METHOD AND DEVICE FOR QUALIFYING THE SHOCK ABSORBERS OF SPRUNG VEHICLES EQUIPPED WITH RESILIENT TYRES, ESPECIALLY POWER-DRIVEN ROAD VEHICLES

Abstract: 1. Method for qualifying shock absorbers on sprung vehicles, preferably power-driven road vehicles, provided with resilient tyres, in which in a first step the wheel of the vehicle is excited with sinusoidal oscillations of constant amplitude and is accelerated to a frequency lying above the characteristic frequency of the vehicle, and in which in a second step the exciting frequency is reduced, characterized in that the changes of the wheel grip are measured during the first step and an average value is electrically formed therefrom, and in that during the second step at the characteristic frequency point of the vehicle the minimum wheel grip is measured and the ratio of this minimum value of the wheel grip to the average value of the wheel grip is formed and the shock absorber is qualified on the basis of this ratio.

Description: Verfahren und Einrichtung zur Qualifizierung der StossdÅampfer von mit elastischen Reifen versehenen gefederten Fahrzeugen, vorzugsweise Strassenkraftiahrzeugen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung zur Prüfung bzw. QuatLUizierung der Stossdämpfer von mit elastischen Reifen versehenen gefederten Fahrzeugen, hauptsächlich Strassenkraftfahrzeugen. Wie bekannt, besteht die Aufgabe der Stossdämpfung bei gefederten Fahrzeugen einesteils darin, die von den Unebenheiten der Fahrbahn herrührenden Schwingungen der gefederten Karosserie zu dämpfen und die stossweise auf tretenden oder Feder-Schwingungen zu eliminieren bzw in langsame Schwingungen mit kleinerer Amplitude umzuwandeln Anderseits aber besteht die Aufgabe der Stossdämpfung auch darin, im Hinblick auf die Verkehrssicherheit zwischen dem Fahrzeugrad und der Fahrbahndeckung den möglich besten Kontakt zu sichern. Dieser Kontakt ist natürlich von der jeweiligen Belastung des Fahrzeugrades, ferner vom WIaterial der Fahr- bahndeckung und des Rades, sowie dem -durch ihren Zustand gegebenen huhaftfaktor abhängig. Die Belastung des Bahr- zeugrades ändert sich ständig zufolge Unregelmässigkeiten der Fahrbahn und anderer erregenaer Einwirkung. Diese Belastungs- änderungen des Rades werden durch die Beschaffenheit des Stossdämpfers entscheidend-beeinflusst2 da die Dämpfung der Radschwingungen durch die dynamischen Radbelastungsschwankungen aus dem Blickpunkt der Grösse der Adhäsionskraft des Gummireifens, die Brems- und Beschleunigungsverhäftnisse des Fahrzeuges, wie auch dessen Verhalten beim Einwirken von Seitenkräften entscheidend beeinflusst. Die Qualifizierung von Stossdämpfern in eingebautem Zustand ist somit in verkchrssicherheitlicher Hinsicht eine ausserordentlich wichtige Aufgabe; zu ihrer Lösung sind verschiedenx Verfahren bekannt. All diese haben das gemeinsame Merkmal, ds3s sie auf dem Messen der Dämpfung der Karosserie bzw, der R.dschwingungen beruhen, deshalb ein Schwingen der Karosserie oder des Rades hervorrufen und dann diese Bewegungen registrieren. Das Schwingen der Karosserie beeinträchtigt die Bequemlichkeit des Fahrgastes; die Auswertung der Grösse dieser Sc > ::ingungen aber gibt noch keine zufriedenstellende Antwort darauf, ob der Stossdämpfer in verkehrssicherheitlicher Hinsicht auch entsprechend ist Zur Qualifizierung der Stossdämpfer ist auch eine solche Lösung bekannt, bei welcher ein Antriebsmotor über einen Exzenter und eine Rad stütze das auf die Stütze gestellte Rad und Über dieses das Fahrgestell in Schwingungen versetzt. Die Erreger-Frequenz wird zunächst in den Bereich über der Fahrgestell-requenz gebracht, und dann nach Abschaltung des Antriebsmotors die Erregerfrequenz allmählich vermindert, Hierbei dnchschreitet die Erregerfrequenz auch die Fahrgestell Frequenz, Während der Auslaufzeit werden die Forthewegungen der Rad stütze von einem Schreiber registriert, Eine solche Einrichtung ist z.B. in der Fachliteratur unter dem Namen "BOGE Stossdämpfung-Früfgerät" bekannt, Der