-
Die Erfindung betrifft einen modular aufbaubarer Antriebsstrangprüfstand für elektrische Kraftfahrzeugantriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Getriebeprüfstände bzw. Antriebsstrangprüfstände zum Prüfen von Kraftfahrzeuggetrieben bzw. von vollständigen Kraftfahrzeugantriebssträngen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Prüfstände werden einerseits verwendet, um Funktionsstörungen in Antriebssträngen frühzeitig durch eine Reihe von Belastungstests zu erkennen. Typische Funktionsstörungen entstehen z.B. durch spielbehaftete Bauteile, wie z. B. Zahnräder, Synchronringe, Synchronkörper, Lamellenkupplungsscheiben und Wellen, die ausgelenkt oder gar zu Schwingungen angeregt werden können. Im Rahmen einer derartigen Funktionserprobung werden üblicherweise auch das Akustikverhalten und die Schaltqualität geprüft. Darüber hinaus finden derartige Prüfstände aber auch in der Entwicklung und stetigen Verbesserung von Kraftfahrzeugantriebssträngen sowie insbesondere Kraftfahrzeuggetrieben Verwendung. Besonderes Augenmerk liegt hier üblicherweise auf der Dauerfestigkeit sowie der Grundlagenentwicklung neuer technischer Wirkprinzipien. Üblicherweise sind die bekannten Prüfstände zum Prüfen verbrennergetriebener Kraftfahrzeugantriebsstränge ausgebildet.
-
In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 10 2012 018 359 A1 einen Fahrzyklus für eine Fahrsimulation, der von einem realen Kraftfahrzeug auf einem Rollenprüfstand durchfahren wird. Der Antriebstrang des Kraftfahrzeugs arbeitet dabei so, dass die Raddrehzahl des Kraftfahrzeugs der jeweiligen Geschwindigkeitsvorgabe des Fahrzyklusses entspricht, ohne dass sich das Kraftfahrzeug tatsächlich fortbewegt. Dies ermöglicht ein Prüfen des Kraftfahrzeugantriebsstrangs nach dem Einbau in das Kraftfahrzeug.
-
Die
DE 43 28 537 C2 offenbart einen Getriebeprüfstand mit einem ersten, als Antriebsmotor dienenden Servomotor und einem zweiten, als Bremsmotor dienenden Servomotor. Der erste Antriebsmotor ist über eine Kupplung mit der Antriebswelle eines zu prüfenden Kraftfahrzeuggetriebes verbunden und wird hinsichtlich seiner Drehzahl über einen PC gesteuert, wobei beliebige Drehzahlverläufe simulierbar sind. Der Bremsmotor ist über eine weitere Kupplung mit einer Abtriebswelle des zu prüfenden Kraftfahrzeuggetriebes verbunden. Auch die Drehzahl des zweiten Motors wird über den PC gesteuert. Bei den vom PC simulierten Drehzahlverläufen handelt es sich um in realen Fahrversuchen gemessene Drehzahlverläufe. Somit kann das Kraftfahrzeuggetriebe gemäß der
DE 43 28 537 C2 auch vor dem Einbau in ein Kraftfahrzeug geprüft werden.
-
Die bekannten Antriebsstrangprüfstände sind jedoch insofern nachteilbehaftet, als dass diese üblicherweise nicht zum Prüfen von elektrischen Antriebssträngen geeignet sind. Zudem sind die bekannten Antriebsstrangprüfstände wenig flexibel und an einen spezifischen Antriebsstrang angepasst. Das Prüfen anderer Antriebsstränge ist in der Regel nicht möglich oder nur unter Inkaufnahme eines sehr hohen Rüstaufwands möglich.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen modular aufbaubaren Antriebsstrangprüfstand für elektrische Kraftfahrzeugantriebe vorzuschlagen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den modular aufbaubarer Antriebsstrangprüfstand für elektrische Kraftfahrzeugantriebe gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die Erfindung betrifft einen modular aufbaubaren Antriebsstrangprüfstand für elektrische Kraftfahrzeugantriebe, wobei der Antriebsstrangprüfstand mindestens ein Motormodul umfasst. Der erfindungsgemäße Antriebsstrangprüfstand zeichnet sich dadurch aus, dass ein Elektromotor des Motormoduls ein Gehäuse mit mindestens einem Joch zum Abstützen des Elektromotors aufweist.
