DE2758593C2

DE2758593C2 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Schalten von Getrieben in Prüfständen

Info

Publication number: DE2758593C2
Application number: DE19772758593
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr. 7910 Neu-Ulm Mall
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1977-12-29
Filing date: 1977-12-29
Publication date: 1982-12-23
Also published as: FR2413651B1; JPS54100765A; FR2413651A1; GB1577486A; DE2758593B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Schalten vor. Getrieben in Prüfständen in Abhängigkeit von der Drehzahl

ίο der Lauf trommeln.

Fahrzeuge, die über Verbrennungsmotoren angetrieben werden, sind mit Wechselgetrieben ausgerüstet die von Hand oder automatisch geschaltet werden. Diese Getriebe dienen dazu, Zugkraft und Geschwindigkeit des Fahrzeugs den jeweiligen Fahrbedingungen anzupassen. Das Fahrzeug kann bei gegebener Motorleistung z. B. mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Zugkraft fahren oder mit hoher Fahrgeschwindigkeit und entsprechend niedriger Zugkraft Wenn ein Prüfstand, beispielsweise ein Fahrzeugprüfstand, alle auf der Straße vorkommenden Bedingungen nachbilden soll, so muß er die Möglichkeit bieten, dem zu prüfenden Fahrzeug bei niedriger Geschwindigkeit eine hohe Zugkraft abzuverlangen, andererseits muß er bis zur Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs betrieben werden können. Um diese beiden Forderungen zu erfüllen, kann man theoretisch den Fahrzeugprüfstand und insbesondere dessen Bremsvorrichtung für maximale Zugkraft und maximale Fahrgeschwindigkeit gleichzeitig auslegen. Da diese beiden jedoch nie gleichzeitig auftreten, handelt es sich bei dieser Auslegung um eine erhebliche Überdimensionierung, ein derartiger Prüfstand ist unwirtschaftlich. Daher befindet sich üblicherweise zwischen der Bremsvorrichtung und dem Lauftrommelsatz außer einem Festgetriebe auch ein schaltbares Getriebe. Vor Beginn eines Versuchs wird bei stillstehendem Prüfstand der für den jeweiligen Versuch geeignete Gang eingelegt Damit kann jedoch nicht der gesamte Geschwindigkeits- und Leistungsbereich des Prüfstandes durchfahren werden; ist beispielsweise ein höherer Gang eingelegt, sind Messungen bei niedrigen Geschwindigkeiten mit hohen Leistungen nicht möglich.
Eine andere Möglichkeit ist es, bei Erreichen der für den ersten Gang maximal zulässigen Drehzahl das Schaltgetriebe in den zweiten Gang zu schalten. Wesentlicher Nachteil dabei ist es, daß während des Schaltvorganges, also etwa 0,5 bis 1 Sekunde lang, der Kraftfluß von den Lauftrommeln zur Bremseinrichtung unterbrochen ist, während dieser Zeit das Fahrzeug beispielsweise bei einem Beschleunigungsversuch also lediglich die träge Masse der Laufrollen zu beschleunigen hat. Das führt zu einem Sprung in der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und damit zu einer erheblichen Verfälschung der Meßwerte.

Demgemäß ist die Aufgabe der Erfindung, einen Prüfstand zu schaffen, in dessen gesamten Leistungsund Geschwindigkeitsbereich geprüft werden kann, ohne daß eine Unterbrechung der Prüfung oder eine Verfälschung des Ergebnisses erfolgt

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß im Antriebsstrang der Lauftrommeln die Veränderung des aufgebrachten Drehmoments bestimmt wird und bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmomentabfalls ein Schaltbefehl gegeben wird. Eine weitere Lösungungsmöglichkeit ist dadurch gegeben, daß im Antriebsstrang der Lauftrommeln das aufgebrachte Drehmoment bestimmt wird und beim Durchlaufen von

einem einstellbaren Minimalwert ein Schaltbefehl gegeben wird. In beiden Fällen ist es möglich geworden, das Schaltgetriebe des Prüfstandes in dem Zeitraum zu schalten, in dem am Fahrzeug der Gang gewechselt wird, also durch die Fahrzeugkupplung der Kraftfluß vom Fahrzeugmotor zu den Lauftrommeln unterbrochen ist Dadurch können die Lauftrcmmeln während des Schaltens des Schaltgetriebes des Prüfstandes nicht beschleunigt werden. Innerhalb dieser Schaltzeit des Fahrzeugs kann der Schaltvorgang des Prüfsta^des ic ohne Schwierigkeiten beendet werden.

