DE102018125141B3 - Friction mating test rig for simultaneous recording of tribological and acoustic characteristics - Google Patents

Friction mating test rig for simultaneous recording of tribological and acoustic characteristics Download PDF

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Robert Wilfert
Manfred Schart
Peter Lochbrunner
Kathrin Arzt
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Abstract

Reibpaarungsprüfstand (1) zum gleichzeitigen Aufnehmen von Reibungsmesswerten und Geräuschmesswerten, aufweisend ein erstes Befestigungselement (5) und ein zweites Befestigungselement (6) zur Befestigung wenigstens je eines Prüfkörpers, wobei das erste Befestigungselement (5) mittels mindestens einer ersten Antriebseinheit (17) in genau zwei Raumrichtungen (x, y) antreibbar ist und wobei das zweite Befestigungselement (6) mittels einer zweiten Antriebseinheit (18) in genau einer weiteren Raumrichtung (z) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
diese Antriebseinheiten (17, 18) im klimatisierbaren Prüfraum (16) innerhalb jeweils eines Antriebsgehäuses angeordnet sind, welche die Antriebseinheit (17, 18) gegenüber dem klimatisierbaren Prüfraum (16), wenigstens im Wesentlichen, abtrennen und
dass wenigstens eine der Antriebseinheiten (17, 18) mittels einer Antriebs-Lagerung (15) gegenüber einem Prüfstandsgestell (2) gelagert ist.

Figure DE102018125141B3_0000
Reibpaarungsprüfstand (1) for simultaneously recording Reibungsmesswerten and noise measurements, comprising a first fastener (5) and a second fastener (6) for attaching at least one test specimen, wherein the first fastener (5) by means of at least one first drive unit (17) in exactly two spatial directions (x, y) is drivable and wherein the second fastening element (6) by means of a second drive unit (18) in exactly one further spatial direction (z) can be driven, characterized in that
these drive units (17, 18) are arranged in the air-conditioned test chamber (16) within each drive housing, which at least substantially separate the drive unit (17, 18) from the air-conditioned test room (16) and
in that at least one of the drive units (17, 18) is mounted relative to a test rig frame (2) by means of a drive bearing (15).
Figure DE102018125141B3_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand zur Untersuchung von Reibpaarungen bezüglich Geräuschen, mit welchem zusätzlich das tribologische Verhalten von zwei Prüfkörpern (Reibpaarung) ermittelbar ist (sog. Reibpaarungsprüfstand) und ein Verfahren zum insbesondere gleichzeitigen Erfassen von Geräuschen und Reibverhalten der bewegten Prüfkörper. Dieser Reibpaarungsprüfstand und dieses Verfahren sind insbesondere für Fahrzeugbauteile vorgesehen.The invention relates to a test stand for the investigation of friction pairings with respect to noise, with which in addition the tribological behavior of two specimens (friction pair) can be determined (so-called Reibpaarungsprüfstand) and a method for particularly simultaneous detection of noise and friction behavior of the moving specimens. This Reibpaarungsprüfstand and this method are intended especially for vehicle components.

Bisher sind zur Analyse von Störgeräuschen an Fahrzeugbauteilen ein Stick-Slip-Prüfstand (beziehungsweise Knarzprüfstand), eine Prüfmöglichkeit an einer Hydropulsanlage mit und ohne Klimaumgebung und sog. Shaker (Rüttler) für Prüfkörper mit und ohne Klimaumgebung sowie ein Geräuschprüfstand bekannt. Aus dem Stand der Technik ist es demnach bekannt Geräusche und Reibverhalten getrennt voneinander zu untersuchen.So far, for the analysis of noise on vehicle components, a stick-slip test stand (or Knarzprüfstand), a test facility on a Hydropulsanlage with and without climatic environment and so-called. Shaker (vibrator) for specimens with and without climatic environment and a noise tester known. From the prior art, it is therefore known to investigate noise and friction behavior separately from each other.

Der Stick-Slip-Prüfstand weist die Nachteile auf, dass die Prüfmöglichkeit nur in einer Raumachse möglich ist, die maximale Anregungsgeschwindigkeit, insbesondere für hochfrequente Anregung, nicht ausreicht, reale Bewegungsdaten aus dem Fahrzeug, wenigstens zum Teil, nicht umgesetzt werden können und Bauteile nur eingeschränkt geprüft werden können. Der Stick-Slip-Prüfstand ist zudem nur für Flachproben vorgesehen.The stick-slip test stand has the disadvantages that the test option is possible only in a spatial axis, the maximum excitation speed, especially for high-frequency excitation, insufficient, real motion data from the vehicle, at least in part, can not be implemented and components only can be checked restricted. The stick-slip test bench is also only intended for flat samples.

Die Hydropulsanlage weist die Nachteile auf, dass zur Prüfung immer ein komplettes Fahrzeug benötigt wird, die Prüfmethode hohen Kosten (Personal, Energie) verursacht, im Entwicklungsprozess vor Erstellung von Versuchsfahrzeugen keine Überprüfung möglich ist und die Anregung nur in z-Richtung erfolgt.The Hydropulsanlage has the disadvantages that for testing always a complete vehicle is required, the test method high cost (personnel, energy) caused in the development process before the creation of experimental vehicles, no review is possible and the excitation is only in the z-direction.

Die Shakeranlage weist die Nachteile auf, dass keine niederfrequente Anregung am Fahrzeug möglich ist, immer ein komplettes Fahrzeug benötigt wird, die Prüfmethode zu hohen Kosten (Personal, Energie) führt, im Entwicklungsprozess vor Erstellung von Versuchsfahrzeugen keine Überprüfung möglich ist und die Anregung nur in z-Richtung erfolgt.The shaker system has the disadvantages that no low frequency excitation on the vehicle is possible, always a complete vehicle is required, the test method at high cost (personnel, energy) leads, in the development process before the creation of test vehicles, no review is possible and the suggestion only in z-direction takes place.

Nachteilig an, aus dem Stand der Technik bekannten, sogenannten Geräuschprüfständen, kann die subjektive akustische Bewertung (objektive Bewertung aufgrund mangelnder Trennung von Hintergrundgeräusch / Störgeräusch nicht möglich) sowie die mangelnde Möglichkeit zur Messung von Reibkräften an zwei bewegten Bauteilen sein.A disadvantage of known from the prior art, so-called noise test stands, the subjective acoustic evaluation (objective evaluation due to lack of separation of background noise / noise is not possible) and the lack of opportunity to measure friction forces on two moving components.

In der Druckschrift US 2007 / 0 113 657 A1 ist eine Shakeranlage beschrieben, die ein Shakerbauteil aufweist, welches ein Kopfteil in einer Richtung entlang einer Achse bewegen kann. Die Aufhängung des Shakerbauteils ist dabei federnd ausgeführt.The publication US 2007/0 113 657 A1 describes a shaker system which has a shaker component which can move a head part in one direction along an axis. The suspension of the Shakerbauteils is designed resiliently.

Die Druckschrift DE 10 2007 050 499 B4 befasst sich mit einem Geräuschprüfstand und einem Verfahren zum Erfassen von Geräuschen.The publication DE 10 2007 050 499 B4 deals with a noise tester and a method for detecting noise.

Die Druckschrift DE 10 2016 004 372 A1 befasst sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Prüfung von tribologischen Eigenschaften von Materialen zur spanabhebenden Bearbeitung.The publication DE 10 2016 004 372 A1 deals with a method and a device for testing tribological properties of materials for machining.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur gleichzeitigen Geräuschprüfung und Erfassung eines Reibverhaltens einer Reibpaarung zu schaffen, insbesondere für Reibpaarungen wie diese im Fahrzeugbau Anwendung finden. Insbesondere soll eine solche Möglichkeit zur Geräusch- und Reibungsverhaltensprüfung von Reibpaarungen geschaffen werden, insbesondere solchen Reibpaarungen an Fahrzeugen oder Fahrzeugbauteilen.It is the object of the present invention to provide a possibility for simultaneous noise testing and detection of a friction behavior of a friction pairing, especially for friction pairings such as these used in vehicle application. In particular, such a possibility for noise and friction behavior test of friction pairings should be created, in particular such friction pairings on vehicles or vehicle components.

