AT526343A4 - Lenkkraftmodul für einen Antriebsstrangprüfstand - Google Patents

Abstract

Um auf einem Antriebsstrangprüfstand (1) Reaktionskräfte auf das Lenksystem des zu prüfenden Antriebsstrangs einprägen zu können, ist ein Lenkkraftmodul (18) vorgesehen, das eine Kraftübertragungseinheit (19) mit einem Außenteil (19a) und einem relativ zum Außenteil (19a) um eine Drehachse (DA) drehbaren Innenteil (19b) aufweist, wobei der Innenteil (19b) mit einem drehbaren Teil der Radaufhängung (4) drehfest verbindbar ist, wobei zumindest ein Abschnitt des Außenteils (19a) in zumindest einem zusätzlichen Bewegungsfreiheitsgrad relativ zum Innenteil (19b) beweglich ist, wobei am beweglichen Abschnitt des Außenteils (19a) ein Befestigungspunkt (BP) zur Befestigung eines von der Radaufhängung (4) des Fahrzeugs (2) gelösten Spurstangenkopfs (14a) der Spurstange (14) vorgesehen ist und wobei das Lenkkraftmodul (18) zumindest eine Krafterzeugungseinheit (20) zur Erzeugung der Lenkgegenkraft (FG) aufweist, wobei die Krafterzeugungseinheit (20) einen Fixteil (21) und einem relativ dazu beweglichen Bewegeteil (22) aufweist, wobei der Fixteil (21) an einem ortsfesten Montagepunkt (MP) des Antriebsstrangprüfstands (1) oder an einem antriebsstrangfesten oder fahrzeugfesten Montagepunkt (MP') befestigbar ist und der Bewegeteil (22) an einem Verbindungspunkt (VP) mit dem beweglichen Abschnitt des Außenteils (19a) der Kraftübertragungseinheit (19) verbunden ist, wobei die Lenkgegenkraft (FG) von der zumindest einen Krafterzeugungseinheit (20) über den Bewegeteil (22) und den beweglichen Abschnitt des Außenteils (19a) auf die Spurstange (14) übertragbar ist.

Description

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Lenkkraftmodul für einen Antriebsstrangprüfstand

Die Erfindung betrifft ein Lenkkraftmodul zur Verwendung an einem Antriebsstrangprüfstand für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit zumindest einer lenkbaren Radaufhängung und einem Lenksystem, wobei das Lenkkraftmodul dazu ausgebildet ist, eine, einer vom Lenksystem auf eine Spurstange des Lenksystems ausübbaren Lenkkraft entgegenwirkende, Lenkgegenkraft zu erzeugen. Weiters betrifft die Erfindung einen Antriebsstrangprüfstand, eine Verwendung des Antriebsstrangprüfstands sowie ein

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangprüfstands.

Antriebsstrangprüfstände sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt und werden zur Durchführung von Prüfläufen mit Antriebssträngen von meist mehrspurigen Fahrzeugen verwendet. Dabei kann entweder lediglich der Antriebsstrang am Prüfstand aufgebaut sein oder es kann auch ein gesamtes Fahrzeug mit Antriebsstrang aufgebaut sein. In beiden Fällen sind die originalen Räder von den Radaufhängungen demontiert, sodass lediglich die Radaufhängung oder zumindest ein den Antrieb betreffender Teil der Radaufhängung

vorhanden ist.

Um ein Antriebs- oder Belastungsmoment auf den Antriebsstrang aufzubringen, sind am Antriebsstrangprüfstand eine Anzahl von Belastungsmaschinen, z.B. in Form von Asynchronmaschinen, vorgesehen. Die verfügbaren Belastungsmaschinen können von einer Steuerungseinheit gesteuert werden, um gewünschte Prüfläufe durchzuführen, z.B. einen gesetzlich vorgeschrieben Prüflauf oder einen gewünschten festlegbaren Drehzahl-

Drehmomenten-Verlauf.

Die Belastungsmaschinen sind ortsfest am Prüfstand angeordnet, beispielsweise mit einem Fundament verschraubt. Die Belastungsmaschinen können über Verbindungswellen mit den verfügbaren Radaufhängungen, in der Regel formschlüssig, verbunden werden. Beispielsweise kann die Verbindungswelle mit einer Radnabe der Radaufhängung verbunden werden, die mittels eines Radlagers drehbar in einem Achsschenkel der Radaufhängung gelagert ist. Wenn es sich um eine Radaufhängung einer angetriebenen Achse handelt, dann kann die Radnabe wiederum mit einer Antriebswelle des Antriebsstrangs verbunden sein. Ggf. können auch geeignete Lagerböcke zwischen dem Antriebsstrang und der Belastungsmaschine vorgesehen sein, um die Verbindungswelle

und/oder die Radaufhängung abzustützen.

Es sind auch Antriebsstrangprüfstände bekannt, bei welchen das originale Rad durch ein spezielles Prüfrad ersetzt wird, das am Boden steht, sodass Radaufstandskräfte wirken. Das Prüfrad steht dabei jedoch in Drehrichtung still und kann auch nicht gelenkt werden. Die

Verbindungswelle der Belastungsmaschine kann hierbei durch das Prüfrad hindurchgeführt

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und mit der Antriebswelle des Antriebsstrangs verbunden werden. Auch solche

Antriebsstrangprüfstände sind von der gegenständlichen Erfindung mit umfasst.

Wenn eine lenkbare Radaufhängung einer gelenkten Achse mit einer Belastungsmaschine verbunden ist, dann ist die Radaufhängung somit, meist in der neutralen Stellung (Geradausstellung), fixiert. Das bedeutet, dass am Prüfstand keine Lenkbewegung möglich ist. Funktionen der Lenkung können daher auf einem herkömmlichen Antriebsstrangprüfstand in der Regel nicht getestet werden. Es kann jedoch gewünscht sein, auch auf einem Antriebsstrangprüfstand bestimmte Funktionen der Lenkung zu testen. Naturgemäß fehlen am Prüfstand jedoch die Reaktionskräfte, die während der realen Fahrt auf der Straße auf den Antriebsstrang wirken, beispielsweise eine Rückstellkraft, die bei

einer Kurvenfahrt auf die gelenkten Räder wirkt.

Um solche Reaktionskräfte bereitzustellen ist aus WO 2018/046609 A1 beispielsweise bekannt, dass die Spurstange der Lenkung ausgehängt und mit einem separaten Lenkkraftmodul verbunden werden kann. Über das Lenkkraftmodul kann eine Reaktionskraft auf die Lenkung ausgeübt werden. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass einerseits die Kinematik und die Reibungseffekte der realen Radaufhängung nicht realistisch nachgebildet werden können. Zum anderen können aufgrund der mechanisch unbestimmten Kopplung zwischen Spurstange und Lenkkraftmodul Probleme durch (im Wesentlichen normal zur erzeugten Querkraft wirkende) Längskräfte auftreten, die z.B. bei Verwendung eines Fahrzeugs durch Bewegungen des Fahrzeugaufbaus resultieren können. Die optional offenbarte Montage des Lenkkraftmoduls am Unterboden des Fahrzeugs ist zudem nicht bei

jeder Anwendung ohne weiteres möglich.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung bzw. ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, um auf einem Antriebsstrangprüfstand Reaktionskräfte auf das

Lenksystem des zu prüfenden Antriebsstrangs einprägen zu können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit dem eingangs genannten Lenkkraftmodul dadurch gelöst, dass das Lenkkraftmodul eine Kraftübertragungseinheit mit einem Außenteil und einem relativ zum Außenteil um eine Drehachse drehbaren Innenteil aufweist, wobei der Innenteil mit einem drehbaren Teil der Radaufhängung drehfest verbindbar ist, wobei zumindest ein Abschnitt des Außenteils in zumindest einem zusätzlichen Bewegungsfreiheitsgrad relativ zum Innenteil beweglich ist, wobei am beweglichen Abschnitt des Außenteils ein Befestigungspunkt zur Befestigung eines von der Radaufhängung des Fahrzeugs gelösten Spurstangenkopfs der Spurstange vorgesehen ist und wobei das Lenkkraftmodul zumindest eine Krafterzeugungseinheit zur Erzeugung der Lenkgegenkraft aufweist, wobei die Krafterzeugungseinheit einen Fixteil und einem relativ dazu beweglichen

Bewegeteil aufweist, wobei der Fixteil an einem ortsfesten Montagepunkt des

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Antriebsstrangprüfstands oder an einem antriebsstrangfesten oder fahrzeugfesten Montagepunkt befestigbar ist und der Bewegeteil an einem Verbindungspunkt mit dem beweglichen Abschnitt des Außenteils der Kraftübertragungseinheit verbunden ist, wobei die Lenkgegenkraft von der zumindest einen Krafterzeugungseinheit über den Bewegeteil und den beweglichen Abschnitt des Außenteils auf die Spurstange übertragbar ist. Dadurch kann die Lenkgegenkraft sehr präzise auf die Spurstange übertragen werden und es wird eine sehr stabile Führung des Spurstangenkops quer zur Richtung der Lenkgegenkraft

ermöglicht.

