DE3811771A1 - Pruefvorrichtung fuer die lebensdaueruntersuchung, funtionspruefung und kennlinienermittlung von torsionsschwingungsdaempfern und zweimassenschwungraedern - Google Patents

Description

Torsionsschwingungsdämpfer und Zweimassenschwungräder sind drehelastische Teile, die meist Federn, Lager und Reibungs- oder Viscodämpfung enthalten. Sie werden am Abtrieb von Kolbenmotoren zur Reduktion des Ungleichför­ migkeitsgrades der Drehbewegung und zur akustischen Entkopplung von Motor und Fahrgastzelle eingesetzt. Dabei erfahren die Feder-, Dämpfungs-, Lager- und Dichtungselemente dieser Bauteile eine aus mehreren Kompo­ nenten zusammengesetzte Beanspruchung durch

• - die Zentrifugalkräfte
• - die Erwärmung in der Nähe des Motorraumes
• - die zu übertragenden Drehmomente
• -die überlagerten Drehschwingungen und
• - die Taumelbewegung, verursacht durch die Verformungen der Kurbelwelle.

Lebensdaueruntersuchungen unter Einsatzbedingungen werden heute nahezu ausschließlich im Versuch am Motor durchgeführt, der zwar realistisch für die Beurteilung der Lebensdauer, aber wenig geeignet ist, die o. g. Beanspruchungskomponenten getrennt zu untersuchen und damit ihren Schädigungsbeitrag zu ermitteln. Zur Aufnahme von dynamischen Feder­ kennlinien (Moment über Winkel während der Rotation und Belastung) sind die Motorversuche darüber hinaus überhaupt nicht geeignet.

Eine Prüfvorrichtung für Drehschwingungsdämpfer ist aus DE 34 12 133 bekannt; die dort beschriebene Prüfvorrichtung rotiert den Prüfling jedoch nicht, sondern zwingt ihm lediglich oszillierende Drehschwingungen auf. Zur wirklichkeitsnahen Funktionsprüfung insbesondere der in den Drehschwingungsdämpfern enthaltenen Federn, Lager und Reibungsdämpfern ist jedoch deren Fliehkraftbelastung bis mindestens zu den bei Pkw- Motoren üblichen Höchstdrehzahlen erforderlich. Bei Viskosedämpfung ist die dynamische Prüfung auch deshalb unerläßlich, weil sich der Öldruck und damit die Dämpfungswirkung mit der Drehzahl ändern. Bei der Prüfvor­ richtung nach DE 34 12 133 kann außerdem die Taumelbewegung, die durch die Kurbelwelle verursacht wird, nicht simuliert werden.

Einen Prüfstand für rotierende Drehschwingungsdämpfer beschreibt die DE 29 36 403. Damit kann eine während der Rotation nicht veränderbare Drehwinkelverspannung zwischen Primär- und Sekundärmasse verwirklicht werden. Die Ungleichförmigkeit der Drehbewegung wird durch eine im Antriebsstrang angeordnete Doppelgelenkwelle erzeugt. Dadurch sind Rotationsdrehzahl und Ungleichförmigkeitsgrad im Frequenzverhältnis von 1 : 2 fest zugeordnet. Durch diese beiden Einschränkungen - die konstante Verspannung und die feste Zuordnung von Drehzahl und Ungleichförmigkeitsgrad - ist der Prüfstand nur für einen begrenzten Anwendungsbereich geeignet.

Daher besteht bei Herstellern und Anwendern von Torsionsschwingungs­ dämpfern und Zweimassenschwungrädern Bedarf an einem Prüfstand, der die o. g. Beanspruchungen realistisch und nach den Komponenten getrennt simuliert sowie die Aufnahme von dynamischen Federkennlinien unter sämtlichen Betriebsbedingungen erlaubt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie folgt gelöst (Fig. 1):

