-
Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für einen aktiven Wankstabilisator und ein Verfahren zum Prüfen eines aktiven Wankstabilisators.
-
Ein Kraftfahrzeugstabilisator (aktiver Wankstabilisator) ist beispielsweise in der
DE 10 2008 053 481 A1 beschrieben. Dieser besitzt einen eingebauten elektromechanischen Aktuator zum Verspannen zweier Stabilisatorteile gegeneinander.
-
Es ist wünschenswert, Betriebsfestigkeitsversuche und serienbegleitende Zuverlässigkeitsprüfungen an aktiven Wankstabilisatoren durchzuführen. Eine Prüfvorrichtung (Prüfstand) und ein Verfahren zum Prüfen von passiven Fahrzeug-Stabilisatoren (Wankstabilisatoren ohne elektromechanischen Aktuator) ist zum Beispiel aus der
DE 10 2004 035 128 A1 bekannt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen verbesserten Prüfstand für und ein verbessertes Verfahren zum Prüfen eines aktiven Wankstabilisators vorzuschlagen.
-
Die Aufgabe wird durch einen Prüfstand gemäß Patentanspruch 1 für einen aktiven Wankstabilisator gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
-
Der Prüfstand dient bei seiner bestimmungsgemäßen Verwendung zur Prüfung eines aktiven Wankstabilisators, wobei der aktive Wankstabilisator zwei Stabilisatorarme einhält, die um eine gemeinsame Rotationsachse gegeneinander verspannbar sind. Der Wankstabilisator enthält einen steuerbaren Aktor. Der Aktor dient zur Erzeugung eines Stelldrehmoments zwischen den beiden Stabilisatorarmen, wobei das Stelldrehmoment die Verspannung (in der Regel durch eine Verdrehung) um die Rotationsachse bewirkt.
-
Der Prüfstand enthält eine Halterung für den Wankstabilisator. Die Halterung dient zur Fixierung des Wankstabilisators im Prüfstand derart, dass sich dieser in einer (vorgebbaren) Montageposition befindet. Die Montageposition ist derart gestaltet, dass sich in der Montageposition die Rotationsachse bezüglich des Prüfstandes in einer vorgebbaren Lage befindet. Insbesondere lagert die Halterung nur die Stabilisatorarme bzw. deren entlang der Rotationsachse verlaufende Abschnitte. Der Aktuator bzw. ein Zwischenteil oder Zwischenabschnitt mit Aktuator zwischen den Stabilisatorarmen bleibt dann z.B. frei drehend oder beweglich, also nicht weiter fixiert.
-
Der Prüfstand enthält zwei Schwingkörper. Jeder der Schwingkörper ist um seine jeweilige Schwingachse drehbar gelagert. Jeder der Schwingkörper dient zur Kopplung mit je einem der Stabilisatorarme.
-
Der Prüfstand enthält zwei Kupplungselemente, wobei jedes der Kupplungselemente mit einem jeweiligen der Stabilisatorarme in Eingriff gebracht wird, wenn sich der Stabilisator in der Montageposition befindet. Jedes der Kupplungselemente dient zur Übertragung eines jeweiligen Schwingdrehmoments zwischen dem jeweiligen Stabilisatorarm und dem jeweiligen Schwingkörper, wenn sich der Wankstabilisator in der Montageposition befindet. Die Übertragung erfolgt dabei in beiden Richtungen, also vom Stabilisatorarm zum Schwingkörper und umgekehrt.
-
Die Montageposition bezeichnet also diejenige Position oder denjenigen Zustand des Wankstabilisators, wenn dieser bestimmungsgemäß im Prüfstand bzw. in der Halterung montiert ist, so dass mit Hilfe des Prüfstandes eine Prüfung des Wankstabilisators erfolgen kann.
