DE102007040106A1 - Kalibriereinrichtung sowie Verfahren zur Kalibrierung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kalibriereinrichtung für ein Drehmomentmessgerät für Drehmomentprüfstände, insbesondere für Motor- und Antriebsstrangprüfstände (1), wobei das Drehmomentmessgerät einen zu kalibrierenden Aufnehmer (5) umfasst, der dem Drehmomentprüfstand zugeordnet ist und der mit einem Referenzdrehmomentaufnehmer (16) von dem gleichen Kalibrierdrehmoment beaufschlagt ist. Um eine auf nationale Normale rückführbare biege- und querkraftfreie Vor-Ort-Kalibrierung von Drehmomentaufnehmern an Motor- und Antriebsstrangprüfständen zu ermöglichen und um den Zeitaufwand bei der Kalibrierung zu reduzieren, wird eine mobile automatisierte, Drehmomentkalibriereinrichtung für Motor- und Antriebsstrangprüfstände vorgeschlagen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kalibriereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Kalibrierung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
- In der
DE 35 34 501 C2 ist ein Motor- und Antriebsstrangprüfstand beschrieben. Auf einem Fahrwagen ist die zu prüfende Antriebseinheit angeordnet. Zusammen mit dem Fahrwagen wird die Antriebseinheit an die stationäre Einheit, die bei Motor- und Antriebsstrangprüfständen in der Regel eine Leistungsbremse ist, herangefahren und angekoppelt. Dabei wird zum einen der Fahrwagen an der Leistungsbremse verhakt und zum anderen die Leitungen der Antriebseinheit mit denen des Prüfstands verbunden. Für die Messung des Drehmoments ist ein Drehmomentaufnehmer an der Leistungsbremse angeordnet. - Um gesicherte, auf nationale Normale rückführbare Messergebnisse zu erhalten, ist es erforderlich, in regelmäßigen Abständen den Drehmomentaufnehmer des Motor- und Antriebsstrangprüfstandes zu kalibrieren.
- Eine gebräuchliche Kalibriereinrichtung ist dabei das Kalibrieren mit Massestapeln, wie beispielsweise in der
WO 2006/099641 A1 - Aus der
EP 0 192 799 B1 ist eine Leistungsbremse bekannt geworden, die wahlweise als Kalibriereinrichtung für Motor- und Antriebsstrangprüfstände eingesetzt werden kann. Dazu wird die Leistungsbremse pendelnd gelagert, d. h. das Gehäuse stützt sich unter Zwischenschaltung einer Kraftmessdose am Fundament ab. Über die dort gemessene Kraft und den anliegenden Hebelarm zum Wellenstrang kann das anliegende Drehmoment berechnet und mit dem angezeigten Drehmoment des Drehmomentaufnehmers verglichen werden. - Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine biege- und querkraftfreie Vor-Ort-Kalibrierung von Drehmomentaufnehmern an Motor- und Antriebsstrangprüfständen zu ermöglichen, die auf nationale Normale rückführbar ist. Außerdem soll ein automatisierter Kalibrierablauf ermöglicht werden, um den Zeit- und Personalaufwand zu reduzieren.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.
