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Es wird ein Dreigelenksknoten eines Belatungssimulations-Prüfstands für Fahrzeuge beschrieben.
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Aus der Druckschrift
DE 100 57 994 C2 ist eine Belastungssimulationsvorrichtung bekannt, bei der zum Anregen einer Vorderachse eines Fahrzeugs aufwärts und abwärts sowie vorwärts und rückwärts geeignete vordere Anregungsmittel mit der Vorderachse verbunden sind. Zum Anregen einer Hinterachse sind mindestens aufwärts und abwärts geeignete Anregungsmittel mit der Hinterachse verbunden. Mit Hilfe der Anregungsmittel wird eine Straßenbelastung, die der beim tatsächlichen Fahren angenähert ist, simuliert.
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Dazu weist ein Endabschnitt einen abgewinkelten Verbindungsmechanismus auf, der aus einer Mehrzahl von Verbindungsgliedern besteht, die in den Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen des Fahrzeugs für eine gegenseitige Abwinkelungsbewegung zwischen diesen angeordnet sind. An einem Verbindungsabschnitt sind für eine Drehbewegung die Verbindungsglieder mit einem stationären Halteteil verbunden. Andere Endabschnitte des Verbindungsmechanismus sind für eine Drehbewegung mit einem hinteren Abschnitt des Fahrzeugkörpers des Fahrzeugs verbunden.
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Für die Einkopplung von Kräften, die auf die Achsen des Fahrzeugs wirken, um die Straßenbelastung auf die Fahrzeugachsen zu simulieren, sind somit eine Vielzahl von Gelenksverbindungen vorgesehen, die ständig nachzujustieren sind, um gleiche Anfangs- und Randbedingungen für die Vielzahl von Belastungsprüfungen aufrecht zu erhalten. Es besteht jedoch der Wunsch die Anzahl der Gelenksverbindungen zu vermindern und die Einstellung von Anfangs- und Randbedingungen der Gelenke zu optimieren, um Einstell- und Justagezeiten an einem Belastungssimulations-Prüfstand zu vermindern.
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Dazu sind Dreigelenksknoten im Einsatz, die eine Gelenkskugel aufweisen, die über einen Hebelarm an einer Prüfvorrichtung mechanisch fixierbar ist und von einer mittig geteilten Kugelkalotte ringförmig umgeben ist, wobei über die Kugelkalotte aus einer ersten Richtung Kräfte auf die Gelenkskugel übertragen werden können. Eine erste ringförmige Kugelkalottenhälfte weist mindestens einen Gewindezapfen auf, über den Kräfte aus einer zweiten Richtung auf die Gelenkskugel übertragen werden können. Eine zweite Kugelkalottenhälfte, die in einem einstellbaren Abstand von der ersten Kugelkalottenhälfte angeordnet ist, weist mindestens einen weiteren Gewindezapfen auf, über den Kräfte aus einer dritten Richtung auf die Gelenkskugel übertragen werden können. Damit können über einen derartigen Dreigelenksknoten Kräfte aus allen drei Raumrichtungen eines kartesischen Koordinatensystems auf eine Gelenkskugel und auf die mit der Gelenkskugel verbundene Vorrichtung einwirken.
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Der Abstand zwischen den Kugelkalottenhälften ist über eine Mehrzahl von Einstellschrauben deren Schraubenköpfe den Abstand definieren, einstellbar. Zusätzlich sorgen Spannschrauben dafür, dass die beiden Kugelkalottenhälften auf die Einstellschrauben pressen und damit einen Gleitsitz für das Lager der Gelenkskugel in den Kugelkalottenhälften sichern. Bei eingestelltem Abstand werden somit die Kugelkalottenhälften, die Gleitbeschichtungen aufweisen, auf der Gelenkskugel gleitverschieblich fixiert. Bei Verschleiß der Gleitbeschichtung durch Belastungssimulationsprüfungen, kann der Abstand zwischen den Kugelkalottenhälften mit Hilfe der Einstellschrauben vermindert werden. Ehe die Gleitbeschichtung vollständig verschlissen ist, und erneuert werden muss, kann eine Nachstellung über die Einstellschrauben bis zu 3 mal vorgenommen werden.
