DE102016006360B4 - Test bench for at least one component of a vehicle powertrain - Google Patents

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Abstract

Prüfstand (30) für mindestens eine Komponente (51) eines Fahrzeug-Antriebsstrangs, mit Elektromaschinen (31, 32, 33, 34), welche als Motor und/oder als Generator ausgebildet sind und jeweils eine antreibbare Rotorwelle (47, 48, 49, 50) aufweisen, wobei die Elektromaschinen (31, 32, 33, 34) und die zu prüfende Komponente (51) in Reihe hintereinander angeordnet sowie antriebstechnisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zu prüfende Komponente (51) ein Doppelkupplungsgetriebe ist, dass eine erste Ausgangswelle der zu prüfenden Komponente (51) mit einem als Vollwelle ausgebildeten Rotor (47) einer ersten Elektromaschine (31) verbunden ist, dass eine zweite Ausgangswelle der zu prüfenden Komponente (51) mit einem als Hohlwelle ausgebildeten Rotor (48) einer zweiten Elektromaschine (32) verbunden ist, dass eine erste Eingangswelle der zu prüfenden Komponente (51) mit einem als Vollwelle ausgebildeten Rotor (49) einer dritten Elektromaschine (33) verbunden ist, dass eine zweite Eingangswelle der zu prüfenden Komponente (51) mit einem als Hohlwelle ausgebildeten Rotor (50) einer vierten Elektromaschine (34) verbunden ist, dass die Vollwelle (47) der ersten Elektromaschine (31) koaxial durch die Hohlwelle (48) der zweiten Elektromaschine (32) hindurchgeführt ist, und dass die Vollwelle (49) der dritten Elektromaschine (33) koaxial durch die Hohlwelle (50) der vierten Elektromaschine (34) hindurchgeführt ist.Test stand (30) for at least one component (51) of a vehicle drive train, with electric machines (31, 32, 33, 34), which are designed as a motor and / or as a generator and each have a drivable rotor shaft (47, 48, 49, 50), wherein the electric machines (31, 32, 33, 34) and the component to be tested (51) are arranged in series one behind the other and connected to one another in terms of drive technology, characterized in that the component (51) to be tested is a double-clutch transmission a first output shaft of the component (51) to be tested is connected to a rotor (47) of a first electric machine (31) designed as a solid shaft, with a second output shaft of the component (51) to be tested having a rotor (48) of a second design as a hollow shaft Electric machine (32) is connected such that a first input shaft of the component to be tested (51) is connected to a solid shaft formed as rotor (49) of a third electric machine (33), a second input shaft of the component (51) to be tested is connected to a rotor (50) of a fourth electric machine (34) which is designed as a hollow shaft, that the solid shaft (47) of the first electric machine (31) is coaxial through the hollow shaft (48) of the second Electric machine (32) is passed, and that the solid shaft (49) of the third electric machine (33) coaxially through the hollow shaft (50) of the fourth electric machine (34) is passed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für mindestens eine Komponente eines Fahrzeug-Antriebsstrangs, mit Elektromaschinen, welche als Motor und/oder als Generator ausgebildet sind und jeweils eine antreibbare Rotorwelle aufweisen, wobei die Elektromaschinen und die zu prüfende Komponente in Reihe hintereinander angeordnet sowie antriebstechnisch miteinander verbunden sind.The invention relates to a test stand for at least one component of a vehicle drive train, with electric machines, which are designed as a motor and / or as a generator and each having a drivable rotor shaft, wherein the electric machines and the component to be tested arranged in series one behind the other and drivingly connected to each other are.

