DE102017005047A1

DE102017005047A1 - connecting element

Info

Publication number: DE102017005047A1
Application number: DE102017005047.3A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Häberle; Adrian Binsau; Christian Wünsch
Original assignee: HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL
Current assignee: HOCHSCHULE MAGDEBURG-STENDAL
Priority date: 2016-06-04
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2017-12-07

Abstract

Der Erfindung, welche ein Verbindungselement (1) betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, die eine Kraftübertragung einer von einem Schwingungserreger (2) erzeugten Kraft auf ein Prüfgestell ermöglicht, wobei gleichzeitig die in den Schwingungserreger (2) übertragenen Querkräfte reduziert werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass innerhalb eines Verbindungselements (1) zwischen seiner ersten Aufnahme (4) und seiner zweiten Aufnahme (5) mehrere Stäbe (6) parallel zueinander angeordnet sind und dass ein erstes Verbindungselement (1x) in eine X-Richtung ausgerichtet und ein zweites Verbindungselement (1y) in eine Y-Richtung ausgerichtet angeordnet ist.The invention, which relates to a connecting element (1), the object is to provide a solution that enables a force transmitted by a vibration exciter (2) force on a test rig, while the transmitted into the vibration exciter (2) lateral forces are reduced , This object is achieved in that a plurality of rods (6) are arranged parallel to one another between a first receptacle (4) and its second receptacle (5) within a connecting element (1) and that a first connecting element (1x) is aligned in an X direction and a second connector (1y) is aligned in a Y direction.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement, welches in einem Störgeräuschprüfstand zwischen einem Schwingungserreger und einem Prüfgestell zur Übertragung einer vom Schwingungserreger bereitgestellten Kraft auf das Prüfgestell angeordnet ist und an einem ersten Ende eine erste Aufnahme zur Befestigung an dem Prüfgestell und an einem zweiten Ende eine zweite Aufnahme zur Befestigung an dem Schwingungserreger aufweist.The invention relates to a connecting element, which is arranged in a Störgeräuschprüfstand between a vibration exciter and a test frame for transmitting a force provided by the vibration on the test rig and at a first end a first receptacle for attachment to the test rig and at a second end a second receptacle for Has attachment to the vibration exciter.

Störgeräusche, welche durch Schwingungen hervorgerufen werden und an mechanischen oder elektrischen Baugruppen in Fahrzeugen oder Maschinen auftreten, werden meist als störend empfunden und führen zu einer Abwertung der Leistungsfähigkeit oder des Gesamteindrucks der betreffenden Anordnung. Außerdem entstehen durch Störgeräusche wie Klappern oder Quietschen, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen immer wieder Garantie- und Kulanzkosten durch die Beseitigung dieser Mängel.Noise, which are caused by vibrations and occur on mechanical or electrical assemblies in vehicles or machines, are usually perceived as disturbing and lead to a devaluation of performance or the overall impression of the relevant arrangement. In addition, caused by noise such as rattling or squeaking, for example in motor vehicles again and again guarantee and goodwill by eliminating these deficiencies.

Diese Störgeräusche können beispielsweise durch Bestandteile der Anordnung selbst hervorgerufen werden. Alternativ können Störgeräusche durch von außen einwirkende Einflüsse auftreten, wie es beispielsweise in Fahrzeugen vorkommen kann, wenn sich diese über einen unebenen Untergrund bewegen.This noise can be caused for example by components of the arrangement itself. Alternatively, noise can occur due to external influences, such as may occur in vehicles, for example, when moving over an uneven surface.

Die auftretenden Schwingungen, welche oft auch als Vibrationen bezeichnet werden, können als harmonische oder disharmonische Schwingungen auftreten. Harmonische Schwingungen können beispielsweise von einem Antriebsmotor oder einem angetriebenen Bauteil, welches eine Unwucht aufweist, in der Anordnung hervorgerufen werden, während disharmonische Schwingung bei Fahrzeugen bedingt durch einen unebenen Untergrund auftreten können.The occurring vibrations, which are often referred to as vibrations, can occur as harmonic or disharmonic vibrations. For example, harmonic vibrations may be caused in the assembly by a drive motor or a driven component having an imbalance, while disharmonious vibration may occur in vehicles due to an uneven ground.

Eine von einer Schwingung betroffene Anordnung kann ein ganzes Gerät, eine ganze Maschine oder Anlage, aber auch eine Teilbaugruppe derartiger Anordnungen sein. In einem Beispiel ist eine derartige Anordnung ein Fahrzeug, beispielsweise ein Kraftfahrzeug. Teilbaugruppen des Fahrzeuges können beispielsweise der Motor, das Getriebe, eine Klimaanlage, eine Abgasbehandlungsanlage, ein Soundsystem, eine Fahrzeugtür, ein Sitz oder das Armaturenbrett sein.An arrangement affected by a vibration may be an entire apparatus, an entire machine or plant, but also a subassembly of such arrangements. In one example, such an arrangement is a vehicle, such as a motor vehicle. Subassemblies of the vehicle may be, for example, the engine, the transmission, an air conditioning system, an exhaust gas treatment system, a sound system, a vehicle door, a seat or the dashboard.

Zur Vermeidung einer Negativbewertung eines Fahrzeugs durch Kunden aufgrund von im Stillstand oder im Fahrbetrieb auftretenden Störgeräuschen sind Fahrzeughersteller und Zulieferer daran interessiert, ihre Produkte auch hinsichtlich dieser störenden Geräuschbildung zu testen.To avoid a negative rating of a vehicle by customers due to noise occurring at a standstill or while driving vehicle manufacturers and suppliers are interested in testing their products also with regard to this disturbing noise.

