WO2014122014A2 - Prüfstand und verfahren zum testen eines drehmomentübertragenden bauteils - Google Patents

Prüfstand und verfahren zum testen eines drehmomentübertragenden bauteils Download PDF

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WO2014122014A2
WO2014122014A2 PCT/EP2014/051170 EP2014051170W WO2014122014A2 WO 2014122014 A2 WO2014122014 A2 WO 2014122014A2 EP 2014051170 W EP2014051170 W EP 2014051170W WO 2014122014 A2 WO2014122014 A2 WO 2014122014A2
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test stand
shaft
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Johann Eitzinger
Hannes GRUBER
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Avl List Gmbh
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    • 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
    • G01M13/026—Test-benches of the mechanical closed-loop type, i.e. having a gear system constituting a closed-loop in combination with the object under test
    • 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
    • G01M13/027—Test-benches with force-applying means, e.g. loading of drive shafts along several directions

Definitions

  • the subject invention relates to a test stand for testing a torque-transmitting component, in particular a coupling or a propeller shaft, with a first, driven by a first electric motor für assmanufactoring factor, at a second Part of the component to be tested is arranged, and an associated test method.
  • a torque-transmitting component in particular a coupling or a propeller shaft
  • this torque causes a torque.
  • the performance of the electric motors may be significantly lower than the power to be transmitted from the component and yet the component of the full, desired load, especially high torques at high speeds, can be suspended.
  • the torque is applied only once (by tensioning the arrangement) and is then "locked in” without any effort from the outside in the arrangement (at least if no slippage occurs.)
  • the test object can now be rotated by the first electric motor with relatively little power, since this is the case In the case of a slip-free test object, the second electric motor is at a standstill, because the tension is constant, and thus without power input, and only the losses during operation due to possible slippage.
  • the costs for such a test bench which are largely determined by the drive motors, can thus be considerably reduced.
  • the component to be tested can be easily changed or components of different lengths can be tested.
  • the axis angle between the two striglingsamn can be easily adjusted when the second striglingswelle is pivotally mounted, which in certain components, such. Cardan shafts, which expands possible test situations.
  • the output element of the three-shaft transmission is connected to a torsion bar as a torsion element, wherein the torsion bar is operatively connected to the second admirlingsfact.
  • a torsion bar has a known relationship between torsion and torque, so the desired torque can be easily and accurately adjusted.
  • the torsion bar is preferred, since structurally simple, via a transmission, and in particular via two deflecting gear and a gear shaft interposed therebetween, operatively connected to the second striglingsam.
  • the transmission shaft is displaceably arranged in the axial direction for this purpose, a desired angular offset or axial offset between the first and second test piece receptacles or the parts of the component to be tested can be produced, which in turn makes possible the test situations for certain components, such as, for example, joint shafts. extended.
  • the test bench can be supplemented by the secondticiansfact with a third electric motor or with a flywheel or an additional unit is operatively connected.
  • the electric motor, the flywheel and / or an auxiliary unit such. a load unit, a mass to be driven or braked, also variable, can be simulated.
  • a second system coupling is advantageously provided between the second test object housing and the third electric motor or the flywheel mass or the additional unit in order to enable these components only when needed.
  • a torque measuring device or a rotational speed measuring device on the first and / or on the second test object receptacle.
  • the measured values can then be recorded in a test bench control unit in a known manner and evaluated for controlling the test stand or the test run and / or stored for documentation of the test run.
  • FIG 3 shows various supplementary possibilities of a test stand according to the invention.
  • 1 shows the test stand 1 according to the invention for clutches in a preferred embodiment in the open state, without a coupling.
  • a first electric motor 2 serves as a drive for the test stand for carrying out test runs on couplings.
  • the first electric motor 2 drives a drive wheel 3, eg a toothed wheel.
  • the drive wheel 3 forms with a driven gear 4, a first transmission G1, for example in the form of a gear transmission (as in the illustrated embodiment) or as a traction mechanism.
  • the output gear 4 is seated at one end of a first striglingswelle 5.
  • first sketchlingswelle 5 can be arranged on a first für swelle 5 a first part of the component to be tested, such as a first coupling part of a coupling to be tested, for example by this end the striglingswelle 5 is splined, wherein on the serration a beaulingssteil is arranged.
  • a suitable test adapter can be arranged on the first test piece receptacle 13a, to which the test object part can be fastened or an intermediate shaft can be mounted to the test object.
  • a three-shaft transmission 6 e.g. as here in the form of a planetary gear or planetary gear arranged.
  • a three-shaft transmission 6 is known to be a transmission with three independent shafts, with two shafts as the input and a wave as output (summing) or a wave as an input and two waves as an output (distribution gear) are provided.
  • the invention will be further explained below using the example of a planetary gear, wherein the statements apply analogously to all types of three-shaft transmission.
  • the sun gear 7 of the three-shaft transmission 6 is arranged at one end of a torsion bar 8.
  • the outer ring gear 9 of the three-shaft transmission 6 is engaged with the drive wheel 3 driven by the electric motor 2.
  • planetary gears 10 are arranged, which in turn are arranged on a planet carrier 11.
