DE4000940A1

DE4000940A1 - Vehicle testing using loading profile sequence - derived from vehicle axle torsional movement measurements during normal travel for repeated test bed testing

Info

Publication number: DE4000940A1
Application number: DE19904000940
Authority: DE
Inventors: Juergen Ohr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-01-15
Filing date: 1990-01-15
Publication date: 1991-07-18

Abstract

A method of testing the durability of vehicle bodies involves measuring the torsional moments acting on the vehicle axles during normal travel over different roadway loading profiles. A representative vibration loading is derived from the moment distribution associated with each loading profile over a defined road section. The different load profiles are combined to form a loading sequence corrsep. to a road section unit and repeatedly applied to a vehicle body in a test stand. Damage is checked before and after loading. USE/ADVANTAGE - For realistic, technically based testing using effective boundary conditions.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Betriebsfe stigkeit von Fahrzeugkarosserien sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for checking the Betriebsfe stability of vehicle bodies and a device for Performing this procedure.

Durch die steigende Nachfrage nach individuellen Fahrzeugen, die durch Umbau beispielsweise eines Kabrioletts oder der Ver längerung oder Verkürzung eines Personenwagens angefertigt wer den, steigen auch die Anforderungen an die Prüfmethoden staatli cher oder halbstaatlicher Überwachungsvereinigungen. Auf diesem Sektor der Typenprüfungen werden Fahrzeuge untersucht und abge nommen, bei denen umfangreichere Änderungen an tragenden Bautei len der Karosserie vorgenommen worden sind. Hierbei werden bis her im wesentlichen subjektive Prüfmethoden angewendet. Ein zu prüfendes Fahrzeug wird beispielsweise auf schlechten Landstra ßen oder im Ausnahmefall auf einer Rennstrecke gefahren, wobei die Straßenlage und das Aufschwingverhalten im Verhältnis zum Originalfahrzeug beurteilt werden. Zusätzlich wird durch ein einfaches Anheben eines Rades über die Schließeigenschaften der Türen und Klappen auf mögliche Verformungen der Karosserie ge schlossen. Due to the increasing demand for individual vehicles, by converting a convertible or the Ver Extension or shortening of a passenger car made the requirements on the test methods increase or semi-governmental surveillance associations. On this Type testing sector, vehicles are examined and approved taken, where extensive changes to load-bearing components len the body have been made. Here are up essentially applied subjective test methods. One too testing vehicle is, for example, on bad country road eats or, in exceptional cases, raced on a racetrack the road holding and the swinging behavior in relation to Original vehicle to be judged. In addition, a easy lifting of a wheel via the closing properties of the Doors and flaps for possible deformations of the body closed.

Darüber hinaus sind dynamische Prüfungen in der Erprobung, de ren Ablauf etwa folgendermaßen sein soll:
Anbringung eines Dehnmeßstreifens an einer tragenden Komponente des Fahrzeugs,
einseitiges Überfahren einer Schwelle bestimmter Form und Größe,
Messen der maximalen Dehnung bei dem hierbei ausgeüb ten Stoß und dabei Rückschluß auf die Spannungsspitze,
schwellende Simulation dieser gemessenen Belastung mit festgelegter Lastspielzahl auf einem Prüfstand.In addition, dynamic tests are being tested, the process of which should be approximately as follows:
Attaching a strain gauge to a load-bearing component of the vehicle,
one-sided crossing of a threshold of a certain shape and size,
Measuring the maximum elongation during the impact and thereby drawing conclusions about the voltage peak,
Swelling simulation of this measured load with a defined number of cycles on a test bench.

Bei diesem Prüfverfahren werden wesentliche Einflußfaktoren ver nachlässigt, vor allem Fahrereinflüsse, Reifeneigenschaften, Fe der-Dämpfersysteme und wirkliche, durch die Straßenverhältnisse verursachte Lastkollektive. Damit ist auch eine genauere Aussa ge über die Sicherheit eines Fahrzeugs nicht möglich.In this test method, essential influencing factors are ver neglected, especially driver influences, tire properties, Fe the damper systems and real, by the road conditions caused load spectra. This is also a more precise statement not possible about the safety of a vehicle.

