用于测试轴承的测试台和方法

技术领域

本发明涉及一种测试台并涉及一种方法，借助于该测试台和方法可以对轴承进行测试；特别地，在机动车辆的车轮轴承的情况下，应该可以确定在特定测试力下出现的摩擦。

背景技术

DE 197 13 998 A1公开了一种用于确定机动车辆的车轮轴承的使用寿命的测试台，其中将待测试车轮轴承结合到流体静压轴向轴承/径向滑动轴承中，经由该流体静压轴向轴承/径向滑动轴承可以引入测试力。通过调节到流体静压轴向轴承/径向滑动轴承的流体流动，可以使流体静压轴向轴承/径向滑动轴承的功率损失最小化。

一直以来，人们都需要能够尽可能低成本、简单地测试轴承。

发明内容

本发明的目的是展示能够实现低成本且简单的轴承测试的措施。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的测试台和具有权利要求8的特征的方法来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求和下文的描述中予以说明，这些优选实施例中的每个实施例均能够以单独形式或组合形式代表本发明的一个方面。

根据本发明，用于测试轴承特别地机动车辆的车轮轴承的测试台设置有用于驱动待测试的轴承的第一轴承环(特别地设计为内环)的能够旋转的驱动凸缘，以及用于支撑待测试的轴承并且用于将测试力引入待测试的轴承中的保持轴承，其中保持轴承设计为三环轴承，其具有：第一支撑环，该第一支撑环能够固定到待测试的轴承的第二轴承环(特别地设计为外环)，所述第二轴承环能够相对于第一轴承环旋转；第二支撑环，该第二支撑环以旋转固定的方式固定；以及中间环，该中间环以能够相对旋转的方式安装在第一支撑环和第二支撑环之间，并且中间环联接到驱动电机，该驱动电机用于相对于第一支撑环和第二支撑环旋转中间环。

与流体静压轴承或流体动力滑动轴承相比，三环轴承更加低成本并且更耐用。由此，能够避免和减少对第一支撑环和第二支撑环之间的油压进行调节。借助于驱动电机可以旋转的中间环也可以使三环轴承的摩擦最小化，这种摩擦可能使测量结果失真。驱动电机可以使中间环以某个角速度旋转，在该角速度下，克服了中间环与支撑环或中间滚动元件之间的静摩擦。特别地，中间环可以以某个角速度旋转，在该角速度下，中间环在混合摩擦和流体摩擦之间的过渡区域中操作，特别地在对应于斯特里贝克(Stribeck)曲线的最小值的释放点附近操作。由此，能够将由三环轴承外加的摩擦扭矩降低到如此低的水平，使得对待测试轴承的摩擦力和/或摩擦扭矩的测量结果的损害在特定的测试力下不发生。三点轴承的摩擦力如此低，使得测量的力可以被理解为三点轴承的摩擦力与待以允许的方式测量的轴承的摩擦力的叠加。这意味着三点轴承的任何剩余摩擦扭矩可以被回顾性地扣除。在此使用了这样的知识，即中间环的摩擦力根据中间环的旋转方向而面向不同的切向方向，同时待测试的轴承的摩擦力对于驱动凸缘的给定旋转方向而面向相同的切向方向，而与中间环的当前旋转方向无关。如果在第二轴承环上在中间环的沿第一圆周方向的一个旋转方向上进行一次力测量，并且在中间环的沿相反的第二圆周方向的旋转方向上进行另一次力测量，则可以将所测量的力相加，使得中间环的摩擦力彼此抵消，仅留下待测试的轴承的摩擦力的两倍。待测试轴承的待测量摩擦力非常简单地由在中间环的不同旋转方向上测量的两个力的平均值得出。由于可以在不同的方向上旋转的中间环，因此可以非常容易地以简单和坚固的结构确定在特定测试力下发生的待测试轴承的摩擦，从而可以对轴承进行低成本和简单的测试。

例如，在DE 10 2007 040 029 A1中示出了合适的三环轴承。还可以如DE 197 13998 A1中所示设计和开发测试台，其内容作为本发明的一部分结合于此。

