Beschreibung:

Die Erfindung betrifft einen Verspannungsprüfstand, aufweisend Getriebe und einen Elektromotor.

Aus der DE 102006014237 B4 ist ein Verspannungsprüfstand bekannt.

Aus der DE 2948517 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Vorrichtung zur direkten Messung der Verlustleistung von Zahnradgetrieben bekannt.

Aus der DE 102006014237 B4 ist ein Verspannungsprüfstand bekannt.

Aus der US 3 112643 A ist ebenfalls eine Prüfmaschine bekannt.

Aus der DE 3545335 A1 ist eine Einrichtung zur Erprobung angetriebener Radachsen für Kraftfahrzeuge bekannt.

Aus der DD 66298 A1 ist eine Einrichtung zur stufenlosen Einstellung der Vorlast von mechanischen Übertragungselementen währen des im Energiekreislaufverfahren erfolgenden Prüfstandes bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Prüfstand einfach und präzise betreibbar weiterzubilden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verspannungsprüfstand nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verspannungsprüfstand, aufweisend Getriebe und einen Elektromotor, sind, dass jedes Getriebe eine erste, insbesondere eintreibende, Welle aufweist und eine zweite, insbesondere abtreibende, Welle aufweist, wobei eine Verbindungswelle, insbesondere Torsionswelle, zwei der ersten Wellen miteinander drehtest verbindet, insbesondere wobei zwischen der Verbindungswelle und der jeweiligen ersten Welle eine jeweilige Kupplung angeordnet ist, wobei zwei der zweiten Wellen über zumindest eine Vorspanneinheit verbunden sind.

Von Vorteil ist dabei, dass mittels der Vorspanneinheit eine Verspannung in den als geschlossene Schleife ausgeführten Drehmomentenkreislauf in einfacher Weise einbringbar ist. Vorzugsweise wird im Stillstand der Getriebe die Vorspanneinheit mit einem Werkzeug betätigt und dadurch die Verspannung eingebracht. Außerdem ist die Verbindungswelle mit derart kleinem Querschnitt ausgeführt, dass die Torsion sogar mit bloßem Auge erkennbar ist. Auf diese Weise ist ein Einstellen der gewünschten Torsion in einfacher Weise ausführbar. Alternativ ist aber auch ein Sensor zur Erfassung der Verspannung einsetzbar, so dass auch mit dem bloßen Auge nicht erkennbare Verdrehungen der Verbindungswelle detektierbar und anzeigbar sind.

