. Man erkennt, daß es exponentiell abklingt. Der erste Bereich dieses Meßsignals A enthält
Oberschwingungen, die sich der Grund schwingung überlagert haben.
D.iese Oberschwingungen sind, wie eingangs ausgeführt, auf die höherfrequenten
Schwingungen des Hadaufhängesystems (Had, Fahrzeugfeder,
Stoßdämpfer) zurückzuführen. Im unteren Teil der Figur 2 ist das hinter dem Filter 3 abgenommene Meßsignal B dargestellt. Hierbei handelt ea
sich um die aus dem Meß signal A herausgefilterten oben erwähnten Oberschwingungen.
Man erkennt, daß auch dieses höherfrequente Meßsignal exponentiell abklingt. Das Verhältnis zweier aufeinanderfolgender
Amplituden einer gedämpften Schwingung stellt bekanntlich ein Maß für die Dämpfung dieser Schwingung dar. Da die Dämpfung der Schwingung des
Fahrzeugaufbaues und des Fahrzeugrades im wesentlichen durch die Dämpfung des zugehörigen Stoßdämpfers bestimmt ist, stellt das Verhältnis
zweier aufeinanderfolgender Amplituden des Meßsignals B im vorliegenden
Falle ein Maß für die Funktionstüchtigkeit des untersuchten Stoßdämpfers
dar. Die Steueranordnung wird daher so ausgelegt, daß der eine Speicher beispielsweise die Amplitude V-j und der andere Speicher die
Amplitude YV, erfaßt. Möglich ist aber z. B. auch die Erfassung und Auswertung
der Amplituden V-| und Yj oder Vz und V£.
Durch das unterschiedliche Gewicht der zu prüfenden Fahrzeuge ergeben
sich unterschiedliche Amplituden der Auslenkung der Prellplatte und demzufolge auch unterschiedliche Amplituden des vom mechanisch-elektrischen
Meßwertumwandleifs abgegebenen elektrischen Signals. Um die
elektronische Auswerteschaltung trotzdem in ihrem jeweils günstigsten
Betriebsbereich betreiben zu können, wird die herausgefilterte höherfrequente zweite Schwingung iiach einer wesentlichen Weiterbildung der
Erfindung bevor sie der elektronischen Auswerteschaltung als Meßsignal
zugeführt wird je nach ihrer Größe mehr oder weniger verstärkt. Ihre Amplituden werden also innerhalb eines bestimmten Bereiches eingeengt,
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d. h. normiert. Dies erfolgt mittels einer gesteuerten Verstärkungsschaltung,
mit der die erfaßte und aufbereitete Schwingung je nach
ihrer Größe mehr oder weniger verstärkt wird. Vorzugsweise wird dabei eine der ersten Amplituden der herausgefilterten zweiten Schwingung
erfaßt und der TerStärkungsanordnung als Steuergröße zugeführt, in
welcher die als Meßsignal dienenden nachfolgenden Amplituden entsprechend
der Höhe dieser Steuergröße mehr oder weniger verstärkt werden.
In Figur 3 ist als Ausführungsbeispiel eine mögliche Schaltungsanordnung
zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verstärkung des der elektronischen Auswerteschaltung zugeführten Meßsignals dargestellt. Die
herausgefilterte höherfrequente zweite Schwingung wird dem Eingang 13.1
eines gesteuerten Verstärkers 13, der im Ausführungsbeispiel aus einem
Operationsverstärker besteht, zugeführt. Der Operationsverstärker ist
über eine stromverstärkende Transistorstufe I4 und eine spannungsverstärkende
Transistorstufe 15 mit einem Spitzenwertspeicher 16 verbunden. Dieser besteht aus einer Diode und einem Kondensator, dem ein
Widerstand parallel geschaltet ist. Im Spitzenwertspeicher 16 wird
die größte Amplitude der dem Operationsverstärker 13 zugeführten
Schwingung erfaßt und gespeichert. Die gespeicherte Amplitudenhöhe bestimmt über eine Transistorstufe I7 die Verstärkung des Operationsverstärkers
13. Diese Transistorstufe besteht aus einem Widerstand und
einem dazu parallel geschalteten Transistor, im Ausführungsbeispiel
ein Unijunction-Transistor. Dieser Transistor wird in Abhängigkeit von
der Spannung am Spitzenwertspeicher 16 mehr oder weniger leitend.Da
diese Transistorstufe über einen nicht näher bezeichneten Kondensator mit dem negierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist,
wird somit der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 13Jn Abhängigkeit
