DE19537639A1

DE19537639A1 - Vorrichtung zum Prüfen von Getrieben auf einem Lastprüfstand

Info

Publication number: DE19537639A1
Application number: DE1995137639
Authority: DE
Inventors: Dietrich Knoedler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1995-10-10
Filing date: 1995-10-10
Publication date: 1997-04-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Getrieben nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher de finierten Art.

Lastprüfstände werden in der Fahrzeugindustrie sehr vielfältig eingesetzt. Dabei werden sonst in Fahrversuchen ermittelte Ergebnisse auf dem Lastprüfstand simuliert.

Je nach der spezifischen Aufgabe gelingt die Prüf standssimulation jedoch nur bedingt. Anfahrvorgänge, Bela stungen bei geringen Geschwindigkeiten, Reversiervorgänge und dergleichen können häufig nur mit erheblichen Ein schränkungen oder überhaupt nicht am Prüfstand realisiert werden.

Aus der Praxis bekannte Prüfstandshauptkomponenten sind ein Antrieb für das zu prüfende Getriebe, das Prüfge triebe selbst und ein Abtrieb in Form einer Belastungsma schine. Belastungsmaschinen sind im allgemeinen als Wasser wirbelbremsen, Wirbelstrombremsen oder auch als Gleich strommaschinen, die im Generatorbetrieb eingesetzt werden, ausgebildet.

Bei Verwendung einer Bremse als Belastungsmaschine kann nur eine Widerstandssimulation vorgenommen werden. Die Simulation eines Schubbetriebes ist nicht möglich. Darüber hinaus kann nur ein eingeschränktes Drehmomenten-/Drehzahl kennfeld überprüft werden.

Bei Verwendung einer Gleichstrommaschine im Generator betrieb können bei Drehmomentenfreiheit und/oder Drehzahl Null keine Belastungsmessungen am Prüfgetriebe vorgenommen werden, denn bei jedem Quadrantenwechsel müssen Tyristoren leistungsfrei sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der, unabhängig von der Art der verwendeten Belastungsmaschine, genauere, d. h. wirklichkeitsnähere Ar beiten mit dem Prüfgetriebe durchgeführt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die Verwendung von zwei parallel geschalteten Belastungsmaschinen, die in vorteilhafter Weise in einem als Planetengetriebe ausgebildeten Getriebe zusammengeführt sind, lassen sich wesentlich wirkungsnähere Prüfungen des Prüfgetriebes durchführen. So ist es z. B. möglich, einen Betriebszustand mit Drehmoment Null und/oder Drehzahl Null zu erfassen. Auch in diesem schwierig zu erfassenden Be triebszustand ist ein stabiles und genaues Messen ohne Zeitbeschränkung möglich.

Mit den beiden erfindungsgemäßen Belastungsmaschinen ist eine genaue Anpassung an Realmassen möglich. Dies wird durch Veränderungen der Drehzahlen (Übersetzungsbereiche) an den Belastungsmaschinen erreicht.

Praktisch wird eine Verbesserung der "elektrischen Massensimulation" durch eine Veränderung der Realmassen erreicht.

Den Regelungen der beiden Belastungsmaschinen wird eine Rampensteuerung überlagert. Mit den jeweils positiven und negativen Sollwert-Rampen wird der Bereich unbefriedi gender Maschinenregelungen überbrückt, ohne daß sich dabei die Werte am Prüfgetriebe ändern.

Weiterhin wird bei jedem Quadrantenwechsel (Drehzahl- oder Moment-Nulldurchgang) die erforderliche Simulations belastung (Fahrgleichung) am Prüfling durch folgende Maß nahmen erhalten:

- einem gesteuerten Durchfahren, d. h. Drehzahl-Verände rungen an den Belastungsmaschinen;
- eine Moment-Abstützung über das Planetengetriebe durch eine positive und negative Beschleunigung der beiden Einzelmaschinen;
- durch eine "elektrische Verspannung" zwischen den bei den Belastungsmaschinen kann das Prüfgetriebe auch bei Drehzahl Null ein volles Moment ohne Zeitbegrenzung abstützen.

Weiterhin können Reversiervorgänge erfolgen, wobei eine Belastungsmaschine nach dem Moment geregelt und die zweite Belastungsmaschine nach der Drehzahl geregelt wird.

Bei dynamischen Drehzahländerungen des Prüfgetriebes verändern sich die Drehzahlen der Massen der beiden Bela stungsgetriebe am Hohlrad bzw. Sonnenrad des Planetenge triebes umgekehrt proportional. Über das Planetengetriebe als Summiergetriebe ist die Drehmomentenaufteilung in Form eines Waagebalkens vorgegeben. Die abstützenden Momente und somit das Massen-Verhältnis sind damit durch das Planeten getriebe vorgegeben. Im Rahmen des jeweiligen Maschinen kennfeldes können die Massen elektrisch simuliert werden.

Wird das reale Massenverhältnis nicht eingehalten (oder durch die elektrische Simulation dargestellt), so wird jeweils der Strang der Belastungsmaschine mit dem ge ringeren wirksamen Moment zum "Waagebalken" hin beschleu nigt.

