DE4428758C1

DE4428758C1 - Vorrichtung zur Ermittlung des Übertragungsverhaltens eines elastischen Lagers

Info

Publication number: DE4428758C1
Application number: DE19944428758
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Hermanski
Original assignee: CAE INST fur PRODUKTENTWICKLU
Current assignee: CAE INST fur PRODUKTENTWICKLU
Priority date: 1994-08-13
Filing date: 1994-08-13
Publication date: 1996-01-04
Anticipated expiration: 2014-08-14

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung des Übertragungsverhaltens eines elastischen Bauteiles, wie eines Lagers od. dgl. gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus ATZ 89 (1987) 2, Seiten 87-90, bekannt.

Derartige Vorrichtungen werden eingesetzt, um beispielsweise die Übertra gungssteifigkeit von Gummilagern, die im Bereich der Motoraufhängung Ver wendung finden, zu bestimmen und daraus Schlüsse für die Auslegung der Lager zu ziehen.

Die bilang bekannten Vorrichtungen ermöglichen jedoch keine exakte Er mittlung, da durch die Anordnung der Erreger nur eingeschränkte An zahl möglicher Freiheitsgrade, die das Übertragungsverhalten des Lagers bestimmen, angeregt werden können.

Vor allem ist es bisher nicht möglich, Rotationsfreiheitsgrade anzuregen oder Kreuzstreifigkeiten zu ermitteln.

Darüberhinaus ist es durch eine bekannte Vorrichtung auch nur möglich, jeden der benannten Freiheitsgrade separat anzuregen. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung werden weitere Freiheitsgrade angeregt, wobei eine Trennung der einzelnen Freiheitsgrade bei der Messung jedoch nicht mehr möglich und das tatsächliche Übertragungsverhalten des Lagers nicht exakt ermittelbar ist.

Zur Ermittlung der horizontalen Drehwinkel, also der in der quer zur Längsachse des Lagers liegenden Ebene, ist es bekannt, das Lager mit nur einem Erreger über einen weiten Frequenzbereich anzuregen. Die Ermitt lung der Rotationssteifigkeiten hat sich dabei als äußerst problematisch erwiesen, da nicht nur der Rotationsfreiheitsgrad angeregt wird.

Das Übertragungsverhalten von Hydrolagern wird in der ATZ 94 (1992) 9, Seiten 462 bis 472 behandelt, wobei in dieser Schrift wegen der Messungen des Übertragungsverhaltens auf die ATZ 91 (1989) 7/8, Seiten 397 bis 399 verwiesen wird. Aus dieser Vorveröffentlichung (vgl. insbes. Bild 1 und die Formeln (2) und (9) auf Seite 398) ist eine Vorrichtung zur Ermitt lung des Übertragungsverhaltens eines elastischen Bauteiles, wie eines Lagers o. dgl. bekannt.

Aus der eingangs genannten ATZ 89 (1987) 2, Seite 87 bis 90 (vgl. insbes. Bild 2) ist ein Radlagerprüfstand bekannt, mit mindestens zwei quer (7, 8) zur Längsachse des Lagers angeordneten Erregern (9), die mittelbar an dem Lager angeschlossen sind. Gleichfalls aus dieser Schrift (vgl. insbesondere Seite 89, linke Spalte, letzter Absatz, bis mittlere Spalte, 1. Absatz) ist auch bekannt, das Übertragungsverhalten (Seitensteifigkeit) des Lagers zu ermitteln.

Die gleichzeitige Prüfung zweier elastischer Bauteile ist aus der DD 99 656 (vgl. insbesondere die Fig. 1) bekannt.

Eine Prüfmaschine, in der ein elastisches Bauteil einer Rotation ausge setzt wird, ist in der vorveröffentlichten Firmenschrift P 2430 der Schenck Trebel GmbH, D-4030 Ratingen, "Elektro mechanische Prüfmaschinen RM", Titelseite und Seite 7 (vgl. insbesondere Bild 20), gezeigt und beschrieben. Aus der DE 42 15 852 (vgl. insbeson dere die Fig. 1) ist eine Prüfvorrichtung bekannt, in der ein elastisches Bauteil an einem Ende festgehalten und am anderen Ende einer komplizier ten Bewegung ausgesetzt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit der die Ermittlung des Übertra gungsverhaltens eines elastischen Lagers optimiert werden kann, d. h., daß das Übertragungsverhalten sämtlicher Freiheitsgrade und deren Kombi nation einwandfrei ermittelbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.

Durch diese konstruktive Maßnahme ist es zunächst einmal möglich, gleich zeitig rotatorische und translatorische Bewegungen auf das elastische Lager zu übertragen und mittels einer Kraft- und Momentenmessung dessen Verhalten zu ermitteln, so daß eine Steifigkeitscharakterisierung, also die Ermittlung der dynamischen Translations- und Rotationssteifigkeit und sich daraus ergebender Kreuzsteifigkeiten, möglich ist. Zweckmäßigerweise werden zwei Drei-Komponentenkraftmeßdosen eingesetzt, die auf einer starren Masse stehen, wodurch eine Steifigkeitscharakterisierung schon ab beliebig tiefen Frequenzen ermöglicht wird.

Durch die Erfindung erfolgt die Anregung zweier Freiheitsgrade (trans latorische und rotatorische) in horizontaler Richtung nicht separat, son dern gleichzeitig und dabei unkorreliert.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwei auf gleicher Längsachse angeordnete Lager durch ein Verbindungsele ment miteinander verbunden sind, wobei die beiden Erreger an dem Verbin dungselement angreifen.

Zwischen jedem Erreger und dem Verbindungselement befindet sich ein Kop pelelement, das parallel zur Längsachse des Lagers elastisch und quer dazu steif ausführt ist.

Durch die feste Einspannung von zwei gleichen Lagern wird die Anregung von vertikalen, also sich in Längsachsrichtung erstreckenden Freiheits graden bei einer Messung der horizontalen Freiheitsgrade vermieden, was eine sehr genaue Feststellung des Übertragungsverhaltens eines der beiden der Lager ermöglicht.

Durch entsprechende Einstellung der Erreger ist eine Vorspannung der La ger erzeugbar, durch die eine Simulation der statischen Betriebslast der Lager erreicht werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beige fügten Zeichnung beschrieben.

Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung in einer sche matischen Seitenansicht mit gleichfalls schematisch dargestellten ange schlossenen Nebenaggregaten.

Die gezeigte Vorrichtung besteht in ihrem Grundaufbau aus einer Grund platte 9, daran festgelegten, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Führungssäulen 10 sowie einer auf den Führungssäulen geführten Traverse 8.

Zwischen der Grundplatte 9 und der Traverse 8 sind sich gegenüberliegend zwei Aufnahmen 13 vorgesehenen, eine untere an einer Aufnahmeplatte 5 befestigt ist, die über zwei Kraftmeßdosen 6 mit der Grundplatte 9 ver bunden.

In den Aufnahmen 13 ist jeweils ein elastisches Lager 1 ortsfest gehalten und an einer Verbindungsstange 4 angeschlossen, die an einem Verbindungs element 3 befestigt sind.

Das Verbindungselement 3 befindet sich somit genau zwischen den beiden Lagern 1.

An dem Verbindungselement 3 sind zwei Erreger 2 über geeignete Koppel elemente 14 angeschlossen, die dabei in unterschiedlichen Ebenen, sich gegenüberliegend, angeordnet sind.

Weiter sind an dem Verbindungselement 3 Winkel- und Linearbeschleu nigungsaufnehmer (7) angeordnet. Die Erreger 2 sind so anzusteuern, daß die Signale der Linear- und Winkelbeschleunigungsaufnehmer 7 schwach korreliert sind, um exakte Werte hinsichtlich des Übertragungsverhaltens des unteren Lagers 1 zu erhalten.

Die Steuerung der Erreger 2 sowie die Auswertung der durch die Kraftmeß dosen 6 bzw. die Winkel- und Linearbeschleunigungsaufnehmer 7 ermittelten Werte erfolgt durch eine angeschlossene Steuereinheit 11, die auch die Folgeregelung einer Hydraulik 12 steuert, mit der die obere Aufnahme 13 einstell- bzw. betätigbar ist.

Wesentlich ist, daß durch die Vorrichtung nach der Erfindung statische bis hochfrequente Kenn linien ohne erheblichen konstruktiven Aufwand ermittelt werden können.

Bezugszeichenliste

1 Lager
2 Erreger
3 Verbindungselement
4 Verbindungsstange
5 Aufnahmeplatte
6 Kraftmeßdose
7 Winkel- und Linearbeschleunigungsaufnehmer
8 Traverse
9 Grundplatte
10 Säule
11 Steuereinheit
12 Hydrauliksteuerung
13 Aufnahme
14 Koppelelement

Claims

1. Vorrichtung zur Ermittlung des Übertragungsverhaltens eines elasti schen Bauteiles, wie eines Lagers o. dgl., mit mindestens zwei, quer zur Längsachse des Lagers, aber nicht radial dazu angeordneten Erregern, dadurch gekennzeichnet, daß die Erreger (2) sich in unterschiedlichen Ebenen gegenüberliegend, mittelbar oder unmittelbar an dem Lager (1) angeschlossen sind und daß Aufnehmer zur Messung der Kraft, des Drehmomentes und der Auslenkungswinkel bzw. -wege vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erreger (2) an einem Verbindungselement (3) angeschlossen sind, an dem zwei sich gegenüberliegende Lager (1) befestigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß min destens eines der Lager (1) an einer Aufnahmeplatte (5) festgelegt ist, die über Kraftmeßdosen (6) als Kraftaufnehmer mit einer Grundplatte (9) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Erreger (2) über ein Koppelelement (14) an dem Verbindungselement angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Koppel element (14) parallel zur Längsachse des Lagers (1) elastisch und quer dazu steif ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeß dosen (6) Drei-Komponenten-Kraftmeßdosen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu cha rakterisierenden, an der Aufnahmeplatte befestigten Lager (1) drei Winkel- und Linearbeschleunigungsaufnehmer (7) zugeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel- und Linearbeschleunigungsaufnehmer (7) am Verbindungselement (3) befe stigt sind.