DE4203982C2 - Fahrwerklagerung für einen Prüfstand zum Messen der Fahrwerkgeometrie von Kraftfahrzeugen und Verfahren zur Montage seiner Lagerelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrwerklagerung für einen Prüfstand zum Messen der Fahrwerkgeometrie von Kraftfahr­ zeugen bei stehenden und/oder drehenden Rädern mit im wesentlichen im Abstand der Spurweite des zu messenden Kraftfahrzeugs angeordneten Radplatten, auf die jeweils ein Rad des Kraftfahrzeugs mittelbar oder unmittelbar aufstell­ bar ist und die in einer horizontalen Ebene gegenüber einem Grundgestell allseits beweglich gelagert sind.

Prüfstände zum Messen der Fahrwerkgeometrie werden bei­ spielsweise in der Fahrzeugendmontage eingesetzt, um Vor­ spur, Sturz und Nachlauf der Vorder- und Hinterräder eines Fahrzeugs zu prüfen und einzustellen. Die Einstellung erfolgt hierbei in der Regel unter Berücksichtigung von Dackellauf-Kompensation, Fahrzeugsymmetrieachse, Lenkradpo­ sition und aktuellem Einfederungszustand. Zur Vermessung des Fahrwerks wird angestrebt, daß das Fahrzeug mit völlig entspanntem Fahrwerk auf dem Prüfstand steht. Dies ist in idealer Weise nur möglich, wenn zwischen den Reifen und dem Untergrund keine Reibung vorhanden ist. Um dies zu errei­ chen, ist es bekannt, die Räder des Fahrzeugs im Prüfstand auf Radplatten zu stellen, die in einer im wesentlichen horizontaler Ebene möglichst reibungsarm allseits beweglich gelagert sind. Hierzu werden seither Kugelrollenlagerungen oder Vielwälzlager verwendet, die in zwei Ebenen und in einer Drehebene beweglich sind. Diese bekannten Lagerungen haben den Nachteil, daß bei jeder Bewegung der Radplatten aus einer Ruhelage ein Losbrechmoment überwunden werden muß. Dies hat zur Folge, daß eine Entspannung des Fahrwerks jeweils nur dann erfolgt, wenn die bei der Messung und Ein­ stellung auftretenden Kräfte höher sind als zum Losbrechen der Lagerung erforderlich. Sind die Kräfte kleiner als die Losbrechkraft, so führt dies zu einer Restverspannung des Fahrwerks und hat Ungenauigkeiten bei der Messung und Ein­ stellung zur Folge. Eine exakte Reproduzierbarkeit von Meß- oder Einstellergebnissen ist aus den genannten Gründen ebenfalls nicht gegeben. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß Wälzlagerungen dazu neigen, sich einzulaufen, so daß sich die Haftreibungskoeffizienten mit der Zeit ver­ größern und eine immer größere Losbrechkraft erforderlich wird. Prüfstände mit Wälzlagerungen müssen daher in relativ kurzen Zeitabständen überholt werden.

Aus der DE 37 03 260 A1 ist ein Vorrichtung zum Prüfen der Achslager von Fahrzeugrädern bekannt, bei der eine Trag­ platte mit einem Bewegungsmechanismus in zwei zueinander senkrechten Richtungen hin- und herbewegbar ist. Der Bewe­ gungsmechanismus besteht aus vier mit Druckmedium beauf­ schlagbaren Plungereinheiten, von denen jede zwei Plunger aufweist, deren Achsen zueinander senkrecht stehen. Die Plungereinheiten sind auf einer Basis an den Eckpunkten eines gedachten Rechtecks montiert und so angeordnet, daß sich jeweils die Plunger zweier Einheiten gegenüberliegen. Die Tragplatte ruht auf der Oberseite der Plungereinheiten und ist mit vertikalen Plattenteilen versehen, an denen die Plunger angreifen. Entsprechend ihrem Verwendungszweck, nämlich Prüfen der Achslager von Fahrzeugrädern, ist die Tragplatte dieser bekannten Vorrichtung nicht in einer im wesentlichen horizontalen Ebene allseits beweglich gela­ gert, sondern nur in zwei zueinander senkrechten Richtungen hin- und herbewegbar, und die Lagerung der Tragplatte ist nicht reibungsarm ausgeführt, wie dies für eine Fahrwerkla­ gerung zum Messen der Fahrwerkgeometrie unerläßlich ist.

