DD238448A1

DD238448A1 - TEST OF DYNAMIC TESTING OF JOINT AND CARDAN WAVES

Info

Publication number: DD238448A1
Application number: DD27740785A
Authority: DD
Inventors: Hans Grossmann; Gerd Schanz
Original assignee: Sachsenring Automobilwerke
Priority date: 1985-06-17
Filing date: 1985-06-17
Publication date: 1986-08-20

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pruefstand zur dynamischen Pruefung von Gelenk- und Kardanwellen, bei dem die Verdrehbelastung durch Verspannen des Prueflings erfolgt. Ziel der Erfindung ist es, einen Pruefstand zu schaffen, der sich durch eine Vereinfachung seines konstruktiven Aufbaues auszeichnet, bei gleichzeitiger Vervollkommnung der Untersuchungsmoeglichkeiten an Gelenkwellenpaaren und Einzelgelenkwellen. Dies geschieht, indem der Pruefstand so ausgebildet ist, dass die dynamische Untersuchung von Gelenkwellenpaaren und Einzelgelenkwellen sowie von Kardanwellen bei deren nicht rotierender Bewegung um ihre Laengsachse erfolgen kann. Erfindungsgemaess wird dies dadurch erreicht, dass der Pruefstand derart aufgebaut ist, dass die dynamische Untersuchung trotz statischer Einspannung der Gelenke ermoeglicht wird, indem die Rotation der letzteren durch eine umlaufende Beugung ersetzt wird, wobei in den Gelenken eine Relativdrehung erfolgt. Fig. 1The invention relates to a test bench for the dynamic testing of articulated joints and propeller shafts, in which the twisting load takes place by bracing the test piece. The aim of the invention is to provide a test stand, which is characterized by a simplification of its structural design, while improving the examination possibilities of propeller shaft pairs and single propeller shaft. This is done by the test stand is designed so that the dynamic examination of propeller shaft pairs and single propeller shafts and cardan shafts can be done in their non-rotating movement about their longitudinal axis. According to the invention, this is achieved in that the test stand is constructed in such a way that the dynamic examination is possible despite static clamping of the joints by replacing the rotation of the latter by a circumferential flexion, whereby a relative rotation takes place in the joints. Fig. 1

Description

Explanation of the essence of the invention

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, den Prüfstand so auszubilden, daß die dynamische Untersuchung von Gelenkwellenpaaren und Einzelgelenkwellen sowie von Kardanwellen bei deren nicht rotierender Bewegung um ihrer Längsachse erfolgen kann. Das Merkmal der Erfindung besteht darin, daß zur Prüfung von Gelenkwellenpaaren zwecks Aufbringung eines Dreh- und Verspannmomentes jeweils eines der äußeren Gelenke verdrehbar, das andere hingegen verdrehfest gelagert ist und beide äußere Gelenke unabhängig voneinander vertikal und in zwei Ebenen horizontal ortsbeweglich verstellbar gelagert sind. Die beiden inneren Gelenke sind drehbar und gegenüber der Nullachse umlaufend mit dem Prüfstandsantrieb verbunden, dergestalt, daß jedes der beiden inneren Gelenke um einen beidseitig gleichgroßen, einstellbaren Abstand gegenüber der Nullachse auslenkbar ist. Zur Prüfung einer Einzelgelenkwelle ist deren inneres Gelenk verdrehfest umlaufend mit dem Prüfstandantrieb verbunden.The technical problem to be solved by the invention is to design the test bed so that the dynamic investigation of pairs of propeller shafts and single universal joint shafts and cardan shafts can be carried out at their non-rotating movement about its longitudinal axis. The feature of the invention is that in order to test a pair of propeller shaft for the purpose of applying a rotational and Verspannmomentes one of the outer joints rotatable, the other hand is rotatably mounted and both outer joints are mounted independently vertically and horizontally movable in two planes adjustable. The two inner joints are rotatable and circumferentially connected to the test bench drive relative to the zero axis, such that each of the two inner joints can be deflected by an adjustable, equal distance on both sides relative to the zero axis. To test a single-drive shaft whose inner joint is rotationally connected circumferentially connected to the test stand drive.