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Das Einstellen und Nachstellen der Einstellschrauben zwischen den Kugelkalottenhälften erfordert eine Präzisionsarbeit und eine mehrfache Nachjustage, ehe ein Prüfbetrieb wieder aufgenommen werden kann. Das gleiche gilt für die Einstellung und Nachstellung der Spannschrauben, welche die Kugelkalottenhälften über Köpfe der Einstellschrauben gegeneinander verspannen sollen.
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Eine Aufgabe ist es, einen Dreigelenksknoten zu schaffen, der mit geringem zeitlichen Aufwand präzise einstellbar und nachstellbar ist. Ferner ist es eine weitere Aufgabe eine Vorrichtung anzugeben, in der ein derartiger Dreigelenksknoten verwendbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Als ein Aspekt der Lösung der Aufgabe wird ein Dreigelenksknoten beschrieben. Als ein weiterer Aspekt der Lösung der Aufgabe wird ein Belastungssimulations-Prüfstand beschrieben, der einen Dreigelenksknoten aufweist.
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Als eine Ausführungsform des ersten Aspektes wird ein Dreigelenksknoten eines Belastungssimulations-Prüfstands für Fahrzeuge beschrieben. Ein derartiger Dreigelenksknoten weist eine Gelenkskugel, die über einen Hebelarm an einer Vorrichtung mechanisch fixierbar ist, auf. Eine erste ringförmige Kugelkalottenhälfte einer mittig geteilten Kugelkalotte umgibt die Gelenkskugel. Eine zweite Kugelkalottenhälfte der mittig geteilten Kugelkalotte umgibt die Gelenkskugel zusammen mit der ersten Kugelkalottenhälfte in einem einstellbaren Abstand von der ersten Kugelkalottenhälfte. Die zweite Kugelkalottenhälfte steht mit der ersten Kugelkalottenhälfte mechanisch in Verbindung, wobei der Abstand zwischen den Kugelkalottenhälften von mindestens einer Distanzscheibe definiert ist.
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Ein Vorteil des Dreigelenksknotens liegt darin, dass bisherige Einstellschrauben, deren abgeflachte Köpfe bisher den Abstand zwischen den beiden Kalottenhälften bestimmten, vollständig entfallen und somit anstelle von kleinen Auflageflächen, die derartige Einstellschrauben mit ihren Köpfen bereitstellen, nun der Abstand zwischen den Kugelkalottenhälften durch mindestens eine großflächige Distanzscheibe definiert wird. Damit entfällt die Notwendigkeit der Überprüfung sowohl von Einstellschrauben als auch von Spannschrauben, welche die beiden Kugelkalottenhälften aufeinander spannen, da nun großflächig beide Kugelkalottenhälften mit Hilfe von Spannschrauben auf die mindestens eine großflächige Distanzscheibe gepresst werden können.
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Die bisherige permanente Prüfung des Festsitzes der Schrauben, die solange durchgeführt wurde bis sich das eingestellte Lager der Kugelkalottenhälften auf der Gelenkskugel gesetzt hat, kann vollständig entfallen. Prüfzeiten, die bisher für eine derartige ständige Überprüfung der Schrauben notwendig sind, gehen nicht mehr verloren, sondern können für aktive Prüfungen genutzt werden. Auch die Gefahr von Schäden an den Lagern aufgrund von nicht aufeinander abgestimmten Einstellschrauben und Spannschrauben der bisherigen Dreigelenksknoten ist durch das Einsetzen und Verspannen von Distanzscheiben zwischen den Kugelkalottenhälften vermindert.
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Durch den Einsatz mindestens einer Distanzscheibe entfallen somit die permanente Kontrolle und das Nachziehen von Einzelschrauben am Lager des Gelenksknotens und es werden Prüfzeiten gewonnen. Die in der Praxis zeitaufwendige und schwierig durchführbare Operation der Einstellung von Einstellschrauben, da alle Einstellschrauben gleichmäßig eingestellt werden müssen und eine falsche Einstellung das Gesamtergebnis negativ beeinflusst, ist durch den Einsatz mindestens einer Distanzscheibe als Abstandshalter zwischen den Kugelkalottenhälften vereinfacht und die Gefahr einer Fehleinstellung vermindert.
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In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die mindestens eine Distanzscheibe an den Verschleißgrad einer Gleitbeschichtung der Innenflächen der Kugelkalottenhälften in unterschiedlichen angepassten Distanzscheibendicken vorgehalten wird. Anstelle einer Distanzscheibe, die in unterschiedlichen Dicken vorgehalten wird, können auch mehrere Distanzscheiben zur Definition des Abstandes zwischen den Kugelkalottenhälften vorgesehen werden. Ist ein Verschleiß der Gleitbeschichtung der Innenflächen der Kugelkalottenhälften festgestellt, so kann dieser durch Austausch der Distanzscheibe gegen eine dünnere Distanzscheibe ausgeglichen werden und damit die Nutzungsdauer des Dreigelenksknotens deutlich erhöht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die mindestens eine Distanzscheibe Aussparungen aufweist, die ein Drehen der Kugelkalottenhälften auf der Distanzscheibe um bis zu 5 Winkelgrade zulassen. Das bedeutet, dass die Aussparungen in der Distanzscheibe, durch welche Spannschrauben zum Verbinden und Aufeinanderpressen von Kugelkalottenhälften und Distanzscheibe einen deutlich größeren Durchmesser aufweisen, als es für das Durchführen einer Spannschraube der Größenordnung beispielsweise zwischen M4 und M6 erforderlich ist. Diese Aussparungen können sich von einem Innenrand der Distanzscheibe radial in Richtung auf einen Außenrand der Distanzscheibe erstrecken, ohne die Distanzscheibe selbst vollständig zu durchtrennen.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Kugelkalottenhälften mit der dazwischen angeordneten mindestens einen Distanzscheibe über Spannschrauben miteinander fixiert sind. Dazu sind in der einen Kugelkalottenhälfte Gewindebohrungen und in der anderen Kugelkalottenhälfte Durchgangsbohrungen vorgesehen. Der Durchmesser der Durchgangsbohrungen ist größer als der Durchmesser eines Gewindes der Spannschrauben, so dass die Kugelkalottenhälften um bis zu 5 Winkelgrade unter Pressspannung gegeneinander verdrehbar sind. Anstelle von größeren Durchgangsbohrungen können auch sich in Umfangsrichtung erstreckende Langlöcher in der zweiten Kugelkalottenhälfte vorgesehen sein.
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Der Dreigelenksknoten weist eine Gelenkskugel auf, die in einer der Ausführungsformen mindestens eine ebene Kugelsegmentfläche aufweist. Von der Kugelsegmentfläche aus ist eine Gewindeblindbohrung oder einen Durchgangsbohrung in der Gelenkskugel angeordnet, mit der die Gelenkskugel an ein Verbindungsglied zu einer Vorrichtung eines Prüfstandes ankoppelbar ist. Das Verbindungsglied kann beispielsweise starr mit einer Einspannvorrichtung für den Prüfling im Prüfstand verbunden sein. Somit ist es möglich, über die Gelenkskugel Kräfte aus unterschiedlichsten Richtungen auf den Prüfling einwirken zu lassen.
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Um Anregungsmittel, wie hydraulische Geber aus verschiedenen Winkeln auf die Gelenkskugel einwirken zu lassen, ist es vorgesehen, dass eine erste ringförmige Kugelkalottenhälfte mindestens ein erstes Kopplungsglied des Dreigelenksknotens aufweist, das radial aus einem Außenmantel der ersten Kugelkalottenhälfte herausragt. Über dieses Kopplungsglied können Querkräfte auf die Gelenkskugel einwirken. Zusätzlich ist an der ersten Kugelkalottenhälfte ein weiteres Kopplungsglied vorgesehen, das orthogonal zu der ersten ringförmigen Kugelkalottenhälfte angeordnet ist. Über dieses Kopplungsglied können Längskräfte bzw. vertikale Kräfte in die Gelenkskugel eingeleitet werden.