特别地，特别地设计为负载传感器(load cell)的测力计被提供为基本上沿切向方向作用在第二轴承环上，其中力方向从驱动凸缘的旋转轴线径向偏移。测力计能够直接地或间接地(特别地经由第一支撑环和/或连接到第一支撑环的中间件或适配器件)作用在第二轴承环上。因此，测力计能够测量当施加测试力时发生的待测试轴承的摩擦力。在第一支撑环和中间环之间的摩擦力上叠加的摩擦力也被测力计记录为测量力的一部分，其中当中间环沿相反方向旋转时，以及当计算待测试轴承的摩擦力时考虑两个测量值时，该摩擦力在进一步测量期间被自动消除。

测力计的力方向优选地定向成基本上垂直于能够在第二支撑环上引入的测试力。由此，能够避免测试力对由测力计测量的测量力的影响。

驱动电机特别优选地被设计成使中间环在两个圆周方向上旋转。驱动电机特别地设计为三相电机，其中旋转方向可以通过例如借助于换向开关交换两相来实现。因此，通过改变驱动电机的旋转方向，能够改变中间环的旋转方向，从而在将驱动电机联接到中间环时不必改变旋转方向。因此，可以简单且低成本地实现中间环的不同旋转方向的测量。

特别地，第二支撑环以旋转固定的方式紧固到测试框架以引入测试力，其中特别地，测试框架被设计用于外加特别地对应于接触力的垂直测试力和/或用于施加特别地对应于纵向力的水平测试力，和/或用于外加特别地对应于横向力的轴向测试力。测试框架可以在期望的方向上例如借助于液压活塞被加以期望的测试力。然后，测试力可以经由第二支撑环、中间环和第一支撑环作用在待测试轴承上，该第二支撑环牢固地附接到测试框架。这防止了测试力施加到驱动凸缘，这可能会导致额外的不平衡。

第一支撑环和第二支撑环优选地通过特别地相同形状的滚动元件特别地球体安装在中间环上。滚动元件还可以使保持轴承中的滑动摩擦接触最小化。由此，能够进一步降低三环轴承中剩余的摩擦力。

驱动电机特别优选地经由皮带、特别是平带或V带联接到中间环。因此，实现了用于中间环的低成本且简单的驱动。另外，皮带可以在圆周方向和/或在轴向方向上在较大的面积上贴靠在中间环上，特别地贴靠在中间环的一体或单独设计的管部段或皮带轮上，从而作用在中间环上的接触压力可以在较大的面积上分布。因此，当通过连接驱动电机和将扭矩引入中间环来测试待测试轴承时，可以避免力测量的损害，或者将力测量的损害减小到可以忽略的程度。

特别地，第一支撑环具有用于附接到第二轴承环的能够更换的适配器件。这使得可以通过简单地更换适配器件而将具有不同外径和/或内径的轴承紧固到第二轴承环上，同时测试台的其余部分基本上保持不变。为此，第二轴承环可以具有径向突出的紧固凸缘，相应的适配器件可以凸缘连接到该紧固凸缘。附加地或另选地，驱动凸缘具有用于附接到第一轴承环的能够更换的适配器凸缘。因此，同样可以通过简单地更换适配器凸缘而将具有不同外径和/或内径的轴承紧固到驱动凸缘上，同时测试台的其余部分基本上保持不变。

本发明涉及一种用于测试轴承特别地机动车辆的车轮轴承的方法，其中待测试的轴承具有测试台的驱动凸缘，该驱动凸缘能够如上所述地被训练和进一步开发并且附接到测试台的第一支承环上，将驱动凸缘设置成旋转，特别地经由第二支撑环引入的测试力被施加到待测试的轴承上，使中间环在第一圆周方向上旋转以克服与第一支撑环和第二支撑环的静摩擦，在驱动凸缘旋转期间以及在中间环在第一圆周方向上旋转期间测量垂直于测试力的力方向作用的切向第一测量力，使中间环在与第一圆周方向相反的第二圆周方向上旋转以克服与第一支撑环和第二支撑环的静摩擦，同时在驱动凸缘旋转期间以及在中间环在第二圆周方向上旋转期间测量垂直于测试力的力方向作用的切向第二测量力，并且根据第一测量力和第二测量力计算待测试的轴承在所施加的测试力下的摩擦力。中间环的摩擦力根据中间环的旋转方向而面向不同的切向方向，同时待测试的轴承的摩擦力对于驱动凸缘的给定且不变的旋转方向而言面向相同的切向方向，而与中间环的当前旋转方向无关。只要在第二轴承环上在中间环的沿第一圆周方向的一个旋转方向上进行一次力测量，并且在中间环的沿相反的第二圆周方向的旋转方向上进行另一次力测量，则可以将所测量的力相加，使得中间环的摩擦力彼此抵消，仅留下待测试的轴承的摩擦力的两倍。待测试轴承的待测量摩擦力非常简单地由在中间环的不同旋转方向上测量的两个测量力的平均值计算得到。由于可以在不同的方向上旋转的中间环，因此可以非常容易地以简单和坚固的结构确定在特定测试力下发生的待测试轴承的摩擦，从而可以对轴承进行低成本和简单的测试。

