Die Erfindung betrifft einen Prüfstand sowie ein Verfahren, mit dessen Hilfe ein Lager geprüft werden kann, insbesondere soll bei einem Radlager eines Kraftfahrzeugs eine bei einer bestimmten Prüfkraft auftretende Reibung ermittelt werden können.

Aus DE 197 13 998 A1 ist ein Prüfstand zum Ermitteln einer Lebensdauer von Radla gern eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem das zu prüfende Radlager in einem hyd rostatischen Axial-/Radial-Gleitlager aufgenommen ist, über das eine Prüfkraft einge leitet werden kann. Über einer Regelung eines Fluidstroms zum hydrostatischen Axial- /Radial-Gleitlager kann eine Verlustleistung des hydrostatischen Axial-/Radial- Gleitlager minimiert werden.

Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Prüfung von Lagern möglichst kostengünstig und einfach durchführen zu können.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine kostengünstige und einfache Prüfung von Lagern ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Prüfstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination ei nen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Erfindungsgemäß ist ein Prüfstand zum Prüfen eines Lagers, insbesondere Radlager eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen mit einem drehbaren Antriebsflansch zum Antreiben eines, insbesondere als Innenring ausgestalteten, ersten Lagerrings des zu prüfenden Lagers und einem Haltelager zum Lagern des zu prüfenden Lagers und zum Einleiten einer Prüfkraft in das zu prüfende Lager, wobei das Haltelager als Dreiringlager mit einem mit einem relativ zum ersten Lagerring verdrehbaren, insbesondere als Außen ring ausgestalteten, zweiten Lagerring des zu prüfenden Lagers befestigbaren ersten Stützring, einem drehfest festgehaltenen zweiten Stützring und einem zwischen dem ersten Stützring und dem zweiten Stützring relativ verdrehbar gelagerten Zwischen ring ausgestaltet ist und der Zwischenring mit einem Antriebsmotor zum Verdrehen des Zwischenrings relativ zu dem ersten Stützring und dem zweiten Stützring gekop pelt ist.

Im Vergleich zu einem hydrostatisch oder hydrodynamischen Gleitlager ist das Drei ringlager kostengünstiger und robuster. Eine Regelung eines Öldrucks zwischen dem ersten Stützring und dem zweiten Stützring kann dadurch vermieden und eingespart werden. Durch den mit Hilfe des Antriebsmotors verdrehbaren Zwischenring kann zu dem eine das Messergebnis möglicherweise verfälschende Reibung des Dreiringla gers minimiert werden. Der Antriebsmotor kann den Zwischenring mit einer Winkelge schwindigkeit verdrehen, bei welcher eine Haftreibung zwischen dem Zwischenring und den Stützringen beziehungsweise zwischengeschalteten Wälzkörpern überwun den ist. Insbesondere kann der Zwischenring mit einer Winkelgeschwindigkeit ver dreht werden, bei welcher der Zwischenring im Übergangsbereich zwischen Mischrei bung und Flüssigkeitsreibung betrieben wird, insbesondere in der Nähe des Ausklink- punkts, der dem Minimum der Stribeck-Kurve entspricht. Ein von dem Dreiringlager aufgeprägtes Reibmoment kann dadurch auf ein so geringes Niveau abgesenkt wer den, dass eine Beeinträchtigung der Messung einer Reibungskraft und/oder eines Reibmoments des zu prüfenden Lagers bei einer bestimmten Prüfkraft nicht beein trächtigt wird. Die Reibungskraft des Dreipunktlagers ist dadurch so gering, dass eine gemessene Kraft als eine Superposition der Reibungskraft des Dreipunktlagers und der Reibungskraft des zu messenden Lagers in zulässiger Weise aufgefasst werden darf. Dadurch kann ein verbliebenes Reibmoment des Dreipunktlagers nachträglich herausgerechnet werden. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass eine Rei bungskraft des Zwischenrings je nach Drehrichtung des Zwischenrings in unterschied liche Tangentialrichtungen weist, während eine Reibungskraft des zu prüfenden La gers bei einer vorgegebenen Drehrichtung des Antriebsflanschs unabhängig von der aktuellen Drehrichtung des Zwischenrings in die selbe Tangentialrichtung weist. Wenn an dem zweiten Lagerring eine Kraftmessung einmal bei einer Drehrichtung des Zwi schenrings in eine erste Umfangsrichtung und ein anders Mal bei einer Drehrichtung des Zwischenrings in eine entgegengesetzte zweite Umfangsrichtung erfolgt, können die gemessen Kräfte addiert werden, so dass die Reibungskräfte des Zwischenrings sich gegenseitig aufheben und lediglich die doppelte Reibungskraft des zu prüfenden Lagers verbleibt. Die zu messende Reibungskraft des zu prüfenden Lagers ergibt sich dadurch sehr einfach aus dem Mittelwert der beiden bei unterschiedlichen Drehrich tungen des Zwischenrings gemessen Kräfte. Durch den in unterschiedliche Richtun gen verdrehbaren Zwischenring kann bei einem einfachen und robusten Aufbau sehr einfach eine bei einer bestimmten Prüfkraft auftretende Reibung des zu prüfenden Lagers ermittelt werden, so dass eine kostengünstige und einfache Prüfung von La gern ermöglicht ist.

