DE4320107A1 - Straßensimulationsprüfstand für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung handelt von einem Straßensimulationsprüfstand für Kraftfahrzeuge oder deren Teile, bei dem die Prüfkräfte bzw.-bewegungen in Längs-, Quer- und Höhenrichtung über einen oder mehrere mit den Radflanschen verbundene Radersatzkörper eingetragen werden und bei dem zusätzlich eine Vorrichtung zum Eintragen eines Bremsmomentes in den stationären Teil der Rad­ bremseinheiten vorgesehen ist.

Derartige Prüfstände werden zur Prüfung der Festigkeit von Rad­ aufhängungen und Komplettkarosserien verwendet, wobei nebst den durch die Straßenunebenheiten verursachten vertikalen und hori­ zontalen Kräften auch die auf die Karosserie bzw. die Fahrzeug­ teile einwirkenden Bremsmomente simuliert werden.

Die Einleitung der in der Regel durch hydraulische Servozylin­ der erzeugten Kräfte bzw. Bewegungen in den Prüfling erfolgt über geeignet ausgebildete Gestänge. Bei Prüfbewegungen mit großem Hub werden erhebliche Massenkräfte erzeugt.

Aus der DE-A 41 03 097 ist ein gattungsgemäßer Prüfstand be­ kannt, bei dem die Radersatzkörper (dort Radadapter genannt) in vertikaler Richtung auf Streben abgestützt sind, die einerseits vertikale Bewegungen übertragen und andererseits durch einen zusätzlichen umfangreichen Mechanismus gegenläufig bewegbar sind, um ein Bremsmoment zu simulieren. Weil das Bremsmoment am Radersatz angreift, muß weiters die Bremse betätigt werden, da­ mit am stationären Teil der Bremseinheit ein Reaktionsmoment auftritt.

Nachteilig ist an dieser Konstruktion nebst dem Raumbedarf vor allem der komplizierte Aufbau und die relativ große Masse der Hebel und Gestänge, die viel Energie verbrauchen und bei höheren Prüffrequenzen entsprechend hohe Beschleunigungskräfte erfordern. Wenn der Prüfling in Flurhöhe untergebracht werden soll, muß wegen der Abmessungen des Gestänges die den Prüfstand aufnehmende Grube sehr groß sein.

Aus einem Prospekt von SCHENCK, Darmstadt (P 3003, Ausgabe 1/89) ist es bekannt, den Bremssattel von einer raumfesten Vorrichtung aus mittels einer Schubstange mit dem Bremsmoment zu belasten. Sollen gleichzeitig auch die anderen Simulations­ kräfte eingeleitet werden, so ist dies ebenfalls nur mit einer relativ komplizierten Vorrichtung mit entsprechender Masse möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungs­ gemäßen Prüfstand so weiterzubilden, daß bei relativ geringer Masse und geringen Baumaßen eine schnelle und rückwirkungsfreie Bewegung mit großer Amplitude in allen Bewegungsrichtungen mit gleichzeitigem Aufbringen eines Bremsmomentes möglich ist.

Erfindungsgemäß ist dazu an dem Radersatzkörper ein Betäti­ gungselement angeordnet, das über ein Pleuel direkt oder indi­ rekt ein Bremsmoment in den stationären Teil der Bremseinheit einleitet.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird der Vorteil erzielt, daß die zusätzliche Vorrichtung mit sehr geringem zusätzlichem Gewicht auf kürzestem Wege eine Einleitung des Bremsmomentes ohne kinematische Rückwirkungen ermöglicht. Das Betätigungsele­ ment ist normalerweise hydraulisch, es könnte aber auch pneuma­ tisch oder elektrisch sein. Jedenfalls benötigt es nur eine weiche Energiezufuhrleitung (keine starre Verbindung) und baut sehr klein.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Rader­ satzkörper fest mit dem Radflansch verbunden und das Betäti­ gungselement wirkt direkt (ohne den Umweg über die Brems­ scheibe) auf den stationären Teil der Bremseinheit (An­ spruch 2).

