EP0986743A1 - Verfahren zum prüfen von eingebauten stossdämpfern - Google Patents

Verfahren zum prüfen von eingebauten stossdämpfern

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Publication number
EP0986743A1
EP0986743A1 EP98961251A EP98961251A EP0986743A1 EP 0986743 A1 EP0986743 A1 EP 0986743A1 EP 98961251 A EP98961251 A EP 98961251A EP 98961251 A EP98961251 A EP 98961251A EP 0986743 A1 EP0986743 A1 EP 0986743A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shock absorber
frequency
response
heating phase
measured value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP98961251A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Beaujean
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beissbarth GmbH
Original Assignee
Beissbarth GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beissbarth GmbH filed Critical Beissbarth GmbH
Publication of EP0986743A1 publication Critical patent/EP0986743A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/04—Suspension or damping

Definitions

  • the invention relates to a method for testing shock absorbers installed on the vehicle, in that a vibration is exerted on the wheel by an oscillating plate on which the motor vehicle stands with a wheel and which can be moved back and forth with an excitation frequency in the vertical direction, the Damping of the shock absorber is determined from the response, for example the force response, of the chassis to the vibrations of the oscillating plate, according to the preamble of the main claim.
  • Devices for measuring the efficiency of a chassis of a motor vehicle without having to remove the shock absorber from the motor vehicle are known per se.
  • There are various methods for this purpose for example using a vibrating plate on which the motor vehicle stands with a wheel and which is reciprocated in the vertical direction with a suitable amplitude and variable frequency, in order to exert vibrations on the wheel, and evaluating the measurement of the force exerted by the undercarriage on the oscillating plate.
  • EUSAMA method (agreement between the largest European shock absorber manufacturers: EUropeanShockAbsorber Manufacturer Association), a uniform test procedure for shock absorbers in the installed state is defined.
  • the test is carried out with a vibrating plate, which generates a lifting movement with the aid of an eccentric drive.
  • the corresponding dynamic wheel load is measured and saved by sensors.
  • the static wheel load F s is measured before the vibrations are excited.
  • the stored, dynamic wheel load values are examined for their minimum and the so-called relative grip is then calculated from these values.
  • DE 44 39 997 discloses a method for determining the damping quality of a shock absorber of a shock absorber installed in a vehicle, in which the shock absorber is forced to be damped Vibrationsewn excited and from the ratio of an .Amplitude of the excited vibration and the excitation amplitude a quantity indicating the damping quality of the shock absorber is determined.
  • the result is significantly influenced by the current operating temperature of the damping fluid and the other damping elastic suspension parts. This influence usually leads to an unjustified overvaluation of the damping properties. In the worst case, this leads to a positive evaluation of an actually defective shock absorber.
  • the invention has for its object to provide a method for testing shock absorbers installed on the vehicle, by means of which the influence of the ambient temperature on the measurement is largely eliminated and which can be carried out in the shortest possible time without additional equipment.
  • the method according to the invention is characterized in that a heating phase is provided for the vibration damper before the actual measuring run in order to bring the shock absorber to a predetermined temperature during the measurement and thus to eliminate the influence of temperature fluctuations on the measurement result.
  • This process heats the damping components of a chassis in an optimal time.
  • the method builds on the usual test methods, in which one or more wheels are excited in the vertical direction and values are determined by suitable detectors, which allow a statement about the quality of the chassis or damper properties.
  • the method does not require any additional detectors, but uses the usual detectors of the respective method.
  • the special chassis including its built-in damper and suspension components, the ambient temperature and the damper temperature do not need to be specified or detected for this procedure.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that in the heating phase the shock absorber is moved with an excitation frequency in the vicinity of the upper resonance frequency, that is to say in the range of the resonance frequency of the unsprung mass of the 1/4 vehicle, the damping fluid being in the shortest possible time is heated.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that the shock absorber is moved in the heating phase with a constant excitation frequency, from the response of the shock absorber a characteristic measured value is determined, that the approximation of the measured values to a limit value is observed which corresponds to the heated state of the Corresponds to the operating state of the damper system, and that the heating is stopped when the limit value is reached or almost reached. This automatically reduces the time required for the heating phase to a minimum.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that the ground contact value is selected as the characteristic measured value in the method according to the EUSA A principle or that the amplitude of the oscillating plate is selected as the characteristic measured value in the method according to DE 44 39 997 as a characteristic measured value in the method in which the .Amplitudes of the frequency points are recorded, the the force response or the dynamic wheel load is selected. This further optimizes the process.
  • FIG. 1 shows a flow diagram of the measured value recording
  • FIG. 2 shows a flow diagram of the processing of measured values
  • FIGS. 3A and 3B show a flow chart of the evaluation in the described method
  • FIG. 4 shows a graphical representation of the dependence of the axis
  • Figure 5 is a graphical representation of the amplitude of the force response from the
  • FIG. 7 shows a graphic representation of the dependence of the amplitude on the
  • a method different from the methods mentioned at the outset comprises the measure that the measurement signal, which represents the time course of the force response at a target frequency, is separated by a compression-compression stage into a compression stage signal, which is characteristic of the compression stage of the shock absorber, and a Rebound signal is separated, which is characteristic of the rebound of the shock absorber, and that the compression signal and the rebound signal are fed separately for further processing.
  • the axle damping degree is calculated in relation to the quotient of the sprung mass to the unsprung mass, the measured values of the axle damping degree being related to a characteristic curve of a limit value damping degree that makes the area non-acceptable Axis damping levels limited.
