EU-Projekt SPARC : Ergebnisse und Anwendung

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Der neue sPC (small Passenger Car) VeHiL Prüfstand, der in dem SPARC-Projekt entwickelt wurde, hatte man im Juni 2005 vorgestellt. Mit dem Ziel, den Großteil aller Drive-by-Wire-Funktionalitäten eines Fahrzeugs testen zu können, hatte Schenck Final Assembly Products Püttlingen an der Entwicklung von Prüfständen für neue Fahrzeug-Generationen gearbeitet und hat nun ein ersten Prototyp der neuen Prüfstand-Generation bei DaimlerChrysler in Untertürkheim stehen.


Offizielle Präsentation des sPC VeHiL

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Am 22. Juni 2005 fand die erste offizielle Präsentation des sPC VeHiL, einer der beiden Prüfständen, die innerhalb des EU-Projekts SPARC geplant und umgesetzt wurden, bei DaimlerChrysler Untertürkheim statt. Seit Juli ist der Prüfstandes offen für Entwicklungsingenieure von Daimler Chrysler, Schenck FAP und allen anderen Partnern des SPARC-Projekts. Von nun an werden wir über die Möglichkeiten und die Potentiale in Bezug auf die Entwicklung neuer Fahrzeugtechnologien und Funktionalitäten auf mechatronische und intelligente Systeme lernen.


Die Potentiale der sPC VeHiL Prüfstände

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Der sPC VeHiL Prüfstand und der Prototyp der neuen Prüfstands-Generation ist für die künftige Fahrzeugentwicklung von großem Interesse. Wegen dem strengen modularem Aufbau, haben diese Prüfstände das Potenziale für die Mehrheit aller mechatronischen und mechanischen Komponenten des modernen Autos in der Entwicklungsphase testen zu können und auch in dem Abschluss (EoL)-Tests innerhalb der Endmontagelinie (siehe unten). Durch die strikte Verwendung der neuen Prüfstands-Generation, ist OEM nun in der Lage, alle Vorteile der fortschrittlichen Konzept zu entnehmen. Von der Entwicklung der modernen Fahrzeuge, mit den verschiedenen Komponenten und integrierten Systemen, bis zu dem Fahrzeugproduktionsprozess, in dem alle notwendigen Prüfverfahren im Rahmen der Endmontage eine hohe Produktqualität und reibungslose funktionierende Systeme garantieren.


Vorteile für die Entwicklung

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Mit dem 4-Motorkonzept der Schenck Final Assembly Products (verwendet seit mehr als 9 Jahren im Rahmen der gemeinsamen Endprüfstände "x-road") ist es möglich, fast jede Situation zu simulieren in die ein Fahrzeug auch auf einer realen Straße kommen könnte und mit dem Vorteil einer sehr hohen Reproduzierbarkeit!

Zusätzlich zu den Möglichkeiten eines gemeinsamen x-road Rollenprüfstands, um die Kurven fahren (auch mit unterschiedlichen Raddrehzahlen und die Anwendung unterschiedlicher Schlupfkoeffizienten für jedes einzelne Rad und auch ein echter Vorderräder Lenkwinkel, Bild 3) können Straßenneigungen und Bremskräfte simuliert werden. Die dabei auftretenden Querbeschleunigungen auf die Karosserie und die Scherwinkel bei Kurvenfahrt, können durch eine parallel laufende Fahrzeugsimulation simuliert werden und werden an die entsprechenden Fahrzeugsteuergeräte (Bild 4) mit Hilfe eines ordnungsgemäßen Betrieb der Kommunikationgeräte übertragen (z.B. über CAR Link, ein anderes Produkt von Schenck FAP).


Andere Möglichkeiten der neuen VeHiL Prüfstände in der Fahrzeugentwicklung sind:

  • Der Prüfstand stellt ein integriertes Konzept für Funktionstests und Gesamtfahrzeugtests
  • Testläufe für etablierte Funktionen des Fahrzeugs können vollständig automatisiert werden
  • Dokumentation bestimmter Testläufe kann vollständig automatisiert werden und für die Endproduktion als ein Konzept benutzt werden
  • Zusammenstellung von Visualisierungs / Hilfsmittel basierten Testfällen
  • Tests mit einem realem Gesamtfahrzeug unter realen Bedingungen (Straßensimulation)
  • Real, das dynamische Verhalten des Antriebsstrangs, ohne die Verwendung von komplexen Simulationen
  • Hohe Reproduzierbarkeit
  • Optimierung und Vorbereitung der Winter-Tests auf stationären Prüfständen (hoch reproduzierbare Straßen und Labor Bedingungen)
  • Reproduzierbare akustische Tests (NVH) innerhalb des gesamten Antriebsstrangs
  • Tests mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten ESP Plus, real ASR Tests, ABS Plus, mue-Split, ...

 

Eine komplette Straßensimulation einschließlich aller auftretenden Kräfte und Momente in der Radaufhängung (z. B. Spur und Sturz verändert bei Kurvenfahrt, Druck und Drehmomente während seitliche Kräfte auf den Reifen Kontaktfläche), kann auf das gesamte Fahrzeug mit Hilfe von speziellen kleine Simulationsaktoren auf dem sPC VeHiL Prüfstand, bei allen möglichen Betriebsfreiheitsgraden, gegeben werden.