Ein Verfahren, bei dem der Schaltbefehl nur dann gegeben wird, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Lauftrommel einen von der unmittelbar vor dem Schaltvorgang aufgebrachten Zugkraft abhängigen Minimalwert aberschritten hat, ist besonders dann günstig, wenn die Bremsvorrichtung eine elektrische Maschine ist, die eine erhebliche Trägheit besitzt und infolgedessen bei einem Gangwechsel auf die dem gewünschten Gang entsprechende Drehzahl gebracht werden muß. Findet der Schaltvorgang des Prüfstandes nun bei einer geringen Trommeldrehzahl statt, so entspricht die zu überbrückende Drehzahldifferenz der elektrischen Maschine lediglich dieser geringen Drehzahl multipliziert mit der Differenz der Übersetzungen des Prüfstandsgetriebes in den gewechselten Gängen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des ersten Verfahrens mit Lauftrommeln, mit deren Welle ein Tachogenerator verbunden ist, einer Kupplung, einem Schaltgetriebe und einer Bremsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Antriebsstrang der Lauftrommeln sich eine Drehmomentenmeßwelle befindet, die über ein Differenziergerät mit einem Eingang einer Logikschaltung verbunden ist, daß die Logikschaltung in Abhängigkeit von der übertragenen Zugkraft von einem durch den Tachogenerator abgebbaren Signal einschaltbar ist, von welcher Logikschaltung über einen Manipulator die Kupplung und das Schaltgetriebe steuerbar sind.

Zur Durchführung des zweiten Verfahrens ist eine Vorrichtung mit Lauftrommeln, mit deren Welle ein Tachogenerator verbunden ist, einer Kupplung, einem Schaltgetriebe und einer Bremsvorrichtung besonders geeignet, bei der im Antriebsgang dur Lauftrommeln sich eine Drehmomentenmeßwelle befindet, die über einen Komparator mit einer Logikschaltung verbunden ist, bei dem die Logikschaltung in Abhängigkeit der der übertragenen Zugkraft von einem durch den Tachogenerator abgebbaren Signal einschaltbar ist, von welcher Logikschaltung über einen Manipulator die Kupplung und das Schaltgetriebe steuerbar sind.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die schematische Figur zeigt einen Fahrzeugprüfstand gemäß der Erfindung. Er dient zum Durchführen eines Prüfprogramms, das über den gesamten Leistungsbereich des Kraftfahrzeugs und damit des Prüfstandes geht und das ohne Unterbrechung gefahren werden muß. Ein in der Figur nicht dargestelltes Kraftfahrzeug steht mit seinen Antriebsrädern auf den Lauf trommeln 1. Der Kraftfluß geht vom Motor des Kraftfahrzeuges über dessen Antriebsräder, die die Lauftrommel 1 antreiben, Ober die Drehmomentenmeßwelle 2, das Festgetriebtf 3, das Schaltgetriebe 4, die Kupplung S zu einer elektrischen Maschine 6, die normalerweise die Leistung des Fahrzeugmotors aufnimmt und über ein^n Umformer oder über die Versorgungsschaltung 32 in das Netz zurückspeist. Im Falle des Schiebebetriebs des Kraftfahrzeugs dient die elektrische Maschine 6 als Antriebsmaschine, wobei die Versorgungsschaltung 32 die benötigte Leistung aus dem elektrischen Netz nimmt Statt der elektrischen Maschine 6 kann in fachmännischer Weise auch ein hydrostatischer Antrieb verwendet werden.

Wird der Fall des Schiebebetriebs des Kraftfahrzeugs ausgeschlossen, so kann statt der elektrischen Maschine 6 als Bremsvorrichtung selbstverständlich auch eine Wirbelstrombremse oder eine hydraulische Bremse verwendet werden.

