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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Prüfstand zum Testen einer Leistungsübertragungsvorrichtung sowie ein Testsystem mit einem solchen Prüfstand, der mit einer Leistungsübertragungsvorrichtung versehen ist.
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Der Prüfstand ist zum Testen eines Getriebes (Haupt-, Zwischen- oder Heckgetriebes) eines Hubschraubers, bestimmt.
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Aus der
DE 196 16 729 A1 sowie aus der
WO 99/60362 A1 sind Verspannungsprüfungstände für Hubschraubergetriebe bekannt.
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Man weiß, dass ein Prüfstand im Allgemeinen zur Durchführung von zwei Arten von Tests verwendet wird, nämlich:
- – Entwicklungstests, deren Ziel es ist, die tatsächlichen Betriebsbedingungen für die Leistungsübertragungsvorrichtung so wirklichkeitsnah wie möglich zu simulieren (insbesondere Simulation der Dyname des Rotorkopfs und der Belastungsniveaus für ein Hauptgetriebe eines Hubschraubers); und
- – Abnahmetests, deren Ziel es ist, das ordnungsgemäße Funktionieren der verschiedenen mechanischen Elemente in einem Spektrum von Standardbelastungen zu überprüfen (insbesondere mit Messungen des Moments, der Drehgeschwindigkeiten und der Temperaturen).
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Im Allgemeinen umfasst ein solcher Prüfstand zum Testen einer Leistungsübertragungsvorrichtung mit mindestens einer Eingangswelle (zum Beispiel einer Motorantriebswelle oder einer Energieverteilungswelle), einer Ausgangswelle (zum Beispiel einer Rotorwelle) und einem Gehäuse:
- – eine erste Einheit, die geeignet ist, mit der Ausgangswelle der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung verbunden zu werden;
- – eine zweite Einheit, die geeignet ist, mit der Eingangswelle der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung verbunden zu werden und die geometrisch und kinematisch an die Leistungsübertragungsvorrichtung angepasst ist; und
- – mindestens eine Verbindungswelle, die die erste und zweite Einheit miteinander verbindet.
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Die zweite Einheit wird in Abhängigkeit von den geometrischen und kinematischen Eigenschaften der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung gewählt, um folgendes sicherzustellen:
- – einerseits eine geometrische Anpassung an die Leistungsübertragungsvorrichtung, insbesondere an die Eingangswelle bzw. Eingangswellen, insbesondere damit die Eingangswellen gemäß ihren üblichen Freiheitsgraden bewegt werden können; und
- – andererseits eine kinematische Anpassung, um ein adäquates Funktionieren der kinematischen Kette zu ermöglichen, die aus dem Prüfstand und der auf diesem montierten Leistungsübertragungsvorrichtung gebildet wird.
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Wenn die Art der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung geändert wird, ist es daher notwendig, auf dem Prüfstand die zweite Einheit durch eine zweite Einheit auszutauschen, die (geometrisch und kinematisch) an die neue zu testende Leistungsübertragungsvorrichtung angepasst ist. Ein derartiger Austauschvorgang ist lang und erfordert komplexe und kostspielige Werkzeuge.
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Darüber hinaus sind diese zweiten Einheiten sowohl in der Anschaffung als auch in der Wartung sehr teuer, insbesondere weil sie in der Regel einzeln hergestellt werden.
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Auf Grund der Unterschiedlichkeit der existierenden Leistungsübertragungsvorrichtungen ist es auch notwendig, eine große Zahl an solchen (verschiedenen) zweiten Einheiten vorzusehen, um die verschiedenen möglichen Testanforderungen mit ein und demselben Prüfstand erfüllen zu können.
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Prüfstand, mit dem es möglich ist, diese Nachteile zu beseitigen.
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Der erfindungsgemäße Prüfstand zum Testen einer Leistungsübertragungsvorrichtung, insbesondere eines Getriebes eines Hubschraubers, mit mindestens einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle und einem Gehäuse, umfasst zu diesem Zweck:
- – eine erste Einheit, die geeignet ist, mit der Ausgangswelle der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung verbunden zu werden;
- – eine zweite Einheit, die geeignet ist, mit der Eingangswelle der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung verbunden zu werden und die geometrisch und kinematisch an die Leistungsübertragungsvorrichtung angepasst ist; und
- – mindestens eine Verbindungswelle, die die erste und zweite Einheit miteinander verbindet,
der sich dadurch auszeichnet, dass die zweite Einheit mindestens eine Untereinheit aufweist, umfassend: - – ein erstes Modul, versehen mit einer mechanischen Einheit, die ineinandergreifende Elemente umfasst, das in der Position und in der Ausrichtung einstellbar ist und das geeignet ist, mit der Eingangswelle der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung verbunden zu werden; und
- – ein zweites Modul, das mit dem ersten Modul verbunden ist und das es ermöglicht, für eine kinematische Anpassung zwischen dem ersten Modul und der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung zu sorgen.
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Wenn die Art der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung geändert wird, genügt es dank der Erfindung somit:
- – das erste Modul (der zweiten Einheit) in der Position und in der Ausrichtung derart einzustellen, dass die geometrische Anpassung durchgeführt wird, die notwendig ist, um die Tests durchführen zu können; und
- – einfach und einzig das zweite Modul (der zweiten Einheit), das billig und leicht auszuwechseln ist (wie unten beschrieben wird), durch ein neues zweites Modul zu ersetzen, das es ermöglicht, die geforderte entsprechende kinematische Anpassung durchzuführen.
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Dank der Erfindung ist es somit in diesem Fall nicht nötig, die gesamte zweite Einheit auszutauschen, wodurch es möglich ist, die beschriebenen Nachteile zu beseitigen.
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Vorzugsweise umfasst das zweite Modul ein Getriebe mit einem Untersetzungsverhältnis, das an jenes der Leistungsübertragungsvorrichtung angepasst ist, um ein annähernd einheitliches Gesamtverhältnis zu erhalten. Ein solches Getriebe herkömmlicher Art ist natürlich billig und leicht herzustellen.
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Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, ein Gesamtverhältnis von 1/1 zu erzielen. Die Kupplungsvorrichtung des Prüfstands ist im Allgemeinen hydraulisch und ermöglicht ein gewisses Gleiten der mechanischen Organe, auf die sie das Moment überträgt.
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In einer ersten Ausführungsform ist das zweite Modul vom ersten Modul mechanisch unabhängig. Es ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es als Schnittstelle zwischen dem ersten Modul und der Eingangswelle der Leistungsübertragungsvorrichtung dient.
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In einer zweiten Ausführungsform ist das zweite Modul auf abnehmbare Weise auf dem ersten Modul montiert. In diesem Fall ist das zweite Modul nur mit dem ersten Modul (und nicht mehr mit der Eingangswelle) verbunden, was den Austausch des zweiten Moduls vereinfacht und erleichtert.
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Darüber hinaus umfasst das erste Modul vorzugsweise ineinandergreifende Elemente, die es ermöglichen, die mechanische Einheit zu versetzen:
- – in zwei Drehbewegungen um eine vertikale bzw. um eine horizontale Richtung, die in einer vertikalen Ebene gelegen sind, die querliegend zu der Richtung ist, die durch die Eingangswelle der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung definiert wird; und
- – in eine Translationsbewegung gemäß der horizontalen Richtung der vertikalen Ebene.
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Im Allgemeinen umfasst die Leistungsübertragungsvorrichtung eine Vielzahl von n Eingangswellen (zum Beispiel eine oder mehrere Motorantriebswellen und/oder eine oder mehrere Energieverteilungswellen). Um diese Leistungsübertragungsvorrichtung testen zu können, umfasst in diesem Fall die zweite Einheit vorteilhafterweise n Untereinheiten, die geeignet sind, jeweils mit den n Eingangswellen verbunden zu werden (wobei n größer oder gleich 2 ist).
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Testsystem, umfassend:
- – einen Prüfstand zum Testen einer Leistungsübertragungsvorrichtung, insbesondere eines Getriebes eines Hubschraubers; und
- – eine Leistungsübertragungsvorrichtung, die mindestens eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und ein Gehäuse umfasst und die auf dem Prüfstand montiert ist
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Dieses Testsystem zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass es den oben genannten Prüfstand umfasst.
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Wenn das zweite Modul vom ersten Modul unabhängig ist, ist es vorzugsweise auf einer abnehmbaren Auflage montiert, die auch das Gehäuse der Leistungsübertragungsvorrichtung trägt, was es ermöglicht, eine einzige Einheit (Auflage, zweites Modul und Leistungsübertragungsvorrichtung, die mechanisch fest miteinander verbunden sind) zu bilden, die, insbesondere bei einem Austausch, einfach bewegt und transportiert werden kann.
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen verdeutlichen, wie die Erfindung ausgeführt werden kann. In diesen Zeichnungen bezeichnen identische Bezugszeichen gleichartige Elemente.
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1 zeigt ein Übersichtsschema eines erfindungsgemäßen Testsystems.
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2 zeigt eine schematische Ansicht gemäß der Linie II-II von 1.
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3 zeigt schematisch eine besondere Ausführungsform eines ersten Moduls eines erfindungsgemäßen Prüfstands.
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4 zeigt schematisch eine besondere Ausführungsform eines zweiten Moduls eines erfindungsgemäßen Prüfstands.
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5 zeigt schematisch eine besondere Ausführungsform einer zweiten Einheit, umfassend ein erstes und ein zweites Modul.
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6 zeigt eine schematische Ansicht, ähnlich wie 2, einer Leistungsübertragungsvorrichtung mit zwei Eingangswellen.
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Der schematisch in den 1 und 2 dargestellte, Erfindungsgemäße Prüfstand 1 wird zum Testen einer Leistungsübertragungsvorrichtung 2 verwendet, insbesondere eines Getriebes (Haupt-, Zwischen- oder Heckgetriebes) eines Hubschraubers.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst eine Leistungsübertragungsvorrichtung 2 auf herkömmliche Weise vor allem:
- – mindestens eine Ausgangswelle 3 (zum Beispiel eine Rotorwelle), die einer Dyname von sechs Kräften und Momenten unterworfen ist;
- – mindestens eine Eingangswelle 4 [zum Beispiel Leistungsantriebswelle oder Energieverteilungswelle (Zapfwelle)]; und
- – ein Gehäuse 5, das sich eignet, alle Kräfte in einem fixen Bezugspunkt aufzunehmen.
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Man weiß, dass der Prüfstand 1 zum Testen einer solchen Leistungsübertragungsvorrichtung 2 im Allgemeinen zwei Arten von Tests ausführt, nämlich:
- – Entwicklungstests, deren Ziel es ist, die tatsächlichen Betriebsbedingungen für die Leistungsübertragungsvorrichtung 2 so wirklichkeitsnah wie möglich zu simulieren (insbesondere Simulation der Dyname des Rotorkopfs und der Belastungsniveaus für ein Hauptgetriebe eines Hubschraubers); und
- – Abnahmetests, deren Ziel es ist, das ordnungsgemäße Funktionieren der verschiedenen mechanischen Elemente in einem Spektrum von Standardbelastungen zu überprüfen (insbesondere mit Messungen des Moments, der Drehgeschwindigkeiten und der Temperaturen).
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Zu diesem Zweck umfasst der Prüfstand 1, der für sich allein eine offene kinematische Kette (von mechanischer, hydraulischer oder elektrischer Art) bildet, auf bekannte Weise, wie in 1 schematisch dargestellt:
- – eine erste Einheit 6, die geeignet ist, unter Zwischenschaltung nicht dargestellter herkömmlicher Mittel mit der Ausgangswelle 3 der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung 2 verbunden zu werden;
- – eine zweite Einheit 7, die auf einem Auflageelement 8 montiert ist, das eine horizontale Ebene OXY bildet und die geeignet ist, unter Zwischenschaltung nicht dargestellter herkömmlicher Mittel mit der Eingangswelle 4 der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung 2 verbunden zu werden und die sowohl geometrisch als auch kinematisch an die Leistungsübertragungsvorrichtung 2 angepasst ist; und
- – mindestens eine Verbindungswelle 9 mit einer vertikalen Achse OZ, welche die erste und zweite Einheit 6 und 7 miteinander verbindet.
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Der Prüfstand 1 und die auf diesem montierte Leistungsübertragungsvorrichtung 2 bilden ein Testsystem 10, das eine geschlossene kinematische Kette bildet, so dass bei einem Test, die von der Ausgangswelle 3 austretende Energie über die Einheit 6, die Verbindungswelle 9 und die Einheit 7 in die Eingangswelle 4 der Leistungsübertragungsvorrichtung 2 eingespeist wird. Diese geschlossene Kette (oder dieses Testsystem 10) verbraucht somit sehr wenig Energie. Tatsächlich werden nur die Energieverluste verbraucht.
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Die von dem Prüfstand 1 bei einem Test ausgeführte Simulation besteht darin, die verschiedenen Beanspruchungen durch mechanische, hydraulische oder elektrische Techniken nachzubilden, ohne notwendigerweise die gesamte Leistung zu liefern.
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Insbesondere für Getriebe (Haupt-, Zwischen-, Heckgetriebe) eines Hubschraubers simuliert man in erster Linie:
- – die Antriebsmomente und die Rotordrehmomente;
- – die Drehzahlen;
- – die aerodynamischen Kräfte des Rotors 3 (Längskraft, Biegung);
- – die Aufnahmekräfte des Gehäuses 5; und
- – die Kräfte zusätzlicher Antriebe (Pumpen, Wechselstromgenerator, Ventilator usw.).
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Gemäß der Erfindung umfasst die zweite Einheit 7 mindestens eine Untereinheit 11A, 11B, umfassend:
- – ein erstes Modul 12A, 12B, versehen mit einer mechanischen Einheit 13A, 13B, das, wie oben beschrieben, in der Position und in der Ausrichtung einstellbar ist und das geeignet ist, mit der Eingangswelle 4 der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung 2 verbunden zu werden; und
- – ein zweites Modul 14A, 14B, das mit dem ersten Modul 12A, 12B verbunden ist und das es ermöglicht, für eine kinematische Anpassung zwischen dem ersten Modul 12A, 12B und der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung 2 zu sorgen.
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Wenn die zu testende Leistungsübertragungsvorrichtung 2 gewechselt und durch eine andere Vorrichtung 2 (d. h. von einem anderen Typ) ausgetauscht wird, genügt es dank der Erfindung somit, einfach:
- – das erste Modul 12A, 12B (der zweiten Einheit 7) in der Position und in der Ausrichtung einzustellen, um die geometrische Anpassung durchzuführen, die notwendig ist, um die Tests durchführen zu können; und
- – nur das zweite Modul 14A, 14B (der zweiten Einheit 7), das nicht so kostspielig und leicht auszuwechseln ist (wie unten beschrieben wird), durch ein zweites Modul auszutauschen, das es ermöglicht, die geforderte entsprechende kinematische Anpassung durchzuführen.
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Dank der Erfindung ist es somit in diesem Fall im Gegensatz zur herkömmlichen Lösung nicht nötig, die gesamte zweite Einheit 7 auszutauschen, was zahlreiche Vorteile bietet, insbesondere:
- – einen einfacheren und rascheren Austausch; und
- – geringere Kosten, da nur das zweite Modul 14A, 14B in einer Vielzahl verschiedener Varianten verfügbar sein muss, die an die verschiedenen Typen von zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung 2 angepasst sind.
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Dank der Erfindung ist die zweite Einheit 7 somit geeignet, Folgendes sicherzustellen;
- – einerseits eine geometrische Anpassung an die Leistungsübertragungsvorrichtung 2, insbesondere an die Eingangswelle(n) 4, insbesondere damit die Eingangswelle(n) 4 mit ihren üblichen Freiheitsgraden bewegt werden kann (bzw. können); und
- – andererseits eine kinematische Anpassung, um ein adäquates Funktionieren der kinematischen Kette 10 zu ermöglichen (die aus dem Prüfstand 1 und der auf diesem montierten Leistungsübertragungsvorrichtung 2 gebildet wird).
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In einer ersten Ausführungsform umfasst die zweite Einheit 7 eine Untereinheit 11A mit einem in 3 dargestellten ersten Modul 12A und einem in 4 dargestellten zweiten Modul 14A, die mechanisch voneinander unabhängig sind.
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Das erste Modul 12A umfasst eine mechanische Einheit 13A, die umfasst
- – ein Rad 15, das sich auf herkömmliche Weise im Eingriff mit der Verbindungswelle 9 befindet;
- – ein mechanisches Element 16, das mit dem Rad 15 verbunden ist;
- – ein mechanisches Element 17, das mit dem mechanischen Element 16 derart zusammenarbeitet, dass eine Translationsbewegung entlang einer Achse O1X1 (parallel zur Achse OX und durch den Mittelpunkt des Rades 15) möglich wird;
- – und ein Ritzel 18, das sich gleichzeitig im Eingriff mit dem mechanischen Element 17 und mit der Eingangswelle 4 der Leistungsübertragungsvorrichtung 2 befindet.
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Auf diese Weise kann die mechanische Einheit 13A dank der oben genannten Eigenschaften versetzt werden in:
- – eine Drehbewegung um eine nicht dargestellte vertikale Achse O1Z1 (die senkrecht zur horizontalen Ebene O1X1Y1 und parallel zu OZ ist), und zwar durch die Drehung der Gesamtheit der Elemente 16, 17 und 18 in Bezug auf das Element 15 um die Achse O1Z1;
- – in eine Drehbewegung um die Achse O1X1, und zwar durch die Drehung des Elements 18 in Bezug auf die Gesamtheit der Elemente 15, 16 und 17 um die Achse O1X1, und
- – eine Translationsbewegung entlang der Achse O1X1, und zwar durch die Translationsbewegung der Gesamtheit der Elemente 17 und 18 in Bezug auf die Gesamtheit der Elemente 15 und 16.