Diese Aufgabe wird mittels eines Reibpaarungsprüfstands nach Patentanspruch 1 und eines Verfahrens nach Patentanspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by means of a Reibpaarungsprüfstands according to claim 1 and a method according to claim 13. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Der Reibpaarungsprüfstand, der insbesondere ein Fahrzeuggeräusch- und Reibverhaltensprüfstand ist, weist ein erstes Befestigungselement und ein zweites Befestigungselement zur Befestigung je eines Prüfkörpers, z. B. eines Fahrzeugs oder eines Fahrzeugbauteils, auf, wobei das erste Befestigungselement mittels mindestens einer Antriebseinheit in genau zwei Raumrichtungen antreibbar bzw. mechanisch anregbar ist und das zweite Befestigungselement (6) in genau einer weiteren Raumrichtung (z) antreibbar bzw. mechanisch anregbar ist. Weiter vorzugsweise weist der Reibpaarungsprüfstand einen klimatisierbaren Prüfraum auf, in welchem sowohl diese Befestigungselemente zur Aufnahme der Prüfkörper für die Reibpaarung und die erste und zweite Antriebseinheit angeordnet sind. Weiter ist zu mindestens eine dieser Antriebseinheiten, vorzugsweise sind beide Antriebseinheiten, im klimatisierbaren Prüfraum innerhalb jeweils eines Antriebsgehäuses angeordnet.The Reibpaarungsprüfstand, which is in particular a Fahrzeuggeräusch- and Reibverhaltensprufstand, has a first fastener and a second fastener for attaching a test specimen, z. B. a vehicle or a vehicle component, on, wherein the first fastening element by means of at least one drive unit in exactly two directions in space is drivable or mechanically excitable and the second fastener ( 6 ) in exactly one further spatial direction ( z ) is drivable or mechanically excitable. Further preferably, the Reibpaarungsprüfstand an air-conditioned test room, in which both these fasteners for receiving the test pieces for the friction pair and the first and second drive unit are arranged. Further, at least one of these drive units, preferably both drive units, are arranged in the air-conditioned test chamber within each case of a drive housing.

In diesem Sinn ist unter einem solchen Antriebsgehäuse eine Einhausung für wenigstens eine dieser Antriebseinheiten zu verstehen. Insbesondere ist eine solche Einhausung also als eine Gehäuseeinrichtung, welche diese Antriebseinheit wenigstens teilweise oder vorzugsweise vollständig, umgibt und damit eine Abschirmung dieser Antriebseinheit gegenüber dem restlichen klimatisierbaren Prüfraum bildet, zu verstehen. Weiter ist diese wenigstens eine in einer Einhausung aufgenommene Antriebseinheit oder vorzugsweise sind mehrere und bevorzugt sind sämtliche in Einhausungen aufgenommenen Antriebseinheiten mit wenigstens einer reibungsarmen Antriebs-Lagerung gegenüber einem Prüfstandsgestell gelagert und somit gegenüber dem Prüfstandsgestell entkoppelt. In diesem Sinn bildet das Prüfstandsgestell insbesondere einen Grundrahmen oder ein Fundament für diesen Reibpaarungsprüfstand, auf welchem wenigstens diese Antriebseinheiten angeordnet sind.In this sense, under such a drive housing to understand an enclosure for at least one of these drive units. In particular, such an enclosure is thus to be understood as a housing device which surrounds this drive unit at least partially or preferably completely, and thus forms a shielding of this drive unit with respect to the rest of the air-conditioned test space. Next is this at least one housed in a housing drive unit or preferably several and preferably all housed in housings drive units are mounted with at least one low-friction drive storage relative to a test rig and thus decoupled from the test rig frame. In this sense, the test rig frame forms in particular a base frame or a foundation for this Reibpaarungsprüfstand on which at least these drive units are arranged.

Mit dem vorgeschlagenen Reibpaarungsprüfstand ist es ermöglicht, insbesondere gleichzeitig, Reibungs- und Geräuschmesswerte zu erfassen und so eine besonders effiziente Messung durchzuführen. Unter einem Reibungsmesswert sind insbesondere Kraftmessgrößen, vorzugsweise eine Kraft, beziehungsweise Bewegungsmessgrößen, vorzugsweise eine Beschleunigung oder eine Geschwindigkeit, zu verstehen. Unter einem Geräuschmesswert ist vorzugsweise ein Schalldruck zu verstehen, weiter vorzugsweise eine Beschleunigung oder eine Schwingungsfrequenz eines Bauteils. Eine Messmethode/-sensor als solche zur Messung von Geräusch- oder Reibwerten ist nicht Gegenstand der Erfindung, vielmehr sind derartige Sensoren und Methoden zum Aufnehmen von Reibungsmesswerten und Geräuschmesswerten aus dem Stand der Technik bekannt.The proposed Reibpaarungsprüfstand it is possible, in particular at the same time to record friction and noise measurements and thus perform a particularly efficient measurement. A friction measurement value is to be understood in particular as force measurement quantities, preferably a force or movement measurement quantities, preferably an acceleration or a speed. A noise measurement value is preferably a sound pressure, more preferably an acceleration or a vibration frequency of a component. A measuring method / sensor as such for measuring noise or friction values is not the subject of the invention, rather such sensors and methods for recording friction measurements and noise measurements from the prior art are known.

Vorzugsweise ist wenigstens ein Beschleunigungssensor an einem der Befestigungselemente angeordnet oder starr mit diesem gekoppelt und weiter vorzugsweise sind mehrere Beschleunigungssensoren unmittelbar an einem oder an den mehreren Befestigungselementen angeordnet.Preferably, at least one acceleration sensor is arranged on one of the fastening elements or rigidly coupled thereto, and more preferably, a plurality of acceleration sensors are arranged directly on one or on the plurality of fastening elements.

Vorzugsweise ist wenigstens ein Kraftmesssensor an wenigstens einem Antriebselement einer der Antriebseinheiten angeordnet und vorzugsweise ist dieser Sensor innerhalb des Antriebsgehäuses dieser Antriebseinheit angeordnet. Insbesondere durch die konstanten Bedingungen innerhalb des Antriebsgehäuses ist eine besonders präzise Messung mit einem solchen Sensor ermöglicht.Preferably, at least one force measuring sensor is arranged on at least one drive element of one of the drive units and preferably this sensor is arranged within the drive housing of this drive unit. In particular, by the constant conditions within the drive housing a particularly precise measurement is possible with such a sensor.

Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung des Reibpaarungsprüfstands ist der an den Befestigungselementen befestigte Prüfkörper in drei Raumrichtungen antreibbar, beziehungsweise ist die zu prüfende Reibpaarung mit realistischen Bewegungsprofilen beanspruchbar. Dies ermöglicht eine realistische Beanspruchung der Prüfkörper. Zudem können die Befestigungselemente verschieden große und geformte Prüfkörper aufnehmen, was eine Prüfflexibiliät erhöht. Da vorzugsweise vergleichsweise einfache und sichere Motoren verwendet werden können, ist der Prüfstand zudem in Anschaffung und Betreib kostengünstig.The proposed embodiment of the Reibpaarungsprüfstands the attached to the fasteners test specimen can be driven in three spatial directions, or is to be tested friction pair with realistic motion profiles claimable. This allows a realistic stress on the specimens. In addition, the fasteners can accommodate different sized and shaped specimens, which increases a Prüfflexibiliät. Since comparatively simple and safe motors can preferably be used, the test bench is also inexpensive to purchase and operate.

