DE102019216750A1

DE102019216750A1 - Prüfstand

Info

Publication number: DE102019216750A1
Application number: DE102019216750.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias Juse; Christian Hell
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2021-05-06
Also published as: CN114616449A; KR20220088860A; EP4051918A1; WO2021084017A1; US20230314279A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Prüfstand 1 mit einem Grundgestell 2, auf dem ein Prüfstandsantrieb mit einer um eine Drehachse 7 drehbar antreibbaren Prüfwelle 6 angeordnet ist, wobei die Prüfwelle 6 koaxial mit einer um die Drehachse 7 drehbar gelagerten Lagerwelle 21 einer Lagereinheit 9 verbindbar ist. Dabei ist die Lagereinheit 9 in einer zur Drehachse 7 koaxialen Ausnehmung 5 eines mit dem Grundgestell 2 fest verbundenen Lagergehäuses 4 lösbar angeordnet und die Lagerwelle 21 weist an ihrem dem Prüfstandsantrieb abgewandten, aus dem Lagergehäuse 4 herausragenden Ende ein Befestigungselement zur lösbaren Befestigung eines Prüflings auf. Die koaxiale Ausnehmung 5 ist im Lagergehäuse 4 eine zur Drehachse 7 symmetrische kegelabschnittförmige Ausnehmung 5, in die eine Lagerhülse 10 der Lagereinheit 9 drehfest lösbar angeordnet, die eine äußere Kegelwandung aufweist, welche mit ihrer zumindest teilweise gleichen Außenkontur wie der Kontur der Wandung der kegelabschnittförmigen Ausnehmung 5 an der Wandung der kegelabschnittförmigen Ausnehmung 5 in Anlage ist, wobei die Lagerhülse 10 eine zur Drehachse 7 koaxiale durchgehende Lagerbohrung 19 aufweist in der über ein oder mehrere Lager die Lagerwelle 21 drehbar gelagert ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Prüfstand mit einem Grundgestell, auf dem ein Prüfstandsantrieb mit einer um eine Drehachse drehbar antreibbaren Prüfwelle angeordnet ist, wobei die Prüfwelle koaxial mit einer um die Drehachse drehbar gelagerten Lagerwelle einer Lagereinheit verbindbar ist, wobei die Lagereinheit in einer zur Drehachse koaxialen Ausnehmung eines mit dem Grundgestell fest verbundenen Lagergehäuses lösbar angeordnet ist, und die Lagerwelle an ihrem dem Prüfstandsantrieb abgewandten, aus dem Lagergehäuse herausragenden Ende ein Befestigungselement zur lösbaren Befestigung eines Prüflings aufweist.
Derartige Prüfstände werden u.a. dazu benutzt an dem drehend angetriebenen Prüfling Akustik-, Schwingungs-, Drehmoment- und Funktionsprüfungen durchzuführen. Prüflinge können z. B. Elektromotoren und Getriebe insbesondere für Elektroantriebe von Fahrzeugen sein.
Bei diesen Prüfungen entstehen hohe Belastungen der Lagereinheit, so daß diese schnell verschleißen kann und ausgetauscht werden muß. Da die Drehachse des Prüfstandsantriebs und der Lagerwelle mit hoher Genauigkeit koaxial sein muß um keine Verfälschung der Meßergebnisse zu erhalten, ist bei einem Austausch der Lagereinheit ein zeit- und montageaufwendiges Neuausrichten des Prüfstandsantriebs zur Lagerwelle erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Prüfstand der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Lagereinheit bei einfachem Aufbau schnell und positionsgenau montierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die koaxiale Ausnehmung im Lagergehäuse eine zur Drehachse symmetrische kegelabschnittförmige Ausnehmung ist, in die eine Lagerhülse der Lagereinheit drehfest lösbar angeordnet ist, die eine äußere Kegelwandung aufweist, welche mit ihrer zumindest teilweise gleichen Außenkontur wie der Kontur der Wandung der kegelabschnittförmigen Ausnehmung an der Wandung der kegelabschnittförmigen Ausnehmung in Anlage ist, wobei die Lagerhülse eine zur Drehachse koaxiale durchgehende Lagerbohrung aufweist in der über ein oder mehrere Lager die Lagerwelle drehbar gelagert ist.
