WO2018114926A2 - Vorrichtung zum prüfen von fahrzeugen - Google Patents

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WO2018114926A2
WO2018114926A2 PCT/EP2017/083505 EP2017083505W WO2018114926A2 WO 2018114926 A2 WO2018114926 A2 WO 2018114926A2 EP 2017083505 W EP2017083505 W EP 2017083505W WO 2018114926 A2 WO2018114926 A2 WO 2018114926A2
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WO
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excitation
zusatzaktorsystem
main actuator
vehicle
actuator
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PCT/EP2017/083505
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WO2018114926A3 (de
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Anton Knestel
Jürgen Küchle
Thomas Becherer
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Aip Gmbh & Co. Kg
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    • G01M17/0074—Details, e.g. roller construction, vehicle restraining devices
    • G—PHYSICS
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    • G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
    • G01M7/022—Vibration control arrangements, e.g. for generating random vibrations

Definitions

  • the present invention relates to a device for testing vehicles and in particular for simulating the vibration behavior of vehicles.
  • About actuators vibration excitation is applied to the vehicle, for example, to simulate a road trip.
  • Hydraulic test stands are known from the prior art, which uses servo-hydraulic stamp for excitation of the vehicle.
  • a tire-coupled road simulator comprising a "four-poster" system is described in WO 9 806 590 A2, which makes it possible to test a fully assembled vehicle
  • the tire-coupled road simulator has a plurality of actuators that comprise the vehicle support.
  • a vehicle test bench is also discussed in EP 0 577 855 A1, wherein the wheel contact areas are moved via a single actuator.
  • a driving simulator is described, which is configured to simulate a road surface and to simulate a tilt of the vehicle.
  • a fastening system for the driving simulation is provided, with a base on which a bottom support plate is attached.
  • a shaft drives the system.
  • an eccentric is arranged, which is connected to an arm.
  • the arm is connected to a support plate and in addition a gas spring is provided to generate an excitation.
  • an apparatus for testing vehicles may have a receiving element, which has a contact area for contacting a vehicle.
  • the device may also have an excitation system for applying excitation frequencies, which is in communication with the receiving element.
  • the excitation system may comprise a main actuator system having at least one movable main actuator and an additional actuator system having at least one movable auxiliary actuator.
  • the additional actuator system may be connected to at least one movable main actuator.
  • the additional actuator system may be connected to the main actuator system.
  • Servo-hydraulic punches have certain natural frequencies depending on the coupled mass.
  • the elasticity and thus the spring hardness is determined by the strength of, for example, the cylinder tube, but also the piston and the piston rod, since these are deformed by correspondingly high pressure.
  • Oil is generally considered to be non-compressible, unlike air, but with a correspondingly high pressure, there is some compressibility.
  • the hydraulic oil thus has a compression modulus of approximately 10 9 to 10 10 Pa. The larger the travel distances of the servo cylinders, the more oil is in the cylinder and the softer the system becomes.
  • the angular frequency results from the spring rate and the mass of all moving parts, including the mobile oil volumes.
  • the Huaweiaktorsystem may be provided in the region of a movable end of the main actuator of the Kleinaktorsystems. This advantageous arrangement, an improved excitation of the vehicle can be achieved. In particular, the excitation frequency range can be increased.
  • the Rajaktorsystem may include three and preferably four actuators.
  • the actuators can be aligned parallel to one another such that they have the same direction of movement.
  • the actuators can also be hydraulic and / or electrical actuators.
  • the Huaweiaktorsystem may include four actuators, which are arranged square to each other such that each one actuator in a corner of the square is arranged. This advantageous arrangement of the actuators of slaughteraktorsystems allows the most uniform possible application of the excitation, in addition, a very high frequency range of up to 600 Hz can be simulated.
  • the actuators of the Vietnameseaktorsystems can be used in a flat path, so that the excitation frequency can be increased.
  • the main actuator system is provided in the flat track, but also a classicaktorsystem with additional actuators, which can simulate very high frequencies.
  • the device for testing vehicles may preferably be designed as a flat track test stand.
  • This has the advantage that a vehicle only has to be moved to the test stand so that the receiving elements come into contact with the tires of the vehicle. A testing of the vehicle over the advantageous frequency range is thus possible in a simple manner.
  • the excitation system can be installed in a test chamber, so that the vehicle only has to enter the test bench chamber in order to be positioned directly on the excitation system.
  • the main actuator system may include at least one double-acting cylinder.
  • This has the advantage that the comparatively large hydraulic cylinder of the main actuator system can be controlled accordingly in two directions, so that the vehicle can be advantageously excited.
  • Double-acting cylinders also have the advantage of a uniform and fast excitation, so that the excitation of the vehicle can be improved.
  • the Rajaktorsystem can have at least one double-acting cylinder. This has the advantage that in addition to the double-acting cylinder of the main actuator system, a double-acting cylinder is provided for the Rajaktorsystem so that over the entire excitation frequency range a rapid and powerful excitation of the vehicle is possible.
  • the main actuator system may include a double acting hydraulic cylinder and the auxiliary actuator system may include at least one single acting hydraulic cylinder (plunger cylinder).
  • a spring element may be provided in the additional actuator system for retrieving the single-acting hydraulic cylinder or for retrieving the piston of the single-acting cylinder.
  • the main actuator system may include at least one plunger cylinder and / or the auxiliary system may also include a plunger cylinder.
  • the excitation system can be provided in a simple manner, so that a simplified construction is ensured and at the same time the high frequency range according to the invention is ensured.
  • the main actuator system may be configured to excite the vehicle to a first frequency and the auxiliary actuator system to excite the vehicle above the first frequency.
  • the Huaweiaktorsystem can be arranged (spatially) between the receiving element and the Kleinaktorsystem. This arrangement ensures that for excitation in low frequency ranges, the main actuator system via the fixed (not directly actuated) soiraktorsystem the excitation in the receiving element or in the vehicle, which is received on the receiving element, brings. For high frequencies, the toastaktorsystem can apply directly through the receiving element, the high excitation frequencies in the vehicle. It is also advantageous that the additional system can be arranged between the receiving element and the main actuator.
  • the mass of the additional actuator system may be less than the mass of the main actuator system.
  • the main actuator system since the natural frequency of the actuator systems is critically dependent on the masses to be moved, the choice of a small, low mass accessory actuator system and a larger mass main actuator system makes it possible to cover a wide range of frequencies for vehicle excitation.
  • the main actuator system may have a mass to be moved that is larger than the mass of the Rajaktorsystems to be moved.
  • the main actuator system may include the mass of the 1925aktorsystems to be moved.
  • the mass to be moved by the main actuator system may include the mass of the additional actuator system to be moved. This characteristic configuration leads to a fast and simply constructed device which can cover the characteristic wide frequency range for applying the excitations of the vehicle.
  • the natural frequency of the main actuator system may be lower than the natural frequency of the additional actuator system. Further advantageously, the natural frequency of the main actuator system is at most one third of the natural frequency of the additional actuator system.
  • the toastaktorsystem can be moved with the movement of the main actuator. This is possible when the 1925aktorsystem is arranged at the movable end of the main actuator, so that a Mitbelie is possible. At the transition the excitation frequency from the main actuator system to the Rajaktorsystem it is thus possible to allow a smooth transition upon reaching the first cutoff frequency.
  • the main actuator system for the excitation of the vehicle is replaced by the Rajaktorsystem when reaching the first cutoff frequency, with a direct application of the excitation frequencies of the Rajaktorsystems on reaching the first cutoff frequency is possible by the downstream structure of the actuator systems.
  • the device can have four (separate) receiving elements and each receiving element can be assigned its own excitation system.
  • a device is provided which forms a so-called four-poster system, so that vehicles and in particular motor vehicles can be contacted on four tires on the receiving elements and can be excited via the separate excitation systems.
  • the excitation system can generate excitation in the vertical direction. This excitation can take place in particular in the vertical direction both from the main actuator system and from the additional actuator system, with the vertical direction preferably running along the vertical axis of the vehicle.
  • the additional actuator may be arranged.
  • a main receiving plate may be provided at the movable end of the main actuator and the auxiliary actuator may be disposed on the main receiving plate.
  • the auxiliary actuator may be mechanically (directly) coupled to the main actuator. By this mechanical coupling, it is possible to move the additional actuator or to move the entire Vietnamese asaktorsystem when the main actuator is actuated. By this characteristic arrangement, it is possible to superimpose different frequencies or a simultaneous Applying different frequencies possible. These can also be greater than the first cutoff frequency.
  • the additional actuator may be arranged such that upon movement of the main actuator at the same time also the additional actuator is moved.
  • the additional actuator is moved in the same direction as the main actuator. This preferred direction is vertical to the vehicle.
  • the main actuator system and the auxiliary actuator system may be hydraulic systems and both systems may be connected via a common hydraulic feed.
  • the amidaktorsystem can also be operated electromechanically.
  • the main actuator system may include as a main actuator a first hydraulic cylinder with a movable end portion and theificataktorsystem may comprise as additional actuator at least a second hydraulic cylinder, wherein at least a second hydraulic cylinder may be secured to the movable end portion of the first hydraulic cylinder.
  • the receiving element may have two rollers, which are rotatably connected to each other via a band, to form a flat band recording. It is particularly advantageous to provide a flat strip receptacle of a receiving element, so that in addition to the excitation in a preferred vertical direction of the vehicle, a rotational movement by rotation of the rollers and the belt can be simulated.
  • the vehicle can be positioned on the device such that the vertical excitation can be transmitted to the vehicle via the vehicle wheels and, in addition, the wheels can also rotate or can be excited in the horizontal direction.
  • the vehicle excited simultaneously in several axes be so that on the one hand the improved frequency range can be provided and on the other hand, a variety of other driving situations can be simulated. As a result, the frequency examination of the vehicle can be improved to a particular extent.
  • the auxiliary actuator may be in communication with the belt such that it may be energized by the accessory actuator system, and wherein the main actuator may be in communication with at least one roller of the ribbon receiver such that the roller may be energized via the main actuator system.
  • the excitation in the high frequency ranges via the additional actuator and thus advantageously directly over the tape on which the vehicle tires are arranged.
  • Low frequency excitation occurs through the main actuator system via the main actuator, which is (directly) in communication with the flat belt pickup rollers, allowing the low frequencies to be very well applied to the vehicle.
  • This particularly advantageous arrangement makes it possible to further reduce the mass of the additional actuator system to be moved, since this only has to actuate the band on which the vehicle tire is located, so that the excitation frequencies can be further increased.
  • a band support may be provided for contacting the band and the additional actuator system may be in communication with the band support.
  • the band support it is thus possible to initiate the excitation in the band via the additional system while keeping the mass to be moved for the Rajaktorsystem as low as possible.