Die technischen Möglichkeiten für eine weitgehende Prüfung, die einen sicheren Rückschluß auf die Betriebsfestigkeit von Serien fahrzeugen zuläßt, sind bei den Fahrzeugherstellern vorhanden. Dort wird ein neues Fahrzeug auf einen Mehrachsenprüfstand ge setzt, mit dem wirkliche Fahrbelastungen von verschiedensten Strecken im Zeitraffer simuliert werden können. Bei diesem ver schärften Test werden etwa 300000 km in zwei Wochen simulativ gefahren. Eine Vorschädigung des Fahrzeugs ist dabei nicht mit Sicherheit zu vermeiden. Die Grundlagen für solche verschärften Untersuchungen sind darin zu sehen, daß die Fahrzeughersteller völlig neue Konstruktionskonzepte auf ihre Lebensdauer prüfen müssen. Hierzu steht ihnen eine Reihe von Versuchsfahrzeugen zur Verfügung, so daß auch zerstörende Tests durchgeführt wer den können, mit denen die Bautoleranzen einer Großserie abgesi chert werden müssen. Nicht zuletzt ist entscheidend, daß die fi nanziellen Möglichkeiten eines Großunternehmens besser sind als die eines Überwachungsvereins. The technical possibilities for extensive testing, the a reliable conclusion about the operational stability of series vehicles allowed, are available from the vehicle manufacturers. There, a new vehicle is being tested on a multi-axis test bench sets, with the real driving loads of various Lines can be simulated in time lapse. With this ver sharpened test will be about 300,000 km simulative in two weeks hazards. The vehicle is not pre-damaged To avoid security. The foundations for such tightened Investigations can be seen in the fact that the vehicle manufacturers Check completely new design concepts for their lifespan have to. To this end, they have a number of test vehicles available so that even destructive tests can be carried out that can be used to check the construction tolerances of a large series need to be secured. Last but not least, it is crucial that the fi financial opportunities of a large company are better than that of a surveillance association.

Die Randbedingungen eines technischen Überwachungsorgans sind hingegen hiervon verschieden. Vor allem muß eine Vorschädigung des zu prüfenden Fahrzeugs vermieden oder zumindest gering ge halten werden, da das Fahrzeug nach der Prüfung am Verkehr teil nehmen soll. Weiter soll die Prüfung zwar die Festigkeit insge samt sicherstellen, das Fahrzeug ist aber durch die im allgemei nen zweÿährigen Untersuchungsintervalle regelmäßig überwacht und kann deshalb einer reduzierten Prüfmethode unterzogen wer den. Außerdem wird jedes umgebaute Fahrzeug vor der Zulassung geprüft, da keine Stichprobenprüfung vorgesehen ist. Schließ lich kann eine gewisse Grundfestigkeit bei derartigen Fahrzeu gen vorausgesetzt werden, da als Basis in aller Regel Serien fahrzeuge verwendet werden, die schon bei ihrer Entwicklung ver schärften Tests unterzogen worden sind.The boundary conditions of a technical monitoring body are however different from this. Above all, there must be previous damage of the vehicle to be tested avoided or at least slightly ge will stop because the vehicle is in traffic after the test should take. Furthermore, the test is supposed to total strength together with make sure the vehicle is in general regularly monitored during two-year examination intervals and can therefore be subjected to a reduced test method the. In addition, every converted vehicle is approved checked, since no sample check is planned. Close Lich can have a certain basic strength in such vehicles conditions, as series are generally the basis vehicles are used that ver have undergone rigorous testing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die bei wirtschaft lich günstigen Randbedingungen eine sichere Aussage über das Be triebsfestigkeitsverhalten eines Fahrzeugs ermöglichen, so daß ohne eine Vorschädigung des zu prüfenden Fahrzeugs und mit ei nem vertretbaren Aufwand eine realistische, technisch fundierte Prüfung anstelle einer willkürlichen Beurteilung möglich ist.The invention has for its object a method and to provide a device that is economically Lich favorable boundary conditions a reliable statement about the Be drive behavior of a vehicle enable, so that without pre-damage to the vehicle under test and with an egg a reasonable effort a realistic, technically sound Examination instead of an arbitrary assessment is possible.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Kennzeichen der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention, this object is achieved by the characteristics of claims 1 and 7 solved. Advantageous further developments are Subject of the subclaims.