  • the planet carrier 1 1 is connected to the motor shaft of a second electric motor 12.
  • the torsion bar 8 could also be arranged on the ring gear 9.
  • the electric motor 12 could also attack on another element of the three-shaft transmission 6 as the planet carrier 1 1.
  • a first input element e.g. an input shaft, the three-shaft gear 6 from the drive wheel 3 and a second input member, e.g. an input shaft, the three-shaft gear 6 driven by the second electric motor 12.
  • the output element e.g. an output shaft of the three-shaft transmission 6 is in turn connected to the torsion bar 8 and thus to the second educalingsfact 13b.
  • the transmission G1 has essentially two functions, namely the rotational direction adaptation of the test piece receptacle 13a and the rotational speed adaptation from the electric motor 2 to the required test object rotational speed. If the speed adjustment is not required, then the transmission G1 can also be omitted and the electric motor 2 could directly at the first test lingswelle 5 attack. The ring gear 9 of the three-shaft transmission 6 would then interact with the output gear 4, for example.
  • the arrangement shown in FIG. 1 is advantageous for reasons of speed adaptation, since a high test-piece rotational speed can be achieved with a smaller engine speed, which results in particular in a cost advantage due to lower requirements for the electric motor 2.
  • Through the transmission G1 but you also achieve an increase in the distance between the test piece and torsion bar 8 and thus an increase in the useful opening of the test bed, which also candidates with larger diameter can be tested.
  • the torsion bar 8 drives here via two deflection G2, G3, e.g. in the form of a bevel gear with a bevel gear, a second striglingswelle 14 to which a second striglingsfact 13b, e.g. in the form of an adapter flange is arranged.
  • a second part of the component to be tested such. a second coupling part of the coupling to be tested can be arranged.
  • the two diverters G2, G3 instead of the two diverters G2, G3 in the form of gear drives, other transmissions, e.g. a traction mechanism, conceivable.
  • On torsion bar 8 and torsional vibration damper can be arranged.
  • torsion bar 8 any other torsion element could be used that generates a certain torque at an angular displacement.
  • first reversing gear G2 and the second reversing gear G3 is here also a switchable system clutch 15, preferably a switchable form-fitting coupling arranged.
  • a switchable system clutch 15 preferably a switchable form-fitting coupling arranged.
  • the torsion bar 8 and the second striglingswelle 14 are decoupled.
  • a torque measuring device 16 e.g. in the form of a known torque measuring flange, arranged.
  • the torque measuring device 16 could also be arranged on the first striglingswelle 5, or at both positions.
  • On the first and / or second striglingswelle 5 can also be arranged a speed measuring device 24.
  • the second sketchlingsage 13b and / or the first striglingsage 13a is arranged displaceably in the axial direction, for example by the second sketchlingswelle 14 is designed as a hollow shaft with internal teeth on one with the Gear G3 connected, toothed transmission shaft 17 is slidably disposed, as indicated in Figure 1.
  • the gear G3 could also be designed as a gear with a crown wheel, which also allows a certain axial displacement of the second striglingswelle 14. Due to the axial displaceability of the first or second striglingswelle 5, 14 can to test specimen to be changed easily.
  • the transmission shaft 18 between the system clutch 15 and first deflection gear G2 and second deflection G3 be designed to be axially displaceable, for example, to test drive shafts such as half-axes or the like at an angular offset. If necessary, the arrangement can be supplemented with an adjustment of the axial angle between the two striglingsfactn 13 a, 13 b, for example by the striglingswelle 14 and all parts connected to the center point in the gear G3 are made rotatable.
  • a flywheel 21 e.g. in the form of a flywheel, for simulating a given inertia, and / or a third electric motor 20 are arranged.
  • a second system clutch 22 for connecting and disconnecting the flywheel and / or the third electric motor 20 may also be provided for this purpose.
  • the third electric motor 20 can also be flanged by an auxiliary flange 23 if necessary. On the auxiliary flange 23 or on the second system clutch 22, however, other additional units, such as. a load unit, a brake, etc., are arranged.
  • the function of the test stand 1 will now be explained.
  • the first electric motor 2 drives the drive wheel 3 and thus the first transmission G1 and the clutch 19, which thus rotates with the electric motor 2 according to the transmission ratio of the transmission G1.
  • the drive wheel 3 drives but also on the ring gear 9, the three-shaft gear 6, which also rotate the sun gear 7 and the torsion bar 8.
  • About the reversing gear G2, G3 and the second striglingswelle 14 is driven.
  • the translations of the three-shaft transmission 6 and the deflection G2, G3 are chosen so that the first and the second striglingswelle 5, 14 rotate at the same speed.