Prüfstände für Komponenten eines Fahrzeug-Antriebsstrangs sich an sich bekannt. Diese dienen dazu, Komponenten eines Fahrzeug-Antriebsstrangs außerhalb eines Kraftfahrzeugs auf deren Funktionsfähigkeit und/oder deren Betriebsverhalten zu überprüfen. Zudem können mit solchen Prüfständen Betriebssituationen simuliert werden, welche sich in einem realen Fahrzeug nur sehr schwer oder mit erhöhtem Gefährdungspotential für die Fahrzeugführer realisieren lassen. Grundsätzlich besteht ein solcher Prüfstand aus der zu prüfenden Komponente, also beispielsweise einem Antriebsmotor, wie eine Brennkraftmaschine, ein Getriebe oder eine Kupplung, sowie einer antreibenden Elektromaschine. Zur Erzeugung einer Last auf die zu prüfende Komponente kann eine mechanische Bremse oder eine elektrodynamische Bremse genutzt werden. Letztere ist vorzugsweise ein eine Elektromaschine ausgebildet, welche als Generator betreibbar ist.Test benches for components of a vehicle powertrain known per se. These are used to check components of a vehicle powertrain outside a motor vehicle on their functionality and / or their performance. In addition, with such test stands operating situations can be simulated, which can be realized in a real vehicle only with great difficulty or with increased risk potential for the driver. In principle, such a test stand consists of the component to be tested, that is, for example, a drive motor, such as an internal combustion engine, a transmission or a clutch, and a driving electric machine. To generate a load on the component to be tested, a mechanical brake or an electrodynamic brake can be used. The latter is preferably formed an electric machine, which is operable as a generator.

Für den Antrieb von Kraftfahrzeugen setzen sich immer mehr Doppelkupplungsgetriebe durch, welche bei vergleichsweise geringem Platzbedarf sowie geringen Herstellkosten einen ähnlichen Fahrkomfort bieten wie konventionelle Stufenautomatgetriebe in Planetenbauweise. Daher besteht bei den Getriebeherstellern und den Kraftfahrzeugherstellern ein Bedarf an Prüfständen, mit denen die Funktionsfähigkeit und/oder das deren Betriebsverhalten von Doppelkupplungsgetrieben überprüfbar ist. Von besonderer Bedeutung ist es dabei, mit Hilfe eines derartigen Prüfstandes die Steuerungs- und Regelungsprogramme eines diesbezüglichen Getriebesteuergerätes realitätsnah zu überprüfen und gegebenenfalls zu ändern. Hierzu ist die Messung des in die zu prüfende Fahrzeugkomponente eingebrachten und von dieser übertragenen Drehmomentes besonders wichtig, insbesondere hinsichtlich dessen zeitlichen Verlaufs.For the propulsion of motor vehicles, more and more double-clutch transmissions are gaining ground, which, with comparatively small space requirements and low production costs, offer a similar ride comfort as conventional planetary-gear multi-speed transmissions. Therefore, there is a need for test stands with the transmission manufacturers and motor vehicle manufacturers, with which the functionality and / or the performance of dual-clutch transmissions can be checked. It is of particular importance to check with the help of such a test rig, the control and regulation programs of a relevant transmission control unit close to reality and if necessary to change. For this purpose, the measurement of the introduced into the vehicle component to be tested and transmitted by this torque is particularly important, especially in terms of its time course.

Ein gattungsgemäßer Prüfstand ist in der DE 10 2008 054 176 A1 erwähnt. An dieser Stelle wird auch auf die DE 738 168 A hingewiesen, in der ein Torsions-Dynamometer beschrieben und dargestellt ist. Dieser Dynamometer ist dadurch gekennzeichnet, dass die im Inneren einen Torsionsstab enthaltende Hohlwelle außen einen Anker einer das Drehmoment abgebenden oder aufnehmenden elektrischen Maschine trägt.A generic test bench is in the DE 10 2008 054 176 A1 mentioned. At this point is also on the DE 738 168 A in which a torsion dynamometer is described and illustrated. This dynamometer is characterized in that the hollow shaft containing a torsion bar in the interior carries on the outside an armature of a torque transmitting or receiving electric machine.