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird von dem dreiachsigen Belastungsspektrum eines Fahrzeuges im Straßenbetrieb hauptsächlich die Torsionskomponente betrachtet, zum Teil auch die Querkraftkomponente. Diese Idealisierung ist deshalb möglich, weil bei einer eingangs erwähnten Veränderung der Karosserie im allgemeinen hauptsächlich die Torsionssteifig keit verringert wird, während Biegung und Querkraft kaum beein flußt werden. Zur Prüfung dient ein Torsionsprüfstand, bei dem eine Achse, im allgemeinen die Vorderachse des zu prüfenden Fahrzeugs, relativ zur festgehaltenen Hinterachse verdreht wird. Den Antrieb übernimmt eine kraftgeregelte Bewegungsein heit.In the method and the device according to the invention of the triaxial load spectrum of a vehicle in the Road operation mainly considered the torsion component partly also the shear force component. This idealization is possible because of a change mentioned at the beginning the body generally mainly the torsional stiffness is reduced, while bending and shear force hardly affect to be flowed. A torsion test bench is used for testing an axle, generally the front axle of the item to be tested Vehicle, rotated relative to the fixed rear axle becomes. The drive is controlled by a force-controlled movement Ness.

Der Prüfungsablauf setzt sich aus verschiedenen Prüffeldern zu sammen, von denen jedes das Belastungsprofil verschiedener, rea listischer Fahrstrecken in einer für die Lebensdauer des Fahr zeugs durchschnittlichen Verteilung wiedergibt. Ein Prüffeld entspricht einer bestimmten Fahrstreckeneinheit, die mit einem empirisch ermittelten Schlüssel aufgeteilt ist in verschiedene, realistische Teilstrecken mit jeweiligem Streckenprofil und Streckenverlauf. Diese Belastungsprofile werden durch Änderung der Frequenz und/oder des Hubes der Antriebseinheit erzeugt.The test procedure is made up of different test fields together, each of which the load profile of different, rea more detailed routes in one for the life of the driving reflects average distribution. A test field corresponds to a specific route unit, which with a empirically determined key is divided into different, realistic sections with the respective route profile and Route. These load profiles are changed the frequency and / or the stroke of the drive unit.

Durch die anzahlmäßige Definition der Prüffelder wird die simu lativ gefahrene Strecke festgelegt. Weiterhin kann durch Defini tion verschiedener Prüffelder jedem Anwendungsfall eines Kraft fahrzeuges Rechnung getragen werden.Due to the number of test fields defined, the simu determined route driven. Defini tion of different test fields every application of a force vehicle are taken into account.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel er läutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.The invention is in one embodiment he refines, which is shown in the drawing.

Es zeigenShow it

Fig. 1 die schematische Vorderansicht eines Prüfstandes zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, Fig. 1 is a schematic front view of a test bench for carrying out the method according to the invention,

Fig. 2 die Seitenansicht des Prüfstandes, Fig. 2 shows the side view of the test stand,

Fig. 3 die Draufsicht eines Kraftfahrzeugs mit im Bereich der Räder angebrachten Dehnmeßstreifen zur Ermittlung der einwirkenden Torsionsmomente, Fig. 3 is a plan view of a motor vehicle having mounted in the area of the wheels strain gauges for determining the applied torsional moments,

Fig. 4 die Diagrammdarstellung verschiedener Belastungskollek tive, Fig. 4 shows the diagrammatic representation of various tive load collectors,

Fig. 5 die qualitative Darstellung einer repräsentativen Schwingbeanspruchung bei einem Belastungsprofil Auto bahn, Fig. 5 shows the qualitative representation of a representative vibration stress in a load profile rail car,

Fig. 6 die Schwingbeanspruchung bei einem Belastungsprofil Landstraße, Fig. 6, the vibration stress at a loading profile highway,

Fig. 7 die Schwingbeanspruchung bei einem Belastungsprofil Schotterstrecke und Fig. 7, the vibration stress in a load profile gravel and

Fig. 8 die Diagrammdarstellung eines aus den Belastungsprofi len der Fig. 5, 6 und 7 zusammengesetzten Prüfpro gramms. Fig. 8 shows the diagram representation of a program Prüfpro from the load profi les of Fig. 5, 6 and 7 assembled.

