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Prüfmaschine
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Die Erfindung betrifft eine Prufmaschine zur Prüfung der Standzeit
von Fahrer- und Fahrgastsitzen unter simulierten Balzbedingungen.
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Bekannt sind Sitz-Prüfmaschinen die die normalerweise auf einen Sitz
einwirkenden Kräfte simulieren. Sie bestehen aus einem Stempel der auf die Sitzfläche
aufgedrückt wird und die Sitzfläche intermittierend mit einem druck, der dem mittleren
Körpergewicht eines Menschen entspricht, belastet. Die Druckrichtung liegt hierbei
stets vertikal, der tatsächlichen Belastung eines Stuhles oder Sessels entsprechend.
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Bei üblichen Sitzmöbeln reicht diese Prüfung auch vollauf, da die
hiermit simulierte Belastung auch den tatsächlichen Benutzungsverhältnissen entspricht.
Dies trifft jedoch nicht zu für Fahrer- und Yahrgastsitze, die wesentlich härteren
Benutzungsbedingungen unterliegen. Derartige Sitze werden zwar auch durch das Gewicht
des Sitzenden belastet, gleichzeitig treten jedoch auch Stoßkräfte auf die unter
Umständen ein Vielfaches dieses Sitzgewichtes betragen können. Hinzu kommt, daß
die Stoßkräfte nicht nur in der Vertikalen wirken, sondern in allen drei Ebenen.
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Eine weitere Belastung derartiger Sitze ist durch stete
Vibration
der gesamten Teile gegeben, die sich auch zu Resonanzschwingungen aufschaukeln können
und insbesondere die Sitz-Verbindungselemente sehr stark belasten.
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Gerade dieser kleinen Vibrationen mit unterschiedlicher Frenuenz und
Amplitude wegen, die bei ahrer- und Fahrgast sitzen durch das rollende Fahrzeug
hervorgerufen werden, sind Prüfmaschinen der bekannten Art ungeeignet zur Prüfung
derartiger Sitze. Weiter fehlt bei diesen bekannten Prüfmaschinen auch die Möglichkeit
zur Belastung der Sitze in den verbleibenden zwei Ebenen und auch die Möglichkeit
der Darstellung extremer Stoßbelastungen sowohl in der Vertikalen - beim Fahren
auf ebener Straße - wie auch abweichend von dieser vertikalen Richtung - beim Fahren
auf unebenem Gelände und in Kurven.
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Die erfindung hat sich die Aufgabe gestellt eine Prüfmaschine anzugeben,
die tatsächlich imstande ist die Belastungen auf einen Fahrer- beziehungsweise Fahrgast
sitz unter Fahrbedingungen zu simulieren. Dies wird in erfindungsgemäßer Weise erreicht
durch ein den Fahrzeug ilontageboden darstellendes, in Längsrichtung (Fahrtrichtung)
geführtes Aufnahme-Chassis, an dessen Unterseite mindestens eine mit in Längsrichtung
(Fahrtrichtung) liegenden Laufrädern bestückte Achse angebracht ist die sich auf
einem unterhalb der Laufräder angeordneten antreibbaren Radpaar abstützt, wobei
auf der Außenseite der Räder des Radpaares Auflaufstollen anbringbar sind.
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Zur Prüfung werden die Sitze also nicht mehr wie bei den bekannten
Prüfmaschinen lediglich mit einem in der
Vertikalen wirkenden Gewicht
belastet, sondern es wirken auf die gesamte Sitzkonstruktion von unten gerichtete
Stöße ein, die die Sitze entsprechend der bei der Benutzung tatsächlich auftretenden
Kräfte belasten. Hierbei wird das auf die Sitzfläche wirkende Gewicht durch entsprechenden
Ballast dargestellt. Nicht nur aber die Stöße werden auf die Sitzkonstruktion durch
das Auflaufen der Laufräder auf die Auflaufstollen erzeugt, sondern durch das tatsächliche
Laufen dieser Laufräder auf der Außenseite des Radpaares werden auch Vibrationen
an die Konstruktion übermittelt, die, wie Versuche gezeigt haben, nahezu identisch
mit den Vibrationen und Erschütterungen sind, denen die Sitzkonstruktion in einem
Fahrzeug ausgesetzt ist. Diese Vibrationen, wie auch die Heftigkeit der Stöße, sind
selbstverständlich von der Umfangsgeschwindigkeit des Radpaares abhängig. Es empfiehlt
sich daher, dieses Radpaar über einen drehzahleinstellbaren Motor anzutreiben, womit
verschiedene Fahrgeschwindigkeiten simuliert werden können. Ebenso können selbstverständlich
auch mehr oder weniger gute Fahrstrecken durch Aufschrauben mehr oder weniger, wie
auch mehr oder weniger hoher Auflaufstollen auf die Außenseite des Radpaares dargestellt
werden. Insgesamt ergibt sich damit der Belastungsfall für die Sitzkonstruktion,
die sich beim Fahren auf einer ebenen Strecke mit mehr oder weniger glattem Straßenbelag
einstellt. Hierbei können die unterschiedlichen Federungseigenschaften des Fahrzeuges
auch noch dadurch simuliert werden, daß zwischen der Laufradachse und dem Aufnahmechassis,
vorzugsweise in der Dämpfungscharakteristik einstellbare Stoßdämpfer einfügbar sind.
