DE3442005A1 - Einrichtung zum bestimmen von auf ein messobjekt wirkenden momenten - Google Patents

Description

Einrichtung zum Bestimmen von auf ein Meßobjekt wirkenden Momenten

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bestimmen von auf ein Meßobjekt wirkenden Momenten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Außer der Zeitschrift "SENSE", Band 8, Nr.5, Sept./Okt.82 Seiten 2/3, ist eine derartige als Windkanalwaage bezeichnete Einrichtung bekannt, bei der neben den vier Vertikalen an den Rädern eines Kraftfahrzeugs wirkenden Kräften unter Verwendung des Achsabstandes und der Spurweite auch das Kipp- und Rollmoment (Mx, My) bestimmt werden können. Derartige Windkanalwaagen werden von der Anmelderin bereits hergestellt und vertrieben. Der Vorteil einer derartigen modellbezogenen Messung besteht darin, daß die wirklichen Radkräfte gemessen werden und eine Modellverschiebung während des Meßbetriebes keine Meßwertänderung nach sich zieht. Nachteilig ist dabei, daß der Achsabstand a 1 und die Spurweite a 2 wegen der Reifenaufstandsflächen und wegen Fertigungstoleranzen nicht genau bestimmt ist. Bei der bekannten Einrichtung erfolgt die Krafteinleitung vom Rad des Kraftfahrzeugs über einen Doppelexzenterarm über ein Kraftübertragungsglied direkt auf eine Kraftmeßeinrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß neben einer objektbezogenen Messung auch eine waagenbezogene Messung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patent-

anspruchs 1 .

Da die für die Momentbildung erforderlichen Abstände b-, bp zwischen den einzelnen Anordnungen bestehend aus Kraftübertragungsglied und Führungsglied exakt fixiert sind, werden unterschiedliche Aufstandsflächen der Fahrzeugreifen und Fertigungstoleranzen aus der Messung eliminiert, wenn die Führungsglieder von der Basis gelöst und mit den Kraftübertragungsgliedern arretiert werden. Andererseits lassen sich bei an der Basis abgestützten Führungsgliedern die tatsächlichen Einzelradkräfte bestimmen.

Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Figur 1 : eine Seitenansicht der Gesamtanordnung einer Windkanalwaage

Figur 2 : eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Ausbildung der Kraftübertragungsund Messeinrichtung in der Position für objektbezogene Messung

Figur 3 : die Anordnung nach Figur 2 in einer Situation für wagenbezogene Messung und

Figur 4 : eine zweite Ausführungsform der Ausbildung der Kraftübertragungs und Meßeinrichtung in wagenbezogener Position.

Figur 1 zeigt eine Gesamtansicht einer sogenannten Windkanalwaage, die ein Ausführungsbeispiel der erfindungs-

gemäßen Einrichtung darstellt. Auf einer Basis 16 sind an den Ecken eines Rechtecks vier Säulen 50 vorgesehen, die jeweils einen Doppelexzenter 14 aufweisen. Die vier Säulen 50 sind durch einen Momentenrahmen 52 miteinander verbunden, so daß ihre Abstände voneinander, nämlich b₁ in der Zeichnungsebene der Figur 1 und bp senkrecht zur Zeichnungsebene exakt festgelegt sind.

über den Exzenter 14 (vgl. auch Figur 2) können Krafteinleitungsplatten 10 entsprechend dem Spur- und Achsabstand der Räder 70 eines Kraftfahrzeugs eingestellt werden. Der Achsabstand ist mit a.. und der Spurabstand a₂ bezeichnet.

Das Kippmoment Mx ergibt sich auf Grund der über die einzelnen Räder 70 wirkenden vertikalen Komponenten Z₁

Z₂, Z-,, Z₄ wie folgt:

My = C( Z₁ + Z₂) - (Z₃ + Z₄)D χ a

Das Rollmoment My ergibt sich wie folgt: My = (( Z₁ + Z₃) - ( Z₂₊ Z₄)) χ a₂ -

Hierbei wurde von der objektbezogenen Messung ausgegangen, nämlich von Spurweite und Achsabstand des Fahrzeugs.