Der Prüfstandsantrieb ist vorzugsweise ein Elektromotor.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung bildet die Lagereinheit aus Lagerhülse, Lager und Lagerwelle eine leicht vormontierbare Baueinheit.
Diese Baueinheit wird beim Einbau mit ihrer äußeren Kegelwandung in der kegelabschnittförmige Ausnehmung spielfrei und mit sehr hoher Positionsgenauigkeit exakt koaxial zur Drehachse des Prüfstandsantriebs ausgerichtet eingesetzt, so daß kein weiteres Ausrichten erforderlich ist. Dies ermöglicht eine schnelle Austauschbarkeit der Lagereinheit.
Die Lastabtragung von der Lagerwelle erfolgt im Bereich der Lager über die Lagerhülse direkt in das Lagergehäuse und das Grundgestell.
Ist das Ende geringeren Durchmessers der kegelabschnittsförmigen Ausnehmung dem Prüfstandsantrieb zugewandt, so besteht ein weitgehend ungehinderter Zugang zur kegelabschnittförmigen Ausnehmung.
Der Kegelwinkel der kegelabschnittförmigen Ausnehmung kann zwischen 1° und 5° betragen. Vorzugsweise beträgt der Kegelwinkel zwischen 1° und 3°, insbesondere 2°. Dadurch erfolgt nicht nur eine exakte koaxiale Ausrichtung der Lagereinheit sondern auch eine gute Krafteinleitung der Lagerkräfte in das Lagergehäuse.
Um ein sicheres Anliegen der äußeren Kegelwandung der Lagerhülse an der kegelabschnittsförmigen Ausnehmung zu gewährleisten, kann die äußere Kegelwandung der Lagerhülse durch Kegelwandungsabschnitte in den beiden Endbereichen der Lagerhülse ausgebildet sein, zwischen denen die Lagerhülse mit einer radial umlaufenden Ringvertiefung ausgebildet ist.
Die Lagerwelle kann über in den beiden Endbereichen der Lagerbohrung angeordnete Wälzlager und/oder Gleitlager in der Lagerbohrung drehbar gelagert sein.
Um die Schwingungen während des Prüfbetriebs gut aufzunehmen und damit Verfälschungen der Prüfdaten zumindest weitgehend zu vermeiden, können die Lagerhülse und/oder das Grundgestell und/oder das Lagergehäuse als schwingungsdämpfende Komponentemit einer hohe Eigendämpfung ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist dabei das Lagergehäuse mit dem Grundgestell einteilig ausgebildet.
Auch kann das Lagergehäuse ein kompaktes, eine große Masse aufweisendes Bauteil mit insbesondere einer großen Wanddicke sein.
Um die Lagereinheit schnell demontieren bzw. montieren zu können, kann die Lagerhülse an ihrem Ende größeren Durchmessers eine radial umlaufende Ringschulter aufweisen, an deren dem Ende geringeren Durchmessers der Lagerhülse abgewandten Seite ein Sicherungselement axial in Anlage ist, das lösbar an dem Lagergehäuse befestigbar ist.
Dazu kann in einfacher Weise das Sicherungselement ein Klemmring sein, der in eine koaxiale Ringnut des Lagergehäuses einsetzbar ist.
Das Befestigungselement des aus dem Lagergehäuse herausragenden Endes der Lagerwelle kann ein Befestigungsflansch sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer Prüfstandsanordnung
2 eine Seitenansicht der Prüfstandsanordnung nach 1
3 einen vergrößerten Ausschnitt „X“ des Prüfstand der Prüfstandsanordnung nach 2.