Der bewegliche Abschnitt des Außenteils umfasst vorzugsweise den gesamten Außenteil.

Dadurch kann die Stabilität erhöht werden und der Aufbau kann vereinfacht werden.

Es ist vorteilhaft, wenn der zumindest eine zusätzliche Bewegungsfreiheitsgrad zumindest einen rotativen Bewegungsfreiheitsgrad, vorzugsweise zumindest zwei rotative Bewegungsfreiheitsgrade, oder zumindest einen translatorischen Bewegungsfreiheitsgrad aufweist. Der zumindest eine rotative Bewegungsfreiheitsgrad kann dabei durch ein Drehgelenk oder durch ein Kugelgelenk ausgebildet sein. Der zumindest einen

translatorische Bewegungsfreiheitsgrad kann durch eine Linearführung ausgebildet sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung umfasst das Lenkkraftmodul eine Prüffelge, wobei der bewegliche Abschnitt des Außenteils gelenkig mit der Prüffelge verbunden ist, wobei an der Prüffelge vorzugsweise ein Reifen montiert ist. Dadurch kann das Lenkkraftmodul auf dem eingangs genannten Antriebsstrangprüfstand verwendet werden, wobei das originale Prüfrad durch die erfindungsgemäße Prüffelge inkl. Reifen ersetzt werden kann. Die Ausführung ist

vorteilhaft, da hierbei die realen Radaufstandskräfte wirken.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Kraftübertragungseinheit eine Taumelscheibe auf, wobei der Innenteil der Kraftübertragungseinheit durch einen Innenring der Taumelscheibe ausgebildet ist und der Außenteil der Kraftübertragungseinheit durch einen Außenring der Taumelscheibe ausgebildet ist, wobei der Außenring in einer Taumelbewegung um den Innenring schwenkbar ist. Der Außenring der Taumelscheibe kann hierbei vorzugsweise mittels eines Pendellagers mit dem Innenring verbunden sein. Dadurch wird eine einfache und robuste Ausführung mit drei rotativen Bewegungsfreiheitsgraden

geschaffen. Dadurch kann das Lenkkraftmodul sehr flexibel eingesetzt werden.

Die Krafterzeugungseinheit ist vorzugsweise als aktive Krafterzeugungseinheit ausgebildet, die zumindest einen elektrisch ansteuerbaren Aktuator aufweist oder sie ist als passive Krafterzeugungseinheit ausgebildet, die zumindest eine Federungseinheit und/oder zumindest eine Dämpfungseinheit aufweist. Eine aktive Krafterzeugungseinheit ermöglicht

eine sehr variable und präzise Erzeugung der Lenkgegenkraft. Eine passive

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Krafterzeugungseinheit ermöglicht andererseits eine sehr einfache Ausführung, die keine

externe Energieversorgung benötigt.

Der zumindest eine elektrisch ansteuerbare Aktuator der aktiven Krafterzeugungseinheit umfasst vorzugsweise einen Linearaktuator, wobei der Linearaktuator vorzugsweise einen der folgenden Aktuatoren aufweist: Linearmotor, Pneumatikzylinder, Hydraulikzylinder, Elektromotor mit Getriebe. Dadurch können bekannte und zuverlässige Aktuatoren zur

Erzeugung der Lenkgegenkraft verwendet werden.

Wenn die Krafterzeugungseinheit passiv ausgebildet ist, dann kann die Federungseinrichtung eine lineare, eine progressive oder eine degressive Federkennlinie aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Federungseinrichtung eine Verstelleinrichtung zur Veränderung einer Federungscharakteristik aufweisen. Vorzugsweise weist die Federungseinrichtung zumindest eine der folgenden Federn auf: Biegefeder, Torsionsfeder, Luftfeder, Gummifeder, Gasdruckfeder. Die Dämpfungseinrichtung kann beispielsweise eine Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Dämpfungscharakteristik aufweisen. In vorteilhafter Weise weist die Dämpfungseinrichtung zumindest einen der folgenden Dämpfer auf:

Reibungsdämpfer, hydraulischer Dämpfer, Gummidämpfer.

Weiters kann die passive Krafterzeugungseinheit in vorteilhafter Weise eine Druckstufe und/oder eine Zugstufe aufweisen. Dadurch kann die gewünschte Wirkrichtung der Lenkgegenkraft festgelegt werden. Wenn Druckstufe und Zugstufe vorgesehen sind, dann

kann die Lenkgegenkraft in beiden Richtungen erzeugt werden.

Der drehbare Teil der Radaufhängung, mit dem der Innenteil der Kraftübertragungseinheit drehfest verbunden werden kann, ist vorzugsweise eine Antriebswelle oder eine Radnabe.

Dadurch wird eine flexible Montage des Lenkkraftmoduls an der Radaufhängung ermöglicht.

Um einen gewissen Winkelausgleich zu ermöglichen, ist der Bewegeteil der zumindest einen Krafterzeugungseinheit am Verbindungspunkt vorzugsweise gelenkig mit dem beweglichen Abschnitt des Außenteils verbunden. In gleicher Weise kann es vorteilhaft sein, wenn der Fixteil der zumindest einen Krafterzeugungseinheit am Montagepunkt gelenkig mit der ortsfesten Komponente des Antriebsstrangprüfstands verbindbar ist und/oder wenn der Befestigungspunkt zur gelenkigen Befestigung des Spurstangenkopfs der Spurstange

ausgebildet ist.

Es ist vorteilhaft, wenn eine Position des Verbindungspunkts des Bewegeteils am beweglichen Abschnitt des Außenteils verstellbar ist und/oder wenn eine Position des Befestigungspunkts für den Spurstangenkopf am beweglichen Abschnitt des Außenteils verstellbar ist. Dadurch ist das Lenkkraftmodul sehr flexibel an verschiedenste

Antriebsstränge anpassbar.

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Der Verbindungspunkt des Bewegeteils und der Befestigungspunkt für den Spurstangenkopf sind vorzugsweise auf gegenüberliegenden Stirnseiten des beweglichen Abschnitts des Außenteils (bezüglich der Drehachse) angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können der Verbindungspunkt des Bewegeteils und der Befestigungspunkt für den Spurstangenkopf auch an unterschiedlichen Stellen in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung

bezüglich der Drehachse angeordnet sein.

Das erfindungsgemäße Lenkkraftmodul wird vorzugsweise an einem Antriebsstrangprüfstand für einen Antriebsstrang eines Fahrzeug mit zumindest einer lenkbaren Radaufhängung verwendet, wobei am Antriebsstrangprüfstand zumindest eine Belastungsmaschine zum Aufbringen eines Antriebs- oder Belastungsmoments auf eine Antriebswelle der Radaufhängung des Antriebsstrangs vorgesehen ist und wobei eine Steuerungseinheit zur Steuerung der Belastungsmaschine vorgesehen ist. Wenn das Lenkkraftmodul eine aktive Krafterzeugungseinheit aufweist, dann ist die Steuerungseinheit vorzugsweise dazu ausgebildet, den zumindest einen Aktuator der aktiven Krafterzeugungseinheit zur Erzeugung der Lenkgegenkraft anzusteuern. Dadurch wird ein Antriebsstrangprüfstand bereitgestellt, an dem in einfacher Weise eine Lenkgegenkraft

erzeugt werden kann.

Vorzugsweise ist der Antriebsstrangprüfstand für einen Antriebsstrang eines mehrspurigen Fahrzeugs mit zumindest einer gelenkten Antriebsachse mit zwei lenkbaren Radaufhängungen ausgebildet, wobei das Lenkkraftmodul für zumindest eine der beiden lenkbaren Radaufhängungen vorgesehen ist. Um z.B. verschieden hohe Lenkgegenkräfte zu erzeugen ist jedoch vorzugsweise für beide lenkbaren Radaufhängungen jeweils ein

Lenkkraftmodul vorgesehen.