  • the frequency range can be further increased.
  • the band support has the advantage that the excitation into the band is not punctiform, but surface initiated, so that the durability of the band can be further increased and the excitation frequencies can be optimized.
  • the tape support may thus comprise a flat portion which is contactable with the tape.
  • the band support can also be stored on a fluid bearing, to prevent the contact of the band to the band support under Load. Thus, an optimal frequency range can be achieved by the excitation system.
  • the additional actuator may preferably be directly associated with the band support.
  • the additional actuator system and the band support may preferably be provided at least partially between the rollers of the flat band receptacle.
  • This configuration makes it possible to advantageously arrange the additional actuator system for the excitation in the higher frequency range, so that the transition from the excitation via the main actuator system to excitation via the additional actuator system can ensure the most harmonious transition possible.
  • the frequency range of the device can therefore be optimally utilized.
  • the excitation (of the vehicle) via the main actuator system can preferably take place via the main actuator and the rollers of the flat band receptacle associated therewith, the additional actuator system being arranged between these rollers, which excites the band support and the band of the flat band receptacle.
  • the vehicle wheels can be excited over the belt in the horizontal direction (by rotation of the rollers).
  • an excitation can be introduced via the band to the vehicle wheels, which is transversely (preferably orthogonally) to the excitation direction of the main actuator system and the additional actuator system.
  • the main actuator system is adapted to apply an excitation in the vertical direction.
  • the main actuator system can be used essentially up to an excitation frequency of 50 Hz and the toastaktorsystem for frequencies above 50 Hz. More preferably, the toastaktorsystem is used up to a frequency of 600 Hz.
  • the achievement of these excitation frequencies allows a particularly advantageous embodiment of the device, since the main actuator system can be used up to the frequency of (substantially 50) Hz, so that this accordingly large masses (masses or masses to be moved) may have and wherein the Rajaktorsystem for Frequencies above this 50th Hz can be used, so that the widest possible frequency range can be achieved.
  • the main actuator system can be used up to the frequency of (substantially 50) Hz, so that this accordingly large masses (masses or masses to be moved) may have and wherein the Rajaktorsystem for Frequencies above this 50th Hz can be used, so that the widest possible frequency range can be achieved.
  • the receiving element may also be a Radpfanne for receiving a wheel of the vehicle to be tested.
  • the receiving element may also be a Radpfanne for receiving a wheel of the vehicle to be tested.
  • a vehicle test bench may be provided which comprises a device according to the above-mentioned features, wherein the vehicle test bench is preferably a flat-belt test bench.
  • the vehicle test bench may preferably comprise four main actuator systems and four additional actuator systems, each main actuator system comprising a hydraulic ram on which an auxiliary actuator system is provided and preferably fixed thereto.
  • Each additional actuator system may preferably comprise four hydraulic additional punches.
  • the main actuator systems and the additional actuator systems may be configured to excite a vehicle positioned on the test bench in the vertical direction with at least one excitation frequency via the vehicle tires that can be accommodated on the receiving elements.
  • This advantageous vehicle dynamometer makes it possible to excite the vehicle in a simple and efficient manner and also to ensure the excitation in the widest possible frequency range.
  • the mass of the additional actuator system to be moved is ⁇ 20 Kg and the mass of the main actuator system to be moved is ⁇ 400 Kg in the event that no vehicle is placed on the device and thus in the event that the device is unloaded.
  • the rollers are designed as carbon rollers, so that the mass to be moved for the Feldaktorsystem can be further reduced, so that the natural frequency of the Feldaktorsystems can be further increased and the excitation characteristic of the vehicle dynamometer can be improved.
  • the Mannaktorsystem can be controlled at least via a servo valve and wherein the servo valve is arranged on the fixed part of the Kleinakto system. This advantageous arrangement makes it possible to further reduce the mass of the main actuator system to be moved.
  • the Huaweiaktorsystem can be controlled via an additional control servo valve and the auxiliary control valve can be arranged on the moving part of the Hauptaktorsystems.
  • This embodiment provides a compact additional actuator system for which a high-frequency excitation of the vehicle is made possible.
  • the main actuator system may include a hydraulic actuator and the oil for moving the hydraulic actuator may be supplied by a pulsed pressure via an oil supply line.
  • a return spring may be provided.
  • a main receiving plate may be provided and on the main receiving plate, the beautinum, a main receiving plate may be provided and on the main receiving plate, the beautinum, a main receiving plate, the toastaktorsystem may be arranged.
  • the toastaktorsystem can advantageously comprise three additional actuators, so that an efficient starting of the vehicle is made possible.
  • Fig. 1 shows a first view of a vehicle dynamometer
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the vehicle dynamometer with a
  • Excitation system which can stimulate the vehicle via flat band recordings
  • Fig. 3a shows a schematic representation of a first
  • Fig. 3b shows a second embodiment of the present invention
  • Fig. 3c shows a sectional view of a third embodiment of the present invention.
  • Fig. 3d shows a fourth embodiment of the present invention
  • Fig. 5 shows the ribbon recording and the fontaktorsystem
  • Fig. 6 shows a further view of the ribbon recording with the
  • a vehicle F is shown, which is provided on a vehicle dynamometer according to the invention.
  • This vehicle test stand comprises the excitation system S for applying excitation frequencies to the vehicle F to be tested as well as receiving elements A, which are arranged between the vehicle F and the excitation system S.
  • the vehicle F is taken over the vehicle tires 15 on four receiving elements A, wherein each receiving element A is assigned its own excitation system S.
  • Each of these excitation systems S is in turn subdivided into a main actuator system H and an additional actuator system Z.
  • the main actuator system H is adapted to apply frequencies in the lower frequency range up to a cutoff frequency. Above this cut-off frequency, the excitation is carried out via the additional actuator system Z.
  • the cutoff frequency is determined in particular by the natural frequency of the main actuator system H.
  • the main actuator system H can only reach frequencies up to this natural frequency (cutoff frequency). If excitation frequencies beyond this cutoff frequency are required, the additional actuator system Z will be used to excite the vehicle F accordingly.
  • a corresponding vibration excitation of the vehicle or vehicle parts via hydraulic cylinders is possible.
  • the excitation conditions can be varied so that experiments can be performed at different excitation frequencies and amplitudes.
  • the mass of the wheel belt unit (receiving element A) shall be taken into account.
  • the additional mass of the receiving element A which is assigned to the wheel assembly, the natural resonance is reduced by this additional mass.
  • frequencies less than 100Hz can be reached as the excitation frequency.
  • a resonant frequency of only 50 Hz is to be expected by the even larger moving mass. In comfort investigations, however, these frequencies are too low, so the invention proposes to switch two systems in series.
  • the large actuator system (with large coupled mass) is connected in series with a small actuator system (with a small coupled mass and small oil volume).
  • a main actuator system H is provided on which the toastaktorsystem Z is provided.
  • the main actuator system H has a relatively large coupled mass and the toastaktorsystem has a small coupled mass, so that higher frequencies can be achieved with the smaller actuator system.
  • the frequencies below the resonance frequency of the master cylinder of the main actuator system H (main actuator 10) are excited by the master cylinder.
  • the larger frequencies are taken over by the additional actuator system Z (second servo system).
  • This advantageous embodiment makes it possible to simulate a frequency range from a few Hz up to 600 Hz (preferably 750 Hz).
  • the frequencies are separated by suitable means similar to a speaker system and fed to a control system.
  • the vehicle F is on a four-poster vehicle dynamometer, wherein the main actuator system H comprises a main actuator 10, which is a servo-hydraulic actuator.
  • This main actuator 10 is controlled via a servo valve 13 for the main actuator system H.
  • This servo valve 13 makes it possible to supply the required hydraulic fluid to the main actuator 10, so that the excitation can be provided up to the cutoff frequency of the main actuator 10.
  • the Excitation by the main actuator 10 takes place in the vertical direction.
  • the vertical direction is thus according to FIG. 1 the direction of the (substantially) vertical axis of the vehicle and thus orthogonal to the plane on which the excitation systems S are preferably arranged parallel to each other.
  • the main actuators 10 are preferably controlled via one or more servo valves.
  • the additional actuator system Z according to FIG. 1 can also comprise hydraulic auxiliary actuators 20, which are actuated via respective servo valves 14.
  • the servo valves 14 for the additional actuator system are preferably arranged on the movable part or even more preferably on the housing of the main actuator 10 (ie on the fixed part of the main actuator 10). Thereby, the mass to be moved for the main actuator 10 can be reduced, so that a better excitation can be achieved with a higher cutoff frequency.
  • the oil supply and disposal must be transmitted to the actuator either at a fixed pressure or via a pulsed pressure.
  • the mass to be moved of the unloaded excitation system S is for the main actuator 10 preferably in the range of 250 kg, including hydraulic fluid of the main actuator 10.
  • For the additional actuator 20 is the mass to be moved in the unloaded state in the range of 10 kg, including the hydraulic fluid.
  • the main actuator system H includes the main actuator 10, which is fixedly connected to a main mounting plate 12 at the movable end of the piston of the main actuator 10.
  • the additional actuator system Z includes the additional actuators 20, which have much smaller masses to move than the main actuator 10, as in particular already the hydraulic volumes of the main actuator 10 compared with an additional actuator 20 in the range of the factor 10 is smaller.
  • the additional actuators 20 of the Rajaktorsystems Z are arranged on the main receiving plate 12, so that the masses of the additional actuators 20, and the main receiving plate 12 count to the movable masses of the main actuator 10.
  • the receiving plate 12a is provided, which is configured in the embodiment shown as a Radpfanne.
  • this receiving plate 12a can be configured as a part of the receiving element A as a ribbon recording, as shown for example in Fig. 2, so that the wheels of the vehicle can rotate or can be excited in the horizontal direction.
  • the auxiliary actuators 20 are equidistantly provided (welded) on the main receiving plate 12, so that an optimal excitation of the receiving plate 12a and the vehicle or vehicle tire thereon can be made possible.
  • the Rajaktorsystem Z includes three additional actuators 20 and preferably four additional actuators 20 for the most homogeneous possible application of the required high excitation frequencies.
  • the servo valve 13 for the main actuator system is preferably attached to the fixed part of the main actuator 10, so that the mass to be moved of the main actuator 10 can be reduced.
  • the main receiving plate 12 and the receiving plate 12a are preferably constructed of fiber-reinforced plastics, so that a further reduction in weight of the mass to be moved of the main actuator 10 can be achieved and the cutoff frequency can be increased. On the one hand, this leads to an improvement in the energy balance of the Vehicle test bench and on the other hand to improve the permissible frequency range for the excitation of the vehicle.