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Darüber hinaus weist eine zweite ringförmige Kugelkalottenhälfte mindestens ein weiteres Kopplungsglied des Dreigelenksknotens auf, das radial aus einem Außenmantel der zweiten Kugelkalottenhälfte herausragt. Dazu wird als zweite Kugelkalottenhälfte die Hälfte der Kugelkalotte definiert, welche dem Verbindungsglied zu einer Vorrichtung am nächsten ist. Über diese zweite ringförmige Kugelkalottenhälfte können beispielsweise Bremskräfte auf die Gelenkskugel einwirken.
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Ein Verfahren zur Einstellung eines Dreigelenksknotens weist nachfolgende Verfahrensschritte auf. Zum Auseinandernehmen des Dreigelenksknotens werden zunächst Spannschrauben gelöst, mit denen zwei Kugelkalottenhälften und mindestens eine dazwischen angeordnete Distanzscheibe zusammengehalten werden. Dabei wird über die Distanzscheibe ein Abstand zwischen den Kugelkalottenhälften definiert und damit ein Gleitsitz einer Gleitbeschichtung der Kugelkalottenhälften auf einer Gelenkskugel eingestellt. Nach dem Auseinandernehmen des Dreigelenksknotens wird die Gleitbeschichtung der Kugelkalottenhälften auf Verschleiß geprüft und anschließend zum Ausgleich des Verschleißes wird eine dünnere Distanzscheibe zwischen den Kugelkalottenhälften angeordnet. Abschließend erfolgt beim Zusammenbau ein Verspannen der Kugelkalottenhälften auf der Distanzscheibe mittels Einschrauben und Anziehen der Spannschrauben, so dass mindestens eine eingeschränkte Drehbewegung zwischen den Kugelkalottenhälften auf der Distanzscheibe möglich ist. Mit diesem Verfahren kann in vorteilhafter Weise schnell und zügig ein Verschleiß der Gleitbeschichtung der Kugelkalottenhälften ausgeglichen werden und die beiden Kugelkalottenhälften mit Hilfe der Spannschrauben wieder auf die nun dünnere Distanzscheibe aufgepresst werden, ohne dass Nachjustagen erforderlich werden.
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Eine Ausführungsform des weiteren Aspektes weist einen Belastungssimulations-Prüfstand mit Dreigelenksknoten für Fahrzeugachsen auf. Eine Radnabeneinspannvorrichtung über die Vertikalkräfte, Seitenkräfte, Bremskräfte und Längskräfte auf eine Fahrzeugachse eingeleitet werden, ist beidseitig auf Radnaben oder Bremsscheiben der Fahrzeugachse angeordnet. Eine Mitteneinspannvorrichtung der Fahrzeugachse fixiert ortsfest den mittleren Bereich der Fahrzeugachse. Der Dreigelenksknoten, der eine Gelenkskugel aufweist, die über einen Hebelarm an jeder Radnabeneinspannvorrichtung mechanisch fixiert ist weist eine mittig geteilte Kugelkalotte auf. Die Kugelkalotte umschließt ringförmig die Gelenkskugel. Kugelkalottenhälften der mittig geteilten Kugelkalotte sind in einem Abstand voneinander angeordnet. Über eine der Kugelkalottenhälften können beispielsweise die Seitenkräfte und die Vertikalkräfte sowie über die andere der Kugelkalottenhälften können die Bremskräfte in die jeweilige Radnabeneinspannvorrichtung einleitet werden. Der Abstand der Kugelkalottenhälften ist dabei von mindestens einer Distanzscheibe definiert.