- Es wird eine Kalibriereinrichtung für ein Drehmomentmessgerät vorgeschlagen, wobei das Drehmomentmessgerät im Sinne der Erfindung einen Drehmomentaufnehmer, ein Messkabel oder anderes Messwertübertragungssystem und ein Messverstärker mit Anzeige umfasst. Das Drehmomentmessgerät eignet sich insbesondere für einen Motor- und Antriebsstrangprüfstand, der eine Leistungsbremse aufweist. Der Drehmomentaufnehmer wird zum Zwecke der Kalibrierung mit einem Kalibrierdrehmoment beaufschlagt, mit dem gleichzeitig ein Referenzdrehmomentaufnehmer der erfindungsgemäßen Kalibriereinrichtung beaufschlagt wird. Um aufwendige Installationen der Kalibriereinrichtung zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass der Referenzdrehmomentaufnehmer sowie Mittel zur Erzeugung des Kalibrierdrehmoments auf einer transportablen Einheit, insbesondere einem Fahrwagen angeordnet sind. Das heißt, es handelt sich um eine mobile Drehmomentkalibriereinrichtung. Demzufolge kann, sobald keine zu prüfende Antriebseinheit an der Leistungsbremse angeschlossen ist, die Kalibriereinrichtung auf der transportablen Einheit bis an die feststehende Leistungsbremse herangefahren und dort angeschlossen werden. Dieses Heranfahren sowie das Anschließen kann sich analog zu dem in der
DE 35 34 501 C2 beschriebenen Verfahren gestalten. Es sind keine Umbauten, wie beispielsweise das Anbringen eines Kalibrierhebels notwendig. Außerdem wird mit der erfindungsgemäßen Kalibriereinrichtung das Einleiten von parasitären Belastungen, wie Querkräfte und Biegemomente am Drehmomentaufnehmer vermieden und damit die Präzision der Kalibrierung erhöht. Alle zur Kalibrierung notwendigen Komponenten werden auf der transportablen Einheit, insbesondere dem Fahrwagen, zur Verfügung gestellt, so dass sofort nach dem Anschließen an den zu kalibrierenden Aufnehmer die Kalibrierung gestartet werden kann. - Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren des Drehmomentprüfstandes, insbesondere des Motor- und Antriebsstrangprüfstandes, umfasst folgende Schritte:
- • Die Kalibriereinrichtung wird auf der transportablen Einheit an den zu kalibrierenden Aufnehmer, d. h. an die Leistungsbremse, herangebracht. Dabei ist auf der transportablen Einheit, insbesondere dem Fahrwagen, der Referenzdrehmomentaufnehmer sowie Mittel zur Erzeugung des Kalibrierdrehmoments angeordnet.
- • Danach wird der zu kalibrierende Aufnehmer an die Drehmomentkette der Kalibriereinrichtung angeschlossen.
- • Nach dem Anschließen und gegebenenfalls einem Temperaturausgleich kann die Kalibrierung durchgeführt werden.
- In einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung liegt die Achse des Referenzdrehmomentaufnehmers auf gleicher Höhe wie die Achse des zu kalibrierenden Aufnehmers. Damit lässt sich die transportable Einheit ohne Höhenausgleich an den zu kalibrierenden Motor- und Antriebsstrangprüfstand heranfahren.
- Die transportable Einheit kann erfindungsgemäß ein Gestell umfassen, auf dem ein Elektromotor angeordnet ist. Der Elektromotor dient zur Erzeugung eines definierten Drehmoments, das für die Kalibrierung benötigt wird.
- Weiterhin kann auf der transportablen Einheit ein Getriebe angeordnet sein, dass das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment in das Kalibrierdrehmoment übersetzt. Damit können bei der Kalibrierung mit der erfindungsgemäßen Kalibriereinrichtung sowohl statisch als auch kontinuierlich Drehmomente überprüft werden. Für die Kalibrierung werden je nach Kalibriermethode (stufenweise oder kontinuierlich) unterschiedliche Kalibrierdrehmomente benötigt, die vom Getriebe entsprechend zur Verfügung gestellt werden.
- Um möglichst keine Verluste in der Drehmomentmesskette zu haben, kann zwischen dem zu kalibrierenden Aufnehmer und dem Referenzdrehmomentaufnehmer ein Luftlager angeordnet sein, das ebenfalls auf der transportablen Einheit befestigt ist. Mit einem derartigen Luftlager lässt sich eine reibungsarme Wellenlagerung erzielen.
- Um den Zeitaufwand bei der Kalibrierung bzw. bei der Installation der Kalibriereinrichtung zu reduzieren, ist in einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung die Achse des Luftlagers koaxial zu der Achse des zu kalibrierenden Aufnehmers angeordnet.
- Für eine versatzfreie Drehmomentmesskette kann die Achse des Luftlagers koaxial zur Achse des Referenzdrehmomentaufnehmers angeordnet sein.
