DE19546084C1 - Wear testing method used for vehicle linkages e.g. spherical linkages - Google Patents
Wear testing method used for vehicle linkages e.g. spherical linkagesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung des Verschleiß zustandes eines Gelenkes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspru ches 1.The invention relates to a method for testing wear state of a joint according to the preamble of claim ches 1.
Aus "Mercedes-Benz Wartungshandbuch Nr. 3353, Nachtrag 13 09/1992, 3353/3" ist bekannt, den Verschleißzustand eines im Radaufhängungsbereich eines Fahrzeuges verwendeten Kugelgelenkes auf mechanischem Wege zu ermitteln, d. h. es muß durch Ziehen und Drücken des jeweiligen Rades sowie durch gleichzeitiges Abtasten des Kugelgelenkes das Spiel im Gelenk ermittelt werden. Eine ex akte Aussage über den Verschleißzustand eines Gelenkes läßt sich jedoch nur nach dessen Demontage machen.From "Mercedes-Benz Maintenance Manual No. 3353, addendum 13 09/1992, 3353/3 "is known, the state of wear in a Suspension area of a vehicle ball joint used to be determined mechanically, d. H. it must be by pulling and Press the respective wheel and by scanning at the same time the play in the joint can be determined. An ex can make a statement about the state of wear of a joint but only after dismantling it.
Aus der DE 34 16 343 A1 eine Kontrolleinrichtung zur konti nuierlichen Überwachung des Verschleißes im Lagerbereich von Wellen bekannt, welche aus Meßfühlern besteht, die, sofern ein vorgegebenes Spiel zwischen Lagerbuchse und Wellenhülse über schritten ist, mit der Wellenhülse in Berührung kommen, dadurch kurzgeschlossen werden und somit ein unzulässig großes Lager spiel signalisieren. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß eine Aussage über den aktuellen Zustand der Lagerbuchse bzw. des La gerspiels nicht möglich ist. Ein weiterer Nachteil dieses Ver fahrens besteht darin, daß die Meßfühler im Falle eines zu gro ßen Lagerspieles auf der Wellenhülse schleifen und dabei ver schleißen. Ein Austausch der Meßfühler ist damit unumgänglich.From DE 34 16 343 A1 a control device for continuous Nuclear monitoring of wear in the storage area of Waves known, which consists of sensors, which, if one predetermined play between the bearing bush and shaft sleeve has come into contact with the shaft sleeve, thereby be short-circuited and thus an impermissibly large warehouse signal game. This method has the disadvantage that a Statement about the current condition of the bearing bush or the La is not possible. Another disadvantage of this ver driving is that the probe in the case of a too large Grinding bearing play on the shaft sleeve while ver wear out. It is therefore essential to replace the sensors.
Aus der DE 35 34 462 A1 ist es bekannt, die Beschädigung eines Keilriemens dadurch festzustellen, daß man die Kapazitätsände rungen eines Kondensators, dessen Teil der Keilriemen selbst ist, mißt.From DE 35 34 462 A1 it is known to damage a V-belt to determine that the capacity changes a capacitor, part of which is the V-belt itself is, measures.
Aus der DE 35 35 473 A1 ist es bekannt, den Verschleiß eines Werkzeuges dadurch zu messen, daß man auf dem Werkzeug eine Lei terbahn anbringt, die bei Verschleiß mit dem Werkstück eine lei tende Verbindung bildet.From DE 35 35 473 A1 it is known to wear a Measure the tool by putting a lei on the tool attaches the track that is easy to wear with the workpiece forming connection.
Zur Definition von Verschleiß sei auf "Z. Werkstofftech. 9, 1978, S. 172-176" verwiesen.For the definition of wear, see "Z. Werkstofftech. 9, 1978, pp. 172-176 ".
