DE4201639A1 - Simulator fuer homokinetische gelenke - Google Patents
Simulator fuer homokinetische gelenkeInfo
- Publication number
- DE4201639A1 DE4201639A1 DE19924201639 DE4201639A DE4201639A1 DE 4201639 A1 DE4201639 A1 DE 4201639A1 DE 19924201639 DE19924201639 DE 19924201639 DE 4201639 A DE4201639 A DE 4201639A DE 4201639 A1 DE4201639 A1 DE 4201639A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ball
- holding element
- rotor
- test
- test specimens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 77
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 2
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 18
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 abstract description 15
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 15
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 6
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 6
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000006798 ring closing metathesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012956 testing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
- G01M13/04—Bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
- F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
- F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
- F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
- F16D3/226—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts the groove centre-lines in each coupling part lying on a cylinder co-axial with the respective coupling part
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/56—Investigating resistance to wear or abrasion
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
- G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
- G01N33/30—Oils, i.e. hydrocarbon liquids for lubricating properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2250/00—Manufacturing; Assembly
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
- F16D2300/06—Lubrication details not provided for in group F16D13/74
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft allgemein eine Einrichtung zum Simu
lieren der Kugelroll- und Gleitverhältnisse in Kugellaufrin
nen von homokinetischen Gelenken.
Homokinetische Gelenke sind überall dort im Einsatz, wo auf
einanderfolgende Wellenabschnitte bei einem von der Flucht
lage abweichenden Winkel ein Drehmoment übertragen müssen,
beispielsweise bei der Drehmomentübertragung von PKW-Motoren
auf die Antriebsräder. Das homokinetische Gelenk hat im Ge
gensatz zum Kreuzgelenk aufgrund seiner Geometrie die Eigen
schaft, daß keine Winkelbeschleunigungen auftreten. Das Ver
hältnis der Eingangsdrehzahl zur Ausgangsdrehzahl ist in je
der Winkelphase der Welle das gleiche. Dies ist auch der
Grund, weshalb homokinetische Gelenke aus Komfortgründen be
vorzugt im Automobilbau eingesetzt werden.
Die homokinetischen Gelenke stellen ein empfindliches Teil dar.
Die Lebensdauer dieser homokinetischen Gelenke muß zum Bei
spiel in einem Kraftfahrzeug unter erschwerten Prüfbedingun
gen ca. 150-200 000 km betragen. Diese Forderung setzt vor
aus, daß neben der exakten Geometrie auch optimale Werkstoffe
und besonders geeignete Schmierstoffe eingesetzt werden. Dies
sind heute im Automobilbereich konsistente Schmierstoffe
(Fette). Bei dem homokinetischen Gelenk handelt es sich um
ein "Sicherheitsteil". Geht ein homokinetisches Gelenk bei
einem Fahrzeug mit Frontantrieb zu Bruch, so kann die Lenkfä
higkeit des Fahrzeugs in Frage gestellt sein.
Für die Lebensdauer und die Dauer der Funktionsfähigkeit
eines homokinetischen Gelenks ist deshalb die Auswahl der
Werkstoffe und insbesondere auch die Auswahl der Schmier
stoffe von größter Bedeutung.
Die Prüfung von homokinetischen Gelenken hinsichtlich ihrer
Materialeigenschaften und/oder hinsichtlich ihrer Schmier
stoffeigenschaften wird grundsätzlich in einem betriebssimu
lierenden Versuch durchgeführt.
Es sind hierzu Gelenkwellenprüfstände bekannt, in denen zwei
komplette, je zwei homokinetische Gelenke enthaltende Gelenk
wellen unter gegenseitiger Drehvorspannung im Ringschluß hin
tereinander geschaltet sind und mit konstanten Neigungswin
keln in den Gelenken Prüfläufen unterzogen werden. Um aussa
gefähige Prüfergebnisse zu erhalten, sind bei den aus der
Praxis übernommenen Originaldrehzahlen und Originaldrehmomen
ten langwierige Prüfläufe von bis zu mehreren Wochen notwen
dig. Darüber hinaus sind, um optimale Werkstoffe und Schmier
stoffe und deren Kombinationen zu ermitteln, eine Vielzahl
von Einzelversuchen notwendig. Mit Gelenkwellenprüfständen
sind aber solche Versuchsreihen schon allein aus Zeitgründen
kaum durchführbar. Während eines Probelaufs läßt sich zwar
die Drehzahl und die Drehmomentbelastung verändern, die Bela
stungsrichtung bleibt jedoch - bedingt durch die nur in eine
Richtung wirkende Drehvorspannung - stets dieselbe. Ein wei
terer Nachteil ist die große Zahl der für einen Prüflauf ein
zusetzenden und anschließend zu untersuchenden Gelenke. Nicht
zuletzt sind derartige Gelenkwellenprüfstände ausgesprochen
aufwendig.