-
Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Motormodul besonders steif ausgebildet ist und somit entsprechend hohe Drehzahlen des Elektromotors ermöglicht, ohne dass im Betrieb des Antriebsstrangprüfstands Prüfstandsschwingungen mit den Prüfvorgang störender Intensität auftreten. Da elektrische Kraftfahrzeugantriebe bzw. deren Elektromotoren Ausgangsdrehzahlen von mehr als 20.000 U/min bereitstellen, was deutlich über das Drehzahlspektrum konventioneller Verbrennerantriebe hinausgeht, bestehen einerseits besondere Anforderungen hinsichtlich der Steifigkeit und Schwingungsdämpfung an Antriebsstrangprüfstande für elektrische Kraftfahrzeugantriebe. Andererseits bestehen aber auch besondere Anforderungen an die Bauform der verwendeten Elektromotoren, da beim Prüfen von elektrischen Antriebssträngen regelmäßig bestehende Notwendigkeit regelmäßig die Notwendigkeit auftritt, Abtriebswellen der Prüflinge mit nur geringem Achsabstand unterhalb oder seitlich des Elektromotors vorbeizuführen. Ein konventioneller Antriebsstrangprüfstand ist daher zum Prüfen elektrischer Kraftfahrzeugantriebe denkbar ungeeignet, insbesondere im Hinblick auf die bekannten Elektromotoren. Die bekannten Bauformen der verwendeten Elektromotoren sind nämlich üblicherweise entweder als sog. Fußausführung und als sog. Flanschausführung ausgebildet. Die einseitig angeflanschten Elektromotoren eignen sich schon alleine aufgrund ihrer völlig unzureichenden Steifigkeit nicht zum Prüfen elektrischer Kraftfahrzeugantriebe. Die Elektromotoren mit Fußausführung hingegen erlauben es nicht, Abtriebswellen der Prüflinge mit nur geringem Achsabstand unterhalb oder seitlich des Elektromotors vorbeizuführen.
-
Das erfindungsgemäße Motormodul jedoch überwindet diese Nachteile. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Gehäuses mit dem mindestens einen Joch kann der Elektromotor über das mindestens eine Joch abgestützt werden, was eine besonders hohe Steifigkeit des gesamten Motormoduls ermöglicht. Zudem bleibt der Bauraum unterhalb des Elektromotors bzw. seitlich des Elektromotors frei, so dass dieser Bauraum zum Vorbeiführen einer Abtriebswelle des Prüflings genutzt werden kann.
-
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Elektromotor des Motormoduls bedarfsweise austauschbar ist, dass also der Elektromotor über eine standarisierte Anbindung mit dem Motormodul verbindbar ist. Dies ermöglicht es, auf einfache Weise ja nach Bedarf einen leistungsstärkeren bzw. leistungsschwächeren Elektromotor mit einer angeforderten Drehzahl bzw. einem angeforderten Drehmoment bereitzustellen.
-
Das Joch kann dabei sowohl einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sein, als auch mit dem Gehäuse verschraubt oder verschweißt sein.
-
Weiterhin kann das Joch als Querjoch, als Ringjoch oder auch als Rahmenjoch ausgebildet sein.
-
Das Joch wiederum stützt sich bevorzugt auf einem massiven Unterbau des Motormoduls ab.
-
Bevorzugt weist das Joch zusätzlich eine Querversteifung auf, um die Gesamtsteifigkeit des Motormoduls und somit die Schwingungsdämpfung des Motormoduls weiter zu verbessern.
-
Besonders bevorzugt besteht der Unterbau aus dem Material Hydropol, welches sich sehr gut zur Schwingungsdämpfung eignet.
-
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Motormodul derart ausgebildet ist, dass eine erste Eigenfrequenz des Motormoduls oberhalb der ersten Drehordnung des Elektromotors liegt. Bei einer Motordrehzahl von 20.000 U/min müsste die Eigenfrequenz des Motormoduls also oberhalb von ca. 470 Hz liegen. Dies hat sich zur Prüfung von hochdrehenden elektrischen Kraftfahrzeugantrieben als besonders geeignet erwiesen.