Zu diesem Zweck sind aus dem Stand der Technik sogenannte Störgeräuschprüfstände bekannt, mittels derer ein Vibrations- oder Rütteltest beispielsweise an Teilbaugruppen eines Kraftfahrzeuges durchgeführt werden kann. Bei diesen Tests werden die einzelnen zu prüfenden Komponenten auf dem Störgeräuschprüfstand befestigt und durch Schwingungserreger, welche auch als Shaker bezeichnet werden, angeregt.For this purpose, so-called Störgeräuschprüfstände are known from the prior art, by means of which a vibration or vibration test can be performed for example on subassemblies of a motor vehicle. In these tests, the individual components to be tested are mounted on the noise test rig and excited by vibration exciters, which are also referred to as shakers.

Die Erzeugung der Schwingungen erfolgt derart, dass beispielsweise ein sogenanntes „Straßenprofil”, welches ein Befahren einer Straße mit einstellbaren Untergründen nachbildet, bereitgestellt wird. Ziel derartiger Tests ist es, entweder geräuschverursachende Kontaktstellen zu lokalisieren oder eine Dauerlastprüfung durchzuführen. Derart lokalisierte geräuschverursachende Kontaktstellen können dann beispielsweise durch eine Änderung der Konstruktion oder den Einsatz eines anderen Materials beseitigt werden.The generation of the oscillations takes place in such a way that, for example, a so-called "road profile", which simulates driving on a road with adjustable surfaces, is provided. The aim of such tests is either to locate noise-causing contact points or to perform a continuous load test. Such localized noise-causing contact points can then be eliminated, for example, by changing the design or using a different material.

Bekannt ist es auch, Störgeräuschprüfstände mit einer Einhausung zu versehen, um Tests unter vorgegebenen Temperaturen zu ermöglichen, da Störgeräusche beispielsweise auch nur nach einem Erreichen oder Überschreiten einer bestimmten Temperatur auftreten können.It is also known to provide Störgeräuschprüfstände with a housing to allow tests at predetermined temperatures, since noise can occur, for example, only after reaching or exceeding a certain temperature.

Zur Erzeugung einer realistischen räumlichen Schwingungsanregung mittels derartiger Störgeräuschprüfstände weisen diese meist drei Schwingungserreger auf, welche Auslenkungen oder Schwingungen in den Raumrichtungen X, Y und Z erzeugen.To generate a realistic spatial vibration excitation by means of such Störgeräuschprüfstände these usually have three vibration exciter, which generate deflections or vibrations in the spatial directions X, Y and Z.

Die Übertragung der von einem Schwingungserreger erzeugten Kräfte auf ein sogenanntes Prüfgestell des Störgeräuschprüfstandes, auf welchem die zu prüfende Baugruppe wie ein Armaturenbrett befestigt ist, erfolgt über ein Verbindungselement, welches auch als Stinger bezeichnet wird. Das Verbindungselement weist an seinen beiden Enden Aufnahmen auf, über welche das Verbindungselement mit dem Schwingungserreger und dem Prüfgestell verbunden ist. Das Verbindungselement, wie beispielsweise eine Stahlstange, ist steif ausgeführt und kann somit durch seine hohe Längs- und Quersteifigkeit die axiale Anregung beispielsweise in eine X-Richtung des Schwingungserregers direkt in das Prüfgestell übertragen.The transmission of the forces generated by a vibration exciter forces on a so-called test frame of Störgeräuschprüfstandes on which the module to be tested is mounted as a dashboard, via a connecting element, which is also referred to as Stinger. The connecting element has at its two ends receptacles, via which the connecting element is connected to the vibration exciter and the test rig. The connecting element, such as a steel rod, is rigid and can thus be transmitted by its high longitudinal and transverse stiffness, the axial excitation, for example in an X direction of the vibrator directly into the test rig.

Bedingt durch die zeitgleich erzeugten Anregungen des Prüfgestells in eine Y- und eine Z-Richtung durch zwei weitere zum Störgeräuschprüfstand zugehörige Schwingungserreger werden durch die starre Kopplung zwischen dem Schwingungserreger und dem Prüfgestell Kräfte quer zur Anregungsrichtung in den Schwingungserreger übertragen. Diese Querkräfte verursachen in den Schwingungserregern Geräusche und führen zu einer starken Belastung und einem hohen Verschleiß in den Lager- und Führungselementen der Schwingungserreger. Zusätzlich werden auch die stabförmigen Verbindungselemente beansprucht, deren Lebensdauer sich ebenfalls verkürzt.Due to the simultaneously generated excitations of the test rig in a Y and a Z direction by two more to the Störgeräuschprüfstand associated vibration exciter forces are transmitted transversely to the direction of excitation in the vibration exciter by the rigid coupling between the vibration exciter and the test rig. These lateral forces cause in the vibration exciters Noises and lead to a heavy load and high wear in the bearing and guide elements of the vibration exciter. In addition, the rod-shaped connecting elements are claimed, whose life is also shortened.

Zur schnellen und fehlerfreien Lokalisierung von auftretenden Störgeräuschen ist eine geräuscharme Prüfumgebung (max. 30 dB) notwendig. Daher ist eine derartige Geräuschbildung in den Schwingungserregern unerwünscht.For fast and error-free localization of occurring noise, a low-noise test environment (maximum 30 dB) is necessary. Therefore, such noise is undesirable in the vibration exciters.

Aus der DE 10 2012 022 892 A1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung einer Schwingprüfung einer Fahrzeugkomponente, insbesondere eines Verkehrsmittelteils oder Containers, bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Bodenplatte, einen oder mehrere schnell wechselbare, auf der Bodenplatte in den Koordinatenachsen der X-, Y- und Z-Richtung schubladenartig arretierte Schwingungserreger mit einem zu dreidimensionalen Schwingungen antreibbaren, schwimmend gelagerten Aufnahmerahmen.From the DE 10 2012 022 892 A1 is a device for performing a vibration test of a vehicle component, in particular a transport part or container, known. The device comprises a base plate, one or more quickly changeable, on the bottom plate in the coordinate axes of the X, Y and Z direction like a stop locked vibration exciter with a three-dimensional oscillations drivable, floating mounted receiving frame.