Aus der DE-OS 32 06 971 ist eine Einrichtung zur Prüfung von
Werkstoff- und Schmierstoffeigenschaften der in Frage kommen
den Werkstoffe und Schmierstoffe bekannt, welche den Prüflauf
mit kompletten homokinetischen Gelenken vermeidet. Bei dieser
bekannten Einrichtung sind aber die Kugelroll- und Gleitver
hältnisse nicht annähernd gleich denen in einem homokineti
schen Gelenk tatsächlich auftretenden Kugelroll- und Gleit
verhältnissen, so daß die Ergebnisse von auf dieser Einrich
tung durchgeführten Werkstoff- und Schmiermitteltests nicht
ohne weiteres eine Aussage über die Werkstoff- und Schmier
mitteleignung für homokinetische Gelenke liefern.
Werkstoffe und Schmierstoffe für Wälzlager werden üblicher
weise in sogenannten "4-Kugel-Apparaten" getestet. Solche 4-
Kugel-Apparate sind Standardausrüstung vieler Labors, weil
damit normierte Prüfungen durchgeführt werden. Vier zu einer
Pyramide geschichtete Kugeln werden in einer Presse einge
spannt; diese trägt ein Axialwiderlager für einen die obere Kugel
haltenden Rotor und einen mit dem Rotor zur Drehmitnahme ver
bundenen Antrieb. Die drei unteren Kugeln sind mittels eines
einstellbaren Vorspannhebels in Achsrichtung des Rotors gegen
die obere Kugel vorgespannt. Die in homokinetischen Gelenken
sich überlagernden Roll- und Gleitbewegung einer Kugel zwi
schen zwei Kugellaufrinnen können mit dem 4-Kugel-Apparat
nicht simuliert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Simulier
einrichtung anzugeben, die in ihrem Herstellungsaufwand ein
fach ist, ähnliche Kugelroll- und Gleitverhältnisse wie im
homokinetischen Gelenk erzeugt und in möglichst kurzen Prüf
läufen zuverlässige Anhaltspunkte für die Eignung der jeweils
untersuchten Werkstoffe und Schmierstoffe für homokinetische
Gelenke erlaubt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Einrich
tung gekennzeichnet durch eine Haltevorrichtung für zwei
Prüfkörper, deren jeder eine Kugellaufrinne mit einer den Ku
gellaufrinnen des jeweiligen Gelenks entsprechenden Geometrie
besitzt, wobei die Haltevorrichtung derart ausgebildet ist,
daß die Kugellaufrinnen zwischen sich eine entsprechende Ku
gel aufnehmen können, die Sohlenlinien der Kugellaufrinnen
sich kreuzen, die Prüfkörper in einer Vorspannrichtung im we
sentlichen senkrecht zu den beiden Sohlenlinien gegeneinander
vorspannbar sind und die beiden Prüfkörper relativ zueinander
in zwei zueinander und zu der Vorspannrichtung im wesentli
chen senkrechten Richtungen unter annähernder Erhaltung des
Kreuzungswinkels bewegbar sind.
Bei der so gestalteten Einrichtung kann mindestens einer der
Prüfkörper exakt die Rinnenform haben, welche in einem homo
kinetischen Gelenk an seinem Außenring und/oder seinem Innen
ring vorkommt. Die Bewegung der gekreuzten Kugellaufrinnen in
zwei zur Vorspannrichtung im wesentlichen senkrechten Rich
tungen bewirkt, daß die Kugel in beiden Kugellaufrinnen
sowohl Roll- als auch überlagerte Gleitbewegungen mit wech
selnder Lastrichtung durchführt, ähnlich den Schub- und Ge
genschubbedingungen bei realistischem Betrieb der Originalge
lenke. Daraus ergibt sich eine große Ähnlichkeit der Abwälz-
und Gleitverhältnisse zwischen dem erfindungsgemäßen Simula
tionsbetrieb einerseits und dem Betrieb im Originalgelenk an
dererseits.
In Abweichung von den einseitigen Belastungsverhältnissen
der Rinnenflanken der Kugellaufrinnen bei der Überprüfung von
vollständigen homokinetischen Gelenken im Gelenkwellenprüf
stand werden die beiden Rinnenflanken gleichmäßig belastet.
Durch die im Vergleich zu Gelenkwellenprüfständen mögliche
höhere relative Bewegungsgeschwindigkeit der Kugellaufrinnen
zueinander ergibt es sich, daß eine zuverlässige Vorauswahl
von Werk- und Schmierstoffen schon nach relativ kurzer Prüf
zeit von z. B. zwei Tagen getroffen werden kann. Diejenigen
Werkstoffe und Schmierstoffe, die in der erfindungsgemäßen
Einrichtung günstige Werte bezüglich Temperatur und Ver
schleiß zeigen, kommen für eine Prüfung in vollständigen ho
mokinetischen Gelenken in Frage, während Werkstoffe und
Schmierstoffe, deren Eigenschaften sich als ungünstig erwei
sen, nicht mehr in vollständigen homokinetischen Gelenken ge
prüft werden müssen. Durch Veränderung der Vorspannung lassen
sich auch unterschiedliche Drehmomente simulieren.
