AT525937A1 - Prüfstandanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prüfstandanordnung (1) für zumindest zwei in einer Koppelkonfiguration angeordnete Maschinen (2, 3), insbesondere elektrische Maschinen, deren Antriebsstränge (4, 5) über ein erstes Getriebe (6) und ein zweites Getriebe (7) miteinander verbunden sind. Um den Kosten- und Wartungsaufwand sowie den Platzbedarf zu reduzieren ist vorgesehen, dass zumindest ein Getriebe (6, 7) durch ein Zugmittelgetriebe (10) gebildet ist, wobei vorzugsweise das erste Getriebe (6) und das zweite Getriebe (7) jeweils durch zumindest ein Zugmittelgetriebe (10) gebildet sind und jedes Zugmittelgetriebe (10) zumindest ein in einer Zugmittelebene (ε) angeordnetes Zugmittel aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfstandanordnung für zumindest zwei in einer Koppelkonfiguration angeordnete Maschinen, insbesondere elektrische Maschinen, deren Antriebsstränge über ein erstes Getriebe und ein zweites Getriebe

miteinander verbunden sind.

Derartige Prüfstandanordnungen mit in einer sogenannten Koppelkonfiguration („Back to Back Configuration“) angeordneten Prüflingen ermöglichen den Prüfbetrieb ohne zusätzliche Belastungseinheit. Der Prüffokus liegt dabei überwiegend auf Verschleiß und Lebensdauer in Form von Dauerläufen der Prüflinge, beispielsweise für elektrische Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen. Dabei ist eine erste Maschine über ein erstes Ausgleichsgetriebe mit zwei Halbwellen — einer linken Halbwelle und einer rechten Halbwelle - und eine zweite Maschine über ein zweites Ausgleichsgetriebe mit zwei weiteren Halbwellen - einer linken Halbwelle und einer rechten Halbwelle - verbunden. Am Ende der linken Halbwellen ist ein erstes Getriebe angeordnet, wobei die linken Halbwellen über das erste Getriebe gekoppelt sind. Analog dazu ist am Ende der rechten Halbwellen ein zweites Getriebe angeordnet, wobei die rechten Halbwellen über das zweite Getriebe gekoppelt sind. Beispielsweise Achsen (Vorder - bzw. Hinterachsen) von Kraftfahrzeugen können mithilfe einer solchen Prüfstandanordnung kostengünstig

für Dauerprüfläufe von elektrischen Maschinen verwendet werden.

Beim Testen von elektrischen Maschinen in der sogenannten Koppel- oder Back-to Back-Konfiguration waren die Halbwellen bisher mittels jeweils eines Zahnradgetriebes miteinander verbunden. Zahnradgetriebe sind allerdings kosten-

und wartungsaufwändig und benötigen relativ viel Bauraum.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Prüfstandanordnung der eingangs genannten

Art den Kosten- und Wartungsaufwand sowie den Platzbedarf zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zumindest ein Getriebe durch ein Zugmittelgetriebe gebildet ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das erste Getriebe und das zweite Getriebe jeweils durch zumindest ein Zugmittelgetriebe gebildet sind, wobei jedes

Zugmittelgetriebe zumindest ein in einer Zugmittelebene angeordnetes Zugmittel

aufweist.

Um Bauraum zu sparen ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Zugmittelebene des ersten Getriebes und zumindest eine Zugmittelebene des zweiten Getriebes parallel

zueinander angeordnet sind.

Zugmittelgetriebe haben den Vorteil eines relativ geringen Platzbedarfes und sind

wartungsarm.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zumindest ein Zugmittel zumindest eines Getriebes durch einen Zahnriemen gebildet ist. Zahnriemen erlauben die Übertragung von relativ großen Drehmomenten und haben den Vorteil, dass im Allgemeinen auf separate Schmier- oder Kühlmaßnahmen verzichtet werden kann. Alternativ dazu ist es auch möglich als Zugmittel eine umlaufende Kette zu

verwenden.

Um einen wartungsfreien Betrieb zu gewährleisten ist es günstig, wenn jedes Zugmittelgetriebe zumindest eine Spannrolle zum Spannen des Zugmittels

aufweist.