Zur Prüfung der Betriebsfestigkeit einer Fahrzeugkarosserie 10 wird das Fahrzeug 12 zunächst im normalen Fahrbetrieb auf unter schiedlichen Fahrbahnen mit typischen Belastungsprofilen gefah ren, wobei die auf die Vorderachse 14 und die Hinterachse 16 einwirkenden Torsionsmomente gemessen werden. Hierzu werden im Bereich aller vier Räder 18 Dehnmeßstreifen angebracht, über welche die einwirkenden Kräfte ermittelt werden können. Nach der Vorzeichendefinition der Einzelsignale an allen vier Kraft einwirkungspunkten gemäß Fig. 3 werden die zu jedem Zeitpunkt einwirkenden Einzelradlasten in einem Rechner 38 diagonal ad diert bzw. subtrahiert, wodurch der Verlauf der Torsionsmomente M_t ermittelt werden kann. Aufgrund der erläuterten Vorzeichen definition werden somit nur die Torsionsmomente ermittelt, während andere Krafteinwirkungen, beispielsweise Bremskräfte, die in diesem Zusammenhang nicht interessieren, ausgefiltert werden.To test the operational strength of a vehicle body 10 , the vehicle 12 is first in normal driving on different roadways with typical load profiles, whereby the torsional moments acting on the front axle 14 and the rear axle 16 are measured. For this purpose, 18 strain gauges are attached in the area of all four wheels, by means of which the acting forces can be determined. After the sign definition of the individual signals at all four force action points according to FIG. 3, the individual wheel loads acting at each point in time are added or subtracted diagonally in a computer 38 , as a result of which the course of the torsional moments M _t can be determined. Based on the sign definition explained, only the torsional moments are thus determined, while other forces, for example braking forces, which are of no interest in this context, are filtered out.

Bei dieser Ermittlung der realistischen Belastungskinematik wer den die Anzahl, Geschwindigkeit und Höhe der Lasteinbringungen ermittelt. Den Meßfahrten geht eine Einteilung der Fahrzeuge in Klassen voraus. Merkmale hierfür sind Leistung, Gewicht und Dämpfungssystem des jeweiligen Fahrzeugs. Jede Fahrzeugklasse wird auf den repräsentativen Belastungsprofilen Autobahn, Über landstraße und Schotterpiste (Normschlechtwegstrecken) gefah ren. When determining the realistic load kinematics, who the number, speed and amount of load loads determined. The measurement runs are divided into vehicles Classes ahead. Features for this are performance, weight and Damping system of the respective vehicle. Every vehicle class is shown on the representative load profiles Autobahn, Über Country road and gravel track (normal bad road sections) ren.

Fig. 4 zeigt die nach den Testfahrten gewonnenen Meßergebnisse als Lastkollektive der einzelnen Belastungsprofile, bezogen auf eine bestimmte Fahrstreckenlänge. FIG. 4 shows the measurement results obtained after the test drives as load spectra of the individual load profiles, based on a specific route length.

Dabei bedeuten:
A Autobahn,
L Landstraße,
R Schotterstrecke,
M_t Torsionsmoment,
n Lastspielzahl.Mean:
A Autobahn,
L country road,
R gravel road,
M _t torsional moment,
n number of load cycles.

So ist beispielsweise zu erkennen, daß für das Lastkollektiv Au tobahn (A) die einwirkenden Torsionsmomente gering sind, wäh rend die Lastspielzahl n groß ist; ein über die gesamte Fahr streckenlänge repräsentativer Punkt ist mit A₁ angedeutet. Ent sprechende repräsentative Punkte für Landstraße und Schotter strecke sind mit L₁ bzw. R₁ eingezeichnet.For example, it can be seen that for the load spectrum Au tobahn (A) the acting torsional moments are low, while the number of cycles n is large; a point representative of the entire route length is indicated by A ₁ . Corresponding representative points for country roads and gravel roads are marked with L ₁ and R _1, respectively.

Die Aufbereitung dieser Werte der Fig. 4 mittels phänomenologi scher Schadensakkumulationstheorien, z. B. der Wöhlertheorie, er gibt eine repräsentative Schwingbeanspruchung, die in Frequenz und Belastungshöhe einem definierten Fahrbahnprofil entspricht. Die Länge der simulierten Strecke wird durch die Lastspielzahl bestimmt. Die repräsentativen Schwingbeanspruchungen zeigen die Fig. 5, 6 und 7, wobei der Momentenverlauf M über der Zeit t qualitativ angegeben ist. Am Beispiel der Fig. 5 für das Bela stungskollektiv Autobahn (A) ist zu erkennen, daß die Amplitude der Torsionsmomente gering ist, während ihre Frequenz hoch ist. Umgekehrt verhält es sich beim Belastungskollektiv Schotter strecke (R) der Fig. 7, während das Belastungskollektiv L für die Landstraße in Fig. 6 dazwischen liegt. The processing of these values of FIG. 4 by means of phenomenological damage accumulation theories, e.g. B. the Wöhler theory, it gives a representative vibration load, which corresponds to a defined road profile in frequency and load level. The length of the simulated route is determined by the number of duty cycles. The representative vibration stresses are shown in FIGS. 5, 6 and 7, the torque curve M being indicated qualitatively over time t. The example of Fig. 5 for the loading stungskollektiv highway (A) it can be seen that the amplitude of the torsional moments is low, while its frequency is high. Conversely, it is the load collective gravel route (R) of Fig. 7, while the load collective L for the highway in Fig. 6 is in between.

Fig. 8 zeigt den aus den drei unterschiedlichen Belastungspro filen (Fig. 5 bis 7) zusammengesetzte "Belastungsmix". Eine in dieser Weise zusammengestellte Belastungsreihe entspricht ei ner Fahrstreckeneinheit, beispielsweise 100 km, und stellt das zu simulierende Prüfprogramm dar. Dieses enthält eine auf die Lebensdauer des Fahrzeugs bezogene, statistische Verteilung der Belastungsprofile, wobei der zeitliche Anteil von schlechten Strecken (R) am geringsten und der Anteil gefahrener Landstra ßenstrecken (L) am größten ist. Die realistische Verteilung er folgt aufgrund langjähriger Erfahrungswerte der Automobilindu strie, die mit bestimmten Verteilungsschlüsseln arbeitet. Fig. 8 shows the "load mix" composed of the three different loading profiles (FIGS . 5 to 7). A series of loads compiled in this way corresponds to a route unit, for example 100 km, and represents the test program to be simulated. This contains a statistical distribution of the load profiles related to the service life of the vehicle, with the time share of poor routes (R) being the least and the share of country roads traveled (L) is greatest. The realistic distribution is based on many years of experience in the automotive industry, which works with certain distribution keys.

Um die anschließende Untersuchung auf dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Prüfstand 20 vorzunehmen, wird das Prüfprogramm der Fig. 8, das die kleinste, ausführungstechnisch optimale Ein heit einer statistisch verteilten Fahrstrecke darstellt, wieder holt durchgeführt, wobei die Torsionsmomente der Belastungsrei he über die Räder 18 in die Karosserie 10 eingeleitet werden. Durch die Definition der Anzahl der Wiederholungen wird die Län ge der zu simulierenden Strecke bestimmt; wenn beispielsweise die Fahrstreckeneinheit der Fig. 8 einer Strecke von 100 km entspricht und das Prüfprogramm dreißigmal wiederholt wird, ent spricht dies einer tatsächlich gefahrenen Strecke von 3000 km. Im Anschluß daran wird die Karosserie 10 auf möglicherweise ein getretene Schäden untersucht, beispielsweise optisch auf Risse.In order to carry out the subsequent examination on the test bench 20 shown in FIGS. 1 and 2, the test program of FIG. 8, which represents the smallest, technically optimal unit of a statistically distributed driving route, is repeatedly carried out, the torsional moments of the load row being repeated be introduced into the body 10 via the wheels 18 . The length of the route to be simulated is determined by defining the number of repetitions; If, for example, the route unit of FIG. 8 corresponds to a route of 100 km and the test program is repeated thirty times, this corresponds to an actually traveled route of 3000 km. Subsequently, the body 10 is examined for any damage that may have occurred, for example optically for cracks.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Prüfstand 20 ist ein an sich bekannter Mehrachsenprüfstand mit einer Basisplatte 22, die einen starren Querbalken 24 für die Abstützung der Räder 18 der Hinterachse 16 trägt. Zur Abstützung der Räder 18 der Vor derachse 14 dient eine bewegliche Traverse 26, welche unter dem Aufstandspunkt für eines der beiden Vorderräder 18 auf einem kraftgeregelten Hubantrieb 28, z. B. einem Hydraulikzylinder, für die Einleitung einer Vertikalkraft abgestützt ist. In der vertikalen Längsmittelebene des Fahrzeugs 12 ist die Traverse 26 auf einem Lagerorgan 30 abgestützt. The test stand 20 shown in FIGS. 1 and 2 is a multi-axis test stand known per se with a base plate 22 which carries a rigid crossbar 24 for supporting the wheels 18 of the rear axle 16 . To support the wheels 18 of the front axle 14 is a movable cross member 26 which, under the contact point for one of the two front wheels 18 on a power-controlled lifting drive 28 , for. B. a hydraulic cylinder is supported for the introduction of a vertical force. In the vertical longitudinal center plane of the vehicle 12 , the crossmember 26 is supported on a bearing member 30 .

Das Lagerorgan 30 hat für die Verdrehung der vorderen Traverse 26 relativ zu dem hinteren Querbalken 24 ein Drehlager 32 mit einer Drehachse a, die unterhalb der Längs-Schwerachse s_h des Fahrzeugs 12 und parallel zu dieser liegt. Die Drehachse a liegt dabei unter der Radaufstandsebene des Fahrzeugs 12. In Fig. 2 ist der vertikale Abstand r der Drehachse a von der Längs-Schwerachse s_h des Fahrzeugs eingezeichnet; die Hoch- Schwerachse ist mit s_v bezeichnet. Bei einem ausgeführten Prüf stand ist der Wert für r etwa 90 cm, während der Abstand p zwi schen der Basisplatte 22 und der Traverse 26 etwa 70 cm be trägt.The bearing member 30 has for the rotation of the front crossmember 26 relative to the rear crossbar 24 a pivot bearing 32 with an axis of rotation a, which is below the longitudinal axis of gravity s _{h of} the vehicle 12 and parallel to it. The axis of rotation a lies below the wheel contact plane of the vehicle 12 . In FIG. 2 is the vertical distance r of the rotational axis a from the longitudinal centroidal axis s _h of the vehicle located; the vertical axis is designated with s _v . In an executed test stand, the value for r is about 90 cm, while the distance p between the base plate 22 and the cross member 26 is about 70 cm.

Das Lagerorgan 30 hat ein zusätzliches Drehlager 34 zur freien Verdrehbarkeit um eine Hochachse c, die in der vertikalen Längs mittelebene des Fahrzeugs 12 und in der vertikalen Querebene liegt, welche die Vorderachse 14 enthält.The bearing member 30 has an additional pivot bearing 34 for free rotation about a vertical axis c, which lies in the vertical longitudinal median plane of the vehicle 12 and in the vertical transverse plane which contains the front axle 14 .

Schließlich ist das Lagerorgan 30 mit einem Linearlager 36 aus gerüstet, das eine freie Verschiebbarkeit der Traverse 26 in ei ner unterhalb der Längs-Schwerachse s_h des Fahrzeugs 12 und par allel zu dieser liegenden Richtung b gestattet.Finally, the bearing member 30 is equipped with a linear bearing 36 , which allows free movement of the cross member 26 in egg ner below the longitudinal axis of gravity s _{h of} the vehicle 12 and parallel to this lying direction b.

Das Lagerorgan 30 gibt der Traverse 26 somit insgesamt drei Freiheitsgrade, nämlich eine Drehung um die horizontale Achse a, eine Drehung um die vertikale Achse c sowie eine Linearbewe gung b parallel zur Längsachse des Fahrzeugs. Würde man bei der Prüfung der Karosserie 10 lediglich eine Drehung um die x-Achse erzeugen, d. h. um die Längs-Schwerachse s_h des Fahrzeugs, so würde in diesem ein reines Torsionsmoment erzeugt, das in der Wirklichkeit nur sehr selten vorkommt. Durch die Verschiebung der Drehachse a nach unten entsteht jedoch eine zusätzliche Be wegung und somit ein Moment um die z-Achse, die in den Fig. 1 und 2 eingezeichnet ist. Erst diese Kombination aus einem Tor sionsmoment und dem Moment, das sich aus der Querkraft ergibt, entsteht eine wirklichkeitsgetreue Simulation einer Kurven fahrt. Um einen natürlichen Bewegungsablauf während der Prüfung zu garantieren, müssen daher eine Bewegung um die Hoch-Schwer achse s_v mit dem Drehlager 34 (Achse c) und eine lineare Ver schiebung b im Linearlager 36 ermöglicht werden. Eine Verschie bung der neutralen Faser des Fahrzeugs aus der Prüfstandsmitte verursacht eine Veränderung der Geometrie, so daß eine starre Befestigung zu undefinierten Verspannungserscheinungen führen würde, die das Ergebnis verfälschen.The bearing member 30 thus gives the cross member 26 a total of three degrees of freedom, namely a rotation about the horizontal axis a, a rotation about the vertical axis c and a linear movement b parallel to the longitudinal axis of the vehicle. If one were to produce a rotation about the x-axis, ie about the longitudinal axis of gravity s _{h of} the vehicle, only a torsional moment would be generated in the test of the body 10 , which occurs only very rarely in reality. By moving the axis of rotation a downward, however, there is an additional movement and thus a moment about the z-axis, which is shown in FIGS. 1 and 2. It is only this combination of a torsional moment and the moment that results from the shear force that creates a realistic simulation of cornering. In order to guarantee a natural movement during the test, a movement around the high-heavy axis s _v with the rotary bearing 34 (axis c) and a linear displacement b in the linear bearing 36 must be made possible. A shift of the neutral fiber of the vehicle from the center of the test bench causes a change in the geometry, so that a rigid attachment would lead to undefined stress phenomena that falsify the result.