Die Prüfstandsanordnung nach den 1 und 2 zeigt einen Prüfstand 1, der ein Grundgestell 2 aufweist, auf dem als Prüfstandsantrieb ein Elektromotor 3 und ein Lagergehäuse 4 fest angeordnet sind.
Grundgestell 2 und Lagergehäuse 4 sind einteilig ausgebildet und weisen schwingungsdämpfende Eigenschaften auf. Dies kann dadurch sein, daß Grundgestell 2 und Lagergehäuse 4 aus einem mit einem Beton gefüllten Gehäuse bestehen.
Der Elektromotor 3 weist eine von ihm um eine Drehachse 7 drehbar antreibbare Prüfwelle 6 auf, die als ein koaxial zur Drehachse 7 zum Lagergehäuse 4 führender Antriebsstrang 8 ausgebildet ist, an dem eine nicht dargestellte Drehmomentmeßeinrichtung sowie weitere Meßeinrichtungen angeordnet sein können.
Das Lagergehäuse 4 weist eine zur Drehachse koaxiale und symmetrische kegelabschnittsförmige Ausnehmung 5 mit einem Kegelwinkel von 2° auf, deren Ende geringeren Durchmessers dem Elektromotor 3 zugewandt ist.
In die kegelabschnittsförmige Ausnehmung 5 ist eine Lagerhülse 10 einer Lagereinheit 9 eingesetzt, wobei die Lagerhülse 10 eine der kegelabschnittsförmige Ausnehmung 5 entsprechende äußere Kegelwandung besitzt. Die äußere Kegelwandung der Lagerhülse 10 ist durch Kegelwandungsbereiche 11 in den beiden Endbereichen der Lagerhülse 10 gebildet. Zwischen den beiden Kegelwandungsbereichen 11 ist eine Ringvertiefung 12 ausgebildet, so daß die Lagerhülse 10 nur mit ihren Kegelwandungsbereichen 11 an der Wandung der kegelabschnittsförmigen Ausnehmung 5 in Anlage ist.
Gemäß einem weiteren, nicht in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel, ist keine Ringvertiefung 12 vorgesehen.
Die Lagerhülse 10 ist von der linken Seite her bis zur Anlage der Kegelwandungsbereichen 11 über 360° in Umfangsrichtung an der Wandung der kegelabschnittsförmigen Ausnehmung 5 in die Ausnehmung 5 eingeschoben und durch einen Klemmring 13 in der Einbaulage gesichert. Der Klemmring 13 ist dabei in eine Ringnut 14 des Lagergehäuses 4 eingesetzt.
Dabei wird ein Spalt gelassen, so dass der Ring 13 die Lagerhülse 10 passgenau in den Kegelsitz 11 drücken kann. Die axiale Lage der Lagerhülse 10 wird durch den im Durchmesser präzise gefertigten Kegel beider Bauteile sichergestellt.
Gegen Verdrehen ist die Lagerhülse 10 durch einen Stift 16 gesichert, der in eine entsprechende Radialbohrung 17 in der Lagerhülse 10 fest eingesetzt ist und aus dieser radial heraus in einen Schlitz 18 gleicher Breite wie der Stift 16 hineinragt. Der in dem Lagergehäuse 4 ausgebildete Schlitz 18 ist zur dem Elektromotor 3 abgewandten Stirnseite des Lagergehäuses 4 hin offen.
Die Lagerhülse 10 besitzt eine koaxial zur Drehachse 7 durchgehende Lagerbohrung 19, in deren axialen Endbereichen Wälzlager 20, 20' mit ihren Außenringen eingesetzt sind. Die Innenringe der Wälzlager 20, 20' sind auf einer Lagerwelle 21 angeordnet. Anstelle von Wälzlagern 20, 20' könnten auch Gleitlager 20, 20' verwendet werden.
Die Lagerwelle 21 ist an ihrem rechten Ende mit dem Antriebsstrang 8 lösbar verbunden, während das aus der Lagerhülse 10 herausragende linke Ende der Lagerwelle 21 mit einem Befestigungsflansch 22 versehen ist.
In einem Aufnahmegehäuse 23 ist ein nicht dargestellter zu prüfender drehbar antreibbarer Prüfling anordenbar. Der Prüfling kann z.B. ein Elektroantrieb insbesondere für ein Fahrzeug oder ein Getriebemodul sein. Dabei wird eine Welle des Prüflings koaxial zur Drehachse 7 drehfest mit dem Befestigungsflansch 22 und das Aufnahmegehäuse 23 mit dem Lagergehäuse 4 (oder alternativ mit einem nicht dargestellten Unterbau unterhalb des Prüflings),drehfest verbunden. Die Verbindung der Welle des Prüflings kann unmittelbar oder über eine Kupplung oder Gelenkwelle indirekt verbunden werden.
Bezugszeichenliste