Nach dem Prüflauf können die Lagerteile durch optisches Be
trachten sowie durch Ermitteln des Gewichtsverlustes auf Ver
schleiß überprüft werden. Weiterhin ist es denkbar, die Ver
änderungen der Schmierstoffe durch Aufnahme von Metallteil
chen, Oxidation und Verhärtung zu untersuchen. Unterschiedli
che Prüfungsprogramme lassen sich mit dem erfindungsgemäßen
Gerät wesentlich leichter realisieren als mit dem Gelenkwel
lenprüfstand. Man braucht nur bestimmte Drehzahlen und Vor
spannkräfte vorzuprogrammieren.
Kugelroll- und Gleitverhältnisse mit einem hohen, als beson
ders kritisch geltenden Gleitanteil lassen sich erzeugen,
wenn sich die Sohlenlinien unter einem Winkel von annähernd
90° kreuzen.
Eine Relativbewegung der beiden Prüfkörper innerhalb der Hal
tevorrichtung entlang einer Kreisbahn ist mit geringem Kon
struktionsaufwand zu erzeugen.
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ausge
führt mit einem ersten Halteelement zur Aufnahme eines ersten
der Prüfkörper und mit einem um eine mit der Vorspannrichtung
zusammenfallende Drehachse antreibbaren Rotor. An dem Rotor
ist ein Exzenterteil angebracht, dessen Exzenterachse gegen
über der Drehachse des Rotors parallel versetzt ist. An dem
Exzenterteil ist um dessen Exzenterachse ein zweites Halte
element drehbar gelagert zur Aufnahme eines zweiten der Prüf
körper, wobei das zweite Halteelement durch eine Verbindung
mit dem ersten Halteelement gegen ein Mitdrehen mit dem Rotor
gesichert ist.
Eine derartige Haltevorrichtung läßt sich mit einem Führungs
rahmen versehen, in welchem das erste Halteelement in der
Vorspannrichtung axial verschiebbar und unverdrehbar geführt
ist; dabei ist dieser Führungsrahmen zum Anbau an einem Pres
senrahmen ausgebildet, wobei dieser Pressenrahmen ein Axial
widerlager für den Rotor und einen mit dem Rotor zur Drehmit
nahme verbindbaren Antrieb trägt. An dem Pressenrahmen ist
eine auf das erste Halteelement in Vorspannrichtung einwir
kende Vorspannvorrichtung vorgesehen. Die Vorspannvorrichtung
kann einen an dem Pressenrahmen schwenkbar gelagerten zweiar
migen Vorspannhebel tragen, dessen einer Hebelarm über ein
Druckstück auf das Halteelement einwirkt und dessen zweiter
Hebelarm eine verstellbare Last trägt. Dadurch ist die Vor
spannung in besonders einfacher Weise einstellbar und es kön
nen unterschiedliche Drehmomentbelastungen simuliert werden.
Hierdurch ergibt sich weiter die Möglichkeit, eine gegebenen
falls bereits vorhandene Presse eines 4-Kugel-Apparates der
oben beschriebenen Art zu verwenden. Es muß lediglich der
Führungsrahmen mit dem ersten Halteelement in dem Pressenrah
men und der Rotor mit dem zweiten Halteelement am Antrieb der
Presse befestigt werden. Nach dem Einsetzen der Prüfkörper
und der Kugel ist das Gerät betriebsbereit.
Zur Erhaltung des annähernd konstanten Kreuzungswinkels kann
das zweite Halteelement an dem Führungsrahmen durch eine Fes
selstange gegen Mitdrehen mit dem Rotor gefesselt sein, wobei
die Länge der Fesselstange gegenüber der Exzentrizität zwi
schen Exzenterachse und Drehachse groß sein sollte. Hierdurch
werden die bei Betrieb verbleibenden Veränderungen des Kreu
zungswinkels gering gehalten.
Prüfkörper mit möglichst einfachen und leicht einspannbaren
Umrißgeometrien sind quaderförmige Prüfkörper. Stehen bereits
entsprechende homokinetische Gelenke zur Verfügung, so können
die Prüfkörper aus einem Originalteil des zu prüfenden Ge
lenks herausgeschnitten sein. Besonders eignet sich hierzu
der Außenring des zu prüfenden homokinetischen Gelenks.
Ein wichtiges Kriterium für die Qualität der zu prüfenden
Werkstoffe und Schmierstoffe ist die beim Prüfbetrieb auftre
tende Lagertemperatur. Diese Lagertemperatur kann mit hoher
Auflösung während des Prüfbetriebs kontinuierlich gemessen
werden, indem man mindestens eine Temperaturmeßsonde in der
Nähe einer Laufrinne anbringt, insbesondere in eine Bohrung
des jeweiligen Prüfkörpers einführt, so daß die Temperatur
meßsonde möglichst nahe an dem höchstbelasteten Flächenbe
reich der Rinne zu liegen kommt.
