AT504316A2 - Prüfstand zum messen von nvh-eigenschaften eines getriebeprüflings, anschlusswelle für einen prüfstand, verwendung einer adapterwelle und verfahren zum messen von nvh-eigenschaften - Google Patents

Description

SCHÜTZ u. PARTNER

PATENTANWÄLTE

EUROPEAN PATENT AND TRADEMARK ATTORNEYS

DIPL.-ING. WALTER HOLZER DIPL.-ING. DR. TECHN. ELISABETH SCHOBER

A- 1010 WIEN, SCHOTTENRING 16, BÖRSEGEBÄUDE

[01] Die Anmeldung betrifft einen Prüfstand zum Messen von NVH-Eigenschaften eines Getriebeprüflings, insbesondere zum Messen von Getrieberasseln, eine Anschlusswelle für einen Prüfstand, die Verwendung einer Adapterwelle und ein Verfahren zum Messen von NVH-Eigenschaften.

[02] Beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs entsteht ein komplexes akustisches Gesamtszenario, insbesondere aus Geräuschen des Verbrennungsmotors, des Getriebes, der Ansaug- und Abgasanlage sowie der Reifen und des Fahrwerks. Der Antriebsstrang stellt bei vielen eher niedrigen Geschwindigkeiten die dominante Geräuschquelle dar, wobei innerhalb des Antriebsstrangs neben dem Verbrennungsmotor insbesondere das Getriebe erhebliche Geräusche emittiert.

[03] Die Geräuschemissionen sind zum einen aufgrund gesetzlicher Grenzwerte von Relevanz, müssen aber insbesondere auch immer weiter steigenden Komfortansprüchen der Fahrzeugkunden bezüglich des Innenraumgeräuschs genügen. Ein im allgemeinen als besonders unangenehm empfundenes Geräusch stellt das Getriebegeräusch dar, nämlich im Leerlauf das „Klappergeräusch“ bzw. unter Last das „Rasselgeräusch“.

2 [04] Die Ursachen beider Geräusche sind Torsionsschwingungen von nicht unter Last stehenden Getriebekomponenten, die sich innerhalb ihrer funktionsbedingten Spiele bewegen und an ihren Grenzen anstoßen.

[05] Genauer werden Getrieberasselgeräusche durch die Drehungleichförmigkeit des Verbrennungsmotors angeregt. Besonders kritisch ist beispielsweise die zweite Ordnung bei Vierzylindermotoren. Wenn die Losteile im Getriebe ihre Spielgrenzen erreichen, kommt es zu Stößen an den Berührungsstellen: es entsteht ein breitbandiges, rasselndes Geräusch. Je nach geschaltetem Gang und je nach Lastzustand des Getriebes sind verschiedene Losteile an der Rasselentstehung beteiligt. Man unterscheidet daher zwischen Leerlauf-Rasseln und Rasseln unter Last, wobei dem Rasseln unter Last eine besondere Bedeutung zukommt, weil der Fahrzeugkunde im Betrieb des Fahrzeugs die meiste Zeit das Getriebe unter Last fährt.

[06] Aufgrund ständig kürzer werdender Entwicklungszeiten bei Fahr-zeugherstellem stehen Fahrzeugprototypen zum Durchführen von akustischen Messungen und Untersuchungen immer später zur Verfügung. Daher gewinnen neben der Untersuchung und Bewertung der akustischen Eigenschaften eines Gesamtfahrzeugs entsprechende Untersuchungen auf isolierter Komponenten-Ebene zunehmend an Bedeutung. Als Oberbegriff für die akustischen Messungen - mitunter auf isolierter Komponenten-Ebene -hat sich das Wort „NVH-Untersuchungen“ etabliert, wobei „NVH“ für „noise, Vibration, and harshness“ steht. 3 • ·· *«

φ φ φ φ · φ φ φ • ··· · [07] Zum Messen von NVH-Eigenschaften eines Getriebes sind spezielle Prüfstände bekannt. So hat die fka Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH aus Aachen einen Getrieberassel-Prüfstand entwickelt, bei welchem ein Getriebeprüfling über eine Kreuzgelenkwelle an einem geregeltem E-lektromotor angeschlossen ist. Unter einem Beugungswinkel erzeugen Kreuzgelenke eine Drehungleichförmigkeit zweiter Ordnung, was als Kardaneffekt bekannt ist. An der Prüfstandwelle sind - entgegen der üblichen Anordnung - zwei Gelenke unter einem Drehvorsatz von 90 0 montiert, was zu einer Verstärkung der Ungleichförmigkeit führt. Die Einstellung des Beugewinkels erfolgt durch Querverschiebung der elektrischen Antriebsmaschine mittels eines Stellantriebs. Die Anordnung mit Antrieb, Kreuztisch und Getriebe ist zur Schwingungsentkopplung elastisch in einem fahrbaren Gestell aufgehängt. Zum Messen von Rasseln unter Last ist der komplette Antriebsstrang, also einschließlich Getriebe, Seitenwellen und Rädern, mit Fahrschemel und Federbeinen mittels der Original-Lager in einem steifen Prüfstandsrahmen montiert. Der Prüfstandsrahmen ersetzt dabei die Fahrzeugkarosserie.

[08] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, NVH-Messungen, insbesondere zum Ermitteln des Getrieberasseins unter Last, zu verbessern.

[09] Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst diese Aufgabe ein Prüfstand zum Messen von NVH-Eigenschaften eines Getriebeprüflings, insbesondere zum Messen von Getrieberasseln, mit einem Antrieb zum Beaufschlagen des Getriebeprüflings mit einem variablen Moment, und 4 ·· · ·· « · ·· t • · · · • ♦·· · • · · · mit einer Abtriebsbremse zum Aufrechterhalten eines Gegenmoments für den Getriebeprüfling, wobei sich der Prüfstand dadurch auszeichnet, dass er abtriebseitig einen Torsionsschwingungsdämpfer aufweist.

