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    公开号:WO1989011091A1
    申请号:PCT/EP1989/000510
    申请日:1989-05-10
    公开日:1989-11-16
    发明作者:Manfred HÜCK
    申请人:Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh；
    IPC主号:G01N3-00
    专利说明:
    [0001] PrüfVorrichtung
    [0002] Beschreibung
    [0003] Die Erfindung betrifft eine PrüfVorrichtung nach dem Oberbe¬ griff des Patentanspruches 1.
    [0004] Insbesondere handelt es sich um eine Prüfvorrichtung zur Beauf¬ schlagung von Prüflingen wie Fahrzeugen, Teilen hiervon oder anderen Bauteilen mit relativ zum Prüfling sich bewegenden Festkörpern, also um eine solche Prüfvorrichtung, mittels de¬ rer z.B. eine Simulation der Wirkung von Steinschlag auf Fahrzeuge bzw. Teile oder Baugruppen hiervon möglich ist. Bei derartigen Tests werden Steine geeigneter Größe auf die Prüflinge geschleudert. Wenn man mit der PrüfVorrichtung die Wirkung von Hagelschlag z.B. auf Fahrzeugkarosserien oder auf Dächer prüfen will, so werden als Festkörper Eiskörner geeigneter Größe verwendet. Zweck dieser Versuche ist es zum einen, den Oberflächenschutz von Prüflingen (Kraftfahrzeubauteilen, wie z.B. Achsfedern,' Radhaus oder andere, dem Steinschlag ausgesetzten Fahrzeug¬ teilen) oder die Stabilität des Prüflings selbst (Wind¬ schutzscheiben, Sturzhelme, Dachplatten) unter definierten Versuchsbedingungen zu beaufschlagen bzw. zu schädigen, um den Einfluß von Steinschlag-/Hagelschlagschäden auf das Korossionsverhalten oder die Bauteilstabilität untersuchen zu können.
    [0005] Derzeit werden Steinschlagschäden an Kraftfahrzeugbauteilen durch gezielten Beschüß mit Strahlgut definierter Körnung (in der Regel Stahl-Schrott) simuliert. Das Strahlgut wird dabei durch Preßluft mittels einer Düse auf eine bestimmte durchschnittliche Endgeschwindigkeit beschleunigt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Strahlgutpartikel, je nach Größe und Form sowie ihrer Lage im Luftstrom nach dem Verlassen der Düse eine unterschiedliche, nur statistisch definierbare Geschwindigkeit besitzen. Die Größe der durch die Steinschlagsimulation hervorgerufenen Verletzungen des Oberflächenschutzes hängt jedoch, neben der Partikel¬ größe-, -form und -menge des Strahlgutes sehr wesentlich von der Aufprallgeschwindigkeit ab. Um aussagekräftige Testreihen durchführen zu können, muß man vergleichbare Verletzungen des Oberflächenschutzes von Prüfling zu Prüf¬ ling erhalten. Darum muß die Aufprallgeschwindigkeit aller Strahlgutpartikel möglichst gleich groß und bekannt sein.
    [0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine PrüfVorrich¬ tung der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, daß die Wirkung von Stein-/Hagelschlag auf Prüfling unter exakt reproduzierbaren Bedingungen wirklichkeitsnah durch¬ führbar ist.
    [0007] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentan¬ spruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Es wird also eine PrüfVorrichtung zur Beaufschlagung von
    [0008] Prüflingen wie Fahrzeugen, Teilen hiervon oder anderen Bau¬ teilen mit relativ zum Prüfling sich bewegenden Festkörpern, insbesondere eine PrüfVorrichtung zur Simulation von Stein- schlagen oder Hagelschlägen aufgezeigt, die zwei Walzen um¬ faßt, von denen mindestens eine antreibbar ist und die achs¬ parallel derart zueinander angeordnet sind, daß bei Drehung der Walzen zwischen die Walzen eingeführte Festkörper auf eine der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen entsprechende Ge- schwindigkeit beschleunigt werden und auf den Prüfling schleuderbar sind.
    [0009] Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt somit darin, daß die Geschwindigkeit der ausgeschleuderten Festkörper beim Verlassen der PrüfVorrichtung bekannt ist und nur in sehr geringen Bereichen streut.
