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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung, umfassend
- – eine Antriebswelle,
- – ein mit der Antriebswelle starr verbundenes Koppelstück,
- – eine axial benachbart zu dem Koppelstück angeordnete und fest mit diesem verbundene Drehmoment-Messnabe, sowie
- – einen weiter axial mit der Drehmoment-Messnabe und fest mit dieser verbundenen Anschlussflansch.
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Stand der Technik
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Derartige Messvorrichtungen sind bekannt aus der
WO 2009/050053 A1 . Diese Druckschrift offenbart einen Drehmoment-Messflansch, wie er zur Prüfung von Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Der bekannte Messflansch umfasst eine Antriebswelle, die mit einem drehenden Teil eines zu prüfenden Antriebsstrangelementes verbunden werden kann. Umgekehrt ist es auch möglich, dass die Antriebswelle mit einem drehenden Teil einer Prüfmaschine verbunden wird. Mit der Antriebswelle starr verbunden ist ein Koppelstück, an welches sich eine fest mit ihm verbundene Drehmoment-Messnabe anschließt. Auf ihrer dem Koppelstück gegenüberliegenden Seite ist die Drehmoment-Messnabe fest mit einem Anschlussflansch verbunden, an den weitere in die Prüfung einbezogene Elemente angeschlossen werden können. Bei der in der genannten Druckschrift gezeigten Ausführungsform ist die Antriebswelle mit der Kurbelwelle eines zu testenden Verbrennungsmotors verbunden. Der Anschlussflansch ist mit der Motorwelle eines Elektromotors verbunden. Im Rahmen der Prüfung wird der Verbrennungsmotor in verschiedenen zu testenden Betriebszuständen betrieben, wobei mit dem Elektromotor Gegenkräfte erzeugt und bestimmte Realsituationen des Kraftfahrzeugbetriebs simuliert werden. Ein zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor auftretendes Differenzmoment wird mittels der zwischen beiden Motoren angeschlossenen Messnabe gemessen Axial- oder Radialkräfte, die die Messungen an der Messnabe stören könnten, treten nicht auf, da der bekannte Messflansch beidseitig festgelegt und mittels der jeweiligen Motorlager beidseitig gelagert ist.
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Anders ist die Situation in Fällen, in denen beispielsweise weiter abtriebsseitig des Motors angeordnete Elements des Antriebsstrangs geprüft werden sollen. Dabei wird beispielsweise eine fliegend gelagerte Gelenkwelle mit dem Anschlussflansch verbunden. Beim Prüfbetrieb, d. h. wenn der Messflansch mit der angeschlossenen Gelenkwelle über die Antriebswelle in Rotation versetzt wird, kann es zu Verschiebekräften im Gelenk der Gelenkwelle kommen, die als Axial- und Radialkräfte auf die Messnabe wirken. Diese Kräfte verformen die typischerweise in Messnaben eingesetzten Dehnmessstreifen und tragen so ein drehmomentunabhängiges Störsignal bei.
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Aufgabenstellung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Messvorrichtung derart weiterzubilden, dass auch bei fliegend gelagerten Prüflingen der Störeinfluss von Radial- und Axialkräften reduziert wird.
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Darlegung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Antriebswelle das Koppelstück, die Messnabe und den Anschlussflansch koaxial durchsetzt und sich der Anschlussflansch über ein Pilotlager radial und axial gegen die Antriebswelle abstützt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Erfindungsgemäß wird das Koppelstück nicht an das „Ende” der Antriebswelle angeschlossen. Vielmehr durchsetzt diese koaxial die gesamte Messvorrichtung. Das Koppelstück wird somit nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, mit der Antriebswelle verflanscht, sondern vielmehr auf die Antriebswelle aufgeschoben, und dort, beispielsweise durch Verpressung oder eine geeignete Verzahnung festgelegt. Auch die fest mit dem Koppelstück verbundene Messnabe wird koaxial von der Antriebswelle durchsetzt. Auch der Anschlussflansch umgreift wenigstens abschnittsweise die Antriebswelle. Ein der Messnabe abgewandter Abschnitt des Anschlussflansches kann über das Ende der Antriebswelle hinausragen. In dem Bereich des Anschlussflansches jedoch, der von der Antriebsnabe durchsetzt wird, ist erfindungsgemäß ein Pilotlager angeordnet, mit welchem sich der Anschlussflansch gegen die Antriebswelle abstützt.
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Diese Abstützung erfolgt gem. der üblichen Funktion von Pilotlagern sowohl radial als auch axial. Dies hat zur Folge, dass vom Prüfling in den Anschlussflansch eingetragene Axial- und Radialkräfte von der Antriebswelle selbst abgestützt werden. Sie setzen sich somit nicht bis zur Messnabe fort, sodass die dortige Messung des Differenzmomentes zwischen Koppelstück und Anschlussflansch, d. h. zwischen Prüfmaschine und beispielsweise Gelenkwelle nicht von diesen Störkräften beeinflusst wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine antriebswellenseitige Lagerschale des Pilotlagers an einem Absatz der Antriebswelle festgelegt. Der Absatz bildet eine Anlagefläche parallel zur Antriebswellenachse sowie eine Anlagefläche im Wesentlichen senkrecht dazu. Diese Art der Anlage ist geeignet, sowohl Radial- als auch Axialkräfte abzustützen.
