DE3040355C2

DE3040355C2 - Prüfstand

Info

Publication number: DE3040355C2
Application number: DE19803040355
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing.(grad.) 2800 Bremen Meckelburg
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1980-10-25
Filing date: 1980-10-25
Publication date: 1986-01-02
Also published as: DE3040355A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand zur Ermittlung der Betriebsfestigkeit von Kraftfahrzeugen bzw. Fahrwerksteilen mittels Simulation von Betriebsbeanspruchungen, bei dem jedes Rad des zu prüfenden Kraftfahrzeuges bzw. Fahrwerksteiles auf einem diesem zuzuordnenden, separat antreib- und abbremsbaren Abrollelemenl in Form eines endlos umlaufenden Bandes aufliegt, das einen als Lauffläche ausgebildeten ebenen Bereich aufweist, wobei die Abrollelemente mittels voneinander unabhängig ansteuerbarer beweglicher Stützorgane gehaltert sind, über die eine zusätzliche Kraft vorgebbarer Größe und Richtung auf das Kraftfahrzeug bzw. Fahrwerksteil ausübbar ist.

Ein derartiger Prüfstand ist aus der US-PS 35 20 180 - zur Prüfung verschiedener Fahrzeugkomponenten wie Radaufhängung, Motor, Getriebe und Bremsbelag bekannt Bei dieser bekannten Prüfanordnung wird jedes der Abrollelemente über ein längenveränderliches Stützergan gehaltert, vermittels dessen es in vertikaler Richtung verfahrbar ist, um auf diese Weise in vertikaler Richtung wirkende Stoßkräfte auf das zu prüfende Fahrzeug ausüben zu können. Ferner ist es bei dieser

ίο bekannten Anordnung durch eine starre bzw. ebenfalls längenveränderliche Kopplung zwischen den beiden jeweils zu einer Achse gehörenden Abrollelementen möglich, eine geneigte Fahrbahn bzw. eine Wölbung der Fahrbahn zu simulieren. Die Abrollelemente sind dabei so gehaltert, daß ihre Laufrichtung stets parallel zur

Fahrzeuglängsachse ist und daß außer in vertikaler Richtung keinerlei Lageveränderung der Auflagefläche

erfolgt

Des weiteren ist aus der DE-OS 27 35 925 ein Prüf-

stand bekannt, bei dem für jedes Rad des zu prüfenden Fahrzeuges jeweils ein aus drei Roiien sowie einem Schwungrad bestehendes Rollensystem als Abrollelement Verwendung findet Auch bei dieser bekannten Anordnung sind Mittel vorgesehen, um beispielsweise während einer Bremsprüfung zusätzlich eine senkrecht zur Straßenoberfläche wirkende, kontrollierte Kraft auf das zu prüfende Fahrzeug auszuüben. Diese Kraft wird mittels pneumatischer, hydraulischer oder anderer Mittel simuliert, die an der Fahrzeugaufhängung, einer Ach- se oder einem Stoßdämpfer angreifen.

Ferner ist eine ähnliche Anordnung bereits aus der DE-OS 22 44 223 bekannt Bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Prüfstand, der in erster Linie der Durchführung von stationären Bremsversuchen dient, kann das zu prüfende Fahrzeug als Ganzes Bewegungen um insgesamt fünf Freiheitsgrade durchführen. Seine Räder stützen sich dabei entweder auf einer gemeinsamen Laufbahn oder aber Laufwalzen ab, die jeweils einer Fahrzeugachse zugeordnet simi

Schließlich sind Priifstände bekannt bei denen unabhängig voneinander in mehrere Raumrichtungen wirkende veränderbare Einzelkräfte in ein zu prüfendes Kraftfahrzeug bzw. Fahrwerksteil eingeleitet werden können. Solche Prüfstände sind beispielsweise in der DE-OS 2048 050 sowie in einer Veröffentlichung in »Automobiltechnische Zeitschrift« 82 (1980) 9, Seiten 463—474 beschrieben.