-
Der erfindungsgemäße Antriebsstrangprüfstand für elektrische Kraftfahrzeugantriebe eignet sich gleichermaßen zur sog. Aktivprüfung wie auch zur sog. Passivprüfung, wobei unter dem Begriff Aktivprüfung eine Prüfung eines elektrische Kraftfahrzeugantriebs mit einem elektrischen Antriebsmotor verstanden wird und unter dem Begriff Passivprüfung eine Prüfung eines elektrische Kraftfahrzeugantriebs ohne einen elektrischen Antriebsmotor verstanden wird. Der erfindungsgemäße Prüfstand eignet sich somit gleichermaßen zum Prüfen des Getriebes bzw. der Lagerungen des elektrischen Kraftfahrzeugantriebs, wie auch zum Prüfen des elektrischen Antriebs des elektrischen Kraftfahrzeugantriebs.
-
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Elektromotor des Motormoduls vergleichsweise schlankbauend ausgebildet ist, um möglichst viel freien Raum unterhalb und seitlich des Elektromotors zu gewährleisten. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Elektromotor bzw. das Gehäuse des Elektromotors einen Durchmesser von weniger als 270 mm aufweist.
-
Dies ermöglicht sowohl das Prüfen von koaxial aufgebauten elektrische Kraftfahrzeugantrieben wie auch von achsparallel aufgebauten elektrische Kraftfahrzeugantrieben. Bei koaxial aufgebauten elektrischen Kraftfahrzeugantrieben ist die Abtriebswelle räumlich innerhalb des elektrischen Antriebs, nämlich koaxial zum elektrischen Antrieb, angeordnet. In der Regel ist die Abtriebswelle außerdem koaxial in einer Hohlwelle gelagert, welche als Antriebswelle dient. Auch diese Antriebswelle ist koaxial im elektrischen Antrieb angeordnet. Bei achsparallel aufgebauten elektrischen Kraftfahrzeugantrieben ist die Abtriebswelle außerhalb des elektrischen Antriebs, nämlich achsparallel zur Motorwelle des elektrischen Antriebs, angeordnet.
-
Je nach Auslegung des Elektromotors ist dieser bevorzugt luftkühlbar oder wasserkühlbar oder kombiniert luft- und wasserkühlbar.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Antriebsstrangprüfstand weiterhin ein Prüflingsaufnahmemodul umfasst, wobei das Prüflingsaufnahmemodul zumindest längs-, höhen- und querverstellbar ausgebildet ist. Indem das Prüflingsaufnahmemodul längs-, quer- und höhenverstellbar ausgebildet ist, kann eine Feinjustage des Prüflings auf dem Prüflingsaufnahmemodul relativ zum Motormodul erfolgen. Im Hinblick auf die vergleichsweise sehr hohen Prüfdrehzahlen von mehr als 20.000 U/min ist dies besonders vorteilhaft.
-
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Prüflingsaufnahmemodul als sog. Kreuztisch ausgebildet ist, der eine Längs- und Querverstellbarkeit in Schritten von insbesondere 0,01 mm ermöglicht. Die Höhenverstellbarkeit wird bevorzugt durch Unterlegleisten gewährleistet, insbesondere in Schritten von 0,05 mm. Die Unterlegleisten können z.B. unterschiedliche Stärken aufweisen, wobei die unterschiedlichen Stärken sich in Schritten von 0,05 mm voneinander unterscheiden.
-
Die Unterlegleisten werden besonders bevorzugt in einen hierfür vorgesehenen, verstellbaren Zwischenraum eingelegt. Der verstellbare Zwischenraum kann dazu z.B. einen federkraftbeaufschlagten Öffnungsmechanismus besitzen, welches mittels Federkraft den Zwischenraum zu öffnen sucht und weiterhin eine Schraubmechanismus umfassen, welcher der Federkraft entgegenwirkt und die über eine Schraubenstellung die Öffnungsweite des Zwischenraums begrenzt. Je weiter die Schrauben angezogen werden, desto begrenzter ist die Öffnungsweite. Bei einem zunehmenden Lösen der Schrauben hingegen nimmt die Öffnungsweite zu. In diesem Zustand kann nun die benötigte Anzahl an Unterlegleisten in den Zwischenraum gelegt werden. Durch ein Anziehen der Schrauben werden die Unterlegleisten geklemmt und es entsteht eine steife und schwingungsdämpfende Verbindung.