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Entsprechend ist bevorzugt vorgesehen, dass eine anschlussflanschseitige Lagerschale des Pilotlagers an einem Absatz des Anschlussflanschs festgelegt ist. Auch hier bildet der Absatz zwei Anlageflächen, von denen eine parallel zur Antriebsachsenwelle und die andere im Wesentlichen senkrecht dazu ausgerichtet ist. Ein solcher Absatz ist geeignet, sowohl Axial- als auch Radialkräfte in das Pilotlager einzuleiten.
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Die Messgenauigkeit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist nun nicht mehr von der Größe der am Prüfling entstehenden Axial- und Radialkräfte abhängig. Vielmehr wir die Messgenauigkeit nur noch durch die verbleibende Reibung im Pilotlager beeinflusst. Diese sollte daher möglichst niedrig sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, dass das Pilotlager ein Vierpunkt-Hybridlager ist, welches günstigerweise mit keramischen Wälzkörpern ausgestattet ist. Derartige Lager sind grundsätzlich bekannt und zeichnen sich durch besondere Reibungsarmut aus.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messnabe über eine torsionssteife Lamellenkupplung, insbesondere eine Stahllamellenkupplung, mit dem Koppelstück verbunden ist. Derartige Lamellenkupplungen sind sehr gut geeignet, Drehkräfte unmittelbar zu übertragen. Zur Abstützung von Radial- oder Axialkräften sind sie hingegen nicht geeignet. Damit wird sichergestellt, dass jegliche auftretende Axial- und Radialkräfte allein über das Pilotlager aufgenommen und an der Antriebswelle abgestützt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und der Zeichnung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigt:
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1 eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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1 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 10. Zentrales Element der Messvorrichtung 10 ist die Antriebswelle 12. Man beachte, dass die gezeigten Komponenten der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 10 nicht zwingend als separates Modul vorliegen müssen. Vielmehr kann etwa die Antriebswelle 12 integraler Bestandteil einer Prüfmaschine sein.
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Aufgeschoben auf die Antriebswelle 12 und sowohl drehfest als auch axialfest mit dieser verbunden ist das Koppelstück 14. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Koppelstück 14 mehrteilig ausgebildet. Dies ist für die Funktionsweise der Erfindung nicht zwingend erforderlich, ermöglicht jedoch eine vereinfachte Herstellung der Kompatibilität zu unterschiedlichen Messnaben.
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Axial benachbart zu dem Koppelstück 14 ist die Messnabe 16 angeordnet. Sie ist über eine Stahllamellenkupplung 18 die mittels Schraubbolzen 20 verspannt ist, mit dem Koppelstück 14 verbunden. Die Messnabe 16 wird ebenso wie das Koppelstück 14 koaxial von der Antriebswelle 12 durchsetzt, ist mit dieser jedoch nicht unmittelbar verbunden. Dies ist in 1 durch den achsparallelen Spalt 22 zwischen Antriebswelle und Messnabe illustriert.
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Auf der dem Koppelstück 14 abgewandten Seite der Messnabe 16 ist diese fest mit einem Anschlussflansch 24 verbunden. Der Anschlussflansch 24 weist einen nach radial innen offenen Absatz mit einer achsparallelen Anlagefläche 26 und einer radialen, der Messnabe 16 abgewandten Anlagefläche 28 auf. Korrespondierend hierzu weist die Antriebswelle 12 einen nach radial außen offenen Absatz mit einer achsparallelen Anlagefläche 30 und einer radialen, der Messnabe 16 abgewandten Anlagefläche 32 auf. In dieses Paar von Absätzen ist ein Pilotlager 34 eingepresst. Das Pilotlager ist als Vierpunkt-Hybridlager mit keramischen Wälzkörpern 36 ausgebildet.
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Zur Durchführung einer Prüfung wird die Messvorrichtung 10 mit ihrem in 1 links dargestellten Überstand der Antriebswelle 12 an eine Prüfmaschine angeschlossen, wohingegen der Prüfling auf der in der Figur rechten Seiten an den Anschlussflansch 24 angeschlossen wird. Die eigentliche Prüfung erfolgt dann in bekannter Weise und unterscheidet sich von den Prüfungen nach dem Stand der Technik insbesondere durch ihre verbesserte Messgenauigkeit, da vom Prüfling eingetragene Axial- und Radialkräfte über das Pilotlager 34 von der Antriebswelle 12 abgestützt werden.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in der Figur gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere kann die konkrete Form der einzelnen Elemente abgewandelt und an den jeweiligen Einzelfall angepasst werden. Dies gilt insbesondere für die Schnittstellen zu einer Prüfmaschine bzw. zu einem Prüfling.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Messvorrichtung
- 12
- Antriebswelle
- 14
- Koppelstück
- 16
- Messnabe
- 18
- Lamellenkupplung
- 20
- Schraubbolzen
- 22
- achsparalleler Spalt
- 24
- Anschlussflansch
- 26
- achsparallele Anlagefläche von 24
- 28
- radiale Anlagefläche von 24
- 30
- achsparallele Anlagefläche von 12
- 32
- radiale Anlagefläche von 12
- 34
- Pilotlager
- 36
- Wälzkörper von 34
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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