Den vorstehend beschriebenen Prüfstandkonzeptionen ist gemeinsam, daß sie jeweils die Simulation eines mehr oder minder großen Ausschnittes aus dem Gesamtspektrum der insgesamt während des tatsächlichen Fährbetriebes an einem Fahrzeug bzw. Fahrwerksteil wirksam werdenden Beanspruchung gestatten.

Diese Beanspruchungen können zum einen eine FoI-

ge der Stoß- und Schwingungsvorgänge sein, die von der Straße über die Räder auf das Fahrwerk übertragen werden, weiterhin können sie eine direkte Folge der Rotationsbewegung der Räder sein, sie können ferner aus Steigungen, Fahrbahnwölbungen, Kurven usw. re-

§q sultieren und sie können schließlich aus speziellen Fahrsituationen erwachsen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Prüfstand der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er bei möglichst geringem technischen Auf- wand gestattet sämtliche beim Betrieb eines Fahrzeuges auftretenden Belastungssituationen in realistischer Weise im Fahrversuch zu realisieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst

daß bei einem derartigen Prüfstand jedes Abrollelement über drei, in der Ausgangsstellung senkrecht zueinander stehende Stützorgane gehaltert ist und daß die Anlenkung der Stützorgane am jeweiligen Abrollelement so ausgebildet ist, daß sie neben einer translatorischen Bewegung der Abrollelemente in drei voneinander unabhängige Richtungen des Raumes eine Schwenkbewegung um drei zueinander orthogonale Achsen gestattet

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung im Zusammenhang mit der oben angegebenen Aufgabenstellung, vor allem im Hinblick auf eine noch größere Wirklichkeitsnähe der simulierten Belastungssituationen, sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Art der Halterung, der Abrollelemente ermöglicht dabei nicht nur die Simulation der Beanspruchungen bei Steigungs-, Gefälle und Kurvenfahrten, indem die gesamte Lauffläche um eine oder mehrere Achsen verschwenkt werden kann, sondern zugleich auch die Simulation der insbesondere auf die Fahrzeagbereifung einwirkenden, zu Walkbewegungen führenden seitlichen Kräfte. Schließlich ermöglicht der erfindungsgemäße Prüfstand bei geeigneter Beschaffenheit und Auslegung des auf den Abrolleiementen umlaufenden Bandes auch die realistische Simulation von Schleuder- und Bremsmanövern.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt jeweils in schematischer Darstellung

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Prüfstandes,

Fig.2 die Halterung eines Abrollelements gemäß Fig. 1,

F i g. 3 eine Halterung gemäß F i g. 2 bei einem zweiten Ausführungsbeispiel.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiei des Prüfstands handelt es sich um eine Prüfanordnung zur Ermittlung der Betriebsfestigkeit von zweiachsigen Kraftfahrzeugen, die aber auch die Untersuchung einzelner Fahrwerksteile wie z. B. der Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges ermöglicht

Der Prüfstand weist insgesamt vier getrennt antreib- und abbremsbare Abrollelemente 1 bis 4 auf, die gegeneinander verschieblich und entsprechend dem Achsabstand bzw der Spurweite des zu prüfenden Kraftfahrzeugs angeordnet sind und auf denen die (gestrichelt angedeuteten) Räder des Fahrzeugs abrollen. Jedem dieser Abrollelemente 1 bis 4 ist ein elektrisches Antriebs- und Abbremsag^regat 5 bis 8 im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels jeweils ein stufenlos regelbarer Gleichstromgenerator, zugeordnet. Mit Hilfe dieser Aggregate, die nach dem Motor/Generator-Prinzip arbeiten und über eine lösbare Kupplung sowie eine Gelenkwelle 9 bis 12 mit den zugeordneten Abrollelementen 1 bis 4, deren Aufbau nachfolgend im einzelnen erläutert wird, verbunden sind, wird die träge Masse des Fahrzeugs bzw. Fahrwerksteils beim Beschleunigen und Abbremsen simuliert.

Die Halterung der einzelnen Abrollelemente 1 bis 4, die eine Bewegung dieser Elemente in drei voneinander unabhängige Richtungen des Raumes sowie ein Verschwenken dieser Elemente urn drei zueinander orthogonale Drehachsen erlaubt, ist in dieser Figur nur angedeutet und wird nachfolgend anhand von F i g. 2 näher erläutert.

In Fi g. 2 ist die Halterung eines der vier Abrollelemente 1 bis 4. in diesem Fall Abrollelement 3. im Detail dargestellt Die drei übrigen Abrollelemente t, 2 und 4 weisen dabei im Prinzip den gleichen Aufbau wie das nachfolgend beschriebene auf. Es handelt sich bei de.n Abrollelement 3 ebenso wie bei den drei übrigen Abrollelementen um ein endlos umlaufendes Band 13, das über zwei Umlenkwalzen 14 und 15 geführt ist von denen eine, in diesem Fall die Walze 14, als Antriebsund Abbremswalze ausgeführt ist und über die Gelenkwelle 11 mit dem in dieser Figur nicht dargestellten

ίο Gleichstromgenerator 8 über eine Kupplung lösbar verbunden ist Die beiden Umlenkwalzen 14 und 15 sind an den Enden eines Traggerüstes 16 gehalten, das quer zur Abrollrichtimg des Bandes 13 geteilt ist und dessen beide Teile 17 und 18 gegeneinander verschieblich angeordnet sind. Auf diese Weise wird einerseits die Montage und Demontage des Bandes 13 und andererseits eine Nachjustierung der Bandspannung ermöglicht sofern sich das Band 13 infolge des Testbetriebes ausdehnt Die Nachjustierung erfolgt dabei über eine Druckfeder 19 sowie ein^rt Kraft- bzw. Wegaufnehmer 20, der mit.einer entsprechenden, hier nicht abgestellten elektrischen Überwachungseinheit verbunden bt

Die Lage des Traggerüstes 16 wird durch ein System von veränderbaren Stütz- bzw. Stellorganen bestimmt und kann mit Hilfe dieser Organe beliebig verändert werdei- Bei den Stützorganen handelt es sich um drei hydraulische Belastungszylinder 21, 22 und 23, die über entsprechende Gestänge 24,25 und 26 gelenkig mit dem Traggerüst 16 verbunden sind. Dabei sind die Anlenkpunkte der Belastungszylinder 21 bis 23 am jeweiligen Gestänge und ihre Befestigungspunkte an einem hier nicht dargestellten ortsfesten Rahmen als Kugelgelenke ausgeführt

Die Geometrie der Anordnung ist so bemessen, daß in der Ruhestellung die Wirkungslinien der Belastungszylinder 21, 22 und 23 entlang den Achsen A, B und C, d. h. durch den Mittelpunkt des Abroiieiemenis 3, verlaufen.
Zusätzlich zu den veränderbaren Stützorganen, d. h.

in diesem Fall den hydraulischen Belastungszylinder 21 bis 23, greifen bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiei des Prüfstands drei Stellorgane 27, 28 und 29 jeweils unter einem Abstand zu einer der drei Achsen A, B und C, die zugleich die Schwenkachsen des Abrollelements 3 bilden, am Traggerüst 16 an. D-ese Stellorgane 27 bis 29, im vorliegenden Fall hydraulische Betätigungszylinder, sind ebenfalls wie die Belastungszylinder 21 bis 23 sowohl an ihren Angriffspunkten am Traggerüst 16 als auch an ihren Aufhängepunkten am ortsfesten Rahmen jeweils kardanisch angelenkt.

An dieser Stelle r-ei angemerkt, daß zur Realisierung der Schwenkbewegung um die drei Achsen A, B und C bei Wahl einer geeigneten Anlenkkinematik selbstvers:änuiich auch die drei Belastungszylinder 21,22 und 23 ausreichen. Aus Stabilitäts- sowie Steuerungsgründen werden diese Schwenkbewegungen bei desn hier gezeigten Ausführungsbeispiel jedoch über die separaten Betätigungszyiinder 27, 28 bzw. 29 realisiert. Die Ansteuerung der Belastungszylinder 21 bis 23 sowie der Betätigungszylinder 27 bis 29 erfolgt dabei für sämtliche Abrollelemente in bekannter Weise über ein zentrales elektronisches Steuerungs- und Regelsystem, d«s in den Figuren nicht dargestellt ist.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Halterung handelt es sich um ein zweites Aus^rührungsbeispiel des Prüfstands. Die Belastungszylinder 30, 31 und 32 entsprechen in ihrer Funktion den Belastungszylindern 21 bis 23 in F i g. 2 und sind auf die gleiche Weise wie diese mit dem in

5 6 ;_:<

dieser Figur nicht dargestellten Traggerüst verbunden.

Angelenkt sind diese Belastungszylinder 30 bis 32 an ,

einem verformungssteifen Gerüst 33. Dieses Gerüst 33 ■

ist über Rollen 34 auf gekrümmt verlaufenden Schienen ;

33 gelagert. Ein hydraulischer Betätigungszylinder 36, s .

der mit seinem einen Ende ortsfest am Prüfstand ange- "

lenkt ist, greift am Gerüst 33 an und bewirkt bei Betäti- .-;;

gung ein Verschwenken des gesamten Gerüstes ent- ■"'

sprechend dem Kurvenverlauf der Schienen 35, in die- \

sem Fall eine Schwenkbewegung um die Achse D. io ■.

Nicht dargestellt in der Zeichnung ist die zu dem i"¹-

Prüfstand gehörende Steuer-, Regel- und Datenerfassungseinrichtung, die sich jedoch im wesentlichen aus bereits bekannten Komponenten zusammensetzt. Das gleiche gilt auch für das bei derartigen Fahrversuchen 15 erforderliche Betätigungssystem für die wichtigsten Bedienungsorgane des zu prüfenden Fahrzeugs.

Bei der Prüfung eines Kraftfahrzeuges bzw. Fahr- 1

werkstciis 'werden sowohl sämtliche Sdsstur.gs bzw. Betätigungszylinder als auch die zu den einzelnen Ab- 20 rollelementen gehörenden Antriebs- und Abbremsaggregate zentral angesteuert Die Ansteuerung erfolgt dabei in bekannter Weise über einen Prozeßrechner, der vor Beginn des Prüflaufes beispielsweise mittels eines bei einer vorherigen Meßfahrt aufgezeichneten 25

Fahrprogramms programmiert wird. Entsprechend dem ,

gewählten Fahrprogramm ist es möglich, bei sich drehenden Rädern über die Belastungszylinder die Laufflächen der Abrollelemente definiert in die verschiedenen Richtungen des Raumes zu bewegen, um auf diese Wei- 30 se Kräfte in verschiedenen Richtungen auf das rollende Rad bzw. auf die jeweilige Achse einwirken zu lassen. So können beispielsweise durch periodisches Aus- und Einfahren der Belastungszylinder 21 mit entsprechenden < Frequenzen Fahrbahnstöße simuliert werden, oder 35 , durch Ein- bzw. Ausfahren der Belastungszylinder 22

die bei Kurvenfahrten auftretenden Zentrifugalkräfte. _±

die sich über die Reibkraft zwischen Reifen und Fahrbahn auf das Fahrwerk übertragen.

Durch entsprechendes Nachführen der beiden übri- 40 gen Belastungszylinder kann bei Auslenken eines der Belastungszylinder die Lauffläche in einer ebenen Lage gehalten werden. Andererseits läßt sich durch Festhalten bzw. Verkürzen dieser Belastungszylinder auch eine geneigte oder gedrehte Fahrbahn, d. h. Steigung, Gefäl- 45 Ie oder Kurvenfahrt, simulieren, wobei das Fahrzeug auf geeignete Weise — beispielsweise durch eine unterhalb

seines Schwerpunkts angreifende gelenkige Halterung .-:.■

ouer ein elastisches Netz — auf dem Prüfstand fixiert bzw. gesichert ist 50

Der zusätzliche Effekt des Neigens oder Drebens der Fahrbahn wird bei der in F i g. 2 gezeigten Anordnung ,:'.:

durch die zusätzlich vorgesehenen Betätigungszylinder λ

27 bis 29 bewirkt, wobei in diesem Fall bei geeigneter |1

Ansteuerung der einzelnen Zylinder gewährleistet ist 55 ί]

daß das Zentrum des Abrollelementes in etwa seine g

Postion im Raum beibehält jjf; Abschließend sei noch angemerkt, daß die Erfindung J,j

nicht auf den vorstehend beschriebenen Prüfstand für rfj

zweiachsige Fahrzeuge beschränkt sein soll, sondern eo M

selbstverständlich auch Prüfstände für dreiachsige K

Fahrzeuge — beispielsweise Nutzfahrzeuge — sowie Sf Prüfstände umfaßt, auf denen nur eine Fahrzeugachse g,

oder auch die Aufhängung eines einzelnen Rades unter- f*

sucht werden solL 65 §3

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Prüfstand zur Ermittlung der Betriebsfestigkeit von Kraftfahrzeugen bzw. Fahrwerksteilen durch Simulation von Betriebsbeanspruchungen, bei dem jedes Rad des zu prüfenden Kraftfahrzeuges bzw. Fahrwerkteiles auf einem diesem zugeordneten, separat antreib- und abbremsbaren Abrollelement in Form eines endlos umlaufenden Bandes aufliegt, das einen als Lauffläche ausgebildeten ebenen Bereich aufweist, wobei die Abrollelemente mitteis voneinander unabhängig ansteuerbarer längenveränderlicher Stützorgane gehaltert sind, über die eine zusätzliche Kraft vorgebbarer Größe und Richtung auf das Kraftfahrzeug bzw. Fahrwerksteil ausübbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abrollelement (1—4) über drei, in der Ausgangsstellung senkrecht zueinander stehende Stützorgane (21—23; 30—32) gehaltert ist und daß die Anlenkung der Sirätzorgane (21—23; 30—32) am jeweiligen Abrolielement (1—4) so ausgebildet ist, daß sie neben einer translatorischen Bewegung der AbroU-elemente (1—4) in drei voneinander unabhängige Richtungen des Raumes eine Schwenkbewegung um drei zueinander orthogonale Achsen (A, B, Q gestattet

2. Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle der Schwenkbewegung um die drei Achsen (A. B, C) zusätzliche, ebenfalls separat ansteuerbare und im Abstand zur jeweiligen Schwenkaclu.e (A, B, C) angreifende Stellorgane (27—29; 36) vorgesehen sind.

3. Prüfstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stutzorgr^ (21—23; 30—32) sowie die Stellorgane (27—29; J6) als hydraulische Beiasiungs- bzw. Steüzylinder ausgebildet sind.

4. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützorgane (21-23; 32-32) bzw. die Stellorgane (27-25; 36) über kardanische Anlenkungen mit den Abrollelementen (1 —4) verbunden sind.

5. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis i, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abrollelement (1 —4) zusammen mit den zugehörigen Stützorganen (30—32) in einem um eine Schwenkachse (D) schwenkbaren starren Gerüst (33) angeordnet ist, an dem ein der jeweiligen Schwenkbewegung zugeordnetes Stellorgan (36) angreift

6. Prüfstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (33) auf entsprechend der angestrebten Schwenkbewegung gekrümmten Schienen (35) verfahrbar gelagert ist.