DE102014213220A1

DE102014213220A1 - Prüfstandanordnung zum Prüfen eines Lamellenschaltelementes

Info

Publication number: DE102014213220A1
Application number: DE102014213220.7A
Authority: DE
Inventors: Jens Eisenbeiss
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2016-01-14

Abstract

Es wird eine Prüfstandanordnung zum Prüfen eines Lamellenschaltelementes mit einem Prüfstandgestell (1) mit einem Antrieb zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Lamellenträgern (2, 3) des Lamellenschaltelementes und mit einer Verstelleinrichtung (4) zum Öffnen und Schließen des Lamellenschaltelementes vorgeschlagen, wobei ein erster Lamellenträger direkt mit der Antriebswelle des Antriebes verbunden ist und wobei ein zweiter Lamellenträger drehfest über ein Sensorelement zumindest zum Erfassen eines Drehmomentes an dem Prüfstandgestell (1) abgestützt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfstandanordnung zum Prüfen eines Lamellenschaltelementes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2012 009 139 A1 ist ein Prüfstand und ein Verfahren zum Prüfen einer Lamellenkupplung bekannt. Der Prüfstand umfasst ein Prüfstandgestell mit einem Antrieb, dessen Motorwelle über eine weitere Welle und eine Ausgleichskupplung mit einem Innenlamellenträger der Lamellenkupplung verbunden ist. Eine Drehmomentmessung am Innenlamellenträger erfolgt über die Zwischenwellenanbindung. Ein Außenlamellenträger der Lamellenkupplung umfasst keine Drehmomenterfassung und ist an dem Prüfstandgestellt befestigt. Eine Axialkraftbeaufschlagung zum Öffnen und Schließen der Lamellenkupplung erfolgt über eine elektromotorisch angetriebene Gewindespindel.
Es hat sich gezeigt, dass die indirekte Kopplung zwischen Innenlamellenträger und Antrieb aufgrund der vorgesehenen Drehmomentmessung eine Erhöhung der Massenträgheit verursacht, wodurch es nicht möglich ist, dynamische Schaltvorgänge bei dem bekannten Prüfstand prüfen zu können. Des Weiteren ergibt sich aufgrund der vorgesehenen separaten Lagerung des Innenlamellenträgers im Bereich der Ausgleichskupplung und des Drehmomentsensors eine aufwändige Konstruktion und eine erhöhter Bauraumbedarf, so dass der bekannte Prüfstand kostenintensiv ist. Ebenso ist die Drehmomentmessung durch Wälzlagerreibung mit Fehlern behaftet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Prüfstandanordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, mit der insbesondere auch hochdynamische Schaltvorgänge prüfbar sind und die konstruktiv einfach aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
Somit wird eine Prüfstandanordnung zum Prüfen von Lamellenschaltelementen vorgeschlagen, welche ein Prüfstandgestell zum Aufnehmen eines Antriebes zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen einem von Lamellenträgern gebildeten Lamellenpaket eines reibschlüssigen Schaltelementes, wie zum Beispiel einer Lamellenkupplung oder -bremse. Ferner ist eine Axialkraft aufbringende Verstelleinrichtung zum Öffnen und Schließen des Lamellenpaketes bzw. des Lamellenschaltelementes vorgesehen. Bei der erfindungsgemäßen Prüfstandanordnung ist ein erster Lamellenträger direkt mit der Antriebswelle des Antriebes verbunden und ein zweiter Lamellenträger drehfest über ein Sensorelement zumindest zum Erfassen eines Drehmomentes an dem Prüfstandgestell abgestützt.
Durch die vorgesehene direkte Anbindung beispielsweise des inneren Lamellenträgers des Lamellenschaltelements an der Welle des elektrischen Antriebsmotors ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, dass aufgenommene Drehmoment über den Motorstrom des Antriebsmotors erfassen zu können, ohne dass ein zusätzlicher Drehmomentsensor erforderlich ist. Des Weiteren ergibt sich durch die direkte Anbindung der Vorteil, dass die sich nachteilig auswirkende Massenträgheit bei der Prüfstandanordnung auf ein Minimum reduziert wird. Dies ist insbesondere bei Prüfungen und Untersuchungen von hochdynamischen Schaltvorgängen besonders vorteilhaft, da diese bei Prüfstandanordnungen mit hohen Massenträgheiten nicht möglich sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein zweiter Lamellenträger als Außenlamellenträger des Lamellenschaltelementes mit einem Zweikomponentensensor oder dergleichen als Sensorelement zum Erfassen einer Axialkraft und eines Drehmomentes gekoppelt sein. Beispielsweise kann ein ringförmiger Zweikomponentensensor verwendet werden, der in radialer Richtung und bezüglich Biegung derart steif ausgeführt ist, so dass hohe Resonanzfrequenzen erreicht werden. Der Innendurchmesser des Zweikomponentensensors ist derart gewählt, dass die Verbindung von Innenlamellenträger und Motorwelle des Antriebsmotors nicht behindert ist. Der Außenring des Zweikomponentensensors ist prüfstandgestellfest angebunden. Somit befindet sich der Zweikomponentensensor außerhalb des Prüfkopfs des Prüfstandgestells und kommt somit nicht in Kontakt mit temperiertem Prüföl. Dadurch werden Messfehler durch Temperatureinflüsse vermieden.