Die Kraftübertragung der Schwingungserreger erfolgt durch einen mit dem Aufnahmerahmen gekoppelten, in Schwingkraftrichtung starren Stößel bzw. Stab.The power transmission of the vibration exciter takes place by a coupled to the receiving frame, rigid in the direction of vibration force ram or rod.

Offenbart ist, dass der Aufnahmerahmen mit Federabstützungen schwimmend gelagert ist. Dieser Schwingprüfstand zeichnet sich dadurch aus, dass er bei den auf einer Straße oder Schlechtwegstrecke zu prüfenden Teilbereichen eines Fahrzeugs bei fahrbetriebsnaher oder geraffter Schwinganregung alle Konzept- und Ausführungsunzulänglichkeiten sichtbar werden lässt.It is disclosed that the receiving frame is mounted floating with spring supports. This vibration test bench is characterized by the fact that it makes visible in the case of the partial areas of a vehicle which are to be tested on a road or poor road with oscillating excitation close to the driving or in which the vibrations have been stimulated, all concept and execution deficiencies become visible.

Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass eine spezielle Konstruktion bestehend aus einem Stößel und einer Verankerungsöffnung, zur kraftschlüssigen Aufnahme des Stößels vorgesehen werden muss, welche verschleißt und die Kosten für die Herstellung des Störgeräuschprüfstands erhöht.A disadvantage of this prior art is that a special construction consisting of a plunger and an anchoring opening, must be provided for the frictional recording of the plunger, which wears and increases the cost of manufacturing the Störgeräuschprüfstands.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verbindungselement anzugeben, welches eine Kraftübertragung einer von einem Schwingungserreger erzeugten Kraft auf ein Prüfgestell ermöglicht, wobei gleichzeitig die in den Schwingungserreger übertragenen Querkräfte, welche durch die Auslenkung des Prüfgestells in die anderen beiden Raumrichtungen entstehen, reduziert werden.The object of the invention is to provide a connecting element, which enables a force transmission of a force generated by a vibration generator on a test rig, while the transmitted into the vibration exciter transverse forces, which are caused by the deflection of the test rig in the other two spatial directions are reduced.

Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 10 angegeben.The object is achieved by an article having the features according to claim 1 of the independent claims. Further developments are specified in the dependent claims 2 to 10.

Die Erfindung betrifft eine Lösung, bei welcher ein neues Verbindungselement primär für dreidimensional arbeitende Störgeräuschprüfstände vorgeschlagen wird. Bei derartigen Störgeräuschprüfständen werden beispielsweise drei Schwingungserreger eingesetzt, wobei eine Bewegung des Prüfgestells in eine X-Richtung, eine Y-Richtung und eine Z-Richtung vorgesehen ist. Dabei verbindet ein erstes Verbindungselement den beispielsweise ersten elektromagnetischen Schwingungserreger mit dem Prüfgestell derart, dass eine Bewegung oder Auslenkung des Prüfgestells in eine erste Richtung wie der X-Richtung erfolgen kann. Ein zweites Verbindungselement verbindet den beispielsweise zweiten elektromagnetischen Schwingungserreger mit dem Prüfgestell derart, dass eine Bewegung oder Auslenkung des Prüfgestells in eine zweite Richtung wie der Y-Richtung orthogonal zur X-Richtung erfolgen kann. Ein drittes Verbindungselement verbindet den dritten elektromagnetischen Schwingungserreger mit dem Prüfgestell derart, dass eine Bewegung oder Auslenkung des Prüfgestells in eine zweite Richtung wie der Z-Richtung erfolgen kann Die erfindungsgemäß „schubweichen” Verbindungselemente zeichnen sich dadurch aus, dass die Längssteifigkeit des Verbindungselements von dessen Quersteifigkeit entkoppelt ist.The invention relates to a solution in which a new connecting element is proposed primarily for three-dimensional noise test rigs. In such Störgeräuschprüfständen example, three vibration exciters are used, wherein a movement of the test frame in an X-direction, a Y-direction and a Z-direction is provided. In this case, a first connecting element connects the example, first electromagnetic vibration exciter with the test frame such that a movement or deflection of the test frame can be done in a first direction as the X direction. A second connecting element connects the example, the second electromagnetic vibration exciter with the test frame such that a movement or deflection of the test frame in a second direction as the Y direction orthogonal to the X direction can be done. A third connecting element connects the third electromagnetic vibration exciter with the test frame in such a way that a movement or deflection of the test frame in a second direction as the Z-direction can occur. The "push-to-push" connecting elements are characterized in that the longitudinal rigidity of the connecting element is dependent on its transverse rigidity is decoupled.

Das Verbindungselement besteht an den Enden aus zwei Aufnahmen, welche aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sein können und in denen mehrere in Bauteillängsachse ausgerichtete Stäbe parallel zueinander befestigt sind.The connecting element consists at the ends of two receptacles, which may be made of a metallic material and in which a plurality of aligned in the component longitudinal axis rods are mounted parallel to each other.

Die bekannten Verbindungselemente der Schwingprüfstände bestehen in der Regel aus einem Stahlstab. Dieser zeichnet sich durch eine hohe Längs- und Quersteifigkeit aus. Das heißt, die Verbindungselemente übertragen die axiale Anregung des Schwingungserregers direkt in das Prüfgestell. Jedoch werden umgekehrt auch die Querauslenkungen des Prüfgestells, hervorgerufen durch weitere in anderen Achsen angeordnete Schwingungserreger, direkt durch das Verbindungselement an den Schwingungserreger übertragen, wobei dieser mit hohen Querkräften belastet wird.The known connecting elements of the vibration test stands are usually made of a steel rod. This is characterized by a high longitudinal and transverse stiffness. That is, the fasteners transmit the axial excitation of the vibrator directly into the test rig. However, conversely, the transverse deflections of the test rig, caused by further vibration exciters arranged in other axes, are transmitted directly through the connecting element to the vibration exciter, which is loaded with high transverse forces.

