DE102012112250A1 - Prüfvorrichtung - Google Patents

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Peter Steinkirchner
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    • G01L5/24Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed
    • GPHYSICS
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D2066/005Force, torque, stress or strain

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung (1) mit einem Gehäuse (2), mit einer Rotationsmasse (3) und mit einer Aufnahme (4) für ein zu prüfendes Element (5), wobei die Rotationsmasse (3) mittels einer Drehverbindung mit der Aufnahme (4) in Verbindung steht, um die Aufnahme (4) in eine Taumelbewegung zu versetzen, und wobei zumindest ein Spannsegment (7) vorgesehen ist, um das zu prüfende Element (5) gegen das Gehäuse zu verspannen, wobei weiterhin ein erstes Beaufschlagungselement (8) vorgesehen ist, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element (5) bewirkt, um das Antriebsmoment im Fahrzeug zu simulieren, und wobei weiterhin ein zweites Beaufschlagungselement (9) vorgesehen ist, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element (5) bewirkt, um das Bremsmoment im Fahrzeug zu simulieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung insbesondere für Schraubverbindungen von Radverbundsystemen, insbesondere nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Radverbundsysteme bestehen aus zumindest zwei Elementen, insbesondere jedoch aus einer Felge, einer Bremsscheibe und einer Nabe, die mittels Verbindungsmitteln verbunden werden. Dabei stellt insbesondere eine Felge mit einer Bremsscheibe und/oder einer Radnabe ein solches Radverbundsystem dar. Dabei sind beispielsweise Schrauben vorgesehen, um die Elemente miteinander zu verbinden und es werden Radschrauben eingesetzt, um das Rad bzw. die Felge und/oder die Bremsscheibe mit der Nabe zu verbinden.
  • Die Dauerfestigkeit der Schraubverbindung und das Löseverhalten solcher Schraubverbindungen bei Radverbundsystemen sind Kenngrößen, die von Wichtigkeit sind, um die Lebensdauer eines solchen Radverbundsystems zu gewährleisten und um im Reparaturfall erhöhte Kosten zu vermeiden.
  • Um die Dauerfestigkeit der Schraubverbindung solcher Radverbundsysteme zu prüfen, ist es notwendig, eine geeignete Prüfvorrichtung zu schaffen.
  • Es sind Biegeumlaufprüfvorrichtungen bekannt, bei welchen eine Felge oder ein Radverbundsystem eingespannt werden kann, um auf seine Dauerfestigkeit am Umfang geprüft zu werden. Die Biegeumlaufprüfvorrichtung dient beispielsweise der Simulation der Belastung eines Rads eines Kraftfahrzeugs bei der typischen Belastung der Verbiegung bei sich drehendem Rad. Solche Biegeumlaufprüfvorrichtungen sind beispielsweise durch die DE 10 2010 034 239 A1 , die DE 299 12 389 U1 und die DE 10 2007 044 718 B3 bekannt geworden.
  • Allerdings kann mit einer Biegeumlaufprüfvorrichtung nur bedingt die Dauerfestigkeit einer Schraubverbindung oder das Löseverhalten einer Schraubverbindung geprüft werden. Eine Korrelation zum Fahrzeug ist durch diese reine Biegeumlaufprüfvorrichtung nicht gegeben.
  • Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Prüfvorrichtung zu schaffen, mittels welcher die Dauerfestigkeit einer Schraubverbindung und das Löseverhalten einer Schraubverbindung einfach und nur wenig kostenträchtig geprüft werden kann.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung mit einem Gehäuse, mit einer Rotationsmasse und mit einer Aufnahme für ein zu prüfendes Element, wobei die Rotationsmasse mittels einer Drehverbindung mit der Aufnahme in Verbindung steht, um die Aufnahme in eine Taumelbewegung zu versetzen, und wobei zumindest ein Spannsegment vorgesehen ist, um das zu prüfende Element gegen das Gehäuse zu verspannen, wobei weiterhin ein erstes Beaufschlagungselement vorgesehen ist, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element bewirkt, um das Antriebsmoment im Fahrzeug zu simulieren (das zu prüfende Element rotiert nicht, kleine Kolbenhübe), wobei weiterhin ein zweites Beaufschlagungselement vorgesehen ist, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element bewirkt, um das Bremsmoment im Fahrzeug zu simulieren. Insbesondere ist vorgesehen, die Prüfvorrichtung als Adaption auf eine vorhandene Biegeumlaufprüfmaschine anzubringen. Der vorhandenen Biegeumlaufkraft sollen über die Beaufschlagungselemente Kräfte überlagert werden. Eine Rotation der zu prüfenden Elemente, insbesondere der Fahrzeugfelge, ist nicht vorgesehen.
  • Somit stellt die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung vorteilhaft in einem Ausführungsbeispiel eine um eine Prüfvorrichtung erweiterte Biegeumlaufprüfvorrichtung dar.
  • Beispielsweise kann durch wechselnde Antriebs- und Bremsbeanspruchungen alternativ oder zusätzlich zur Biegeumlaufbeanspruchung eine fahrzeugnahe Simulation eines Fahrversuchs (Kurvenfahrt, Anfahr- und Bremsvorgang) durchgeführt werden, welche im Echtfall zur Lockerung von Radverschraubungen führen können.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn das erste und/oder das zweite Beaufschlagungselement eine Kolben-Zylindereinheit mit einem Übertragungsmittel zur Übertragung der Kraft auf das zu prüfende Element aufweist. So kann hydraulisch oder pneumatisch eine Kraftbeaufschlagung erzeugt und angesteuert werden.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn die Kolben-Zylindereinheit eine Doppelkolbeneinheit ist. Im Sinne der Erfindung ist unter einer Doppelkolbeneinheit eine Einheit zu verstehen, bei der je Beaufschlagungselement zwei um 180 ° zueinander versetzt angeordnete Kolben-Zylindereinheiten vorgesehen sind. Dadurch kann bei einer versetzten Anlenkung in Bezug auf die Drehachse des zu prüfenden Elements auf die Achse bzw. Drehachse ein Drehmoment ausgeübt werden. Mittels dem Vorsehen einer Doppelkolbeneinheit kann bei verfügbarem Druckmitteldruck des Druckmittelsystems ein erhöhtes Drehmoment auf die Achse aufgebracht werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Kolben-Zylindereinheiten auf einer Seite des zu prüfenden Elements angeordnet sind. Dadurch können die beiden Kolben-Zylindereinheiten oberhalb oder unterhalb des zu prüfenden Elements angeordnet sein, was die Ansteuerung und die Übertragung des Drehmoments auf die Drehachse erleichtert. Auch kann bei einseitiger Anordnung die Montage erleichtert werden, da die Kolben-Zylindereinheiten vormontiert werden können, so dass die entweder mit dem Gehäuse montiert werden können oder gemeinsam nach Montage des zu prüfendes Element auf dieses aufgesetzt sein können.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Kolben-Zylindereinheiten zwischen dem Gehäuse und dem zu prüfenden Element angeordnet sind. Dadurch kann eine Vormontage erleichtert sein, wenn die Kolben-Zylindereinheiten an dem Gehäuse montiert sind, so dass das zu prüfende Element von oben auf die Aufnahme angeordnet wird. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Aufnahme aus dem Gehäuse ragt und dazu benachbart auch die Kolben-Zylindereinheit angeordnet ist.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn die Kolben-Zylindereinheiten auf der Seite des zu prüfenden Elements angeordnet sind, welche die dem Gehäuse abgewandte Seite des Elements ist. Dadurch kann erst das zu prüfende Element auf der Aufnahme montiert werden, wobei anschließend darauf die Kolben-Zylindereinheiten, bevorzugt mittels einer Halterung, montiert werden.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn das zu prüfende Element eine Felge mit einer Bremsscheibe ist, die mit einer Radnabe schraubverbunden sind.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn ein Beaufschlagungselement mit seiner Kolben-Zylindereinheit die Radnabe oder die Felge beaufschlagt und das zweite Beaufschlagungselement die Bremsscheibe beaufschlagt. Dadurch kann eine Prüfung der Verbindung zwischen diesen Elementen auf einfache Weise durchgeführt werden.
  • Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Beaufschlagung direkt (auf die Bremsscheibe bzw. Radnabe) oder unter Zwischenschaltung eines Übertragungsmittels erfolgt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts der ersten erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung, und
  • 3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer zweiten erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung 1 mit einem Gehäuse 2 (wobei das Gehäuse 2 zumindest teilweise die vorhandene Biegeumlaufprüfvorrichtung darstellen soll), wobei die Prüfvorrichtung 1 eine Rotationsmasse 3 und eine Aufnahme 4, in der Art eines Biegestabs oder dergleichen, für ein zu prüfendes Element 5, hier Radverbundsystem, aufweist.
  • Dabei steht die Rotationsmasse 3 in einer Antriebsverbindung mit der Aufnahme 4, um das zu prüfende Element 5 in eine Taumelbewegung versetzen zu können. Die Antriebsverbindung kann über eine Welle erfolgen, wobei zum Ausgleich von Pendelbewegungen diese beispielsweise mit einem kardanischen Element versehen sein kann.
  • Weiterhin sind Spannsegmente 7 vorgesehen, um das zu prüfende Element 5 gegen das Gehäuse 2 zu verspannen. Ferner ist eine Thermoeinheit 6, z.B. ein Industriefön, vorgesehen, um eine definierte Bauteiltemperatur einzustellen.
  • Weiterhin weist die Prüfvorrichtung 1 ein erstes Beaufschlagungselement 8 auf, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element 5 bewirkt, um das Antriebsmoment im Fahrzeug zu simulieren. Weiterhin ist ein zweites Beaufschlagungselement 9 vorgesehen, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element 5 bewirkt, um das Bremsmoment im Fahrzeug zu simulieren.
  • Die unterschiedliche Wirkrichtung der Kraftbeaufschlagung der Beaufschlagungselemente 8 und 9 sind mittels der Pfeildarstellungen F1 und F2 dargestellt.
  • Die Beaufschlagungselemente 8, 9 sind vorteilhaft als hydraulische Einheiten, wie als Kolben-Zylindereinheiten, ausgebildet, die druckmittelgesteuert in Umfangsrichtung betätigbar sind. Dabei kann das Beaufschlagungselement 9 zur Simulation der Bremsmomente auf das zu prüfenden Element 5 beispielsweise als eine Art Bremse ausgebildet sein, die das zu prüfende Element 5 oder Teile davon zwischen sich aufnimmt. So kann das Beaufschlagungselement 9 als Bremssattel mit Bremsbacken oder Bremsbelägen ausgebildet sein, welches eine Bremsscheibe des zu prüfenden Elements 5 zwischen sich aufnimmt.
  • Das erste Beaufschlagungselement 8 kann beispielsweise ein Hebelelement sein, das an einer Drehachse oder an einem drehbaren Element des zu prüfenden Elements 5 angelenkt ist, wobei es in einer Betätigungsrichtung eine Kraft in Umfangsrichtung ausüben kann und vorteilhafterweise gegenüber der Pendelbewegung entkoppelt sein soll.
  • Die 1 zeigt, dass das erste Beaufschlagungselement 8 und das zweite Beaufschlagungselement 9 als Doppelkolbeneinheit ausgebildet sind.
  • Die 1 zeigt, dass die schematische Anordnung der Beaufschlagungselemente 8, 9, die als Kolben-Zylindereinheiten ausgebildet sind, innerhalb des zu prüfenden Elements 5 angeordnet sind. So sind die beiden Kolben-Zylindereinheiten des Beaufschlagungselements 8 im unteren Bereich des zu prüfenden Elements 5 angeordnet, wobei die Kolben-Zylindereinheit des Beaufschlagungselements 9 im oberen Bereich des zu prüfenden Elements 5 angeordnet ist.
  • Es ist ferner denkbar, die beiden Beaufschlagungselemente 8, 9 in einer Ebene anzuordnen. Beispielsweise könnten dann Hebelelemente vorgesehen sein, um eine biegefreie Krafteinleitung des Beaufschlagungselements auf das zu prüfende Element zu gewährleisten.
  • Ferner ist ein Motor (17) vorgesehen, welcher über einen Riementrieb (18) mit der Rotationsmasse (3) in Wirkverbindung steht, wobei mittels der angeregten Rotationsmasse (3) die Aufnahme (4) in eine Taumelbewegung versetzt wird. Die Prüfvorrichtung soll insbesondere als Aufsatzelement auf die vorhandene Biegeumlaufprüfmaschine adaptierbar sein.
