DE3310064A1 - Joint arrangement with play-free ball-and-socket joints, in particular for test devices - Google Patents
Joint arrangement with play-free ball-and-socket joints, in particular for test devicesInfo
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Abstract
Description
j..;-. ■-.;;■ [■■ 33ioo64j ..; -. ■ -. ;; ■ [■■ 33ioo64
Gelenkanordnung mit spielfreien Kugelgelenken, insbesondere für PrüfeinrichtungenJoint arrangement with backlash-free ball joints, especially for testing equipment
Die Erfindung betrifft eine Gelenkanor-dnung mit mindestens zwei spielfreien Kugelgelenken, insbesondere für Prüfeinrichtungen, bei der jedes Kugelgelenk versehen ist mit einem Kugelkopf, der einen Kugelzapfen aufweist; an dem im wesentlichen in der Zapfenachse wirkende Zug- und Druckkräfte angreifen, mit zwei Lagerschalen zur gelenkigen Lagerung des Kqselkopfes, von· denen eine Lagerschale einen Durchbruch für den Kugelzapfen aufweist, wobei die Trennebene zwischen den beiden Lagerschalen im wesentlichen senkrecht zur Zapfenachse bzw. zur Belastungsrichtung liegt und zwischen den La^erschalen ein Abstand bzw. Spalt verbleibt, und mit Klemmelementen, mit denen die beiden Lagerschalen gegeneinander bzw. gegen den Kugelkopf verspannbar sind sowie mit Entlastungs- und/oder LöseelemertEn, die der Klemmkraft der Klemmelemente entgegenwirken, nach Patentanmeldung P 33 o1 543.0.The invention relates to a joint arrangement with at least two backlash-free ball joints, especially for testing equipment, in which each ball joint is provided with a ball head having a ball pivot; at the im attack essentially acting in the pin axis tensile and compressive forces, with two bearing shells for articulated Storage of the Kqselkopfes, one of which is a bearing shell Has breakthrough for the ball stud, the parting plane between the two bearing shells being essentially perpendicular to the pin axis or to the direction of loading and a distance or gap remains between the bearing shells, and with clamping elements with which the two bearing shells are braced against each other or against the ball head and with relief and / or release elements that the Counteract the clamping force of the clamping elements, according to patent application P 33 o1 543.0.
Bei der Prüfung von Fahrzeugen unter Bedingungen, die dem Fahrversuch auf der Straße entsprechen, werden auf Prüfständen Kräfte in den drei Atisrichtungen x, y, ζ eines räumlichen Koordinatensystems in die Fahrzeugräder oder in die die Räder ersetzenden Krafteinleitungselemente eingeleitet. Bei Achs- und Karosserie^prüfständen ist es daher wünschenswert, die von der Prüfeinrichtung in das Prüfobjekt einzuleitenden Kräfte an einem theoretischen Krafteinleitungspunkt aufzubringen, an dem die Kräfte in Wirklichkeit, z.B. beim Betrieb eines Fahrzeugs auf der Straße, auftreten. Ein solcher theoretischer Krafteinleitungspunkt ist z.B. der RadaufStandspunkt (RAPK Die gemeinsame Einleitung von mehreren Kräften an einem Punkt bereitet jedoch Schwierigkeiten.When testing vehicles under conditions that correspond to driving tests on the road, test stands are used Forces in the three directions x, y, ζ of a spatial coordinate system in the vehicle wheels or in initiated the force introduction elements replacing the wheels. It is therefore the case with axle and body test stands desirable from the test facility in the test object forces to be introduced at a theoretical force introduction point to apply, on which the forces in reality, e.g. when driving a vehicle on the road, appear. Such a theoretical force introduction point is e.g. the wheel contact point (RAPK The common introduction however, multiple forces at one point cause difficulties.
