DE10037412C2 - Antriebs- und Getriebeprüfstand - Google Patents
Antriebs- und GetriebeprüfstandInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebs- und Getrie
beprüfstand, vorzugsweise zur Durchführung von Akustik-,
Schwingungs- und Funktionsprüfungen, mit einer Einspann
vorrichtung zum Einspannen eines zu prüfenden Prüflings, vor
zugsweise eines Getriebes, einer Antriebs- bzw. Abtriebskompo
nente bspw. eines Elektroantriebs, einer Antriebs-/Getriebe-
Integrallösung oder einer Getriebekomponente, mit einer An
triebsvorrichtung, zumindest einer Abtriebsvorrichtung, und ei
nem Rahmengestell.
Ein Getriebeprüfstand herkömmlicher Art ist beispielsweise aus
der Druckschrift DE 39 05 983 A1 bekannt. Der darin beschriebe
ne Prüfstand weist einen Grundrahmen auf, der sich über die gesamte
Länge des Prüfstands erstreckt. Auf diesem Grundrahmen
sind die einzelnen Komponenten des Prüfstands angebracht. Die
Einspannvorrichtung für das Getriebe Prüflingsträger) befindet
sich etwa mittig auf dem Grundrahmen und liegt zwischen einer
Antriebsvorrichtung und einer Abtriebsvorrichtung. Antriebsvor
richtung und Abtriebsvorrichtung sind beispielsweise über Wel
lenstränge mit dem Getriebe kuppelbar. Die Antriebsvorrichtung
oder die Abtriebsvorrichtung sind insgesamt auf einem jeweils
zugeordneten Schlitten aufgenommen, der zur Erleichterung des
An- bzw. Abkoppelns des jeweiligen Wellenstranges gegenüber der
Einspannvorrichtung verschiebbar ist. Angetrieben werden die
Schlitten über Verschiebemotoren, die am Grundrahmen abgestützt
sind und beispielsweise mittels eines Spindelantriebs mit dem
jeweiligen Schlitten zusammenwirken.
Die EP 02 52 246 A2 beschreibt eine Prüfeinrichtung für An
triebseinheiten. Ein Geräuschprüfstand für PKW-Getriebe ist aus
der DE 39 26 281 C2 bekannt. Der aus der DE 39 26 281 C2 be
kannte Getriebeprüfstand ist modular und weist eine Einspann
vorrichtung zum Einspannen eines zu prüfenden Prüflings, eine
Antriebsvorrichtung, zumindest eine Abtriebsvorrichtung und ein
Gestell auf, wobei voneinander unabhängige Module vorhanden
sind und Einspannvorrichtung, Antriebsvorrichtung und Abtriebs
vorrichtung jeweils einem Modul zur Ausbildung eines Funktions-
Moduls (Zentralkörper-Modul, Antriebs-Modul, Abtriebs-Modul)
zugeordnet sind.
Die Definition des Begriffes "Modul" findet sich im "Lexikon
der Informatik und Datenverarbeitung", H.-J. Schneider, Hrsg.,
2. Aufl., München u. a.: Oldenbourg 1986, S. 376; danach
"bezeichnet man im allgemeinen ein System miteinander verbunde
ner Komponenten als modular, wenn einzelne Module entfernt,
hinzugefügt oder durch andere ersetzt werden können". Auch die
US 4,356,724 zeigt einen Getriebeprüfstand mit Rahmenmodulen.
Der Aufsatz von J. Herrmann und J. Timmers "Geräusch
untersuchungen als Hilfsmittel der Fertigungskontrolle", Indu
strieanzeiger, Essen, 87. Jahrgang, Nr. 17, 26. Februar 1965,
[Seiten 309-314] zeigt auch ein Rahmen-Modul.
Ein Nachteil der aus der DE 39 05 983 A1 bekannten Getriebe
prüfstände ist darin zu sehen, daß ein Umbau oder eine Umrü
stung auf eine andere zu prüfende Getriebeart - wenn überhaupt
- nur mit sehr viel Aufwand durchführbar ist. Da die einzelnen
Komponenten des Prüfstands auf einem gemeinsamen Grundrahmen
vorgesehen sind, ist die Flexibilität deutlich eingeschränkt.
In vielen Fällen ist ein Umbau nur durch Ersatz des Grund
rahmens möglich, was nicht nur hohe Kosten verursacht sondern
auch sehr viel Zeit benötigt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin,
einen Prüfstand der eingangs genannten Art so weiterzubilden,
daß insbesondere eine leichte Umrüstbarkeit auf eine andere Ge
triebeart, einen anderen Getriebetyp bzw. eine andere Antriebs
komponente möglich ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei dem Prüf
stand der vorgenannten Art dadurch gelöst, daß das Rahmen
gestell als voneinander unabhängige Rahmen-Module vorgesehen
ist, wobei Einspannvorrichtung, Antriebsvorrichtung und Ab
triebsvorrichtung jeweils einem Rahmen-Modul zur Ausbildung ei
nes Funktions-Moduls (Zentralkörper-Modul, Antriebs-Modul, Ab
triebs-Modul) zugeordnet sind.
