CN102047091B - 用于监控水弹性接头的性能、特别是刚度和相位的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于试验弹性接头的性能，尤其是刚度和相位的方法，所述弹性接头用于连接两个其它零件，同时滤除在这两个其它零件之间传递的振动，所述弹性接头用于在轴向、径向或扭转方向中工作，设置或不设置一个或多个水弹性腔体以及两个圆筒形同心支承元件，内支承元件的很大部分位于由外支承元件限定的体积内，所述两个支承元件通过由一组橡胶或弹性体部件或者在可用的情况下由一组塑料和金属零件连接在一起，其中，所述支承元件本身分别附接到所述弹性接头连接的两个其它零件上，其中，在弹性接头生产线的定时内，即，小于10秒的周期时间内应用冲击试验技术，以用于通过弹性接头的受冲击区域的振荡的频率分析来区分优质接头和劣质接头，其特征在于，将频率分析的相位移值与允许的相位移带宽进行比较。

Description

用于监控水弹性接头的性能、特别是刚度和相位的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制水弹性接头(hydro-elastic joint)的性能、特别是刚度和相位的方法和装置。这些装置的最常见应用领域为涉及建立汽车或公用车辆的地面接触的领域，特别是当它们用作鞍座和底盘之间的间隔件或作为电机支承件或作为传动元件或用于建立车辆的地面接触的元件的扭转振动吸收器时是这样。

背景技术

下面，除了说明一个或其它产品的具体特性的情况之外，将使用通用术语“弹性接头”来表示这些间隔件、支承件或关节。

这些弹性接头位于待连接的两个零件的接触面上，并且用于滤除及改变在待组装的两个零件之间传递的振动的相位。这些弹性接头通常包括两个金属支承元件，其中第一外支承元件为任意轮廓的圆筒形形状，并且第二支承元件同样为圆筒形并且很大一部分位于由第一支承元件限定的体积内。这两个支承元件通过橡胶或弹性零件以及如果合适的话由塑料或金属制成的其它零件彼此连接。有时候，两个支承元件之间的零件的形状和布置使得在两个支承元件之间设置一个或多个密封的水弹性腔体，该密封的水弹性腔体通过校准孔彼此连通，并且由水式或乙二醇式液体或由气体进行填充。两个支承元件之间的部件与后者形成了一般不可拆卸的单元。正是这种单元被称为“弹性接头”。弹性接头具有理论上的主工作轴线，在某些类型的弹性接头中，该主工作轴线与两个支承元件的对称轴线一致。该理论工作轴线是在车辆上工作期间一个支承元件相对于另一个支承元件的轴向或径向运动的轴线，或者是在车辆上工作期间一个支承元件相对于另一个支承元件转动的轴线。这就可以设想到，弹性接头并不承受容易使弹性接头变形的偏心载荷或干预载荷。像上文所述那样形成的弹性接头为本发明的方法和装置所想要实现的目的。

弹性接头的内支承元件及外支承元件分别附接到待组装的两个零件上。因此，迫使从一个零件传递到另一个零件的动态振动通过设置在两个支承元件之间并且连接到后一个支承元件上的“橡胶、塑料和可能的水弹性腔体”混合系统。由此，在输入和输出信号之间产生了相位移动，这种相位移动随着激发频率的变化而变化。因此，这种系统对于不同的可能存在的激发频率的滤除性能明显变得很重要，带有制造缺陷的弹性接头在某些频率下的相位移动可认为是优质的，而在其它频率下的相位移动可认为是劣质的。因此，弹性接头的滤除性能对于跨越要考虑的整个频率范围的车辆的舒适性来说是至关重要的。

在现有技术条件下，为了对在加工过程中的弹性接头的性能进行控制，使用了伺服液压机器，该伺服液压机器将幅值和频率恒定的正弦运动施加到其中一个支承元件上，并在另一个支承元件上测量输出信号的相位。这些输出信号值取决于输入信号的频率，并且基本上以非比例方式随着频率而变化。附图A示意性示出现有技术中用于检测弹性接头的性能的功能的原理。弹性接头a包括第一支承元件b和第二支承元件c。第一支承元件通过弹簧d以及并联的阻尼器e而连接到第二支承元件上。第一支承元件b是固定的，而第二支承元件c则由频率发生器以恒定的幅值、增大的频率以及预定的力f来激励。该弹性接头的特性通过频率扫描来确定。通过频率扫描需要很长的时间，例如大于30秒。此外，执行这种频率扫描的仪器非常昂贵。为了避免在检查这些值时花费过多时间，通常将试验/测试限定为少数几个有限的正弦输入信号频率，有时限定为一种单一的频率。因此，人们接受对于其它频率的可能的性能偏差。这些对于不同频率的试验称为“控制点”。即使将试验限定为少数几个控制点时，试验一个弹性接头的周期时间也达到大于10秒，这对于将这种试验机结合到生产线中来说也是太长了。因此，必须在与生产线分离的另一个车间中在再加工程序中进行这些试验，而不可能对上游操作的性能采取即时措施以便校正可能的偏差。实施对支承元件的上游生产过程产生即时影响的连续试验在经济上是不可能的。

