DE4323817C2 - Verfahren und Prüfstand zur Erfassung des Schwingungsverhaltens von Fahrzeugen - Google Patents
Verfahren und Prüfstand zur Erfassung des Schwingungsverhaltens von FahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung des Schwin
gungsverhaltens eines Fahrzeuges, insbesondere eines Personen
kraftwagens, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und einen ent
sprechenden Prüfstand nach dem Oberbegriff von Anspruch 16.
In den VDI Berichten 791, Meß- und Versuchstechnik im Automo
bilbau, Geräusche und Schwingungen, Düsseldorf 1990, erörtern
die Autoren in einem Beitrag auf den Seiten 307 bis 320 über
"Meß- und Analyseverfahren als Hilfsmittel der Fahrzeugentwick
lung" verschiedene Möglichkeiten von Schwingungsanregungen von
Fahrzeugen und deren Aussagekraft und Auswertemöglichkeit. Ins
besondere werden eine der Straßenfahrt vor allem auf Holper
strecken entsprechende stochastische Schwingungsanregung von
Fahrzeugen oder Fahrzeugteilen sowie eine Sinusanregung mit
voreinstellbarer Frequenz und/oder Amplitude jeweils mittels
hydraulischer Zylinder auf einem Rüttelprüfstand erörtert und
den Testmethoden jeweils bestimmte Anwendungsbereiche zugewie
sen. Darüber hinaus wird auch noch eine Sprunganregung der Fahr
zeugräder auf einem Rollenprüfstand mit Großrollen mittels
einer quer auf die Oberfläche der Prüfstandsrollen aufgeschraub
ten Leiste erörtert und diese Anregungsform als guter Labortest
empfohlen, weil er eine symmetrische und vor allem reproduzier
bare Anregungsform darstelle. Die Anregungsbedingungen könnten
dadurch variiert werden, daß die Versuche bei unterschiedlicher
Rollenumfangsgeschwindigkeit vorgenommen werden. Das Heraus
filtern einzelner Ordnungen aus der Antwortschwingung
sei durchaus repräsentativ, wie ein Vergleichstest mit Anre
gung durch Straßenfahrt zeige. Die Auswertezeit insbesondere
in Hinsicht auf niederfrequente Antwortschwingungen sei zwar
durch die Umlaufzeit der Rolle beschränkt, könne aber durch
langsamere Fahrgeschwindigkeiten gedehnt werden. Auch sei
die Anregungsform durch Wahl der Querschnittsform der Leiste
festgelegt und könne nicht durch Potentiometereinstellung -
wie beim hydraulisch angeregten Rüttelprüfstand - verändert
werden; jedoch sei immerhin ein Austausch dieser Leisten
denkbar und - wenn auch mit größerem Zeitaufwand - möglich.
Aus einem Prospekt P2711 "Serie 59, Digitale Modularelektro
nik für Hydropuls-Prüfsysteme" der Firma Carl Schenck AG
sind Schwingungsprüfstände bekannt, bei denen Fahrzeuge mit
ihren Rädern auf vier, voneinander unabhängig ansteuerbaren
Hydraulikzylindern stehen und zu Schwingungen angeregt wer
den. Als Ausstattung für die Schwingungsanregung des Prüf
standes wird auf Seite 3, rechte Spalte, vorletzter Absatz
ein programmierbarer Vier-Kanal-Funktionsgenerator vorge
schlagen.
Die DE 37 23 476 A1 zeigt einen Rüttelprüfstand für Fahrzeu
ge, insbesondere Personenwagen, mit mehreren Schwingtischen,
von denen je einer ein Fahrzeugrad aufnimmt. Der Prüfstand
ist vorgesehen, um damit Fahrzeuge am Ende einer Montageli
nie zu testen. Der Prüfstand soll wegen der serienmäßigen
Prüfung von Fahrzeugen besonders einfach und robust gebaut
sein. Die Rütteltische einer Fahrzeugachse werden gemeinsam
durch Unwuchtschwinger zu Schwingungen angeregt, die je nach
Drehzahl der Unwucht bei einer entsprechenden Frequenz lie
gen kann. Die Rütteltische sind gewissermaßen als ein Zwei
massenschwinger ausgebildet. Die Schwingungsanregung wird
sich als eine schmalbandige Anregung um die der Unwuchtdreh
zahl entsprechende Frequenz darstellen.
