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KFZ-Lenkungen

KFZ-Lenkungen

Klotz-Lenkungsprüfstände für PKW und Nutzfahrzeuge werden bei vielen namhaften Herstellern eingesetzt: End-of-Line-Prüfstände, Prüfstände zur Qualitätssicherung, Entwicklungsprüfstände und Endmontageanlagen für Servo- und Kugelumlauflenkungen. Geprüft werden zum Beispiel Performance, Dichtigkeit, Akustik, Dauerfestigkeit, Belastbarkeit und andere Kriterien.

Neben Anlagen für hydraulische Lenksysteme (HPS) baut Klotz seit 2006 auch Montage- und Prüfanlagen für EPS- bzw. EPAS-Lenkungen und deren Komponenten. Im Bereich Prüfstandssoftware hat Klotz ein starkes Team und eine umfassende Bibliothek an Lösungen. Restbussimulation für FlexRay- und CAN-Systeme sind integraler Bestandteil vieler Anlagen.

Klotz hat sowohl Prüfstände und Montageanlagen für Rack-EPS (R-EPS) als auch für Column-EPS (C-EPS) realisiert.

Klotz-Anlagen bieten eine sehr hohe Verfügbarkeit im Dauerbetrieb (24 h).

Die Montage- und Prüfanlagen sind weltweit im Einsatz, z. B. in Brasilien, China, Deutschland, Frankreich, Russland und Tschechien.

Endmontage und Prüfung von servoelektrischen Lenkantrieben

Montagelinie zum Fügen und Verschrauben von Motor und ECU, Schweißen von Kontakten, Oberflächenvorbehandlung, Kleben der Schutzabdeckung, Flashen der ECU und Dichtheitsprüfung sowie Funktionsprüfung.

Konkrete Detailvorgaben: Hohe technische Verfügbarkeit, Sauberkeits- und ESD-Anforderungen.

End-of-Line-Prüfstand für Elektrolenkungen (EPS/EPAS)

100 %-Prüfung von EPAS-Lenkungen, integriert in einer Montagelinie. Neben Funktionsprüfungen führt der End of Line Prüfstand auch eine Akustikprüfung an jedem Lenkgetriebe durch.

Die neue Generation der Klotz-Lenkgetriebe-Prüfstände basiert auf langjähriger Erfahrung aus der Praxis, unter Einbeziehung der Ergebnisse von Studien aus Forschung und Entwicklung. An mechanischen und an elektromechanischen Lenkgetrieben in Zahnstangenausführung können rechnergesteuerte Funktionsprüfungen durchgeführt werden. Zum Lieferumfang gehört auch die Implementierung der Restbussimulation (CAN/Flexray).

Das in die Endmontage integrierte Prüffeld besteht in der Regel aus mehreren autarken Prüfständen, mit je einem Hydraulik-Aggregat für die Spannfunktionen.

Jeder End of Line Prüfstand besteht im Wesentlichen aus:

  • Grundaufbau mit Grundgestell und Gestell Ritzelantrieb
  • Elektromechanische oder hydraulische Belastungseinheiten links und rechts
  • Andockeinheit für Fahrzeugpunkt links und rechts
  • Antriebseinheit Eingangswelle mit Zentriergreifer und Drehmoment- und Drehwinkelaufnehmer
  • Einheit zum Andocken der Power- und Busverbindung an die Lenkung
  • Schutzvorrichtung
  • Schaltschrank, PC und Bedienkonsole
  • Flexible und erweiterbare Prüfstandssoftware mit zentraler Ablage aller Qualitätsdaten

 

 

 

 

Servolenkungsprüfstand für 100 %-Prüfung in Montagelinie

Der Prüfstand führt vollautomatische Funktionsprüfungen an hydraulischen Lenkgetrieben in Zahnstangenausführung durch. Durch die automatische Erkennung der Lenkungstypen stellt sich der Prüfstand weitestgehend selbständig auf verschiedene Lenkungsmodelle ein. So sind nur wenige oder im Idealfall keine manuellen Eingriffe beim Modellwechsel erforderlich.
Aufgrund des integrierten Werkzeugmagazins werden die Nebenzeiten und der Arbeitsaufwand des Bedieners beim Werkzeugwechsel bzw. beim Umrüstvorgang auf ein Minimum reduziert. Dies erhöht die Produktivität und Effizienz erheblich. Wegen der kurzen Umrüstzeiten können auch kleine Losgrößen wirtschaftlich produziert werden.