  • the shock absorber is assessed by means of the "very good”, “mediocre” and “unsatisfactory” classification, to which an exchange recommendation for the installed damper is linked. The assessment is based on the position of the determined axle damping degree the characteristic curve of the limit value damping degree and not depending on individual parameters of the I A suspension, ie the wheel suspension of a wheel.
  • the following steps are carried out in order to record the frequency response, as shown in FIG. 1 is.
  • the static weight is measured.
  • the start frequency of 10 Hz, for example, is then approached.
  • the shock absorber is then warmed up when the shock absorber is not at operating temperature.
  • the excitation oscillation of the oscillating plate is raised to the maximum frequency of, for example, 35 Hz, the support points for the parameter estimation, the resonance frequency and the ⁇ / 2 frequency are recorded, and the data are transferred to the evaluation.
  • the following steps are carried out in the order given, as shown in FIG. 2.
  • the target frequency has been approached, it is checked whether the frequency is stabilizing. If the frequency does not stabilize, the process is stopped and the next frequency is approached.
  • the measured values are then recorded, namely 250 measured values per revolution. This is followed by the separation of the rebound and compression stage signals, the digital filtering of the separated signals by a Fourier transformation, and the quality assessment of the signals.
  • the next step is to check whether the grip is OK. If not, the process is terminated and the measurement is ended. After checking whether the measurements over a given number of revolutions, e.g. 3 revolutions have been recorded, it is checked whether the measurements at least a part of the revolutions, e.g.
  • the following steps are carried out in the order given, as shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the tire's air pressure is checked, and if the air pressure is not correct, the process is stopped and the air pressure must be corrected. When checking the air pressure, the characteristic curve or the characteristic values of the tire type are taken into account. After checking the waveform of the amplitude spectrum, it is checked whether the phase response ⁇ / 2 is reached.
  • the evaluation is ended and the shock absorber is classified as very good. Then it is checked whether the resonance frequency is equal to the ⁇ / 2 frequency, the parameter calculation is carried out, and it is also checked whether the parameters can be calculated. If it turns out that the parameters cannot be calculated, it is checked whether the grip is too large or too small. If the grip is too high, the evaluation is ended and the shock absorber is classified as very good. If the grip is too low, the evaluation is ended and the shock absorber is classified as insufficient. If the check of the road grip is answered with no, "system error" is reported. The axis damping degree is then calculated and the characteristic curve of the limit value damping is calculated.
  • the temperature and the limit value parameters are taken into account in the calculation of the limit value damping Axle damping degree carried out, whereupon a recommendation is given about the need to replace the shock absorber in the sense that if the degree of damping of the axis is insufficient, the following message appears: "Damper insufficient! Replace unconditionally! Limit range! Exchange recommended! "And that with a very good axle damping level the message appears:” Damper OK! ".
  • This test procedure is thus divided into two main steps, namely the measurement recording, in which the measurement data are recorded and processed, and the evaluation, in which the processed data are further processed for a quality statement of the chassis.
  • the test device has a vibrating plate, on which, in addition to shear force sensors of the vibrating plate, a pulse generator is provided for angularly constant scanning.
  • the static weight and the frequency response of the 1/4 vehicle are recorded via an excitation frequency of 35 Hz - 10 Hz.
  • the amplitude response corresponds to the shear force sensor signal on the vibrating plate in Newtons.
  • the phase response corresponds to the phase shift between the exciting vibration of the vibrating plate and the response vibration of the 1/4 vehicle in radians.
  • the characteristic frequencies or frequency ranges are then filtered out of the frequency response and processed further.
  • three characteristic frequency ranges are of particular interest, namely the resonance frequency of the unsprung mass (here the amplitude response reaches the absolute maximum), the ⁇ / 2 frequency (here the phase response is exactly 90 ° or ⁇ / 2 and the active component the .Amplitude response becomes zero at this frequency) and the upper frequencies up to the maximum frequency of 35 Hz.
  • These measuring points are the bases for the parameter estimation with which the spring constant of the tire k R is determined.
  • the frequency-equidistant sampling of the frequency range from 35Hz - 10Hz is only a rough approximation.
  • a special measured value algorithm is therefore provided for each characteristic frequency or each characteristic frequency range, the sequence of which is shown in FIG. 1.
  • the .Amplitude response corresponds to the alternating component of the overall signal.
  • the direct component is taken into account by digital filtering.
  • the static weight of the 1/4 vehicle is included in the parameter calculation.
  • the amplitude spectrum of the vibrating plate consists only of active components and not of so-called blind or imaginary components! In order to eliminate the distorting effect of the vibrating plate, this real component must be subtracted from the real component of the measured amplitude spectrum.
  • the actual, so-called compensated amount and phase value of the vibrating 1/4 vehicle is calculated from the resulting active and reactive components of the compensated signal.
  • the aim of the evaluation is a qualitative statement about the measured chassis.
  • the quality of the built-in damper should be assessed.
  • a replacement recommendation for the damper relevant for the operator of the test system is given.
  • the basis for evaluation is the degree of axle damping.
  • This degree of axle damping is set in relation to a limit value damping degree that takes into account the special chassis properties and test conditions. Any manipulation attempts, in particular, are compensated for by this degree of limit damping.
  • the degree of limit damping can be defined restrictively in different ways and is ultimately determined empirically in a field test in coordination with the vehicle manufacturers.
  • the characteristic curve of the limit value damping degree is defined by only two concrete parameters. These are then valid for all vehicle types and all test conditions.
  • the ambient temperature is also included in the measurement if it is not taken into account that the viscosity of the damper fluid and thus also the damper performance increases at low ambient temperatures.
  • the increase in performance is up to a few 100%.
