CN110036270A - 用于电的机动车驱动器的能模块化构建的驱动系测试台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电的机动车驱动器(9)的能模块化构建的驱动系测试台(1)，其中，驱动系测试台(1)包括至少一个马达模块(2)。根据本发明的驱动系测试台(1)的特征在于，马达模块(2)的电动马达(3)具有壳体，该壳体具有用于支撑电动马达(3)的轭架(4)。

Description

用于电的机动车驱动器的能模块化构建的驱动系测试台

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于电的机动车驱动器的能模块化构建的驱动系测试台。

背景技术

用于测试机动车传动装置的传动装置测试台或用于测试整个机动车驱动系的驱动系测试台已由现有技术所公知。这些测试台一方面被用于通过一系列负载试验在早期地识别驱动系中的功能故障。典型的功能故障例如由有游隙的构件，诸如齿轮、同步环、同步体、多片式离合器盘和轴所产生，它们可能会发生偏离或甚至激发振动。在这种功能检验的范围内，通常也测试声学特性和切换质量。另外，这些种测试台也用于对机动车驱动系以及尤其是机动车传动装置的开发和持续改进。这里通常要特别关注疲劳强度以及新技术作用原理的基础开发。通常，所公知的测试台被构造成用于测试内燃机传动的机动车驱动系。

在这方面，DE 10 2012 018 359 A1描述了一种用于行驶模拟的行驶循环，行驶循环由真实的机动车在底盘测功机上驶过。机动车的驱动系如下这样地工作，即，使得机动车的车轮转速相应于行驶循环的各自的速度预设量，而机动车实际上并不前进运动。这样就能够实现将机动车驱动系装配到机动车中之后来进行测试。

DE 43 28 537 C2公开了一种传动装置测试台，其具有用作驱动马达的第一伺服马达和用作制动马达的第二伺服马达。第一驱动马达经由离合器与待测试的机动车传动装置的驱动轴连接，并且其转速经由PC来控制，其中，可模拟任意的转速变化曲线。制动马达经由另外的离合器与待测试的机动车传动装置的输出轴连接。第二马达的转速也经由PC来控制。由PC模拟的转速变化曲线是在实际行驶实验中测得的转速变化曲线。因此，根据DE43 28 537 C2的机动车传动装置也可以在装配到机动车中之前来进行测试。

然而，所公知的驱动系测试台的缺陷在于，它们通常不适于测试电的驱动系。此外，所公知的驱动系测试台灵活性欠缺并且不太与特定的驱动系相匹配。通常无法实现对其他驱动系的测试，或者只能在容忍极高的装备成本的情况下才可能。

发明内容

本发明的任务是提出一种用于电的机动车驱动器的能模块化构建的驱动系测试台。

该任务根据本发明通过根据权利要求1的用于电的机动车驱动器的能模块化构建的驱动系测试台来解决。由从属权利要求中得出有利的设计方案。

本发明涉及一种用于电的机动车驱动器的能模块化构建的驱动系测试台，其中，该驱动系测试台包括至少一个马达模块。根据本发明的驱动系测试台的特征在于，该马达模块的电动马达具有壳体，该壳体具有用于支撑电动马达的至少一个轭架。

由此得到的优点是，马达模块被构造得刚性尤高，并且因此能够实现电动马达的转速相应很高，而在驱动系测试台的运行中测试台不会以干扰测试过程的强度地发生振动。一方面，电的机动车驱动器或其电动马达提供的输出转速高于20000转/分钟，这远超于常规的内燃机驱动器的转速范围，使得用于电的机动车驱动器的驱动系测试台在刚度和减振方面存在特别的要求。另一方面，在所使用的电动马达的结构形式方面也存在特别的要求，这是因为在需要定期测试电的驱动系时，通常出现如下必要性，即，测试件的输出轴仅以很小的轴线间距在电动马达下方或侧向地从旁边引导经过。因此，常规的驱动系测试台能想到地尤其是就所公知的电动马达而言并不适用于测试电的机动车驱动器。因为，所使用的电动马达的所公知的结构形式通常要么构造为所谓的支脚实施方案要么构造为所谓的法兰实施方案。所以单侧法兰连接的电动马达单是因其刚度并不完全足够就不适用于测试电的机动车驱动器。反之，采用支脚实施方案的马达不允许测试件的输出轴以很小的轴线间距在马达下方或侧向地从旁边引导经过。

然而，根据本发明的马达模块克服了这些缺点。通过根据本发明的壳体具有至少一个轭架的构造方案，使得电动马达可以经由至少一个轭架来支撑，这就能够实现整个马达模块的刚度尤高。此外，电动马达下方或电动马达侧向剩余有结构空间，从而使该结构空间可以用于使测试件的输出轴从旁边引导经过。