Durch die direkte Wirkung können einige Teile eingespart werden. Wenn kein Bremsmoment in die Achsaufhängung eingeleitet werden soll, kann derselbe Radersatzkörper verwendet werden - dann eben ohne Verbindung mit dem Bremssattel. Um den Radersatzkörper einem bestimmten Fahrzeug anzupassen, sind nur zwei einfache fahrzeugspezifische Teile anzufertigen.

In einer anderen Ausführungsform besteht der Radersatzkörper aus einem Außenring und einer fest mit dem Radflansch verbun­ denen, im Außenring gelagerten Scheibe, wobei die Prüfkräfte bzw. -bewegungen in Längs-, Quer- und Höhenrichtung in den Außenring eingeleitet werden, und wobei das Betätigungselement am Außenring befestigt ist und die Bremskraft auf die Scheibe ausübt (Anspruch 3).

Hier wird das Bremsmoment zwar nicht auf kürzestem Wege, son­ dern wie im normalen Fahrbetrieb eingeleitet und der Prüfling kann ohne weitere Rüstarbeiten am Prüfstand angebracht werden. Die Bremsen brauchen nicht demontiert zu werden, es genügt, die Radersatzkörper mit den Radflanschen zu verbinden. Für den Ver­ such müssen die Bremsen betätigt werden. Ein weiterer Vorteil dieser Variante ist, daß sie unverändert auch für Fahrzeuge mit Trommelbremsen geeignet ist.

Bei Fahrzeugen mit Scheibenbremsen ist es besonders vorteil­ haft, wenn das Betätigungselement auf einen mit dem Bremssattel verschraubten Hebel wirkt (Anspruch 4). Dann braucht zur Anpas­ sung an ein bestimmtes Fahrzeug nur dieser Hebel verändert zu werden.

Weiters liegt es im Rahmen der Erfindung, daß am Radersatzkör­ per mindestens zwei Befestigungsstellen für das Betätigungsele­ ment vorgesehen sind (Anspruch 5). Dadurch können dieselben Radersatzkörper für beide Seiten des Fahrzeuges verwendet wer­ den, wobei dann entsprechend der Momentenrichtung das Betäti­ gungselement auf der einen Seite in der einen und auf der ande­ ren Seite in der anderen Position befestigt ist.

Besonders große Amplituden in Längsrichtung ohne Verfälschung der Resultate durch Drehen des Radersatzkörpers um die Radachse lassen sich bei Verwendung des erfindungsgemäßen Radersatzkör­ pers dadurch erreichen, daß dieser in vertikaler Richtung über zwei parallele Stangen auf einem Kipphebel ruht, dessen Schwenkachse parallel zur Verbindungsgeraden der Aufstands­ punkte der beiden Stangen liegt (Anspruch 6).

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Abbildungen be­ schrieben und erläutert:

Fig. 1 axonometrische Darstellung eines erfindungsgemäßen Prüfstandes in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 axonometrische Darstellung eines erfindungsgemäßen Prüfstandes in einer bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 3 Detail A in Fig. 1 einer ersten Variante.

Fig. 4 Detail B in Fig. 2 in einer zweiten Variante;

Fig. 5 Detail B in Fig. 2 der zweiten Variante, jedoch für umgekehrte Richtung des Bremsmomentes.

Der in Fig. 1 abgebildete Prüfstand für ein Kraftfahrzeug 1 mit anstelle der vier Räder montierten Radersatzkörpern 2 ruht auf einem Fundament 3, das der Boden einer Grube sein kann, wenn das Fahrzeug 1 in Flurhöhe sein soll. Er weist für jeden Radersatzkörper 2 Elemente zur Erzeugung und Einleitung der Prüfkräfte bzw. -bewegungen in den drei Richtungen auf: In ver­ tikaler Richtung zwei Streben 4, einen Winkelhebel 5, einen Servozylinder 6 und einer Konsole 7; in Fahrzeuglängsrichtung eine Strebe 8, einen Winkelhebel 9, einen Servozylinder 10 und Konsolen 11,12 zur raumfesten Abstützung von Zylinder 10 und Winkelhebel 9; in Fahrzeugquerrichtung eine Strebe 13, einen Winkelhebel 14, einen Servozylinder 15 und Konsolen 16, 17. Auf die Radersatzkörper 2 wird später eingegangen.