Die DE 40 14 876 A1 zeigt eine Einrichtung zum Ermitteln
und/oder Überwachen des Zustandes einer Kfz-Komponente, ins
besondere eines Reifens oder Stoßdämpfers, wobei vorzugswei
se stochastische Anregungsschwingungen in das Fahrwerk des
Fahrzeuges eingeleitet werden und karosserieseitige Antwort
schwingungen gemessen und ausgewertet werden. Aus den gewon
nenen Ergebnissen kann dann auf den mehr oder weniger guten
Funktionszustand der Komponenten geschlossen werden. Es wird
hervorgehoben, daß es bei der Schwingungsanregung nicht dar
auf ankomme, ob diese deterministisch mit bekannter Funktion
oder - bevorzugt - stochastisch erfolge.
Die US-PS 5 056 024 zeigt eine ähnliche Einrichtung zum Te
sten von Radaufhängungen von Fahrzeugen. Dabei wird seiten
versetzt zum Radaufstandspunkt über einen Exzenter eine ver
tikale Rüttelbewegung an einer Radaufstandsplatte erzeugt.
Hierbei handelt sich im wesentlichen um eine harmonische
oder sinusähnliche Schwingungsanregung.
Die DE 40 17 448 A1 behandelt ein Verfahren zur Diagnose der
mechanischen Eigenschaften von Maschinen mit rotierenden
Bauteilen, wie z. B. Pumpen, Kompressoren, Turbinen, Ventila
toren, Elektromotoren oder Werkzeugmaschinen. Die Maschine
wird durch die Rotation des Rotors zu Schwingungen angeregt,
die in ihrem zeitlichen Verlauf gemessen, einer Fourierana
lyse unterworfen und als spektrale Verteilung von einzelnen
Sinusschwingungen dargestellt wird. Durch einen Vergleich
des Schwingungsspektrums einer neuen oder guten Maschine mit
dem Spektrum einer alten Maschine lassen sich Rückschlüsse
auf den Zustand der Maschine treffen.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik ist es
Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäß zugrundegelegte
Prüfverfahren bzw. den Prüfstand dahingehend weiter zu ent
wickeln, daß damit Fahrzeuge hinsichtlich ihres Schwingungs
verhaltens schneller als bisher optimiert werden können,
d. h. daß rascher als bisher zielführende Aussagen über stö
rende Schwingungen innerhalb des Gesamtfahrzeuges gemacht
werden können.
Diese Aufgabe wird bei Zugrundelegung des gattungsgemäßen
Prüfverfahrens erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale von Anspruch 1 und hinsichtlich des gattungsgemäßen
Prüfstandes durch die kennzeichnenden Merkmale von An
spruch 16 gelöst.
Das erfindungsgemäße Prüfverfahren arbeitet mit einer vertika
len Sprunganregung über die Radaufstandspunkte. Das Sprungver
fahren arbeitet schnell - im Sekundenbereich -, wodurch kaum
Veränderungen in den beteiligten Komponenten der Schwingsysteme
durch Erwärmung, Reibung, Temperaturdehnung o. dgl. auftreten.