Die bisher bekannten Lösungen bei Achs- und Karosserieprüf-The previously known solutions for axle and body testing
ständen weisen eine Reihe von Nachteilen auf, wie z.B. komplizierter Aufbau, zu großer Abstand der tatsächlichen Krafteinleitungspunkte vom theoretisch richtigen Krafteinleitungspunkt, großes Gewicht bzw. große Masse, Spiel an den Gelenken [ergibt Probleme bei. geregelten Einrichtungen sowie Verschleißprobleme], schlechte Zugänglichkeit u.a..booths have a number of disadvantages, such as more complicated Structure, too great a distance between the actual force introduction points and the theoretically correct force introduction point, large weight or large mass, play at the joints [results in problems with. regulated facilities as well Wear problems], poor accessibility, etc.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile vollständig oder teilweise zu beseitigen. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Die Ansprüche erfassen auch Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung.It is the object of the present invention to completely or partially eliminate these disadvantages. This task is achieved according to the invention by the features specified in the claims. The claims also capture Refinements of the joint arrangement according to the invention.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung sind insbescndere darin zu sehen, daß die einzelnen Gelenkpunkte einen sehr kleinen Abstand zueinander aufweisen, leicht nachstellbar sind und daß die Gelenkanordnung eine kleine Masse hat. Die Spielfreiheit der Gelenkanordnung vermeidet Schwierigkeiten, wie sie beispielsweise bei geregelten Anlagen bei der Aufbringung von Kräften mit wechselnder Richtung (Zug/ Druck) auftreten können.The advantages of the arrangement according to the invention are in particular to see in the fact that the individual points of articulation have a very small distance from one another, easily adjustable and that the hinge assembly has a small mass. The freedom from play of the joint arrangement avoids difficulties as they are, for example, in regulated systems when forces are applied in alternating directions (pull / Pressure) can occur.
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel in den Zeichnungen schematisch dargestellt und in der Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on an exemplary embodiment in Drawings shown schematically and explained in more detail in the description. Show it:
Fig. 1 Prüfaufbau mit einer Gelenkanordnung mit drei spielfreien Kugelgelenken für die Einleitung von drei Kräften in ein Prüfobjekt, beispielsweise in eine FahrzeugachseFig. 1 test setup with a joint arrangement with three backlash-free ball joints for the introduction of three forces in a test object, for example in a vehicle axle
Fig. 2 Schnitte durch den Grundkörper einer Gelenkanordnung mit drei spielfreien Kugelgelenken in drei Ebenen, die jeweils durch den theoretischen Krafteinleitungspunkt gehen, und zwarFig. 2 Sections through the main body of a joint arrangement with three backlash-free ball joints in three Levels that go through the theoretical force application point, namely
Fig. 2 a Schnitt in der xz-Ebene,
Fig. 2b Schnitt Ln der xy-EberiB,
Fig. 2c Schmitt in der yz-EbeneFig. 2 a section in the xz plane,
2b section Ln of the xy-EberiB,
Fig. 2c Schmitt in the yz plane
Fig. 3 Gelenkonordnung mit drei spielfreien Kugelgelenken in einem Grundkörper und einem Krafteinleitungselement [perspektivisch).Fig. 3 Joint arrangement with three backlash-free ball joints in a base body and a force introduction element [perspective].
In Fig. 1 ist in einer Schemaskizze ein Prüfaufbau dargestellt mit einem Krafteinleitungselement 1, das beispielsweise als Radersatz eines Achs- oder FahrzeugprüfStandes dient und das in geeigneter Weise mit der zu prüfenden Achse 2 verbunden ist. Das Krafteinleitungselement 1 weist eine Gelenkanordnung oder einen Gelenkknoten 3 auf, der am theoretischen Krafteinleitungspunkt oder RadaufStandspunkt (RAP) 4 angeordnet■ist. Der Gelenkknoten 3 besteht aus drei spielfreien Kugelgelenken 5, B, 7, die mit Kraftübertragungselementen, z.B. Zug-/Druckstäben 5a, 6a, 7a verbunden sind. Über die Kraftübertragungselemente und über Betätigungselemente 5b, 6b, 7b können z.B. Kräfte oder Wege in den Gelenkknoten 3 eingeleitet werden, üie Betätigungselemente 5b, 6b, 7b können z.B. als hydraulische Betätigungszylinder ausgebildet sein.In Fig. 1, a test setup is shown in a schematic sketch with a force introduction element 1, which serves, for example, as a wheel replacement for an axle or vehicle test stand and which is connected in a suitable manner to the axle 2 to be tested. The force introduction element 1 has a joint arrangement or a joint node 3 which is arranged at the theoretical force introduction point or wheel contact point (RAP) 4. The joint node 3 consists of three backlash-free ball joints 5, B, 7, which are connected to force transmission elements, for example tension / compression rods 5a, 6a, 7a . For example, forces or paths can be introduced into the joint 3 via the force transmission elements and via actuation elements 5b, 6b, 7b, while actuation elements 5b, 6b, 7b can be designed as hydraulic actuation cylinders, for example.
Bei der dargestellten Anordnung fäll.t der theoretische Krafteinleitungspunkt bzw. Radaufstandspunkt 4 mit dem Mittelpunkt des Kugelgelenks 5 zusammen, d.h. das Kugelgelenk 5 ist am theoretisohen Kraftsinleitungspunkt 4 angeordnet. Die beiden'übrigen Gelenke 6 und 7 liegen in unmittelbarer Nähe des Gelenks 5 bzw. des RAP 4.In the arrangement shown, the theoretical force application point or wheel contact point 4 falls with the The center of the ball joint 5 together, i.e. the ball joint 5 is arranged at the theoretical force application point 4. The two remaining joints 6 and 7 are in the immediate vicinity Proximity of the joint 5 or the RAP 4.