-
Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Längs-, Quer- und Höhenverstellbarkeit übersprechfrei möglich ist.
-
Das Prüflingsaufnahmemodul weist bevorzugt eine Vielzahl von Halterungen auf, insbesondere vier Halterungen, an denen der Prüfling eingespannt werden kann.
-
Der Prüfling ist der zu prüfende elektrische Kraftfahrzeugantrieb.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Antriebsstrangprüfstand weiterhin ein Zwischenlagermodul umfasst, wobei eine Durchtriebswelle des Zwischenlagermoduls von einer koaxialen Lagerung des Zwischenlagermoduls gelagert ist und wobei ein Durchmesser der Lagerung geringer ist als ein Durchmesser des Gehäuses des Elektromotors. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass insbesondere bei achsparallel aufgebauten elektrischen Kraftfahrzeugantrieben mehr Bauraum für eine Abtriebswelle zur Verfügung steht, welche sich vom Prüfling in Richtung des Motormoduls erstreckt. Indem nämlich der Durchmesser der Lagerung geringer ist als der Durchmesser des Gehäuses des Elektromotors, steht auch entsprechend mehr freier Raum zur Verfügung. Gerade bei besonders kompakten elektrischen Kraftfahrzeugantrieben ist dies von Bedeutung.
-
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Lagerung einen Durchmesser von weniger als 130 mm aufweist.
-
Das Zwischenlagermodul wird bevorzugt trieblich sowohl mit dem Elektromotor des Motormoduls als auch mit dem Prüfling gekoppelt. Somit kann das Zwischenlagermodul sowohl eine Drehzahl als auch ein Drehmoment vom Elektromotor auf den Prüfling als auch umgekehrt übertragen.
-
Ein weiterer Vorteil, welcher sich aus der Verwendung des Zwischenlagermodul ergibt, ist darin zu sehen, dass hier beispielsweise ein Messflansch zum Messen des Drehmoments angeordnet werden kann. Somit muss der Messflansch nicht am Elektromotor angeordnet werden, was eine ungünstige Beeinflussung von dessen Schwingungsverhalten vermeidet.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Zwischenlagermodul mittels einer Anbauplatte zur Aufnahme eines Motorprüflings umrüstbar ist.
-
Alternativ bevorzugt kann die Anbauplatte auch fest, d.h. unlösbar, am Zwischenlagermodul angeordnet sein, z.B. durch Verschweißen. In diesem Fall kann das Zwischenlagermodul ausschließlich zum Prüfen eines Motorprüflings verwendet werden.
-
Unter einem Motorprüfling wird im Sinne der Erfindung ausschließlich ein elektrischer Antrieb eines elektrischen Kraftfahrzeugantriebs, also ein Elektromotor ohne Getriebe, verstanden.
-
Daraus ergibt sich der Vorteil, dass auf einfache Art und Weise auch ausschließlich der Motorprüfling geprüft werden kann. In diesem Fall wird also der Motorprüfling direkt mit einer Drehzahl bzw. einem Drehmoment des Elektromotors des Motormoduls beaufschlagt.
-
Diese Möglichkeit, den Motorprüfling unabhängig vom Getriebe zu prüfen, ermöglicht eine parallele Entwicklung des Getriebes für den elektrischen Kraftfahrzeugantrieb und des elektrischen Antriebs für den elektrischen Kraftfahrzeugantrieb.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Antriebsstrangprüfstand weiterhin ein Getriebemodul zum Herstellen eines parallelen Achsversatzes umfasst. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass auf einfache Art und Weise auch koaxial aufgebaute Kraftfahrzeugantriebe geprüft werden können, da über den Achsversatz eine Anordnung des Prüflings seitlich versetzt zum Elektromotor des Motormoduls ermöglicht wird, d.h., dass eine Abtriebswelle des Prüflings am Elektromotor des Motormoduls vorbeigeführt werden kann. Üblicherweise erfolgt der Antrieb der Prüflings dabei über eine Hohlwelle und der Abtrieb vom Prüfling über eine in der Hohlwelle gelagerte Abtriebswelle.