In der Ausführungsform nach Fig. 2 ruht der Prüfstand wieder auf einem Fundament 3, das der Boden einer Grube ist. Es werden auch wieder Radersatzkörper 2 verwendet, wobei der Einfachheit halber nur eine "Prüfstandsecke" mit den zugehörigen Kraftein­ leitungselementen abgebildet ist.

Die Vertikalkraft wird über zwei parallele Stangen 20 eingetra­ gen, die über nicht bezeichnete sphärische Lager einen Winkel­ hebel 21 mit dem Radersatzkörper 2 verbinden. Der Winkelhe­ bel 21 ist in einer ortsfesten Konsole 24 um eine Achse 22 schwenkbar gelagert, die parallel zur gedachten Verbindungsli­ nie der beiden unteren sphärischen Lager liegt. Ein Servozylin­ der 23 wirkt auf den Winkelhebel 21.

Die Längskraft wird in derselben Weise über eine horizontale Stange 25 eingetragen, auf die ein Winkelhebel 26 und ein Ser­ vozylinder 27 wirkt, die in Konsolen 28 gelagert sind. Die Sei­ tenkraft wird über eine horizontale Stange 30 eingetragen, die von einem Servozylinder 32 über einen Winkelhebel 31 betätigt wird. Diese sind wieder auf Konsolen 33 gelagert.

Die Konsolen 28, 33 für die horizontalen Bewegungen sind in die­ ser Ausführungsform auf dem Hallenboden 29 seitlich der Grube auf dem Boden 3 aufgestellt. Dadurch kann die Grube klein ge­ halten werden und die horizontalen Krafteintragungselemente und der Prüfling sind gut zugänglich in Flurhöhe angeordnet.

Fig. 3 zeigt eine erste Variante des erfindungsgemäßen Rader­ satzkörpers, von der Fahrzeugaußenseite aus gesehen. Die Rad­ aufhängung des Prüflings ist summarisch mit 40 bezeichnet. Sie besteht beispielsweise aus einem unteren Querlenker 41, einem MacPherson-Bein mit einem nur angedeuteten Lenkhebel 43 und ei­ nem Achsträger 44 mit dem darin drehbar gelagerten Achsstum­ mel 45. Dieser umfaßt einen Radflansch 46 mit Radbolzen 49 und eine Bremsscheibe 47, mit der eine Bremszange 48 zusammenwirkt, die in nicht erkennbarer, aber üblicher Weise etwa über einen Bremssattel mit dem Achsträger 44 verbunden ist.

Der Radersatz 2 besteht aus einer mittels der Radbolzen 49 mit dem Radflansch 46 drehfest verbundenen Scheibe 50 und einem Außenteil 52, in dem die Scheibe 50 mittels eines Rillenkugel­ lagers 51 gelagert ist. Der Außenteil 52 ruht auf den hier nicht dargestellten Stangen 4, weiterhin greifen an ihm in hori­ zontaler Richtung die Stange 8 für die Längskraft über das sphärische Lager 53 und die Stange 13 für die Seitenkraft über das sphärische Lager 54 an.

Auf dem Außenteil 52 ist das Betätigungselement 55, ein Hydraulikzylinder, in einer ersten Position befestigt. Ein Pleuel 56 wirkt auf den in der Scheibe 50 steckenden Bolzen 57. In dieser ersten Position wirkt der Hydraulikzylinder in einem Drehsinn, in der mit 55′ angedeuteten Position im anderen Dreh­ sinn, wenn der Radersatzkörper auf der anderen Seite des Fahr­ zeuges angebracht ist. Soll eine Bremskraft eingeleitet werden, wird die Bremszange 48 und das Betätigungselement beaufschlagt. Mit dieser Anordnung können auch Ensembles mit Trommelbremse getestet werden.