Ein geeignetes Dreiringlager ist beispielsweise in DE 10 2007 040 029 A1 dargestellt. Der Prüfstand kann im Übrigen wie in DE 197 13 998 A1 dargestellt aus- und weiter gebildet sein, auf deren Inhalt als Teil der Erfindung hiermit Bezug genommen wird.

Insbesondere ist vorgesehen, dass ein, insbesondere als Kraftmessdose ausgestalte ter, Kraftmesser mit einer zu einer Drehachse des Antriebsflanschs radial versetzten Kraftrichtung im Wesentlichen in tangentialer Richtung an dem zweiten Lagerring an greift. Der Kraftmesser kann direkt oder indirekt, insbesondere über den ersten Stütz ring und/oder ein mit dem ersten Stützring verbundenes Zwischenstück oder Adapter stück, an dem zweiten Lagerring angreifen. Der Kraftmesser kann dadurch eine bei der aufgeprägten Prüfkraft auftretende Reibungskraft des zu prüfenden Lagers mes sen. Eine diese Reibungskraft überlagernde Reibungskraft zwischen dem ersten Stützring und dem Zwischenring wird vom Kraftmesser als Teil der gemessenen Kraft zwar auch erfasst, wobei diese Reibungskraft bei einer erneuten Messung, wenn der Zwischenring in der entgegengesetzten Richtung dreht, und der Berücksichtigung bei der Messwerte bei der Berechnung der Reibungskraft des zu prüfenden Lagers auto matisch herausfällt.

Vorzugsweise ist die Kraftrichtung des Kraftmessers im Wesentlichen senkrecht zu einer an dem zweiten Stützring einleitbaren Prüfkraft ausgerichtet. Ein Einfluss der Prüfkraft auf die vom Kraftmesser gemessene Messkraft kann dadurch vermieden werden.

Besonders bevorzugt ist der Antriebsmotor ausgestaltet den Zwischenring in beide Umfangsrichtungen zu verdrehen. Der Antriebsmotor ist insbesondere als Dreh strommotor ausgestaltet, bei dem die Drehrichtung durch ein Vertauschen von zwei Phasen erreicht werden kann, beispielsweise mit Hilfe eines Wendeschalters. Ein Wechsel der Drehrichtung des Zwischenrings kann somit durch einen Wechsel der Drehrichtung des Antriebsmotors erreicht werden, so dass es nicht erforderlich ist, in der Ankoppelung des Antriebsmotors mit dem Zwischenring eine Änderung zum Wechseln der Drehrichtung vorzunehmen. Eine Messung bei unterschiedlichen Dreh richtungen des Zwischenrings kann dadurch einfach und kostengünstig umgesetzt werden.

