DE4111265C2

DE4111265C2 - Circumferential bending test device, in particular for a motor vehicle rim

Info

Publication number: DE4111265C2
Application number: DE4111265A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Hasselmeyer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1991-04-08
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2011-04-09
Also published as: DE4111265A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Umlaufbiege-Prüfvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Grundsätzliche Voraus setzung für ein brauchbares Prüfergebnis ist eine derartige Ausgestaltung der Prüfvorrichtung, daß sie die Betriebsbedingungen des Prüflings möglichst genau nachbildet, in ihm also während des Prüfverfahrens möglichst die gleichen Spannungen und Momente vorliegen wie während des Betriebs, bei einer Kraftfahrzeugfelge also während des Fahrbetriebs, insbesondere während Kurvenfahrten. Diese Voraussetzung ist bei bekannten Umlaufbiege-Prüfvorrichtun gen nicht im erforderlichen Maße erfüllt.The invention relates to a circular bending test device according to the preamble of claim 1. Basic advance Setting for a usable test result is one Design of the test device that the operating conditions replicates the test item as precisely as possible, i.e. during it of the test procedure, if possible, the same tensions and moments are present as during operation, with a motor vehicle rim So while driving, especially when cornering. This requirement is in the case of known rotary bending test devices not met to the extent necessary.

Betrachtet man zur Erläuterung der der Erfindung zugrundeliegen den Problematik zunächst die Fig. 1 und 2, in denen schema tisch die bei Kurvenfahrt auf eine Fahrzeugfelge ausgeübten Kräfte und Momente dargestellt sind, so erkennt man in Fig. 1, daß auf die Felge 1, die in üblicher Weise starr mit dem Achs zapfen 2 verbunden ist, von der Straßenoberfläche 3 her die Aufstandskraft F_A wirkt, und daß bei Kurvenfahrt die dann vom Fahrzeug her auf den Achszapfen 2 ausgeübte Querkraft -F_S kompen siert wird durch die gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete, von der Reibung der Straßenoberfläche ausgeübte Kraft F_S. Die beiden letztgenannten Kräfte bilden also ein Kräftepaar, dessen Angriffspunkte um den halben Durchmesser D der Felge (bei bereif ter Felge: Rollradius) gegeneinander versetzt an dieser liegen.Considering for explanation of the invention underlying the problem initially to FIGS. 1 and 2 in which schematically illustrated in cornering on a vehicle rim exerted forces and moments, one 1 seen in FIG., That on the rim 1, the rigidly in a conventional manner with the axle pin 2 is connected, from the road surface 3 produces the contact force F _A acts, and is Siert that when cornering the lateral force F _S then exerted by the vehicle forth on the journal 2 compen by the equal but oppositely directed force F _S exerted by the friction of the road surface. The latter two forces therefore form a pair of forces, the points of attack of which are offset by half the diameter D of the rim (in the case of a frosted rim: rolling radius).

In Fig. 2 ist auch der Verlauf des von dem beschriebenen Kräfte paar ausgeübten Moments innerhalb der Felge 1 dargestellt. Ent scheidend für die sich im tatsächlichen Betrieb des Prüflings einstellenden Kräfte- und Momentenbeanspruchungen ist eine Unsymmetrie bezüglich der Felgen- oder Drehachse 4.In FIG. 2, the course is shown of the forces of the described few applied moment within the rim 1. An asymmetry with respect to the rim or axis of rotation 4 is decisive for the forces and moments that arise during actual operation of the test object.