-
Zur Herstellung des Achsversatzes werden bevorzugt eine oder mehrere Stirnradstufen verwendet. Besonders bevorzugt ist ein Übersetzungsverhältnis der Stirnradstufen 1:1.
-
Alternativ bevorzugt ermöglicht das Getriebemodul aber auch eine Untersetzung oder eine Hochsetzung der Ausgangsdrehzahl bzw. des Ausgangsdrehmoments des Elektromotors des Motormoduls. Diese Untersetzung bzw. Hochsetzung kann angepasst an den Prüfling erfolgen.
-
Zur Erzeugung der Untersetzung oder der Hochsetzung werden bevorzugt eine oder mehrere Stirnradstufen verwendet.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Antriebsstrangprüfstand weiterhin ein Drehmomentmessmodul, eine Klimakabine und/oder eine Akustikkabine umfasst.
-
Eine Klimakabine ermöglicht dabei die Herstellung eines gewünschten Klimas, also einer bestimmten Temperatur und ggf. einer bestimmten Luftfeuchtigkeit für den Prüfling. Die Klimakabine ist bevorzugt um das Prüflingsaufnahmemodul herum gebaut oder auf dem Prüflingsaufnahmemodul derart angeordnet, dass der Prüfling von der Klimakabine eingehaust ist.
-
Eine Akustikkabine ermöglicht das Analysieren eines Akustikverhaltens des Prüflings und damit das Erkennen von Getriebefehlern bzw. Motorfehlern des Prüflings. Die Akustikkabine ist bevorzugt um das Motormodul herum gebaut oder am Motormodul derart angeordnet, dass zumindest der Elektromotor von der Akustikkabine eingehaust ist.
-
Ein Drehmomentmessmodul ermöglicht das Erfassen und Bestimmen eines erzeugten Drehmoments. Das Drehmomentmessmodul kann dabei z.B. einen Messflansch zum mechanischen Erfassen des Drehmoments umfassen. Ebenso kann das Drehmomentmessmodul jedoch auch den Motorstrom erfassen und anhand des Motorstroms rechnerisch das Drehmoment bestimmen. Auch das Erfassen des Drehmoments über einen Hebelarm in Verbindung mit einem Kraftaufnehmer ist möglich. Der Kraftaufnehmer ist vorzugsweise als Piezoelement oder als Dehnmessstreifen ausgebildet, wobei jedoch auch andere Ausbildungsformen des Kraftaufnehmers möglich sind. Ebenso sind auch Kombinationen der unterschiedlichen Möglichkeiten der Drehmomentmessung denkbar.
-
Die Verwendung eines Drehmomentmessmoduls führt außerdem zu dem Vorteil, dass unter zusätzlicher Einbeziehung der Drehzahl die abgegebene mechanische Leistung erfasst werden kann. Durch einen Vergleich mit der Eingangsleistung kann somit der Wirkungsgrad ermittelt werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Antriebsstrangprüfstand weiterhin mindestens ein Abtriebsmodul umfasst. Das mindestens eine Abtriebsmodul ist dazu ausgebildet, eine Abtriebsdrehzahl bzw. ein Abtriebsdrehmoment zu erfassen. Somit kann also das vom Prüfling abgegebene Drehmoment sowie die vom Prüfling abgegebene Drehzahl erfasst und ausgewertet werden. Beides sind wichtige Voraussetzungen für eine vollständige Prüfung aller Eigenschaften des Prüflings.
-
Das mindestens eine Abtriebsmodul umfasst bevorzugt ebenfalls einen Elektromotor, um einen einstellbare Last für den Prüfling bereitstellen zu können und so z.B. Bremsvorgänge simulieren zu können.
-
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass für jedes vom für elektrischen Kraftfahrzeugantrieb angetriebene Rad ein eigenes Abtriebsmodul vorgesehen ist. Dies ermöglicht einen Prüfbetrieb, welcher weitestgehend den realen Betriebsbedingungen des Prüflings entspricht.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Prüflingsaufnahmemodul, das Zwischenlagermodul, das Getriebemodul und/oder das Abtriebsmodul mittels eines Positioniersystems relativ zueinander zentrierbar sind. Dies ermöglicht eine einfache und hochgenaue Zentrierung der einzelnen Module zueinander.