Die Erfindung ist auch mit einer höheren Anzahl von Getrieben ausführbar, wenn die eintreibenden und abtreibenden Wellen derart verbunden sind, dass das Drehmoment in einem geschlossenen Kreislauf strömt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überragt eine Hohlwelle, insbesondere Messwelle, die Verbindungswelle ganz oder zumindest teilweise in axialer Richtung, insbesondere also in Richtung der Drehachse der Verbindungswelle, wobei die Hohlwelle, insbesondere an ihrem ersten axialen Endbereich, mit der Verbindungswelle oder mit einer der ersten Wellen drehfest verbunden ist, insbesondere schweißverbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Verdrehung der Verbindungswelle relativ zur Hohlwelle leicht erkennbar ist. Denn am ersten Ende der Hohlwelle ist die Hohlwelle direkt oder indirekt mit der Verbindungswelle drehfest verbunden, am anderen Ende der Hohlwelle ist die Hohlwelle aber nicht verbunden mit der Verbindungswelle, obwohl das axiale Ende der Hohlwelle und das axiale Ende der Verbindungswelle sehr nahe zueinander angeordnet sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Triebscheibe der Vorspanneinheit drehfest, insbesondere über eine Passfeder, mit einer ersten der zweiten Wellen verbunden, wobei die andere der zweiten Wellen mit einer Zwischenwelle drehtest verbunden ist, die drehtest mit einer Hülse, insbesondere Vorspannhülse, verbunden ist, mit welcher ein Schneckenrad drehtest verbunden ist, wobei in der Triebscheibe aufgenommen und/oder drehbar gelagerte Schnecken im Eingriff stehen mit der Verzahnung des Schneckenrads. Von Vorteil ist dabei, dass die Triebscheibe zur Zwischenwelle relativ verdrehbar ist, indem die Schnecken entsprechend gedreht werden. Denn durch das Drehen der Schnecken wird die Verspannung in die geschlossene Schleife des Prüfstandes sicher und einfach eingebracht. Der Wert der tatsächlich in den geschlossenen Drehmomentenkreislauf eingebrachten Verspannung wird mittels der Sensoren ablesbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das aus einer jeweiligen Schnecke mit dem Schneckenrad gebildete Schneckengetriebe selbsthemmend ausgeführt, insbesondere wobei der Steigungswinkel der Verzahnung der Schnecke derart gering ist, dass die Schnecke zum Schneckenrad selbsthemmen wirkt. Von Vorteil ist dabei, dass die eingestellte Verspannung im Drehmomentenkreislauf bleibt und sich nicht von selbst abbaut.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden Schnecken zueinander parallel ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass die beiden Schnecken mit derartigen Steigungswinkel ausführbar sind, dass das Schneckenrad in beiden Drehrichtungen selbsthemmend blockiert ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schneckenrad mittels axial gerichteter Schrauben, insbesondere also mittels Schrauben, deren Schraubenachse parallel zur Drehachse der Zwischenwelle ausgerichtet, mit der Hülse verbunden ist, wobei die Schrauben in Gewindebohrungen der Hülse zumindest teilweise eingeschraubt sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Befestigung ausführbar ist. Außerdem ist das Schneckenrad aus einem anderen Material wie die Hülse ausführbar ist. Insbesondere ist das Schneckenrad aus einem weicheren Material, insbesondere Bronze, ausführbar als die Hülse, insbesondere wobei die Hülse aus Stahl ausführbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hülse auf die Zwischenwelle aufgesteckt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige zentrierte Verbindung zwischen Hülse und Zwischenwelle ausführbar ist. Zur Drehmomentdurchleitung ist eine Passfederverbindung ausführbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schnecken mit einem von der äußeren Umgebung der Triebscheibe herkommenden Werkzeug betätigbar. Von Vorteil ist dabei, dass im Stillstand der Getriebe die gewünschte Verspannung einstellbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die jeweilige Schnecke in einer jeweiligen durchgehenden Bohrung der Triebscheibe aufgenommen und mittels in den Bohrungen aufgenommenen Lagerungen drehbar gelagert ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache drehbare Lagerung und Positionierung der Schnecken ermöglicht ist. Vorzugswiese wird die jeweilige Schnecke zwischen zwei Lagerbüchse aufgenommen, die in die jeweilige Bohrung gesteckt werden. Somit ist die jeweilige Schnecke innerhalb der jeweiligen Bohrung angeordnet und somit aufgenommen. Die Lagerbüchsen sind an der Bohrung zentriert und lagern die jeweilige Schnecke drehbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hülse in eine Lagerbüchse eingesteckt, wobei die Lagerbüchse als Gleitlager für die Hülse fungiert, wobei die Lagerbüchse einen radial hervorragenden Kragen aufweist, der mit der Triebscheibe mittels Schrauben verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Hülse mittels der Lagerbüchse auch zentrierbar und lagerbar ist, wobei die Lagerbüchse von den Schnecken drehbar ist und dabei von der Lagerbüchse gelagert wird. Allerdings ist die Drehbewegung nur geringfügig und somit kommt es hierbei nicht auf die Verlustleistungen an, die bi der Drehbewegung entstehen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Triebscheibe über einen von dem Elektromotor angetriebenen Riemen in Drehbewegung versetzt. Von Vorteil ist dabei, dass die Getriebe antreibbar sind, so dass die Auswirkungen der Verspannung auch bei Betrieb der Getriebe drehzahlabhängig beobachtbar sind. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Getriebe Parallelwellengetriebe. Von Vorteil ist dabei, dass sogar mit nur zwei Getrieben der Prüfstand realisierbar ist.