  • a heating phase is therefore provided in which the damper fluid is in the vicinity of the upper resonance frequency is heated. The initially low force response on the vibrating plate increases when heated and converges to a maximum value whose absolute amount is irrelevant. After reaching a maximum value, the actual frequency response measurement is continued.
  • a suitable excitation frequency is kept constant over the optimal period determined by the method.
  • the excitation frequency is chosen so that it is in the range of the resonance frequency of the unsprung mass of the vehicle or below. Above this frequency, the injected vibration energy is not sufficient to heat the dampers sufficiently, since this is largely compensated for by the damping component of the tire.
  • the detected vibration response of the still cold spring damper system of the chassis corresponds to a good damper.
  • the back-and-forth movement heats up the damper fluid or the other elastic damping components of the chassis. This is detected and can be compared with the corresponding previous values due to the required constant excitation frequency.
  • the values detected in this way approach a limit value which corresponds to the warmed operating state of the system. If this limit is reached, the heating phase can be stopped and the usual test procedure can be continued.
  • the influence of the ambient temperature was examined by taking measurements at around 0 ° Celsius and. ambient temperature of approx. 15 ° Celsius was then carried out. It can be seen from FIG. 3 that the degrees of axis damping increase as a result of the cooling and that the mass ratio is not changed as a result of the cooling. In previous attempts at 0 ° Celsius, the heating time was sometimes significantly less than 15 seconds. At even lower temperatures, heating times of less than 30 seconds can be assumed, so that the heating time can be limited to these 30 seconds.
  • the frequency converter specifies an excitation frequency of 10 Hz, the power response is stabilized and the position is measured, the signal quality is determined and the effect of the vibrating plate is compensated.
  • the amplitude of the frequency point is measured and processed.
  • a small dynamic wheel load appears, which increases over time and runs against a limit value.
  • the heating phase can be interrupted when this limit is reached.
  • the normal measuring procedure can now be started.
  • EUSAMA method (agreement between the largest European shock absorber manufacturers: EUropeanShockAbsorber Manufacturer Association), a uniform test procedure for shock absorbers in the installed state is defined.
  • the test is carried out with a vibrating plate that generates a stroke movement of exactly 6 mm with the help of an eccentric drive.
  • the measurement set-up is excited to approx. 23 Hz and runs freely to 0 Hz.
  • the corresponding, sinusoidal, dynamic wheel load is measured and saved by sensors.
  • the static wheel load F s is measured before the vibrations are excited.
  • the stored, dynamic wheel load values are examined for their minimum F min .
  • the EUS-AJMA method is widely used, but its measurement results depend not only on the condition of the shock absorber, but also on design features that characterize the wheel suspension, for example the ratio between the sprung mass and the unsprung mass, the type of tire, the Tire pressure and the type of suspension as well as the characteristics of the measurement conditions, for example the Load the vehicle or the ambient temperature or the operating temperature of the shock absorber.
  • the normal excitation frequency can be halved and maintained from 25 Hz to 12.5 Hz by a suitable pole switching of the motor. As in normal measuring operation, the dynamic wheel contact load is measured and evaluated. At the beginning of the warming-up phase, there is good traction, which deteriorates over time and runs against a limit. The heating phase can be interrupted when this limit is reached. The required excitation frequency of 25 Hz can be set again with the pole changeover.
  • the shock absorber is excited to forced damped vibrations and the ratio of an amplitude of the excited vibration and the excitation amplitude becomes one Damping quality of the shock absorber indicating size determined.
  • the amplitudes of the vibrating plate coupled to the drive via a suitable spring are recorded.
  • a small amplitude appears, which increases over time and runs against a limit value.
  • the heating phase can be interrupted when this limit is reached. The normal measuring procedure can now be started.
  • This measuring principle can be carried out in such a way that a specific excitation frequency can be approached and held. If this is not possible due to the device, the necessary excitation frequency can be achieved by a suitable pole changeover of the motor.

Landscapes

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Abstract

Bei dem Verfahren zum Prüfen von am Fahrzeug eingebauten Stossdämpfern, indem von einer Schwingplatte, auf der das Kraftfahrzeug mit einem Rad steht und die mit einer Erregerfrequenz in vertikaler Richtung hin- und herbewegbar ist, eine Schwingung auf das Rad ausgeübt wird, wird die Dämpfung des Stossdämpfers aus dem Respons des Fahrwerkes auf die Schwingungen der Schwingplatte bestimmt. Vor dem eigentlichen Messlauf wird eine Erwärmungsphase für den Stossdämpfer vorgesehen, um den Stossdämpfer bei der Messung auf eine vorbestimmte Temperatur zu bringen. Der Stossdämpfer wird in der Erwärmungsphase mit gleichbleibender Erregerfrequenz bewegt. Aus dem Respons des Stossdämpfers wird ein charakteristischer Messwert ermittelt, die Annäherung der Messwerte an einen Grenzwert wird beobachtet, der dem erwärmten Zustand des Betriebszustands des Dämpfersystems entspricht, und die Erwärmung wird abgebrochen, wenn der Grenzwert erreicht oder nahezu erreicht wird.