Das heißt, daß die einzelnen Komponenten des Getriebeprüfstands
nicht auf einem gemeinsamen Rahmengestell angebracht sind, son
dern daß vielmehr der gesamte Getriebeprüfstand modular aus
einzelnen unabhängigen Modulen aufgebaut ist. Ein solcher modu
larer Aufbau macht es möglich, den Getriebeprüfstand quasi als
Baukastensystem aus einzelnen Modulen zusammenzusetzen, wobei
einzelne Module getriebeunspezifisch ausgelegt sind und damit
für unterschiedlichste Getriebearten und Getriebetypen einge
setzt werden können. Dies hat beträchtliche Vorteile im Hin
blick auf die Kosten. So lassen sich nicht nur die Kosten zur
Umrüstung eines Getriebeprüfstands reduzieren, sondern auch die
Kosten für die getriebeunspezifischen Module, da sie in Klein
serien mit hohem Standardisierungsgrad herstellbar sind. Ent
wicklungsschleifen, detailliertere Schwingungs- und Berech
nungsaufwendungen/-optimerungen, Soft- und Hardwareoptimierun
gen und stetige Qualitätsverbesserungen werden damit ermög
licht.
Neben den reduzierten Herstellungs- und Umrüstkosten lassen
sich auch Kosten bei der Instandhaltung einsparen, da ein Mo
dulaufbau instandhaltungsfreundlicher ist. Duch Wiederverwen
dung der Module ergibt sich überdies ein Ressourcenschutz.
Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, daß sich durch
den hohen Standardisierungsgrad und die vielen getriebeunspezi
fischen Komponenten extrem kurze Lieferzeiten realisieren las
sen.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist jedes Rahmen-Modul
Mittel zum Verbinden (Verbindungsmittel) mit einem anderen Rah
men-Modul auf. Vorzugsweise sind die Verbindungsmittel der Rah
men-Module an vorbestimmten (standardisierten) Stellen ange
bracht. Besonders bevorzugt sind die Verbindungsmittel als
Flanschverbindungen ausgebildet.
Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß die einzelnen Rahmen-
Module einfach und insbesondere wieder lösbar miteinander ver
bunden werden können. Damit ist es jederzeit möglich, ein Rah
men-Modul durch ein anderes Rahmen-Modul zu ersetzen oder bei
spielsweise die Anordnung der einzelnen Rahmen-Module zu verän
dern, so daß auf einen anderen Getriebetyp umgestellt werden
kann. Flanschverbindungen haben sich dabei als besonders einfa
che und dennoch sichere Verbindungen herausgestellt.
Besonders bevorzugt sind an dem Zentralkörper-Modul zumindest
ein Antriebs-Modul und ein Abtriebs-Modul lösbar angebracht.
Besonders bevorzugt ist das Zentralkörper-Modul getriebe
spezifisch und die anderen Funktions-Module getriebeunspezi
fisch ausgebildet. Das heißt, daß die getriebeunspezifischen
Funktions-Module für mehrere Getriebetypen einsetzbar sind,
während das getriebespezifische Zentralkörper-Modul mit der
Einspannvorrichtung auf einen spezifischen Getriebetyp ausge
richtet ist. Bei Umstellung des Getriebeprüfstands auf ein neu
es Getriebe muß primär nur das Zentralkörper-Modul mit der Einspannvorrichtung
ausgewechselt werden, alle anderen Funktions-
Module können durch Anpassung weiter benutzt werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Abtriebsvorrich
tung auf ihrem Rahmen-Modul zumindest in eine, vorzugsweise in
drei Richtungen verlagerbar angeordnet. Besonders bevorzugt ist
auch die Abtriebsvorrichtung auf ihrem Rahmen-Modul zumindest
in eine, vorzugsweise in drei Richtungen verlagerbar angeord
net. Die Antriebsvorrichtung und/oder die Abtriebsvorrichtung
sind bevorzugt jeweils auf einer Schlitteneinheit zur axialen
Zustellung montiert. Besonders vorteilhaft ist es, die Ab
triebs- und/oder die Antriebsvorrichtung auf einem unabhängigen
Verstell-Modul vorzusehen, das auf das Rahmen-Modul aufsetzbar
ist.
Die vorgenannten Maßnahmen führen insbesondere dazu, daß kurze
Umrüstzeiten durch die verlagerbare Anordnung erzielbar sind
und auch dazu, daß die Anzahl der drehenden Bauelemente sich
reduzieren läßt. Die Kopplung der Abtriebswellen an den Prüf
ling erfolgt direkt, d. h. ohne Zwischenlagerungen, Umlenkungen
oder Ausgleichswellen. Die reduzierte Anzahl an drehenden Bau
elementen hat insbesondere den Vorteil, daß das Auftreten von
Unwuchten sehr viel einfacher und entsprechend kostengünstiger
unterbunden werden kann. Aufwendige Ausgleichswellen sind dabei
nicht erforderlich. Durch die direkte Antriebsart werden die
Massenträgheiten der drehenden Teile reduziert und dadurch die
Akustik, die Eigenschwingungen, die Dynamik und die erreichbare
Regelgüte verbessert.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Steuerungs- und
Überwachungsvorrichtung auf einem weiteren Rahmen-Modul zur
Ausbildung eines Steuerungs-Moduls vorgesehen. Vorzugsweise um
faßt das Steuerungs-Modul eine Bedienvorrichtung und eine An
zeigevorrichtung.