1: Prüfstand
2: Grundgestell
3: Elektromotor
4: Lagergehäuse
5: Ausnehmung
6: Prüfwelle
7: Drehachse
8: Antriebsstrang
9: Lagereinheit
10: Lagerhülse
11: Kegelwandungsbereiche
12: Ringvertiefung
13: Klemmring
14: Ringnut
15: Ringschulter
16: Stift
17: Radialbohrung
18: Schlitz
19: Lagerbohrung
20: Wälzlager oder Gleitlager
20': Wälzlager oder Gleitlager
21: Lagerwelle
22: Befestigungsflansch
23: Aufnahmegehäuse

Claims

Prüfstand (1) mit einem Grundgestell (2), auf dem ein Prüfstandsantrieb mit einer um eine Drehachse (7) drehbar antreibbaren Prüfwelle (6) angeordnet ist, wobei die Prüfwelle (6) koaxial mit einer um die Drehachse (7) drehbar gelagerten Lagerwelle (21) einer Lagereinheit (9) verbindbar ist, wobei die Lagereinheit (9) in einer zur Drehachse (7) koaxialen Ausnehmung (5) eines mit dem Grundgestell (2) fest verbundenen Lagergehäuses (4) lösbar angeordnet ist, und die Lagerwelle (21) an ihrem dem Prüfstandsantrieb abgewandten, aus dem Lagergehäuse (4) herausragenden Ende ein Befestigungselement zur lösbaren Befestigung eines Prüflings aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxiale Ausnehmung (5) im Lagergehäuse (4) eine zur Drehachse (7) symmetrische kegelabschnittförmige Ausnehmung (5) ist, in die eine Lagerhülse (10) der Lagereinheit (9) drehfest lösbar angeordnet ist, die eine äußere Kegelwandung aufweist, welche mit ihrer zumindest teilweise gleichen Außenkontur wie der Kontur der Wandung der kegelabschnittförmigen Ausnehmung (5) an der Wandung der kegelabschnittförmigen Ausnehmung (5) in Anlage ist, wobei die Lagerhülse (10) eine zur Drehachse (7) koaxiale durchgehende Lagerbohrung (19) aufweist in der über ein oder mehrere Lager die Lagerwelle (21) drehbar gelagert ist.
Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende geringeren Durchmessers der kegelabschnittsförmigen Ausnehmung (5) dem Prüfstandsantrieb zugewandt ist.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel der kegelabschnittförmigen Ausnehmung (5) zwischen 1° und 5° beträgt.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Kegelwandung der Lagerhülse (10) durch Kegelwandungsabschnitte (11) in den beiden Endbereichen der Lagerhülse (10) ausgebildet ist, zwischen denen die Lagerhülse (10) mit einer radial umlaufenden Ringvertiefung (12) ausgebildet ist.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerwelle (21) über in den beiden Endbereichen der Lagerbohrung (19) angeordnete Wälzlager (20, 20') und/oder Gleitlager in der Lagerbohrung (19) drehbar gelagert sind.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (10) und/oder das Grundgestell (2) und/oder das Lagergehäuse (4) als schwingungsdämpfender, eine hohe Eigendämpfung aufweisender Körper ausgebildet ist.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse (10) an ihrem Ende größeren Durchmessers eine radial umlaufende Ringschulter (15) aufweist, an deren dem Ende geringeren Durchmessers der Lagerhülse (10) abgewandten Seite ein Sicherungselement axial in Anlage ist, das lösbar an dem Lagergehäuse (4) befestigbar ist.
Prüfstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement ein Klemmring (13) ist, der in eine koaxiale Ringnut (14) des Lagergehäuses (4) einsetzbar ist.
Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement des aus dem Lagergehäuse (4) herausragenden Endes der Lagerwelle (21) ein Befestigungsflansch (22) ist.