Aus der DE 10 2015 209 915 A1 ist ein Kupplungsprüfstand mit zwei parallel versetzt angeordneten Elektromaschinen bekannt, von denen eine Elektromaschine über ein Zugmittel eine Hohlwelle antreibt, welche mit einer Eingangsseite der zu prüfenden Kupplung verbunden ist. Die zweite Elektromaschine ist mit einer durch die Hohlwelle geführten Vollwelle verbunden, wobei letztere mit einer Ausgangsseite der Kupplung verbunden ist.From the DE 10 2015 209 915 A1 is a clutch test with two parallel staggered electric machines known, of which an electric machine drives a hollow shaft via a traction means, which is connected to an input side of the coupling to be tested. The second electric machine is connected to a guided through the hollow shaft shaft, the latter being connected to an output side of the clutch.

Außerdem ist aus der DE 10 2006 047 268 A1 ein Prüfstand für eine Komponente eines Fahrzeugs-Antriebsstrangs bekannt, bei dem die dortigen Elektromaschinen und die zu prüfende Komponente in Reihe hintereinander angeordnet sowie antriebstechnisch miteinander verbunden sind. Hierbei ist die Rotorwelle einer Elektromaschine koaxial durch die als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle einer zweiten Elektromaschine hindurch geführt.Moreover, from the DE 10 2006 047 268 A1 a test stand for a component of a vehicle powertrain, in which the local electric machines and the component to be tested are arranged in series one behind the other and connected to one another in terms of drive technology. Here, the rotor shaft of an electric machine is guided coaxially through the rotor shaft formed as a hollow shaft of a second electric machine.

Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Prüfstand für mindestens eine Komponente eines Fahrzeug-Antriebsstrangs vorzuschlagen, welcher ohne eine mechanische Bremse auskommt, und mit dem die Prüfung einer Doppelkupplung oder eines ganzen Doppelkupplungsgetriebes eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs möglich ist.Against this background, the invention has the object to propose a test stand for at least one component of a vehicle powertrain, which does not require a mechanical brake, and with the testing of a dual clutch or a whole dual-clutch transmission of a vehicle, especially a motor vehicle is possible.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Prüfstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Anspruch 2 definiert eine vorteilhafte Weiterbildung dieses Prüfstands.This object is achieved by a test stand with the features of claim 1. The claim 2 defines an advantageous development of this test bench.

Demnach betrifft die Erfindung einen Prüfstand für mindestens eine Komponente eines Fahrzeug-Antriebsstrangs, mit Elektromaschinen, welche als Motor und/oder als Generator ausgebildet sind und jeweils eine antreibbare Rotorwelle aufweisen, wobei die Elektromaschinen und die zu prüfende Komponente in Reihe hintereinander angeordnet sowie antriebstechnisch miteinander verbunden sind.Accordingly, the invention relates to a test stand for at least one component of a vehicle powertrain, with electric machines, which are designed as a motor and / or as a generator and each have a drivable rotor shaft, wherein the electric machines and the component to be tested arranged in series one behind the other and drive technology with each other are connected.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass die zu prüfende Komponente ein Doppelkupplungsgetriebe ist, dass eine erste Ausgangswelle der zu prüfenden Komponente mit einem als Vollwelle ausgebildeten Rotor einer ersten Elektromaschine verbunden ist, dass eine zweite Ausgangswelle der zu prüfenden Komponente mit einem als Hohlwelle ausgebildeten Rotor einer zweiten Elektromaschine verbunden ist, dass eine erste Eingangswelle der zu prüfenden Komponente mit einem als Vollwelle ausgebildeten Rotor einer dritten Elektromaschine verbunden ist, dass eine zweite Eingangswelle der zu prüfenden Komponente mit einem als Hohlwelle ausgebildeten Rotor einer vierten Elektromaschine verbunden ist, dass die Vollwelle der ersten Elektromaschine koaxial durch die Hohlwelle der zweiten Elektromaschine hindurchgeführt ist, und dass die Vollwelle der dritten Elektromaschine koaxial durch die Hohlwelle der vierten Elektromaschine hindurchgeführt ist.To achieve the object, it is provided that the component to be tested is a dual-clutch transmission, that a first output shaft of the component to be tested is connected to a rotor of a first electric machine designed as a solid shaft, that a second output shaft of the component to be tested with a designed as a hollow shaft Rotor of a second electric machine is connected, that a first input shaft of the component to be tested is connected to a trained as solid shaft rotor of a third electric machine, that a second input shaft of the component to be tested with a rotor designed as a hollow shaft of a fourth Electric machine is connected, that the solid shaft of the first electric machine is passed coaxially through the hollow shaft of the second electric machine, and that the solid shaft of the third electric machine is passed coaxially through the hollow shaft of the fourth electric machine.

