DE10252875A1

DE10252875A1 - Car component test procedure, transforms time dependent chassis component vibration to frequency domain to determine effect on other components

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Publication number: DE10252875A1
Application number: DE10252875A
Authority: DE
Inventors: Friedrich-Thomas Heitmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2004-05-27

Abstract

A car (1) component test procedure converts time dependent chassis component (6) vibration using a Fourier transform to a frequency dependent variable to determine if connected components (21, 23, 25) could be damaged or excited.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen der Betriebsfestigkeit von Bauteilen eines Kraftfahrzeuges.The invention relates to a method and a device for testing the durability of components of a motor vehicle.

Kraftfahrzeuge weisen eine Vielzahl von Bauteilen auf, die während eines Betriebes wiederholt Belastungen ausgesetzt sind und dadurch verformt werden. Die Verformung ist z. B. eine Dehnung und/oder eine Torsion, die durch das Fahren über unebenen Untergrund und/oder durch den Betrieb eines Antriebsmotors des Kraftfahrzeuges verursacht wird. Tritt die Verformung zu häufig und/oder mit zu großer Amplitude auf, kommt es zum Bruch des belasteten Bauteils. Beispiele für Bauteile, die potenziell brechen, sind die Aufhängungseinrichtungen und Lagersysteme von Motoren, Rädern, Kühlaggregaten und Abgasanlagen an tragenden Teilen des Kraftfahrzeuges.Motor vehicles have a variety of components on during of a company are repeatedly exposed to stresses and thus be deformed. The deformation is e.g. B. an elongation and / or a torsion caused by driving over uneven ground and / or is caused by the operation of a drive motor of the motor vehicle. The deformation occurs too often and / or too big Amplitude, the loaded component breaks. Examples for components, the potentially breaking are the suspension devices and storage systems of engines, wheels, cooling units and exhaust systems on supporting parts of the motor vehicle.

Es ist bekannt, auf Testständen zu prüfen, ob es zum Bruch kommt oder ob ein Bauteil erkennbar so geschädigt wird, dass es zum Bruch kommen kann. Hierzu werden beispielsweise Probefahrten auf verschiedenen Teststrecken durchgeführt und die entsprechenden Krafteinwirkungen auf das Fahrzeug aufgezeichnet. Diese Krafteinwirkungen werden auf dem Teststand reproduziert, sodass reale Belastungen auftreten, die ausgewertet werden.It is known to be on test stands check, whether it breaks or whether a component is visibly damaged, that it can break. For this purpose, for example, test drives various test routes and the corresponding Force effects recorded on the vehicle. These forces are reproduced on the test stand, so real loads occur that are evaluated.

Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist der hohe damit verbundene Aufwand an Zeit und Personal. Wird auch nur ein potenziell bruchgefährdetes Bauteil oder ein an der Krafteinwirkung auf potenziell bruchgefährdete Bauteile beteiligtes Bauteil in dem Kraftfahrzeug geändert, muss der Test wiederholt werden.A disadvantage of this procedure is the high amount of time and personnel involved. Becomes even a potentially fragile component or a force applied to potentially fragile components changed component involved in the motor vehicle, the test must be repeated.

Weiterhin ist es bekannt festzustellen, wie häufig und mit welcher Amplitude Belastungen an Bauteilen auftreten. Diese Information wird üblicherweise als Belastungskollektiv bezeichnet. Auf Grund von Erfahrungswerten kann daraus ermittelt werden, ob und ggf. wann das jeweilige Bauteil versagen wird. Dieses Verfahren wird jedoch dem komplexen System von schwingungsfähigen mechanischen Kopplungen mit potenziell bruchgefährdeten Bauteilen in Kraftfahrzeugen nicht gerecht.Furthermore, it is known to determine how often and the amplitude with which loads occur on components. This Information is common referred to as the burden collective. Based on experience can be used to determine whether and if so when the respective component will fail. However, this procedure becomes the complex system of vibratory mechanical couplings with potentially breakable components in motor vehicles not fair.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die bei möglichst geringem Aufwand für eine Vielzahl von Ausstattungsvarianten eines Kraftfahrzeuges Aussagen über die Schädigung von Bauteilen erlauben.Object of the present invention is a method and an apparatus of the aforementioned Specify the type where possible little effort for a variety of equipment variants of a motor vehicle statements about the damage allow of components.

