EP2082207A2 - Loading apparatus for a test bench - Google Patents

Loading apparatus for a test bench

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Publication number
EP2082207A2
EP2082207A2 EP07817609A EP07817609A EP2082207A2 EP 2082207 A2 EP2082207 A2 EP 2082207A2 EP 07817609 A EP07817609 A EP 07817609A EP 07817609 A EP07817609 A EP 07817609A EP 2082207 A2 EP2082207 A2 EP 2082207A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
loading
machines
machine
motor
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07817609A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oswald Elektromotoren GmbH
Original Assignee
Oswald Elektromotoren GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oswald Elektromotoren GmbH filed Critical Oswald Elektromotoren GmbH
Publication of EP2082207A2 publication Critical patent/EP2082207A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/025—Test-benches with rotational drive means and loading means; Load or drive simulation

Definitions

  • the invention relates to a loading device for a test stand for testing a device under test, in particular a transmission or an axle, in particular a switchable transmission, as well as a test stand with a loading device.
  • test benches with regard to their torque and speed behavior, for example, for later use in a vehicle.
  • a motor with internal combustion or an electric motor is used as the loading device, but the electric motor can only be operated economically up to a limited field weakening area.
  • the object of the present invention is to provide a loading device for a test bench, which allows a simple and reliable test over a wide speed range.
  • an initially mentioned loading device with at least two loading machines, wherein a first loading machine comprises a first electric motor and a second loading machine comprises a second electric motor, wherein the electric motors are each equipped for a predetermined loading area, and the loading area of the first loading machine itself differs from the loading area of the other loading machine or the other loading machines, wherein the loading machines individually connectable to the DUT or via a clutch, for transmission A torque can be connected, whereby the test area to be tested is covered.
  • the proposed loading device for an axle and / or transmission test rig for driving or braking an adjustable, low-noise and energy-saving test setup is achieved.
  • the loading device operates essentially as a direct drive. Gear units with a wide range of transmission can be tested. By combining the two engines, the drive power and thus the total power required for the test can be significantly reduced. Maintenance-intensive components are eliminated, space requirements are reduced and unwanted vibrations are reduced.
  • the coordinated choice of the load ranges of the load machines with different optimization focuses wide torque-speed ranges can be covered.
  • the motors of the load machines can be easily synchronized to an equal speed during operation and then mechanically coupled or decoupled during operation.
  • the field weakening range is now approximately 1:16, for example, if, for example, two motors with field weakening ranges approximately at 1: 4 are used.
  • the loading machines operate according to the requirements of the test conditions in motor and / or regenerative operation.
  • the loading device can be used flexibly, in particular as a drive or brake unit.
  • a simple, at the same time quiet and stable device is when the loading machines are connected to a rigid coupling and a necessary separation is made electrically via an associated inverter.
  • a very wide test range can be variably covered if the load devices can be connected and disconnected via a switchable coupling. It is advantageous if the loading machines comprises a synchronous motor or an asynchronous motor, wherein the loading areas are each set up in a predetermined manner to the test area.
  • the test apparatus thus achieves an optimum load situation in all test areas, so that a wide variety of transmissions, in particular both motor vehicle and commercial vehicle transmissions, can be tested.
  • the loading machines can be connected in parallel and / or in series with the test object.
  • a compact, space-saving design is achieved when one of the loading machines is disposed within another loading machine
  • each load machine each has a converter and in particular a pulse width modulator.
  • first loading machine is an asynchronous motor with a high corner point and the second loading machine is an asynchronous motor with a low corner point.
  • a reliable test of a wide torque / speed range for motor vehicle and commercial vehicle testing is possible if the first loading machine is a high-speed asynchronous motor and the second loading machine is a synchronous motor, in particular a low-speed torque motor.
  • the first loading machine is a synchronous motor with a momentary corner point and the second loading machine is a synchronous motor, in particular a low-speed torque motor. This makes it possible to easily test even very powerful utility vehicle transmissions.
  • the object is also solved by a test stand with a loading device according to one of the preceding claims 1 to 12, wherein the loading device is to be used as a drive device of a test object and / or as a braking device.
  • the loading machines are flexible in the field of drive device and brake device used, the advantages of the various combinations are available accordingly.
  • Fig. 3. a part of a test bench with two loading machines and rigid
  • FIG. 4 shows a part of a test stand with two loading machines and switchable coupling
  • FIG. 5 shows a part of a test stand with two loading machines and switchable coupling
  • FIG. Fig. 6 shows a part of a test bed with two loading machines and switchable coupling
  • Fig. 7 shows a part of a test bed with two loading machines and rigid
  • Coupling and Fig. 8 is a schematic torque-speed diagram.
  • Fig. 1 shows a test bed 2, in particular transmission test, for testing a device under test 17, in particular a transmission, with two loading machines 3, 4 used as a braking device for braking the device under test 17 and an electric drive 14 for driving the device under test 17.
  • the drive 14 For example, a controllable electric motor or, for example, a corresponding internal combustion engine.
  • it can comprise a loading device according to the invention with two loading machines 3, 4, wherein this is not shown in FIG.
  • FIGS. 2 to 7 can be both a drive device 14 and a brake device of the test stand.
  • the first loading machine 3 preferably comprises a high-speed electric motor, for example an asynchronous motor.
  • the second loading machine 4 preferably comprises a slow-running electric motor with a high torque, for example a synchronous motor, in particular a torque motor.
  • the electric motors can be used both in motor operation and in generator operation, in particular for braking. The transition occurs in asynchronous motors, for example, when reaching a synchronous speed.