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Folglich kann sich die Eingangswelle 4 gemäß ihren verschiedenen Freiheitsgraden bewegen, die auf herkömmliche Weise einer Drehbewegung um die Achse OZ, einer Drehbewegung um die Achse OX und einer Translationsbewegung entlang der Achse OX entsprechen.
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Darüber hinaus umfasst das zweite Modul 14A ein Getriebe 19, das schematisch in 4 dargestellt ist und dass ein Untersetzungsverhältnis aufweist, das an dasjenige der Leistungsübertragungsvorrichtung 2 angepasst ist, um ein Gesamtverhältnis zu erhalten, das ein ordnungsgemäßes Funktionieren des Systems 10 (kinematische Kette) erlaubt.
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In der Ausführungsform von 4 ist das zweite Modul 14A auf einer Auflage 20 montiert, auf der auch das Gehäuse 5 der Leistungsübertragungsvorrichtung 2 befestigt ist, so dass eine einzige Einheit 21 gebildet wird, die leicht bewegt und transportiert werden kann, insbesondere um auf dem Prüfstand 1 montiert zu werden. Diese einzige Einheit 21 kann auf abnehmbare Weise auf dem Auflageelement 8 des Prüfstands 1 montiert werden.
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In diesem Fall dient das zweite Modul 14A vorzugsweise als Schnittstelle zwischen der Eingangswelle 4 und dem ersten Modul 12A (wie dies durch eine Verbindung in Form einer strichpunktierten Linie 22 dargestellt ist).
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Bei einem Wechsel der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung 2 ersetzt man folglich einfach die in 4 dargestellte einzige Einheit 21 durch eine neue einzige Einheit 21, die die neue zu testende Leistungsübertragungsvorrichtung 2 und das neue Modul 14A umfasst, das für eine kinematische Anpassung des Prüfstands 1 an diese neue Leistungsübertragungsvorrichtung 2 sorgt.
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Darüber hinaus ist in einer zweiten, in 5 dargestellten Ausführungsform 11B das zweite Modul 14B auf abnehmbare Weise auf dem ersten Modul 12B montiert.
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Das letztgenannte umfasst die gleichen Elemente 15 bis 18 wie in der Variante von 3, die auch die gleichen Funktionen erfüllen und es somit der Untereinheit 11B erlauben, auch die oben genannten Bewegungen (Drehbewegungen um O1X1 und O1Z1 und Translationsbewegung entlang O1X1) auszuführen.
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Darüber hinaus umfasst das zweite Modul 14B ineinandergreifende Elemente 23 und 24 vom herkömmlichen Typ, die sich miteinander in Eingriff befinden und es ermöglichen, je nach der zu testenden Leistungsübertragungsvorrichtung 2 das oben genannte adäquate Untersetzungsverhältnis zu erzielen.
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Bei einem Wechsel des Type der Leistungsübertragungsvorrichtung 2 ersetzt man folglich einfach und einzig das zweite Modul 14B durch ein geeignetes zweites Modul. Der Austausch ist im Vergleich zur oben beschriebenen Ausführungsform 11A von 3 und 4 vereinfacht, da das zweite Modul 14B nicht als Schnittstelle zwischen dem ersten Modul 12B und der Eingangswelle 4 der Leistungsübertragungsvorrichtung 2 dient.
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Im Allgemeinen umfasst die Leistungsübertragungsvorrichtung 2 eine Vielzahl von n Eingangswellen 4 (zum Beispiel eine oder mehrere Motorantriebswellen und/oder eine oder mehrere Energieverteilungswellen), insbesondere zwei Wellen 4 wie in der in 6 dargestellten Ausführungsform. Um diese Leistungsübertragungsvorrichtung 2 testen zu können, umfasst in diesem Fall die zweite Einheit 7 n Untereinheiten 11A oder 11B, die geeignet sind, jeweils mit den n Eingangswellen 4 verbunden zu werden (wobei n größer oder gleich 2 ist).
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Gemäß der Erfindung kann die zweite Einheit 7 somit umfassen:
- – nur Untereinheiten 11A, wie dies in 6 dargestellt ist; oder
- – nur Untereinheiten 11B; oder
- – eine Kombination von Untereinheiten 11A und 11B.