Zustand des untersuchten Schwingungssystems entspricht jedoch bei diesem Prüfgerät nicht dem wirklichen Zustand auf den Verkehrstrassen, in Anbetracht dessen, dass die an der Einrichtung zustande kommende Resonanz-Frequenz von der Steifheit der Prüfbankfeder, der Masse der Radstütze und auch von der Aufbaufeder abhängig ist. Demzufolge wird das Schwingungssystem verstimmt, sodass die Qualifikation der Grösse der gemessenen Resonanzfrequenz und des Stossdämpfers aus verkehrssicherheitlichem Gewichtspunkt nur sehr umständlich durch Korrelation möglich wird. Ein weiterer Mangel besteht darin, dass dieses Gerät die Kenntnis der vom Fabrikat der Kraftfahrzeuge und Stossdämpfer abhängigen Grenzwerte erfordert Dies aber erschwert bei einem gemischten Bahr- zeugpark die Bedienung der Einrichtung überaus, und stellt das Bedienungspersonal vor anspruchsvolle Aufgaben. Das Ziel der Erfindung ist die Vermeidung bzw Eliminierung der obigen Mängel, d.h. das Schaffen einer Lösung, durch welche die Stossdämpfer in verkehrssich.rheit- licher Hinsicht volkommener als durch die bisherigen Geräte gleicher Bestimmung qualifiziert werden können. Die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Lösung zu schaffen, die universell bei jedem Kraft- fahrzeug- und jedem Stossdämpfertyp direkt benützbare Messergebnisse liefert, ferner mit welcher die Stossdämpfer unter wirklichen Strassenverhältnissen qualifiziert werden können, alldas bei wesentlich einfacherer Bedienung als bei den bekannten Vorschlägen. Die gestellte Aufgabe wurde durch ein solches Verfahren gelöst, bei welchem in ansich bekannter Weise das Rad mit Sinusschwingungen von konstanter Amplitude auf eine, über der Eigenfrequenz des Fahrgestells gelegene Frequenz beschleunigt, danach aber durch Senken der Brregerfrequenz verlangsamt wird, wobei die Erregerfrequenz; auch den Eigenfrequenzpunkt des Fahrgestells durchläuft. Die Erfindung besteht darin, dass die Rad-Sohlenkfaft abgetastet, aus diesen Abtastdaten während der Beschleunigungsphase der Sohlenkraft-Mittelwert elektrisch deriviert bzw. gebildet, ferner in der Verzögerungsphase die beim Durcheilen des Bahrgestell-Bigenfrequenzpunkres auftretende, minimale Radsohlenkraft zum Mittelwert der Sohlenkraft in Relation gesetzt, und in Abhängigkeit hiervon der Stossdämpfer qualifiziert wird. Das Verfahren gemass der Erfindung kann mit einer solchen Einrichtung durchgeführt werden, die eine ansich bekannte Radstütze und eine mit dieser zusammenarbeitende Schwingeinheit besitzt. Die Weiterbildung besteht darin, dass die Rad stütze und die Schwingeinheit über einen zweiarmigen Hebel miteinander in Verbindung stehen, wobei der Kippunkt des Hebels einem Kraftfühler zugeordnet ist, welch letzterer an eine elektronische Messeinheit angeschlossen ist. Die Erfindung soll nun in ihren Einzelheiten anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden Es zeigt: Fig.l: Schematische Darstellung eines Ausführungs- beispiels der Einrichtung gemäss der Erfindung; Fig.2: Elektrisches Schaltbild der elektronischen Messeinheit; Fig.3: Diagramm der Anderungen der Rad-Sohlenkraft. Wie aus Fig.l zu ersehen, hat das erfindungsgemässe Stossdämpfer-Qualifiziergerät eine Rad stütze 10 und eine damit zusammenarbeitende Schwingeinheit 1Zv Die Schwingeinheit 12 besteht bei dem dargestellten Ausfahrungsbeispiel aus einem, durch einen Elektromotor 14 angetriebenen Schwungrad lo und einer Taumelscheibe 18. Erfindungsgemäss steten die Radstütze 10 und die Schwingeinheit 12 über einen zweiarmigen Hebel 20 miteinander in Verbindung. Ein Kippunkt 22 des zweiarmigen Hebels 20 ist dem ansich bekannten Kraftfühler 24 beigegeben. Im Vorliezenden Falle erscheint der Kraftfülller 24 wie eine Waage-artige Unterstützung im Mittelpunkt des zweiarmigen flcbcls 20 und tastet deshalb die Reaktionskräfte ab. Der Kraftfühler 24 st steht erfindungsgemäss mit einer elektro- nischen M@@@@@@heit PC in Verbindung, die später anhand von Fig*2 eingehender besprochen werden wird. Die Radstütze 10 