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Weitere Möglichkeiten ergeben sich dadurch, daß zwischen der Radpaarachse
und dem Aufnahmechassis seitlich am Aufnahmechassis angreifende Abdrückzylinder
angebracht sind, wie auch insbesondere dadurch, daß die Führung des Aufnahmechassis
mindestens ein einersei Us am Chassis angelenkter, andererseits an einem Festunkt
gelgerter Druck/Zug-Zyli-nc er mit eIner definierten flit telstellung ist.
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lurch den Abdrückzylinder kann das Aufnahmechassis ein-oder beidseitig
angehoben werden. Das beidseitige Abheben wird nur in Ausnahmefällen notwendig sein,
beispielsweise zur Durchführung von Messungen, bei laufendem Radpaar. Das einseitige
Abdrücken des Aufnahmechassis ergibt jedoch für die Sitzkonstruktion eine ähnliche
Lage, wie sie bei der Kurvenfahrt eines Fahrzeuges auftritt. Dadurch wird die gesamte
Sitzkonstruktion nicht mehr in Richtung der im allgemeinen vertikal nach unten verlaufenden
Streben belastet, sondern in einem mehr oder weniger spitzen Winkel hierzu. Gerade
diese in Fahrzeugen sehr häufig vorkommcnde Belastung konnte durch die bekannten
brüBmaschinen nicht dargestellt werden, ist aber zur Begutachtung einer Sitzkonstruktion
unbedingt. notwendig.
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Auch die weitere Sinstellmöglichkeit durch Veränderung der Länge der
Führung des Aufnahmechassis weist in diese Richtung. Durch Verlängern der Wahrung
kippt das Aufnahmechassis mit der aufgebauten Sitzkonstruktion nach vorne, wodurch
die Talfahrt eines Fahrzeuges simuliert wird, durch Verkürzen der Führung die entsprechende
Bergfahrt. Auch hier wird die Sitzkonstruktion nicht in der Vertikalen auf die Sitzfläche
belastet, sondern in einem Winkel hierzu, wie dies ja auch unter gegebenen Pahrverhältnissen
der Fall ist.
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Zweckmäßigerweise wird der Jiruck/Zug-Zylinder aus zwei Sinzelzylindern
zusammengeflanscht, wodurch sich nicht nur eindeutig die der Fahrt auf ebenem Gelände
entsprechende Mittelstellung ergibt, sondern wodurch der 'Zylinder auch wesentlich
einfacher und billiger wird.
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Schliesslich können auf dem Aufnahmechassis in drei, etwa senkrecht
aufeinanderstehenden Ebenen auf die aufgebauten Sitze eInwirkende Druck/Zug-Zylincter
angeordnet sein, die dazu dienen, verschiedene Belastung fälle zu simulieren. So
kann ein in Fahrtrichtung angeordneter Druck/Zug-Zylinder während der Prüffahrt
verschwenkbare Rückenlehnen vor- und zurückschwenken oder kann ein in Richtung der
Laufradachse angeordneter Zylinder bei Sitzpaaren, die üblicherweise vorgesehene
Seitenverschiebung eines Sitzes bewirken, oder kann schliesslich ein senkrecht auf
dem Aufmahmechassis angeordneter Druck/Zug-Zylinder eine verschwenkbare Armlehne
auf- und niederschwenken. Ein derartiger Zylinder kann gleichzeitig auch die Armlehne
so niederdrücken, wie dies dem Gewicht eines darauf sitzenden Fassagieres entspricht,
so daß auch dieser Belastungsfall gleichzeitig darzustellen ist. Selbstverständlich
kann auch auf die Armlehne ein seitlich angerordneter Druck/Zug-Zylinder einwirken
um auc solche Kräfte zu simulieren.