Dieser erfindungsgemäße Aufbau des Prüfstandes ermöglicht die dynamische Prüfung der Gelenke trotz deren statischer Einspannung, indem die Rotation der Gelenkwellen um ihre Längsachse durch eine umlaufende Beugung der Gelenke ersetzt wird. Damit ist es möglich, die bisher als servohydraulische Verspanneinrichtung verwendeten Drehzylinder durch in ihrem Aufbau einfachere und problemlosere hydraulische Linearzylinder zu ersetzen und so den gesamten Prüfstandsaufbau zu vereinfachen.This construction of the test stand according to the invention allows the dynamic testing of the joints despite their static clamping by the rotation of the drive shafts is replaced about its longitudinal axis by a circumferential flexion of the joints. This makes it possible to replace the rotary cylinder previously used as servohydraulic clamping device by simpler and less straightforward hydraulic linear cylinder in its structure and thus to simplify the entire test rig structure.

Durch die voneinander unabhängigen ortsbewegliche Lagerung der äußeren Gelenke in drei Ebenen bei jeweils beidseitig gleichgroßen Abstand der inneren Gelenke gegenüber der Nullachse lassen sich nicht nur beidseitig gleiche Beugewinkel, d. h. für die beidseitig gleiche Einfederung, simulieren, sondern es ist auch möglich, beidseitig ungleiche Beugewinkel, d.h. für die einseitge oder beidseitig ungleiche Einfederung, nachfahren zu können.Due to the independent portable storage of the outer joints in three levels with each other on both sides equally large distance between the inner joints relative to the zero axis not only both sides equal flexion angle, d. H. for the same deflection on both sides, but it is also possible bilateral unequal bending angle, i. for one-sided or bilateral unequal deflection to be able to drive after.

Damit ist es möglich, mit dem erfindungsgemäßen Prüfstand die Anwendbarkeit hinsichtlich Simulierung der tatsächlichen Fahrzuständen wesentlich zu vervollkommnen.It is thus possible with the test stand according to the invention to substantially improve the applicability with regard to simulation of the actual driving states.

Schließlich ermöglicht die nicht rotierende Gelenkwelle infolge des entfallenden Übertragungsaufwandes bei der Meßwertaufnahme von rotierenden Teilen gleichzeitig Untersuchungen (z. B Spannungs- und Temperaturmessungen) an mehreren Stellen der Gelenkwelle und insbesondere an deren Gelenken durchzuführen, die bisher nicht oder nur schwer zugänglich waren.Finally, the non-rotating propeller shaft due to the attributable transmission costs in the measurement of rotating parts simultaneously allows investigations (eg voltage and temperature measurements) at several points of the propeller shaft and in particular to perform their joints that were previously difficult or impossible.

Ausfühungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutertThe invention will be explained below using an exemplary embodiment

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen: The accompanying drawings show:

Fig. 1: Vorderansicht des schematisierten PrüfstandaufbauesFig. 1: front view of the schematic test rig structure

Fig.2: Draufsicht gemäß Fig. 12: top view according to FIG. 1

Fig. 3: Längsschnitt der Antriebs- und LagereinheitFig. 3: longitudinal section of the drive and bearing unit

Fig.4: Seitenansicht gemäß Fig.34 shows a side view according to FIG

Der Unterbau 1 trägt eine Antriebs- und Lagereinheit 2 und zwei seitlich davon angeordnete Lager- und Verspanneinheiten 3 (siehe Fig. 1 und 2).The substructure 1 carries a drive and bearing unit 2 and two bearing and clamping units 3 arranged laterally therefrom (see FIGS. 1 and 2).