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Ein Vorteil des Belastungssimulations-Prüfstands mit Dreigelenksknoten ist gegenüber dem Eingangs aufgeführten Stand der Technik, bei dem eine Vielzahl von Gelenkstangen, Gelenksverbindungen und einzelne Kugelgelenke eingesetzt werden, dass diese Vielzahl vermindert werden kann. Mit Hilfe eines einzigen Dreigelenksknotens können Kräfte auf eine Gelenkskugel und damit beispielsweise über einen Hebelarm auf einen eingespannten Prüfling aus allen drei Raumrichtungen, x, y und z einwirken. Ist der Prüfling eine Fahrzeugachse, so reagiert er auf diese Kräfte durch Verbiegungen und Schwingungen, womit sich die Position des Dreigelenksknotens verschiebt, so dass es zu Drehbewegungen zwischen einer unteren ersten Kugelkalottenhälfte und einer oberen zweiten Kugelkalottenhälfte kommt, die trotz der zusammengepressten Distanzscheibe um wenige Winkelgrade auf der Distanzscheibe möglich sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch Austausch von Distanzscheiben der Abstand zwischen den beiden Kugelkalottenhälften in einfacher Weise an den Verschleiß von Gleitbeschichtungen auf den Innenseiten der Kugelkalottenhälften angepasst werden kann. Dazu kann beispielsweise sukzessive dünnere Distanzscheiben eingesetzt werden, bis schließlich die Gleitbeschichtung auf den Innflächen der Kugelkalottenhälften zu erneuern ist. Bei dem Austausch der Distanzscheiben ist keine langwierige Nachjustierung und Überprüfung, wie ein Einlaufen des Kugellagers, erforderlich. Es kann vielmehr das Prüfprogramm ohne große Zeitverzögerung fortgesetzt werden.
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Um die Kräfte aus unterschiedlichen Raumrichtungen einzuleiten, ist bei dem Belastungs-Simulationsprüftand eine Mehrzahl von hydraulischen Gebern vorgesehen, so dass eine Einleitung von Vertikalkräften, Seitenkräften, Bremskräften und Längskräften möglich ist. Dabei werden die Längskräfte unabhängig von dem Dreigelenksknoten auf die Radnabeneinspannvorrichtung aufgeprägt. Die Vertikalkräfte und Querkräfte, wie die Seitenkräfte, können über eine untere erste Kugelkalottenhälfte auf die Gelenkskugel übertragen werden. Über die obere zweite Kugelkalottenhälfte können weitere Kräfte, wie die Bremskräfte aus einer dritten Raumrichtung eingeleitet werden.
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Zusätzlich zu hydraulischen Gebern zum Einleiten von Vertikalkräften, Seitenkräften und Bremskräften auf den Dreigelenksknoten ist dieser über einen Vibrationsdämpfer gelenkig mit einem ortsfesten Punkt verbunden, so dass Resonanzschwingungen vermieden, mindestens jedoch gedämpft werden.
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Für das Einleiten von Längskräften ist ein zusätzlicher hydraulischer Geber vorgesehen, der an die Radnabeneinspannvorrichtung angelenkt ist und unabhängig von dem Dreigelenksknoten mit der Radnabeneinspannvorrichtung mechanisch in Verbindung steht.
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Dieser Belastungssimulations-Prüfstand kann sowohl zur Prüfung von Kraftfahrzeugvorderachsen als auch von Fahrzeughinterachsen ausgelegt sein.
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Ausführungsformen werden nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt eine Prinzipskizze eines Teilbereichs eines Belastungssimulations-Prüfstands mit einem Dreigelenksknoten;
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2 zeigt eine schematische, teilweise quer geschnittene Vorderansicht eines Dreigelenksknotens an einer Vorrichtung;
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3 zeigt eine teilweise quer geschnittene Seitenansicht des Dreigelenksknotens gemäß 2;
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4 zeigt eine schematische Untersicht des Dreigelenksknotens;
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5 zeigt eine schematische, auseinander gezogene perspektivisch Ansicht der Komponenten eines Dreigelenksknotens, die mit einer Gelenkskugel zusammenwirken.
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1 zeigt einen Teilbereich eines Belastungssimulations-Prüfstands 2 mit einem Dreigelenksknoten 1. Als Prüfobjekt ist in dieser Ausführungsform in den Belastungssimulations-Prüfstands 2 eine Kraftfahrzeughinterachse 40 als Fahrzeugachse 24 eingespannt. Ein Mittenbereich 39 der Hinterachse 40 ist ortsfest durch eine Mitteneinspannvorrichtung 26 fixiert. Von den beiden Enden der Hinterachse 40 ist lediglich ein erstes Ende 37 gezeigt, das in einer Radnabeneinspannvorrichtung 25 eingespannt ist. Eine gleiche Radnabeneinspannvorrichtung ist auf dem hier nicht gezeigten zweiten Ende der Hinterachse 40 vorgesehen.
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Die Radnabeneinspannvorrichtung 25 ist mit einem hydraulischen Geber 36 als Anregungsmittel mechanisch verbunden. Über den hydraulischen Geber 36 können Längskräfte 31 in den Pfeilrichtungen G und H in die Kraftfahrzeughinterachse 40 über die Radnabeneinspannvorrichtung 25 seitlich eingeleitet werden. Über ein starres Verbindungsglied 18, das mechanisch mit einer Gelenkskugel 3 eines Dreigelenksknotens 1 verbunden ist, können Vertikalkräfte 27 in den Pfeilrichtungen A und B, Seitenkräfte 28 in den Pfeilrichtungen C und D sowie Bremskräfte 29 in Pfeilrichtungen E und F über einen Hebel 4 aus dem starrem Verbindungsglied 18 und der Radnabeneinspannvorrichtung 25 eingeleitet werden.
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Dazu weist der Dreigelenksknoten 1 eine mittig geteilte Kugelkalotte 8 auf, wobei hydraulische Geber 30 an die mittig geteilte Kugelkalotte 8 angeschlossen werden können. Die Kugelkalotte 8 weist eine untere erste Kugelkalottenhälfte 6 und eine obere zweite Kugelkalottenhälfte 7 auf, wobei die zweite Kugelkalottenhälfte 7 näher zu dem Verbindungsglied 18 angeordnet ist als die erste. Zwischen der ersten Kugelkalottenhälfte 6 und der zweiten Kugelkalottenhälfte 7 ist ein Abstand a einstellbar.
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In dieser Ausführungsform ist an der unteren ersten Kugelkalottenhälfte 6 der Kugelkalotte 8 ein hydraulischer Geber 30 für die Vertikalkräfte 27 und ein weiterer hydraulischer Geber 30 für Seitenkräfte 28 fixiert. An der oberen zweiten Kugelkalottenhälfte 7 ist ein hydraulischer Geber 30 für Bremskräfte 29 fixiert. Über den Hebelarm 4 aus Verbindungsglied 18 und Radnabeneinspannvorrichtung 25 werden diese Kräfte in die Hinterachse 40 eingeleitet. Um Vibrationen bei den Messprogrammen zu vermeiden, ist an einem starren Hebelarm 34 der Radnabeneinspannvorrichtung 25 ein Vibrationsdämpfer 32 angelenkt, der sich mit einem Gelenk 35 ortsfest abstützt. Der Dreigelenksknoten 1 ist über eine schwingungsdämpfende Gelenkstange 33 mit dem starren Hebelarm 34 verbunden.
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2 zeigt eine teilweise quer geschnittene Vorderansicht des Dreigelenksknotens 1 an einer Vorrichtung 5. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden in den nachfolgenden 2 bis 5 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
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Die mittig geteilte Kugelkalotte 8 weist zwischen den beiden Kugelkalottenhälften 6 und 7 die Distanzscheibe 10 auf, mit der die Lagerung der Gelenkskugel 3 in den Kugelkalottenhälften 6 und 7 eingestellt wird. Außerdem weisen die Kugelkalottenhälften 6 und 7 in dem Lagerungsbereich der Gelenkskugel 3 Schmiernuten 42 auf, die über Schmiernippel 43 und 44 versorgt werden, um eine Gleitlagerung der Gelenkskugel 3 in den Kugelkalottenhälfen 6 und 7 zu ermöglichen. Die Distanzscheibe 10 kann bei teilweisem Verschleiß einer Gleitbeschichtung auf Innenflächen der Kugelkalottenhälften wie in 5 gezeigt, gegen eine dünnere Distanzscheibe ausgetauscht werden, um den Gleitsitz an den teilweisen Verschleiß anzupassen.