ist im vorliegenden Falle mit einem scheibenartig ausgebildeten Schemel 28 ausgestattet; Der Schemel 28 arbeitet mit einem Ende 20a des zweiarmigen Hebels 20 zusammen und ist in ans ich bekannter Weise vertikal aufwährts bzw. abwärts bewegbar, d.h. zu sich parallel verschiebbar angeordnet. Der Schemel 28 muss zur Unterstützung beliebiger Räder 30 entsprechend bemessen sein. Das Rad 30 sitzt in ansich bekannter Weise auf einer Welle 32. Die Welle 32 ist über eine Aufbaufeder 36 und einen Stossdämpfer 38 mit einem Aufbau 34 verbunden. Das gegenüberliegende Ende 20b des zweiarmigen Hebels 20 arbeitet zusammen mit der Taumelscheibe 18. Die Schwingeinheit 12 wurde hier so gewählt, dass sie imstande ist, Schwingungen mit konstanter Sinusamplitude im erregenden Frequenzbereich von 0 - 24 Hz zu. erzeugen. Im vorliegenden Fall wurde der Erregungshub mit 6 mm gewählt. Die Fahrgestell Eigenfrequenz sämtlicher zu prüfender Kraftwagentypen muss in den erregenden Frequenzbereich fallen. Das elektrische Schdli-bi d der elektronischen Messeinheit 26 ist in Fig.2 zu sehen, welche - wie schon oben erwähnt - mit dem Kraftfühler 24 in Verbindung steht. Im vorliegenden Falle wird von dem Kraftfühler 24 die im Kippunkt 22 erweckte Reaktionskraft - in ansich bekannter Weise in ein elektrisches Signal umgewandelt. Diese Umwandlung geschieht hler so, dass die Kraftänderung in eine Widerstand änderung, dann aber diese in eine Spannungsänderlng umgewandelt wird. Die elektronische Messeinheit 26 ist mit einem Vorverstärker 40 versehen, der die Aufgabe hat; das elektrische Signal des Kraftfühlers 24 zu verstärken. Der Vorverstärker 40 hat ein Potentiometer P12 mit welchem der unbelastete Zustand eingestellt erden kann. An den Vorverstärker 40 ist ein Messverstärker 42 angeschlossen, dessen Aufhabe darin besteht, die vom Vorverstärker 40 erhaltener elektrischen Signale weiter zu verstärken, und in ansich bekannter Weise elektrische Mittelwerte zu bilden. Als scin Äusgangszeichen wurde im vorliegenden Falle 7 lolt gewählt. Mit dem Messverstärker 42 ist ein zweiter Messverstärker 44 parallel geschaltet. Er hat die Aufgabe, das sich ändernde Spannungssignal zu verstärken, sowie im Messfrequenzbereich die Schwingungsamplitude unabhängig von der Frequenz zu verstärken, Ein wichtiger Gesichtspunkt ist dabei, dass die Messverstärker 42 und 44 im Less- frequenzbereich identische Verstärkung haben sollen. Der Messverstärker 44 schliesst an einen Spitzen gleichrichter 46 an, welcher die Sinus-Ausgangssignale des Messverstärkers 41+ in ansich bekannter Weise gleichrichtet. Seine Aufgabe ist ferner, das Maximum der Schwingungsamplitude zu bild CL Vorteilhaft wird der Spitzengleichrichter 46 mit einem Schalter K2 versehen, mit welchem das Ergebnis der vorherigen Itessung gelöscht werden kann. Der Spitzengleichrichter 46 ist au einem Memorial Verstärker 48 angeschlossen. Dieser hat die vom Spitzengleichrichter 46 erhaline maximale Schwingungsamplitude eine gewisse zeit lang , im vorliegenden Fall 30 sec, lang zu speichern. Damit kann nämlich die Ablesung des gemessenen Wertes wesentlich bequemer gestaltet werden. Der Messverstärker 42 und der Memorial-Verstärker 48 können über einen Schalter K1 mit einem Auzeigegerät 50 verbunden werden, wobei der Messverstärker 42 an den A-Kontakt des Schalter;: Kl, und der Memorialverstärker an deh B-Kontakt des Schalters K1 gelegt wird. Das Anzeigegerät 50 ist im vorliegenden Falle ein bekanntes 1)rehspulen- Messgerät (System "Deprez"). Es hat eine Skala von 100 Teilungen sowie ein Potentiometer P2. Wird dieses mit den A-Hontakt des Schalters K1 verbunden, so kann das Auzeigegerät auf den "rossten Ausschlag eingestellt werden. In Fig.3 ist das Diagramm der Sohlenkraft-Änderungen zu Gchcn, wobei auf der Vertikalachse die Sohlenkraft P, auf der Horizontalachse aber die Messzeiten t aufgetragen wurden. Der Bescbleunigungsabschnitt wurde mit 52, der Verzögerungs- abschnitt mit 54, der Wert der statischen Sohlenkraft mit 56, der Eigenfrequenzpunkt aber mit der Bezugsnummer 58 bezeichnet. Die Anwendungs- und Arbeitsweise der in Fig. 1-3 dargestellten Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung ist folgende: In unbelastetem Zustand der Radstütze 10 wird in der A-Stellung des Schalters Kl das Ans,eigegerät 50 mit dem Potentiometer P1 auf Null eingestellt. Danach wird das Rad 30 des Kraftwagens auf die Radstütze 10 gestellt, der Elektromotor 14 der Schwingeinheit 12 eingeschaltet und danit das Schwingungssystem auf 24 Hz beschleunigt. Diesem entspricht in Fig.3. der mit Bezugsnummer 52 bezeichnete Abschnitt, der bei unseren Versuchen in 2 sec beendet war. Hiernach wird mit dem Potentiometer P2 am Auzeigegerät 50 der Endausschlag - d.h. die Teilung '00 - eingestellt, die dem statischen Sohlenkraftwert entspricht. Nun wird der Schalter K1 mit dem SontaLt B verbunden; der Elektromotor 14 der Schwingeinheit 12 aber ausgeschaltet. Zusammen mit dem allmählichen Sinken der Schwingungsfrequenz kann am Anzeigegerat 50 die Änderung der Sohlenkraft P verfolgt werden. Die Daucr-dieses Verzögerungsabschnittes 54 wurde bei unseren Versuchen mit 20 sec. gewählt, Mit dem Messverstärker 44 und dem Spitzengleichrichter 46 wird eine maximale Anderung oer Sohlenkraft wahrgenommen. Dieser Abschnitt ist im Diagramm mit 57 bezeichnet. Man erhält ihn dann, wenn die sinkende Erregerfrequenz den'Eigen frequentzpunkt 58 des Fahrwerks durchschreitet, Demnach besteht also die Qualifizier-Operation im Wesen darin, dass man aus dem statischen Sohlenkraftwert 56 und aus der Änderung der maximalen Sohlenkraft eine Verhältniszahl bildet, die wie folgt ausgedrückt werden kann: Wert 57 . 100 Wert 56 Der Wert 56 - 57 ist demnach der Mindestwert der Sohlenkraft, welcher in Fig.3 mit der Bezugsnummer 60 bezeichnet ist. Bei den Versuchen mit der beschriebenen Ausführungs- beispiel gemäss der Erfindung wurde, wenn sich diese Verhältniszahl zwischen 0 - 50 %, vorteilhaft mit ?0 - 50 % ergab, von uns der geprüfte Stossdämpfer 38 in verkehrssicherheitli Hinsicht als entsprechend beurteilt. Erreicht jedoch dieser Wert 70 %, so muss der Stossdämpfer 38 unbedingt ausgetauscht werden. Wie aus obigem hervorgeht, wird die Messung in der allerunvorteilhaftesten Lage des Stossdämpfers 38, d.ht bei seiner maximalen Beanspruchung durchgeführt. Die Zuverlässigkeit der Qualifizierung wird dadurch garantiert, dass der untersuchte Parameter, d.h. das Ausmass der Schwankungen der Radsohlenkraft, direkt der bestimmende Faktor dafür ist, ob der Schwingungsdämpfer in verkehrssicherheitlicher Hinsicht entspricht. Es ist zweckmässig, die Einrichtung so auszugestalten, dass sie nur minimal angeschlossene Massen besitzt Im diesem Sin-ne wurde die Masse der Rad stütze 10 möglichst kiein gewählt. Durch uiF M'iordnung aber, wonach der Kraftfühler 24 als Reaktionskraft-Fühler mit verschiebungsfreier Abstützung ausgestaltet wurde, ist das Verarbeiten und numerische Angeben der abgetasteten Reaktionskraft auf einfache Weise moglich, Die elektronische Messeinheit 26 kann selb-+ > edend auch durch eine beliebig anderc, entsprechende Messeinheit ersetzt werden. - Die Venvendung der erfingungsgemässen Einrichtung erfordert seitens des Bedienungspersonals keine besonderen Sachkenntnisse und nicht die Kenntnis der Daten der verschiedenen Eraftfahrzeug- und Stossdämpfertypen. Die mit der Lösung gemäss der Erfindung gebildete Verhältnis zahl ermDglicht somit auch bei einem gemischten Fahrzeugpark die einfache und schnelle Qualifizierung und Beurteilung der Stossdämpfer. Es empfiehlt sich die Einrichtung gemäss der Erfindung zweiseitig auszugestalten, wobei zwei Einrichtungen in Radstandbreite nebeneinander angeordnet erscheinen, Dabei kann vorteilhaft die eine Einrichtung relativ in Seitenrichtung gestellt werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass man durch Verwendung einer einzigen Messenheit 26 und zweimaligem Ansetzen die Schwingungsfrequenzen an den Vor2er- bzwP Hinterrädern nacheinander prüfen und die Stossdämpfer qualifizieren kann.