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Abstract

Um an drehmomentübertragende Bauteilen Tests bei hohen Drehmoment und Drehzahl mit geringem Aufwand zu ermöglichen, ist im Prüfstand (1) ein Dreiwellengetriebe (6) mit zwei Eingangselementen und einem Ausgangselement vorgesehen, wobei die erste Prüflingsaufnahme (13a) mit einem ersten Eingangselement des Dreiwellengetriebes (6) wirkverbunden ist und die zweite Prüflingsaufnahme (13b) mit dem Ausgangselement des Dreiwellengetriebes (6) wirkverbunden ist, womit die erste Prüflingsaufnahme (13a) und die zweite Prüflingsaufnahme (13b) durch den ersten Elektromotor (2) antreibbar sind und das zweite Eingangselement des Dreiwellengetriebes (6) mit einem zweiten, unabhängig vom ersten Elektromotor (2) antreibbaren Elektromotor (12) wirkverbunden ist, womit bei Verdrehen des zweiten Elektromotors (12) zwischen erster und zweiter Prüflingsaufnahme (13a, 13b) ein Drehmoment erzeugbar ist.

Description

Prüfstand und Verfahren zum Testen eines drehmomentübertragenden Bauteils
Die gegenständliche Erfindung betrifft einen Prüfstand zum Testen eines drehmomentübertragenden Bauteils, insbesondere einer Kupplung oder einer Gelenkwelle, mit einer ersten, von einem ersten Elektromotor angetriebenen Prüflingsaufnahme, an der ein erster Teil des zu prüfenden Bauteils angeordnet ist und einer zweiten Prüflingsaufnahme, an der ein zweiter Teil des zu prüfenden Bauteils angeordnet ist, und ein zugehöriges Testverfahren.
Beim Testen von drehmomentübertragenden Bauteilen, wie z.B. Kupplungen oder Drehgelenkwellen, welche hohe Leistungen übertragen können, ist, insbesondere für hohe Drehzahlen, ein großer technischer Aufwand erforderlich, um den interessanten Grenzbereich (hohes Drehmoment bei hoher Drehzahl) einem Test zu unterziehen. Z.B. ist es, insbesondere bei hohen Drehzahlen, mit großem technischen Aufwand verbunden, , den Einfluss der entstehenden hohen Fliehkräfte auf die Kupplung, die über den Schlupf das übertragbare Drehmoment reduzieren, zu berücksichtigen. Die bisher übliche Anordnung mit elektrischem Antrieb und Belastungseinheit muss der Kupplung das maximale Kupplungsmoment bei maxi- maier Drehzahl, und somit eine hohe Leistung, zu und von der Kupplung wieder abführen, ohne dass eine relevante Leistung an der Kupplung selber abfällt. Dadurch erhöht sich aufgrund der Anforderungen an den Antrieb der Aufwand für den Antrieb erheblich. Betrachtet man z.B. einen Prüfstand mit zwei Elektroantrieben, also die bisher übliche Anordnung, dann kann im Falle eines Prüfling ohne Schlupf, wie z.B. eine Gelenkwelle, das Drehmoment durch den ersten Antrieb aufgeprägt werden und der zweite Antrieb muss das gleiche Drehmoment (als Gegenmoment) aufbringen. Wenn der Prüfling nun unter dem Drehmoment mit konstanter Drehzahl gedreht wird, so hat der erste Elektroantrieb die benötigte Leistung einzuprägen und der zweite Elektroantrieb dieselbe Leistung wieder abzunehmen. Jeder der Elektroantriebe hat damit die volle Leistung aufzubringen und ist demgemäß auszulegen. Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, diesen Nachteil bekannter Prüfstände für drehmomentübertragende Bauteile zu beheben und Tests bei hohen Drehmoment und Drehzahl mit geringem Aufwand zu ermöglichen..
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem ein Dreiwellengetriebe mit zwei Eingangselementen und einem Ausgangselement vorgesehen ist, wobei die erste Prüflings- aufnähme mit einem ersten Eingangselement des Dreiwellengetriebes wirkverbunden ist und die zweite Prüflingsaufnahme mit dem Ausgangselement des Dreiwellengetriebes wirkverbunden ist, womit die erste Prüflingsaufnahme und die zweite Prüflingsaufnahme durch den ersten Elektromotor antreibbar sind und das zweite Eingangselement des Dreiwellengetriebes mit einem zweiten, unabhängig vom ersten Elektromotor antreibbaren Elektromotor wirkverbunden ist, womit bei Verdrehen des zweiten Elektromotors zwischen erster und zweiter Prüflingsaufnahme ein Drehmoment erzeugbar ist. Ein Verdrehen bedeutet hierbei, dass durch den zweiten Elektromotor der Drehwinkel zwischen der ersten Prüflingsaufnahme und der zweiten Prüflingsaufnahme verändert wird. Sind die beiden Prüflingsaufnahmen durch einen drehmomentenübertragenden Prüfling verbunden, so entsteht durch dieses Ver- drehen ein Drehmoment. Durch diese Anordnung ist es möglich, dass die Leistungen der Elektromotoren wesentlich unter der vom Bauteil zu übertragenen Leistung liegen können und dennoch der Bauteil der vollen, gewünschten Belastung, insbesondere auch hohe Drehmomente bei hohen Drehzahlen, ausgesetzt werden kann. Erfindungsgemäß wird das Drehmoment nur einmal aufgebracht (durch Verspannung der Anordnung) und ist dann ohne Aufwand von außen in der Anordnung„eingesperrt" (zumindest wenn kein Schlupf auftritt). Der Prüfling kann nun mit relativ geringer Leistung vom ersten Elektromotor gedreht werden, da hier lediglich die Verlustleistung durch Reibung in den Lagern und Getriebe aufzuwenden ist. Der zweite Elektromotor ist im Falle eines schlupffreien Prüflings im Stillstand, da die Verspannung konstant ist, und somit ohne Leistungseinbringung. Er muss nur die beim Be- trieb auftretenden Verluste durch einen eventuellen Schlupf aufbringen, also nur wenn er die Verspannung nachregeln muss. Die Kosten für einen solchen Prüfstand, die maßgeblich von den Antriebsmotoren bestimmt werden, können damit erheblich reduziert werden.