Will man Fehler vermeiden, die sich aus der Aufstandsfläche des Fahrzeugreifens und aus Fertigungstoleranzen ergeben, dann kommt eine waagenbezogene Bestimmung der Momente Mx, My in Frage mit den Beziehungen

Mx = ((Z₁ + Z₂) - (Z₃+ Z₄ )) χ b₁ das Rollmoment My ergibt sich wie folgt: My = (( Z ₁ + Z₃ ) - ( Z₂ + Z₄ )) χ b₂ Eine derartige wagenbezogene Messung bedingt jedoch normalerweise eine ganz andere Anordnung der Meßeinrichtung.

Die Erfindung schafft nun die Möglichkeit auf äußerst einfache Weise mit der gleichen Anordnung sowohl eine objektbezogene als auch eine wagenbezogene Messung durchzuführen.

Die Figuren 2 und 3 zeigen eine erste Ausführungsform der gemäß der Erfindung ausgebildeten Säulen Ein Führungsglied 12 führt freibeweglich in vertikaler Richtung ein Kraftübertragungsglied, das allgemein mit 18 bezeichnet ist und dessen oberes Ende den Doppelexzenter 14 trägt, der über die Krafteinleitungsplatte 10 das Rad 70 abstützt. Mittels des Doppelexzenters 14 kann die Position der Krafteinleitungsplatte 10 den jeweiligen Abmessungen des Achsabstandes und der Spurweite eines zu testenden Fahrzeugs angepaßt werden. Das Kraftübertragungsglied 18 wirM: auf eine an sich bekannte Kraftmeßeinrichtung, nämlich eine Kraftmeßzelle 30, die ein Dehnungsmessstreifen geber oder ein piezo- elektrischer Drucksensor sein kann. Prinzipiell stützt sich die Meßzelle 30 auf der Basis 16 über Zwischenglieder ab.

Beim konkreten Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist das Führungsglied als Hohlzylinder 12 ausgebildet, während das Kraftübertragungsglied 18 einen Kolben I8a besitzt, der in dem Hohlzylinder 12 hydrostatisch gelagert, geführt ist. Zwischen der Kraftmeßzelle 30 und der Basis 16 ist ein weiterer im Hohlzylinder hydrostatisch gelagerter Kolben 48 vorgesehen, der sich auf einer Grundplatte 32 abstützt, deren Unterseite als vorzugsweise ebenfalls hydrostatisch gelagertes Kugelkalottenlager 34 ausgebildet ist, das sich schließlich gegen die Basis 16 abstützt. In der in Figur 2 gezeig-

ten Situation ist der Hohlzylinder 12 an seiner unteren Stirnseite mit der Grundplatte 32 arretiert, vorzugsweise verschraubt oder verklemmt. Ein oberhalb des Kolbens 18 a am Kraftübertragungsglied angeordneter Flansch 36 hat einen geringen Abstand von der oberen Stirnfläche des Hohlzylinders 12,sodaß sich der Kolben 18 a in vertikaler Richtung frei bewegen kann.

Die über das Rad 70 auf die Krafteinleitungsplatte 10 ausgeübte Kraft Z wird über den Doppelexzenter 14 und den Kolben 18 a direkt auf die Kraftmeßzelle 30 übertragen, sodaß die jeweilige Kraft Z mit der objektbezogenen Messung exakt bestimmt werden kann.·

Firgur 3 zeigt die Situation der waagenbezogenen Messung bei der die untere Stirnwand des Hohlzylinders 12 von der Grundplatte 32 gelöst ist und von dieser einen geringen Abstand einnimmt, während die obere Stirnwand des Hohlzylinders 12 am Flansch 36 befestigt, etwa verschraubt oder verklemmt ist. In dieser Stellung erfolgt die Krafteinleitung vom Rad 70 über die Krafteinleitungsplatte 10, den Doppelexzenter 14, das Führungsglied 12, das Kalottenlager 34, die Grundplatte 32, den unteren Kolben 48, auf die Kraftmeßzelle 30 von unten.

Auf Grund der starren Verbindung der Führungsglieder 12 durch den Momentenrahmen 52 sind nun nicht mehr die Momentenarme a., a« sondern die Momentenarme b₁, b~ wirksam, die exakt festliegen, so daß sich sich auch exakte Kipp- und Rollmomente Mx, My ergeben.