Erfindungsgemäß besteht das schubweiche Verbindungselement aus zwei Aufnahmen, zwischen denen eine Anzahl von parallelen, in Bauteillängsachse verlaufenden Stäben mit beispielsweise kreisförmigem Querschnitt befestigt sind. Die Aufnahmen sind in der Regel aus einem metallischen Werkstoff gefertigt und dienen zur Fixierung der Stäbe sowie zur Anbindung des Verbindungselementes an den Schwingungserreger und an das Prüfgestell.According to the invention, the shear-soft connecting element of two receptacles, between which a number of parallel, extending in the longitudinal axis of the component rods are fixed, for example, circular cross-section. The recordings are usually made of a metallic material and serve to fix the rods and to connect the connecting element to the vibration exciter and to the test rig.

Die Anbindung an die Anschlussteile kann durch Schrauben oder Klemmen erfolgen. In einigen Ausführungen sind die Aufnahmen beispielsweise durch Langlöcher so gestaltet, dass eine Justierung oder Ausrichtung des Verbindungselements zwischen dem Schwingungserreger und dem Prüfgestell möglich ist. Die Befestigung der Stäbe in den Aufnahmen muss so erfolgen, dass die auftretenden axialen Druck- und Zugkräfte dauerhaft übertragen werden. Die Befestigung kann durch Form-, Stoff- oder Kraftschluss erfolgen.The connection to the connection parts can be done by screws or clamps. In some versions, the shots For example, designed by elongated holes so that an adjustment or alignment of the connecting element between the vibration exciter and the test rig is possible. The attachment of the rods in the receptacles must be made so that the axial compressive and tensile forces are transmitted permanently. The attachment can be done by form, material or adhesion.

Die Stäbe sind beispielsweise aus einem Material gefertigt, das mindestens ein E-Modul in Längsrichtung von 40 GPa aufweist. In einer Ausführung ist es vorgesehen, dass als Material für die Stäbe kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) oder Stahl zum Einsatz kommt. Der Einsatz anderer geeigneter Materialien ist möglich.The rods are made, for example, of a material having at least one modulus of elasticity in the longitudinal direction of 40 GPa. In one embodiment, it is provided that carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or steel is used as the material for the rods. The use of other suitable materials is possible.

Vorgesehen ist es, die Stäbe kreisförmig um die Bauteilachse mit einem gleichen Abstand zur Bauteilachse hin anzuordnen. Darüber hinaus kann jede beliebige Anordnung der Stäbe vorgesehen werden, welche eine entsprechende Kraftübertragung zwischen dem Schwingungserreger und dem Prüfgestell ermöglicht.It is intended to arrange the rods in a circle around the component axis with an equal distance to the component axis. In addition, any arrangement of the rods can be provided which allows a corresponding power transmission between the vibration generator and the test rig.

So können die Stäbe auch in mehreren Kreisen oder einer Matrixform angeordnet werden. In einem Beispiel könnten fünf Stäbe in einer Reihe und fünf Stäbe in einer Spalte einer Matrix angeordnet sein.Thus, the bars can also be arranged in several circles or a matrix form. In one example, five bars could be arranged in a row and five bars in a column of a matrix.

Vorgesehen ist es, dass die Stäbe einen kreisförmigen, elliptischen, quadratischen oder dreieckigen Querschnitt aufweisen.It is envisaged that the rods have a circular, elliptical, square or triangular cross-section.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:Further details, features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1: eine erste Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungselements in einer Darstellung eines Längsschnitts durch das Verbindungselement, 1 FIG. 1 shows a first illustration of a connecting element according to the invention in a representation of a longitudinal section through the connecting element, FIG.

2: eine zweite Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungselements in einer perspektivischen Darstellung des Verbindungselements, 2 FIG. 2 shows a second illustration of a connecting element according to the invention in a perspective representation of the connecting element, FIG.

3: eine tabellarische Übersicht dreier Ausführungsbeispiele für das Verbindungselement mit verschiedenen Parametern, 3 : a tabular overview of three exemplary embodiments of the connecting element with different parameters,

4: eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungselements, welches in einer Simulation Längs- und Querkräften ausgesetzt wurde und 4 a representation of a connecting element according to the invention, which has been exposed in a simulation longitudinal and transverse forces and

5: einen Störgeräuschprüfstand mit einem schwingend gelagertem Prüfgestell, drei Schwingungserregern und drei erfindungsgemäßen Verbindungselementen. 5 : a noise tester with a swinging test rig, three vibration exciters and three connecting elements according to the invention.

In der 1 ist eine erste Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungselements 1 in einem Längsschnitt entlang einer Längsachse 7 gezeigt. Schematisch dargestellt mittels einer Strich-Punkt-Linie ist ein Schwingungserreger 2, welcher mit einer zweiten Aufnahme 5 des Verbindungselements 1 verbunden ist. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise mittels mehrerer nicht dargestellter Schrauben erfolgen, welche durch die zweiten Bohrungen 9 der zweiten Aufnahme 5 geführt und in ein ebenfalls nicht dargestelltes Gewinde, angebracht im Schwingungserreger 2, eingedreht werden.In the 1 is a first illustration of a connecting element according to the invention 1 in a longitudinal section along a longitudinal axis 7 shown. Schematically represented by a dash-and-dot line is a vibration exciter 2 , which with a second shot 5 of the connecting element 1 connected is. Such a connection can be made for example by means of a plurality of screws, not shown, which through the second holes 9 the second shot 5 guided and in a likewise not shown thread, mounted in the vibration exciter 2 to be screwed.