Bei der Aufnahme des Geräuschverhaltens von den Prüfkörpern können Geräusche, die von den Antriebseinheiten abgegeben werden, also insbesondere Störgeräusche, die Messergebnisse beeinflussen. Durch die Einhausung wenigstens einer oder vorzugsweise mehrerer der Antriebseinheiten ist der Einfluss dieser Störgeräusche verringerbar und das Messergebnis verbesserbar. Insbesondere durch eine derartige Ausgestaltung ist es ermöglicht, mit dem vorgeschlagenen Prüfstand zwei Prüfprofile (Dichtungsprofil und Reibpartner) hinsichtlich ihres Geräuschverhaltens insbesondere bei realer Fahrbahnanregung, da diese durch die Antriebseinheiten nachbildbar ist, zu untersuchen.When recording the noise behavior of the test specimens, noise emitted by the drive units, ie in particular noise, can influence the measurement results. By enclosing at least one or preferably several of the drive units, the influence of this noise can be reduced and the measurement result can be improved. In particular, by such an embodiment, it is possible with the proposed test stand two test profiles (sealing profile and friction partners) with regard to their noise behavior, in particular for real roadway excitation, since it is replicated by the drive units to investigate.

Weiter ist es ermöglicht, durch ein derartiges Antriebsgehäuse in Kombination mit der Antriebs-Lagerung eine der Antriebseinheiten mechanisch und thermisch von dem klimatisierbaren Prüfraum zu entkoppeln. Insbesondere durch eine wenigstens im Wesentlichen reibungsfreie Antriebs-Lagerung wird durch diese nahezu keine Wärme in die Einhausung der Antriebseinheit eingetragen. Dieser geringe Wärmeeintrag führt insbesondere dazu, dass die Antriebseinheit bei nahezu konstanten Temperaturbedingungen betreibbar ist, auch wenn die Temperatur im klimatisierbaren Prüfraum, insbesondere aufgrund der Prüfbedingungen, verändert wird. Die Steuerbarkeit einer Antriebseinheit bei quasi konstanter Temperatur ist besser, als bei sich ändernder Temperatur und damit ist die Qualität der erzielbaren Messwerte verbessert. Anders gewendet, eine Kombination aus Einhausung der Antriebseinheit und wenigstens im Wesentlichen reibungsfreier Antriebs-Lagerung führt nicht nur zur Störgeräuschverringerung und guter mechanischer Entkopplung, sondern auch zu einer verbesserten Steuerbarkeit dieser Antriebseinheit und damit zur Verbesserung der Messqualität.Furthermore, it is possible, by means of such a drive housing in combination with the drive mounting, to decouple one of the drive units mechanically and thermally from the air-conditioned test space. In particular, by at least substantially frictionless drive storage is entered by this almost no heat in the housing of the drive unit. This low heat input leads in particular to the fact that the drive unit can be operated at almost constant temperature conditions, even if the temperature in the air-conditioned test room, in particular due to the test conditions, is changed. The controllability of a drive unit at a quasi-constant temperature is better than with changing temperature and thus the quality of the achievable measured values is improved. Turned another way, a combination of housing the drive unit and at least substantially frictionless drive storage not only leads to noise reduction and good mechanical decoupling, but also to improved controllability of this drive unit and thus to improve the measurement quality.

Im Sinn der Erfindung ist unter einem Antriebselement dieser Antriebseinheit ein Bauelement zu verstehen, welches unmittelbar zur Übertragung von Kräften auf die Befestigungselemente des Reibpaarungsprüfstands eingerichtet ist.In the context of the invention, a drive element of this drive unit is to be understood as a component which is set up directly for transmitting forces to the fastening elements of the friction pairing test bench.

Durch eine Bewegung des Prüfkörpers in allen drei Raumrichtungen erhält man besonders realistische Prüfbedingungen. Typischerweise werden die Geräusche mittels eines oder mehrerer Mikrofone aufgenommen und können folgend ausgewertet werden, z. B. bezüglich eines Geräuschpegels.A movement of the test specimen in all three spatial directions gives particularly realistic test conditions. Typically, the sounds are picked up by one or more microphones and can be evaluated as follows, e.g. B. with respect to a noise level.

Bevorzugt wird es, wenn die beiden durch die Befestigungselemente gebildeten Aufspannplatten sich beabstandet gegenüberliegen.It is preferred if the two clamping plates formed by the fastening elements are spaced apart.

Bevorzugt wird zudem ein Reibpaarungsprüfstand, bei dem das erste Befestigungselement mittels zweier Antriebseinheiten bewegt wird, wobei jede dieser Antriebseinheiten das erste Befestigungselement in einer anderen Raumrichtung bewegt. Dadurch wird eine einfache Ansteuerung des Reibpaarungsprüfstands unterstützt.In addition, a friction pairing test stand in which the first fastening element is moved by means of two drive units is preferred, wherein each of these drive units is the first Moving fastener in a different direction in space. This supports a simple control of the Reibpaarungsprüfstands.

Bevorzugt werden zudem Vibrationsparameter, insbesondere Beschleunigungssignale von Vibrationen, die bei einer Geräuschentwicklung entstehen, aufgezeichnet und ausgewertet. Insbesondere vorteilhaft ist die Intensität von Vibrationen aus den gemessenen Beschleunigungswerten bestimmbar. Hierbei werden bevorzugt triaxiale Beschleunigungssensoren verwendet. Diese können zur Abtastung der Beschleunigungswerte am Prüfkörper angelenkt sein, oder an einem Teil des Reibpaarungsprüfstand dessen Bewegung ein Maß für die Beschleunigung des Prüfkörpers ist, z.B. an einer Aufspannplatte oder einem Adapter. Vorteilhaft ist auch eine Aufzeichnungs- und Auswerteeinheit zur Darstellung und Speicherung der Messwerte. Die Ansteuerung kann typischerweise über geeignete Regelsysteme erfolgen.In addition, vibration parameters, in particular acceleration signals of vibrations that occur during a noise development, are preferably also recorded and evaluated. Particularly advantageously, the intensity of vibrations can be determined from the measured acceleration values. Here, triaxial acceleration sensors are preferably used. These may be articulated on the specimen to scan the acceleration values, or on a part of the frictional combination dynamometer whose movement is a measure of the acceleration of the specimen, e.g. on a clamping plate or an adapter. Also advantageous is a recording and evaluation unit for displaying and storing the measured values. The control can typically take place via suitable control systems.

Als Befestigungselemente sind alle bekannten, geeigneten Befestigungselemente einsetzbar, z. B. Klammern usw. Zur einfachen Einsetzbarkeit und erhöhten Flexibilität umfassen die Befestigungselemente jedoch vorzugsweise Aufspannplatten (oder andere Grundträger), die zur Aufnahme von Adaptermitteln zur Anlenkung des Prüfkörpers eingerichtet sind, z. B. durch ein Vorsehen von Durchgangslöchern, Rillen, Nuten u. v. m.As fasteners all known, suitable fasteners can be used, for. B. brackets, etc. For ease of use and increased flexibility, however, the fasteners preferably comprise platens (or other base support), which are adapted to receive adapter means for articulation of the test body, z. B. by providing through holes, grooves, grooves u. v. m.

Vorzugsweise handelt es sich bei mindestens einer der Antriebseinheiten um einen drehenden Motor, insbesondere einen stufenlos regelbaren Elektromotor, der einen nachgeschalteten, bevorzugt stufenlosen, Exzenter aufweist. Dadurch lässt sich ein robuster, preiswerter und einfach handhabbarer Antrieb bereitstellen. Weiter vorzugsweise ist die Antriebseinheit, insbesondere Aufgrund der Antriebs-Lagerung, als wenigstens im Wesentlichen reibungsfrei zu betrachten und insbesondere aufgrund dieser Reibungsfreiheit ist die gleichzeitige Kraftmessung und Tribologiemessung ermöglicht.Preferably, at least one of the drive units is a rotating motor, in particular a continuously variable electric motor having a downstream, preferably stepless, eccentric. This makes it possible to provide a robust, inexpensive and easy to handle drive. Further preferably, the drive unit, in particular due to the drive storage, to be considered at least substantially frictionless and in particular due to this freedom from friction simultaneous force measurement and tribology measurement is possible.