Lebensdauer-Prüfstand für Zahnstangen-Lenkungen mit integriertem Web-Server

Mit diesem Prüfstand können Lebensdauerprüfungen an manuellen und servounterstützten Zahnstangenlenkungen durchgeführt werden.

Statische und dynamische Tests bis 30 Hz Spurstangenbelastung laufen rechnergesteuert ab. Die Antriebseinheit ist in 4 Achsen und die Belastungseinheit in 2 Achsen verstellbar.

Über TCP/IP-Schnittstelle kann von beliebigen Rechnern aus der Status der laufenden Prüfungen abgefragt werden.

Vollautomatische Fügeeinrichtung für Lenkventile

Die Anlage erkennt vollautomatisch die Position von Lenkventilen in Ladungsträgern und verbaut diese kraftüberwacht in Zahnstangenlenkungen. Außerdem wird in der Anlage die Zahnstange befettet und das Stützlager zugeführt. Für das Handling wird ein Industrieroboter eingesetzt, der mit einem bildgebenden System und einer Kraftmomentsensorik ausgerüstet ist. Die gesamte Applikation ist vollständig in eine bestehende Montagelinie integriert und arbeitet im Dreischichtbetrieb.

Das Resultat: eine konstant hohe Qualität im 23-Sekunden-Takt und die Senkung der Ausschussquote auf ein Minimum.

Zahnstangen-Lenkungsprüfstand für Dauerprüfungen

Mit diesem Prüfstand können Lebensdauer-Prüfungen an manuellen und servounterstützten Zahnstangen-Lenkungen durchgeführt werden.

Statische und dynamische Tests bis 30 Hz Spurstangenbelastung laufen rechnergesteuert ab. Die Antriebseinheit ist in 4 Achsen und die Belastungseinheit in 2 Achsen verstellbar.

Über TCP/IP-Schnittstelle kann von beliebigen Rechnern aus der Status der laufenden Prüfungen abgefragt werden.

Folgende Prüfungen können durchgeführt werden:

  • Sinusförmige Drehzahl- und Belastungsvorgabe
  • Sinusförmige Belastungsvorgabe auf die Spurstange mit einer Frequenz bis 30 Hz
  • Sinusförmige Belastungsvorgabe auf die Spurstange bei konstanter Drehzahl an der Eingangswelle
  • Konstante Belastungsvorgabe auf die Spurstange bei konstanter Drehzahl an der Eingangswelle
  • Verdrehung der Eingangswelle bei eingespannter Spurstange

Die Prüfparameter werden rechnergesteuert vorgegeben. Die Messwert-Erfassung und -Auswertung geschieht ebenfalls rechnergesteuert.

Prüfstand zur Durchführung von Einzel- und Dauertests an Axialgelenken

Der Axialgelenk-Prüfstand unterzieht verschiedenartige Axialgelenke harten Einzel- und Dauer-Belastungstests. Lastkollektive, Winkelbewegungen, Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind frei vorwählbar. Ausfallkriterium ist das auftretende Axialspiel oder der Bruch des Axialgelenkes.

Technische Kurzbeschreibung:

  • Der Prüfstand ermöglicht die gleichzeitige Prüfung von maximal 4 Axialgelenken.
  • Mit Hydraulikzylindern in Servobauart werden die Axialkraft pro Gelenk und die Winkelbewegung gemeinsam für alle Gelenke aufgebracht. Die Regelung von Axialkraft und Winkelbewegung erfolgt wahlweise linear oder sinusförmig.
  • Jede Prüfstelle ist separat gelagert und verfügt über individuelle Prüfadapter. Dies ermöglicht die gleichzeitige Prüfung unterschiedlicher Axialgelenke.
  • Die Ermittlung des Axialspiels erfolgt durch Messung der Bewegung zwischen Gehäuse und Gelenkstab bei vorgegebener Kraft auf das Axialgelenk. Bei Defekt eines Gelenks schaltet sich der jeweilige Zylinder ab. Ausfallzeit, Zyklenzahl und Axialspielverlauf werden protokolliert.

