DE102013104175B4 - Gear unit for test bench arrangement - Google Patents

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Abstract

Prüfstandsanordnung zur Untersuchung von Betriebszuständen von Brennkraftmaschinen (BKM) mit zwei Belastungsmaschinen (BM1, BM2) und einer Getriebeeinheit (GE), dadurch gekennzeichnet, dass jede der Belastungsmaschinen (BM1, BM2) über ein Kegelrad (14, 15) mit je einem mit jeweils einem der Kegelräder (14, 15) zusammenwirkenden Planrad (7, 8) kuppelbar ist, wobei die Planräder (7, 8) jeweils separat mit je einem Stirnrad (4, 5) in Eingriff bringbar sind, und wobei die Stirnräder (4, 5) mit einem Abtriebszahnrad (1) zur Kraftübertragung auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (BKM) in Eingriff stehen.Test bench arrangement for investigating the operating states of internal combustion engines (BKM) with two dynamometers (BM1, BM2) and a gear unit (GE), characterized in that each of the dynamometers (BM1, BM2) has a bevel gear (14, 15), each with one with each one of the bevel gears (14, 15) cooperating face gear (7, 8) can be coupled, wherein the face gears (7, 8) can each be engaged separately with a spur gear (4, 5), and wherein the spur gears (4, 5 ) are in engagement with a driven gear (1) for power transmission to the crankshaft of the internal combustion engine (BKM).

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfstandsanordnung zur Untersuchung von Betriebszuständen von Brennkraftmaschinen mit zwei Belastungsmaschinen und einer Getriebeeinheit.The invention relates to a test stand arrangement for examining the operating states of internal combustion engines with two dynamometers and a transmission unit.

Aus dem Stand der Technik ist zur Untersuchung von Betriebszuständen und unterschiedlichen Einsatzbedingungen von Brennkraftmaschinen bei Kraftfahrzeugen eine Vielzahl von Prüfstandsanordnungen bekannt. Bei den bekannt gewordenen Lösungen geht es hauptsächlich um den einfachen Aufbau und die große Variabilität, wobei insbesondere die Frage der Breite der Übersetzungsverhältnisse mit großer Aufmerksamkeit belegt ist. So ist z.B. aus der DE 1 259 164 B eine Prüfstandsanordnung mit zwei Belastungsmaschinen bekannt, die das Problem mit mehreren Kupplungseinrichtungen, die die Zuschaltung von zwei Vorgelegen bewirken soll.A large number of test stand arrangements are known from the prior art for examining operating states and different operating conditions of internal combustion engines in motor vehicles. The solutions that have become known are mainly about the simple structure and the great variability, with particular attention being paid to the question of the width of the transmission ratios. For example, from the DE 1 259 164 B a test bench arrangement with two loading machines is known, which solves the problem with several clutch devices, which is intended to cause the connection of two transmissions.

Die DE 30 48 411 C2 zeigt eine modulartig umrüstbare Getriebeeinheit für Prüfstände. Insbesondere zur Messung und Einstellung von z.B. Pumpen ist aus der DE 31 11 939 C2 eine Getriebeeinheit für einen Prüfstand bekannt, bei der über eine Verschiebevorrichtung eine An- bzw. Abkupplung unterschiedlicher Abtriebswellen erreicht werden soll.The DE 30 48 411 C2 shows a modularly convertible transmission unit for test benches. In particular, for the measurement and adjustment of pumps, for example, is from the DE 31 11 939 C2 a transmission unit for a test stand is known, in which a displacement device is used to couple or uncouple different output shafts.

In der DE 197 51 452 A1 , die ebenfalls eine Prüfstandseinrichtung mit zwei parallel zueinander angeordneten Belastungsmaschinen zeigt, wird elektronisch die Frequenz der beiden Belastungsmaschinen getrennt voneinander verändert, um die zu untersuchende Maschine insbesondere im Hinblick auf die von ihr ausgehenden Drehschwingungen zu prüfen. Die DE 195 37 639 A1 zeigt eine weitere Prüfstandsanordnung mit zwei Belastungsmaschinen und einer Getriebeeinheit; dabei sind die Belastungsmaschinen parallel geschaltet und unterschiedlich und getrennt voneinander regelbar.In the DE 197 51 452 A1 , which also shows a test facility with two dynamometers arranged parallel to one another, the frequency of the two dynamometers is changed electronically separately from one another in order to test the machine to be examined, in particular with regard to the torsional vibrations emanating from it. The DE 195 37 639 A1 shows another test stand arrangement with two load machines and a gear unit; The loading machines are connected in parallel and can be regulated differently and separately from one another.