Die Lager- und Verspanneinheiten 3 sind in zwei Ebenen horizontal und in einer Ebene vertikal auf dem Unterbau 1 verstellbar gelagert und zwar unabhängig voreinander. Zusätzlich sind die Einheiten 3 um ihre Vertikalachse schwenkbar auf dem Unterbau 1 gelagert. Zwischen der Antriebseinheit 2 und den Verspanneinheiten 3 sind die Prüflinge 4, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Gelenkwellenpaar, angeordnet. Je eines der äußeren Gelenke 5 ist in seiner zugehörigen Einheit 3 verdrehbar, das andere hingegen in seiner zugehörigen Einheit 3 verdrehfest gelagert.The storage and Verspanneinheiten 3 are mounted horizontally and vertically in two levels in a plane vertically on the base 1 and independently of each other. In addition, the units 3 are mounted pivotably on the substructure 1 about their vertical axis. Between the drive unit 2 and the clamping units 3, the specimens 4, in the present embodiment, a propeller shaft pair, arranged. Depending on one of the outer joints 5 is rotatable in its associated unit 3, the other hand, in its associated unit 3 rotatably mounted.

Die beiden inneren Gelenke 6 sind drehbar und gegenüber der Achse 0-0 umlaufend mit der Einheit 2 verbunden.The two inner joints 6 are rotatable and with respect to the axis 0-0 circumferentially connected to the unit 2.

Dabei sind beide Gelenke 6 um einen beidseitig gleichgroßen, einstellbaren Abstand a gegenüber der Achse 0-0 auslenkbar. Die konstruktive Ausbildung der Lagerung sowie der Verstellmöglichkeit ist in den Figuren 3 und 4 vereinfacht dargestellt.In this case, both joints 6 are deflected by a double-sided, adjustable distance a relative to the axis 0-0. The structural design of the storage and the adjustment is shown in simplified form in Figures 3 and 4.

Über eine Lagerung 7 ist in der Antriebs- und Lagereinheit 2 eine Exzenterscheibe 8 drehbar gelagert. Sie wird durch ein Antriebselement 9 herkömmlicher Bauart in Rotation versetzt. In der Exzenterscheibe 8 ist die Hülse 10 in einer Lagereinheit 11 drehbar aufgenommen und kann um den Betrag a gegenüber der Achse 0-0 ausgelenkt werden.About a bearing 7 an eccentric disc 8 is rotatably mounted in the drive and bearing unit 2. It is set in rotation by a drive element 9 of conventional design. In the eccentric disk 8, the sleeve 10 is rotatably received in a bearing unit 11 and can be deflected by the amount a relative to the axis 0-0.

Die inneren Gelenke 6 werden über ein Keilwellenprofil in der Hülse 10 verdrehfest miteinander verbunden.The inner joints 6 are rotationally connected to each other via a splined shaft profile in the sleeve 10.

Die Bezeichnungen inners bzw. äußeres Gelenk dienen lediglich der Beschreibung des Prüfstandsaufbaues und stellen keine vorgeschriebene Einbaurichtung der Gelenkwelle dar.The terms inner or outer joint are merely the description of the test rig and do not represent a prescribed installation direction of the PTO shaft.

Über das Antriebselement 9 wird die Exzenterscheibe 8 in Rotation versetzt, wodurch bei einem vorgegebenen Abstand a die inneren Gelenke 6 um die Achse 0-0 umlaufen. Dabei tritt innerhalb der Gelenke 5; 6 eine Relativdrehung auf. Durch Aufbringung eines Verspannmomentes Μδ auf eines der in seiner zugehörigen Lager-oder Verspanneinheit 3 verdrehbar gelagerten äußeren Gelenks 5 wird der aus den beiden Prüflingen 4 bestehenden Gelenkwellenstrang gegenüber der anderen Einheit 3 verspannt, wobei die Hülse 10 im Lager 11 eine Relativdrehung ausführt. Auf diese Weise kann die Drehmomentbelastung des Gelenkwellenstranges simuliert werden. Die Einleitung des Drehmomentes Μδ kann durch einfache Stellglieder, beispielsweise einen hydraulischen Linearzylinder erfolgen.About the drive element 9, the eccentric disc 8 is set in rotation, whereby at a predetermined distance a, the inner joints 6 rotate about the axis 0-0. It occurs within the joints 5; 6 a relative rotation. By applying a Verspannmomentes Μδ on one of its in its associated bearing or Verspanneinheit 3 rotatably mounted outer joint 5 of the two test specimens 4 existing cardan shaft is clamped relative to the other unit 3, the sleeve 10 in the bearing 11 performs a relative rotation. In this way, the torque load of the propeller shaft can be simulated. The introduction of the torque Μδ can be done by simple actuators, such as a hydraulic linear cylinder.