Der vorgeschlagene Prüfstand baut besonders kompakt und ermöglicht die Simulation aller im Betrieb einer Doppelkupplung oder eines Doppelkupplungsgetriebes auftretenden Betriebssituationen beziehungsweise Betriebslasten oder Wechsellasten. Der Prüfstand kann mit allen notwendigen Sensoren und Geräten zur Erfassung, Verarbeitung und Speicherung von Messdaten ausgerüstet werden. Eine gesonderte Kühlvorrichtung ermöglicht eine effektive Kühlung der Elektromaschinen. Ein Hydraulikaggregat wird beigestellt und dient zur Bereitstellung unterschiedlicher Kühl- und Schmierölströme für die zu prüfende Antriebstrangkomponente. Eine gesonderte mechanische oder hydraulische Bremse kann bei Bedarf zusätzlich vorgesehen sein. The proposed test bench is particularly compact and allows the simulation of all occurring during operation of a dual clutch or a dual-clutch transmission operating situations or operating loads or exchange rates. The test bench can be equipped with all necessary sensors and devices for the acquisition, processing and storage of measurement data. A separate cooling device enables effective cooling of the electric machines. A hydraulic power unit is provided and serves to provide different cooling and lubricating oil flows for the powertrain component to be tested. A separate mechanical or hydraulic brake can be additionally provided if necessary.

Eine Weiterbildung dieses Prüfstands kann derart sein, dass alle Elektromaschinen als Hohlwellen ausgebildete Rotorwellen aufweisen, wobei durch jeweils eine Hohlwelle jeweils eine weitere Hohlwelle koaxial hindurchgeführt ist. Diese Ausführungsform ist erkennbar weniger vorteilhaft, weil die Nutzung von hohlen Rotorwellen anstelle von massiven Rotorwellen vergleichsweise teuer in der Herstellung ist. Lediglich dann, wenn sehr hohe Drehmomente zu übertragen sind, könnte die genannte Hohlwellenbauweise Vorteile im Vergleich zu Vollwellen haben.A further development of this test rig can be such that all electrical machines have rotor shafts designed as hollow shafts, wherein a further hollow shaft is guided coaxially through in each case one hollow shaft. This embodiment is obviously less advantageous because the use of hollow rotor shafts instead of massive rotor shafts is comparatively expensive to manufacture. Only when very high torques are to be transmitted, the aforementioned hollow shaft design could have advantages compared to full waves.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von einem in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In dieser zeigt die einzige Figur einen erfindungsgemäßen Prüfstand zur Prüfung eines Doppelkupplungsgetriebes.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawing. In this, the sole figure shows a test stand according to the invention for testing a dual-clutch transmission.

