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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Funktionsprüfung von Kupplungen.
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Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem besteht darin, eine im Fahrzeug eingesetzte, im Triebstrang angeordnete Kupplung außerhalb des Fahrzeuges und Getriebes, d.h. auf einer geeigneten Prüfeinrichtung, auf ihre Funktion zu überprüfen. Insbesondere geht es dabei um Kupplungen, welche mittels eines von außen ansteuerbaren Aktors auf Vierrad- oder Zweiradantrieb des Fahrzeuges umschalten. Ein weiteres Problem besteht darin, Kupplungen mit Aktoren unterschiedlicher Bauweise und unterschiedlicher Abmessungen auf einfache Weise mittels derselben Prüfeinrichtung auf ihre Funktion zu überprüfen.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist bei einer Vorrichtung zur Überprüfung der Funktion von Kupplungen, im Folgenden kurz Prüfeinrichtung genannt, ein Prüfbehälter zur Aufnahme der zu prüfenden Kupplung, des Prüflings, vorgesehen, wobei der Prüfbehälter zwei stirnseitig und koaxial zueinander angeordnete Zentrierbohrungen aufweist. Die beiden sich in Richtung der Längsachse des Prüfbehälters gegenüberliegenden Zentrierbohrungen sind die Voraussetzung dafür, dass die Eingangsseite und die Ausgangsseite des Prüflings, d.h. die Eingangswelle und die Ausgangswelle der Kupplung miteinander fluchten.
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Es wird angemerkt, dass hiermit neben der Kupplung auch ein Kupplungssystem, bestehend aus einer Kupplung und einem Aktor zur Betätigung der Kupplung, einer Funktionsprüfung unterzogen werden kann. Der Fokus der Funktionsprüfung kann außerdem auch auf dem Aktor zur Betätigung der Kupplung liegen, weshalb die Vorrichtung grundsätzlich auch zur Funktionsprüfung von Aktoren für Kupplungen einsetzbar ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind in die Zentrierbohrungen koaxial angeordnete Wellenhalter eingesetzt, welche an den Stirnseiten des Prüfbehälters befestigt sind. Die Wellenhalter dienen der Aufnahme der Ein- und Ausgangswellen der zu prüfenden Kupplung und zentrieren damit beiden Kupplungshälften.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Prüfbehälter in einer Halterung abgestützt. Die Halterung kann als Gestell ausgebildet sein, welches fest auf einem Fundament oder Prüfstandstisch angeordnet ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Prüfbehälter über die Wellenhalter schwenkbar gelagert, d.h. der Prüfbehälter kann um 360° um seine Längs- oder Rotationsachse verschwenkt werden. Daraus ergibt sich ein besserer Zugang bei der Montage und beim Prüflauf.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Prüfbehälter etwa quader- oder kastenförmig ausgebildet, d.h. er weist sechs Quaderflächen auf: zwei Stirnflächen, an welchen die Wellenhalter befestigt sind, sowie vier Umfangsflächen. Daraus ergibt sich der Vorteil einer einfachen Bauweise.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Prüfbehälter aus einzelnen Platten, vorzugsweise also sechs Platten zusammengesetzt, die lösbar oder unlösbar miteinander verbunden sind, z.B. verschraubt, verlötet oder verschweißt. Diese Bauweise ist besonders kostengünstig.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Prüfbehälter einstückig ausgebildet, wobei seine endgültige Form bevorzugt aus dem Vollen durch spangebende Bearbeitung hergestellt wird. Diese Bauweise hat den Vorteil, dass die koaxial zueinander angeordneten Zentrierbohrungen in den Stirnflächen äußerst genau hergestellt werden können.