In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Spannrolle des ersten Getriebes und zumindest eine Spannrolle des zweiten Getriebes achsgleich ausgebildet sind und über eine Synchronwelle miteinander drehfest verbunden sind. Über die Synchronwelle können die Halbwellen auf beiden Seiten der Prüfstandanordnung miteinander synchronisiert werden, um symmetrische

Testbedingungen zu schaffen.

Eine einfache Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Zugmittelgetriebe zumindest ein Paar von Zugmittelrädern aufweist, welche über einen Zahnriemen miteinander antriebsverbunden sind, wobei ein erstes Zugmittelrad mit dem ersten Antriebsstrang und ein zweites Zugmittelrad mit dem zweiten Antriebsstrang drehfest verbunden oder drehfest verbindbar ist.

In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung für höhere Antriebsleistungen ist vorgesehen, dass zumindest ein Zugmittelgetriebe zumindest zwei Paare von

Zugmittelrädern aufweist, welche über jeweils einen Zahnriemen miteinander

antriebsverbunden sind, wobei die ersten Zugmittelräder jedes Paares über eine erste Triebsatzwelle und die die zweiten Zugmittelräder jedes Paares über eine zweite Triebsatzwelle miteinander drehfest verbunden sind, und wobei erste Triebsatzwelle mit dem ersten Antriebsstrang und die zweite Triebsatzwelle mit dem zweiten Antriebsstrang drehfest verbunden oder drehfest verbindbar ist.

In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Synchronwelle über einen Lagerbock in einem - vorzugsweise durch einen Aluminiumfrästeil gebildeten - Triebsatzbasiskörper drehbar gelagert ist, wobei vorzugsweise der Lagerbock parallel zur Zugmittelebene und normal zu einer Triebsatzebene verschiebbar in dem Triebsatzbasiskörper angeordnet ist, wobei die Triebsatzebene durch eine erste Drehachse eines ersten Zugmittelrades des Zugmittelgetriebes und eine zweite Drehachse eines zweiten Zugmittelrades des Zugmittelgetriebes aufgespannt ist. Die Lagerböcke der Synchronwelle fungieren somit gleichzeitig als Gleitschlitten zur Zugmittelspannung, sowie als Lagerstelle der Synchronwelle. Dies ermöglicht ein einfaches Spannen des Zugmittels bei geringem Platzbedarf und bei geringer Anzahl an Bauteilen.

Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine Triebsatzwelle über ein Stehlager an einem - vorzugsweise durch einen Stahlfrästeil gebildeten —Triebsatzträger drehbar gelagert ist. Die Triebsatzträger sind mit dem Triebsatzbasiskörper fest verbunden. Dies ermöglicht eine robuste und starre Konstruktion bei äußerst geringem Gewicht.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren gezeigten nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin zeigen schematisch:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Prüfstandanordnung in einer ersten

Ausführungsvariante,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Prüfstandanordnung in einer zweiten

Ausführungsvariante,

Fig. 3 ein Zugmittelgetriebe der erfindungsgemäßen Prüfstandanordnung in

einer Ausführungsvariante in einer Schrägansicht,

Fig. 4 das Zugmittelgetriebe in einer weiteren Schrägansicht,

Fig. 5 das Zugmittelgetriebe in einer geschnittenen Vorderansicht und Fig. 6 das Zugmittelgetriebe in einem Schnitt gemäß der Linie VI - VI in Fig. 5.

