KR101886665B1

KR101886665B1 - 테스트 리그 및 기어박스를 테스트하는 방법

Info

Publication number: KR101886665B1
Application number: KR1020120109701A
Authority: KR
Inventors: 마르꾸 럼마꼬
Original assignee: 모벤타스 기어스 오와이
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2018-08-08
Also published as: EP2574898B1; CN103063430B; EP2574898A1; ES2684822T3; CN103063430A; KR20130035248A; DK2574898T3

Abstract

테스트 리그는 테스트되는 기어박스(115)의 입력 및 출력축에 연결되는 기어 시스템(101), 기어 시스템과 기어박스를 구동하기 위한 적어도 하나의 구동모터(104, 105), 테스트되는 기어박스에 테스트 토크를 인가하기 위한 로딩장비(106, 107, 108), 및 기어 시스템과 테스트되는 기어박스와 함께 적어도 두 개의 기계식 폐동력루프를 구성하는 적어도 두 개의 동력전달축을 포함한다. 하나가 아닌 두 개 이상의 기계식 폐동력루프가 마련됨에 따라, 테스트 리그는 단일의 기계식 폐동력루프를 구비하는 테스트 리그보다 경제적으로 보다 효율적이고 용이하게 구축될 수 있다.

Description

테스트 리그 및 기어박스를 테스트하는 방법{A test rig and a method for testing gearboxes}

본 발명은 기어박스용 테스트 리그 및 기어박스를 테스트하기 위한 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 테스트 리그 및 테스트 되는 기어박스의 기계적인 손실 만을 공급하는 기계식 폐동력로프에 기반하는 테스트 리그에 관한 것이다.

현대의 기어박스들에 대한 요건들을 충족하기 위하여 여러번의 요구가 있었다. 기어박스는 효율적이어야 하고, 내구성이 우수해야 하며, 충분히 작아야 하며, 조용하고, 조작하기 용이해야만 한다. 또한, 기어박스는 비용적으로도 경제성이 있어야 한다. 최근 몇 년 동안 분석 및 시뮬레이션이 발전했음에도 불구하고, 여전히 실험이 필수적이다. 기어박스의 부하용량(load carrying capacity)를 초과하는 경우에 다양한 오류모드(mode of failure)가 발생할 수 있다. 톱니 파손, 과도한 마모 뿐만 아니라 피팅(pittings) 및 마이크로-피팅(micro-pittings) 또는 심지어 흠자국(scuffing) 까지도 잠재적인 문제가 될 수 있다. 부하용량 뿐만 아니라, 효율과 동적거동(dynamic behavior)과 같이 실험적으로 조사될 필요가 있는 중요한 인자들도 있다. 따라서, 기어박스를 기설정된 속도 및 토크 환경 하에서 작동하도록 하는 테스트 리그가 필요하다.

이러한 테스트 리그를 설계하는 간단한 방법은 기어박스를 모터와 브레이크 사이에서 테스트 되도록 위치시키는 것이다. 다만, 이러한 방식은 많은 단점을 가진다. 첫번째로, 모터는 기어박스의 테스트 하에서 동력이 공급되도록 설계되어야만 한다. 두번째로, 브레이크는 모든 동력을 받아들일 수 있도록 설계되어야 한다. 높은 설비 비용과 높은 에너지 소모량이 발생한다. 기어박스를 테스트하기 위한 다른 좋은 방법으로는 폐동력루프 내에 기어박스를 테스트하는 것을 포함하며, 이는 전기적 방식 또는 기계적 방식 중 어느 하나가 될 수 있다. 첫번째 케이스에서는 테스트 하에서 전기모터가 기어박스의 입력축을 구동하고 전기회로망(electric network)으로 동력이 반송되도록 기어박스의 출력축은 제너레이터와 연결된다. 이러한 방식에서는, 총 에너지 소모량은 매우 감소한다. 그러나, 최대 테스트 동력에 따라 설계되어야 함에 따라 모터와 제네레이터 둘 모두의 크기가 큰 문제가 있다. 두번째 케이스에서는, 테스트 리그는 기어박스의 입력축과 출력축에 연결되는 기어시스템과 동력전달축으로 구성되므로 테스트되는 기어박스 및 동력전달축을 통하여 기계식 동력이 폐동력루프 내에서 이송될 수 있다. 구동모터가 시스템을 회전시키는데 이용된다. 기계식 폐동력루프에 기반한 테스트 리그는 큰 장점을 제공한다. 제네레이터 또는 브레이크가 필요 없고, 구동모터는 기계식 폐동력루프 내에서 발생하는 기계식 동력의 손실만을 고려하여 설계되어야 하므로 설비비용이 매우 감소한다. 무엇보다, 기계식 폐동력루프에 기반하는 테스트 리그는 크기, 중량 및 테스트 되는 기어박스와 함께 기계식 폐동력루프에 공급되기 위한 동력전달 메커니즘의 비용과 관련된다.