- Um etwaigen axialen und winkligen Wellenversatz auszugleichen, ist der Referenzdrehmomentaufnehmer über drehsteife, flexible Kupplungen in die Drehmomentmesskette eingespannt. Durch derartige Kupplungen kann das Kalibrierdrehmoment biege- und querkraftfrei auf den Referenzdrehmomentaufnehmer übertragen werden.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 einen Motor- und Antriebsstrangprüfstand mit angeschlossener Kalibriereinrichtung. - In
1 ist ein Motor- und Antriebsstrangprüfstand1 mit einem Fundament2 dargestellt, auf dem eine Leistungsbremse3 fest installiert und angeschlossen ist. - An einer Antriebswelle
4 der Leistungsbremse3 ist ein Drehmomentaufnehmer5 , im Folgenden nur Aufnehmer5 genannt, befestigt. Im normalen Prüfverfahren wird an diesen Aufnehmer5 eine Antriebseinheit angeschlossen, die dann entsprechenden Untersuchungen unterzogen wird. - In regelmäßigen Abständen ist es erforderlich den Aufnehmer
5 des Motor- und Antriebsstrangprüfstandes1 zu kalibrieren, um gesicherte Messergebnisse zu erhalten. Um eine bestmögliche Genauigkeit zu erzielen und um den Zeit- und Arbeitsaufwand der Kalibrierungen zu verkürzen, ist ein Fahrwagen6 vorgesehen, auf dem eine Kalibriereinrichtung7 angeordnet ist. Der Fahrwagen6 weist einen Rahmen8 auf, an dessen Unterseite Rollen9 befestigt sind, mit denen die Kalibriereinrichtung7 mobil gehalten ist. Auf dem Rahmen8 sind Gestelle10 sowie11 befestigt. Das Gestell10 dient zur Aufnahme eines Luftlagers12 ; das Gestell11 dient zur Aufnahme eines Getriebes13 . Desweiteren ist auf dem Rahmen8 ein Elektromotor14 befestigt, an dessen Antriebsende15 das Getriebe13 drehmomentenübertragend angeschlossen ist. Zwischen dem Getriebe13 und dem Luftlager12 ist ein Referenzdrehmomentaufnehmer16 angeordnet, der über elastische Lamellenkupplungen17 ,18 in die Drehmomentmesskette eingeschaltet ist. - Der zu kalibrierende Aufnehmer
5 wird über eine Kupplung19 an die Kalibriereinrichtung7 angeschlossen. - Es ist zu erkennen, dass sowohl die Achse des zu kalibrierenden Aufnehmers
5 als auch die Achse des Luftlagers12 und des Referenzdrehmomentaufnehmers16 koaxial zueinander liegen. - An der vorderen Stirnseite
20 des Rahmens8 ist eine Trägerplatte21 befestigt, die wie in derDE 35 34 501 C2 beschrieben Zentrierbuchsen umfasst, die mit Zentrierzapfen der Leistungsbremse zusammenwirken. So kann eine automatische Ausrichtung zwischen der Leistungsbremse3 und dem Fahrwagen6 erfolgen. Hiermit wird der Inhalt der Offenbarung derDE 35 34 501 C2 bezüglich der Verbindung zwischen dem Fahrwagen6 und der Leistungsbremse3 ausdrücklich in diese Anmeldung aufgenommen. Dabei ist klar, dass beim Ankoppeln des Fahrwagens6 mit der Kalibriereinrichtung7 keine flüssigkeitsführenden Leitungen verbunden werden müssen. - Die Drehmomentmesskette gestaltet sich mit der erfindungsgemäßen Kalibriereinrichtung
7 wie folgt:
Der Elektromotor14 erzeugt ein Drehmoment, das über seinen Abtrieb15 auf das Getriebe19 übertragen wird. Das Getriebe13 wird so eingestellt, dass die gewünschten Kalibrierdrehmomente durch die Lamellenkupplung17 auf den Referenzdrehmomentaufnehmer16 übertragen werden. Durch die Lamellenkupplung17 am Ausgang des Getriebes13 kann das eingestellte Kalibrierdrehmoment nahezu spielfrei auf den Referenzdrehmomentaufnehmer16 übertragen werden. Das dort anliegende Kalibrierdrehmoment wird gemessen und aufgezeichnet. Der Wellenstrang zwischen dem Referenzdrehmomentaufnehmer16 und dem zu kalibrierenden Aufnehmer5 ist nahezu reibungsfrei durch das Luftlager12 gelagert. Damit wird das vom Referenzdrehmomentaufnehmer16 auf die zweite Lamellenkupplung18 und schließlich auch den Aufnehmer5 geleitete Kalibriermoment nahezu unverfälscht auf den Aufnehmer5 geleitet und kann dort erfasst und mit dem aufgezeichneten Kalibrierdrehmoment des Referenzdrehmomentaufnehmers16 verglichen werden. - Der Vergleich des mit dem Aufnehmer