Bei einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung sind die Getriebe Winkelgetriebe, insbesondere wobei die jeweilige eintreibende Welle mit einem jeweiligen Kegelritzel des jeweiligen Getriebes drehfest verbunden ist, das im Eingriff mit einem Kegelrad des jeweiligen Getriebes steht, welches drehfest mit einer jeweiligen Zwischenwelle des jeweiligen Getriebes verbunden ist, wobei ein drehfest mit der Zwischenwelle des jeweiligen Getriebes verbundenes Zahnrad des jeweiligen Getriebes mit einem mit der abtreibenden Welle des jeweiligen Getriebes drehfest verbundenen Zahnrad des jeweiligen Getriebes im Eingriff ist. Von Vorteil ist dabei, dass vorzugsweise vier Getriebe im Prüfstand verwendbar sind und somit die geschlossene Schleife aus den Getrieben bildbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die relative Verdrehung der Hohlwelle, insbesondere Messwelle, zur Verbindungswelle optisch erkennbar oder mittels eines längenveränderungssensitiven Sensors detektierbar. Von Vorteil ist dabei, dass eine präzise Einstellung der Verspannung ausführbar ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist eine Schrägansicht des erfindungsgemäßen Verspannungsprüfstandes dargestellt.

In der Figur 2 ist eine Schnittansicht des Verspannungsprüfstandes dargestellt.

In der Figur 3 ist eine Vorspanneinheit des Verspannungsprüfstandes in Schnittansicht dargestellt.

In der Figur 4 ist die Vorspanneinheit mit ihren wesentlichen Teilen explodiert dargestellt.

Wie in den Figuren dargestellt, sind die abtreibenden Wellen zweier erster Getriebe 1 drehfest miteinander verbunden und die abtreibenden Wellen zweier zweiter Getriebe 1 ebenfalls drehfest miteinander verbunden.

Außerdem ist die eintreibende Welle eines ersten der beiden ersten Getriebe 1 drehfest mit der eintreibenden Welle eines ersten der beiden zweiten Getriebe mittels einer Verbindungswelle 6 verbunden, wobei die Verbindungswelle 6 mit diesen beiden eintreibenden Wellen drehfest verbunden ist und eine als Hohlwelle ausgeführte Messwelle 5 mit nur einer der eintreibenden Wellen drehfest verbunden ist. Dabei ragt aber die Messwelle 5 in axialer Richtung über die Verbindungswelle 6 hervor, so dass die auf die Verbindungswelle einwirkende Torsion als Drehabweichung, insbesondere Umfangswinkelabstand, zwischen einem Ende der Messwelle 5 und der abtreibenden Welle des anderen Getriebes verbunden ist.

Die eintreibende Welle des zweiten der beiden ersten Getriebe 1 drehfest mit der eintreibenden Welle des zweiten der beiden zweiten Getriebe 1 über eine Vorspanneinheit verbunden. Hierzu ist eine Vorspannhülse 21 der Vorspanneinheit drehfest mit einer der eintreibenden Wellen verbunden, insbesondere über eine Zwischenwelle 7, und andererseits eine Triebscheibe 2 mit der anderen eintreibenden Welle. Vorzugsweise ist die Vorspannhülse 21 auf die Zwischenwelle 7 aufgesteckt und mittels Passfederverbindung verbunden.

Ein Schneckenrad 30 ist mit der Vorspannhülse 31 drehfest verbunden, wobei das Schneckenrad 30 mit der Vorspannhülse 31 koaxial ausgerichtet ist.

Am radial äußeren Umfang ist die Vorspannhülse 31 vorzugsweise zylindrisch ausgeführt, weist also einen Zylindermantel als radial äußere Oberfläche auf.

Zwei in der Triebscheibe 2, insbesondere in durch die Triebscheibe durchgehenden Bohrungen aufgenommene, drehbar gelagerte Schnecken 31, insbesondere deren Drehachsen, sind jeweils tangential zum Schneckenrad 30 ausgerichtet und im Eingriff mit der Verzahnung des Schneckenrads 30.

Die Schnecken 31 sind dabei derart ausgerichtet, dass das Schneckenrad 30 von den Schnecken 31 selbsthemmend gehalten ist. Vorzugsweise sind die Schnecken 31 zueinander parallel ausgerichtet, insbesondere also am Schneckenrad 30 diametral einander gegenüberliegend angeordnet. Die Steigungswinkel der Schnecken sind entsprechend dimensioniert.

Mittels der Vorspanneinheit ist also eine Verspannung einbringbar, ohne dass ein längenveränderliches Element notwendig ist. Die axialen Längen der Wellen sind also unveränderlich. Durch Drehen der Schnecken 31 mittels eines Werkzeugs, insbesondere während Stillstand der Getriebe, wird das Schneckenrad 30 entsprechend relativ zur Triebscheibe 2 gedreht und somit die Verspannung in die Getriebeanordnung eingebracht. Die Getriebeanordnung führt das Drehmoment in einer geschlossenen Schleife.

