DE2362661A1

DE2362661A1 - Verfahren zur pruefung der funktionsfaehigkeit von stossdaempfern

Info

Publication number: DE2362661A1
Application number: DE2362661A
Authority: DE
Inventors: Werner Grotewold; Waguih Zeyada
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1973-07-09
Filing date: 1973-12-17
Publication date: 1975-06-26
Also published as: DE2334737A1

Description

VOLKSWAGEKWEEK Aktiengesellschaft

318 Wolfsburg
unsere Zeichen: K I614
1702-Pt-Gn-Hr

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

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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

ANSPRACHE

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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