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Beschleunigungsgeber. vorzugsweise für Kraftfahrzeuge mit Ausgleich
des Verlagerungswinkels Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungsgeber zur Messung
der Beschleunigung mit Ausgleich des Verlagerungswinkels, beispielsweise bei Kurvenfahren
eines Kraftfahrzeuges.
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Bei der ständig steigenden Geschwindigkeit mit der der Straßenverkehr
heute abläuft, kommt der Fahrsicherheit der Fahrzeuge eine ständig steigende Bedeutung
zu.
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Neben anderen Kriterien hängt die-Fahrsicherheìt eines Kraftfahrzeuges
in hohem Maße von seinem Fahrverhalten, d. h. von seinem Fahrwerk, ab.
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Es ist deshalb nicht nur eine Frage des Fahrkomforts, sondern auch
eine Frage der Fahrsicherheit, wie das Fahrgestell abgestimmt ist. Zur Abstimmung
des Fahrwerkes gehört beispielsweise, die durch die Querbeschleunigung bei Kurvenfahrt
auftretende, seitliche Neigung des Fahrzeuges mit der Federsteifigkeit der Fahrzeugfederung
abzustimmen. Da die seitliche Neigung des Fahrzeuges - wie erwähnt - von der dem
Fahrzeug beispielsweise bei Kurvenfahrt mitgeteilten Querbeschleunigung abhängt,
ist deren Kenntnis und Messung unerläßlich notwendig zur Auslegung eines verkehrsgerechten
und verkehrssicheren Fahrwerkes.
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So ist es beispielsweise bekannt, den Beschleunigungsgeber nicht fest
mit dem Aufbau des Fahrzeuges zu verbinden, sondern ihn auf einer kreiselstahilisierten
Plattform zu befestigen.
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Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß durch die Erschütterungen im Fahrzeug
die Stabilität dieser Plattform nur für eine relativ kurze Zeit gewährleistet ist.
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Ferner setzt der Einsatz einer derartigen kreiselstabilisierten Plattform
voraus, daß die Fahrbahn in Querrichtung des Fahrzeuges sets horizontal ist.
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In der Regel trifft das jedoch nur bei Kreisversuchsbahnen zu, da
jede Straße wegen des erforderlichen Regenwasserablaufes in irgend einer Richtung
ein Gefälle aufweist. Diese Querneigung der Fahrbahn hat zur Folge, daß bei Messung
mit einer kreiselstabilisierten Plattform die gemessene Querbeschleunigung null
ist, obwohl am Fahrzeugaufbau eine durch die Schräglage der Fahrbahn verursachte
Beschleunigungskomponente besteht, die auch vom Fahrer korrigiert werden muß.
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Weiterhin sind sogenannte seismische Massen zur Messung der Querbeschleunigung
bekannt, bei diesen jedoch bei einer seitlichen Neigung des Fahrzeuges eine Sinuskomponente
der Erdbeschleunigung mit auf den Beschleunigungsgeber wirkt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen einfachen Beschleunigungsgeber
zu schaffen, der eine leichte Messung dermöglicht und eventuelle Störgrößen ausschaltet.
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gelöst wird diese Aufgabe durch einen Beschleunigungsgeber, bei dem
eine Masse an einenlbiegsamen, mit einer Meßstelle versehenen Stab angeordnet ist
und diese Masse einer Beschleunigung soweit folgen kann, daß ihr Schwerpunkt und
die auf dem biegsamen Stab angeordnete Meßstelle auf einer Senkrechten zur Standfläche
liegen.
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Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme kann die Masse einer Wankbewegung
des Fahrzeuges folgen und den Verlagerungswinkel der Wankbewegung ausgleichen.
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Bei horizontaler Standfläche, d. h. bei Kraftfahrzeugen bei horizontaler
Straßenoberfläche, kann man damit -außerdem den zusätzlichen Einfluß der Erdbeschleunigung
ausschaltern. Die Meßwerte werden dadurch exakter und die Durchführung der Messungen
einfacher, weil bei der Auswertung der Meßwerte in diesem Falle die ErdDeschleunigung,
bzw. derein eventueller Einfluß, nicht berücksichtigt zu werden brauchen.
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Die Erfindung sieht weiterhin vor, den biegsamen Stab in seiner Länge
und seiner Biegefestigkeit so auszulegen, daß die Senkrechte zur Standfläche unabhängig
vom Wankwinkel des Fahrzeuges durch den Massenschwerpunkt und die Meßstelle geht.
Dadurch kann ein, in seinen Abmessungen recht kleines, Meßgerät geschaffen werden,
das bei einer bekannten Biegefestigkeit des biegsamen Stabes lediglich eine Eichstelle
- nämlich die Länge des biegsamen Stabes - aufweist und das zuaem für Fahrzeuge
mit unterschiedlichem Wankwinkel verwendet werden kann.