Fig. 1 zeigt eine Prüfstandanordnung 1 für in einer Koppelkonfiguration angeordnete - Prüflinge bildende - Maschinen 2, 3, insbesondere elektrische Maschinen, deren Antriebsstränge 4, 5 über ein erstes Getriebe 6 auf einer ersten Seite A und ein zweites Getriebe 7 auf einer zweiten Seite B miteinander verbunden sind. Mit Bezugszeichen 2a und 3a sind die Achsen der Antriebswellen der Maschinen 2, 3 angedeutet. Derartige Prüfstandanordnungen 1 mit in einer sogenannten Koppelkonfiguration („Back to Back Configuration“) angeordneten Prüflingen ermöglichen den Prüfbetrieb ohne zusätzliche Belastungseinheit. Der Prüffokus liegt dabei überwiegend auf Verschleiß und Lebensdauer in Form von Dauerläufen der Prüflinge, insbesondere elektrische Maschinen 2, 3 von elektrischen Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen. Die erste Maschine 2 bildet dabei den Antriebsmotor für den ersten Antriebsstrang 4 zur Simulation einer ersten angetriebenen Achse und die zweite Maschine 3 den Antriebsmotor für den zweiten Antriebsstrang 5 zur Simulation einer zweiten angetriebenen Achse des Kraftfahrzeuges. Die erste Maschine 2 wirkt über ein erstes Ausgleichsgetriebe 8 auf die beiden ersten Halbwellen 41, 42 des ersten Antriebsstranges 4 und die zweite Maschine 3 über ein zweites Ausgleichsgetriebe 9 auf die beiden zweiten Halbwellen 51, 52 des zweiten Antriebsstranges 5 ein. Das erste Getriebe 6 simuliert die kinetische Verbindung zwischen dem beispielsweise linken Vorderrad des Kraftfahrzeuges, der Straße und dem linken Hinterrad. Das erste Getriebe 6 stellt die kinetische Verbindung zwischen der Halbwelle 51 der Maschine 3 und der Halbwelle 41 der Maschine 2 dar. Das zweite Getriebe 7 stellt die kinetische Verbindung zwischen der Halbwelle 52 der Maschine 3 und der Halbwelle 42 der Maschine 2 dar.

Das erste Getriebe 6 und das zweite Getriebe 7 ist jeweils durch ein Zugmittelgetriebe 10 mit einem in einer Zugmittelebene £ angeordneten Zugmittel 100 gebildet, wobei die Zugmittelebenen £ der beiden Getriebe 6, 7 paralle! zueinander angeordnet sind. Jedes Zugmittelgetriebe 10 weist eine Spannrolle 14 zum Spannen des Zugmittels 100 auf.

Günstiger Weise ist zumindest ein Zugmittelgetriebe 10 als Riemengetriebe ausgebildet, wobei das Zugmittel 100 beispielsweise durch zumindest einen Zahnriemen 123, 133 gebildet ist. Alternativ dazu kann zumindest ein Zugmittelgetriebe 10 als Kettengetriebe ausgebildet und das entsprechende Zugmittel durch eine umlaufende Kette gebildet sein.

Jedes Zugmittelgetriebe 10 weist einen Triebsatz 11 auf. Als Triebsatz 11 werden hier die rotierenden Teile des Zugmittelgetriebes 10 bezeichnet.

Bei den in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Prüfstandanordnungen 1 besteht der Triebsatz 11 jedes Zugmittelgetriebes 10 jeweils aus einem Paar P1 von Zugmittelrädern 121, 122, den mit diesen verbundenen Triebsatzwellen 12, 13, und - in Fig. 2 - einer Spannrolle 14. Die Zugmittelräder 121, 122 und die Spannrolle 14

sind über einen Zahnriemen 123 miteinander antriebsverbunden.

Die in Fig. 2 gezeigte Prüfstandanordnung 1 unterscheidet sich von Fig. 1 dadurch, dass eine Spannrolle 14 des ersten Getriebes 6 und eine Spannrolle 14 des zweiten Getriebes 7 achsgleich ausgebildet und über eine Synchronwelle 15 miteinander drehfest verbunden sind. Mit Bezugszeichen 15a ist die Achse der Synchronwelle 15

bezeichnet.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Triebsatzes 11, welcher zwei Paare P1, P2 von Zugmittelrädern 121, 122; 131, 132 für zwei Zahnriemen 123, 133 aufweist. Das erste Zugmittelrad 121 des ersten Paares P1 und das erste Zugmittelrad 131 des zweiten Paares P2 sind über eine erste Triebsatzwelle 12 miteinander drehfest verbunden. Ebenso sind das zweite Zugmittelrad 122 des ersten Paares P1 und das zweite Zugmittelrad 132 des zweiten Paares P2 über eine zweite Triebsatzwelle 13 miteinander drehfest verbunden. Die Drehachse der ersten Triebsatzwelle 12 bzw. der ersten Triebsatzräder 121, 131 ist mit 12a bezeichnet. Die Drehachse der zweiten Triebsatzwelle 13 bzw. der zweiten Triebsatzräder 122, 132 ist in den Fig. 5 und 6 mit 13a bezeichnet.

In der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform für geringere Antriebsleistungen ist nur ein einziges Paar P1 von Zugmittelrädern 121, 122 vorgesehen, welche über einen einzigen Zahnriemen 123 miteinander

antriebsverbunden sind. Die in den Fig. 3 bis 6 dargestellte Ausführung mit zwei

Paaren P1, P2 von Zugmittelrädern 121, 122; 131, 132 und zwei Zahnriemen 123,

133 eignet sich demgegenüber insbesondere für höhere Antriebsleistungen.

Jeder Triebsatz 11 weist eine Spannrolle 14 zum Spannen des Zugmittels 100 auf,

um einen technisch korrekten und ordnungsgemäßen Einsatz zu ermöglichen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung dienen diese Spannrollen 14 zusätzlich als Antrieb der Synchronwelle 15 und ermöglicht somit den Entfall zusätzlicher Bauteile.

Um ein friktionsarmes Drehen des Triebsatzes 11 zu ermöglichen, werden die Triebsatzwellen 12, 13 und die Synchronwelle 15 über Wälzlager, beispielsweise Stehlager 16 gelagert. Die Lagerböcke 17 der Synchronwelle 15 fungieren gleichzeitig als Gleitschlitten zur Riemenspannung, sowie als Lagerstelle der Synchronwelle 15. Die Synchronwelle 15 ist über einen Lagerbock 17 in einem Triebsatzbasiskörper 18 drehbar gelagert ist, wobei Lagerbock 17 parallel zur Zugmittelebene £ und normal zu einer Triebsatzebene ® verschiebbar in dem Triebsatzbasiskörper 18 angeordnet ist. Die Triebsatzebene ® ist durch die erste Drehachse 12a der ersten Triebwerkswelle 12 bzw. der ersten Zugmittelräder 121, 131 des Zugmittelgetriebes 10 und die zweite Drehachse 13a der ersten Triebwerkswelle 12 bzw. der zweiten Zugmittelrades 122, 132 des

Zugmittelgetriebes 10 aufgespannt.

Die Stehlager 16 für die erste Triebsatzwelle 12 und die zweite Triebsatzwelle 13 sowie die Lagerböcke 17 für die Synchronwelle 15 für jeweils einen Triebsatz 11

sind an einem Triebsatzbasiskörper 18 angeordnet.

Der Triebsatzbasiskörper 18 wird durch einen Frästeil, beispielsweise aus hochfesten Aluminium (zum Beispiel AL7075 od. AL7075-T6) gebildet.

Die Aufgabe des Triebsatzbasiskörpers 18 besteht darin, sämtliche Triebsatzelemente, sowie Lagerungen und Abdeckungen und Kräfte aufzunehmen und eine Montage, durch eine auf der Unterseite befindliche Schnittstelle, zu einem

Rahmen oder einem ähnlichen Fundamentbauteil, zu ermöglichen.

Durch geeignete Materialwahl und Bearbeitungstechnik kann das Gewicht trotz Baugröße geringgehalten werden und maximale Festigkeit für einen sicheren und

verschleißfreien Betrieb ermöglicht werden. Weiters ist ein servicefreundlicher und

einfacher Umgang bei Montage und Betrieb möglich.

Um die Triebsatzwellen 12, 13 zu lagern werden die Stehlager 16 auf Triebsatzträgern 19 befestigt, welche als Stahlfrästeil gefertigt sind. Die mit dem Triebsatzbasiskörper 18 fest verbundenen Triebsatzträger 19 ermöglichen bei der Erstmontage des Triebsatzes 11 eine einfache Ausrichtung zwischen den beiden Seiten A, B der Prüfstandanordnung 1, welche bei einem Servicefall des

Zahnriemens 123. 133 beibehalten werden kann.

Die gefräste Form der Triebsatzträger 19 ermöglicht einen sicheren Betrieb auch bei nicht ordnungsgemäß befestigter Verschraubung im gespannten Zustand des/der Zahnriemen 123, 133.

Zusätzlich ermöglicht die Form der Triebsatzträger 19 den einfachen Aus- und

Einbau des Triebsatzes 11 mit wenigen Handgriffen.

Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten und im Schadensfall das Umfeld von eventuell davonfliegenden Teilen zu schützen, wird jeder Triebsatz 11 durch eine nicht weiter dargestellte - beispielsweise zweiteilige Abdeckung abgedeckt. Diese wird beispielsweise aus Edelstahlblech gefertigt und hat zusätzlich auch die Aufgabe eine Ventilation des/der Zahnriemen(s) 123, 133 zu ermöglichen, wie auch das

Berühren von drehenden Teilen zu verhindern.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Prüfstandanordnung (1) für zumindest zwei in einer Koppelkonfiguration angeordnete Maschinen (2, 3), insbesondere elektrische Maschinen, deren Antriebsstränge (4, 5) über ein erstes Getriebe (6) und ein zweites Getriebe (7) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Getriebe (6, 7) durch ein Zugmittelgetriebe (10) gebildet ist, wobei vorzugsweise das erste Getriebe (6) und das zweite Getriebe (7) jeweils durch zumindest ein Zugmittelgetriebe (10) gebildet sind und jedes Zugmittelgetriebe (10) zumindest ein in einer Zugmittelebene (&£)

   angeordnetes Zugmittel aufweist.

   Prüfstandanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zugmittelebene (£) des ersten Getriebes (6) und zumindest eine Zugmittelebene (£) des zweiten Getriebes (7) parallel zueinander angeordnet sind.

   Prüfstandanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Zugmittelgetriebe (10) zumindest eine Spannrolle (14) zum

   Spannen des Zugmittels aufweist.

   Prüfstandanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Spannrolle (14) des ersten Getriebes (6) und zumindest eine Spannrolle (14) des zweiten Getriebes (7) achsgleich ausgebildet sind und über eine Synchronwelle (15) miteinander drehfest verbunden sind.

   Prüfstandanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zugmittelgetriebe (10) zumindest ein Paar (P1) von Zugmittelrädern (121, 122) aufweist, welche über einen Zahnriemen (123) miteinander antriebsverbunden sind, wobei ein erstes Zugmittelrad (121) mit dem ersten Antriebsstrang (4) und ein zweites Zugmittelrad (122) mit dem zweiten Antriebsstrang (5) drehfest verbunden

   oder drehfest verbindbar ist.

   Prüfstandanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zugmittelgetriebe (10) zumindest zwei Paare (P1, P2) von Zugmittelrädern (121, 122; 131, 132) aufweist, welche

   über jeweils einen Zahnriemen (123, 132) miteinander antriebsverbunden sind, wobei die ersten Zugmittelräder (121, 131) jedes Paares (P1, P2) über eine erste Triebsatzwelle (12) und die die zweiten Zugmittelräder (122, 132) jedes Paares (P1, P2) über eine zweite Triebsatzwelle (13) miteinander drehfest verbunden sind, und wobei die erste Triebsatzwelle (12) mit dem ersten Antriebsstrang (4) und die zweite Triebsatzwelle (13) mit dem zweiten Antriebsstrang (5) drehfest verbunden oder drehfest verbindbar ist.

   7. Prüfstandanordnung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronwelle (15) über einen Lagerbock (17) in einem - vorzugsweise durch einen Aluminiumfrästeil gebildeten Triebsatzbasiskörper (18) drehbar gelagert ist, wobei vorzugsweise der Lagerbock (17) parallel zur Zugmittelebene (£g) und normal zu einer Triebsatzebene (®) verschiebbar in dem Triebsatzbasiskörper (18) angeordnet ist, wobei die Triebsatzebene (®) durch eine erste Drehachse (12a) eines ersten Zugmittelrades (121, 131) des Zugmittelgetriebes (10) und eine zweite Drehachse (13a) eines zweiten Zugmittelrades (122, 132) des Zugmittelgetriebes (10) aufgespannt ist.

   8. Prüfstandanordnung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Triebsatzwelle (12, 13) über ein Stehlager (16) an einem Triebsatzträger (19) drehbar gelagert ist, wobei vorzugsweise der Triebsatzträger (19) durch einen Stahlfrästeil gebildet ist.

   9. Prüfstandanordnung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Triebsatzträger (19) mit dem Triebsatzbasiskörper (18) fest verbunden ist.

   10. Prüfstandanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zugmittel zumindest eines Getriebes (6, 7) durch einen Zahnriemen (123, 133) oder eine umlaufende Kette gebildet ist.

   16.02.2022 FÜ