Die Fortführung des modularen Aufbaus hat auch bei der Ausge
staltung des Steuerungs-Moduls Vorteile, beispielsweise da
durch, daß das Auswechseln der Bedienvorrichtung sehr schnell
möglich ist. Darüber hinaus ist auch das Steuerungs-Modul durch
einen standardisierten Aufbau kostengünstig herstellbar.
Zur Prüfung von Schaltgetrieben weist die Bedienvorrichtung
vorzugsweise eine Handschaltung auf, die manuell betätigt wird.
Vorzugsweise enthält das Steuerungs-Modul einen Schaltroboter,
der die Handschaltung während der Prüfung eines Getriebes betä
tigt. Das Steuerungs-Modul weist für diesen Schaltroboter einen
Einschubplatz auf.
Dies hat den Vorteil, daß sich das Steuerungs-Modul jederzeit
und ohne großen Aufwand aufrüsten läßt, indem ein Schalt
roboter-Modul in den vorgesehenen Einschubplatz eingesteckt
wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist zumindest dem Antriebs-
Modul und dem Abtriebs-Modul jeweils ein Schaltschrank-Modul
zugeordnet, wobei das Schaltschrank-Modul der elektrischen Ver
sorgung und Ansteuerung des jeweiligen Funktions-Moduls dient.
Bevorzugt ist zumindest dem Antriebs-Modul und dem Abtriebs-
Modul jeweils ein Software-Modul zugeordnet, wobei das Soft
ware-Modul der Ablaufsteuerung des jeweiligen Funktions-Moduls
dient.
Diese Maßnahmen führen zu einer weiteren konsequenten Fortset
zung des modularen Aufbaus, nicht nur auf der maschinenbautech
nischen Seite sondern auch auf der elektrischen und der pro
grammtechnischen Seite. Diese Modularität führt dazu, daß die
Funktions-Module in sich autark sind, d. h. unabhängig von ande
ren Funktions-Modulen. Dies hat den Vorteil, daß der Auf- bzw.
Umbau eines Getriebeprüfstands einfach und schnell ausführbar
ist. Darüber hinaus können die einzelnen Funktions-Module unab
hängig voneinander getestet und gewartet werden. Dies führt zu
einer deutlichen Vereinfachung der Instandhaltung solcher An
triebs- und Getriebeprüfstände.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Antriebsvorrichtung
und/oder die Abtriebsvorrichtung von jeweils einer kompakten
Schallschutzkabine umgeben, um eine Schallisolierung zu erzie
len.
Dies hat den Vorteil, daß der Störgeräuschpegel deutlich ge
senkt werden kann, insbesondere für Akkustikprüfungen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist ein Meß-Modul vorgese
hen, daß eine Meßvorrichtung und ein Rahmen-Modul umfaßt.
Besonders bevorzugt ist ein weiteres Modul zur elektrischen An
steuerung des zu prüfenden Getriebes (Automatikgetriebe) vorge
sehen. Weiter bevorzugt ist ein Modul zur automatischen Bela
dung der Einspannvorrichtung mit einem zu prüfenden Getriebe/
Getriebekomponente vorgesehen. Besonders bevorzugt ist des wei
teren ein Modul zur automatischen Ölbefüllung eines Getriebes
vorgesehen.
Diese Maßnahmen führen zu einer weiteren Steigerung der Lei
stung des Getriebeprüfstands, wobei die einzelnen Komponenten
wiederum modular aufgebaut sind, um die bereits zuvor genannten
Vorteile zu erzielen. Insbesondere lassen sich bestehende Ge
triebeprüfstände einfach und schnell durch die vorgenannten Mo
dule erweitern.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach
stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und mit
Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei
zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines mo
dularen Getriebeprüfstands am Beispiel einer Front-
Quer-Struktur;
Fig. 2a-e schematische perspektivische Darstellungen verschie
dener Module eines Getriebeprüf
stands nach der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht eines
Getriebeprüfstands nach der Erfindung am Beispiel einer Front-Quer-
Struktur; und
Fig. 4a-e graphische Darstellungen verschiedener Getriebeprüf
stand-Strukturen.
In Fig. 1 ist ein Antriebs- und Getriebeprüfstand (kurz Getrie
beprüfstand) mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Aus Über
sichtlichkeitsgründen wurde eine schematische Darstellung die
ses Getriebeprüfstands 10 verwendet. Darüber hinaus wurde das
zu prüfende Getriebe nicht eingezeichnet.
Der Getriebeprüfstand 10 umfaßt ein Antriebs-Modul 12, sowie
ein erstes Abtriebs-Modul 14 und ein zweites Abtriebs-Modul 16.
Ferner ist ein sogenanntes Zentralkörper-Modul 18 vorgesehen.
Um dieses Zentralkörper-Modul 18 herum sind die beiden Ab
triebs-Module 14, 16 und das Antriebs-Modul 12 gruppiert und
über bekannte Flanschverbindungen mit dem Zentralkörper-Modul
18 lösbar verbunden. Diese Flanschverbindungen sind in Fig. 1
nicht dargestellt.
