ARRANGEMENT FOR SIMULATING THE MODUS OPERANDI OF VEHICLES OR VEHICLE ASSEMBLY GROUPS

Abstract: 1. An arrangement for simulating the in-use stresses on motor vehicles or motor vehicle subassemblies by means of simultaneously active, differently directed test forces (FV , FS , FBR , FL ) initiated and transmitted through movably coupled members, more particularly for the vibration resistance testing of axles (1) and suspensions, using servohydraulic force generation, characterized in that the members (6, 7, 14, 19a/b) are movably coupled together by flexural springs (10, 11, 12, 16a/b, 18a/b, 20a/b) through which the test forces (FV , FS , FBR , FL ) are initiated and transmitted and which are oriented in such a way that they form couplings resistant to tension and compression in the direction of the forces to be transmitted.

Description: Anordnung zur Simulation der Betriebsbeanspruchungen von Fahrzeugen bzw. Fahrzeugbaugruppen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Simulation der Betriebsbeanspruchungen von Fahrzeugen bzw. Fahrzeugbaugruppen mittels gleichzeitig wirksamer, über beweglich gekoppelte Glieder eingeleiteter und übertragener, unterschiedlich gerichteter Prüfkräfte, insbesondere zur Schwingfestigkeitsprüfung von Radachsen und -aufhängungen mit servohydraulischer Krafterzeugung. Bei bekannten Anordnungen dieser Art sind die zur Einlei tung und Übertragung der in der Regel mittels servohydraulischer Prüzylinder erzeugten Prüfkräfte dienenden Glieder durch Gelenke, wie Kardangelenke, Watt-Gelenke, Winkelhebel und dergl., miteinander gekoppelt. Die an solchen Gelenken auftretenden, in der Regel nicht zu vernachlässigenden dynamischen Massenkräfte können zusammenwirkend mit dem Lagerspiel und der Lagerreibung das Verhalten der mit dem zu prüfenden Objekt zusammen ein schwingfähiges System bildenden Prüfanordnung in ungünstiger Weise beeinflussen. Ferner wirkt sich der Verschleiss nachteilig aus, dem diese sehr stark beanspruchten Gelenke unterliegen und der dazu führt, dass sich die Prüfergebnisse bald nicht mehr als konstant und voll reproduzierbar erweisen. Die vorgenannten ungünstigen Eigenschaften treten in besonderem Masse in Erscheinung, wenn das zu prüfende Objekt selbst Gelenke aufweist, die bewirken, dass der Angriffspunkt der gleichzeitig eingeleiteten Prüfkräfte sich nicht in einer Ebene bewegt, sondern eine sphärische Kurve beschreibt. So wirkt sich bei einer servohydraulischen Prüfanordnung, mit der die Schwingfestigkeit der Radachsen bzw. -aufhängungen von Kraftfahrzeugen getestet werden soll, bei denen die Radführung durch Querlenker erfolgt, die Schwingung der Radachse um die zu dieser im wesentlichen senkrechte Lagerachse des Querlenkers besonders nachteilig auf das dynamische Verhalten des gesamten Systems und insbesondere auf die Arbeitsweise der Prüfanordnung aus. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung gemäss dem Gattungsbegriff des Patentspruchs 1 die üblichen Gelenke zur Koppelung der kraftübertragenden Glieder durch Koppelmittel zu ersetzen, die gestatten, sowohl die störenden dynamischen Massenkräfte zu reduzieren als auch das Lagerspiel, die Lagerreibung und den durch die Beanspruchung der Kopplungen bedingten VerschE ss zu beseitigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Glieder durch Biege federn beweglich miteinander gekoppelt sind, über die die Prüfkräfte eingeleitet und übertragen werden und die so orientiert sind, dass sie in der Richtung der zu