  • the second loading machine 4 has a hollow shaft 15, so that a shaft 16 of the first loading machine 3, which is arranged behind the second loading machine 4, passes through the hollow shaft 15 to a clutch, for example a shiftable clutch 8. passed through.
  • the two loading machines can be coupled easily switchable in this way.
  • the second loading machine 4 is preferably used at low revolutions. used figures, while at the higher rotational speeds, the first loading machine 3 is used. Depending on the design of the second loading machine 4, it can, without being driven by itself, run along with the first loading machine 3 or be decoupled mechanically or electrically by means of the corresponding frequency converter, not shown.
  • the first loading machine 3 can also run with the operation of the second loading machine 4 also depending on the design even with the low number of revolutions without or with load. Acceleration is possible in particular in the case of an asynchronous motor as first loading machine 3 and a synchronous motor or asynchronous motor as second loading machine 4.
  • a torque measurement 18 for measuring the output torque from the drive.
  • a measuring device for measuring the speed can be set up.
  • the second loading machine 4 comprises an asynchronous motor 12 with a low vertex, which is a transition speed between a Speed range with a constant torque and a speed range of constant power.
  • the device is particularly advantageous to use for testing motor vehicle transmissions.
  • the first loading machine 3 comprises an asynchronous motor 13 with a high corner point
  • the second loading machine 4 comprises an asynchronous motor 12 with a low corner point, by way of example in each case with a fan 19.
  • the devices of Fig. 2 and 3 are advantageous to use in the field of motor vehicle testing.
  • Fig. 4 shows a part of a test bed 2 with two loading machines 3, 4 and a switchable clutch 8.
  • the first loading machine 3 comprises a high-speed asynchronous motor 7
  • the second loading machine 4 comprises a synchronous motor.
  • the first loading machine 3 comprises a high-speed asynchronous motor 7
  • the second loading machine 4 comprises a synchronous motor, in particular a torque motor.
  • the second loading machine 4 is located for the most part within the first loading machine 3, whereby a much more compact design is achieved while full performance of the engines.
  • the devices from FIGS. 4 and 5 are advantageously to be used for motor vehicle and / or commercial vehicle tests.
  • the first loading machine 3 comprises a high-speed synchronous motor 5
  • the second loading machine 4 comprises a synchronous motor 6 in the form of a torque motor.
  • the first loading machine 3 comprises a synchronous motor 11 with a higher corner point
  • the second loading machine 4 comprises a synchronous motor 6 in the form of a torque motor.
  • the second load machine 4 with the lower corner speed can be electrically separated from the corresponding inverter, not shown, to avoid overvoltages in the inverter.
  • the mechanical coupling can be maintained by this procedure, so that the second loading machine 4 rotates without current even at higher speeds. Taking into account the speed ranges, the devices from FIGS. 6 and 7 are to be used advantageously in areas of commercial vehicle tests.
  • Fig. 8 shows a schematic torque-speed diagram of a loading device consisting for example of two loading machines 3, 4, wherein more loading machines can work together.
  • the test area shown For example, the test range of a axle drive of a commercial vehicle, with PWK gearboxes would range up to about 10,000 Nm at about 10,000 rev / min, but also larger areas could be tested if corresponding loading machines would be assembled according to the invention.
  • the torque-responsiveness 22 of the first load machine has a high vertex, with the torques provided being lower than the second load machine, but can be delivered up to a higher speed range.
  • the torque-speed behavior 23 of the second load machine has a low vertex. The possible torques are higher according to their absolute values than with the first load machine but can only be provided in a lower speed range.
  • the loading machines can be operated according to the currently required speed value fauxkuppelt or used separately by the clutch or the inverter.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

Loading apparatus (1) for a test bench (2) for testing a test object (17), with at least two loading machines (3, 4), wherein a first loading machine (3) comprises a first electric motor and a second loading machine (4) comprises a second electric motor, wherein the electric motors are each equipped for a predetermined loading range, and the loading range of the first loading machine (3) differs from the loading range of the second loading machine (4) or the other loading machines, wherein the loading machines (3, 4) can be connected individually to the test object (17) and/or can be connected via a coupling so as to transmit a torque, as a result of which a test region to be tested of the test object (17) is substantially completely covered.

Description

Belastungsvorrichtung für einen Prüfstand Loading device for a test stand
Die Erfindung betrifft eine Beiastungsvorrichtung für einen Prüfstand zum Prüfen eines Prüflings, insbesondere eines Getriebes oder einer Achse, insbesondere eines schaltbaren Getriebes, sowie einen Prüfstand mit einer Belastungsvorrichtung.The invention relates to a loading device for a test stand for testing a device under test, in particular a transmission or an axle, in particular a switchable transmission, as well as a test stand with a loading device.
Achsen und Getriebe werden in Prüfständen bezüglich ihres Drehmoment- und Drehzahlverhaltens beispielsweise für den späteren Einsatz in einem Fahrzeug getestet. In Prüfständen des Stands der Technik wird beispielsweise als Belastungsvorrichtung ein Motor mit innerer Verbrennung oder ein Elektromotor eingesetzt, wobei der Elektromotor jedoch wirtschaftlich nur bis zu einem begrenzten Feldschwächebereich zu betreiben ist.Axles and transmissions are tested in test benches with regard to their torque and speed behavior, for example, for later use in a vehicle. In test benches of the prior art, for example, a motor with internal combustion or an electric motor is used as the loading device, but the electric motor can only be operated economically up to a limited field weakening area.