Es wird vorgeschlagen, eine zeitabhängige, die Schwingung eines ersten Bauteils beschreibende Variable durch Fouriertransformation in eine frequenzabhängige Variable zu transformieren. Das erste Bauteil ist ein Bauteil, das eine Verformung eines zweiten Bauteils anregen kann. Unter Verwendung der frequenzabhängigen Variablen wird analysiert, ob eine das zweite Bauteil schädigende Verformung angeregt werden kann und/oder angeregt wird.It is suggested to be a time-dependent one Vibration describing a first component by Fourier transformation into a frequency dependent Transform variable. The first component is a component that can stimulate deformation of a second component. Under use the frequency dependent Variables are analyzed to determine whether one is damaging the second component Deformation can be excited and / or is excited.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass auf Grund der Beteiligung schwingungsfähiger Bauteile an der Übertragung von Kräften und damit an der Generierung von Belastungen die Information über die Frequenzen einer Schwingung wesentlich ist. Insbesondere können Schwingungen im Bereich von Eigenfrequenzen anderer Bauteile Belastungen dieser Bauteile mit besonders großer Amplitude bewirken. Es können daher beispielsweise diejenigen Frequenzanteile bei der Schädigungsanalyse herausgegriffen werden, die in einem relevanten Frequenzbereich liegen. Weiterhin ist es möglich, bei Kenntnis einer Übertragungsfunktion, die die Anregung der Verformung des zweiten Bauteils auf Grund der Schwingung des ersten Bauteils beschreibt, die Belastung des zweiten Bauteils zu berechnen oder zumindest abzuschätzen. Insbesondere kann ohne oder vor einer experimentellen Untersuchung auf einem Teststand eine Aussage darüber gewonnen werden, ob die Ersetzung des zweiten Bauteils (z. B. der Abgasanlage oder eines Teils der Abgasanlage) durch ein andersartiges, die gleiche Funktion ausübendes Bauteil zu einer längeren oder kürzeren Lebensdauer führt. In jedem Fall kann aufgrund der Frequenzinformation zumindest eine vorbereitende Analyse einer etwaigen Schädigung des zweiten Bauteils durchgeführt werden. Dadurch wird der Aufwand für eine experimentelle Herbeiführung einer möglichen Schädigung reduziert.The invention is based on the idea that due to the participation of vibratable components in the transmission of forces and thus information about the generation of loads Frequencies of an oscillation is essential. In particular, vibrations in the range of natural frequencies of other components Components with particularly large Effect amplitude. It can hence, for example, those frequency components in the damage analysis be picked out in a relevant frequency range lie. It is also possible with knowledge of a transfer function, which the excitation of the deformation of the second component due to the Vibration of the first component describes the load on the second Calculate component or at least estimate. In particular, can be without or before an experimental investigation on a test stand Statement about it won whether the replacement of the second component (e.g. the Exhaust system or part of the exhaust system) by a different, performing the same function Component to a longer one or shorter Service life. In any case, based on the frequency information, at least one preparatory analysis of any damage to the second component can be carried out. This will reduce the effort for one experimental creation possible damage is reduced.

Unter einem schwingungsfähigen Bauteil wird auch ein Bauteil verstanden, das z. B. durch wiederholte Krafteinwirkung erzwungene Schwingungen ausführt. Die Verformung des zweiten Bauteils erfolgt insbesondere wiederum als Schwingung.Under a vibrating component also understood a component that z. B. by repeated application of force forced vibrations. The second component is in particular deformed again as a vibration.

Unter Bauteilen werden nicht nur einstückige Bauteile, sondern auch Teil-Systeme mit einer Mehrzahl von Komponenten des Kraftfahrzeuges verstanden, z. B. ein System von Lagern zur Lagerung eines Antriebsmotors an tragenden Bauteilen.Components are not only one-piece components, but also sub-systems with a plurality of components of the Motor vehicle understood, for. B. a system of bearings for storage a drive motor on load-bearing components.