Die DE 100 25 095 A1 beschreibt einen Prüfstand für Brennkraftmaschinen mit einer Belastungsmaschine und einer Getriebeeinheit; dabei ist das Getriebe eingangsseitig direkt mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und ausgangsseitig über eine Gelenkwelle mit der Belastungsmaschine verbunden, so dass sowohl längs als auch quer im Kraftfahrzeug eingebaute Brennkraftmaschinen ohne großen Umrüstungsaufwand des Prüfstands getestet werden können.The DE 100 25 095 A1 describes a test bench for internal combustion engines with a dynamometer and a transmission unit; The transmission is connected directly to the crankshaft of the internal combustion engine on the input side and to the dynamometer on the output side via a cardan shaft, so that internal combustion engines installed both longitudinally and transversely in the motor vehicle can be tested without major conversion work on the test bench.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Getriebeeinheit für eine Prüfstandsanordnung mit zwei Belastungsmaschinen vorzuschlagen, die eine größtmögliche Variabilität hinsichtlich der zu testenden Betriebszustände und der möglichen Einsatzbedingungen einer Brennkraftmaschine bzw. eines Fahrzeugs zulässt.The invention is based on the object of proposing a simply constructed transmission unit for a test stand arrangement with two load machines, which allows the greatest possible variability with regard to the operating states to be tested and the possible operating conditions of an internal combustion engine or a vehicle.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass jede der Belastungsmaschinen über ein Kegelrad mit je einem mit dem Kegelrad zusammenwirkenden Planrad in Eingriff stehen, wobei die Planräder jeweils separat mit je einem Stirnrad in Eingriff bringbar sind, und wobei die Stirnräder wiederum mit dem Abtriebszahnrad zur Kraftübertragung auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Eingriff stehen.This object is achieved according to the invention in that each of the loading machines is in mesh with a face gear interacting with the bevel gear via a bevel gear, wherein the face gears can each be brought into mesh separately with a spur gear each, and the spur gears in turn with the output gear are engaged for power transmission to the crankshaft of the internal combustion engine.

Die Stirnräder sind bevorzugt auf einer gemeinsamen Achse drehbar gelagert.The spur gears are preferably rotatably mounted on a common axis.

Für den Fachmann ist es aus dem Vorstehenden selbsterklärlich, dass mit einer so aufgebauten Getriebeeinheit neben einer großen Breite der Übersetzungsverhältnisse eine große Variabilität der Belastungszustände für die Brennkraftmaschine abfahrbar ist.From the above, it is self-explanatory for the person skilled in the art that with a transmission unit constructed in this way, in addition to a large range of transmission ratios, a large variability of the load states for the internal combustion engine can be handled.

Die vorstehend beschriebenen und weiteren Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes werden anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen in der beigefügten Zeichnung nachfolgend näher beschrieben.The above-described and other features, advantages and advantageous configurations of the subject matter of the invention are described in more detail below with reference to the schematic representation of exemplary embodiments in the attached drawing.

Es zeigt:

  • 1 den schematischen Aufbau der Prüfstandsanordnung nach der Erfindung incl. Getriebeeinheit;
  • 2 den schematisch dargestellten Kraftfluss der Getriebeeinheit gem. 1; und
  • 3 das Schema nach 1 bzw. 2 mit separat regelbaren Belastungsmaschinen.
It shows:
  • 1 the schematic structure of the test bench arrangement according to the invention including gear unit;
  • 2 the power flow of the transmission unit shown schematically according to. 1 ; and
  • 3 the scheme 1 or. 2 with separately controllable loading machines.

In der schematischen Darstellung eines Prüfstandes ist in 1 strichpunktiert die Brennkraftmaschine BKM dargestellt, deren (nicht dargestellte) Kurbelwelle an ein Abtriebszahnrad 1 einer Getriebeeinheit GE angekuppelt ist. Mit den Verzahnungen 2 bzw. 3 des Abtriebszahnrads 1 in Eingriff bringbar sind die Stirnräder 4 und 5, die in der Getriebeeinheit GE drehbar gelagert angeordnet sind.In the schematic representation of a test bench is in 1 the internal combustion engine BKM is shown in phantom, the crankshaft (not shown) of which is coupled to an output gear wheel 1 of a transmission unit GE. The spur gears 4 and 5, which are rotatably mounted in the transmission unit GE, can be brought into engagement with the teeth 2 and 3 of the driven gear wheel 1, respectively.

Diese Stirnräder 4 bzw. 5 sind jeweils über ihre Stirnverzahnung mit den Verzahnungen 2 bzw. 3 des Abtriebszahnrads 1 in Eingriff zu bringen. Ebenfalls in Eingriff mit ihren Stirnverzahnungen stehen die Stirnräder 4 bzw. 5 mit den Stirnverzahnungen vom Planrad 7 bzw. 8. Planrad 7 bzw. Planrad 8 sind in der Getriebeeinheit GE auf einer gemeinsamen Antriebsachse 10 gelagert.These spur gears 4 and 5 are each to be brought into engagement with the teeth 2 and 3 of the output gear 1 via their spur gearing. The spur gears 4 and 5 are also in engagement with their spur gears with the spur gears of the face gear 7 and 8. Face gear 7 and face gear 8 are mounted on a common drive axle 10 in the transmission unit GE.