Eine andere Vorrichtung gleicher Art ist zeigt die DE-AS 28 40 408. Auch mit dieser bekannten Vorrichtung wird nicht die Fahrwerkgeometrie von Kraftfahrzeugen gemessen, sondern es soll das Spiel zwischen Teilen der Radaufhängung und der Lenkung ermittelt werden. Hierzu ist eine Aufstandsplatte vorgesehen, die durch einen Antrieb quer zur Fahr­ zeuglängsachse bewegbar ist. Unterhalb der Aufstandsplatte ist eine Unterplatte angeordnet, die mehrere Vertiefungen hat, in denen Öffnungen oder Düsen münden. Während des Betriebes tritt aus den Öffnungen oder Düsen kontinuierlich Druckluft aus, durch die zwischen der Aufstandsplatte und der Unterplatte ein Luftpolster gebildet wird auf dem die Aufstandsplatte in einer horizontalen Ebene frei beweglich schwimmend angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrwerkla­ gerung für einen Prüfstand zum Messen der Fahrwerkgeometrie der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch einen niedrigen und durch den Bewegungszustand der Radplat­ ten weitgehend unbeeinflußten Reibungskoeffizienten aus­ zeichnet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Radplatten mit einer ebenen Bodenfläche auf mehreren im Abstand voneinander angeordneten, fluidischen Lagerele­ menten gelagert sind, die in einer gemeinsamen Ebene lie­ gende Lagerflächen mit an die Bodenfläche angrenzenden Kam­ mern aufweisen, die mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbar sind, durch dessen Druck die Radplatten angehoben werden, wobei die Lagerelemente durch eine ausge­ härtete Vergußmasse mit dem Grundgestell verbunden sind.

Durch die erfindungsgemäße Lagerung der Radplatten bei einem Prüfstand zum Messen der Fahrwerkgeometrie ist es gelungen, die Genauigkeit bei der Messung und Einstellung von Fahrwerken deutlich zu verbessern und die Langzeitsta­ bilität und damit die Reproduzierbarkeit im Vergleich zu den bekannten Wälzlagerungen erheblich zu steigern. Dies ist einerseits darauf zurückzuführen, daß der Reibungskoef­ fizient der fluidischen Lagerung sowohl beim Stillstand als auch bei der Bewegung der Radplatten etwa gleichbleibend niedrig ist, so daß keine nennenswerten Losbrechkräfte auf­ treten. Die fluidischen Lagerelemente arbeiten weitgehend verschleißfrei, und vermeiden dadurch Einlaufeffekte. Schließlich kann die zu bewegende Masse durch die fluidi­ sche Lagerung klein gehalten werden, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Meßgenauigkeit beiträgt. Dadurch daß jede Rad­ platte auf mehreren, im Abstand voneinander angeordneten fluidischen Lagerelementen gelagert ist, deren Lagerflächen in einer gemeinsamen Ebene liegen, wird eine hohe Durch­ schlagstabilität der Lagerung erzielt. Durch die Verbindung der Lagerelemente mit dem Grundgestell durch eine aus­ gehärtete Vergußmasse ist es möglich, die Lagerelemente auf einfache Weise in einer Ebene auszurichten. Durch das Aus­ richten der Lagerelemente in einer gemeinsamen Ebene wird gewährleistet, daß der Lagerspalt bei allen Lagerelementen einer Radplatte an allen Stellen gleich groß ist. Eine mechanische Berührung zwischen der Radplatte und den Lager­ elementen wird dadurch vermieden. Die einzelnen Radplatten eines Prüfstands brauchen nicht genau in einer gemeinsamen horizontalen Ebene zu liegen, vielmehr genügt es, wenn die Radplatten zueinander im wesentlichen parallel ausgerichtet sind.