Für eine dem beschriebenen Verfahren entsprechende Vorrichtung wird vorgeschlagen folgendes vorzusehen:For becomes a device corresponding to the described method proposed to provide the following:

(a) a determination device which is designed a variable describing the vibration of the first component as Function of time to determine
(b) a transforming device configured to: Variable into a frequency dependent variable to transform
(c) using an analyzer configured the frequency dependent Variables to analyze whether a second component is damaged Deformation can be excited and / or is excited.

Insbesondere wird die Transformation für eine Vielzahl aufeinandertolgender Zeitabschnitte durchgeführt und werden für jeden der Zeitabschnitte Paare bestehend aus einem Wert der Frequenz und einem zugehörigen Amplitudenwert der frequenzabhängigen Variablen gebildet. Die Zeitabschnitte schließen vorzugsweise ohne Lücke aneinander an, sodass nach Ausführung der Transformation lückenlos Amplitudenwerte als Funktion der Frequenz und der Zeit zur Verfügung stehen. Die somit vorliegende Informationen bildet insbesondere die Basis für eine Auswahl von Amplitudenwerten in relevanten Frequenzbereichen.In particular, the transformation is carried out for a large number of successive time segments and for each of the time segments pairs are composed of a value of the frequency and an associated amplitude value of the frequency dependent variables. The time segments preferably adjoin one another without a gap, so that after the transformation has been carried out, amplitude values as a function of frequency and time are available without gaps. The information thus available forms in particular the basis for a selection of amplitude values in relevant frequency ranges.

Danach können die Paare für einen Wert oder jeweils für mehrere Werte der Frequenz nach der Größe des Amplitudenwertes geordnet werden. Auf diese Weise aber auch sonst ist es möglich, kleine Amplitudenwerte (insbesondere Amplitudenwerte unterhalb eines Grenzwertes) auszusortieren und nicht mehr zu verwenden. Dem liegt die Erfahrung zugrunde, dass Verformungen des zweiten Bauteils mit geringer Amplitude keine oder nur eine vernachlässigbar kleine Schädigung bewirken.After that, the couples can go for one Value or each for several values of the frequency ordered according to the size of the amplitude value become. In this way, however, it is also possible to have small amplitude values (in particular amplitude values below a limit value) and no longer to be used. This is based on the experience that Deformations of the second component with low amplitude none or only one negligible small damage cause.

Vorzugsweise wird jedoch dabei auch die Information über die Frequenz, bei der der Amplitudenwert auftritt, berücksichtigt. Tritt nämlich beispielsweise ein Amplitudenwert bei einer Resonanzfrequenz des zweiten Bauteils oder eines die Anregung des ersten Bauteils auf das zweite Bauteil übertragenden Kopplungsbauteils auf, können selbst kleine Amplitudenwerte verstärkt werden und schädigende Verformungen des zweiten Bauteils bewirken. Die kleinen Amplitudenwerte werden daher vorzugsweise frequenzselektiv aussortiert, beispielsweise unter Vorgabe eines frequenzabhängigen Grenzwertes.However, this is also preferred the information about the frequency at which the amplitude value occurs is taken into account. Because kick for example an amplitude value at a resonance frequency of second component or one of the excitation of the first component the second component transmitting coupling component on, can even small amplitude values are amplified and damaging Deform the second component. The small amplitude values are therefore preferably sorted out in a frequency-selective manner, for example by specifying a frequency dependent Limit.

Weiterhin wird vorgeschlagen, durch Multiplikation des Wertes der Frequenz mit der Länge des jeweiligen Zeitabschnittes die in den Zeitabschnitten aufgetretene Zahl der Schwingungszyklen zu berechnen. Die Schwingungszyklen werden im folgenden auch als Lastwechsel bezeichnet, da sie einen Wechsel der auf das zweite Bauteil ausgeübten Last bewirken können und in der Regel auch bewirken.It is also suggested by Multiply the value of the frequency by the length of the respective time period the number of oscillation cycles that occurred in the time segments to calculate. The vibration cycles are also referred to below Load changes are referred to as they change from one to the second Component exercised Can cause load and usually also effect.