Nachteilig erweist sich hierbei, dass die hiermit ausgerüsteten Prüfstände aufwendig und schwingungsanfällig sind und einen hohen Platzbedarf haben.The disadvantage here proves that the hereby equipped test benches are complex and susceptible to vibration and have a lot of space.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Belastungsvorrichtung für einen Prüfstand bereitzustellen, die eine einfache und zuverlässige Prüfung über einen weiten Drehzahlbereich ermöglicht.The object of the present invention is to provide a loading device for a test bench, which allows a simple and reliable test over a wide speed range.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine einleitend angeführte Belastungsvorrichtung, mit zumindest zwei Belastungsmaschinen, wobei eine erste Belastungsmaschine einen ersten Elektromotor und eine zweite Belastungsmaschine einen zweiten Elektromotor umfasst, wobei die Elektromotoren jeweils für einen vorbestimmten Belastungsbereich ausgestattet sind, und sich der Belastungsbereich der ersten Belastungsmaschine sich von dem Belastungsbereich der anderen Belastungsmaschine bzw. der anderen Belastungsmaschinen unterscheidet, wobei die Belastungsmaschinen einzeln an den Prüfling anschließbar oder über eine Kupplung, zur Übertragung eines Drehmoments verbindbar sind, wodurch der zu testende Prüfbereich abgedeckt ist.The object is achieved by an initially mentioned loading device, with at least two loading machines, wherein a first loading machine comprises a first electric motor and a second loading machine comprises a second electric motor, wherein the electric motors are each equipped for a predetermined loading area, and the loading area of the first loading machine itself differs from the loading area of the other loading machine or the other loading machines, wherein the loading machines individually connectable to the DUT or via a clutch, for transmission A torque can be connected, whereby the test area to be tested is covered.
Durch die vorgeschlagene Belastungsvorrichtung für einen Achs- und /oder Getriebeprüfstand zum Antreiben- bzw. Bremsen wird ein regelbarer, geräuscharmer und energiesparender Prüfaufbau erreicht. Die Belastungsvorrichtung arbeitet im wesentlichen als Direktantrieb. Es können Getriebe mit einem weiten Übersetzungsbereich geprüft werden. Durch die Kombination der beiden Motoren kann die Antriebsleistung und damit die für die Prüfung erforderliche Gesamtleistung deutlich reduziert werden. Wartungsintensive Bauteile entfallen, der Platzbedarf wird kleiner und unerwünschte Schwingungen werden reduziert. Durch die abgestimmte Wahl der Belastungsbereiche der Belastungsmaschinen mit unterschiedlichen Optimierungsschwerpunkten können weite Drehmoment-Drehzahlbereiche abgedeckt werden. Die Motoren der Belastungsmaschinen können im Betrieb einfach auf eine gleiche Drehzahl synchronisiert werden und dann während des Betriebs mechanisch gekoppelt oder entkoppelt werden. Beispielhaft liegt der Feldschwächebereich nun beispielsweise bei etwa 1 :16, falls beispielsweise zwei Motoren mit Feldschwächbereichen etwa bei 1 :4 eingesetzt werden. Die Belastungsvorrichtung liefert Antriebe bzw. Bremsen, die die gleiche Leistung P=Mxn bei hohen Momenten mit niedrigen Drehzahlen bis zu niedrigen Momenten mit hohen Drehzahlen abdecken.The proposed loading device for an axle and / or transmission test rig for driving or braking an adjustable, low-noise and energy-saving test setup is achieved. The loading device operates essentially as a direct drive. Gear units with a wide range of transmission can be tested. By combining the two engines, the drive power and thus the total power required for the test can be significantly reduced. Maintenance-intensive components are eliminated, space requirements are reduced and unwanted vibrations are reduced. The coordinated choice of the load ranges of the load machines with different optimization focuses wide torque-speed ranges can be covered. The motors of the load machines can be easily synchronized to an equal speed during operation and then mechanically coupled or decoupled during operation. By way of example, the field weakening range is now approximately 1:16, for example, if, for example, two motors with field weakening ranges approximately at 1: 4 are used. The loading device provides drives or brakes that cover the same power P = Mxn at high torque at low speeds up to low torque at high speeds.
Vorteilhaft ist es, wenn die Belastungsmaschinen je nach Anforderung der Prüfbedingungen im motorischen und/oder generatorischen Betrieb arbeiten. Auf diese Weise kann die Belastungsvorrichtung flexibel, insbesondere als Antriebs- oder Bremseinheit eingesetzt werden.It is advantageous if the loading machines operate according to the requirements of the test conditions in motor and / or regenerative operation. In this way, the loading device can be used flexibly, in particular as a drive or brake unit.
Eine einfache, zugleich leise und stabile Vorrichtung liegt vor, wenn die Belastungsmaschinen mit einer starren Kupplung verbunden sind und eine bedarfsweise Trennung elektrisch über einen zugeordneten Umrichter vorzunehmen ist.A simple, at the same time quiet and stable device is when the loading machines are connected to a rigid coupling and a necessary separation is made electrically via an associated inverter.
Ein sehr großer Prüfbereich ist variabel abdeckbar, wenn die Belastungsvorrichtungen über eine schaltbare Kupplung verbindbar und trennbar sind. Vorteilhaft ist es, wenn die Belastungsmaschinen einen Synchronmotor oder einen Asynchronmotor umfasst, wobei die Belastungsbereiche jeweils vorbestimmt auf den Prüfbereich eingerichtet sind.A very wide test range can be variably covered if the load devices can be connected and disconnected via a switchable coupling. It is advantageous if the loading machines comprises a synchronous motor or an asynchronous motor, wherein the loading areas are each set up in a predetermined manner to the test area.