Es kann vorteilhaft sein, wenn am Antriebsstrangprüfstand eine Simulationseinheit zur Simulation der Lenkgegenkraft vorgesehen ist und die Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist, den zumindest einen Aktuator der aktiven Krafterzeugungseinheit in Abhängigkeit einer von der Simulationseinheit ermittelten Soll-Lenkgegenkraft anzusteuern. Dadurch kann eine gewünschte Lenkgegenkraft am Prüfstand simuliert werden, was eine sehr gute Abbildung

der realen Fahrt ermöglicht.

Am Antriebsstrangprüfstand kann auch eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer für eine Ist-Lenkgegenkraft repräsentativen Messgröße vorgesehen sein und die Steuerungseinheit kann einen Regler aufweisen, der dazu ausgebildet ist, aus der von der Simulationseinheit ermittelten Soll-Lenkgegenkraft und der von der Erfassungseinrichtung erfassten Messgröße eine Stellgröße zu ermitteln. Die Steuerungseinheit ist vorzugsweise

dazu ausgebildet, den zumindest einen Aktuator der aktiven Krafterzeugungseinheit mit der

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ermittelten Stellgröße anzusteuern. Dadurch kann eine gewünschte Lenkgegenkraft

eingeregelt werden.

Die Aufgabe wird weiters mit einem Verfahren nach Anspruch 20 gelöst.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 2b näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte

Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt

Fig.1 einen exemplarischen Antriebsstrangprüfstand mit einem aufgebauten

Antriebsstrang eines Fahrzeugs,

Fig.2a ein erfindungsgemäßes Lenkkraftmodul in einer beispielhaften Ausführungsform

mit einer aktiven Krafterzeugungseinheit,

Fig.2b einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Lenkkraftmoduls in einer

beispielhaften Ausführungsform mit einer passiven Krafterzeugungseinheit.

In Fig.1 ist ein schematischer Antriebsstrangprüfstand 1 in einer Ansicht von oben dargestellt. Der dargestellte Antriebsstrangprüfstand 1 ist zur Verwendung mit einem Antriebsstrang 3 eines zweiachsigen und zweispurigen Fahrzeugs 2 ausgebildet. Es könnte beispielsweise nur der Antriebsstrang 3 aufgebaut sein, so wie dargestellt, oder es könnte das gesamte Fahrzeug 2 inklusive Antriebsstrang 3 aufgebaut sein, wie in Fig.1 gestrichelt angedeutet ist. Im Rahmen der Erfindung könnte der Antriebsstrangprüfstand 1 natürlich auch zur Prüfung von Antriebssträngen 3 mit mehr als zwei Achsen ausgebildet sein oder auch zur Prüfung eines Teils eines Antriebsstrangs 3, wie z.B. einer einzigen

Radaufhängung.

Der in Fig.1 dargestellte Antriebsstrang 3 ist beispielhaft als Antriebsstrang 3 eines Fahrzeugs 2 mit einer angetriebenen Vorderachse VA und Vorderachslenkung ausgeführt. Der Antriebsstrang 3 weist somit eine angetriebene Vorderachse VA mit zwei lenkbaren Radaufhängungen 4 und eine nicht angetriebene Hinterachse HA mit zwei nicht angetriebenen und nicht lenkbaren Radaufhängungen 4 auf. Natürlich ist dies nur beispielhaft und der Antriebsstrang 3 könnte beispielsweise auch eine nicht angetriebene Vorderachse VA mit lenkbaren Radaufhängungen 4 und eine angetriebene Hinterachse HA mit nicht lenkbaren Radaufhängungen 4 aufweisen. Auch ein Allrad-Antriebsstrang 3 sowie

eine Allradlenkung wären natürlich denkbar.

Der Antriebsstrang 3 weist hier eine Antriebseinheit 5, z.B. einen Verbrennungsmotor oder Elektromotor, auf, welche die angetriebene Vorderachse VA über ein geeignetes Getriebe 6 antreibt. An der Vorderachse VA ist zudem ein Differentialgetriebe 7 vorgesehen, welches

über Antriebswellen 8 mit den Radaufhängungen 4 verbunden ist, um die Antriebsleistung zu

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übertragen. Die Radaufhängungen 4 können beispielsweise jeweils einen Achsschenkel 9 aufweisen, an dem eine (nicht dargestellte) Radnabe mittels eines Radlagers drehbar

gelagert ist.

Der Antriebsstrang 3 weist weiters ein Lenksystem 10 für die gelenkte Vorderachse VA auf. Das Lenksystem 10 umfasst ein Lenkrad 11, das über ein Lenkgestänge 12 mit einem Lenkgetriebe 13 verbunden ist. Das Lenkgetriebe 13 ist wiederum über zwei Spurstangen 14 mit den Radaufhängungen 4 der Vorderachse VA verbunden, insbesondere mit dafür vorgesehenen Anlenkpunkten an den Achsschenkeln 9. Über das Lenksystem 10 kann eine Lenkkraft FL auf die Spurstangen 14 übertragen werden, wodurch die Achsschenkel 9 ausgelenkt werden können. Die Ausführung des Antriebsstrangs 3 ist natürlich nur beispielhaft zu verstehen und ist vereinfacht. Beispielsweise wäre auch ein anderes Lenksystem 10 möglich, das z.B. keine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad 11 und Lenkgetriebe 12 aufweist (sogenanntes Steer-by-wire). Im Rahmen der Erfindung muss das Lenksystem 10 auch nicht zwingend ein Lenkrad 11 und ein Lenkgestänge 12 aufweisen. Es könnte beispielsweise ausreichend sein, wenn nur das Lenkgetriebe 13 am Prüfstand aufgebaut ist. Die Lenkkraft FL könnte in diesem Fall z.B. über einen (nicht dargestellten)

Lenkaktuator des Lenkgetriebes 13 erzeugt werden.

Am Antriebsstrangprüfstand 1 ist weiters für jede Radaufhängung 4 eine Belastungsmaschine 15 zum Aufbringen eines Antriebs- oder Belastungsmoments vorgesehen. Die Belastungsmaschine 15 kann in bekannter Weise eine geeignete elektrische Maschine wie z.B. eine Asynchronmaschine, aufweisen. Eine Belastungsmaschine 15 kann mittels einer Verbindungswelle 16 drehfest mit der jeweiligen Radaufhängung 4 verbunden werden, um das von den Belastungsmaschinen 15 bereitgestellte Drehmoment auf die Antriebswellen 8 der Radaufhängung 4 zu übertragen. Die Verbindungswellen 16 können, vorzugsweise formschlüssig, mit den Radaufhängungen 4, insbesondere mit der Radnabe, verbunden werden, beispielsweise über einen Schraubflansch. Auf der, der Verbindungswelle abgewandten Innenseite sind die Radnaben mit der Antriebswelle 8 verbunden. Ggf. können auch geeignete Lagerböcke vorgesehen

sein, um die Verbindungswelle 16 oder die Radaufhängung 4 abzustützen.

Wenn der eingangs genannte Antriebsstrangprüfstand mit Prüfrädern verwendet wird, dann kann das Prüfrad beispielsweise durch ein erfindungsgemäßes Prüfrad PR ersetzt werden, das in Fig.2a gestrichelt angedeutet ist und nachfolgend noch näher beschrieben wird.

Dadurch kann die Radaufstandskraft weiterhin realistisch wirken.

Am Antriebsstrangprüfstand 1 ist weiters eine Steuerungseinheit 17 vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, die Belastungsmaschinen 11 zur Durchführung eines Prüflaufs zu steuern.

Die Steuerungseinheit 17 kann eine geeignete Hardware und/oder Software aufweisen. Über

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die Steuerungseinheit 17 kann ein gewünschter Prüflauf vorgegeben werden, um bestimmte Fahrzustände des Antriebsstrangs 3 zu simulieren. Der Prüflauf kann beispielsweise in Form eines zeitlichen Verlaufs von Sollwerten SW, z.B. Soll-Drehzahl oder Soll-Drehmoment, vorgegeben werden. Es kann auch eine geeignete Regelungseinrichtung vorgesehen sein, um die Sollwerte SW einzuregeln. Durch den Prüflauf können gewünschte Widerstände simuliert werden, die während der realen Fahrt auf den Antriebsstrang 3 wirken,

beispielsweise Steigungen bzw. Gefälle einer Straße oder Verwindungen.