[10] Für den Antrieb eines NVH-Prüfstands wird in der Regel ein hochdynamischer Elektromotor verwendet, welcher der Antriebsdrehzahl eine Drehungleichförmigkeit überlagern kann, welche meist von einer einfachen Sinusform bis hin zu einer Verbrennungsmotorensimulation reichen kann. So können neben der möglichst realitätsnahen Nachbildung der Schwingungsanregung durch den jeweiligen Verbrennungsmotor auch synthetische Zustände erzeugt werden, um spezielle Anregungsmechanismen zu untersuchen, wodurch ein wiederholbar herstellbares Prüfumfeld geschaffen wird, in welchem getriebespezifische Problemfelder analysiert werden können. Wenn zusätzlich zu Drehzahl und/oder Drehmoment weitere beeinflussende Faktoren wie Öltemperatur, Anregungsamplitude und Anregungsfrequenz reproduzierbar im Rahmen der prüfstandseitigen Grenzen gewählt werden können, wird auch ein Vergleich der akustischen Güte verschiedener Getriebe unter identischen Randbedingungen ermöglicht.

[11] Um eine Last auf das Getriebe aufzubringen, ist abtriebseitig des Getriebeprüflings eine Abtriebsbremse angeordnet. Auch diese ist üblicherweise ein Elektromotor. Während der Antriebsmotor oder generell die Antriebsmaschine in der Regel drehzahlgeregelt ist, ist die Abtriebsbremse in der Regel drehmomentgeregelt. • · • · • ·· ···· ·· #· ···· · · · · · • · * · · · · • · » · ··· · 5 [12] Nach dem Erfmdungsaspekt des Torsionsschwingungsdämpfers im Kraftstrang zwischen dem Getriebeprüfling und der Abtriebsbremse entsteht ein Prüfstandaufbau mit zwei körperschallentkoppelten Motoren. Während der Antrieb das Getriebe mit oft bis zu 100 Hz, bis zu 200 Hz oder mehr anregt und während die Abtriebsbremse mehr oder weniger gleichmäßig läuft, sorgt der Torsionsschwingungsdämpfer im Abtriebsstrang dafür, dass im Getriebeprüfling alle vorhandenen Schwingungen bestmöglich angeregt werden, während der Einfluss von Schwingungen im weiteren System des Prüfstands hin zur Abtriebsbremse möglichst eliminiert wird. In der Theorie käme dieser Aspekt der Erfindung bestmöglich dann zur Geltung, wenn der Rest des Prüfstands ideal steif wäre.

[13] Auf diese Weise ermöglicht es der vorgestellte Aspekt der Erfindung, das Geräusch des Getrieberasseins bestmöglich isoliert von übrigen Schwingungen zu ermitteln.

[14] Je größer das Verhältnis der Torsionssteifigkeit des Torsionsschwingungsdämpfers zu den übrigen Komponenten des Prüfstands ist, desto besser isoliert der Torsionsschwingungsdämpfer die Schwingungen des Getriebeprüflings. Es wird vorgeschlagen, dass der Torsionsschwingungsdämpfer eine Torsionssteifigkeit aufweist, die wenigstens eine Größenordnung, bevorzugt wenigstens zwei, besser drei, Größenordnungen, geringer ist als der übrige Abtrieb zwischen dem Getriebeprüfling und Torsionsschwingungsdämpfer insgesamt, oder als dessen torsionsschwächster Teil. Bei dieser Konstellation gehen zumindest vom Teilbe-

·· ·· ···· • · · 9 · » • · · • · 9 · • · • · ·· 6 reich des Prüfstands zwischen dem Getriebeprüfiing und dem Torsionsschwingungsdämpfer keine großen Störschwingungen in die Messung ein.

[15] In analoger Betrachtung wird vorgeschlagen, dass der Torsionsschwingungsdämpfer eine Torsionssteifigkeit aufweist, die wenigstens eine Größenordnung, bevorzugt wenigstens zwei, besser drei, Größenordnungen, geringer ist als der Antrieb zwischen der Antriebsmaschine und Getriebeprüfling insgesamt, oder als dessen torsionsschwächster Teil. Bei einer solchen Ausgestaltung des Prüfstands ist auch der Antriebsstrang gegenüber dem Torsionsschwingungsdämpfer deutlich torsionssteifer und nähert sich somit der Forderung des ,.idealen steifen“ Systems gegenüber dem bewusst eingebracht schwächsten Teil des Systems an, nämlich dem Torsionsschwingungsdämpfer.

[16] Unabhängig von der Torsionssteifigkeit kraftaufwärts des Torsionsschwingungsdämpfers wird vorgeschlagen, dass dieser eine Torsionssteifigkeit aufweist, die wenigstens eine Größenordnung, bevorzugt wenigstens zwei, besser drei, Größenordnungen, geringer ist als der übrige Abtrieb zwischen Torsionsschwingungsdämpfer und Abtriebsbremse insgesamt, oder als dessen torsionsschwächster Teil. Wenn zwischen dem Torsionsschwingungsdämpfer und der Abtriebsbremse ein zu weicher Strang vorhanden ist, ist das im Getriebeprüfling schwingende System zweifach gedämpft, wodurch unerwünschte Schwingungsüberlagerungen auftreten können. 7 ·· • »· »«·· ·· ·· • ·· • * · • · • · • • • • · • · • • • • • · ··· • • • • • · · • • [17] Der Torsionsschwingungsdämpfer ist bevorzugt ein Zweimassenschwungrad oder weist zumindest ein solches auf. Zweimassenschwungräder sind kostengünstige, aber dennoch leistungsfähige Komponenten zum weitgehenden Entkoppeln zweier Torsionsschwingungen voneinander. Ein Torsionsschwingungsdämpfer besteht in der Regel - vereinfacht dargestellt - aus zwei koaxial angeordneten Scheiben, den beiden Massen des Dämpfers, wobei die beiden Scheiben über eine Mehrzahl oder eine Vielzahl von Federn sowie eine Reibeinrichtung miteinander verbunden sind, sodass die Federn eine Relativbewegung der beiden Scheiben erlauben und die Reibeinrichtung deren Energie entzieht, sodass die Reibeinrichtung die Torsionsdämpfung übernimmt. Durch die beiden Massen, die Federn und die Reibeinrichtung lassen sich die Kennwerte des Torsionsschwingungsdämpfers anpassen.