-
Der Prüfstand ist passiv ausgeführt. Das heißt, der Prüfstand weist keinen eigenen Antrieb bzw. Aktuator auf, der ein motorisch bzw. aktuatorisch erzeugtes Drehmoment auf die Schwingkörper um die Schwingachse ausüben würde. Gemeint ist hierbei jedweder Antrieb, der eine Rotation bzw. ein nicht durch Schwerkraft erzeugtes Drehmoment des betreffenden Schwingkörpers als Ganzes um dessen Schwingachse erzeugen würde. Die Schwingkörper sind diesbezüglich ausschließlich durch den Aktuator des Wankstabilisators antreibbar, wenn sich der Wankstabilisator in der Montageposition befindet. Der Prüfstand ohne Wankstabilisator ist somit diesbezüglich antriebslos ausgeführt. Ein derartiger Antrieb erfolgt also lediglich durch den eingesetzten Prüfling, das heißt den eingesetzten Wankstabilisator, wenn dieser mit seinen Stabilisatorarmen über die Kupplungselemente an den Schwingkörpern angreift, um auf diese ein Drehmoment um die Schwingachse auszuüben bzw. diese in Rotation um die Schwingachse zu versetzen. Zumindest die dynamischen Prüflingsbelastungen in Bezug auf Kräfte bzw. Drehmomente werden also alleine vom Prüfling selbst bzw. dessen eigenen Antrieb erzeugt und gegebenenfalls durch das resonante Schwingen der Schwingkörper verstärkt bzw. auf den Prüfling zurückübertragen.
-
Der Antrieb erfolgt beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Prüfstandes derart, dass die Schwingkörper durch das Schwing-Drehmoment in Schwingungen versetzt werden, wobei eine Schwingung in einer Drehrichtung sich über einen Schwingwinkel erstreckt, der insbesondere auf einen vorgebbaren Winkelbereich begrenzt ist, der insbesondere weniger als eine Umdrehung (also kleiner als 360°) ist. Insbesondere ist der Winkelbereich kleiner 270°, kleiner 180° oder kleiner 90° oder kleiner 45° oder sogar kleiner 30°. Danach wird die Gegenschwingung eingeleitet, die sich insbesondere über den gleichen Winkelbereich erstreckt. Danach wieder umgekehrt usw. Die Winkelbereiche können dabei über der Zeit abschnittsweise konstant bleiben und/oder variieren, d.h. im Prüfverlauf größer und kleiner werden.
-
Die Schwingachsen können verschieden im Raum angeordnet sein, z.B. parallel, windschief etc., können jedoch insbesondere auch zusammenfallen, das heißt auf einer einzigen gemeinsamen Geraden bzw. Schwingachse für beide Schwingkörper liegen. Insbesondere sind die Schwingachsen so ausgeführt, dass diese in einem bestimmungsgemäßen Montagezustand des Prüfstandes, wenn dieser betriebsfertig und ortsfest errichtet ist, nicht senkrecht, insbesondere waagerecht bezüglich der Schwerkraft verlaufen. Insbesondere können die Schwingachsen in der Montageposition des Wankstabilisators mit dessen Rotationsachse zusammenfallen.
-
Stabilisatorarme und Schwingkörper rotieren dann um eine einzige gemeinsame Gerade bzw. Achse.
-
Dadurch, dass der Prüfstand keinen eigenen Antrieb für Drehmomente bzw. Rotationen der Schwingkörper um die Schwingachsen aufweist, kann dieser besonders kostengünstig und einfach und in Bezug auf einen solchen Antrieb ohne zusätzliche Energieversorgung ausgeführt werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Prüfstand eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung des Aktors. Die Ansteuerung bedingt die gesteuerte Erzeugung des Stell-Drehmoments. Insbesondere wird ein Stellmotor des Aktors bezüglich seiner Drehzahl und/oder seines Drehmoments und/oder seiner Betriebsspannung und/oder seines Betriebsstromes angesteuert. In der Montageposition des Wankstabilisators kann dessen Aktor daher vom Prüfstand mittels deren Steuervorrichtung betrieben werden. So werden die Schwingkörper angetrieben. In der Montageposition ergibt sich ein aktorisch bzw. motorisch betriebenes Prüfstandsystem durch die Verbindung aus Prüfstand und Prüfling in Form des Wankstabilisators. So kann die Steuervorrichtung auf den Prüfstand ausgelegt bzw. dimensioniert sein, und z.B. die Ansteuerung des Aktors auf die Schwingdynamik der Schwingkörper abgestimmt sein, so dass in einfacher Weise gewünschte Belastungen am Prüfling erzeugt werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens einer der Schwingkörper bezüglich seines Trägheitsmomentes um seine Schwingachse verstellbar. Für einen eingesetzten Wankstabilisator im Montagezustand können so am entsprechenden Schwingkörper unterschiedliche Belastungs- bzw. Testszenarien etabliert werden, indem das Trägheitsmoment verstellt wird. Insbesondere ist das Trägheitsmoment des Schwingkörpers im laufenden Betrieb verstellbar. Die Verstellung erfolgt insbesondere pneumatisch und/oder motorisch. Derartige Antriebe hierfür dienen lediglich der Verstellung des Trägheitsmoments und nicht dem erfindungsgemäß Antrieb der Schwingkörper um die Schwingachse. Entsprechende Antriebe dienen also lediglich dazu, Prüfparameter, wie hier beispielsweise das Trägheitsmoment, zu verändern.