Ein sehr weiter Prüfbereich wird abgedeckt, wenn die erste Belastungsmaschine einen Belastungsbereich mit niedrigen Drehmomenten bei hohen Drehzahlen und die zweite Belastungsmaschine einen Belastungsbereich mit hohen Drehmomenten bei niedrigen Drehzahlen aufweist. Die Prüfvorrichtung erreicht damit in allen Prüfbereichen eine optimale Belastungssituation, so dass Getriebe verschiedenster Art, ins- besondere sowohl Kraftfahrzeug- als auch Nutzfahrzeuggetriebe getestet werden können.A very wide range of testing is covered when the first loading machine has a low torque load range at high speeds and the second load machine has a high torque load range at low speeds. The test apparatus thus achieves an optimum load situation in all test areas, so that a wide variety of transmissions, in particular both motor vehicle and commercial vehicle transmissions, can be tested.
Vorteilhaft ist es, wenn die Belastungsmaschinen parallel und/oder in Reihe mit dem Prüfling verbindbar sind.It is advantageous if the loading machines can be connected in parallel and / or in series with the test object.
Eine kompakte, platzsparende Bauweise wird erreicht, wenn eine der Belastungsmaschinen innerhalb einer anderen Belastungsmaschine angeordnet istA compact, space-saving design is achieved when one of the loading machines is disposed within another loading machine
Eine schnelle, individuell einstellbare und sichere Steuerung ist möglich, wenn jede Belastungsmaschine jeweils einen Umrichter und insbesondere einen Pulsweitenmodulator, aufweist.A fast, individually adjustable and safe control is possible if each load machine each has a converter and in particular a pulse width modulator.
Eine umfassende Prüfung insbesondere im Kraftfahrzeugbereich ist möglich, wenn die erste Belastungsmaschine ein schnelllaufender Asynchronmotor und die zweite Belastungsmaschine ein Asynchronmotor mit einem niedrigen Eckpunkt ist.A comprehensive test, especially in the automotive sector, is possible if the first loading machine is a high-speed asynchronous motor and the second loading machine is an asynchronous motor with a low corner point.
Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn die erste Belastungsmaschine ein Asynchronmotor mit einem hohen Eckpunkt und die zweite Belastungsmaschine ein Asynchronmotor mit einem niedrigen Eckpunkt ist. - A -It is likewise advantageous if the first loading machine is an asynchronous motor with a high corner point and the second loading machine is an asynchronous motor with a low corner point. - A -
Eine sichere Prüfung eines weiten Drehmoment/Drehzahlbereichs zur Kraftfahrzeug- und Nutzfahrzeugprüfung ist möglich, wenn die erste Beiastungsmaschine ein schnelllaufender Asynchronmotor und die zweite Belastungsmaschine ein Synchronmotor, insbesondere ein langsamlaufender Torquemotor ist.A reliable test of a wide torque / speed range for motor vehicle and commercial vehicle testing is possible if the first loading machine is a high-speed asynchronous motor and the second loading machine is a synchronous motor, in particular a low-speed torque motor.
Vorteilhaft! ist es ebenfalls, wenn die erste Belastungsmaschine ein Synchronmotor mit einemitoohen Eckpunkt und die zweite Belastungsmaschine ein Synchronmotor, insbesondere ein langsamlaufender Torquemotor ist. Hierdurch können auch sehr starkeJfützfahrzeuggetriebe einfach getestet werden.Advantageous! it is also when the first loading machine is a synchronous motor with a momentary corner point and the second loading machine is a synchronous motor, in particular a low-speed torque motor. This makes it possible to easily test even very powerful utility vehicle transmissions.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöste durch einen Prüfstand mit einer Belastungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 12, wobei die Belastungsvorrichtung als Antriebsvorrichtung eines Prüflings und/oder als Bremsvorrichtung einzusetzen ist. Die Belastungsmaschinen sind dabei flexibel in den Bereich Antriebsvorrichtung und Bremsvorrichtung einsetzbar, wobei die Vorteile der verschiedenen Kombinationen entsprechend vorhanden sind.The object is also solved by a test stand with a loading device according to one of the preceding claims 1 to 12, wherein the loading device is to be used as a drive device of a test object and / or as a braking device. The loading machines are flexible in the field of drive device and brake device used, the advantages of the various combinations are available accordingly.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert sind.Further features and advantages of the invention will become apparent from the claims and the following description in which embodiments of the subject invention in conjunction with the drawings are explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Prüfstand zum Prüfen eines Prüflings,1 shows a test stand for testing a test specimen,
Fig. 2 einen Teil eines Prüfstandes mit zwei Belastungsmaschinen und schalt- barer Kupplung,2 a part of a test stand with two loading machines and switchable coupling,
Fig. 3 . einen Teil eines Prüfstandes mit zwei Belastungsmaschinen und starreFig. 3. a part of a test bench with two loading machines and rigid
Kupplung,Clutch,
Fig. 4 einen Teil eines Prüfstandes mit zwei Belastungsmaschinen und schaltbare Kupplung, Fig. 5 einen Teil eines Prüfstandes mit zwei Belastungsmaschinen und schaltbarer Kupplung, Fig. 6 einen Teil eines Prüfstandes mit zwei Belastungsmaschinen und schaltbarer Kupplung, Fig. 7 einen Teil eines Prüfstandes mit zwei Belastungsmaschinen und starrer4 shows a part of a test stand with two loading machines and switchable coupling, FIG. 5 shows a part of a test stand with two loading machines and switchable coupling, FIG. Fig. 6 shows a part of a test bed with two loading machines and switchable coupling, Fig. 7 shows a part of a test bed with two loading machines and rigid
Kupplung und Fig. 8 eine schematische Drehmoment-Drehzahl-Darstellung.Coupling and Fig. 8 is a schematic torque-speed diagram.