    [0010] Die Festkörper werden dann besonders gleichmäßig beschleu¬ nigt und können auf besonders hohe Geschwindigkeiten gebracht werden, wenn die Walzen verformbare elastische Außenflächen aufweisen. Hierzu eignen sich sehr gut auf Felgen aufgezogene Hohlreifen mit glatter Außenoberfläche, also sogenannte Slicks. Diese glattflächigen Reifen für Rennfahrzeuge sind für kleinere Vorrichtungen in Form vonGo-cart-Slicks erhält- lieh, mittels denen ohne weiteres eine Beschleunigung der
    [0011] Festkörper auf ca. 200 km/h erzie.lbar ist. Für größere Vor¬ richtungen und höhere Geschwindigkeiten (ca. 350 km/h) eig¬ nen sich Formel I Reifen.
    [0012] Die Reifen werden vorteilhafterweise nicht aufgepumpt, um so eine höhere Nachgiebigkeit und damit einen Schutz vor einem Zermahlen der Festkörper zu erzielen. Dadurch, daß sich bei entsprechenden Drehzahlen bzw. Umfangsgeschwindig¬ keiten die Außenflächen der Reifen nach außen wölben, wird eine umfangsgeschwindigkeitsabhängige Anpreßkraft der Rei¬ fen gegeneinander bzw. eine geschwindigkeitsabhängige Mit¬ nahmekraft in bezug auf die zu beschleunigenden Festkörper erzielt. Vorzugsweise sind die Walzen an einem Maschinengestell befe¬ stigt, so daß die Vorrichtung insgesamt transportabel und einrichtbar (in bezug auf den Prüfling) ist. Das Maschinen¬ gestell selbst weist vorzugsweise Einrichtungen zum defi- nierten Einstellen des Abstandes zwischen den Walzen auf, so daß Festkörper im wesentlichen beliebiger Durchmesser als Strahlgut verwendet werden können.
    [0013] Vorzugsweise ist das Maschinengestell mit Einrichtungen zum Einstellen des Auswurf inkeis des Strahlgutes versehen. Dieser Auswurfwinkel streut um die Mittelsenkrechte auf eine Fläche, welche durch die Achsen der Walzen in Länge und Richtung und durch die Breite der Reifen in ihrer Breite definiert ist. Wenn also die Walzen mit horizontal verlau- fenden Achsen übereinander angeordnet sind, so ist der ver¬ tikale Öffnungswinkel des austretenden Strahlgutes durch die Mitnahmeeigenschaften (Haftung zwischen Strahlgut und Walzenoberfläche) der Walzen vorgegeben.
    [0014] Das Maschinengestell ist vorteilhafterweise mit Einrich¬ tungen zum Einstellen der Höhe der Walzen relativ zum Auf¬ stellungsort versehen, so daß man den Festkörper-Strahl auf bestimmte Partien eines schwer handhabbaren Prüflings (z.B. Fahrzeugkarosserie) richten kann.
    [0015] Zum Einrichten der Prufvorrichtung relativ zum Prüfling ist die Prüfvorrichtung vorteilhafterweise mit Anzeigeein- ric tungen versehen, die relativ zu den Walzen befestigt und einstellbar sind und die Flugbahn der beschleunigten Festkörper anzeigen. Hierzu eignen sich entweder im sicht¬ baren Bereich abstrahlende Laser oder ähnliche gerichtet strahlende Lichtquellen, die so ausgerichtet sind, daß sie zumindest einige Punkte zur Definierung der Flugbahnumrisse anzeigen. Alternativ ist es möglich, eine Lichtquelle mit nachgeschalteter Optik (Zerstreuungslinse und Blende) vor- zusehen, welche eine dem Festkörper-Strahl entsprechende Ab¬ strahlcharakteristik besitzt.
    [0016] Die Zuführungseinrichtungen, über welche die Festkörper den Walzen zugeführt werden, sind so ausgebildet, daß eine defi¬ nierte Menge an Festkörpern pro Zeiteinheit den Walzen zu¬ führbar ist. Hierzu eignen sich z.B. motorisch getriebene Schüttelrutschen. Diese sind vorzugsweise mit Klassifizie¬ rungseinrichtungen versehen, um mindestens die Maximal- große der den Walzen zugeführten Festkörper zu begrenzen. Dies ist über einen einfachen Spalt möglich. Selbstverständ¬ lich können dem Spalt auch Sieb-Einrichtungen vorgeschaltet sein, über welche zu kleine Festkörper ebenfalls aussortiert werden.
