Schlechte Straße simuliert

Antriebskonzepte - Radlager müssen auf der Straße hohe Belastungen ertragen. Sie werden auf Prüfständen mit immer besseren Prüfmethoden getestet. Optimierte Straßensimulation am Radlagerprüfstand wird durch ein elektro-hydraulisches Antriebskonzept erreicht.

15. November 2005

Im Auftrag des Unternehmens FAG, einem Hersteller von Wälzlagern für die Automobilindustrie, hat die Augsburger Renk Test System GmbH zusammen mit dem auf Antriebslösungen spezialisierten Anbieter Moog einen innovativen Prüfstand entwickelt.

Zu erfüllende Anforderung an das neue System: Es sollte - besser als zuvor eingesetzte Anlagen - verschiedene reale Straßenbedingungen unter Hochgeschwindigkeit simulieren und dadurch die Dauerbelastung unter extremen Bedingungen prüfen. Ziel der Neuentwicklung: Qualität und Lebensdauer der beim Automobilbau verwendeten Radlager sollten durch den Einsatz der Prüfanlage verbessert werden. Bisherige Anlagen zur Radlagerprüfung arbeiteten lediglich mit zwei Belastungsachsen, einer radialen und einer axialen. Bei der neuen von Renk und Moog konzipierten Lösung dagegen wirkt nicht nur eine Belastung von zwei Seiten (2D) sondern eine komplette 3D-Belastung auf die Radlager ein. Durch eine zusätzliche Bremsachse können überdies auch Lagerbelastungen durch extreme Abbremsung und extreme Beschleunigung simuliert werden.

Test simuliert Straßenbedingungen

Die Besonderheit, durch die sich das System auszeichnet, ist, dass Kraft und Position der drei Belastungsachsen sich frei im Raum regeln lassen. Bei den Tests wird ein Teil der Fahrzeugachse komplett mit der Bremsscheibe in den Radlagerprüfstand eingebaut. Ein dynamischer elektromechanischer Antrieb der Prüfanlage bewegt diese Achse. Wie beim normalen Fahren im Straßenverkehr wird beschleunigt und gebremst. Dabei werden die drei Belastungsachsen zu Beginn des Tests mit niedrigem hydraulischen Druck positioniert. Sind die endgültigen Positionen erreicht, wird mit hohem Druck auf eine Kraftregelung umgeschaltet. Daraufhin folgt die eigentliche Straßensimulation. Durch die erreichte Optimierung des elektro-hydraulischen Belastungsprofils können reale Straßenbedingungen nachgestellt werden, wie zum Beispiel Kurven, schlechter Straßenbelag, Schlaglöcher und Ähnliches, die auf die Radlager eines Personenfahrzeuges einwirken. Auf diese Weise ist es möglich, anhand der Auswertung der Radlager-Reaktion, die das digitale System erfasst, ein Urteil über die Lebensdauer des jeweiligen Bauteils abzugeben. Maßgeschneidert für die Anwendung entwickelte Moog ein elektro-hydraulisches Antriebskonzept, das auf dem Zusammenspiel von digitalen Servoreglern und hochdynamischen Servoventilen basiert.

Flexible Regelung

Das gesamte Konzept umfasst die digitale Regelung, die Aktorik und den Datentransfer zu einem zentralen Rechner. Eingesetzt wurden dafür der erweiterbare MSC (Moog Servo-Controller), die flexible Applikationssoftware MACS (Moog Axis Control Soft­ware) und Moog-Servoventile mit elektronischer Rückführung. »Da unsere bewährten Standard-Regler nicht für den Einsatz in Frage kamen, wollten wir für dieses innovative Prüfsystem die beste Technologie verwenden, die für externe Regler am Markt verfügbar ist«, kommentiert Peter Mayer, Projekt-Manager bei Renk.

»Die Regelungstechnik für den dynamischen Fahrwerkprüfstand so flexibel zu gestalten war von der Programmierung her unsere größte Heraus¬forderung«, berichtet Harald Kronemeyer, Market Manager bei Moog. »Bei unserer maßgeschneiderten Lösung mussten wir sicherstellen, dass die Kommunikation zwischen Zentralrechner und Regler einwandfrei funktioniert«, so Kronemeyer weiter. In diesem Prozess übermittelt der Zentralrechner verschiedene Straßensimulationen an den Prüfstand und wertet die im Anschluss vom System ermittelten Prüfergebnisse aus. Im Vergleich zu analog geregelten Prüfständen können mit dem neuen System die Straßenverhältnisse flexibler simuliert werden. Dadurch ist die Auswertung noch viel genauer und aussa­gekräftiger als zuvor. »Sicherlich werden nicht sofort alle Automobilhersteller von der analogen zur digitalen Radlager-Prüfung wechseln«, meint Harald Kronemeyer. »Doch höhere Qualitätsstandards sowie schnellere und exaktere Prüfergebnisse sprechen eindeutig für die digitale Lösung.«

Der Radlagerprüfstand ist zwar für Automobile konzipiert, er kann aber auch für Lastkraftwagen umgebaut werden - etwa durch Auslegung auf höhere Belastungen der Radlager.

Daniela Jasenko

Erschienen in Ausgabe: 08/2005