DE4208014C2 - Road simulation test bench for vehicle axles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Straßensimulationsprüfstand für Fahrzeugachsen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie er beispielsweise aus VDI-Berichte 623, 1987, Meß- und Versuchs­ technik im Automobilbau, Seite 38 als bekannt hervorgeht.The invention relates to a road simulation test bench for Vehicle axles according to the preamble of claim 1 as he for example from VDI reports 623, 1987, measurement and experiment technology in automotive engineering, page 38 emerges as known.

Dort ist ein Straßensimulationsprüfstand gezeigt, bei dem die während einer Fahrt auf die Fahrzeugradaufhängung einwirkenden Kräfte durch Einleitung von vier Kräften auf einen anstatt des Fahrzeugrades an der Radnabe angebrachten Radersatz simuliert wird. Der Radersatz ist zweigeteilt und besteht aus einer Rad­ scheibe und einem darauf mittels eines Lagers drehbar verbun­ denen Außenring. An diesem Außenring befinden sich die Einlei­ tungspunkte von drei Kräften, nämlich der Längs-, der Vertikal- und der Querkraft. Die vierte eingeleitete Kraft ist die Bremskraft deren Krafteinleitungspunkt sich jedoch an der Radscheibe befindet. Die Kräfte werden über von Linearzylindern angetriebene Schubstangen erzeugt. Die erzeugten Kräfte werden an den Schubstangen während der Krafteinleitung gemessen.There a road simulation test bench is shown, in which the acting on the vehicle wheel suspension during a journey Forces by applying four forces to one instead of the Vehicle wheel on the wheel hub attached simulated becomes. The wheel replacement is divided into two parts and consists of a wheel disc and one rotatably connected to it by means of a bearing those outer ring. The inlets are located on this outer ring points of three forces, namely the longitudinal, the vertical and the lateral force. The fourth force introduced is Braking force whose force introduction point is, however, on the Wheel disc is located. The forces are over from linear cylinders powered push rods. The forces generated are measured on the push rods during the application of force.

Bei dem beschriebenen Prüfstand tritt bei Einleitung von Bremskräften ein systematisches Übersprechen auf die Längs­ kraftmeßstelle auf, die die Kopplung der beiden Kräfte über die Radaufhängung deutlich überschreitet. Da dieser Fehler systema­ tisch auftritt kann er zwar über entsprechende Meßdatenverarbei­ tung kompensiert werden, es bleibt jedoch ein Restfehler. Dieser Restfehler war lange Zeit tolerabel. Durch das verstärkte Komfortbedürfnis werden jedoch vermehrt nichtlineare Federele­ mente verwendet, bei denen dann eine Meßwertkorrektur nicht mehr zu befriedigenden Meßwerten führt.The test bench described occurs when Braking forces a systematic crosstalk to the longitudinal Kraftmeßstelle on, the coupling of the two forces on the Suspension significantly exceeds. Since this error systema It can appear table-wise via appropriate measurement data processing compensation, but there remains a residual error. This Residual errors were tolerable for a long time. Through the reinforced  However, the need for comfort is becoming increasingly nonlinear elements used in which then a measured value correction is not leads to more satisfactory measurements.

Wie es beispielsweise aus der US 4 862 738 hervorgeht, ist es grundsätzlich bekannt, bei Radprüfständen auf das Rad einwirkende Momente in die Radnahbe einzuleiten. Dies gilt allerdings nur für mit geringen Amplituden schwingende Systeme, bei denen es nicht notwendig ist, große Stellwege in kurzer Zeit zu erzeugen und bei denen die in der Radaufhängung abgestützte Masse keine die Meßwerte beeinflussende Rolle spielt.As is apparent, for example, from US 4,862,738, it is basically known, acting on the wheel in wheel test stands Initiate moments in the wheel. However, this applies only for systems with low amplitudes where it is not necessary to generate large travel ranges in a short time and where the mass supported in the wheel suspension plays no role in influencing the measured values.

Aufgabe der Erfindung ist es, den bekannten Straßensimulations­ prüfstand dahingehend zu verbessern, daß der durch Kopplung der Brems- und Längskrafteinleitung erzeugte systematische Fehler verringert wird.The object of the invention is the known road simulation test stand to improve that by coupling the Brake and longitudinal force introduction generated systematic errors is reduced.

Diese Aufgabe wird bei Zugrundelegung des gattungsgemäßen Straßensimulationsprüfstandes erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This task is based on the generic Road simulation test bench according to the invention by the characteristic Drawing features of claim 1 solved.

Die Krafteinleitung von Längs-, Vertikal- und Querkraft auf den Radersatz erfolgen in der selben Weise wie bei dem schon bekannten Straßensimulationsprüfstand. Die Einleitung der Bremskraft erfolgt nun jedoch mittels einer in Verlängerung der Radnabe an dem Radersatz angebrachten Gelenkwelle, an der mit einem an dem anderen Ende angebrachten Schwenkmotor Bremsmomen­ te eingeleitet werden. Durch diese Form der Bremskrafteinleitung tritt nur noch eine geringe Kopplung zwischen Brems- und Längskrafteinleitung und damit geringe systematische Fehler auf.The force transmission of longitudinal, vertical and lateral force on the Wheel replacement is done in the same way as the one already known road simulation test bench. The introduction of the However, braking force is now an extension of the Wheel hub on the propeller shaft attached to the wheel a swivel motor braking torque attached to the other end te initiated. Through this form of braking force application there is only a slight coupling between braking and Longitudinal force introduction and thus minor systematic errors on.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand eines in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachfol­ gend noch erläutert; dabei zeigtAppropriate embodiments of the invention can the Unteran sayings are taken; otherwise the invention is based follow an embodiment shown in the drawing still explained; shows

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung von der Anordnung der Schubstangen und der Gelenkwelle an einer vorderen Radnabe, Fig. 1 is a perspective view of the arrangement of the push rods and the drive shaft to a front wheel hub,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Radersatzes und der Krafteinleitung und Fig. 2 is a perspective view of the wheel replacement and the application of force and

Fig. 3 eine Seitenansicht des Radersatzes und der Gelenkwelle zur Einleitung der Bremskraft. Fig. 3 is a side view of the wheel set and the propeller shaft to initiate the braking force.

In Fig. 1 ist die Art der Krafteinrichtung ersichtlich. Anstelle des Rades ist an der Radnabe ein Radersatz 1 montiert. In dieser Darstellung wurde zur Vereinfachung der Darstellung ein verein­ fachter Radersatz 1 gezeichnet. An ihm greifen von Linearstel­ lern 13 angetriebene Schubstangen 8 zur Beaufschlagung von Längskraft 4, Vertikalkraft 5 und Querkraft 6 an. Konzentrisch zur Radnabe ist eine Gelenkwelle 11 angeflanscht. Über eine Meßnabe 12 wird das von dem Schwenkmotor 10 erzeugte Drehmoment gemessen. An den Schubstangen 8 sind zur Kraftmessung die Senso­ ren 9 angebracht, die während der Simulation die erzeugten Kräfte messen.In Fig. 1 the type of force device can be seen. Instead of the wheel, a wheel replacement 1 is mounted on the wheel hub. In this illustration, a simplified wheel replacement 1 has been drawn to simplify the illustration. On him learn from linear actuators 13 driven push rods 8 to act on the longitudinal force 4 , vertical force 5 and lateral force 6 . A cardan shaft 11 is flanged concentrically to the wheel hub. The torque generated by the swivel motor 10 is measured via a measuring hub 12 . On the push rods 8 , the sensors 9 are attached for force measurement, which measure the forces generated during the simulation.

Die Anbringung der Schubstangen und der Gelenkwelle an dem ver­ wendeten Radersatz 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Der Radersatz besteht aus dem Außenring 3, der über das Lager 14 mit der Rad­ scheibe 2 verbunden ist. An dem Außenring greifen die Schub­ stangen 8 in zumindest einem Freiheitsgrad gelenkig an. Die Einleitung der Längskraft 4 erfolgt dabei horizontal in Fahrt­ richtung auf Höhe der Radnabe, die der Querkraft 6 ebenfalls horizontal, aber quer zur Fahrtrichtung in dem dem Radaufstands­ punkt entsprechenden Bereich des Außenrings 3. Die Vertikalkraft 5 wird ebenfalls im Radaufstandspunkt des Außenrings 3 vertikal eingeleitet, wobei zur Verhinderung des Verdrehens des Außen­ rings die Anlenkung der entsprechenden Schubstange an zwei sym­ metrisch zu der durch den Radnabenmittelpunkt verlaufenden Vertikalachse liegenden Punkten des Radaußenrings 3 erfolgt. Die Einleitung der Bremskraft 7 erfolgt über die Gelenkwelle 11. Sie ist in der Fortsetzung der Radnabe 16 an der Radscheibe 2 über ein Kreuzgelenk 18 mit den Radschrauben 17 befestigt. In dem aufgeschnittenen Bereich der Radscheibe ist der Bremssattel 15 sichtbar.The attachment of the push rods and the propeller shaft to the ver wheel set 1 is shown in Fig. 2. The wheel set consists of the outer ring 3 , which is connected to the wheel disc 2 via the bearing 14 . On the outer ring, the push rods 8 are articulated in at least one degree of freedom. The introduction of the longitudinal force 4 takes place horizontally in the direction of travel at the level of the wheel hub, the transverse force 6 also horizontally, but transversely to the direction of travel in the area of the outer ring 3 corresponding to the wheel contact point. The vertical force 5 also is introduced vertically in the wheel contact point of the outer ring 3, wherein the articulation of the respective connecting rod at two sym metrical about the plane passing through the hub center vertical axis lying points of the Radaußenrings 3 rings is carried out to prevent the twisting of the outer. The braking force 7 is introduced via the cardan shaft 11 . In the continuation of the wheel hub 16, it is fastened to the wheel disc 2 via a universal joint 18 with the wheel bolts 17 . The brake caliper 15 is visible in the cut area of the wheel disc.

Die Anordnung der Gelenkwelle ist in der Seitenansicht nach Fig. 3 dargestellt. Mit den Radschrauben 17 ist ein Kreuzgelenk 18 an der Radscheibe 2 des Radersatzes 1 befestigt. An dem Kreuzgelenk ist die Gelenkwelle 11 angelenkt. Am anderen Ende der Gelenkwelle 11 ist hinter einer Schiebemuffe 19 das zweite Kreuzgelenk angeordnet. Dies ist wiederum an der Meßnabe 12 befestigt, die an dem Schwenkmotor 10 angebracht ist. An der Meßnabe wird das die Bremskraft simulierende Drehmoment während der Simulation gemessen.The arrangement of the cardan shaft is shown in the side view of FIG. 3. A universal joint 18 is fastened to the wheel disk 2 of the wheel set 1 with the wheel bolts 17 . The cardan shaft 11 is articulated on the universal joint. At the other end of the propeller shaft 11 , the second universal joint is arranged behind a sliding sleeve 19 . This is in turn attached to the measuring hub 12 which is attached to the swivel motor 10 . The torque simulating the braking force is measured on the measuring hub during the simulation.

Claims (6)

1. Straßensimulationsprüfstand für Fahrzeugachsen, die in einer fixierten Karosserie oder in einem die Achse fixierenden Prüf­ rahmen fahrzeugidentisch eingebaut sind und die folgende Merk­ male aufweist:

• - an Stelle des Rades ist ein Radersatz (1), bestehend aus einer Radscheibe (2) und einem mit der Radscheibe (2) durch ein Lager (14) drehbar verbundenen Außenring (3), montiert,
• - es erfolgt eine prozeßrechnergesteuerte Krafteinleitung von Längs- (4), Vertikal- (5), Quer- (6) und Bremskraft (7),
• - die voneinander verschiedenen Einleitungspunkte der Längs- (4), Vertikal- (5) und Querkraft (6) befinden sich auf dem Außenring (3) des Radersatzes,
• - an dem Einleitungspunkt jeder dieser Kräfte ist eine Schub­ stange (8) angebracht, die an ihrem anderen Ende an einem Antriebsmittel (13,10) zum Verfahren der Schubstange (8) in Längsrichtung der jeweiligen Schubstange (8) angebracht ist,
• - an jeder Schubstange sind Sensoren (9) zur Messung der eingeleiteten Kraft während der Krafteinleitung angebracht,

1. Road simulation test bench for vehicle axles that are installed in a fixed body or in a test frame that fixes the axle, identically to the vehicle and that has the following features:

• - Instead of the wheel, a wheel set ( 1 ) consisting of a wheel disc ( 2 ) and an outer ring ( 3 ) rotatably connected to the wheel disc ( 2 ) by a bearing ( 14 ) is mounted,
• - There is a process computer controlled force introduction of longitudinal ( 4 ), vertical ( 5 ), transverse ( 6 ) and braking force ( 7 ),
• - The different introduction points of the longitudinal ( 4 ), vertical ( 5 ) and transverse force ( 6 ) are on the outer ring ( 3 ) of the wheel replacement,
• - At the point of introduction of each of these forces, a push rod ( 8 ) is attached, which is attached at its other end to a drive means ( 13,10 ) for moving the push rod ( 8 ) in the longitudinal direction of the respective push rod ( 8 ),
• - Sensors ( 9 ) are attached to each push rod to measure the force applied during the force application,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Einleitung der Bremskraft (7) als Drehmoment über eine von einem Schwenkmotor (10) antreibbare, mit der Radnabe (16) verbundene Gelenkwelle (11) erfolgt. characterized,
that the introduction of the braking force ( 7 ) takes place as torque via a drive shaft ( 11 ) which can be driven by a swivel motor ( 10 ) and which is connected to the wheel hub ( 16 ). 2. Straßensimulationsprüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeleitete Bremskraft (7) an der Gelenkwelle (11) mittels einer Meßnabe (12) während der Krafteinleitung gemessen wird.2. Road simulation test bench according to claim 1, characterized in that the braking force ( 7 ) is measured on the propeller shaft ( 11 ) by means of a measuring hub ( 12 ) during the application of force. 3. Straßensimulationsprüfstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßnabe (12) zwischen Schwenkmotor (10) und Gelenkwelle (11) angebracht ist.3. Road simulation test bench according to claim 2, characterized in that the measuring hub ( 12 ) between the swivel motor ( 10 ) and the propeller shaft ( 11 ) is attached. 4. Straßensimulationsprüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des Radersatzes (1) und die daran abgestützten Massen der Schubstangen (8) beziehungsweise der Gelenkwelle (11) der Masse eines Rades in etwa entsprechen.4. Road simulation test bench according to claim 1, characterized in that the mass of the wheel replacement ( 1 ) and the masses supported thereon of the push rods ( 8 ) or the cardan shaft ( 11 ) correspond approximately to the mass of a wheel. 5. Straßensimulationsprüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Prüfung von angetriebenen Fahrzeugachsen an der Antriebsseite der Radnabe (16) der Fahrzeugräder ein weiterer Schwenkmotor Momente zur Simulation von Antriebs- bzw. Schub­ momenten über eine Gelenkwelle einleitet.5. Road simulation test bench according to claim 1, characterized in that in the test of driven vehicle axles on the drive side of the wheel hub ( 16 ) of the vehicle wheels initiates a further swivel motor moments for the simulation of drive or thrust moments via a propeller shaft.