Description

Verfaliren zum Prüfen von eingebauten Stoßdämpfern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von am Fahrzeug eingebauten Stoßdämpfern, indem von einer Schwingplatte, auf der das Kraftfahrzeug mit einem Rad steht und die mit einer Erregerfrequenz in vertikaler Richtung hin- und herbewegbar ist, eine Schwingung auf das Rad ausgeübt wird, wobei die Dämpfung des Stoßdämpfers aus dem Respons, beispielsweise der Kraftantwort, des Fahrwerkes auf die Schwingungen der Schwingplatte bestimmt wird, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Vorrichtungen, um den Wirkungsgrad eines Fahrwerkes eines Kraftfahrzeuges zu messen, ohne den Stoßdämpfer von den Kraftfahrzeug abbauen zu müssen, sind an sich bekannt. Es gibt verschiedene Methoden zu diesem Zweck, wobei beispielsweise eine Schwingplatte, auf der das Kraftfahrzeug mit einem Rad steht und die mit einer geeigneten .Amplitude und variabler Frequenz in vertikaler Richtung hin- und herbewegt wird, verwendet wird, um Schwingungen auf das Rad auszuüben, und wobei die Messung der Kraft ausgewertet wird, die von dem Fahrwerk auf die Schwingplatte ausgeübt wird.
Nach der sogenannten EUSAMA-Methode (Vereinbarung der größten europäischen Stoßdämpferhersteller: EUropeanShockAbsorber Manufacturer Association) wird ein einheitliches Prüfverfahren für Stoßdämpfer in eingebautem Zustand definiert. Die Prüfung erfolgt mit einer Schwingplatte, die mit Hilfe eines Exzenterantriebes eine Hubbewegung generiert. Die entsprechende dynamische Radlast wird von Sensoren gemessen und abgespeichert. Vor der Erregung der Schwingungen wird die statische Radlast Fs gemessen. Die gespeicherten, dynamischen Radlastwerte werden nach ihrem Minimum untersucht und aus diesen Werten wird dann die sog. relative Bodenhaftung berechnet.
Aus der DE 44 39 997 ist ein Verfahren zum Bestimmen der Dämpfungsgüte eines Stoßdämpfers einer in einem Fahrzeug eingebauten Stoßdämpfers bekannt, bei dem der Stoßdämpfer zu erzwungenen gedämpften Schwingungewn erregt und aus dem Verhältnis einer .Amplitude der erregten Schwingung und der Erregeramplitude eine die Dämpfungsgüte des Stoßdämpfers anzeigende Größe bestimmt wird.
Bei den genannten Verfahren zur Bewertung der Dämpfungseigenschaften eines Fahrwerkes bzw. Stoßdämpfers im verbauten Zustand wird das Ergebnis maßgeblich von der aktuellen Betriebstemperatur der Dämpferflüssigkeit und den anderen dämpfenden elastischen Aufhängungsteilen beeinflußt. Dieser Einfluß führt in der Regel zu einer ungerechtfertigten Überbewertung der Dämpfereigenschaft. Dies führt im ungünstigsten Fall zu einer positiven Bewertung eines tatsächlich defekten Stoßdämpfers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Prüfen von am Fahrzeug eingebauten Stoßdämpfern bereitzustellen, durch das der Einfluß der Umgebungstemperatur auf die Messung weitgehenst ausgeschaltet wird und das ohne zusätzlichen Geräteaufwand in möglichst kurzer Zeit durchführbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfmdungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß vor dem eigentlichen Meßlauf eine Erwärmungsphase für den Schwingungsdämpfer vorgesehen wird, um den Stoßdämpfer bei der Messung auf eine vorbestimmte Temperatur zu bringen und damit den Einfluß von Temperaturschwankungen auf das Meßergebnis auszuschalten. Durch dieses Verfahren werden die dämpfenden Komponenten eines Fahrwerkes in optimaler Zeit erwärmt.
Das Verfahren baut auf die üblichen Prüfverfahren auf, bei denen ein oder mehrere Räder in die vertikale Richtung erregt werden und durch geeignete Detektoren Werte ermittelt werden, die eine Aussage über die Güte der Fahrwerks- bzw. Dämpfereigenschaften zulassen. Das Verfahren benötigt keine zusätzlichen Detektoren, sondern greift auf die üblichen Detektoren des jeweiligen Verfahrens zurück.
Das spezielle Fahrwerk inklusive seinen verbauten Dämpfer- und Federungskomponenten, die Umgebungs- und die Dämpfertemperatur brauchen für dieses Verfahren nicht angegeben oder detektiert zu werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Erwärmungsphase der Stoßdämpfer mit einer Erregerfrequenz in der Umgebung der oberen Resonanzfrequenz, d.h. im Bereich der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse des 1/4-Fahrzeuges, bewegt wird, wobei die Dämpfungsflüssigkeit in kürzester Zeit erwärmt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßdämpfer in der Erwärmungsphase mit gleichbleibender Erregerfrequenz bewegt wird, aus dem Respons des Stoßdämpfers ein charakteristischer Meßwert ermittelt wird, daß die Annäherung der Meßwerte an einen Grenzwert beobachtet wird, der dem erwärmten Zustand des Betriebszustand des Dämpfersystems entspricht, und daß die Erwärmung abgebrochen wird, wenn der Grenzwert erreicht oder nahezu erreicht wird. Dadurch