übertragenden Kräfte zug- und druckfeste Kopplungen bilden. Es ist bekannt, mit Hilfe von Biegefedern Kopplungen in der Form sogenannter Federgelenke zu bewerkstelligen. Diese Federgelenke haben in der Regel den Charakter sphärischer Gelenke, weil an ihnen drei aufeinander senkrecht stehende Biegerichtungen unterscheidbar sind; insbesondere sind sie nachgiebig auf Zug und Druck. Die bekannten Federgelenke sind daher mit den zug- und druckfesten Kopplungen gemäss der Erfindung nicht vergleichbar. Als Biegefedern für eine Kopplung gemäss der Erfindung kommen vorzugsweise Biegestäbe und Blattfedern in Betracht. Biegestäbe haben den Vorzug, dass sie in allen zur Richtung der zu übertragenden Kraft senkrechten Richtungen federn bzw. Stösse abfangen können. Ein gleichartiges Verhalten lässt sich bei Kopplungen aus Blattfedern dadurch erzielen, dass Blattfedern mit zueinander senkrechten Biegerichtungen hintereinander geschaltet werden. Bei allen Kopplungen können bedarfsweise anstelle nur einer Biegefedermehrere, parallel geschaltete Biegefedern vorgesehen werden. Bei Anordnungen zur Schwingfestigkeitsprüfung von Radachsen und -aufhängungen mit servohydraulischer Krafterzeugung ist eine möglichst niedrige Bauhöhe erwünscht, die eine den Wer- ten einer Krafteinleitung über den Reifen entsprechenden Simulation der Betriebsbeanspruchungen gestattet. Dieses Ziel wird gemäss einer Weiterbildung der Erfindung bei einer Anordnung zur Übertragung mittels servohydraulischen Prüfzylindern simulierten Prüfkräften bei der Schwingfestigkeitsprüfung von Radachsen und -aufhängungen durch Simulation von Längs-, Seiten- und Vertikalkraft erreicht durch eine Brücke mit zwei zur Richtung der Vartikalkraft parallelen, von der Radachse wegweisenden Pfeilern, mittels der die von einem Prüfzylinder simulierte Vertikalkraft in zwei parallele Prüfkräfte aufgeteilt wird, durch zwei zur Richtung der Vertikalkraft parallele, zur Radachse weisende Stangen, auf die die Prüfkräfte vom Fusse der Brückenpfeiler durch Kopplungen aus Blattfedern mit zueinander senkrechten Biegerichtungen, vorzugsweise Biegerichtungen in Richtung der Längskraft einerseits und der Seitenkraft andererseits, übertragen werden, und durch ein mit der Radachse verbundenes, das Fahrzeugrad simulierendes, senkrecht zu den beiden Stangen orientiertes und mit diesen durch Blattfedern gekoppeltes Joch, durch welches die von den beiden Stangen übertragenen Prüfkräfte zur auf die Radachse einwirkenden Vertikalkraft vereint werden. Die Erfindung wird in Form eines Ausführungsbeispiels anhand der schematischen, nicht massstäblichen Figuren 1 und 2 erläutert; von diesen zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemässe Anordnung zur Schwingfestig keitsprüfung von Radachsen bzw. -aufhängungen mit servohydraulischer Krafterzeugung zusammen mit dem zu belastenden Fahrzeug; Fig. 2 Einzelheiten der Prüfanordnung gemäss der Figur 1. Das Ausführungsbeispiel geht davon aus, dass der Einfluss von vier gleichzeitig wirksamen, unterschiedlich gerichteten Kräften auf die Radachse- bzw. -aufhängung untersucht werden soll. Diese Kräfte sind: die durch den Radaufstandspunkt gehende, senkrecht gerichtete Vertikalkraft Fv, die zu dieser senkrechte, am Reifen angreifende Seitenkraft Fs, die zu beiden senkrechte Bremskraft FBR und die zu dieser parallele Längskraft PL in Höhe der Radachse. Diese Kräfte werden in bekannter Weise durch servohydraulische Prüfzylinder erzeugt, von denen hier nur der Prüfzylinder