In Abhängigkeit der Lenkbewegung des Lenkrades 11 wird eine gewisse Lenkkraft erzeugt, die über die Spurstangen 14 auf die Achsschenkel 9 der Radaufhängungen 4 der Vorderachse VA wirkt. Normalerweise würden die Achsschenkel 9 dadurch in einem bestimmten Lenkwinkel ausgelenkt werden. Wie eingangs erwähnt wurde, ist eine solche Auslenkung am Antriebsstrangprüfstand 1 jedoch in der Regel nicht möglich, da die Radaufhängungen 4 über die Verbindungswellen 16 mit den ortsfesten Belastungsmaschinen 15 verbunden sind. Aber selbst, wenn am Antriebsstrangprüfstand 1 eine Auslenkung der Radaufhängungen 4 möglich wäre, würden jegliche Reaktionskräfte fehlen, die sich während der realen Fahrt auf der Straße aufgrund der Fahrzustände normalerweise ergeben würden. Daraus folgt, dass selbst bei einer allfälligen Auslenkbarkeit der Radaufhängungen 4 der erzeugten Lenkkraft keine oder eine nicht der Realität entsprechende Lenkgegenkraft entgegenwirken würde. Um trotz dieser Einschränkungen am Antriebsstrangprüfstand 1 eine gewünschte Lenkgegenkraft auf das Lenksystem 10 ausüben Zu können ist erfindungsgemäß ein (in Fig.1 nicht dargestelltes) Lenkkraftmodul 18

vorgesehen, das nachfolgend anhand von Fig.2a+2b im Detail beschrieben wird.

Fig.2a zeigt einen Ausschnitt des Antriebsstrangprüfstands 1 im Bereich der linken vorderen Radaufhängung 4. Die Belastungsmaschine 15 und ein Teil der Verbindungswelle 16 sind abgeschnitten dargestellt. Ein Teil der Antriebswelle 8 des Antriebsstrangs 3 sowie ein Teil des Lenkgetriebes 13 sind ebenfalls abgeschnitten dargestellt. An der Radaufhängung 4 ist ein erfindungsgemäßes Lenkkraftmodul 18 in einer beispielhaften Ausführungsform vorgesehen. Das Lenkkraftmodul 18 ist dazu ausgebildet, eine, der vom Lenksystem 10 auf eine Spurstange 14 ausübbaren Lenkkraft FL entgegenwirkende, Lenkgegenkraft FG zu erzeugen. Das Lenkkraftmodul 18 weist eine Kraftübertragungseinheit 19 mit einem Außenteil 19a und einem relativ zum Außenteil 19a um eine Drehachse DA drehbaren Innenteil 19b auf. Der Innenteil 19b ist mit einem drehbaren Teil einer Radaufhängung 4 drehfest verbunden und kann mit diesem mitrotieren, während das Außenteil 19a (in Drehrichtung) stillsteht.

Im dargestellten Beispiel ist der originale Achsschenkel 9 inkl. Radnabe der Radaufhängung 4 entfernt und durch die Kraftübertragungseinheit 19 ersetzt. Der Innenteil 19b ersetzt somit

im Wesentlichen die Radnabe. Der Innenteil 19b ist an einer axialen Stirnseite mit der

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Verbindungswelle 16 der Belastungseinheit 15 verbunden und auf der gegenüberliegenden Stirnseite mit der Antriebswelle 8 verbunden. Die Verbindungswelle 16 kann beispielsweise über einen geeigneten Flansch 16b mit dem Innenteil 19b verschraubt sein. Die Antriebswelle 8 kann über eine geeignete Welle-Nabe-Verbindung mit dem Innenteil 19b verbunden werden, beispielsweise über eine Verzahnung. Natürlich ist die dargestellte Ausführungsform nur beispielhaft und der Innenteil 19b könnte beispielsweise auch direkt mit der Antriebswelle 8 oder der originalen Radnabe verbunden sein, sodass ggf. nur der Achsschenkel 9 entfernt werden muss und die originale Radnabe weiterverwendet werden

kann.

Zumindest ein Abschnitt des Außenteils 19a ist in zumindest einem zusätzlichen Bewegungsfreiheitsgrad (zusätzlich zur Drehung um die Drehachse DA) relativ zum Innenteil 19b beweglich. Dieser zumindest eine zusätzliche Bewegungsfreiheitsgrad kann beispielsweise zumindest einen rotativen Bewegungsfreiheitsgrad oder zumindest einen translatorischen Bewegungsfreiheitsgrad aufweisen. Der zumindest eine rotative Bewegungsfreiheitsgrad kann beispielsweise durch ein Drehgelenk oder durch ein Kugelgelenk realisiert werden. Der zumindest einen translatorische Bewegungsfreiheitsgrad kann beispielsweise durch eine Linearführung realisiert werden. Der zumindest eine zusätzliche Bewegungsfreiheitsgrad ist dabei so gewählt, dass der bewegliche Abschnitt des

Außenteils 19a einer Auslenkung der Spurstange 14 folgen kann.

Im dargestellten Beispiel umfasst der bewegliche Abschnitt des Außenteils 19a den gesamten Außenteil 19a und der zumindest eine zusätzliche Bewegungsfreiheitsgrad umfasst zwei rotative Bewegungsfreiheitsgrade. Die Kraftübertragungseinheit 19 ist somit als eine Art Taumelscheibe ausgebildet, wobei der Innenteil 19b der Kraftübertragungseinheit 19 durch einen Innenring der Taumelscheibe ausgebildet ist und der Außenteil 19a der Kraftübertragungseinheit 19 durch einen Außenring der Taumelscheibe ausgebildet ist. Der Außenring 19a ist somit in einer Taumelbewegung um den Innenring 19b schwenkbar. Der Außenring 19a weist daher einen ersten rotativen Bewegungsfreiheitsgrad gegenüber dem Innenring 19b auf, indem der Innenring 19b um die Drehachse DA relativ zum Außenring 19a drehbar ist. Die Drehachse DA entspricht zugleich der gemeinsamen Drehachse der Verbindungswelle 16 und der Antriebswelle 8 und verläuft hier in X-Richtung. Der zweite rotative Bewegungsfreiheitsgrad entspricht einer Rotation des Außenrings 19a um die YAchse und der dritte zweite rotative Bewegungsfreiheitsgrad entspricht einer Rotation des Außenrings 19a um die Z-Achse. Dadurch ergibt sich, dass der Außenring 19a um einen

Drehpunkt DP um alle drei Achsen X, Y, Z rotiert werden kann.

Um die drei genannten Bewegungsfreiheitsgrad zu realisieren kann der Außenring 19a beispielsweise mittels eines Pendellagers 26 mit dem Innenring 19b verbunden sein. Das

Pendellager 26 kann z.B. ein Pendelkugellager oder ein Pendelrollenlager sein, wie

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beispielhaft in Fig.2 dargestellt ist. Während eine uneingeschränkte Drehung um die X-Achse möglich ist, sind die anderen beiden rotativen Bewegungsfreiheitsgrad beschränkt, sodass nur ein begrenzter Auslenkwinkel möglich ist. Hierzu sei angemerkt, dass der zweite und dritte rotative Bewegungsfreiheitsgrad bei dieser Ausführung nicht auf die Rotation um die YAchse und eine Rotation um die Z-Achse beschränkt sind, sondern, dass im Wesentlichen eine Rotation um eine beliebige Achse in der Y-Z-Ebene möglich ist, analog wie bei einem

Kugelgelenk.

Gemäß einer (nicht dargestellten) alternativen Ausführungsform könnten der zweite und dritte rotative Bewegungsfreiheitsgrad aber beispielsweise auch durch ein Kreuzgelenk realisiert werden. Dazu könnte der Außenring 19a beispielsweise über ein erstes Drehgelenk mit einem Zwischenring verbunden sein und der Zwischenring könnte über ein zweites Drehgelenk mit dem Innenring 19b verbunden sein, wobei die Drehachsen der beiden Drehgelenke normal aufeinander stehen. Beispielsweise könnte die Drehachse des ersten Drehgelenks in Y-Richtung verlaufen und die Drehachse des zweiten Drehgelenks in Z-

Richtung. In diesem Fall wäre die Rotation auf die Y-Achse und Z-Achse beschränkt.

Am beweglichen Abschnitt des Außenteils 19a ist weiters ein Befestigungspunkt BP zur Befestigung eines von der Radaufhängung 4 gelösten Spurstangenkopfs 14a der Spurstange 14 vorgesehen. Im gezeigten Beispiel bildet der Außenring der Taumelscheibe den beweglichen Abschnitt des Außenteils 19a aus. Der Befestigungspunkt BP liegt hierbei bezüglich der Drehachse DA an einer der Spurstange 14 zugewandten Stirnseite des

Außenrings.