Ferner sind die Verbindung zwischen Innen- und Außenlamellenträger im inneren des Prüfkopfes sowie der Zweikomponentensensor und die Welle des elektrischen Antriebsmotors außerhalb des Prüfopfers thermisch isoliert und reibungsfrei abgedichtet. Durch die vorgeschlagene Drehmomentmessung am Außenlamellenträger werden Messfehler durch sonst auftretende Wälzlagerreibung vermieden und somit undefinierte Reibungszustände bei dem Prüfstand verhindert. Ferner ergeben sich reduzierte Kosten durch Entfall der separaten Lagerung für Innen- und Außenlamellenträger sowie der nicht vorhandenen Ausgleichskupplung und des Drehmomentsensors am Innenlamellenträger.
Eine nächste Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass anstelle des Zweikomponentensensors separate Sensoren zur Messung des Drehmomentes und zur Messung der durch die Verstelleinrichtung erzeugten Axialkraft vorgesehen sind. Zur Messung des Drehmomentes kann beispielsweise ein torsionselastischer Körper an dem Außenlamellenträger einerseits und an dem Prüfstandgestell andererseits angebunden sein. Die Erfassung der Axialkraft erfolgt dann vorzugsweise am Hydraulikzylinder innerhalb der Verstelleinrichtung. Auch die vorbeschriebenen Sensoren zum Erfassen des Drehmomentes und zum Erfassen der Axialkraft sind außerhalb des Prüfkopfes des Prüfstandgestells angeordnet und unterliegen somit keinen Temperatureinflüssen durch das Prüföl im Prüfkopf, wodurch Messfehler bei der Axialkraft- und Drehmomentmessung vermieden werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische teilgeschnittene Ansicht einer möglichen Aus führung eines erfindungsgemäßen Prüfstandes für ein Lamellen schaltelement; und
2 eine vergrößerte und geschnittene Teilansicht gemäß 1.
3 eine weitere Ausführung der Sensoren zum Erfassen des Dreh moments und der Axialkraft.
In den 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Prüfstandanordnung zum Prüfen eines Lamellenschaltelementes beispielhaft dargestellt. Die Prüfstandanordnung umfasst ein Prüfstandgestell 1, welches einen Antrieb zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen einem Innenlamellenträger 2 und einem Außenlamellenträger 3 des Lamellenschaltelementes aufnimmt. Ferner ist eine Verstelleinrichtung 4 zum Aufbringen einer Axialkraft zum Öffnen und Schließen des Lamellenpaketes bzw. des Lamellenschaltelementes vorgesehen.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Prüfstandanordnung ist eine direkte Anbindung zwischen zum Beispiel dem Innenlamellenträger 2 und dem Antrieb vorgesehen. Der Antrieb ist als Elektromotor 5 ausgeführt, wobei die Motorwelle 6 quasi direkt eventuell über einen notwendigen Adapter oder dergleichen mit dem Innenlamellenträger 2 verbunden ist. Dadurch ergibt sich eine prüfstandseitige minimierte Massenträgheit. Über den vorgegebenen Motorstrom des Elektromotors 5 ergibt sich gleichzeitig das auf den Innenlamellenträger 2 übertragene Drehmoment, ohne dass ein zusätzlicher Drehmomentsensor erforderlich ist.
Als zweiter Lamellenträger ist beispielsweise der Außenlamellenträger 3 des Lamellenschaltelementes mit einem Zweikomponentensensor 7 als Sensorelement zum Erfassen der Axialkraft und des Drehmomentes gekoppelt. Der Zweikomponentensensor 7 weist einen den Innenlamellenträger 2 bzw. die Motorwelle 6 umgebenden Außenring auf, der mit dem Prüfstandgestell 1 befestigt ist. Auf diese Weise ist keine zusätzliche Lagerung für den Außenlamellenträger 3 erforderlich. Alternativ ist möglich, dass der Außenlamellenträger 3 des Lamellenschaltelementes mit einem Sensor zum Erfassen des Drehmomentes und mit einem Hydraulikzylinder als Sensorelement zum Erfassen der Axialkraft gekoppelt ist.
Als Sensor zum Erfassen des Drehmomentes kann ein torsionselastischer Körper mit einem inneren und einem äußeren Ringelement vorgesehen sein, die über elastische Verbindungsstreben miteinander verbunden sind. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Außenlamellenträger mit den inneren Ringelement und das äußere Ringelement mit dem Prüfstandgestellt 1 verbunden ist, wobei an den inneren Ringelement mehrere biegesteife radial nach außen geführte Hebelarme oder dergleichen vorgesehen sind, die sich tangential über zumindest einen Kraftsensor an den Prüfstandgestell 1 abstützen. Dadurch erfolgt die Messung des Drehmomentes am Außenlamellenträger 3. Alternativ existiert nur ein Kraftsensor oder ein Kraftsensor wird durch einen Dummy mit gleicher Zug-Druck-Steifigkeit ersetzt. Die Axialkraft wird durch eine separate Messung an dem Hydraulikzylinder erfasst.
Unabhängig davon, ob ein Zweikomponentensensor 7 oder separate Sensoren zum Erfassen des Drehmomentes und der Axialkraft verwendet werden, sind diese bevorzugter Weise außerhalb des Innenraumes eines Prüfkopfes 8 des Prüfstandgestells 1 angeordnet. Somit kommen die Sensoren nicht in Kontakt mit dem temperierten Prüföl im Inneren des Prüfkopfes 8, wodurch Messfehler durch Temperatureinfluss vermieden werden.
Bezugszeichenliste