另一方面，购买这些弹性接头的车辆制造商只要求在整个频率范围内考虑规范，如果例如，他们指定了在某些频率范围内不应当超过一定值的最小刚度，则有可能发生使用当前的方法在单一的精确频率下试验弹性接头时，零件被错误地宣称为是劣质的情况，这是因为并未在相邻的频率下试验弹性接头。相反地，即使频率响应在其它频率范围内显示了偏差，也可能由单一的正控制点而被错误地认为弹性接头是优质的。因此，有必要增加测量点的数量，然而这在工业上是不可行的。

最后，在现有技术状态下，以限定的方向将正弦运动施加到弹性接头的限定区域中。但是，这些弹性接头仍具有多个自由度，并且有时在车辆上具有稍稍偏离它们本身的对称轴的线的工作方向。当前试验机并不允许以产业化且经济的方式在偏心位置中进行这种试验。

美国专利申请US 2003/0172714A1公开了用于评价减振器的设备和程序。该设备使用附设有锤子的臂，该臂由于重力的作用而从预定的静止位置下降到减震器，以便产生冲击。使用频率分析来确定谐振频率。此外，可从光谱分析的最大值来区分优质产品和劣质产品。该专利申请中公开的方法并不允许检验水弹性接头的液压构件的特性。此外，控制周期是由臂从冲击位置到静止位置的位移时间以及由下降时间来限定的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种在极短的周期内试验水弹性接头的液压构件的性能，特别是阻尼特性的方法和装置。

第一个权利要求涉及下述方法：该方法为在生产线中使用冲击仪器，而不会降低生产速度，该方法是对现有技术的一种改进，其在第一支承元件上冲击小于15毫秒的时间。该方法与相同的支承元件在0到2000Hz、更一般地在0到1000Hz的总频率范围内的刚度和相位的响应分析相结合，并且与根据可能的故障性质指示来同时识别优质及劣质接头、而第二支承元件在整个试验期间通过外夹紧装置保持固定相结合，其中，包括弹性接头的定位、其在冲击之后的拆卸以及测量的总体时间总计小于10秒。当对其中一个支承元件施加冲击时，其输出信号的频率分析方便地允许与允许带宽进行总体或局部比较，以便自动检测误差之外的点以及它们产生时的频率。同样作为“工具锤”或“冲击试验”已知的冲击技术在很长时间已经为人所知。该理论基于用于激励结构的类似于狄拉克脉冲的非常短的冲击的使用，并且基于这种结构在整个频率范围内的响应的傅立叶变换。这种方法用于，例如试验零件的功能性或完整性，正如1982年8月3日的美国专利4,342,229、20/7/2006公布的专利WO/2006/074506或26/10/2006公布的专利JP 2006292481所公开的那样。然而，据我们所知，这种技术从未用于试验具有或不具有水弹性腔体的大量弹性接头产品，从未用于同时分析冲击及其对于一个以及相同的支承元件的位移、载荷和相位移的作用，而同时将接头分成优劣接头和劣质接头而不会降低生产线的工作效率。因此，本发明是现有方法在弹性接头领域的新应用，以便将试验集成到生产线中而可望周期小于10秒，并且以便能够对劣质弹性接头进行无错分离而不会有错误地丢弃优质接头的风险，并且以便能够通过结果分析获取关于不一致性产生原因的知识。

在一个实施例中，本发明涉及一种用于试验弹性接头的性能，尤其是刚度和相位的方法，所述弹性接头用于连接两个其它零件，同时滤除在这两个其它零件之间传递的振动。所述弹性接头用于在轴向、径向或扭转方向中工作，设置或不设置一个或多个水弹性腔体，尤其是由诸如液压液体或液压气体的液压流体填充的水弹性腔体。所述弹性接头由两个同心的圆筒形支承元件构成，内支承元件的很大部分位于由外支承元件限定的体积内，所述两个支承元件通过由橡胶或弹性体制成，以及在可用的情况下由塑料和金属零件制成的部件连接在一起，其中，所述支承元件本身分别附接到所述弹性接头连接的两个其它零件上。在该方法中，在弹性接头生产线的定时(即，小于10秒的周期时间)内应用冲击试验技术，以用于通过对弹性接头冲击区域的振荡的频率分析来区分优质接头和劣质接头。将频率分析的相位移值与允许的相位移带宽进行比较。例如，可以由包络线来限定允许的相位移的带宽。

通常，在至少一个给定的有限频率范围内比较频率分析产生的相位移值，所述给定的频带特别位于0到2000Hz的总频率范围内。在另一个实施例中，在至少一个有限频率范围内，或至少两个给定的有限频率范围对频率分析产生的相位移值进行比较，其中，所述给定的有限频率范围特别在0到2000Hz的总频率范围内，其中，特别地，所述给定的有限频率范围彼此特别间隔开至少10Hz。

例如，将有限的频率范围限定在特别的相位移参考曲线中的相对最大和/或相对最小相位移的频率值附近。

在一个实施例中，频率范围从大约100Hz延伸到大约200Hz，特别是在大约120Hz和大约180Hz之间，从大约200Hz延伸到大约300Hz，特别是在大约220Hz和大约290Hz之间，和/或从大约350Hz延伸到大约450Hz，特别是在大约370Hz和大约430Hz之间。在另一个实施例中，将若干有限频率范围的相位移值或模数值与参考值，例如允许的带宽进行比较。