Claims: PATENTANTSPISCIIE 1. Verfahren zur Qualifizierung der Stossdämpfer von mit elastischen Reifen versehenen geSederten Fahr zeuen, hauptsächlich Strassenkraftfahrzeugen, bei welchem das Rad des Fahrzeugs durch Sinus-Schwingungen von konstanter Amplitude auf eine über der Eigenfrequenz des Fahrwerks gelegene Frequenz beschlcunigt, danach aber durch Vermindern der Erregerfrequenz verzögert wird, wobei die Brregerfrequenz auch die Eigenfrequenz des Fahrwerks durchläuft, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die nderungen der Rad Sohlenkraft /p/ abgetastet, daraus im Beschleunigungsabschnitt /52/ elektrisch der Mittelwert der Rad-Sohlenkraft abgeleitet, und danach im Verzögerungsabschuitt /54/ die beim Durchschreiten der Eigenfrequenzpunkt /58/ des Fahrwerks auftretende minimale Rad-Sohlenkraft /60/ zu dem Mittelwert der Sohlenkraft in Relation Gesetzt, und dementsprechend der Stossdämpfer qualifiziert (beurteilt) wird. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Rad stütze /10/ und einer mit dieser zusammenarbeitenden Schwingeinheit /12/ versehen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Radstütze /10/ und die Schwingeinheit /12/ über einen zweiarmigen Hebel /20/ miteinander in Verbindung stehen, wobei der Kippunkt /22/ des Hebels /20/ einem Kraftfühler /24/ zugeordnet ist, der mit einer elektronischen Messeinheit /26/ verbunden ist; Patentansprüche: 1. Verfahren zum Qualifizieren von Stossdämpfern von mit elastischen Reifen versehenen gefederten Fahrzeugen, vorzugsweise Strassenkraftfahrzeugen, bei welchem die Radsohlenkraft gemessen wird und das Rad des Fahrzeuges durch Sinus-Schwingungen von konstanter Amplitude auf eine über der Eigenfrequenz des Fahrwerkes gelegene Frequenz beschleunigt, danach durch Vermindern der Erregerfrequenz verzögert wird, wobei die Erregerfrequenz auch die Eigenfrequenz des Fahrwerkes durchläuft, und im Verzögerungsabschnitt (54) die beim Durchschreiten des Eigenfrequenzpunktes (58) des Fahrwerkes zu der Rad-Sohlenkraft in Relation gesetzt, und dementsprechend der Stossdämpfer qualifiziert wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Mittelwert der Rad-Sohlenkraft angewendet wird, welcher durch Abtasten der Änderungen der Rad-Sohlenkraft (p) im Beschleunigungsabschnitt (52) elektrisch abgeleitet wird. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Radstütze (10) und einer mit dieser zusammenwirkenden Schwingeinheit (12), wobei die Radstütze (10) und die Schwingeinheit (12) über einen zweiarmigen Hebel (20) miteinander in Verbindung stehen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kippunkt (22) des Hebels (20) einem Kraftfühler (24) zugeordnet ist, der mit einer elektronischen Messeinheit (26) verbunden ist.

Inventors: FARAGO, LASZLO, DIPL.-ING., KARDOS, MIHALY, DIPL.-ING., TAMASI, ATTILA, DIPL.-ING., Faragó, László, Dipl.-Ing., Kardos, Mihály, Dipl.-Ing., Tamási, Attila, Dipl.-Ing.
Applicants: KOZLEKEDESTUDOMANYI INTEZET
Application year: 1980
Main classification: G01M17
IPC codes: G01M17