Ein weiteres wichtiges Kriterium für die Werkstoff- und
Schmierstoffeigenschaften ist das Reaktionsmoment, welches
notwendig ist, bei gegebener Vorspannung und Drehzahl das er
ste Halteelement gegen das zweite Halteelement gegen Verdre
hung abzustützen. Es bietet sich an, eine Drehmomentmeßein
richtung zur Ermittlung des für die Aufrechterhaltung des
Kreuzungswinkels notwendigen Stützmoments vorzusehen. Diese
Meßeinrichtung ist bevorzugt am achsfernen, am Pressenrahmen
abgestützten Ende der Fesselstange vorgesehen, um besonders
hochauflösende Meßergebnisse zu erzielen.
Zum Variieren der Prüfbedingungen lassen sich die Drehzahl
des Antriebs sowie die Vorspannkraft einstellen. Eine weitere
Variationsmöglichkeit ergibt sich, wenn man die Amplitude der
Relativbewegung der Prüfkörper in den zwei zueinander senk
rechten Richtungen variiert, entsprechend etwa einer Änderung
von Axialverschiebungen oder des Neigungswinkels im Original
gelenk. Diese Variationsmöglichkeit läßt sich bei Verwendung
eines Exzenterantriebs leicht realisieren, indem man die Ex
zentrizität des Exzenterteils relativ zur Drehachse des Ro
tors variiert, etwa dadurch, daß man zur Veränderung der Am
plitude Rotoren mit Exzenterteilen unterschiedlicher Exzen
trizität gegeneinander austauscht.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel
unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht
der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung in einem
Pressenrahmen;
Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht eines Prüfkörpers mit ein
gesetzter Thermomeßsonde;
Fig. 3 zeigt einen Außenring eines homokinetischen Ge
lenks mit einem daraus herausgeschnittenen Prüf
körper und zugehöriger Kugel; und
Fig. 4a und 4b zeigen schematisch die Abroll- und Gleitverhält
nisse einer Kugel zwischen zwei gekreuzten Prüf
körpern.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Prüfgerät 1 in einem wei
ter unten beschriebenen Pressenrahmen 60.
Ein Führungsrahmen 3 als Basisteil des Prüfgeräts 1 besteht aus
einem Sockelring 5 und einem darauf geschraubten Hohlzylinder
7 mit einer vertikalen Längsmittelachse A-A. In dem Hohlzy
linder 7 ist ein zylinderförmiges erstes, unteres Halteele
ment 9 längs der Achse A-A vertikal verschiebbar geführt.
Das Halteelement 9 ist Teil einer Haltevorrichtung 11 für
zwei Prüfkörper 13 und 15. Die Wand des Hohlzylinders 7 ist
in ihrer Längsrichtung von einem Langloch 17 durchbrochen zur
Aufnahme eines von dem Halteelement 9 radial abstehenden Füh
rungsstiftes 19, der eine Drehung des Halteelements 9 in dem
Hohlzylinder 7 verhindert, jedoch eine vertikale Verschiebung
des unteren Halteelements 9 zuläßt.
In der oberen Stirnseite des unteren Halteelements 9 ist eine
kegelstumpfförmige Vertiefung 21 vorgesehen, in deren Grund
fläche eine Ausnehmung 23 zur spielfreien Aufnahme eines un
teren Prüfkörpers 13 mit quaderförmigem Umriß und nach oben
offener Kugellaufrinne 13a ausgebildet ist. Eine Rinnen
sohlenlinie 13b (Fig. 4b) der Kugellaufrinne 13a verläuft
normal zur Längsachse A-A, welche die Längsmitte der Kugel
laufrinne 13a schneidet.
Der Prüfkörper 13 ist durch seitliche Öffnungen des Halteele
ments 9 und des Hohlzylinders 7 senkrecht zur Zeichenebene
von Fig. 1 in die Ausnehmung 23 eingeschoben und durch eine
Sicherungsplatte 29 gehalten. Durch Entfernen der Sicherungs
platte 29 kann der Prüfkörper 13 seitlich herausgenommen wer
den.
Oberhalb des unteren Halteelements 9 ist ein zweites, oberes
Halteelement 31 der Haltevorrichtung 11 angeordnet zum Halten
eines oberen Prüfkörpers 15 mit nach unten offener Kugellauf
rinne 15a. Die beiden Prüfkörper 13 und 15 sind baugleich.
Die Rinnensohlenlinie 15b der oberen Kugellaufrinne 15a und
die Rinnensohlenlinie 13b der unteren Kugellaufrinne 13a
kreuzen einander in Richtung der Achse A-A betrachtet mit
einem Winkel von ca. 90° (Fig. 4b). In den dadurch gebildeten Kreu
zungsbereich der beiden Kugellaufrinnen 13a und 15a ist eine
Lagerkugel 33 eingespannt. Der obere Prüfkörper 15 sitzt
spielfrei in einer Ausnehmung 35 in der Unterseite des oberen
Halteelements 31.