Im Vergleich zu den seitherigen Prüfmethoden mit harmonischer
oder stochastischer Anregung werden alle schwingungsfähigen
Systeme des Gesamtfahrzeuges gleichzeitig mit allen Frequenzen
und starr phasenverkoppelt angeregt. Das Sprungverfahren bietet
als einziges Verfahren den Vorteil, daß das Ein- bzw. Ausfedern
des Fahrzeuges getrennt untersucht werden kann durch Aufwärts-
bzw. Abwärts-Sprunganregung. In den Ergebnisdarstellungen der
Antwortschwingungen - Antwortspektren - sind die einzelnen
Schwingungssysteme des Gesamtfahrzeuges wesentlich besser als
bisher zu identifizieren. Die analysierten Beschleunigungsspit
zen sind ausgeprägt vorhanden. Änderungen an einzelnen oder
mehreren dieser schwingungsfähigen Systeme, z. B. durch Änderung
von Lagern treten, in den Antwortspektren vorher und nachher
deutlich hervor. Ferner ist den Antwortspektren auch entnehm
bar, daß sich die gegenseitige Beeinflussung der verschiedenen
schwingungsfähigen Teilsysteme des Fahrzeuges, z. B. Aufbau,
Motor, Achsen, über einen relativ großen Frequenzbereich er
streckt. Das Zusammenspiel von Dämpfung und Dämmung ist gut zu
erkennen.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran
sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand
eines in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachfol
gend noch erläutert; dabei zeigen:
Fig. 1 die Anordnung eines Fahrzeuges auf einem Prüfstand,
Fig. 2 den grundsätzlichen Verlauf einer Sprunganregung als
Hub/Zeit-Linienzug (Fig. 2a), als Diagrammlinie der
Amplitudendichte über der Frequenz für die theoreti
sche Sprunganregung (Fig. 2b) und für die praktisch
realisierbare Sprunganregung (Fig. 2c),
Fig. 3 sechs verschiedene, periodische Anregungsmuster,
Fig. 4 bis 6 drei verschiedene Antwortspektren, die an ein und dem
selben Fahrzeug jedoch mit unterschiedlichen Anregun
gen gewonnen wurden, und zwar wurde das Antwortspek
trum nach Fig. 4 aufgrund einer Sprunganregung, das
nach Fig. 5 aufgrund einer harmonischen Anregung und
das nach Fig. 6 aufgrund einer stochastischen Anre
gung gewonnen,
Fig. 7 zwei verschiedene Amplituden/Zeit-Diagramme von Ant
wortschwingungen nach jeweils einer Sprunganregung,
wobei hier die Antwortschwingungen von zwei hinsicht
lich der schwingungstechnischen Fahrzeugabstimmung
unterschiedlich gut abgestimmten Fahrzeugen gewonnen
wurden und
Fig. 8 die beiden entsprechenden Antwortspektren zu den
Zeitdiagrammen nach Fig. 7.
Die Fig. 1 zeigt zeigt das Fahrzeug 1, das mit seinen Fahr
zeugrädern 2 auf den Stempeln 3 der Hydraulikzylinder 4 ange
ordnet ist. Die Hydraulikzylinder werden von einer Steuerung
bewegt.
Der vom Stempel des Hydraulikzylinders 4 auf das Fahrzeugrad 2
unterseitig eingeleitete, aufwärts gerichtete Sprung und sein
Erregungsspektrum sind bezüglich ihres qualitativen Verlaufes
in Fig. 2a (Hub/Zeit-Linienzug), Fig. 2b (theoretisches Erre
gerspektrum) und Fig. 2c (praktisches Erregerspektrum) darge
stellt. Die Messung beginnt bereits mit dem Hubanfang; sie er
streckt sich nach Hubende bis zum Abklingen der Antwortschwin
gungen. Nach einer gewissen Sicherheitszeit kehrt der Stempel -
bei Rechteckimpulsen ruckartig - wieder in seine Ausgangslage
zurück, wobei das Fahrzeug zwangsläufig mitbewegt wird. Demge
mäß muß im Anschluß an den Rückhub eine Beruhigungspause ohne
Messung angeschlossen werden.