Die zweite Aufnahme 5 weist auch erste Bohrungen 8 auf, in welche die Stäbe 6 mit einem ersten Ende eingebracht werden. In den ersten Bohrungen 8 der ersten und der zweiten Aufnahme 4 und 5 werden die Stäbe 6 derart befestigt, dass diese eine Kraft ausgehend vom Schwingungserzeuger 2 an das Prüfgestell 3 in die mittels des Doppelpfeiles angegebenen Richtungen, also in einer Längsrichtung des Verbindungselements 1, übertragen können.The second shot 5 also has first holes 8th into which the bars 6 be introduced with a first end. In the first holes 8th the first and the second recording 4 and 5 become the bars 6 fixed so that this is a force from the vibrator 2 to the test rig 3 in the directions indicated by the double arrow directions, ie in a longitudinal direction of the connecting element 1 , can transmit.

Die erste Aufnahme 4 weist ebenfalls erste Bohrungen 8 auf, in welchen die Stäbe 6 mit ihrem zweiten Ende befestigt werden. Die Stäbe 6 können beispielsweise durch ein Verklemmen, Verkleben oder ein Verschweißen mit der ersten und der zweiten Aufnahme 4 und 5 fest verbunden werden.The first shot 4 also has first holes 8th in which the bars 6 be attached with their second end. The bars 6 For example, by jamming, gluing or welding to the first and the second receptacle 4 and 5 firmly connected.

Im dargestellten Beispiel der 1 sind mehrere Stäbe 6 in einem Kreis um eine Längsachse 7 angeordnet. Diese Längsachse 7 ist durch eine Strich-Strich-Linie dargestellt. In einer Ausführung der Erfindung sind beispielsweise zwölf Stäbe 6 zwischen der ersten und der zweiten Aufnahme 4 und 5 des Verbindungselements 1 angeordnet.In the example shown the 1 are several bars 6 in a circle around a longitudinal axis 7 arranged. This longitudinal axis 7 is represented by a dash-and-dash line. In one embodiment of the invention, for example, twelve rods 6 between the first and the second shot 4 and 5 of the connecting element 1 arranged.

Zur Befestigung der ersten Aufnahme 4 an einem Prüfgestell 3 können in der ersten Aufnahme 4 auch zweite Bohrungen 9 angeordnet werden, welche in der 1 nicht dargestellt sind. In diesen zweiten Bohrungen 9 können Schrauben angeordnet werden, welche mit dem Prüfgestell 3 verschraubt werden.For fixing the first picture 4 on a test rig 3 can in the first shot 4 also second holes 9 be arranged, which in the 1 are not shown. In these second holes 9 Screws can be arranged with the test rig 3 be screwed.

Die Gestaltung des Verbindungselements 1 mittels mehrerer parallel zueinander angeordneter Stäbe 6 ermöglicht es, die zur Kraftübertragung in einer Längsrichtung des Verbindungselements 1 erforderliche Längssteifigkeit bereitzustellen und gleichzeitig die Quer- oder Biegesteifigkeit, in einer Querrichtung des Verbindungselements 1 im Vergleich zu einem herkömmlichen einteiligen Stab oder Stinger zu verringern. Durch diese Verringerung der Quersteifigkeit werden die in den Schwingungserreger 2 übertragenen Querkräfte, welche durch weitere nicht dargestellte Schwingungserreger 2 hervorgerufen werden, reduziert und somit der Verschleiß sowie die Geräuschbildung der Schwingungserreger 2 verringert. Gleichzeitig wird die Betriebsdauer der Schwingungserreger 2 erhöht.The design of the connecting element 1 by means of several mutually parallel rods 6 allows for power transmission in a longitudinal direction of the connecting element 1 provide required longitudinal rigidity and at the same time the transverse or bending stiffness, in a transverse direction of the connecting element 1 to reduce compared to a conventional one-piece rod or stinger. By this reduction of Transverse stiffness are the in the vibration exciter 2 transmitted transverse forces, which by other vibrators, not shown 2 caused, and thus reduces the wear and noise of the vibration exciter 2 reduced. At the same time the operating time of the vibration exciter 2 elevated.

In der 2 ist eine zweite Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungselements 1 in einer perspektivischen Darstellung des Verbindungselements 1 gezeigt.In the 2 is a second illustration of a connecting element according to the invention 1 in a perspective view of the connecting element 1 shown.

Auf eine Darstellung des Schwingungserregers 2 sowie des Prüfgestells 3 wurde in der 2 verzichtet. Im oberen Teil des Verbindungselements 1 ist die erste Aufnahme 4, welche als eine Scheibe ausgeführt ist, mit mehreren ersten Bohrungen 8 zur Aufnahme der Stäbe 6 dargestellt. Die Form einer Scheibe, also eines Zylinders, dessen Radius um ein Vielfaches größer ist als dessen Dicke, ist für die Erfindung nicht zwingend. Alternativ kann die erste Aufnahme 4 auch als ein flacher Quader ausgeführt werden. In Fällen, in welchen das erfindungsgemäße Verbindungselement 1 in vorhandenen Störgeräuschprüfständen die vorhandenen steifen Verbindungselemente ersetzen soll, wird die Form der ersten und der zweiten Aufnahme 4 und 5 an die Form der Aufnahmen der zu ersetzenden alten Verbindungselemente angepasst.On a representation of the vibration exciter 2 and the test rig 3 was in the 2 waived. In the upper part of the connecting element 1 is the first shot 4 , which is designed as a disc, with several first holes 8th for holding the bars 6 shown. The shape of a disk, so a cylinder whose radius is greater by a multiple than its thickness, is not mandatory for the invention. Alternatively, the first shot 4 also be executed as a flat cuboid. In cases in which the connecting element according to the invention 1 In existing noise test stands to replace the existing rigid fasteners, the shape of the first and the second recording 4 and 5 adapted to the shape of the recordings of the old fasteners to be replaced.

