WO2024254628A2 - Prüfstandsanordnung - Google Patents

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WO2024254628A2
WO2024254628A2 PCT/AT2024/060224 AT2024060224W WO2024254628A2 WO 2024254628 A2 WO2024254628 A2 WO 2024254628A2 AT 2024060224 W AT2024060224 W AT 2024060224W WO 2024254628 A2 WO2024254628 A2 WO 2024254628A2
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shaft
train
test bench
test
bridge
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Dieter Höfler
Stefan MAXL
Markus Fuchs
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TECTOS GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G—PHYSICS
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    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G—PHYSICS
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/025—Test-benches with rotational drive means and loading means; Load or drive simulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/02—Details or accessories of testing apparatus

Definitions

  • the invention relates to a test bench arrangement with a test space which is designed to accommodate a test object, and with at least one drive train test bench which has at least one electrical machine and a shaft train with a first end and a second end, wherein the first end is or can be connected to the electrical machine in a rotationally fixed manner, and the second end is designed to connect the test object via a rotationally fixed connection, and wherein the shaft train is rotatably mounted in a shaft carrier via at least one intermediate bearing.
  • the invention relates to a drive train test bench which has at least one electrical machine and a shaft train with a first end and a second end, wherein the first end is or can be connected to the electrical machine in a rotationally fixed manner, and the second end is designed to connect a test object via a rotationally fixed connection, and wherein the shaft train is rotatably mounted in a shaft carrier via at least one intermediate bearing, for the said test bench arrangement.
  • Drivetrain test benches for testing motor vehicle transmissions or complete motor vehicle drivetrains are known from the state of the art.
  • such test benches are used to detect malfunctions in the shaft train at an early stage through a series of load tests. Typical malfunctions arise, for example, from components with play, such as gears, synchronizer rings, synchronizer bodies, multi-plate clutch discs and shafts, which can be deflected or even caused to vibrate.
  • components with play such as gears, synchronizer rings, synchronizer bodies, multi-plate clutch discs and shafts, which can be deflected or even caused to vibrate.
  • the acoustic behavior and the shifting quality are usually also tested.
  • Such test benches are also used in the development for the continuous improvement of motor vehicle drivetrains.
  • Such drivetrain test benches usually include an electric motor as the drive.
  • Airborne and structure-borne sound couplings between the test bench and the test object can have a significant adverse effect on the measurements.
  • test bench arrangements are known in which the drive train test benches including electrical machines are arranged and stored within the test room, with the wheel hubs being used as an interface between the drive and the test device.
  • the disadvantage is that vibrations and noise from the electrical machine and the shaft are introduced into the test room, which has a negative effect on the measurement results.
  • the object of the invention is to achieve extensive airborne and structure-borne sound decoupling between the drive train test bench and the test object.
  • this object is achieved in a test bench arrangement mentioned at the outset in that the electrical machine and the first end of the shaft train are arranged outside the test chamber and the second end of the shaft train are arranged inside the test chamber, wherein the shaft train is guided through a wall bushing of a wall of the test chamber, and that the shaft carrier forms a shaft bridge that at least partially accommodates the shaft train, wherein the shaft bridge is designed to be self-supporting in the test chamber.
  • a shaft bridge is a support structure for the shaft train which at least partially carries the shaft train and spans a spatial area, in particular an area of the test room and the machine room.
  • Self-supporting means that the wave bridge between the wall of the test room and the second end of the wave train has no mechanical connection to the foundation or floor of the test room.
  • the wave train therefore has no supporting structure between the floor of the test room and the wave train.
  • the wave bridge has no bearing points in the test room.
  • the self-supporting wave bridge is a core component for the airborne and structure-borne sound insulation of the test room.
  • a further advantage is that the sound reflection surfaces on the sides of the test object can be significantly reduced, especially if the surface of the wave bridge is coated with a sound-absorbing material.
  • the self-supporting construction of the wave bridge enables additional standard-compliant microphone positions for acoustic monitoring of the test object.
  • the shaft carrier in the area of the wall passage is pivotable and/or articulated about an axis in relation to the wall via a preferably wall-fixed bearing, wherein the axis is arranged in a normal plane to the shaft train, preferably essentially horizontally.
  • the shaft bridge is designed in particular as a rocker, the free end of which is connected to the second end of the shaft train in the test chamber.
  • the electrical machine connected to the first end of the shaft train is used as the countermass.
  • the bearing is arranged in the area of the wall - preferably a central plane of the wall.
  • the articulated and/or pivotable bearing of the shaft bridge in the area of the wall prevents transverse forces or bending moments from being introduced into the wall.
  • the problem is solved in a drive train test bench of the type mentioned at the beginning in that the shaft carrier forms a shaft bridge that at least partially accommodates the shaft train, and that the shaft bridge has at least one element of a bearing that is designed to pivot the shaft bridge about an axis, wherein the axis is arranged in a normal plane to the shaft train. It is preferably provided that the shaft bridge is designed to be self-supporting between the element of the bearing and the second end of the shaft train.
  • the shaft train is at least partially guided - preferably in the area of the wall duct - in a shaft tube that is firmly connected to the shaft carrier, whereby the shaft tube is preferably designed as a pipe silencer. It is particularly advantageous if the shaft tube is closed at the front by an intermediate bearing that is preferably firmly connected to the shaft carrier. The intermediate bearing that closes the shaft tube provides further acoustic insulation.
  • the second end of the shaft train is adjustable in the direction of the shaft axis. It is particularly advantageous if the shaft train is designed to be adjustable in length, wherein the shaft train preferably has at least one telescopic shaft with at least two telescopically slidable shaft elements. This allows the drive train test bench to be flexibly adapted to the text object.
  • the shaft train is advantageously supported by at least one first intermediate bearing that is firmly connected to the shaft carrier and at least one second intermediate bearing that is axially displaceable with the shaft carrier. This enables axial length adjustment of the shaft train.
  • At least one damping element - particularly preferably formed by an all-metal damper - is arranged between at least one intermediate bearing and the shaft carrier. Operating vibrations from the intermediate bearings and constant velocity joints are thus transmitted to the shaft carrier only in a strongly damped manner.
  • the invention provides that the shaft carrier is connected to the base via at least one - preferably an acoustically decoupled - elastic connection.
  • the shaft bridge is thus vibrationally decoupled from the electrical machine connected to the base. Because the shaft bridge is vibrationally decoupled from the electrical machine, a negative influence of the electrical machine on the measurement results can be avoided.
  • the shaft bridge can be connected to the base of the electrical machine via all-metal dampers ("stop-choc elements"), for example.
  • the base and the electrical machine act as a counterweight and hold the shaft bridge in position.
  • the base is connected to the floor of the machine room via at least one - preferably acoustically decoupled - support, with at least one support preferably being formed by an air suspension.
  • the fact that the base, including the electrical machine, is mounted in the machine room via air springs also ensures that the base is decoupled from the foundation in terms of vibration.
  • Fig. 1 shows a test bench arrangement according to the invention in a first embodiment in a longitudinal section
  • Fig. 2 shows a test bench arrangement according to the invention in a second embodiment in a longitudinal section
  • Fig. 4 a shaft bridge of the drive train test bench of this test bench arrangement in a sectional axonometric view
  • Fig. 5 an electrical machine of this powertrain test bench in an axonometric representation
  • Fig. 6 shows a drive train test bench according to the invention in an axonometric representation
  • Fig. 7 a shaft bridge of this drive train test bench in a sectioned axonometric view
  • Fig. 8 this powertrain test bench in a side view.
  • the test room 4 is designed to accommodate a test object 7, for example a motor vehicle, an internal combustion engine or a transmission.
  • the shaft train 2 of the drive train test bench 3 has a first end 21 and a second end 22. In the area of the first end 21, the shaft train 2 is or can be connected in a rotationally fixed manner to an electrical machine 8.
  • the electrical machine 8 is, for example, firmly connected to a base 9 via screws.
  • the second shaft end 22 is designed to connect the test object via a rotationally fixed connection 25.
  • the electrical machine 8 - for example an asynchronous machine - is located in the machine room 5 adjacent to the test room 4.
  • a wheel flange of the motor vehicle is connected to the electrical machine 8 via the rotationally fixed connection 25 of the shaft train 2, for example an adapter flange.
  • One shaft train 2 and one electrical machine 8 can be provided for each wheel flange, with the electrical machines 8 being arranged outside the test room 4, i.e. in at least one machine room 5 adjacent to the test room 4.
  • the shaft train 2 is rotatably mounted in a shaft carrier 10 via at least a first intermediate bearing 11 and a second intermediate bearing 12, the first intermediate bearing being closer to the center plane 6a of the wall than the second intermediate bearing 12.
  • the shaft carrier 10 is formed by a shaft bridge 20 that projects into the test chamber 4.
  • the shaft bridge 20 has no bearing points in the test chamber 4 and is the core component for the airborne and structure-borne sound insulation of the test chamber 4.
  • the shaft train 2 has at least a first shaft part 23 guided through the wall 6 and a second shaft part 24, wherein at least the second shaft part 24 is rotatably mounted in the shaft bridge 20 via the intermediate bearings 11, 12.
  • the wall 6 has at least one wall duct 13 for the shaft train 2 between the test room 4 and the machine room 5.
  • the shaft bridge 20 with the shaft train 2 penetrates the wall 6 in the area of the wall duct 13.
  • the shaft bridge 20 is in the area of the wall duct 13 in relation to on the wall 6 about at least one axis 14a via a bearing 14 so that it can be tilted and/or articulated, wherein, for example, the bearing 14 is firmly connected to the wall 6.
  • the bearing 14 has at least two interacting elements 141, 142 - a bearing 141 and an abutment 142 - wherein one element 141 of the bearing 14 is arranged on the shaft bridge 20 and the other element 142 of the bearing 14 is arranged in the wall 6.
  • the shaft train 2 is thus supported in a pivotable and/or articulated manner via the shaft bridge 20 via the bearing 14 in the wall duct 13.
  • the axis 14a is arranged in a normal plane on the shaft train 2, for example essentially horizontally.
  • the normal plane s coincides approximately with a central plane 6a of the wall 6 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 8).
  • the shaft bridge 20 can be designed as a simple rocker, with the first rocker end being located in the area of the first end 21 of the shaft train 2, i.e. in the area of the electrical machine 8, and the free second rocker end being located in the area of the second end of the shaft train 2, i.e. in the area of the test object 7.
  • the electrical machine 8 thus serves as a counterweight to the test object 7.
  • the shaft bridge 20 thus has a bearing point within the wall 6, which enables pivoting about a horizontal axis 14a.
  • the base 9 and the electrical machine 8 thus act as a counterweight and hold the shaft bridge 20 in position.
  • the self-supporting shaft train 2 ensures an optimized force introduction into the building structure.
  • the shaft bridge 20 is largely decoupled from the electric machine 8 in terms of vibration.
  • the shaft train 2 is adjustable in the second end 22 of the shaft train 2 in the direction of the longitudinal axis 2a of the shaft train 2.
  • the shaft train 2 itself is advantageously designed to be adjustable in length.
  • the second shaft part 24 is designed as a length-adjustable telescopic shaft 240 and has at least two telescopically slidable shaft elements 241, 242, which are adjustable by a - advantageously manual - length adjustment device 15 are adjustable (Fig. 4). If an electric drive and an externally operated locking mechanism for the track width adjustment are dispensed with, the shaft bridge 20 can be kept very compact. This enables a simple track width adjustment to be implemented.
  • the first intermediate bearing 11 is formed as a bearing block firmly connected to the shaft bridge 20 and the second intermediate bearing 12 is formed by a bearing block which can be displaced axially in the longitudinal direction of the shaft train 2 on the shaft bridge 20 in relation to the first intermediate bearing 11.
  • the first shaft element 241 is rotatably mounted in the first intermediate bearing 11.
  • the second shaft element 242 is rotatably mounted in the second intermediate bearing 12 and can be axially displaced together with the latter by the length adjustment device 15.
  • the shaft elements 241, 242 and the intermediate bearings 11, 12 are designed such that they can accommodate torsional vibration dampers and/or vibration absorbers 27 on one side or between them (Fig. 1 to Fig. 4).
  • the length adjustment device 15 has, for example, a threaded spindle 150, via which the second intermediate bearing 12 formed by the movable bearing block is connected to the first intermediate bearing 11 formed by the fixed bearing block.
  • the movable bearing block has a carriage (not shown) guided on a guide rail fixed to the shaft bridge parallel to the longitudinal axis 2a.
  • the second intermediate bearing 12 can be moved from minimum to maximum by, for example, approx. 20 cm.
  • the threaded spindle 150 can have, for example, a hexagon screw head on the front side for actuation, which can be operated using a tool wrench or a cordless screwdriver, for example.
  • the position of the carriage is fixed on the shaft bridge 20 using locking screws 39 (Fig. 7). In this way, the track width can be adjusted manually in a short time with just a few simple steps.
  • an electrical adjustment device can of course also be provided for the displacement of the second intermediate bearing 12.
  • the first shaft part 23 and the second shaft part 24 can be equipped with homokinetic joints on both sides, as indicated in Fig. 1 to Fig. 4 with reference number 16.
  • the first shaft part 23 and the second shaft part 24 are advantageously designed as constant velocity joint shafts. These have a high torsional rigidity and can simultaneously compensate for axial and angular offsets caused by assembly.
  • a torque measuring flange 28 possibly together with a speed sensor, which is connected in a rotationally fixed manner to the rotor of the electric machine 8 can be arranged (Fig. 1 to Fig. 4 and Fig. 7).
  • At least one damping element 17, 18 - formed, for example, by an all-metal damper (“stop-chock element”) - is arranged between each intermediate bearing 11, 12 and the shaft support 10, whereby the intermediate bearings 11, 12 are decoupled from the shaft bridge 20. Operating vibrations from the intermediate bearings 11, 12 and the homokinetic joints 16 are therefore only transmitted to the structure of the shaft bridge 20 in a strongly damped manner.
  • the shaft bridge 20 is designed as a truss structure made of welded steel tubes 26, whereby the steel tubes have the shape of an upside-down delta in a cross-section on the longitudinal axis 2a of the shaft train 2.
  • the basic shape of the upside-down delta is the result of optimizing the installation space requirements, manufacturing effort and the simulated dynamic behavior.
  • the truss structure has a good ratio between dead weight and rigidity.
  • the open areas of the truss structure can be used for assembly and maintenance work.
  • the tubes in the axial direction each have an inner tube which can be used to guide cables.
  • the hollow spaces in the tubes are filled with insulating material - for example compressed rock wool - and closed with lids.
  • the cross braces of the truss can be filled with sand.
  • the base 9 is connected to the floor 5a of the machine room 5 via at least one acoustically decoupled - in particular elastic - support 31.
  • the support 31 can be formed by an air spring, for example.
  • the base 9 thus supports the electrical machine 8 and causes a vibrational decoupling of the electrical machine 8 from the floor 5a of the machine room 5. Because the supports 31 of the electrical machine 8 and the base 9 are formed by air bearings arranged in the machine room 5, the transmission of operating vibrations to the floor 5a and further to the building structure can be prevented.
  • the mass of the base 9 and the characteristic curve of the air springs can be designed such that the reaction forces resulting from the introduced torques cause only minimal relative movements.