  • the test stand for detecting the vibration behavior of the vehicle can be configured as a road simulator, which can stimulate the vehicle to be tested via hydraulic systems.
  • the test stand can advantageously also be arranged in a test chamber so that the vehicle can be driven into the test chamber and onto the wheel pans or mounting plates 12a.
  • a special test chamber is used to detect and track specific sounds and vibrations of a fully assembled vehicle. By exerting forces through the wheels, the wheel pans follow a roadway-like path.
  • the simulation of a road along a vehicle can be used to locate the squeak and chatter noises in the vehicle and to measure the ability of the tire and suspension system to isolate road noise from the vehicle.
  • the test stand can preferably be installed flush with the floor in the test chamber, so that a vehicle can be placed in a simple manner in the test chamber and on the test bench.
  • the receiving elements A each comprise a flat belt receiving system.
  • This flat belt receiving system comprises a (preferably metallic band) 16 on which the vehicle can be placed with the vehicle tire.
  • the rollers Rl and R2 of the flat band receptacle can be driven so that the belt 16 extending over the rollers R1 and R2 is moved.
  • the vehicle wheels 15 can be moved over the belt 16 in the horizontal direction (X direction) and via the dynamic drive 17 they can be excited or modulated in the X direction.
  • the wheel band unit 18 (flat band receiver) is excited in each case via the main actuator 10 (main actuator) of the main actuator system H in the vertical direction.
  • the main actuators 10 have a piston which continues the movement of the main actuator 10. This piston is connected at one end to a plate which is connected to the wheel belt unit 18. This wheel assembly 18 is assigned to the receiving element A, so that the receiving element A can be excited directly via the main actuator 10 of the Hauptaktorsystems H. This excitation is passed on to the vehicle F to be tested via the rollers R1 and R2 and the belt 16.
  • the additional actuator system Z is arranged directly under the moving belt 16 or positioned in the belt support.
  • Theajiaktorsystem Z includes at least one additional actuator 20, which has only a directly coupled mass of a few kg to move and thus can act directly on the belt 16.
  • the mass of the main actuator system H to be moved may well comprise several 100 kg.
  • this test bed can be provided on the floor level in a test chamber, so that a simple placing of the vehicle on the test bench is possible.
  • FIGS. 3a to 3d various schematic advantageous configurations of the structure of the excitation system S are shown.
  • the Haiaktorsystem H is shown, which includes the main actuator 10.
  • This main actuator 10 is preferably a servohydraulic main actuator.
  • the main actuator 10 is a hydraulic fluid, which is attributable to the mass to be moved of the main actuator 10 (see m2 in Fig. 3a).
  • the main actuator 10 includes a piston 11 which extends to the main receiving plate 12.
  • the piston 11 is fixedly connected to the main receiving plate 12, without intervening insulating layer.
  • the elements of beaucoaktorsystems Z are ordered.
  • double acting cylinders 20a are used for the auxiliary post members 20 of the additional actuator system.
  • double-acting cylinders 20a it is possible to regulate both the vertical movement towards the vehicle and away from the vehicle via the hydraulic pressure.
  • the servo valves 13 and 14 the control of the respective actuators is possible.
  • the main actuator 10 is controlled by the servo valve 13, wherein in Figure 3a and the main actuator 10 is designed as a double-acting cylinder.
  • the double-acting cylinders 20a of the additional actuator system Z are actuated via the servo valve 14.
  • the pistons of the double-acting cylinders 20a of the additional actuator system Z are connected to a receiving element A.
  • This receiving element A is, for example, a receiving plate 12a.
  • the mass to be moved of beauts Z consists in the system of FIG. 3a from the mass ml of the receiving plate 12a (Radaufstandsplatte) and the hydraulic fluid and the piston of the double-acting cylinder 20a. This entire mass to be moved can be referred to as M1.
  • the mass to be moved of the main actuator 10 may be referred to as M2.
  • This mass M2 to be moved comprises the mass of the piston of the main actuator 10 and the hydraulic fluid in the main actuator 10 and the mass of the main receiving plate 12, the mass of the double-acting cylinder 20a including corresponding hydraulic fluid and the receiving plate 12a.
  • the mass M2 to be moved (second mass to be moved) is many times larger than the first mass Ml to be moved.
  • FIG. 3b A development of the embodiment shown in Fig. 3a is shown in Fig. 3b.
  • the Rajaktorsystem Z here has only single-acting hydraulic cylinder 20b.
  • the structure of the Rajaktorsystems be significantly simplified.
  • the spring elements 20c are provided, which allow a return of the pistons of the single-acting cylinder 20b.
  • the spring elements 20c and the pistons of the single-acting cylinder 20b are preferably connected directly to the Radaufstandsplatte (receiving plate 12a).
  • the control of the single-acting cylinder 20b is again via the servo valve 14, which can also be simplified in this embodiment.
  • the cylinders of Rajaktorsystems Z are also preferably designed as a plunger cylinder, so that a simple excitation is made possible.
  • the receiving element A is designed as a ribbon recording.
  • the flat strip holder comprises a first roller Rl and a second roller R2, which are connected to each other via the belt 16.
  • at least one (or both) of the rollers R1 or R2 may be driven so that the belt can be moved.
  • the Rajaktorsystem Z has the additional actuator 20, which is arranged substantially between the first roller Rl and the second roller R2.
  • the additional actuator 20 has a piston which acts on a tape recording, which is contacted with the tape 16.
  • the additional actuator 20 in Fig. 3c is designed as a double-acting cylinder.
  • the receiving element A is designed as a ribbon recording and has the first roller Rl and the second roller R2, which communicate with each other via the belt 16.
  • the auxiliary actuator of the beaucos Z is provided as a single-acting cylinder 20 b, wherein
  • a spring element 20c is provided to ensure the return of the piston of the single-acting cylinder.
  • the suggestions to be applied by the additional actuator system Z can thereby be applied to the band support, which can be contacted with the band 16.
  • the main actuator 10 is driven, which moves the movable masses Ml and M2 and for the frequency range above the cutoff frequency beaucoaktorsystem Z is driven, which has only to move the mass to move Ml. .
  • a single shaker is shown with wheel drive.
  • the additional actuator system Z is installed below the band support 25, the additional actuator system Z is installed.
  • the belt 16 on which the vehicle wheel 15 rolls, is guided over the rollers Rl and R2 and tensioned by a cylinder.
  • the band 16 is preferably a steel band.
  • the support for the steel strip is designed to minimize or prevent friction as an air bearing (Fluidiager).
  • This Fluidiager 25 connects the contact of the belt 16 with the Aufstandslager also under load.
  • the ribbon receiver is attached to the movable part of the main actuator 10.
  • FIGS. 5 and 6 show detailed views of the wheel belt unit in section.
  • the first roller R1 is connected to the second roller R2 via the belt 16, the belt being supported in the region between the rollers via a support bearing.
  • This Fluidiager (tape support 25) has an area along which the belt 16 can be moved.
  • the additional actuator system Z is provided via which the belt support 25 and the belt 16 can be excited.
  • Fig. 6 is a side view is shown, wherein two auxiliary actuators 20 are shown, which can excite the band support 25 and the belt 16.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand zur Simulation des Schwingungsverhaltens eines Fahrzeugs. Der Prüfstand umfasst dabei ein Aufnahmeelement (A) zur Kontaktierung mit einem Fahrzeug (F) und ein Anregungssystem (S) zum Aufbringen von Anregungsfrequenzen. Das Anregungssystem umfasst ein Hauptaktorsystem (H) mit zumindest einem beweglichen Hauptstellglied (10) und ein Zusatzaktorsystem (Z) mit zumindest mit einem beweglichen Zusatzstellglied (20), wobei das Zusatzaktorsystem (Z) mit dem Hauptaktorsystem (H) verbunden ist.

Description

Vorrichtung zum Prüfen von Fahrzeugen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Fahrzeugen und insbesondere zur Simulation des Schwingungsverhaltens von Fahrzeugen. Über Aktoren wird eine Schwingungsanregung auf das Fahrzeug aufgebracht, um beispielsweise eine Straßenfahrt zu simulieren.
Aus dem Stand der Technik sind hydraulische Prüfstände bekannt, welche zur Anregung des Fahrzeugs servo-hydraulische Stempel verwendet. Beispielsweise wird in der WO 9 806 590 A2 ein reifengekoppelter Straßensimulator beschrieben, welcher ein„Four-Poster"-System umfasst. Mit diesem System ist es möglich, ein vollständig montiertes Fahrzeug zu prüfen. Der reifengekoppelte Straßensimulator weist mehrere Stellglieder auf, die das Fahrzeug stützen.
Auch in der EP 0 577 855 AI ist ein Fahrzeugprüfstand diskutiert, wobei über einen einzelnen Aktuato die Radaufstandsflächen bewegt werden.
In der WO 2016 053205 AI ist ein Fahrsimulator beschrieben, der zur Simulation einer Straßenoberfläche sowie zur Simulation einer Neigung des Fahrzeugs konfiguriert ist. Dabei ist ein Befestigungssystem für die Fahrsimulation bereitgestellt, mit einer Basis auf der eine Bodenstützplatte befestigt ist. Über eine Welle wird das System angetrieben. Auf der Welle ist ein Exzenter angeordnet, welcher mit einem Arm verbunden ist. Der Arm ist mit einer Trägerplatte verbunden und zusätzlich ist eine Gasfeder vorgesehen, um eine Anregung zu erzeugen.
Ausgehend vom vorstehend genannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Prüfen von Fahrzeugen bereitzustellen mit welcher eine verbesserte Anregung des zu prüfenden Fahrzeugs ermöglicht wird. Zudem ist es eine Aufgabe, einen Fahrzeugprüfstand bereitzustellen mit dem eine optimierte Anregung des zu prüfenden Fahrzeugs erreicht werden kann. l Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgaben wird eine Vorrichtung zum Prüfen von Fahrzeugen gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Abhängige Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Prüfen von Fahrzeugen vorgeschlagen, welche ein Aufnahmeelement aufweisen kann, welches einen Aufstandsbereich zur Kontaktierung mit einem Fahrzeug aufweist. Die Vorrichtung kann zudem ein Anregungssystem zum Aufbringen von Anregungsfrequenzen aufweisen, welches mit dem Aufnahmeelement in Verbindung steht. Das Anregungssystem kann ein Hauptaktorsystem mit zumindest einem beweglichen Hauptstellglied und ein Zusatzaktorsystem mit zumindest einem beweglichen Zusatzstellglied umfassen. Das Zusatzaktorsystem kann mit zumindest einem beweglichen Hauptstellglied verbunden sein. Insbesondere kann das Zusatzaktorsystem mit dem Hauptaktorsystem verbunden sein. Durch diese charakteristische Anordnung ist es möglich, einen verbesserten Anregungsfrequenzbereich zum Anregen des Fahrzeugs zu erreichen.