Erfindungsgemäß können durch eine Übersetzungsänderung (Maschinenregelung) die am Prüfgetriebe wirksamen Rota tionsmassen verändert werden. Dadurch wird auch der Bereich der elektrischen Massensimulation erweitert.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau der erfindungs gemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 ein Beispiel eines Leistungsflusses bei Schubbetrieb;

Fig. 3 ein Beispiel eines Leistungsflusses bei Zug betrieb und

Fig. 4 ein Beispiel eines Leistungsflusses bei Drehzahl Null des Prüfgetriebes.

Der Lastprüfstand beinhaltet eine Antriebseinrich tung 1 von beliebiger Art, die über eine Anfahreinrich tung 2, z. B. eine Kupplung oder eine Hydrostatikeinrich tung, mit einem Prüfgetriebe 3 verbindbar ist.

Dem Prüfgetriebe 3 ist als Summiergetriebe ein Plane tengetriebe 4 mit einem Sonnenrad 5, Planetenrädern 6 und einem Hohlrad 7 nachgeschaltet. Die Verbindung zu dem Prüf getriebe 3 erfolgt über die Planetenräder 6.

Eine Belastungsmaschine 8 ist über ihre Ausgangswelle 9 mit dem Sonnenrad 5 des Planetengetriebes 4 und eine zweite Belastungsmaschine 10 ist über ihre Ausgangswelle 11 und eine dazwischen geschaltete Zahnradübersetzung mit Zahnrädern 12 und 13 mit dem Hohlrad 7 des Planetengetrie bes 4 verbunden.

In Fig. 1 ist außerdem noch der Geschwindigkeitsplan mit dem Regelbereich der drei Planetensatzglieder darge stellt, wobei die Geschwindigkeit v auf der Abszisse und der halbe Durchmesser des jeweiligen Zahnrades auf der Ordinate aufgetragen sind. "Z" bezeichnet die Zähnezahl und "m" den Modul.

In den Fig. 2 bis 4 sind prinzipmäßig verschiedene Leistungsfluß-Arten dargestellt.

Gemäß Fig. 2, die den Schubbetrieb simuliert, wird von der Belastungsmaschine 8 beispielsweise eine Leistung von 250 kW und von der Belastungsmaschine 10 eine Leistung von 200 kW in das Planetengetriebe 4 eingespeist. Beide Lei stungen werden auf das Prüfgetriebe mit einer Gesamtlei stung von 450 kW weitergeleitet. In Fig. 2 ist ebenfalls der Geschwindigkeitsplan angegeben.

Gemäß Fig. 3, die den Zugbetrieb darstellt, wird die von dem Prüfgetriebe kommende Gesamtleistung auf die beiden Belastungsmaschinen 8 und 10 aufgeteilt. Wie ersichtlich, arbeiten beide Belastungsmaschinen in Generatorbetrieb, wo bei die Belastungsmaschine 8 300 kW und die Belastungsma schine 10 250 kW aufnimmt.

Gemäß Fig. 4 kann nunmehr erfindungsgemäß eine Prüfung bei Drehmoment und/oder Drehzahl Null des Prüfgetriebes vorgenommen werden. Wie ersichtlich, arbeitet dabei die Belastungsmaschine 8 im Motorbetrieb mit 250 kW, während die Belastungsmaschine 10 im Generatorbetrieb mit ebenfalls 250 kW arbeitet.

Die von der Belastungsmaschine 8 erzeugte Leistung wird dabei über das Planetengetriebe 4 der Belastungs maschine 10 vollständig zugeführt.

Entsprechend der realen Belastungssimulation, d. h. Simulation der Fahrgleichung

- bei Fahrzeugbeschleunigung,
- bei Fahrzeugverzögerung,
- beim Befahren von Steigungen und von Gefälle,
- beim Anfahren und
- beim Reversieren,

wechseln die in Fig. 2 bis 4 dargestellten Leistungsfluß arten.

Bezugszeichenliste

1 Antriebseinrichtung
2 Anfahreinrichtung
3 Prüfgetriebe
4 Planetengetriebe
5 Sonnenrad
6 Planetenräder
7 Hohlrad
8 Belastungsmaschine
9 Ausgangswelle
10 Belastungsmaschine
11 Ausgangswelle
12 Zahnrad
13 Zahnrad

Claims

1. Vorrichtung zum Prüfen von Getrieben auf einem Lastprüfstand, insbesondere zum Prüfen von Getrieben von Nutzfahrzeugen, Bau- und Arbeitsmaschinen, mit einem An triebsmotor, einem Prüfgetriebe, einem dem Prüfgetriebe nachgeschalteten Getriebe zur Anpassung an das Maschinen kennfeld einer Belastungsmaschine und mindestens einer Be lastungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallel geschaltete Belastungsmaschinen (8, 10) vorgesehen sind, die unterschiedlich und getrennt vonein ander regelbar sind und die in einem Getriebe (4) zur Lei stungsteilung bzw. Leistungssummierung zusammengeführt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Getriebe für die beiden Belastungsmaschinen (8, 10) ein Planetengetriebe (4) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Belastungsmaschine (8) mit dem Sonnenrad (5) des Planetengetriebes (4) und die andere Belastungsmaschine (10) mit dem Hohlrad (7) des Planetengetriebes (4) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß bei Maschinen drehzahlregelung die am Prüfgetriebe (3) wirksamen Rota tionsmassen veränderbar sind.