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Insgesamt ergibt sich somit eine Prüfmaschine mit der es möglich ist,
alle auf eine derartige yahrer-beziehungsweise Fahrgastsitzkonstruktion bei der
Fahrt eines Fahrzeuges auftretenden Belastungen weitgehend naturgetreu zu simulieren
und somit eine Prüfung der Konstruktionen zu ermöglichen. Selbstverständlich wird
man, um Unterlagen über die Belastung und die Belastungszeit zu erhalten, das Radpaar
sowohl mit einem Drehzahlrnesser, wie auch mit einem Betriebszeitzähler verbinden
und wird auch eine drehzahlabhängige Steuerung vorsehen,
die die
verschiedenen Zylinder an- und abschaltet, so daß die gewünschten Belastungsfälle
kontinuierlich und jederzeit reproduzierbar auftreten. Damit ist eine Prüfmaschine
angegeben, die sämtlichen an ein derartiger Gerät zu stellende Bedingungen gerecht
wird, mit der es möglich ist Fahrer- und Fahrgastsitzkonstruktionen unter weitgehend
naturgetreu simulierten Fahrbedingungen zu überprüfen.
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Auf der Zeichnung ist schematisch eine derartige Prüfmaschine dargestellt.
Auf einem Aufnahmechassis 1 ist eine Fahrgastsitzkonstruktion 2 aufgebaut, die durch
Ballast 3 beschwert ist. Unterhalb des Aufnahmechassis 1 an einer querliegenden
Achse 4 sind Laufräder 5 vorgesehen, die sich auf den Rädern 6 eines Radpaares abstützen.
Auf der Außenseite der Räder 6 sind Auflaufstollen 7 angebracht. Angetrieben wird
das aus den Rädern 6 gebildete Radpaar mittels eines Keilriemens 8 von einem drehzahleinstellbaren
Elektromotor 9.
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Geführt wird das Aufnahmechassis 1 von einem Druck/Zugzylinder 10,
der gebildet ist aus zwei Einzelzylindern 11, 12. Zwischen der Laufradachse 4 und
der Achse 13 des Radpaares ist beidseitig ein Abdrückzylinder 14 vorgesehen. Zwischen
der Laufradachse 4 und dem Aufnahmechassis 1 sind, ebenfalls beidseitig, Stoßdämpfer
15 eingefügt.
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Zur Prüfung der Sitzkonstruktion 2 wird das Radpaar über den drehzahleinstellbaren
Elektromotor 9 angetrieben.
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lurch Auflaufen der Laufräder 5 auf die Auflaufstollen 7 wird das
Aufnahmechassis 1 und damit auch die Sitzkonstruktion mit dem darauf ruhenden Ballast
3 nach oben geschleudert, wie dies auch bei durch Schlaglöcher fahrenden Sahrzeugen
der Fall ist. Der Stoß kann durch
den Stoßdämpfer 15 gedämpft werden,
wobei dessen Dämpfungscharakteristik derjenigen des Fahrzeuges, in dem die Sitze
eingebaut werden sollen, anzupassen ist. Im übrigen laufen die Laufräder 5 auf der
Außenseite der Räder 6, wodurch sich Vibrationen und geringfügige Erschütterungen
ergeben, die dem Fahren auf guter Straße entsprechen. Die Vibrationen und Erschütterungen
werden hervorgerufen durch geringfügige Unebenheiten der Räder 6 wie auch durch
die mögliche Profilierung der Laufräder 5.
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Zum Simulieren der Kurvenfahrt wird die Laufradachse 4 mittels des
Abdrückzylinders 14 von dem Rad 6 abgehoben, so daß sich die gesamte Last lediglich
auf dem gegenüberliegenden Laufrad 5 abstützt. Durch das Anheben der Laufradachse
4 erfolgen nunmehr die Stöße nicht mehr vertikal und in Richtung der vertikal gerichteten
Streben der Sitzkonstruktion 2, sondern in einem spitzen Winkel hierzu.
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Dies entspricht den tatsächlichen Verhältnissen beim Befahren von
seitlich geneigten Straßen, wie auch bei Kurvenfahrt.
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Schliesslich kann auch noch Berg- und Talfahrt dadurch simuliert werden,
daß die Zylinder 11, 12 aus- beziehungsweise eingefahren werden. Dadurch wird das
Aufnahmechassis 1 vor- oder zurückgeschwenkt, so daß, wie auch tatsächlich bei der
Berg- und Talfahrt, die Sitzflächen der Sitzkonstruktion 2 nicht mehr horizontal
liegen. Damit liegt die Stoßrichtung, hervorgerufen durch das Auflaufen der Laufräder
5 auf dem Auflaufstollen 7, ebenfalls nicht mehr in der Vertikalen, so daß auch
diese anormale Belastung einwandfrei getestet werden kann.
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