Servo-hydraulische Stempel haben je nach angekoppelter Masse bestimmte Eigenfrequenzen. Die Elastizitäten und damit die Federhärte wird bestimmt durch die Festigkeit beispielsweise des Zylinderrohrs, aber auch des Kolbens und der Kolbenstange, da auch diese durch entsprechend hohen Druck verformt werden. Öl gilt im Allgemeinen im Gegensatz zu Luft als nicht kompressibel, allerdings ist bei entsprechend hohem Druck eine gewisse Kompressibilität vorhanden. Das Hydrauliköl verfügt somit über ein Kompressionsmodul in etwa von 109 bis 1010 Pa. Umso größer die Verfahrwege der Servozylinder, umso mehr Öl ist im Zylinder und umso weicher wird das System. Je nach angekoppelter Masse ergibt sich die Kreisfrequenz aus der Federhärte und der Masse aller beweglichen Teile, einschließlich der beweglichen Olvolumina. Bei großen Fahrzeugprüfständen mit entsprechend großen beweglichen Massen ergeben sich Resonanzfrequenzen von ca. 50 Hz. Bei Komfortuntersuchungen sind diese Frequenzen jedoch zu niedrig. Zur Verbesserung des Frequenzbereichs wird somit vorgeschlagen, ein Zusatzaktorsystem vorzusehen und dieses Zusatzaktorsystem mit dem Hauptaktorsystem zu verbinden. Insbesondere wird vorgeschlagen, das Zusatzaktorsystem am Hauptaktorsystem, und insbesondere am beweglichen Ende des Hauptstellglieds des Hauptaktorsystems vorzusehen. Dadurch ist es möglich, einen Frequenzbereich von wenigen Hertz bis zu einigen hundert Hertz zu simulieren. Bevorzugt werden Frequenzen ähnlich wie bei einem Lautsprechersystem durch Frequenzweichen separiert und einem Regelungssystem zugeführt.
Das Zusatzaktorsystem kann im Bereich eines beweglichen Endes des Hauptstellglieds des Hauptaktorsystems vorgesehen sein. Durch diese vorteilhafte Anordnung kann eine verbesserte Anregung des Fahrzeugs erreicht werden. Insbesondere kann der Anregungsfrequenzbereich erhöht werden.
Das Zusatzaktorsystem kann drei und bevorzugt vier Aktoren umfassen. Die Aktoren können dabei parallel zueinander ausgerichtet sein derart, dass diese dieselbe Bewegungsrichtung aufweisen. Die Aktoren können zudem hydraulische und/oder elektrische Aktoren sein. Durch das Vorsehen von mehreren Aktoren für das Zusatzaktorsystem, welche insbesondere parallel zueinander ausgerichtet sind, ist es möglich, einen sehr hohen Frequenzbereich zu erreichen, da die einzelnen Aktoren sehr klein gestaltet werden können und diese in Summe dennoch hohe Anregungskräfte aufbringen können. Zudem kann dadurch der Frequenzbereich des gesamten Anregungssystems erhöht werden.
Das Zusatzaktorsystem kann zumindest ein Federelement aufweisen, welches mit dem Aufnahmeelement kontaktiert ist. Durch ein solches Federelement kann einerseits der Frequenzbereich optimiert werden und andererseits kann die Beanspruchung der Zusatzstellglieder bzw. des Zusatzstellglieds des Zusatzaktorsystems reduziert werden, da das Federelement das Zusatzstellglied unterstützt.
Das Zusatzaktorsystem kann vier Aktoren umfassen, welche quadratisch zueinander angeordnet sind derart, dass je ein Aktuator in einer Ecke des Quadrats angeordnet ist. Diese vorteilhafte Anordnung der Aktoren des Zusatzaktorsystems ermöglicht ein möglichst gleichmäßiges Aufbringen der Anregung, wobei zudem ein sehr hoher Frequenzbereich von bis zu 600 Hz simuliert werden kann.
Die Aktoren des Zusatzaktorsystems können in einer Flachbahn verwendet werden, sodass die Anregungsfrequenz erhöht werden kann. Somit wird in der Flachbahn nicht lediglich nur das Hauptaktorsystem vorgesehen, sondern auch ein Zusatzaktorsystem mit Zusatzstellgliedern, welche sehr hohe Frequenzen simulieren können.
Die Vorrichtung zum Prüfen von Fahrzeugen kann bevorzugt als Flachbahnprüfstand ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass ein Fahrzeug lediglich auf den Prüfstand bewegt werden muss, sodass die Aufnahmeelemente mit den Reifen des Fahrzeugs in Kontakt treten. Ein Prüfen des Fahrzeugs über den vorteilhaften Frequenzbereich ist somit auf einfache Weise möglich. Bei dem Flachbahnprüfstand kann das Anregungssystem in einer Prüfstandskammer eingebaut sein, sodass das Fahrzeug lediglich in die Prüfstandskammer einfahren muss, um direkt am Anregungssystem positioniert zu werden.
Das Hauptaktorsystem kann zumindest einen doppeltwirkenden Zylinder umfassen. Dies hat den Vorteil, dass der vergleichsweise große hydraulische Zylinder des Hauptaktorsystems entsprechend in zwei Richtungen angesteuert werden kann, sodass das Fahrzeug vorteilhaft angeregt werden kann. Doppeltwirkende Zylinder haben zudem den Vorteil einer möglichst gleichmäßigen und schnellen Anregung, sodass die Anregung des Fahrzeugs verbessert werden kann. Zusätzlich kann auch das Zusatzaktorsystem zumindest einen doppeltwirkenden Zylinder aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass zusätzlich zum doppelt wirkenden Zylinder des Hauptaktorsystems auch ein doppelt wirkender Zylinder für das Zusatzaktorsystem bereitgestellt wird, sodass über den gesamten Anregungsfrequenzbereich ein rasches und kraftvolles Anregen des Fahrzeugs möglich ist. Das Hauptaktorsystem kann einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder umfassen und das Zusatzaktorsystem kann zumindest einen einfach wirkenden Hydraulikzylinder umfassen (Plunger-Zylinder). Auf diese Weise kann eine vorteilhafte Vorrichtung zum Prüfen von Fahrzeugen bereitgestellt werden, da ein vereinfachter Aufbau vorgesehen ist und zudem der Anregungsfrequenzbereich erweitert ist. Zusätzlich kann ein Federelement im Zusatzaktorsystem vorgesehen sein zum Rückholen des einfach wirkenden Hydraulikzylinders bzw. zum Rückholen des Kolbens des einfach wirkenden Zylinders.
Das Hauptaktorsystem kann zumindest einen Plunger-Zylinder umfassen und/oder das Zusatzsystem kann auch einen Plunger-Zylinder umfassen. Durch die Bereitstellung eines Plunger-Zylinders kann auf einfache Weise das Anregungssystem bereitgestellt werden, sodass ein vereinfachter Aufbau gewährleistet ist und gleichzeitig auch der erfindungsgemäß hohe Frequenzbereich gewährleistet wird.
Mit dem Hauptaktorsystem können Anregungsfrequenzen bis zu einer ersten Grenzfrequenz (welche bevorzugt kleiner gleich der Resonanzfrequenz des Hauptaktorsystems ist) aufgebracht werden und über das Zusatzaktorsystem können Anregungsfrequenzen, die größer sind als die erste Frequenz, aufgebracht werden. Somit wird ein langsameres großes Hauptaktorsystem für die niedrigen Anregungsfrequenzen bereitgestellt und ein kleines, schnelles Zusatzaktorsystem mit dem Anregungsfrequenzen größer als die erste Grenzfrequenz aufgebracht werden können. Durch diesen zweiteiligen Aufbau ist es möglich, einen sehr breiten Frequenzbereich abzudecken und somit eine optimale Anregung zu gewährleisten.
Mit anderen Worten, das Hauptaktorsystem kann zum Anregen des Fahrzeugs bis zu einer ersten Frequenz konfiguriert sein und das Zusatzaktorsystem zum Anregen des Fahrzeugs über der ersten Frequenz.
Das Zusatzaktorsystem kann (räumlich) zwischen dem Aufnahmeelement und dem Hauptaktorsystem angeordnet sein. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass zur Anregung in niedrigen Frequenzbereichen das Hauptaktorsystem über das feststehende (nicht direkt aktuierte) Zusatzaktorsystem die Anregung in das Aufnahmeelement bzw. in das Fahrzeug, welches am Aufnahmeelement aufgenommen ist, einbringt. Für hohe Frequenzen kann das Zusatzaktorsystem direkt über das Aufnahmeelement die hohen Anregungsfrequenzen in das Fahrzeug aufbringen. Vorteilhaft ist zudem, dass das Zusatzsystem zwischen dem Aufnahmeelement und dem Hauptstellglied angeordnet sein kann.
Die Masse des Zusatzaktorsystems kann geringer sein als die Masse des Hauptaktorsystems. Da insbesondere die Eigenfrequenz der Aktorsysteme maßgeblich von den zu bewegenden Massen abhängt, ist es durch die Wahl eines kleinen Zusatzaktorsystems mit geringer Masse und einem Hauptaktorsystem mit größerer Masse möglich, einen breiten Frequenzbereich für die Anregung des Fahrzeugs abzudecken. Mit anderen Worten kann das Hauptaktorsystem eine zu bewegende Masse aufweisen, die größer ist als die zu bewegende Masse des Zusatzaktorsystems. Besonders vorteilhaft kann das Hauptaktorsystem die zu bewegende Masse des Zusatzaktorsystems beinhalten. Insbesondere kann die vom Hauptaktorsystem zu bewegende Masse die zu bewegende Masse des Zusatzaktorsystems beinhalten. Diese charakteristische Ausgestaltung führt zu einer schnellen und einfach aufgebauten Vorrichtung, welche den charakteristisch breiten Frequenzbereich für das Aufbringen der Anregungen des Fahrzeugs abdecken kann.
Vorteilhaft kann die Eigenfrequenz des Hauptaktorsystems geringer sein als die Eigenfrequenz des Zusatzaktorsystems. Weiter vorteilhaft ist die Eigenfrequenz des Hauptaktorsystems maximal ein Drittel der Eigenfrequenz des Zusatzaktorsystems. Durch die entsprechende Wahl der Haupt- und Zusatzsysteme ist es somit möglich, einen sehr breiten Frequenzbereich für die Anregung des Fahrzeugs abzudecken.