Durch die voneinander unabhängig ortsbewegliche Lagerung der äußeren Gelenke 5 in den Einheiten 3 in drei Ebenen (siehe die Pfeilrichtungen in Fig. 1 und 2) bei jeweils beidseitig gleichgroßem Abstand a der inneren Gelenke 6 gegenüber der Achse 0-0 lassen sich die verschiedensten Beugewinkel 8 bei den unterschiedlichsten Fahrzuständen simulieren.Due to the independently movable storage of the outer joints 5 in the units 3 in three planes (see the arrow directions in Fig. 1 and 2) at both sides the same size distance a of the inner joints 6 relative to the axis 0-0, the most diverse bending angle. 8 Simulate in a wide variety of driving conditions.

So ist es möglich beidseitig gleiche Beugewinkel ß, d. h. für die beidseitige gleiche Einfederung und auch ungleiche Beugewinkel ß, d.h. für die einseitige oder beidseitig ungleiche Einfederung, nachzufahren. Durch entsprechende Abstandsänderung der Einheiten 3 gegenüber der Einheit 2 können auch Gelenkwellenstränge, die aus Prüflingen 4 mit unterschiedlicher Länge bestehen, erprobt werden.Thus, it is possible on both sides the same bending angle ß, ie for the bilateral same deflection and also unequal flexion angle ß, ie for one-sided or bilateral unequal deflection, nachzufahren. By corresponding change in the distance of the units 3 relative to the unit 2, it is also possible to test cardan shaft strands which consist of test pieces 4 of different lengths.

Mit den hier beschriebenen Möglichkeiten, die in den verschiedensten Arten miteinander kombiniert werden können, wird dieWith the possibilities described here, which can be combined with each other in the most different ways, the

Voraussetzung geschaffen, trotz statischer Einspannung der Gelenke, Gelenkwellen oder Gelenkwellenpaare bei den unterschiedlichsten Fahrzeugständen dynamisch zu untersuchen. Dabei können die Stellglieder, insbesondere zur Simulierung des Drehmomentes, in ihrem Aufbau einfache hydraulische Stellzylinder sein, die in an sich bekannter Weise an eine rechnergestützte Elektro-Servo-Hydraulik-Anlage angeschlossen sind.Provided a condition to dynamically examine despite static clamping of the joints, propeller shafts or propeller shaft pairs in a variety of vehicle states. In this case, the actuators, in particular for simulating the torque, in its construction simple hydraulic actuating cylinder, which are connected in a conventional manner to a computer-assisted electro-servo-hydraulic system.

Claims

Invention claim:

Test rig for the dynamic testing of joint and propeller shafts, in which the torsional load is caused by distortion of the test specimen, characterized in that for testing propeller shaft pairs for the purpose of applying a rotational or Verspannmomentes (M _d ) each one of the outer joints (5) rotatable, the other hand, is mounted rotationally fixed and both outer joints (5) are mounted independently vertically adjustable and horizontally movable in two planes, while the two inner joints (6) rotatable and relative to the axis (0-0) circumferentially with the drive and bearing unit (2) are connected, such that each of the two inner joints (6) by a two-sided equal, adjustable distance (a) relative to the axis (0-0) is deflected and wherein for testing a single universal joint shaft, the inner joint (6) rotationally circumferentially connected to the drive and bearing unit (2).