[18] Es sei begrifflich erläutert, dass ein „Zweimassenschwungrad“ einem in der Kraftfahrzeugtechnik tätigen Ingenieur geläufig ist. Streng physikalisch ließe sich zwar jeder Dämpfer als Zweimassendämpfer auffassen, da er zwei gegeneinander bewegliche Baugruppen, die naturgemäß eine Masse aufweisen, umfasst, zwischen denen dem System dämpfend Energie entzogen wird. Vorliegend sei jedoch an ein solche Baugruppe gedacht, bei welchem zwei große axial gegeneinander tordierbare Massen, nämlich eine eingangsseitige und eine ausgangsseitige Masse, nach ingenieurmäßigem Verständnis konstruktiv deutlich größer und/oder schwerer ausgelegt sind als zum sicheren Übertragen des Drehmoments erforderlich wäre.

[19] Als Ergänzung oder Variante zu einem Zweimassenschwungrad kommt insbesondere eine Welle mit einer besonders niedrigen Steifigkeit in Betracht, wobei diese Welle bevorzugt ein Torsionssteifigkeitsverhältnis wie in den vorstehenden Abschnitten beschrieben aufweist.

[20] Bevorzugt ist vom Antrieb zum Getriebeprüfling eine einteilige Antriebswelle vorgesehen. Mit einer einteiligen Antriebswelle kann auf sehr kostengünstige Weise eine sehr steife Torsionsübertragungsverbindung zwischen dem Antriebsmotor und dem eigentlichen Getriebeprüfling hergestellt werden.

[21] Die Antriebswelle ist bevorzugt möglichst kurz ausgeführt, um eine besondere hohe Torsionssteifigkeit aufzuweisen. Auch ist eine sehr kurze Antriebswelle entsprechend leicht und trägt somit möglichst wenig zur Trägheit des vom Antriebsmotor zu beschleunigenden Systems bei. Antriebsmotoren für NVH-Prüfstände mit Beaufschlagung einer Drehungleichförmigkeit leisten üblicherweise ein konstantes Moment von etwa 50 Nm mit einem dynamischen Moment von ± 300 Nm. Um mit diesen Leistungen hochdynamisch arbeiten zu können und Anregungen bis zu 200 Hz oder mehr im Getriebeprüfling erzeugen zu können, ist es erforderlich, dass das Massenträgheitsmoment des gesamten angetriebenen Systems, also bis hin zum Torsionsschwingungsdämpfer, möglichst gering gehalten wird.

[22] Daher ist es auch von Vorteil, für die Antriebswelle ein leichtes, a-ber hochsteifes Material zu verwenden, wie beispielsweise Karbonfaser.

[23] Unabhängig hiervon ist es von Vorteil, wenn eine Hohlwelle verwendet wird.

[24] Auf ein Gelenk kann antriebseitig insbesondere dann verzichtet werden, wenn der Prüfstand so konzipiert ist, dass der Getriebeprüfling unmittelbar nach dem Antriebsmotor ausgerichtet werden kann. In diesem Falle ist vorzugsweise dafür Sorge zu tragen, dass abtriebseitig ein Versatzausgleich erfolgt.

[25] Unter anderem aus diesem Aspekt wird vorgeschlagen, dass vom Getriebeprüfling zum Torsionsschwingungsdämpfer eine mehrteilige Anschlusswelle vorgesehen ist.

[26] Neben dem bereits vorgestellten Aspekt kann eine mehrteilige Anschlusswelle zwischen dem Torsionsschwingungsdämpfer und dem Getriebeprüfling insbesondere auch ein Stück einer zum Getriebe gehörigen Seitenwelle aufweisen. Die Seitenwelle ist diejenige Welle, die normalerweise im Kraftfahrzeug als Welle zwischen Getriebe und Rad zum Einsatz kommt. Diese ist für den Einsatz in einem dynamischen NVH-Prüfstand erheblich zu weich.

[27] Idealerweise sollte zum Durchführen einer Messung im Prüfstand die Seitenwelle daher gegen eine leichte, sehr steife Welle ausgetauscht werden. Auch hier ist wieder zu bedenken, dass der Antriebsmotor die Anschlusswelle dynamisch mit antreiben muss. Die zum Getriebe gehörige Seitenwelle hat jedoch den großen praktischen Vorteil, dass die ins Getrie- 10 • Λ * * * ·Ι # « % be greifende Verzahnung bereits bestmöglich auf die entsprechende Verzahnung im Getriebeprüfling abgestimmt ist. Es wäre mit sehr großem Aufwand verbunden, zum Durchführen der Messungen am Prüfstand für jeden unterschiedlichen Getriebeprüfling eine entsprechende Eingriffsverzahnung individuell zu fräsen.

[28] Kemidee dessen, dass die Anschlusswelle ein Stück einer zum Getriebe gehörigen Seitenwelle aufweisen soll, ist demzufolge, dass jenes Stück der Original-Seitenwelle Verwendung findet, welches die Verzahnung zum Eingriff in den Getriebeprüfling bereits werkseitig aufweist.

[29] Bevorzugt weist die Anschlusswelle Versatzausgleichmittel auf. Diese können in einer sehr einfachen Ausführung aus zwei Gelenken bestehen, wobei die Gelenke möglichst spielfrei sein sollten.

[30] Es ist von Vorteil, wenn vom Torsionsschwingungsdämpfer zur Abtriebsbremse eine mehrteilige Bremsenwelle vorgesehen ist.