Alternativ oder zusätzlich kann es bevorzugt sein, wenn der Reibpaarungsprüfstand als Antriebseinheit mindestens einen elektrodynamischen Shaker aufweist.Alternatively or additionally, it may be preferred if the Reibpaarungsprüfstand has as drive unit at least one electrodynamic shaker.

Weiter vorzugsweise ist die Antriebs-Lagerung wie dargelegt als reibungsfreie oder wenigstens im Wesentlichen reibungsfreie Lagerung ausgebildet und insbesondere dadurch ist ein wenigstens im Wesentlichen reibungsfreier Antrieb ermöglicht. Insbesondere durch die Reibungsfreiheit ist die Kraft- und Tribologiemessung ermöglicht.Further preferably, the drive bearing is designed as a frictionless or at least substantially frictionless storage as set forth, and in particular an at least substantially frictionless drive is made possible. In particular, by the freedom of friction, the force and Tribology measurement is possible.

Zur weitergehenden und noch flexibleren Prüfung ist vorzugsweise eine Klimakabine zur Aufnahme des Prüfkörpers zur Steuerung einer Umgebungstemperatur und/oder Feuchte am Prüfkörper nutzbar.For further and even more flexible testing is preferably a climate cabin for receiving the specimen for controlling an ambient temperature and / or humidity on the specimen available.

Vorteilhaft ist auch das Vorsehen eine Steuereinheit oder Steuer- und Auswerteeinheit zur Steuerung der Antriebseinheiten, mittels welcher zumindest Anregungsfrequenzen des mindestens einen Befestigungselements einstellbar sind. Dazu weist die Steuereinheit vorzugsweise einen Speicher auf, in dem Belastungs (Bewegungs-, Temperatur-, usw.)-Profile zur Prüfstandsteuerung ablegbar sind.It is also advantageous to provide a control unit or control and evaluation unit for controlling the drive units, by means of which at least excitation frequencies of the at least one fastening element are adjustable. For this purpose, the control unit preferably has a memory in which load (motion, temperature, etc.) - profiles for test bed control can be stored.

Das Verfahren dient insbesondere zum Erfassen von Geräuschen und Frequenzen, also insbesondere zum Erfassen des tribologischen Verhaltens und von Kräften, wenigstens eines bewegten Prüfkörpers, insbesondere von Fahrzeugen oder Fahrzeugbauteilen, und weist mindestens die folgenden Schritte auf: Anlenken des Prüfkörpers an zwei Befestigungselemente, Bewegen des Prüfkörpers in drei Raumrichtungen und Aufnehmen von Geräuschen des Prüfkörpers.The method is used in particular for detecting noises and frequencies, that is to say in particular for detecting the tribological behavior and forces, of at least one moving test body, in particular of vehicles or vehicle components, and has at least the following steps: articulation of the test body to two fastening elements, moving of the Test specimen in three spatial directions and recording noises of the specimen.

Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Anlenken des Prüfkörpers an zwei Befestigungselemente und Bewegen des Prüfkörpers in drei Raumrichtungen mittels Bewegen eines Befestigungselements in genau zwei Raumrichtungen und Bewegen eines anderen Befestigungselements in genau einer weiteren Raumrichtung.The method comprises the following steps: articulation of the test specimen to two fasteners and moving the test specimen in three spatial directions by moving a fastener in exactly two spatial directions and moving another fastener in exactly one other spatial direction.

Weiter vorzugsweise ist es ermöglicht eine oder mehrere Achsen beziehungsweise Antriebseinheiten des Reibpaarungsprüfstands zu blockieren, vorzugsweise zu arretieren. Insbesondere dieses Blockieren ermöglicht u.a. die Nachbildung von starren Anbindungen/Kopplungen und die Einflussanalyse einzelner/gepaarter Anregungsrichtungen.Further preferably, it is possible to block one or more axes or drive units of the Reibpaarungsprüfstands, preferably to lock. In particular, this blocking allows u.a. the simulation of rigid connections / couplings and the influence analysis of individual / paired directions of excitation.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Messverfahrens wird der Reibpaarungsprüfstand mit einem Lastkollektiv betrieben, beziehungsweise bildet dieser, für die zu prüfende Reibpaarung, ein Lastkollektiv nach, wie dieses, vorzugsweise anhand von Messwerten aus einem Fahrzeug oder bevorzugt unter realen Bedingungen, ermittelt ist. Weiter vorzugsweise ist es ermöglicht zum einen beschleunigungsgeregelte Signale (hochfrequent, stochastisch, direkt aus betreffender Fahrzeugmessstelle) mit dem Reibpaarungsprüfstand nachzubilden und zum anderen positionsgeregelte Signale (niederfrequent, synthetisch, z.B. Sinus) zu Analysezwecken mit definierten Bedingungen (z.B. Messung Stribeck-Kurven). Insbesondere durch diese unterschiedlichen Möglichkeiten der Steuerung des Reibpaarungsprüfstands ergibt sich eine Vielzahl von Analysemöglichkeiten. Insbesondere mittels eines solchen realitätsnahen Lastkollektivs sind besonders gute und relevante Messergebnisse erzielbar.In a further preferred embodiment of the measuring method, the Reibpaarungsprüfstand is operated with a load collective, or this, for the friction pair to be tested, a load spectrum according to how this, preferably on the basis of measured values from a vehicle or preferably under real conditions, determined. Further preferably, it is possible firstly to simulate acceleration-controlled signals (high-frequency, stochastic, directly from the relevant vehicle measuring point) with the friction pairing test stand and secondly position-controlled signals (low-frequency, synthetic, for example sine) for analysis purposes with defined conditions (for example measurement of Stribeck curves). In particular, these different possibilities of controlling the Reibpaarungsprüfstands results in a variety of analysis options. In particular, by means of such a realistic load collective particularly good and relevant measurement results can be achieved.

Die Erfindung wird anhand des folgenden schematischen Ausführungsbeispiels schematisch genauer beschrieben, dabei zeigen die 1 bis 3 einen möglichen mechanischen Aufbau eines solchen Reibpaarungsprüfstands, nicht dargestellt sind in diesen Figuren die Antriebsgehäuse für die Antriebseinheiten, deren reibungsarme Lagerung und der klimatisierbare Prüfraum, wobei diese Merkmale in 4 gesamthaft dargestellt sind.

  • 1 zeigt in Schrägansicht einen Reibpaarungsprüfstand;
  • 2 zeigt den Reibpaarungsprüfstand aus 1 in einer weiteren Schrägansicht mit eingezeichneten Bewegungsrichtungen der Motoren und Befestigungselemente;
  • 3 zeigt den Geräuschprüfstand aus 1 in noch einer weiteren Schrägansicht ebenfalls mit eingezeichneten Bewegungsrichtungen.
  • 4 zeigt eine schematisierte Ansicht des Reibpaarungsprüfstands mit Einhausungen für die Antriebseinheiten, reibungsarmer Lagerung für diese und klimatisierbaren Prüfraum.
The invention will be described in more detail schematically with reference to the following schematic embodiment, in which show the 1 to 3 a possible mechanical structure of such Reibpaarungsprüfstands, not shown in these figures, the drive housing for the drive units, their low-friction storage and the air-conditioned test room, said features in 4 are shown in full.
  • 1 shows an oblique view of a Reibpaarungsprüfstand;
  • 2 shows the Reibpaarungsprüfstand 1 in a further oblique view with marked directions of movement of the motors and fasteners;
  • 3 shows the noise tester 1 in yet another oblique view also with marked directions of movement.
  • 4 shows a schematic view of the Reibpaarungsprüfstands with housings for the drive units, low-friction storage for this and air-conditioned test room.