für die Vertikalkraft FV gezeigt ist. Gemäss der Fig. 2 sitzt beispielhaft die zu belastende Radachse 1 an einem Querlenker 2, der um die Achse 3 in Pfeilrichtung schwingen kann. Der Querlenker ist an einem StoB- dämpfer 4 aufgehängt und über die Querstrebe 5 mit dem entsprechenden Querlenker auf der anderen Fahrzeugseite gekoppelt. Auf der Radachse 1 sind ein Hebel 6, ein Joch 7 und ein Hebel 8 mit Lappen 9 befestigt. Die Länge des Hebels 6 entspricht dem halben Durchmesser, die Länge des Joches 7 dem Durchmesser des sonst auf der Achse 1 gelagerten Fahrzeugrades. Auf den Hebel 6 wirkt parallel zur Radachse 1 die Seitenkraft F5 auf das Joch 7 in dessen Längsrichtung die Längs kraft FL ein. Der Hebel 8 nimmt über seinen Lappen 9 die Bremskraft FBR auf. Dem Joch 7 und dem Hebel 8 werden die Prüfkräfte über fest damit verbundene Blattfedern 10 bzw. 11 zugeführt. Die freien Enden der Federn 10 und 11 sind in nicht dargestellter Weise bspJ. mittels Klemmen und Verschraubungen mit den entsprechenden, horizontal gelagerten Prüfzylindern verbunden. Die Seitenkraft F5 wird von dem entsprechenden, ebenfalls horizontal gelagerten Prüfzylinder mittels einer Kopplung 12 übertragen, die, wie in der Fig. 2 lediglich symbolisch angedeutet ist, aus zwei Blattfedern mit zueinander senkrechten Biegerichtungen, gebildet ist. Bei der Realisierung dieser Kopplung sind die beiden Blattfedern selbstverständlich hintereinander zu schalten. Die vom Prüfzylinder 21 erzeugte Vertikalkraft Fv wird mittels der mit der Kolbenstange 13 verschraubten Brücke 14 auf deren beide Pfeiler 15a und 15b aufgeteilt. Diese Pfeiler sind über die Blattfedern 16a bzw. 16b, die Umlenkplatten 17a bzw. 17b und die Blattfedern 18a bzw. 18b deren Biegerichtung auf derjenigen der Federn 16a/b senkrecht steht, mit den Stangen 19a bzw. 19b gekoppelt. Von den Stangen 1 9a/b werden die beiden Komponenten der Vertikalkraft FV auf das mit ihnen über die geraden Blattfedern 20a bzw. 20b gekoppelte Joch 7 übertragen, durch welches die beiden Kraftkomponenten zu der an der Radachse 1 ansetzenden Vertikalkraft Fv vereint werden. Die Verwendung von Biegefedern, die in Richtung der zu übertragenden Kräfte zug- und druckfeste Verbindungen bilden, ergibt, wie die Fig. 2 zeigt, bewegliche Kopplungen, die die gegenseitige Beeinflussung der gleichzeitig eingeleiteten Prüfkräfte und insbesondere die durch das Schwingen des Querlenkers 2 um dessen Achse 3 bedingten Belastungen federnd abfangen lassen. Die Umlenkung der Vertikalkraft FV mittels der Brücke 14 und der Stangen 19a/b ermöglicht darüber hinaus nicht nur eine Bauhöhe der Prüfanordnung, die den Werten einer Krafteinleitung über den Reifen entsprechende Simulationen der Betriebsbeanspruchungen gestattet, sondern ergibt auch einen grossen Biegeradius des Joches 7 gegenüber der Kolbenstange 13 für die Einleitung der Vertikalkraft FV und dementsprechend kleine Biegewinkel zwischen Joch 7 und den Stangen 19a/b die eine hohe Lebensdauer der eingesetzten Biegefedern gewährleisten. Darüber hinaus wird durch die gewählte vertikale Anordnung des Zylinders 21 die Masse des Gelenkes, gebildet aus den Teilen 14, 15a/b, 16a/b, 17a/b, 18a/b, 19a/b und 20a/b zwischen der Kolbenstange 13 und dem Joch 7 im Vergleich zu bestehenden Konstruktionen mit horizontaler Prüfzylinderanordnung und Kraftumlenkung entscheidend (mehr als 50%) reduziert. Eine weitere Massereduktion ist durch den Einsatz geeigneter Materialien technologisch einfach durchführbar.