Für einen einfachen konstruktiven Aufbau des Prüfstandes ist es vorteilhaft, wenn die erste Prüflingsaufnahme an einer ersten Prüflingswelle und/oder die zweite Prüflingsaufnahme an einer zweiten Prüflingswelle angeordnet ist.
Wenn die erste und/oder die zweite Prüflingswelle in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, kann der zu prüfende Bauteil einfach gewechselt werden bzw. können Bauteile unterschiedlichster Länge geprüft werden.
Der Achswinkel zwischen den beiden Prüflingsaufnahmen kann einfach verstellt werden, wenn die zweite Prüflingswelle verschwenkbar angeordnet ist, was bei bestimmten Bauteilen, wie z.B. Gelenkwellen, die möglichen Testsituationen erweitert.
Ganz besonders vorteilhaft und konstruktiv einfach ist das Ausgangselement des Dreiwellengetriebes mit einem Drehstab als Torsionselement verbunden, wobei der Drehstab mit der zweiten Prüflingsaufnahme wirkverbunden ist. Ein Drehstab hat einen bekannten Zusam- menhang zwischen Verdrehung und Drehmoment, sodass das gewünschte Drehmoment auf einfache und genaue Weise eingestellt werden kann. Dazu wird der Drehstab bevorzugt, da konstruktiv einfach, über ein Getriebe, und insbesondere über zwei Umlenkgetriebe und eine dazwischen angeordnete Getriebewelle, mit der zweiten Prüflingsaufnahme wirkverbunden. Wenn dazu die Getriebewelle in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, kann ein gewünschter Winkelversatz bzw. Achsversatz zwischen erster und zweiter Prüflingsaufnahme bzw. den daran angeordneten Teilen des zu prüfenden Bauteils hergestellt werden, was wiederum für bestimmte Bauteile, wie z.B. Gelenkswellen die Möglichkeiten der Testsituatio- nen erweitert.
Durch Vorsehen einer schaltbaren Systemkupplung zwischen den beiden Umlenkgetrieben, können auch Anfahrtest durchgeführt werden, was insbesondere bei Kupplungen interessant ist. Gleichermaßen lassen sich damit auch Schaltvorgänge an Kupplungen simulieren, ohne den Testlauf unterbrechen zu müssen. Vorteilhafterweise kann der Prüfstand ergänzt werden, indem die zweite Prüflingsaufnahme mit einem dritten Elektromotor oder mit einer Schwungmasse oder einem Zusatzaggregat wirkverbunden ist. Durch den Elektromotor, der Schwungmasse und/oder einem Zusatzaggregat, wie z.B. eine Belastungseinheit, kann eine anzutreibende oder abzubremsende, auch veränderliche, Masse simuliert werden. Dabei ist vorteilhaft zwischen zweiten Prüflingsauf- nähme und dem dritten Elektromotor oder der Schwungmasse oder dem Zusatzaggregat eine zweite Systemkupplung vorgesehen, um diese Komponenten nur bei Bedarf zuschalten zu können.
Für die Durchführung von Prüfläufen am Bauteil ist es vorteilhaft an der ersten und/oder an der zweiten Prüflingsaufnahme eine Drehmomentenmesseinrichtung oder eine Drehzahl- messeinrichtung vorzusehen. Die Messwerte können dann in bekannter Weise in einer Prüfstandsteuereinheit erfasst und zur Steuerung des Prüfstandes bzw. des Prüflaufs ausgewertet werden und/oder zur Dokumentation des Prüflaufes gespeichert werden.
Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestal- tungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt
Fig.1 ein Schemabild des erfindungsgemäßen Prüfstandes ohne drehmomentübertragenden Bauteil,
Fig.2 ein Schemabild des erfindungsgemäßen Prüfstandes mit einer Kupplung als drehmomentübertragenden Bauteil und
Fig.3 verschiedene Ergänzungsmöglichkeiten eines erfindungsgemäßen Prüfstandes.