공보 US3112643은 기계식 폐동력루프에 기반한 테스트 리그를 개시한다. 이러한 테스트 리그의 기어 시스템 및 동력전달축은 테스트 되는 기어박스의 최대 테스트 동력에 맞게 설계되어야 한다. 따라서, 크기, 중량, 및 기어시스템과 이러한 테스트 리그의 동력전달축의 비용이 실용적인 테스트리그를 제작하기 위한 과제가 될 수 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 크기, 중량, 및 기어시스템과 이러한 테스트 리그의 동력전달축의 비용이 실용적인 테스트리그를 제작할 수 있는 테스트 리그 및 기어박스를 테스트하는 방법이 제공된다.

후술하는 내용은 본 발명의 다양한 실시예의 몇몇 특징의 기초적인 이해를 제공하기 위한 간략한 요약이다. 본 요약은 본 발명의 광범위한 개요는 아니다. 본 발명의 키 또는 중요구성을 나타내거나 본 발명의 범위를 기술하기 위한 용도는 아니다. 후술하는 요약은 본 발명의 실시예에 대한 구체적인 설명의 서문으로서 본 발명의 몇몇 개념들을 단순히 간략한 형태로 서술한다.

본 발명의 첫 번째 특징에 따르면, 기어박스를 테스트 하기 위한 새로운 테스트 리그가 제공된다. 본 발명에 따른 테스트 리그는:

- 상기 기어박스의 입력축 및 출력축에 연결되기 적합한 회전가능 연결 인터페이스를 포함하는 기어 시스템,

- 기어 시스템과 테스트 되는 기어박스와 함께 적어도 두개의 기계식 폐동력루프를 구성하는 적어도 두 개의 동력전달축,

- 적어도 두개의 기계식 폐동력루프를 구동하기 위한 적어도 하나의 구동모터, 및

테스트 되는 기어박스에 테스트 토크를 인가하기 위한 로딩장비를 포함하고,

테스트되는 기어박스가 상기 테스트 리그에 유일하게 연결되고 기어박스의 단 하나의 입력축과 테스트되는 기어박스의 단 하나의 출력축이 기어 시스템의 회전가능 연결 인터페이스에 연결되는 경우 적어도 두 개의 기계식 폐동력루프가 형성된다.

하나 이상의 기계식 폐동력루프로 인하여, 각 기계식 폐동력루프의 동력전달 메커니즘의 동력소모량(power rating)은 테스트되는 기어박스의 최대 테스트 동력보다 크게 적을 수 있다. 실제의 다양한 사용례에서, 단일의 큰 동력전달 메커니즘을 구축하는 것보다 복수개의 작은 동력전달 메커니즘을 구축하는 것이 보다 용이하고, 공간을 절약할 수 있으며, 경제적으로도 보다 효율적이다.