Die Planräder 7 bzw. 8 sind an ihren voneinander abragenden Flanken mit Kegelverzahnungen 12 bzw. 13 versehen, die mit Kegelrädern 14 bzw. 15 in Eingriff stehen.The face gears 7 and 8 are on their mutually projecting flanks with bevel gears 12 and 13, respectively, which mesh with bevel gears 14 and 15, respectively.

Die Kegelräder 14 bzw. 15 werden von Belastungsmaschinen BM1 bzw. BM2 (nicht weiter dargestellt - siehe 2 und 3) angetrieben. Diese Belastungsmaschinen BM1 bzw. BM2 können unabhängig und/oder parallel geregelte Elektromotoren sein.The bevel gears 14 and 15 are of loading machines BM1 and BM2 (not shown - see 2 and 3 ) driven. These loading machines BM1 and BM2 can be electric motors controlled independently and/or in parallel.

Die Einflussmöglichkeiten zur Simulation von Einsatzbedingungen von Brennkraftmaschinen bei einer nach der Erfindung aufgebauten Getriebeeinheit GE liegen für den Fachmann auf der Hand: die unabhängige Regelung der Belastungsmaschinen BM1, BM2. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Zahnräder der Getriebeeinheit GE keinen wechselnden Momenten bzw. keinem wechselnden Momentenverlauf (positives und negatives Moment um die Nulllage) ausgesetzt werden und somit der Verschleiß minimiert und die Geräuschentwicklung gesenkt wird.The options for influencing the simulation of operating conditions of internal combustion engines in a transmission unit GE constructed according to the invention are obvious to a person skilled in the art: the independent regulation of the dynamometers BM1, BM2. This ensures that the gears of the GE gear unit are not exposed to changing torques or a changing torque curve (positive and negative torque around the zero position), thus minimizing wear and reducing noise.

Schematisch ist dieser Kraftfluss in 2 dargestellt. Dabei zeigt die 2 einen lediglich zur besseren Darstellung des Kraftflusses anders gearteten Aufbau. Über die parallel geschalteten Belastungsmaschinen BM1 und BM2 erfolgt eine spannungsfreie Kraftübertragung von den Belastungsmaschinen zur Brennkraftmaschine BKM mit Variabilität über die Drehzahl. Bei nicht paralleler Regelung (unterschiedlicher Drehmomentenbeaufschlagung) der Belastungsmaschinen BM1 und BM2 lässt sich eine Verspannung in der Getriebeeinheit GE bewirken (unterschiedlicher Kraftverlauf gestrichelt dargestellt).Schematically this power flow is in 2 shown. The 2 a different structure only for a better representation of the power flow. Stress-free power transmission takes place via the parallel-connected dynamometers BM1 and BM2 from the dynamometers to the internal combustion engine BKM with variability over the speed. If the dynamometers BM1 and BM2 are not controlled in parallel (different torques are applied), tension can be brought about in the gear unit GE (different force curves shown in dashed lines).

Claims (3)

Prüfstandsanordnung zur Untersuchung von Betriebszuständen von Brennkraftmaschinen (BKM) mit zwei Belastungsmaschinen (BM1, BM2) und einer Getriebeeinheit (GE), dadurch gekennzeichnet, dass jede der Belastungsmaschinen (BM1, BM2) über ein Kegelrad (14, 15) mit je einem mit jeweils einem der Kegelräder (14, 15) zusammenwirkenden Planrad (7, 8) kuppelbar ist, wobei die Planräder (7, 8) jeweils separat mit je einem Stirnrad (4, 5) in Eingriff bringbar sind, und wobei die Stirnräder (4, 5) mit einem Abtriebszahnrad (1) zur Kraftübertragung auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (BKM) in Eingriff stehen.Test bench arrangement for investigating the operating states of internal combustion engines (BKM) with two dynamometers (BM1, BM2) and a gear unit (GE), characterized in that each of the dynamometers (BM1, BM2) has a bevel gear (14, 15), each with one with each one of the bevel gears (14, 15) cooperating face gear (7, 8) can be coupled, wherein the face gears (7, 8) can each be engaged separately with a spur gear (4, 5), and wherein the spur gears (4, 5 ) are in engagement with a driven gear (1) for power transmission to the crankshaft of the internal combustion engine (BKM). Prüfstandsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planräder (7) und (8) auf einer gemeinsamen Achse (9) in der Getriebeeinheit (GE) drehbar gelagert sind.test bench arrangement claim 1 , characterized in that the face gears (7) and (8) are rotatably mounted on a common axis (9) in the gear unit (GE). Prüfstandsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnräder (4) und (5) auf einer gemeinsamen Achse (6) in der Getriebeeinheit (GE) drehbar gelagert sind.test bench arrangement claim 1 , characterized in that the spur gears (4) and (5) are rotatably mounted on a common axis (6) in the transmission unit (GE).
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