Das Abtriebs-Modul 14 umfaßt ein Rahmen-Modul 20, das der Ein
fachheit wegen in Fig. 1 quaderförmig dargestellt ist. Das Rah
men-Modul 20 ist jedoch üblicherweise aus verschiedenen Längs-
und Querträgern aufgebaut, wobei einzelne Trägerelemente mit
Polymer-Beton gefüllt sind.
Das Rahmen-Modul 20 trägt ein besonders steif ausgebildetes
Verstell-Modul 22, das ebenfalls nur schematisch dargestellt
ist. Dieses Verstell-Modul 22 ermöglicht zusammen mit einer Zu
stell-Schlitteneinheit eine Verlagerung der oberen Fläche 24 in
X-, Y- und Z-Richtung. Die Verlagerung dieser Fläche 24 läßt
sich auf unterschiedliche Art und Weise realisieren, beispiels
weise durch Stellmotoren oder Hydraulikzylinder.
Auf der Fläche 24 ist eine Abtriebsvorrichtung 26 vorgesehen.
Diese Abtriebsvorrichtung 26 umfaßt ein Gehäuse 28, das eine
Elektromaschine (Motor, Generator; in Fig. 1 nicht dargestellt)
aufnimmt. Um eine Verlagerbarkeit der Abtriebsvorrichtung 26 in
X-Richtung (Zustellrichtung) zu erreichen, ist die Schlitten
einheit vorgesehen, auf der das Verstell-Modul 22 angebracht
ist. Die Schlitteneinheit ist mit dem Verstell-Modul 22 verbun
den und der Übersichtlichkeit wegen in Fig. 1 nicht darge
stellt.
An der Stirnseite 30 des Gehäuses 28 ist eine Platte 32 vorge
sehen, durch die eine schematisch angedeutete Abtriebswelle 34
hindurchtreten kann, um eine Verbindung zwischen Prüfling,
bspw. Getriebe und Elektromaschine herzustellen.
Das Abtriebs-Modul 14 umfaßt ferner ein Schaltschrank-Modul,
das in Fig. 1 schematisch dargestellt ist und mit dem Bezugs
zeichen 36 gekennzeichnet ist. Im vorliegenden Ausführungs
beispiel ist das Schaltschrank-Modul 36 mit dem Rahmen-Modul 20
verbunden. Das Schaltschrank-Modul 36 umfaßt den gesamten de
zentralen Elektrik-Anteil zum Betrieb des Abtriebs-Moduls 14.
Das zweite Abtriebs-Modul 16 ist in gleicher Weise wie das be
reits erläuterte Abtriebs-Modul 14 aufgebaut, so daß zur Ver
einfachung gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekenn
zeichnet sind. Auf eine nochmalige Beschreibung wird deshalb
verzichtet.
An der Rückseite 38 des Gehäuses 28 des zweiten Abtriebs-Moduls
16 sind zwei Öffnungen 40 dargestellt, die der Belüftung der im
Gehäuse 28 untergebrachten Elektromaschine dienen.
In der Fig. 1 ist der Übersichtlichkeit wegen nicht gezeigt,
daß optional eine Schallschutzkabine vorgesehen sein kann, die
Abtriebsvorrichtung 26 und Verstell-Modul 22 vollständig um
gibt, um eine Schallisolierung zu erreichen. Eine solche
Schallschutzkabine kann selbstverständlich auch für das Ab
triebs-Modul 14 oder das Antriebs-Modul 12 vorgesehen sein.
Im Hintergrund verdeckt durch die beiden Abtriebs-Module 14 und
16 ist das Antriebs-Modul 12 angeordnet, das einen ähnlichen
Aufbau wie die beiden Abtriebs-Module 14, 16 aufweist. Das An
triebs-Modul 12 umfaßt ebenfalls ein Rahmen-Modul 20, auf dem
bei Bedarf ein Verstell-Modul vorgesehen werden kann. Auf Rah
men-Modul oder Verstell-Modul ruht wiederum eine Antriebsvor
richtung 44, die ein Gehäuse 46 und einen in diesem Gehäuse 46
untergebrachten Elektromotor (nicht dargestellt) aufweist. Auch
das Antriebs-Modul 12 umfaßt ein Schaltschrank-Modul 36, das
ebenfalls an dem Rahmen-Modul 20 angebracht ist.
Das Zentralkörper-Modul 18 umfaßt ebenfalls ein Rahmen-Modul 20
und gegebenenfalls eine Einspannvorrichtung, die der Übersicht
lichkeit wegen in Fig. 1 jedoch nicht dargestellt ist. Diese
Einspannvorrichtung dient dazu, den Prüfling, z. B. das Getriebe
oder eine Getriebekomponente, festzuhalten.
Das Rahmen-Modul 20 des Zentralkörper-Moduls 18 hat an seiner
Vorderseite 52 einen Einschnitt 54. Dieser Einschnitt 54 soll
das Ein- und Ausbringen des Getriebes aus der Einspann
vorrichtung von der Vorderseite 52 her erleichtern.
In dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau des Getriebeprüfstands 10
liegen die beiden Abtriebs-Module 14, 16 in einer Linie und zu
beiden Seiten des Zentralkörper-Moduls 18. Das Antriebs-Modul
12 liegt an der Rückseite des Zentralkörper-Moduls 18, wobei
eine Antriebswelle oder ein Antriebsriemen senkrecht zu den Ab
triebswellen 34 verläuft.
Zur lösbaren Befestigung der Rahmen-Module 20 an dem Rahmen-
Modul 20 des Zentralkörper-Moduls 18 sind jeweils Verbindungs
mittel an vorgegebenen Stellen um jedes Rahmen-Modul 20 herum
(in Umfangsrichtung) vorgesehen. Damit soll insbesondere ge
währleistet sein, daß beispielsweise das Antriebs-Modul 12 und
das Abtriebs-Modul 14 nach einer veränderten Struktur (vgl.
Fig. 4) angeordnet werden können.
An der Rückseite des Getriebeprüfstands 10 ist eine Meßvorrich
tung angeordnet, die in Fig. 1 jedoch nicht dargestellt ist.
Diese Meßvorrichtung ist ebenfalls auf einem Rahmen-Modul 20
angebracht. Die Meßvorrichtung kann beispielsweise Sensoren zur
Geräuschmessung eines Getriebes aufweisen.
Da die grundsätzliche Funktion eines solchen Getriebeprüfstands
allgemein bekannt ist, soll darauf nicht weiter eingegangen
werden. Die Funktion des vorliegenden Getriebeprüfstands 10 un
terscheidet sich auch nicht von der Funktion bisheriger Getrie
beprüfstände.
In Fig. 2 sind verschiedene Module des Getriebeprüfstands 10
dargestellt, wobei zur Vereinfachung gleiche Bezugszeichen für
gleiche Bauelemente verwendet werden.
In Fig. 2a ist ein Abtriebs-Modul 14 dargestellt, das ein Rah
men-Modul 20 und eine Abtriebsvorrichtung 26 umfaßt. Im Gegensatz
zu der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung wurde auf das
Verstell-Modul 22 verzichtet und statt dessen das Rahmen-Modul
20 entsprechend in der Höhe erweitert (doppelte Bauhöhe).
Bei dieser Ausgestaltung ist die Abtriebsvorrichtung 26 ledig
lich in einer Richtung, nämlich in X-Richtung, verlagerbar (zu
stellbar). Eine Verstellmöglichkeit in Y- und Z-Richtung ent
fällt.
In Fig. 2b ist ebenfalls ein Abtriebs-Modul 14 dargestellt, das
dem in Fig. 2a gezeigten im wesentlichen entspricht. Der einzi
ge Unterschied besteht darin, daß das in Y-Richtung erweiterte
Rahmen-Modul 20 in Form von zwei Rahmen-Untermodulen 20' vorge
sehen ist.
Dies hat den Vorteil, daß eine Umrüstung zu der in Fig. 2c ge
zeigten Lösung sehr einfach möglich ist. Hierfür muß lediglich
das obere Rahmen-Untermodul 20' durch das bereits erläuterte
Verstell-Modul 22 ersetzt werden.
In Fig. 2d ist das Antriebs-Modul 12 dargestellt, das die An
triebsvorrichtung 44 und das Rahmen-Modul 20 umfaßt. Das Rah
men-Modul 20 ist - wie in Fig. 2a - ebenfalls in doppelter Bau
höhe ausgebildet. Selbstverständlich kann dieses Rahmen-Modul
20 auch in Form von zwei Rahmen-Untermodulen 20' oder mit einem
Rahmen-Modul 20 und einem Verstell-Modul 22 ausgebildet sein.
Die Antriebsvorrichtung 44 umfaßt das Gehäuse 46, das an einer
Seitenwand 56 die Öffnung 50 aufweist, durch die eine Antriebs
welle oder ein Antriebsriemen durchläuft. Selbstverständlich
kann diese Öffnung 50 auch an einer Stirnseite des Gehäuses 46
angeordnet sein.
In Fig. 2e ist das Zentralkörper-Modul 18 ohne Einspann
vorrichtung dargestellt. Das Rahmen-Modul 20 weist die bereits
beschriebene Rechteckform in Draufsicht auf, wobei an der Vor
derseite ein Einschnitt 54 vorgesehen ist. Dieses Zentral
körper-Modul 18 ist bedingt durch die Einspannvorrichtung ge
triebespezifisch ausgebildet. Die anderen Module des Getriebe
prüfstands 10 sind demgegenüber weitgehend getriebeunspezifisch
ausgebildet. Die Einspannvorrichtung und das Zentralkörper-
Moduls 18 sind jedoch immer an das zu prüfende Getriebe ange
paßt.
In Fig. 2e ist ein Steuerungs- und Überwachungs-Modul 60 darge
stellt, das aus Übersichtlichkeitsgründen in Fig. 1 nicht ein
gezeichnet wurde. Dieses Steuerungs- und Überwachungs-Modul 60
(im folgenden kurz Steuerungs-Modul genannt) wird an der Vor
derseite 52 des Zentralkörper-Moduls 18 angebracht.
