DE2717454C2 - Vorrichtung zum Bestimmen der Schwerpunktslage und des Massenträgheitsmoments von Körpern, insbesondere von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

a) der Schwenkpunkt (Mk) Hegt oberhalb der Plattform (1),

b) die Verbindung zwischen den stationären Stützlagern (36) und der Plattform (1) erfolgt ^o mittels Haftmagneten (38),

c) in der Mitte der Kugelkalotte (11) ist ein etwas über die Kugelfläche (8) vorstehender, gegen Federkraft (Feder 49) zurückziehbarer Zentrierzapfen (50) vorgesehen, der mit einer in der Kugelpfanne lotrecht unter dem Kugelmittelpunkt (Schwenkpunkt Mk) ausgebildeten Vertiefung (51) zusammenwirkt,

d) an der Plattform (1) ist etwa konzentrisch über dem zentralen Lager (7) ein Ring (Fahrradfelge Jo 42) angeordnet, von dem an gegenüberliegenden Seiten und entgegengesetzten Richtungen Zugseile (43) ablaufen, die über Umlenkrollen (44) geführt und mit Beschleunigungsgewichten (46) versehen sind. ^

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung (US-PS 34 18 847), die zum Bestimmen des Massenträgheitsmoments von Flugzeugen dient, befindet sich der Schwenkpunkt der Plattform unterhalb der Oberfläche der Plattform. Damit der Gesamtschwerpunkt des Systems Plattform/Flugzeug unterhalb des Schwenkpunkts liegt und somit eine stabilde Gleichgewichtslage erreichbar wird, muß die Plattform mit Gewichten versehen werden, die beträchtlich unterhalb der Plattform liegen. Dies bedingt durch die hierbei erforderliche sehr tiefe Baugrube einen großen Bauaufwand. Zum Beschleunigen um die Hochachse greift an der dabei allein auf dem zentralen Schwenklager ruhenden Plattform in seitlichem Abstand zu diesem Schwenklager eine Beschleunigungskraft an. Diese einseitig wirkende Beschleunigungskraft hat den Nachteil einer erhöhten Reaktionskraft im zentralen Lager, wodurch die Meßgenauigkeit beeinträchtigt wird. Die zum Bestimmen des Massenträgheitsmoments um die Längs- und Querachse erforderlichen Stützlager sind bei der bekannten Vorrichtung durch zwei in einer Linie liegende Lagerschneiden gebildet, denen aufwendige, vertikal verlagerbare hydraulische Stützstempel zugeordnet sind. ^b>

Zum Auswuchten von Fahrzeugrädern sind bereits Vorrichtungen mit einem sphärischen zentralen hydrostatischem Lager bekannt (DE-OS 21 09 866).

Auch zum Bestimmen des Trägheitsmoments von Fahrzeugen sind bereits Vorrichtungen mit einem derartigen Lager bekannt (Automobile Engineer, März 1965, Seiten 105 und 106), doch befindet sich hierbei der Schwenkpunkt unterhalb des Gesamtschwerpunkts des Systems Plattform/Fahrzeug. Dieses System befindet sich daher in einem labilen Gleichgewicht, weshalb es verhältnismäßig umständlich austariert und mit mehreren Stützfedern versehen werden muß. Die insgesamt drei an der Plattform angreifenden Federn erschweren ein genaues Meß- und Auswerteergebnis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der vorausgesetzten Bauart zu schaffen, die verhältnismäßig einfach aufgebaut und zu bedienen ist und trotzdem eine schnelle und genaue Bestimmung der zu ermittelnden Werte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs durch die im Kennzeichen dieses Anspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Da der Schwenkpunkt der Plattform oberhalb dieser Plattform liegt, befindet sich des System Plattform/ Fahrzeug auch ohne aufwendige und tiefliegende Gegengewichte stets in einem stabilen Gleichgewicht. Die Vorrichtung kann ohne die etwa beim Stand der Technik unter anderem erforderlichen tiefen Baugruben einfach auf ebenem Gelände aufgestellt werden, wobei das Fahrzeug über kurze bekannte Auffahrrampen auf die Aufstandsebene der Plattform gefahren werden kann. Die Festlegung der horizontalen Schwenkachsen durch mindestens einen stationären Lagerbock über Haftmagnete (in Verbindung mit dem zentralen Lager) läßt sich besonders einfach und schnell bewerkstelligen. Die Haftmagnete stellen dabei auch eine Überlastsicherung dar, die die Verbindung des jeweiligen Stützlagers mit der Plattform freigibt, wenn zu große unkontrollierbare Kräfte auftreten.

