DE19823367A1

DE19823367A1 - Verfahren zum Prüfen einer Radaufhängung von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE19823367A1
Application number: DE1998123367
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 1999-12-09

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen einer Radaufhängung von Kraftfahrzeugen, bei dem beide Räder einer Achse gleichzeitig in vertikale Schwingungen versetzt und Radaufstandskräfte auf eine Bodenplattform sowie Wege während der Schwingungen gemessen werden. Eine verbesserte Aussagekraft zu wesentlichen Radaufhängungsparametern wird dadurch erhalten, daß beide Räder auf einer jeweiligen Bodenplattform aufstehend mittels dieser in Schwingungen versetzt werden, die unterschiedliche Frequenzen im Bereich zwischen 1 Hz und 25 Hz durchlaufen, daß die Anregung der Schwingungen bezüglich beider Räder gegenphasig erfolgt und daß zusätzlich zu den Radaufstandskräften auf den beiden Bodenplattformen deren Wege oder Geschwindigkeit oder Beschleunigung gemessen wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen einer Radaufhängung von Kraftfahrzeugen, bei dem beide Räder einer Achse gleichzeitig in vertikale Schwingungen versetzt und Radaufstandskräfte auf eine Bodenplattform sowie Wege während der Schwingungen gemessen werden.

Ein Verfahren dieser Art ist in der DE 44 31 794 A1 angegeben. Hierbei wird das Fahrzeug zum Testen der Radaufhängung angehoben und auf eine Unterlage mit einer Wägeeinheit fallen gelassen. Anschließend wird das Schwingungs verhalten der Karosserie und jeweils eines Rades gemessen, um eine Aussage über die Karosserie- und Radmassen, die Federsteifigkeit und die Dämpfungs konstanten zu erhalten. Während des abklingenden Schwingungsvorganges wer den der zeitliche Verlauf der Krafteinwirkung auf die Unterlage sowie der Schwingungsverlauf von Karosserie und Rad erfaßt. Zur Auswertung werden die Bewegungsgleichungen anhand eines Modells mit zwei Massen und zwei hinter einander geschalteten gedämpften Federn ermittelt und das Fourier-Spektrum der Radaufstandskraft über der Frequenz berücksichtigt. Bei einem solchen Verfahren ist es schwierig, genaue Aussagen über die einzelnen Komponenten einer Radaufhängung zu gewinnen.

Weitere Verfahren zum Prüfen einer Radaufhängung sind in der DE 24 03 343, bei der ein Rad mit einer Unwucht versehen und angetrieben wird, um es in Schwingungen zu versetzen, und in der DE 24 01 301 A1 beschrieben, bei der das Schwingungsverhalten und die Prüfung von Stoßdämpfern ebenfalls mittels einer Fallprüfung erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Prüfen einer Rad aufhängung anzugeben, mit dem die Aussagekraft bezüglich des Zustandes und des Einflusses der einzelnen Komponenten der Radaufhängung erhöht wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, daß beide Räder auf einer jeweiligen Bodenplattform aufstehend mittels dieser in Schwingungen versetzt werden, die unterschiedliche Fre quenzen im Bereich zwischen 1 Hz und 25 Hz durchlaufen, daß die Anregung der Schwingungen bezüglich beider Räder gegenphasig erfolgt und daß zusätz lich zu den Radaufstandskräften auf den beiden Bodenplattformen deren Weg oder Geschwindigkeit oder Beschleunigung gemessen wird.

Mittels der beidseitigen, gegenphasigen Anregung der Schwingungen an beiden Rädern einer Achse wird eine reale Fahrsituation am reellsten und härtesten nachgebildet, so daß auch die Aussagen zur Fahrsicherheit aus dem Schwin gungsverhalten gut ablesbar sind. Insbesondere wird bei niedrigen Frequenzen im Bereich zwischen 1 bis 4 Hz auch eine Wankbewegung des Fahrzeuges ange regt und auswertbar. Für die möglichst sichere Bestimmbarkeit der auszuwer tenden Parameter trägt bei, daß zusätzlich zu den Radaufstandskräften auf den beiden Bodenplatten deren Weg, Geschwindigkeit oder Beschleunigung gemes sen wird.