优选地设置的是，视需要，马达模块的电动马达可置换，使得电动马达可经由标准化的接驳部与马达模块连接。这样能够实现的是，按需要以简单的方式提供具有符合要求的转速或符合要求的转矩的功率更强的或功率更弱的电动马达。

在此，轭架不仅可以与壳体一体式地构成，而且也可以与壳体螺接或焊接。

此外，轭架可以构造为横向轭架、环形轭架或轭架框。

轭架又优选地支撑在马达模块的实心的基座上。

优选地，轭架附加地具有横向加强部，以便进一步改善马达模块的整体刚度并因此改善马达模块的减振。

特别优选地，基座由非常好地适用于减振的Hydropol(特殊钢筋混凝土)材料构成。

此外优选的是，马达模块以如下方式构造，即，使得马达模块的第一固有频率高于电动马达的第一转动等级。因此，在20000转/分钟的马达转速的情况下，马达模块的固有频率必须高于约470Hz。经证实，这特别适用于测试高速转动的电的机动车驱动器。

根据本发明的用于电的机动车驱动器的驱动系测试台同样适用于所谓的有源测试并且适用于所谓的无源测试，其中，术语“有源测试”被理解为测试具有电的驱动马达的电的机动车驱动器，而术语“无源测试”被理解为测试没有电的驱动马达的电的机动车驱动器。因此，根据本发明的测试台同样适用于测试电的机动车驱动器的传动装置或支承件并且也适用于测试电的机动车驱动器的电的驱动器。

优选地设置的是，马达模块的电动马达构造得相对结构细长，以便确保电动马达的下方和侧向地留有尽可能多的自由空间。尤其设置的是，电动马达或电动马达的壳体的直径小于270mm。

这就能够实现不仅测试同轴构建的电的机动车驱动器，而且测试轴线平行构建的电的机动车驱动器。在同轴构建的电的机动车驱动器的情况下，输出轴在空间上布置在电驱动器之内，即与电的驱动器同轴布置。一般而言，输出轴还同轴地支承在空心轴中，该空心轴用作驱动轴。而且，该驱动轴也同轴地布置在的电驱动器中。在轴线平行构建的电的机动车驱动器的情况下，输出轴布置在电驱动器之外，即与电的驱动器的马达轴轴线平行地布置。

根据电动马达的设计方案而定地，该电动马达优选是可风冷的或水冷的或者风冷和水冷组合的。

根据本发明的优选的实施方式设置的是，驱动系测试台还包括测试件容纳模块，其中，测试件容纳模块至少以能纵向、竖向和横向调节的方式构造。通过将测试件容纳模块以能纵向、横向和竖向调节的方式构造，可以在测试件容纳模块上进行测试件相对于马达模块的微调。这在相对极高的测试转速超过20000转/分钟方面是特别有利的。

优选地设置的是，测试件容纳模块构造为所谓的十字工作台，其能够实现尤其是0.01mm步长的纵向和横向可调性。优选地通过衬垫板条确保竖向可调性，特别尤其0.05mm的步长。衬垫板条可以例如具有不同的厚度，其中，不同的厚度彼此相差0.05mm的步长。

衬垫板条特别优选地被放入到为此设置的可调的间隙中。该可调的间隙可以为此例如具有施加弹簧力的打开机构，该打开机构用于借助弹簧力打开间隙，并且还包括螺栓机构，该螺栓机构克服弹簧力地起作用并经由螺栓位置来限制中间空间的打开宽度。螺栓拧得越紧，越限制打开宽度。反之，在螺栓越松的情况下，打开宽度就递增。在该状态下，可以将所需数目的衬垫板条放置在中间空间中。通过拧紧螺栓，夹紧衬垫板条并且形成刚性的且减振的连接。

特别优选设置的是，能够无干扰地实现纵向、横向和竖向可调性。

测试件容纳模块优选地具有多个支架、尤其是四个支架，测试件可以夹紧在这些支架上。

测试件是待测试的电的机动车驱动器。

根据本发明的另外的优选的实施方式设置的是，驱动系测试台还包括中间支承模块，其中，中间支承模块的直通传动轴由中间支承模块的同轴的支承件来支承，并且其中，该支承件的直径小于电动马达的壳体的直径。由此得到的优点是，尤其是在轴线平行构建的电的机动车驱动器的情况下，提供了用于从测试件向马达模块方向延伸的输出轴的更多的结构空间。因为通过支承件的直径小于电动马达的壳体的直径的方式，因此也相应地提供了更多的自由空间。这恰好在特别紧凑的电的机动车驱动器中是尤其重要的。

优选地设置的是，支承件的直径小于130mm。

中间支承模块优选地以传动方式既与马达模块的电动马达耦合也与测试件耦合。因此，中间支承模块可以将转速和转矩从电动马达传递到测试件，反之亦然。

由使用中间支承模块得到的另外的优点在于，例如在此可以布置用于测量转矩的测量法兰。因此，测量法兰不必布置在电动马达上，这就避免了受电动马达的振动特定的不利影响。

根据本发明的特别优选的实施方式设置的是，中间支承模块能借助安装板改装，用以容纳马达测试件。

替选地，安装板优选地也能够牢固地、也就是说以不可拆卸的方式布置在中间支承模块上，例如通过焊接。在该情况下，中间支承模块仅能够用于测试马达测试件。

在本发明的意义下，马达测试件仅被理解为电的机动车驱动器的电驱动器，即不带传动装置的电动马达。

由此得到的优点是，能够以简单的方式仅测试马达测试件。在该情况下，马达测试件直接被加载以马达模块的电动马达的转速或转矩。

这种与传动装置无关地测试马达测试件的可行方案能够实现并行开发用于电的机动车驱动器的传动装置和用于电的机动车驱动器的电驱动器。

根据本发明的另外的优选的实施方式设置的是，驱动系测试台还包括用于建立平行的轴线错位的传动装置模块。由此得到的优点是，也能以简单的方式测试同轴构建的机动车驱动器，这是因为经由轴线错位能够实现测试件与马达模块的电动马达侧向错开的布置，也就是说，测试件的输出轴可以从马达模块的电动马达旁边引导经过。通常，经由空心轴实现对测试件的驱动，并经由支承在空心轴中的输出轴实现对测试件的传动。

为了建立轴线错位，优选地使用一个或多个圆柱齿轮级。特别优选地，圆柱齿轮级的传动比为1:1。

替选地，优选地，传动装置模块还能够实现降低或提高马达模块的电动马达的输出转速或输出转矩。这种降低或提高可以与测试件相匹配。

为了产生降低或提高，优选地使用一个或多个圆柱齿轮级。

根据本发明的另外的优选的实施方式设置的是，驱动系测试台还包括转矩测量模块、空调舱和/或声学舱。

在此，空调舱能够实现产生期望的气候环境，即测试件的特定的温度以及可能的特定的空气湿度。空调舱优选地围绕测试件容纳模块建造或者以如下方式布置在测试件容纳模块上，即，使得测试件被空调舱包封。

声学舱能够实现对测试件的声学特性的分析并因此识别测试件的传动装置故障或马达故障。声学舱优选地围绕马达模块建造或者以如下方式布置在马达模块上，即，使得至少是电动马达被声学舱包封。

转矩测量模块能够实现对所产生的转矩的检测和确定。在此，转矩测量模块可以例如包括用于以机械方式检测转矩的测量法兰。然而，转矩测量模块也可以检测马达电流并且基于该马达电流通过计算确定转矩。而且，检测转矩也能够经由杠杆臂结合测力接收器进行。测力接收器优选地构造为压电元件或应变计，其中，但其他结构形式的测力接收器也是可能的。同样，也能想到转矩测量的不同可行方案的组合。

使用转矩测量模块还导致的优点是，在附加地将转速包括在内的情况下，可以检测所输出的机械功率。因此，通过与输入功率的比较，能够获知效率。

根据本发明的另外的优选的实施方式设置的是，驱动系测试台还包括至少一个输出模块。至少一个输出模块被构造成用于检测输出转速或输出转矩。因此，能够检测并评估由测试件输出的转矩以及由测试件输出的转速。这两者皆为针对全面测试测试件的所有属性的重要的前提条件。

至少一个输出模块优选地同样包括电动马达，以便能够为测试件提供可调的负载，并且因此例如能够模拟制动过程。

优选设置的是，为针对电的机动车驱动器驱动的车轮中的每一个设置有自己的输出模块。这就能够实现在最大程度上相应于测试件的实际运行条件的测试运行。

根据本发明的另外的优选的实施方式设置的是，测试件容纳模块、中间支承模块、传动装置模块和/或输出模块借助定位***可彼此相对定中。这就能够实现各个模块彼此间简单且高度精确的对中。

例如，可以首先在测试件容纳模块上进行预先对中的测试件装配。随后，将测试件容纳模块与测试件一起带到驱动系测试台，并在那里借助定位***进行特别精确的对中，其精度优选在10μm范围内。

优选设置的是，定位***由彼此嵌套的销钉或销栓或者滑键以及用于销钉或销栓或者滑键的相应的容纳开口构成。通过例如在测试件模块上布置销栓的方式，使得这些销栓对齐地嵌入到中间支承模块的容纳开口中，就能以简便的方式使两个模块彼此间高度精确地对中。

为了加速将测试件对中并因此加速测试件的可置换性，驱动系测试台优选地包括两个或更多个测试件容纳模块，从而可以在一个测试件容纳模块上准备进行预先对中的测试件装配，与此同时在另一测试件容纳模块上测试着测试件。

替选地，优选地，测试件容纳模块也可以包括对中板，在该对中板上将测试件布置在测试件容纳模块上并对中。特别优选地，为测试件容纳模块设置两个对中板，从而可以在一个对中板上准备进行预先对中的测试件装配时，与此同时在另一个对中板上测试着测试件。

由于多个可相互组合的或可连接的模块，因此而提供了积木***，该积木***在由各个模块组装成驱动系测试台的情况下能够实现较高的灵活性，并且同时因动用现有的模块而使驱动系测试台的制造成本保持得较低。尤其地，不再需要设计花费。

附图说明

下面依据在附图中示出的实施方式示例性地阐述本发明。

其中：

图1示例性地示出能模块化构建的驱动系测试台的可能的结构；

图2示出根据本发明的能模块化构建的驱动系测试台的另外的可能的实施方式；

图3示出根据本发明的能模块化构建的驱动系测试台的另外的可能的实施方式；

图4示意性地且示例性地示出穿过传动装置模块的剖面；以及

图5示意性地示出根据本发明的能模块化构建的驱动系测试台的结构方面的灵活性。

相同的主题、功能单元以及类似的部件在附图中标有相同的附图标记。除非说明书中没有明确地或以其他方式暗示地说明，这些主题、功能单元以及类似的部件在它们技术特征方面实施相同。

具体实施方式

图1示例性地示出了用于电的机动车驱动器9的能模块化构建的驱动系测试台1的可能的结构。图1中所示的驱动系测试台1根据本示例包括马达模块2、中间支承模块6和测试件容纳模块7。测试件容纳模块7其本身包括四个保持臂8。电的机动车驱动器9被夹紧在保持臂8之间。所示的马达模块2其本身包括具有壳体的电动马达3，壳体具有用于将电动马达3支撑在马达模块2的基座10上的轭架4。根据本示例，电动马达3的壳体与轭架4一体式地构成。通过经由轭架4支撑电动马达3的方式，使得整个马达模块2得到了尤高的刚度，这是用于测试电的机动车驱动器9的必要的前提条件。由于这种电的机动车驱动器9的高达20000转/分钟和以上的非常高的转速，使得由高刚度得到的减振对于测试电的机动车驱动器9而言必不可少。此外得到的另外的优点是，电动马达3下方或电动马达3侧向地剩余有结构空间。在该剩余的结构空间中，现在能够有利地布置支撑测试件9的输出轴的轴支承件5。电动马达3的输出轴根据本示例抗相对转动地与中间支承模块6的直通传动轴20耦合。此外，中间支承模块6的直通传动轴20抗相对转动地与测试件9的输入轴耦合。因此，电动马达3的转矩或转速可以经由中间支承模块6传递到测试件9。在此，直通传动轴20由同轴的支承件21来支承。支承件21又经由轭架23支撑在中间支承模块6的基座22上。通过这种结构，使得中间支承模块6的刚性相对较高并且十分适用于减弱高频的振动。测试件9根据本示例是轴线平行构建的电的机动车驱动器9。在轴线平行构建的电的机动车驱动器中，输出轴布置在电驱动器之外，即与电驱动器的马达轴轴线平行地布置。

图2示出了根据本发明的能模块化构建的驱动系测试台1的另外的可能的构造方式。图2的驱动系测试台1与图1的驱动系测试台1的区别之处仅在于，该驱动系测试台不具有中间支承模块6。一方面，这能够实现电动马达3相对更直接地与测试件9的耦合。但是另一方面，由于电动马达3的直径大于中间支承模块6的直通传动轴的支承件的直径，使得为测试件9的输出轴提供了相对较小的自由结构空间。因此，图3所示的根据本发明的驱动系的结构特别适用于如下轴线平行的电的机动车驱动器9，其在驱动轴与输出轴之间的轴线距离相对较大。

图3示出了根据本发明的能模块化构建的驱动系测试台1的另外的可能的构造方式。图3的驱动系测试台1与前图示出的驱动系测试台1的区别在于，其具有传动装置模块11来代替中间支承模块6。此外，在图3的驱动系测试台1的测试件容纳模块7上未构建测试件9。传动装置模块11有利地能够实现对同轴构建的电的机动车驱动器9的测试。在这种同轴构建的电的机动车驱动器9中，输出轴在空间上布置在电驱动器之内，即与电驱动器同轴布置。此外，输出轴还同轴地支承在空心轴中，该空心轴用作驱动轴。该驱动轴也同轴地布置在电驱动器中。通过传动装置模块11提供轴线错位，使得测试件9的构造为空心轴的驱动轴可以与电动马达3耦合。同时，可以将输出轴引导到支承件5。

图4示意性地且示例性地示出了穿过传动装置模块11和测试件9的剖面。测试件9包括电驱动器12、同轴布置在电驱动器12中的并构造为空心轴的驱动轴13以及同轴布置在空心轴13中的输出轴14。空心轴13抗相对转动地与传动装置模块11的空心轴15耦合。同样，输出轴14抗相对转动地与传动装置模块11的轴16耦合。轴16从传动装置模块11引出并引导到输出模块(图4中未示出)。如图4中还可以看出，圆柱齿轮17抗相对转动地布置在空心轴15上。该圆柱齿轮17与抗相对转动地布置在轴19上的另外的圆柱齿轮18啮合。轴19又从传动装置模块11引出并且能够抗相对转动地与电动马达3耦合。因此，传动装置模块11提供了轴线错位，借助这种轴线错位，可以在根据本发明的驱动系测试台1上以简单的方式测试同轴构成的测试件9。

图5示意性地示出了根据本发明的能模块化构建的驱动系测试台1的结构方面的灵活性。如图5中可以看出，驱动系测试台1包括马达模块2和测试件容纳模块7。可选地，中间支承模块6或传动装置模块11可以布置在马达模块2与测试件容纳模块7之间。对中间支承模块6或传动装置模块11的选定在此涉及到待测试的测试件9的各自要求。如图5中还可以看出，中间支承模块6可以设有安装板24。这就能够实现通过中间支承模块6对马达测试件的容纳。马达测试件仅是电的机动车驱动器9的电驱动器，即不具有传动装置的电动马达。该马达测试件现在可以经由中间支承模块6与电动马达3耦合，以便能够实现对马达测试件的测试。

附图标记列表

1 能模块化构建的驱动系测试台

2 马达模块

3 电动马达

4 轭架

5 支承件

6 中间支承模块

7 测试件容纳模块

8 保持臂

9 测试件、电的机动车驱动器

10 基座

11 传动装置模块

12 电驱动器

13 空心轴

14 输出轴

15 空心轴

16 轴

17 圆柱齿轮

18 圆柱齿轮

19 轴

20 直通传动轴

21 支承件

22 基座

23 轭架

24 安装板

Claims (8)

1.用于电的机动车驱动器(9)的能模块化构建的驱动系测试台(1)，其中，所述驱动系测试台(1)包括至少一个马达模块(2)，

其特征在于，所述马达模块(2)的电动马达(3)具有壳体，所述壳体具有至少一个用于支撑所述电动马达(3)的轭架(4)。

2.根据权利要求1所述的驱动系测试台(1)，

其特征在于，所述驱动系测试台(1)还包括测试件容纳模块(7)，其中，所述测试件容纳模块(7)至少以能纵向、竖向和横向调节的方式构造。

3.根据权利要求1和2中至少一项所述的驱动系测试台(1)，

其特征在于，所述驱动系测试台(1)还包括中间支承模块(6)，其中，所述中间支承模块(6)的直通传动轴(20)由所述中间支承模块(6)的同轴的支承件(21)来支承，并且其中，所述支承件(21)的直径小于所述电动马达(3)的壳体的直径。

4.根据权利要求3所述的驱动系测试台(3)，

其特征在于，所述中间支承模块(6)能借助安装板(24)来改装，用以容纳马达测试件(9)。

5.根据权利要求1至4中至少一项所述的驱动系测试台(1)，

其特征在于，所述驱动系测试台(1)还包括用于建立平行的轴线错位的传动装置模块(11)。

6.根据权利要求1至5中至少一项所述的驱动系测试台(1)，

其特征在于，所述驱动系测试台(1)还包括转矩测量模块、空调舱和/或声学舱。

7.根据权利要求1至6中至少一项所述的驱动系测试台(1)，

其特征在于，所述驱动系测试台(1)还包括至少一个输出模块。

8.根据权利要求1至7中至少一项所述的驱动系测试台(1)，

其特征在于，测试件容纳模块(7)、中间支承模块(6)、传动装置模块(11)和/或输出模块能借助定位***相对彼此对中。