Servolenkungsprüfstand für die Entwicklung

Dieser Servolenkungsprüfstand testet unterschiedliche Zahnstangen-Lenkungen bei kurzen Umrüstzeiten. Er ist somit vor allem für die Lenkungsentwicklung geeignet. Als Zahnstangen-Belastungseinheit dienen vom PC angesteuerte Servozylinder.

Der Antriebskopf für die Eingangswelle – mit AC-Servomotor und Drehmoment-Messwelle – ist auf einem XYZ-Schlitten montiert und in 2 Ebenen schwenkbar.

Standardtests sind über Menü vorwählbar, Sondertests können am PC zusammengestellt werden.

Servolenkungs- und -pumpenprüfstand

Aufgabe:

Manuelle und rechnergesteuerte Funktionsprüfungen an mechanischen und hydraulischen Lenkgetrieben in Zahnstangen-Bauart. Es können folgende Funktionsprüfungen durchgeführt werden:

  • Lenkmoment-Kennlinie
  • Reibmoment-Kennlinie
  • Druck-Lenkradmoment-Kennlinie
  • Zahnstangenverschiebekraft-Kennlinie
  • Leckölverluste im Lenkgetriebe
  • Pulsationsversuche bei mechanischen Lenkgetrieben mit DV-Auswertung
  • Wirkungsgradmessung bei mechanischen Lenkgetrieben mit DV-Auswertung
  • Ermittlung Pumpenkennlinie der Servoölpumpe

Lösung:

Mechanische Ausführung

  • Grundgestell mit Grundplatte und integrierten T-Nuten-Schienen
  • Antriebseinheit mit Servomotor, Drehwinkel-, Drehmomenterfassung
  • Belastungseinheit über Servozylinder mit Kraft-/Wegmessung
  • Separater Ölpumpen-Teststand
  • Aufspannvorrichtungen

Hydraulische Ausführung

  • Aggregat für Servolenkungsversorgung
  • Aggregat für Servozylinder
  • Servozylinder als Belastungseinheit
  • Druckspeicher im Belastungskreislauf
  • Alternative Speisung des Lenkgetriebes über Fahrzeugpumpe

Elektrische Steuerung und Regelung

Die elektrische Steuerung ist als SPS-Steuerung ausgeführt. Der Prüfablauf lässt Hand-, Halbautomatik- und Automatikbetrieb zu. Im Automatikbetrieb werden vom Rechner über optoentkoppelte Ein-/Ausgänge die Prüfabläufe gesteuert. Ferner werden die Sollwerte für Antriebsdrehzahl, Lenkweg und Belastungskraft vom Rechner vorgegeben und geregelt. Bei der Belastungseinrichtung wird je nach Prüfvorgang Kraft- oder Wegregelung angewählt.

Die elektrischen Steuerungs- und Regelungseinrichtungen sind in drei 19”-Schaltschränken untergebracht. Die Bedien- und Anzeigeelemente sind in 19”-Frontplatten der Schaltschränke unter ergonomischen Gesichtspunkten angeordnet.

Elektrische Messtechnik

Zur Ermittlung der erforderlichen Messdaten sind folgende Messwertaufnehmer eingebaut:

  • 1 Differenzdruckaufnehmer (Hydraulikdruck an der Lenkung)
  • 1 Drehmomentaufnehmer (Antriebsmoment)
  • 1 Kraft-Aufnehmer (Belastungskraft auf der Antriebsseite der Lenkungen)
  • 1 Lenkungsdrehwinkel-Aufnehmer
  • 1 inkrementaler Lenkweg-Aufnehmer
  • 2 induktive Wegaufnehmer für Druckstück- und Buchsenspielmessung
  • 1 Durchflussmengenzähler
  • 2 Temperaturfühler (Hydraulikaggregat und Lenkungsvorlauf)

Die Messwertverstärker und Anpasseinheiten mit den zugeordneten Digitalanzeigen sind in 19”-Einschübe bzw. 19”-Frontplatten eingebaut. Zu jedem Messverstärkersignal ist ein per Rechner ansteuerbarer Tiefpassfilter eingebaut, um Störanteile des Messsignals auszufiltern.

Die gefilterten Messsignale werden auf A/D-Eingangskanäle des Rechnersystems geführt. Die gewünschten Messwerte können auch über den eingebauten X/Y-Schreiber aufgezeichnet werden.