Das Steuerungs-Modul 60 umfaßt eine Bedienvorrichtung 62 und
eine Anzeigevorrichtung 64. Die Anzeigevorrichtung 64, bei
spielsweise in Form eines Flachbildschirms, dient der Anzeige
der Meßergebnisse und des Betriebszustands des Getriebeprüf
stands. Die Bedienvorrichtung 62 dient der Einstellung bestimm
ter Parameter der einzelnen Module des Getriebeprüfstands sowie
der Steuerung des Prüfablaufs.
Das Steuerungs-Modul 60 umfaßt einen Einschubplatz 68, der in
Fig. 2e durch eine Abdeckplatte abgedeckt ist. In diesen Ein
schubplatz 68 läßt sich ein Schaltroboter-Modul 70 einschieben,
um bei einem Schaltungsgetriebe automatisch die Gangwechsel
vorzunehmen. Das Schaltroboter-Modul 70 ist in Fig. 2g gezeigt,
während das Steuerungs-Modul 60 mit eingesetztem Schaltroboter-
Modul 70 in Fig. 2f dargestellt ist. Deutlich zu erkennen ist
ein Schalthebel 72, der von dem Schaltroboter bewegt wird.
Schließlich ist in Fig. 2h ein Belade-Modul 74 dargestellt, das
mit einer Vorderseite 76 in den Einschnitt 54 des Zentral
körper-Moduls 18 eingesetzt wird. Der vordere Abschnitt des Be
lademoduls 74 ist folglich an die Form des Einschnitts 54 des
Zentralkörper-Moduls 18 angepaßt. Mit diesem Belade-Modul 74
ist es möglich, Getriebe automatisch in den Getriebeprüfstand
zu bringen und diese aus dem Getriebeprüfstand wieder herauszu
transportieren.
Anhand der in Fig. 2 gezeigten einzelnen Module des Getriebe
prüfstands zeigt sich, daß quasi ein Baukastensystem geschaffen
wurde, das einen sehr flexiblen Aufbau eines Getriebeprüfstands
ermöglicht. Darüber hinaus lassen sich die einzelnen Module im
mer wieder von dem Zentralkörper-Modul 18 lösen und beispiels
weise in anderen Getriebeprüfständen gleicher oder anderer Kon
figuration einsetzen.
In den Fig. 4a bis 4e sind einige Beispiele dargestellt, wie
sich ein Getriebeprüfstand mit Hilfe der in Fig. 2 dargestell
ten Module für unterschiedliche Getriebearten aufbauen läßt. So
ist beispielsweise in Fig. 4a ein Getriebeprüfstand aufgebaut,
der zur Prüfung eines sogenannten Inline-Getriebes dient. Hier
für sind ein Abtriebs-Modul und ein Antriebs-Modul in einer Li
nie angeordnet, wobei das Zentralkörper-Modul 18 zwischen den
beiden anderen Modulen liegt.
In Fig. 4b umfaßt der Getriebeprüfstand zwei in einer Linie
liegende Abtriebs-Module 14, 16 und ein parallel zu einem Abtriebs-Modul
16 liegendes Antriebs-Modul 12. Das Zentralkörper-
Modul 18 liegt zwischen den beiden Abtriebs-Modulen 14, 16.
Dieser Getriebeprüfstand läßt die Prüfung eines Front-/Quer-
Getriebes zu.
Ein Allradgetriebe wird mit der in Fig. 4c dargestellten Struk
tur eines Getriebeprüfstandes geprüft. Hier werden insgesamt
drei Abtriebs-Module 14, 16 und ein Antriebs-Modul 12 verwen
det.
In Fig. 4d ist ein Getriebeprüfstand mit zwei Abtriebs-Modulen
14, 16 und einem Antriebs-Modul 12 vorgesehen, um ein Hinter
achsgetriebe/Verteilergetriebe prüfen zu können.
Schließlich ist in Fig. 4e die Struktur eines Getriebeprüf
stands zur Prüfung eines Winkelgetriebes dargestellt, wobei das
Abtriebs-Modul 14 und das Antriebs-Modul 12 auf parallelen,
versetzt zu einander laufenden Linien liegen.
Aus dieser kurzen und nicht abschließenden Aufzählung verschie
dener Beispiele von Getriebeprüfstand-Strukturen zeigt sich,
daß das zuvor erwähnte Baukastensystem viele unterschiedliche
Getriebeprüfstände ermöglicht, ohne daß hierfür jeweils spezi
ell angepaßte Rahmengestelle, Antriebs- oder Abtriebsvorrich
tungen etc. notwendig wären. Bei all den gezeigten Getriebe
prüfständen muß lediglich das Zentralkörper-Modul 18 und die
Einspannvorrichtung an das jeweilige Getriebe angepaßt werden.
Alle anderen Module bleiben hinsichtlich ihres Aufbaus gleich.
In Fig. 3 ist der Getriebeprüfstand 10 in Draufsicht darge
stellt, wobei nur beispielhaft eine Front-Quer-Anordnung gezeigt
ist. Auch hier werden der Einfachheit wegen wiederum
gleiche bereits gezeigte Teile mit den gleichen Bezugszeichen
gekennzeichnet. Auf deren nochmalige Beschreibung soll deshalb
verzichtet werden.
Fig. 3 läßt die in den Abtriebs- bzw. Antriebsvorrichtungen
vorgesehenen Elektromotoren 80 erkennen. Der Elektromotor 80
der Antriebsvorrichtung 12 dient zur Übertragung von Drehener
gie auf das zu prüfende Getriebe, das mit dem Bezugszeichen 90
gekennzeichnet ist. Dieses Getriebe 90 ist in einer Einspann
vorrichtung auf dem Zentralkörper-Modul 18 eingespannt. Die
Drehenergie wird über eine sehr kurze Antriebswelle 82 und
einen quer dazu laufenden Riemen 84 auf die Antriebsseite des
Getriebes 90 übertragen.
Abtriebsseitig ist das Getriebe 90 jeweils mit einer Abtriebs
welle 86 gekoppelt, die jeweils zu den Elektromotoren 80 der
Abtriebsvorrichtungen 26 laufen. Die beiden Elektromotoren 80
der Abtriebsvorrichtungen 26 dienen dazu, Energie aufzunehmen
und insbesondere eine Belastung zu simulieren. Da im vorliegen
den Ausführungsbeispiel zwei Abtriebsvorrichtungen 26 vorgese
hen sind, können die auf beide Abtriebsseiten des Getriebes 90
aufgebrachten Belastungen unsymmetrisch aufgebracht werden
(z. B. bei Kurvenfahrten). Alle Elektromotoren können im 4-
Quadranten-Betrieb betrieben werden (Zug-/Schub- und unsymme
trische Belastungssituationen). Damit werden beispielsweise der
Verbrennungsmotor und die Radlasten eines Fahrzeugs nachgebil
det und auf den Prüfling aufgebracht.
Fig. 3 läßt ferner das Steuerungs-Modul 60 erkennen, das an der
Vorderseite 52 des Zentralkörper-Moduls 18 angebracht ist und
sich quer zur Längsachse L des Getriebeprüfstandes erstreckt.
Das Steuerungs-Modul 60 umfaßt einen Schalthebel 72, der von
einer Bedienperson P betätigt wird. Diese Betätigung wird über
Seilzüge 88 auf das Getriebe 90 übertragen.
In der Draufsicht sind noch die Schallschutzkabinen 42 zu er
kennen, die die einzelnen Module umgeben.
Im Handhabungsbereich der Bedienperson P ist eine Schiebetür 92
vorgesehen, die den Bereich des Einschnitts 54 nach außen hin
abschirmen kann. Nach Beendigung eines Prüflaufs wird die
Schiebetür 92 geöffnet, und die Bedienperson P kann in diesen
inneren Bereich hinein, um das Getriebe 90 auszubauen und bei
spielsweise über einen Kran aus dem Getriebeprüfstand 10 her
auszuheben (bei nicht automatisierter Beladung).
Wie bereits erwähnt, sind die Abtriebsvorrichtungen 26 auf
einem Schlitten verlagerbar angeordnet. Dieser Schlitten wird
jeweils über einen Stellmotor angetrieben, der in Fig. 3 mit
dem Bezugszeichen 94 gekennzeichnet ist.
Ebenfalls in Fig. 3 ist eine Meßvorrichtung 96 dargestellt, die
einen Meßsensor 97 umfaßt, der an dem Getriebe 90 zur Messung
anliegt. Dieser Meßsensor 97 dient der Geräuschmessung.
Alle meß- und steuerungsrelevanten Informationen werden dem
Rechner 66 des Steuerungs-Moduls 60 beispielsweise über einen
Feldbus zugeführt. Dort werden die Daten aufgezeichnet und ent
sprechend ausgewertet. Der Aufbau der Software orientiert sich
ebenfalls an dem modularen Konzept des Getriebeprüfstands und
gliedert sich deshalb ebenfalls in einzelne Software-Module.
Nach alledem zeigt sich, daß das erfindungsgemäße "Baukasten
system", das unterschiedliche Module umfaßt, eine sehr flexible
Gestaltung eines Getriebeprüfstands zuläßt. Insbesondere können
bestehende Getriebeprüfstände schnell umgerüstet werden, ohne
- wie bisher - größere Umbaumaßnahmen im Bereich des Rahmen
gestells vornehmen zu müssen. Die Modularität der einzelnen Ge
triebeprüfstandskomponenten erleichtert zudem das Testen und
das Warten der Komponenten und läßt die Herstellung einzelner
Module in Kleinserien zu. Dies führt zu beträchtlichen
Kostenersparnissen bei der Herstellung.
Es versteht sich, daß das beschriebene Ausführungsbeispiel rein
beispielhaften Charakter hat und die Erfindung nicht darauf be
schränkt ist. So kennt der Durchschnittsfachmann beispielsweise
zur Erzielung der Verstellbarkeit der Abtriebsvorrichtungen
ohne weiteres unterschiedliche Lösungen. Dies gilt auch für den
rein schematisch dargestellten Aufbau der Rahmen-Module. Dar
über hinaus lassen sich in dem gezeigten Prüfstand auch An
triebskomponenten, wie Elektromotoren etc., prüfen. Der Prüf
stand ist also nicht beschränkt auf die Prüfung von Getrieben.
Weitere Anwendungsgebiete sind die Funktions-, Schwingungs-,
Leistungs- und/oder Akustik-Prüfungen von Komponenten und ins
besondere Elektroantrieben neuer innovativer Antriebstechniken,
auch im Zusammenspiel von Leistungsabruf und Energierückspei
sung von/zu elektrischen Energiequellen oder (Zwischen-) Spei
chern (Brennstoffzellen, Batterien, Akkumulatoren, etc.). Die
Prüfungen können unter Simulation und Aufbringung realer Last
situationen durchgeführt werden.
Claims (22)
1. Antriebs- und Getriebeprüfstand, vorzugsweise zur Durch
führung von Akustik-, Schwingungs- und Funktionsprüfungen,
mit einer Einspannvorrichtung zum Einspannen eines zu prü
fenden Prüflings, vorzugsweise eines Getriebes (90), einer
Antriebs- bzw. Abtriebskomponente bspw. eines Elektroan
triebs, einer Antriebs-/Getriebe-Integrallösung oder einer
Getriebekomponente, einer Antriebsvorrichtung (44), zumin
dest einer Abtriebsvorrichtung (26), und einem Rahmen
gestell, dadurch gekennzeichnet, daß das Rahmengestell als
voneinander unabhängige Rahmen-Module (20) vorgesehen ist,
wobei Einspannvorrichtung, Antriebsvorrichtung (44) und
Abtriebsvorrichtung (26) jeweils einem Rahmen-Modul (20)
zur Ausbildung eines Funktions-Moduls (Zentralkörper-Modul
(18), Antriebs-Modul (12), Abtriebs-Modul (14)) zugeordnet
sind.
2. Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je
des Rahmen-Modul (20) Mittel zum Verbinden (Verbindungs
mittel) mit einem anderen Rahmen-Modul (20) aufweist.
3. Prüfstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindungsmittel der Rahmen-Module (20) an vorbestimmten
(standardisierten) Stellen angebracht sind.
4. Prüfstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindungsmittel als Flanschverbindungen ausgebildet
sind.
5. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine direkte Kopplung einer Abtriebs
welle der Abtriebsvorrichtungen am Prüfling herstellbar
ist.
6. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß an dem Zentralkörper-Modul (18) zumin
dest ein Antriebs-Modul (12) und ein Abtriebs-Modul (14,
16) lösbar angebracht ist.
7. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zentralkörper-Modul (18) getriebe
spezifisch und die anderen Funktions-Module (14, 16) im
wesentlichen getriebeunspezifisch ausgebildet sind.
8. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Rahmen-Modul (20) Rahmenteile auf
weist, die mit Polymer-Beton ausgegossen sind.
9. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abtriebsvorrichtung (26) auf ihrem
Rahmen-Modul (20) zumindest in eine, vorzugsweise in zwei
Richtungen verlagerbar angeordnet ist.
10. Prüfstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für
die Antriebsvorrichtung (44) und/oder die Abtriebsvorrichtung
(26) jeweils eine Schlitteneinheit zur axialen Zu
stellung vorgesehen ist.
11. Prüfstand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abtriebsvorrichtung (26) auf einem Verstell-Modul (22)
vorgesehen ist, das auf das Rahmen-Modul (20) aufsetzbar
ist.
12. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Steuerungs- und Über
wachungsvorrichtung zur Ausbildung eines Steuerungs-Moduls
(60) vorgesehen ist.
13. Prüfstand nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerungs-Modul (60) eine Bedienvorrichtung (62) und
eine Anzeigevorrichtung (64) umfaßt.
14. Prüfstand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bedienvorrichtung (62) eine Handschaltung (72) auf
weist.
15. Prüfstand nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerungs-Modul (60) einen Einschubplatz (68) für ein
Schaltroboter-Modul (70) aufweist.
16. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest dem Antriebs- und
dem Abtriebs-Modul (12, 14, 16) jeweils ein Schaltschrank-
Modul (36) zugeordnet ist, wobei das Schaltschrank-Modul
(36) der elektrischen Versorgung und Ansteuerung des je
weiligen Funktions-Moduls (12, 14, 16) dient.
17. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest dem Antriebs- und dem Ab
triebs-Modul (12, 14, 16) jeweils ein Software-Modul zuge
ordnet ist, wobei das Software-Modul der Ablaufsteuerung
des Funktions-Moduls dient.
18. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß Antriebsvorrichtung (44) und/oder Ab
triebsvorrichtung (26) von einer Schallschutzkabine (42)
umgeben sind, um eine Schallisolierung zu erreichen.
19. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Meß-Modul (96) vorgesehen ist, das
eine Meßvorrichtung (97) und ein Rahmen-Modul (20) umfaßt.
20. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Modul zur elektrischen Ansteuerung
des zu prüfenden Getriebes vorgesehen ist.
21. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Modul zur automatischen Beladung
(74) der Einspannvorrichtung mit einem zu prüfenden Ge
triebe vorgesehen ist.
22. Prüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daß ein
Modul zur automatischen Ölbefüllung eines Getriebes vorge
sehen ist.
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