Auch die vertikale Schwenkachse läßt sich mit dem gegen Federkraft zurückziehbaren Zentrierzapfen einfach, aber ausreichend zuverlässig festlegen. Dadurch, daß bei dem Drehen um die Hochachse das Beschleunigungsmoment über die beiden Zugseile durch ein Kräftepaar (mit jeweils gleichem Abstand von der Schwenkachse) aufgebracht wird, treten keinerlei Störkräfte oder -momente auf, was die Meßgenauigkeit erhöht.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Vorderansicht einer Vorrichtung mit einem Kraftfahrzeug, teilweise im Schnitt;

F i g. 2 die Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß H ig. 1, jedoch ohne Kraftfahrzeug und
F i g. 3 eine Teilansicht der Vorrichtung.
In Fig. 1 der Zeichnung ist in Vorderansicht ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Bestimmen der Schwerpunktslage und des Massenträgheitsmoments für Kraftfahrzeuge in ihren wesentlichen Teilen dargestellt. Die Plattform 1 zur Aufnahme des Fahrzeugs 2 besteht im wesentlichen aus einem aus Längsholmen 3 und Querholmen 4 zusammengesetzten rechteckigen Rahmen, auf dem entlang der Längsseiten Riffelbleche 5 angeordnet sind, die als Standfläche für das Fahrzeug 2 dienen. Damit das Fahrzeug 2 auf die Plattform 1 gefahren werden kann, können an den Stirnseiten zwei in der Zeichnung lediglich angedeutete Rampen 6 angeordnet werden. Während des Hinaufoder Herunterfahrens eines Fahrzeugs ist die Plattform

mittels in der Zeichnung nicht dargestellter Wagenheber oder dgl. gegenüber dem Boden abgestützt.

Die Plattform 1 ist um einen oberhalb der Plattform ■legenden Schwenkpunkt Mk in allen Richtungen schwenkbar gelagert Um dies zu erreichen, ruht die Plattform 1 auf einem zentralen Lager 7, dessen Lagerflächen 8, 9 aus Abschnitten jeweils einer Kugelflache bestehen. Um eine besondere Leichtgängigkeit des zentralen Lagers zu erreichen, ist dieses Lager ein hydrostatisches Lager. Wie in F i g. 1 und insbesondere F i g. 2 zu erkennen ist, ist die Lagerfläche 9 der Kugeipfanne von der Kugelzone 10 einer Kugelfläche gebildet. Eine besonders gleichmäßige Flüssigkeitsversorgung des ringförmigen Lagerspalts des hydrostatischen Lagers läßt sich erreichen, wenn die Flüssigkeitszufuhr zu den Lagerflächen 8, 9 wenigstens teilweise aus der Kugelzone 10 erfolgt. Die Flüssigkeit wird dabei dem zwischen der Kugelzone 10 und der Kugelkalotte 11 gebildeten Lagerspalt nicht nur aus dem zentralen, von der Kugelzone 10 umgebenen Bereich der Kugelpfanne, sondern auch aus der Kugelzone 10 selbst zugeführt. Horizontalkräfte, die das hydrostatische Lager aufzunehmen hat, sind auf diese Weise besser beherrschbar.

Fig. 2 zeigt — bei entfernter Kugelkalotte 11 — die Kugelpfanne von oben. Wie dabei zu erkennen ist, weist die Kugelzone 10 gleichmäßig über den Umfang verteilte Austrittsöffnungen 12 mit bogenförmigem Querschnitt auf. Jede dieser Austrittsöffnungen 12 kann dabei mit einer eigenen Zuflußleitung 13 in Verbindung stehen, in der jeweils ein einstellbares Drosselorgan 14 vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die Zufuhr zu de;> sieben Austrittsöffnungen 12 sehr genau eingestellt werden. Das Medium für das hydrostatische Lager ist Leitungswasser, das den einzelnen Zuflußleitungen 13 über einen Verteilerbehälter 15 zugeführt wird.