Das Zusatzaktorsystem kann mit der Bewegung des Hauptstellglieds mitbewegt werden. Dies ist möglich, wenn das Zusatzaktorsystem am beweglichen Ende des Hauptstellglieds angeordnet ist, sodass ein Mitbewegen möglich ist. Beim Übergang der Anregungsfrequenz vom Hauptaktorsystem zum Zusatzaktorsystem ist es somit möglich, einen gleichmäßigen Übergang bei Erreichen der ersten Grenzfrequenz zu ermöglichen. Insbesondere wird bei Erreichen der ersten Grenzfrequenz das Hauptaktorsystem für die Anregung des Fahrzeugs durch das Zusatzaktorsystem abgelöst, wobei durch den nachgeschalteten Aufbau der Aktorsysteme ein direktes Aufbringen der Anregungsfrequenzen des Zusatzaktorsystems bei Erreichen der ersten Grenzfrequenz möglich ist.
Die Vorrichtung kann vier (separate) Aufnahmelemente aufweisen und jedem Aufnahmeelement kann ein eigenes Anregungssystem zugeordnet sein. Durch diese Ausgestaltung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, welche ein sogenanntes Four-Poster-System bildet, sodass Fahrzeuge und insbesondere Kraftfahrzeuge an vier Reifen über die Aufnahmeelemente kontaktiert werden können und über die separaten Anregungssysteme angeregt werden können.
Das Anregungssystem kann eine Anregung in vertikaler Richtung erzeugen. Diese Anregung kann insbesondere sowohl vom Hauptaktorsystem als auch vom Zusatzaktorsystem in vertikaler Richtung erfolgen, wobei die vertikale Richtung bevorzugt entlang der Fahrzeughochachse verläuft.
An einem Ende des Hauptstellglieds kann das Zusatzstellglied angeordnet sein. Insbesondere kann am beweglichen Ende des Hauptstellglieds eine Hauptaufnahmeplatte vorgesehen sein und das Zusatzstellglied kann auf der Hauptaufnahmeplatte angeordnet sein. Durch diese vorteilhafte Anordnung kann eine einfache Vorrichtung bereitgestellt werden, welche den charakteristischen Frequenzbereich abdecken kann.
Das Zusatzstellglied kann mit dem Hauptstellglied mechanisch (direkt) gekoppelt sein. Durch diese mechanische Kopplung ist es möglich, das Zusatzstellglied zu bewegen bzw. das gesamte Zusatzaktorsystem zu bewegen, wenn das Hauptstellglied aktuiert wird. Durch diese charakteristische Anordnung ist es möglich, eine Überlagerung von verschiedenen Frequenzen bzw. ein gleichzeitiges Aufbringen von verschiedenen Frequenzen möglich. Diese können auch größer als die erste Grenzfrequenz sein.
An einem Ende des Hauptstellglieds kann das Zusatzstellglied angeordnet sein derart, dass bei Bewegung des Hauptstellglieds gleichzeitig auch das Zusatzstellglied mitbewegt wird. Bevorzugt wird das Zusatzstellglied in dieselbe Richtung bewegt wie das Hauptstellglied. Diese bevorzugte Richtung ist vertikal zum Fahrzeug.
Das Hauptaktorsystem und das Zusatzaktorsystem können hydraulische Systeme sein und beide System können über eine gemeinsame Hydraulikeinspeisung verbunden sein. Das Zusatzaktorsystem kann auch elektromechanisch betätigt werden.
Das Hauptaktorsystem kann als Hauptstellglied einen ersten Hydraulikzylinder mit einem beweglichen Endabschnitt umfassen und das Zusatzaktorsystem kann als Zusatzstellglied zumindest einen zweiten Hydraulikzylinder umfassen, wobei zumindest ein zweiter Hydraulikzylinder am beweglichen Endabschnitt des ersten Hydraulikzylinders befestigt sein kann. Durch diese vorteilhafte Anordnung des Zusatzaktorsystems relativ zum Hauptaktorsystem kann auf einfache Weise der vorteilhafte Frequenzbereich für die Anregung des Fahrzeugs erreicht werden.
Das Aufnahmeelement kann zwei Rollen aufweisen, welche über ein Band miteinander drehbar verbunden sind, zur Ausbildung einer Flachbandaufnahme. Besonders vorteilhaft ist es, eine Flachbandaufnahme eines Aufnahmeelements bereitzustellen, sodass zusätzlich zur Anregung in bevorzugt vertikaler Richtung des Fahrzeugs auch eine Drehbewegung durch Drehung der Rollen und des Bandes simuliert werden kann. Dadurch kann das Fahrzeug derart auf der Vorrichtung positioniert werden, dass sich die vertikale Anregung über die Fahrzeugräder in das Fahrzeug übertragen lässt und zusätzlich auch die Räder sich drehen können bzw. in horizontaler Richtung angeregt werden können. Somit kann durch diese mehrachsige Anregung das Fahrzeug in mehreren Achsen gleichzeitig angeregt werden, sodass einerseits der verbesserte Frequenzbereich bereitgestellt werden kann und andererseits eine Vielzahl von weiteren Fahrsituationen simuliert werden kann. Dadurch lässt sich die Frequenzuntersuchung des Fahrzeugs im besonderen Maße verbessern.
Das Zusatzstellglied kann derart in Verbindung mit dem Band stehen, dass dieses durch das Zusatzaktorsystem angeregt werden kann und wobei das Hauptstellglied derart in Verbindung mit zumindest einer Rolle der Flachbandaufnahme stehen kann, dass die Rolle über das Hauptaktorsystem angeregt werden kann. Die Anregung in den hohen Frequenzbereichen erfolgt über das Zusatzstellglied, und somit vorteilhaft direkt über das Band auf dem die Fahrzeugreifen angeordnet werden. Die Anregung in den niedrigen Frequenzen erfolgt über das Hauptaktorsystem und zwar über das Hauptstellglied, welches (direkt) mit den Rollen der Flachbandaufnahme in Verbindung steht, wodurch sich die niedrigen Frequenzen sehr gut auf das Fahrzeug aufbringen lassen. Durch diese besonders vorteilhafte Anordnung ist es möglich, die zu bewegende Masse des Zusatzaktorsystems weiter zu reduzieren, da dieses lediglich das Band aktuieren muss auf dem sich der Fahrzeugreifen befindet, sodass die Anregungsfrequenzen weiter erhöht werden können.
Vorteilhaft kann eine Bandauflage zur Kontaktierung mit dem Band vorgesehen sein und das Zusatzaktorsystem kann mit der Bandauflage in Verbindung stehen. Durch diese Bandauflage ist es somit möglich, über das Zusatzsystem die Anregung in das Band einzuleiten und dabei die zu bewegende Masse für das Zusatzaktorsystem möglichst gering zu halten. Der Frequenzbereich kann weiter erhöht werden. Die Bandauflage hat den Vorteil, dass die Anregung in das Band nicht punktuell, sondern flächig eingeleitet wird, sodass die Haltbarkeit des Bands weiter erhöht werden kann und die Anregungsfrequenzen optimiert werden können. Die Bandauflage kann somit einen flächigen Abschnitt umfassen, welcher mit dem Band kontaktierbar ist. Die Bandauflage kann zudem über ein Fluidlager gelagert werden, zur Verhinderung des Kontakts des Bandes zur Bandauflage auch unter Last. Somit kann ein optimaler Frequenzbereich durch das Anregungssystem erreicht werden.
Das Zusatzstellglied kann bevorzugt direkt mit der Bandauflage in Verbindung stehen. Zudem kann bevorzugt das Zusatzaktorsystem und die Bandauflage zumindest teilweise zwischen den Rollen der Flachbandaufnahme vorgesehen sein. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, das Zusatzaktorsystem für die Anregung im höheren Frequenzbereich vorteilhaft anzuordnen, sodass beim Übergang von der Anregung über das Hauptaktorsystem zur Anregung über das Zusatzaktorsystem ein möglichst harmonischer Übergang gewährleistet werden kann. Der Frequenzbereich der Vorrichtung kann daher optimal ausgenutzt werden. Die Anregung (des Fahrzeugs) über das Hauptaktorsystem kann bevorzugt über das Hauptstellglied und die damit in Verbindung stehenden Rollen der Flachbandaufnahme erfolgen, wobei zwischen diesen Rollen das Zusatzaktorsystem angeordnet ist, welches die Bandauflage und das Band der Flachbandaufnahme anregt.
Bevorzugt können die Fahrzeugräder über das Band in horizontaler Richtung angeregt werden (durch Drehung der Rollen). Mit anderen Worten kann über das Band eine Anregung auf die Fahrzeugräder eingebracht werden, welche quer (bevorzugt orthogonal) zur Anregungsrichtung des Hauptaktorsystems und des Zusatzaktorsystems ist. Bevorzugt ist das Hauptaktorsystem dazu eingerichtet, eine Anregung in vertikaler Richtung aufzubringen.
Das Hauptaktorsystem kann im Wesentlichen bis zu einer Anregungsfrequenz von 50 Hz eingesetzt werden und das Zusatzaktorsystem für Frequenzen über 50 Hz. Besonders bevorzugt wird das Zusatzaktorsystem bis zu einer Frequenz von 600 Hz eingesetzt. Das Erreichen dieser Anregungsfrequenzen ermöglicht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung, da das Hauptaktorsystem bis zur Frequenz von (im Wesentlichen 50) Hz eingesetzt werden kann, sodass dieses dementsprechend große Massen (zu bewegende Massen bzw. gekoppelte Massen) aufweisen kann und wobei das Zusatzaktorsystem für Frequenzen über diesen 50 Hz eingesetzt werden kann, sodass ein möglichst breiter Frequenzbereich erreicht werden kann. Durch die entsprechende Wahl der Aktoren des Zusatzaktorsystems ist es möglich eine Frequenz von bis zu 600 Hz zu erreichen.
Das Aufnahmeelement kann auch eine Radpfanne sein zum Aufnehmen eines Rads des zu prüfenden Fahrzeugs. Wird somit ein Prüfstand benötigt, bei dem lediglich eine vertikale Anregung ausreichend ist, so ist ein effizientes Aufbringen der Anregungsfrequenzen über eine Radpfanne als Aufnahmeelement möglich.
Es kann ein Fahrzeugprüfstand bereitgestellt werden, der eine Vorrichtung gemäß der obengenannten Merkmale umfasst, wobei der Fahrzeugprüfstand bevorzugt ein Flachbandprüfstand ist.
Der Fahrzeugprüfstand kann bevorzugt vier Hauptaktorsysteme und vier Zusatzaktorsysteme umfassen, wobei jedes Hauptaktorsystem einen hydraulischen Stempel umfasst, an dem ein Zusatzaktorsystem vorgesehen ist und bevorzugt daran fixiert ist.