본 발명의 두 번째 특징에 따르면, 기어박스를 테스트하는 새로운 방법에 제공된다. 본 발명에 따른 방법은:

- 테스트되는 기어박스의 입력축 및 출력축을 테스트 리그의 회전가능 연결 인터페이스에 연결하는 단계,

- 테스트 리그의 기어시스템과 테스트되는 기어박스와 함께 적어도 두 개의 기계식 폐동력루프를 구성하는 적어도 두 개의 동력전달축의 도움을 받아 적어도 두개의 기계식 폐동력루프를 형성하는 단계,

기계식 폐동력루프에 기계식 동력손실이 공급되도록 적어도 두 개의 기계식 폐동력루프를 구동하는 단계,

테스트되는 기어박스에 테스트 토크를 인가하는 단계를 포함하고,

테스트되는 기어박스가 테스트 리그에 유일하게 연결되고 테스트되는 기어박스의 단 하나의 입력축 및 테스트되는 기어박스의 단 하나의 출력축이 테스트 리그의 회전가능 연결 인터페이스에 연결되는 경우에 적어도 두 개의 기계식 폐동력루프가 형성된다.

본 발명의 다양한 실시예들은 첨부되는 종속항으로 개시된다.

본 발명에 따른 구조 및 작동방법에 대한 여러 실시예들은 이들의 추가적인 목적 및 효과와 함께 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 상세한 실시예로부터 잘 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 사용되는 "포함한다"라는 문구는 개방형 한정으로서 적시되지 않은 특징의 존재를 부정하는 것은 아니다. 종속항에서 개시된 특징들은 특별히 다르게 설명되지 않는 한 상호 자유롭게 조합된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 하나가 아닌 두 개 이상의 기계식 폐동력루프가 마련됨에 따라, 테스트 리그는 단일의 기계식 폐동력루프를 구비하는 테스트 리그보다 경제적으로 보다 효율적이고 용이하게 구축될 수 있다.

본 발명의 유리한 실시예는 예들의 관점에서 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기어박스를 테스트하기 위한 테스트 리그의 원리를 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어박스를 테스트하기 위한 테스트 리그의 원리를 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기어박스를 테스트하기 위한 테스트 리그를 개략적으로 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기어박스를 테스트하는 방법의 흐름도이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 리그를 이용하여 기어박스(115)를 테스트 하는 원리를 도시한 것이다. 테스트 리그는 기어 시스템(101)과 동력전달축(109, 110)를 포함한다. 기어 시스템은 예를 들면, 플랜지와 같이 테스트 중에 기어박스(115)의 입력 및 출력축에 연결되기에 적합한 회전가능 연결 인터페이스(102, 103)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이 테스트 중에 기어 시스템(101) 및 동력전달축(109, 110)이 기어박스(115)와 함께 두 개의 기계식 폐동력루프를 구성한다. 테스트 리그는 기계식 폐동력루프를 구동하도록 마련되는 구동모터(104, 105)도 포함한다. 정상상태(steady state)에서, 구동모터(104, 105)는 기계식 폐동력루프의 동력손실만을 제공해야 하며, 구동모터(104, 105)의 동력소모량의 합은 테스트 되는 기어박스(115)의 최대 테스트 동력보다 매우 작을 수 있다. 두 개의 기계식 폐동력루프가 병렬로 배치되므로, 각 기계식 폐동력루프의 동력전달 메커니즘의 동력소모량은 테스트 되는 기어박스(115)의 최대 테스트 동력보다 매우 작을 수 있다. 많은 경우의 실제 사용시에, 두 개의 작은 동력 전달 메커니즘을 구성하는 것이 하나의 큰 동력 전달 메커니즘을 구성하는 경우보다 공간사용을 줄이고 비용적으로도 더욱 경제적이다. 또한, 테스트 리그는 테스트 되는 기어박스에 테스트 토크를 인가하는 로딩장비를 포함한다.