Fig. 4 zeigt, diesmal von der Innenseite des Fahrzeuges aus gesehen und mit unsichtbarer Radaufhängung, eine zweite Vari­ ante des erfindungsgemäßen Radersatzkörpers 2, in der dieser nur aus einem Teil 60 besteht. Dieser ist am in der Figur weg­ gelassenen Radflansch mit Radbolzen, die die Bohrungen 61 durchsetzen, festgeschraubt. Dieser Teil 60 weist Konsolen 62 auf, an denen die Stangen 20 für die vertikale Bewegung über sphärische Lager 63 und die Stange 25 für die Längsbewegung über sphärische Lager 64 angreifen. An dem Fortsatz 65 des Tei­ les 60 greift von außen, daher hier unsichtbar, die Stange 30 (Fig. 2) über sphärische Lager an. Die Seitenkraft muß ja in der Höhe der Reifenaufstandsfläche angreifen.

An dem Teil 60 des Radersatzkörpers 2 ist wieder ein Hydraulik­ kolben 66 als Betätigungselement (in Fig. 4 in einer ersten Po­ sition) befestigt, das über ein Pleuel 67 auf einen Hebel 68 wirkt, der mit dem abgerissen dargestellten Bremssattel 69 ver­ schraubt ist. In Fig. 5 ist derselbe Radersatzkörper mit in einer anderen Position befestigten Betätigungselement 66′ gezeigt, in der das Bremsmoment im entgegengesetzten Drehsinn eingeleitet wird. Eine Druckölzu- und -ableitung 70 zu einer Anschlußleiste 71 kann der gewählten Position angepaßt werden.

Soll im Versuch ein Bremsmoment eingeleitet werden, so kann durch Beaufschlagung des Betätigungselementes direkt, ohne Zwi­ schenschaltung von Achse oder Bremsscheibe, das Bremsmoment auf den Bremssattel, das ist der stationäre Teil der Bremseinheit, ausgeübt werden.

Claims (6)

1. Straßensimulationsprüfstand für Kraftfahrzeuge oder deren Teile, bei dem die Prüfkräfte bzw.-bewegungen in Längs-, Quer- und Höhenrichtung über einen oder mehrere mit den Radflanschen verbundene Radersatzkörper eingetragen werden und bei dem zu­ sätzlich eine Vorrichtung zum Eintragen eines Bremsmomentes in den stationären Teil der Radbremseinheiten vorgesehen ist, da­ durch gekennzeichnet, daß an dem Radersatzkörper (2) ein Betä­ tigungselement (55; 66) angeordnet ist, das über ein Pleu­ el (56; 67) direkt oder indirekt ein Reaktionsmoment in den stationären Teil (69; 48) der Bremseinheit einleitet.

2. Straßensimulationsprüfstand nach Anspruch l, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Radersatzkörper (2, 60) fest mit dem Rad­ flansch (46) verbunden ist und das Betätigungselement (66) di­ rekt auf den stationären Teil (69) der Bremseinheit wirkt.

3. Straßensimulationsprüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Radersatzkörper (2) aus einem Außenteil (52) und einer fest mit dem Radflansch (46) verbundenen im Außenteil (52) gelagerten Scheibe (50) besteht, wobei die Prüfkräfte bzw.-bewegungen in Längs-, Quer- und Höhenrichtung in den Außenteil (52) eingeleitet werden, und wobei das Betätigungsele­ ment (55) am Außenteil (52) befestigt ist und die Bremskraft auf die Scheibe (50) ausübt.

4. Straßensimulationsprüfstand nach Anspruch 2, wenn die Rad­ bremsen Scheibenbremsen mit einer mit dem Radflansch verbun­ denen Bremsscheibe und einem nicht verdrehbaren Bremssat­ tel (69) sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsele­ ment (66) auf einen mit dem Bremssattel (69) verschraubten He­ bel (68) wirkt.

5. Straßensimulationsprüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Radersatzkör­ per (2; 52; 60) mindestens zwei Befestigungsstellen für das Be­ tätigungselement (55; 66) vorgesehen sind.

6. Straßensimulationsprüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Radersatzkörper (2) in vertikaler Richtung über zwei parallele Stangen (20) auf einem Kipphebel (21) ruht, dessen Schwenkachse (22) parallel zur Verbindungsgeraden der Aufstandspunkte der beiden Stangen (20) liegt.