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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung für einen Drehmomentsensor in einem rotierend antreibbaren Triebstrang eines Prüfstands, insbesondere eines Getriebeprüfstands, umfassend einen drehfest an den Triebstrang koppelbaren Kraftübertragungshebel, der einen mit radialem Abstand zur Rotationsachse des Triebstrangs angeordneten Krafteinleitungsbereich aufweist, an den eine Krafterzeugungseinrichtung anschließbar ist, von der eine Kraft mit einer bezüglich der Rotation des Triebstrangs tangential wirkende Kraftkomponente in den Kraftübertragungshebel einleitbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren zur Kalibierung eines Drehmomentsensors.
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Über den rotierend antreibbaren Triebstrang eines Prüfstands, nämlich einen rotierenden oder oszillierenden An- oder Abtriebsstrang, kann ein zu testendes Prüfobjekt mit definierten Drehmomenten belastet werden, d. h. ein Drehmoment kann ein- oder ausgekoppelt werden. Bei einem Getriebeprüfstand ist das Prüfobjekt ein Getriebe, beispielsweise ein Kraftfahrzeug-Getriebe, welches lösbar an der Prüfobjektaufnahmevorrichtung angeflanscht und an- oder abtriebsseitig an den Triebstrang angekoppelt wird. Über den Antrieb des Prüfstands wird das Prüfobjekt mit definierten Prüf-Drehmomenten belastet, wobei Messdaten zu den Eigenschaften des Getriebes aufgenommen werden.
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Die Erfassung des tatsächlich übertragenen Prüf-Drehmoments erfolgt über einen Drehmomentsensor im Triebstrang des Prüfstands. Die Qualität des Prüfergebnisses ist maßgeblich abhängig von der Übereinstimmung der vom Drehmomentsensor gelieferten Messdaten mit der tatsächlichen Messgröße, d. h. von der Kalibrierung des Drehmomentsensors im genutzten Referenzsystem.
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Im Stand der Technik erfolgt die Kalibrierung des Drehmomentsensors, indem der Triebstrang des Prüfstands von außen mit einem definierten Referenz-Drehmoment beaufschlagt wird. Die Bereitstellung des Referenz-Drehmoments erfolgt, indem ein Kraftübertragungshebel von der Drehachse aus gesehen radial abstehend an dem Triebstrang drehfest angebracht wird und in einem Krafteinleitungsbereich in einem definierten radialen Abstand (Radius) von der Drehachse mit einer vorbekannten Kraft in tangentialer Richtung (Tangentialkraft) beaufschlagt wird. Aus dem Produkt von Radius x Tangentialkraft ergibt sich das an dem Triebstrang anliegende Referenz-Drehmoment. So beschreibt die
DE 3 331 708 C2 einen Prüfstand, dessen Triebstrang nicht von einem Antriebsmotor zur Kalibrierung des Drehmomentsensors angetrieben wird. Die
DE 10 2009 035 410 A1 beschreibt einen Prüfstand, bei dem zur Kalibrierung ein Pneumatikzylinder verwendet wird. Dieser Pneumatikzylinder dient der möglichst genauen Einstellung einer Referenzkraft.
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Als Krafterzeugungseinrichtung zur Bereitstellung einer definierten Tangentialkraft werden zumeist geeichte Kalibriergewichte benutzt, die am Krafteinleitungsbereich an den Kraftübertragungshebel gehängt werden. Durch deren in engen Grenzen gleichbleibende Gewichtskraft lässt sich zuverlässig und mit relativ geringem Aufwand eine relativ eng tolerierte Tangentialkraft ausüben, so dass an dem Triebstrang ein entsprechend genau bekanntes Kalibrier- bzw. Referenz-Drehmoment anliegt.