在另一个实施例中，将频率范围限定在参考曲线的相位移的90到180度的转换频率值附近。

在另一个实施例中，本发明涉及一种用于试验弹性接头的性能，尤其是刚度和相位的方法，所述弹性接头用于连接两个其它零件，同时滤除在这两个其它零件之间传递的振动，所述弹性接头用于在轴向、径向或扭转方向中工作，并且设置或不设置一个或多个水弹性腔体，尤其是由诸如液压液体或液压气体的液压流体填充的水弹性腔体，所述接头由两个同心的圆筒形支承元件构成，其中，内支承元件的很大部分位于由外支承元件限定的体积内，所述两个支承元件通过由一组橡胶或弹性体部件以及在可用的情况下由一组塑料和金属零件连接在一起。所述支承元件本身分别附接到所述弹性接头连接的两个其它零件的其中一个上。在该方法中，在弹性接头生产线的定时(即，小于10秒的周期时间)内应用冲击试验技术，以用于通过对弹性接头特别是在0和2000Hz的总频率范围内的冲击区域的振荡的频率分析来区分优质接头和劣质接头，其特征在于，将频率分析的模数值与允许的模数带宽进行比较，所述模数带宽包络了有限频率范围内、尤其是大约50到大约250Hz范围内的参考模数曲线。所述有限频率范围包括在总频率范围内，并且限定在参考曲线的第一谐振峰值频率附近，其中，所述第一谐振峰值频率的频率值小于参考曲线的第二谐振峰值的频率值。

在一个实施例中，有限的频率范围从大约50Hz延伸到大约250Hz，特别是在大约100Hz和大约200Hz之间。

在一种实施方式的实施例中，由试验弹性接头的频率分析、尤其是在有限频率范围内的频率分析产生的模数值形成了一个曲线，所述曲线描绘了相对最大值以及接着的相对最小值，将所述相对最小值的频率与预定的频带，尤其是在大约140Hz和大约150Hz之间的频带进行比较，所述频率优选在用于优质接头的预定频带内，和/或第二曲线描绘了相对最大值以及接着的相对最小值，其中，将所述相对最小值与预定值进行比较，特别地，所述相对最小值小于或等于用于优质接头的预定值。

例如，在一个实施例中，在两个有限频率范围内比较对受冲击的支承元件的振荡的频率分析产生的模数值，将第一有限频率范围限定在参考曲线的第一谐振峰值频率附近，将第二有限频率范围限定成与所述第一有限频率范围间隔开，尤其是间隔开至少100Hz。

在一个实施例中，将第二有限频率范围限定在参考曲线的第二谐振峰值频率附近，特别是参考模数曲线的绝对最大值的频率附近，优选在大约350Hz和大约450Hz之间，和/或所述第二限定频率范围从大约500Hz延伸到大约800Hz，特别是在大约550Hz和大约700Hz之间。在一个实施例中，所述第一峰值的模数值小于第二峰值的模数值。

在另一个实施例中，频率间隔内的模数的或相位移的参考曲线通过优质参考弹性接头的冲击分析或通过对优质参考接头进行数字仿真产生。

在一个实施例中，包络模数曲线或相位移曲线的允许频带由最大模数值或相位移值曲线形成，以及由最小模数值或相位移值曲线形成，最大及最小模数值或相位移值曲线彼此之间特别地具有小于参考相位移的模数曲线最大值的大约15％、特别是小于大约10％、优选小于大约5％的间距。

此外，本发明涉及一种用于试验水弹性接头的刚度或相位的装置，所述接头用于连接两个其它零件，同时滤除在这两个其它零件之间传递的振动，所述弹性接头用于在轴向、径向或扭转方向中工作，并且设置或不设置一个或多个水弹性腔体，尤其是由诸如液压液体或液压气体的液压流体填充的水弹性腔体，所述接头由两个同心的圆筒形支承元件构成，内支承元件的很大部分位于由外支承元件限定的体积内，所述两个支承元件通过一组橡胶或弹性体部件，以及在可用的情况下，一组塑料和金属零件零件连接在一起。所述支承元件本身分别附接到所述弹性接头连接的两个其它零件上，其中，所述装置包括用于在其中一个支承元件上施加冲击的冲击头，和用于保持将弹性接头夹紧在另一个支承元件上而不会使其永久变形的支承件，该弹性接头被不可动地附接，其特征在于，所述装置还包括用于使冲击头加速至支承元件上的电磁致动器。

在一个实施例中，将所述装置设计为在弹性接头上施加180N到300N、优选为200N到270N，尤其是大约210N的冲击载荷。

与要求保护的方法相关联的要求保护的装置允许实时控制施加在支承元件上的冲击，使得其能够一直执行而不会回弹，并且在基本上等于存储的小于15毫秒的设定值的时期内，冲击载荷的频谱和其值与所存储的设定值一致。因此，本发明的冲击方法和冲击装置是对现有技术的一种改进，这是因为所述装置能够自我控制，即能够在对“弹性接头”产品进行试验之外还能控制自身的冲击过程。

在通过冲击进行的性能控制领域中，该方法与现有技术的区别还在于，所选的支承元件(另一个支承元件是固定的)上的冲击点的位置自身可选择在理论工作轴线或对称轴线的外侧，而若干位移传感器则位于所选的支承元件的多个位置上，使得对承受中心或偏心载荷或扭矩的弹性接头在稍微有点变形的状态下的工作进行模拟；这就考虑了实时操作期间弹性接头在车辆上的变形，并且考虑了其上的输出信号被测量的弹性接头的位移并不总是与最初脉冲的方向共线的事实。可以理解的是，可同时分析不同输出传感器的响应，以便使生产线的定时保持不变。