wird die für die Erwärmungsphase erforderliche Zeit automatisch auf ein Minimum reduziert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß als charakteristischer Meßwert bei dem Verfahren nach der EUSA A-Prinzip der Bodenaufstandswert gewählt wird oder daß als charakteristischer Meßwert bei dem Verfahren nach der DE 44 39 997 die Amplitude der Schwingplatte gewählt wird oder daß als charakteristischer Meßwert bei dem Verfahren, bei dem die .Amplitudes der Frequenzpunkte aufgenommen wird, die der Kraftantwort bzw. die dynamische Radlast gewählt wird. Dadurch wird das Verfahren weiter optimiert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Figur 1 ein Flußdiagramm der Meßwertaufnahme; Figur 2 ein Flußdiagramm der Meßwertaufbereitung;
Figuren 3A und 3B ein Flußdiagramm der Auswertung bei dem beschriebenen Verfahren; Figur 4 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Achs-
Dämpfungsgrades von der Zeit bei der Erwärmungsphase des
Stoßdämpfers; Figur 5 eine graphische Darstellung der .Amplitude der Kraftantwort von der
Zeit bei der Erwärmungsphase des Stoßdämpfers; Figur 6 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des
Bodenaufstandswertes von der Zeit bei der Erwärmungsphase des
Stoßdämpfers; und Figur 7 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Amplitude von der
Zeit bei der Erwärmungsphase des Stoßdämpfers. Ein von den eingangs genannten Verfahren unterschiedliches Verfahren umfaßt die Maßnahme, daß das Meßsignal, das den zeitlichen Verlauf der .Kraftantwort bei einer Zielfrequenz darstellt, durch eine Zug-Druckstufen- Trennung in ein Druckstufensignal, welches für die Druckstufe des Stoßdämpfers charakteristisch ist, und ein Zugstufensignal aufgetrennt wird, welches für die Zugstufe des Stoßdämpfers charakteristisch ist, und daß das Druckstufensignal und das Zugstufensignal getrennt der weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Ferner wirdals Bewertungsgrundlage für die Qualität des eingebauten Stoßdämpfers der Achs-Dämpfungsgrad in Bezug auf den Quotienten der gefederten Masse zu der ungefederten Masse berechnet, wobei die Meßwerte des Achs-Dämpfungsgrades zu einer Kennlinie eines Grenzwertdämpfungsgrades in Beziehung gesetzt werden, die den Bereich nicht- akteptabler Achs-Dämpfungsgrade begrenzt. Die Beurteilung des Stoßdämpfers erfolgt durch die .Klassifizierung in die Gütebereich „sehr gut", „mittelmäßig" und „ungenügend", an die eine Austauschempfehlung für den eingebauten Dämpfer gekoppelt ist. Die Beurteilung erfolgt in Abhängigkeit von der Lage des ermittelten Achs-Dämpfungsgrades zu der Kennlinie des Grenzwert- Dämpfungsgrades und nicht in Abhängigkeit von einzelnen Parametern des lA- F.ahrwerks, d. h. der Radaufhängung eines Rades.
Bei diesem Verfahren werden zur Aufnahme des Frequenzganges folgende Schritte in der genannten Reihenfolge durchgeführt, wie in Figur 1 dargestellt ist. Zunächst erfolgt eine Messung des statischen Gewichts. Sodann wird die Startfrequenz von beispielsweise 10 Hz angefahren. Danach wird eine Erwärmungsphase des Stoßdämpfers durchgeführt, wenn der Stoßdämpfer Nicht auf Betriebstemperatur ist. Nach Hochfahren der Erregerschwingung der Schwingplatte auf die Maximalfrequenz von beispielsweise 35 Hz werden die Stützpunkte für die Parameterschätzung, die Resonanzfrequenz und die π/2 Frequenz aufgenommen, und die Daten werden an die Auswertung übergeben.
Zum Aufnehmen der Frequenzpunkte werden folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt, wie in Figur 2 dargestellt ist. Nach dem .Anfahren der Zielfrequenz erfolgt die Überprüfung, ob die Frequenz sich stabilisiert. Wenn die Frequenz sich nicht stabilisiert, wird der Vorgang abgebrochen und die nächste Frequenz angefahren. Danach werden die Meßwerte aufgenommen, und zwar 250 Meßwerte pro Umdrehung. Danach erfolgt die Trennung von Zug- und Druckstufensignal, die digitale Filterung der getrennten Signale durch eine Fourier-Transformation, und die Gütebewertung der Signale. .Als nächstes wird überprüft, ob die Bodenhaftung in Ordnung ist. Falls nicht, wird der Vorgang abgebrochen und die Messung beendet. Nach der Überprüfung, ob die Messungen über eine gegebene Anzahl von Umdrehungen, z.B. 3 Umdrehungen, aufgenommen worden sind wird geprüft, ob die Messungen bei wenigstens einem Teil der Umdrehungen, z.B. -2 Umdrehungen, die Gütenorm erfüllen. Wenn die Mindestzahl von Umdrehungen die Gütenorm nicht erfüllt, wird der Vorgang abgebrochen und die nächste Frequenz angefahren. .Ansonsten wird eine Mittelwertbildung der als gut .klassifizierten Messungen durchgeführt. Danach wird der Einfluß der Schwingplatte auf das Meßergebnis kompensiert, indem bei einem dynamischen Kalibrierdurchlauf der Frequenzgang der Schwingplatte aufgenommen und das Amplitudenspektrum interpoliert wird.