Die zweite Aufnahme 5 des Verbindungselements 1 ist ebenfalls in Form einer Scheibe ausgeführt, welche einen größeren Durchmesser als die erste Aufnahme 4 aufweist. Auch diese Größenverhältnisse sind nur beispielhaft und werden den durch den Schwingungserreger 2 und das Prüfgestell 4 vorgegebenen Gegebenheiten angepasst.The second shot 5 of the connecting element 1 is also designed in the form of a disc, which has a larger diameter than the first receptacle 4 having. These proportions are only exemplary and are the by the vibration exciter 2 and the test rig 4 adapted to given conditions.

Die zweite Aufnahme 5 des Verbindungselements 1 weist im Beispiel zwölf erste Bohrungen 8 zur Aufnahme von zwölf Stäben 6 auf. Die Lage der ersten Bohrungen 8 in der ersten und in der zweiten Aufnahme 4 und 5 werden derart gegenüberliegend gewählt, dass die Stäbe 6 parallel zueinander in den ersten Bohrungen 8 angeordnet werden.The second shot 5 of the connecting element 1 has in the example twelve first holes 8th for holding twelve bars 6 on. The location of the first holes 8th in the first and in the second recording 4 and 5 are chosen so opposite that the rods 6 parallel to each other in the first holes 8th to be ordered.

Die zweite Aufnahme 5 weist auch acht zweite Bohrungen 9 zur Befestigung an einem Schwingungserreger 2 auf, welche zum Mittelpunkt der zweiten Aufnahme hin, durch die die Längsachse 7 verläuft, gleich weit beabstandet sind. Zur Erhöhung der zur Kraftübertragung erforderlichen Längssteifigkeit in der Längsrichtung des Verbindungselements 1 kann es vorgesehen werden, dass die Stäbe 6 in zwei konzentrischen Kreisen parallel zueinander angeordnet werden. Hierbei kann die Anzahl der Stäbe 6 im äußeren Kreis größer oder gleich der Anzahl der Stäbe 6 im inneren Kreis gewählt werden. Eine derartige Lösung ist in den Figuren nicht gezeigt. Ebenfalls nicht gezeigt ist eine alternative Lösung, bei welcher die Stäbe 6 in Form einer Matrix mit mehreren Reihen und mehreren Spalten angeordnet werden.The second shot 5 also has eight second holes 9 for attachment to a vibration exciter 2 on, which towards the center of the second shot, through which the longitudinal axis 7 runs, are equidistant. To increase the longitudinal stiffness required for power transmission in the longitudinal direction of the connecting element 1 It can be provided that the rods 6 be arranged in two concentric circles parallel to each other. Here, the number of bars 6 in the outer circle is greater than or equal to the number of bars 6 to be chosen in the inner circle. Such a solution is not shown in the figures. Also not shown is an alternative solution in which the rods 6 be arranged in the form of a matrix with several rows and several columns.

In der 3 ist eine tabellarische Übersicht dreier Ausführungsbeispiele für das Verbindungselement 1 mit verschiedenen Parametern gezeigt. Die Tabelle zeigt in einer ersten Ausführung eine Variante, bei welcher in einem Verbindungselement 1 zwölf Stäbe 6 mit einer Länge von 300 mm und einem Durchmesser von 3 mm angeordnet sind. Dieses Verbindungselement 1 weist eine zulässige Axiallast von 1400 N, eine Quersteifigkeit von 3,3 N/mm sowie eine erste Eigenfrequenz von 250 Hz auf.In the 3 is a tabular overview of three embodiments of the connecting element 1 shown with different parameters. The table shows in a first embodiment a variant in which in a connecting element 1 twelve bars 6 are arranged with a length of 300 mm and a diameter of 3 mm. This connecting element 1 has a permissible axial load of 1400 N, a transverse rigidity of 3.3 N / mm and a first natural frequency of 250 Hz.

Eine weitere Ausführung des Verbindungselements 1 in der Variante 2 beschreibt ein Verbindungselement 1 mit acht Stäben 6, welche jeweils eine Länge von 170 mm und einen Durchmesser von 2,5 mm aufweisen. Dieses Verbindungselement 1 weist ebenfalls eine zulässige Axiallast von 1400 N auf, wobei die Quersteifigkeit mit 7,0 N/mm sowie die erste Eigenfrequenz mit 721 Hz angegeben werden.Another embodiment of the connecting element 1 in the variant 2 describes a connecting element 1 with eight bars 6 , each having a length of 170 mm and a diameter of 2.5 mm. This connecting element 1 also has a permissible axial load of 1400 N, the transverse stiffness being 7.0 N / mm and the first natural frequency being 721 Hz.

In der dritten Variante weist das Verbindungselement 1 zwölf Stäbe 6 mit einer Länge von 230 mm und einen Durchmesser von 2,5 mm auf. Dieses dritte Verbindungselement 1 weist eine zulässige Axiallast von 1200 N auf, wobei die Quersteifigkeit mit 3,7 N/mm sowie die erste Eigenfrequenz mit 348 Hz angegeben werden.In the third variant, the connecting element 1 twelve bars 6 with a length of 230 mm and a diameter of 2.5 mm. This third connecting element 1 has an allowable axial load of 1200 N, with the transverse stiffness of 3.7 N / mm and the first natural frequency of 348 Hz.