Mit der Welle der Laufirommel 1 ist ein Tachogenerator 7 verbunden, dessen Signal bei hinreichend großer Geschwindigkeit der Lauftrommeln in Abhängigkeit von der übertragenen Zugkraft die Logikschaltung 13 an eine Speisespannung anschließt, so daß diese bereit ist gegebenenfalls Schaltbefehle abzugeben. Dabei wird die Logikschaltung 13 dann eingeschaltet, wenn die unmittelbar vor dem Schaltvorgang vom Fahrzeug aufgebrachte Zugkraft kleiner ist, als die im zweiten Gang des Prüfstandsgetriebes für die jeweilige Umfangsgeschwindigkeit der Lauftrommeln maximal mögliche Zugkraft Die Zugkraft wird als Ausgangssignal der Drehmomertenmeßwelle 2 Ober die Leitung 30 an die Logikschaltung 13 gegeben.

Im Ausführungsbeispiel findet sich die Drehmomentenmeßwelle 2 zwischen Lauftrommeln 1 und dem Festgetriebe 3, jedoch kann sich die Drehmomentenmeßwelle auch an einer anderen Stelle des Antriebsstrangs befinden, beispielsweise zwischen elektrischer Maschine und Schaltgetriebe. Das Ausgangssignal der Drehmomentenmeßwelle 2 wird einem aus Kondensator 33 und Widerstand 34 bestehenden Differenziergerät 40 zugeführt Das differenzierte Signal der Drehmomentenmeßwelle ist an einen Eingang des Komparators 35 gelegt, an dessen anderem Eingang eine einstellbare Spannung ansteht. Erreicht bzw. überschreitet der Wert des differenzierten Signals der Drehmomenlenmeßwelle 2 seinen voreinstellbaren negativen Wert, d. h. also fällt das aufgebrachte Drehmoment infolge eines Kupplungsvorganges im Kraftfahrzeug stark ab, so gibt der Komparator 35 ein Signal an die Logikschaltung 13. Falls die durch den Tachogenerator 7 abgebene Spannung in Abhängigkeit von der aufgebrachten Zugkraft hinreichend groß ist um die Logikschaltung 13 einzuschalten, falls also die Umdrehungsgeschwindigkeit der Lauftrommeln 1 so groß ist, daß das Schaltgetriebe des Prüfstandes in den zweiten Gang schalten kann, ist die Logikschaltung 13 einsatzbereit. Demgemäß gibt sie auf das Signal des Komparators 35 ihrerseits Signale ab, die das Einlegen eines anderen Ganges im Prüfstand bewirken. Dazu wird zunächst der Manipulator 15 angesteuert, der beispielsweise im wesentlichen aus hydraulischen Steuergeräten und Hydraulikzylindern bestehen kann. Der Manipulator 15 kuppelt zunächst die Kupplung 5 aus und schaltet dann mit kurzer Zeitverzögerung das Schaltgetriebe 4. Ist der neue Gang eingelegt melden Positionsmelder 16 dies der Logikschaltung 13.

Insbesondere wenn als Bremsvorrichtung eme elektrische Maschine verwendet wird, die mit erheblicher Trägheit behaftet ist, muß vor dem Einkuppeln die elektrische Maschine auf die im neuen Gang zu erwartende Drehzahl gebracht werden. Dazu wird gleichzeitig mit dem Signal an den Manipulator 15 von der Logikschaltung 13 ein Signal an die Versorgungsschaltung 32 abgegeben. Das Signal stellt den Sollwert einer Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 6

dar, der aus der Spannung des Tachogenerators 7 genommen wurde. Wenn die vom zweiten Tachogenerator 8 abgegebene Spannung (Istwert) dem vorgegebenen Sollwert entspricht, hat die elektrische Maschine 6 die gewünschte Drehzahl erreicht. Zeigen zusätzlich die Positionsmelder 16 an, daß das Schalten des Schaltgetriebes 4 beendet ist, so wird an den Manipulator 15 ein Signal gegeben, das bewirkt, daß die Kupplung 5 einkuppelt.