Zur Auswertung der Meßergebnisse werden folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt, wie in den Figuren 3A und 3B dargestellt ist. Zunächst wird geprüft, ob die Bodenhaftung innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen liegt. Wenn festgestellt wird, daß die Bodenhaftung während der Messung nicht in Ordnung ist, wird die Auswertung beendet, und der Stoßdämpfer wird als ungenügend klassifiziert. Danach werden die charakteristischen Frequenzen; extrahiert und die Parameterschätzung in Bezug auf die Berechnung der Federkonstanten KR des Reifens durchgeführt. Da wird der Luftdruck des Reifens überprüft, und, wenn der Luftdruck nicht in Ordnung ist, wird der Vorgang abgebrochen und der Luftdruck muß korrigiert werden. Bei der Überprüfung des Luftdruckes wird die Kennlinie, bzw. werden die Kennwerte des Reifentyps berücksichtigt. Nach der Überprüfung der Signalform des Amplitudenspektrums wird geprüft, ob der Phasengang π/2 erreicht wird. Wenn der Phasengang π/2 nicht erreicht, wird die Auswertung beendet und der Stoßdämpfer wird als sehr gut klassifiziert. Danach wird überprüft, ob die Resonanzfrequenz gleich der π/2 - Frequenz ist, wird die Parameterberechnung durchgeführt, wobei auch überprüft wird, ob die Parameter berechenbar sind. Wenn sich herausstellt, daß die Parameter nicht berechenbar sind, wird überprüft, ob die Bodenhaftung zu groß oder zu klein ist. Wenn die Bodenhaftung zu groß ist, wird die Auswertung beendet, und der Stoßdämpfer wird als sehr gut klassifiziert. Wenn die Bodenhaftung zu klein ist, wird die Auswertung beendet, und der Stoßdämpfer wird als ungenügend klassifiziert. Wenn die Überprüfung der Bodenhaftung mit nein Beantwortet wird, wird „Systemfehler" gemeldet. Danach erfolgen die Berechnung des Achs- Dämpfungsgrades und die Berechnung der Kennlinie der Grenzwertdämpfung. Bei der Berechnung der Grenzwertdämpfung werden die Temperatur und die Grenzwertparameter berücksichtigt. Danach wird die Beurteilung des Achs- Dämpfungsgrades durchgeführt, worauf eine Empfehlung über die Notwendigkeit des Stoßdämpferaustausches gegeben wird in dem Sinne, daß bei ungenügendem Achs-Dämpfungsgrad die Meldung erfolgt: „Dämpfer ungenügend! Unbedingt austauschen!", bei mittelmäßigem Achs-Dämpfungsgrad die Meldung erfolgt: „Dämpfer im Grenzbereich! Austausch empfohlen!" und daß bei sehr gutem Achs-Dämpfungsgrad die Meldung erfolgt: „Dämpfer in Ordnung!". Dieses Prüfverfahren gliedert sich somit in zwei Hauptschritte, nämlich die Meßwertaufnahme, in der die Meßdaten aufgenommen und aufbereitet werden, und die Auswertung, bei der die aufbereiteten Daten für eine Qualitätaussage des Fahrwerkes weiter verarbeitet werden. Die Prüfeinrichtung weist eine Schwingplatte auf, an der neben Scherkraftsensoren der Schwingplatte ein Impulsgeber für die winkeläquidistante Abtastung vorgesehen ist.
Bei der Meßwertaufnahme werden das statische Gewicht und der Frequenzgang des 1/4-Fahrzeuges über eine Erregerfrequenz von 35Hz - 10Hz aufgenommen. Der .Amplitudengang entspricht hierbei dem Scherkraftsensorsignal auf der Schwingplatte in Newton. Der Phasengang entspricht der Phasenverschiebung zwischen erregender Schwingung der Schwingplatte und .Antwortschwingung des 1/4-Fahrzeuges in radiant. Aus dem Frequenzgang werden dann die charakteristischen Frequenzen beziehungsweise Frequenzbereiche herausgefiltert und weiterverarbeitet.
Für die nachfolgende Auswertung sind drei charakteristische Frequenzbereiche von besonderem Interesse, nämlich die Resonanzfrequenz der ungefederten Masse (hier erreicht der .Amplitudengang des absolute Maximum), die π/2 - Frequenz (hier beträgt der Phasengang genau 90° beziehungsweise π/2 und der Wirkanteil des .Amplitudenganges wird bei dieser Frequenz gleich Null) und die oberen Frequenzen bis zur Maximalfrequenz von 35Hz. Diese Meßpunkte sind die Stützpunkte für die Parameterschätzung, mit der die Federkonstante des Reifens kR bestimmt wird.
Das frequenz-äquidistante Abtasten des Frequenzbereiches von 35Hz - 10Hz ist nur eine grobe Näherung. Für hochqualitative und reproduzierbare Meßungen wird daher für jede charakteristische Frequenz beziehungsweise jeden charakteristischen Frequenzbereich ein spezieller Meßwertalgorithmus vorgesehen, dessen Ablauffolge in Figur 1 dargestellt ist.
Der .Amplitudengang entspricht dem Wechselanteil des Gesamtsignals. Der Gleichanteil wird durch die digitale Filterung berücksichtigt. Das statische Gewicht des 1/4-Fahrzeuges fließt in die Parameterberechnung mit ein. Bei der Schwingplatten-Kompensation muß nun das gefilterte Signal um die Nulldurchgangsreferenz korrigiert werden. Konkret wird sie 'nach links geschoben', das heißt die gemessene Phasenverschiebung wird mit der Nulldurchgangsreferenz addiert. Nun ist die Phasenverschiebung korrekt zum Nulldurchgangspunkt der Schwingplatte bestimmt.
Das Amplitudenspektrum der Schwingplatte besteht nur aus Wirkanteilen und nicht aus sogenannte Blind- oder Imaginäranteilen! Um den verfälschenden Effekt der Schwingplatte zu eliminieren muß dieser Realanteil vom Realanteil des gemessenen .Amplitudenspektrums subtrahiert werden.
Aus dem resultierenden Wirk- und Blindanteil des kompensierten Signals wird der tatsächliche, sogenannte kompensierte Betrags- und Phasenwert des schwingenden 1/4-Fahrzeuges berechnet.
Ziel der Auswertung ist eine qualitative Aussage über das vermessene Fahrwerk. Insbesondere soll die Qualität des eingebauten Dämpfers beurteilt werden. In Verbindung mit dieser Qualitätsaussage wird eine, für den Betreiber der Prüfanlage relevante, Austauschempfehlung für den Dämpfer gegeben.