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Prüfbehälter mindestens eine Aufnahmeöffnung (auf einer der Umfangsflächen) zur Aufnahme eines Aktors, auch Aktuator oder Stellmotor genannt, auf. Wie bereits eingangs erwähnt, weisen bestimmte zu prüfende Kupplungen einen Aktor auf, welcher vorzugsweise elektromagnetisch angesteuert wird und beispielsweise über einen ausfahrbaren Stift das Schalten der Kupplung steuert (so genannter Stiftaktor). Für diese Stiftaktoren, welche einerseits in den Prüfbehälter hinein- und andererseits aus dem Prüfbehälter herausragen, ist die Aufnahmeöffnung insbesondere vorgesehen. Der Aktor dient insbesondere zur Betätigung der Kupplung, also zum Öffnen und/oder zum Schließen. Der Aktor ist dementsprechend zur Kupplungsbetätigung ausgeführt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können unterschiedliche Aktoren auf unterschiedlichen Adapterplatten montiert werden, wobei jedoch alle Adapterplatten die gleichen Außenabmessungen aufweisen und somit trotz unterschiedlicher Aktoren in die Aufnahmeöffnung des Prüfbehälters eingesetzt werden können.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Prüfbehälter mindestens ein Sichtfenster auf, d.h. auf mindestens einer der verbleibenden Umfangsflächen. Durch das Sichtfenster kann der Prüflauf, beispielsweise das Öffnen und Schließen der Kupplung beobachtet oder über eine Kamera aufgenommen werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Wellenhalter als Lagerhülsen zur Aufnahme der Ein- und Ausgangswellen der Kupplung ausgebildet. Die Ein- und Ausgangswellen sind somit kippfrei gelagert und tragen die Kupplung. Damit ist ein ruhiger und wuchtfreier Lauf der Kupplung während des Prüflaufes sichergestellt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Halterung eine Grundplatte und zwei auf der Grundplatte angeordnete Wangen zur Abstützung des Prüfbehälters respektive der beiden Wellenhalter auf. Der Prüfbehälter ist somit frei verschwenkbar und von allen Seiten zugänglich.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Halterung mit dem Prüfbehälter eine Belastungseinheit, welche einen Motor und eine Bremse umfasst, nachgeordnet. Damit ist es möglich, einerseits ein Belastungsmoment am Kupplungsausgang und andererseits eine Differenzdrehzahl zwischen den beiden Kupplungshälften durch den Motor zu simulieren.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgangswelle der zu prüfenden Kupplung über eine Verbindungswelle mit der Bremse oder mit dem Motor koppelbar. Damit wird der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung erweitert, beispielsweise auf Lamellenkupplungen. Die Bremse ist vorzugsweise als Hysteresebremse ausgebildet, d.h. das erzeugte Bremsmoment ist nicht drehzahlabhängig, sondern konstant.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
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1 eine erfindungsgemäße Prüfeinrichtung im Schnitt,
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2 eine perspektivische Darstellung der Prüfeinrichtung mit verschwenktem Prüfbehälter,
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3 eine weitere perspektivische Darstellung der Prüfeinrichtung mit Sichtfenster und eingebautem Prüfling,
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4 eine bevorzugte Ausführungsform eines Prüfbehälters und
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5 eine perspektivische Darstellung einer Belastungseinheit, umfassend einen Motor und eine Bremse.
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1 zeigt in einer Schnittdarstellung die wesentlichen Bestandteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Funktionsprüfung von Kupplungen, kurz Prüfeinrichtung 10 genannt. Die Prüfeinrichtung 10 umfasst einen im Schnitt dargestellten, etwa kastenförmig ausgebildeten Prüfbehälter 11, an dessen Stirnseiten Wellenhalter 12, 13, ebenfalls im Schnitt dargestellt, angeflanscht und in einer Halterung 14 schwenkbar gelagert sind. Die Wellenhalter 12, 13 sind koaxial zu einer gemeinsamen Längs- und Rotationsachse a ausgerichtet. Hierzu weisen beide Wellenhalter 12, 13 stirnseitig Zentrieransätze 12a, 13a auf, welche in entsprechende Zentrierbohrungen 11a, 11b des Prüfbehälters 11 eingreifen. Die Wellenhalter 12, 13 sind als Lagerhülsen ausgebildet und weisen Lagersitze (ohne Bezugszahl) für die Lagerung jeweils einer Ein- und Ausgangswelle 6, 7 einer Kupplung 1, d.h. eines Prüflings, (siehe 2 und 3) auf.