Insbesondere ist der zweite Stützring mit einem Prüfrahmen zur Einleitung einer Prüf kraft drehfest befestigt, wobei insbesondere der Prüfrahmen zum Aufprägen einer, insbesondere einer Aufstandskraft entsprechenden, vertikalen Prüfkraft und/oder zum Aufprägen einer, insbesondere einer Längskraft entsprechenden, horizontalen Prüf kraft und/oder zum Aufprägen einer, insbesondere einer Seitenkraft entsprechenden, axialen Prüfkraft ausgestaltet ist. Der Prüfrahmen kann beispielsweise mit Hilfe hyd raulischer Kolben mit der gewünschten Prüfkraft in der gewünschten Richtung beauf schlagt werden. Die Prüfkraft kann dann über den fest mit dem Prüfrahmen befestig ten zweiten Stützring, den Zwischenring und den ersten Stützring auf das zu prüfende Lager einwirken. Eine Einleitung der Prüfkraft auf den Antriebsflansch, was gegebe nenfalls zu einer zusätzlichen Unwucht führen könnte, ist dadurch vermieden.

Vorzugsweise sind der erste Stützring und der zweite Stützring über, insbesondere identisch geformte, Wälzkörper, insbesondere Kugeln, an dem Zwischenring gelagert. Durch die Wälzkörper kann auch ein Gleitreibungskontakt in dem Haltelager minimiert werden. Die bei dem Dreiringlager verbleibende Reibungskraft kann dadurch weiter reduziert werden.

Besonders bevorzugt ist der Antriebsmotor über ein Umschlingungsmittel, insbeson dere Flachriemen oder Keilriemen, mit dem Zwischenring gekoppelt. Dadurch ist ein kostengünstiger und einfacher Antrieb des Zwischenrings realisiert. Zudem kann das Umschlingungsmittel großflächig in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung an dem Zwischenring, insbesondere einem einstückig oder separat ausgeführten Rohr stück oder Riemenscheibe des Zwischenrings, anliegen, so dass die an dem Zwi schenring angreifenden Anpresskräfte über einen großen Bereich verteilt werden kön nen. Eine Beeinträchtigung der Kraftmessung beim Prüfen des zu prüfenden Lagers durch die Anbindung des Antriebsmotors und die Einleitung eines Drehmoments in den Zwischenring kann dadurch vermieden oder auf ein zu vernachlässigendes Aus maß reduziert werden.

Insbesondere weist der erste Stützring ein austauschbares Adapterstück zur Befesti gung mit dem zweiten Lagerring auf. Dadurch ist es möglich Lager mit unterschiedli chen Außendurchmessern und/oder Innendurchmessern an dem zweiten Lagerring zu befestigen, indem lediglich das Adapterstück ausgetauscht wird und der übrige Prüf stand größtenteils unverändert bleibt. Der zweite Lagerring kann hierzu einen radial abstehenden Befestigungsflansch aufweisen, an dem das jeweilige Adapterstück an geflanscht werden kann. Zusätzlich oder alternativ weist der Antriebsflansch einen austauschbaren Adapterflansch zur Befestigung mit dem ersten Lagerring auf.