Die Figuren zeigen einen Geräuschprüfstand 1 mit einer Bodenplatte 2, auf welcher beabstandet zwei Sockel 3, 4 befestigt sind. An jedem der Sockel 3, 4 ist jeweils eine Aufspannplatte 5, 6 gelagert, welche mittels Bohrungs- und Längslöchern (ohne Bezugszeichen) zur Befestigung von Adaptern eingerichtet ist.The figures show a noise tester 1 with a bottom plate 2 on which spaced two pedestals 3 . 4 are attached. At each of the pedestals 3 . 4 is in each case a clamping plate 5 . 6 mounted, which is arranged by means of bore and longitudinal holes (without reference numerals) for attachment of adapters.

Eine der Aufspannplatten, die mit 5 bezeichnet ist, ist mittels zweier rotierender, stufenlos einstellbarer Elektromotoren 7, 8 parallel zu ihrer Oberfläche bewegbar, d. h., in einer (x, y)-Ebene. Dazu ist diese Aufspannplatte 5 über einen jeweiligen stufenlosen Exzenter 9, 10 an voneinander beabstandeten Orten an die Elektromotoren 7, 8 angelenkt. Im Einzelnen wird eine Drehbewegung des Elektromotors 7 mittels des Exzenters 9 in eine lineare Pendelbewegung einer Schubstange 11 entlang der x-Achse umgewandelt. Die Schubstange 11 ist über einen Bolzen (ohne Bezugszeichen) mit der in x-Richtung verschieblich gelagerten Aufspannplatte 5 verbunden, so dass auch die Aufspannplatte 5 eine Pendelbewegung in x-Richtung ausführt. Analog wird eine Drehbewegung des Elektromotors 8 mittels des Exzenters 10 in eine lineare Pendelbewegung einer Schubstange 12 entlang der y-Achse umgewandelt. Die Schubstange 12 ist mit der auch in y-Richtung verschieblich gelagerten Aufspannplatte 5 verbunden, so dass auch die Aufspannplatte 5 eine Pendelbewegung in y-Richtung ausführt. Insgesamt lässt sich die Aufspannplatte 5 durch die Motoren 7, 8 in der (x, y)-Ebene bewegen. Die der ersten Aufspannplatte 5 gegenüberliegende zweite Aufspannplatte 6 wird in der (x, y)-Ebene elastisch gehalten, um eine Verwindung des Prüfkörpers zu vermeiden.One of the platens that with 5 is designated by means of two rotating, continuously variable electric motors 7 . 8th movable parallel to its surface, ie, in an (x, y) plane. In addition this clamping plate is 5 via a respective stepless eccentric 9 . 10 at spaced locations on the electric motors 7 . 8th hinged. In detail, a rotary motion of the electric motor 7 by means of the eccentric 9 in a linear pendulum motion of a push rod 11 converted along the x-axis. The push rod 11 is a bolt (without reference numeral) with the displaceably mounted in the x-direction platen 5 connected so that also the platen 5 performs a pendulum movement in the x direction. Analog is a rotary motion of the electric motor 8th by means of the eccentric 10 in a linear pendulum motion of a push rod 12 converted along the y-axis. The push rod 12 is with the also displaceably mounted in the y-direction platen 5 connected so that also the platen 5 performs a pendulum motion in the y-direction. Overall, the platen can be 5 through the engines 7 . 8th move in the (x, y) plane. The first platen 5 opposite second clamping plate 6 is held elastically in the (x, y) plane to avoid distortion of the specimen.

Die zweite Aufspannplatte 6 wird hingegen mittels nur eines Elektromotors 13 angetrieben, dessen Drehbewegung mittels eines Exzenters 14 in eine lineare Pendelbewegung einer Schubstange 15 entlang der z-Achse umgewandelt. Die Schubstange 15 ist mit der in z-Richtung verschieblich gelagerten Aufspannplatte 6 verbunden, so dass auch die Aufspannplatte 6 eine Pendelbewegung in z-Richtung ausführt. Die erste Aufspannplatte 5 wird in der z-Richtung elastisch gehalten, um eine Verwindung des Prüfkörpers zu vermeiden.The second clamping plate 6 is, however, by means of only one electric motor 13 driven, whose rotational movement by means of an eccentric 14 in a linear pendulum motion of a push rod 15 converted along the z-axis. The push rod 15 is with the displaceably mounted in the z-direction platen 6 connected so that also the platen 6 performs a pendulum movement in the z-direction. The first clamping plate 5 is held elastically in the z-direction to avoid distortion of the specimen.

Die Bewegungsrichtungen sind durch die in 2 und 3 eingezeichneten Pfeile symbolisiert. Insgesamt können die Aufspannplatten 5, 6 in den drei Raumachsen hier bis jeweils maximal ±3 mm bewegt werden. Zur Erreichung dieser Bewegungsmaße werden spielfreie Führungen und die stufenlosen Exzenter 9, 10, 14 verwendet.The directions of movement are determined by the in 2 and 3 symbolized arrows symbolizes. Overall, the clamping plates 5 . 6 be moved in the three spatial axes up to a maximum of ± 3 mm. To achieve these dimensions of movement are play-free guides and the stepless eccentric 9 . 10 . 14 used.

Ein Prüfkörper (ohne Abb., z. B. ein Fahrzeug oder ein Fahrzeugbauteil) kann direkt oder über jeweilige Adapter (ohne Abb.) an den Aufspannplatten 5, 6 befestigt werden. Bei Betätigung der Elektromotoren 7, 8, 13 wird, je nach eingestelltem Bewegungsablauf, der Prüfkörper bewegt.A test specimen (not shown, eg a vehicle or a vehicle component) can be directly or via respective adapters (not shown) on the clamping plates 5 . 6 be attached. Upon actuation of the electric motors 7 . 8th . 13 is moved, depending on the set movement, the specimen.

Vorhanden, aber zur besseren Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet, ist ferner mindestens ein Mikrofon zur Aufzeichnung der vom Prüfkörper erzeugten Geräusche, insbesondere ein Feld aus mehreren Mikrofonen, wie es insbesondere dem Fachmann bekannt ist.Present, but not shown for clarity, is also at least one microphone for recording the noise generated by the specimen, in particular a field of multiple microphones, as is known in particular to the expert.

Zudem ist am Prüfstand eine Klimakabine für den Prüfkörper installierbar, so dass sich eine Umgebungstemperatur und Feuchte einstellen und aufzeichnen lassen.
Der Prüfstand kann ferner mindestens einen Anschluss für einen Temperatursensor, ggf. auch den mindestens einen Temperatursensor, aufweisen, mittels dessen sich eine Oberflächentemperatur des Prüfkörpers abtasten lässt.
In addition, a climate cabin for the test specimen can be installed on the test bench so that an ambient temperature and humidity can be set and recorded.
The test stand can furthermore have at least one connection for a temperature sensor, if appropriate also the at least one temperature sensor, by means of which a surface temperature of the test body can be scanned.

Der Bewegungsablauf kann an einer Steuereinheit (ohne Abbildung) eingestellt werden und als Programm bzw. Programmparameter hinterlegt sein. Die Steuereinheit weist dazu einen Speicher zum Speichern verschiedener vorbestimmter Beanspruchungsprofile auf, die mindestens die Bewegungsabläufe der Aufspannplatten umfassen, ggf. auch andere Einflussgrößen wie Temperatur oder Feuchte. Diese Beanspruchungsprofile können beispielsweise aus Fahrzeugerprobungen eingespielt werden. Die Programmparameter können z. B. für Vergleichstests variiert werden. Mittels der auch als Auswerteeinheit dienenden Steuereinheit, oder mittels eines eigenständigen Auswertesystems, können beispielsweise - neben den oben beschriebenen Sensorwerten - die Anregungsfrequenzen, der jeweilige Weg der Aufspannplatten und deren Beschleunigung als Parameter einer Störgeräuschbewertung aufgezeichnet werden.The movement sequence can be set on a control unit (not shown) and stored as a program or program parameter. The control unit has for this purpose a memory for storing various predetermined stress profiles, which comprise at least the movement sequences of the clamping plates, possibly also other factors such as temperature or humidity. These stress profiles can, for example, be imported from vehicle trials. The program parameters can z. B. be varied for comparison tests. By means of the control unit also serving as an evaluation unit, or by means of an independent evaluation system, for example, in addition to the sensor values described above, the excitation frequencies, the respective path of the Clamping plates and their acceleration are recorded as parameters of a noise assessment.