    [0017] Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus den Unter¬ ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung bevorzug¬ ter Ausführungsformen der Erfindung, die im folgenden an¬ hand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigt:
    [0018] Fig. 1 eine schematische Zeichnung einer ersten bevor¬ zugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht;
    [0019] Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung nach Figur 1 in einer hierzu senkrechten Seiten¬ ansicht;
    [0020] Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere bevor¬ zugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor¬ richtung; und
    [0021] Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV aus Figur 3.
    [0022] Im folgenden wird eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen PrüfVorrichtung anhand der Figuren 1 und 2 näher beschrieben. Diese Vorrichtung ist insbeson¬ dere zur Beaufschlagung von kleineren Prüflingen geeignet. Bei dieser Vorrichtung sind zwei Walzen 1, 1' vorgesehen, deren Drehachsen X bzw. X1 parallel zueinander verlaufen und in einer Horizontalebene E liegen. Die Walzen 1, l1 weisen jeweils eine Welle 16, 16' auf, auf welcher eine Felge 8, 81 mit aufgezogenem Gummimantel 9, 9' sitzt. Eine der Achsen 1 oder 1' ist über einen nicht gezeigten Elektro¬ motor mit einstellbarer Geschwindigkeit antreibbar.
    [0023] Die Walzen 1, 1' sind soweit voneinander beabstandet, daß die Außenflächen 7, 7' der Mäntel 9, 91 sich zumindest dann berühren, wenn die Walzen 1, 1" sich mit einer Drehzahl drehen, die zur Erzielung einer geeigneten Strahlgeschwin- digkeit Vu hinreichend ist, mit welcher die einzelnen, ein Strahlgut 2 definierenden Festkörper auf einen Prüfling 3 geschleudert werden sollen. Diese Geschwindigkeit Vu ent¬ spricht der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 1, 1', welche in Figur 1 mit einem nach oben gerichteten Pfeil verdeut- licht ist.
    [0024] Über den Walzen 1, l1 ist ein Trichter 5 so angeordnet, daß seine Auslaßoffnung exakt über dem Berührungsspalt zwischen den Walzen 1, l1 liegt.
    [0025] Über dem Trichter 5 mündet eine Schüttelrutsche 4 mit ihrem Auslaß, in welcher sich eine Vorratsmenge von Strahlgut 2 befindet. Die Bewegung der Schüttelrutsche 4 ist mit einem Doppelpfeil in Figur 1 gezeichnet und wird über einen Schüt- telmotor (nicht gezeigt) mit konstanter Amplitude und Fre¬ quenz bewirkt, so daß eine konstante Menge an Strahlgut 2 pro Zeiteinheit in den Trichter 5 und aus diesem zwischen die Walzen 1, 1' einführbar ist. Bei Drehung der Walzen 1, l1 in der in Figur 1 gezeigten Pfeilrichtung werden die zwi- sehen die Walzen 1, 1' gelangenden Festkörper von den Außen- umfangsflachen 7, 7' ergriffen und auf die der Walzendreh¬ zahl bzw. der Walzenumfangsgeschwindigkeit Vu entsprechende Geschwindigkeit beschleunigt. Somit tritt zwischen den Wal¬ zen ein Strahlgut-Strahl S aus.
    [0026] Im Bereich des Strahlgut-Strahles S ist der Prüfling 3 an- geordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieser Prüf¬ ling 3 eine Kfz-Schraubenfeder. Diese Schraubenfeder ist zwischen zwei Einspanneinrichtungen 6, 6' gehalten, die drehbar gelagert sind und von einem (nicht gezeigten) Elek¬ tromotor mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben werden, so daß sich der Prüfling 3 im Strahlgut-Strahl S dreht und von allen Seiten beschossen wird.