-
Beispielsweise kann zunächst eine vorzentrierte Prüflingsmontage auf einem Prüflingsaufnahmemodul erfolgen. Anschließend wird das Prüflingsaufnahmemodul mit dem Prüfling zum Antriebsstrangprüfstand gebracht und dort erfolgt mittels des Positioniersystems eine besonders genaue Zentrierung, deren Genauigkeit bevorzugt im Bereich von 10 µm liegt.
-
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Positioniersystem aus ineinandergreifenden Stiften bzw. Bolzen oder Passfedern und entsprechenden Aufnahmeöffnungen für die Stiften bzw. Bolzen oder Passfedern besteht. Indem z.B. am Prüflingsmodul Bolzen angeordnet sind, welche bündig in Aufnahmeöffnungen des Zwischenlagermoduls eingreifen, ergibt sich auf einfache Weise eine hochgenaue Zentrierung der beiden Module zueinander.
-
Zur beschleunigten Zentrierung der Prüflinge und damit zur beschleunigten Austauschbarkeit der Prüflinge umfasst der Antriebsstrangprüfstand bevorzugt zwei oder mehr Prüflingsaufnahmemodule, so dass auf einem Prüflingsaufnahmemodul bereits eine vorzentrierte Prüflingsmontage erfolgen kann, während auf dem anderen Prüflingsaufnahmemodule ein Prüfling geprüft wird.
-
Alternativ bevorzugt kann das Prüflingsaufnahmemodul auch eine Zentrierplatte umfassen, auf welcher der Prüfling auf dem Prüflingsaufnahmemodul angeordnet und zentriert wird. Besonders bevorzugt sind zwei Zentrierplatten für ein Prüflingsaufnahmemodul vorgesehen, so dass auf einer Zentrierplatte bereits eine vorzentrierte Prüflingsmontage erfolgen kann, während auf der anderen Zentrierplatte ein Prüfling geprüft wird
-
Durch die Vielzahl von untereinander kombinierbaren bzw. verbindbaren Modulen wird also ein Baukastensystem bereitgestellt, welches eine hohe Flexibilität bei der Zusammenstellung des Antriebsstrangprüfstand aus den einzelnen Modulen ermöglicht und gleichzeitig durch das Zurückgreifen auf die bereits vorhandenen Module die Herstellungskosten für den Antriebsstrangprüfstand gering hält. Insbesondere fällt kein Konstruktionsaufwand an.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 beispielhaft einen möglichen Aufbau eines modular aufbaubaren Antriebsstrangprüfstands,
- 2 eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen, modular aufbaubaren Antriebsstrangprüfstandes,
- 3 eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen, modular aufbaubaren Antriebsstrangprüfstands,
- 4 schematisch und beispielhaft einen Schnitt durch ein Getriebemodul und
- 5 schematisch die Flexibilität im Aufbau des erfindungsgemäßen, modular aufbaubaren Antriebsstrangprüfstands.