Mittels des beschriebenen Prüfstands kann der Prüfkörper in einem kompakten Aufbau mit Anregungen bzw. Bewegungen beaufschlagt werden, die einen echten Betrieb, insbesondere Fahrbetrieb, realistisch nachbilden. Denn dieser ermöglicht eine dreidimensionale Bewegung von Prüfkörpern, womit die real zu erwartenden Relativbewegungen simuliert werden. Dadurch können mit dieser Prüfeinheit eventuelle Störgeräusche effektiv dargestellt werden.By means of the test stand described, the test body can be acted upon in a compact design with suggestions or movements that realistically imitate a real operation, especially driving. Because this allows a three-dimensional movement of specimens, which simulates the real expected relative movements. As a result, with this test unit any noise can be effectively displayed.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Alternativ statt der Elektromotoren und der Exzenter sind beispielsweise elektrodynamische Shaker, diese sind bevorzugt, oder mechanisch oder hydraulisch verstärkte Piezoaktoren einsetzbar.Of course, the present invention is not limited to the embodiment shown. Alternatively, instead of the electric motors and the eccentric are, for example, electrodynamic shakers, these are preferred, or mechanically or hydraulically amplified piezoelectric actuators used.

Mittels des vorgeschlagenen Reibpaarungsprüfstands ist es ermöglicht, die Anregungsbewegung auf die Prüfkörper nicht nur eindimensional aufzuprägen, vielmehr sind verschiedene Antriebsrichtungen ermöglicht. Die Antriebsrichtungen brauchen nicht im Wesentlichen orthogonal zueinander zu stehen, sondern können eine beliebige nichtkollineare Winkelbeziehung aufweisen, auch wenn dies nicht bevorzugt wird. Auch sind mehr als ein Motor zur Bewegung in einer Raumrichtung denkbar. Die Aufspannplatten brauchen sich zudem nicht direkt gegenüberzuliegen, noch ist die Erfindung auch zwei Befestigungseinrichtungen beschränkt. Auch können andere Befestigungselemente als Aufspannplatten verwendet werden.By means of the proposed Reibpaarungsprüfstands it is possible not only impart the excitation movement on the specimens one-dimensional, but different drive directions are possible. The drive directions need not be substantially orthogonal to each other, but may have any non-collinear angular relationship, although this is not preferred. Also, more than one motor for movement in a spatial direction are conceivable. The platens also need not be directly opposite, nor is the invention also limited to two fasteners. Also, other fasteners may be used as platens.

2 zeigt den schematisierten Reibpaarungsprüfstand 1 mit Prüfstandsgestell 2 und klimatisierbarem Prüfraum 16. Innherhalb des klimatisierbaren Prüfraums 16 können innerhalb bestimmter Grenzwerte beliebige klimatische Bedingungen eingestellt werden und unter diesen kann dann die an den Befestigungselementen 5, 6 aufgenommene Reibpaarung geprüft werden. Mit der ersten und zweiten Antriebseinheit 17, 18 werden auf diese Reibpaarung die Lastkollektive aufgebracht, diese können beispielsweise an einem Kraftfahrzeug gemessenen Größen nachempfunden sein. Die erste Antriebseinheit 17 ist in dem als Einhausung ausgebildeten ersten Antriebsgehäuse 23 aufgenommen und gegenüber dem klimatiserbaren Prüfraum 16 abgetrennt. 2 shows the schematized Reibpaarungsprüfstand 1 with test rig frame 2 and air-conditioned test room 16 , Inside the air-conditioned test room 16 Within certain limit values, any climatic conditions can be set, and among these, then, the fastening elements 5 . 6 recorded friction pair are tested. With the first and second drive unit 17 . 18 be applied to this friction pair, the load collective, this can be modeled, for example, measured on a motor vehicle sizes. The first drive unit 17 is in the housing designed as a first drive housing 23 recorded and opposite the air-conditioned test room 16 separated.

Die erste Antriebseinheit 17 ist dabei gegenüber dem Prüfstandsgestell 2 mit einer Antriebs-Lagerung 25 entkoppelt. Die zweite Antriebseinheit 18 ist gegenüber dem Prüfstandsgestell 2 mit einer Antriebs-Lagerung 25 entkoppelt. Diese Antriebs-Lagerungen sind im Wesentlichen als reibungsfreie Lagerungen ausgebildet.The first drive unit 17 is in front of the test rig 2 with a drive storage 25 decoupled. The second drive unit 18 is opposite the test rig frame 2 with a drive storage 25 decoupled. These drive bearings are essentially designed as frictionless bearings.

Dadurch, dass die Antriebseinheiten 17, 18 gegenüber dem klimatisierbren Prüfraum eingehaust sind ist ein Betrieb bei nahezu konstenten Bedingungen ermöglicht und damit ist eine besonders präzise Steuerung dieser Antriebseinheiten 17, 18 erreichbar.Because of the drive units 17 . 18 are housed opposite the klimatisierbren test space is an operation possible at almost constant conditions and thus is a particularly precise control of these drive units 17 . 18 reachable.

Zur Aufnahme von Geräusch- und Reibmesswerten an der zu untersuchenden Reibpaarung sind Beschleunigungssensoren 19 unmittelbar an den Befestigungselementen 5, 6 und Kraftsensoren 20 an den Antriebseinheiten 17, 18 vorgesehen.To record noise and friction measurements on the friction pair to be examined are acceleration sensors 19 directly to the fasteners 5 . 6 and force sensors 20 on the drive units 17 . 18 intended.

In 4 ist der Reibpaarungsprüfstand schematisiert aber gesamthaft dargestellt. Auf dem Prüfstandsgestell 2 ist der klimatisierbare Prüfraum 16 angeordnet. Im klimatisierbaren Prüfraum 16 ist die Einhausung 23 mit der ersten Antriebseinheit 17 und die Einhausung 24 mit der zweiten Antriebseinheit 24 angeordnet, diese Einhausungen 23, 24 trennen die Antriebseinheiten 23, 24 im beziehungsweise vom klimatiserbaren Prüfraum 16 ab.In 4 the Reibpaarungsprüfstand is schematized but shown in full. On the test rig rack 2 is the air-conditioned test room 16 arranged. In the air-conditioned test room 16 is the enclosure 23 with the first drive unit 17 and the enclosure 24 with the second drive unit 24 arranged, these enclosures 23 . 24 separate the drive units 23 . 24 in or from the air-conditioned test room 16 from.

Mit der ersten Antriebseinheit 23, welche über die Antriebslagerungen 25 nahezu reibungsfrei gelagert ist, ist die Aufspannplatte 5 antreibbar. Mit der zweiten Antriebseinheit 18 ist die Aufspannplatte 6 antreibbar. Auch der Elektromotor 13 der zweiten Antriebseinheit 18 ist über eine nahezu reibungsfreie Antriebs-Lagerung 25 gelagert, wie der Elektromotor 7 und 8 der ersten Antriebseinheit 17. Über die luftdurchlässige Membrane 26 kann eine Entlüftung der Einhausungen 23, 24 erfolgen.With the first drive unit 23 , which about the drive bearings 25 is stored almost frictionless, is the platen 5 drivable. With the second drive unit 18 is the clamping plate 6 drivable. Also the electric motor 13 the second drive unit 18 is about a virtually frictionless drive storage 25 stored, like the electric motor 7 and 8th the first drive unit 17 , Over the air-permeable membrane 26 can vent the enclosures 23 . 24 respectively.