1: Prüfstandgestell
2: Innenlamellenträger
3: Außenlamellenträger
4: Verstelleinrichtung
5: Elektromotor
6: Motorwelle
7: Zweikomponentensensor
8: Prüfkopf
9: Inneres Ringelement des torsionselastischen Körpers
10: Äußeres Ringelement des torsionselastischen Körpers
11: elastische Verbindungsstrebe
12: biegesteifer Hebelarm
13: Kraftsensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012009139 A1 [0002]

Claims

Prüfstandanordnung zum Prüfen eines Lamellenschaltelementes, mit einem Prüfstandgestell (1) mit einem Antrieb zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Lamellenträgern (2, 3) des Lamellenschaltelementes und mit einer Verstelleinrichtung (4) zum Öffnen und Schließen des Lamellenschaltelementes, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Lamellenträger direkt mit der Antriebswelle des Antriebes verbunden ist und dass ein zweiter Lamellenträger drehfest über ein Sensorelement zumindest zum Erfassen eines Drehmomentes an dem Prüfstandgestell (1) abgestützt ist.
Prüfstandanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Lamellenträger ein Innenlamellenträger (2) des Lamellenschaltelementes mit der Motorwelle (6) eines als Antrieb vorgesehenen Elektromotors (5) gekoppelt ist.
Prüfstandanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen des auf den Innenlamellenträger (2) abgegebenen Drehmomentes der Motorstrom des Elektromotors (5) messbar ist.
Prüfstandanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Lamellenträger ein Außenlamellenträger (3) des Lamellenschaltelementes mit einem Zweikomponentensensor (7) als Sensorelement zum Erfassen einer Axialkraft und eines Drehmomentes gekoppelt ist.
Prüfstandanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweikomponentensensor (7) einen die Motorwelle (6) des Elektromotors (5) umgebenden Außenring aufweist, der an dem Prüfstandgestell (1) befestigt ist.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Lamellenträger ein Außenlamellenträger (3) des Lamellenschaltelementes mit einem Sensor zum Erfassen des Drehmomentes und die Erfassung der Axialkraft am Hydraulikzylinder innerhalb der Verstelleinrichtung (4) erfolgt.
Prüfstandanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor zum Erfassen des Drehmomentes ein torsionselastischer Körper mit einem inneren und einem äußeren Ringelement (9, 10) vorgesehen ist, die über elastische Verbindungsstreben (11) miteinander verbunden sind.
Prüfstandanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenlamellenträger (3) mit dem inneren Ringelement und dass das äußere Ringelement mit dem Prüfstandgestell (1) verbunden ist, wobei an dem inneren Ringelement mehrere biegesteife radial nach außen geführte Hebelarme (12) befinden, die sich tangential über zumindest einen Kraftsensor (13) an dem Prüfstandgestell (1) abstützen.
Prüfstandanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweikomponentensensor (7) oder der Sensor zum Erfassen des Drehmomentes mit dem Sensor zum Erfassen der Axialkraft außerhalb eines Prüfkopfes (8) des Prüfstandgestells (1) angeordnet sind.