Falls während des Betriebes des Prüf Standes auch to heruntergeschaltet werden soll, muß die Versorgungsschaltung 32 in der Lage sein, die elektrische Maschine 6 kurzfristig auch auf die gewünschte höhere Drehzahl zu beschleunigen. Um in diesem Fall ein unzweckmäßiges Hin- und Herschalten zwischen den Gängen zu '⁵ vermeiden, ist es sinnvoll, die Logikschaltung 13 mit einer Hysterese zu versehen. Um eine Überdrehzahl der elektrischen Maschine 6 zu verhindern, ist es weiterhin sinnvoll, die Logikschaltung 13 so auszulegen, daß bei Überschreiten einer vom Tachogenerator 8 abgegebenen Spannung in jedem Fall ein Schaltvorgang des Schaltgetriebes 4 ausgelöst wird, auch wenn kein Schaltvorgang des zu prüfenden Kraftfahrzeugs erfolgt

In der Figur ist nicht gezeigt, daß die Logikschaltung 13 auch manuell ausgeschaltet werden kann, falls sichel ist, daß bei einer vorgesehenen Prüfung alle Wertepaart innerhalb des einem einzigen Gang des Prüfstandsge triebes zugeordneten Bereich liegen. Wird in dieserr FaII beispielsweise der zweite Gang des Schaltgetriebes 4 eingelegt, so wird dieser während der gesamter Prüfung nicht gewechselt.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf Fahrzeugprüfstände beschränkt, sie kann ebenfalls füi andere Prüfststände, wie z. B. Getriebeprüfstände zui Prüfung von Schaltgetrieben oder Differentialgetrieber verwendet werden oder für Prüfstände von kompletter Antriebssträngen. Ebenso können Motorprüfstände in der erfindungsgemäßen Weise geschaltet werden. Ir den genannten Prüfständen können statt Verbrennungsmotoren auch elektrische Motoren geprüft werden. Für einen Universalprüfstand, in dem beispielsweise sowohl Sportwagen als auch Lastkraftwagen geprüft werden können, kann es sich als nötig erweisen, das Schaltgetriebe 4 nicht nur mit zwei Gängen, sondern beispielsweise mit 4 Gängen auszurüsten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum automatischen Schalten von Getrieben in Prüfständen in Abhängigkeit von der Drehzahl der Lauftrommeln, dadurch gekennzeichnet, daß im Antriebsstrang der Lauftrorr.-meln die Veränderung des aufgebrachten Drehmoments bestimmt wird und bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmomentabfalls ein Schaltbefehl gegeben wird.

2. Verfahren zum automatischen Schalten von Getrieben in Prüfständen in Abhängigkeit von der Drehzahl der Lauftrommeln, dadurch gekennzeichnet, daß im Antriebsstrang der Lauftrommeln das aufgebrachte Drehmoment bestimmt wird und bei Durchlaufen von einem einstellbaren Minimalwert ein Schaltbefehl gegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltbefehl nur dann gegeben wird, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Lauftrommel einen von der unmittelbar vor dem Schaltvorgang aufgebrachten Zugkraft abhängigen Minimalwert überschritten hat

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder 3 mit Lauftrommeln, mit deren Welle ein Tachogenerator verbunden ist, einer Kupplung, einem Schaltgetriebe und einer Bremsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im Antriebsstrang der Lauftrommeln (1) sich eine Drehmomentenmeßwelle (2) befindet, die über ein Differenziergerät (4) mit einem Eingang einer Logikschaltung (13) verbunden ist, daß die Logikschaltung (13) in Abhängigkeit von der übertragenen Zugkraft von einem durch den Tachogenerator (7) abgebbaren Signal einschaltbar ist, von welcher Logikschaltung (13) über einen Manipulator (15) die Kupplung (5) und das Schaltgetriebe (4) steuerbar sind.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 und/oder 3 mit Lauftrommeln, mit deren Welle ein Tachogenerator verbunden ist, eine Kupplung, einem Schaltgetriebe und einer Bremsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im Antriebsstrang der Lauftrommeln (1) sich eine Drehmomentenmeßwelle (2) befindet, die über einen Komparator (31) mit einer Logikschaltung (13) verbunden ist, daß die Logikschaltung (13) in Abhängigkeit von der übertragenen Zugkraft von einem durch den Tachogenerator (7) abgegebenen Signal einschaltbar ist, von welcher Logikschaltung (13) über einen Manipulator (15) die Kupplung (5) und das Schaltgetriebe (4) steuerbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung eine elektrische Maschine (6) ist.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaltgetriebe (4) ein Festgetriebe (3) vorgeschaltet ist.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgetriebe (4) Positionsnielder (16) aufweist, die mit einem Eingang der Logikschaltung (13) verbunden sind.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines zweiten Tachogenerators (8) der an der Welle der elektrischen Maschine (6) befestigt ist, mit einem Eingang der Logikschaltung (13) verbunden ist