    [0027] Als Strahlgut werden vorzugsweise Steine mit einer Körnung verwendet, wie sie im Normalbetrieb auftreten. Für die Prüfung von üblichen Straßenfahrzeugen bzw. deren Bauteilen eignet sich somit z.B. im Straßenbau häufig verwendeter Rollsplitt. Will man Geländefahrzeuge oder Baufahrzeuge unter wirklichkeitsnahen Bedingungen testen, so müssen entspre¬ chend größere Steine verwendet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, Strahlgut zu verwenden, wie es zum
    [0028] Kugelstrahlen üblich ist. In diesem Fall ist dann die Vor¬ richtung auch zum Kugelstrahlen geeignet.
    [0029] Im folgenden wird eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren 3 und 4 näher beschrieben, wobei dieselben Bezugsziffern gleiche oder gleich wirkende Teile bezeichnen.
    [0030] Bei der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsform sind die beiden Walzen 1, 1' übereinander angeordnet, so daß der Strahlgut-Strahl S horizontal austritt.
    [0031] Die Prüf orrichtung umfaßt ein Maschinengestell 10, in welchem Rahmenflächen 18, 18' verstellbar gelagert sind. Diese Lagerung wird über drei Spindeln 19-21 erzielt, wei¬ che einerseits am Maschinengestell 10 drehbar befestigt sind und andererseits durch an den Rahmenflächen 18, 18' befestigte Halteteile 22-24 mit entsprechenden Innengewin¬ den laufen.
    [0032] Die Spindeln 19-24 sind mittels eines Spindelantriebs 25 drehbar, mit dem zusammen sie eine Einrichtung zur Höhen- und Winkeleinstellung bilden. Insbesondere wird dies dadurch erreicht, daß man zur reinen Höhenverεtellung alle Spindeln mit derselben Geschwindigkeit dreht und zur Verstellung der Neigung (Winkel in der Vertikalen) bei Stillstand der mitt- leren Spindel 21 die vordere und die hintere Spindel 19 bzw. 20 gegenläufig zueinander dreht. Die in den Figuren 3 und 4 gezeigte Anordnung ist selbstverständlich nur als prinzipielle Modellösung zu sehen, mit der verdeutlicht werden soll, daß die bevorzugte Ausführungsform der Erfin- düng eine derartige Einstellung des Strahlgut-Strahles S ermöglicht.
    [0033] In der in Figur 3 und 4 gezeigten Ausführungsform wird die obere Walze 1 über einen Elektromotor 17 mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben. Ab einer gewissen Drehzahl kommt dann die Außenumfangsfl che 7 der oberen Walze 1 mit der Außenumfangsflache 7' der unteren Walze 1' in Berührung und nimmt diese mit, so daß sich dann beide Walzen 1, 1' mit derselben Drehzahl drehen.
    [0034] Die untere Walze l1 ist an den Rahmenflächen 18, 18' in Richtung auf die obere Walze 1 verschiebbar angeordnet. Hierzu dient eine Einrichtung 11' zur Verstellung des Ab- standes der Walzen 1, 1' zueinander, so daß der Abstand der Walzen entsprechend den Durchmessern der einzelnen Fest¬ körper, die das Strahlgut 2 bilden, einstellbar ist.
    [0035] Die Zuführung von Strahlgut 2 zu den Walzen 1, 1' geschieht über eine Schüttelrutsche 4, die eine Wanne 26 umfaßt, welche auf Federn 27,' 27' relativ zu den Rahmenflächen
    [0036] 18, 18' befestigt ist. Die Wanne 26 steht über einen Kur¬ beltrieb 28 mit einem Elektromotor 29 in Verbindung, bei dessen Drehung die Wanne 26 in der mit einem Doppelpfeil gezeigten Richtung bewegt wird.
    [0037] An ihrem, den Walzen 1, 1' zugewandten Ende weist die Wanne 26 an ihrem Boden einen Spalt 15 auf, durch welchen Strahl¬ gut 2 austreten kann. Die Höhe des Spaltes 15 begrenzt den maximalen Durchmesser des ausgeschüttelten Strah.lgutes .