Bevorzugtermassen wird die Länge der Zeitabschnitte so gewählt, dass bei einem vorgegebenen Frequenzwert nicht mehr als fünf, vorzugsweise nicht mehr als zwei, Schwingungszyklen stattfinden. Dadurch wird gewährleistet, dass durch die Unterteilung in die Zeitabschnitte keine oder keine wesentliche Verfälschung der Amplitudenwerte entsteht.The length of the Periods selected that at a given frequency value not more than five, preferably no more than two, vibration cycles take place. This will guaranteed that due to the division into the time segments, none or none substantial falsification the amplitude values arise.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei wird Bezug auf die beigefügten Figuren genommen. Im Einzelnen zeigen:The invention is described below of embodiments explained in more detail. there will refer to the attached Figures taken. Show in detail:

1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem System mechanisch gekoppelter Bauteile, 1 schematically a motor vehicle with a system of mechanically coupled components,

2 eine die Schwingung eines ersten Bauteils des in 1 dargestellten Systems beschreibende Variable als Funktion der Zeit, 2 a the vibration of a first component of the in 1 system descriptive variable as a function of time,

3 Amplitudenwerte der in 2 dargestellten Funktion nach einer Fouriertransformation, 3 Amplitude values of the in 2 represented function after a Fourier transformation,

4 die Amplitudenwerte aus 3 bei einem ausgewählten Frequenzwert, 4 the amplitude values 3 at a selected frequency value,

5 die Amplitudenwerte aus 4 der Größe nach sortiert und 5 the amplitude values 4 sorted by size and

6 schematisch eine Vorrichtung zum Prüfen der Betriebsfestigkeit von Bauteilen eines Kraftfahrzeuges. 6 schematically a device for testing the operational strength of components of a motor vehicle.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, das auf einem unebenen Untergrund 2 fährt. Das Kraftfahrzeug 1 weist ein Fahrgestell 6 mit Rädern 4 auf. Wie der nach unten weisende Doppelpfeil in der Mitte des Fahrgestells 6 andeutet, erfährt das Fahrgestell 6 aufgrund der Unebenheiten des Untergrundes 2 wiederholt eine Beschleunigung a. 1 shows a motor vehicle 1 that on an uneven surface 2 moves. The car 1 has a chassis 6 with wheels 4 on. Like the downward-pointing double arrow in the middle of the chassis 6 suggests, the chassis experiences 6 due to the unevenness of the surface 2 repeats an acceleration a.

Mit dem Fahrgestell 6 sind ein Antriebsmotor 21, eine Abgasverrohrung 23 und ein Auspufftopf 25 mechanisch gekoppelt. Die Abgasverrohrung 23 und der Auspufftopf 25 sind Teil einer Abgasanlage. Kopplungen sind durch Federn 7 und Dämpfungsglieder 9 jeweils zwischen dem Fahrgestell 6 und dem Antriebsmotor 21 bzw. zwischen dem Fahrgestell 6 und dem Auspufftopf 25 dargestellt. Die Kopplungen bedeuten, dass eine Bewegung des Fahrgestells 6 gedämpfte Schwingungen der Bauteile 21, 23, 25 anregen kann.With the chassis 6 are a drive motor 21 , an exhaust pipe 23 and a muffler 25 mechanically coupled. The exhaust pipe 23 and the muffler 25 are part of an exhaust system. Couplings are by springs 7 and attenuators 9 each between the chassis 6 and the drive motor 21 or between the chassis 6 and the muffler 25 shown. The couplings mean that there is movement of the chassis 6 damped vibrations of the components 21 . 23 . 25 can stimulate.

Bei dieser Darstellung handelt es sich um ein stark vereinfachtes Modell. Insbesondere sind im allgemeinen weitere Kopplungen und Bauteile vorhanden und können die einzelnen Bauteile selbst resonant schwingungsfähig sein.In this representation it is about is a very simplified model. In particular, in general further couplings and components are available and the individual components can even resonant vibrations his.

Im Sinne der oben beschriebenen Unterscheidung zwischen einem ersten schwingungsfähigen Bauteil und einem zweiten Bauteil, dessen Verformung durch eine Schwingung oder Bewegung des ersten Bauteils angeregt werden kann, kann das Fahrgestell 6 z. B. als das erste Bauteil betrachtet werden und können eines oder mehrere der Bauteile 21, 23, 25 als das zweite Bauteil betrachtet werden.In accordance with the distinction described above between a first component capable of vibration and a second component, the deformation of which can be excited by a vibration or movement of the first component, the chassis can 6 z. B. can be considered as the first component and can be one or more of the components 21 . 23 . 25 can be considered as the second component.

Im allgemeinen hat die Bewegung, die das Fahrgestell 6 ausführt, sechs Freiheitsgrade. Im Folgenden wird der Einfachheit halber nur ein Freiheitsgrad betrachtet.In general, the movement that the chassis has 6 executes six degrees of freedom. For the sake of simplicity, only one degree of freedom is considered below.

2 zeigt die Beschleunigung a als Funktion der Zeit t. Es sind gleich lange, unmittelbar aufeinandertolgende Zeitabschnitte Δt dargestellt. Für jeden der Zeitabschnitte Δt werden nun durch Transformation der Beschleunigung a mittels einer Fast Fouriertransformation (FFT) Fourierspektren gebildet. Das Verfahren der FFT ist ausführlich beispielsweise in dem Buch „Numerical Recipes in C : The Art of Scientific Computing" von William H. Press et al., erschienen im Verlag Cambridge University Press beschrieben. 2 shows acceleration a as a function of time t. Periods of time Δt immediately following one another are shown of the same length. Fourier spectra are now formed for each of the time segments Δt by transforming the acceleration a by means of a Fast Fourier Transform (FFT). The FFT method is described in detail, for example, in the book "Numerical Recipes in C: The Art of Scientific Computing" by William H. Press et al., Published by Cambridge University Press.

Durch die Transformation werden jeweils für einen der Zeitabschnitte Δt bzw. für jeweils einen zugeordneten Zeitpunkt t0, t1, t2,... die Amplituden â der Beschleunigung a als Funktion der Frequenz f der Schwingung des Fahrgestell 6 erhalten. Drei der entsprechenden Funktionsgrafen â(f), für die Zeitpunkte t0, t1, t2 sind in 3 dargestellt.As a result of the transformation, the amplitudes â of the acceleration a as a function of the frequency f of the vibration of the chassis are in each case for one of the time segments Δt or for an associated time t0, t1, t2, 6 receive. Three of the corresponding function graphs â (f) for the times t0, t1, t2 are in 3 shown.

Die Beschleunigung kann kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich über einen Aufzeichnungszeitraum ermittelt werden. Die in 2 gezeigte Unterteilung in die dargestellten Zeitabschnitte Δt ist nur ein Beispiel. Insbesondere kann der Aufzeichnungszeitraum in wesentlich mehr Zeitabschnitte als dargestellt aufgeteilt werden. Auch ist es möglich, andere Verfahren als die FFT zur Transformation in eine frequenzabhängige Variable anzuwenden.The acceleration can be determined continuously or quasi-continuously over a recording period. In the 2 shown subdivision into the illustrated time segments Δt is only an example. In particular, the recording period can be divided into significantly more time segments than shown. It is also possible to use methods other than the FFT to transform into a frequency-dependent variable.

Vorzugsweise, insbesondere bei Ausführung der FFT, wird die Länge der gleich langen Zeitabschnitte Δt so gewählt, dass bei einem vorgegebenen Wert der Frequenz f, zum Beispiel bei dem größten für eine Schädigungsanalyse bruchgefährdeter Bauteile relevanten Wert, höchstens fünf, vorzugsweise höchstens zwei, Schwingungszyklen in einem der Zeitabschnitte Δt liegen. Dadurch wird gewährleistet, dass eine etwaige Mittelung der Amplitude über jeweils einen Zeitabschnitt Δt auf Grund der Transformation (z. B. auf Grund der FFT) zu keiner oder nur zu einer geringen Verfälschung führt.Preferably, especially when executing the FFT, the length the equally long time periods Δt chosen so that for a given value of frequency f, for example at the largest for damage analysis easily breaking Components relevant value, at most five, preferably at most two, oscillation cycles lie in one of the time segments Δt. This ensures that a possible averaging of the amplitude over a period of time Δt in each case the transformation (e.g. due to the FFT) to none or only to a little falsification leads.