Fig. 1 zeigt einen Prüfstand 2, insbesondere Getriebeprüfstand, zum Prüfen eines Prüflings 17, insbesondere eines Getriebes, mit zwei Belastungsmaschinen 3, 4 eingesetzt als Bremsvorrichtung zum Bremsen des Prüflings 17 und einem elektrischen Antrieb 14 zum Antreiben des Prüflings 17. Der Antrieb 14 ist beispielsweise ein regelbarer Elektromotor oder beispielsweise ein entsprechender Verbrennungsmotor. Vorteilhaft, insbesondere bei Achsgetrieben, kann er jedoch eine erfindungsgemäße Belastungsvorrichtung mit zwei Belastungsmaschinen 3, 4 umfassen, wobei dies in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Die nachfolgenden Fig. 2 bis 7 können sowohl eine Antriebsvorrichtung 14 wie eine Bremsvorrichtung des Prüfstands sein.Fig. 1 shows a test bed 2, in particular transmission test, for testing a device under test 17, in particular a transmission, with two loading machines 3, 4 used as a braking device for braking the device under test 17 and an electric drive 14 for driving the device under test 17. The drive 14 For example, a controllable electric motor or, for example, a corresponding internal combustion engine. Advantageously, however, in particular with axle drives, it can comprise a loading device according to the invention with two loading machines 3, 4, wherein this is not shown in FIG. The following FIGS. 2 to 7 can be both a drive device 14 and a brake device of the test stand.
Die erste Belastungsmaschine 3 umfasst vorzugsweise einen schnelllaufenden Elektromotor beispielsweise einen Asynchronmotor. Die zweite Belastungsmaschine 4 umfasst vorzugsweise einen langsam laufenden Elektromotor mit einem hohen Drehmoment, beispielsweise einen Synchronmotor, insbesondere einen Torquemotor. Die Elektromotoren können dabei sowohl im motorischen Betrieb als auch im generatorischen Betrieb, insbesondere zum Bremsen, eingesetzt werden. Der Übergang erfolgt bei Asynchronmotoren beispielsweise bei einem Erreichen einer synchronen Drehzahl.The first loading machine 3 preferably comprises a high-speed electric motor, for example an asynchronous motor. The second loading machine 4 preferably comprises a slow-running electric motor with a high torque, for example a synchronous motor, in particular a torque motor. The electric motors can be used both in motor operation and in generator operation, in particular for braking. The transition occurs in asynchronous motors, for example, when reaching a synchronous speed.
Weitere Beispiele von Belastungsmaschinenkombinationen sind in den Fig. 2-7 dargestellt. Im Beispiel aus Fig. 1 weist die zweite Belastungsmaschine 4 eine Hohlwelle 15 auf, so dass eine Welle 16 der ersten Belastungsmaschine 3, die hinter der zweiten Belastungsmaschine 4 angeordnet ist, durch die Hohlwelle 15 hindurch zu einer Kupplung, beispielsweise einer schaltbaren Kupplung 8, hindurchreicht. Die beiden Belastungsmaschinen können auf diese Weise leicht schaltbar gekoppelt werden. Die zweite Belastungsmaschine 4 wird vorzugsweise bei niedrigen Umdre- hungszahlen eingesetzt, während bei den höheren Umdrehungszahlen die erste Belastungsmaschine 3 eingesetzt wird. Je nach Auslegung der zweiten Belastungsmaschine 4 kann diese, ohne dass sie selbst angetrieben wird, mit der ersten Belastungsmaschine 3 mitlaufen oder mechanisch oder elektrisch mittels des entsprechenden, nicht dargestellten Frequenzumrichters abgekoppelt werden. Die erste Be- lastungsmaschine 3 kann bei dem Betreiben der zweiten Belastungsmaschine 4 ebenfalls je nach Auslegung auch bei den niedrigen Umdrehungszahlen ohne oder mit Belastung mitlaufen. Das Mitlaufen ist insbesondere bei einem Asynchronmotor als erster Belastungsmaschine 3 und einem Synchronmotor oder Asynchronmotor als zweiter Belastungsmaschine 4 möglich. Zur Abstimmung der Drehmomente zwi- sehen Antrieb 14, Prüfling 17 und Belastungsmaschinen ist beispielhaft eine Drehmomentmessung 18 zur Messung des vom Antrieb abgegebenen Drehmoments zwischengeschaltet. Darüberhinaus kann noch eine Messvorrichtung zur Messung der Drehzahl eingerichtet werden.Further examples of loading machine combinations are shown in Figs. 2-7. In the example from FIG. 1, the second loading machine 4 has a hollow shaft 15, so that a shaft 16 of the first loading machine 3, which is arranged behind the second loading machine 4, passes through the hollow shaft 15 to a clutch, for example a shiftable clutch 8. passed through. The two loading machines can be coupled easily switchable in this way. The second loading machine 4 is preferably used at low revolutions. used figures, while at the higher rotational speeds, the first loading machine 3 is used. Depending on the design of the second loading machine 4, it can, without being driven by itself, run along with the first loading machine 3 or be decoupled mechanically or electrically by means of the corresponding frequency converter, not shown. The first loading machine 3 can also run with the operation of the second loading machine 4 also depending on the design even with the low number of revolutions without or with load. Acceleration is possible in particular in the case of an asynchronous motor as first loading machine 3 and a synchronous motor or asynchronous motor as second loading machine 4. To tune the torque between see drive 14, DUT 17 and loading machines is exemplified a torque measurement 18 for measuring the output torque from the drive. In addition, a measuring device for measuring the speed can be set up.