Die Erfindung wird nachfolgend nicht einschränkend anhand eines Prüfstandes 1 für eine Kupplung als drehmomentübertragenden Bauteil (Prüfling) beschrieben. Fig.1 zeigt den erfindungsgemäßen Prüfstand 1 für Kupplungen in einer bevorzugten Ausgestaltung im offenen Zustand, ohne Kupplung. Ein erster Elektromotor 2 dient als Antrieb für den Prüfstand zur Durchführung von Testläufen an Kupplungen. Der erste Elektromotor 2 treibt ein Antriebsrad 3, z.B. ein Zahnrad, an. Das Antriebsrad 3 bildet mit einem Abtriebsrad 4 ein erstes Getriebe G1 , z.B. in Form eines Zahnradgetriebes (wie im dargestellten Ausführungsbeispiel) oder auch als Zugmittelgetriebes. Das Abtriebsrad 4 sitzt an einem Ende einer ersten Prüflingswelle 5. Am anderen Ende der ersten Prüflingswelle 5 kann an einer ersten Prüflingsaufnahme 13a ein erster Teil des zu prüfenden Bauteils, wie z.B. ein erster Kupplungsteil einer zu testenden Kupplung, angeordnet werden, z.B. indem dieses Ende der Prüflingswelle 5 kerbverzahnt ausgeführt ist, wobei auf die Kerbverzahnung ein Prüflingssteil angeordnet wird. Alternativ kann an der ersten Prüflingsaufnahme 13a auch ein geeigneter Prüf- lingsadapter angeordnet sein, an dem der Prüflingsteil befestigt werden kann oder eine Zwischenwelle zum Prüfling montiert werden kann.
Im Prüfstand 1 ist weiters ein Dreiwellengetriebe 6, z.B. wie hier in Form eines Umlaufgetriebes bzw. Planetengetriebes, angeordnet. Ein Dreiwellengetriebe 6 ist dabei bekanntermaßen ein Getriebe mit drei unabhängigen Wellen, wobei zwei Wellen als Eingang und eine Welle als Ausgang (Summiergetriebe) oder eine Welle als Eingang und zwei Wellen als Ausgang (Aufteilungsgetriebe) vorgesehen sind. Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel eines Planetengetriebes weiter erläutert, wobei die Ausführungen analog für alle Arten von Dreiwellengetriebe gelten.
Das Sonnenrad 7 des Dreiwellengetriebes 6 ist an einem Ende eines Drehstabes 8 ange- ordnet. Das äußere Hohlrad 9 des Dreiwellengetriebes 6 ist im Eingriff mit dem vom Elektromotor 2 angetriebenen Antriebsrad 3. Zwischen Hohlrad 9 und Sonnenrad 7 sind Planetenräder 10 angeordnet, die wiederum auf einem Planetenträger 1 1 angeordnet sind. Der Planetenträger 1 1 ist mit der Motorwelle eines zweiten Elektromotors 12 verbunden. Es ist anzumerken, dass der Drehstab 8 auch am Hohlrad 9 angeordnet sein könnte. Ebenso könnte der Elektromotor 12 auch an einem anderen Element des Dreiwellengetriebes 6 als am Planetenträger 1 1 angreifen.
Allgemein wird ein erstes Eingangselement, z.B. eine Eingangswelle, des Dreiwellengetriebes 6 vom Antriebsrad 3 und ein zweites Eingangselement, z.B. eine Eingangswelle, des Dreiwellengetriebes 6 von zweiten Elektromotor 12 angetrieben. Das Ausgangselement, z.B. eine Ausgangswelle, des Dreiwellengetriebes 6 ist wiederum mit dem Drehstab 8 und damit mit der zweiten Prüflingsaufnahme 13b verbunden.
Das Getriebe G1 hat im Wesentlichen zwei Funktionen, nämlich die Drehrichtungsanpassung der Prüflingsaufnahme 13a und die Drehzahlanpassung vom Elektromotor 2 auf die benötigte Prüflingsdrehzahl. Wenn die Drehzahlanpassung nicht erforderlich ist, dann kann das Getriebe G1 auch entfallen und der Elektromotor 2 könnte direkt an der ersten Prüf- lingswelle 5 angreifen. Das Hohlrad 9 des Dreiwellengetriebes 6 würde dann z.B. mit dem Abtriebsrad 4 zusammenwirken. Die in Fig.1 gezeigte Anordnung ist aus Gründen der Drehzahlanpassung aber von Vorteil, da eine hohe Prüflingsdrehzahl mit kleinerer Motordrehzahl erreicht werden kann, wodurch sich insbesondere ein Kostenvorteil durch geringere Anforde- rungen an den Elektromotor 2 ergibt . Durch das Getriebe G1 erreicht man aber auch eine Erhöhung des Abstandes zwischen Prüfling und Drehstab 8 und damit eine Vergrößerung der Nutzöffnung des Prüfstandes, womit auch Prüflinge mit größeren Durchmesser getestet werden können.
Der Drehstab 8 treibt hier über zwei Umlenkgetriebe G2, G3, z.B. in Form eines Zahnrad- getriebes mit Kegelrädern, eine zweite Prüflingswelle 14 an, an der eine zweite Prüflingsaufnahme 13b, z.B. in Form eines Adapterflansches, angeordnet ist. An der zweiten Prüflingsaufnahme 13b kann ein zweiter Teil des zu prüfenden Bauteils, wie z.B. ein zweiter Kupplungsteil der zu prüfenden Kupplung, angeordnet werden. Anstelle der beiden Umlenkgetriebe G2, G3 in Form von Zahnradgetrieben sind natürlich auch andere Getriebe, wie z.B. ein Zugmittelgetriebe, denkbar. Am Drehstab 8 können auch Drehschwingungsdämpfer angeordnet werden.