도 1에 도시된 테스트 리그에서, 로딩장비는 차동기어 스테이지(106)를 포함하고, 차동기어 스테이지는 기계식 폐동력루프 일부를 형성하고 차동기어 스테이지의 제3회전부재(113)의 회전속도에 기반하는 상호 간의 기어비를 갖는 제1 및 제2회전부재(111, 112)를 구비한다. 차동기어 스테이지의 제1 및 제2회전부재(111, 112)간의 속도차이가 기계식 폐동력 루프 내에서 테스트 되는 기어박스를 포함하는 다른 구성요소의 기어비로 인한 효과를 보상하도록 하는 속도로 차동기어 스테이지의 제3회전부재(113)가 회전함으로써 테스트 리그가 테스트 되는 기어박스(115)의 기어비에 적용된다. 따라서, 모든 기어비 제품이 기계식 폐동력루프 내에 통합되기 위한 필요조건은 차동기어의 도움을 받아 작동되는 것이다. 도 1에 도시된 실시예에서, 차동기어 스테이지는 유성기어이다. 제1 및 제2회전부재(111, 112) 각각은 유성기어의 선기어 샤프트와 유성기어의 기어링이다. 도 1에 도시된 실시예에서, 기어링은 외주면에는 기어톱니도 구비된다. 차동기어 스테이지(106)의 제3회전부재(113)는 유성기어의 유성-휠 캐리어이다. 유성기어만이 차동기어 스테이지의 유일한 선택이 아님을 유의하여야 한다. 예를 들면, 차동기어는 스퍼-기어(spur-gear) 차동이거나 베벨기어에 기반한 차동기어일 수도 있다. 따라서, 차동기어 스테이지의 개수는 테스트 대상이 되는 서로 다른 기어박스에 적합한 기어비를 위한 충분히 넓은 면적을 가지는 테스트 리그를 구현하는데 가장 경제적인 방법에 따라 하나 또는 둘일 수 있다.

도 1에 도시된 테스트 리그에서, 로딩장비는 차동기어 스테이지의 제3회전부재(113)에 연결되어 제3회전부재가 회전하는 동안에 제3회전부재에 가해지는 토크를 제어하도록 마련되는 제어장치를 더 포함한다. 제3회전부재에 가해지는 토크를 제어함으로써, 테스트 되는 기어박스(115)에 인가되는 테스트 토크를 제어할 수 있다. 제어장치는 전기기계(107)와 전기 변환 장치(108)를 포함한다. 전기 변환기는 전기기계의 토크와 기준토크 간의 차이에 기반하여 전기기계(107)를 제어하도록 마련된다. 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 리그에서, 전기 변환 장치(108)는 전기기계(107)의 회전속도가 상한속도 또는 하한속도에 도달하는 상황에 대응하는 기준토크를 변경하도록 마련된다. 회전속도가 상한속도 및 하한속도로 정의되는 속도 윈도우로 복귀하는 방향 내에서 기준토크가 변경된다.