Wie in 3 beispielhaft für einen Wert f' der Frequenz f dargestellt ist, werden in einem weiteren Verfahrensschritt für die Zeitabschnitte Δt Werte der Amplitude â bei dem selben Frequenzwert f' ermittelt. Diese Werte können nun optional über der Zeit t aufgetragen werden (4) und/oder – im allgemeinen unter Umordnung der Zeitreihenfolge – der Größe nach abfallend geordnet werden (5).As in 3 As an example for a value f 'of the frequency f, in a further method step for the time segments Δt values of the amplitude â are determined at the same frequency value f'. These values can now optionally be plotted over time t ( 4 ) and / or - generally in order of size - in order of decreasing size ( 5 ).

In einem weiteren Verfahrensschritt wird durch Multiplikation der Länge der Zeitabschnitte Δt mit dem Frequenzwert f' die Zahl der zu den Amplitudenwerten gehören den Schwingungszyklen (Lastwechsel) berechnet. Dieser Verfahrensschritt kann auch schon zu einem früheren Zeitpunkt durchgeführt werden.In a further process step is by multiplying the length of the time segments Δt with the frequency value f 'die Number of the amplitude values belong to the oscillation cycles (load changes) calculated. This process step can also take place at an earlier point in time carried out become.

Gegebenenfalls können die Lastwechsel gleicher Amplitude â aus verschiedenen Zeitabschnitten Δt zusammengezählt werden. In diesem Fall kann der oben beschriebene Schritte der Umordnung auch erst danach ausgeführt werden. In jedem Fall ist es nun möglich, ähnlich wie an sich bekannt und eingangs beschrieben, festzustellen, wie viele Lastwechsel mit welcher Amplitude â stattgefunden haben. Dabei steht jedoch außerdem die Informationen über den Frequenzwert f' zur Verfügung. Das Ergebnis kann daher als spektrales Belastungskollektiv bezeichnet werden. Dabei kann an Stelle der Beschleunigung auch eine andere Bewegungsvariable oder eine äquivalente Größe, etwa eine Kraft, verwendet werden.If necessary, the load changes can be the same Amplitude â off different time periods Δt added together become. In this case, the rearrangement steps described above only executed afterwards become. In any case, it is now possible, similar to what is known per se and described at the beginning, determine how many load changes with which Amplitude â have taken place. However, it also says the information about the frequency value f ' Available. The result can therefore be called a spectral load spectrum become. Another acceleration can be used instead of the acceleration Motion variable or an equivalent Size, about a force to be used.

Die zusätzliche Frequenzinformation erlaubt es beispielsweise, aus dem spektralen Belastungskollektiv diejenigen spektralen Anteile auszuwählen, die für die Frage der Schädigung eines bestimmten Bauteils relevant sind. Ist z. B. eine Resonanzfrequenz des Bauteils bekannt, kann der Anteil bei der Resonanzfrequenz, in einer vorgegebenen Bandbreite um die Resonanzfrequenz und/oder bei einer Resonanzschwingungen des Bauteils anregenden Grundfrequenz ausgewählt werden. Somit ist es möglich, bei verschiedenen Fahrstrecken, für die die Beschleunigung (oder eine andere zeitabhängige Variable) ermittelt wurde, diejenige oder diejenigen Fahrstrecken auszuwählen, welche zu einer Schädigung des Bauteils führen können. Diese Auswahl erfolgt insbesondere dadurch, dass bei dem relevanten spektralen Anteil des Belastungskollektivs festgestellt wird, ob die Amplitude einen kritischen Wert erreicht oder überschritten hat und/oder ob die Anzahl der Lastwechsel bei einem der Amplitudenwerte einen für diesen Amplitudenwert kritischen Wert erreicht oder überschritten hat. Ist einer der kritischen Werte erreicht, kann es zu einer Schädigung des Bauteils kommen. Auch kann in entsprechender Weise ermittelt werden, welche der Fahrstrecken am wahrscheinlichsten zu einer Schädigung führt. In jedem Fall wird durch diese Auswahl der Aufwand für experimentelle Belastungsprüfungen reduziert oder sogar ganz vermieden.The additional frequency information allows, for example, from the spectral load spectrum select those spectral components that are relevant to the question of damage to a certain component are relevant. Is z. B. a resonance frequency the component is known, the share in the resonance frequency, in a predetermined bandwidth around the resonance frequency and / or with a fundamental frequency that excites resonance vibrations of the component selected become. So it is possible on different routes for which the acceleration (or another time-dependent Variable) was determined, the one or those routes select which cause harm of the component can. This selection is made in particular in that the relevant spectral Share of the load spectrum is determined whether the amplitude has reached or exceeded a critical value and / or whether the number of load changes for one of the amplitude values one for this Amplitude value has reached or exceeded critical value. Is one If the critical values are reached, the component may be damaged come. It can also be determined in a corresponding manner which one the routes are most likely to cause damage. In In any case, this selection increases the effort for experimental load tests reduced or even avoided altogether.