-
So können im Betrieb zeitlich variable Belastungsprofile für den zu prüfenden Wankstabilisator etabliert werden. Insbesondere enthält der Schwingkörper feste, d.h in Bezug auf den Schwingkörper ortsunveränderliche Masseelemente (Massen, Massekörper), die ein Grund-Trägheitsmoment bewirken. Zusätzlich sind dann ortsveränderliche (insb. radial auf die Schwingachse zu oder von dieser weg) Masseelemente vorgesehen, die das Trägheitsmoment bei Ortsveränderung am Schwingkörper verändern. Die Verstellung der Masseelemente kann motorisch, pneumatisch usw. erfolgen.
-
Die Veränderung des Trägheitsmoments und auch die Veränderung der Lage des Schwerpunktes bezüglich der Schwingachse können durch Austausch der Schwingkörper oder von Teilen der Schwingkörper erfolgen. Z.B. können Masseelemente austauschbar auf einem Grundgerüst bzw. Träger des Schwingkörpers gehalten sein.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform weist mindestens einer der Schwingkörper einen Schwerpunkt auf, der außerhalb dessen Schwingachse liegt. Insbesondere sind dann Teilmassen (Masseelemente) des Schwingkörpers unsymmetrisch zur Schwingachse verteilt, insbesondere verstellbar bzw. ortsveränderlich. Wenn, wie oben erläutert, die Schwingachse bezüglich der Schwerkraft im Montagezustand des Prüfstandes nicht senkrecht bzw. waagerecht verläuft, bewirkt ein außerhalb der Schwingachse liegender Schwerpunkt, dass der Schwingkörper in kraftfreiem Zustand (kein äußeres Drehmoment bezüglich der Schwingachse) in eine Ruheposition gebracht oder in dieser gehalten wird. Mit anderen Worten pendelt der Schwingkörper aus anderen Positionen solange um die Schwingachse, bis dessen Schwerpunkt in Schwerkraftrichtung unterhalb der Schwingachse liegt. Somit kann erreicht werden, dass sich der Prüfstand bezüglich seiner Schwingkörper im kraftfreien Zustand in eine definierte Ausgangsposition oder Null-Position bewegt bzw. Schwingungen um diese herum ausführt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält mindestens einer der Schwingkörper mindestens ein ortsveränderbares Masseelement. Das ortsveränderbare Masseelement dient zur Verstellung der Position des Schwerpunktes des Schwingkörpers bezüglich Abstand und/oder Drehwinkel zur Schwingachse. Die Verstellung kann insbesondere wieder elektrisch und/oder pneumatisch erfolgen, wobei die Verstellung eine Ortsveränderung des Masseelements am Schwingkörper bewirkt. Die Veränderung des Schwerpunkts erfolgt hier also durch eine Verstellung des Masseelements und nicht durch dessen Austausch. Dies bietet den Vorteil, dass die Verstellung auch während des laufenden Betriebs des Prüfstandes durchgeführt werden kann, was bei einem Austausch zumindest schwierig, wenn nicht unmöglich wäre. So können zeitlich variable Prüfszenarien für einen Prüfling etabliert werden.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 6. Das Verfahren und zumindest ein Teil dessen Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Prüfstand erläutert. Der Wankstabilisator ist wie oben beschrieben ausgeführt und wird daher hier nicht nochmals detailliert erläutert.