Für den Aufbau und die gegenphasige Anregung der Schwingungen sowie die Zuverlässigkeit der Auswertung sind die Maßnahmen vorteilhaft, daß die Bodenplattformen mittels mindestens eines Motors und zweier um 180° versetzt wirkender Exzenter angeregt werden, daß die Radaufstandskräfte und die Wege oder Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen sowohl während einer Anlauf zeit als auch während einer Ausklingzeit der Schwingungen gemessen, aufge zeichnet und gespeichert werden.

Um eine genügende Schwingungsanregung insbesondere auch bei niedrigen Fre quenzen zum Untersuchen der Radaufhängungseinflüsse bei Wankbewegungen mit einfachen Maßnahmen sicherzustellen, ist weiterhin vorgesehen, daß die Anregung der Schwingungen auch in einem Frequenzbereich zwischen 1 und 4 Hz erfolgt und daß zur Anregung der Schwingungen die Rotationsenergie einer die Bewegung der Bodenplattformen anregenden Schwungmasse groß gegen über der Differenz der Lage- und Federenergien der linken und rechten Seite des Fahrzeuges ist.

Eine zuverlässige Auswertung wird dadurch unterstützt, daß die beiden Bo denplattformen mittels eines gemeinsamen Motors und einer gemeinsamen Schwungmasse in Bewegung versetzt werden, bis die Frequenz ihrer Schwin gungen etwa 25 Hz beträgt und daß anschließend der Antrieb der Schwung masse abgeschaltet wird und die Frequenz der Schwingungen der Bodenplatt form entsprechend der abnehmenden Rotationsenergie der Schwungnase kon tinuierlich abnimmt. Dadurch werden Meßdaten in den wesentlichen Frequenz bereichen erhalten, die genauere Aussagen hinsichtlich der Eigenschaften und Zustände verschiedener Radaufhängungskomponenten ergeben.

Zur Unterstützung und Verfeinerung der Auswertung ist weiterhin vorteilhaft vorgesehen, daß zusätzlich eine Bewegungsmessung der Räder und/oder der Karosserie erfolgt und auch diese Meßdaten aufgezeichnet und gespeichert werden.

Die Auswertung und Berechnung aktueller Parameter der Radaufhängung erfolgt vorteilhaft in der Weise, daß die Auswertung mittels komplexer mathematischer Verfahren unter Berücksichtigung von Nichtlinearitäten von Radaufhängungs komponenten und von Anregungskomponenten erfolgt.

Ferner ist für die Ermittlung der aktuellen Parameter der Radaufhängung eine Vorgehensweise in der Art günstig, daß die Auswertung mittels eines Modells erfolgt, wobei Startparameter über eine vereinfachte lineare Impedanzanalyse und Näherungsformeln ermittelt und mittels eines Rechenprogrammes Modell parameter und Kennlinien solange variiert werden, bis ein gefundener Para metersatz am besten mit einer gemessenen Kurve korreliert. Mit einem lei stungsfähigen Rechenprogramm ergeben sich bei dieser Vorgehensweise aussa gekräftige Werte für die zu ermittelnden Parameter der Radaufhängung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Be zugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Radaufhängungstester mit zwei Bodenplatten 2, die mittels eines Motors 4 über eine Achse 3 mit einer Schwungmasse 5 und den beiden Bodenplatten 2 zugeordneten Exzentern 6 in vertikale Schwingungen versetzt werden. Ferner sind beidseitig Wegaufnehmer 1 für Radfelgen und Karosserie 10 bzw. Fahrzeugaufbau angeordnet. Das Fahrzeug steht mit den beiden Rädern 7 einer Achse auf einer jeweiligen Bodenplatte 2. Die Karosserie 10 ist mit den Rädern 7 über Fahrzeugfedern 8 und Stoßdämpfer 9 gekoppelt.

Die den beiden Bodenplatten 2 zugeordneten Exzenter 6 sind um 180° gegen einander verdreht, so daß mit ihnen eine gegenphasige Schwingung der beiden Bodenplatten 2 bewirkt wird. In Bezug auf die Fahrsicherheit ist eine derartige gegenphasige Anregung der reellste und härteste Test, mit dem das Fahrzeug zu Wankbewegungen angeregt wird, wenn die Anregungsfrequenz der Resonanz des Fahrzeugaufbaus und der Fahrzeugfederung entspricht, die etwa im Bereich zwischen 1 bis 4 Hz liegt.

Der Motor 4 beschleunigt die Schwungmasse 5 in Form einer Schwungscheibe auf ca. 25 Hz und wird dann abgeschaltet. Die Schwungmasse 5 verliert auf grund von Reibungsvorgängen Energie und rotiert daher mit abnehmender Fre quenz. Kräfte und Bewegungen während der Beschleunigungszeit und Auskling zeit werden gemessen, aufgezeichnet und gespeichert. Dazu wird zusätzlich zu der Radaufstandskraft auf den Bodenplatten 2 der Weg der Bodenplatten 2 beispielsweise über einen Drehgeber gemessen, der auf einer Exzenter-Achse montiert ist.

Der Radaufhängungstester kann bei dem beschriebenen Aufbau insbesondere auch mit Frequenzen bis unterhalb der Resonanz der gefederten Masse in Form des Fahrzeugaufbaus und der Fahrzeugfederung im Bereich zwischen 1 und 4 Hz angeregt werden, so daß ein wichtiger Gesichtspunkt für die Ermittlung der Radaufhängungsparameter gewährleistet ist. Dazu ist die Rotationsenergie der Schwungmasse 5 groß gegenüber der Differenz der Lage- und Federenergien von linker und rechter Fahrzeugseite gewählt, so daß das Frequenzspektrum sicher und mit genügend langer Dauer durchlaufen wird.

Die Bewegungsmessung der Räder 7 und der Karosserie 10 bzw. deren Weg, Geschwindigkeit oder Beschleunigung kann mit verschiedenen Aufnehmern, beispielsweise Piezo- oder Ultraschall-Beschleunigungssensoren oder optisch z. B. mit Bildverarbeitung unter Verwendung einer Zeilenkamera, Videokamera, eines Lasers oder Geräten ähnlich Barkode-Lasern erfolgen. Bei optischer Aufnahme kann eine Kontrastmarkierung am Fahrzeug angebracht werden.

Die Auswertung erfolgt beispielsweise mittels eines komplexen mathematischen Verfahrens, wie einer komplexen nichtlinearen Impedanzanalyse und optional mit den Informationen der Bewegungen der Radfelgen und der Karosserie 10. Bei den mathematischen Verfahren werden die Nichtlinearitäten der Radaufhän gungskomponenten sowie des Radaufhängungstesters berücksichtigt. Die Lö sung der Differentialgleichungen kann vorteilhaft im Bildbereich mittels Laplace- Transformation sowie dem Annähern der nichtlinearen Kennlinien mittels New ton-Raphson Verfahren erfolgen. Die Startparameter werden über eine verein fachte lineare Impedanzanalyse und Näherungsformeln ermittelt. Mittels eines optimierenden Rechenprogrammes werden dann alle Parameter und Kennlinien optimiert und der Parametersatz herausgesucht, der am besten mit den ge messenen Kurven korreliert. Zum Ermitteln der Modellparameter und bei der Auswertung kann eine Fahrzeugdatenbank herangezogen werden, die jedoch hohen Pflegeaufwand erfordert. Vorteilhaft ist alternativ eine halbautomatische Bewertung durch ein Experten-Programm, bei dem ein Benutzer interaktiv Fahrzeugdaten eingibt und auch eine Grobklassifikation nach Fahrzeugart (sportlich, komfortabel, Kleinwagen, Geländewagen usw.) vorgenommen werden kann. Das Analyseprogramm ermittelt dann aus den Fahrwerksparametern, der Massenverteilung und den Zusatzinformationen Aussagen über Fahrsicherheit, den Fahrkomfort sowie den Zustand der Fahrwerkskomponenten, insbesondere auch der Stoßdämpfer.

Durch die gleichzeitige Anregung beider Fahrzeugseiten ergibt sich auch eine kurze Meßzeit. Zudem werden auch solche Fehler der Radaufhängung erkannt, die besonders beim Auftreten von Seitenkräften zutage treten, wie horizontales Lagerspiel, da das Fahrzeug zu Wankbewegungen angeregt wird. Der Aufbau des Radaufhängungstesters in der beschriebenen Weise mit nur einem Motor 4 und einer Schwungmasse 5 ist nicht nur relativ einfach, sondern auch kosten günstig. Als Nebenergebnis bei der Messung und Auswertung ist auch die Mes sung der Reifensteifigkeit und bei zusätzlicher Eingabe der Reifenbauart eine Aussage über den Luftdruck des Reifens möglich. Die Reifenbauart kann dabei mittels OCR-Leser aus dem Reifenaufdruck erfolgen.

Claims

1. Verfahren zum Prüfen einer Radaufhängung von Kraftfahrzeugen, bei dem beide Räder einer Achse gleichzeitig in vertikale Schwingungen versetzt und Radaufstandskräfte auf eine Bodenplattform sowie Wege während der Schwingungen gemessen werden, dadurch gekennzeichnet,
daß beide Räder auf einer jeweiligen Bodenplattform aufstehend mittels dieser in Schwingungen versetzt werden, die unterschiedliche Frequenzen im Bereich zwischen 1 Hz und 25 Hz durchlaufen,
daß die Anregung der Schwingungen bezüglich beider Räder gegenphasig erfolgt und
daß zusätzlich zu den Radaufstandskräften auf den beiden Bodenplatt formen deren Weg oder Geschwindigkeit oder Beschleunigung gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bodenplattformen mittels mindestens eines Motors und zweier um 180° versetzt wirkender Exzenter angeregt werden, und
daß die Radaufstandskräfte und die Wege der Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen sowohl während einer Anlaufzeit als auch während einer Ausklingzeit der Schwingungen gemessen, aufgezeichnet und gespeichert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anregung der Schwingungen auch in einem Frequenzbereich zwi schen 1 und 4 Hz erfolgt und
daß zur Anregung der Schwingungen die Rotationsenergie einer die Bewegung der Bodenplattform anregenden Schwungmasse groß gegen über der Differenz der Lage- und Federenergien der linken und rechten Seite des Fahrzeuges ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Bodenplattformen mittels eines gemeinsamen Motors und einer gemeinsamen Schwungmasse in Bewegung versetzt werden, bis die Frequenz ihrer Schwingungen etwa 25 Hz beträgt und
daß anschließend der Antrieb der Schwungmasse abgeschaltet wird und die Frequenz der Schwingungen der Bodenplattformen entsprechend der abnehmenden Rotationsenergie der Schwungnase kontinuierlich abnimmt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Bewegungsmessung der Räder und/oder der Karosse rie erfolgt und auch diese Meßdaten aufgezeichnet und gespeichert werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung mittels komplexer mathematischer Verfahren unter Berücksichtigung von Nichtlinearitäten von Radaufhängungskomponenten und von Anregungskomponenten erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung mittels eines Modells erfolgt, wobei Startparameter über eine vereinfachte lineare Impedanzanalyse und Näherungsformeln ermittelt und mittels eines Rechenprogrammes Modellparameter und Kennlinien solange variiert werden, bis ein gefundener Parametersatz am besten mit einer gemessenen Kurve korreliert.