Eine weitere Möglichkeit, das spektrale Belastungskollektiv oder – allgemeiner formuliert – die frequenzabhängige Informationen über das Bewegungsverhalten eines ersten Bauteils des Kraftfahrzeuges zu verwenden, besteht in einer Abschätzung der potenziellen Schädigung eines zweiten, mit dem ersten Bauteil gekoppelten Bauteils, z. B. der Abgasanlage 23, 25 des Kraftfahrzeuges 1. Dabei wird außerdem eine Übertragungsfunktion ermittelt, die eine Anregung von Schwingungen des zweiten Bauteils durch Bewegung des ersten Bauteils beschreibt, d. h. eine Übertragungsfunktion, die der Kopplung der Bauteile entspricht. Die Übertragungsfunktion wird bei einer rechnerischen Ermittlung der Belastung des zweiten Bauteils aus der frequenzabhängigen Informationen verwendet. Auf diese Weise lässt sich ebenfalls der experimentelle Aufwand für eine Schädigungsprüfung reduzieren oder vermeiden. Insbesondere wird eine Schädigung des zweiten Bauteils nur dann experimentell geprüft, wenn bei der Schädigungsabschätzung festgestellt wurde, dass eine Schädigung möglich ist.Another possibility to use the spectral load collective or - more generally - the frequency-dependent information about the movement behavior of a first component of the motor vehicle is to estimate the potential damage to a second component coupled to the first component, e.g. B. the exhaust system 23 . 25 of the motor vehicle 1 , A transfer function is also determined that describes an excitation of vibrations of the second component by movement of the first component, ie a transfer function that corresponds to the coupling of the components. The transfer function is used in a computational determination of the load on the second component from the frequency-dependent information. In this way, the experimental effort for a damage test can also be reduced or avoided. In particular, damage to the second component is only tested experimentally if it has been determined during the damage assessment that damage is possible.

Im Folgenden wird eine Vorrichtung zum Prüfen der Betriebsfestigkeit von Bauteilen eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Die Vorrichtung weist eine Messeinrichtung 10 mit zumindest einem Messsensor 11 zum Messen einer zeitabhängigen Messgröße auf, z. B. einer Beschleunigung eines ersten Bauteils eines Kraftfahrzeuges. Der Messsensor 11 ist mit einem Messverstärker 12 der Messeinrichtung 10 verbunden. Während des Betriebes der Vorrichtung empfängt der Messverstärker 12 Messsignale von dem Messsensor 11 und verstärkt die Messsignale. Ein Signalausgang des Messverstärkers 12 ist mit einer Transformationseinrichtung 14 zum Transformieren der zeitabhängigen Messsignale, und damit der zeitabhängigen Messgröße, in eine frequenzabhängige Messgröße verbunden. Die Art der Transformation wurde bereits beschrieben. Die Transformationseinrichtung 14 ist z. B. ein Computer oder in einen Computer integriert, wie auch die drei im weiteren beschriebenen Einrichtungen 16, 18, 20, die optional vorhanden sind.A device for checking the operational strength of components of a motor vehicle is described below. The device has a measuring device 10 with at least one measuring sensor 11 for measuring a time-dependent measured variable, e.g. B. an acceleration of a first component of a motor vehicle. The measuring sensor 11 is with a measuring amplifier 12 the measuring device 10 connected. The measuring amplifier receives during the operation of the device 12 Measurement signals from the measurement sensor 11 and amplifies the measurement signals. A signal output of the measuring amplifier 12 is with a transformation device 14 for transforming the time-dependent measurement signals, and thus the time-dependent measurement variable, into a frequency-dependent measurement variable. The type of transformation has already been described. The transformation facility 14 is z. B. a computer or integrated into a computer, as well as the three facilities described below 16 . 18 . 20 that are optional.