Datenerfassungs- und Datenverarbeitungssystem

Das Datenerfassungs- und Datenverarbeitungssystem ist als 19”-Industrierechner aufgebaut.
Mit dem Rechner-System wird der Prüfablauf vorgegeben sowie die Messsignalerfassung während des Tests und die Auswertung der Ergebnisse nach dem Test vorgenommen.

Insgesamt werden 10 Messsignale im 100 Hz-Takt erfasst und gespeichert, ferner die Sollwerte für Antriebsdrehzahl und Belastungskraft bzw. Lenkweg im Rechner vorgegeben. Die Eingabe der Testparameter wird vom Bediener mit Hilfe einer Bildschirmführung am Terminal vorgenommen. Alle Vorgänge am System werden auf Wunsch protokolliert.

Um die Verdrahtung bzw. die Definition der Kalibrierfunktion überprüfen zu können, steht dem Benutzer ein Testprogramm zur Verfügung.

Die Filter-Charakteristik der TP-Filter kann über eine V24-Schnittstelle (RS 232 C) vom Rechner aus verändert werden.

Technologischer Prüfablauf

Bei Testdurchführung mit Hydraulikaggregat muss vor Prüfungsbeginn die Hydraulikaggregat-Heizung eingeschaltet werden, um das ATF-Öl auf die erforderliche Temperatur aufzuheizen. Im Pumpenbetrieb wird der Hydraulik-Kreislauf durch Bypass-Schaltung der Fahrzeugpumpe auf Solltemperatur gefahren.

Nachdem der Prüfling auf die entsprechende Aufspannvorrichtung montiert und die Verbindungselemente angekoppelt wurden, muss vor Prüfungsbeginn Hand-, Halbautomatik- oder Automatikbetrieb gewählt werden. Bei Automatikbetrieb werden die erforderlichen Prüfabläufe vom Rechner durchgeführt. Die ermittelten Versuchsdaten werden vom Rechner nach Beendigung des Prüfvorgangs als tabellarisches/graphisches Protokoll auf einen Drucker ausgegeben.

Lenkgetriebe-Prüfstand mit Doppelantriebswelle

Dieser Prüfstand führt manuelle und rechnergesteuerte Funktionsprüfungen an mechanischen und hydraulischen Lenkgetrieben durch. Es können sowohl Zahnstangen- als auch Kugelumlauf-Lenkungen getestet werden.

Komfortable Aufspannvorrichtungen und Andockeinheiten bieten hohe Flexibilität für den Modellwechsel.

Um die geforderte Genauigkeit bzw. die geforderten Maximalkräfte für das Reibmoment sowie das Bruchmoment der Lenkung zu erreichen, ist der Prüfstand mit zwei Messsträngen ausgerüstet. Im kleinen Messstrang werden Momente von etwa 0,5 Nm bis 50 Nm gemessen. Der große Messstrang misst Momente bis 750 Nm.

Zur Prüfung hydraulischer Lenkungen kann der Prüfstand mit einem regelbaren Ölversorgungsaggregat sowie mit Aufnahme und Antrieb der Original-Ölpumpe ausgestattet werden.

Folgende Funktionsprüfungen können durchgeführt werden:

  • Lenkwinkel
  • Lenkweg
  • Druck (Hydraulik regulierbar)
  • Leckölverlust
  • Hydropulsfrequenz
  • Spielmessung
  • Lenkmoment-Kennlinie
  • Reibmoment-Kennlinie
  • Druck-Lenkradmoment-Kennlinie
  • Zahnstangenverschiebekraft-Kennlinie
  • Druckspiel
  • Buchsenspiel
  • dynamisches Ritzeldrehmoment

Manuelle und rechnergesteuerte Festigkeitsprüfung:

  • Eingangsdrehmomentprüfung gemäß Vorschrift
  • Eingangsdrehmomentprüfung bis zum Versagen

Servolenkungspüfstand für 100 %-Prüfung in Fertigungslinien

Die Testmaschine realisiert alle Funktionsprüfungen von fertig montierten Zahnstangen-Servolenkungen in einer einzelnen, kompakten und hochpräzisen Maschine.

Die Prüflinge werden vollautomatisch zugeführt, angedockt und getestet.