[31] Im Strang zwischen dem Torsionsschwingungsdämpfer und der Abtriebswelle ist es insbesondere von Vorteil, wenn ein Versatzausgleich erfolgen kann. Hierzu üblicherweise verwendete Versatzkupplungen müssen für den Einsatz in einem NVH-Prüfstand spielfrei und sehr steif sein. Sie lassen daher zwangsweise nur wenig Winkel zu. Durch die Verwendung von Lamellen-Kupplungen, welche üblicherweise eine nur geringe Ver-winkelung zulassen, wurde in einer bevorzugten Ausführungsform eines Prüfstands eine mögliche Verwinkelung bis zu 2,0 0 durch den Einsatz ver- t

I längerter Lamellen in den Kupplungen erreicht. Bei Maßen der Bremsenwelle von etwa 1,50 m, wobei auch hier die Welle im Idealfall möglichst leicht und steif sein sollte, können so Versätze von bis zu 60 mm ausgeglichen werden. So wird sichergestellt, dass der Getriebeprüfling immer an einer identischen Stelle im Prüfstand positioniert werden kann.

[32] Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe bereits die Verwendung einer Adapterwelle in Verbindung mit einem Teil einer Seitenwelle als Anschlusswelle zum Abtrieb von einem Getriebeprüfling in einem Getriebeprüfstand.

[33] Es wurde vorstehend bereits erläutert, dass die im Kraftfahrzeug an ein Getriebe angeschlossenen Seitenwellen, die zum Rad hin führen, für die Verwendung in einem Getriebeprüfstand mit dynamischem Antrieb eher ungeeignet sind, da sie zu schwer und dennoch nicht steif genug sind. Die Verwendung einer Altemativwelle, welche prüfstandseitig vorzugeben wäre, ist jedoch zu kostspielig, da der Anschluss ans Getriebe äußerst präzise gefräst werden müsste und selbst dann in Folge unterschiedlicher Fertigungstoleranzen wohl oft noch Fremdgeräusche in das eigentliche Getriebe induziert würden. Diese Probleme löst der vorgestellte Aspekt der Erfindung mit einem eleganten Spagat, indem er zum Anschluss im Getriebe ein Stück der herstellerseitig als zum Getriebe gehörig vorgesehenen Seitenwelle verwendet, dann aber nach relativ kurzer Strecke außerhalb des Getriebes auf eine Spezialwelle übergeht. 12 ·· · ·· ···· t» ## ··♦··· ···*· • · ··· · · » · ♦ · · · · ··· · • · · · · · · ·· [34] Schon eine solche Anschlusswelle für einen Prüfstand mit einem abgetrennten Kopf einer zu einem Getriebe gehörigen Seitenwelle und mit einer Adapterwelle löst demzufolge nach einem weiteren Aspekt der Erfindung die gestellte Aufgabe, denn sie ermöglicht unmittelbar die Verwendung in einem Prüfstand ohne Anschlussschwierigkeiten und ohne zusätzlich induzierte Geräusche.

[35] Begrifflich sei hierbei erläutert, dass als der Kopf der Seitenwelle derjenige Teil der originalen Seitenwelle verstanden wird, der die Anschlussverzahnung zur Momentenübertragung im Getriebe aufweist.

[36] Die Verbindung mit der Seitenwelle hin zu der Adapterwelle weist bevorzugt eine Verschweißung auf. Eine Verschweißung ist schnell und mit leichten Mitteln im Wesentlichen unwuchtfrei herstellbar, und sie gewährleistet einen spielfreien Anschluss und somit eine spielfreie Kraftübertragung vom Seitenwellenkopf hin in Richtung zu der Adapterwelle. Im Übrigen kann eine Verschweißung mit nur wenig zusätzlicher Bauteilmasse auskommen, was vorteilhaft für die dynamische Leistungsentfaltung des Antriebsmotors ist.

[37] Die Adapterwelle weist bevorzugt eine öffenbare Aufnahme auf, insbesondere ein Spannelement. Die Adapterwelle kann prüfstandseitig vorgegeben und an diesen in ihren Abmaßen angepasst sein, sodass es von Vorteil ist, wenn nur eine Adapterwelle vorgehalten werden muss. Eine öffenbare Aufnahme ermöglicht dies unmittelbar, da in die Aufnahme die Seitenwelle oder eine hiermit verbundene Zwischenwelle eingeführt wer- 13 ·· • ·* «#*· ·· ·· • · ·· · · • • · • · • • • · · • • · • • • • · · • L ·· • • • • · · • · • • ·· ··· «· ·· ·· ···· den kann. Bei geeigneter Auslegung der Aufnahme, beispielsweise als hydraulisches Spannelement, ist leicht sichergestellt, dass jedwedes Moment von der Anschlusswelle direkt oder über die Zwischenwelle mittels der Aufnahme zur Adapterwelle spielfrei übertragen wird.

[38] Wenn der Kopf der abgetrennten Seitenwelle unmittelbar von der Aufnahme aufgenommen wird, führt dies zu einer zweiteiligen Anschlusswelle von Getriebeprüfling hin zum Torsionsschwingungsdämpfer. Demgegenüber kann eine dreiteilige Anschlusswelle bei Verwendung einer weiteren Zwischenwelle erzeugt werden, sodass an den abgetrennten Kopf der Seitenwelle zunächst eine Zwischenwelle angeschlossen ist, beispielsweise an diese angeschweißt ist, wobei dann die Zwischenwelle in der Aufnahme der Adapterwelle gehalten wird.

[39] In jedem Falle ist es bevorzugt, wenn die Adapterwelle eine axial variable Aufnahme aufweist. Die Anpassung der gesamten Prüfkonstellation ist naturgemäß immer mit leichten Ungenauigkeiten verbunden. Diese können in axialer Hinsicht, also in Längserstreckungsrichtung des gesamten Prüfstands, leicht dadurch ausgeglichen werden, dass die Adapterwelle, die bevorzugt ohnehin schon eine Aufnahme aufweist, eine axiale Freiheit hat. Dabei kann es in der Praxis schon sehr hilfreich sein, wenn das axiale Spiel der Aufnahme nur wenige Millimeter, beispielsweise 2 mm bis 4 mm, beträgt. Es ist von Vorteil, wenn ein größeres Spiel, beispielsweise bis zu mehreren Zentimetern, zum Beispiel bis zu 10 cm, in Anspruch genommen werden kann. Die abgeschnittene Seitenwelle bzw. die Zwi- 14 ·· · ·· ···· ·· Μ ······ ····· ········ · • · · · · ι·»·* · • · ····· · · schenwelle kann dann genau so tief wie erforderlich in die Aufnahme eingeführt werden.