5 gemessenen Momentes mit dem Kalibrierdrehmomentwert des Referenzdrehmomentaufnehmers16 gibt Aufschluss über die Genauigkeit der Drehmomentmesskette des Motor- und Antriebsstrangprüfstandes. Mit der erfindungsgemäßen Kalibriereinrichtung wird eine biege- und querkraftfreie, sowohl kontinuierliche als auch stufenweise Drehmomentkalibrierung von Motor- und Antriebsstrangprüfständen mit höchster Genauigkeit ermöglicht. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
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- - WO 2006/099641 A1 [0004]
- - EP 0192799 B1 [0005]
Claims (10)
- Kalibriereinrichtung (
7 ) für ein Drehmomentmessgerät für Drehmomentprüfstände, insbesondere für Motor- und Antriebsstrangprüfstände, wobei das Drehmomentmessgerät einen zu kalibrierenden Aufnehmer (5 ) umfasst, der dem Drehmomentprüfstand zugeordnet ist und der mit einem Referenzdrehmomentaufnehmer (16 ) von dem gleichen Kalibrierdrehmoment beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzdrehmomentaufnehmer (16 ) sowie Mittel zur Erzeugung des Kalibrierdrehmoments auf einer transportablen Einheit, insbesondere einem Fahrwagen (6 ) angeordnet sind. - Kalibriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Referenzdrehmomentaufnehmers (
16 ) auf gleicher Höhe wie die Achse des zu kalibrierenden Aufnehmers (5 ) angeordnet ist. - Kalibriereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die transportable Einheit, insbesondere der Fahrwagen (
6 ), ein Gestell (10 ) umfasst, auf dem ein Elektromotor (14 ) angeordnet ist. - Kalibriereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der transportablen Einheit, insbesondere dem Fahrwagen (
6 ), ein Getriebe (13 ) angeordnet ist, dass das vom Elektromotor (14 ) erzeugte Drehmoment in das Kalibrierdrehmoment übersetzt. - Kalibriereinrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zu kalibrierenden Aufnehmer (
5 ) und dem Referenzdrehmomentaufnehmer (16 ) ein Luftlager (12 ) angeordnet ist, das auf der transportablen Einheit, insbesondere dem Fahrwagen (6 ), insbesondere auf dem Gestell (10 ), befestigt ist. - Kalibriereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Luftlagers (
12 ) koaxial zu der Achse des zu kalibrierenden Aufnehmers (5 ) angeordnet ist. - Kalibriereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Luftlagers (
12 ) koaxial zur Achse des Referenzdrehmomentaufnehmers (16 ) angeordnet ist. - Kalibriereinrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzdrehmomentaufnehmer (
16 ) über Kupplungen in die Drehmomentmesskette eingespannt ist, die geeignet sind, radiale und/oder axiale Kräfte auszugleichen. - Kalibriereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine elastische Lamellenkupplung ist.
- Verfahren zum Kalibrieren eines Drehmomentprüfstandes, insbesondere eines Motor- und Antriebsstrangprüfstandes (
1 ), mit folgenden Schritten: – Heranfahren der Kalibriereinrichtung (7 ) an den zu kalibrierenden Aufnehmer (5 ), wobei die Kalibriereinrichtung (7 ) auf einer transportablen Einheit, insbesondere einem Fahrwagen (6 ), angeordnet ist, auf dem ein Referenzdrehmomentaufnehmer (16 ) sowie Mittel zur Erzeugung des Kalibrierdrehmoments angeordnet sind, – Anschließen des zu kalibrierenden Aufnehmers (5 ) an die Drehmomentmesskette, – Durchführung der Kalibrierung.
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