Das Übertragungsverhalten des bei der Anmelderin eingesetzten
Prüfstandes bzw. der Anregungszylinder liefert ein Erregerspek
trum, das dem einer glatten Straße mit regellosen Unebenheits
verlauf - Querfugen, Kanaldeckeln o. dgl. - nahekommt. Dadurch
konnte auf Filter oder Laufzeitglieder verzichtet werden, die
bei anderen Prüfständen u. U. erforderlich werden könnten. Der
Hub des Sprunges ist ein Maß für die Größe der Unebenheiten der
Straße, d. h. es kann die ganze Bandbreite der Straßenqualität
von "sehr eben, glatt" bis "sehr schlecht" abgedeckt werden.
Als besonders sinnvoll erscheinen Anregungsamplituden a, die
zwischen 1 und 10 mm liegen, jedoch können auch Sprunganregun
gen mit einem Hub bis zu 10 cm u. U. sinnvoll erscheinen.
Bevorzugter Anbringungsort der Meßsensoren für die Erfassung
der Antwortschwingung ist der Sockel für die Fahrzeugsitze, da
die in diesem Bereich auftretenden Schwingungen über den Sitz
an den Fahrer weitergeleitet werden. Aber auch am Motor und an
der oder den Fahrzeugachsen können vorteilhaft Sensoren ange
bracht werden. Die Sensoren sind als Beschleunigungsgeber aus
gebildet, wobei diese gesondert vorzugsweise zwei oder drei zu
dem Raumkoordinaten parallele Komponenten der Antwortschwingung
an den Meßstellen erfassen. Die Antwortschwingung an der Fah
rersitzkonsole und am Motor wird vorzugsweise dreidimensional
und an der Fahrzeugachse zweidimensional - vertikal und längs
horizontal - erfaßt.
Die Antwortsignale vom Gesamtfahrzeug und dessen Aggregaten wie
Aufbau, Motor, Achsen werden "online" über eine Frequenzanalyse
(Fast Fourier Transformation, FFT) ausgewertet und aufgezeich
net. Und zwar wird für jede Meßstelle und für jede Komponente
der im Fahrzeug erzeugten Antwortschwingung die Frequenzanalyse
isoliert durchgeführt und ein entsprechendes Antwortspektrum
aufgezeichnet. Die Frequenzanalyse wird mit einer Analysier
bandbreite von etwa 0,4 Hz und während einer Analysierzeit von
2 bis 4 s, vorzugsweise etwa 2,5 s durchgeführt. Werden die
Sprunganregungen periodisch wiederholt, was für eine Mittel
wertbildung vorteilhaft ist, so werden diese vorzugsweise mit
einer Frequenz von 0,15 bis 0,3 Hz wiederholt. Entspricht das
periodische Anregungsmuster einem Rechteckimpuls mit einem Tast
verhältnis von 1 : 1, so ist die Periodendauer so zu wählen, daß
die Antwortschwingungen in der halben Periodendauer praktisch
vollständig abgeklungen sind. Bei den praktischen Messungen bei
der Anmelderin wurde eine Meßzeit von 2,5 s und eine halbe Pe
riodendauer von 2,36 s gewählt, was einer Frequenz von 0,19 Hz
entspricht. Durch die Mittelwertbildung können Zufallseinflüsse
eliminiert werden. Bei praktischen Untersuchungen wurden die
Meßdaten von sechzehn aufeinander folgenden Sprunganregungen
gemittelt. Für die Mittelwertbildung wird ein quadratischer
Effektivwert nach der sog. RMS-Methode gebildet. Außer der Fre
quenzanalyse und Aufzeichnung der Antwortspektren wird für jede
Meßstelle und für jede Komponente der im Fahrzeug erzeugten
Antwortschwingung isoliert auch der zeitliche Verlauf der Be
schleunigungsamplitude aufgezeichnet. Der nutzbare Frequenzbe
reich auf dem bei der Anmelderin eingesetzten Prüfstand reicht
von 0 bis 50 Hz. Daher können Aussagen über den Frequenzbereich
sowohl des spürbaren Fahrkomforts als auch des hörbaren Körper
schalls gemacht werden. Dadurch können folgende Problemkreise
erfaßt werden:
- - Aufbauschwingungen,
- - Motorstuckern,
- - Achsstuckern,
- - Zittern,
- - Abrollen und
- - Wummern.