[40] Unabhängig von einer variablen Axialverbindung wird vorgeschlagen, dass die Adapterwelle zwei Gelenke aufweist, also dass sie somit Mittel zum Versatzausgleich quer zur Axialrichtung aufweist. In der Praxis ist immer ein - wenn auch manchmal nur geringer - Versatz auszugleichen, wobei es auf ein etwaiges unrundes Drehverhalten der beiden Gelenke deshalb nicht bedeutend ankommt, weil die Adapterwelle ohnehin zum Torsionsschwingungsdämpfer führen soll. Es ist jedoch angestrebt, dass die beiden Gelenke spielfrei und möglichst leicht sind.

[41] Um den abgeschnitten Kopf der Seitenwelle möglichst leicht verbindbar zu machen, wird vorgeschlagen, dass der Kopf der Seitenwelle einen Gelenkeingang eines vormaligen Gelenks aufweist, insbesondere einen Topfboden eines vormaligen Gelenks.

[42] Seitenwellen, die aus einem Getriebe heraus und hin zum Rad führen, weisen zum Versatzausgleich zwei Gelenke auf. Dabei ist aus Platzgründen das erste Gelenk üblicherweise recht nahe am Getriebeausgang angeordnet. Diese Tatsache macht sich die Erfindung nach der vorgestellten vorteilhaften Ausführung zu Nutze, indem sie den abgetrennten Kopf der Seitenwelle dadurch herstellt, dass die Seitenwelle erst jenseits des Topfbodens des ersten Gelenks durchtrennt wird. Die Trennung führt somit durch das vormalige Gelenk hindurch. Der Topfboden ist im Vergleich zur aus dem Getriebe führenden Seitenwelle mit einem erheblich größeren 15 • • ·· ·· · · • ·· • · ·· • · • • · · • • · • • • · 4 «»· • • • · · • · • • ··· ·· ·· ·· ····

Durchmesser ausgestattet, oft mit etwa dem dreifachen bis vierfachen Durchmesser. Die Seitenwelle selbst ist am Kopf der Welle oft recht dünn, meist etwa mit 2 cm Durchmesser. Daher ist es erheblich leichter, die Verbindung, beispielsweise eine Schweißverbindung, zu einer Zwischenwelle oder auch direkt zu einer Adapterwelle herzustellen, wenn der Topfboden am Kopf der Seitenwelle verbleibt. Die Verschweißung kann dann beispielsweise an den Topfboden anschließen, und beispielsweise kann eine Zwischenwelle angeschweißt werden, die aus einer Welle und einer Anschweißscheibe besteht.

[43] Insgesamt ergibt sich nach dem Vorgenannten eine Anschlusswelle, die zwar den originalen Zahnanschluss an das Getriebe hat, die aber gegenüber der originalen Seitenwelle eine deutlich höhere Eigenfrequenz aufweist, sodass Interferenzen mit dem Torsionsschwingungsdämpfer nicht zu befurchten sind. Hierzu können die Zwischenwelle und/oder die Adapterwelle bevorzugt Rohre mit einem recht großen Durchmesser und möglichst wenig Eigenmasse aufweisen.

[44] Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sämtliche vorgestellten Ausgestaltungsvarianten der Wellen auch unabhängig vom Vorsehen eines Torsionsschwingungsdämpfers und voneinander unabhängig hinsichtlich der gestellten Aufgabe von Vorteil sind.

[45] Nach dem Vorgenannten ist unmittelbar ersichtlich, dass die Aufgabe auch von einem Verfahren zum Messen von NVH-Eigenschaften eines Getriebeprüflings gelöst wird, insbesondere zum Messen von Getrieberas- 16 ·· ·· 9· ···· ·· • · · t · • · · · · • · « *·· «· sein, wobei der Getriebeprüfling durch einen Antrieb mit einem variablen Moment beaufschlagt wird, und wobei seitens eines Abtriebs ein Gegenmoment aufrecht erhalten wird, sodass der Getriebeprüfling unter Last läuft, wenn sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass eine Anschlusswelle verwendet wird, die eine höhere Eigenfrequenz hat als eine zum Getriebeprüfling gehörige Seitenwelle.

[46] Mit anderen Worten verwendet das Verfahren demnach einen Getriebeprüfling und eine zugehörige Seitenwelle, durchtrennt aber die zum Getriebe gehörige Seitenwelle und fügt diese zu einer Anschlusswelle zusammen, die insgesamt eine höhere Eigenfrequenz hat als die ursprüngliche Seitenwelle und/oder die insgesamt weniger Torsionsspiel hat als die ursprüngliche Seitenwelle.

[47] Es ist ebenfalls unmittelbar ersichtlich, dass die Aufgabe auch von einem Verfahren zum Messen von NVH-Eigenschaften zweier Getriebeprüflinge nacheinander gelöst wird, insbesondere zum Messen von Getrieberasseln, wobei die Getriebeprüflinge durch einen Antrieb mit einem variablen Moment beaufschlagt werden, und wobei seitens eines Abtriebs ein Gegenmoment aufrecht erhalten wird, sodass die Getriebeprüflinge unter Last laufen, wobei für jeden Getriebeprüfling eine individuelle Anschlusswelle verwendet wird, die prüfstandseitig eine einheitliche Adapterwelle aufweist, an welche jeweils ein Anschlussstück einer zum jeweiligen Getriebeprüfling gehörigen, durchtrennten Seitenwelle angeschlossen wird. 17 f· · ·· ···· ·· ·» • ···· · · · ·· · ·· ··« · « · · ·· · · · ···· · ι · ····· ·· [48] Die vorgestellten und weitere Aspekte der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht einen Getrieberasselprüfstand,

Figur 2 den Prüfstand aus Figur 1 in einer Seitenansicht,

Figur 3 den Prüfstand aus den Figuren 1 und 2 mit einer umfassenden

Verkleidung und

Figur 4 eine schematische Ansicht einer Anschlusswelle.

