Schwingungsverhalten am Gesamtfahrzeug

 

Im Auftrag der „Technischen Entwicklung" der AUDI AG untersucht der in Kinding im Altmühltal ansässige Dienstleister „ID" (Ingenieurtechnische Dienstleistungen) das Schwingungsverhalten am Gesamtfahrzeug, mit den Schwerpunkten Fahrwerk und Karosserie. Dabei dient das Messdatenerfassungssystem „GX-1" von TEAC zur Datenerfassung im mobilen und im stationären Bereich. Die Frontendlösung mit ihren zahlreichen Datenschnittstellen ermöglicht einen problemlosen und schnellen Datenaustausch mit den jeweils erforderlichen Auswerteprogrammen.

Die Firma „ID" arbeitet im Bereich der Messtechnik und Prüftechnik, für die Automobilindustrie und deren Zulieferer, sowie für den Maschinen- und Anlagenbau. Dabei liegt der Schwerpunkt der Tätigkeit auf schwingungstechnischen Untersuchungen wie Betriebsschwingungs-analysen und Modalanalysen, sowie der Analyse und Lösung von aktuellen Problemen.

Dabei erfolgen umfangreiche Messungen, sowohl im mobilen Bereich wie z.B. Gesamtfahrzeug Betriebsschwingungsuntersuchungen mit bis zu 350 Messpunkten (jeweils triaxial), als auch im stationären Fall wie z.B. Modalanalysen an Rohkarosserien, Fahrwerksteilen, Motorteilen usw.. Für die Lösung aktueller Probleme stellt dabei, die für die Modal- und Betriebsschwingungsuntersuchungen ohnehin eingesetzte Modalanalyse Software, meist ein sehr hilfreiches Instrument dar. Damit bietet sich die Möglichkeit, auch instationär und nicht reproduzierbar ablaufende Vorgänge, sozusagen in Zeitlupe ablaufen zu lassen.

 

GX-1 im mobilen Einsatz

 

Zeitsynchrone Aufzeichnung von 96 Kanälen

 

Zur zeitsynchronen Erfassung aller Beschleunigungen an der nebenstehenden Fahrzeugachse wurden ein GX-1 mit 64 Kanälen und ein GX-1 mit 32 Kanälen synchronisiert betrieben. Dies wurde erforderlich da eine ABS-Vollbremsung und die jeweilige Reaktion der Achse, nie reproduzierbar sind. Somit kann im nachhinein keine zeitliche Synchronisation von mehreren Messfahrten erfolgen. Die so gemessenen Beschleunigungen wurden durch Filterung und doppelte Integration auf Wege umgerechnet. Dazu wurde ein Verfahren im Frequenzbereich angewandt, dass weder Phasenverschiebungen, noch Filtereinschwingvorgänge verursacht. Mit Hilfe dieser Analysen konnte der Ablauf des zu untersuchenden Phänomens erklärt werden. Daraus und aus den errechneten Betriebsschwingungsformen, konnten fundierte Lösungsansätze erarbeitet werden.

Als besonders vorteilhaft erwies sich bei diesen Untersuchungen die kompakte Bauform, der geringe Energieverbrauch und die hohe Stabilität des GX-1.

Darüber hinaus hebt G. Lindner, der Eigentümer der Fa. „ID", vor allem die hohe Flexibilität des GX-1 in Puncto Datenformate hervor. Besonders als Dienstleister, der für unterschiedliche Kunden tätig ist und somit zu verschiedenen Systemen kompatibel sein muss, ist dies ein wesentliches Plus.

Zeitanimation einer Fahrzeugachse während einer ABS-Vollbremsung

 

Da der GX-1 bei der Fa. „ID", für verschiedenste Messungen zum Thema Fahrkomfort, Festigkeitsuntersuchungen, akustischen Untersuchungen, Strassenprofil-messungen usw. eingesetzt wird, schätzen die Ingenieure und Techniker der Fa. „ID" den modularen Aufbau des GX-1. Ob Beschleunigung, Mikrofon, DMS, Drehzahl, digitale I/O´s, usw.,  alle Module können beliebig kombiniert werden. Darüber hinaus kann die Kanalzahl des Gerätes durch entsprechende Erweiterungseinheiten an die jeweiligen Erfordernisse angeglichen werden.

Der GX-1 dient auch als Frontend zur Durchführung von umfangreichen Schwingungsuntersuchungen auf der Strasse und auf Shakern. Dabei werden Modelle mit bis zu 350 Messpunkten oder mehr analysiert. Bei der rechts oben dargestellten Struktur handelt es sich um einen sogenannten „Trimmed Body". Dies ist ein Gesamtfahrzeug, bei dem Fahrwerk, Motor und Antriebsstrang entfernt wurden. Die Anregung erfolgte mit elektrodynamischen Shakern.

Desweiteren arbeitet die Fa. „ID" derzeit an der Entwicklung eines Systems, mit dem Störgeräusche, wie sie sonst im Fahrbetrieb auftreten, durch geeignete Anregung ausgelöst werden können. Dabei werden an den Radaufstandsflächen Bewegungen in den 3 Raumrichtungen eingeleitet. Die Intensität der eingeleiteten Bewegungen ist ausreichend um sowohl Geräusche im Bereich Fahrwerk, als auch im Bereich Innenraum anzuregen. An der messtechnischen Beurteilung der unterschiedlichen Zustände wird derzeit noch gearbeitet.

Zur Messwerterfassung dient auch dabei der GX-1. Darüber hinaus können auf diesem Weg auch breitbandige Anregungen realisiert werden, die von der Intensität der Strassenanregung nahe kommen. Somit ist es möglich diese relativ kostengünstigen Schwingerreger auch zur Durchführung von Quasi-Betriebsschwingungsuntersuchungen zu verwenden.

 

Modelanalyse Trimmed Body (erste Hochbiegung)

 

Mit der Anbindung des GX-1 an „DasyLab" haben sich weitere Möglichkeiten für den Einsatz des GX-1 ergeben. Wie im unten dargestellten Schaltbild kann der GX-1 für beliebige Messungen konfiguriert werden. Bei dieser Anwendung hat die Fa. „ID" wiederum 32 Beschleunigungen gemessen. Die verwen-deten Aufnehmer wurde alle per ICP-Speisung mit der erforderlichen Versorgungsspannung gespeist. Zur Sichtung und ersten Beurteilung der gemessenen Daten wurden sowohl die Zeitsignale, als auch die Online berechneten Amplitudenspektren visualisiert. Die Daten wurden dabei direkt in zwei verschiedenen Datenformaten abgespeichert. Dies war erforderlich, weil die gemessenen Rohdaten in einem für den Kunden kompatiblem und in einem für die Weiterverarbeitung bei Fa. „ID" gebräuchlichem Format benötigt wurden. 

Darüber hinaus bietet sich mit „DasyLab" die Möglichkeit  Messabläufe und Auswertungen zu automatisieren und die Ergebnisse bei Bedarf automatisch zu protokollieren. Dies ist insbesonders bei Prüfstandsanwendungen oder ähnlichem sehr hilfreich.

 

DasyLab Schaltbild: 32 Kanäle mit Speicherung in 2 Formaten