Claims: Patentansprüche 1. Anordnung zur Simulation der Betriebsbeanspruchungen von Fahrzeugen bzw. Fahrzeugbaugruppen mittels gleich zeitig wirksamer, über beweglich gekoppelte Glieder eingeleiteter und übertragener, unterschiedlich gerich teter Prüfkräfte, insbesondere zur Schwingfestigkeits prüfung von Radachsen und -aufhängungen mit servohydrau lischer Krafterzeugung, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die Glieder (6, 7, 14, 19a/b) durch Biegefedern (10, 11, 12) 16a/b, 18a/b, 20a/b) beweglich miteinander gekoppelt sind, über die die Prüfkräfte (FV, F5, FBR, FL) eingeleitet und übertragen werden und die so orien tiert sind, dass sie in der Richtung der zu übertragenden Kräfte zug- und druckfeste Kopplungen bilden. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Biegestäbe als Biegefedern. 3. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Blattfedern als Biegefedern. 4. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet durch Kopplungen (16a/b, 17a/b, 18a/b) aus mindestens zwei hintereinandergeschalteten Blattfedern mit zuein ander senkrechten Biegerichtungen. 5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch Kopplungen (16a/b, 17a/b, 18a/b) aus mindestens zwei hintereinandergeschalteten Blattfedern, die eine Änderung der Wirkungsrichtung der zu übertragenden Prüfkraft, insbesondere eine Richtungsänderung um 1800, bewirken. 6. Anordnung nach jedem der Ansprüche 1, 4 und 5, zur Über- tragung von mittels servohydraulischen Prüfzylindern simulierten Prüfkräften bei der Schwingfestigkeitsprüfung von Radachsen und -aufhängungen durch Simulation von Längs-1 Seiten- und Vertikalkraft, gekennzeichnet durch eine Brücke (14) mit zwei zur Richtung der Verti kalkraft (Fv) parallelen , von der Radachse (1) wegwei senden Pfeilern (15a/b), mittels der die von einem Prüf zylinder (21) simulierte Vertikalkraft (FV) in zwei parallele Prüfkräfte aufgeteilt wird, durch zwei zur Richtung der Vertikalkraft (FV) parallele, zur Radachse (1) weisende Stangen (19a/b), auf die die Prüfkräfte vom Fusse der Brückenpfeiler (15a/b) durch Kopplungen (16a/b, 17a/b, 18a/b) aus Blattfedern (16a/b, 18a/b) mit zueinander senkrechten Biegerichtungen, vorzugsweise Biegerichtungen in Richtung der Längskraft (FL) einer seits und der Seitenkraft (Fx) andererseits, übertragen werden, und durch ein mit der Radachse (1) verbundenes, das Fahrzeugrad simulierendes, senkrecht zu den beiden Stangen (19a/b) orientiertes und mit diesen durch Blattfedern (20a/b) gekoppeltes Joch (7), durch welches die von den beiden Stangen (19a/b) übertragenen Prüfkräfte zur auf die Radachse (1) einwirkenden Vertikalkraft (FV) vereint werden.

Inventors: GRUBISIC, VATROSLAV, DR.-ING., PANTUCEK, PETER, DR.-ING.
Applicants: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V.
Application year: 1983
Main classification: G01M17
IPC codes: G01M13