Dadurch kann in analoger Weise ein Lager mit unterschiedlichen Außendurchmessern und/oder Innendurchmessern an dem Antriebsflansch befestigt werden, indem ledig lich der Adapterflansch ausgetauscht wird und der übrige Prüfstand größtenteils un verändert bleibt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Lagers, insbesondere Radlager eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein zu prüfendes Lager mit einem Antriebsflansch eines Prüfstands, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, und dem ersten Stützring des Prüfstands befestigt wird, der Antriebsflansch in Drehung versetzt wird, eine, insbesondere über den zweiten Stützring eingeleitete, Prüfkraft auf das zu prüfende Lager aufgeprägt wird, der Zwischenring zur Überwindung von Haft reibung mit dem ersten Stützring und dem zweiten Stützring in eine erste Umfangs richtung verdreht wird, während der Drehung des Antriebsflanschs und während der Drehung des Zwischenrings in der ersten Umfangsrichtung eine senkrecht zur Kraft richtung der Prüfkraft wirkende tangentiale erste Messkraft gemessen wird, der Zwi schenring zur Überwindung von Haftreibung mit dem ersten Stützring und dem zwei ten Stützring in eine der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzte zweite Umfangs richtung verdreht wird, während der Drehung des Antriebsflanschs und während der Drehung des Zwischenrings in der zweiten Umfangsrichtung eine senkrecht zur Kraft richtung der Prüfkraft wirkende tangentiale zweite Messkraft gemessen wird und aus der ersten Messkraft und der zweiten Messkraft eine Reibungskraft des zu prüfenden Lagers bei der aufgeprägten Prüfkraft berechnet wird. Die Reibungskraft des Zwi- schenrings weist je nach Drehrichtung des Zwischenrings in unterschiedliche Tangen tialrichtungen, während die Reibungskraft des zu prüfenden Lagers bei einer vorge gebenen und sich nicht ändernden Drehrichtung des Antriebsflanschs unabhängig von der aktuellen Drehrichtung des Zwischenrings in die selbe Tangentialrichtung weist. Sobald an dem zweiten Lagerring eine Kraftmessung einmal bei einer Drehrichtung des Zwischenrings in der ersten Umfangsrichtung und ein anders Mal bei einer Dreh richtung des Zwischenrings in die entgegengesetzte zweite Umfangsrichtung erfolgt ist, können die gemessen Kräfte addiert werden, so dass die Reibungskräfte des Zwi schenrings sich gegenseitig aufheben und lediglich die doppelte Reibungskraft des zu prüfenden Lagers verbleibt. Die zu messende Reibungskraft des zu prüfenden Lagers berechnet sich dadurch sehr einfach aus dem Mittelwert der beiden bei unterschiedli chen Drehrichtungen des Zwischenrings gemessen Messkräfte. Durch den in unter schiedliche Richtungen verdrehbaren Zwischenring kann bei einem einfachen und ro busten Aufbau sehr einfach eine bei einer bestimmten Prüfkraft auftretende Reibung des zu prüfenden Lagers ermittelt werden, so dass eine kostengünstige und einfache Prüfung von Lagern ermöglicht ist.

Vorzugsweise wird das zu prüfende Lager durch ein weiteres zu prüfendes Lager mit einem verschiedenen Innendurchmesser und/oder verschiedenen Außendurchmesser ersetzt, wobei der zweite Lagerring des weiteren zu prüfenden Lagers über ein aus tauschbares Adapterstück mit dem ersten Stützring und/oder der erste Lagerring des weiteren zu prüfenden Lagers über einen austauschbaren Adapterflansch mit dem An triebsflansch befestigt wird. Dadurch ist es möglich Lager mit unterschiedlichen Au ßendurchmessern und/oder Innendurchmessern in dem Prüfstand zu prüfen, wobei lediglich das Adapterstück und/oder der Adapterflansch ausgetauscht wird und der üb rige Prüfstand größtenteils unverändert bleibt.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfol gend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

Fig. 1 : eine schematische perspektivische Ansicht eines Prüfstands,

Fig. 2: eine schematische Draufsicht auf den Prüfstand aus Fig. 1 , Fig. 3: eine schematische Schnittansicht des Prüfstands aus Fig. 1 und

Fig. 4 eine schematische geschnittene Draufsicht eines Details des Prüfstands aus

Fig. 1.

Der in Fig. 1 zu einem Teil dargestellte Prüfstand 10 weist einen in einem nicht darge stellten Gestell bewegbar aufgenommenen Prüfrahmen 12 auf, in den beispielsweise mit Hilfe eines hydraulischen Kolbens eine Prüfkraft eingeleitet werden kann. Der Prüfrahmen 12 ist mit einem als Dreiringlager ausgestalteten Flaltelager 14 fest ver bunden, in dem ein von einem Elektromotor 16 in Rotation versetzbares zu prüfendes Lager 18 gelagert ist. Das Lager 18 ist beispielsweise ein Radlager eines Rades eines Kraftfahrzeugs. Der Prüfrahmen kann beispielsweise eine in Schwerkraftrichtung wei sende Prüfkraft aufprägen, um eine auf das Lager 18 einwirkende Aufstandskraft zu simulieren, wie sie im laufenden Betrieb eines Kraftfahrzeugs auftreten kann.