-
Bei dem Verfahren wird der Wankstabilisator in einem Prüfstand in einer Montageposition fixiert, wobei in der Montageposition die Rotationsachse bezüglich des Prüfstandes in eine vorgebbare Lage gebracht wird. Der Prüfstand kann von dem oben beschriebenen Prüfstand abweichen. Jeder der Stabilisatorarme wird mit einem jeweiligen, um eine jeweilige Schwingachse drehbar gelagerten Schwingkörper des Prüfstandes zur Übertragung eines jeweiligen Schwing-Drehmoments zwischen dem Stabilisatorarm und dem Schwingkörper gekoppelt.
-
Bei dem Verfahren werden die Schwingkörper bezüglich eines um die Schwingachse wirkenden Drehmoments alleine durch den Aktor angetrieben.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Prüfstandes durchgeführt, wie Sie oben erläutert wurde. Die Vorteile des oben genannten Prüfstandes ergeben sich somit sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Aktor derart angesteuert, dass dieser ein Stell-Drehmoment mit periodischem Verlauf über der Zeit erzeugt. Die Ansteuerung des Aktors zur Erzeugung eines periodischen Stelldrehmoments in dem Prüfverfahren ist besonders einfach, da hierzu in der Regel periodische Ansteuersignale verwendet werden können.
-
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform werden eine Amplitude und/oder eine Frequenz und/oder ein Mittelwert des periodischen Verlaufes des Stelldrehmoments mit fortschreitender Zeit variiert. So können im Zeitverlauf einer Prüfung eines Wankstabilisators verschiedene Belastungsszenarien für den zu prüfenden Wankstabilisator zeitlich durchfahren werden, da dieser dynamisch unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt ist.
-
In einer bevorzugten Variante wird der Aktor mit einem periodischen sinusförmigen Steuersignal angesteuert. Die Erzeugung sinusförmiger Verläufe, vor allem in Form von Ansteuersignalen für den Aktor ist besonders einfach. In der Regel ergeben sich dann auch sinusförmige Verläufe der Stell- und Schwingdrehmomente und der Bewegungsverläufe der Komponenten des Prüfstandes und des Wankstabilisators, da die Schwingungsverhalten des Prüfsystems aus Prüfling und Prüfstand in der Regel ebenfalls sinusförmig bezüglich dessen Eigenschwingungen oder Eigenresonanzen sind, da es sich um trägheitsbasierte und/oder schwerkraftbasierte Schwingungen handelt.
-
Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen bzw. Überlegungen, wobei in diesem Zusammenhang als „Erfindung“ auch Ausführungsformen der Erfindung genannt sind, die Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen entsprechen und/oder gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen einschließen.
-
Die Erfindung beruht auf der Idee, einen Prüfstand und ein Prüfverfahren zur Durchführung von Betriebsfestigkeitsversuchen und serienbegleitenden Zuverlässigkeitsprüfungen an elektromechanischen Wankstabilisatoren einzusetzen.
-
Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass der Nachweis für die Betriebsfestigkeit von Wankstabilisatoren in der Regel anhand von Nachfahrversuchen geführt wird. Dabei werden die aus Fahrversuchen gewonnenen Beanspruchungs-Zeit-Funktionen mit Hilfe zweier dynamisch angesteuerter Pulserachsen in das Wankstabilisierungssystem eingeleitet. Betriebslasten-Nachfahr-Versuche (BLNV) und Lebensdauerversuche für aktive Wankstabilisatoren werden dabei beispielsweise auf doppelachsigen Hydropulsprüfständen durchgeführt. Die Anschaffung der Anlagen und deren Versuchsbetrieb sind sehr kostenintensiv. Pro Versuch werden zwei komplette Prüfachsen blockiert. Ziel der Erfindung ist es, die existierende Prüfmethode durch einen kostengünstigeren und energiesparenderen Prüfstand zu ersetzen.