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Nachteilig bei den bekannten Kalibriervorrichtungen ist jedoch, dass die schweren Kalibriergewichte im knappen zur Verfügung stehenden Bauraum im Prüfstand schwierig zu handhaben sind, insbesondere angesichts der eingeschränkten Zugänglichkeit. Die Montage des relativ weit ausladenden Kraftübertragungshebels sowie die Anbringung der Kalibriergewichte ist ebenfalls umständlich und für das beteiligte Personal körperlich belastend. Nicht zuletzt ist der Herstellungs-, Transport- und Lageraufwand gewichtsbasierter Kalibriereinrichtungen relativ hoch. Ein weiterer Aspekt ist, dass mit den bisher bekannten Kalibriereinrichtungen zwar ein definiertes Drehmoment in den Triebstrang eingeleitet werden kann, die erforderliche exakte Ausrichtung des Triebstrangs relativ zur Prüfobjektaufnahmevorrichtung jedoch weiteren Aufwand und zusätzliche Ausrichtvorrichtungen erfordert.
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Offenbarung der Erfindung
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Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kalibriervorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die eine einfachere Handhabung ermöglicht sowie einen geringeren Aufwand bei der Montage, Kalibrierung und Ausrichtung erfordert.
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Zur Lösung der vorangehend beschriebenen Problematik wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Kalibriervorrichtung ein Trägerelement aufweist, welches relativ zu dem rotierenden Triebstrang feststehend an dem Prüfstand festlegbar ist, und in dem eine Welle drehbar gelagert ist, die an den Triebstrang koppelbar ist und an die der Kraftübertragungshebel drehfest koppelbar ist, und dass an dem Trägerelement ein Widerlager ausgebildet ist, wobei zwischen dem Krafteinleitungsbereich des Kraftübertragungshebels und dem Widerlager eine Kraftmesseinrichtung anbringbar ist.
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Die erfindungsgemäße Kalibriereinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Kraftübertragungshebel nicht wie bisher unmittelbar an der Ausgangswelle des Prüfstands-Triebstrangs montiert wird, sondern an einer Welle der Kalibriereinrichtung, die ihrerseits im Trägerelement drehbar gelagert ist. Das Trägerelement kann mit dem Rahmen bzw. dem feststehenden Maschinenkörper des Prüfstands verbunden werden. Über das Lager der Welle werden die vom Kraftübertragungshebel ausgeübten Querkräfte nicht wie bisher in unerwünschter Weise in den Triebstrang eingeleitet, sondern über die Welle, das Wellenlager und das Trägerelement vom Rahmen bzw. Maschinenkörper abgefangen. Die Welle wird über geeignete Kupplungselemente koaxial drehfest mit dem Triebstrang gekoppelt, so dass ausschließlich ein Drehmoment um die Rotationsachse des Triebstrangs zwischen Welle und Triebstrang übertragen wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung kann durch die darin integrierte Kraftmesseinrichtung, die ein auf Zugkraft oder Druckkraft ansprechender Kraftsensor sein kann, die zwischen dem Krafteinleitungsbereich des Kraftübertragungshebels und dem Widerlager anliegende Relativkraft gemessen werden, d. h. die auf den Krafteinleitungsbereich tangential wirkende Kraftkomponente. Dadurch kann sowohl ein effektiv am Triebstrang anliegendes, als auch ein in diesen eingekoppeltes Drehmoment bestimmt werden, nämlich als Produkt aus der gemessenen Kraft multipliziert mit dem effektiven Radius des Kraftübertragungshebels, also dem radialen Abstand der Rotationsachse der Welle vom Krafteinleitungsbereich, wo der Kraftsensor tangential an den Kraftübertragungshebel angreift. Die erfindungsgemäße Kombination des Kraftübertragungshebels mit der Kraftmesseinrichtung nebst Widerlager auf dem Trägerelement ermöglicht die exakte Messung der am Kraftübertragungshebel anstehenden Kraft und damit des am Triebstrang anliegenden Drehmoments. Praktisch wird eine zum dem im Triebstrang des Prüfstands eingebauten Drehmomentsensor parallele Messkette realisiert. Der Absolutwert des mit der Kalibriervorrichtung gemessenen Drehmoments kann somit zur Kalibrierung des Drehmomentsensors herangezogen werden.