Die Länge des Verbindungselements 1 kann zum einen konstruktiv von den Gegebenheiten des Störgeräuschprüfstands vorgegeben werden. Zum anderen ist die Länge geeignet, die Eigenschaften des Verbindungselements 1 zu beeinflussen. Bei einem Verbindungselement 1, bestehend aus 12 carbonfaserverstärkten Kunststoff-CFK-Stäben mit einem Durchmesser von 2,5 mm, verursacht eine Zunahme der Länge um 4,3% von 230 mm auf 240 mm eine Reduzierung der Quersteifigkeit um 17,4%. Gleichzeitig verringert sich die Sicherheit gegen Knicken um 14,4% und die erste Eigenfrequenz sinkt um 11,3%.The length of the connecting element 1 On the one hand, it can be structurally determined by the conditions of the noise tester. On the other hand, the length is suitable, the properties of the connecting element 1 to influence. For a connection element 1 consisting of 12 carbon fiber reinforced plastic carbon fiber rods with a diameter of 2.5 mm, an increase in length of 4.3% from 230 mm to 240 mm causes a reduction in lateral stiffness by 17.4%. At the same time, safety against kinks is reduced by 14.4% and the first natural frequency decreases by 11.3%.

Wird bei einem 230 mm langen Verbindungselement 1, bestehend aus zwölf CFK-Stäben, der Durchmesser der Stäbe von 2,5 mm um 4% auf 2,4 mm gesenkt, reduziert sich die Sicherheit gegen Knicken um 26,3% besonders stark. Die Eigenfrequenz sinkt um 10,3% und die Quersteifigkeit reduziert sich um 18,2%.Will with a 230 mm long connecting element 1 consisting of twelve CFRP rods, the diameter of the rods reduced by 4% from 2.5 mm to 2.4 mm, the security against buckling reduced by 26.3% particularly strong. The natural frequency decreases by 10.3% and the transverse stiffness is reduced by 18.2%.

Eine Veränderung der Anzahl der Stäbe 6 beeinflusst die Eigenschaften des Verbindungselementes 1 weniger stark. Wird bei einem 230 mm langen Verbindungselement 1 mit 2,5 mm starken CFK-Stäben die Stabanzahl von zwölf auf zehn um 16,6% reduziert, so reduziert sich die Quersteifigkeit im gleichen Verhältnis. Die Eigenfrequenz sinkt um 9,4% und die Sicherheit gegen Knicken um 33%.A change in the number of bars 6 influences the properties of the connecting element 1 less strong. Will with a 230 mm long connecting element 1 with 2.5 mm thick CFRP rods reduces the number of rods from twelve to ten by 16.6%, so the lateral stiffness is reduced in the same ratio. The natural frequency decreases by 9.4% and the security against buckling by 33%.

Dementsprechend kann durch eine geeignete Auswahl der Parameter Länge, Durchmesser und Anzahl der Stäbe 6 sowohl die Längssteifigkeit erhöht als auch die Quersteifigkeit vorteilhaft reduziert werden.Accordingly, by a suitable choice of the parameters length, diameter and number of rods 6 both the longitudinal stiffness increases and the transverse stiffness can be advantageously reduced.

In der 4 ist eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungselements 1 gezeigt, welches in einer Simulation Längs- und Querkräften ausgesetzt wurde. Deutlich zu erkennen ist die Verformung oder Verbiegung der zwischen der ersten Aufnahme 4 und der zweiten Aufnahme 5 angeordneten Stäbe 6. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Verbindungselements 1 mittels mehrerer Stäbe 6 wird eine Biegung innerhalb des Verbindungselements 1 ohne großen Widerstand ermöglicht und derart eine Übertragung von störenden Querkräften in Querrichtung verringert, wobei das Verbindungselement 1 eine ausreichend große Längssteifigkeit in seiner Längsrichtung aufweist. Somit kann das Verbindungselement 1 eine Kraft vom Schwingungserreger 2 an das Prüfgestell 3 beispielsweise in eine X-Richtung übertragen und vermeidet gleichzeitig eine störende Rückwirkung auf den Schwingungserreger 2 durch Querkräfte, welche beispielsweise durch Schwingungserreger 2 verursacht werden, welche das Prüfgestell 3 in eine Y-Richtung und in eine Z-Richtung auslenken bzw. zu Schwingungen anregen.In the 4 is an illustration of a connecting element according to the invention 1 shown, which was exposed in a simulation longitudinal and lateral forces. Clearly visible is the deformation or bending between the first shot 4 and the second shot 5 arranged bars 6 , Due to the inventive design of the connecting element 1 by means of several bars 6 becomes a bend within the fastener 1 allows without much resistance and thus reduces transmission of disturbing transverse forces in the transverse direction, wherein the connecting element 1 has a sufficiently large longitudinal stiffness in its longitudinal direction. Thus, the connecting element 1 a force from the vibration exciter 2 to the test rig 3 For example, transmitted in an X direction and at the same time avoids a disturbing reaction to the vibration exciter 2 by lateral forces, which, for example, by vibration exciters 2 causing the test rack 3 deflect in a Y-direction and in a Z-direction or to vibrate.

Da die erfindungsgemäße Änderung des Verbindungselements 1 in einem Bereich zwischen einer ersten und einer zweiten unveränderten Aufnahme 4 und 5 erfolgen kann, ist es möglich das neue Verbindungselement 1 in vorhandene Störgeräuschprüfstände einzusetzen und die Vorteile dieses Verbindungselements 1 zu nutzen.Since the change of the connecting element according to the invention 1 in a range between a first and a second unchanged recording 4 and 5 can be done, it is possible the new connection element 1 to use in existing noise test stands and the benefits of this fastener 1 to use.

In der 5 ist ein Störgeräuschprüfstand mit einem schwingend gelagertem Prüfgestell 3 dargestellt, auf welchem ein zu prüfendes Gerät oder eine zu prüfende Baugruppe zur Durchführung eines Vibrations- oder Rütteltest aufgebracht werden kann.In the 5 is a noise tester with a swinging test rig 3 represented on which a device to be tested or a module to be tested for carrying out a vibration or vibration test can be applied.