Das Ausrichten kann nach einem anderen Vorschlag der Erfin­ dung auch dadurch erfolgen, daß die Lagerelemente mit Hilfe einer Höhenunterschiede und Winkelfehler ausgleichenden Fluid-Lagerung am Grundgestell gelagert sind. Hierzu kann das Grundgestell vorteilhaft jeder Radplatte zugeordnete Grundplatten aufweisen, die jeweils mittels einer Höhenun­ terschiede und Winkelfehler der Radplatten ausgleichenden Einrichtung mit dem Grundgestell verbunden sind. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Lagerfläche der Lagerelemente mit einer Beschichtung aus Kunststoff, insbesondere aus Polyamid versehen ist. Hierdurch kann eine Beschädigung der Lagerelemente und der Radplatte bei einer Belastung im drucklosen Zustand vermieden werden.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Montage der Lagerelemente kann erfindungsgemäß kann darin bestehen, daß die Lagerele­ mente auf Federelemente aufgesetzt werden, die auf dem Grundgestell aufliegen und die Lagerelemente von dem Grund­ gestell abheben, so daß ein Zwischenraum zwischen den Lagerelementen und dem Grundgestell mittels einer aushärt­ baren Vergußmasse vergossen wird und daß die Lagerelemente bis zum Aushärten der Vergußmasse durch eine Einrichtplatte statisch belastet werden, die mit einer ebenen Fläche auf allen Lagerelementen des Prüfstands aufliegt. Das Vergießen der Zwischenräume kann dabei durch Gießringe erleichtert werden, die um die Lagerelemente gelegt werden und die die Vergußmasse umgrenzen. Die Ausrichtung kann hierbei entwe­ der für jede Radplattenlagerung gesondert erfolgen oder zwei oder mehr Radplattenlagerungen können mit einer sich auf allen Lagerelementen abstützenden Einrichtplatte gemeinsam ausgerichtet werden. Weiterhin können jeweils zwei Radplattenlagerungen für eine Fahrzeugachse mit einer Einrichtplatte ausgerichtet und die beiden im Abstand von­ einander liegenden Einrichtplatten können dann nochmals zueinander parallel ausgerichtet werden. Weist eine Rad­ plattenlagerung nur ein fluidisches Lagerelement auf, so empfiehlt es sich, dieses parallel zum Lagerelement einer zweiten Radplattenlagerung auszurichten.

Die erfindungsgemäße Radplattenlagerung eignet sich sowohl für Radplatten, auf denen Räder eines Fahrzeugs unmittelbar aufstehen, als auch für Prüfstände, bei denen die Räder des Fahrzeugs entweder durch Eigenantrieb oder mittels fremder Antriebseinrichtungen gedreht werden. Hierbei können auf den Radplatten Trommelmotoren, Bremstrommeln, Trommelbrems­ motoren oder Leerrollen vorgesehen sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungs­ gemäßen Lagerung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs an einem Prüfstand zum Messen der Fahrwerkgeome­ trie und

Fig. 2 eine Teilansicht der Lagerung gemäß Fig. 1 mit einer Schnittdarstellung eines Lagerelements und seiner Befestigung.

Die in der Zeichnung dargestellte Lagerung besteht aus einer mit dem Grundgestell eines Prüfstands fest verbun­ denen Grundplatte 1, auf der vier hydrostatische Lagerele­ mente 2 befestigt sind. Die Lagerelemente 2 sind an den Ecken eines Quadrates angeordnet und tragen eine im wesent­ lichen quadratische Radplatte 3, die mit ihren Randberei­ chen die Lagerelemente 2 überragt. Auf der Radplatte 3 steht ein Rad R eines Kraftfahrzeugs. Für ein weiteres oder alle anderen Räder des Kraftfahrzeugs sind in dem nicht näher dargestellten Prüfstand weitere, gleichartig ausge­ bildete Lagerungen vorgesehen.

Die Lagerelemente 2 bestehen aus einem massiven zylindri­ schen Lagerkörper 4, der in eine Bohrung 5 in der Grund­ platte 1 eingesetzt ist und an seinem oberen, aus der Grundplatte 1 herausragenden Ende einen Ringflansch 6 auf­ weist, der mit der Stirnseite des Lagerkörpers 4 eine ebene Lagerfläche 7 bildet. In der Mitte der Lagerfläche 7 befin­ det sich eine hohlzylindrische Einsenkung 8, in die eine Anschlußbohrung 9 mündet. Weiterhin ist in einem Abstand von der Einsenkung 8 und konzentrisch zu dieser eine Ring­ nut 10 in der Lagerfläche 7 vorgesehen, die mit mehreren, den Lagerkörper 4 durchdringenden Rücklaufbohrungen 11 in Verbindung steht. Die Lagerfläche 7 ist mit einer dünnen Schicht aus Kunststoffüberzogen. Zwischen dem Ringflansch 6 und der Grundplatte 1 sind Federelemente 12 angeordnet. Radial innerhalb und außerhalb der Federelemente 12 ist der Zwischenraum zwischen dem Ringflansch 6 und der Grundplatte 1 mit einer ausgehärteten Vergußmasse 13 ausgefüllt. Die Vergußmasse 13 ist von einem Gießring 14 umgeben, durch den die Vergußmasse 13 vor dem Erhärten zurückgehalten und geformt wird. Nach dem Aushärten der Gußmasse 13 kann der Gießring 14 entfernt werden.

