DE2244338A1 - Anordnung zum messen der daempfkraft - Google Patents

Description

• Anordnung zum Messen der Dämpfkraft Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Dämpfkraft bei eingebauten Schwingungsdämpfern mit midestens einem Stiftgelenk.
• Zum Messen der D&mpRkrart beispielsweise bei in einem Fahrzeug eingebauten Schwingungsdämpfern benützt man heute meistens die Dehnung in den Anlenkteilen des Schwingungsdämpfers an dem Fahrzeug-Fahrgestell. Dabei ist es Jedoch oft nötig, daß anstelle der an dem Schwingungsdämpfer vorgesehenen Go lenke Sonderausführungen eingebaut werden nEussen. Dadurch verändern sich Jedoch sehr ort die Kennwerte der SahwingungßdSmpter-Aurhingung gegenüber der serienmäßigen Ausfuehrung Auch ändert sich mit derartigen Messgelenken oft die Richtung der Schwingungsdämpferkraft -. entsprechend der Eingliederung dieser elastischen Gelenke -, wodurch bei der herkömmlichen Meßmethode die bevorzugte, d. h. die am leichtesten zu messende Meßrichtung in den meisten Fällen von der tatsächlichen Richtung der Dämpferkraft abweicht.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die unabhängig von den Gegebenheiten der einzelnen Einsatzgebieten die Dämpfkraft eines Schwingungsdämpfers ohne wesentliche Veränderung der Anlenkteile in ihrer wahren Größe und Richtung erfaßt.
• Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das, dem Schwingungsdämpferbehälter abgewandte Ende des Gelenkstiftes mit einer Einspannstelle einer Kraftmeßdose verbunden ist, deren Zweiteinspannstelle durch Übertragungsbauteile mit dem Schwingungsdämpfer in Wärkverbindung steht und zwischen den Gelenkatirt und dem Übertragungsbauteil ein Tellerfoderpaket angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine Meßeinrichtung geschaffen, die die an einem Schwingungsdämpfer auftretenden Dämpfkräfte festellt und mlBt, ohne daß an dem Dämpfer Veränderungen hinsichtlich des Dämpferhubes oder der Dämpferaufhängung getroffen werden müssen. Die Erfindung sieht dazu vor, daß die Kraftmeßdose auf ihrer dem Schwingungsdämpfer abgewandten Seite eine, sich zwischen den in eine innere Einspannstelle übergehenden Einspannglied und dem in eine äußere Einspanstellübergehenden Randteil erstreckende Membran aufweist und daß das Kinspannglied, die Membran und der Randteil einstückig ausgebildet sind. Die Membran entspricht einer zweiseitig eingespannten Membran, bei der das Maximum der Dehnung in Bereich der Einspannstelle auftritt. Weiterhin ist es vorgesehen, den Rand teil der Kraftmeßdose auf seiner, den Membran abgewandten Seite mit einer Seite eines zweiseitigen Schraubringes in Wirkverbindung zu bringen, wobei der Randteil der Kraftmeßdose, der Schraubring und das Gelenkteil die Ubertragungobauteile zwischen Kraftueßdose und Stoßdämpfer darstellen.
• Die weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Gelenkteil konzentrisch um den Gelenkstift anzuordnen und mit einem Spel gegeniiber diesen frei liegen zu lassen. Duroh diese Maßnahme ist gewährleistet, daß die Dämpfkräfte, die auf den Stoßdämpfer wirken, frei auf die Kraftmeßdose bzw. deren Membran übertragen werden.
• Eine einfache und preisgünstige Ausgestelltungsform der Erfindung sieht vor, den Gelenkstift durch einen Absatz von der Kolbenstange abzusetzen und einstückig mit diesen auszubilden. Eine weitere Ausgestaltungsform der Erfidnung sicht vor, den Gelenkstift durch einen Absatz von den Gelenkkapseln des Behälterrohres abzusetzen und einstückig mit diesen auszubilden.