Vorgesehen ist es, das Prüfgestell 3 in drei verschiedene Richtungen auszulenken bzw. zum Schwingen anzuregen. Zu diesem Zweck ist ein erstes Verbindungselement 1x mit seiner ersten Aufnahme 4 mit dem Prüfgestell 3 und seiner zweiten Aufnahme 5 mit dem ersten Schwingungserreger 2x derart verbunden und ausgerichtet, dass eine Kraftübertragung vom ersten Schwingungserreger 2x auf das Prüfgestell 3 in eine X-Richtung erfolgt.It is planned to use the test rig 3 to deflect in three different directions or to stimulate the swing. For this purpose, a first connection element 1x with his first shot 4 with the test frame 3 and his second shot 5 with the first vibration exciter 2x connected and aligned such that a power transmission from the first vibration exciter 2x on the test rig 3 in an X direction.

Weiterhin ist ein zweites Verbindungselement 1y mit seiner ersten Aufnahme 4 mit dem Prüfgestell 3 und seiner zweiten Aufnahme 5 mit dem zweiten Schwingungserreger 2y derart verbunden und ausgerichtet, dass eine Kraftübertragung vom zweiten Schwingungserreger 2y auf das Prüfgestell 3 in eine Y-Richtung erfolgt. Das dritte Verbindungselement 1z ist mit seiner ersten Aufnahme 4 mit dem Prüfgestell 3 und seiner zweiten Aufnahme 5 mit dem dritten Schwingungserreger 2z verbunden und ermöglicht eine Kraftübertragung vom dritten Schwingungserreger 2z auf das Prüfgestell 3 in eine Z-Richtung.Furthermore, a second connecting element 1y with his first shot 4 with the test frame 3 and his second shot 5 with the second vibration exciter 2y connected and aligned such that a power transmission from the second vibration exciter 2y on the test rig 3 in a Y direction. The third connection element 1z is with his first shot 4 with the test frame 3 and his second shot 5 with the third vibration exciter 2z connected and allows a power transmission from the third vibration exciter 2z on the test rig 3 in a Z direction.

Durch die Eigenschaft der Verbindungselemente 1x, 1y, 1z, in einer Längsrichtung eine Längssteifigkeit aufzuweisen, wird die Übertragung der Kräfte vom jeweiligen Schwingungserreger 2x, 2y, 2z auf das Prüfgestell 3 gewährleistet, wobei gleichzeitig durch die besondere Eigenschaft der Verbindungselemente 1x, 1y, 1z, in einer Querrichtung eine verringerte Quersteifigkeit aufzuweisen, eine ungewollte Belastung beispielsweise des ersten Schwingungserregers 2x durch den zweiten und dritten Schwingungserreger 2y und 2z verringert wird.By the property of the fasteners 1x . 1y . 1z To have a longitudinal stiffness in a longitudinal direction, the transmission of the forces from the respective vibration exciter 2x . 2y . 2z on the test rig 3 ensured, while at the same time by the special property of the fasteners 1x . 1y . 1z to have a reduced transverse rigidity in a transverse direction, an unwanted load, for example, the first vibration exciter 2x through the second and third vibration exciter 2y and 2z is reduced.

Das Prüfgestell 3 ist durch Lagerelemente 10, welche eine schwimmende Lagerung des Prüfgestells 3 ermöglichen, beweglich befestigt.The test rack 3 is by bearing elements 10 , which is a floating storage of the test rig 3 allow, movably attached.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1x, 1y, 1z1, 1x, 1y, 1z: Verbindungselementconnecting element
2, 2x, 2y, 2z2, 2x, 2y, 2z: Schwingungserregervibration exciter
33: Prüfgestelltest frame
44: erste Aufnahmefirst recording
55: zweite Aufnahmesecond shot
66: Stäberods
77: Längsachselongitudinal axis
88th: erste Bohrungenfirst holes
99: zweite Bohrungensecond holes
1010: Lagerelementbearing element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012022892 A1 [0014]

Claims

Connecting element ( 1 ), which in a noise tester between a vibration exciter ( 2 ) and a test frame ( 3 ) for transmitting one of the vibration exciter ( 2 ) provided force on the test frame ( 3 ) and at a first end a first receptacle ( 4 ) for attachment to the test frame ( 3 ) and at a second end a second receptacle ( 5 ) for attachment to the vibration exciter ( 2 ), characterized in that within a connecting element ( 1 ) between its first recording ( 4 ) and its second recording ( 5 ) several bars ( 6 ) are arranged parallel to each other and that a first connecting element ( 1x ) in an X-direction and a second connecting element ( 1y ) is aligned in a Y-direction.

Connecting element ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a third connecting element ( 1z ) is aligned in a Z-direction.

Connecting element ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the rods ( 6 ) consist of a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or steel and / or that the rods ( 6 ) have a circular cross-section.

Connecting element ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rods ( 6 ) circularly about a longitudinal axis ( 7 ) of the connecting element ( 1 ) are arranged around.

Connecting element ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rods ( 6 ) in two concentric circles about the longitudinal axis ( 7 ) of the connecting element ( 1 ) are arranged around.

Connecting element ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rods ( 6 ) in a matrix form about the longitudinal axis of the connecting element ( 1 ) are arranged around.

Connecting element ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that rods ( 6 ) are arranged, which have an E-modulus of at least 40 GPa in their longitudinal direction.

Connecting element ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rods ( 6 ) with the first and / or the second recording ( 4 . 5 ) are clamped, glued or welded arranged.

Connecting element ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the first and / or the second receptacle ( 4 . 5 ) first holes ( 8th ) for fixing the rods ( 6 ) in the recordings ( 4 . 5 ) are arranged.

Connecting element ( 1 ) according to any one of claims 1 to 9, characterized in that in the first and / or the second receptacle ( 4 . 5 ) second holes ( 9 ) for fixing the first receptacle ( 4 ) on the test frame ( 3 ) and for fixing the second receptacle ( 5 ) at the vibration exciter ( 2 ) are arranged.