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Die Vorderansicht des Dreigelenksknotens 1 gemäß 2 zeigt darüber hinaus, ein erstes Kopplungsglied 19 mit einem Gewinde, das an der Kugelkalotte 8 fixiert ist, und an das ein Anregungsmittel zur Einleitung von Vertikalkräfte 27 in den Pfeilrichtungen A und B angeschlossen werden kann. Dazu ist das erste Kopplungsglied 19 orthogonal zu der unteren ringförmigen ersten Kugelkalottenhälfte 6 angeordnet. Ferner ist ein weiteres Kopplungsglied 21 mit einem Gewinde zu sehen, das auf einem Außenmantel 23 der zweiten Kugelkalottenhälfte 7 fixiert ist. An dieses Kopplungsglied 21 können Anregungsmittel zur Einleitung von Bremskräften 29 in den Pfeilrichtungen E und F angeschlossen werden.
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3 zeigt eine teilweise quer geschnittene Seitenansicht des Dreigelenksknotens 1 gemäß 2. In dieser Ansicht ist nun ein weiteres Kopplungsglied 20 zu sehen, das an einem Außenmantel 22 der unteren ersten Kugelkalottenhälfte 6 fixiert ist. An das Kopplungsglied 20 kann ein weiteres Anregungsmittel beispielsweise in Form eines hydraulischen Gebers wie in 1 gezeigt mechanisch angeschlossen werden und beispielsweise Seitenkräfte 28 in den Pfeilrichtungen C und D in den Dreigelenksknoten 1 einleiten.
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Außerdem zeigt 3 eine mögliche lösbare Fixierung der Gelenkskugel 3 an dem Verbindungsglied 18 zu der Vorrichtung 5. Dazu weist die Gelenkskugel 3 zwei einander gegenüberliegende Kugelsegmentflächen 17 und 38 auf. Von der Kugelsegmentfläche 38 erstreckt sich beispielsweise eine Dehnschraube 41 durch eine Druchgangsbohrung 46 in der Gelenkskugel 3 bis in eine Gewindebohrung des Verbindungsgliedes 18, so die Kugelsegmentfläche 17 der Gelenkskugel 3 gegen eine Fläche des Verbinddungsgliedes 18 gepresst wird.
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4 zeigt eine schematische Untersicht des Dreigelenksknotens 1 gemäß 2, die nun die drei Kopplungsglieder 19 bis 21 zeigt sowie ein erstes Ende der Gelenkstange 33, das an dem Dreigelenksknoten 1 fixiert ist. Die Gelenkstange 33 ist mit dem starren Hebelarm 34 der Vorrichtung 5, der in 2 gezeigt wird gelenkig verbunden, um den Dreigelenksknoten 1 zu stützen und Vibrationen des Dreiecksknotens mit Hilfe des in 2 gezeigten Vibrationsdämpfers 32 zu dämpfen.
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5 zeigt eine schematische, auseinander gezogene perspektivisch Ansicht von drei Komponenten eines Dreigelenksknotens 1, die mit einer nicht gezeigten Gelenkskugel zusammenwirken. Dazu gehört die untere erste Kugelkalottenhälfte 6 und die zweite obere Kugelkalottenhälfte 7, zwischen denen eine Distanzscheibe 10' anzuordnen ist.
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Von den Außenmänteln 22 beziehungsweise 23 ragen die Kopplungsglieder 20 und 21 in einem Winkel von etwa 90° zueinander heraus. Diese Kopplungsglieder 20 und 21 dienen der Befestigung von Anregungsmitteln in Form von hydraulischen Gebern. Auf diese Kopplungsglieder 20 und 21 kann das Gestänge der hydraulischen Geber aufgeschraubt werden.