Anstelle des Drehstabes 8 könnte auch ein beliebiges anderes Torsionselement verwendet werden, dass bei einer Winkelverschiebung ein bestimmtes Drehmoment erzeugt.
Zwischen erstem Umlenkgetriebe G2 und zweitem Umlenkgetriebe G3 ist hier auch eine schaltbare Systemkupplung 15, vorzugsweise eine schaltbare formschlüssige Kupplung, angeordnet. Damit kann für bestimmte Testläufe, wie z.B. für einen Anlauftest (siehe unten), der Drehstab 8 und die zweite Prüflingswelle 14 entkoppelt werden. Weiters ist hier zwischen zweiter Prüflingswelle 14 und der zweiten Prüflingsaufnahme 13b eine Drehmomenten- messeinrichtung 16, z.B. in Form eines bekannten Drehmomentenmessflansches, angeord- net. Die Drehmomentenmesseinrichtung 16 könnte aber natürlich auch an der ersten Prüflingswelle 5, oder an beiden Positionen, angeordnet sein. An der ersten und/oder zweiten Prüflingswelle 5 kann zusätzlich auch eine Drehzahlmesseinrichtung 24 angeordnet werden.
Es kann außerdem vorgesehen sein, dass die zweite Prüflingsaufnahme 13b und/oder die erste Prüflingsaufnahme 13a, gegebenenfalls mit der Drehmomentenmesseinrichtung 16, in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, z.B. indem die zweite Prüflingswelle 14 als Hohlwelle mit Innenverzahnung ausgeführt ist, die auf einer mit dem Getriebe G3 verbundenen, verzahnten Getriebewelle 17 verschiebbar angeordnet ist, wie in Fig.1 angedeutet. Alternativ könnte das Getriebe G3 auch als Getriebe mit einem Kronenrad ausgeführt sein, was ebenfalls eine gewissen axiale Verschiebung der zweiten Prüflingswelle 14 ermöglicht. Durch die axiale Verschiebbarkeit der ersten oder zweiten Prüflingswelle 5, 14 kann der zu testende Prüfling auf einfache Weise gewechselt werden. Ebenso kann die Getriebewelle 18 zwischen Systemkupplung 15 bzw. erstem Umlenkgetriebe G2 und zweitem Umlenkgetriebe G3 axial verschiebbar ausgeführt sein, um z.B. Gelenkwellen wie Halbachsen oder dergleichen unter einem Winkelversatz testen zu können. Falls erforderlich kann die Anordnung auch mit einer Verstellmöglichkeit des Achswinkels zwischen den beiden Prüflingsaufnahmen 13a, 13b ergänzt werden, z.B. indem die Prüflingswelle 14 und alle damit verbundenen Teile um den Centerpunkt im Getriebe G3 drehbar ausgeführt werden.
In Fig.2 ist der Prüfstand 1 für einen drehmomentübertragenden Bauteile 19, z.B. eine Kupplung, wie z.B. eine Lamellenkupplung, dargestellt. Ein erster Teil 19a der Kupplung ist mit der ersten Prüflingsaufnahme 13a, hier direkt auf der Prüflingswelle 5 als Prüflingsaufnahme, verbunden und ein zweiter Teil 19b der Kupplung mit der zweiten Prüflingswelle 14 bzw. der Prüflingsaufnahme 13 (hier in Form eines Adapterflansches).
Fig.3 zeigt verschiedene Erweiterungsmöglichkeiten des Prüfstandes. Dazu kann am der zweiten Prüflingswelle 14 abgewandten Ende der Getriebewelle 17 eine Schwungmasse 21 , z.B. in Form eines Schwungrades, zur Simulation einer bestimmten Trägheit, und/oder ein dritter Elektromotor 20 angeordnet werden. Gegebenenfalls kann dazu auch eine zweite Systemkupplung 22 zum Zu- und Wegschalten der Schwungmasse und/oder des dritten Elektromotors 20 vorgesehen sein. Der dritte Elektromotor 20 kann auch durch einen Hilfsflansch 23 bei Bedarf angeflanscht werden. Am Hilfsflansch 23 oder an der zweiten System- kupplung 22 können aber auch andere Zusatzaggregate, wie z.B. eine Belastungseinheit, eine Bremse, etc., angeordnet werden. Mit dem dritten Elektromotor 20 oder dem Zusatzaggregat können dann verschiedene Lastzustände simuliert werden. Selbstverständlich können der dritte Elektromotor 20, die Schwungmasse 21 , die zweite Systemkupplung 22 und/oder der Hilfsflansch 23 auch zwischen erster Systemkupplung 15 und Getriebe G3 angeordnet werden.
Nachfolgend wird nun die Funktion des Prüfstandes 1 erläutert. Der erste Elektromotor 2 treibt das Antriebsrad 3 und damit das erste Getriebe G1 und die Kupplung 19 an, die sich somit mit dem Elektromotor 2 gemäß dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes G1 mitdreht. Das Antriebsrad 3 treibt aber auch über das Hohlrad 9 das Dreiwellengetriebe 6 an, womit sich auch das Sonnenrad 7 und der Drehstab 8 mitdrehen. Über die Umlenkgetriebe G2, G3 wird auch die zweite Prüflingswelle 14 angetrieben. Die Übersetzungen des Dreiwellengetriebes 6 und der Umlenkgetriebe G2, G3 werden dabei so gewählt, dass sich die erste und die zweite Prüflingswelle 5, 14 mit der gleichen Drehzahl drehen.