Über die Anschlußbohrung 9 werden die Lagerelemente 2 mit einer Druckflüssigkeit gespeist. Durch den Druck der Druck­ flüssigkeit wird die Radplatte 3 angehoben, wodurch zwi­ schen der Radplatte 3 und der Lagerfläche 7 ein Lagerspalt entsteht, durch den die Druckflüssigkeit aus der Einsenkung 8 austreten und nach allen Seiten zur Ringnut 10 strömen kann. Die Ringnut 10 ist über die Rücklaufbohrungen 11 an einen Behälter angeschlossen, aus dem die Druckflüssigkeit mit Hilfe einer Pumpe wieder zur Anschlußbohrung 9 zurück­ gefördert wird. Solange die Pumpe in Betrieb ist und der Einsenkung 8 Druckflüssigkeit in ausreichender Menge und mit einem ausreichenden Druck zugeführt wird, bleibt die Radplatte 3 von dem Lagerelement 2 abgehoben, wobei sie nahezu vollständig reibungsfrei auf dem, durch das Lagere­ lement 2 erzeugten Druckflüssigkeitspolster schwimmt. Wird dieser Schwimmzustand bei allen Lagerelementen und allen Radplatten des Prüfstands erzeugt, so ist die Reibung zwi­ schen den Rädern des Fahrzeugs und dem Untergrund bis auf einen durch den Scherwiderstand der Druckflüssigkeit ver­ bleibenden minimalen Rest aufgehoben, so daß sich das Fahr­ werk vollständig entspannen kann und die Messung und Ein­ stellung der Fahrwerkgeometrie mit hoher Genauigkeit durch­ geführt werden kann. Da bei der geringen Reibung die Rad­ platten mit dem Fahrzeug durch äußere Krafteinwirkung leicht bewegt werden können, wird die Position des Fahr­ zeugs im Prüfstand durch geeignete Haltevorrichtungen, die an der Karosserie oder am Fahrwerk angreifen, fixiert.

Wird die Druckflüssigkeitszufuhr beendet, so legen sich die Radplatten 3 auf die Lagerelemente 2 auf. Sie können dann in dieser Stellung arretiert werden, so daß das Fahrzeug auf die Radplatten aufgefahren bzw. von den Radplatten her­ untergefahren werden kann.

Für eine einwandfreie Funktion der beschriebenen Fahrwerk­ lagerung ist es erforderlich, daß alle Lagerelemente 2 mit ihrer Lagerfläche 7 in einer gemeinsamen, im wesentlichen horizontalen Ebene liegen. Um dies auf einfache Weise zu erreichen, werden die Lagerelemente 2 nach folgendem Ver­ fahren mit der Grundplatte 1 des Untergestells des Prüf­ stands verbunden:
Die Lagerelemente 2 werden zunächst lose in die Bohrungen 5 eingesetzt, wobei sie mit ihrem Ringflansch 6 auf den Federelementen 12 aufliegen. Durch die Federelemente 12 wird zwischen dem Ringflansch 6 und der Oberfläche der Grundplatte 1 ein Zwischenraum aufrechterhalten. Ein um die Lagerelemente 2 herumgelegter Gießring 14 verhindert das Weglaufen der Vergußmasse 13, die nun in den Zwischenraum zwischen dem Ringflansch 6 und der Grundplatte 1 gegossen wird. Nach dem Vergießen aller zur Lagerung benötigten Lagerelemente 2 wird durch mehrmalige Pumpbewegungen der Lagerelemente 2 unter Zusammendrücken der Federelemente 12 eine gleichmäßige Verteilung der Vergußmasse bewirkt. Anschließend werden die Lagerelemente 2 mit Hilfe eines Körpers statisch belastet, der mit einer ebenen Fläche auf allen Lagerelementen 2 aufliegt. Durch diese Belastung wer­ den die Federelemente 12 an den einzelnen Lagerelementen 2 mehr oder weniger stark zusammengedrückt, so daß alle La­ gerelemente 2 mit ihrer Lagerfläche 7 gleichmäßig an der ebenen Fläche des Belastungskörpers anliegen. Dieser Bela­ stungszustand wird solange aufrechterhalten, bis die Ver­ gußmasse ausgehärtet ist und dadurch die Lagerelemente 2 fest mit der Grundplatte 1 verbunden sind. Die Lagerele­ mente 2 befinden sich nun, ungeachtet der Maßgenauigkeit des Untergestells, in einer gemeinsamen Ebene und können daher ihre hydrostatische Lagerfunktion mit der erforderli­ chen Genauigkeit erfüllen. Die Gießringe 14 können nach dem Aushärten der Vergußmasse 13 entfernt werden. Zur leichte­ ren Trennung der Gießringe 14 können diese vor dem Ein­ gießen der Vergußmasse mit einer Trennschicht, beispiels­ weise mit Fett, versehen werden, um dadurch eine Haftung an der Vergußmasse 13 zu vermeiden. Durch das beschriebene Verfahren läßt sich mit einfachen Mitteln und mit geringem Aufwand eine genau ausgerichtete Montage der Lagerelemente 2 unter Ausgleich vorhandener Herstellungstoleranzen errei­ chen.