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung ist, dass zur Kalibrierung entweder der Antriebsmotor des Prüfstands oder alternativ eine in der Kalibriervorrichtung zwischen dem Widerlager und dem Kraftübertragungshebel angreifende Krafterzeugungvorrichtung verwendet werden kann. In der ersten Alternative wird durch den Antriebsmotor des Prüfstands ein Drehmoment über den Triebstrang auf die Welle der Kalibriervorrichtung übertragen. Von dem Kraftübertragungshebel wird das Drehmoment über die Kraftmesseinrichtung als Druck- oder Zugkraft übertragen und vom Widerlager am Trägerelement abgefangen, d. h. das Reaktionsmoment wird über die Kalibriereinrichtung auf die Struktur des Prüfstands übertragen. In der zweiten Alternative ist in dem Kraftfluss zwischen Kraftübertragungshebel, Kraftsensor und Widerlager am Trägerelement eine Krafterzeugungseinrichtung angeordnet, also eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Druck- oder Zugkraft. Die Kraftmesseinrichtung erfasst die Kraft, die in den Kraftübertragungshebel eingeleitet wird und ein dazu proportionales Drehmoment in der Welle erzeugt. In beiden Alternativen kann in der oben beschriebenen Weise aus dem Messwert der Kraftmesseinrichtung das tatsächlich am Triebstrang anstehende Drehmoment berechnet werden. Das an der Kalibriervorrichtung gemessene Drehmoment ist identisch mit dem am Drehmomentsensor anliegenden Drehmoment und kann somit zur Kalibrierung herangezogen werden.
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Die erfindungsgemäße Kalibriervorrichtung kann als kompakte Baueinheit ausgebildet werden, die mittels des Trägerelements an dem Prüfstand montiert werden kann. Das Trägerelement kann dadurch beispielsweise bei einem Getriebeprüfstand an der Prüfobjektaufnahmevorrichtung einfach anstelle eines zu prüfenden Getriebes montiert werden. Nach Ankopplung der Welle an den Triebstrang und Ausrichtung kann die Kalibrierung erfolgen. Es ist weder die Handhabung von schweren Kalibriergewichten noch die Verwendung anderer externer Krafterzeugungsvorrichtungen erforderlich. Dadurch wird die Handhabung und Montage gegenüber dem Stand der Technik erheblich vereinfacht.
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Bevorzugt umfasst die Kraftmesseinrichtung einen eichbaren Kraftsensor, der eine reproduzierbare und exakte Messung des an der Welle anliegenden Drehmoments ermöglicht. Der Kraftsensor umfasst vorzugsweise einen elektromechanischen Kraftsensor, der an eine Messverstärkungseinrichtung anschließbar ist. Dadurch wird eine hochgenaue elektronische Messkette realisiert, deren Messwerte unmittelbar an eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung übergeben werden und zur Berechnung des Drehmoments genutzt werden können. Die Kalibrierwerte können weiter an die Steuerung des Prüfstands übergeben werden.
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Zur Übertragung des Drehmoments weist die Welle ein Koppelelement auf zur koaxialen drehfesten Kopplung der Welle mit dem Triebstrang. Bevorzugt kann das Koppelement ausgebildet sein wie bei einem auf dem jeweiligen Prüfstand zu prüfenden Prüfobjekt, beispielsweise einem Getriebe. Zu diesem Zweck sind verschiedenartige drehbare, lösbare Koaxial-Wellenkupplungen bekannt.
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Vorteilhafterweise sind die Befestigungsmittel an einer Prüfobjektaufnahmevorrichtung des Prüfstands anbringbar, und eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Prüfstand als Getriebeprüfstand ausgebildet ist und die Prüfobjektaufnahmevorrichtung als Getriebeaufnahmevorrichtung ausgebildet ist. Bei bekannten Getriebeprüfständen ist die Getriebeaufnahmevorrichtung als Spannwinkel ausgebildet mit Befestigungseinrichtungen, an denen ein zu prüfendes Getriebe angeflanscht werden kann. Dadurch, dass bei einer erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung das Trägerelement ausgebildet ist mit einem Flansch wie ein zu prüfendes Getriebe, kann es wie ein solches Getriebe mit besonders geringem Aufwand montiert werden.
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Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass im Kraftfluss zwischen dem Krafteinleitungsbereich und dem Widerlager eine Krafterzeugungseinrichtung eingliederbar ist. Die Krafterzeugungseinrichtung stützt sich am Widerlager des Trägerelements ab und dient zur Einleitung einer Tangentialkraft in den Krafteinleitungsbereich des Kraftübertragungshebels. Die Größe der Kraft wird durch den ebenfalls im Kraftfluss angeordneten Kraftsensor gemessen. Die Krafterzeugungseinrichtung kann zur Erzeugung einer Druck- oder Zugkraft ausgebildet sein. Sie kann manuell betätigbar ausgebildet sein, beispielsweise als Gewindespanner oder Hydraulikspanner. Alternativ kann sie motorisch antreibbar ausgebildet sein, beispielsweise als elektromotorisch antreibbarer Spindeltrieb oder hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit.
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Es ist ebenfalls vorteilhaft, dass an die Welle eine Drehmomenterzeugungseinrichtung anschliessbar ist. Als Drehmomenterzeugungseinrichtung kann der als Prüfstandsantrieb dienende Antriebsmotor genutzt werden, wie dies oben beschrieben ist. Alternativ kann über Koppelelemente ein externer Rotationsantrieb, beispielsweise ein Antriebsmotor an die Welle angeschlossen werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sehen vor, dass der Kraftübertragungshebel lösbar an der Welle festlegbar ist. Es ist auch vorteilhaft, dass die Welle zusammen mit einem Wellenlager als lösbar an dem Trägerelement anbringbare Welleneinheit ausgebildet ist. Dadurch wird ein modularer Aufbau realisiert, der die Handhabung und Montage vereinfacht. So kann in der letztgenannten Ausführung zunächst das Trägerelement an dem Prüfstand befestigt werden, beispielsweise an der Prüfobjektaufnahmevorrichtung eines Getriebeprüfstands angeflanscht werden. Anschließend wird die Welleneinheit mit Welle und Wellenlager an dem Trägerelement montiert, zunächst noch ohne den Kraftübertragungshebel. In diesem Zustand kann mit einem geeigneten Messsystem, beispielsweise einem Laser-Ausrichtsystem, die Welle exakt koaxial fluchtend mit dem Triebstrang ausgerichtet werden. Gegebenenfalls kann eine Justierung der relativen Positionierung von Triebstrang und Prüfobjektaufnahmevorrichtung erfolgen. Nachdem die präzise Ausrichtung erfolgt ist, kann der Kraftübertragungshebel und die übrigen Komponenten montiert werden. Der besondere Vorteil bei diesem Vorgehen ist, dass gegenüber dem Stand der Technik keine separate Vorrichtung zur Ausrichtung erforderlich ist, wodurch die Arbeiten zur Kalibrierung und Ausrichtung insgesamt rationeller organisiert werden können.