Zur Definition eines Gelenkes sei auf "Meyers Lexikon der Tech nik und exakten Naturwissenschaften, 2. Bd., F-N, Mannheim u. a.: Bibliographisches Institut 1970, S. 1104" verwiesen.For the definition of a joint, see "Meyers Lexikon der Tech nik and exact natural sciences, 2nd vol., F-N, Mannheim u. a .: Bibliographisches Institut 1970, p. 1104 ".
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, mit welchem der Verschleißzustand eines Gelenkes auf einfache Art und Weise zuverlässig ermittelt werden kann.The invention is therefore based on the object of a method the type specified in the preamble of claim 1 create with which the wear condition of a joint simple way can be reliably determined.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn zeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.The object is achieved by the features of the kenn Drawing part of claim 1 solved.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Verschleißzustand eines Gelenkes sehr schnell und vor allem bei Bedarf sehr genau ermittelt werden. Es müssen lediglich das abzustützende Gelenk teil sowie das Lagergehäuse an eine Spannungsquelle angeschlos sen werden und nach Anlegen der unterschiedlichen Ladungen muß ermittelt werden, wir schnell sich die Ladungsdifferenz zwischen dem abzustützenden Gelenkteil und dem Lagergehäuse reduziert, d. h. mit anderen Worten, wie groß die Stärke des fließenden Stromes ist. Je größer diese ist, desto geringer ist die isolie rende Wirkung der nichtmetallischen Lagerschale, also desto ge ringer ist auch ihre Dicke. With the method according to the invention, the state of wear can of a joint very quickly and especially when required very precisely be determined. All that is required is the joint to be supported part and the bearing housing connected to a voltage source must be sen and after applying the different charges are determined, we quickly see the charge difference between the joint part to be supported and the bearing housing are reduced, d. H. in other words, how great is the strength of the flowing Is current. The larger this is, the lower the isolation effect of the non-metallic bearing shell, so the more ge their thickness is also wrestler.
Der zeitliche Verlauf der Ladungsdifferenz wird auch bei einer weiteren Ausführungsform für die Verschleißermittlung zugrunde gelegt und zwar derart, daß durch ein ständiges Erhöhen der zwi schen abzustützendem Gelenkteil und Lagergehäuse angelegten Spannung und damit ein ständiges Erhöhen der Ladungsdifferenz zwischen den beiden durch die nichtmetallische Lagerschale von einander isolierten Bauteilen ein Spannungsüberschlag, also eine schlagartige Reduzierung der Ladungsdifferenz auf Null, hervor gerufen werden soll. Je später dieser Spannungsüberschlag auf tritt, desto größer ist auch die Dicke der als Dielektrikum wir kenden Lagerschale. In Versuchen kann nun ermittelt werden, bei welcher Dicke des Lagerschalenmaterials welche Spannung angelegt werden muß, damit gerade noch ein Spannungsüberschlag erfolgt. Je nach definierter Verschleißgrenze liegt somit auch eine Grenzspannung fest, unterhalb derer ein überschlag eindeutig signalisiert, daß das Gelenk sein Verschleißgrenze überschritten hat. Diese Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat den Vorteil, daß an das zu prüfende Gelenk nur die Grenzspannung angelegt werden muß, um zu überprüfen, ob eine Spannung in dieser Höhe einen Spannungsüberschlag verursacht oder nicht.The time course of the charge difference is also with a based on another embodiment for determining wear placed in such a way that by constantly increasing the two the joint part to be supported and the bearing housing Voltage and thus a constant increase in the charge difference between the two through the non-metallic bearing shell from components isolated from one another, a flashover sudden reduction of the charge difference to zero should be called. The later this flashover occurs occurs, the greater the thickness of the dielectric as we bearing shell. Experiments can now be carried out at what thickness of the bearing shell material which voltage is applied must be so that there is just a voltage flashover. Depending on the defined wear limit, there is also a Limit voltage fixed, below which a flashover is clear signals that the joint has exceeded its wear limit Has. This development of the method according to the invention has the advantage that only the limit voltage on the joint to be tested must be applied to check whether a voltage in this height causes a flashover or not.