Die Antriebseinheiten 17, 18 sind auf den Sockeln 3, 4 angeordnet. Zur Messung der Beschleunigungen an den Prüfkörpern (nicht dargestellt) sind die Beschleunigungssensoren 19 vorgesehen und an den Aufspannplatten 5, 6 angeordnet. Weiter sind zur Messung der Antriebskräfte Kraftsensoren 20 an den Antriebseinheiten 17, 18 vorgesehen. Über die Elektromotoren 7, 8, 13 sind mit den Antriebseinheiten 17, 18 die Bewegungsrichtungen 28, 29, 30 erzeugbar.The drive units 17 . 18 are on the sockets 3 . 4 arranged. To measure the accelerations on the specimens (not shown) are the acceleration sensors 19 provided and on the clamping plates 5 . 6 arranged. Next are force sensors for measuring the driving forces 20 on the drive units 17 . 18 intended. About the electric motors 7 . 8th . 13 are with the drive units 17 . 18 the directions of movement 28 . 29 . 30 produced.

Mit anderen Worten ausgedrückt, ermöglicht der vorgeschlagene Reibpaarungsprüfstand die synchrone Messung von akustischen und tribiologischen Charakteristika für eine Reibpaarung.In other words, the proposed friction mating test rig enables the synchronous measurement of acoustic and tribological characteristics for a friction mating.

Diese Möglichkeit zur synchronen Messung an einer zu prüfenden Reibpaarung wird durch einen, wenigstens nahezu, reibungsfreien Antrieb des Reibpaarungsprüfstands, welcher insbesondere durch einen Shaker als Antrieb in Kombination mit der Antriebs-Lagerung erreicht wird, ermöglicht. Insbesondere ermöglicht das vorgeschlagene Konzept des Reibpaarungsprüfstands die dreidimensionale Messung von Reibkräften an 2 bewegten Prüfteilen (Reibpaarung). Bei aus dem Stand der Technik bekannten Prüfstandskonzepten wird die Reibkraft beispielsweise mithilfe der Auslenkung einer Feder an einem der Prüfteile oder an einer Halterung für dieses Prüfteil bestimmt, diese Art der Messung setzt die Ruhelage des Prüfteils voraus. Der nahezu reibungsfreie Antrieb des vorgeschlagenen Reibpaarungsprüfstand ermöglicht im Gegensatz dazu, die Kraftmessung an 2 gleichzeitig bewegten Prüfteilen (Reibpaarung) und damit eine realisterische Erfassung von tribologischen Messwerten.This possibility for synchronous measurement on a friction pair to be tested is made possible by a, at least almost, frictionless drive of the Reibpaarungsprüfstands, which is achieved in particular by a shaker as a drive in combination with the drive storage. In particular, the proposed concept of Reibpaarungsprüfstands the three-dimensional measurement of friction forces on 2 moving test parts (friction pairing). In test bench concepts known from the prior art, the frictional force is determined, for example, by means of the deflection of a spring on one of the test parts or on a holder for this test part; this type of measurement requires the rest position of the test part. The virtually frictionless drive of the proposed Reibpaarungsprüfstand allows in contrast, the force measurement of two simultaneously moving test parts (friction pair) and thus a realistic recording of tribological measurements.

Insbesondere zur gleichzeitigen bzw. synchronen Ermittlung von akustischen und tribologischen Messwerten ist es vorteilhaft, Störgeräusche, wie diese von den Antriebseinheiten hervorgerufen werden können, zu isolieren oder zu verringern. Insbesondere zur Reduzierung der Störgeräusche von den Antriebseinheiten ist eine Einhausung dieser in einem sogenannten Antriebsgehäuse vorgesehen.In particular, for the simultaneous or synchronous determination of acoustic and tribological measurements, it is advantageous to isolate or reduce noise, as they can be caused by the drive units. In particular, to reduce the noise from the drive units, an enclosure of these is provided in a so-called drive housing.

Durch die Kombination einer wenigstens nahezu reibungsfreien Antriebs-Lagerung mit einer Einhausung (Antriebsgehäuse), ergibt sich der positive Effekt, dass eine Versuchsdurchführung in dem klimatiserbaren Prüfraum in einem weiten Klimabereich (minus 30 °C bis plus 80 °C, wechselnde relative Feuchtigkeit usw.) durchführbar ist, da mit der oben genannten Kombination (Antriebsgehäuse, Antriebs-Lagerung) verhindert ist, dass die Antriebseinheit den im klimatisierbaren Prüfraum vorherrschenden Bedingungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit) ausgesetzt ist.By combining an at least almost frictionless drive storage with an enclosure (drive housing), there is the positive effect that a test procedure in the air-conditioned test room in a wide climate range (minus 30 ° C to plus 80 ° C, changing relative humidity, etc. ) is feasible, since with the above combination (drive housing, drive storage) is prevented that the drive unit is exposed to prevailing in the air-conditioned test room conditions (temperature, humidity).

Weiter ist es durch die beschriebene Trennung von Antriebsgehäuse zu klimatisierbaren Prüfraum ermöglicht, ein Messsystem in einem Raum (Antriebsgehäuse) mit begrenzten Innenraumvolumen zu verwenden.Furthermore, it is possible by the described separation of drive housing to air-conditioned test room to use a measuring system in a space (drive housing) with limited interior space.

Weiter ist es ermöglicht den Prüfstand um weitere Bewegungs-Freiheitsgrade zu erweitern und so auch Torsions- und/oder Momentenbelastungen auf die Reibpaarung zu untersuchen.Furthermore, it is possible to extend the test stand by further degrees of freedom of movement and thus also to investigate torsion and / or moment loads on the friction pairing.

Insbesondere durch die Trennung von Anregungsfrequenzen, wie diese von der oder den Antriebseinheiten aufgebracht werden, und Stick-Slip-Frequenzen, wie diese an der Reibpaarung entstehen können, ist die Detektion von Stick-Slip-Effekten und die Auswertung mit objektiven Kenngrößen ermöglicht. Weiter vorzugsweise ist für die Untersuchung von stochastischen Signalen eine Tiefpassfilterung 60 Hz (Anregung) und eine Hochpassfilterung 80-100 Hz (Stick-Slip) vorgesehen. Weiter vorzugsweise ist für die Untersuchung von Sinus-Signale eine Tiefpassfilterung 10 Hz (Anregung), und eine Hochpassfilterung 30 Hz (Stick-Slip) vorgesehen.In particular, by the separation of excitation frequencies, as these are applied by the one or more drive units, and stick-slip frequencies, as they can arise at the friction pair, the detection of stick-slip effects and the evaluation with objective characteristics is possible. Further preferably, a low-pass filtering 60 Hz (excitation) and a high-pass filtering 80-100 Hz (stick-slip) is provided for the investigation of stochastic signals. Further preferably, a low-pass filtering of 10 Hz (excitation) and a high-pass filtering of 30 Hz (stick-slip) are provided for the examination of sine signals.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
ReibpaarungsprüfstandReibpaarungsprüfstand
22
Bodenplatte / PrüfstandsgestellBase plate / test rig frame
33
Sockelbase
44
Sockelbase
55
Aufspannplatteplaten
66
Aufspannplatteplaten
77
Elektromotorelectric motor
88th
Elektromotorelectric motor
1313
Elektromotorelectric motor
1616
klimatisierbarer Prüfraumair-conditioned test room
1717
erste Antriebseinheitfirst drive unit
1818
zweite Antriebseinheitsecond drive unit
1919
Beschleunigungssensoraccelerometer
2020
Kraftsensorforce sensor
2323
Einhausung von 17 Enclosure of 17
2424
Einhausung von 18 Enclosure of 18
2525
Antriebs-LagerungDrive storage
2626
Luftdurchlässige MembraneAir permeable membrane
2727
Bewegungsrichtungen der AntriebeMovement directions of the drives
2828
Bewegungsrichtung Antriebseinheit erste AntriebseinheitDirection of movement drive unit first drive unit
2929
Bewegungsrichtung Antriebseinheit erste AntriebseinheitDirection of movement drive unit first drive unit
3030
Bewegungsrichtung Antriebseinheit zweite AntriebseinheitDirection of movement drive unit second drive unit

Claims (13)

Reibpaarungsprüfstand (1) zum gleichzeitigen Aufnehmen von Reibungsmesswerten und Geräuschmesswerten, aufweisend ein erstes Befestigungselement (5) und ein zweites Befestigungselement (6) zur Befestigung wenigstens je eines Prüfkörpers, wobei das erste Befestigungselement (5) mittels mindestens einer ersten Antriebseinheit (17) in genau zwei Raumrichtungen (x, y) antreibbar ist und wobei das zweite Befestigungselement (6) mittels einer zweiten Antriebseinheit (18) in genau einer weiteren Raumrichtung (z) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass diese Antriebseinheiten (17, 18) im klimatisierbaren Prüfraum (16) innerhalb jeweils eines Antriebsgehäuses angeordnet sind, welche die Antriebseinheit (17, 18) gegenüber dem klimatisierbaren Prüfraum (16), wenigstens im Wesentlichen, abtrennen und dass wenigstens eine der Antriebseinheiten (17, 18) mittels einer Antriebs-Lagerung (15) gegenüber einem Prüfstandsgestell (2) gelagert ist.Reibpaarungsprüfstand (1) for simultaneously recording Reibungsmesswerten and noise measurements, comprising a first fastener (5) and a second fastener (6) for attaching at least one test specimen, wherein the first fastener (5) by means of at least one first drive unit (17) in exactly two spatial directions (x, y) can be driven and wherein the second fastening element (6) can be driven in exactly one further spatial direction (z) by means of a second drive unit (18), characterized in that these drive units (17, 18) in the air-conditioned test room ( 16) are arranged within each drive housing, which at least substantially separate the drive unit (17, 18) from the air-conditioned test room (16) and that at least one of the drive units (17, 18) by means of a drive bearing (15) opposite a test rig frame (2) is mounted. Reibpaarungsprüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein klimatisierbarer Prüfraum vorgesehen ist, in welchem sowohl diese Befestigungselemente (5, 6) und diese erste und diese zweite Antriebseinheit (17, 18) angeordnet sind. Reibpaarungsprüfstand after Claim 1 , characterized in that an air-conditioned test space is provided, in which both these fastening elements (5, 6) and these first and second drive unit (17, 18) are arranged. Reibpaarungsprüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Antriebs-Lagerung (25) als wenigstens im Wesentlichen reibungsfreie Lagerung ausgebildet ist.Reibpaarungsprüfstand according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one drive bearing (25) is designed as at least substantially frictionless storage. Reibpaarungsprüfstand (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei Raumrichtungen (x, y), in welche das erste Befestigungselement (5) antreibbar ist, zueinander senkrecht verlaufen, und wobei die weitere Raumrichtung (z), in welche das zweite Befestigungselement (6) antreibbar ist, senkrecht zu den zwei Raumrichtungen (x, y) verläuft.Reibpaarungsprüfstand (1) according to any one of the preceding claims, wherein the two spatial directions (x, y), in which the first fastening element (5) is drivable, perpendicular to each other, and wherein the further spatial direction (z), in which the second fastening element ( 6) is drivable, perpendicular to the two spatial directions (x, y) runs. Reibpaarungsprüfstand (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei dem das erste Befestigungselement (7) mittels zweier Antriebseinheiten (7, 9, 8, 10) antreibbar ist, wobei jede dieser Antriebseinheiten (7, 9, 8, 10) das erste Befestigungselement (7) in einer anderen Raumrichtung (x; y) bewegt.Reibpaarungsprüfstand (1) according to any one of the preceding claims, wherein the first fastening element (7) by means of two drive units (7, 9, 8, 10) is drivable, wherein each of these drive units (7, 9, 8, 10), the first fastening element ( 7) moves in another spatial direction (x; y). Reibpaarungsprüfstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Befestigungselemente Aufspannplatten (5, 6) umfassen, die zur Aufnahme eines Adaptermittels zur Anlenkung des Prüfkörpers eingerichtet sind.Reibpaarungsprüfstand (1) after one of Claims 1 to 3 in which the fastening elements comprise clamping plates (5, 6) which are set up to receive an adapter means for articulating the test body. Reibpaarungsprüfstand (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine der Antriebseinheiten (17, 18) einen drehenden Motor (7, 8, 13) mit einem jeweils nachgeschalteten Exzenter (9, 10, 14) aufweist.Reibpaarungsprüfstand (1) according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the drive units (17, 18) has a rotating motor (7, 8, 13) with a respective downstream eccentric (9, 10, 14). Reibpaarungsprüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine der Antriebseinheiten (17, 18) einen elektrodynamischen Shaker aufweist.Reibpaarungsprüfstand according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the drive units (17, 18) has an electrodynamic shaker. Reibpaarungsprüfstand (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche der Antriebseinheiten (17, 18) als elektrodynamische Shaker ausgebildet sind.Friction mating test stand (1) to Claim 8 , characterized in that all of the drive units (17, 18) are designed as electrodynamic shakers. Reibpaarungsprüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend mindestens einen Beschleunigungssensor (19) zur Abfühlung von Beschleunigungswerten des Prüfkörpers, wobei dieser wenigstens eine Beschleunigungssensor (19) an einem der Befestigungselemente (5, 6) angeordnet oder starr mit diesem gekoppelt ist.Reibpaarungsprüfstand according to any one of the preceding claims, further comprising at least one acceleration sensor (19) for sensing acceleration values of the test body, wherein said at least one acceleration sensor (19) on one of the fastening elements (5, 6) is arranged or rigidly coupled thereto. Reibpaarungsprüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend mindestens einen Kraftsensor (20) zur Abfühlung von Kraftwerten wenigstens einer der Antriebseinheiten (17, 18), wobei dieser wenigstens eine Kraftsensor (20) an einem Antriebselement dieser Antriebseinheit (17, 18) angeordnet ist.Reibpaarungsprüfstand according to any one of the preceding claims, further comprising at least one force sensor (20) for sensing force values of at least one of the drive units (17, 18), said at least one force sensor (20) on a drive element of said drive unit (17, 18) is arranged. Reibpaarungsprüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dieser zur Fahrzeuggeräuschprüfung ausgebildet ist.Reibpaarungsprüfstand according to one of the preceding claims, wherein this is designed for vehicle noise test. Verfahren zum Erfassen von Geräuschen und Reibungsmessgrößen mit einem Reibpaarungsprüfstand gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das die folgenden Schritte aufweist: - Anlenken der Reibpaarung an zwei Befestigungselemente (5, 6), - Bewegen der Prüfkörper in drei Raumrichtungen zueinander mittels Bewegen eines ersten Befestigungselements (5) in genau zwei Raumrichtungen (x, y) und Bewegen eines zweiten Befestigungselements (6) in genau einer weiteren Raumrichtung (z), und - Aufnehmen von Geräuschen und Reibungsmessgrößen des Prüfkörpers.A method of detecting noise and friction measurements with a friction mating tester according to any one of the preceding claims, comprising the following steps: Articulation of the friction pair on two fastening elements (5, 6), Moving the test specimens in three spatial directions to one another by moving a first fastening element (5) in exactly two spatial directions (x, y) and moving a second fastening element (6) in exactly one further spatial direction (z), and - Recording of noise and Reibungsmessgrößen the test specimen.
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