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2 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht der Prüfeinrichtung 10 mit eingebautem Prüfling, von dem die Eingangswelle 6, die Ausgangswelle 7 und der äußere Teil eines Aktors 8 erkennbar sind. Der kastenförmig ausgebildete Prüfbehälter 11 ist, bezogen auf die Längsachse a, etwa um einen Winkel von 45° aus der Senkrechten heraus verschwenkt – grundsätzlich ist eine Verschwenkbarkeit von 360° möglich. Die Halterung 14 weist eine Grundplatte 14a auf, welche durch stelzenartige Befestigungselemente (ohne Bezugszahl) auf einem nicht dargestellten Prüfstandstisch fest und genau positioniert werden kann. Es ist somit auch möglich, um die gesamten Prüfeinrichtung 10 herum eine Klimakammer anzuordnen. Auf der Grundplatte 14a sind zwei Seitenwangen 14b, 14c mit Lagerbohrungen (ohne Bezugszahl) zur Aufnahme der beiden Wellenhalter 12, 13 senkrecht angeordnet. Der Aktor 8 ist auf einer Adapterplatte 15 montiert, welche ihrerseits dicht in eine entsprechende Bohrung des Prüfbehälters 11 eingesetzt ist. Für Aktoren 8 mit unterschiedlichen Abmessungen werden angepasste Adapterplatten verwendet, die jedoch die gleichen Außenabmessungen zur Befestigung am Prüfbehälter 11 aufweisen. In der Zeichnung ist ferner ein Sichtfenster 16 erkennbar, welches über eine hier nicht dargestellte durchsichtige Platte abschließbar ist.
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3 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung der Prüfeinrichtung 10 mit eingebautem Prüfling 1 (Kupplung), welcher durch das Sichtfenster 16, hier durch eine durchsichtige Platte 17 abgedeckt, erkennbar ist. Weitere Sichtfenster können an den verbleibenden Flächen des Prüfbehälters 11 vorgesehen werden. Das Innere des Prüfbehälters 11 ist bevorzugt nach außen hermetisch abgedichtet, weil der Prüfling 1 in Öl bzw. Ölnebel läuft. Am Sichtfenster 16 können bei Bedarf Kameras zur Aufnahme des Prüflaufs befestigt werden. Der Prüfling 1 wird von einem nicht dargestellten Motor über die Eingangswelle 6 angetrieben.
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Die Kupplung 1 ist als ein Ausführungsbeispiel für einen Prüfling ausgewählt, d.h. andere Kupplungstypen wie z.B. Lamellenkupplungen sind auf der Vorrichtung 10 ebenfalls einsetzbar. Die Prüfeinrichtung 10 kann auch zur Prüfung des Aktors 8 eingesetzt werden. Der Aktor 8 dient zur Betätigung der Kupplung 1, d.h. zum Öffnen und Schließen. Er ist dementsprechend zur Betätigung der Kupplung 1 bzw. des Prüflings ausgeführt. Die Kupplung 1 ist zwischen der Eingangswelle 6 und der Ausgangswelle 7 innerhalb des Prüfbehälters 11 angeordnet. Dabei ist eine Kupplungshälfte der Kupplung 1 mit der Eingangswelle 6 zumindest drehfest verbunden und eine andere Kupplungshälfte der Kupplung 1 mit der Ausgangswelle 7 zumindest drehfest verbunden.