Bei der Prüfstandsuntersuchung der Karosserie 10 wird die insge samt einwirkende Belastung in der folgende Weise auf das Tor sionsmoment und die Querkraft verteilt:During the test bench examination of the body 10 , the total load acting is distributed in the following manner to the torque moment and the transverse force:

Das polare Flächenträgheitsmoment I_p der Karosserie ergibt sich aus der Summe der Flächenträgheitsmomente I_y und I_z um die y-Achse bzw. um die z-Achse:The polar area moment of inertia I _{p of} the body results from the sum of the area moments of inertia I _y and I _z about the y-axis and about the z-axis:

I_p = I_y + I_z I _p = I _y + I _z

Die Querkraft F_Q berechnet sich wie folgt:The lateral force F _{Q is} calculated as follows:

F_Q = (3 · M_b · l · r · I_z)/((I_p · l³/46) + 3 · l · r² · I_z)F _Q = (3 · M _b · l · r · I _z ) / ((I _p · l³ / 46) + 3 · l · r² · I _z )

wobeiin which

M_b eingebrachtes Lastmoment
F_Q Querkraft
I_p polares Flächenträgheitsmoment
l Radstand
r vertikale Verschiebung der Drehachse a unter die Längs-Schwerachse s_h
I_z/I_y∼2/3 (geschätzt).M _b introduced load moment
F _Q shear force
I _p polar moment of inertia
l wheelbase
r vertical displacement of the axis of rotation a below the longitudinal axis of gravity s _h
I _z / I _y ∼2 / 3 (estimated).

Bei einem Flächenträgheitsmoment I_z=0 ergibt sich aus der obigen Gleichung eine Querkraft F_Q=0. FürWith an area moment of inertia I _z = 0, a lateral force F _Q = 0 results from the above equation. For

lim I_y → 0lim I _y → 0

ergibt sich die Querkraft zuthe shear force results

F_Q = 0,38°F_gesamt.F _Q = 0.38 ° F _total .

Aus der obigen Berechnung folgt, daß in Abhängigkeit von der Geometrie des Prüfstandes und von dem Verhältnis der Flächen trägheitsmomente um die y-Achse und um die z-Achse die Bela stungsverteilung zwischen 0% und 38% liegt.From the above calculation it follows that depending on the Geometry of the test bench and the ratio of the areas Moments of inertia around the y-axis and around the z-axis the Bela distribution is between 0% and 38%.

Die Verlagerung der Achse a unter die x-Achse bewirkt zusätz lich eine Querkraftkomponente, während die weitere Verlagerung der Achse a unter die Radaufstandsebene eine zusätzliche Bela stung simuliert; diese überreale Erhöhung des Querkraftanteiles um etwa 20% berücksichtigt somit die Fliehkraftbelastung beim Kurvenfahren.The shifting of the axis a under the x-axis causes additional Lich a shear force component during the further shift the axis a below the wheelbase level an additional Bela simulated; this overreal increase in the share of lateral force by about 20%, the centrifugal load is taken into account Drive curves.

Der Einfluß der Flächenträgheitsmomente bestimmt das endgültige Verhältnis zwischen den beiden Belastungsarten Torsion und Quer kraft. Dieses Zusammenwirken der beiden Trägheitsmomente ist eine fahrzeugspezifische Größe, die sich sowohl im Fahrbetrieb als auch in der Simulation unverändert auswirkt.The influence of the moments of inertia determines the final one Relationship between the two types of stress torsion and transverse force. This interaction of the two moments of inertia is a vehicle-specific size that can be used both when driving as well as in the simulation.