Bei dem schematisch dargestellten Prüfstand 30 ist die zu prüfende Fahrzeugkomponente 51 als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet, welches ohne Doppelkupplung aufgebaut beziehungsweise ausgebildet ist. Bei dem Prüfstand 30 sind abtriebsseitig eine erste Elektromaschine 31 und eine zweite Elektromaschine 32 in Serie koaxial hintereinander angeordnet. Antriebsseitig sind vor dem Doppelkupplungsgetriebe 51 eine dritte Elektromaschine 33 und eine vierte Elektromaschine 34 koaxial und in Serie hintereinander angeordnet. Die vier Elektromaschine, 31, 32, 33, 34 weisen jeweils ein Gehäuse 35, 36, 37, 38 auf, in denen jeweils ein Stator 39, 40, 41, 42 befestigt ist. Radial innerhalb des jeweiligen Statoren ist jeweils ein Rotor 43, 44, 45, 46 auf einer entsprechend zugeordneten Rotorwelle 47, 48, 49, 50 befestigt. Auch hierbei sind die Rotorwelle 47, 48, 49, 50 drehbar in dem jeweiligen Gehäuse 35, 36, 37, 38 gelagert.In the test bench shown schematically 30 is to be tested vehicle component 51 is formed as a double clutch transmission, which is constructed or formed without a double clutch. At the test bench 30 On the output side are a first electric machine 31 and a second electric machine 32 arranged in series coaxially one behind the other. On the drive side, in front of the dual-clutch transmission 51, a third electric machine 33 and a fourth electric machine 34 arranged coaxially and in series one behind the other. The four electric machines, 31, 32, 33, 34 each have a housing 35 . 36 . 37 . 38 on, in each case a stator 39 . 40 . 41 . 42 is attached. Radially within the respective stators is in each case a rotor 43 . 44 . 45 . 46 on a correspondingly assigned rotor shaft 47 . 48 . 49 . 50 attached. Again, the rotor shaft 47 . 48 . 49 . 50 rotatable in the respective housing 35 . 36 . 37 . 38 stored.

Erkennbar weist das Doppelkupplungsgetriebe 51 abtriebsseitig zwei koaxial und radial übereinander angeordnete Ausgangswellen auf. Die radial innere, erste Ausgangswelle ist mit der als Vollwelle ausgebildeten Rotorwelle 47 der ersten, getriebefernen Elektromaschine 31 verbunden. Die als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle 48 der zweiten Elektromaschine 32 ist hingegen mit der radial äußeren, zweiten Ausgangswelle des Doppelkupplungsgetriebes 51 antriebswirksam verbunden.Recognizable points the dual-clutch transmission 51 on the output side, two coaxially and radially superimposed output shafts. The radially inner, first output shaft is formed with the rotor shaft designed as a solid shaft 47 the first, gearless electric machine 31 connected. The rotor shaft formed as a hollow shaft 48 the second electric machine 32 is on the other hand with the radially outer, second output shaft of the dual-clutch transmission 51 drive-connected.

Die antriebsseitig angeordnete dritte Elektromaschine 33 sowie die ebenda angeordnete vierte Elektromaschine 34 dienen im elektromotorischen Betrieb zum Antrieb des Doppelkupplungsgetriebes 51, wobei diese beiden Elektromaschinen in Grenzen das Verhalten einer Doppelkupplung 52 simulieren können. Die abtriebsseitig hinter dem Doppelkupplungsgetriebe 51 angeordnete erste Elektromaschine 31 sowie die zweite Elektromaschine 32 sind im generatorischen Betrieb dazu in der Lage, das von dem Doppelkupplungsgetriebe 51 auf zwei Drehmomentpfaden bereitgestellte Drehmoment aufzunehmen und das Abtriebsverhalten einer linken Fahrzeugantriebswelle 53 beziehungsweise einer rechten Fahrzeugantriebswelle 54 zu simulieren.The drive side arranged third electric machine 33 as well as the fourth electric machine arranged there 34 used in electric motor operation to drive the dual-clutch transmission 51 , these two electric machines within limits the behavior of a dual clutch 52 can simulate. The output side behind the dual-clutch transmission 51 arranged first electric machine 31 as well as the second electric machine 32 are able to do this in regenerative operation, that of the dual-clutch transmission 51 Receive torque provided on two torque paths and the output behavior of a left vehicle drive shaft 53 and a right vehicle drive shaft 54 to simulate.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