所述方法及其相关装置与冲击试验相关现有技术的区别还在于，在将中心或偏心载荷施加到其位移要被进行频率分析的支承元件上时，以这样一种方式使用输出传感器，即，在试验期间，复制类似于实际应用条件的几何形状；例如，由于待组装的两个零件传递的载荷，外及内支承元件的轴线不再一致。或者例如，当所述两个支承元件的轴线保持共线，但是其中一个支承元件承受围绕其轴线的相对于另一个支承元件的旋转运动时，或者一个支承元件承受沿其轴线相对于另一个支承元件的运动时。可以理解的是，将所施加的载荷保持为低值，因此排除了弹性接头的永久变形。的用于试验轻微变形的弹性接头的第一变形包括将输出传感器安装在弹性校准装置上、并且压缩该弹性装置直到邻接待分析的支承元件的输出传感器指示了用于推动所述支承元件的力为止。因此，输出传感器必须为主动型的，从而能够将载荷变化转换成电压变化。冲击力本身必须大于传感器施加在其所应用的支承元件上的力。如果希望避免使用传感器直接进行推动，另一种变形存在于通过独立于输出传感器的装置而将载荷施加在要受冲击的支承元件上；例如，校准弹簧或其载荷-位移特征曲线精确已知的任何其它弹性装置。这种情况下，在测量期间，就通过磁装置将输出传感器固定到其冲击响应被分析的支承元件上。也可以使用激光传感器，该激光传感器无需与支承元件直接接触。

可以理解的是，在任何情况下冲击力都被选择为使得不会有弹性接头永久变形或损坏的风险。

也可以将所述装置设想成使得输出传感器与支承元件自动接触，所述支承元件的位移是通过频率分析来测量的。这种条件可利用附设于传感器上的磁支承元件来方便地实现，其中，所述磁支承元件将其本身附接到所述支承元件的限定区域上，并且其几何形状最好与所述支承元件的部分相配合，以便一直正确地定位传感器。这种结构对于压电传感器是很有用的。另一种方案包括以精确的力使得弹性接头可逆变形的方式以所述力将传感器压在支承元件的、其位移要通过频率分析来测量的预定位置上，从而能够接近接头在使用时的某些使用条件。应当理解的是，同样能够通过非接触式激光传感器或通过使用不同类型传感器的混合来测量输出信号，有些包括简单的磁接触，有些能够施加载荷，有些是非接触式的。

下面将对上面解释的原理特性的某些细节或变形进行说明，并且示出与本发明对应的装置的某些实施例。

附图说明

图1为本发明的用于试验具有轴向工作方向的水弹性支承斜撑式(hydro-elastic support sprag type)弹性接头的装置的示意性截面图。

图2为将图1的弹性接头夹持到其试验装置中的方式的示意性透视图。

图3为本发明的用于试验具有径向工作方向的轴承式水弹性接头的装置的示意性截面图。

图4为本发明的用于试验具有扭转工作方向的轴承的装置的示意性截面图。

图5显示了冲击系统具体实施例的细部。

图6示意性显示了冲击系统的另一个实施例。

图7a显示了位于冲击系统内的载荷传感器产生的信号曲线。

图7b显示了位移传感器产生的信号曲线。

图8显示了水弹性接头试验的示意性操作原理。

图9显示为载荷传感器产生的信号的频率分析曲线。

图10a显示为应用了位移传感器和载荷传感器的支承元件受到冲击激励时这些传感器上产生的信号的频率分析的模数曲线，

图10b显示为应用了载荷传感器和位移传感器的支承元件受到冲击激励时这些传感器上产生的信号的频率分析的相位移曲线，

图11和图12图示了本方法在由于一个支承元件相对于另一个支承元件平移或旋转运动而有目的地变形的弹性接头上的应用。

具体实施方式

在图1中，水弹性接头1包括具有向下折的卡圈11的外圆筒形金属支承元件10，最初与外支承元件10同轴的内支承元件12，装配在内支承元件12上的塑料间隔件13，若干个加工过的用于提高粘性并且粘在或装配在一个或另一个支承元件上的弹性部段14、15和16，以及两个水弹性腔体17。在本实施例中，弹性接头1具有理论工作轴线18，该理论工作轴线18同样是弹性接头的对称轴线。生产周期期间，该弹性接头放置在两个壳体20和21之间，这两个壳体在外支承元件10上以足够大的力挤压弹性接头，以便避免冲击期间弹性接头的任何滑动，同时还避免其永久变形。在本实施例中，外支承元件10的圆形卡圈11搁在两个半壳体20和21上，但是某些类似的弹性接头并不具有卡圈，因此很好地控制两个半壳体20和21施加在其所夹持的支承元件上的夹持力是很重要的。这些半壳体20和21可采用用于封闭和夹紧的各种形状以及各种装置。然而，它们必须具有足够大的性能和刚性，以便不会破坏输出信号的分析。

冲击系统由组件3来表示，其包括专用气缸31、设置在气缸输出杆和冲击头33之间的载荷传感器32。当触发冲击时，系统3沿方向35朝向内支承元件12发射冲击头33，在本实施例中，方向35本身与弹性接头的理论工作轴线18一致。在该图中，冲击期间用34来表示冲击头33，与内支承元件的接触均匀发生在支承元件的内孔121的边缘上。一旦发生冲击，系统3瞬时后退以便避免冲击头33在弹性接头上持续接触。将冲击系统稍微偏向理论工作轴线18的右侧或左侧将不会超出本发明的范围。在这种情况下，由冲击头33和内支承元件12之间的碰撞产生的冲击将偏离轴线18的中心。同样，如果其更适合于弹性接头的形状和冲击程序，则对弹性接头的内支承元件12进行卷边以及在外支承元件10上施加冲击并进行位移测量将不会超出本发明的范围。在这种情况下，是内支承元件12需要例如通过导入内支承元件的孔121中的可膨胀卡盘进行刚性附接，然后在对外支承元件10进行冲击试验期间将该支承元件挡住。

在图1中，用标记4来表示用于测量支承元件12上的冲击效果的系统，该系统包括测量内支承元件12的加速度的输出传感器40。输出传感器附接到小磁铁41上，其小圆柱部42装入内支承元件12的孔121中，从而一旦被安装，传感器40总是被返回相同的位置。一旦测量结束，在此并未示出的小系统将圆柱部42拉出孔121，以便使传感器40与弹性接头1脱离。

在一个实施例中，输出传感器40可以是记录受冲击的支承元件的振荡的速度传感器。

冲击传感器32和加速度传感器40分别通过连接线321和401均连接到数据识别单元以及计算机5上。计算机5能够利用傅立叶变换对输出信号相对于输入信号进行频率分析。这样，对于通常从0扩展到2000Hz范围的所有频率来说，可以在支承元件12受到冲击时检测加速度、刚度、放大或衰减峰值以及对应的相位移。这里限定值2000Hz只是作为一种说明，其取决于弹性接头的类型和客户规定的规格，在某些应用中，该限定值为800Hz，在其他应用中为1000Hz或1500Hz。

整个此装置都附接到机架6上。根据本发明的装置的应用包括手动或自动地将弹性接头1放置在半壳体20和21之间，将后者紧固在弹性接头的外支承元件上，将冲击释放在内支承元件12上，并且在该支承元件12受到冲击时测量其位移或加速度。在测量结束时，这两个半壳体将被移开，以便分离弹性接头，并且根据弹性接头的优劣情况来将其手动或自动导入合适的箱柜中。

图2是本发明的用于保持并且夹紧弹性接头的系统的示意图。弹性接头1放置在两个半壳体20和21之间，使得弹性接头的轴线18与该系统的轴线19一致。这两个半壳体中的一个，例如壳体21可以是已经位于一个固定的或几乎封闭的位置中，以有利于弹性接头1的定位。随后，这两个半壳体在弹性接头上彼此夹紧并夹紧其外支承元件10。由此使两个轴线18和19一致。

图3显示了本发明在另一种弹性接头上的应用。这种弹性接头用于径向而不是轴向工作。此时，内支承元件12由位于其孔121上并且在该位置处挤压支承元件的两个尖端22和23刚性夹持。这里，标记17表示水弹性腔体，但是，值得注意的是如果弹性接头并不具有这种腔体那么也是不会脱离本发明的范围的。冲击装置3表示为与沿径向穿过弹性接头中部的轴线Z共线。也可以移动系统的冲击轴线3以便产生朝向外支承元件10的一端或另一端的冲击，这也未脱离本发明的范围。这样，就可以在支承元件10承受迫使其进行部分圆锥运动(即，当内支承元件的轴线18与外支承元件10的轴线不再相同时)的冲击时检查其振动行为。

分别为40a，40b和40c的三个位移传感器设置在支承元件10的周边上。这些传感器优选设置在圆筒母线上，该母线形成了支承元件10并且与其上产生了冲击的母线相对。然而，也可将这些传感器设置在其它母线上以便考虑支承元件10的横向位移，特别是如果有人希望确保弹性接头具有相同的径向行为时。这三个传感器使用磁铁附接到弹性接头上，否则是非接触式激光传感器。如果在接头上设置不是三个传感器而是任意数目的传感器，假设信号的数据获取和处理系统5能够在小于10秒的延迟时间内同时处理所有的传递信息，其中，包括将弹性接头定位在其测量装置7上、冲击以及在测量之后拆除弹性接头，那么也不会脱离本发明的范围。将来自弹簧平衡器32的数据通过连接线321传送到数据处理中心5。传感器40a，40b和40c的数据由各自的连接线401a，b和c单独传送。

图4显示了将本发明应用到扭转操作的弹性接头上的方法。左边的图为右边图的AA剖视图。这些弹性接头的操作模式包括使一个支承元件相对于另一个支承元件旋转，并且通过两个支承元件之间的弹性体和水弹性腔体的存在来降低这种相对运动并且改变这种相对运动的相位。与前面一样，这两个支承元件分别附接到两个其它零件上，从而允许它们的连接，同时滤除从一个元件到另一个元件的振动传递。弹性接头总是具有外支承元件10和内支承元件12。这两个支承元件是圆筒形的，并且相对于旋转轴线18同心。内支承元件12由推在内支承元件12的孔121上的两个尖端21和23保持夹紧并固定。内支承元件12还可由任意的其它装置，例如延伸到例如孔121中的可膨胀卡盘夹紧，这并未脱离本发明的范围。

在操作期间被驱动绕内支承元件12旋转的外支承元件10通常设有允许在方向R上传递旋转运动的一个或多个突起10a。同样不脱离本发明范围的是，也可以使用用于棘爪机构的若干突起或一系列齿轮齿，其中所有这些形式都是可能的，并且通常根据外支承元件连接到对应零件上的方式来确定。在图4中，为简化起见示出了单个突起10a。由冲击系统3操作的尖端33在该突起上产生冲击。内支承元件12固定到测量仪器上，而外支承元件10将会因冲击的激励而运动。运动以及加速度传感器40将记录输出信号，该输出信号与来自冲击系统3的弹簧平衡器32的信号同时由计算机5处理。如果输出信号的频率分析指示异常/奇异，则表示弹性接头是坏的。

图5是冲击发生器3的示意图。气缸31驱动质块34，质块34端部设有弹簧平衡器32和冲击装置本身33。两个弹簧35和36能够改变冲击的速度和能量，以便使冲击与生产线上的待试验的弹性接头的类型相适应。不用进一步详细描述这种装置，除了从弹簧平衡器32经由电缆321传递的信号不仅用于输入信号和输出信号之间的关系的频率分析，而且用于验证冲击是否异常、不会回弹并且精确地位于载荷、冲击值和冲击持续时间相关的设定值的范围内。这种布置允许在例如尖端33变钝、断裂或弹簧35和36不能再执行其任务或气缸31不能正常工作时对测量过程进行自检验。

图6为冲击发生器100的另一种实施方式的示意图。该冲击发生器包括带有冲击头104的杆102，冲击头104上设有冲击末端106，通过该冲击顶端106在水弹性接头122的支承元件120上产生了冲击/脉冲。例如，水弹性接头可以是图1所示的弹性接头。水弹性接头包括由支承构件126保持的第二支承元件124。冲击头104包括附接到杆上的特别是压电传感器的形式的载荷传感器108。其中，设置电磁致动器110以使杆产生位移。杆、冲击头、冲击末端以及载荷传感器共同形成了冲击发生器的可动部分。该可动部分可以从第一静止位置移动到冲击头冲击到弹性接头上的第二冲击位置。在一个实施例中，弹簧可在每次冲击之后将运动部分拉回到静止位置。运动部分以及进而冲击头由电磁致动器加速。冲击发生器的载荷由控制器116来控制。

例如，冲击发生器可在弹性接头上产生250N的载荷。在一个实施例中，载荷范围在180和300N之间，优选在200N和270N之间，例如大约210N。要施加到待试验的弹性接头上的载荷是可变的，并且可与待试验的弹性接头相适应。在一个实施例中，载荷传感器32可以是压电传感器。冲击发生器的冲击和载荷可以由电磁致动器来产生和控制。

图7a显示了一段时间内在弹性接头上产生的冲击曲线。在大约20毫秒之前，冲击以大约210N的最大载荷碰撞弹性接头。冲击持续5到8毫秒。弹性接头由冲击发生器激励并进行阻尼振荡。这种阻尼振荡由位移传感器40来存储。图7b显示了阻尼振荡的形状的受图7a所示冲击激励的弹性接头的位移传感器40的输出信号。因此，图7b显示了弹性接头在一段时间内的脉冲响应。

如果物体由狄拉克冲击(Dirac impulse)激励，则能够从脉冲响应推断出该物体的传递函数。例如，如果弹性接头由脉冲激励，则能够从该脉冲响应推断出弹性接头的传递函数。该传递函数取决于弹性接头的特性，例如取决于刚度常数或阻尼常数。因此，能够从脉冲响应推导出其特性。因此，很重要的是知道弹性接头的理论模型以便简化计算。

图8显示了水弹性接头的冲击试验的示意性功能原理。弹性接头70包括弹簧74和阻尼器76，该弹簧74和阻尼器76并联连接在第一支承元件77和具有性能m的第二支承元件78之间。弹簧74的刚度常数为k，阻尼器76的阻尼常数为C。第一支承元件77是固定的，而第二支承元件78则受到载荷79的冲击。冲击之后，第二支承元件以进行幅值减小的振荡。第二支承元件78的位移值表示为Xm。

在数学模型中，弹性接头可用二阶微分方程来表示：

$m\stackrel{\·\·}{x}+C\stackrel{\·}{x}+\mathrm{kx}=F_0\cos \mathrm{\ωt}$

从微分方程能够推导出性能78的位移方程：

$\mathrm{Xm}=\frac{F_0}{\sqrt{(k-m{\mathrm{\ω}}^2)+C^2}{\mathrm{\ω}}^2}$ 和

由性能m的位移方程可以计算出弹簧74的刚度常数k和阻尼器76的阻尼常数C：

因此，由弹性接头的传递函数、载荷/Xm(弹性接头的位移)就可以推导出参数k和C。值得注意的是，刚度常数和阻尼常数取决于频率和相位移5。在弹性接头的产品集合中，很重要的是知道一个或若干个给定频率范围内的特性以便确定缺陷产品和无缺陷产品。