Beim eingangs genannten Antriebsstrangprüfstand mit Prüfrädern könnte das originale Prüfrad, wie bereits erwähnt, durch ein erfindungsgemäße Prüfrad PR ersetzt werden, wie in Fig.2a gestrichelt angedeutet ist. Das erfindungsgemäße Prüfrad PR kann hierbei eine spezielle Prüffelge PF aufweisen, in welcher die Kraftübertragungseinheit 19 integriert ist. Der bewegliche Außenteil 19a der Kraftübertragungseinheit 19 ist hierbei gelenkig, beispielsweise mittels eines geeigneten Lagers 27, mit der Prüffelge PF verbunden. Dadurch ist der Außenteil 19a einerseits relativ zum Innenteil 19b und andererseits relativ zur Prüffelge PF verschwenkbar. An der Prüffelge PF ist vorzugsweise ein Reifen R angeordnet, über den sich das Prüfrad PR am Boden des Prüfstands abstützt. Wie eingangs beschrieben ist die Verbindungswelle 16 bei dieser Ausführung zentral durch die Prüffelge

hindurchgeführt und mit Antriebswelle 8 verbunden.

Das Lager 27 ist in Fig.2a nur schematisch angedeutet und kann beispielsweise als Gelenklager ausgebildet sein. Im Betrieb des Prüfstands 1 steht die Prüffelge PF (inkl. Reifen R) still und die Verbindungswelle 16 und die Antriebswelle 8 rotieren relativ zur

Prüffelge PF und auch relativ zum beweglichen Außenteil 19a der Kraftübertragungseinheit

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19. Bei einem Lenkeinschlag infolge einer Lenkkraft FL, kann der Außenteil 19a zusätzlich

relativ zur Prüffelge PF und relativ zum Innenteil 19b verschwenkt werden.

Das Lenkkraftmodul 18 weist weiters zumindest eine Krafterzeugungseinheit 20 zur Erzeugung der Lenkgegenkraft FG auf. Die Krafterzeugungseinheit 20 weist einen Fixteil 21 und einen relativ dazu beweglichen Bewegeteil 22 auf. Der Fixteil 21 ist hier mit einem ortsfesten Montagepunkt MP des Antriebsstrangprüfstands 1 verbunden. Der ortsfeste Montagepunkt MP des Antriebsstrangprüfstands 1 kann beispielsweise auf einer dafür vorgesehenen Konsole einer geeigneten ortsfesten Struktur des Antriebsstrangprüfstands 1 angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Verbindung lösbar ausgebildet, z.B. durch eine Schraubverbindung. Auch eine veränderliche Position des ortsfesten Montagepunkts MP am Antriebsstrangprüfstand 1 kann vorteilhaft sein, um die Position des Fixteils 21 verändern zu können. Zur Verwendung des Lenkkraftmoduls 18 während eines Prüflaufs wird der Fixteil

21 jedenfalls wieder ortsfest fixiert, z.B. indem die Schrauben festgezogen werden.

Der Bewegeteil 22 der Krafterzeugungseinheit 20 ist an einem Verbindungspunkt VP mit dem beweglichen Abschnitt des Außenteils 19a verbunden, der hier durch den Außenring der Taumelscheibe ausgebildet ist. Der Verbindungspunkt VP liegt im gezeigten Beispiel bezüglich der Drehachse DA auf einer dem Befestigungspunkt BP für den Spurstangenkopf 14a gegenüberliegenden Stirnseite des beweglichen Abschnitts des Außenteils 19a, hier dem Außenring der Taumelscheibe. Die von der zumindest einen Krafterzeugungseinheit 20 erzeugte Lenkgegenkraft FG kann damit über den Bewegeteil 22 und den beweglichen Abschnitt des Außenteils 19a auf die Spurstange 14 übertragen werden, sodass die Lenkgegenkraft FG der vom Lenksystem 10 auf die Spurstange 14 übertragenen Lenkkraft FL entgegenwirkt. Entgegen der dargestellten Ausführungsform könnten der Verbindungspunkt VP des Bewegeteils 22 und der Befestigungspunkt BP für den Spurstangenkopf 14a natürlich auch an unterschiedlichen Stellen in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse DA bzw. des Drehpunktes DP

angeordnet sein.

Alternativ könnte der Fixteil 21 aber auch mit einem antriebstrangfesten Montagepunkt MP' des Antriebsstrangs 3 verbunden sein oder mit einem fahrzeugfesten Montagepunkt MP' wenn ein gesamtes Fahrzeug 2 als Prüfling verwendet wird. Der Montagepunkt MP' könnte beispielsweise an einer geeigneten Position am Unterboden einer Karosserie des Fahrzeugs 2 angeordnet sein und der Fixteil 21 der (gestrichelt angedeuteten) Krafterzeugungseinheit 20 könnte beispielsweise am Unterboden verschraubt sein. Im dargestellten Beispiel könnte der Verbindungspunkt VP' ebenfalls an der gleichen Stirnseite des Außenrings angeordnet sein, wie der Befestigungspunkt BP für die Spurstange 14, beispielsweise bezüglich der Drehachse DA diametral gegenüber dem Befestigungspunkt BP. Ein radialer Abstand zwischen dem Verbindungspunkt VP' und der Drehachse DA bzw. dem Drehpunkt DP

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könnte in diesem Fall als Hebelarm zur Übertragung der Lenkgegenkraft FG auf die

Spurstange 14 dienen.

In Fig.2a ist die zumindest eine Krafterzeugungseinheit 20 als aktive Krafterzeugungseinheit ausgebildet und umfasst einen elektrisch ansteuerbaren Aktuator. Der Aktuator ist hier insbesondere als Linearaktuator ausgebildet, dessen Bewegeteil 22 translatorisch relativ zum Fixteil 21 bewegbar ist. Der Linearaktuator kann beispielsweise einen elektrischen Linearmotor, einen Pneumatikzylinder, einen Hydraulikzylinder oder einen Elektromotor mit Getriebe (Servomotor) umfassen. Es wären aber grundsätzlich auch andere geeignete Aktuatoren denkbar, beispielsweise ein rotativer Elektromotor, der über einen Hebelarm als Bewegeteil 22, der auf den Verbindungspunkt VP wirkt. Zur Erzeugung der Lenkgegenkraft kann der Aktuator von einer Steuerungseinheit angesteuert werden, insbesondere von der

Steuerungseinheit 17 des Prüfstands 1, wie weiter unten noch beschrieben wird.

Gemäß einer in Fig.2b dargestellten alternativen Ausführungsform kann die Krafterzeugungseinheit 20 aber auch als passive Krafterzeugungseinheit ausgebildet sein und zumindest eine Federungseinheit F und/oder zumindest eine Dämpfungseinheit D aufweisen. In der dargestellten Ausführung weist die passive Krafterzeugungseinheit 20 lediglich beispielhaft sowohl eine Federungseinheit F, als auch eine Dämpfungseinheit D auf. Die Federungseinheit F und die Dämpfungseinheit D sind schematisch dargestellt und können in geeigneter Weise ausgebildet sein, um die gewünschte Lenkgegenkraft FG zu erzeugen. Im Gegensatz zur aktiven Krafterzeugungseinheit 20 (Fig.2a) ist bei der passiven Krafterzeugungseinheit 20 (Fig.2b) keine Steuerung durch eine Steuerungseinheit nötig, sondern die Lenkgegenkraft FG ist im Wesentlichen eine Reaktionskraft, die sich aus der

konstruktiven Ausgestaltung der Federungseinheit F bzw. der Dämpfungseinheit D ergibt.

Die Federungseinrichtung F kann beispielsweise eine lineare, eine progressive oder eine degressive Federkennlinie aufweisen. Alternativ oder zusätzlich könnte die Federungseinrichtung F auch eine (nicht dargestellte) Verstelleinrichtung zur Veränderung einer Federungscharakteristik aufweisen. Die Federungseinrichtung F kann im Wesentlichen jede geeignete Feder aufweisen, beispielsweise zumindest eine der folgenden Arten von Federn: Biegefeder, Torsionsfeder, Luftfeder, Gummifeder, Gasdruckfeder. Die Dämpfungseinrichtung D kann ebenfalls eine Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Dämpfungscharakteristik aufweisen. Auch die Dämpfungseinrichtung D kann jeden geeigneten Dämpfer aufweisen, beispielsweise einen der folgenden Dämpfer: Reibungsdämpfer, hydraulischer Dämpfer, Gummidämpfer. Weiters kann es vorteilhaft sein, wenn die passive Krafterzeugungseinheit eine Druckstufe und/oder eine Zugstufe aufweist, vorzugsweise beides. Dadurch kann die Lenkgegenkraft in beiden Richtungen erzeugt werden, d.h. sowohl bei einem Einschlag nach links, als auch bei einem Einschlag nach

rechts, ggf. natürlich auch in unterschiedlicher Höhe.