Dadurch, dass die Messwelle 5 beabstandet ist von der Vorspanneinheit ist eine verbesserte Erfassung der Verspannung, insbesondere Torsion, ausführbar. Insbesondere ist das jeweils zwischen den Verzahnungsteilen der Getriebe vorhandene Spiel eliminiert und die Elastizität verschiedener Komponenten berücksichtigt.

Die relative Verdrehung der Messwelle 5 zur Verbindungswelle 6 ist nicht nur optisch ablesbar, sondern auch durch Dehnungsmessstreifen detektierbar, die zwischen der Messwelle 5 und der Verbindungswelle 6 angebracht werden. Statt der Dehnungsmessstreifen ist auch ein Piezo-Sensor verwendbar oder ein anderer längenveränderungssensitiver Sensor.

Das optische Ablesen ist ohne weiteren Aufwand auch bei drehenden Wellen ausführbar. Die Sensorsignale müssen jedoch mittels elektromagnetischer Wellen, insbesondere Funkwellen, Infrarotwellen oder Lichtwellen, übertragen werden an eine stationäre Einheit, die mit einem Anzeigemittel verbunden ist.

Zwischen den miteinander drehfest zu verbindenden Wellen, insbesondere abtreibenden oder eintreibenden Wellen, sind Kupplungen anordenbar.

Ein Elektromotor 4 treibt einen Riemen, insbesondere Vielkeilriemen, an der mit der Triebscheibe 2 kraftschlüssig verbunden ist, insbesondere wobei der Vielkeilriemen in eine Verzahnung 20 der Triebscheibe 2 eingreift, so dass eine formschlüssige Sicherung in axialer Richtung bewirkt ist.

Wie in Figur 3 und 4 erkennbar, ist die Hülse 21 auf eine Lagerbüchse 32 aufgeschoben, die sodann als Gleitlager fungiert. Die Lagerbüchse 32 ist mittels Schrauben, welche durch einen radial hervorragenden Kragen der Lagerbüchse 32 hindurchgehen, mit der Triebscheibe 2 verbunden. Dabei sind die Schrauben in in der Figur 4 nicht dargestellte Gewindebohrungen der Triebscheibe 2 eingeschraubt.

Insbesondere ist eine Zwischenwelle 7 mittels Passfederverbindung mit der als Vorspannhülse 21 ausgeführten Buchse drehfest verbunden. Die Zwischenwelle ist mittels einer Kupplung drehfest mit der abtreibenden Welle eines Getriebes 1 verbunden.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden die abtreibenden mit den eintreibenden Wellen vertauscht. Dies ist auch durch Drehrichtungsumkehr erreichbar.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden statt der vier Winkelgetriebe nur zwei Parallelwellengetriebe verwendet, wobei dann die beiden eintreibenden Wellen der beiden Parallelwellengetriebe über die Verbindungswelle 6, welche überragt wird von der mit einer der eintreibenden Wellen drehfest verbundenen Messwelle 5, drehfest miteinander verbunden sind und die beiden abtreibenden Wellen über zumindest die zwischengeordnete Vorspanneinheit. Dabei ist die Triebscheibe 2 wiederum drehtest verbunden mit einer ersten der beiden abtreibenden Wellen der beiden Getriebe. Das Schneckenrad 30 ist wiederum über die Vorspannhülse 21 drehtest über eine Zwischenwelle oder direkt mit der anderen abtreibenden Welle verbunden.

Alternativ werden die abtreibenden mit den eintreibenden Wellen vertauscht. Dies ist auch durch Drehrichtungsumkehr erreichbar.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist zwischen zwei der drehfest miteinander zu verbindenden Wellen eine Zwischenwelle angeordnet.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist das Schneckenrad 30 als Zahnkranz ausgeführt und auf die Vorspannhülse 31 aufgesteckt. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist das Schneckenrad 30 mit der Vorspannhülse 31 einstückig, also einteilig ausgebildet.

Bezugszeichenliste

1 Getriebe 2 Triebscheibe

3 Riemen

4 Elektromotor

5 Messwelle

6 Verbindungswelle 7 Zwischenwelle

20 Verzahnung

21 Vorspannhülse

30 Schneckenrad

31 Schnecke 32 Lagerbüchse