[49] Der Prüfstand 1 in den Figuren 1 bis 3 besteht im Wesentlichen aus einem Antriebsmotor 2, einer Antriebswelle 3, einer Anschlusswelle 4, einem Torsionsschwingungsdämpfer 5, einer Bremsenwelle 6 und einem Bremsmotor 7.

[50] Die beiden Motoren 2, 7 sind auf justierbaren Tischen 8 montiert. Diese stehen ebenso wie Gestelle 9 zum Halten der Antriebswelle 3 bzw. des Torsionsschwingungsdämpfers 5 auf einer Bodenfläche 10. Zwischen der Anschluss welle 4 und einem Antriebsflansch 11 ist ein Freiraum 12 vorgesehen, in welchen ein Getriebeprüfling zum Prüfen eingesetzt wird. Um den Getriebeprüfling zu fixieren, wird dieser am Anschlussflansch und/oder am antriebsseitigen Gestell 9 fest angeschlossen und so mit der Antriebswelle 3 verbunden, dass ein vom Antriebsmotor 2 ausgehendes Moment über die Antriebswelle 3 in den Getriebeprüfling hinein getragen wird. 18 ·· · ·· ···· ·· ·· • ···· · ·· ·· · • · · · · · ··· · • · ····· ·· [51] Gleichzeitig wird die Anschlusswelle 4 (vgl. insbesondere Figur 4) mit der originalen Verzahnung 13 des Getriebeprüflings an dessen Abtriebsausgang angeschlossen, an welchem im Betrieb im Kraftfahrzeug eine Seitenwelle angeschlossen ist. Die Anschlusswelle 4 trägt die Original-Verzahnung 13, weil sie ein abgetrenntes Stück 14 einer ursprünglich zum Getriebeprüfling gehörigen Seitenwelle aufweist. Das abgetrennte Stück 14 der originalen Seitenwelle endet mit einem Topfboden 15 eines Gelenkes, welches beispielsweise etwa 5 cm entfernt zur Original-Verzahnung 13 an der Seiten welle angeordnet ist. Das Gelenk als solches ist jedoch von dem Kopf 14 der Seiten welle abgetrennt. So ergibt sich ein Kopfstück der Anschlusswelle, welches mit der Original-Verzahnung 13 beginnt, dann über etwa 5 cm die Original-Seitenwelle mit ihrem Durchmesser von meist etwa 2 cm aufweist und dann in den Topfboden 15 einstückig übergeht. An den Topfboden 15 ist eine Zwischen wellenscheibe 16 angeschweißt, welche ebenso wie der Topfboden 15 einen Durchmesser von etwa 8 cm hat. Sie geht über in ein steifes, hohles Rohr 17 einer Zwischenwelle 18 mit einem Durchmesser von etwa 4 cm.

[52] Das Rohr 17 der Zwischenwelle 18 ist in eine Aussparung 19 einer Adapterwelle 20 eingeführt und dort mit einer hydraulischen Klemme (nicht dargestellt) fixiert. Die Adapterwelle 20 ist ebenfalls eine sehr leichte, aber gleichzeitig steife, hohle Welle.

[53] Am fortführenden Ende weist die Adapterwelle 20 einen spielfreien ersten Gelenkanschluss 21 auf, welcher über eine weitere sehr steife, hohle 19 e· · μ ···· μ ·· • · · · · · · · ·· · ····»·»· · • · « · · ···· ·

Versatzausgleichwelle 22 und einen zweiten Gelenkanschluss 23 zu einem Anschlussflansch 24 führt. Der Anschlussflansch 24 weist Bohrungen auf, welche ein einfaches Befestigen mittels Verschraubung an den Torsionsschwingungsdämpfer 5 erlauben. Dabei ist die Versatzausgleichwelle etwa 30 cm lang.

[54] Ingesamt besteht die Anschlusswelle 4 somit weitestgehend aus vom Prüfstand vorgegebenen Teilen, nämlich der Zwischen welle 18, der Adapterwelle 20, den beiden Gelenkanschlüssen 21, 23, der Versatzausgleichswelle 22 und dem Anschlussflansch 24. Lediglich an dem Kopf der Zwischenwelle angeschweißt ist der Kopf 14 der ursprünglichen Seitenwelle.

[55] Die gesamte Anschlusswelle 4 ist spielfrei ausgeführt, wobei zugunsten einer möglichst großen Torsionssteifigkeit die gewählten Bauelemente deutlich größere Durchmesser haben als der abgetrennte Kopf 14 der Original-Seitenwelle. Bevorzugt sind sie auch aus leichterem, aber festerem Werkstoff, beispielsweise aus Karbonfaserwerkstoff. Gegenüber einer originalen Seitenwelle ist damit die Eigenfrequenz der Anschlusswelle 4 erheblich erhöht. Die Torsionssteifigkeit ist erheblich größer.

[56] Wenn ein Getriebeprüfling im Prüfstand durch einen anderen Getriebeprüfling ausgetauscht wird, sodass eine andere Anschluss-Verzahnung 13 vonnöten ist, kann einfach die zum neuen Prüfling gehörige Seitenwelle verwendet und deren Kopf abgetrennt werden. In geeigneter Weise, beispielsweise durch Verschweißen, müsste dann eine Zwischenwelle 18 an den neuen Seitenwellenkopf 14 angeschlossen werden. 20 ·· t ·« ·· · · ·· ·# • ···· · ·· · · · ·· ··· · · · · • · · · · ···· ·

Die Gesamtkonstruktion kann in die hydraulische Klemme in der Adapterwelle 20 eingesetzt werden, ohne dass die Adapterwelle 20 oder die Versatzausgleichwelle 22 mit ihren Gelenken 21, 23 einer Änderung bedürfen. Auf diese Weise kann schnell und kostengünstig zwischen verschiedenen Getriebeprüflingen gewechselt werden. Da die Anschlusswelle 4 zu ganz überwiegenden Teilen aus prüfstandseitig vorgesehenen, äußerst torsionssteifen Bauelementen besteht und die Original-Seitenwelle nur als kurzes Stück verwendet wird, beeinflusst die Original-Seitenwelle die Gesamtsteifigkeit nur recht wenig.