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Es kann auch vorteilhaft sein, wenn der Bewegeteil 22 der zumindest einen Krafterzeugungseinheit 20 am Verbindungspunkt VP gelenkig mit dem beweglichen Abschnitt des Außenteils 19a verbunden ist. Auch eine lösbare Verbindung des Bewegeteils 22 mit dem beweglichen Abschnitt des Außenteils 19a wäre denkbar, um die Montage des Lenkkraftmoduls 18 am Prüfstand zu vereinfachen. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Fixteil 21 der zumindest einen Krafterzeugungseinheit 20 am Montagepunkt MP gelenkig mit der ortsfesten Komponente des Antriebsstrangprüfstands 1 verbunden bzw. verbindbar sein. In gleicher Weise kann auch der Befestigungspunkt BP zur gelenkigen Befestigung des Spurstangenkopfs 14a der Spurstange 14 ausgebildet sein. Der Fachmann kann dabei eine geeignete konstruktive Ausführung der gelenkigen Verbindung auswählen, z.B. Drehgelenk, Kugelgelenk oder dergleichen. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn eine Position des Verbindungspunkts VP des Bewegeteils 22 am beweglichen Abschnitt des Außenteils 19a verstellbar ist und/oder wenn eine Position des Befestigungspunkts BP für den

Spurstangenkopf 14a am beweglichen Abschnitt des Außenteils 19a verstellbar ist.

Wenn die Krafterzeugungseinheit als aktive Krafterzeugungseinheit ausgebildet ist, wie z.B. in Fig.2a dargestellt ist, dann ist die Steuerungseinheit 17 vorzugsweise nicht nur zur Steuerung der Belastungsmaschinen 15 (und allfälliger anderer Funktionen des Prüfstands) ausgebildet, sondern zusätzlich dazu, um den zumindest einen Aktuator der aktiven Krafterzeugungseinheit zur Erzeugung der Lenkgegenkraft FG anzusteuern. Es könnte aber natürlich auch eine separate (nicht dargestellte) Steuerungseinheit zur Steuerung des zumindest einen Aktuators der aktiven Krafterzeugungseinheit vorgesehen sein, die z.B. Teil des Lenkkraftmoduls 18 sein kann. Dadurch könnte das Lenkkraftmodul 18 z.B. unabhängig von den restlichen Funktionen des Antriebsstrangprüfstands 1 betrieben werden. Die separate Steuerungseinheit könnte aber auch über eine geeignete Kommunikationsverbindung mit der Steuerungseinheit 17 des Antriebsstrangprüfstands 1 verbunden sein, sodass die Lenkgegenkraft FG über die Steuerungseinheit 17 des

Antriebsstrangprüfstands 1 gesteuert werden kann.

Es kann auch eine Simulationseinheit 23 zur Simulation der Lenkgegenkraft FG vorgesehen sein und die Steuerungseinheit 17 kann dazu ausgebildet sein, den zumindest einen Aktuator der aktiven Krafterzeugungseinheit in Abhängigkeit einer von der Simulationseinheit 23 ermittelten Soll-Lenkgegenkraft FG_soll anzusteuern. In vorteilhafter Weise kann auch eine Erfassungseinrichtung 24 zur Erfassung einer für eine Ist-Lenkgegenkraft FG_ist repräsentativen Messgröße M vorgesehen sein und die Steuerungseinheit 17 kann einen Regler 25 aufweist, der dazu ausgebildet ist, aus der von der Simulationseinheit 23 ermittelten Soll-Lenkgegenkraft FG_soll und der von der Erfassungseinrichtung 24 erfassten Messgröße M eine Stellgröße X zu ermitteln. Die Steuerungseinheit 23 kann dann den

zumindest einen Aktuator der aktiven Krafterzeugungseinheit mit der ermittelten Stellgröße X

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anzusteuern. Dadurch kann ein Regelkreis zum Einregeln einer bestimmten Lenkgegenkraft FG realisiert werden. Als Regler 25 kann jeder geeignete Regler verwendet werden,

beispielsweise Pl-Regler oder PID-Regler, usw.

Auch, wenn in Fig.2a lediglich ein Lenkkraftmodul 18 für eine Radaufhängung 4 des Antriebsstrangs 3 dargestellt ist, könnte natürlich auch ein zweites, vorzugsweise identisch ausgebildetes, Lenkkraftmodul 18 für die (nicht dargestellte) rechte Radaufhängung der Vorderachse VA vorgesehen sein. Die rechte Spurstange 14 des Lenkgetriebes 13 wäre in diesem Fall mit dem Befestigungspunkt BP des zweiten (nicht dargestellten) Lenkkraftmoduls 18 verbunden. Dadurch kann auf beiden Seiten eine Lenkgegenkraft FG auf das Lenksystem 10 ausgeübt werden. Ggf. können natürlich, z.B. auch gleichzeitig, verschieden große Lenkgegenkräfte FG auf den beiden Seiten erzeugt werden, um die

Realität möglichst gut nachbilden zu können.

Grundsätzlich könnte es aber auch ausreichend sein, wenn für eine gelenkte Achse des Antriebsstrangs 3 lediglich ein Lenkkraftmodul 18 vorgesehen ist. Im dargestellten Beispiel in Fig.2a könnte die (nicht dargestellte) Spurstange 14 der rechten vorderen Radaufhängung 4 z.B. lediglich vom Achsschenkel 9 gelöst werden und im gelösten Zustand verbleiben. Die gemeinsame Lenkgegenkraft FG für beide Seiten könnte in diesem Fall lediglich vom

Lenkkraftmodul 18 der linken Seite erzeugt werden.

Nachfolgend wird abschließend eine vorteilhafte Verwendung des Lenkkraftmoduls 18 am Antriebsstrangprüfstands 1 zur Durchführung eines Prüflaufs erläutert. Die Beschreibung erfolgt der Einfachheit halber nur für eine Radaufhängung 4 und kann bei weiteren Radaufhängungen 4 natürlich in analoger Weise erfolgen. Die Schritte müssen auch nicht

zwingend in der genannten Reihenfolge durchgeführt werden.

Zunächst wird ein Antriebsstrang 3 mit zumindest einer lenkbaren Radaufhängung 4 und mit einem Lenksystem 10 (oder ein gesamtes Fahrzeug 2 mit Antriebsstrang 3) in geeigneter Weise am Prüfstand 1 aufgebaut. Danach wird der Spurstangenkopf 14a der Spurstange 14 des Lenkgetriebes 13 des Lenksystems 10 von der Radaufhängung 4, insbesondere vom Achsschenkel 9, gelöst und der Achsschenkel 9 wird, ggf. inkl. der drehbaren Radnabe, von der Radaufhängung 4 entfernt. Danach wird der Innenteil 19b der Kraftübertragungseinheit 19 des Lenkkraftmoduls 18 mit einem drehbaren Teil der Radaufhängung 4 drehfest verbunden und die Belastungsmaschine 15 wird über die Verbindungswelle 16 unmittelbar

oder mittelbar mit der Antriebswelle 8 der Radaufhängung 4 verbunden.

Der drehbare Teil der Radaufhängung 4 kann beispielsweise die Antriebswelle 8 selbst sein, wie in Fig.2 dargestellt ist, könnte aber ggf. auch die Radnabe sein, sofern diese nicht mit dem Achsschenkel 9 entfernt wurde. Die unmittelbare Verbindung der Verbindungswelle 16

mit der Antriebswelle 8 kann hierbei bedeuten, dass die Verbindungswelle 16 direkt, also

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ohne dazwischenliegendes Bauteil mit der Antriebswelle 8 verbunden wird, z.B. über eine geeignete Welle/Nabe-Verbindung wie eine Verzahnung. Mittelbar Verbindung kann bedeuten, dass die Verbindungswelle 16 über ein Bauteil, beispielsweise die Radnabe, indirekt mit der Antriebswelle 8 verbunden wird, z.B. wenn nur der Achsschenkel 9 entfernt wurde und die Radnabe an der Radaufhängung 4 verbleibt. Mittelbar kann auch bedeuten, dass die Radnabe durch den Innenteil 19b der Kraftübertragungseinheit 19 ersetzt wird und die Verbindungswelle 16 an einer axialen Stirnseite des Innenteils 19b mit dem Innenteil 19b verbunden wird und die Antriebswelle 8 mit der gegenüberliegenden Stirnseite verbunden

wird, so wie in Fig.2 dargestellt.

