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Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch einen Prüfstand mit einer derartigen Prüfvorrichtung.
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Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2010 017 518 U1 ist ein flexibler Prüfstand zur Untersuchung der mechanischen Wechselwirkungen zwischen Baukomponenten, insbesondere einem Dachsystem für ein Fahrzeug und einer Karosserie eines Fahrzeugs, bekannt, wobei die Karosserie durch einen Leiterrahmen mit verstellbaren und/oder austauschbaren Querträgern und verstellbaren und/oder austauschbaren Biege- und Torsionssteifigkeit beeinflussenden Stellvorrichtungen nachgebildet ist, wobei durch die verstellbaren und/oder austauschbaren Elemente charakteristische Kenngrößen der Karosserie, insbesondere statische und dynamische Biege- und Torsionssteifigkeiten einstellbar sind, zur Nachbildung unterschiedlicher Karosserien. Aus der deutschen Patentschrift
DE 102 42 789 B3 ist eine Prüfvorrichtung zur Simulation von Betriebsbeanspruchungen von Bauteilen an Fahrzeugen mittels in das Bauteil über Krafterzeugungselemente eingeleitete simulierte Prüfkräfte bekannt, wobei die am Bauteil im Betrieb des Fahrzeugs auftretenden Beanspruchungskräfte den Kräften entsprechen, die über das Krafterzeugungselement in das Bauteil einleitbar sind, welches auf stationär angeordneten Abstützstäben eines Prüfelements gehalten ist, wobei die Abstützstäbe des Prüfelements auf einer A-Achse des Bauteils beabstandet zu den Karosserie-Befestigungspunkten des Bauteils angeordnet sind, wobei das Prüfelement an der dem Bauteil zugerichteten Seite jeweils einen Abstützstempel aufweist, der in Karosserie-Befestigungspunkten des Bauteils gehalten ist und an den den Stempeln abgekehrten Seiten des Prüfelements die Abstützstäbe gehalten sind, welche sich ortsfest abstützen und die Abstützstäbe in einer horizontalen Ebene mit einem Abstand zur vertikalen Mittenachse des Abstützstempels angeordnet sind und diese Mittenachse der Stempel parallel zur Mittenachse des Krafterzeugungselements verläuft. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2005 060 602 A1 ist eine Lastsimulationseinrichtung für Komponenten eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei die Lastsimulationseinrichtung die folgenden Merkmale aufweist: ein Aufnahmeeinrichtung zur Befestigung von Karosseriebauteilen oder Karosserieeinbauteilen; wenigstens einen Rotationsaktuator zur rotatorischen Bewegung der Aufnahmeeinrichtung um eine oder mehrere Raumrichtungen herum, wobei die Aufnahmeeinrichtung eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung der Karosseriebauteile beziehungsweise der Karosserieeinbauteile aufweist, die mit einem Gelenk drehbar an einer Trageinrichtung gelagert ist, wobei der Rotationsaktuator so zwischen Befestigungseinrichtung und Trageinrichtung vorgesehen ist, dass die Befestigungseinrichtung bezüglich der Trageinrichtung verdrehbar ist. Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 197 43 106 A1 offenbart ein Anpassungsglied, das zwischen einem Prüfstand und einer Teilstruktur vorgesehen ist, die Bestandteil einer Gesamtstruktur ist, wobei die Teilstruktur an dem Prüfstand angeordnet und mit einer Kraft beaufschlagt wird, wobei das Anpassungsglied die Steifigkeit der restlichen Gesamtstruktur nachbildet, wobei das Anpassungsglied ein Federelement aufweist, dessen Federsteifigkeit veränderbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Prüfvorrichtung zur Simulation von realistischen Betriebsbeanspruchungen an mindestens einem Prüfelement zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe ist durch eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Herkömmliche Prüfstände sind normalerweise ideal steif ausgelegt. Im Gegensatz dazu wird durch die mindestens eine Federeinrichtung von einer ideal steifen Auslegung des Prüfstands abgesehen. Dabei wird eine gewisse Nachgiebigkeit des Prüfstands bewusst in Kauf genommen. Durch die Federeinrichtung in der Prüfvorrichtung können auf einfache Art und Weise realistische Bedingungen für das Prüfelement auf dem Prüfstand dargestellt werden. Die erste und die zweite Federeinrichtung sind vorzugsweise gleich ausgeführt. Dabei sind beiden Federeinrichtungen unter Zwischenschaltung der Zwischenplatte in Reihe geschaltet. Die Zwischenplatte umfasst vorteilhaft einen Grundkörper, der im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisscheibe aufweist.