Die Prüfergebnisse werden auf Datenträger und Netzserver gespeichert.

Durch automatische Erkennung der Lenkungstypen sind Modellwechsel ohne manuelle Eingriffe möglich.

Lenkgetriebe-Prüfstand

Aufgabe:

Manuelle und rechnergesteuerte Funktionsprüfungen an mechanischen und hydraulischen Lenkgetrieben in Zahnstangen- und Kugelumlauf-Bauart.

Es können folgende Funktionsprüfungen durchgeführt werden:

  • Kennlinien-Ermittlung mit rechnergestützter Auswertung
  • Lenkmoment-Kennlinie
  • Reibmoment-Kennlinie
  • Druck-Lenkradmoment-Kennlinie
  • Zahnstangenverschiebekraft-Kennlinie
  • Druckspiel
  • Buchsenspiel
  • Simulationsversuche für definierte Fahrzustände mit DV-Auswertung
  • Leckölverluste im Lenkgetriebe
  • Pulsationsversuche bei mechanischen Lenkgetrieben mit DV-Auswertung
  • Wirkungsgradmessung bei mechanischen Lenkgetrieben mit DV-Auswertung
  • Buchsenspiel- und Druckstückspiel-Messung mit DV-Auswertung

Lösung:

Mechanische Ausführung

Die mechanische Prüfeinrichtung besteht aus:

  • Grundgestell mit Grundplatte und integrierten T-Nuten-Schienen
  • Antriebseinheit
  • Belastungseinheit
  • Spielmesseinrichtungen für Druckstück-/Buchsenspiel
  • Aufspannvorrichtungen
  • Schutzhauben und Schutzvorrichtungen

Hydraulische Ausführung

Die Hydraulikanlage besteht aus:

  • Aggregat für Servolenkungsversorgung
  • Aggregat für Servozylinder
  • Servozylinder als Belastungseinheit
  • Druckspeicher im Belastungskreislauf

Elektrische Steuerung und Regelung

Die elektrische Steuerung ist als SPS-Steuerung ausgeführt. Der Prüfablauf lässt Hand-, Halbautomatik- und Automatikbetrieb zu. Im Automatikbetrieb werden vom Rechner über optoentkoppelte Ein-/Ausgänge die Prüfabläufe gesteuert. Ferner werden die Sollwerte für Antriebsdrehzahl, Lenkweg und Belastungskraft vom Rechner vorgegeben und geregelt. Bei der Belastungseinrichtung wird je nach Prüfvorgang Kraft- oder Wegregelung angewählt.

Die elektrischen Steuerungs- und Regelungseinrichtungen sind in 19”-Schaltschränken untergebracht. Die Bedien- und Anzeigeelemente sind in 19”-Frontplatten der Schaltschränke unter ergonomischen Gesichtspunkten angeordnet.

Elektrische Messtechnik

Zur Ermittlung der erforderlichen Messdaten sind folgende Messwertaufnehmer eingebaut:

  • 1 Differenzdruckaufnehmer (Hydraulikdruck an der Lenkung)
  • 1 Drehmomentaufnehmer (Antriebsmoment)
  • 1 Kraftaufnehmer (Belastungskraft auf der Antriebsseite der Lenkungen)
  • 1 Lenkungsdrehwinkel-Aufnehmer
  • 1 inkrementaler Lenkweg-Aufnehmer
  • 2 induktive Wegaufnehmer für Druckstück- und Buchsenspielmessung
  • 1 Durchflussmengenzähler
  • 2 Temperaturfühler (Hydraulikaggregat und Lenkungsvorlauf)

Die Messwertverstärker und Anpasseinheiten mit den zugeordneten Digitalanzeigen sind in 19”-Einschübe bzw. 19”-Frontplatten eingebaut.
Zu jedem Messverstärkersignal ist ein per Rechner ansteuerbarer Tiefpassfilter eingebaut, um Störanteile des Messsignals auszufiltern.

Die gefilterten Messsignale werden auf A/D-Eingangskanäle des Rechnersystems geführt.
Die gewünschten Messwerte können auch über den eingebauten X/Y-Schreiber aufgezeichnet werden.