Unter Berücksichtigung dieser Parameter ist es nun möglich, die extremste Belastungssituation für die eingangs erläuterten Fahr zeugumbauten künstlich nachzubilden.Taking these parameters into account, it is now possible to use the extreme load situation for the driving explained at the beginning to artificially replicate tool conversions.

Die Definition der Prüfstandsgeometrie und der Freiheitsgrade verwandelt einen einachsigen Prüfaufbau, der bisher nur zur Kon trolle von Torsionssteifigkeiten gedient hat, in eine Prüfvor richtung, mit der völlig reale und reproduzierbare Belastungen auf ein Fahrzeug gebracht werden können. Die Möglichkeit der Lastverschiebung zwischen Querkraft und Torsionsmoment macht dieses Verfahren für fahrzeugspezifische Belastungsfälle und für die simulative Ausführung kritischer Fahrsituationen univer sell anwendbar.The definition of the test bench geometry and the degrees of freedom transforms a uniaxial test setup that was previously only used for con trolls of torsional stiffness has served in a test direction, with the completely real and reproducible loads can be brought onto a vehicle. The possibility of Load shift between shear force and torsional moment this procedure for vehicle-specific stress cases and for the simulative execution of critical driving situations univer sell applicable.

Aus der Verbindung hochtechnisierter Meßverfahren, anerkannter Theorien der Schadensakkumulation und der Erfahrungswerte der Kraftfahrzeugentwicklung ist ein Prüfverfahren gebildet worden, das in statistischer, lebensdauerbezogener Verteilung eine quan tifizierbare Belastungseinbringung ermöglicht.From the combination of high-tech measuring methods, recognized Theories of damage accumulation and empirical values of Motor vehicle development a test procedure has been formed that in statistical, lifetime-related distribution a quan tifiable load transfer enables.

Claims

1. A method for checking the operational strength of vehicle bodies, characterized in that in normal driving operation on different roadway loading profiles, the torsional moments acting on the vehicle axles are measured, a representative vibration load is determined from the torque distribution associated with each load profile over a specific route and These vibrational stresses are combined to form a load series corresponding to the different load profiles, which corresponds to a route unit, which load series is then repeatedly introduced into a vehicle body to be tested on a test bench, which is examined for damage before and after the test program.

2. The method according to claim 1, characterized in that in each the frequency and the amplitude of the load series changed will.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that to initiate the series of loads in the vehicle body a wheel of an axle is loaded by a vertical force rend the other axis is fixed.

4. The method according to claim 3, characterized in that the Front axle is rotated relative to the rear axle.

5. The method according to claim 4, characterized in that the Axis of rotation below the longitudinal center of gravity of the vehicle and par allel to this.

6. The method according to claim 5, characterized in that the Axis of rotation is below the wheel contact plane of the vehicle.

7. Device for performing the method according to one of the preceding claims with a multi-axis test bench, characterized in that the test bench is a torsion test bench ( 20 ) with a rigid crossbar ( 24 ) for supporting the rear axle ( 16 ) and a movable crossmember ( 26 ) for the support of the front wheels ( 14 ), which crossbeam ( 26 ) below the contact point for a front wheel ( 18 ) on a force-controlled lifting drive ( 28 ) for the introduction of the vertical force and in the vertical longitudinal median plane of the vehicle ( 12 ) on a bearing organ ( 30 ) is supported.

8. The device according to claim 7, characterized in that the bearing member ( 30 ) for the rotation of the front crossmember ( 26 ) relative to the rear crossbar ( 24 ) has a rotary bearing ( 32 ) with an axis of rotation (a) which is below the longitudinal -Heavy axis (s _h ) of the vehicle ( 12 ) and is parallel to this.

9. The device according to claim 8, characterized in that the axis of rotation (a) is below the wheel contact plane of the vehicle ( 12 ).

10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the bearing member ( 30 ) is a linear bearing ( 36 ) for free displacement in a below the longitudinal Schwerach se (s _h ) of the vehicle ( 12 ) and parallel to this lying direction (b).

11. The device according to claim 10, characterized in that the bearing member ( 30 ) has an additional pivot bearing ( 34 ) for free rotation about a vertical axis (c) in the vertical longitudinal longitudinal plane of the vehicle ( 12 ) and in which the front axis ( 14 ) containing vertical transverse plane.