Das obere Halteelement 31 ist an seiner Oberseite über ein
zur Übertragung von Axialkräften ausgebildetes Kugellager 37
mit einem Exzenterteil 39 eines Rotors 41 verbunden, dessen
Exzenterachse E parallel zur mit der Achse A-A zusammen
fallenden Rotorachse versetzt ist. Zur Veränderung der Exzen
trizität e wird der Rotor 41 gegen andere Rotoren unter
schiedlicher Exzentrizität ausgetauscht. Alternativ wäre es
auch denkbar, das Exzenterteil derart am Rotor verstellbar
anzubringen, daß sich eine stufenlos variierbare Exzentrizi
tät ergibt. Der Rotor 41 ist mittels eines axial nach oben
abstehenden Antriebskegels 43 an ein Antriebsteil 75 des wei
ter unten beschriebenen Pressenrahmens anschließbar.
Vom oberen Halteelement 31 steht radial von der Exzenterachse
E und der Rotorachse A-A eine Fesselstange 45 ab. Ein
freies Ende der Fesselstange 45 ist in Antriebsrichtung an
einem Stützarm 47 des Führungsrahmens 3 abgestützt, um den
Kreuzungswinkel der Kugellaufrinnen aufrechtzuerhalten. Die
Länge der Fesselstange 45 ist groß gegenüber der Exzentrizi
tät e zwischen Exzenterachse E und Rotorachse A-A. Zur Mes
sung des bei Betrieb auftretenden Reaktionsmoments ist zwi
schen der Fesselstange 45 und dem Stützarm 47 ein als Drehmo
mentmeßeinrichtung wirkender Kraftsensor 49 angebracht.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist in einer Seitenfläche 13c des
unteren Prüfkörpers 13 eine bis nahe an die Kugellaufrinne
13a reichende Bohrung 51 zur Aufnahme einer Temperaturmeß
sonde 53 vorgesehen. Die Temperaturmeßsonde 53 dient zur Mes
sung der bei Betrieb auftretenden Lagererwärmung.
Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Prüfkörper 13 und 15
keine gesondert hergestellten Teile, sondern herausgeschnit
ten aus einem Außenring 55 eines originalen homokinetischen
Gelenks, beispielsweise aus einer Radantriebswelle eines
Kraftfahrzeugs. Die Kugel 33 ist ebenfalls aus dem Original
gelenk entnommen. Die Geometrien der Kugellaufrinnen 13a und
15a sowie der Kugel 33 sind daher identisch mit denen im Ori
ginalgelenk. Selbstverständlich können je nach Prüfzweck die
Kugellaufrinnen auch aus dem Innenring des homokinetischen
Gelenks herausgeschnitten oder aber gesondert angefertigte
Kugellaufrinnen und Kugeln verwendet werden. Die Kugellauf
rinnen können - wie in Fig. 4a dargestellt - einen parabel
förmigen Querschnitt besitzen, so daß die Kugel nur an den
Rinnenflanken anliegt, jedoch vom Rinnenboden frei ist.
Der eingangs erwähnte Pressenrahmen 60 umfaßt ein Sockelteil
61 zur Aufnahme des Führungsrahmens 3 des Prüfgeräts 1. Das
Sockelteil 61 trägt einen zweiarmigen Vorspannhebel 63 einer
Vorspanneinrichtung 65, dessen einer, vom Pressenrahmen 60
abstehender Hebelarm 67 ein längsverstellbares Gewicht 69
trägt, und an dessen zweitem, nahe der Achse A-A endenden
Hebelarm 70 ein Druckstück 71 zur Anlage an der Unterseite
des unteren Halteelements 9 angelenkt ist.
Am Oberteil 73 des Pressenrahmens 60 ist ein Antriebsteil 75
um die Achse A-A drehbar, jedoch längsfest gelagert und
mittels eines Elektromotors 77 stufenlos einstellbarer Dreh
zahl angetrieben. Das Antriebsteil 75 dient gleichzeitig als
Axialwiderlager für den Rotor 41. Der Aufbau dieses Pressen
rahmens 60 entspricht im Prinzip einem Pressenrahmen eines
herkömmlichen 4-Kugel-Apparates.
In Vorbereitung des Prüfvorgangs wird der Führungsrahmen 3 an
dem Sockel 61 des Pressenrahmens befestigt und der Antriebs
kegel 43 in das untere Ende des Antriebsteils 75 eingesetzt.