Zu Beginn des Meßvorganges zur Bestimmung der Massenträgheitsmomente soll die Plattform genau waagerecht stehen. Zweckmäßig ist hierzu die Plattform 1 mit wenigstens einem längs- und querverschiebbaren Tariergewicht 16 versehen und das Tariergewicht 16 kann gemäß Fig.2 auf einem Querstab 17 eines Gestells verschiebbar sein, das seinerseits auf den unteren Schenkeln der als Doppel-T-Träger ausgebildeten Längsholme 3 in Längsrichtung der Plattform verschoben werden kann.

Damit das auf der Plattform 1 abgestellte Fahrzeug in Längsrichtung genau so positioniert werden kann, daß die Plattform in dieser Richtung eine waagerechte Lage einnimmt, ist an der Plattform 1 eine Verstelleinrichtung 18 angeordnet, deren in Längsrichtung des Fahrzeugs wirksames Verstellorgan 19 mit dem Fahrzeug verbindbar ist. Wie aus Fig. 2 entnommen werden kann, kann das Verstellorgan 19 aus zwei Klemmbacken bestehen, die beispielsweise am Vorderachsenträger angreifen können. Das Verstellorgan 19 ist auf einer Drehspindel 20 gelagert, die mit einem auf einem Querholm 21 des Plattformrahmens befestigten Gewindestück 22 zusammenwirkt.

Damit auch in Querrichtung bei nicht ganz genau auf der Plattform 1 positioniertem Fahrzeug die Plattform 1 in eine horizontale Gleichgewichtslage gebracht werden kann, ist die Plattform 1 relativ zu dem zentralen Lager 7 in Querrichtung des Fahrzeugs verstellbar. Hierzu sind auf der ebenen oberen Kreisfläche der Kugelkalotte 11 des hydrostatischen Lagers zwei Querführungen 23 vorgesehen, in denen die zwei mittleren Querholme 21 der Plattform 1 verschiebbar

sind. Die Querführungen 23 bestehen beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei nach oben offenen U-Profilen. An den Enden der Querführungen 23 sind jeweils Tragrollen 24 für die Querholme 21 vorgesehen, so daß zum Querverschieben der mit dem Fahrzeug belaste'en Plattform 1 relativ zur Kugelkalotte 11 nur ein verhältnismäßig geringer Kraftaufwand erforderlich ist. Zum besonders genauen Querverschieben der Plattform 1 ist im Rahmen der Plattform 1 parallel zu den Querführungen 23 eine von außen betätigbare Gewindespindel 25 gelagert, die mit einem auf der Kugelkalotte 11 befestigten Gewindestück 26 zusammenwirkt.

Um bei der Bestimmung der Schwerpunktslage und der Massenträgheitsmomente störende Einflüsse zu vermeiden, die von der Reifenfederung und von der eigentlichen Fahrzeugfederung herrühren, wird das Fahrzeug zweckmäßig gegenüber der Plattform 1 fixiert.

Zur Messung des Massenträgheitsmoments des Fahrzeugs um seine Längs- und Querachse wird die Plattform an einer Stirnseite bzw. an einer Breitseite um eine festgelegte Höhe angehoben. Nach dem Loslassen führt das System Fahrzeug/Plattform/Kugelkalotte Pendelschwingungen um den Kugelmittelpunkt Mk durch. Aus der Schwingungsdauer kann dann das Massenträghei'smoment ermittelt werden. Damit diese Schwingbewegungen nicht durch andere störende Bewegungen, wie Taumelschwingungen, beeinträchtigt werden, ist in Höhe des Schwenkpunkts, d. h. des Kugelmittelpunkts Mk der Plattform 1, an wenigstens einer Stirn- und Breitseite der Plattform ein mit einem stationären Lagerbock 35 verbindbares Stützlager 36 mit horizontaler Drehachse vorgesehen. Mit der Plattform 1 steht das Stützlager 36 über einen Rahmen 37 in Verbindung.