• Weiterhin ist es vorgesehen, das Gelenkteil des Übertragungsbauteiles zugleich als Abschlußdeckel für den Schwingungdämpferbehalter bzw als Abschlußdeckel für das Schwingungsdämpferschutzrol auszubilden und seine, in den Innenraum weisende Unterseite mit einem Anschlag und einer Enspannscheibe fest zu verbinden. Auf diese Weise kann die Anzahl der notwendigen Bauteile verringert werden und die Verbindungsmitte zwischen den einzelnen Bauteilen eingespart werden Die weitere Ausgestaltung der Erfindung steht vor, daß das Tellerfederpaket zwischen dem Gelenkteil und der Einspannscheibe fest eingespannt ist und mit dem Absatz zwischen dem Gelenkstift und der Kolbenstange in Wirkverbindung steht. Das Tellerfederpaket ist dabei so ausgestaltbar, daß es am Innen-# ein geringes Spiel aufweist, wodurch die Vorspannung der Federn auf Null reduziert werden. Durch diese beiden Frei lagerungen des Gelenkstiftes werden Biegemomente in Querkräfte umgewandelt, die durch geeignete Schaltung von Dehnungsmeßstreifen kompensiert werden können Die Vorspannung der Federpakete ist dabei sehr gering und bietet somit die Gewähr, daß nur in Richtung der Membran wirkende Kräfte gemessen und registriert werden. Die Erfidnung sieht weiterhin vor, das Gelenkteil konzentrisch mit einem Gummigelenk zu umgeben, wobei dieser Gelenkgummi- die Wirkverbindung des Stoßdämpfers zu den B.festigungsteilen des Fahrzeuges darstellt Für eine reproduzierbare Meßwertfeststellung sieht die Erfindung vor, die elastische Formänderung der Membran durch Dehnungsneßstreifen festzustellen, wobei diese Dehnungsmeßstreifen nur an einer Einspannstelle, vorzugsweise an der äußeren Einspannstelle angeordnet sind.
• In den beiliegenden Zeichnungen ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt, deren Figuren im folgenden näher beschrieben werden. Die Figuren zeigen im einzelnen: Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfidnung, bei der die Kraftmeßdose an der Verlängerung der Kolbenstange eines Stoßdämpfers angeordnet ist; Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Kraftmeßdose gesäß Fig.1j Fig. 3 die Ausführung der kraftmeßehrichtung in Verbindung mit einem verdrehbar angeordneten Federbein.
• Fig. 1 zeigt einen Stoßdämpfer 17, dessen Kolbenstange 6 mit einem Absatz 11 in den Gelenkstift 15 übergeht Am Ende 16 des Gelenkstiftes 15 ist eine Kraftmeßdose 8 angeordnet und durch Befestigungsmittel 21 gehalten. Die Kraftmeßdose 8 besteht aus einem inneren Einspannglied 19, welches mit dem Ende 16 des Gelenkstiftes 15 in Wirkverbindung steht und radial nach außen einstückig in die Membran 12 übergeht, welche wiederum einstückig mit dem Randteil 18 verbunden ist. Zwischen dem Einspannglied 19 und der Membran 12 entsteht eine, einer Einspannstelle entsprechende Übergangszone 14, während zwischen dem Randteil 18 und der Membarn 12 eine, einer Enspannstelle entsprechende Übergangszone 13 entsteht.
• Konzentrisch zu dem Gelenkstift 15 und mit einem Spiel 20 gagenüber diesem freiliegend verläuft das Gelenkteil 1, welches an seiner, dem Gelenkstiftende 16 zugewandten Seite durch einen doppelseitigen Schraubring 3 mit dem Rand 18 der Kraftmeßdose 8 verbunden ist. An seiner unteren Seite geht das Gelenkteil 1 radial nach außen in den Deckel 22 für das Schwingungsdämpferschutzrohr 5 über. Zwischen der Unterseite des Schraubringes 3 und der Oberseite des Deckels 22 erstreckt sich dabei in axialer Richtung ein, das Gelenkteil 1 fest umgebendes Gunnigelenkteil 2. Das Gummigelenkteil 2 stellt dabei die Wirkverbindung zu den B.festigungsteilen 4 der Fahrzeugkarosserie dar. Auf der, dem Gummigelenk 2 abgewandten Seit des Deckels 22 ist dieser mit einem Anschlagdämpfer 12 sowie mit einer Einspannecheibe 10 versehen, wobei die Einspannscheibe 10 und der Deckel 22 zugleich die radial äußere Einspannung für ein Tellerfederpaket 7 darstellen. Der Innendurchmesser des Tellerfederpaketes 7 liegt frei an dem Absatz 11 zwischen der Kolbenstange 6 und den Gelenkstift 15 an und kann durch dieses leicht vorgespannt werden.
