DE102014104158A1

DE102014104158A1 - Prüfvorrichtung

Info

Publication number: DE102014104158A1
Application number: DE102014104158.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Daust; Ataulmunim Choudhry
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-10-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung mit einem Antrieb und mit einer Aufnahme für ein zu prüfendes Element, wobei der Antrieb mittels einer Drehverbindung mit der Aufnahme in Verbindung steht, um das zu prüfende Element drehanzutreiben, wobei ein erstes Beaufschlagungselement vorgesehen ist, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element zum Antrieb des zu prüfenden Elements bewirkt, wobei ein zweites Beaufschlagungselement vorgesehen ist, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element zur Abbremsung des zu prüfenden Elements bewirkt, wobei weiterhin eine Heizvorrichtung und/oder eine Kühlvorrichtung vorgesehen ist zur Temperierung des zu prüfenden Elements.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung insbesondere für Schraubverbindungen von Radverbundsystemen, zur Beurteilung des Rad-Schraubenlöseverhaltens, insbesondere nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Radverbundsysteme bestehen aus zumindest zwei Elementen, 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, 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 Löseverhaltens solcher Schraubverbindungen bei Radverbundsystemen sind Kenngrößen, die von Wichtigkeit sind, das die Lebensdauer eines solchen Radverbundsystems davon abhängt, was bei Reparaturen zu erhöhten Kosten führen würde.
Um die Dauerfestigkeit der Schraubverbindung solcher Radverbundsysteme zu prüfen, ist es notwendig, eine geeignete Prüfvorrichtung zu schaffen.
Auch sind Biegeumlaufprüfvorrichtungen bekannt, bei welchen eine Felge oder ein Radverbundsystem eingespannt werden kann, um auf seine Biegesteifigkeit am Umfang geprüft zu werden. Solche Biegeumlaufprüfvorrichtungen weisen einen Antrieb und eine Aufnahme für das zu prüfende Element auf, wobei durch Spannsegmente einer Spannvorrichtung beim Umlauf des zu prüfenden Elements Kräfte, wie beispielsweise Radialkräfte, ausgeübt werden können, welche eine Verbiegung des Elements bewirken, um die Biegesteifigkeit des Elements zu prüfen. 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 keine Prüfung einer Dauerfestigkeit einer Schraubverbindung oder des Löseverhaltens einer Schraubverbindung geprüft werden.
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.
Die Aufgabe zur Vorrichtung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung mit einem Gehäuse, mit einem Antrieb und mit einer Aufnahme für ein zu prüfendes Element, wobei der Antrieb mittels einer Drehverbindung mit der Aufnahme in Verbindung steht, um das zu prüfende Element drehanzutreiben, wobei ein erstes Beaufschlagungselement vorgesehen ist, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element zum Antrieb des zu prüfenden Elements bewirkt, wobei ein zweites Beaufschlagungselement vorgesehen ist, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element zur Abbremsung des zu prüfenden Elements bewirkt, wobei weiterhin eine Heizvorrichtung und/oder eine Kühlvorrichtung vorgesehen ist zur Temperierung des zu prüfenden Elements. Dadurch können Antriebs- und Bremskräfte in das zu prüfende Element eingeleitet werden, was bei verschraubten Elementen auch zum Test der Schraubverbindung führt.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das zu prüfende Element eine Felge mit einer Bremsscheibe ist, die insbesondere mit einer Radnabe und/oder einem Gelenkwellenzapfen verbunden sind. Dabei ist die Felge in der Regel mit der Nabe bzw. mit der Gelenkwelle verschraubt. Diese Schraubverbindung kann dabei auch getestet werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Heizvorrichtung eine optische Heizvorrichtung und/oder eine Heißgasheizvorrichtung ist. Dabei kann eine direkte Beheizung des zu prüfenden Elements mittels Licht bzw. Strahlung bzw. mittels heißen Gases erfolgen.
Bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist es bei einem Ausführungsbeispiel vorteilhaft, wenn die Kühlvorrichtung eine Kaltluftkühlvorrichtung ist. Dadurch kann das zu prüfende Element auch gezielt abgekühlt werden. So kann zusammen mit der Heizvorrichtung beispielsweise eine thermische Variation durchgeführt werden, um die Belastung während der Prüfung zu erhöhen und ggf. realistischer zu gestalten.
Auch ist es zweckmäßig, 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 die Kraft beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch aufgebracht werden, um das zu prüfende Element zu beaufschlagen.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn das erste und das zweite Beaufschlagungselement als ein Beaufschlagungselement zusammengefasst sind. Dadurch kann eine integrierte Lösung gefunden werden, die beispielsweise nur einen Antrieb aufweisen können.
Auch ist es vorteilhaft, wenn ein erstes Beaufschlagungselement die Radnabe oder die Gelenkwelle beaufschlagt und das zweite Beaufschlagungselement die Bremsscheibe beaufschlagt. So kann das Rad an unterschiedlichen Positionen beaufschlagt werden um die Dauerfestigkeit einer Verschraubung zu prüfen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das oder die Beaufschlagungselement/e und/oder die Heizvorrichtung und/oder die Kühlvorrichtung mit einer Biegeumlaufprüfvorrichtung zusammengefasst sind. Dadurch kann eine Biegeumlaufbelastung auf das zu prüfende Element beaufschlagt werden, wobei zusätzliche Antriebskräfte und/oder Bremskräfte bei unterschiedlichen Temperaturen beaufschlagt werden können. Damit können Radlasten und Seitenkräfte zu Antriebs- und Bremskräften auf das zu prüfende Element ausgeübt werden.
Erfindungsgemäß wird das zu prüfende Element bzw. die zu prüfende Einheit nicht drehangetrieben. Vorgesehen ist ferner, dass lediglich der Biegestab über eine rotatorische Masse taumelnd ausgelenkt wird. Dadurch werden Biegespannungen in den Verbund eingeleitet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung mit Radverbund,
2 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung,
3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung,
4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung,
5 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung,
6 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung, und
7 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung.
Die 1 zeigt den Aufbau eines Radverbunds 1 auf einer Prüfvorrichtung 2, die als erweiterte Biegeumlaufprüfvorrichtung ausgebildet ist. Der Radverbund bestehend dabei im Wesentlichen aus einem Gelenkwellenzapfen 3, einer Radnabe 4, einer Bremsscheibe 5, und einer Felge 6 mit den Radschrauben.
Die 2 bis 5 zeigen Details der Prüfvorrichtung 2, wobei das Radlager durch einen Adapterflansch 7 ersetzt wird. In diesen Adapterflansch 7 wird der Gelenkwellenzapfen 3 über die Bodenseite eingeführt und vorteilhaft durch eine Passfederverbindung formschlüssig mit dem Adapterflansch verbunden. Die 6 und 7 zeigen, wie der Gelenkwellenzapfen 3 mit dem Adapterflansch verbunden ist. Ein Vorteil der Passfederverbindung ist es, dass der Kraftfluss, dem Kraftfluss im Fahrzeugeinsatz entspricht. Somit wird die Antriebslast über den Adapterflansch 7 und auf Grund des Formschlusses über den Gelenkwellenzapfen 3 in den Radverbund 1 eingeleitet. Am Adapterflansch 7 sind Angriffspunkte für die Antriebszylinder 8, 9, 10, 11 angebracht, um Antriebskräfte auf den Adapterflansch ausüben zu können.
Die Radnabe 4 wird über eine Passung in den Adapterflansch 7 geführt und mit dem Gelenkwellenzapfen 3 verschraubt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Nabe eine Innenverzahnung aufweist und der Gelenkwellenzapfen 3 eine Außenverzahnung.