Fig. 3 zeigt den üblichen Aufbau einer Umlaufbiege-Prüfvorrich tung, Fig. 4 in Analogie zu Fig. 2 eine Darstellung nicht nur der Kräfte, sondern auch des Momentenverlaufs im Prüfling. Der wiederum mit 1 bezeichnete, starr mit dem Achszapfen 2 verbundene Prüfling ist in der Aufnahme 10 gehalten, die ihrerseits in Drehverbindung mit einem im Gestell 11 der Prüfvorrichtung enthaltenen Antrieb steht. Die Aufnahme 10 enthält als wesentliche Bestandteile den Flansch 12, der eine Abstützung der dem Achszapfen 2 abgekehrten Stirnseite des Prüflings darstellt, sowie den Spannring 13, der mittels Schraubverbindungen 14 am Flansch 12 gehalten ist und dazu dient, zusammen mit dem Flansch 12 eine axiale Halterung des Prüflings 1 vorzunehmen. Die Abstützung desselben in Umfangsrichtung kann beispielsweise durch eine den in Fig. 3 linken Rand des Prüflings 1 aufnehmende Vertiefung im Flansch 12 gebildet sein. Fig. 3 shows the usual structure of a circulation bending test device, Fig. 4 in analogy to Fig. 2 shows not only the forces, but also the torque curve in the test specimen. The test specimen, again designated 1 , rigidly connected to the journal 2 is held in the receptacle 10 , which in turn is in rotary connection with a drive contained in the frame 11 of the test device. The receptacle 10 contains as essential components the flange 12 , which supports the end face of the test specimen facing away from the axle pin 2 , and the clamping ring 13 , which is held on the flange 12 by means of screw connections 14 and serves, together with the flange 12, to provide an axial holder of the device under test 1 . The support of the same in the circumferential direction can be formed, for example, by a recess in the flange 12 which accommodates the left edge of the test specimen 1 in FIG. 3.

Zur Nachbildung der in den Fig. 1 und 2 im Betrieb auftre tenden Belastung -F_A wird in der Anordnung nach den Fig. 3 und 4 auf den Radzapfen 2 die Belastungskraft F_V aufgebracht, und zwar in einem vorgegebenen Abstand 1 von der Mittelebene des Prüflings 1, so daß sich in dem Achszapfen 2 der in Fig. 4 dargestellte Momentenverlauf über der Länge 1 ergibt. Dieses Moment wird durch ein von der Aufnahme 10 erzeugtes Gegenmoment kompensiert, und zwar dadurch, daß sich der Prüfling 1 in Fig. 3 rechts oben am Spannring 13 und links unten am Flansch 12 abstützt. Diese Stellen der Aufnahme 10 üben die in Fig. 4 mit Fh_o und Fh_u bezeichneten Reaktionskräfte aus; der Verlauf der von diesen Reaktionskräften im Prüfling 1 erzeugten Reaktions momente ist in Fig. 4 ebenfalls eingetragen. Bereits aus dieser Figur erkennt man, daß - in Abweichung von den im Betrieb des Prüflings 1 vorliegenden Verhältnissen gemäß Fig. 2 - während der Prüfung bezüglich der Drehachse 4 symme trische Verhältnisse vorliegen. To simulate the stress -F _A occurring in operation in FIGS . 1 and 2, the loading force F _{V is} applied to the wheel journal 2 in the arrangement according to FIGS . 3 and 4, namely at a predetermined distance 1 from the center plane of the Test object 1 , so that the torque curve shown in FIG. 4 over the length 1 results in the journal 2 . This moment is compensated for by a counter-torque generated by the receptacle 10 , namely in that the test object 1 in FIG. 3 is supported at the top right on the clamping ring 13 and at the bottom left on the flange 12 . These points of the receptacle 10 exert the reaction forces designated Fh _o and Fh _u in FIG. 4; the course of the reaction moments generated by these reaction forces in the test specimen 1 is also entered in FIG. 4. Already from this figure it can be seen that - in deviation from the conditions present in the operation of the test object 1 according to FIG. 2 - there are symmetrical ratios 4 during the test with respect to the axis of rotation.

Noch deutlicher läßt dies Fig. 5 erkennen, in der angenommen ist, daß der Prüfling 1 eine Felge ist und gerade eine der zu seiner Befestigung dienenden Radschrauben - mit 15 bezeichnet - oben steht, während eine andere Radschraube 16 sich gerade in der Zeichenebene unten befindet. Die Radschrauben liegen auf einem Kreis mit dem Durchmesser x, und die an den Radschrauben 15 und 16 auftretenden Kräfte sind mit F_o und F_u bezeichnet. Die erwähnte Symmetrie der Belastungsverhältnisse in der bekannten Prüfvorrichtung gemäß Fig. 3 kommt dadurch zum Ausdruck, daß die Kräfte F_o und F_u betragsmäßig gleich groß sind.This can be seen even more clearly in FIG. 5, in which it is assumed that the test specimen 1 is a rim and just one of the wheel bolts serving to fasten it - designated by 15 - is at the top, while another wheel bolt 16 is currently located in the drawing plane below . The wheel bolts lie on a circle with the diameter x, and the forces occurring at the wheel bolts 15 and 16 are denoted by F _o and F _u . The symmetry of the load conditions mentioned in the known test device according to FIG. 3 is expressed in that the forces F _o and F _u are of equal magnitude.

Wie durch diese Betrachtungen anschaulich gezeigt, besitzen die bekannten Umlaufbiege- Prüfvorrichtungen also den grundsätzlichen Nachteil, daß sie über den Druchmesser des Prüflings symmetrische Belastungen in ihm hervorrufen, während die bestriebsmäßigen Belastungen durch eine deutliche Unsymmetrie bezüglich der Drehachse bzw. der Achse des Prüflings gekennzeichnet sind.As is clearly shown by these considerations, the known circular bending Testing devices so the fundamental disadvantage that they have the diameter of the Test specimen cause symmetrical loads in it, while the operational Loads due to a clear asymmetry with respect to the axis of rotation or the axis of the Test specimen are marked.

Vor diesem Hintergrund ist aus der DE 33 21 827 C1 ein Verfahren zur Regelung von Prüfmaschinen mit Unwuchtbelastung sowie eine zugehörige Prüfvorrichtung bekannt. Bei dieser Prüfvorrichtung ist eine Radscheibe mit einer Felge zu einem Fahrzeugrad zusammengeschweißt, welches am Rand der Felge mit mehreren Spannelementen auf einem Maschinengestell festgeschraubt ist. Eine solchermaßen ähnliche radial an einer Felge ansetzende Klemmvorrichtung an einer gattungsgemäßen Prüfvorrichtung ist beispielsweise auch aus der GB 1 438 200 bekannt.Against this background, DE 33 21 827 C1 describes a method for regulating Testing machines with unbalance loading and an associated test device are known. At this test device is a wheel disc with a rim to a vehicle wheel welded together, which on the edge of the rim with several clamping elements is screwed onto a machine frame. Such a similar radial on one Rim attaching device is on a generic test device for example also known from GB 1 438 200.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Umlaufbiege- Prüfvorrichtung zu schaffen, die mit geringem Aufwand sicherstellt, daß sich während des Prüfvorgangs am und im Prüfling unsymmetrische Belastungsverhältnisse entsprechend den sich im Betrieb des Prüflings tatsächlich einstellenden Belastungen ergeben. The invention has for its object to provide a generic circulation bending To create test device that ensures with little effort that during the Test process on and in the test object asymmetrical load conditions according to actually occurring loads result in the operation of the test object.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Umlaufbiege-Prüfvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.The solution to this problem according to the invention consists in a circular bending test device with the characterizing features of the main claim, advantageous training of Invention describe the subclaims.

Die Erfindung geht also von der Erkenntnis aus, daß für die realitätsfremde Symmetrie der Belastungsverhältnisse, die sich bei den bekannten Prüfvorrichtung dieser Art einstellt, letztlich die Einspannung des Prüflings in Richtung seiner Achse in der Aufnahme verantwortlich ist, und vermeidet den daraus resultierenden Nachteil des Standes der Technik dadurch, daß zwar die Abstützung der dem Achszapfen und damit der Prüfkrafteinleitung abgekehrten Stirnseite des Prüflings beibehalten bleibt, jedoch auf eine Abstützung der achszapfen seitigen Stirnseite des Prüflings verzichtet und statt dessen im Bereich der Dreh- oder Prüflingsachse eine zugfeste Anlenkung des Achszapfens vorgesehen wird.The invention is therefore based on the knowledge that for non-realistic symmetry Load conditions that arise in the known test device of this type, ultimately the clamping of the test specimen in the direction of its axis in the mount is responsible and avoids that resulting disadvantage of the prior art in that that although the support of the journal and thus the The introduction of the test force faces away from the front of the test object is retained, but on a support of the axle journals side of the test piece and instead A tensile linkage in the area of the rotating or test object axis of the journal is provided.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 6, 7 und 8 erläutert, von denenAn embodiment of the invention is explained below with reference to FIGS. 6, 7 and 8, of which

Fig. 6 einen Axialschnitt durch die Aufnahme mit den während des Prüfverfahrens auftretenden Kräften, Fig. 6 is an axial section through the receptacle with the occurring forces during the test method,

Fig. 7 die Belastungen des Prüflings und Fig. 7 shows the loads of the specimen and

Fig. 8 eine Darstellung entsprechend Fig. 5 wiedergeben. Fig. 8 show a representation corresponding to FIG. 5.

Betrachtet man zunächst Fig. 6, so ist der wiederum mit 1 bezeichnete Prüfling, der starr mit dem in Fig. 6 nach rechts weisenden Achszapfen 2 verbunden ist und von einem nicht gezeichneten Antriebsmotor der Prüfvorrichtung her um die Drehachse 4 gedreht wird, in der Aufnahme 20 gehalten, die als wesentliche Bestandteile die mit dem nicht gezeichneten Antriebsmotor in Drehverbindung stehende Scheibe 21 und den nur die Aufstandskraft F_Vm aufnehmenden, am Umfang des Prüflings 1 angreifenden Ring 22 enthält. Dieser Ring ist bei 23 im Längs schnitt ballig ausgeführt, so daß sich der Prüfling 1 an ihm in Umfangsrichtung im wesentlichen längs einer Umfangslinie definiert abstützt und relative Schwenkbewegungen ausführen kann. Der Ring 23 kann übrigens durch eine konische Form der (in Fig. 6 nach rechts weisenden) Auflagefläche der Scheibe 21 ersetzt sein. Wiederum wirkt auf die durch Prüfling 1 und Achszapfen 2 gebildete starre Anordnung im Abstand l von der Mittelebene des Prüflings die Belastungskraft F_V ein, so daß sich der in Fig. 7 dargestellte Momentenverlauf im Achszapfen 2 ergibt. Zur Kompensation dieses Moments dient einerseits die Abstützung des in Fig. 6 linken unteren Bereichs der Stirnfläche 24 des Prüflings 1 an der Scheibe 21, die dort eine Kraft Fh_u auf den Prüfling 1 ausübt, und die im wesentlichen durch die Zugstange 25 gebildete gelenkige Zugver bindung zwischen dem prüflingsseitigen Ende der Radnabe 2 einerseits und dem zentralen Bereich 26 der Scheibe 21 anderer seits; die Zugstange 25 verläuft im wesentlichen auf der Drehachse 4. Die - der Gegenkraft Fh_u entgegengerichtete - Zugkraft Fh_m, die durch die Zugverbindung 25 ausgeübt wird, hat den in Fig. 7 aufgetragenen Momentenverlauf über dem unteren Radius des Prüflings 1 zur Folge, so daß sich, wie ein Vergleich mit Fig. 2 zeigt, in gewünschter Weise unsymme trische Belastungsverhältnisse während des Prüfvorgangs ein stellen, wie sie auch im Betrieb des Prüflings vorliegen.Referring first to Fig. 6, as is the turn designated by 1 specimen which is rigidly connected to the in Fig. 6 to the right pointing journal 2 and is rotated by a not shown drive motor of the testing device forth about the pivot axis 4, in the receptacle 20 held, which contains as essential components the disk 21 which is in rotary connection with the drive motor, not shown, and the ring 22 , which only absorbs the contact force F _Vm and acts on the circumference of the test specimen 1 . This ring is crowned at 23 in the longitudinal section, so that the test specimen 1 is supported on it in the circumferential direction substantially along a circumferential line and can perform relative pivoting movements. Incidentally, the ring 23 can be replaced by a conical shape of the bearing surface of the disk 21 (pointing to the right in FIG. 6). Again, the load force F _V acts on the rigid arrangement formed by the test object 1 and the axle journal 2 at a distance l from the center plane of the test object, so that the torque curve shown in FIG. 7 results in the axle journal 2 . To compensate for this moment, on the one hand, the support of the lower left area of the end face 24 of the test specimen 1 in FIG. 6 on the disk 21 , which exerts a force Fh _u thereon on the test specimen 1 , and the articulated pull ver which is essentially formed by the pull rod 25 bond between the test specimen end of the wheel hub 2 on the one hand and the central region 26 of the disk 21 on the other hand; the pull rod 25 runs essentially on the axis of rotation 4 . The tensile force Fh _m , which is directed against the counterforce Fh _u , and which is exerted by the train connection 25 , results in the torque curve plotted in FIG. 7 over the lower radius of the test specimen 1 , so that, as a comparison with FIG. 2 shows , set asymmetrical load conditions in the desired manner during the test procedure, as they also exist in the operation of the test object.

Fig. 8 zeigt die Verhältnisse im Bereich der oberen und unteren Radschraube 15 und 16 bei Beanspruchung der Felge 1 durch eine Seitenkraft -F_S (unter Vernachlässigung der Aufstandskraft). Auch hier erkennt man deutlich den unsymmetrischen Momentenver lauf über dem Durchmesser des Prüflings 1, wobei charakteristisch die Tatsache ist, daß, wie sich leicht zeigen läßt, die Kraft F_u betragsmäßig um den Betrag der Seitenkraft F_S größer ist als die Reaktionskraft F_o. Fig. 8 shows the situation in the area of the upper and lower wheel bolts 15 and 16 when the rim 1 is subjected to a lateral force F _S (neglecting the contact force). Here, too, one can clearly see the unbalanced torque run over the diameter of the test specimen 1 , whereby the fact that, as can easily be shown, the force F _u is larger by the amount of the lateral force F _S than the reaction force F _{o is characteristic} .

Verständlicherweise kann die Radlast durch entsprechende Wahl der Prüfkraft F_V eingestellt werden. Durch Veränderung der "Hebelarmlänge" l kann das Verhältnis von Seitenkraft F_S zu Aufstandskraft F_A eingestellt werden. Die Grenzen sind gegeben durch Geradeausfahrt, d. h. F_S = 0; dann ist l = 0. Für Kurvenfahrt mit maximaler Querbeschleunigung und µ = 1 ist auch das Verhältnis 1, und es ergibt sich für den Hebel arm l = D/2.Understandably, the wheel load can be adjusted by selecting the test force F _V accordingly. By changing the "lever arm length" l, the ratio of lateral force F _S to contact force F _{A can be} adjusted. The limits are given by driving straight ahead, ie F _S = 0; then l = 0. For cornering with maximum lateral acceleration and µ = 1, the ratio is 1, and the lever arm l = D / 2.

Mit der Erfindung ist demgemäß eine gattungsgemäße Umlaufbiege- Prüfvorrichtung geschaffen, die eine optimale Annäherung der Prüfbedingungen an die im Betrieb des Prüflings tatsächlich auftretenden Belastungsverhältnisse ermöglicht.The invention accordingly provides a generic circular bending Test device created that an optimal approximation of the test conditions to those actually in operation of the test object occurring load conditions.

Claims

1. Circumferential bending test device with a receptacle for a test specimen, in particular a motor vehicle rim, which is rigidly provided with an axle journal protruding from one of its end faces for applying forces to simulate moments occurring during operation of the test specimen, the receptacle being - in addition to a circumferential support for the Test specimen - a support for the other end face of the test specimen facing away from the axle pin for generating reaction moments, characterized in that, without axial clamping of the test specimen ( 1 ), a tensile linkage ( 25 ) of the test specimen on the test specimen running along its axis ( 4 ) is also provided End of the journal ( 2 ) is provided.

2. Testing device according to claim 1, characterized by tensile articulation ( 25 ) of the axle journal ( 2 ) on a central area ( 26 ) of a disk-like part ( 21 ) of the receptacle ( 20 ) which also forms the support.

3. Test device according to claim 1 or 2, characterized in that the tensile linkage contains a pull rod ( 25 ).

4. Testing device according to claim 1 or 2, characterized in that that the tensile linkage contains a tension spring.

5. Testing device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the circumferential support is formed by a ring ( 22 ) with circumferential line contact ( 23 ) of the test specimen ( 1 ).