Sobald die Kraftübertragungseinheit 19 montiert ist, kann der Fixteil 21 der Krafterzeugungseinheit 20 des Lenkkraftmoduls 18 mit einem ortsfesten Montagepunkt MP des Antriebsstrangprüfstands 1 oder mit einem antriebsstrangfesten Montagepunkt MP' des Antriebsstrangs 3 bzw. fahrzeugfesten Montagepunkt MP' des Fahrzeugs verbunden werden. Natürlich könnte der Fixteil 21 ggf. auch bereits vormontiert sein. Schließlich wird der zuvor gelöste Spurstangenkopf 14a der Spurstange 14 am Befestigungspunkt BP des beweglichen Abschnitts des Außenteils 19a der Kraftübertragungseinheit 19 (z.B. dem Außenring der Taumelscheibe) befestigt. Damit ist der Aufbau abgeschlossen und der

Prüflauf kann beginnen.

Zur Durchführung eines Prüflaufs kann mit der Belastungsmaschine 15 ein Antriebs- oder Belastungsmoment auf die Antriebswelle 8 übertragen werden. Mit dem Lenksystem 10 des Antriebsstrangs 3 (z.B. über das Lenkrad 11) kann sodann eine Lenkkraft FL auf die Spurstange 14 ausgeübt werden und mit der zumindest einen (passiven oder aktiven) Krafterzeugungseinheit 20 des Lenkkraftmoduls 18 kann eine Lenkgegenkraft FG erzeugt werden, die der Lenkkraft FL entgegenwirkt. Wenn eine aktive Krafterzeugungseinheit verwendet wird, dann können sowohl die Belastungsmaschine 15, als auch der Aktuator der aktiven Krafterzeugungseinheit beispielsweise über die zentrale Steuerungseinheit 17 des Antriebsstrangprüfstands 1 gesteuert. Wenn als Prüfling nur der Antriebsstrang 3 (d.h. ohne Fahrzeug und ohne Lenkrad 11) verwendet wird, dann kann die Lenkkraft FL beispielsweise auch über einen allfällig vorhandenen (nicht dargestellten) Lenkaktuator des Lenksystems 10, insbesondere des Lenkgetriebes 13, erzeugt werden. Der Lenkaktuator kann beispielsweise Teil einer Servolenkung sein und beispielsweise ebenfalls über die

Steuerungseinheit 17 gesteuert werden.

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Claims (25)

15 20 25 30 35 AV-4344 AT Patentansprüche

1. Lenkkraftmodul (18) zur Verwendung an einem Antriebsstrangprüfstand (1) für einen Antriebsstrang (3) eines Fahrzeugs (2) mit zumindest einer lenkbaren Radaufhängung (4) und einem Lenksystem (10), wobei das Lenkkraftmodul (18) dazu ausgebildet ist, eine, einer vom Lenksystem (10) auf eine Spurstange (14) des Lenksystems (10) ausübbaren Lenkkraft (FL) entgegenwirkende, Lenkgegenkraft (FG) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkkraftmodul (18) eine Kraftübertragungseinheit (19) mit einem Außenteil (19a) und einem relativ zum Außenteil (19a) um eine Drehachse (DA) drehbaren Innenteil (19b) aufweist, wobei der Innenteil (19b) mit einem drehbaren Teil der Radaufhängung (4) drehfest verbindbar ist, wobei zumindest ein Abschnitt des Außenteils (19a) in zumindest einem zusätzlichen Bewegungsfreiheitsgrad relativ zum Innenteil (19b) beweglich ist, wobei am beweglichen Abschnitt des Außenteils (19a) ein Befestigungspunkt (BP) zur Befestigung eines von der Radaufhängung (4) des Fahrzeugs (2) gelösten Spurstangenkopfs (14a) der Spurstange (14) vorgesehen ist und wobei das Lenkkraftmodul (18) zumindest eine Krafterzeugungseinheit (20) zur Erzeugung der Lenkgegenkraft (FG) aufweist, wobei die Krafterzeugungseinheit (20) einen Fixteil (21) und einem relativ dazu beweglichen Bewegeteil (22) aufweist, wobei der Fixteil (21) an einem ortsfesten Montagepunkt (MP) des Antriebsstrangprüfstands (1) oder an einem antriebsstrangfesten oder fahrzeugfesten Montagepunkt (MP') befestigbar ist und der Bewegeteil (22) an einem Verbindungspunkt (VP) mit dem beweglichen Abschnitt des Außenteils (19a) der Kraftübertragungseinheit (19) verbunden ist, wobei die Lenkgegenkraft (FG) von der zumindest einen Krafterzeugungseinheit (20) über den Bewegeteil (22) und den beweglichen Abschnitt des

Außenteils (19a) auf die Spurstange (14) übertragbar ist.

2. Lenkkraftmodul (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der

bewegliche Abschnitt des Außenteils (19a) den gesamten Außenteil (19a) umfasst.

3. Lenkkraftmodul (18) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine zusätzliche Bewegungsfreiheitsgrad zumindest einen _rotativen Bewegungsfreiheitsgrad, vorzugsweise zumindest zwei rotative Bewegungsfreiheitsgrade,

oder zumindest einen translatorischen Bewegungsfreiheitsgrad aufweist.

4. Lenkkraftmodul (18) nach Anspruch 3 ,‚ dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine rotative Bewegungsfreiheitsgrad durch ein Drehgelenk oder durch ein Kugelgelenk ausgebildet ist oder dass der zumindest einen translatorische Bewegungsfreiheitsgrad durch

eine Linearführung ausgebildet ist.

5. Lenkkraftmodul (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

dass das Lenkkraftmodul (18) eine Prüffelge (PF) umfasst, wobei der bewegliche Abschnitt

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des Außenteils (19a) gelenkig mit der Prüffelge (PF) verbunden ist, wobei an der Prüffelge

(PF) vorzugsweise ein Reifen (R) montiert ist.

6. Lenkkraftmodul (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinheit (19) eine Taumelscheibe aufweist, wobei der Innenteil (19b) der Kraftübertragungseinheit (19) durch einen Innenring der Taumelscheibe ausgebildet ist und der Außenteil (19a) der Kraftübertragungseinheit (19) durch einen Außenring der Taumelscheibe ausgebildet ist, wobei der Außenring in einer

Taumelbewegung um den Innenring schwenkbar ist.

7. Lenkkraftmodul (18) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring

der Taumelscheibe mittels eines Pendellagers (26) mit dem Innenring verbunden ist.

8. Lenkkraftmodul (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungseinheit (20) als aktive Krafterzeugungseinheit ausgebildet ist, die zumindest einen elektrisch ansteuerbaren Aktuator aufweist oder dass die Krafterzeugungseinheit (20) als passive Krafterzeugungseinheit ausgebildet ist, die zumindest eine Federungseinheit (F) und/oder zumindest eine Dämpfungseinheit (D)

aufweist.

9. Lenkkraftmodul (18) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine elektrisch ansteuerbare Aktuator einen Linearaktuator umfasst, wobei der Linearaktuator vorzugsweise einen der folgenden Aktuatoren aufweist: Linearmotor,

Pneumatikzylinder, Hydraulikzylinder, Elektromotor mit Getriebe.

10. Lenkkraftmodul (18) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungseinrichtung (F) eine lineare, eine progressive oder eine degressive Federkennlinie aufweist und/oder dass die Federungseinrichtung (F) eine Verstelleinrichtung zur Veränderung einer Federungscharakteristik aufweist und/oder dass die Federungseinrichtung (F) zumindest eine der folgenden Federn aufweist: Biegefeder, Torsionsfeder, Luftfeder, Gummifeder, Gasdruckfeder und/oder dass die Dämpfungseinrichtung (D) eine Verstelleinrichtung zur Verstellung einer Dämpfungscharakteristik aufweist und/oder dass die Dämpfungseinrichtung (D) zumindest einen der folgenden Dämpfer aufweist: Reibungsdämpfer, hydraulischer Dämpfer, Gummidämpfer und/oder dass die passive Krafterzeugungseinheit eine Druckstufe und/oder

eine Zugstufe aufweist.

11. Lenkkraftmodul (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

dass der drehbare Teil der Radaufhängung (4) eine Antriebswelle (8) oder eine Radnabe ist.

12. Lenkkraftmodul (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,

dass der Bewegeteil (22) der zumindest einen Krafterzeugungseinheit (20) am

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Verbindungspunkt (VP) gelenkig mit dem beweglichen Abschnitt des Außenteils (19a) verbunden ist und/oder dass der Fixteil (21) der zumindest einen Krafterzeugungseinheit (20) am Montagepunkt (MP, MP') gelenkig mit der ortsfesten Komponente des Antriebsstrangprüfstands (1) verbindbar ist und/oder dass der Befestigungspunkt (BP) zur

gelenkigen Befestigung des Spurstangenkopfs (14a) der Spurstange (14) ausgebildet ist.