Die verschiedenen Sprunganregungsmuster der Steuerung sind in
den Fig. 3a bis 3f dargestellt. Es wird jeweils das Stempel
hub/Zeit-Diagramm gezeigt. Fig. 3a zeigt eine Rechteckanregung
des Stempelhubes a. Die Anregung besitzt die Periode T, wobei
die Auslenkung die Zeitdauer t hat; die Ausschwingzeit beträgt
somit für den Aufwärtshub t und für den Abwärtshub t′ = T-t. Die
Messung der Schwingungsamplitude an dem Fahrzeug erfolgt nur
während einer etwas geringeren Zeit als der Auslenkung nach
einer bestimmten Richtung entspricht, also bei Aufwärts-Sprung
anregung etwa 0,9*t oder bei Abwärts-Sprunganregung etwa 0,9*′.
Die Zeitspannen t bzw. t′ sind so bemessen, daß die Antwort
schwingung am Fahrzeug praktisch vollständig abgeklungen sind.
Für die Rechteckanregung von Interesse sind grundsätzlich Werte
von t/T in der Größe von etwa 0,5. Das Abklingen der Schwingung
erfolgt während der Zeit t′ ≈ T/2. Das Anregungsmuster mit t=
t′= T/2 entspricht einer Nacheinanderschaltung zweier Anregun
gen, dem Sprung nach oben mit Messung und einer ersten Abkling
phase (bei Aufwärts-Sprunganregung) sowie dem Sprung zurück in
die Ruhelage mit einer anschließenden zweiten Abklingphase ohne
Messung. Bei Abwärts-Sprunganregung wäre es gerade umgekehrt.
In Fig. 3b ist eine Auslenkung in Form einer Sinushalbschwing
ung gezeigt. Sprunganregungen sind hier die Anregungen mit klei
nen Werten von t/T. Die Fig. 3c zeigt eine Sprunganregung, bei
der das Zurückstellen der ausgelenkten Räder nach einer Sinus
quadratschwingung erfolgt. Diese Kurve hat den Vorteil, daß die
Beschleunigung der Räder beim Zurückbringen in die Ruhelage
kontinuierlich ist, so daß keine erneute ruckartige Anregung
von Schwingungen an den Rädern erfolgt. Die Fig. 3d bis 3f
zeigen verschiedene Varianten der Sprunganregung mit einer Sä
gezahnanregung. Die Fig. 3d zeigt eine Sprunganregung mit
einem kontinuierlichen, linearen Zurückfahren in die Ruhelage
des Rades während einer kurzen Zeit t und einer anschließenden
Abklingzeit t′ in Ruhelage. Die Fig. 3e zeigt den Grenzfall
der Fig. 3d mit t=T, also mit einem langsamen Zurückfahren
des Rades in Ruhelage. Das Abklingen der Schwingungen erfolgt
also während des Zurückstellens des Rades, ohne dabei neue
Schwingungen anzuregen. Fig. 3f zeigt für den Fall der Fig.