In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.In the drawing, the inventive method is based on a Embodiment explained in more detail.
Die Zeichnung zeigt ein bei einer Aufhängung eines gelenkten Vorderrades eines Kraftfahrzeuges eingesetztes Kugelgelenk 1 in einer quergeschnittenen Darstellung, welches einen in der Zeich nung nicht dargestellten Radträger mit einem ebenfalls nicht dargestellten Querlenker verbindet. Das Kugelgelenk 1 weist als abzustützendes Gelenkteil einen Kugelzapfen 2 auf, dessen kugel förmiger Gelenkkopf 3 in einer zweiteiligen Lagerschale 4 gela gert ist. Auf der dem Kugelkopf 3 gegenüberliegenden Seite ist der Kugelzapfen 2 mit dem nicht sichtbaren Querlenker verbunden. Die Lagerschale 4 selbst ist fest in einem Lagergehäuse 6 ein gesetzt, welches dem nicht dargestellten Radträger verbunden ist. Sowohl das Lagergehäuse 6 als auch der gesamte Kugelzapfen 2 (einschl. Kugelkopf 3) sind aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Die Lagerschale 4 hingegen besteht aus einem nicht metallischen, also einem den elektrischen Strom nicht leitenden Kunststoff. Die Lagerung des Kugelkopfes 3 ermöglicht eine Taumelbewegung des Kugelzapfens 2 in der Lagerschale 4. Somit kommt es beim Einsatz des Gelenkes 1 zu einer Relativbewegung zwischen der Kugelkopfoberfläche 9 und der Lagerscha lengleitfläche 10, so daß die Lagerschale 4 mit zunehmender Be triebsdauer immer mehr verschleißt, d. h. die Dicke D des Lager schalenmaterials wird immer geringer. Dies hat zur Folge, daß das Spiel im Kugelgelenk immer größer wird. Auch durch Korrosion kann das Gelenk verschleißen. Erfindungsgemäß ist nun vor gesehen, zwischen dem Kugelzapfen 2 und dem Lagergehäuse 6 eine Hochspannung (Gleichspannung) anzulegen (anstelle einer Gleichspannung kann aber auch eine Wechselspannung angelegt werden), um zu überprüfen, ob es bei Anlegen dieser Spannung zu einem Spannungsüberschlag oder Spannungsabfall zwischen den beiden Elektroden Lagergehäuse 6 und Kugelzapfen 2 bzw. Kugel kopf 3 kommt. Die angelegte Spannung Ug ist dabei so bemessen, daß dann, wenn es beim Anlegen dieser Grenzspannung Ug zu einem Überschlag kommt, die Dicke D der Lagerschale schon unterhalb der Verschleißgrenze liegt bzw. korrodiert ist, das Gelenk somit ausgetauscht werden muß. Bleibt ein Spannungsüberschlag beim Anlegen dieser Grenzspannung Ug hingegen aus, so ist die Dicke D der Lagerschale 4 an ihrer dünnsten Stelle noch ausreichend, d. h. das Gelenk muß noch nicht ausgetauscht werden.The drawing shows a ball joint 1 used in a suspension of a steered front wheel of a motor vehicle in a cross-sectional view, which connects a wheel carrier, not shown in the drawing, with a wishbone, also not shown. The ball joint 1 has as a joint part to be supported on a ball pin 2 , the spherical joint head 3 is gela gert in a two-part bearing shell 4 . On the side opposite the ball head 3, the ball pin 2 is connected to the non-visible control arm. The bearing shell 4 itself is fixed in a bearing housing 6 , which is connected to the wheel carrier, not shown. Both the bearing housing 6 and the entire ball pin 2 (including ball head 3 ) are made of a metallic material. The bearing shell 4, however, consists of a non-metallic, that is, a plastic that does not conduct electricity. The mounting of the ball head 3 enables the ball stud 2 to wobble in the bearing shell 4 . Thus, when the joint 1 is used, there is a relative movement between the ball head surface 9 and the bearing shell lengleitfläche 10 , so that the bearing shell 4 with increasing loading service life wears out more and more, ie the thickness D of the bearing shell material becomes ever smaller. This has the consequence that the play in the ball joint is getting bigger. The joint can also wear out due to corrosion. According to the invention is now seen before to apply a high voltage (DC voltage) between the ball stud 2 and the bearing housing 6 (but instead of a DC voltage, an AC voltage can also be applied) to check whether there is a voltage flashover or voltage drop between the when this voltage is applied both electrodes bearing housing 6 and ball stud 2 or ball head 3 comes. The applied voltage U g is dimensioned so that, when it comes upon application of this limit voltage U g to a flashover, the thickness D is the bearing shell even below the limit of wear or is corroded, the joint must be replaced thereby. However, if there is no voltage flashover when this limit voltage U g is applied, the thickness D of the bearing shell 4 at its thinnest point is still sufficient, ie the joint does not have to be replaced yet.