[57] Im Betrieb des Prüfstands 1 erzeugt der Antriebsmotor 2 ein beliebiges, meist hochdynamisches Antriebsmoment, welches über die Antriebswelle 3 in den Getriebeprüfling hinein übertragen wird.

[58] Dabei ist es von Vorteil, wenn der Antriebsmotor akustisch möglichst gut gekapselt wird. Hierzu, und um Getriebegeräusche nicht unnötig zu reflektieren, wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Antriebsmotor 2 und dem Getriebeprüfling ein Abstand von etwa 1 m eingehalten wird.

[59] In einer zum Getriebeprüfling gerichteten akustischen Dämmung 25 in Figur 3 weist ein akustisches Dämmmaterial eine Wand 26 mit einer Stärke von etwa 20 cm sowie daran angeschlossen akustischen Keile 27 mit einer Länge von etwa 35 cm auf. Zusätzlich sollte der Antriebsmotor 2 in einem akustisch dämmenden Gehäuse 28 herkömmlicher Bauart eingeschlossen sein. 21 ·· » ·· ···· ·· ·· • »Mt · ·· · · · I · · · f ···· · [60] Es sei darauf hingewiesen, dass bereits die Anordnung des Antriebsmotors vom Antriebsflansch bzw. im Betrieb vom Getriebeprüfling in etwa einem Meter Abstand mit einer Dämmung von insgesamt etwa 30 cm bis etwa 70 cm, vor allem von etwa 50 cm, insbesondere mit akustischen Keilen von etwa 20 cm bis etwa 50 cm, vor allem von etwa 30 cm bis etwa 40 cm, bevorzugt von etwa 35 cm, auch für sich genommen vorteilhaft und erfinderisch ist.

[61] Die Karbonfaser-Hohlwelle 3 überträgt das hochdynamische Moment spielfrei in den Getriebeprüfling hinein und bewegt so die Zahnräder im Getriebe. Während die momentführenden Zahnräder beim In-Eingriff-Kommen das typische Heulgeräusch eines Getriebes abgeben, ist im Dauerbetrieb von den momentfreien Zahnrädern das Hin- und Herschlagen in ihrem Spiel als das typische Getrieberasseln auszumachen.

[62] Das aus dem Getriebe hinausführende Moment wird von der Anschlusswelle 4 am Ausgang einer Seitenwelle des Getriebes abgegriffen. Der Ausgang für die zweite Seitenwelle wird mit einem Stopfen verschlossen, damit kein Öl austreten kann. Zusätzlich ist im Getriebeprüfling das Differential gesperrt, beispielsweise durch Zusammenschweißen. Auf diese Weise wird vermieden, unabhängige Messungen für das rechte bzw. linke Rad im Getriebe vornehmen zu müssen.

[63] Zum Messen des Getrieberasseins sind Mikrofone in genormten Positionen vorgegeben, nämlich in jeweils einem Meter Abstand zum Getriebeprüfling. 22 ···· ·· #· • · · · · • ··· ♦ [64] Das aus dem Getriebeprüfling geführte Moment wird über die Anschlusswelle 4 torsionssteif und spielfrei zum Torsionsschwingungsdämpfer 5 geführt. Der Torsionsschwingungsdämpfer 5 ist ein Zweimassenschwungrad, wobei die beiden Massen durch hochdichte Scheiben gebildet werden, die untereinander durch Federn verbunden sind, wobei ein Dämpfer vorgesehen ist, der über ein Reibmittel der Torsion Energie entzieht. Unter Besonderen Umständen kann die in den Federn bei einer Bewegung vernichtete Energie bzw. eine Reibungsenergie der Federn an einer weiteren Baugruppe hierfür ausreichen.

[65] Jenseits des Torsionsschwingungsdämpfers 5 führt die Bremsenwelle 6 abermals torsionsspielfrei und hoch torsionssteif zum Bremsmotor 7. Dieser ist ein Elektromotor, welcher drehmomentgeregelt ein in der Regel etwa konstantes Moment gegen die Anregung des Antriebsmotors 2 hält. Durch den Torsionsschwingungsdämpfer 5 läuft die Bremsenwelle 6 mehr oder weniger gleichmäßig. Am Eingang des Bremsmotors 7 werden das konstante Moment des Antriebsmotors 2 und die Drehgeschwindigkeit gemessen.

Bezugszeichenliste: 1 Prüfstand 2 Antriebsmotor 3 Antriebswelle 4 Anschlusswelle 5 Torsionsschwingungsdämpfer 6 Bremsenwelle 7 Bremsmotor 8 Tische 9 Gestelle 10 Bodenfläche 11 Antriebsflansch 12 Freiraum für Getriebeprüfling 13 Original-Verzahnung 14 abgetrenntes Stück Seitenwelle 15 Topfboden 16 Zwischenwellenscheibe 17 Rohr 18 Zwischenwelle 19 Aussparung 20 Adapterwelle 21 erster Gelenkanschluss 22 V ersatzausgleich welle 23 zweiter Gelenkanschluss ·· * ·« ···· ·· • · * · « ·

24 24 Anschlussflansch 25 akustische Dämmung 26 Wand 27 akustische Keile 28 Gehäuse

Claims (20)