-
Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
-
1 zeigt beispielhaft einen möglichen Aufbau eines modular aufbaubaren Antriebsstrangprüfstands 1 für elektrische Kraftfahrzeugantriebe 9. Der in 1 gezeigte Antriebsstrangprüfstand 1 umfasst beispielsgemäß ein Motormodul 2, ein Zwischenlagermodul 6 sowie ein Prüflingsaufnahmemodul 7. Das Prüflingsaufnahmemodul 7 umfasst seinerseits vier Haltearme 8. Zwischen den Haltearmen 8 ist ein elektrischer Kraftfahrzeugantrieb 9 aufgespannt. Das gezeigte Motormodul 2 umfasst seinerseits einen Elektromotor 3 mit einem Gehäuse, welches ein Joch 4 zum Abstützen des Elektromotors 3 auf einem Unterbau 10 des Motormoduls 2 aufweist. Beispielsgemäß sind das Gehäuse des Elektromotors 3 und das Joch 4 einstöckig ausgebildet. Indem der Elektromotor 3 über das Joch 4 abgestützt wird, ergibt sich eine besonders hohe Steifigkeit des gesamten Motormoduls 2, was eine wesentliche Voraussetzung zum Prüfen von elektrischen Kraftfahrzeugantrieben 9 ist. Aufgrund der sehr hohen Drehzahlen derartiger elektrischer Kraftfahrzeugantriebe 9 von bis zu 20.000 U/min und mehr ist die sich aus der hohen Steifigkeit ergebende Schwingungsdämpfung essentiell zum Prüfen von elektrischen Kraftfahrzeugantrieben 9. Zudem ergibt sich der weitere Vorteil, dass Bauraum unterhalb des Elektromotors 3 bzw. seitlich des Elektromotors 3 frei bleibt. In diesem freibleibenden Bauraum kann nun vorteilhaft eine Wellenlagerung 5 angeordnet werden, welche eine Abtriebswelle des Prüflings 9 stützt. Eine Abtriebswelle des Elektromotors 3 ist beispielsgemäß drehfest mit einer Durchtriebswelle 20 des Zwischenlagermoduls 6 gekoppelt. Weiterhin ist die Durchtriebswelle 20 des Zwischenlagermoduls 6 drehfest mit einer Eingangswelle des Prüflings 9 gekoppelt. Somit kann über das Zwischenlagermodul 6 ein Drehmoment bzw. eine Drehzahl des Elektromotors 3 auf den Prüfling 9 übertragen werden. Die Durchtriebswelle 20 ist dabei von einer koaxialen Lagerung 21 gelagert. Die Lagerung 21 wiederum stützt sich über ein Joch 23 auf einem Unterbau 22 des Zwischenlagermoduls 6 ab. Durch diesen Aufbau ist auch das Zwischenlagermodul 6 vergleichsweise steif und eignet sich hervorragend zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen. Bei dem Prüfling 9 handelt es sich beispielsgemäß um einen achsparallel aufgebauten elektrischen Kraftfahrzeugantrieb 9. Bei achsparallel aufgebauten elektrischen Kraftfahrzeugantrieben ist die Abtriebswelle außerhalb des elektrischen Antriebs, nämlich achsparallel zur Motorwelle des elektrischen Antriebs, angeordnet.
-
2 zeigt eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen, modular aufbaubaren Antriebsstrangprüfstandes 1. Der Antriebsstrangprüfstand 1 der 2 unterscheidet sich vom Antriebsstrangprüfstand 1 der 1 lediglich dadurch, dass dieser kein Zwischenlagermodul 6 aufweist. Dies ermöglicht einerseits eine vergleichsweise unmittelbarere Kopplung des Elektromotors 3 an den Prüfling 9. Andererseits jedoch steht für die Abtriebswelle des Prüflings 9 vergleichsweise weniger freier Bauraum zur Verfügung, da der Durchmesser des Elektromotors 3 größer ist als der Durchmesser einer Lagerung der Durchtriebswelle des Zwischenlagermoduls 6. Der in 3 gezeigte Aufbau der erfindungsgemäßen Antriebsstrangs ist daher besonders für achsparallele elektrische Kraftfahrzeugantriebe 9 geeignet, deren Achsabstand zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle vergleichsweise groß ist.
-
3 zeigt eine weitere mögliche Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen, modular aufbaubaren Antriebsstrangprüfstands 1. Der Antriebsstrangprüfstand 1 der 3 unterscheidet sich von den zuvor gezeigten Antriebsstrangprüfständen 1 dadurch, dass dieser an Stelle eines Zwischenlagermoduls 6 ein Getriebemodul 11 aufweist. Zudem ist auf dem Prüflingsaufnahmemodul 7 des Antriebsstrangprüfstands 1 der 3 kein Prüfling 9 aufgebaut. Das Getriebemodul 11 ermöglicht vorteilhaft das Prüfen von koaxial aufgebauten elektrischen Kraftfahrzeugantrieben 9. Bei derartigen koaxial aufgebauten elektrischen Kraftfahrzeugantrieben 9 ist die Abtriebswelle räumlich innerhalb des elektrischen Antriebs, nämlich koaxial zum elektrischen Antrieb, angeordnet. Zudem ist die Abtriebswelle außerdem koaxial in einer Hohlwelle gelagert, welche als Antriebswelle dient. Auch diese Antriebswelle ist koaxial im elektrischen Antrieb angeordnet. Indem das Getriebemodul 11 einen Achsversatz bereitstellt, kann die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle des Prüflings 9 mit dem Elektromotor 3 gekoppelt werden. Gleichzeitig kann die Abtriebswelle zur Wellenlagerung 5 geführt werden.