Anschließend werden der vorbereitete obere Prüfkörper 15 von
unten in die Ausnehmung 35 des oberen Halteelements 31 einge
setzt; dann wird der untere Prüfkörper 13 mit eingesetzter
Kugel 33 in die Ausnehmung 23 des unteren Halteelements 9 ge
schoben und die Sicherungsplatte 29 angeschraubt. Die zu prü
fenden Lagerflächen werden mit Schmiermittel versehen. Die
Vorspanneinrichtung 65 der Presse wird entriegelt, so daß das
Druckstück 71 des zweiarmigen Hebels 63 unter Wirkung des Ge
wichts 69 eine Kraft in Vorspannrichtung F (Fig. 1) von unten auf
das untere Halteelement 9 ausübt. Hierdurch wird die Kugel 33
zwischen den beiden Kugellaufrinnen 13a und 15a unter Last
gesetzt. Wird nun das Antriebsteil 75 gedreht, führt das
obere Halteelement 31 wegen der Exzenterlagerung eine Bewe
gung entlang einer Kreisbahn K (Fig. 4b) in einer zur Vor
spannrichtung F senkrechten Ebene aus. Das obere Halteelement
31 ist über die Fesselstange 45 am Hohlzylinder 7 in An
triebsdrehrichtung abgestützt, und zwar mit großem Abstand
relativ zum Abstand zwischen der Exzenterachse E und der Ro
torachse A-A, so daß bei seiner Kreisbewegung relativ zum
unteren Halteelement 9 nur minimale Winkeländerungen auftre
ten.
Während des Prüfbetriebs treten, wie in Fig. 4a in Seitenan
sicht und in Fig. 4b in Draufsicht dargestellt, zwischen den
Kugellaufrinnen 13a und 15a und der Kugel 33 sowohl rollende
(r) als auch gleitende (g) Bewegungen auf, ähnlich den Ver
hältnissen im originalen homokinetischen Gelenk. Während der
in Fig. 4a gezeigten Bewegungsphase mit einer Bewegung der
oberen Kugellaufrinne 15a längs einer Achse x im rechten Win
kel zur unteren Kugellaufrinne 13a rollt die Kugel 33 in der
unteren Kugellaufrinne 13a längs ihrer Rinnensohlenlinie 13b
reibungsarm ab, während sie gleichzeitig in der oberen Kugel
laufrinne 15a quer zu deren Rinnensohlenlinie 15b mit hoher
Reibung gleitet. Bei der Bewegung der oberen Kugellaufrinne
15a relativ zur unteren Kugellaufrinne 13a in zwei zueinan
der senkrechten Richtungen x, y entlang der Kreisbahn K (Fig.
4b) bewegt sich die Kugel 33 in beiden Kugellaufrinnen 13a
und 15a zyklisch sowohl rollend in deren Längsrichtung als
auch gleitend in deren Querrichtung mit fließenden Übergängen
zwischen diesen beiden Bewegungstypen. Dies simuliert gleich
zeitig die bei realistischem Betrieb vorkommenden Schub- und
Gegenschubbedingungen, wie sie im Fall einer Radantriebswelle
eines Kraftfahrzeugs beim Beschleunigen und Verlangsamen des
Fahrzeugs auftreten.
Die an der unteren Kugellaufrinne 13a auftretende Reibungs
wärme kann mittels der Temperaturmeßsonde 53 und das durch
die Lagerreibung am oberen Halteelement 31 auftretende Reak
tionsmoment kann mittels des Kraftsensors 49 während des ge
samten Prüfablaufs kontinuierlich gemessen werden. Das Prüf
gerät kann mit relativ hohen Drehzahlen betrieben werden und,
je nach Wahl bzw. Einstellung des Exzenters, mit relativ
großen Amplituden der Kugel in den Kugellaufrinnen. Die Bela
stung der zu prüfenden Lagerteile und Werkstoffe sowie insbe
sondere deren Schmierstoffe kann dadurch sehr hoch gewählt
werden, was den Prüfvorgang erheblich verkürzt.
Claims (16)
1. Einrichtung zum Simulieren der Kugelroll- und Gleitver
hältnisse in Kugellaufrinnen von homokinetischen Gelen
ken,
gekennzeichnet durch
eine Haltevorrichtung (11) für zwei Prüfkörper (13, 15),
deren jeder eine Kugellaufrinne (13a, 15a) mit einer den
Kugellaufrinnen des jeweiligen Gelenks entsprechenden
Geometrie besitzt, wobei die Haltevorrichtung (11) der
art ausgebildet ist, daß die Kugellaufrinnen (13a, 15a)
zwischen sich eine entsprechende Kugel (33) aufnehmen
können, die Sohlenlinien (13b, 15b) der Kugellaufrinnen
(13a, 15a) sich kreuzen, die Prüfkörper (13, 15) in
einer Vorspannrichtung (F) im wesentlichen senkrecht zu
den beiden Sohlenlinien (13b, 15b) gegeneinander vor
spannbar sind und die beiden Prüfkörper (13, 15) relativ
zueinander in zwei zueinander und zu der Vorspannrich
tung (F) im wesentlichen senkrechten Richtungen (x, y)
unter annähernder Erhaltung des Kreuzungswinkels beweg
bar sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sohlenlinien (13b, 15b) sich unter einem Winkel
von annähernd 90° kreuzen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Prüfkörper (13, 15) innerhalb der Halte
vorrichtung (11) zueinander entlang einer Kreisbahn (K)
bewegbar sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltevorrichtung (11) ausgeführt ist mit einem
ersten Halteelement (9) zur Aufnahme eines ersten (13)
der Prüfkörper, mit einem um eine mit der Vorspannrich
tung (F) zusammenfallende Drehachse (A-A) antreibbaren
Rotor (41), mit einem an dem Rotor (41) angebrachten Ex
zenterteil (39), dessen Exzenterachse (E) gegenüber der
Drehachse (A-A) des Rotors (41) parallel versetzt ist
und mit einem an dem Exzenterteil (39) um dessen Exzen
terachse (E) drehbar gelagerten zweiten Halteelement
(31) zur Aufnahme eines zweiten (15) der Prüfkörper, wo
bei das zweite Halteelement (31) durch eine Verbindung
(45, 47, 7, 17, 19) mit dem ersten Halteelement (9) ge
gen ein Mitdrehen mit dem Rotor (41) gesichert ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltevorrichtung (11) einen Führungsrahmen (3)
aufweist, in welchem das erste Halteelement (9) in der
Vorspannrichtung (F) axial verschiebbar und unverdrehbar
geführt ist, daß dieser Führungsrahmen (3) zum Anbau an
einem Pressenrahmen (60) ausgebildet ist, daß dieser
Pressenrahmen (60) ein Axialwiderlager für den Rotor
(41) und einen mit dem Rotor (41) zur Drehmitnahme ver
bindbaren Antrieb (75) trägt und daß an dem Pressenrah
men (60) eine auf das erste Halteelement (9) in Vor
spannrichtung (F) einwirkende Vorspannvorrichtung (65)
vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspannvorrichtung (65) einen an dem Pressen
rahmen (60) schwenkbar gelagerten zweiarmigen Vorspann
hebel (63) trägt, dessen einer Hebelarm (70) über ein
Druckstück (71) auf das erste Halteelement (9) einwirkt
und dessen zweiter Hebelarm (67) eine verstellbare Last
(69) trägt.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Halteelement (31) an dem Führungsrahmen
(3) durch eine Fesselstange (45) gegen Mitdrehen mit dem
Rotor (41) gefesselt ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltevorrichtung (11) zur Aufnahme von im we
sentlichen quaderförmigen Prüfkörpern (13, 15) ausgebil
det ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Prüfkörper (13, 15) aus mindestens einem Origi
nalteil (55) des zu prüfenden Gelenks herausgeschnitten
sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Prüfkörper aus dem Außenring (55) des jeweils zu
prüfenden Gelenks herausgeschnitten sind.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
gekennzeichnet durch
mindestens eine Temperaturmeßsonde (53), die in der
Nähe mindestens einer Laufrinne (13a) anbringbar ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperaturmeßsonde (53) in eine Bohrung (51) des
jeweiligen Prüfkörpers (13) einführbar ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
gekennzeichnet durch
eine Drehmomentmeßeinrichtung (49) zur Ermittlung eines
für die Aufrechterhaltung des Kreuzungswinkels notwendi
gen Stützmoments.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Amplitude der Bewegung in den zwei zueinander
senkrechten Richtungen (x, y) variabel ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Exzentrizität (e) des Exzenterteils (39) gegen
über der Drehachse (A-A) des Rotors (41) variabel ist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß Rotoren (41) mit Exzenterteilen (39) unterschiedli
cher Exzentrizität (e) gegeneinander austauschbar sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924201639 DE4201639C2 (de) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Simulator für homokinetische Gelenke |
GB9300829A GB2263553A (en) | 1992-01-22 | 1993-01-18 | Apparatus for simulating ball rolling and sliding conditions. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924201639 DE4201639C2 (de) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Simulator für homokinetische Gelenke |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4201639A1 true DE4201639A1 (de) | 1993-07-29 |