Jedes Zusatzaktorsystem kann bevorzugt vier hydraulische Zusatzstempel umfassen. Die Hauptaktorsysteme und die Zusatzaktorsysteme können dazu eingerichtet sein, ein am Prüfstand positioniertes Fahrzeug über die an den Aufnahmeelementen aufnehmbaren Fahrzeugreifen in vertikaler Richtung mit zumindest einer Anregungsfrequenz anzuregen. Durch diesen vorteilhaften Fahrzeugprüfstand ist es möglich auf einfache und effiziente Weise das Fahrzeug anzuregen und zudem die Anregung in einem möglichst breiten Frequenzbereich zu gewährleisten.
Bevorzugt ist die zu bewegende Masse des Zusatzaktorsystems < 20 Kg und die zu bewegende Masse des Hauptaktorsystems < 400 Kg für den Fall, dass kein Fahrzeug auf der Vorrichtung platziert ist und somit für den Fall, dass die Vorrichtung unbelastet ist. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, den Betrieb im vorteilhaften Frequenzbereich zu gewährleisten. In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Rollen als Karbonrollen ausgestaltet, sodass die zu bewegende Masse für das Hauptaktorsystem weiter reduziert werden kann, sodass die Eigenfrequenz des Hauptaktorsystems weiter erhöht werden kann und die Anregungscharakteristik des Fahrzeugprüfstands verbessert werden kann. Das Hauptaktorsystem kann zumindest über ein Servoventil angesteuert werden und wobei das Servoventil am feststehenden Teil des Hauptakto systems angeordnet ist. Durch diese vorteilhafte Anordnung ist es möglich, die zu bewegende Masse des Hauptaktorsystems weiter zu reduzieren.
Das Zusatzaktorsystem kann über ein Zusatzsteuerservoventil angesteuert werden und das Zusatzsteuerventil kann am beweglichen Teil des Hauptaktorsystems angeordnet sein. Durch diese Ausgestaltung wird ein kompaktes Zusatzaktorsystem bereitgestellt, für welches ein hochfrequentes Anregen des Fahrzeugs ermöglicht wird.
Das Hauptaktorsystem kann einen hydraulischen Aktor umfassen und das Öl zur Bewegung des hydraulischen Aktors kann durch einen gepulsten Druck über eine Ölzuleitung zugeführt werden.
Zur Rückstellung des Plungerzylinders kann eine Rückstellfeder vorgesehen sein.
An einem beweglichen Ende des Hauptstellglieds kann eine Hauptaufnahmeplatte vorgesehen sein und auf der Hauptaufnahmeplatte kann das Zusatzaktorsystem angeordnet sein. Insbesondere kann das Zusatzaktorsystem vorteilhaft drei Zusatzstellglieder umfassen, sodass ein effizientes Anregen des Fahrzeugs ermöglicht wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Details der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand verschiedener Ausführungsbeispielen mit Bezug auf schematischen Figuren beschrieben. In den schematischen Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Figuren
Fig. 1: zeigt eine erste Ansicht eines Fahrzeugprüfstands mit
Anregungssystemen zum Anregen eines Fahrzeugs;
Fig. 2: zeigt eine weitere Ausführungsform des Fahrzeugprüfstands mit einem
Anregungssystem, welches über Flachbandaufnahmen das Fahrzeug anregen kann;
Fig. 3a: zeigt eine schematische Darstellung eines ersten
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3b: zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3c: zeigt eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3d: zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4: zeigt eine Detailansicht des Anregungssystems mit einer
Flachbandaufnahme;
Fig. 5: zeigt die Flachbandaufnahme und das Zusatzaktorsystem;
Fig. 6: zeigt eine weitere Ansicht der Flachbandaufnahme mit dem
Zusatzaktorsystem;
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Gleiche bzw. ähnliche Elemente werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Merkmale begrenzt, sondern umfasst weiterhin Modifikationen von Merkmalen verschiedener Beispiele im Rahmen des Umfangs der unabhängigen Ansprüche.
In Fig. 1 ist ein Fahrzeug F dargestellt, welches auf einem erfindungsgemäßen Fahrzeugprüfstand vorgesehen ist. Dieser Fahrzeugprüfstand umfasst das Anregungssystem S zum Aufbringen von Anregungsfrequenzen auf das zu prüfende Fahrzeug F sowie Aufnahmeelemente A, welche zwischen dem Fahrzeug F und dem Anregungssystem S angeordnet sind.
In der Ausführungsform, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, ist das Fahrzeug F über die Fahrzeugreifen 15 auf vier Aufnahmeelementen A aufgenommen, wobei jedem Aufnahmeelement A ein eigenes Anregungssystem S zugeordnet ist. Jedes dieser Anregungssysteme S wird dabei wiederum in ein Hauptaktorsystem H und ein Zusatzaktorsystem Z unterteilt. Das Hauptaktorsystem H ist dazu eingerichtet, Frequenzen im unteren Frequenzbereich bis zu einer Grenzfrequenz aufzubringen. Über dieser Grenzfrequenz wird die Anregung über das Zusatzaktorsystem Z vorgenommen. Die Grenzfrequenz wird insbesondere von der Eigenfrequenz des Hauptaktorsystems H bestimmt. Das Hauptaktorsystem H kann lediglich Frequenzen bis zu dieser Eigenfrequenz (Grenzfrequenz) erreichen. Werden nun Anregungsfrequenzen über diese Grenzfrequenz benötigt, so wird das Zusatzaktorsystem Z verwenden, um das Fahrzeug F entsprechend anzuregen.
Zur Simulation einer Straßenfahrt, wie beispielsweise auf Holperstrecken, ist eine entsprechende Schwingungsanregung des Fahrzeugs oder von Fahrzeugteilen über Hydraulikzylinder möglich. Die Anregungsbedingungen können variiert werden, sodass Versuche bei unterschiedlichen Anregungsfrequenzen und Amplituden vorgenommen werden können. Bei Fahrzeugprüfständen (und insbesondere bei Fahrzeugprüfständen welche gepulste Flachbänder verwenden) ist die Masse der Radbandeinheit (Aufnahmelement A) zu berücksichtigen. Durch diese zusätzliche Masse des Aufnahmeelements A, dem die Radbandeinheit zugeordnet ist, wird die Eigenresonanz durch diese zusätzliche Masse verringert. Somit sind insbesondere bei Fahrzeugprüfständen, welche Flachbänder verwenden (je nach Ausführung und Hublänge der Servozylinder) Frequenzen kleiner 100Hz als Anregungsfrequenz erreichbar. Bei einem Prüfstand mit beweglich angetriebenen Bändern ist durch die noch größere bewegliche Masse eine Resonanzfrequenz von lediglich 50 Hz zu erwarten. Bei Komfortuntersuchungen sind diese Frequenzen jedoch zu gering, deswegen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zwei Systeme in Reihe zu schalten. Dabei wird das große Aktuatorsystem (mit großer angekoppelter Masse) mit einem kleinen Aktuatorsystem (mit kleiner angekoppelter Masse und kleinem Ölvolumen) in Reihe geschaltet. Demgemäß ist ein Hauptaktorsystem H vorgesehen, auf dem das Zusatzaktorsystem Z vorgesehen ist. Das Hauptaktorsystem H weist eine relativ große angekoppelte Masse auf und das Zusatzaktorsystem weist eine kleine angekoppelte Masse auf, sodass mit dem kleineren Aktorsystem höhere Frequenzen erreicht werden können. Die Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz des Hauptzylinders des Hauptaktorsystems H (Hauptstellglied 10) werden vom Hauptzylinder angeregt. Die größeren Frequenzen werden von dem Zusatzaktorsystem Z (zweites Servosystem) übernommen. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ist es möglich, einen Frequenzbereich von wenigen Hz bis zu 600 Hz (bevorzugt 750 Hz) zu simulieren. Die Frequenzen werden ähnlich wie bei einem Lautsprechersystem durch geeignete Mittel separiert und einem Regelungssystem zugeführt.
In der Fig. 1 steht das Fahrzeug F auf einem Four-Poster-Fahrzeugprüfstand, wobei das Hauptaktorsystem H ein Hauptstellglied 10 umfasst, welches ein servohydrau lischer Aktuator ist. Dieses Hauptstellglied 10 wird über ein Servoventil 13 für das Hauptaktorsystem H angesteuert. Dieses Servoventil 13 ermöglicht es, die benötigte Hydraulikflüssigkeit dem Hauptstellglied 10 zuzuführen, sodass die Anregung bis zur Grenzfrequenz des Hauptstellglieds 10 erbracht werden kann. Die Anregung durch das Hauptstellglied 10 erfolgt dabei in vertikaler Richtung. Die vertikale Richtung ist gemäß Fig. 1 somit die Richtung der (im Wesentlichen) Hochachse des Fahrzeugs und somit orthogonal zur Ebene, auf der die Anregungssysteme S bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind. Die Hauptstellglieder 10 werden bevorzugt über ein oder mehrstufige Servoventile angesteuert. Auch das Zusatzaktorsystem Z gemäß Fig. 1 kann hydraulische Zusatzstellglieder 20 umfassen, welche über jeweilige Servoventile 14 angesteuert werden. Die Servoventile 14 für das Zusatzaktorsystem sind dabei bevorzugt am beweglichen Teil oder noch mehr bevorzugt am Gehäuse des Hauptstellglieds 10 (also am feststehenden Teil des Hauptstellglieds 10) angeordnet. Dadurch kann die zu bewegende Masse für das Hauptstellglied 10 reduziert werden, sodass eine bessere Anregung mit einer höheren Grenzfrequenz erreicht werden kann. Entsprechend der Anordnung des Servoventils 14 muss die Ölversorgung und Entsorgung entweder mit festem Druck oder über einen gepulsten Druck an den Aktor übertragen werden.
Die zu bewegende Masse des unbelasteten Anregungssystems S liegt für das Hauptstellglied 10 bevorzugt im Bereich von 250 Kg, inklusive Hydraulikflüssigkeit des Hauptstellglieds 10. Für das Zusatzstellglied 20 liegt die zu bewegende Masse im unbelasteten Zustand im Bereich von 10 Kg, inklusive der Hydraulikflüssigkeit.