-
4 zeigt schematisch und beispielhaft einen Schnitt durch ein Getriebemodul 11 und einen Prüfling 9. Der Prüfling 9 umfasst einen elektrischen Antrieb 12 eine koaxial im elektrischen Antrieb 12 angeordnete Antriebswelle 13, welche als Hohlwelle ausgebildet ist, sowie eine koaxial in der Hohlwelle 13 angeordnete Abtriebswelle 14. Die Hohlwelle 13 ist drehfest mit einer Hohlwelle 15 des Getriebemoduls 11 gekoppelt. Ebenso ist die Abtriebswelle 14 drehfest mit einer Welle 16 des Getriebemoduls 11 gekoppelt. Die Welle 16 wird aus dem Getriebemodul 11 herausgeführt und zu einem in 4 nicht dargestellten Abtriebsmodul geführt. Wie weiterhin in 4 zu sehen ist, ist auf der Hohlwelle 15 ein Stirnrad 17 drehfest angeordnet. Dieses Stirnrad 17 kämmt mit einem weiteren Stirnrad 18, welches drehfest auf der Welle 19 angeordnet ist. Die Welle 19 wiederum wird aus dem Getriebemodul 11 herausgeführt und kann drehfest mit dem Elektromotor 3 gekoppelt werden. Somit stellt das Getriebemodul 11 also einen Achsversatz bereit, mittels dessen ein koaxial ausgebildeter Prüfling 9 auf einfache Art und Weise auf dem erfindungsgemäßen Antriebsstrangprüfstand 1 geprüft werden kann.
-
5 zeigt schematisch die Flexibilität im Aufbau des erfindungsgemäßen, modular aufbaubaren Antriebsstrangprüfstands 1. Wie in 5 zu sehen ist, umfasst der Antriebsstrangprüfstand 1 ein Motormodul 2 sowie ein Prüflingsaufnahmemodul 7. Zwischen dem Motormodul 2 und dem Prüflingsaufnahmemodul 7 kann wahlweise ein Zwischenlagermodul 6 oder ein Getriebemodul 11 angeordnet werden. Die Auswahl des Zwischenlagermoduls 6 oder des Getriebemoduls 11 richtet sich dabei nach den jeweiligen Erfordernissen des zu prüfenden Prüflings 9. Wie in der 5 weiterhin zu sehen ist, kann das Zwischenlagermodul 6 mit einer Anbauplatte 24 versehen werden. Dies ermöglicht nun die Aufnahme eines Motorprüflings durch das Zwischenlagermodul 6. Der Motorprüfling ist ausschließlich der elektrische Antrieb eines elektrischen Kraftfahrzeugantriebs 9, also ein Elektromotor ohne Getriebe. Dieser Motorprüfling kann nun über das Zwischenlagermodul 6 mit dem Elektromotor 3 gekoppelt werden, um so eine Prüfung des Motorprüflings zu ermöglichen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- modular aufbaubarer Antriebsstrangprüfstand
- 2
- Motormodul
- 3
- Elektromotor
- 4
- Joch
- 5
- Wellenlagerung
- 6
- Zwischenlagermodul
- 7
- Prüflingsaufnahmemodul
- 8
- Haltearm
- 9
- Prüfling, elektrischer Kraftfahrzeugantrieb
- 10
- Unterbau
- 11
- Getriebemodul
- 12
- elektrischer Antrieb
- 13
- Hohlwelle
- 14
- Abtriebswelle
- 15
- Hohlwelle
- 16
- Welle
- 17
- Stirnrad
- 18
- Stirnrad
- 19
- Welle
- 20
- Durchtriebswelle
- 21
- Lagerung
- 22
- Unterbau
- 23
- Joch
- 24
- Anbauplatte
-
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 102012018359 A1 [0003]
- DE 4328537 C2 [0004]