13. Lenkkraftmodul (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position des Verbindungspunkts (VP) des Bewegeteils (22) am beweglichen Abschnitt des Außenteils (19a) verstellbar ist und/oder dass eine Position des Befestigungspunkts (BP) für den Spurstangenkopf (14a) am beweglichen Abschnitt des

Außenteils (19a) verstellbar ist.

14. Lenkkraftmodul (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungspunkt (VP) des Bewegeteils (22) und der Befestigungspunkt (BP) für den Spurstangenkopf (14a) auf, bezüglich der Drehachse (DA), gegenüberliegenden Stirnseiten des beweglichen Abschnitts des Außenteils (19a) angeordnet sind und/oder dass der Verbindungspunkt (VP) des Bewegeteils (22) und der Befestigungspunkt (BP) für den Spurstangenkopf (14a) an unterschiedlichen Stellen in radialer Richtung und/oder in

Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse (DA) angeordnet sind.

15. Antriebsstrangprüfstand (1) für einen Antriebsstrang (3) eines Fahrzeug (2) mit zumindest einer lenkbaren Radaufhängung (4), wobei am Antriebsstrangprüfstand (1) zumindest eine Belastungsmaschine (15) zum Aufbringen eines Antriebs- oder Belastungsmoments auf eine Antriebswelle (8) der Radaufhängung (4) des Antriebsstrangs (3) vorgesehen ist und wobei eine Steuerungseinheit (17) zur Steuerung der Belastungsmaschine (16) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Lenkkraftmodul (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 vorgesehen ist, wobei die Steuerungseinheit (17) im Falle einer aktiven Krafterzeugungseinheit vorzugsweise dazu ausgebildet ist, den zumindest einen Aktuator der aktiven Krafterzeugungseinheit zur

Erzeugung der Lenkgegenkraft (FG) anzusteuern.

16. Antriebsstrangprüfstand (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrangprüfstand (1) für einen Antriebsstrang (3) eines mehrspurigen Fahrzeugs (2) mit zumindest einer gelenkten Antriebsachse (VA) mit zwei lenkbaren Radaufhängungen (4) ausgebildet ist, wobei das Lenkkraftmodul (18) für zumindest eine der beiden lenkbaren Radaufhängungen (4) vorgesehen ist, wobei vorzugsweise für beide lenkbaren Radaufhängungen (4) jeweils ein Lenkkraftmodul (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 14

vorgesehen ist.

17. Antriebsstrangprüfstand (1) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet,

dass eine Simulationseinheit (23) zur Simulation der Lenkgegenkraft (FG) vorgesehen ist

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und dass die Steuerungseinheit (17) dazu ausgebildet ist, den zumindest einen Aktuator der aktiven Krafterzeugungseinheit in Abhängigkeit einer von der Simulationseinheit (23)

ermittelten Soll-Lenkgegenkraft (FG_soll) anzusteuern.

18. Antriebsstrangprüfstand (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassungseinrichtung (24) zur Erfassung einer für eine Ist-Lenkgegenkraft (FG_ist) repräsentativen Messgröße (M) vorgesehen ist, dass die Steuerungseinheit (17) einen Regler (25) aufweist, der dazu ausgebildet ist, aus der von der Simulationseinheit (23) ermittelten Soll-Lenkgegenkraft (FG_soll) und der von der Erfassungseinrichtung (24) erfassten Messgröße (M) eine Stellgröße (X) zu ermitteln und dass die Steuerungseinheit (17) dazu ausgebildet ist, den zumindest einen Aktuator der aktiven Krafterzeugungseinheit

mit der ermittelten Stellgröße (X) anzusteuern.

19. Verwendung des Antriebsstrangprüfstands (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 18 zur Durchführung eines Prüflaufs mit einem Antriebsstrang (3) eines Fahrzeugs (2) mit zumindest einer lenkbaren Radaufhängung (4) und einem Lenksystem (10), wobei ein Spurstangenkopf (14a) einer Spurstange (14) des Lenksystems (10) von der Radaufhängung (4) gelöst wird, wobei die zumindest eine Belastungsmaschine (15) über eine Verbindungswelle (16) unmittelbar oder mittelbar mit einer Antriebswelle (8) der Radaufhängung (4) verbunden wird, wobei der Innenteil (19b) der Kraftübertragungseinheit (19) des Lenkkraftmoduls (18) mit einem drehbaren Teil der Radaufhängung (4) drehfest verbunden wird, wobei der Fixteil (21) der zumindest einen Krafterzeugungseinheit (20) des Lenkkraftmoduls (18) mit einem ortsfesten Montagepunkt (MP) des Antriebsstrangprüfstands (1) oder mit einem antriebsstrangfesten oder fahrzeugfesten Montagepunkt (MP') verbunden wird, wobei der Spurstangenkopf (14a) der Spurstange (14) am Befestigungspunkt (BP) des beweglichen Abschnitts des Außenteils (19a) der Kraftübertragungseinheit (19) befestigt wird, wobei mit der Belastungsmaschine (15) ein Antriebs- oder Belastungsmoment auf die Antriebswelle (8) übertragen wird, wobei mit dem Lenksystem (10) eine Lenkkraft (FL) auf die Spurstange (14) ausgeübt wird und wobei mit der zumindest einen Krafterzeugungseinheit (20) des Lenkkraftmoduls (18) eine Lenkgegenkraft (FG) erzeugt wird, die der Lenkkraft (FL) entgegenwirkt.

20. Verfahren zur Durchführung eines Prüflaufs auf einem Antriebsstrangprüfstand (1) mit einem Antriebsstrang (3) eines Fahrzeugs (2), der zumindest eine lenkbare Radaufhängung (4) und ein Lenksystem (10) aufweist, wobei ein Spurstangenkopf (14a) des Lenksystems (10) von der lenkbaren Radaufhängung (4) gelöst wird, wobei ein Innenteil (19b) einer Kraftübertragungseinheit (19), der relativ zu einem Außenteil (19a) der Kraftübertragungseinheit (19) um eine Drehachse (DA) drehbar ist, mit einem drehbaren Teil der Radaufhängung (4) drehfest verbunden wird, wobei der Spurstangenkopf (14a) an einem

Befestigungspunkt (BP) eines, in zumindest einem zusätzlichen Bewegungsfreiheitsgrad

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relativ zum Innenteil (19b) beweglichen, Abschnitts des Außenteils (19a) der Kraftübertragungseinheit (19) befestigt wird, wobei ein Fixteil (21) einer Krafterzeugungseinheit (20) mit einem ortsfesten Montagepunkt (MP) des Antriebsstrangprüfstands (1) oder mit einem antriebsstrangfesten oder fahrzeugfesten Montagepunkt (MP') verbunden wird und ein Bewegeteil (22) der Krafterzeugungseinheit (20) mit dem beweglichen Abschnitt des Außenteils (19a) der Kraftübertragungseinheit (19) verbunden wird, wobei eine Belastungsmaschine (15) des Antriebsstrangprüfstands (1) über eine Verbindungswelle (16) unmittelbar oder mittelbar mit einer Antriebswelle (8) der Radaufhängung (4) verbunden wird, wobei mit der Belastungsmaschine (15) ein Antriebsoder Belastungsmoment auf die Antriebswelle (8) übertragen wird, wobei mit dem Lenksystem (10) eine Lenkkraft (FL) auf die Spurstange (14) ausgeübt wird und wobei mit der zumindest einen Krafterzeugungseinheit (20) eine Lenkgegenkraft (FG) erzeugt wird, die entgegen der Lenkkraft (FL) über den Bewegeteil (22) und den beweglichen Abschnitt des Außenteils (19a) auf die Spurstange (14) wirkt, wobei vorzugsweise ein Achsschenkel (9) der Radaufhängung (4) mit einer darin gelagerten Radnabe durch die Kraftübertragungseinheit (19) ersetzt wird, wobei der Innenteil (19b) der Kraftübertragungseinheit (19) die Verbindunswelle (16) drehfest mit der Antriebswelle (8) verbindet oder ein Achsschenkel (9) der Radaufhängung (4) ohne einer darin gelagerten Radnabe durch die Kraftübertragungseinheit (19) ersetzt wird, wobei die Radnabe die Verbindungswelle (16) drehfest mit der Antriebswelle (8) verbindet und der Innenteil (19b) der Kraftübertragungseinheit (19) mit der Radnabe oder mit der Antriebswelle (8) verbunden

wird.

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