Wird über den zweiten Elektromotor 12 und unabhängig vom ersten Elektromotor 2 der Pla- netenträger 1 1 um einen Winkel verdreht, kommt es über die Planetenräder 10 und das Sonnenrad 7 zu einer Winkelverschiebung am Drehstab 8, bzw. allgemein am Torsionselement, wodurch ein Drehmoment in der Anordnung und somit auch zwischen ersten und zweiten Teil 19a, 19b des drehmomentübertragenden Bauteils 19 aufgebaut wird. Ein Verdrehen bedeutet hierbei, dass durch den zweiten Elektromotor 12, bei geschlossener Sys- temkupplung 15, jedoch fehlendem Bauteil, der Drehwinkel zwischen der ersten Prüflingsaufnahme 13a und der zweiten Prüflingsaufnahme 13b verändert wird. Sind die beiden Prüflingsaufnahmen 13a, 13b aber durch einen Bauteil 19, welcher in der Lage ist ein Drehmoment zu übertragen, verbunden, so entsteht über den Drehstab 8 ein Drehmoment durch dieses Verdrehen. Aufgrund der bekannten und definierten Torsionssteifigkeit des Drehsta- bes 8, ist der Zusammenhang zwischen Winkelverschiebung und Drehmoment bekannt. Der Bauteil 19 wird damit„vorgespannt". Auf diese Weise kann das übertragene Drehmoment insbesondere auch bei hohen Drehzahlen, erzeugt werden. Ist das Drehmoment über die Verspannung im Drehstab 8 über den Elektromotor 12 aufgebaut, muss der Elektromotor 2 nur noch die im allgemeinen geringen Verluste in den Lagern und den Übersetzungen abde- cken, nicht jedoch die wesentlich höhere Leistung welche über den Bauteil 19 übertragen wird. Damit der Elektromotor 12 während der Verspannung nicht das aufgebrachte Drehmoment abstützen muss, kann im Dreiwellengetriebe 6 auch eine Bremse oder ein Anschlag vorgesehen sein, die den Planetenträger 1 1 oder einen anderen Teil des Dreiwellengetriebes 6 festhält. Weist der Bauteil 19, wie insbesondere eine Kupplung, nun einen Schlupf auf, so würde sich die Winkelverschiebung im Drehstab 8, und somit das Drehmoment, durch den Schlupf wieder abbauen. Um dies zu kompensieren, kann nun der zweite Elektromotor 12 mit passender, vom Schlupf abhängiger Drehzahl gedreht werden, wodurch die für das gewünschte Drehmoment erforderliche Winkelverschiebung am Drehstab 8 permanent aufrecht erhalten werden kann. Der zweite Elektromotor 12 muss demnach zusätzlich die im Bauteil 19, z.B. durch Schlupf, umgesetzte Verlustleistung aufbringen, welche in der Regel ebenfalls wesentlich kleiner als die über den Bauteil übertragene Leistung ist. Der besondere Vorteil dieser Anordnung besteht somit darin, dass die Leistungen der Elektromotoren 2, 12 wesentlich unter der vom Bauteil 19 (Kupplung, Gelenkwelle) zu übertragenen Leistung liegen können und dennoch der Bauteil 19 der vollen Belastung ausgesetzt werden kann.
Ein Testlauf für eine Kupplung als drehmomentübertragenden Bauteil 19 könnte im Prüfstand 1 nun z.B. wie folgt ablaufen. Bei offener Systemkupplung 15 kann der zweite Teil 19b der Kupplung zum Stillstand gebracht werden, der erste Teil 19a der zu testenden Kupplung kann mit jeder beliebigen Drehzahl gedreht werden. Durch Schließen der zu testenden Kupplung wird nun die Schwungmasse 21 (also eine Trägheit) mit dem von der Kupplung übertragenen Drehmoment beschleunigt und so der Anfahrvorgang simuliert. Alternativ dazu kann die zu beschleunigende Masse, z.B. eine simulierte Fahrzeugmasse, mittels des dritten Elektromotors 20 oder einer anderen geeigneten Belastungseinheit simuliert werden. Auch kann der dritte Elektromotor 20 oder die andere geeignete Belastungseinheit ergänzend zur Schwungmasse 21 eingesetzt werden. Nach vollständigem Schließen der zu testenden Kupplung ist auch an der Systemkupplung 15 kein oder nur ein geringer Drehzahlunterschied vorhanden, womit auch die Systemkupplung 15 geschlossen und ein Drehmoment über die vorhin beschriebene Verspannung über den Drehstab 8 aufgebracht werden kann. Mit dieser Anordnung kann somit z.B. ein Anfahrvorgang mit schleifender Kupplung dargestellt und unmittelbar anschließend das von der Kupplung übertragbare Drehmoment geprüft werden.