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Die obere zweite Kugelkalottenhälfte 7 weist Durchgangsbohrungen 45 für Spannschrauben auf, wobei die Durchgangsbohrungen 45 einen größeren Durchmesser besitzen als der Gewindedurchmesser der Spannschrauben. Die untere erste Kugelkalottenhälfte 6 hat entsprechende Gewindebohrungen 47, in welche die Spannschrauben beim Zusammenbau des Dreigelenksknotens eingeschraubt werden. Somit können die Kopplungsglieder 20 und 21 von 0 bis zu 5 Winkelgrade und damit die Kugelkalottenhälften 6 und 7 beim Betrieb des Dreigelenksknotens zueinander verdreht werden, auch ohne dass die Spannung der Spannschrauben vermindert wird.
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Die Innenflächen 12 und 13 der Kugelkalottenhälften 6 beziehungsweise 7 sind mit einer Gleitbeschichtung 9 versehen, die für eine Gleitlagerung der hier nicht gezeigten Gelenkskugel sorgen. Diese Gleitbeschichtung 9 wird mit zunehmender Betriebszeit des Dreigelenksknotens 1 dünner. Um dennoch einen Gleitsitz zwischen Gelenkskugel und den Kugelkalottenhälften 6 und 7 zu erreichen kann die in 5 zwischen den Kugelkalottenhälften 6 und 7 gezeigte Distanzscheibe 10' mit einer verminderten Dicke d gegenüber einer ursprünglich eingesetzten Distanzscheibe eingesetzt werden.
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Die Distanzscheibe 10 weist Aussparungen 11 auf, die sich von einem Innenrand 15 der Distanzscheibe 10' radial in Richtung eines Außenrandes 16 erstrecken und dabei wiederum so groß gewählt sind, dass sie eine Verdrehung der ersten Kugelkalottenhälfte 6 gegenüber der zweiten Kugelkalottenhälfte 7 zulassen.
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Durch das flächige Aufeinanderliegen von unterer erster Kugelkalottenhälfte 6, der Distanzscheibe 10' und der oberen zweiter Kugelkalottenhälfte 7 ergibt sich eine großflächige gleitverschiebliche Auflage aufgrund der großflächigen Distanzscheibe 10', wodurch ein langzeitiger Prüfbetrieb ohne Nachjustagen möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dreigelenksknoten
- 2
- Belastungssimulations-Prüfstand
- 3
- Gelenkskugel
- 4
- Hebelarm
- 5
- Vorrichtung
- 6
- Kugelkalottenhälfte
- 7
- Kugelkalottenhälfte
- 8
- Kugelkalotte
- 9
- Gleitbeschichtung
- 10
- Distanzscheibe
- 10'
- Distanzscheibe
- 11
- Aussparung
- 12
- Innenfläche
- 13
- Innenfläche
- 14
- Spannschraube
- 15
- Innenrand
- 16
- Außenrand
- 17
- Kugelsegmentfläche
- 18
- Verbindungsglied
- 19
- Kopplungsglied
- 20
- Kopplungsglied
- 21
- Kopplungsglied
- 22
- Außenmantel
- 23
- Außenmantel
- 24
- Fahrzeugachse
- 25
- Radnabeneinspannvorrichtung
- 26
- Mitteneinspannvorrichtung
- 27
- Vertikalkraft
- 28
- Seitenkraft
- 29
- Bremskraft
- 30
- hydraulischer Geber
- 31
- Längskraft
- 32
- Vibrationsdämpfer
- 33
- Gelenkstange
- 34
- Hebelarm (starr)
- 35
- Gelenk (ortsfest)
- 36
- hydraulischer Geber (für Längskräfte)
- 37
- erstes Ende
- 38
- Kugelsegmentfläche
- 39
- Mittenbereich
- 40
- Kraftfahrzeughinterachse (Verbundachse)
- 41
- Dehnschraube
- 42
- Schmiernut
- 43
- Schmiernippel
- 44
- Schmiernippel
- 45
- Durchgangsbohrung
- 46
- Durchgangsbohrung
- 47
- Gewindebohrung
- a
- einstellbarer Abstand
- d
- Distanzscheibendicke
- A bis H
- Pfeilrichtungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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