Ein geeigneter Antrieb 1 (z. B. Elektromotor oder Hydromotor mit Über­ setzung ins Schnelle, wie in DE 35 01 342 beschrieben) treibt einen rotationssymmetrischen Hydrozylinder 2, der in Lagern 3 gelagert ist. Der Prüfkopf 4 ist fest mit dem umlaufenden Gehäuse des Hydrozylinders verbunden. Der Prüfkopf wird an seiner freien Seite nach Einbau des Prüflings (Torsionsschwingungsdämpfer oder Zweimassenschwungrad) durch eine torsionssteife, biegeelastische Membran 5 und einen Spannring 6 abgeschlossen. Der Prüfling besteht dabei aus einer zur Lastaufnahme dienenden Primärmasse 7 und einer über Feder- und Dämpfungselemente damit verbundenen Sekundär- oder Lastabtriebsmasse 8. Die Primärmasse 7 ist an der die Kurbelwelle simulierenden Welle 9 des Hydrozylinders befestigt. Die Sekundärmasse 8 ist über die Membran 5 und den Prüfkopf 4 mit dem Gehäuse 10 kraftschlüssig verbunden. Eine Verdrehung der Welle 9 gegenüber dem Gehäuse 10 des Torsionszylinders bewirkt damit eine Ver­ spannung der Primär- und Sekundärmasse. Die durch den Antrieb 1 be­ wirkte Rotation des Hydrozylinders 2 und die Verspannung des Prüflings sind dabei völlig unabhängig voneinander. Dadurch können beliebige Drehzahl-, Verformungs- und Momentenverläufe unabhängig voneinander realisiert werden.

Der rotationssymmetrische Hydrozylinder 2 in Flügelzellenbauweise (maximaler Drehwinkel ca. ±50°C) ist technisch gelöst, genauso wie die Zuführung der zum Betrieb des Zylinders notwendigen Drucköl­ versorgung 11 sowie die Zuführung des Meßstromes 12 und der Abgriff der Meßsignale 13 (Moment, Verdrehwinkel) in den bis zu einer Drehzahl von n = 8000/min rotierenden Hydrozylinder.

Da die Primärmasse im Kolbenmotor direkt am Abtriebsflansch der Kurbel­ welle befestigt ist, macht sie die durch die Gas- und Massenkräfte hervor­ gerufenen Taumelbewegungen mit. Um diese Taumelbewegungen in realistischer Weise simulieren zu können, wird an der Sekundärmasse 8 ein Hebel 14 befestigt. Am Ende des Hebels 14 wird über ein Lager 15, z. B. mittels eines Zylinders 16 eine konstante oder gesteuerte variable Kraft einge­ leitet. Durch diese Anordnung wird eine mit der Drehzahl des Hydro­ zylinders 2 umlaufende Taumelbewegung zwischen der Primärmasse 7 und der Sekundärmasse 8 hervorgerufen. Die Größe der Taumelbewegung hängt ab von der durch den Zylinder 16 aufgebrachten Kraft.

Der Prüfkopf 4 wird mit einer Heizkammer 17 umgeben, um die in Motor­ nähe herrschenden Temperaturen kontrolliert simulieren zu können. Die Aufheizung kann dabei z. B. elektrisch oder, wie in Fig. 1, mit Warmluft 18 erfolgen. Die Heizkammer 17 ist geteilt und zur Montage des Prüfteils abnehmbar.

Sämtliche Beanspruchungen können durch Regler und Sollwertgeber (z. B. Rechner) auf alle beliebigen gewünschten Belastungsprofile gesteuert werden. Die Aufnahme von Kennlinien ist in jeder Belastungs­ kombination möglich.

Claims (3)

1. Prüfmaschine für die dynamische Lebensdaueruntersuchung, Funktions­ prüfung und Kennlinienermittlung von Torsionsschwingungsdämpfern und Zweimassenschwungrädern, gekennzeichnet dadurch, daß das Ver­ spannen der elastischen Elemente zwischen der Primärmasse (7) und der Sekundärmasse (8) des Prüflings durch einen rotationssymmetrischen Hydrozylinder (2) erfolgt, der unabhängig vom Verlauf der Verspannung angetrieben wird.

2. Prüfmaschine wie in Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Simulation der Taumelbewegung, die durch die Verformung der Kurbel­ welle eines Kolbenmotors an der Primärmasse (7) des Prüflings hervor­ gerufen wird, eine konstante oder gesteuerte variable Kraft über einen Hebel (14) auf die Sekundärmasse (8) aufgebracht wird.

3. Prüfmaschine wie in Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Simulation der durch den Motor verursachten thermischen Belastung eine Heizkammer vorgesehen ist.