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eie weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, ananeinem biegsamen
Stab aufgehängte und bewegbare Masse in einem mit einem Dämpfmedium gefüllten Gehäuse
anzuordnen, wobei es weiterhin vorgesehen ist, als Dämpfmedium Silikonöl zu verwenden.
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Dadurch ist der Meßgeber auf vorteilhafte Weise mit einfachen Mitteln
vor mechanischen Einflüssen aus der Umgebung geschützt und er kann praktisch an
jeder beliebigen Stelle am Fahrzeug angeordnet werden, ohne daß die Unterbringung
der Meßwertaufzeichner im Fahrzeug berücksichtigt werden brauchen.
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Die weitet, Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, zwischen der an
einem Biegestab angeordneten Masse und der Innenwand des Gehäuses einen definierten
Dämpfspalt zu belassen. Dadurch soll auf vorteilhafte Weise die Bewegung der Masse
soweit gedämpft werden, daß keine Uberhöhungen der Amplitude im Bereich der Eigenfrequenz
auftreten.
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Dazu ist es weiterhin vorgesehen, den biegsamen Stab bandförmig auszubilden
und als Meßstelle Dehnmeßstreifen zu verwenden, die auf beiden Flachseiten dies
Biegestabes angeordnet sind.
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Dadurch ist es möglich, das Meßgerät aus einfachen, handelsüblichen
Materialien zu fertigen und mit geringstem Aufwand an die Meßwertaufzeichner weiterzuleiten.
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Die Ausgestaltung der Erfindung sieht weiterhin vor, die durch die
Dehnmeßstreifen dargestellte Meßstelle nahe an der Einspannstelle des Biegestabes
auf diesem anzuordnen. Dadurch führen die Dehnmeßstreifen eine relativ geringe Auslenkbewegung
durch und stellen bei einer Auslenkung
der bewegbaren Masse einen
im wesentlichen konstanten Durchgangspunkt für die Wirkungslinie er Erdbeschleunigung
dar.
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Die erfindungsgemäße Bemessung des Beschleunigungsgebers sieht vor,
der bewegbaren Masse eine Auslenkung bis zu 80 zu gestatten. Dadurch werden mit
Sicherheit auch maximale'Wankbewegungen des Fahrzeuges erfaßt und auch bei diesen
der Einfluß der Erdbeschleunigung ausgeschaltet.
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Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellt
und wird anhand der einzelnen Figuren im folgenden näher beschrieben.
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Die Figuren zeigen im einzelnen: Figur 1 die schematische Anordung
der erfindungsgemäßen Einrichtung mit Ausgleich der Erdbeschleunigung bei Kopplung
mit dem Wankwinkel; Figur 2 den Einfluß der Erdbeschleunigung, wenn der Biegestab
so starr ausgebildet ist, daß er eine Auslenkung der Masse nicht gestattet; Figur
3 eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beschleunigungsgebers; Figur
4 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Beschleunigungsgebers nach Figur 3.
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Bei der in Figur 1 geseigten schematischen Darstellung der Erfindung
ist ein Biegestab 5 an dem Fahrzeugaufbau 12 befestigt, der an seiner Einspannseite
mit einer Meßstelle 7 und an seinem Ende mit einer Masse 4 versehen ist.
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Die Meßstelle 7 ist dabei nahe an der Einspannstelle 3 gelegen, während
der Fahrzeugaufbau 12 geneigt dargestellt ist, wie er sich etwa bei Kurvenfahrt
einstellen würde.
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Während dieser Kurvenfahrt wird die Masse 4 durch die Querkraft m
. bq in die Richtung 13 bewegt, wobei sich der Biegestab 5 bogenförmig krümmt. Die
Biegefestigkeit und die Länge des Biege stabes 5 sind dabei so aufeinander abgestimmt,
daß die senkrecht nach unten wirkende Erdbeschleunigung m . g durch die Meßstelle
7 verläuft.
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Der Fahrzeugaufbau 12 wird dabei annähernd proportional um den Winkel
4 ausgelenkt, wobei letzterer zwischen der Senkrechten und einer im Einspannpunkt
3 an den Biegestab 5 gelegten Tangente entsteht.
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Bei der in Figur 2 gezeigten schematischen Darstellung wird im Gegensatz
zu der Erfindung von einem$»w%sent lichen starren Biegestab 5 ausgegangen, der einer
Querbeschleunigung des Fahrzeugaufbaues 12 nicht folgt.
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Auch hier verläuft die Wirkungslinie der Erdbeschleunigung durch den
Schwerpunkt 1o der Masse h wobei der Auslenkwinkel 4 zwischen dieser, durch den
Schwerpunkt 1o gehenden Senkrechten und dem, im wesentlichen starren, Biegestab
5 entsteht. Da die von der Meßstelle 7 registrierte Querbeschleunigung senkrecht
zum Biegestab 5 in der Richtung 15 verläuft, während die tatsächliche Querbeschleunigung
senkrecht zur Wirkungslinie der Erdbeschleunigung in der Richtung 14 verläuft, wird
der registrierte Meßwert um eine vom Winkel fabhängige Sinuskomponente der Erdbeschleunigung
vergrößert; registriert wird: bmes = bq 'cos y + g ein Bei der in Figur 3 gezeigten
Ausbildungsform der Erfindung ist in einem Gehause 1 eine Masse 4 an einem
bandförmigen
Biegestäb 5 angeordnet, der mit seiner der Masse 4 angewandten Seite durch Befestigungsmittel
16 mit dem Gehäuse 1 verbunden ist.