1. I ·· • · • · • ·· ···· t· · · · · • · · · · • t · · • · · · · ·· ·· • · 25 Patentansprüche: 1. Prüfstand (1) zum Messen von NVH-Eigenschaften eines Getriebeprüflings, insbesondere zum Messen von Getrieberasseln, mit einem Antrieb (2) zum Beaufschlagen des Getriebeprüflings mit einem variablen Moment, und mit einer Abtriebsbremse (7) zum Aufrechterhalten eines Gegenmoments für den Getriebeprüfling, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand (1) abtriebsseitig (4, 5, 6, 7) einen Torsionsschwingungsdämpfer (5) aufweist.
2. 2. Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsschwingungsdämpfer eine Torsionssteifigkeit aufweist, die wenigstens eine Größenordnung, bevorzugt wenigstens drei Größenordnungen, geringer ist als der übrige Abtrieb zwischen Getriebeprüfling und Torsionsschwingungsdämpfer insgesamt oder als dessen torsionsschwächster Teil.
3. 3. Prüfstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsschwingungsdämpfer eine Torsionssteifigkeit aufweist, die wenigstens eine Größenordnung, bevorzugt wenigstens drei Größenordnungen, geringer ist als der übrige Abtrieb zwischen Torsionsschwingungsdämpfer und Abtriebsbremse insgesamt oder als dessen torsionsschwächster Teil.
4. 4. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsschwingungsdämpfer eine Torsions- 26 ·· • ·♦ ···· ·· ·· • · • · • · ·· • • • · • · • · • · · • ··· • · • • Steifigkeit aufweist, die wenigstens eine Größenordnung, bevorzugt wenigstens drei Größenordnungen, geringer ist als der Antrieb zwischen Antriebsmaschine und Getriebeprüfling insgesamt oder als dessen torsionsschwächster Teil.
5. 5. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsschwingungsdämpfer ein Zweimassenschwungrad aufweist oder umfasst.
6. 6. Prüfstand (1) zum Messen von NVH-Eigenschaften eines Getriebeprüflings, insbesondere zum Messen von Getrieberasseln, mit einem Antrieb (2) zum Beaufschlagen des Getriebeprüflings mit einem variablen Moment, und mit einer Abtriebsbremse (7) zum Aufrechterhalten eines Gegenmoments für den Getriebeprüfling, insbesondere Prüfstand (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vom Antrieb (2) zum Getriebeprüfling eine einteilige Antriebswelle (3) vorgesehen ist.
7. 7. Prüfstand (1) zum Messen von NVH-Eigenschaften eines Getriebeprüflings, insbesondere zum Messen von Getrieberasseln, mit einem Antrieb (2) zum Beaufschlagen des Getriebeprüflings mit einem variablen Moment, und mit einer Abtriebsbremse (7) zum Aufrechterhalten eines Gegenmoments für den Getriebeprüfling, insbesondere Prüfstand (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vom einem Torsionsschwingungsdämpfer (5) i ·· · ·· ···« ·· ·· ····♦# t · t · · # · · · · t ··· · 27 zum Getriebeprüfling eine mehrteilige Anschlusswelle (4) vorgesehen ist.
8. 8. Prüfstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusswelle ein Stück einer zum Getriebeprüfling gehörigen Seitenwelle aufweist.
9. 9. Prüfstand nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusswelle Versatzausgleichmittel aufweist.
10. 10. Prüfstand (1) zum Messen von NVH-Eigenschaften eines Getriebeprüflings, insbesondere zum Messen von Getrieberasseln, mit einem Antrieb (2) zum Beaufschlagen des Getriebeprüflings mit einem variablen Moment, und mit einer Abtriebsbremse (7) zum Aufrechterhalten eines Gegenmoments für den Getriebeprüfling, insbesondere Prüfstand (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Torsionsschwingungsdämpfer (5) zur Abtriebsbremse (7) eine mehrteilige Bremsenwelle (6) vorgesehen ist.
11. 11. Prüfstand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsenwelle Versatzausgleichmittel aufweist.
12. 12. Anschlusswelle (4) für einen Prüfstand (1), insbesondere für einen Prüfstand (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem abgetrennten Kopf (14) einer zu einem Getriebe gehörigen Seitenwelle und mit einer Adapterwelle (20). 28 • · • · • ·

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13. 13. Anschlusswelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung mit der Seitenwelle eine Verschweißung aufweist.
14. 14. Anschlusswelle nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf der Seitenwelle einen Gelenkeingang eines vormaligen Gelenks aufweist, insbesondere einen Topfboden eines vormaligen Gelenks.
15. 15. Anschlusswelle nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterwelle eine öffenbare Aufnahme aufweist, insbesondere ein Spannelement.
16. 16. Anschlusswelle nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterwelle eine axial variable Aufnahme aufweist.
17. 17. Anschluss welle nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterwelle zwei Gelenke aufweist.
18. 18. Verwendung einer Adapterwelle (20), insbesondere einer Adapterwelle (20) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, in Verbindung mit einem Teil (14) einer Seiten welle als Anschluss welle (4) zum Abtrieb von einem Getriebeprüfling in einem NVH-Prüfstand (1), insbesondere in einem Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
19. 19. Verfahren zum Messen von NVH-Eigenschaften eines Getriebeprüflings, insbesondere zum Messen von Getrieberasseln, wobei der Ge- ·· • ·· ···· ·· ·· • • ·· • • • • · · • • • • • • • · • · • • · ··· · ß> * • · • • • • · • · 29 triebeprüfling durch einen Antrieb (2) mit einem variablen Moment beaufschlagt wird und wobei seitens eines Abtriebs (4, 5, 6, 7) ein Gegenmoment aufrecht erhalten wird, sodass der Getriebeprüfling unter Last läuft, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlusswelle (4) verwendet wird, die eine höhere Eigenfrequenz hat als eine zum Getriebeprüfling gehörige Seitenwelle.
20. 20. Verfahren zum Messen von NVH-Eigenschaften zweier Getriebeprüflinge nacheinander, insbesondere zum Messen von Getrieberasseln, wobei die Getriebeprüflinge durch einen Antrieb (2) mit einem variablen Moment beaufschlagt werden, und wobei seitens eines Abtriebs (4, 5, 6, 7) ein Gegenmoment aufrecht erhalten wird, sodass die Getriebeprüflinge unter Last laufen, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Getriebeprüfling eine individuelle Anschlusswelle (4) verwendet wird, die prüfstandseitig (1) eine einheitliche Adapterwelle (20) aufweist, an welche jeweils ein Anschlussstück (14) einer zum jeweiligen Getriebeprüfling gehörigen, durchtrennten Seitenwelle angeschlossen wird.