Fig. 2 zeigt einen Teil eines Prüfstandes 2 mit zwei Belastungsmaschinen 3, 4 und einer schaltbaren Kupplung 8. Die erste Beiastungsmaschine 3 umfasst einen schnelllaufenden Asynchronmotor 7, die zweite Belastungsmaschine 4 umfasst einen Asynchronmotor 12 mit einem niedrigem Eckpunkt, der dabei einer Übergangsdrehzahl zwischen einem Drehzahlbereich mit einem konstanten Drehmoment und einem Drehzahlbereich konstanter Leistung. Die Vorrichtung ist insbesondere vorteilhaft zum Testen von Kraftfahrzeuggetrieben einzusetzen.2 shows a part of a test bed 2 with two loading machines 3, 4 and a switchable clutch 8. The first loading machine 3 comprises a high-speed asynchronous motor 7, the second loading machine 4 comprises an asynchronous motor 12 with a low vertex, which is a transition speed between a Speed range with a constant torque and a speed range of constant power. The device is particularly advantageous to use for testing motor vehicle transmissions.
Fig. 3 zeigt einen Teil eines Prüfstandes mit zwei Belastungsmaschinen 3, 4 und einer starren Kupplung 10. Die erste Belastungsmaschine 3 umfasst einen Asyn- chronmotor 13 mit einem hohen Eckpunkt, die zweite Belastungsmaschine 4 umfasst einen Asynchronmotor 12 mit einem niedrigen Eckpunkt, beispielhaft jeweils mit einem Lüfter 19. Die Vorrichtungen aus Fig. 2 und 3 sind vorteilhaft im Bereich von Kraftfahrzeugprüfungen einzusetzen.3 shows a part of a test stand with two loading machines 3, 4 and a rigid coupling 10. The first loading machine 3 comprises an asynchronous motor 13 with a high corner point, the second loading machine 4 comprises an asynchronous motor 12 with a low corner point, by way of example in each case with a fan 19. The devices of Fig. 2 and 3 are advantageous to use in the field of motor vehicle testing.
Fig. 4 zeigt einen Teil eines Prüfstandes 2 mit zwei Belastungsmaschinen 3, 4 und einer schaltbaren Kupplung 8. Die erste Belastungsmaschine 3 umfasst einen schnelllaufender Asynchronmotor 7, die zweite Belastungsmaschine 4 umfasst einen Synchronmotor.Fig. 4 shows a part of a test bed 2 with two loading machines 3, 4 and a switchable clutch 8. The first loading machine 3 comprises a high-speed asynchronous motor 7, the second loading machine 4 comprises a synchronous motor.
Fig. 5 zeigt einen Teil eines Prüfstandes 2 mit zwei Belastungsmaschinen 3, 4 und einer schaltbaren Kupplung 8. Die erste Belastungsmaschine 3 umfasst einen schnelllaufenden Asynchronmotor 7, die zweite Belastungsmaschine 4 umfasst einen Synchronmotor, insbesondere einen Torquemotor. Die zweite Belastungsmaschine 4 ist zum überwiegenden Teil innerhalb der ersten Belastungsmaschine 3 angeordnet, wodurch eine wesentlich kompaktere Bauform bei gleichzeitiger voller Leistungsfähigkeit der Motoren erreicht wird. Die Vorrichtungen aus Fig. 4 und 5 sind vorteil- haft zu Kraftfahrzeug- und/oder Nutzfahrzeugtests einzusetzen.5 shows a part of a test stand 2 with two loading machines 3, 4 and a shiftable clutch 8. The first loading machine 3 comprises a high-speed asynchronous motor 7, the second loading machine 4 comprises a synchronous motor, in particular a torque motor. The second loading machine 4 is located for the most part within the first loading machine 3, whereby a much more compact design is achieved while full performance of the engines. The devices from FIGS. 4 and 5 are advantageously to be used for motor vehicle and / or commercial vehicle tests.
Fig. 6 zeigt einen Teil eines Prüfstandes 2 mit zwei Belastungsmaschinen 3, 4 und einer schaltbaren Kupplung 8. Die erste Belastungsmaschine 3 umfasst einen schnelllaufenden Synchronmotor 5, die zweite Belastungsmaschine 4 umfasst einen Synchronmotor 6 in Form eines Torquemotors.6 shows a part of a test stand 2 with two loading machines 3, 4 and a switchable clutch 8. The first loading machine 3 comprises a high-speed synchronous motor 5, the second loading machine 4 comprises a synchronous motor 6 in the form of a torque motor.