3030
Prüfstandtest bench
3131
Erste ElektromaschineFirst electric machine
3232
Zweite ElektromaschineSecond electric machine
3333
Dritte ElektromaschineThird electric machine
3434
Vierte ElektromaschineFourth electric machine
3535
Gehäusecasing
3636
Gehäusecasing
3737
Gehäusecasing
3838
Gehäusecasing
3939
Statorstator
4040
Statorstator
4141
Statorstator
4242
Statorstator
4343
Rotorrotor
4444
Rotorrotor
4545
Rotorrotor
4646
Rotorrotor
4747
Rotorwelle der ersten Elektromaschine 31Rotor shaft of the first electric machine 31
4848
Rotorwelle der zweiten Elektromaschine 32Rotor shaft of the second electric machine 32nd
4949
Rotorwelle der dritten Elektromaschine 33Rotor shaft of the third electric machine 33
5050
Rotorwelle der vierten Elektromaschine 34Rotor shaft of the fourth electric machine 34th
5151
Komponente eines Fahrzeug-Antriebsstrangs, DoppelkupplungsgetriebeComponent of a vehicle powertrain, dual-clutch transmission
5252
Antrieb und simulierte DoppelkupplungDrive and simulated double clutch
5353
Linke FahrzeugantriebswelleLeft vehicle drive shaft
5454
Linke FahrzeugantriebswelleLeft vehicle drive shaft

Claims (2)

Prüfstand (30) für mindestens eine Komponente (51) eines Fahrzeug-Antriebsstrangs, mit Elektromaschinen (31, 32, 33, 34), welche als Motor und/oder als Generator ausgebildet sind und jeweils eine antreibbare Rotorwelle (47, 48, 49, 50) aufweisen, wobei die Elektromaschinen (31, 32, 33, 34) und die zu prüfende Komponente (51) in Reihe hintereinander angeordnet sowie antriebstechnisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zu prüfende Komponente (51) ein Doppelkupplungsgetriebe ist, dass eine erste Ausgangswelle der zu prüfenden Komponente (51) mit einem als Vollwelle ausgebildeten Rotor (47) einer ersten Elektromaschine (31) verbunden ist, dass eine zweite Ausgangswelle der zu prüfenden Komponente (51) mit einem als Hohlwelle ausgebildeten Rotor (48) einer zweiten Elektromaschine (32) verbunden ist, dass eine erste Eingangswelle der zu prüfenden Komponente (51) mit einem als Vollwelle ausgebildeten Rotor (49) einer dritten Elektromaschine (33) verbunden ist, dass eine zweite Eingangswelle der zu prüfenden Komponente (51) mit einem als Hohlwelle ausgebildeten Rotor (50) einer vierten Elektromaschine (34) verbunden ist, dass die Vollwelle (47) der ersten Elektromaschine (31) koaxial durch die Hohlwelle (48) der zweiten Elektromaschine (32) hindurchgeführt ist, und dass die Vollwelle (49) der dritten Elektromaschine (33) koaxial durch die Hohlwelle (50) der vierten Elektromaschine (34) hindurchgeführt ist.Test stand (30) for at least one component (51) of a vehicle drive train, with electric machines (31, 32, 33, 34), which are designed as a motor and / or as a generator and each have a drivable rotor shaft (47, 48, 49, 50), wherein the electric machines (31, 32, 33, 34) and the component to be tested (51) are arranged in series one behind the other and connected to one another in terms of drive technology, characterized in that the component (51) to be tested is a double-clutch transmission a first output shaft of the component (51) to be tested is connected to a rotor (47) of a first electric machine (31) designed as a solid shaft, with a second output shaft of the component (51) to be tested having a rotor (48) of a second design as a hollow shaft Electric machine (32) is connected, that a first input shaft of the component to be tested (51) is connected to a solid shaft formed as a rotor (49) of a third electric machine (33) in that a second input shaft of the component (51) to be tested is connected to a rotor (50) of a fourth electric machine (34) designed as a hollow shaft, that the solid shaft (47) of the first electric machine (31) is coaxial with the hollow shaft (48) of the first electric machine (31) second electric machine (32) is passed, and that the solid shaft (49) of the third electric machine (33) coaxially through the hollow shaft (50) of the fourth electric machine (34) is passed. Prüfstand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Elektromaschinen als Hohlwellen ausgebildete Rotorwellen aufweisen, wobei durch jeweils eine Hohlwelle jeweils eine weitere Hohlwelle koaxial hindurchgeführt ist.Test stand according to one of the preceding claims, characterized in that all electric machines have hollow shafts designed as rotor shafts, wherein in each case a further hollow shaft is passed coaxially through in each case a hollow shaft.
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