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung unterschiedliche Federeinrichtungen umfasst, mit denen Karosseriesteifigkeiten von verschiedenen Kraftfahrzeugen simuliert werden können. Die Federeinrichtungen haben zum Beispiel unterschiedliche Gestalten, Federsteifigkeiten und/oder Ausführungen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Federeinrichtung zwischen der Zwischenplatte und einer Grundplatte eingespannt ist, die auf einer Anregungsseite der Prüfvorrichtung angeordnet ist. Die Grundplatte umfasst vorteilhaft einen Grundkörper, der im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisscheibe aufweist. Auf der Anregungsseite werden zum Beispiel Anregungen in Form von Schwingungen mit verschiedenen Amplituden und/oder Frequenzen eingebracht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Federeinrichtung zwischen der Zwischenplatte und einer Spannplatte eingespannt ist, die über ein Vorspannelement mit einem Prüfstandtisch auf der Anregungsseite gekoppelt ist, so dass sich ein Lastpfad über die Federeinrichtungen und die Zwischenplatte durch das Prüfelement auf eine Festlagerseite der Prüfvorrichtung ergibt. Die Spannplatte umfasst vorteilhaft einen Grundkörper, der im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisscheibe aufweist. Die Spannplatte ist vorzugsweise mit Hilfe einer Spannhülse mit einem Prüfstandstisch auf der Anregungsseite gekoppelt. Die Zwischenplatte ist zur Darstellung des Lastpfades, zum Beispiel über Säulen, mit einem Deckel gekoppelt, an dem wiederum das Prüfelement befestigt ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtungen jeweils mehrere Federelemente umfassen, die parallel geschaltet sind. Die Federelemente sind vorzugsweise gleichmäßig verteilt und gleich ausgeführt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente als Schraubenfedern ausgeführt sind. Die Schraubenfedern sind vorteilhaft auf einem Umfang der Zwischenplatte gleichmäßig verteilt angeordnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfelement eine Lagereinrichtung ist. Bei der Lagereinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein hydraulisches Lager. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Lagereinrichtung mindestens ein Elastomerteil.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Federeinrichtung, eine Zwischenplatte, eine Grundplatte, eine Spannplatte und/oder ein Federelement für eine vorab beschriebene Prüfvorrichtung. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Prüfstand mit einer vorab beschriebenen Prüfvorrichtung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine Explosionsdarstellung eines Prüfstands mit einer Prüfvorrichtung, die eine Zwischenplatte umfasst, die zwischen zwei Federeinrichtungen eingespannt ist, und
- 2 eine perspektivische Darstellung des Prüfstands mit der Prüfvorrichtung aus 1.
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In den 1 und 2 ist ein Prüfstand 1 mit einer Prüfvorrichtung 2 und einem Prüfelement 4 dargestellt. Bei dem Prüfelement 4 handelt es sich um eine hydraulische Lagereinrichtung 5.
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Auf einer Anregungsseite 10, in den 1 und 2 unten, ist ein Prüfstandstisch 12 angeordnet. Über die Anregungsseite 10 wird die Prüfvorrichtung 2 schwingungstechnisch angeregt. Die Anregung erfolgt zum Beispiel mit Hilfe von Schwingungen, die im Bereich zwischen einem und vierhundert Hertz liegen.
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Eine Grundplatte 14 ist mit Hilfe von Schrauben (nicht dargestellt) an dem Prüfstandstisch 12 befestigt. Die Grundplatte 14 umfasst insgesamt sechs Vertiefungen 15, die zur Aufnahme beziehungsweise zum Positionieren von insgesamt sechs Federelementen 51 bis 56 einer ersten Federeinrichtung 50 dienen. Die Federelemente 51 bis 56 sind als Schraubenfedern gleich ausgeführt.
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Die Grundplatte 14 umfasst darüber hinaus insgesamt zwei Durchgangslöcher 16, die zum Durchführen von Schraubenschäften dienen, die in entsprechende Gewindesacklöcher 19 in dem Prüfstandstisch 12 eingeschraubt werden.
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Die Grundplatte 14 umfasst einen Grundkörper 17, der im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisscheibe mit einem zentralen Durchgangsloch 18 aufweist. Das zentrale Durchgangsloch 18 dient zum Durchführen eines Vorspannelements 78, das in 2 sichtbar ist. Das Vorspannelement 78 umfasst eine Spannhülse 80, die mit einem Spannhülsenschaft in ein zentrales Gewindesackloch 79 in dem Prüfstandstisch 12 eingeschraubt wird.
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Auf einer Festlagerseite 20, in den 1 und 2 oben, ist ein Bolzen 21 angeordnet. Der Bolzen 21 ist fest mit dem Prüfelement 4 verbunden. Auf der Festlagerseite 20 ist ein von dem Bolzen unabhängiger Deckel 22 angeordnet, der im Wesentlichen die Gestalt eines Ringkörpers 24 aufweist.