전기기계(107)는 교류(AC)전기기계일 수 있으며 전기 변환 장치(108)는 3-상 동력 공급망(116)과 연결되는 주파수 변환기일 수 있다. 예를 들면, 교류-전기기계는 유도기계 또는 영구자석 동기 기계일 수 있다. 우수한 제어 정밀도를 구현하기 위하여, 주파수 변환기는 주파수 및 전압과 전류의 진폭 뿐만 아니라 전압과 전류의 순간위상의 제어게 기반하는 벡터제어를 사용하도록 마련된다. 특히, 회전속도계가 사용되는 경우, 매우 우수한 제어정밀도를 구현할 수 있다. 전기기계는 직류(DC) 전기기계가 될 수도 있고 변환장치는 예를 들면, 사이리스터 변환기(thyristor converter)과 같은 교류-직류 변환기일 수 있다. 몇몇 응용례에서는, 차동기어 스테이지의 제3회전부재(113)에 연결되는 제어장치는 간단한 브레이크가 될 수 있으나 회전방향에 반대방향으로의 토크만 발생시킬 수 있다는 브레이크의 내재적 결합이 있다. 전기기계는 모터 또는 제네레이터로 사용되는 가에 따라 두 방향으로의 토크를 발생시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 테스트 리그에서, 기계식 폐동력루프를 구동하도록 마련된 구동모터(104, 105)는 전기모터이며, 전기모터는 전기모터의 회전속도와 기준속도의 차이를 기반으로 전기모터의 회전속도를 제어하는 전기 변환 장치(114)에 의하여 동력이 공급 및 제어된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 모터(104, 105)는 교루 전기모터이고 전기 변환 장치(114)는 주파수 변환기이다. 우수한 속도 제어 정밀도를 구현하기 위하여, 변환장치(114)는 벡터제어를 이용하도록 구성된다. 특히, 회전속도계가 사용되는 경우, 매우 우수한 제어 정밀도를 구현할 수 있다. 전기모터가 동력공급망(116)에 직접 연결되는 교류-전기 모터일 수도 있다. 이러한 경우에, 모터(104, 105)의 회전속도는 공급망의 주파수에 의하여 결정되지만, 급격한 부하조건의 동적인 변경이 있는 경우에는 회전속도에 심한 동요(fluctuation)가 발생할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 리그를 이용하여 기어박스(215)를 테스트하는 것을 개략적으로 도시한 것이다. 테스트 리그는 기어 시스템(201)과 동력전달축(209, 210)을 포함한다. 기어 시스템은 예를 들면, 플랜지와 같이 테스트 되는 기어박스(215)의 입력 및 출력축에 연결되기에 적합한 회전가능 연결 인터페이스(202, 203)를 포함한다. 기어 시스템(201)과 동력전달축(209, 210)은 테스트 되는 기어박스(215)와 다 함께 도 2에 도시된 바와 같이 두 개의 기계식 폐동력루프를 구성한다. 테스트 리그는 3-상 동력 제공망(216)에 의하여 동력이 공급되며 기계식 폐동력루프를 구동하도록 마련되는 구동모터(204, 205)도 포함한다. 또한, 테스트 리그는 테스트 되는 기어박스(215)에 테스트 토크를 인가하는 로딩장비를 포함한다.

도 2에 도시된 테스트 리그에서, 로딩장비는 기울어지게 톱니를 형성하는 기어휠(217)을 축방향으로 밀기 위하여 유압식으로 작동하는 피스톤(219)을 포함한다. 미는 방향은 도 2 내에서 화살표(218)로 도시된다. 기어휠(217)에 기울어진 톱니가 형성함에 따라 이웃하는 기어휠들에 대한 축방향의 이동은 테스트 되는 기어박스(215)를 회전시키고 토크를 인가하게 된다. 도 2에 화살표(22)로 도시된 것과 같이 테스트 되는 기어박스(215) 전체를 회전시킴으로써 테스트 토크를 발생시키는 것도 가능하다. 테스트 되는 기어박스는 예를 들면, 유압식으로 작동하는 피스톤의 도움을 받아 회전할 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 기어비가 1:1인 기어박스에 부적합하다. 또한, 테스트 되는 기어박스의 입력 및 출력축이 동일한 공간의 라인에 위치하지 않는 경우에, 입력 및 출력축 중 적어도 하나의 레이디얼 방향 이동을 보상하기 위하여 카아던 조인트 또는 다른 적절한 수단이 필요하다. 회전가능 연결 인터페이스(202, 203) 사이에 두 개의 기어박스를 인접하여 연결하는 것도 가능하다. 예를 들면, 유압식으로 작동하는 피스톤에 의하여 테스트 되는 이들 두 개의 기어박스에는 서로 다른 방향을 따라 테스트 토크가 인가된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 리그를 이용하여 기어박스(315)를 테스트하는 것을 개략적으로 도시한 것이다. 도 3의 상측부분은 기어박스(315)가 위치한 테스트 위치 내 상태에서의 테스트 리그의 측면을 도시한 것이다. 도 3의 하측부분은 도 3의 상측부분에 도시된 A-A선을 따른 단면을 도시한 것이다. 테스트 리그는 기어 시스템(301)과 동력전달축(309, 310, 321)을 포함한다. 기어 시스템은 예를 들면, 플랜지와 같이 테스트 되는 기어박스(315)의 입출력 축에 연결되기 적합한 회전가능 연결 인터페이스(302, 303)를 포함한다. 기어 시스템(301) 및 동력전달축(309, 310, 321)은 기어박스(315)와 다함께 세 개의 병렬 기계식 폐동력루프를 구성한다. 테스트 리그는 기계식 폐동력루프를 구동하도록 마련되는 전기모터도 포함한다. 도 3은 구동모터들 중 하나의 구동모터(304)를 도시한다. 각 동력전달축(309, 310, 321)의 양단부에 구동모터를 연결하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 총 6개의 구동모터가 필요하다. 또한, 테스트 리그는 테스트 되는 기어박스(215)에 테스트 토크를 인가하기 위한 로딩장비를 포함한다. 로딩장비는 기어톱니를 점선으로 도시하는 A-A 단면에 도시된 차동기어 스테이지(306)를 포함한다. 차동기어 스테이지(306)는 도 1에 도시된 차동기어 스테이지(106)과 유사하다. 테스트 리그는 차동기어 스테이지(306)의 유성-휠 캐리어에 연결되는 전기기계(307)를 더 포함한다. 전기기계(307)는 전기 변환 장치(308)에 의하여 동력이 공급되고 제어된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기어박스를 테스트 하는 방법의 흐름도이다. 본 방법은:

- 단계 401 : 테스트 되는 기어박스의 입력 및 출력축을 테스트 리그의 회전가능 연결 인터페이스에 연결하는 단계,

- 단계 402 : 테스트 리그의 기어시스템과 테스트되는 기어박스와 함께 적어도 두 개의 기계식 폐동력루프를 구성하는 적어도 두 개의 동력전달축의 도움을 받아 적어도 두 개의 기계식 폐동력루프를 구성하는 단계,

- 단계 403 : 기계식 폐동력루프에 기계식 동력 손실이 공급되도록 적어도 두 개의 기계식 폐동력루프를 구동하는 단계, 및

- 단계 404 : 테스트 되는 기어박스에 테스트 토크를 인가하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 방법은 기계식 폐동력루프를 구성하며 상호 간의 회전 속도가 차동기어 스테이지의 제3회전부재의 회전속도에 기반하는 제1 및 제2회전부재를 구비하는 차동기어 스테이지의 도움을 받아 테스트 되는 기어박스의 기어비율에 대응되도록 테스트 리그의 기어비를 적용하는 단계를 더 포함한다.

본 발멸의 이러한 실시예에 따른 방법에서, 제3회전부재의 회전시에 제3회전부재에 가해지는 토크를 제어함으로써 테스트 되는 기어박스에 테스트 토크를 인가한다.

본 발멸의 일실시예에 따른 방법에서, 제3회전부재에 가해지는 토크는 시스템에 의하여 제어되며, 이러한 시스템은:

- 전기기계, 및

- 전기기계의 토크와 기준토크 간의 차이에 기반하여 전기기계를 제어하는 건기 변화장치를 포함한다.

예를 들면, 유성기어의 선기어 샤프트와 기어링 각각이 제1 및 제2회전부재이고 유성기어의 유성-휠 캐리어가 제3회전부재가 되도록 차동기어 스테이지는 유성기어일 수 있다. 전기기계는 교류전기기계일 수 있고 전기 변환 장치는 주파수 변환기일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 방법에서, 기준토크는 전기기계의 회전속도가 상한속도 또는 하한속도에 도달하는 상황에 대응하여 변경된다. 회전스피드가 상한속도 및 하한속도로 정의되는 속도 윈도우에 복귀하는 방향으로 기준토크가 변경된다.