Damit die Verbindung leicht hergestellt bzw. gelöst werden kann und weil ferner bei zu großen Störeinflüssen, die die Messung ohnehin verfälschen wurden, das Stützlager 36 außer Funktion treten kann, erfolgt die Verbindung zwischen ihm und der Plattform 1 jeweils mittels Haftmagneten 38. Der Haftmagnet 38 hält eine ferromagnetische Platte 39, die am eigentlichen Drehlager 40 angebracht ist. Bei Überlast gibt der Haftmagnet 38 die Platte 39 frei.

Zur Bestimmung des Massenträgheitsmoments um die Hochachse wird das System Plattform/Fahrzeug nicht in Pendelschwingungen um die Hochachse versetzt, sondern lediglich um eine vertikale, durch den Kugelmittelpunkt Mk gehende Achse drehbeschleunigt. Hierzu ist an der Plattform 1 konzentrisch über dem zentralen Lager ein Ring — bei dem in der Praxis ausgeführten Ausführungsbeispiel eine Fahrradfelge 42 — angeordnet, von der an gegenüberliegenden Seiten und in entgegengesetzten Richtungen Zugseile 43 ablaufen, die gemäß F i g. 3 über Umlenkrollen 44 eines stationären Gestells 45 geführt und mit Beschleunigungsgewichten 46 versehen sind. Die beiden Zugseile 43 üben auf die Plattform 1 ein jederzeit konstantes Drehmoment um die Hochachse aus, das die Plattform nach Lösen einer Fixierung um die Hochachse beschleunigt. Aus der seit dem Lösen nach einer bestimmten Zeit erreichten Winkelgeschwindigkeit läßt sich das Massenträgheitsmoment des Fahrzeugs ermitteln, wenn vorher das Massenträgheitsmoment der Plattform allein bekannt war.

Die Messung beginnt dabei im Moment des Ausklinkens eines zuvor mit der Plattform 1 verbünde-

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nen Halteseils, wodurch automatisch eine elektronische Stoppuhr (ein Zeitdrucker) gestartet wird. Nach einer gewissen Beschleunigungszeit durchlaufen zwei an einem der Zugseile 43 in genauem Abstand befestigte Fähnchen 47 eine Lichtschranke 48, worauf sich eine mittlere Seilgeschwindigkeit zu den beiden ermittelten Zeitpunkten errechnen läßt. Aus der mittleren Seilgeschwindigkeit läßt sich wiederum die mittlere Winkelgeschwindigkeit der Plattform 1 errechnen.

Damit auch beim Beschleunigen um die Hochachse eine exakt lotrechte durch den Kugelmitteipunkt Mk gehende Drehachse eingehalten wird, ist in der Mitte der Kugelkalotte 11 ein etwas über die Kugelfläche 8 vorstehender, gegen die Wirkung einer Feder 49 zurückziehbarer Zentrierzapfen 50 vorgesehen, der mit einer in der Kugelpfanne lotrecht unter dem Kugelmittelpunkt ausgebildeten Vertiefung 51 zusammenwirkt. Der Zentrierbolzen 50 ist in seiner zurückgezogenen Lage arretierbar und außerdem in seinem unteren Eingriffsbereich abgerundet, so daß er bei Überlast — etwa bei einem zu großen Moment der Plattform um eine Querachse — selbsttätig in seine Führungsbohrung zurückgeschoben wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Bestimmen der Schwerpunktslage und des Massenträgheitsmoments von Körpern, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer in allen ϊ Richtungen mittels eines zentralen, eine Kugelpfanne und eine Kugelkalotte umfassenden Schwenklagers um einen Punkt oberhalb des Gesamtschwerpunkts schwenkbar gelagerten Plattform zur Aufnahme des Körpers, sowie in Höhe der Schwenkpunkts Mk der Plattform mit jeweils mindestens einem mit je einem Lagerbock verbindbaren Stützlager mit horizontaler Drehachse an der Stirn- und Breitseite der Plattform, gekennzeichnet du rch folgende Merkmale: i'