Datenerfassungs- und Datenverarbeitungssystem

Mit Hilfe eines PCs werden der Prüfablauf vorgegeben sowie die Messsignal-Erfassung während des Tests und die Auswertung der Ergebnisse nach dem Test vorgenommen. Insgesamt werden 10 Messsignale im 100 Hz-Takt erfasst und gespeichert, ferner die Sollwerte für Antriebsdrehzahl und Belastungskraft bzw. Lenkweg im Rechner vorgegeben.

Die Eingabe der Testparameter wird vom Bediener mit Hilfe einer Bildschirmführung am Terminal vorgenommen. Alle Vorgänge am System werden auf Wunsch protokolliert. Um die Verdrahtung bzw. die Definition der Kalibrierfunktion überprüfen zu können, steht dem Benutzer ein Testprogramm zur Verfügung.
Die Filtercharakteristik der TP-Filter kann über eine V24-Schnittstelle (RS 232 C) vom Rechner aus verändert werden.

Technologischer Prüfablauf

Vor Prüfungsbeginn muss die Hydraulikaggregat-Heizung eingeschaltet werden, um das ATF-Öl auf die erforderliche Temperatur aufzuheizen.

Nachdem der Prüfling auf die entsprechende Aufspannvorrichtung montiert und die Verbindungselemente angekoppelt wurden, muss vor Prüfungsbeginn entweder Hand-, Halbautomatik- oder Automatikbetrieb gewählt werden. Bei Automatikbetrieb werden die erforderlichen Prüfabläufe vom Rechner durchgeführt.

Die ermittelten Versuchsdaten werden vom Rechner nach Beendigung des Prüfvorgangs als tabellarisches/graphisches Protokoll von einem DIN A3-Drucker als Diagramme ausgegeben.

Testeinrichtung für Lenkstangen

Dieser Prüfstand dient zur Untersuchung des Verschleißes von Lenksträngen.

Die Prüfung wird wahlweise über Drehwinkel oder Drehmoment gesteuert.

Die Antriebs- und Belastungseinheit wird auf einem T-Nutenfeld in der gewünschten Position fixiert. Drehwinkel und Geschwindigkeit werden durch Eingabe in eine NC vorgewählt. Für Rechts- bzw. Linksdrehung können unterschiedliche Belastungsmomente vorgegeben werden.

Handbetätigter Lenkungsprüfstand

Aufgabe:

Zur sporadischen Prüfung von Lenkungen im Wareneingang wurde ein Prüfstand benötigt.

Mit dem Prüfstand werden folgende Parameter gemessen:

  • Gängigkeit der Lenkung
  • Geräuschentwicklung
  • Drehmoment
  • Ventilfunktion

Die Daten müssen auf einem Mehrkanalschreiber aufgezeichnet werden.

Lösung:

Der Prüfstand besteht aus drei Teilen:

  1. Grundaufbau mit Aufspannvorrichtung, Handrad mit Messwelle, Belastungszylinder und Messwegesystem
  2. Steuerschrank mit eingebautem 2- oder 4-Kanalschreiber mit Stromversorgung, Messelektronik und Bedienertableau
  3. Hydraulikaggregat mit Heizung für die Versorgung der Lenkung mit Öl

Durchführbare Prüfungen:

  • Gängigkeit der Lenkung (Verschiebekraft): Mit dem Belastungszylinder wird die Verschiebekraft und die Gängigkeit von Anschlag zu Anschlag ermittelt und als Kraft-/Wegdiagramm dokumentiert. In der Aufzeichnung ist jede Unregelmäßigkeit der Gängigkeit erkennbar.
  • Geräuschentwicklung: Durch Regelung der Durchlaufmenge und Druckerhöhung kann die Geräuschentwicklung getestet werden.
  • Drehmomentprüfung: Die Prüfung geschieht ohne hydraulische Unterstützung. Die Lenkung wird langsam bewegt, und zwar von Anschlag zu Anschlag. Die Kräfte und der Weg werden als Drehmoment-Weg- oder -Winkeldiagramm dokumentiert.
  • Ventilkennlinie: Die Kennlinienaufnahme des Lenkdrehmoments über Druck zeigt die Druckverstärkung vom Steuerventil der Servolenkung. Die Messung geschieht kurz vor dem Anschlag der Lenkung, dabei kann auch der Leckstrom des Ventiles gemessen werden.