본 발명의 일실시예에 따른 방법에서, 기계식 폐동력루프는 하나 이상의 전기모터로 구동되며 전기모터는 전기모터의 회전속도와 기준속도 간의 차이를 기반으로 제어된다. 전기모터는 주파수 변환기에 의하여 동력이 공급되고 제어되는 교류전기모터일 수 있다.

명세서에서 상기 제시된 특정예들로 제한되어서 이해되지 않아야 한다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시예에 단순히 제한되는 것은 아니다.

Claims

기어박스를 테스트하기 위한 테스트 리그에 있어서,
테스트 되는 상기 기어박스의 입력축 및 출력축에 연결될 수 있는 회전가능 연결 인터페이스(102, 103, 202, 203, 302, 303)를 포함하는 기어 시스템(101, 201, 301),
상기 기어 시스템 및 테스트되는 상기 기어박스를 위한 적어도 하나의 구동모터(104, 105, 204, 205, 304), 및
테스트되는 상기 기어박스에 테스트 토크를 인가하기 위한 로딩장비(106, 107, 108, 217, 219, 306-308)를 포함하며,
테스트되는 상기 기어박스가 상기 회전가능 연결 인터페이스에 연결될 때 상기 기어 시스템과 테스트되는 상기 기어박스와 함께 적어도 두 개의 기계식 폐동력루프를 구성하는 적어도 두 개의 동력전달축(109, 110, 209, 210, 309, 310, 321)을 더 포함하고, 상기 적어도 두 개의 동력전달축 각각은 테스트되는 상기 기어박스보다 작은 동력을 전달하도록 마련되며,
테스트되는 상기 기어박스가 상기 테스트 리그에 유일하게 연결되는 장치이고, 테스트되는 상기 기어박스의 입력축이 상기 회전가능 연결 인터페이스의 하나에만 연결되도록, 그리고 테스트되는 상기 기어박스의 출력축이 상기 회전가능 연결 인터페이스의 다른 하나에만 연결되도록, 테스트되는 상기 기어박스의 단 하나의 입력축과 테스트되는 상기 기어박스의 단 하나의 출력축이 상기 기어 시스템의 회전가능 연결 인터페이스에 연결되는 경우에 상기 적어도 두 개의 기계식 폐동력 루프가 형성되는 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하기 위한 테스트 리그.
제1항에 있어서,
상기 로딩장비는,
상기 기계식 폐동력루프의 일부를 구성하며 상호 간의 회전속도 차이가 차동기어 스테이지의 제3회전부재(113)의 회전속도에 기반하는 제1 및 제2회전부재(111, 112)를 포함하는 적어도 하나의 차동기어 스테이지(106, 306), 및
상기 차동기어 스테이지의 상기 제3회전부재에 연결되며 상기 제3회전부재의 회전 시에 상기 제3회전부재에 가해지는 토크를 제어하도록 마련되는 제어장치(107, 108, 307, 308)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하기 위한 테스트 리그.
제2항에 있어서,
상기 차동기어 스테이지(106, 306)는 유성기어이고,
상기 유성기어의 선기어 샤프트와 기어링은 제1 및 제2회전부재이고, 상기 유성기어의 유성-휠 캐리어는 제3회전부재인 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하기 위한 테스트 리그.
제2항에 있어서,
상기 제어장치는 전기기계(107, 307)와 상기 전기기계의 토크와 기준토크 간의 차이에 기반하여 상기 전기기계를 제어하도록 마련되는 전기 변환 장치(108, 308)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하기 위한 테스트 리그.
제4항에 있어서,
상기 전기 변환 장치는 상기 전기기계의 회전속도가 상한속도와 하한속도의 범위를 만족하는 조건에 반응하여 기준속도를 변경하도록 마련되며, 상기 기준토크는 상기 회전속도가 상기 상한 및 하한속도로 정의되는 속도 윈도우에 복귀하는 방향으로 변경되는 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하기 위한 테스트 리그.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동모터(104, 105)는 전기모터이고, 상기 테스트 리그는 상기 전기모터의 회전속도와 기준속도 간의 차이에 기반하여 상기 전기모터의 회전속도를 제어하도록 마련되는 또 다른 전기 변환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하기 위한 테스트 리그.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 전기기계는 교류 전기 기계이고, 상기 전기 변환 장치는 주파수 변환기인 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하기 위한 테스트 리그.