3e, das Anregungsmuster, wenn die Schwingungen nicht durch ei
nen Sprung des Rades nach oben erfolgt, sondern durch ein plötz
liches Absenken. Das Ersetzen eines Sprunges nach oben durch
einen Sprung nach unten ist natürlich auch für die anderen, in
Fig 3a-d dargestellten Anregungen möglich. In den Darstellungen
der Fig. 3 beträgt die Anregungsamplitude stets a. Die Größe
der Anregungsamplitude kann vorgewählt werden. Bei großen
Sprunganregungen kann es wegen der größeren angeregten Schwin
gungsamplituden möglich sein, daß die Abklingzeit t′ größer ge
wählt werden muß, damit alle Schwingungen abklingen, bevor eine
neue Sprunganregung erfolgt. Dies vergrößert natürlich die Min
destperiodendauer und verringert somit die Wiederhohlungsfre
quenz. Die notwendige Abklingzeit ist dabei natürlich von der
Breite des zu analysierenden Spektrums abhängig. Je niederer
die untere Grenze des Spektrums liegen soll,, desto länger wird
die benötigte Abklingzeit. Dies verringert im gleichen Maße
natürlich auch die Wiederholungsfrequenz. Will man mindestens
zehn Schwingungen einer niedrigsten zu analysierenden Frequenz
von beispielsweise 1/4 Hertz erfassen so liegt die niedrigste
Wiederholungsfrequenz einer einfachen Sprunganregung mit sehr
kleinen Werten von t/T bei vierzig Sekunden. Da aber gerade
auch sehr niederfrequente Schwingungen vom menschlichen Körper
gespürt werden, ist es ebenso notwendig in diesem Anregungsbe
reich die Schwingungen zu erfassen wie die Schwingungen im hör
baren Bereich.
In den Fig. 4 bis 6 sind die Antwortspektren aufgrund unter
schiedlicher Anregungen eines bestimmten Fahrzeuges aufgezeich
net, und zwar zeigen die Figuren jeweils die Antwortspektren
der Vertikalbeschleunigungen an der Fahrersitzkonsole. Es ent
spricht
- - Fig. 4 einer Sprunganregung,
- - Fig. 5 einer harmonischen Anregung und
- - Fig. 6 einer stochastischen Anregung entsprechend eines aus der Realität (Schlechtwegstrecke bei der Ortschaft Klaffenbach) entnommenen Anregungsmusters.
Da bei den in Vergleich gesetzten Antwortspektren jeweils an
dere Erregerspektren vorliegen, sind die absoluten Spitzen der
Antwortspektren nicht unmittelbar miteinander vergleichbar,
wohl aber die relativen Spitzenwerte. Im übrigen ist zu den
einzelnen Diagrammen folgendes zu sagen:
Bei der Sprunganregung - Fig. 4 - sind die Spitzen sehr stark
ausgeprägt. Aufbaubewegung, Motor- und Achsstuckern sind deut
lich zu identifizieren.
Beim Sinustest - Fig. 5 - ist im Aufbauresonanzbereich wenig
zu erkennen. Die Auflösung im Motor- und Achsstuckerbereich ist
schwach. Da hier nur mit einer einzigen Frequenz angeregt wird,
können Wechselwirkungen zwischen den Schwingungssystemen mit
unterschiedlichen Resonanzfrequenzen nicht erfaßt werden.
Bei der Straßenanregung - Fig. 6 - fällt das Spektrum bereits
ab etwa 11 Hz stark ab. Ferner beobachtet man das Auftreten von
Überhöhungen in nahezu konstanten Frequenzabständen. Diese müs
sen nicht von Eigenschwingungen herrühren. Sie können auch
durch Maxima im Anregungsspektrum der Straßenunebenheiten ver
ursacht werden, wobei deren Frequenzlage von der Fahrgeschwin
digkeit und dem Radabstand abhängen. Bei der Straßenanregung
kann, bedingt durch das Analysierverfahren mit einer Analysier
blocklänge von etwa 2,5 s, nicht das Schwingverhalten des Fahr
zeuges über die Vorder- bzw. Hinterräder getrennt analysiert
werden, da sich die Zeitdauer des Überfahrens der Straßenune
benheiten von den Vorder- zu den Hinterrädern nur im Millise
kundenbereich, also einer wesentlich geringeren Zeitspanne als
der Analysierblocklänge entspricht, bewegt; dieser Zeitversatz
hängt von der Fahrgeschwindigkeit und dem Radstand ab. Aus den
genannten Gründen ist die Straßensimulation zur Fahrzeugopti
mierung hinsichtlich Schwingungsverhalten und diesbezüglichem
Komfort weniger geeignet.