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Es kann weiterhin vorteilhaft sein, dass im Kraftflussweg zwischen dem Krafteinleitungsbereich und dem Widerlager ein Federelement eingliederbar ist. Durch das Federelement können Kennlinien für die Prüfung vorgegeben werden, insbesondere für dynamische Belastungen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kalibrierung eines Drehmomentsensors eines Prüfstandes, bei dem ein vorgegebenes (definiertes) Drehmoment in den einen Drehmomentsensor aufweisenden Triebstrang des Prüfstandes eingekoppelt wird, umfasst die Schritte:
- – Anbringen eines Trägerelements an einer Prüfobjektaufnahmevorrichtung des Prüfstands,
- – Anbringen einer drehbar gelagerten Welle oder einer Welleneinheit mit einer drehbar gelagerten Welle an dem Trägerelement,
- – koaxiales Ausrichten der Welle mit dem Triebstrang des Prüfstands,,
- – momentschlüssiges (drehfestes) Ankoppeln der drehbar in dem Trägerelement gelagerten Welle an den Triebstrang des Prüfstandes,
- – drehfestes Anbringen eines Kraftübertragungshebels an der Welle,
- – Anordnen einer Kraftmesseinrichtung zwischen einem Krafteinleitungsbereich des Kraftübertragungshebels und einem Widerlager an dem Trägerelement,
- – Anlegen einer definierten Kraft zwischen Kraftübertragungshebel und Widerlager,
- – Erfassen des von dem Drehmomentsensor gemessenen Ist-Drehmoment,
- – Erfassen der von der Kraftmesseinrichtung gemessenen Kraft und Berechnen der dadurch in die Welle eingeleiteten Soll-Drehmoments,
- – Vergleich der Werte von Soll- und Ist-Drehmoment
- – Berechnen eines Kalibrierwertes (Korrekturwert).
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Der Verfahrensschritt:
- – Anlegen einer definierten Kraft zwischen Kraftübertragungshebel und Widerlager kann realisiert werden durch:
- – Anordnen einer Krafterzeugungseinrichtung zwischen dem Krafteinleitungsbereich des Kraftübertragungshebels und dem Widerlager an dem Trägerelement,
- – Ausüben einer Kraft zwischen Kraftübertragungshebel und Widerlager.
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Bevorzugt erfolgen die vorgenannten Schritte vor oder nach dem Anordnen der Kraftmesseinrichtung (Kraftsensor).
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Alternativ kann der Verfahrensschritt:
- – Anlegen einer definierten Kraft zwischen Kraftübertragungshebel und Widerlager realisiert werden durch:
- – Einleiten eines Drehmoments von dem Triebstrang des Prüfstandes in ein Koppelelement der Welle.
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Dabei wird das Reaktionsmoment des vom Triebstrang übertragenen Drehmoments über die Welle, den Kraftübertragungshebel, die Kraftmesseinrichtung, das Widerlager und das Trägerelement auf die Maschinenstruktur des Prüfstands geleitet.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Kalibriervorrichtung in Frontalansicht in axialer Richtung,
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2 eine Kalibriervorrichtung gemäß 1 montiert an einem Prüfstand,
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3 der Prüfstand mit Kalibriervorrichtung gemäß 2 in perspektivischer Ansicht,
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4 einen Längsschnitt A-A durch den Prüfstand mit Kalibriervorrichtung gemäß 2.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Kalibriereinrichtung 1 als Ganzes in einer Frontalansicht in Richtung der Rotationsachse eines Triebstrangs. Die Kalibriereinrichtung 1 weist ein Trägerelement 2 in Form einer Trägerplatte auf. In dem Trägerelement 2 ist eine Welle 3 in einem Wellenlager 4 um die Rotationsachse des Triebstrangs drehbar gelagert. Die Welle 3 bildet zusammen mit dem Wellenlager 4 eine Welleneinheit 5, die mit Befestigungselementen 6, beispielsweise Schrauben, lösbar an dem Trägerelement 2 befestigt ist. Auf der Welle 3 ist ein Kraftübertragungshebel 7 drehfest befestigt, bevorzugt lösbar befestigt. Der Kraftübertragungshebel 7 weist mit radialem Abstand zur Rotationsachse der Welle 3 einen Krafteinleitungsbereich 8, hier in Form einer Befestigungsbohrung 8 ausgebildet.
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An dem Trägerelement 2 ist ein Widerlager 9 ausgebildet, welches in tangentialer Richtung Abstand zum Befestigungselement 8 im Krafteinleitungsbereich des Kraftübertragungshebels 7 hat.