    [0038] Das aus der Wanne 27 herausgeschüttelte Strahlgut fällt nach unten in einen Trichter 5, über welchen es in den Be¬ reich zwischen den Walzen 1, 1' bzw. deren Außenumfangsfla¬ chen 7, 7' rutscht. Sobald des austretende und herunter¬ rutschende Strahlgut zwischen die Außenumfangsflachen 7, 7' gelangt, wird es im wesentlichen auf deren Umfangsgeschwindig- keit, also nur mit einer geringen Geschwindigkeitsabweichung beschleunigt und tritt als Strahlgut-Strahl S aus der Vor¬ richtung aus.
    [0039] Um ein Einrichten der Prüfvorrichtung relativ zum Prüfling noch im Stillstand der Vorrichtung vornehmen zu können, ist die in den Figuren 3 und 4 gezeigte Vorrichtung mit insgesamt vier Lasern 13, 13' und 14, 14' neben den Walzen 1, 1' aber in Höhe deren Berührungsflächen versehen. Die Laser 13-14' sind hierbei so angeordnet, daß vier, den Um- riß des Strahlgut-Strahles S bezeichnende Strahlen L ein¬ stellbar sind.
    [0040] Bei einer alternativen Ausführuήgsform der Erfindung ist eine einzige Lichtquelle mit einer entsprechenden Optik vorgesehen, die ein einziges, dem Strahlgut-Strahl S nach¬ geformtes Lichtbündel B (Figur 4) in' Richtung des Strahl- gut-Strahles S aussendet.
    权利要求:
    Claims -£ö-PrüfvorrichtungPatentansprüche
    1. Prüf orrichtung zur Beaufschlagung von Prüflingen (3) wie Fahrzeugen, Teilen hiervon oder anderen Bauteilen mit re¬ lativ zum Prüfling (3) sich bewegenden Festkörpern (2), insbesondere zur Simulation von Steinschlägen oder Hagel¬ schlägen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h zwei Walzen (1, 1'), von denen mindesten eine (1) antreib¬ bar ist und die achsparallel derart zueinander angeordnet sind, daß bei Drehung der Walzen (1, l1) zwischen die Walzen eingeführte Festkörper (2) beschleunigt werden und auf den Prüfling (3) schleuderbar sind. ii
    L 2. PrüfVorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Walzen (1, 1') verformbare elastische Außenum- fangsflächen (7, 7') aufweisen.
    3. PrüfVorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Walzen (1, 1') Felgen (8, 8') mit aufgezogenen hohlen Reifen (9, 9') umfassen.
    4. Prüf Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Außenumfangsflachen (7, 7') der Walzen (1, 1') im wesentlichen glattflächig sind.
    5. PrüfVorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Walzen (1, 1') an einem Maschinengestell (10) befestigt sind, das Einrichtungen (11) zum definierten Einstellen des Abstands zwischen den Walzen (1, 1') auf¬ weist.
    6. PrüfVorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e ken n n z e i c h n e t d u r c h
    Einrichtungen (12) 2um Einstellen des Winkels der durch Achsen beider Walzen (1, l1) verlaufenden Ebene zur Ver¬ tikalrichtung.
    7. PrüfVorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
    Einrichtungen (12) zum Einstellen der Höhe der Walzen (1, 1') relativ zu einer Standfläche.
    8. Prüf orrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Anzeigeeinrichtungen (13, 13', 14, 14'), die relativ - l- zu den Walzen (1, 1') befestigt und einstellbar sind, zum Anzeigen der Flugbahnbereiche der beschleunigten Festkörper (2) .
    9. PrüfVorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anzeigeeinrichtungen im sichtbaren Bereich ab¬ strahlende Laser (13, 13'; 14, 14') oder dergleichen gerichtet strahlende Lichtquellen zur Anzeige der Flug- bereichumrisse umfassen.
    10. Prüf orrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anzeigeeinrichtungen eine Lichtquelle mit einer im Winkeϊbereich einstellbaren Zerstreuungsoptik zur Anzeige der Flugbahnbereiche umfassen.
    11. Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Zuführungseinrichtungen (4, 5), über welche die Fest¬ körper (2) in definierter Menge/Zeiteinheit zu den Walzen (1, 1') zuführbar sind.
    12. PrüfVorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zuführungseinrichtungen (4, 5) Klassifizierungs¬ einrichtungen (15) zur Einstellung mindestens der Maxi¬ malgröße der den Walzen (1, '1') zugeführten Festkörper (2) aufweisen.
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    引用文献:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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