Claims (6)

1. Fahrwerklagerung für einen Prüfstand zum Messen der Fahrwerkgeometrie von Kraftfahrzeugen bei stehenden und/oder drehenden Rädern mit im wesentlichen im Abstand der Spurweite des zu messenden Kraftfahrzeugs angeordneten Radplatten, auf die jeweils ein Rad des Kraftfahrzeugs mittelbar oder unmittelbar aufstellbar ist und die in einer horizontalen Ebene gegenüber einem Grundgestell allseits beweglich gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Radplatten (3) mit einer ebenen Bodenfläche auf mehreren im Abstand voneinander ange­ ordneten, fluidischen Lagerelementen (2) gelagert sind, die in einer gemeinsamen Ebene liegende Lagerflächen (7) mit an die Bodenfläche angrenzenden Kammern (8) aufweisen, die mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbar sind, durch dessen Druck die Radplatten (3) angehoben werden, wobei die Lagerelemente (2) durch eine ausgehärtete Vergußmasse (13) mit dem Grundgestell (1) verbunden sind.

2. Fahrwerklagerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radplatten (3) mit einer ebenen Bodenfläche auf mehreren im Abstand von­ einander angeordneten, fluidischen Lagerelementen (2) gelagert sind, die in einer gemeinsamen Ebene liegende Lagerflächen (7) mit an die Bodenfläche angrenzenden Kammern (8) aufweisen, die mit einem unter Druck ste­ henden Fluid beaufschlagbar sind, durch dessen Druck die Radplatten (3) angehoben werden, wobei die Lager­ elemente (2) mit Hilfe einer Höhenunterschiede und Win­ kelfehler ausgleichenden Fluid-Lagerung am Grundgestell (1) gelagert sind.

3. Fahrwerklagerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche (7) der Lagerelemente (2) mit einer Beschichtung aus Kunst­ stoff, insbesondere aus Polyamid versehen ist.

4. Fahrwerklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgestell jeder Radplatte (3) zugeordnete Grundplatten (1) aufweist, die jeweils mittels einer Höhenunterschiede und Winkel­ fehler der Radplatten (3) ausgleichenden Einrichtung mit dem Grundgestell verbunden sind.

5. Verfahren zur Montage der Lagerelemente einer Fahrwerk­ lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente (2) auf Federelemente (12) aufgesetzt werden, die auf dem Grundgestell (1) auf liegen und die Lagerelemente (2) von dem Grundgestell (1) abheben, daß ein Zwischenraum zwischen den Lagerelementen (2) und dem Grundgestell (1) mittels einer aushärtbaren Verguß­ masse (13) vergossen wird und daß die Lagerelemente (2) bis zum Aushärten der Vergußmasse (13) durch eine Ein­ richtplatte statisch belastet werden, die mit einer ebenen Fläche auf allen Lagerelementen (2) aufliegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß um die Lagerelemente (2) ein Gießring (14) gelegt wird, der die Vergußmasse (13) umgrenzt.