-
Grundidee der Erfindung ist es, dass das neue Prüfstandskonzept auf dem Resonanzprinzip basieren soll. Dadurch ist es möglich, den Aktor bzw. Motor des Wankstabilisators als Antrieb in dem schwingungsfähigen System (Prüfstand und Prüfling, also aktiver Wankstabilisator) zu nutzen. Ein externer Antrieb für die Krafteinleitung in das Prüfsystem (bezüglich Antrieb der schwingenden Komponenten bezüglich ihrer Schwingbewegung) entfällt. Aufwendige Steuer- und Regelungstechnik wird dann nicht mehr benötigt. Im Prüfbetrieb kann somit außerdem das gesamte Wankstabilisierungssystem inklusive Elektronik getestet werden.
-
Der Erfindung liegt auch die Idee zu Grunde, auf dem Prüfstand zu den existierenden Fahrprofilen vereinfachte Blockprogramme zu fahren. Die Blockprogramme werden erfindungsgemäß mittels statistischer Zählverfahren aus den Fahrprofilen gewonnen. Durch eine rechnerische Überprüfung wird dabei sichergestellt, dass das Blockprogramm den gleichen Schädigungseintrag wie Fahrprofile für den Wankstabilisator erbringt.
-
Gemäß der Erfindung ergibt sich ein geringerer Energieverbrauch im Prüfstand bzw. beim Prüfverfahren. Eine übliche Leistung eines Wankstabilisator-Aktors, insbesondere -Motors, liegt dabei insbesondere unterhalb 1 kW. Der Unterschied im Gesamtenergieverbrauch des Prüfsystems (Prüfstand einschließlich Prüfling) im Vergleich zu einem Servo-Hydraulik-Prüfstand ist somit deutlich.
-
Kerngedanke der Erfindung ist es daher auch, einen Resonanzprüfstand mit dem, dem Wankstabilisator eigenen Antrieb zu schaffen, auf dem Blockprogramme durchgeführt werden können.
-
Die Erfindung ist bestimmungsgemäß auf einen Prüfling ausgelegt, der ein elektromechanischer Wankstabilisator ist. Dieser verfügt über einen Elektromotor bzw. Aktor, z.B. in seinem Gehäuse. Dieser Elektromotor wird als Antrieb für das erfindungsgemäße Prüfstandskonzept verwendet. An den Seiten des Prüflings sitzen die Stabilisatorarme. An den Armen wird jeweils eine Schwungmasse (Schwingkörper, Schwingarm) befestigt. An beiden Schwingarmen (des Schwingkörpers) befindet sich ein zusätzliches Pendelgewicht (des Schwingkörpers) zur Lagestabilisierung des Schwingkörpers bzw. eingesetzten Wankstabilisators als Prüfling.
-
Die Schwingarme (Schwingkörper) teilen sich mit dem Prüfling eine gemeinsame Drehachse, was zu einem konstanten Mitschwingen im Kraftangriffspunkt (Kupplungselement) an den Stabilisatorarmen führt. Des Weiteren können die Schwingarme (Schwingkörper) mit Vorrichtungen zur Verstellung der Gewichte (am Schwingarm befestigte Teilmassen (Masseelemente) des Schwingkörpers) ausgeführt werden, um das Massenträgheitsmoment sowie den Massenmittelpunkt auch während des Versuchs ändern zu können. Der Prüfling bewegt die beiden Schwingarme in Schwingung in Gegenrichtung. Die Schwingung ist dabei insbesondere limitiert auf einen bestimmten Drehwinkelwert.