Die Fig. 7 und 8 zeigen als Beispiel die Verläufe der Verti
kalbeschleunigungen an der Fahrersitzkonsole im Zeitbereich -
Fig. 7 - und im Frequenzbereich - Fig. 8 - für eine gute Fahr
zeugabstimmung - strichlierte Diagrammlinien - und für eine
schlechte Fahrzeugabstimmung - volle Diagrammlinien.
Claims (23)
1. Verfahren zur Erfassung des Schwingungsverhaltens eines
Fahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftwagens, bei dem
wenigstens ein Fahrzeugrad jeweils von vertikal beweglichen
Stempeln von Hydraulikzylindern abgestützt und gemäß einer
Anregungsschwingung ausschließlich in Vertikalrichtung zu
Schwingungen angeregt wird, wobei die in dem Fahrzeug erzeugten
Antwortschwingungen an wenigstens einer Stelle, vorzugsweise an
der Fahrersitzkonsole, gemessen, aufgezeichnet und ausgewertet
werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß alle schwingungsfähigen Systeme des Gesamtfahrzeuges
gleichzeitig und mit allen Frequenzen starr phasengekoppelt,
über eine einzige und nur in einer Richtung wirkenden
Sprunganregung des/der Fahrzeugrades/räder zu Antwort
schwingungen veranlaßt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß für jede Meßstelle die in dem Fahrzeug erzeugte Antwort
schwingung - isoliert bezüglich wenigstens einer bestimmten, zu
einer Raumkoordinate parallelen Komponente - im Frequenzbereich
von 0 bis 50 Hz durch eine Frequenzanalyse nach einer sog. Fast
Fourier Transformation (FFT) analysiert wird und das Antwort
spektrum für diesen Frequenzbereich aufgezeichnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Sprunganregung ein definierter Hub im Größenbereich
von 1 bis 10 mm durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß für jede Meßstelle von der im Fahrzeug erzeugten Antwort
schwingung - isoliert bezüglich wenigstens einer bestimmten, zu
einer Raumkoordinate parallelen Komponente - der zeitliche Ver
lauf der Beschleunigungsamplitude aufgezeichnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Frequenzanalyse mit einer Analysierbandbreite von etwa
0,4 Hz durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Analysierzeit 2 bis 4 s, vorzugsweise etwa 2,5 s be
trägt.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vertikale Sprunganregung des/der Fahrzeugrades/räder
entweder in Aufwärtsrichtung entsprechend einer Fahrzeugeinfe
derung oder in Abwärtsrichtung entsprechend einer Fahrzeugaus
federung erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sprunganregung periodisch, vorzugsweise mit einer Fre
quenz von 0,15 bis 0,3 Hz wiederholt wird und daß aus aufeinan
derfolgenden - vorzugsweise mindestens zehn - Messungen und
Aufzeichnungen ein Mittelwert gebildet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Mittelwertbildung ein quadratischer Effektivwert
nach der sog. RMS-Methode gebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fahrzeugräder zeitlich aufeinanderfolgend betragsgleich
aber richtungsunterschiedlich sprungangeregt werden, derart,
daß die periodische Sprunganregung in Form eines periodischen
Rechtecklinienzuges erfolgt, wobei jedoch die Messungen nur bei
mittelbar aufeinander folgenden, richtungsgleichen Sprunganre
gungen durchgeführt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen zeitlich aufeinander folgenden, betrags- und rich
tungsgleichen Sprunganregungen jeweils ein zeitlich gedehnter,
quasi-beschleunigungsloser Rückhub zwischengefügt wird, derart,
daß die periodische Sprunganregung in Form einer Sägezahnschwin
gung erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sprunganregung aus der Ruhelage wahlweise nach oben
oder nach unten erfolgt und daß nur die Antwortschwingungen
aufgrund gleichgerichteter Sprunganregungen aufgezeichnet und
ausgewertet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sprunganregung gleichsinnig getrennt an den vorderen
bzw. hinteren Fahrzeugräder erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sprunganregung an allen vier Fahrzeugrädern gleichzei
tig und gleichartig erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 1 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß alle vier Fahrzeugräder gleichartig und - bei periodischer
Anregung - periodengleich sprungangeregt werden, wobei ein Pha
senversatz der Sprunganregungen an den einzelnen Fahrzeugrädern
(2) frei einstellbar ist, derart, daß der zeitliche Versatz der
Sprunganregungen an den einzelnen Fahrzeugrädern (2) einer be
stimmten Fahrgeschwindigkeit und der Relativlage der Räder (2)
zu einer geradlinigen, schräg oder quer über die Fahrbahn ver
laufenden, scheinbaren Unstetigkeitsstelle entspricht.