Die Wirkungsrichtungen der Stäbe 5a, 6a, 7a stehen im wesentliehen senkrecht aufeinander und schneiden sich im Radaufstandspunkt 4 bzw. im theoretischen Krafteinleitungspunkt.The directions of action of the rods 5a, 6a, 7a are essentially perpendicular to each other and intersect at wheel contact point 4 or at the theoretical force introduction point.
-G--G-
Die Wirkungsrichtung des Stabes 5a definiert die x-Richtung, die des Stabes 6a die y-Richtung und die des Stabes 7a die z-Richtung. Die Stäbe 5a, 6a bilden daher die xy-Ebene, die Stäbe 5a, 7a die xz-Ebene und die Stäbe 6a, 7a die yz-Ebene.The direction of action of the rod 5a defines the x-direction, that of the rod 6a the y-direction and that of the rod 7a the z-direction. The bars 5a, 6a therefore form the xy plane, the bars 5a, 7a the xz plane and the bars 6a, 7a the yz plane.
Am Krafteinleitungselement 1 ist ein weiteres Gelenk 8 angeordnet. Dieses Gelenk ist über einen Hilfsstab 7c mit dem Stab 7a verbinden und dient zur Drehmomentabstützung des an der Achse 2 drehbar gelagerten Krafteinleitungselements 1, z.B. bei der Einleitung von Längskräften über das Gelenk 5 und den Stab 5a. Wenn das Krafteinleitungselement 1 fest mit der Achse 2 verbunden ist, z.B. bei Prüfungen mit gebremstem Rad, entfällt der Hilfsstab 7c bzw. er wird·abgeschaltet oder entfernt.A further joint 8 is arranged on the force introduction element 1. This joint is connected to the rod 7a via an auxiliary rod 7c and serves to support the torque of the force introduction element 1 rotatably mounted on the axis 2, for example when introducing longitudinal forces via the joint 5 and the rod 5a. If the force introduction element 1 is firmly connected to the axle 2, for example when testing with a braked wheel, the auxiliary rod 7c is omitted or it is switched off or removed.
In Fig. 3 ist die Gelenkanordnung 3 mit dem Krafteinleitirgselement 1 und die Anlenkung des Hilfsstabes 7c in einer perspektivischen Skizze dargestellt." Die Bezugsziffern entsprechen denen der Fig. 1. Die Skizze zeigt auch den in Fig. 2a - c mit weiteren Einzelheiten dargestellten Grundkörper 11 der Gelenkanordnung in einer konkreteren, jedoch immer noch schematisch dargestellten Form. Das Krafteinleitungselement 1 ist in Fig. 3 als ein im wesentlichen rundes Element dargestellt. Es kann jedoch auch, wie in Fig. 1 angedeutet, Trapezform oder eine andere geeignete Form aufweisen.In Fig. 3, the joint arrangement 3 is shown with the force introduction element 1 and the articulation of the auxiliary rod 7c shown in a perspective sketch. "The reference numbers correspond those of FIG. 1. The sketch also shows the base body shown in further details in FIGS. 2a-c 11 of the joint arrangement in a more concrete, but still shown schematically form. The force introduction element 1 is shown in Fig. 3 as a substantially round element. However, as in Fig. 1 indicated, trapezoidal shape or some other suitable shape.
Die in den Figuren 2a - c dargestellten Schnitte duch die Gelenkanordnung bzw. den Gelenkknoten 3 mit einem Grundkörper 11 gehen -jeweils durch den theoretischen Krafteinleitungspunkt bzw. RadaufStandspunkt 4. Der Grundkörper 11 kann beispielsweise als kubischer oder rechteckiger Körper ausgebildet sein und zylindrische Ansätze für einzelne Kugelgelenke aufweisen.The sections shown in Figures 2a-c through the The joint arrangement or the joint node 3 with a base body 11 each go through the theoretical force introduction point or wheel support point 4. The base body 11 can, for example, be designed as a cubic or rectangular body be and cylindrical lugs for single ball joints exhibit.