-
Gesteuert wird der Aktor bzw. Motor des Wankstabilisators insbesondere über seinen Drehzahlregler und/oder Momentenregler. Als Vorgabesignal kommt insbesondere eine Sinusfunktion mit fester Amplitude und veränderlicher Frequenz zum Einsatz. Durch die positiven und negativen Anteile im Sinussignal bzw. daraus resultierende Drehrichtungswechsel eines Motors bzw. des Antriebs der Schwingkörper regt der Aktor bzw. Motor das System zum Schwingen an. Aufgrund des Resonanzprinzips kann bei entsprechender Dynamik des Aktors bzw. Motors bereits mit geringen Schwingarmgewichten (Masse des Schwingkörpers) hohe Drehmomente in das Wankstabilisierungssystem (Prüfling, Wankstabilisator) eingeleitet werden. Der Schwenkwinkel (Rotationswinkel des Schwingkörpers um die Schwingachse) und die Höhe des (Schwing-)Drehmoments sind abhängig von der Frequenz des Vorgabesignals (Steuersignal für den Aktor), der Massenträgheit der Schwingarme (des Schwingkörpers), der Torsionssteifigkeit und der Motordynamik des Wankstabilisators.
-
Erfindungsgemäß wird der Aktor im Prüfbetrieb bzgl. seiner Frequenz und seines Drehmoments gestellt bzw. gesteuert. Hinsichtlich des Prüfstandes wird die Massenträgheit und/oder der Massenschwerpunkt mindestens eines der Schwingkörper gestellt, d.h. vorgegeben oder variiert.
-
Der Prüfstand und/oder der Wankstabilisator wird mit nicht näher erläuterten Messaufnehmern ausgerüstet, um Kräfte, Drehmomente, Drehzahlen, Schwingungsfrequenzen etc. – insbesondere die am Prüfling auftretenden Belastungen – aufnehmen und anschließend auswerten zu können.
-
Insbesondere werden Kraftaufnehmer zwischen dem Stabilisatorarm und den Kupplungselementen der Schwingkörper montiert, um die Kraft aufzunehmen, welche zwischen Schwingkörper bzw. Kupplungselement und Stabilisatorarm wirkt. So ist über den betreffenden Hebelarm das Schwingdrehmoment ermittelbar. Auch wird insbesondere ein Drehmomentaufnehmer im Wankstabilisator montiert, um das vom Aktor tatsächlich erzeugte Drehmoment aufzunehmen.
-
Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen in einer schematischen Prinzipskizze:
-
1 einen aktiven Wankstabilisator,
-
2 einen Prüfstand mit aktivem Wankstabilisator,
-
3 einen alternativen Schwingkörper des Prüfstandes aus 2.
-
1 zeigt einen aktiven Wankstabilisator 2, der zwei Stabilisatorarme 4a, b aufweist, die um eine Rotationsachse 6 gegeneinander mit einem Stell-Drehmoment MS verspannbar bzw. ggf. auch hierzu verdrehbar sind. Die Rotationsachse 6 ist beiden Stabilisatorarmen 4a, b gemeinsam. Die Verspannung bzw. Verdrehung erfolgt im einen Fall in, im anderen Fall entgegen der Richtung der Pfeile 8, also jeweils in entgegengesetzte Rotationsrichtungen. Der Wankstabilisator 2 enthält einen Aktor 10. Dieser ist steuerbar, um das Stelldrehmoment MS zwischen den beiden Stabilisatorarmen 4a, b zu erzeugen, welches gegebenenfalls zur Rotation in oder entgegen der Richtung der Pfeile 8 führt.
-
2 zeigt den Wankstabilisator 2 aus 1 in einer Montageposition PM fixiert in einem Prüfstand 12. Der Prüfstand 12 weist zur Fixierung eine Halterung 14 für den Wankstabilisator 2 auf, die hier derart ausgeführt ist, dass sie die auf der Rotationsachse 6 liegenden Abschnitte der Stabilisatorarme 4a, b um die Rotationsachse 6 drehbar lagert. Durch die Halterung 14 ist damit die relative Raumlage der Rotationsachse 6 im Prüfstand 12 festgelegt. Der Aktor 10 selbst ist in dem Prüfstand 12 nicht fixiert, sodass dieser sich frei, hier um die Rotationsachse 6, bewegen kann.
-
Der Prüfstand 12 enthält auch zwei Schwingkörper 16a, b. Der Schwingkörper 16a ist um seine Schwingachse 18a, der Schwingkörper 16b um seine Schwingachse 18b drehbar bzw. rotierbar gelagert. Die Lagerung erfolgt durch hier nur symbolisch angedeutete Halterungen 20.