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Der Ringkörper 24 umfasst insgesamt vier Durchgangslöcher 25, die zum Durchführen von Befestigungsschrauben dienen, mit denen insgesamt vier Säulen 31 bis 34 an dem Ringkörper 24 des Deckels 22 befestigt werden. Die Befestigungsschrauben sind in den 1 und 2 nicht dargestellt. Die Säulen 31 bis 34 umfassen an ihren dem Deckel 22 zugewandten Enden jeweils ein Gewindesackloch zum Einschrauben von Schraubenschäften der Befestigungsschrauben.
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Die Säulen 31 bis 34 weisen an ihren dem Deckel 22 abgewandten Enden jeweils einen Zapfen auf. Die Zapfen an den Säulenenden sind vorteilhaft einstückig mit den Säulen verbunden und mit einem Außengewinde versehen. Mit dem Außengewinde werden die Zapfen dann in mit einem entsprechenden Innengewinde versehene Aufnahmen 35 der Zwischenplatte 30 eingeschraubt. Dadurch können die Säulen 31 bis 34 auf einfache Art und Weise fest mit der Zwischenplatte 30 verbunden werden.
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Die Zwischenplatte 30 umfasst einen Grundkörper 37, der im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisscheibe mit einem zentralen Durchgangsloch 38 aufweist. Das zentrale Durchgangsloch 38 dient zum Durchführen des als Spannhülse 80 ausgeführten Vorspannelements 78.
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Radial außerhalb des zentralen Durchgangslochs 38 sind in der Zwischenplatte 30 auf der in 1 sichtbaren Oberseite insgesamt sechs Vertiefungen 41 bis 46 zur Aufnahme beziehungsweise zum Positionieren von insgesamt sechs Federelementen 61 bis 66 vorgesehen. Die Federelemente 61 bis 66 sind, wie die Federelemente 51 bis 56, als Schraubenfedern ausgeführt.
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Die Federelemente 61 bis 66 stellen eine zweite Federeinrichtung 60 dar. Für die Federelemente 51 bis 56 der ersten Federeinrichtung 50 sind auf der in 1 nicht sichtbaren Unterseite der Zwischenplatte 30 analoge Vertiefungen vorgesehen.
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Die Federelemente 61 bis 66 der zweiten Federeinrichtung 60 sind zwischen der Zwischenplatte 30 und einer Spannplatte 70 angeordnet. Die Spannplatte 70 umfasst einen Grundkörper 72, der im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisscheibe mit einem zentralen Durchgangsloch 74 aufweist.
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Das zentrale Durchgangsloch 74 in der Spannplatte 70 dient zum Durchführen des als Spannhülse 80 ausgeführten Vorspannelements 78. Mit dem Vorspannelement 78 wird die Spannplatte 70 in axialer Richtung relativ zu dem Prüfstandstisch 12 verspannt. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Längsachse 76 der Prüfvorrichtung 2.
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Mit Hilfe der Spannhülse 80 und der Spannplatte 70 wird die Zwischenplatte 30 zwischen den Federeinrichtungen 50 und 60 eingespannt. Dabei werden die Federelemente 51 bis 56 der ersten Federeinrichtung 50 zwischen der Grundplatte 14 und der Zwischenplatte 30 eingespannt. Die Federelemente 61 bis 66 der zweiten Federeinrichtung 60 werden zwischen der Zwischenplatte 30 und der Spannplatte 70 eingespannt. Die Zwischenplatte 30 ist über die Säulen fest mit dem Deckel 22 verbunden.
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Das Prüfelement 4 ist mit zwei Befestigungsbereichen 81, 82 an dem Ringkörper 24 des Deckels 22 befestigt.
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Durch eine geeignete Variation des Federtyps und der Anzahl der Federelemente 51 bis 56; 61 bis 66 der beiden Federeinrichtungen 50, 60 können auf einfache Art und Weise relevante Karosseriesteifigkeiten von verschiedenen Fahrzeugprojekten eingestellt werden.
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Um bei Zugbelastung und bei Druckbelastung einen gleichen Steifigkeitsverlauf auch bei variierender Vorlast zu ermöglichen, sind die Federelemente 51 bis 56 der Federeinrichtung 50 und die Federelemente 61 bis 66 der Federeinrichtung 60 auf beiden Seiten, also in den 1 und 2 unterhalb und oberhalb, der Zwischenplatte 30 angeordnet.
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Daraus ergibt sich vorteilhaft ein Lastpfad, der in dem Prüfstand 1 von der Anregungsseite 10 über den Prüfstandstisch 12 und dann über die mit Hilfe der Federeinrichtungen 50, 60, der Zwischenplatte 30 und dem Deckel 22 simulierte Karosseriesteifigkeit durch das Prüfelement 4 auf die Festlagerseite 20 des Prüfstands 1 verläuft. Somit ist, analog zu einem realen Kraftfahrzeug, die Eingangssteifigkeit der Karosserie stets in Reihe zu dem Prüfelement 4 geschaltet.