Wie in Fig. 1 dargestellt umfasst das Hauptaktorsystem H das Hauptstellglied 10, welches am beweglichen Ende des Kolbens des Hauptstellglieds 10 fest mit einer Hauptaufnahmeplatte 12 verbunden ist. Diese Hauptaufnahmeplatte 12 dient als Basis für die Befestigung des Zusatzaktorsystems Z. Das Zusatzaktorsystem Z umfasst die Zusatzstellglieder 20, welche wesentlich kleiner Massen zu bewegen haben als das Hauptstellglied 10, da insbesondere bereits die Hydraulikvolumina des Hauptstellglieds 10 verglichen mit einem Zusatzstellglied 20 im Bereich vom Faktor 10 kleiner ist. Zudem sind die Zusatzstellglieder 20 des Zusatzaktorsystems Z auf der Hauptaufnahmeplatte 12 angeordnet, sodass auch die Massen der Zusatzstellglieder 20, sowie der Hauptaufnahmeplatte 12 zu den beweglichen Massen des Hauptstellglieds 10 zählen. An den beweglichen Enden der Kolben der Zusatzstellglieder 20 ist die Aufnahmeplatte 12a vorgesehen, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel als Radpfanne ausgestaltet ist. Dies ist jedoch nicht zwingend, da diese Aufnahmeplatte 12a als Teil des Aufnahmeelements A auch als Flachbandaufnahme ausgestaltet werden kann, wie dies beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, sodass sich auch die Räder des Fahrzeugs drehen können bzw. in horizontaler Richtung angeregt werden können. . Bevorzugt sind die Zusatzstellglieder 20 äquidistant auf der Hauptaufnahmeplatte 12 vorgesehen (angeschweißt), sodass eine optimale Anregung der Aufnahmeplatte 12a und des darauf befindlichen Fahrzeugs bzw. Fahrzeugreifens ermöglicht werden kann. Das Zusatzaktorsystem Z umfasst drei Zusatzstellglieder 20 und bevorzugt vier Zusatzstellglieder 20 zur möglichst homogenen Aufbringung der benötigten hohen Anregungsfrequenzen. Dies hat insbesondere auch den Vorteil, dass durch das Bereitstellen von drei oder vier Zusatzstellgliedern 20 für das Zusatzaktorsystem die Anregungsfrequenzen weiter erhöht werden können, sodass der Anregungsfrequenzbereich noch breiter gestaltet werden kann, da die zu bewegenden Massen der einzelnen Zusatzstellglieder 20 verringert werden könnenm(da die einzelnen Zusatzstellglieder 20 möglichst klein gehalten werden). Es ist zudem möglich, die benötigte Anregungskraft bzw. die nötige Anregungsdistanz gleichmäßig und effektiv aufzubringen, da die Zusatzstellglieder 20 parallel zueinander angeordnet sind. Somit wirken die Zusatzstellglieder 20 gemeinsam auf die Aufnahmeplatte 12a, um den darauf aufgenommenen Fahrzeugreifen bzw. das Fahrzeug entsprechend anzuregen.
Das Servoventil 13 für das Hauptaktorsystem ist bevorzugt am feststehenden Teil des Hauptstellglieds 10 angebracht, sodass die zu bewegende Masse des Hauptstellglieds 10 reduziert werden kann. Die Hauptaufnahmeplatte 12 sowie die Aufnahmeplatte 12a sind bevorzugt aus faserverstärkten Kunststoffen aufgebaut, sodass eine weitere Gewichtsreduktion der zu bewegenden Masse des Hauptstellglieds 10 erreicht werden kann und die Grenzfrequenz erhöht werden kann. Dies führt einerseits zur Verbesserung der Energiebilanz des Fahrzeugprüfstands und andererseits zur Verbesserung des zulässigen Frequenzbereichs für die Anregung des Fahrzeugs.
Der Prüfstand zur Erfassung des Schwingungsverhaltens des Fahrzeugs kann als Straßensimulator ausgestaltet sein, welcher über hydraulische Systeme das zu prüfende Fahrzeug anregen kann. Der Prüfstand kann vorteilhaft auch in einer Prüfkammer angeordnet sein, sodass das Fahrzeug in die Prüfkammer und auf die Radpfannen bzw. Aufnahmeplatten 12a gefahren werden kann. Eine besondere Prüfkammer wird verwendet, um bestimmte Geräusche und Schwingungen eines vollständig montierten Fahrzeugs zu erfassen und zu verfolgen. Durch Ausübung von Kräften über die Räder folgen die Radpfannen einem straßenprofilähnlichen Weg. Die Simulation einer Straße entlang eines Fahrzeugs kann verwendet werden, um die Quietsch- und Rattergeräusche im Fahrzeug zu lokalisieren und um die Fähigkeiten des Reifen- und Aufhängungssystems Straßengeräusche vom Fahrzeug zu isolieren, zu messen. Der Prüfstand kann dabei bevorzugt bodeneben in die Prüfkammer eingebaut werden, sodass ein Fahrzeug auf einfache Weise in die Prüfkammer und auf den Prüfstand platziert werden kann.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform umfassen die Aufnahmeelemente A je ein Flachbandaufnahmesystem. Dieses Flachbandaufnahmesystem umfasst ein (bevorzugt metallisches Band) 16, auf welchem das Fahrzeug mit dem Fahrzeugreifen platziert werden kann. Über den dynamischen Antrieb 17 können die Rollen Rl und R2 der Flachbandaufnahme angetrieben werden, sodass das sich über die Rollen Rl und R2 erstreckende Band 16 bewegt wird. Die Fahrzeugräder 15 können über das Band 16 in horizontaler Richtung (X-Richtung) bewegt werden und über den dynamischen Antrieb 17 können sie in X-Richtung angeregt bzw. moduliert werden. Die Radbandeinheit 18 (Flachbandaufnahme) wird jeweils über das Hauptstellglied 10 (Hauptaktuator) des Hauptaktorsystems H in vertikaler Richtung angeregt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Masse des Zusatzanregungssystems Z sehr viel kleiner ist als die Masse des Hauptanregungssystems H, um ein optimales Shaker-system bereitzustellen. Wie bereits diskutiert können dadurch sehr hohe Frequenzen und somit ein sehr großer Frequenzbereich abgedeckt werden. Die Hauptstellglieder 10 weisen einen Kolben auf, welcher die Bewegung des Hauptstellglieds 10 weiter gibt. Dieser Kolben ist an einem Ende mit einer Platte verbunden, welche mit der Radbandeinheit 18 verbunden ist. Diese Radbandeinheit 18 ist dem Aufnahmeelement A zuzuordnen, sodass das Aufnahmeelement A direkt über das Hauptstellglied 10 des Hauptaktorsystems H angeregt werden kann. Diese Anregung wird über die Rollen Rl und R2 und das Band 16 an das zu prüfende Fahrzeug F weitergegeben.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist das Zusatzaktorsystem Z direkt unter dem bewegten Band 16 angeordnet bzw. in der Bandauflage positioniert. Das Zusatzaktorsystem Z umfasst zumindest ein Zusatzstellglied 20, das lediglich eine direkt angekoppelte Masse von wenigen Kg zu bewegen hat und somit direkt auf das Band 16 einwirken kann. Die zu bewegende Masse des Hauptaktorsystems H hingegen kann durchaus mehrere 100 Kg umfassen. Durch diese charakteristische Ausgestaltung ist es somit möglich mit dem Hauptaktorsystem H die niedrigen Frequenzen bis hin zu einer Grenzfrequenz aufzubringen und über dieser Grenzfrequenz kann die Anregung durch das Zusatzaktorsystem Z durchgeführt werden. Gleichzeitig kann das Fahrzeug auch in horizontaler Richtung über die dynamischen Antriebe 17 angeregt werden, welche die Drehbewegung der Räder Rl mit R2 steuert, sodass das Band 16, welches in Kontakt mit den Rädern des Fahrzeugs ist, bewegt werden kann. Durch einen solchen Fahrzeugprüfstand ist es somit möglich, das Fahrzeug in vertikaler Richtung anzuregen und zusätzlich auch in horizontaler Richtung und insbesondere auch die Räder des Fahrzeugs in eine Drehbewegung zu versetzen. Wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel lässt sich auch dieser Prüfstand bodeneben in einer Prüfstandkammer vorsehen, sodass ein einfaches Platzieren des Fahrzeugs auf den Prüfstand möglich ist.
In den Fig. 3a bis 3d werden verschiedene schematische vorteilhafte Konfigurationen des Aufbaus des Anregungssystems S dargestellt. In Fig. 3a ist das Hauptaktorsystem H dargestellt, welches das Hauptstellglied 10 umfasst. Dieses Hauptstellglied 10 ist bevorzugt ein servohydraulischer Hauptaktuator. In diesem Hauptstellglied 10 befindet sich eine hydraulische Flüssigkeit, welche der zu bewegenden Masse des Hauptstellglieds 10 zuzurechnen ist (siehe m2 in Fig. 3a). Zusätzlich umfasst das Hauptstellglied 10 einen Kolben 11, welcher zur Hauptaufnahmeplatte 12 verläuft. Bevorzugt ist der Kolben 11 fest mit der Hauptaufnahmeplatte 12 verbunden, ohne dazwischenliegender Dämmschicht. Auf der Hauptaufnahmeplatte 12,sind wiederum die Elemente des Zusatzaktorsystems Z angehordnet. In der gezeigten Ausführungsform werden für die Zusatzstelfglieder 20 des Zusatzaktorsystems doppeltwirkende Zylinder 20a verwendet. Über diese doppeltwirkenden Zylinder 20a ist es möglich, sowohl die vertikale Bewegung zum Fahrzeug hin als auch weg vom Fahrzeug über den hydraulischen Druck zu regeln. Durch die Servoventile 13 und 14 ist die Ansteuerung der jeweiligen Stellglieder möglich.
Das Hauptstellglied 10 wird über das Servoventil 13 angesteuert, wobei in Figur 3a auch das Hauptstellglied 10 als doppeltwirkender Zylinder ausgestaltet ist. Die doppeltwirkenden Zylinder 20a des Zusatzaktorsystems Z werden über das Servoventil 14 angesteuert. Die Kolben der doppeltwirkenden Zylinder 20a des Zusatzaktorsystems Z sind mit einem Aufnahmeelement A verbunden. Dieses AufnahmeelementA ist beispielsweise eine Aufnahmeplatte 12a. Die zu bewegende Masse des Zusatzaktorsystems Z besteht im System gemäß Fig. 3a aus der Masse ml der Aufnahmeplatte 12a (Radaufstandsplatte) sowie der Hydraulikflüssigkeit und der Kolben der doppeltwirkenden Zylinder 20a. Diese gesamte zu bewegende Masse kann mit Ml bezeichnet werden. Die zu bewegende Masse des Hauptstellglieds 10 kann mit M2 bezeichnet werden. Diese zu bewegende Masse M2 umfasst die Masse des Kolbens des Hauptstellglieds 10 sowie der Hydraulikflüssigkeit im Hauptstellglied 10 sowie die Masse der Hauptaufnahmeplatte 12, die Masse der doppeltwirkenden Zylinder 20a inklusive entsprechender Hydraulikflüssigkeit sowie der Aufnahmeplatte 12a. Somit ist ersichtlich, dass die zu bewegende Masse M2 (zweite zu bewegende Masse) um ein vielfaches größer ist als die erste zu bewegende Masse Ml. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ist es möglich, zwei Aktorsysteme bereitzustellen, welche unterschiedliche Frequenzbereiche abdecken, sodass eine Anregung des Fahrzeugs über einen breiten Frequenzbereich möglich ist.