-
Im Beispiel fallen die Schwingachsen 18a, b zusammen. Außerdem fallen beide Schwingachsen 18a, b auch mit der Rotationsachse 6 zusammen.
-
Der Prüfstand 12 weist außerdem zwei Kupplungselemente 22a, b auf, wobei das Kupplungselement 22a dem Stabilisatorarm 4a und dem Schwingkörper 16a und das Kupplungselement 22b dem Stabilisatorarm 4b und dem Schwingkörper 16b zugeordnet ist. Das Kupplungselement 22a ist fest mit der Schwingkörper 16a verbunden, das Kupplungselement 22b fest mit dem Schwingkörper 16b. Das Kupplungselement 22a dient zur Übertragung eines Schwingdrehmoments MWa zwischen dem Stabilisatorarm 4a und dem Schwingkörper 16a. Das Kupplungselement 22b dient zur entsprechenden Übertragung eines Schwingdrehmoments MWb zwischen Stabilisatorarm 4b und Schwingkörper 16b. Im Beispiel greifen hierzu die Enden der Stabilisatorarme 4a, b an den jeweiligen Kupplungselementen 22a, b an. Die Übertragung der Drehmomente ist symbolisch durch einen Doppelpfeil dargestellt und kann in beide Richtungen zwischen dem jeweiligen Schwingkörper 16 und Stabilisatorarm 4 erfolgen. Beide Elemente können sich also gegenseitig antreiben.
-
Der Prüfstand 12 ohne den Wankstabilisator 2 ist ohne eigenen Antrieb für die Schwingkörper 16a, b bezüglich Drehmoment um die Schwingachse 18 ausgeführt. Erst in der Montageposition, das heißt bei eingesetztem Wankstabilisator 2 sind die Schwingkörper 16a, b über die Stabilisatorarme 4a, b und die Kupplungselemente 22a, b vom Aktor 10 antreibbar.
-
Der Prüfstand 12 enthält auch eine Steuervorrichtung 24 zur Ansteuerung des Aktors 10. Die Steuervorrichtung 24 steuert zumindest indirekt, hier über eine Drehzahlregelung eines Motors im Aktor 10, das Stell-Drehmoment MS. Durch dieses und durch das dynamische Schwingungsverhalten bzw. den dynamischen Schwingungszustand der Schwingkörper 16a, b bestimmen sich die Schwingdrehmomente MWa, b.
-
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform für die Schwingkörper 16. Der Schwingkörper 16 ist um die Schwingachse 18 rotierbar und weist einen um diese Achse rotierbaren Schwingarm oder Rahmen 26 auf. Am Rahmen 26 ist das Kupplungselement 22 fixiert, worüber ein Kraft- bzw. Drehmomentangriff durch den jeweiligen Stabilisatorarm 4 des Wankstabilisators 2 erfolgen kann. Die Rotierbarkeit bzw. Lagerung um die Schwingachse 18 ist wieder durch zwei nicht näher erläuterte Halterungen 20 angedeutet.
-
Der Schwingkörper 16 ist bezüglich seines Trägheitsmoments um seine Schwingachse 18 verstellbar, in dem verstellbaren Masseelemente 28a, b in oder entgegen Richtung der Pfeile 30a, b auf die Schwingachse 18 zu oder von diesem Weg bewegt werden. Die Verstellbarkeit kann hierbei auch in nicht dargestellter Weise elektrisch, motorisch, pneumatisch usw. erfolgen und somit auch im Betrieb der Anlage erfolgen, d.h. wenn die Schwingkörper 16 um die Schwingachsen 18 schwingen.