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4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Prüfbehälters 11 (siehe 1, 2, 3), hier als fertig bearbeitetes Einzelteil dargestellt und mit der Bezugsziffer 18 bezeichnet. Der Prüfbehälter 18 ist einstückig ausgebildet. Beispielsweise ist er aus einem Materialblock („aus dem Vollen“), insbesondere durch spangebende Bearbeitung, hergestellt. Der Prüfbehälter 18 ist quader- oder würfelförmig ausgebildet und weist eine erste Stirnfläche 18a mit einer ersten Zentrierbohrung 19 sowie eine weitere entgegengesetzt angeordnete Stirnfläche (ohne Bezugszahl) mit einer zweiten Zentrierbohrung 20 auf, welche koaxial in Bezug auf die Längs- und Rotationsachse a angeordnet sind. Beide Zentrierbohrungen 18, 19 können somit in einer Aufspannung des Werkstückes sehr genau hergestellt werden. Der Prüfbehälter 18 weist eine weitere Fläche, eine Umfangsfläche 18b, auf, in welche eine kreisförmige Aufnahmeöffnung 21 für die oben erwähnte Adapterplatte 15 (siehe 2 und 3) eingearbeitet ist. Die Aufnahmeöffnung 21 kann Adapterplatten aufnehmen, welche Aktoren unterschiedlicher Bauweise und Abmessungen tragen. Damit ist es möglich, die verschiedensten Aktoren mit demselben Prüfbehälter zu prüfen. Eine weitere Umfangsfläche 18c weist eine etwa rechteckförmige Öffnung 22 für ein Sichtfenster auf. Die Öffnung 22 wird mit einer durchsichtigen Platte abgedeckt. Sämtliche an dem Prüfbehälter 18 befestigten Teile werden z.B. durch Rundschnurrringe oder O-Ringe abgedichtet, sodass das Innere des Prüfbehälters 18 während des Prüflaufes öldicht nach außen abgedichtet ist. Weitere Fenster (ohne Bezugszahl) sind an den verbleibenden Umfangsflächen vorgesehen, sodass beispielsweise jede der sechs Flächen durchbrochen ist. Wie bereits oben erwähnt, ist eine andere Bauweise des Prüfbehälters möglich, beispielsweise kann der Prüfbehälter aus einzelnen Platten aufgebaut werden, welche z.B. miteinander verschraubt oder verschweißt sind.
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5 zeigt eine Belastungseinheit 25, welche der Prüfeinrichtung 10 nachgeschaltet werden kann, um eine Belastung der Ausgangswelle 7 des Prüflings 1 (siehe 2 und 3) zu simulieren. Die Belastungseinheit 25 umfasst einen Elektromotor 26 sowie eine vorzugsweise als Hysteresebremse ausgebildete Bremse 27, welche achsparallel zueinander auf einem Lagerbock 28 montiert sind. Die Ausgangsseite des Prüflings, also die Ausgangswelle 7 (siehe 2 und 3), ist über eine Verbindungswelle 29 mit der Bremse 27 bzw. dem Motor 26 verbunden, wobei zwischen Verbindungswelle 29 und der Welle des Motors 26 ein Riementrieb 30 vorgesehen ist. Durch die Belastungseinheit 25 wird der Anwendungsbereich der zuvor beschriebenen Prüfeinrichtung 10 dahingehend erweitert, dass einerseits ein Belastungsmoment durch die Bremse 27 auf die Verbindungswelle 29 aufgebracht und andererseits eine Differenzdrehzahl durch den Elektromotor 26 eingestellt werden kann. Dabei erlaubt die Verwendung einer als (elektromagnetisch wirkende) Hysteresebremse ausgeführten Bremse 27 die Bereitstellung eines drehzahlunabhängigen Bremsmoments. Differenzdrehzahl heißt, dass zwischen Antrieb und Abtrieb des Prüflings 1, also zwischen der Eingangswelle 6 und der Ausgangswelle 7 (siehe 6 und 7), unterschiedliche Drehzahlen eingestellt werden können. Solche Differenzdrehzahlen sind z.B. bei der Prüfung von reibschlüssigen Kupplungen, Lamellenkupplungen oder Konuskupplungen, von Bedeutung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplung (Prüfling)
- 6
- Eingangswelle
- 7
- Ausgangswelle
- 8
- Aktor
- 10
- Prüfeinrichtung
- 11
- Prüfbehälter
- 11a
- Zentrierbohrung
- 11b
- Zentrierbohrung
- 12
- Wellenhalter
- 12a
- Zentrieransatz
- 13
- Wellenhalter
- 13a
- Zentrieransatz
- 14
- Halterung
- 14a
- Grundplatte
- 14b
- Seitenwange
- 14c
- Seitenwange
- 15
- Adapterplatte
- 16
- Sichtfenster
- 17
- durchsichtige Platte
- 18
- Prüfbehälter
- 18a
- Stirnfläche
- 18b
- Umfangsfläche
- 18c
- Umfangsfläche
- 19
- Zentrierbohrung
- 20
- Zentrierbohrung
- 21
- Aufnahmeöffnung
- 22
- Fenster
- 25
- Belastungseinheit
- 26
- Motor
- 27
- Bremse
- 28
- Lagerbock
- 29
- Verbindungswelle
- 30
- Riementrieb
- a
- Längs- und Rotationsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009025049 B3 [0002]
- DE 102006047268 A1 [0002]