• B.i dem in Fig 2 vergrößert dargestellten Ausschnitt der Krartmeßdose 208 erstreckt sich die Membran 212 zwischen dem Rand 218 und dem inneren Einspannglied 219. Zwischen dem Rand 218 und der einstückig mit ihr verbundenen, aus den gleichen Werkstoff hergestellten Membran 212 entsteht eine theoretische Einspannstelle 213, in deren Nähe die Dehnungsmeßstreifen 223 angeordnet sind. Die Gitterlänge der Dehnungsmeßstreifen 223 sind dabei etwas von der theoretischen Einspannstelle 213 abgesetzt, um die Einflüsse des Krtlmnnngsradius 222 zu vermeiden. Im übrigen ist zur leichteren und sicheren Herstellung die Membran im wesentlichen parallel aus- -gebildet Um einen gleichmäßigen Verlauf der Radialspannungen über den Gesamtradius zu erzielen, kann sie Jedoch auch die Kontur der gestrichelten Linie 227 annehmen. Zwischen der Membran 212 und dem inneren Einspannglied 219 entsteht die theoretische Einspannstelle 214. Sie ist durch Verstärkung der Wandstärke und Vergrößerung des Radius 228 gegenüber dem Radius 222 in ihrem Spannungsverlauf gleich ausgelegt, wie die Einspannstelle 213, so daß die an ihr auftretenden Spannungen nicht gemessen werden brauchen. Das innere Einspannglied 219 ist mit einer Bohrung undeinem Gewinde 226 zur Aufnahme des nicht gezeigten Gelenkstiftes 15 versehen, während der untere Teile des Randatückes 218 mit einem Gewinde 203 zur Aurnahme des nicht gezeigten Schraubringes 3 versehen ist. Um eine einwandfreie Übertragung der auftretenden Spannungen zu gewährleisten, ist die Oberfläche 224 der Membran 212 einer besonders glättenden Oberflächenbehandlung unterzogen, vorzugsweise ist sie geläppt.
• In Fig. 3 ist die Kraftmeßdose 308 zum Einbau in ein Fahrzeugvorderrad-Federbein dargestellt Aur dem Gelenkstift 315 der Kolbenstange 306 ist dazu ein Verlängerungsteil 332 aufgeschraubt oder in anderer Weise zum Formsturz gebracht, auf deren Stirnfläche die Kraftmeßdose mit Ihrem Einspannglied 319 angeordnet ist. Der Rand 318 der Kraftmeßdose 308 ist mit dem Gelenkteil 301 verbunden, welches mit einem Spiel 320 gegenüber dem Verlängerungsteil 332 frei liegt Das Gelenkteil 301 ist von dem Federbein-Drehgelenk 331 umgeben und an seinem unteren Ende mit einem Wälz-oder Gleitlagor 329 versehen, durch welches das gesamte Federbein lenkbar ist. Zwischen dem Schutzrohr 305 und dem äußeren Teil des Gelenkteiles 301 ist der Federteller 330 zur Aufnahme der nicht gezeigten Federbelnteder angeordnet, während zur Kolbenstange 306 hinweisend das Tellerfederpaket 307 angeordnet ist, durch wdches die Kolbenstange 306 schneidenartig gelagert ist.
• Anhand der oben beschriebenen Figuren wird die Funktion der Erfindung im folgenden näher beschrieben: Beim Betrieb des Schwingungsdämpfers wirken in Richtung der Kolbenstange 6 Zug- und Druckkräfte, die direkt proportional der Stoßdämpferkraft sind. Das Ende 16 des an die Kolbenstange 6 angeformten Gelenkstiftes 15 ist mit dem inneren Einspannglied 19 der Kraftmeßdose 8 verbunden, dio sich ihrerseits mit ihrem äußeren Rand 18 und einem Schraubring 3 an dem Gelenkteil 1 abstützt. Der Gelenk.