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Im Kraftflussweg zwischen dem Krafteinleitungsbereich 8 des Kraftübertragungshebels 7 und dem Widerlager 9 ist eine Kraftmesseinrichtung 10, hier ein elektromechanischer Kraftsensor 10, kraftschlüssig eingegliedert. Hierzu weist die Kraftmesseinrichtung 10 an einem ersten Ende erste Befestigungsmittel 11 auf zur Anbringung an dem Widerlager 9. Das zweite Ende der Kraftmesseinrichtung 10 ist über zweite Befestigungsmittel 12, hier einem Befestigungsbolzen 12, mit der Befestigungsbohrung 8 im Krafteinleitungsbereich 8 des Kraftübertragungshebels 7 kraftschlüssig verbunden.
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Im Kraftflussweg zwischen dem Krafteinleitungsbereich 8 des Kraftübertragungshebels 7 und dem Widerlager 9 kann in Reihe mit der Kraftmesseinrichtung 10 weiterhin eine Krafterzeugungseinrichtung 13 und/oder ein Federelement 14 eingegliedert sein. Hierzu sind besagte Befestigungsmittel 11 und 12 kraftschlüssig mit der Kraftmesseinrichtung 10 verbunden, oder einer Kombination aus kraftschlüssig miteinander verbundener Kraftmesseinrichtung 10 zusammen mit der Krafterzeugungseinrichtung 13 und/oder dem Federelement 14.
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Im einfachsten Fall bildet die Kraftmesseinrichtung 10 zusammen mit einer nicht dargestellten Messeinrichtung, beispielsweise einem Messverstärker und Messdatenverarbeitungseinrichtungen, eine Messkette. Damit kann eine zwischen dem Krafteinleitungsbereich 8 des Kraftübertragungshebels 7 und dem Widerlager 9 wirkende tangentiale Kraft gemessen werden. Die Kraftmesseinrichtung 10 weist vorzugsweise einen geeichten Kraftsensor auf. Der von diesem erfasste Messwert ist proportional zum Drehmoment, welches über die Welle 3 eingeleitet wird.
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Das Trägerelement 2 weist Befestigungsmittel in Form eines Befestigungsflansches 15 auf, der Flanschbohrungen 16 hat.
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2 zeigt in derselben Ansicht wie 1 die Kalibriereinrichtung 1 an einem Prüfstand 17 montiert, der in den 3 und 4 detailliert dargestellt ist. Im Einzelnen umfasst der Prüfstand 17 einen Triebstrang 18, der von einem Antriebsmotor 19 rotierend antreibbar ist, d. h. rotierend oder oszillierend. In dem Triebstrang 18 ist ein Drehmomentsensor 20 angeordnet. Dieser Drehmomentsensor 20 misst das Drehmoment, welches über den Triebstrang 18 übertragen wird. In der hier gezeigten Anordnung mit montierter Kalibriervorrichtung 1 wird dieses Drehmoment über ein Koppelelement 21 auf die Welle 3 übertragen.
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Der Prüfstand 17 hat eine feststehende Maschinenstruktur mit einem Spannwinkel 22, welcher eine Prüfobjektaufnahmevorrichtung für Prüfobjekte bildet, beispielsweise Getriebe. Hierzu weist der Spannwinkel 22 Befestigungsmittel 23 auf, im gezeigten Beispiel als Befestigungsflansch, an den beispielsweise ein Getriebe anflanschbar ist.