Die Einrichtung 16 ist eine Sortiereinrichtung, die insbesondere wie bereits beschrieben Amplitudenwerte der Messgröße der Größe nach sortiert und optional gleich große Amplitudenwerte zusammengefasst, wobei dann protokolliert wird, wie groß die Zeitabschnitte sind, in denen der Amplitudenwert aufgetreten ist. Die Sortiereinrichtung 16 ist eingangsseitig mit der Transformationseinrichtung 14 verbunden und ausgangsseitig mit der Einrichtung 18, einer Lastwechsel-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung der in einem Zeitabschnitt auftretenden Last wechsel. Die Lastwechsel-Ermittlungseinrichtung 18 ermittelt, insbesondere wie oben beschrieben, die Anzahl der Lastwechsel zu den aufgetretenen Amplitudenwerten. Alternativ sind die Lastwechsel-Ermittlungseinrichtung 18 und die Sortiereinrichtung 16 vertauscht angeordnet. Mit der Lastwechsel-Ermittlungseinrichtung 18 ist eine Auswertungseinrichtung 20 verbunden, durch die insbesondere die oben beschriebenen Schädigungsabschätzungen und/oder Auswahlen schädigender Spektralanteile vorgenommen werden.The facility 16 is a sorting facility device which, in particular, as already described, sorts the amplitude of the measurement variable according to size and optionally combines amplitude values of the same size, in which case it is logged how long the time periods in which the amplitude value occurred. The sorting device 16 is on the input side with the transformation device 14 connected and on the output side with the device 18 , a load change determination device for determining the load change occurring in a time period. The load change determination device 18 determines, in particular as described above, the number of load changes for the amplitude values that have occurred. Alternatively, the load change determination device 18 and the sorting device 16 reversed. With the load change determination device 18 is an evaluation facility 20 connected, in particular by the damage assessments and / or selections of damaging spectral components described above.

Claims

Method for testing the operational strength of components of a motor vehicle, wherein a vibration of a first component ( 6 ) deformation of a second component ( 21 . 23 . 25 ) can excite, a time-dependent vibration of the first component ( 6 ) Descriptive variable is transformed into a frequency-dependent variable by Fourier transformation and, using the frequency-dependent variables, it is analyzed whether one of the second component ( 21 . 23 . 25 ) harmful deformation can be excited and / or is excited.

The method of claim 1, wherein the Fourier transform for one A large number of successive periods of time is carried out and being for each of the time periods pairs consisting of a value of frequency and an associated one Amplitude value of the frequency dependent Variables are formed.

The method of claim 2, wherein for a value or each for several values of the frequency ordered the pairs according to the size of the amplitude value become.

A method according to claim 2 or 3, wherein by multiplication the value of the frequency with the length of the respective time period the number of oscillation cycles that occurred in the time segments or load change is calculated.

The method of claim 4, wherein the length of the Periods selected in this way is that at a given frequency value not more than five, preferably no more than two, vibration cycles take place.

Method according to one of claims 1 to 5, wherein using the frequency-dependent variables and using an excitation of the deformation of the second component ( 21 . 23 . 25 ) descriptive transmission model a possibly occurring damaging effect for the second component ( 21 . 23 . 25 ) is calculated.

Method according to one of claims 1 to 6, wherein when determining whether the second component ( 21 . 23 . 25 ) harmful deformation can be excited and / or is excited, the frequency-dependent variable at least at the point of a resonance frequency of the second component ( 21 . 23 . 25 ) and / or at least at the location of a resonance oscillation of the second component ( 21 . 23 . 25 ) stimulating basic frequency is evaluated.

Device for checking the operational strength of components of a motor vehicle, wherein a vibration of a first component ( 6 ) deformation of a second component ( 21 . 23 . 25 ) can excite and the device has the following: (a) a determination device ( 10 ), which is designed to oscillate the first component ( 6 ) to determine the descriptive variable as a function of time, (b) a transformation device ( 14 ), which is designed to transform the variable into a frequency-dependent variable, (c) an analysis device ( 20 ), which is designed to use the frequency-dependent variables to analyze whether a deformation damaging the second component can be excited and / or is excited.

Apparatus according to claim 8 with a calculation device ( 18 ), which is designed to calculate the number of oscillation cycles or load changes occurring in the time period by multiplying the frequency by the length of at least one time period.