• stift 15 ist dabei frei in dem Gelenkteil 1 beweglich, so daß in der Kolbenstange 6 auftretende Zug- und Druckkräfte direkt auf die Kraftmeßdose 8 übertragen werden können. Die auf die Kraftmeßdose 8 übertragenen Zug- und Druckkräfte bewirken eine elastische Formänderung der sich an das innere Einspannglied 19 anschließenden Membran 12. Die elastische Formänderung der Membran 12 hat an den theoretischen Einspannstellen 13 und 14 Ihr Maximum Durch besondere Formgebung ist die Formänderung an den Einspannstellen 13 und 14 gleich, so daß lediglich eine Meßstelle gemessen werden braucht. Aufgrund ihrer leichteren Zugänglichkeit ist dafür die theoretische Einspannstelle 13 gewählt und - wie Fig. 2 zeigt -mit Dehnungsmeßstreifen 223 versehen. Zur Ergänzung dieser aktiven Dehnungsmeßstreifen 223 können noch passive Dehnungsmeßstreifen, beispielsweise an dem keinerlei Formänderung vorgesehen werden, die evtl. temperaturabhängige Formänderungen der Kraftmeßdose 208 kompensieren und zusammen mit den aktLwi Dehnungsmeßstrifen zu einer sogenannten Rollbrücke geschaltet werden können. Durch eine derartige Anordung und Schaltung läßt sich die Stoßdämpferkraft sehr genau und direkt proportional messen. Durch die Abstützung des Golenkstlftes 15 in einer schneidenartigen Lagerung am Absatz 11 durch die Tellerfeder 7 wird vermieden, daß Biegemomente auf die Membran 12 bzw 212 übertragen worden Die auftretenden Biegemomente werden durch die zweiseitige schneidenartig Lagerung - einmal in der Membran 12 und einmal in der Tel 1erfeder 7 - in Querkräfte umgewandelt, in die sich durch geeignete Schaltung von mehreren Dehnungsmeßstreifen elektrisch kompensieren lassen.
• Die Erfindung bezieht sich im übrigen nicht nur auf die dargestellten Ausführungsformen, sie kann im Rahmen des Erfindungsgedank uns insbesondere hinsichtlich der Anordnung der Übertragungsbauteile oder der Kraftmeßdose abgewandelt werden.

Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Messen der Dmpferkraft bei eingebauten Schwingungsdämpfern mit mindestens einem Stift im Gelenk, dadurch gekennzeichnet, daß das, dem Schwingungsdämpfer (17) abgewandte Ende (16) des Gelenkstiftes (15) mit einer Einspannstelle (14) einer Kraftmeßdose (8) verbunden ist, die ine zweite Einspannstelle (13) aufweist, die mittels Ubertragungsbauteile (1,3,18) mit dem StoßdSmp£er (17) verbunden ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßdose (8) auf ihrer, dem Stoßdämpfer (17) abgewandten Seite eine, sich zwischen dem, in die innere Eincpannstelle (14) übergehenden Einspannglied (19) und dem, mit der äußeren Einspannstelle (13) versehenen Randteil (18) erstreckende Membran (12) aufweist und das Einspannglied (19), die Membran (12) und der Randteil (8) einstückig ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Randteil (18) der Kraftmeßdose (8) aur seiner, der Membran (12) abgewandten Seite mit einer Seite eines zweiseitigen Schraubringes (3) in Wirkverbindung steht und die andere Seite des Schraubringes (3) mit dem Gelenkteil (1) in Wirkverbindung steht und der Randteil (18), der Schraubring ()) und das Gelenkteil (1) die Ubertragungsbauteile zwischen Kraftmeßdose (8) und Stoßdämpfer (17) darstellen.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkteil (1) konzentrisch zu dem Gelenkstift (15) verläuft und mit einem Spiel (20) gegenüber diesem frei liegt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkstift (15) durch einen Absatz (11) von der Kolbenstange (6) abgesetzt ist und einstUckig mit diesem verbunden ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkstift (15) durch einen Absatz (11) von dem Oele, 11kzapfen des Behälterrohrbodens abgesetzt und einstückig mit diesem verbunden ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkteil (1) zugleich den Abschlußdeckel für den Stoßdämpfer (17) darstellt

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gelenkteil (1) und dem Gelenkstift (15) ein Tellerfederpaket (7) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerfederpaket (7) zwischen dem Gelenkteil (1) und der Einspannscheibe (10) eingespannt ist und mit dem Absatz (11) des $gelenkstiftes (15) in Wirkverbindung steht.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkteil (1) konzentrisch von einem Gelenkgummi (2) umgeben ist und dieser Gelenkgummi (2) die Wirkverbindung des Schwingungsdämpfers (17) zu seinen Befestigungsteilen (4) derstellt.

11. Vorrichtung naoh den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet. daß die elastische Formänderung der Membran (12) durch Dehnungsmeßstreifen (223) meßbar ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (223) in unmittelbarer Nähe der äußeren Einspannstelle (215) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bir 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch Formänderung der Membran (12, 212) induktiv meßbar ist.