Die Fig. 2a mit dem Schnitt in der xz-Ebene zeigt das spielfreie Kugelgelenk 5 mit einem Kugelkopf 5' und einem Kugelzapfen 5'1. Der Kugelzapfen 5'1 ist mit dem Stab 5a in geeig-eter Weise verbunden, z.B. verschweißt. 52a with the section in the xz plane shows the backlash-free ball joint 5 with a ball head 5 ′ and a ball pivot 5 ′ 1 . The ball stud 5 '1 is connected to the rod 5a in geeig-eter manner, for example welded. 5
Das Kugelgelenk 5 ist in einer Ausdrehung 12 des Grundkörpers 11 angeordnet. In die Ausdrehung 12 ist eine mit einem Durchbruch versehene Lagerschale 13 eingesetzt, über die der Kugelkopf 5' mit dem Grundkörper 11 nach der in Patentanmeldung P 33 o1 543.ο beschriebenen Weise verbunden ist. Die hierfür erforderlichen Klemm- und Löseschrauben sind an der Lagerschale 13 angeordnet und der Übersichtlichkeit halber nur schematisch angedeutet.The ball joint 5 is arranged in a recess 12 in the base body 11. In the recess 12 is one with a Throughout provided bearing shell 13 used, over which the ball head 5 'with the base body 11 according to the patent application P 33 o1 543.ο is connected in the manner described. The clamping and loosening screws required for this are arranged on the bearing shell 13 and the clarity only indicated schematically for the sake of
Unterhalb des Kugelgelenks 5 ist das Kugelgelenk 7 im Grundkörper 11 angeordnet. Das Kugelgelenk 7 ist größer ausgebildet als das Kugelgelenk 5, so daß über das Gelenk 7 höhere Kräfte übertragbar sind.The ball joint 7 is arranged in the base body 11 below the ball joint 5. The ball joint 7 is made larger than the ball joint 5, so that higher forces can be transmitted via the joint 7.
In gleicher Weise wie bei Kugelgelenk 5 ist bei Kugelgelenk 7 ein Kugelkopf 7' mit einem Kugelzapfen 71' und dieser mit dem Stab 7a verbunden. Über eine mit einem Durchbruch versehene Lagerschale 14 ist der Kugelkopf 7' mit Hilfe von Klemm- und Löseschrauben spielfrei im Grundkörper 11 gelagert. In the same way as in the case of the ball joint 5, in the case of the ball joint 7, a ball head 7 'is connected to a ball pin 7 1 ' and this is connected to the rod 7a . The spherical head 7 ′ is supported without play in the base body 11 by means of clamping and loosening screws via a bearing shell 14 provided with an opening.
Die in Figuren .2b und 2c zeigen die der Figur 2a entsprechenden Schnitte/der durch den Krafteinleitungspunkt 4 gehenden xy-Ebene und der yz-Ebene mit dem RadaufStandspunkt 4, den Kugelgelenken 5, 6, 7, den, Zug-/Druckstäben 5a, 6a, 7a den Lagerschalen 13, 14 und 15 sowie dem Grundkörper 11. In der Figur 2c sind alle drei Kugelgelenke erkennbar, da sie in der hier dargestellten yz-Schnittebene liegen.Figures 2b and 2c show the sections corresponding to Figure 2a / the xy plane going through the force introduction point 4 and the yz plane with the wheel contact point 4, the ball joints 5, 6, 7, the tension / compression rods 5a, 6a, 7a the bearing shells 13, 14 and 15 and the base body 11. All three ball joints can be seen in FIG. 2c, since they lie in the yz sectional plane shown here.
Die Kugelgelenke können auch so angeordnet werden, daß alle Gelenke in der xy- oder der xz-Ebene liegen.The ball joints can also be arranged so that all joints lie in the xy or xz plane.
Der Gelenkknoten 3 kann anstelle von drei Kugelgelenken auch lediglich zwei Gelenke aufweisen.The joint node 3 can instead of three ball joints also have only two joints.
Bei einem Gelenkknoten mit drei Gelenken können diese auch mit gleichem Abstand zu einem theoretischen Krafteinleitungspunkt angeordnet werden.In the case of a joint node with three joints, these can also be at the same distance from a theoretical force application point to be ordered.
Die einzelnen Kugelgelenke können in nicht dargestellter Weise durch Manschetten oder ähnliche' Dichtelemente z.B. gegen Staub abgedichtet werden. Die Manschetten oder Dichtelemente können z.B. zwischen den Zug-/Druckstäben 5a, 6a, 7a und dem Grundkörper 11 angeordnet sein.The individual ball joints can, in a manner not shown, by means of collars or similar sealing elements e.g. be sealed against dust. The cuffs or sealing elements can e.g. between the tension / compression rods 5a, 6a, 7a and the base body 11 can be arranged.
Claims (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=6194089
Family Applications (1)
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Also Published As
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