图9显示了冲击发生器在0到50Hz频域内的脉冲。在该频域内，冲击发生器的脉冲为稍微有点坡度的近似常数。在该频域内，理想的狄拉克脉冲是常数。图10概述并比较了使用本发明的冲击方法时频率分析所产生的曲线。与使用具有恒定幅值并且通常在三个不同的频率下仅测量三个点的刚度值和相位移的正弦信号发生器的当前方法不同，本发明使用了频率分析的输出图表，从而给出了整个频率范围内的模数和相位。将该模数限定为由一方面冲击激励的支承元件加速度和另一方面由冲击施加的载荷之间的比率。

作为频率的函数的模数曲线由在图10a中的曲线80表示。用于分析结果的计算机存储一定数量的区域并能够将其显示在屏幕上，对于待宣称是优质的零件来说，这种区域对于规范的规定来说是必要的。例如，虚线81表示在100和200Hz之间要产生小谐振，该小谐振后紧跟着一个最小值，例如，对于140和150Hz之间的频率Fmin来说，必须确保该最小值小于或等于规定值TFmin。曲线81同样给出了在100到200Hz之间的整个范围内由TF Acc/F给出的模数的最大值。例如，频率分析产生的曲线可呈现较小的谐振，之后为相对的最大值、相对的最小值，随后为绝对的最大值。相对最小值可与预定值TF Acc/F比较，该频率可与140和150Hz的频率范围比较。在一个实施例中，小谐振的模数值可提供关于水弹性接头的液压构件的性能或特性的信息。在一个实例中，曲线81对应于包络线或允许的带宽。这种不一致的原因可由计算机显示，或可通过询问后者得到。同样地，可监视到，在由曲线83限定的频率范围内，对于大约400Hz处的谐振峰值来说，模数位于曲线82和84给出的值之间。因此，曲线82和84限定了包络线。此外，这些例子是非限定性的，也可以规定，在550Hz到650Hz的模数范围内，模数曲线在由曲线85限定的包络线内，从而很好地给出了所谓的“允许的带宽”的例子。在一个实施例中，允许的带宽或包络线，特别是最大的允许值和最小的允许值沿着尤其是参考弹性接头的模数曲线。最大允许值和最小允许值之间的差值可以小于参考弹性接头的模数曲线的最大值的15％。在使用本发明的方法进行试验期间，偏离上述规定的任何弹性接头都被宣称为是不符合规范的。因此，不但将谐振频率和谐振峰值与各预定值进行比较，还比较了水弹性接头的阻尼特性。

因此，通过上述方法，在若干频带中或限定且预定在频域内的频率范围中将模数值与预定的参考值进行比较。预定的参考值可以是，例如设定值或允许的带宽或预定的包络线。可以将有限的频率范围限定在频域内的参考模数曲线的谐振峰值的频率附近。另一种有限的频率范围可以限定在模数显示了该频域内的相对最大值的频率附近。相对最大值可位于小于峰值谐振频率的频率处。在一个实施例中，相对最大值(参见例如图10a中的虚线81)附近的最大设定值可以比谐振峰值(参见例如图10a中的虚线82)附近的最大设定值小至少5倍。

在一个实施例中，为了在对受冲击的弹性接头的振荡的频率分析期间区分优质接头与劣质接头，在至少两个限定的频率范围内将频率分析产生的模数曲线与各自的最大和/或最小值、或限定最大和/或最小值的曲线、和/或所考虑的限定频率范围内的预定可接受带宽进行比较。优选地，这些限定的频率范围彼此间隔开。例如，这两个限定的频率范围可以间隔开100到200Hz。限定的频率范围可以具有30到150Hz的宽度。

在图10b中显示了给出相位的频率分析结果的曲线90。再次地，可以规定相位移应该限定在由曲线91、92和93给出的下限值和上限值之间，或在预定的带宽内。在一个实施例中，曲线91、92和93限定了包络线。在一个实施例中，下限值和上限值可具有小于15°的最大间隔。第一频率范围限定在大约130Hz和180Hz之间，在该范围内，相位移参考曲线显示了相对最小值，特别是大约为90°的相位移。第二限定频率范围限定在220和280Hz之间，在该范围内，在相对最小值之后，相位移参考曲线具有相位移值大约为180°的相对最大值。第三限定频率范围限定在大约400°，在该范围内，相位移参考曲线转换了90°。同样能够只规定在某个频率范围内的最小值，和其它频率范围内的最大值。在一个实施例中，为了在对受冲击的弹性接头的振荡的频率分析期间区分优质接头与劣质接头，在至少两个限定的频率范围内将频率分析产生的相位移曲线与各自的最大和/或最小值、或表示所考虑的限定频率范围内的可接受的最大和/或最小值的曲线进行比较。优选地，这两个限定的频率范围彼此间隔开。

读者可理解的是，规定的包络线、最小值或最大值不但根据用户规范，而且也根据弹性接头生产商的自身经验、考虑了可能的生产缺陷而进行限定。结果的利用同样允许根据遇到的缺陷类型，或允许对生产重新定中心(re-centre)的高斯曲线而形成统计数据。根据经验，缺陷类型同样允许获知其产生原因，例如在橡胶的某些区域中材料短缺、水弹性腔体泄漏等。本发明装置的用户首先有意试验一些劣质零件，以便校准频率分析结果提供的指示。这样，就不会错误地排除优质接头，这是因为它是在一定的频率下检验的，而无需知道需要增加或减少几赫兹这些零件才能落入用户规范要求内，这种情况在不使用本发明方法的现有可用方法中是经常发生的。