Mit dieser Anordnung kann auch während des laufenden Betriebes, nach Öffnen der Systemkupplung 15 und der zu testenden Kupplung, durch Abbremsen oder Beschleunigen einer Seite der zu testenden Kupplung, wieder ein Drehzahlunterschied hergestellt werden, welcher durch Schließen der zu testenden Kupplung wieder ausgeglichen werden kann. Es kann somit ein Kupplungsvorgang wie in einem Fahrzeug bei Hoch- bzw. Rückschaltvorgängen simuliert werden und anschließend wieder das übertragbare Drehmoment an der Kupplung geprüft werden, ohne den Versuch unterbrechen zu müssen.
Der Test von z.B. Gelenkwellen unter z.B. Achsversatz bzw. Winkelversatz kann in oben beschriebener Art, mit geschlossener Systemkupplung 15 bei jeder gewünschten Drehzahl und jedem gewünschten Drehmoment durchgeführt werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Prüfstand zum Testen eines drehmomentübertragenden Bauteils (19), insbesondere einer Kupplung oder einer Gelenkwelle, mit einer ersten, von einem ersten Elektromotor (2) angetriebenen Prüflingsaufnahme (13a), an der ein erster Teil (19a) des zu prüfenden Bauteils (19) angeordnet ist und einer zweiten Prüflingsaufnahme (13b), an der ein zweiter Teil (19b) des zu prüfenden Bauteils (19) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dreiwellengetriebe (5) mit zwei Eingangselementen und einem Ausgangselement vorgesehen ist, wobei die erste Prüflingsaufnahme (13a) mit einem ersten Eingangselement des Dreiwellengetriebes (6) wirkverbunden ist und die zweite Prüflingsaufnahme (13b) mit dem Ausgangselement des Dreiwellengetriebes (6) wirkverbunden ist, womit die erste Prüflingsaufnahme (13a) und die zweite Prüflingsaufnahme (13b) durch den ersten Elektromotor (2) antreibbar sind und dass das zweite Eingangselement des Dreiwellengetriebes (6) mit einem zweiten, unabhängig vom ersten Elektromotor (2) antreibbaren Elektromotor (12) wirk- verbunden ist, womit bei Verdrehen des zweiten Elektromotors (12) zwischen erster und zweiter Prüflingsaufnahme (13a, 13b) ein Drehmoment erzeugbar ist.
2. Prüfstand nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Prüflingsaufnahme (13a) an einer ersten Prüflingswelle (5) angeordnet ist.
3. Prüfstand nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Prüflingsauf- nähme (13b) an einer zweiten Prüflingswelle (14) angeordnet ist.
4. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Prüflingswelle (5, 14) in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist.
5. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Prüflingswelle (14) verschwenkbar angeordnet ist.
6. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Ausgangselement des Dreiwellengetriebes (6) mit einem Drehstab (8) verbunden ist, der mit der zweiten Prüflingsaufnahme (13b) wirkverbunden ist.
7. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehstab (8) über ein Getriebe mit der zweiten Prüflingsaufnahme (13b) wirkverbunden ist.
8. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Drehstab (8) über zwei Umlenkgetriebe (G2, G3) und eine dazwischen angeordnete Getriebewelle (18) mit der zweiten Prüflingsaufnahme (13b) wirkverbunden ist.
9. Prüfstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebewelle (18) in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist.
10. Prüfstand nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Umlenkgetrieben (G2, G3) eine schaltbare Systemkupplung (15) angeordnet ist.
1 1 . Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Prüflingsaufnahme (13b) mit einem dritten Elektromotor (20) oder mit einer
Schwungmasse (21 ) oder einem Zusatzaggregat wirkverbunden ist.
12. Prüfstand nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zweiter Prüflingsaufnahme (13b) und dem dritten Elektromotor (20) oder der Schwungmasse (21 ) oder dem Zusatzaggregat ein zweite Systemkupplung (22) angeordnet ist.
13. Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten und/oder an der zweiten Prüflingsaufnahme (13a, 13b) eine Drehmomentenmessein- richtung (16) oder eine Drehzahlmesseinrichtung (24) vorgesehen ist.
14. Verfahren zum Testen eines drehmomentübertragenden Bauteils (19), insbesondere einer Kupplung oder einer Gelenkwelle, wobei eine erste Prüflingsaufnahme (13a) mit einem ersten Teil (19a) des zu prüfenden Bauteils (19) und eine zweite Prüflingsaufnahme (13b) mit einem zweiten Teil (19b) des zu prüfenden Bauteils (19) von einem ersten Elektromotor (2) angetrieben wird, wobei die zweite Prüflingsaufnahme (13b) über ein Dreiwellengetriebe (6) vom ersten Elektromotor (2) angetrieben wird und ein Eingangselement des Dreiwellengetriebes (6) unabhängig vom ersten Elektromotor (2) von einem zweiten Elektromotor (12) angetrieben wird, sodass durch eine Verdrehung des zweiten Elektromotors (12) um einen bestimmten Winkel zwischen ersten und zweiten Teil (19a, 19b) des zu prüfenden Bauteils (19)ein Drehmoment erzeugt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Elektromotor (12) mit einer bestimmten Drehzahl verdreht wird.
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