Fig. 7 zeigt einen Teil eines Prüfstandes 2 mit zwei Belastungsmaschinen 3, 4 und einer starren Kupplung 10. Die erste Belastungsmaschine 3 umfasst einen Synchronmotor 11 mit einem höheren Eckpunkt, die zweite Belastungsmaschine 4 umfasst einen Synchronmotor 6 in Form eines Torquemotors. Bei dem Betrieb bei höheren Drehzahlen kann die zweite Belastungsmaschine 4 mit der niedrigeren Eckdrehzahl elektrisch vom entsprechenden nicht dargestellten Umrichter getrennt werden, um Überspannungen im Umrichter zu vermeiden. Die mechanische Kupplung kann durch diese Vorgehensweise beibehalten werden, so dass die zweite Belastungsma- schine 4 auch bei höheren Drehzahlen unbestromt mitdreht. Die Vorrichtungen aus Fig. 6 und 7 sind unter Berücksichtigung der Drehzahlbereiche vorteilhaft in Bereichen von Nutzfahrzeugtests einzusetzen.7 shows a part of a test stand 2 with two loading machines 3, 4 and a rigid coupling 10. The first loading machine 3 comprises a synchronous motor 11 with a higher corner point, the second loading machine 4 comprises a synchronous motor 6 in the form of a torque motor. When operating at higher speeds, the second load machine 4 with the lower corner speed can be electrically separated from the corresponding inverter, not shown, to avoid overvoltages in the inverter. The mechanical coupling can be maintained by this procedure, so that the second loading machine 4 rotates without current even at higher speeds. Taking into account the speed ranges, the devices from FIGS. 6 and 7 are to be used advantageously in areas of commercial vehicle tests.
Fig. 8 zeigt eine schematische Drehmoment-Drehzahl-Darstellung einer Belastungs- Vorrichtung bestehend beispielhaft aus zwei Belastungsmaschinen 3, 4, wobei auch mehr Belastungsmaschinen zusammenwirken können. Der dargestellte Prüfbereich umfasst beispielhaft den Prüfbereich eines Achsabtriebs eines Nutzfahrzeuges, wobei bei PWK-Getrieben der Prüfbereich bis ca. 10.000 Nm bei etwa 10.000 U/min reichen würde, wobei aber auch größere Bereiche geprüft werden könnten, wenn entsprechende Belastungsmaschinen erfindungsgemäß zusammengebaut würden. Das Drehmoment-Drehzahlverhalten 22 der ersten Belastungsmaschine besitzt einen hohen Eckpunkt, wobei die bereitgestellten Drehmomente niedriger liegen, als bei der zweiten Belastungsmaschine, jedoch bis zu einem höheren Drehzahlbereich geliefert werden können. Das Drehmoment-Drehzahlverhalten 23 der zweiten Belastungsmaschine besitzt einen niedrigen Eckpunkt. Die möglichen Drehmomente liegen entsprechend ihrer absoluten Werte höher als bei der ersten Belastungs- maschine können aber nur in einem niedrigeren Drehzahlbereich bereitgestellt werden. Durch die erfindungsgemäße Kombination des Drehmoment-Drehzahlverhaltens 22, 23 der beiden Belastungsmaschinen 3, 4 wird ein wesentlich größere Bereich darstellbar, dessen Drehmoment-Drehzahlverhalten 21 in Fig. 8 abgebildet ist und der den gesamten Bedarf zur Abdeckung eines beispielhaft dargestellten Prüfbereichs 20 leicht erfüllt. Hierzu können die Belastungsmaschinen je nach aktuell benötigten Drehzahlwert zusammenkuppelt betrieben oder durch die Kupplung bzw. den Umrichter getrennt eingesetzt werden. Fig. 8 shows a schematic torque-speed diagram of a loading device consisting for example of two loading machines 3, 4, wherein more loading machines can work together. The test area shown For example, the test range of a axle drive of a commercial vehicle, with PWK gearboxes would range up to about 10,000 Nm at about 10,000 rev / min, but also larger areas could be tested if corresponding loading machines would be assembled according to the invention. The torque-responsiveness 22 of the first load machine has a high vertex, with the torques provided being lower than the second load machine, but can be delivered up to a higher speed range. The torque-speed behavior 23 of the second load machine has a low vertex. The possible torques are higher according to their absolute values than with the first load machine but can only be provided in a lower speed range. The inventive combination of the torque-speed behavior 22, 23 of the two loading machines 3, 4, a much larger area can be displayed, the torque-speed behavior 21 is shown in Fig. 8 and easily meets the entire need to cover a test area 20 exemplified. For this purpose, the loading machines can be operated according to the currently required speed value zusammenkuppelt or used separately by the clutch or the inverter.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS
I Belastungsvorrichtung 2 PrüfstandI loading device 2 test stand
3 erste Belastungsmaschine3 first loading machine
4 zweite Belastungsmaschine4 second loading machine
5 schnelllaufender Synchronmotor5 high-speed synchronous motor
6 Torquemotor 7 schnelllaufender Asynchronmotor6 Torque motor 7 high-speed asynchronous motor
8 schaltbare Kupplung8 switchable coupling
9 Anschlussflansch9 connection flange
10 starre Kupplung10 rigid coupling
I 1 Synchronmotor mit höherem Eckpunkt 12 Asynchronmotor mit niedrigem EckpunktI 1 Synchronous motor with higher corner point 12 Asynchronous motor with low corner point
13 Asynchronmotor mit hohem Eckpunkt13 asynchronous motor with high corner point
14 Antriebsvorrichtung14 drive device
15 Hohlwelle15 hollow shaft
16 Welle 17 Prüfling16 shaft 17 test object
18 Drehmomentmessung18 torque measurement
19 Lüfter19 fans
20 Prüfbereich20 test area
21 Drehmoment-Drehzahlverhalten 22 Drehmoment-Drehzahlverhalten21 Torque-speed behavior 22 Torque-speed behavior
23 Drehmoment-Drehzahlverhalten 23 torque-speed behavior

Claims

ANSPRÜCHE
1. Belastungsvorrichtung (1) für einen Prüfstand (2) zum Prüfen eines Prüflings (17), insbesondere eines Getriebes oder einer Achse, insbesondere eines schaltbaren Getriebes, mit zumindest zwei Belastungsmaschinen (3, 4), wobei eine erste Belastungsmaschine (3) einen ersten Elektromotor und eine zweite Belastungsmaschine (4) einen zweiten Elektromotor umfasst, wobei die Elektromotoren jeweils für einen vorbestimmten Belastungsbereich ausgestattet sind, und sich der Belastungsbereich der ersten Belastungsmaschine (3) von dem Belastungsbereich der zweiten Belastungsmaschine (4) bzw. der anderen Belastungsmaschinen unterscheidet, wobei die Belastungsmaschinen (3, 4) einzeln an den Prüfling (17) anschließbar und/- oder über eine Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments verbindbar sind, wo- durch ein zu testender Prüfbereich des Prüflings (17) im wesentlichen vollständig abgedeckt ist.1. loading device (1) for a test stand (2) for testing a DUT (17), in particular a transmission or an axle, in particular a switchable transmission, with at least two loading machines (3, 4), wherein a first loading machine (3) a first electric motor and a second loading machine (4) comprises a second electric motor, wherein the electric motors are each equipped for a predetermined load range, and the load range of the first loading machine (3) from the load range of the second loading machine (4) and the other loading machines different wherein the loading machines (3, 4) can be connected individually to the test piece (17) and / or connected via a coupling for transmitting a torque, whereby a test area of the test piece (17) to be tested is substantially completely covered.
2. Belastungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsmaschinen (3, 4) je nach Anforderung der Prüfbedingungen im motori- sehen und/oder generatorischen Betrieb arbeiten.2. Loading device according to claim 1, characterized in that the loading machines (3, 4) depending on the requirements of the test conditions in the motor- see and / or regenerative operation operate.
3. Belastungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsmaschinen (3, 4) mit einer starren Kupplung (10) verbunden sind und eine bedarfsweise Trennung, insbesondere bei Über-/Unterschreiten eines vor- bestimmten Drehzahlbereiches, elektrisch über einen zugeordneten Umrichter vorzunehmen ist.3. Loading device according to claim 1 or 2, characterized in that the loading machines (3, 4) with a rigid coupling (10) are connected and a required separation, in particular when exceeding or falling below a predetermined speed range, electrically via an associated Inverter is to make.
4. Belastungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsmaschinen über eine schaltbare Kupplung (8) verbind- bar und trennbar sind. 4. Loading device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the loading machines via a switchable coupling (8) are connectable and separable.
5. Belastungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsmaschinen einen Synchronmotor oder einen Asynchronmotor umfassen, wobei die Belastungsbereiche jeweils vorbestimmt einander ergänzend auf den Prüfbereich eingerichtet sind.5. Loading device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the loading machines comprise a synchronous motor or an asynchronous motor, wherein the loading areas are each set up in a predetermined manner complementary to the test area.
6. Belastungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Belastungsmaschine (3) einen Belastungsbereich mit niedrigen Drehmomenten bei hohen Drehzahlen und die zweite Belastungsmaschine (4) einen Belastungsbereich mit hohen Drehmomenten bei niedrigen Drehzahlen aufweist.6. Loading device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first loading machine (3) has a loading area with low torques at high speeds and the second loading machine (4) has a loading area with high torques at low speeds.
7. Belastungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsmaschinen parallel und/oder in Reihe mit dem Prüfling verbindbar sind.7. Loading device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the loading machines are connected in parallel and / or in series with the specimen.
8. Belastungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Belastungsmaschinen innerhalb einer anderen Belastungsmaschine angeordnet ist.8. Loading device according to one of claims 1 to 7, characterized in that one of the loading machines is arranged within another loading machine.
9. Belastungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass jede Belastungsmaschine jeweils einen Umrichter und insbesondere einen Pulsweitenmodulator, aufweist.9. Loading device according to one of claims 1 to 8, characterized in that each loading machine each having a converter and in particular a pulse width modulator.
10. Belastungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Belastungsmaschine (3) ein schnelllaufender Asynchron- motor und die zweite Belastungsmaschine (4) ein Asynchronmotor mit einem niedrigen Eckpunkt ist.10. Loading device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the first loading machine (3) is a high-speed asynchronous motor and the second loading machine (4) is an asynchronous motor with a low vertex.
11. Belastungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Belastungsmaschine (3) ein schnelllaufender Asynchron- motor und die zweite Belastungsmaschine (4) ein Synchronmotor, insbesondere ein langsamlaufender Torquemotor ist. 11. Loading device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the first loading machine (3) is a high-speed asynchronous motor and the second loading machine (4) is a synchronous motor, in particular a low-speed torque motor.
12. Belastungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Belastungsmaschine (3) ein Synchronmotor mit einem hohen Eckpunkt und die zweite Belastungsmaschine (4) ein Synchronmotor, insbesondere ein langsamlaufender Torquemotor ist.12. Loading device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the first loading machine (3) is a synchronous motor with a high vertex and the second loading machine (4) is a synchronous motor, in particular a low-speed torque motor.
13. Prüfstand mit einer Belastungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 12, wobei die Belastungsvorrichtung (1) und/oder einzelne Belastungsmaschinen (3, 4) als Antriebsvorrichtung (14) eines Prüflings (17) und/oder als Bremsvorrichtung einzusetzen ist. 13 test stand with a loading device (1) according to one of the preceding claims 1 to 12, wherein the loading device (1) and / or individual loading machines (3, 4) as a drive device (14) of a test specimen (17) and / or use as a braking device is.
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