图11显示了水弹性支承件型弹性接头，其类似于图1所示的弹性接头，但是该图中显示了内部变形。内部支承元件12最初在载荷及加速度传感器40a和40b施加的负载效应下向上移动值“d”。距离“d”是沿着理论工作轴线18测量支承元件12位于静止位置时的顶部(用虚线表示)和相同的支承元件12平移时的顶部12b之间的距离而得到的。在该承受载荷的变形位置中，通过系统3在相同的支承元件12上施加冲击，而外支承元件10则通过半壳体20和21而保持固定。载荷及加速度传感器40a和40b设置在本身连接到校准弹性装置41c上的圆盘41b上。当弹性接头放置在这两个半壳体20、21之间时，装置41c通过预先由两个传感器40a和40b设定的某个推力推动圆盘41b。定心装置41a允许相对于支承元件12来安装传感器40a和40b，由此与孔121协作。因此，传感器40a和40b具有双重作用。它们用于限定冲击前对弹性接头施加的变形力，并且用于存储支承元件12受到冲击时的加速度值。也可将系统构造成使得弹性接头由于支承元件12的平移而导致的变形由冲击系统3而产生，该冲击系统3首先与支承元件的上侧12a接触并且将其向上推动一定的距离“d’”到达位置12c，这也不会脱离本发明的范围。为此，冲击系统必须安装在这里并未示出的另一个气缸上，该气缸垂直致动组件3。在这种情况下，传感器40a和40b重新采用在前面的图中公开的简单的原始功能。

图12显示了弹性接头的预变形的相同原理，此时，施加在弹性接头上用于扭转地工作。这里，假定弹性接头类似于图4所述的接头，然而，冲击之前，外支承元件10已经由倚靠在突起10c上的校准弹性装置41c旋转了角度α，而内支承元件12则保持固定。位移及加速度传感器40通过磁力而粘靠到突起10a和/或突起10c上。不会脱离本发明范围的是，传感器40也可被置于支承元件10的任何其它位置上，只要其与通过冲击而传递到支承元件10上的旋转转动“R”相对即可。同样值得注意的是，对于所有的其他应用来说，传感器也可以是非接触式的，例如其操作类似于雷达检测加速度和运动的激光传感器。

附图标记列表

1                  水弹性接头

3                  组件

4                  效果测量系统

5                  计算机

6                  机架

10                 外支承元件

11                 下卡圈

12                 内支承元件

13                 塑料间隔件

14，15，16         弹性部段

17                 水弹性腔体

18，19             作轴线

20，21             壳体

22，23             尖端

31                 专用气缸

32                 载荷传感器

33，34             头部

35，36             方向

40                 输出传感器

40a，b             载荷和加速度传感器

41                 磁铁

41a                定心装置

41b                圆盘

42                 圆柱部

70                 弹性接头

74                 弹簧

76                 阻尼器

77                 第一支承元件

78                 第二支承元件

79                 载荷

81，82，83 84，85  曲线

90，91，92，93     曲线

100                冲击发生器

102                杆

104                冲击头

106                末端

110                电磁致动器

116                控制器

120                支承元件

121                孔

122                水弹性接头

124                支承元件

126                支承构件

321，401           连接线

d                  间距

k                  常数

AA                 右视图

C                  常数

R                  方向

Z                  轴线

α                 角

频率

Claims (11)

1.一种用于试验弹性接头的性能的方法，所述弹性接头用于连接两个其它零件，同时滤除在这两个其它零件之间传递的振动，所述弹性接头用于在轴向、径向或扭转方向中工作，其设置有圆筒形同心的两个支承元件，所述两个支承元件的内支承元件的很大部分位于由所述两个支承元件的外支承元件限定的体积内，所述两个支承元件通过一组由弹性体制成的部件或通过一组塑料和金属零件连接在一起，其中，所述内和外支承元件本身分别附接到由所述弹性接头连接的所述两个其它零件上，其中，在所述弹性接头的生产线的定时内，即，小于10秒的周期时间内应用冲击试验技术，以便通过对所述弹性接头的冲击区域的振荡的频率分析来区分优质接头和劣质接头，其特征在于，将频率分析的相位移值与允许的相位移带宽进行比较。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在至少一个给定的有限频率范围内对由频率分析产生的相位移值进行比较。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将有限的频率范围限定在相位移的参考曲线的相对最大和／或相对最小相位移的频率值附近。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述有限的频率范围从100Hz延伸到200Hz，从200Hz延伸到300Hz，和／或从350Hz延伸到450Hz。

5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，将有限的频率范围限定在相位移的参考曲线的90或180度相位移的频率转换值附近。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能是刚度和相位。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹性接头设置有一个或多个水弹性腔体。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹性体是橡胶。

9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述给定的有限频率范围限定在0至2000Hz的总频率范围内。

10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述给定的有限频率范围彼此间隔至少10Hz。

11.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述有限的频率范围是在120Hz和180Hz之间，在220Hz和290Hz之间，和／或在370Hz和430Hz之间。

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