待测试的轴承优选地由具有不同内径和/或不同外径的待测试的另外的轴承替换，其中待测试的另外的轴承的第二轴承环经由能够更换的适配器件附接到第一支撑环，和/或待测试的另外的轴承的第一轴承环经由能够更换的适配器凸缘附接到驱动凸缘。这使得可以在测试台中测试具有不同外径和/或内径的轴承，其中仅更换适配器件和/或适配器凸缘，并且测试台的其余部分基本上保持不变。

附图说明

在下文中，参考使用了优选示例性实施例的附图，通过示例的方式对本发明进行说明，其中下文示出的特征能够以单独形式和组合形式两者代表本发明的一个方面。在附图中：

图1：示出了测试台的示意性透视图，

图2：示出了图1的测试台的示意性平面图，

图3：示出了图1的测试台的示意性截面图，并且

图4：示出了

图1的测试台的细节的示意性截面平面图。

具体实施方式

图1中部分示出的测试台10具有可移动地接纳在框架(未示出)中的测试框架12，测试力可例如借助于液压活塞引入到该测试框架中。测试框架12牢固地连接到设计为三环轴承的保持轴承14，其中安装有待测试的轴承18，该轴承可由电动机16置于旋转。轴承18例如是机动车辆的车轮的车轮轴承。例如，测试框架可以外加面向重力方向的测试力，以便模拟作用在轴承18上的接触力，如在机动车辆正在进行的操作期间可能发生的。

如图2和图3所示，轴承18具有设计为内环的第一轴承环20，该第一轴承环经由能够更换的适配器凸缘22连接到电动机16的驱动凸缘24，使得电动机16可以将第一轴承环20置于旋转以测量动态负载。轴承18还具有设计为外环的第二轴承环26，该第二轴承环例如经由球体支撑在第一轴承环20上。第二轴承环26经由适配器件28牢固地连接到设计为三环轴承的保持轴承14的第一支撑环30。第一支撑环30通过滚动元件支撑在中间环32上，该中间环同样通过滚动元件支撑在形成外环的第二支撑环33上。第二支撑环33以旋转固定的方式连接到测试框架12。

为了保持轴承14的摩擦力不损害轴承18的测试，中间环32可以由驱动电机34置于旋转，从而至少没有静摩擦作用在中间环32上。中间环32优选地以某一速度旋转，在该速度下，中间环32上的摩擦在释放点处达到斯特里贝克曲线的最小值。为了驱动中间环32，驱动电机34经由例如设计为皮带轮的小齿轮36和构造为V带的接合皮带38联接到输出带轮40，该输出带轮牢固地附接到中间环32并设计为皮带轮，同样如图4所示。

设计为负载传感器的测力计42经由杠杆臂连接到中间环32，该杠杆臂经由联接杆44与轴承18的旋转轴线间隔开，并且在切向方向上对准。测力计42可以测量由轴承18在所施加的测试力下的摩擦力和中间环32的剩余摩擦力组成的力。当由驱动电机34驱动的中间环32和由电动机16驱动的第一轴承环20在相同的圆周方向上旋转时，由测力计42测量的中间环32和轴承18的摩擦力相加。当由驱动电机34驱动的中间环32和由电动机16驱动的第一轴承环20沿不同的圆周方向旋转时，中间环32和轴承18的摩擦力指向不同的切向方向，从而测力计42测量摩擦力的差。因此，轴承18的摩擦力可以简单地计算为由测力计42测量的测量值的平均值，因为保持轴承14的在高度方面未知的摩擦力彼此抵消。

10测试台 12测试框架 14保持轴承 16电动机 18轴承 20第一轴承环 22适配器凸缘 24驱动凸缘 26第二轴承环 28适配器件 30第一支撑环 32中间环 33第二支撑环 34驱动电机 36小齿轮 38皮带 40输出带轮 42测力计 44联接杆