제6항에 있어서,
상기 구동모터는 교류 전기모터이고, 상기 또 다른 전기 변환 장치(114)는 주파수 변환기인 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하기 위한 테스트 리그.
기어박스를 테스트하는 방법에 있어서,
- 테스트되는 상기 기어박스의 입력축 및 출력축을 테스트 리그의 회전가능 연결 인터페이스에 연결하는 단계(401),
- 상기 테스트 리그와 테스트되는 상기 기어박스를 구동하는 단계(403), 및
- 테스트되는 상기 기어박스에 테스트 토크를 인가하는 단계(404)를 포함하고,
상기 테스트 리그의 기어 시스템과 테스트되는 상기 기어박스와 함께 적어도 두 개의 기계식 폐동력 루프를 구성하는 적어도 두 개의 동력전달축의 도움을 받아 적어도 두 개의 기계식 폐동력 루프를 형성하고, 상기 적어도 두 개의 동력전달축 각각은 테스트되는 상기 기어박스보다 작은 동력을 전달하도록 마련되며, 테스트되는 기어박스가 상기 테스트 리그에 유일하게 연결되는 장치이고, 테스트되는 상기 기어박스의 입력축이 상기 회전가능 연결 인터페이스의 하나에만 연결되도록, 그리고 테스트되는 상기 기어박스의 출력축이 상기 회전가능 연결 인터페이스의 다른 하나에만 연결되도록, 테스트되는 기어박스의 단 하나의 입력축과 테스트되는 기어박스의 단 하나의 출력축이 상기 테스트 리그의 회전가능 연결 인터페이스에 연결되는 경우에 상기 적어도 두 개의 기계식 폐동력 루프가 형성되는 단계(402)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 기계식 폐동력루프의 일부를 구성하며 상호 간의 회전속도 차이가 차동기어 스테이지의 제3회전부재의 회전속도에 기반하는 제1 및 제2회전부재를 구비하는 적어도 하나의 차동기어 스테이지의 도움을 받아 상기 기어박스의 기어비에 대응하도록 상기 테스트 리그의 기어비를 적용하고, 상기 제3회전부재 회전 시에 상기 제3회전부재에 가해지는 토크를 제어함으로써 테스트되는 상기 기어박스에 테스트 토크를 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 차동기어 스테이지는 유성기어이고, 상기 유성기어의 선기어 샤프트와 기어링은 상기 제1 및 제2회전부재이고 상기 유성기어의 유성-휠 캐리어는 상기 제3회전부재인 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 제3회전부재에 가해지는 토크는 전기기계 및 상기 전기기계의 토크와 기준토크 간의 차이에 기반하여 상기 전기기계를 제어하는 전기 변환 장치를 포함하는 시스템에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 기준토크는 상기 전기기계의 상기 회전속도가 상한속도와 하한속도를 만족하는 조건 하에서 반응하여 변경되며, 상기 기준토크는 상기 회전속도가 상기 상한속도 및 하한속도로 정의되는 속도 윈도우에 복귀하는 방향으로 변경되는 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하는 방법.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기계식 폐동력루프는 하나 이상의 전기모터로 구동되고 상기 전기모터의 회전속도는 상기 전기모터의 회전속도와 기준속도 간의 차이에 기반하여 제어되는 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하는 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 전기기계는 교류 전기기계이고, 상기 전기기계는 주파수 변환기에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 기어박스를 테스트하는 방법.