Vorteile in der Fahrzeugproduktion

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Mit der neuen Prüfstand-Generation, der Inline-Funktion Tester (IFT), kommen in das Fließband weitere Vorteile des neuen Konzeptes.

Bei näherer Betrachtung der heutigen (EOL)-Testverfahren, erkennen Ingenieure der Schenck Final Assembly Products bestimmte Optimierungspotenziale. Gemäß den Zykluszeit-Interessen, teilen sich die heutige Endmontage Fertigungsstraßen in bis zu 6 parallel abschließenden Prüfstände (Achsvermessung und Rollenprüfstände, Bild 5). Nach dem letzten Förderband und dem endgültigem Plattenband, fährt das Fahrzeug durch die Kraft des eigenen Motor in das beschriebenen Testfeld (Arbeiter). Durch menschlichen Einfluss und das Aufteil-Verfahren von einer Fertigungslinie in so vielen Prüfständen, ist der Prozess selbst in diesem Bereich nicht auf Zeit, Raum, Struktur und andere Tatsachen optimiert. Darüber hinaus wird eine enorme Belüftung wegen der Autoabgase und andere Dämpfe (z. B. Verdampfung aus dem Motor Erhaltung etc.) in diesem großen Prüfbereich benötigt. Zum Schluss, nach dem dynamischen Rollenprüfstand, haben fast alle OEMs viel Mühe, z.B. beim anbringen der Bodenverkleidungen und beim so genannte heißen Motortest, um abschließend Auslauf zu überprüfen oder visuellen Check an Unterboden durchzuführen. Mit dem neuen InLine Function Tester (IFT), basierend auf dem sPC VeHiL, gelang es der Schenck Final Assembly Products ein vollautomatischen Fahrzeugprüfstand innerhalb der Montagelinie zu entwickeln.

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Der neue Prüfstand ist direkt in der Fertigungslinie platziert und kann dem Fahrzeug innerhalb von wenigen Sekunden mit Hilfe von speziellen Adapter-Discs automatisch angepasst werden. Diese Adapter-Discs werden in einem früheren Schritt an dem Spurkranz (entweder manuell oder sogar vollständig mit Hilfe von Robotern automatisiert) fixiert.

Dabei wird das Fahrzeug mit Hilfe einer hochschiebbaren (Bild 6) oder auch mit einer standard (Nicht Liftfähige) Fördertechnik, die nur auf einer Ebene ist, in den stationären IFT transportiert. Sodass, das IFT nur mit einigen kleinen Nachrüstungen fast an jede Autoanlage angepasst werden kann. Die Adapter Discs können auch als ein sehr präzises Werkzeug für Spur und Sturzmessung verwendet werden, da nur kleinen Änderungen zum Anpassen erforderlich sind. Eine InLine Achsvermessung (IWA) ist direkt nach (oder vor) dem IFT Prüfstand sinnvoll (Bild 7).

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Einer der oben genannten Übergänge sollte die Fixierung der Reifen direkt nach dem IFT / IWA sein (Bild 7). Hier kann die de-Adaption der Adapters Disc zusammen mit der Montage der Reifen in einem einzigen Schritt ablaufen (auch nur von einem Roboter, Konzepte dafür wurden bereits entwickelt).

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Parallel zu diesem Schritt kann der heiße Motortest durchgeführt werden und es kann alles was in der Regel in diesem Bereich vorkommt, unter der Bodenerkleidung am Auto behoben werden, ohne die Notwendigkeit einer Grube und ohne alle logistischen Probleme.

Bei dem IFT können alle Tests, die heute im x-road Prüfstand getan werden, nun innerhalb der Fertigungslinie durchgeführt werden. Schenck FAP Engineers enthalten ebenfalls Lenkaktivität und das Testpotential kommen mit dieser neuen Funktionalität (Tests von ESP Plus, Überlagerungslenkung, Kalibrierung der Einparkhilfe und andere Fahrer-Assistenz-Systeme wie Spurhalteassistent und Spurwechselunterstützung etc.).

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So fand man heraus durch testen, dass je nach Zeit-Zyklen, effiziente Prüfstand und Auslastung der Arbeitskräfte, es unerwünscht ist alle Prüfstände innerhalb dieser Umstellungen zu ersetzen. Vielmehr ist es nun sinnvoll, um die so genannten Heavy Tests, wie hohe Beschleunigung und Verzögerungstest, zu integrieren, warmen Motor Verfahren einzuführen, z.B. Motorkalibrierung und entsprechende Elektro-/ Elektroniktests innerhalb der Montagelinie zu tun (siehe auch blauen Streifen in Bild 7). Tests wie Fahrzeug-Fahrverhaltens Auswertung (z.B. Spurstabilität) und einige abschließende elektronische Kontrollen, am Ende sollte das noch durch einen menschlichen Fahrer (z.B. auf einem dynamische Rollenprüfstand, Bild 9) durchgeführt werden. Diese Tests sollten auch noch mit den Reifen durchgeführt werden.

Für weitere Informationen stehe ich Ihnen die Ansprechpartner zur Verfügung.

 

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Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik

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