-
Der Schwingkörper 16 weist außerdem einen Schwerpunkt S auf, der außerhalb der Schwingachse 18 liegt. Dies ist durch eine Pendelmasse 32 bewirkt, die außerdem in oder entgegen der Richtung des Pfeils 34 auf die Schwingachse 18 hin oder von dieser wegbewegbar ist. Dies führt zur Verschiebung des Abstandes a des Schwerpunkts S von der Schwingachse 18 und damit auch zu einer Veränderung des Massenträgheitsmoments des Schwingkörpers 16 und generell zu einer Veränderung der dynamischen Eigenschaften des Prüfstandes 12, auch mit eingespanntem Wankstabilisator 2. Ein außerhalb der Schwingachse 18 liegender Schwerpunkt S führt auch dazu, dass im kraftfreien Zustand (kein von einem Antrieb erzeugtes Moment um die Schwingachse 18) und für den Fall, dass die Schwingachse 18 bezüglich der Schwerkraft nicht senkrecht, insbesondere waagerecht, verläuft, sich der Schwingkörper 16 solange durch Schwerkrafteinwirkung bewegt, bis der Schwerpunkt S in Schwerkraftrichtung unterhalb der Schwingachse 18 liegt.
-
Um grundsätzlich ein Grundträgheitsmoment aufzuweisen, welches unveränderlich ist, verfügt der Schwingkörper 16 außerdem über feste Masseelemente 36a, b die fest, d.h. nicht verstellbar am Rahmen 26 befestigt sind. Diese Masseelemente 36a, b können jedoch durch alternative Masseelemente 36a, b anderer Masse austauschbar sein, um die grundsätzlichen Schwingungseigenschaften des Prüfstandes zu verändern. Ein solcher Austausch ist im Betrieb jedoch schwer möglich oder unmöglich.
-
Durch eine ungleichmäßige Verschiebung der Masseelemente 28a, b bezüglich der Schwingachse 18 kann der Gesamtschwerpunkt S der Anordnung bzw. des Schwingkörpers 16 außerdem bezüglich seines Drehwinkels W bezüglich der Schwingachse 18 verstellt werden. Die Verstellung bzw. Verschiebung des Schwerpunktes S ist durch gestrichelte Pfeile angedeutet.
-
Um ein Prüfverfahren an dem Wankstabilisator 2 durchzuführen, wird dieser gemäß 2 im Prüfstand 12 in der Montageposition PM derart fixiert, dass dessen Rotationsachse 6 in Bezug auf den Prüfstand 12 festgelegt ist, hier auf die Schwingachsen 18a, b ausgerichtet ist. Die Stabilisatorarme 4a, b, werden mit dem Kupplungselementen 22a, b verbunden, damit zwischen den Stabilisatorarmen 4a, b und den Schwingkörpern 16a, b die Schwingdrehmomente MWa, b übertragen werden können. Die Schwingkörper 16a, b werden dann zu Drehungen bzw. Schwingungen um die Schwingachsen 18a, b alleine durch den Aktor 10 angetrieben. Der Aktor 10 wird dabei durch die Steuereinrichtung 24 derart angesteuert, dass dieser ein Stelldrehmoment MS mit periodischem Verlauf über der Zeit erzeugt. Amplitude und/oder Frequenz und/oder Mittelwert des periodischen Verlaufes werden mit fortschreitender Zeit variiert. Als periodischer Verlauf wird ein sinusförmiger Verlauf erzeugt. Die sich einstellenden Belastungen am Wankstabilisator 2 werden durch nicht dargestellte Messaufnehmer erfasst und in nicht näher erläuterter Weise ausgewertet. So wird der Wankstabilisator 2 im Prüfstand 12 geprüft.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Wankstabilisator
- 4a, b
- Stabilisatorarm
- 6
- Rotationsachse
- 8
- Pfeil
- 10
- Aktor
- 12
- Prüfstand
- 14
- Halterung (Wankstabilisator)
- 16a, b
- Schwingkörper
- 18a, b
- Schwingachse
- 20
- Halterung (Schwingkörper)
- 22a, b
- Kupplungselement
- 24
- Steuervorrichtung
- 26
- Rahmen
- 28a, b
- Masseelement (verstellbar)
- 30a, b
- Pfeil
- 32
- Pendelmasse
- 34
- Pfeil
- 36a, b
- Masseelement (fest)
- MS
- Stell-Drehmoment
- PM
- Montageposition
- MWa, b
- Schwing-Drehmoment
- W
- Drehwinkel
- a
- Abstand
- S
- Schwerpunkt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008053481 A1 [0002]
- DE 102004035128 A1 [0003]