  • Die 2 zeigt in einer schematischen Anordnung eine Prüfvorrichtung 1 mit einem zu prüfenden Element 5, wobei das zu prüfende Element 5 schematisch eine Felge 10 darstellen soll, die mit einer Bremsscheibe 11 über eine Schraubverbindung 12 verbindbar ist. Dabei sind die Felge 10 und die Bremsscheibe 11 mit einer Nabe 13 des Rads verbindbar.
  • Im Ausführungsbeispiel der 2 sind die Beaufschlagungselemente 8, 9 unterhalb des zu prüfenden Elements 5 angeordnet, wie beispielsweise auch radial innerhalb des zu prüfenden Elements 5. So übergreift die Felge des zu prüfenden Elements die Kolben-Zylindereinheiten.
  • Weiterhin sind die Spannsegmente 7 dargestellt, um das zu prüfende Element 5 gegen das Gehäuse 2 gegen Verdrehen zu verspannen.
  • Die 3 zeigt eine weitere Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, wobei nur ein Teil der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 zu erkennen ist. Zu erkennen sind u.a. die Spannsegmente 7, um das zu prüfende Element 5 gegen das Gehäuse 2 zu verspannen. Ebenfalls zu erkennen, ist das kardanische Ausgleichselement 15, um eine biegeneutrale Momenteneinleitung (der Beaufschlagungselemente 8, 9) zu gewährleisten.
  • Die 3 zeigt, dass die beiden Beaufschlagungselemente 8, 9 bzw. deren Kolben-Zylindereinheiten oberhalb des zu prüfenden Elements 5 in Bezug auf das Gehäuse 2 angeordnet sind, wobei das Beaufschlagungselement 8 unmittelbar auf eine Welle 14 wirkt. Das Beaufschlagungselement 9 wirkt über ein Übertragungsmittel 16 unmittelbar auf die Bremsscheibe 11. Dabei umgreift das Übertragungsmittel 16 die Felge, wie dies in 3 schematisch dargestellt ist.
  • Die Erfindung betrifft somit eine Biegeumlaufprüfvorrichtung, die dahin gehend erweitert wurde, dass sie auch wechselnde Antriebs- und Bremskräfte erzeugen und auf das zu prüfende Element ausüben kann, um wechselnde Kräfte auf eine Verschraubung des zu prüfenden Elements ausüben zu können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010034239 A1 [0005]
    • DE 29912389 U1 [0005]
    • DE 102007044718 B3 [0005]

Claims (9)

  1. Prüfvorrichtung (1) mit einem Gehäuse (2), mit einer Rotationsmasse (3) und mit einer Aufnahme (4) für ein zu prüfendes Element (5), wobei die Rotationsmasse (3) mittels einer Drehverbindung mit der Aufnahme (4) in Verbindung steht, um die Aufnahme (4) in eine Taumelbewegung zu versetzen, und wobei zumindest ein Spannsegment (7) vorgesehen ist, um das zu prüfende Element (5) gegen das Gehäuse zu verspannen, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein erstes Beaufschlagungselement (8) vorgesehen ist, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element (5) bewirkt, um das Antriebsmoment im Fahrzeug zu simulieren, und wobei weiterhin ein zweites Beaufschlagungselement (9) vorgesehen ist, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element (5) bewirkt, um das Bremsmoment im Fahrzeug zu simulieren.
  2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Beaufschlagungselement (8, 9) eine Kolben-Zylindereinheit mit einem Übertragungsmittel zur Übertragung der Kraft auf das zu prüfende Element (5) aufweist.
  3. Prüfvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylindereinheit eine Doppelkolbeneinheit ist.
  4. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylindereinheiten auf einer Seite des zu prüfenden Elements (5) angeordnet sind.
  5. Prüfvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylindereinheiten zwischen Gehäuse (2) und zu prüfenden Element (5) angeordnet sind.
  6. Prüfvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylindereinheiten auf der Seite des zu prüfenden Elements (5) angeordnet sind, welche die dem Gehäuse (2) abgewandte Seite des Elements (5) ist.
  7. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu prüfende Element (5) eine Felge mit einer Bremsscheibe ist, die mit einer Radnabe schraubverbunden sind.
  8. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beaufschlagungselement (8, 9) mit seiner Kolben-Zylindereinheit die Radnabe oder die Felge beaufschlagt und das zweite Beaufschlagungselement (9, 8) die Bremsscheibe beaufschlagt.
  9. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung direkt oder unter Zwischenschaltung eines Übertragungsmittels 16 erfolgt.
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