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Die beispielsweise durch handelsübliche Maschinenschrauben dargestellten
Befestigungsmittel 16 sind auf ihrer dem Gehäuseinnenraum zugewandten Seite mit
einem Gegenstück 17 verbunden und bilden mit diesem zusammen die Halterung 3 für
den Biegestab 5. Nahe der Halterung 3 ist der Biegestab 5 auf beiden Seiten mit
Dehnstreifen 6 versehen, die zusammen die Meßstelle 7 darstellen. Von den Dehnmeßstreifen
6 führen Meßleitungen 15 zu nicht dargestellten Meßwert aufzeichnern. Gefüllt ist
der Innenraum 9 des Gelläuses 1 mit einem Dämpfmedium, gemäß der Erfindung mis Silikonöl.
Das Gehäuse 1 wird - wie aus Figur 4 ersichtlich - beidseitig durch flache Deckel
2 abgedeckt.
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Zwischen der bewegbaren Masse 4 und den Deckeln 2 ist je ein Dämpfungsspalt
8 vorgesehen, wobei diese Dämpfungsspalte 8 wesentlich zur Dämpfung der Masse 4
beitragen.
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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Querbeschleunigungsgebers
wird anhand der oben beschriebenen Figuren im folgenden näher erläutert: Fährt ein
Fahrzeug beispielsweise durch eine Kurve, so wird ihm in bekannter Weise eine Querbeschleunigung
mitgeteilt, die bewirkt, daß das Fahrzeug-auf der außen liegenden Seite stärker
belastet wird und sich dadurch auf diese.Seite reigt.
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Dieser Querbeschleunigung unterliegt selbstverständlich auch eine
in oder an dem Fahrzeug angeordnete Bezugsmasse. Die Bezugsmasse 4 ist dabei so
an einem biegsamen Stab 5 angeordnet, daß sich letzterer durchbiegen und die Bezugsmasse
4 sich in der Richtung 14 der Querbeschleunigung bewegen kann. Dadurch verformt
sich der elastische Biegestab 5 bogenförmig, d. h.
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seine Innenseite wird gestaucht, während seine AuBenseite gedehnt
wird - diese konträren Längenänderungen werden durch Dehnmeßstreifen 6 der Meßstelle
7 registriert und über Leitungen 15 an ein nicht gezeigtes Meßwertregistriergerät
weitergegeben. Dadurch, daß die Bezugsmasse 4 der Querbeschleunigung in die Richtung
14 folgen kann, verlagert sich auch der Schwerpunkt 1o und zwar so weit, daß er
auch senkrecht unter der Meßstelle 7 zu liegen kommt. Da die von der Meßstelle 7
registrierte Querbeschleunigung auf eine Gerade zwischen Bezugsmasse 4 und Meßstelle
7 bezogen ist, wird diese Gerade durch eine Senkrechte dargestellt, die mit der
WirkungslInie der Erdbeschleunigung zusammenfällt, wodurch die Richtung 13 der gemessenen
Schwerkraft und die tatsächliche Richtung 14 der Schwerkraft zusammenfallen.
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Anders ist dies bei einer Meßeinrichtung, wie sie die Figur 2 zeigt.
Dort steht die gemessene Richtung 13 ebenfalls senkrecht auf einer Geraden zwischen
der Meßstelle 7 und dem Schwerpunkt 1o mit der Bezugsmasse 4, jedoch weicht diese
Gerade um den Winkel S von der Senkrechten ab, so daß auch die gemessene Richtung
13 von der tatscichlichen Richtung 14 der Schwerkraft um den Winkel en abweIcht.
Als Folge davon ist der gefundene Meßwert um eine Sinusomponente der Erdbeschleunigung
zu
groß! Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf die dargestellte und beschriebene
Ausbildungsform, sondern läßt sich generell als ein Beschleunigungsgeber einsetzen,
bei dem ein Einfluß der Erdbeschleunigung dusgeschlossen werden soll.
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Auch beschränkt sie sich nicht auf die Querbeschleunigungsmessung
bei Kraftfahrzeugen zur Abstimmung des Fahrverhaltens, wie etwa den Einflüssen des
Lenkwinkels, der Abhängigkeit der Querbeschleunigung vom Kurvenradius usw., wie
sie in einem sogenannten Wedeltest gemessen werden, sondern kann ebensogut zur Abstimmung
des Fahrwerkes von Schienenfahrzeugen eingesetzt werden.