Auf die Radnabe 4 wird die Bremsscheibe 5 montiert. Mit der Bremsscheibe 5 sind Bremszangen 12 in Kontakt, um die Bremsscheibe 5 zur Bremsung zu beaufschlagen. Die Bremszangen 12 werden zur Adaption bezüglich des Reibring der Bremsscheibe 5 angeordnet. Anschließend wird die Felge 6 ohne Reifen, also das Rad montiert. Dabei wird die Felge 6 mit der Radnabe verbunden. Dabei wird das Rad durch die Radschrauben oder eine Zentralschraube mit der Radnabe verschraubt.
Die Antriebslasten werden über die Antriebs- bzw. Hydraulikzylinder 8, 9, 10, 11 eingeleitet. Die Zylinder sind vorteilhaft von dem Adapterflansch 7 entkoppelt, um keine Wechselwirkung, wie insbesondere Schwingungsüberlagerung, mit der Umlaufbiegebelastung einzugehen. Nur zu dem Zeitpunkt der Kraftaufbringung, ist der Zylinder in Kontakt mit dem Adapterflansch und überträgt die Antriebslast auf den Radverbund.
Beim Entlasten der Zylinder ist damit auch eine reine Umlaufbiegelast, frei von jeglichen Zusatzlasten, möglich.
Die Bremslasten werden über Hydraulikzylinder 9, 10 eingeleitet. Die Zylinder 9, 10 sind dabei von einer Umlenkgabel entkoppelt, welche über die Bremszangen 12 mit der Bremsscheibe 5 gekoppelt sind, um möglichst keine Wechselwirkung, wie Schwingungsüberlagerung, mit der Umlaufbiegebelastung einzugehen.
Insbesondere nur zu dem Zeitpunkt der Kraftaufbringung ist der Zylinder 9, 10 in Kontakt mit der Umlenkgabel und
überträgt die Bremslast auf den Radverbund. Beim Entlasten ist somit eine reine Umlaufbiegelast,
frei von jeglichen Zusatzlasten, möglich.
Schematisch sind die Heizvorrichtung 13 und die Kühlvorrichtung 14 dargestellt. Insbesondere zur Erzeugung eines temperierten Luftstroms zur Kühlung bzw. Heizung des zu prüfenden Elements.
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

Prüfvorrichtung mit einem Antrieb und mit einer Aufnahme für ein zu prüfendes Element, wobei der Antrieb mittels einer Drehverbindung mit der Aufnahme in Verbindung steht, um das zu prüfende Element drehanzutreiben, wobei ein erstes Beaufschlagungselement (8) vorgesehen ist, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element zum Antrieb des zu prüfenden Elements bewirkt, wobei ein zweites Beaufschlagungselement (12) vorgesehen ist, welches eine Kraftbeaufschlagung auf das zu prüfende Element zur Abbremsung des zu prüfenden Elements bewirkt, wobei weiterhin eine Heizvorrichtung (13) und/oder eine Kühlvorrichtung (14) vorgesehen ist zur Temperierung des zu prüfenden Elements.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu prüfende Element eine Felge (6) mit einer Bremsscheibe (5) und zu prüfenden Radschrauben ist, die insbesondere mit einer Radnabe (4) und/oder einem Gelenkwellenzapfen (3) verbunden sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (13) eine optische Heizvorrichtung und/oder eine Heißgasheizvorrichtung ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (14) eine Kaltluftkühlvorrichtung ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Beaufschlagungselement (8, 12) eine Kolben-Zylindereinheit mit einem Übertragungsmittel zur Übertragung der Kraft auf das zu prüfende Element aufweist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Beaufschlagungselement (8, 12) als ein Beaufschlagungselement zusammengefasst ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Beaufschlagungselement (8) die Radnabe oder die Gelenkwelle beaufschlagt und das zweite Beaufschlagungselement (12) die Bremsscheibe (5) beaufschlagt.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Beaufschlagungselement/e und/oder die Heizvorrichtung und/oder die Kühlvorrichtung mit einer Biegeumlaufprüfvorrichtung zusammengefasst sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu prüfende Element (5) oder ein mit dem zu prüfenden Element in Wirkverbindung stehendes Bauteil mit der Aufnahme drehantreibbar verbunden ist.