Bewertungsgrundlage ist der Achs-Dämpfungsgrad. Dieser Achs- Dämpfungsgrad wird in Relation zu einem Grenzwertdämpfungsgrad gesetzt, der die besonderen Fahrwerkseigenschaften und Testbedingungen berücksichtigt. Insbesondere eventuelle Manipulationsversuche werden über diesen Grenzwertdämpfungsgrad ausgeglichen. Der Grenzwertdämpfungsgrad läßt sich unterschiedlich restriktiv definieren und wird letztendlich in einem Feldversuch in Abstimmung mit den Fahrzeugherstellern empirisch bestimmt. Die Kennlinie des Grenzwertdämpfungsgrades wird durch nur zwei konkrete Parameter definiert. Diese sind dann für alle Fahrzeugtypen und alle Testbedingungen gültig.
Auch bei dem vorstehen beschriebenen Verfahren geht die Umgebungstemperatur in die Messung mit ein, wenn nicht berücksichtigt wird, daß bei niedrigen Umgebungstemperaturen die Viskosität der Dämpferflüssigkeit und somit auch die Dämpferleistung zunimmt. Die Leistungszunahmen betragen hierbei bis zu einigen 100%. Daher wird eine Erwärmungsphase vorgesehen, in der in der Umgebung der oberen Resonanzfrequenz die Dämpferflüssigkeit erwärmt wird. Die zunächst geringe Kraftantwort auf der Schwingplatte nimmt bei der Erwärmung zu und konvergiert gegen einen Maximalwert dessen Absolutbetrag irrelevant ist. Nach dem Erreichen eines Maximalwertes wird mit der eigentlichen Frequenzgangsmessung fortgefahren.
Während der Erwärmungsphase wird eine geeignete Erregerfrequenz über den, vom Verfahren festgestellten, optimalen Zeitraum konstant gehalten. Die Erregerfrequenz wird hierbei so gewählt, daß sie im Bereich der Resonanzfrequenz der ungefederten Masse des Vi- Fahrzeuges oder darunter liegt. Oberhalb dieser Frequenz reicht die eingekoppelte Schwingungsenergie nicht für eine ausreichende Erwärmung der Dämpfer aus, da diese weitgehend vom Dämpfungsanteil des Reifens kompensiert wird.
Die detektierte Schwingungsantwort des noch kalten Feder-Dämpfer- Systems des Fahrwerkes entspricht einem guten Dämpfer. Mit fortlaufender Zeit erwärmt sich durch das Hin- und Herbewegen die Dämpferflüssigkeit bzw. die anderen elastischen Dämpfungsanteile des Fahrwerkes. Dies wird detektiert und kann wegen der geforderten gleichbleibenden Erregerfrequenz mit den entsprechenden Vorgängerwerten verglichen werden. Die so detektierten Werte nähern sich einem Grenzwert an, der dem erwärmten Betriebszustand des Systems entspricht. Wird dieser Grenzwert erreicht, so kann die Erwärmungsphase abgebrochen und mit dem üblichen Prüfverfahren fortgefahren werden.
Der Einfluß der Umgebungstemperatur wurde untersucht, indem Messungen bei etwa 0° Celsius und. anschließend Umgebungstemperatur von ca. 15° Celsius durchgeführt wurden. Aus der Figur 3 ergibt sich, daß die Achs- Dämpfungsgrade durch die Abkühlung zunehmen, und daß das Massenverhältnis durch die Abkühlung nicht verändert wird. Bei bisherigen Versuchen von 0° Celsius betrug die Erwärmungsdauer zum Teil deutlich weniger als 15 Sekunden. Bei noch niedrigeren Temperaturen kann von Erwärmungszeiten kleiner als 30 Sekunden ausgegangen werden, sodaß die Erwärmingsdauer auf diese 30 Sekunden begrenzt werden kann. Mit dem Frequenzumrichter wird eine Erregerfrequenz von 10 Hz vorgegeben, wird die Kraftanwort stabilisiert und die Position gemessen, die Signalgüte bestimmt und der Effekt der Rüttelplatte kompensiert.
Ist die Güte des Meßsignals nicht brauchbar, weil die Erregerfrequenz z. B. zu nahe am Haftreibungsabriß des Feder-Dämpfer-Systems angesiedelt ist, wird die Erregerfrequenz schrittweise um 1 Hz erhöht, bis die Signalgüte schließlich ausreichend ist.
Wie im normalen Meßbetrieb wird die .Amplitude des Frequenzpunktes gemessen und aufbereitet. Zu Beginn der Erwärmungsphase stellt sich eine kleine dynamische Radlast ein, die über die Zeit immer größer wird und gegen einen Grenzwert läuft. Die Erwärmungsphase kann beim Erreichen dieses Grenzwertes abgebrochen werden. Das normale Meßverfahren kann nun gestartet werden.
Nach der sogenannten EUSAMA-Methode (Vereinbarung der größten europäischen Stoßdämpferhersteller: EUropeanShockAbsorber Manufacturer Association) wird ein einheitliches Prüfverfahren für Stoßdämpfer in eingebautem Zustand definiert. Die Prüfung erfolgt dabei mit einer Schwingplatte, die mit Hilfe eines Exzenterantriebes eine Hubbewegung von genau 6 mm generiert. Bei der Prüfung wird der Messaufbau auf ca. 23 Hz erregt und läuft freischwingend auf 0 Hz aus. Die entsprechende, sinusförmige, dynamische Radlast wird von Sensoren gemessen und abgespeichert. Vor der Erregung der Schwingungen wird die statische Radlast Fs gemessen. Die gespeicherten, dynamischen Radlastwerte werden nach ihrem Minimum Fmin untersucht. Aus diesen Werten wird dann die sog. relative Bodenhaftung A in Prozent berechnet: A = Fs - Fmin/Fs.