Eine Weiterbildung des in Fig. 3a dargestellten Ausführungsbeispiels ist in Fig. 3b gezeigt. Das Zusatzaktorsystem Z hat hier nur einfach wirkende hydraulische Zylinder 20b. Dadurch kann der Aufbau des Zusatzaktorsystems wesentlich vereinfacht werden. Um dennoch die Funktion zu gewährleisten, sind die Federelemente 20c vorgesehen, welche ein RückStellen der Kolben der einfach wirkenden Zylinder 20b ermöglichen. Die Federelemente 20c sowie die Kolben der einfach wirkenden Zylinder 20b sind bevorzugt direkt mit der Radaufstandsplatte (Aufnahmeplatte 12a) verbunden. Die Ansteuerung der einfach wirkenden Zylinder 20b erfolgt wiederum über das Servoventil 14, welche bei dieser Ausführungsform auch vereinfacht werden kann. Die Zylinder des Zusatzaktorsystems Z sind zudem bevorzugt als Plunger-Zylinder ausgestaltet, sodass ein einfaches Anregen ermöglicht wird.
In Fig. 3c ist das Aufnahmeelement A als Flachbandaufnahme ausgestaltet. Die Flachbandaufnahme umfasst dabei eine erste Rolle Rl und eine zweite Rolle R2, welche über das Band 16 miteinander in Verbindung stehen. Bevorzugt kann zumindest eine (oder beide) der Rollen Rl oder R2 angetrieben werden, sodass das Band bewegt werden kann. Das Zusatzaktorsystem Z weist das Zusatzstellglied 20 auf, welches im Wesentlichen zwischen der ersten Rolle Rl und der zweiten Rolle R2 angeordnet ist. Das Zusatzstellglied 20 weist einen Kolben auf, der auf eine Bandaufnahme wirkt, welche mit dem Band 16 kontaktierbar ist. Das Zusatzstellglied 20 in Fig. 3c ist als doppeltwirkender Zylinder ausgestaltet.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung ist in Fig. 3d dargestellt. In dieser optimierten Ausführungsform ist das Aufnahmeelement A als Flachbandaufnahme ausgeführt und weist die erste Rolle Rl und die zweite Rolle R2 auf, welche über das Band 16 miteinander in Verbindung stehen. Das Zusatzstellglied des Zusatzaktorsystems Z ist als einfach wirkender Zylinder 20b bereitgestellt, wobei zudem ein Federelement 20c vorgesehen ist, um die Rückstellung des Kolbens des einfach wirkenden Zylinders zu gewährleisten. Die vom Zusatzaktorsystem Z aufzubringenden Anregungen können dabei in die Bandauflage, welche mit dem Band 16 kontaktierbar ist, aufgebracht werden. Bei Anregungen im niedrigen Frequenzbereich wird das Hauptstellglied 10 angesteuert, welches die beweglichen Massen Ml und M2 bewegt und für den Frequenzbereich über der Grenzfrequenz wird das Zusatzaktorsystem Z angesteuert, welches lediglich die zu bewegende Masse Ml zu bewegen hat. ,
In Fig. 4 ist ein Einzel-Shaker mit Radantrieb dargestellt. Unterhalb der Bandauflage 25 ist das Zusatzaktorsystem Z installiert. Das Band 16 auf dem das Fahrzeugrad 15 abrollt, wird über die Rollen Rl und R2 geführt und durch einen Zylinder gespannt. Das Band 16 ist bevorzugt ein Stahlband. Die Auflage für das Stahlband ist zur Minimierung bzw. Verhinderung von Reibung als Luftlager (Fluidiager) ausgeführt. Dieses Fluidiager 25 verbindet den Kontakt des Bandes 16 mit dem Aufstandslager auch unter Last. Die Flachbandaufnahme ist am beweglichen Teil des Hauptstellglieds 10 befestigt.
In den Fig. 5 und 6 sind Detailansichten der Radbandeinheit im Schnitt dargestellt. Wie in Fig. 5 dargestellt, ist die erste Rolle Rl mit der zweiten Rolle R2 über das Band 16 verbunden, wobei das Band im Bereich zwischen den Rollen über ein Aufstandslager gestützt wird. Dieses Fluidiager (Bandauflage 25) weist eine Fläche auf entlang der das Band 16 bewegt werden kann. Auf der gegenüberliegenden Seite der Bandauflage 25 ist das Zusatzaktorsystem Z vorgesehen über welches die Bandauflage 25 und das Band 16 angeregt werden können.
In Fig. 6 ist eine Seitenansicht dargestellt, wobei zwei Zusatzstellglieder 20 dargestellt sind, welche die Bandauflage 25 und das Band 16 anregen können.
Vorliegende Merkmale, Komponenten und spezifische Details können ausgetauscht und/oder kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu erstellen in Abhängigkeit des geforderten Verwendungszwecks. Etwaige Modifikationen, die im Bereich des Wissens des Fachmanns liegen, werden mit der vorliegenden Beschreibung implizit offenbart.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Prüfen von Fahrzeugen mit
- einem Aufnahmeelement (A) welches einen Aufstandsbereich zur Kontaktierung mit einem Fahrzeug (F) aufweist, und
- einem mit dem Aufnahmeelement (A) in Verbindung stehenden Anregungssystem (S) zum Aufbringen von Anregungsfrequenzen, wobei das Anreg ngssystem (S) ein Hauptaktorsystem (H) mit zumindest einem beweglichen Hauptstellglied (10) und ein Zusatzaktorsystem (Z) mit zumindest einem beweglichen Zusatzstellglied (20) umfasst, und wobei das Zusatzaktorsystem (Z) mit dem Hauptaktorsystem (H) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Zusatzaktorsystem (Z) im Bereich eines beweglichen Endes des Hauptstellglieds (10) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit dem Hauptaktorsystem (H) Anregungsfrequenzen bis zu einer ersten Grenzfrequenz aufgebracht werden können und mit dem Zusatzaktorsystem (Z) Anregungsfrequenzen größer als die erste Grenzfrequenz aufgebracht werden können.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zusatzaktorsystem (Z) zwischen dem Aufnahmeelement (A) und dem Hauptaktorsystem (H) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eigenfrequenz des Hauptaktorsystems (H) geringer ist als die Eigenfrequenz des Zusatzsaktorsystems (Z).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am beweglichen Ende des Hauptstellglieds (10) eine Hauptaufnahmeplatte (12) vorgesehen ist und das Zusatzstellglied auf der Hauptaufnahmeplatte (12) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hauptaktorsystem (H) als Hauptstellglied (10) einen ersten Hydraulikzylinder mit einem beweglichen Endabschnitt umfasst und das Zusatzaktorsystem (Z) als Zusatzstellglied (20) zumindest einen zweiten Hydraulikzylinder umfasst und wobei der zumindest der eine zweite Hydraulikzylinder am beweglichen Endabschnitt des ersten Hydraulikzylinders befestigt ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hauptaktorsystem (H) zumindest einen doppeltwirkenden Zylinder umfasst und/oder das Zusatzaktorsystem (Z) zumindest einen doppeltwirkender Zylinder umfasst.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hauptaktorsystem (H) einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder umfasst und das Zusatzaktorsystem (Z) zumindest einen einfach wirkenden Hydraulikzylinder umfasst und wobei zusätzlich ein Federelement im Zusatzaktorsystem (Z) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zusatzaktorsystem (Z) zumindest einen Plungerzylinder umfasst.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vom Hauptaktorsystem (H) zu bewegende Masse größer ist als die vom Zusatzaktorsystem (Z) zu bewegende Masse und wobei die vom Hauptaktorsystem (H) zu bewegende Masse die zu bewegende Masse des Zusatzaktorsystems (Z) beinhaltet.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zusatzaktorsystem (Z) mit der Bewegung des Hauptstellglieds (10) mitbewegt werden kann.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung vier Aufnahmeelemente (A) aufweist und jedem Aufnahmeelement (A) ein Anregungssystem (S) zugeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anregungssystem (S) eine Anregung in vertikaler Richtung erzeugt.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das , Zusatzstellglied (20) mit dem Hauptstellglied (10) mechanisch gekoppelt ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmeelement (A) zwei Rollen (Rl, R2) aufweist welche über ein Band (16) miteinander drehbar verbunden sind, zur Ausbildung einer Flachbandaufnahme.
17. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Zusatzstellglied (20) derart in Verbindung mit dem Band (16) steht, dass dieses durch das Zusatzaktorsystem (Z) angeregt werden kann und wobei das Hauptstellglied (H) derart in Verbindung mit zumindest einer Rolle (Rl, R2) der Flachbandaufnahme steht, dass die Rolle (Rl, R2) über das Hauptaktorsystem (H) angeregt werden kann.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Bandauflage (25) zur Kontaktierung mit dem Band (16) vorgesehen ist und das Zusatzaktorsystem (Z) mit der Bandauflage (25) in Verbindung steht.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hauptaktorsystem (H) bis zu einer Anregungsfrequenz von 50 Hz eingesetzt werden kann und das Zusatzaktorsystem für Frequenzen über 50 Hz eingesetzt werden kann.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Hauptaktorsystem (H) über zumindest ein Servoventil (13) angesteuert wird und wobei das zumindest eine Servoventil (13) am feststehenden Teil des Hauptaktorsystems (H) angeordnet ist.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmeelement (A) eine Radpfanne ist zum Aufnehmen eines Rades des zu prüfenden Fahrzeugs (F).
22. Fahrzeugprüfstand mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vier Hauptaktorsysteme (H) und vier Zusatzsaktorsysteme (Z) vorgesehen sind und wobei jedes Hauptaktorsystem (H) einen hydraulischen Stempel umfasst an dem ein Zusatzaktorsystem (Z) vorgesehen ist, und wobei die Hauptaktorsysteme (H) und die Zusatzaktorsysteme (Z) dazu eingerichtet sind ein am Prüfstand positioniertes Fahrzeug (F) über die an den Aufnahmeelementen (A) vorgesehenen Fahrzeugreifen in vertikaler Richtung mit zumindest einer Anregungsfrequenz anzuregen.
23. Fahrzeugprüfstand der eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 umfasst, und wobei der Fahrzeugprüf stand bevorzugt ein Flachbandprüfstand ist.
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