von der Aussteuerung des Transistors der Transistorstufe 17 verändert,
und zwar in der Weise, daß der Verstärkungsfaktor größer wird, wenn der
im Spitzenwertspeicher 16 gespeicherte Wert klein ist und daß der Verstärkungsfaktor
kleiner wird, wenn der vom Spitzenwertspeicher 16 gespeicherte Wert größer wird. Durch diese Schaltung wird somit bewirkt,
daß am Ausgang 13.2 des Verstärkers I3 Schwingungsverläufe mit einer
nahezu konstanten Anfangsamplitude zur Verfügung stehen, auch wenn die
dem Eingang 13·1 des Verstärkers I3 zugeführten Schwingunsverläufe sehr
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unterschiedliche Anfangsamplituden aufweisen. Sie am Ausgang 13.2
abgegriffenen Schwingungsverläufe werden der elektronischen Auswerteschaltung
zugeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des im Hauptpatent beanspruchten Verfahrens dar. Erprobungen
haben ergeben, daß die Meßergebnisse durch Nebenbedingungen, wie Achslast, Eeifendruck, Quer- und Längsverspannung sowie den
anderen Stoßdämpfern kaum beeinflußt werden.
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Claims (2)
1. ) Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit von Stoßdämpfern,
insbesondere von Stoßdämpfern für Kraftfahrzeuge, unter Verwendung
von Stoßdämpfer-Prüfvorrichtungen, in denen das Fahrzeug durch schlagartiges Absenken in Schwingungen versetzt wird,
wobei die Schwingung des Fahrzeuges mittels eines mechanischelektrischen Meßwertumwandlers in ein entsprechend schwingendes
elektrisches Meßsignal umgeformt und einer elektronischen Auswerteschaltung
zugeführt wird, in welcher zwei aufeinanderfolgende Schwingungsamplituden des Heßsignals erfaßt, gespeichert und miteinander
ins Verhältnis gesetzt werden und der so ermittelte, ein Maß für die Funktionstüchtigkeit des Stoßdämpfers darstellende
Wert entweder direkt mit einem Eeferenzwert für einwandfreie Stoßdämpfer
verglichen und/oder zur weiteren Auswertung einem Anzeige- oder Schreibgerät zugeführt.wird, nach Patent ............
(Patentanmeldung P 23 34 737·7)t
dadurch gekennzeichnet, daß aus dem vom mechanisch-elektrischen Meßwertumwandler (1) erzeugten Meßsignal (A), welches aus der
Überlagerung einer auf die Schwingung des Fahrzeugaufbaues zurückgehenden niederfrequenten, exponentiell abklingenden ersten
Schwingung und einer auf die Schwingung des Badaufhängesystems
zurückgehenden höherfrequenten, exponentiell abklingenden zweiten Schwingung besteht, die höherfrequente zweite Schwingung herausgefiltert
und der elektronischen Auswerteschaltung (4, 5» 6» 8, 9)
als Meßsignal (B) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die herausgefilterte
höherfrequente zweite Schwingung je nach ihrer Größe mehr oder weniger verstärkt wird, bevor sie der elektronischen Auswerte
schaltung als Meßsignal zugeführt wird.
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.3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine
der ersten Amplituden der herausgefilterten zweiten Schwingung
erfaßt und einer Verstärkungsanordnung als Steuergröße zugeführt wird, in der die als Meßsignal dienenden nachfolgenden Amplituden
entsprechend der Höhe dieser Steuergröße mehr oder weniger verstärkt werden.
4· Schaltungsanordnung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen
2 und 3, gekennzeichnet durch einen Verstärker, insbesondere
einen Operationsverstärker (13)» dem die herausgefilterte
zweite Schwingung (B) zugeführt wird und dessen Ausgang (13·1)»
an dem das der elektronischen Auswerte schaltung zuzuführende Meßsignal
abgenommen wird, vorzugsweise unter Zwischenschaltung von strom- und/oder Spannungsverstärkenden Transistorstufen (14»15)
mit einem Spitzenwert speicher (16) verbunden ist, der am Steueranschluß
einer den Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers (13) beeinflussenden Transistorstufe (I7) angeschlossen ist.
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