Die EUS-AJMA-Methode wird weitgehend verwendet, ihre Meßergebnisse hängen jedoch nicht nur von dem Zustand des Stoßdämpfers ab, sondern auch von konstruktiven Merkmalen, die die Radaufhängung charakterisieren, beispielsweise das Verhältnis zwischen der gefederten Masse und der ungefederten Masse, dem Reifentyp, dem Reifendruck und der .Art der Aufhängung sowie von den Merkmalen der Meßbedingungen, beispielsweise der Beladung des Fahrzeuges oder der Umgebungstemperatur oder der Betriebstemperatur des Stoßdämpfers.
Durch eine geeignete Polumschaltung des Motors kann die normale Erregerfrequenz von 25 Hz auf 12,5 Hz halbiert und gehalten werden. Wie im normalen Meßbetrieb wird die dynamische Radaufstandslast gemessen und ausgewertet. Zu Beginn der Erwärmungsphase stellt sich eine gute Bodenhaftung ein, die über die Zeit immer schlechter wird und gegen einen Grenzwert läuft. Die Erwärmungsphase kann beim Erreichen dieses Grenzwertes abgebrochen werden. Mit der Polumschaltung kann die geforderte Erregerfrequenz von 25 Hz wieder eingestellt werden.
Bei dem Verfahren zum Bestimmen der Dämpfungsgüte eines Stoßdämpfers einer in einem Fahrzeug eingebauten Stoßdämpfers, das aus der DE 44 39 997 bekannt ist, wird der Stoßdämpfer zu erzwungenen gedämpften Schwingungewn erregt und aus dem Verhältnis einer .Amplitude der erregten Schwingung und der Erregeramplitude wird eine die Dämpfungsgüte des Stoßdämpfers anzeigende Größe bestimmt. Bei diesem Meßprinzip werden die aAmplituden der über eine geeignete Feder zum .Antrieb gekoppelten Schwingplatte aufgezeichnet. Zu Beginn der Erwärmungsphasen stellt sich eine kleine Amplitude ein, die über die Zeit immer größer werden und gegen einen Grenzwert laufen. Die Erwärmungsphase kann beim Erreichen dieses Grenzwertes abgebrochen werden. Das normale Meßverfahren kann nun gestartet werden.
Dieses Meßprinzip kann so ausgeführt werden, daß eine bestimmte Erregerfrequenz angefahren und gehalten werden kann. Ist dies gerätebedingt nicht möglich, so kann die notwendige Erregerfrequenz durch eine geeignete Polumschaltung des Motors realisiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Prüfen von am Fahrzeug eingebauten Stoßdämpfern, indem von einer Schwingplatte, auf der das Kraftfahrzeug mit einem Rad steht und die mit einer Erregerfrequenz in vertikaler Richtung hin- und herbewegbar ist, eine Schwingung auf das Rad ausgeübt wird, wobei die Dämpfung des Stoßdämpfers aus dem Respons des Fahrwerkes auf die Schwingungen der Schwingplatte bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor den eigentlichen Meßlauf eine Erwärmungsphase für den Stoßdämpfer vorgesehen wird, um den Stoßdämpfer bei der Messung auf eine vorbestimmte Temperatur zu bringen.
2. Verfahren nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Erwärmungsphase der Stoßdämpfer mit einer Erregerfrequenz in der Umgebung der oberen Resonanzfrequenz bewegt wird, um die Dämpfungsflüssigkeit zu erwärmen.
3. Verfahren nach .Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Erwärmungsphase der Stoßdämpfer mit einer Erregerfrequenz von 3 Hz bis 20 Hz, vorzugsweise von 10 Hz bis 13 Hz bewegt wird.
4. Verfahren nach einem der .Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Erwärmungsphase der Stoßdämpfer die Erwärmungsdauer auf 30 Sekunden begrenzt wird.
5. Verfahren nach einem der .Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßdämpfer in der Erwärmungsphase mit gleichbleibender Erregerfrequenz bewegt wird, daß aus dem Respons des Stoßdämpfers ein charakteristischer Meßwert ermittelt wird, daß die Annäherung der Meßwerte an einen Grenzwert beobachtet wird, der dem erwärmten Zustand des Betriebszustand des Dämpf er Systems entspricht, und daß die Erwärmung abgebrochen wird, wenn der Grenzwert erreicht oder nahezu erreicht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der
Ermittlung des charakteristischen Meßwertes der Einfluß der Schwingplatte auf das Meßergebnis kompensiert wird, indem bei einem dynamischen Kalibrierdurchlauf der Frequenzgang der Schwingplatte aufgenommen und das jAmplitudenspektrum interpoliert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erregerfrequenz schrittweise um 1 Hz erhöht wird, bis die Signalgüte ausreichend ist, wenn die Güte des Meßsignals anfänglich nicht brauchbar ist.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als charakteristischer Meßwert bei dem Verfahren nach der EUSaAMA-Prinzip der Bodenauf Stands wert gewählt wird.
9. Verfahren nach .Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als charakteristischer Meßwert bei dem Verfahren nach der DE 44 39 997 die ./Amplitude der Schwingplatte gewählt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als charakteristischer Meßwert bei dem Verfahren, bei dem die .Amplitudes der Frequenzpunkte aufgenommen wird, die Amplitude der Kraftantwort bzw. die dynamische Radlast gewählt wird.
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