For this

2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a test rig for the dynamic testing of joint and cardan shafts, in which the torsional load is caused by distortion of the test specimen.

Characteristic of the known technical solutions

Articulated and cardan shafts are subject to heavy loads in motor vehicles. These result from the sum of various factors such as changes in speed, flexion angle by the deflection, Verspannmomente and steering angle at front propeller shaft. In order to be able to investigate the effects of the sizes individually and as a whole collective on the service life of cardan shafts and cardan shafts, test stands with a closed power flow have been proposed and created in which the test specimens are tested during rotation about their longitudinal axis. The torque loads of the propeller shafts by sharp start and deceleration or during pull and pull operation of the engine are simulated by an interposed in the shaft train, circumferential servohydraulische bracing (rotary cylinder) (DE-OS 1573632, US-PS 3690168, DE-GM 682 08934.5, Automobiltechnische Zeitschrift (ATZ) Issue 3/1971 page 85-89, ATZ Issue 9/1973 pages 335-337 and ATZ Issue 1/1981 page 26). Such rotary cylinder units have, apart from their generally high production costs further significant disadvantages:

In those systems in which the axial movement of a hydraulically actuated piston either via a thread (ATZ 3/1971 Page 86 Figure 2c and d and DE-GM 682 08934.5) or a toothing (ATZ3 / 1971 page 86 Figure 2 b) in a Rotary movement is converted, there is a game in the threaded spindle or in the toothing between pinion and rack. The disadvantage of this game at torque reversal insofar as by the verbverschende relative rotation between the drive element (gear) and output element (DUT) an increased angle of rotation (briefly no torque can be transmitted) is produced in the rotary cylinder, with the result that at the zero crossing of the load change a poorly definable twisting moment arises. This leads to difficulties in controlling the rotary cylinder. The rotary cylinders operating on the rotary vane principle (ATZ3 / 1971 page 86 Figure 2a and Figure 3a and b and US-PS 3690168) is the problem in the sealing of the pressure chambers. On the one hand, such types of construction can cause high losses of leakage oil, but on the other hand require sealless constructions (ATZ3 / 1971 Page 86 Fig. 3b), despite their longer service life, because the gaps between rotary piston and rotary cylinder housing must be kept very tight in order to avoid larger amounts of leakage oil ,

Furthermore, in the torque load of the specimens by two parallel rotary cylinder (ATZ3 / 1971 page 88 Figure 9, ATZ9 / 1973 page 335 Figure 1 and ATZ 1/1981 page 26BiId 1) a synchronous angular position of the two rotary pistons is required, thus equal from both cylinders large alternating torques can be applied. This also applies to the arrangement according to DE-OS 1573682. Due to internal friction, manufacturing tolerances and different leakage oil accumulation in each rotary cylinder, no exact synchronization of the pistons is to be expected. Therefore, an additional control to synchronize the angular position of the rotary piston is required.

Another disadvantage of the test stands discussed here is due to their structural design. Thus, on the test stands according to ATZ3 / 1971 Page 335 Fig. 1, ATZ1 / 1981 Page 26 Fig. 1 and DE-OS 1573682 Fig. 12 for a pair of propeller shafts only same bending angles can be simulated on both sides, ie. H. in the case of bilateral same deflection. However, the simulation for the one-sided deflection or the bilateral unequal deflection with unequal bending angles for the single-propeller shaft remains disregarded. Consequently, the applicability of the above test stands to simulation of the actual driving conditions is imperfect. In the test stand according to US-PS 3690168, the applicability is even limited to the pure simulation of the torque. Finally, the voltage measurement on the rotating joints themselves is not easy. When working with strain gauges, the supply power and also the signal power must be transmitted in some way. This usually happens via slip rings, inductive or telemetric. The associated transmission costs increase the susceptibility of such measuring methods and limits the number of simultaneously to be detected measuring points.

Object of the invention

The aim of the invention is to provide a test stand, which is characterized by a simplification of its structural design, while perfecting the investigation possibilities on propeller shaft pairs, single universal joints and cardan shafts.