Die Grenzspannung Ug für ein bestimmtes Kugelgelenk wird aus Ver suchen ermittelt. Für unterschiedliche Gelenkgrößen sind somit auch unterschiedliche Grenzspannungen vorgegeben bzw. anzulegen.The limit voltage U g for a specific ball joint is determined from searches. Different limit stresses are therefore also specified or to be applied for different joint sizes.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, eine Hochspannung zwischen dem Kugelzapfen und dem Lagergehäuse anzulegen, welche deutlich unter dem Wert der Grenzspannung Ug liegt und durch Messung des im Stromkreis fließenden Stromes, welcher ein Maß für den zeitlichen Verlaufes der Ladungsdiffe renz zwischen Kugelkopf und Lagergehäuse darstellt, auf die mo mentane Dicke der Lagerschale zu schließen. Der Zusammenhang zwischen Stromstärke und Lagerschalendicke ist dabei in einem experimentell ermittelten Kennfeld abgelegt, wobei für unter schiedliche Lagergrößen selbstverständlich unterschiedliche Kennfelder abgelegt sind. Mit diesem Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens kann somit nicht nur die Aussage getrof fen werden, ob ein Gelenk seine Verschleißgrenze bereits über schritten hat oder nicht, sondern es ermöglicht darüber hinaus eine exakte Aussage über die aktuelle Lagerschalendicke D und somit über den exakten Verschleißzustand des Gelenkes.In a further embodiment of the invention, it is also possible to apply a high voltage between the ball stud and the bearing housing, which is significantly below the value of the limit voltage U g and by measuring the current flowing in the circuit, which is a measure of the time profile of the charge difference between Ball head and bearing housing represents the momentary thickness of the bearing shell. The relationship between the current strength and the bearing shell thickness is stored in an experimentally determined map, with different maps of course being stored for different bearing sizes. With this embodiment of the method according to the invention, not only can the statement be made whether a joint has already exceeded its wear limit or not, but it also enables an exact statement about the current bearing shell thickness D and thus about the exact state of wear of the joint .
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf eine Anwendung nur bei Kugelgelenken. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Ver schleiß- bzw. Korrosionsermittlung bei all den Gelenkarten ein gesetzt werden, bei welchen ein Gelenkteil aus einem metalli schen Werkstoff besteht, welches in einer Lagerschale aus einem den elektrischen Strom nicht leitenden Werkstoff gelagert ist und bei welchen diese Lagerschale wiederum in einem weiteren Gelenkteil gehalten ist, welches aus einem metallischen Werk stoff besteht.The invention is not limited to an application only in Ball joints. The method according to the invention can be used for ver wear or corrosion detection for all joint types be set, in which a joint part made of a metallic material, which consists of a the electrical current is stored non-conductive material and in which this bearing shell in turn in another Hinge part is held, which is made of a metallic work fabric exists.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER-BENZ AKTIENGESELLSCHAFT, 70567 STUTTGART, |
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| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE |
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| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |