DE2917966C2 - Einrichtung zur Messung von Kraftkomponenten in Gelenken - Google Patents

Description

eckige Platte ausgebildet ist, deren Dicke etwa der Balkenbreite entspricht.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das T.-igelement (6a) aus einem zur Längsachse des Meßbolzens (1) koaxialen rohrförmigen Gebilde aus zwei Ringen (12, 13) besteht, welche durch parallel zur Längsachse des Meßbolzens (1) angeordnete, als Biegebalken dienende Stege (14) miteinander verbunden sind und daß das Tragelement (6a) durch die Madenschrauben (9) biegbar ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung wenigstens einer von in Gelenken, insbesondere in Kugelgelenken von Kraftfahrzeug-Fahrwerken auftretenden Kraftkomponenten, mit einem Tragelement für die Dehnungsmeßstreifen, mit einer Dehnungsmeßstreifen-Brückenschaltung zur Messung der Kraftkomponenten und mit daran angeschlossenen Meßinstrumenten.

Im Maschinenbau sind viele Aggregate bekannt, welche über Gelenke, insbesondere Kugelgelenke, eine Übertragung von Kräften oder Bewegungen zu bewältigen haben. Für deren Entwicklung ist es oft

Der Vorteil dieser Lösung ist, daß die auftretenden Kräfte ohne umständliche Vorbereitungen und ohne Näherungslösungen direkt an ihrem Angriffspunkt erfaßt und exakt gemessen werden können und daß Platzmangel im Bereich der zu messenden Gelenke kein Hindernis mehr bedeutet. Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele von Kugelgelenk-Meßbolzen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 den Querschnitt eines Meßbolzens mit plattenförmigem Tragelement,

Fig.2 die Ansicht eines dazugehörigen Tragelements,

Fig. 3 den Querschnitt eines Meßbolzens mit rohrförmigem Tragelement und

Fig.4 die Ansicht eines dazugehörigen Tragelements.

F i g. 1 zeigt einen Meßbolzen 1 im Querschnitt für ein Kugelgelenk für drei Kraftkomponenten, die in ±X-, ± Y- und ±Z-Richtung angreifen. Die Längsachse des Meßbolzens 1 liegt dabei in ±Z-Richtung. Ein aus hoch beanspruchbarem Federstahl gefertigter Kugelbolzen in den Außenabmessungen eines zu messenden Kugelgelenkbolzens ist von der Kugelseite her so ausgebohrt, daß der Meßbolzen 1 mit der verbleibenden Wandstärke dieselbe Festigkeit aufweist wie der originale Kugelgelenkbolzen. Der durch die Bohrung entstandene Hohlraum B wird durch einen Ringspah R,

der beispielsweise durch elektroerosive Bearbeitung mit einer Rohrelektrode gebildet wird und einige Zehntelmülimeter breit sein kann, fortgesetzt.

An der Stirnfläche des durch den Ringspalt R gebildeten Zylinders 5 ist ein Tragelement 6 befestigt, welches als senkrecht zur Längsachse des Meßbolzens 1 angeordnete, rechteckige Platte ausgebildet ist und für jede zu messende Kraftkomponente einen biegbaren Balken 7 aufweist, auf welchem die Dehnungsmeßstreifen befestigt sind. Sie werden in bekannter Weise zu Brückenschaltungen zusammengeschaltet, deren Zuleitungen durch eine Öffnung 3 nach außen geführt werden. Der Hohlraum B wird anschließend mit einem passenden Kugelsegment 4 durch Elektronenstrahl-Schweißung verschlossen; dadurch werden gleichzeitig die Dehnungsmeßstreifen optimal geschützt Durch koaxial zu den angreifenden Kraftkomponenten angeordnete Gewindebohrungen 8 in der Kugelwand sind Madenschrauben 9 geführt, welche beim einschrauben auf die Biegebalken 7 drücken und auf diese Weise die auftretenden Kräfte in ihre Komponenten zerlegen und diese zu den Dehnungsmeßstreifen-Schaltungen übertragen. Sie dienen auch zum Justieren vor Beginn der Messung.

Der besseren Montage wegen ist der Biegebaiken für in Z-Richtung angreifende Kraftkomponenten in diesem Ausführungsbeispie! vom Tragelement 6 lösbar.

F i g. 2 zeigt die Ansicht eines in F i g. 1 im Querschnitt dargestellten Tragelementes 6. Dieses besteht aus einer rechteckigen Platte mit einer Dicke, welche etwe der Balkenbreite entspricht. Die Balken 7, auf welchen die Dehnungsmeßstreifen 2 angebracht sind, zur Messung der Kraftkomponenten in Richtung ±A"und ± Y, sind parallel zu den Schnittflächen des Tragelementes 6 angeordnet und beidseitig mit diesem verbunden. Sie weisen in der Mitte, wo die Madenschrauben 9 auf die Balken 7 drücken, eine Verstärkung 10 auf. Der Balken 7 mit den Dehnungsmeßstreifen zur Messung der Kraftkomponenten in Richtung ±Z ist parallel zur X- Y-Ebene auf einem vom Tragelement 6 lösbaren Sockel 11 beidseitig gelagert und ebenfalls mit einer Verstärkung 10 versehen, angeordnet Der Koordinatenursprung befindet sich im Mittelpunkt des Tragelementes 6.

In Fig.3 ist als zweites Ausführungsbeispiel ein Meßbolzen im Querschnitt, dargestellt, der sich von dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel nur durch ein anderes

Tragelement 6a unterscheidet Alle anderen Elemente

sind mit den Elementen gleicher Bezugszeichen der F i g. 1 und 2 identisch.

Eine Ansicht dieses Tragelementes 6a ist in Fig.4 dargestellt Es besteht im wesentlichen aus einem zur Längsachse des Meßbolzens — in Z-Richtung — koaxialen, rohrförmigen Gebilde aus zwei Ringen 12 und 13, weiche durch parallel zur Längsachse angeordnete, als Biegebalken dienende Stege 14 miteinander verbunden sind.

Auf diesen Stegen 14 sind die Dehnungsmeßstreifen 2 befestigt Das Tragelement 6a ist auf der einen Seite mit dem Zylinder 5 fest verbunden (Fig. 3). Auf der anderen Seite ist eine rechteckige Platte 15 mit einer Bohrung 16 nach Art und in der Weise des Tragelementes 6 aus F i g. 1 und 2, jedoch ohne seitliche Biegebalken, an ihm befestigt, auf welche die über Madenschrauben 9 übertragenden Kräfte in ±Xund =fc K-Richtung geleitet werden und dadurch die Stege 14 entsprechend verbiegen. Zar Messung der Kräfte in Z-Richtung ist ein Biegebalken 7 mit Dehnungsmeßstreifen 2 auf einem Sockel 11, wie in F i g. 2 dargestellt, angeordnet. Dieser Sockel 11 ist ebenfalls mit dem Zylinder 5 fest verbunden und ragt durch die Bohrung 16 der Platte 15

H (Fig.3).

Auch dieser Meßbolzen ist mit einem geeigneten Kugelsegment verschlossen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: wichtig, die an solchen Gelenken wirkenden Kräfte möglichst unverfälscht zu messen. Dies wurde bisher bewerkstelligt, indem beispielsweise für die Messung an Lenkungsspurstangen oder Achstraggelenken von Kraftfahrzeugen Dehnungsmeßstreifen auf diese Bauteile aufgeklebt wurden oder Kraftmeßdosen an ihnen angebracht wurden. Dies muß jedoch aus Platzgründen in mehr oder weniger großer Entfernung von der Stelle erfolgen, an welcher die Kräfte tatsächlich angreifen,

1. Einrichtung zur Messung wenigstens einer von
in Gelenken, insbesondere in Kugelgelenken von
Kraftfahrzeug-Fahrwerken, auftretenden Kraftkomponenten, mit einem Tragelement für die
Dehnungsmeßstreifen, mit einer Dehnungsmeßstreifen-Brückenschaltung zur Messung der Kraftkomponenten und mit daran angeschlossenen Meßinstrumenten, dadurchgekennzeichnet.daß io beispielsweise in Kugelgelenken, so daß als Meßergebein dem zu messenden Gelenkbolzen in den nis keine exakten Werte ermittelt werden können.
Außenmaßen und der Festigkeit entsprechender Eine Einrichtung zur Messung von Kräften und

Meßbolzen (1) vorgesehen ist, daß der Meßbolzen Kippmomenten an einem Achsschenkel in einer (1) einen Hohlraum ^aufweist, der durch einen zur Fahrzeug-Radaufhängung ist der DE-OS 25 20 673 zu Längsachse des Meßbolzens (1) koaxialen Ringspalt 15 entnehmen. Hier befindet sich ein Tragelement für eine (/^verlängert ist, daß durch den koaxialen Ringspalt Dehnungsmeßstreifenschaltung zwischen einem Achs- (R) ein Zylinder (5) gebildet ist, an dessen Stirnfläche schenkelkörper und einem Meßzapfen,
das Tragelement (6, 6a) für die Dehnungsmeßstrei- Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zu

fen (2) angeordnet ist, daß die Längsachse des schaffen, welche in der Lage ist, die auftretenden Kräfte Meßbolzens (1) mit der ± Z-Achse eines Kraftkom- 20 möglichst genau an ihren Angriffspunkten zu erfassen

ponentensystems (±X; ±Y; ±Z) zusammenfällt,

dessen Ursprung innerhalb des Hohlraumes (B) auf der Längsachse des Meßbolzens (1) liegt, daß von

der im Inneren des Hohlraumes (B) angeordneten

und möglichst frei von Biegemomenten zu messen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäB dadurch gelöst,

daß ein dem zu messenden Gelenkbolzen in den . . _ Außenmaßen und der Festigkeit entsprechender Meß-

Dehnungsmeßstreifen-Schaltung Zuleitungen durch 25 bolzen vorgesehen ist, daß der Meßbolzen einen eine öffnung (3) zu den außerhalb des Meßbolzens Hohlraum aufweist, der durch einen zur Längsachse des (1) befindlichen Meßinstrumenten führen und daß im - - -- Gehäuse des Meßbolzens (1) koaxial zu den Achsen
der Kraftkomponenten Gewindebohrungen (8)
vorgesehen sind, in welchen sich von außen 30
schraubbare Madenschrauben (9) befinden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (6) wenigstens einen in Richtung einer angreifenden Kraftkomponente

(± X; ± Y; ± Z) biegbaren Balken (7) aufweist, auf 35 Hohlraumes angeordneten Dehnungsmeßstreifenweichem die Dehnungsmeßstreifen (2) befestigt sind Schaltung Zuleitungen durch eine Öffnung zu den und auf welchen die zugeordnete Madenschraube (9) außerhalb des Meßbolzens befindlichen Meßinstrumenemwirkt. ten führen und daß im Gehäuse des Meßbolzens koaxial

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zu den Achsen der Kraftkomponenten Gewindebohrunzeichnet, daß das Tragelement (6) als senkrecht zur 40 gen vorgesehen sind, in welchen sich von außen Längsachse des Meßbolzens (1) angeordnete, recht- schraubbare Madenschrauben befinden.

Meßbolzens koaxialen Ringspalt verlängert ist, daß durch den koaxialen Ringspalt ein Zylinder gebildet ist, an dersen Stirnfläche das Tragelement für die Dehnungsmeßstreifen angeordnet ist, daß die Längsachse des Meßbolzens mit der ±Z-Achse eines Kraftkomponentensystems zusammenfällt, dessen Ursprung innerhalb des Hohlraumes auf der Längsachse des Meßbolzens liegt, daß von der im Inneren des