DE4201639C2 DE4201639C2 (de) | 1994-02-03 |
Family
ID=6450023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924201639 Expired - Fee Related DE4201639C2 (de) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Simulator für homokinetische Gelenke |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4201639C2 (de) |
GB (1) | GB2263553A (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999047919A1 (de) * | 1998-03-16 | 1999-09-23 | Technische Universität Hamburg-Harburg | Vorrichtung zur ermittlung der schmierwirkung von flüssigkeiten |
CN101986133A (zh) * | 2010-09-20 | 2011-03-16 | 清华大学 | 一种在偏心载荷下轴承润滑剂油膜耐冲击能力的测试方法 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10002546A1 (de) * | 2000-01-21 | 2001-07-26 | Volkswagen Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Prüfung von Schmierstoffen sowie Verwendung der Vorrichtung |
CN100516818C (zh) * | 2005-03-25 | 2009-07-22 | 湖北工业大学 | 人工关节简化模拟磨损试验方法及其试验机 |
CN100585325C (zh) * | 2008-05-23 | 2010-01-27 | 中国矿业大学 | 高压微间隙润滑试验机 |
CN102175452B (zh) * | 2010-12-31 | 2012-12-05 | 清华大学 | 一种轴承实验台 |
ITPI20120048A1 (it) * | 2012-04-19 | 2013-10-20 | S M Scienzia Machinale S R L | Apparecchiatura per realizzare un'impronta in un sistema tribologico |
GB2534277B (en) * | 2015-12-07 | 2017-01-11 | Pcs Instr Ltd | Friction testing apparatus and method |
CZ2017654A3 (cs) * | 2017-10-13 | 2018-10-03 | VĂšTS, a.s. | Zařízení pro měření pevnosti lisovaného spoje |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3045471A (en) * | 1958-08-28 | 1962-07-24 | Pure Oil Co | Method and apparatus for testing lubricants |
DE3206971A1 (de) * | 1982-02-25 | 1983-09-01 | Optimol-Ölwerke GmbH, 8000 München | Pruefgeraet zum pruefen von schmiermitteleigenschaften und konstruktionswerkstoffeigenschaften |
-
1992
- 1992-01-22 DE DE19924201639 patent/DE4201639C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-01-18 GB GB9300829A patent/GB2263553A/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3045471A (en) * | 1958-08-28 | 1962-07-24 | Pure Oil Co | Method and apparatus for testing lubricants |
DE3206971A1 (de) * | 1982-02-25 | 1983-09-01 | Optimol-Ölwerke GmbH, 8000 München | Pruefgeraet zum pruefen von schmiermitteleigenschaften und konstruktionswerkstoffeigenschaften |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
H. GLAUBITZ, Archiv für technisches Messen, V9122-9, Dezember 1951 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999047919A1 (de) * | 1998-03-16 | 1999-09-23 | Technische Universität Hamburg-Harburg | Vorrichtung zur ermittlung der schmierwirkung von flüssigkeiten |
CN101986133A (zh) * | 2010-09-20 | 2011-03-16 | 清华大学 | 一种在偏心载荷下轴承润滑剂油膜耐冲击能力的测试方法 |
CN101986133B (zh) * | 2010-09-20 | 2012-01-11 | 清华大学 | 一种在偏心载荷下轴承润滑剂油膜耐冲击能力的测试方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2263553A (en) | 1993-07-28 |
GB9300829D0 (en) | 1993-03-10 |
DE4201639C2 (de) | 1994-02-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4201639C2 (de) | Simulator für homokinetische Gelenke | |
EP0501041B1 (de) | Verfahren zur Seilspannungsmessung und Vorrichtung zu seiner Durchführung | |
DE3244464C2 (de) | Werkstoff- und Bauteil-Prüfmaschine | |
DE69111289T2 (de) | Reifenprofil-Kraft- und Bewegungsmessvorrichtung. | |
DE2443158C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Schubspannung in pulverigem und/oder körnigem Material | |
DE1925594B2 (de) | Trommelträger und Rollweg für einen stationären Kraftfahrzeugprüfstand | |
DE2645902A1 (de) | Maschine zur reib- und verschleisspruefung von werkstoffproben | |
DE4000180A1 (de) | Einrichtung zur bestimmung der werkstoffhaerte | |
DE3206971C2 (de) | ||
DE19650616C2 (de) | Prüfstand für Wälzlager und deren Schmierfett | |
DE2239553B2 (de) | Zug- und/oder druckpruefmaschine | |
DE3800750C2 (de) | Prüfvorrichtung für die Fluchtung von von Querbohrungen eines Universalgelenks gebildeten, halbrunden Lagersitzen | |
EP0496969B1 (de) | Messvorrichtung zur Messung von Kräften und Momenten in einer Gelenkanordnung | |
DE4428758C1 (de) | Vorrichtung zur Ermittlung des Übertragungsverhaltens eines elastischen Lagers | |
EP0158184B1 (de) | Verspannprüfstand für Wellen | |
DE19805756C1 (de) | Vorrichtung zum Erproben eines Druckkamms | |
DE4327260C2 (de) | Manuell zu betätigender Härteprüfer | |
DE3109334A1 (de) | Vorrichtung zum untersuchen und anzeigen der guete von verzahnungen | |
EP0766075B1 (de) | Verfahren zur gleichzeitigen Prüfung von mehreren Kraftaufnehmern, insbesondere Wägezellen, mit einer Drucklast | |
DE2217919C3 (de) | Reifenprüfvorrichtung | |
DE2612911C3 (de) | Vorrichtung zur Prüfung von Wälzlagern | |
DE921361C (de) | Messgeraet | |
DE19801476C1 (de) | Prüfvorrichtung zur Axialspielmessung von Achskegelrädern in Ausgleichgetrieben | |
DE202008016747U1 (de) | Vorichtung zum Messen wenigstens einer Messgröße an mindestens einer Welle-Gelenk-Anordnung | |
DE2612278A1 (de) | Vorrichtung zum pruefen von werkstoffen auf ihre eignung fuer eine verformung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |