DE3442005C2

DE3442005C2 - Einrichtung zum Bestimmen von auf ein Meßobjekt wirkenden Momenten

Info

Publication number: DE3442005C2
Application number: DE3442005A
Authority: DE
Inventors: Hans W. 8890 Aichach Häfner
Original assignee: Pfister GmbH
Current assignee: Pfister GmbH
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1984-11-16
Publication date: 1986-09-18
Also published as: DE3442005A1; GB2167870B; GB2167870A; GB8528116D0

Abstract

Durch Änderung der Krafteinleitung von dem Meßobjekt zu einer Kraftmeßzelle kann sowohl eine objektbezogene als auch eine waagenbezogene Messung des Roll- und Kippmoments durchgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bestimmen von auf ein Meßobjekt wirkenden Momenten gemäß deTi Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Außer der Zeitschrift »SENSE«, Band 8, Nr. 5, Sept/Okt. 82, Seiten 2/3, ist eine derartige als Windkanalwaage bezeichnete Einrichtung bekannt, bei der neben den vier Vertikalen an den Rädern eines Kraftfahrzeugs wirkenden Kräften unter Verwendung des Achsabstandes und der Spurweite auch das Kipp-,und Rollmoment (Mx, My) bestimmt werden können. Derartige Windkanalwaagen werden von der Anmelderin bereits hergestellt und vertrieben. Der Vorteil einer derartigen modellbezogenen Messung besteht darin, daß die wirklichen Radkräfte gemessen werden und eine Modellverschiebuns während des Meßbetriebes keine Meßwertänderung nach sich zieht. Nachteilig ist dabei, daß der Achsabstand a\ und die Spurweite a₂ wegen der Reifenaufstandsflächen und wegen Fertigungstoleranzcn nicht genau bestimmt ist Bei der bekannten Einrichtung erfolgt die Krafteinleitung vom Rad des Kraftfahrzeugs über einen Doppelexzenterarm über ein Kraftübertragungsglied direkt auf eine Kraftmeßeinrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß neben einer objektbezogenen Messung auch eine waagenbezogene Messung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.

Da die für die Momentbildung erforderlichen Abstände b\, 62 zwischen den einzelnen Anordnungen bestehend aus Kraftübertragungsglied und Führungsglied exakt fixiert sind, werden unterschiedliche Aufstandsflächen der Fahrzeugreifen und Fertigungstoleranzen aus der Messung eliminiert, wenn die Führungsglieder von der Basis gelöst und mit den Kraftübertragungsgiiedern arretiert werden. Andererseits lassen sich bei an der Basis abgestützten Führungsgliedern die tatsächlichen Einzelradkräfte bestimmen.

Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Gesamtanordnung einer Windkanalwaage,

F i g. 2 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Ausbildung der Kraftübertragungs- und Meßeinrichtung in der Position für objektbezogene Messung,

Fig.3 die Anordnung nach Fig.2 in einer Situation für waagenbezogene Messung und

F i g. 4 eine zweite Ausführungsform der Ausbildung der Kraftübertragungs- und Meßeinrichtung in waagenbezogener Position.

Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer sogenannten Windkanalwaage, die ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung darstellt Auf einer Basis 16 sind an den Ecken eines Rechtecks vier Säulen 50 vorgesehen, die jeweils einen Doppelexzenter 14 aufweisen. Die vier Säulen 50 sind durch einen Momentenrahmen 52 miteinander verbunden, so daß ihre Abstände voneinander, nämlich b\ in der Zeichnungsebene der Fig. 1 und in senkrecht zur Zeichnungsebene exakt festgelegt sind.

ÜDer den Exzenter 14 (vgl. auch F i g. 2) können Krafteinleitungsplatten 10 entsprechend dem Spur- und Achsabstand der Räder 70 eines Kraftfahrzeugs eingestellt werden. Der Achsabstand ist mit a\ und der Spurabstand Ü2 bezeichnet.

Das Kippmoment Mx ergibt sich auf Grund der über die einzelnen Räder 70 wirkenden vertikalen Komponenten Z₁, Z2. Zj, Zi. wie folgt:

■· My = ((Z₁ +Z₂)-(Z₃ + Z₄))x a,

Das Rollmoment My ergibt sich wie folgt:

My = ((Z₁4 Z₃)-(Z₂ + Z_A)) χ a₂
Hierbei wurde von der objektbezogenen Messung

ausgegangen, nämlich von Spurweite und Achsabstand des Fahrzeugs.

Will man Fehler vermeiden, die sich aus der Aufstandsfläche des Fahrzeugreifens und aus Fertigungstoleranzen ergeben, dann kommt eine waagenbezogene Bestimmung der Momente Mx, My in Frage mit den Beziehungen

Mx = ((Z, +Ζ₂)-(Ζ₃+Ζ,)) χ bi
Das Rollmoment My ergibt sich wie folgt:
My = ((Z, +Z₃)-(Z₂+Z4)) χ Ö2

Eine derartige waagenbezogene Messung bedingt jedoch normalerweise eine ganz andere Anordnung der Meßeinrichtung.

Die Erfindung schafft nun die Möglichkeit auf äußerst einfache W eise mit der gleichen Anordnung sowohl eine objektbezogene als auch eine waagenbezogene Messung durchzuführen.

Die F i g. 2 und 3 zeigen eine erste Ausführungsform der Säulen 50. Ein Führungsglied 12 führt freibeweglich in vertikaler Richtung ein Kraftübertragungsglied, das allgemein mit 18 bezeichnet ist und dessen oberes Ende den Doppelexzenter 14 trägt, der über die Krafteinleitungsplatte 10 das Rad 70 abstützt. Mittels des Doppelexzenters 14 kann die Position der Krafteinleitungsplatte 10 den jeweiligen Abmessungen des Achsabstandes und der Spurweite eines zu testenden Fahrzeugs angepaßt werden. Das Kraftübertragungsglied 18 wirkt auf eine an sich bekannte Kraftmeßeinrichtung, nämlich eine Kraftmeßzelle 30, die ein Dehnungsmeßstreifengeber oder ein piezo-elektrischer Drucksensor sein kann. Prinzipiell stützt sich die Meßzelle 30 auf der Basis 16 über Zwischenglieder ab.

Beim konkreten Ausfuhrungsbeispiei der Fig.2 ist das Führungsglied als Hohlzylinder 12 ausgebildet, während das Kraftübertragungsglied 18 einen Kolben 18a besitzt, der ^:n dem Hohlzylinder 12 hydrostatisch gelagert geführt ist. Zwischen der Kraftmeßzelle 30 und der Basis 16 ist ein weiterer im Hohlzylinder 12 hydrostatisch gelagerter Kolben 48 vorgesehen, der sich auf einer Grundplatte 32 abstützt, deren Unterseite als vorzugsweise ebenfalls hydrostatisch gelagertes Kugelkalottenlager 34 ausgebildet ist, das sich schließlich gegen die Basis 16 abstützt. In der in F i g. 2 gezeigten Situation ist der Hohlzylinder 12 an seiner unteren Stirnseite mit der Grundplatte 32 arretiert, vorzugsweise verschraubt oder verklemm; Ein oberhalb des Kolbens 18a am Kraftübertragungsglied angeordneter Flansch 36 hat einen geringen Abstand von der oberen Stirnfläche des Hchlzylinders 12, so daß sich der Kolben 18a in vertikaler Richtung frei bewegen kann.

Die über das Rad 70 auf die Krafteinleitungsplatte 10 ausgeübte Kraft Z wird über den Doppelexzenter i4 und den Kolben 18a direkt auf die Kraftmeßzelle 30 übertragen, so daß die jeweilige Kraft Zmit der objektbezogenen Messung exakt bestimmt wei den kann.

F i g. 3 zeigt die Situation der waagenbezogenen Messung, bei der die untere Stirnwand des Hohlzylinders 12 ,von der Grundplatte 32gelöst ist und von dieser einen geringen Abstand einnimmt, während die obere Stirnwand des Hohlzylinders 12 am Flansch 36 befestigt, etwa verschraubt o^er verklemmt ist. In dieser Stellung erfolgt die Krafteinieitung vom Rad 70 über die Krafteinleitungsplatte 10, def Doppelexzenter 14, das Führungsglied 12, das Kalottenlager 34, die Grundplatte 32, den unteren Kolben 48. auf die Kraftmeßzelle 30 von unten.

Auf Grund der starren Verbindung der Führungsglieder 12 durch den Momentenrahmen 52 sind nun nicht mehr die Momentenarme a,, 22, sondern die Momentenarme bi, 62 wirksam, die exakt festliegen, so daß sich auch exakte Kipp- und Rollmomente Mx, My ergeben.

F i g. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der A.usbildung einer Säule 50.

In Abweichung zum Ausführungsbeispiel der Fig.2 und 3 wird anstelle der hydrostatischen Lagerung eine ParaHeilenkeranordnung verwendet Hierzu ist ein Kraftübertragungsglied 28 mit einem Abstützteil 28a versehen, das mit seinem unteren Ende auf die Kraftmeßzelle 30 wirkt Das Abstützieil 28a ist mittels dem Parallellenkerpaar 24 an einem Führungsglied 22 angelenkt, so daß sich eine senkrechte Führung ergibt

In ähnlicher Weise ist zwischen Kraftmeßzelle 31 und Grundplatte 34 ein unteres Abstützteil 38 angeordnet, das über ein Lenkerpaar 26 an dem Führungsglied 22 angelenkt ist Alternativ zum Kur. ^kalottenlager 34 wird bei diesem Ausfuhrungsbeispiei zur ->urikiförrnigen Lagerung ein Kugellager 44 zur Basis 16 hin vorgesehen. Die Situation, die in F i g. 4 dargestellt ist, entspricht derjenigen nach F i g. 3, also der waagenbezogenen Messung.

Obwohl das Führungsglied 12, 22 zylinderförmig gezeigt ist, kann auch eine andere Form in Frage kommen, wobei lediglich eine möglichst reibungslose Führung in.

vertikaler Richtung gegeben sein muß. Die Kraftmeßzelle 30 wird bei den Ausführungsbeispielen direkt beaufschlagt Es könnte jedoch zwischen den Teilen 18a und 48 bzw. 28a und 38 ein hydrostatischer Keil angeordnet werden, der eine außerhalb des Führungsgliedes 12,22 angeordnete Kraftmeßzelle beaufschlagt. Hierzu ist die Öffnung 76 vorgesehen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Bestimmen von auf ein Meßobjekt in einem strömenden Medium wirkenden Kipp- und Rollmomenten mit mehreren in Abstand voneinander in einer Ebene angeordneten und in dieser Ebene verstellbaren Krafteinleitungsplatten, auf die das Meßobjekt aufsetzbar ist, und je einem sich auf einer Basis abstützenden Führungsglied pro Krafteinleitungsplatte, das jeweils ein senkrecht zur Ebene der Krarteinleitungsplaiten frei bewegliches Kraftübertragungsglied führt, dessen oberer Teil mit der zugeordneten Krafteinleitungsplatte in Verbindung steht und dessen unteres Ende auf eine Kraftmeöeinrichtung wirkt, die sich gegen die Basis abstützt, sowie mit einem Momentenrahmen, der die Führungsglieder für eine feste Lagebeziehung zueinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsglieder (12,22) von der Basis (16) für eine frci-i Beweglichkeit lösbar und mit ihren zugeordneten Kraftübertragungsgliedern (14) arretierbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsglieder (12) zylinderförmig ausgebildet sind und die Kraftübertragungsglieder (14) einen Kolbenteil (18) aufweisen, der in dem Führungsglied (12) unter hydrostatischer Lagerung geführt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kraftübertragungsglied (28) über Doppelleniier (24) am zugeordneten Führungsglied (22) angelenkt ist.

4. Einrichtung nach Ansp-uch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kra'.Tießeinrichtung (30) und der Basis (16) ein Abstützglied (32) vorgesehen ist, das zur Basis (16) hin ein punkt- oder kugelkalottenförmiges Lager (34. 44) aufweist und auf dem sich das Führungsglied (12,22) abstützen kann.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitungsplatten (10) in ihrer Ebene verstellbar sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kraftübertragungsglied (14, 28) eine Vorrichtung (36) aufweist, die zur Arretierung des zugeordneten Führungsgliedes (12, 22) an diesem derart befestigt wird, daß das untere Ende des Führungsgliedes (12, 22) von der Basis (16) einen bestimmten Abstand einnimmt.