Wie in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt weist das Lager 18 einen als Innenring ausgestal teten ersten Lagerring 20 auf, der über einen austauschbaren Adapterflansch 22 mit einem Antriebsflansch 24 des Elektromotors 16 verbunden ist, damit der Elektromotor 16 den ersten Lagerring 20 zur Messung dynamischer Lasten in Rotation versetzen kann. Das Lager 18 weist außerdem einen als Außenring ausgestalteten zweiten La gerring 26 auf, der beispielsweise über Kugeln an dem ersten Lagerring 20 gelagert ist. Der zweite Lagerring 26 ist über ein Adapterstück 28 mit einem ersten Stützring 30 des als Dreiringlager ausgestalteten Haltelagers 14 fest verbunden. Der erste Stütz ring 30 ist über Wälzkörper an einem Zwischenring 32 gelagert, der ebenfalls über Wälzkörper an einem einen Außenring ausbildenden zweiten Stützring 33 gelagert ist. Der zweite Stützring 33 ist drehfest mit dem Prüfrahmen 12 befestigt.

Damit die Reibungskräfte des Haltelagers 14 nicht die Prüfung des Lagers 18 beein trächtigen, kann der Zwischenring 32 von einem Antriebsmotor 34 in Drehung versetzt werden, so dass zumindest keine Haftreibung an dem Zwischenring 32 angreift. Vor zugsweise wird der Zwischenring 32 mit einer Drehzahl gedreht, bei welcher die Rei bung am Zwischenring 32 das Minimum der Stribeck-Kurve im Ausklinkpunkt erreicht. Zum Antrieb des Zwischenrings 32 ist der Antriebsmotor 34 über ein als Riemen scheibe ausgestaltetes Ritzel 36 und ein angreifendes, beispielsweise als Keilriemen, ausgestaltetes Umschlingungsmittel 38 an einer fest mit dem Zwischenring 32 befes- tigten, als Riemenscheibe ausgestaltete Ausgangscheibe 40 angekoppelt, wie auch in Fig. 4 dargestellt.

An dem Zwischenring 32 ist über einen Hebelarm zu einer Drehachse des Lagers 18 beabstandet ein als Kraftmessdose ausgestalteter Kraftmesser 42 über eine Koppel stange 44 in tangentialer Richtung ausgerichtet angebunden. Der Kraftmesser 42 kann eine Kraft messen, die sich aus der Reibungskraft des Lagers 18 unter der auf geprägten Prüfkraft und der noch verbliebenen Reibungskraft des Zwischenrings 32 zusammensetzt. Wenn der von dem Antriebsmotor 34 angeriebene Zwischenring 32 und der von dem Elektromotor 16 angetriebene erste Lagerring 20 in dieselbe Um- fangsrichtung drehen, addieren sich die von dem Kraftmesser 42 gemessenen Rei bungskräfte des Zwischenrings 32 und des Lagers 18. Wenn der von dem An triebsmotor 34 angeriebene Zwischenring 32 und der von dem Elektromotor 16 ange triebene erste Lagerring 20 in unterschiedliche Umfangsrichtung drehen, sind die Rei- bungskräfte des Zwischenrings 32 und des Lagers 18 in unterschiedliche Tangential richtung gerichtet, so dass der Kraftmesser 42 die Differenz der Reibungskräfte misst. Die Reibungskraft des Lagers 18 kann dadurch einfach als Mittelwert der von dem Kraftmesser 42 gemessenen Messwerte berechnet werden, da sich die in der Höhe nicht bekannten Reibungskräfte des Haltelagers 14 hierbei gegenseitig aufheben.

Bezuqszeichenliste Prüfstand

Prüfrahmen

Haltelager

Elektromotor

Lager

erster Lagerring

Adapterflansch

Antriebsflansch

zweiter Lagerring

Adapterstück

erster Stützring

Zwischenring

zweiter Stützring

Antriebsmotor

Ritzel

Umschlingungsmittel

Ausgangscheibe

Kraftmesser

Koppelstange