Figur 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Ausbildung einer Säule 50 gemäß der Erfindung.

In Abweichung zum Ausführungsbeispiel der Figur 2 und 3 wird anstelle der hydrostatischen Lagerung eine Para-

llellenkeranordnung verwendet. Hierzu ist ein Kraftübertragungsglied 28 mit einem Abstützteil 28 a versehen, das mit seinem unteren Ende auf die Kraftmeßzelle 30 wirkt. Das Abstützteil 28 a ist mittels dem Parallellenkerpaar 24 an einem Führungsglied 22 angelenkt, so daß sich eine senkrechte Führung ergibt.

In ähnlicher Weise ist zwischen Kraftmeßzelle 31 und Grundplatte 34 ein unteres Abstützteil 38 angeordnet, das über ein Lenkerpaar 26 an dem Führungsglied 22 angelenkt ist. Alternativ zum Kugelkalottenlager 34 wird bei diesem Ausführungsbeispiel zur punktförmigen Lagerung ein Kugellager 44 zur Basis 16 hin vorgesehen. Die Situation, die in Figur 4 dargestellt ist entspricht derjenigen nach Figur 3 also der waagenbezogenen Messung.

.Obwohl das Führungsglied 12, 22 zylinderförmig gezeigt ist, kann auch eine andere Form in Frage kommen, wobei lediglich eine möglichst reibungslose Führung in vertikaler Richtung gegeben sein muß. Die Kraftmeßzelle 30 wird bei den Ausführungsbeispielen direkt beaufschlagt. Es könnte jedoch zwischen den Teilen 18 a und 48 bzw. 28 a und 38 ein hydrostatischer Keil angeordnet werden, der eine außerhalb des Führungsgliedes 12,22 angeordnete Kraftmeßzelle beaufschlagt. Hierzu ist die Öffnung 76 vorgesehen.

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Claims (6)

Pfister GmbH Stätzlinger Str. 70 89OO Augsburg Einrichtung zum Bestimmen von auf ein Meßobjekt wirkenden Momenten Patentansprüche

1. Einrichtung zum Bestimmen von auf ein Meßobjekt in einem strömenden Medium um zwei zueinander winkelmäßig versetzte Achsen wirkenden Momenten (Mx-Kippmoment, M -Rollmoment) mit mehreren in Abstand voneinander in einer Ebene angeordneten Krafteinleitungsplatten auf die das Meßobjekt aufsetzbar ist und je einem sich auf einer Basis abstützenden Führungsglied pro Krafteinleitungsplatte, das jeweils ein senkrecht zur Ebene der Krafteinleitungsplatten frei bewegliches Kraftübertragungsglied führt, dessen oberer Teil mit der zugeordneten Krafteinleitungsplatte in Verbindung steht und dessen unteres Ende auf eine Kraftmeßeinrichtung wirkt, die sich gegen die Basis abstützt, sowie mit einem Momentenrahmen der die Führungsglieder für eine feste Lagebeziehung zueinander verbindet, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsglieder (12,22)

von der Basis (16) für eine freie Beweglichkeit lösbar und mit ihren zugeordneten Kraftübertragungsgliedern (14 24) arretierbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsglieder (12) zylinderförmig ausgebildet sind und die Kraftübertragungsglieder (14) einen Kolbenteil (18) aufweisen, der in dem Führungsglied (12) unter hydrostatischer Lagerung geführt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kraftübertragungsglied (28) über Doppellenker (24) am zugeordneten Führungsglied (22) angelenkt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kraftmesseinrichtung (30) und der Basis (16) ein Abstützglied (32) vorgesehen ist, das zur Basis (16) hin ein punkt- oder kugelkalottenförmiges Lager (34,44) aufweist und auf dem sich das Führungsglied (12,22) abstützen kann.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Krafteinleitungsplatten (10) in ihrer Ebene verstellbar sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Kraftübertragungsglied (142Ö) eine Vorrichtung (36) aufweist, die zur Arretierung des zugeordneten Führungsgliedes (12,22) an diesem derart befestigt wird, daß das untere Ende des Führungsgliedes (12,22) von der Basis (16) einen bestimmten Abstand einnimmt.