16. Prüfstand zur Erfassung des Schwingungsverhaltens eines
Fahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit wenig
stens einem ein Fahrzeugrad abstützenden, vorzugsweise mit
vier, alle Fahrzeugräder abstützenden vertikalbeweglichen Stem
pel(n) von Hydraulikzylindern, wobei der/die Hydraulikzylinder
von einer Steuerung ansteuerbar ist/sind, derart daß das/die
vertikalbeweglich abgestützten Fahrzeugräder nach einer bekann
ten Form in Vertikalrichtung zu einer Anregungsschwingung an
regbar ist, ferner mit im Fahrzeug an wenigstens einer Stelle,
vorzugsweise an der Fahrersitzkonsole, applizierten Beschleuni
gungssensor(en) zur Erfassung der erzeugten Antwortschwingun
gen, wobei diese aufzeichenbar und auswertbar sind, zur Durch
führung des Prüfverfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung der Hydraulikzylinder (4) eine Signalerzeu
gung für eine Sprunganregungen zumindest eines der Hydraulikzy
linders (4) umfaßt.
17. Schwingungsprüfstand nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung derart ausgebildet ist, daß der zeitliche
Hubverlauf der Sprunganregung die Form eines periodischen Recht
ecklinienzuges aufweist.
18. Schwingungsprüfstand nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung derart ausgebildet ist, daß das Tastverhält
nis und/oder die Periodendauer und/oder die Amplitude des pe
riodischen Rechtecklinienzuges jeweils für sich einstellbar
sind.
19. Schwingungsprüfstand nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung derart ausgebildet ist, daß der zeitliche
Hubverlauf der Sprunganregung ungefähr die Form einer Halbpe
riode einer Sinusschwingung aufweist.
20. Schwingungsprüfstand nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung derart ausgebildet ist, daß der zeitliche
Hubverlauf der Sprunganregung die Form einer Sägezahnschwingung
aufweist, wobei Periodendauer (4) und Amplitude (a) jeweils für
sich einstellbar sind.
21. Schwingungsprüfstand nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung derart ausgebildet ist, daß die Fahrzeugräder
(4) aus der Ruhelage wahlweise nach oben oder nach unten sprung
anregbar sind.
22. Schwingungsprüfstand nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung derart ausgebildet ist, daß die Fahrzeugräder
(4) an allen vier Hydraulikzylindern (4) gleichzeitig und
gleichartig sprunganregbar sind.
23. Schwingungsprüfstand nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung derart ausgebildet ist, daß alle vier Räder
gleichartig sprunganregbar sind und daß ein Phasenversatz der
Sprunganregungen an den einzelnen Rädern (2) frei einstellbar
ist wobei der zeitliche Versatz der Sprunganregungen an den
einzelnen Rädern (2) einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit und
der Relativlage der Räder (2) zu einer geradlinigen, schräg
oder quer über die Fahrbahn verlaufenden, scheinbaren Unstetig
keitsstelle entspricht.
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