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Der Befestigungsflansch 15 der Kalibriereinrichtung 1 korrespondiert mit dem Befestigungsmitteln 23 des Prüfstands 17. Damit kann die Kalibriereinrichtung 1 wie gezeigt einfach wie ein Prüfobjekt, beispielsweise ein Getriebe, an den Spannwinkel 22 angeflanscht werden. Wenn die Welle 3 über das Koppelelement 21 drehfest mit dem Triebstrang 18 verbunden und koaxial fluchtend ausgerichtet ist, kann ein an dem Drehmomentsensor 20 anliegendes Drehmoment als Proportionalwert von der Kraftmesseinrichtung 10 gemessen werden. Ein Drehmoment kann durch den Antriebsmotor 19 in den Triebstrang 18 eingekoppelt werden, wobei das gleichgroße Reaktionsmoment über die Kalibriervorrichtung 1 in den Spannwinkel 22 geleitet wird. Alternativ kann durch eine Krafterzeugungseinrichtung 13 eine Druck- oder Zugkraft in den Kraftübertragungshebel 7 eingebracht werden, und zwar relativ zum Trägerelement 2 bzw. dem damit fest verbundenen Spannwinkel 22. Dadurch wird ein zu dieser Druck- oder Zugkraft, die wiederum von der Kraftmesseinrichtung 10 gemessen wird, proportionales Referenz-Drehmoment in die Welle 3 eingeleitet. Über das Koppelelement 21 wirkt dieses Drehmoment auf den Drehmomentsensor 20. Das von der Kalibriereinrichtung 1 derart in den Drehmomentsensor 20 eingeleitete Drehmoment wird abgestützt und in die Maschinenstruktur des Prüfstands 17 eingeleitet. Hierzu ist eine Absteckvorrichtung 24 vorgesehen, welche in Verlauf des Triebstrangs 18 von der Kalibriervorrichtung 1 aus gesehen hinter dem Drehmomentsensor 20 angeordnet ist, in der dargestellten Ausführung zwischen dem Antriebsmotor 19 und dem Drehmomentsensor 20. Im Einzelnen weist die Absteckvorrichtung 24 geeignete Mittel auf, um die Welle des Triebstrangs 18 relativ zum Prüfstand 17 festzusetzen, beispielsweise einen Absteck- bzw. Sperrbolzen, der durch eine Querbohrung im Triebstrang 18 und eine Aufnahmebohrung in der Maschinenstruktur des Prüfstands gesteckt wird und die Drehung des Triebstrangs 18 blockiert.
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Durch Vergleich der Messwerte des Drehmomentsensors 20 mit den Messwerten der geeichten Kraftmesseinrichtung 10 kann ein Korrekturwert zur Kalibrierung des Drehmomentsensors 20 ermittelt werden.
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Zur Kalibrierung eines Prüfstands 17 wird zunächst das Trägerelement 2 – zunächst ohne die Welleneinheit 5 – mit den Befestigungsmitteln 15 und 22 an den Spannwinkel 22 angeflanscht. Anschließend wird die Welleneinheit 5 mit den Befestigungselementen 6 am Trägerelement 2 befestigt. In diesem Zustand können die Welle 3 und der Triebstrang 18 präzise koaxial fluchtend ausgerichtet werden. Ist die Ausrichtung erfolgt, wird über das Koppelement 21 eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle 3 und dem Triebstrang 18 hergestellt. Dann wird der Kraftübertragungshebel 7 auf der Welle 3 montiert, sowie die Kraftmesseinrichtung 10 und gegebenenfalls eine Krafterzeugungseinrichtung 13 und/oder ein Federelement 14. Dann kann ein Referenz-Drehmoment erzeugt und der Drehmomentsensor 20 in der beschriebenen Weise kalibriert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kalibriereinrichtung
- 2
- Trägerelement
- 3
- Welle
- 4
- Wellenlager
- 5
- Welleneinheit
- 6
- Befestigungselementen
- 7
- Kraftübertragungshebel
- 8
- Befestigungsbohrung im Krafteinleitungsbereich
- 9
- Widerlager
- 10
- Kraftmesseinrichtung
- 11
- Befestigungsmittel
- 12
- Befestigungsmittel
- 13
- Krafterzeugungseinrichtung
- 14
- Federelement
- 15
- Befestigungsmittel
- 16
- Flanschbohrungen
- 17
- Prüfstand
- 18
- Triebstrang
- 19
- Antriebsmotor
- 20
- Drehmomentsensor
- 21
- Koppelelement
- 22
- Spannwinkel
- 23
- Befestigungsmittel
- 24
- Absteckvorrichtung