  • a torque support 33 is attached to the base 9, as can be seen from Fig. 5.
  • the first shaft part 23 of the shaft train 2 is connected on one side to the vibration-decoupled first intermediate bearing 11 and on the other side to the electric machine 8.
  • the first shaft part 23 runs in a shaft tube 30, which is ideally designed as a silencer and which is closed at one end by the first intermediate bearing 11.
  • An elastic seal is provided between the shaft tube 30 and the first intermediate bearing 11 for acoustic insulation.
  • the shaft bridge 20 is mounted in a wall base 6b of the wall 6 via the bearing 14 in addition to the base 9 of the electrical machine 8 - as described.
  • This wall base 6b is firmly connected to the substrate, but not to the adjacent wall areas.
  • Hollow spaces between the wall base 6b, the outer contour of the shaft bridge 20 and the rectangular wall cutout of the wall duct 13 are filled with insulating material 35, in particular alternating layers of rock wool and neoprene as barrier layers, in order to reduce as much sound energy as possible via the impedance changes at the transition between the materials and thus achieve an optimal insulation result.
  • the inner contour of the shaft bridges 20 must be optimally sealed.
  • the key point here is the bearing 14, which is located, for example, directly in the center plane 6b of the wall 6.
  • the shaft bridge 20 can be closed around this without leaving a gap.
  • the intermediate bearings 11, 12, which are designed as radial bearings, are closed so that there is no airborne sound bridge here either.
  • the cavities in the framework structure on the side of the test room 4 and the machine room 5 are filled with an acoustic adsorber - for example made of melamine resin foam - in a form-fitting manner. In this case, only the areas closest to rotating parts are advantageously left out in order to achieve the highest possible absorption.
  • the surface of the shaft bridge 20 inside the test chamber 4 is closed again by a neoprene cover made of two layers of neoprene.
  • the upper layer is placed close to the outer contour and also serves as protection against dirt for the internal components. Painted perforated sheets can also be used as contact protection, which are fixed in a floating manner on the neoprene cover.
  • test bench arrangement 1 in addition to purely electric drives, axles driven by internal combustion engines and all types of hybrid drive trains can be examined as test objects 7.
  • the test room 4 advantageously has a lower limit frequency of about 125 Hz, the necessary fuel supply, exhaust gas extraction and appropriate room ventilation.
  • test bench arrangement 1 can have several drive train test benches 3, each with self-supporting shaft trains 2 of the type described, which are connected to a wheel of the vehicle, wherein the electrical machines 8 are arranged in one or more machine rooms 5 adjacent to the test room 4.
  • Self-supporting shaft trains 2 of drive train test benches 3 according to the invention with self-supporting shaft bridges 20 within the fully low-reflection test chamber 4 prevent possible transmission of structure-borne noise between the electrical machines 8 stored separately outside the test chamber 4 and the foundation of the test object 7.
  • the manually movable bearing blocks of the second intermediate bearings 12 make it possible to cover track widths starting from small cars up to light commercial vehicles without having to compromise on the quality of the airborne noise measurement.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prüfstandsanordnung (1) mit einem Prüfraum(4), welcher ausgebildet ist um ein Testobjekt (7) aufzunehmen, und mit zumindest einem Antriebsstrangprüfstand (3), welcher zumindest eine elektrische Maschine (8) und einen Wellenstrang (2) mit einem ersten Ende (21) und einem zweiten Ende (22) aufweist, wobei das erste Ende (21) drehfest mit der elektrischen Maschine (8) verbunden oder verbindbar ist, und das zweite Ende (22) ausgebildet ist, um das Testobjekt (7) über eine drehfeste Verbindung (25) anzuschließen, und wobei der Wellenstrang (2) über zumindest ein Zwischenlager (11, 12) drehbar in einem Wellenträger (10) gelagert ist. Um eine weitgehende Luft- und Körperschallentkoppelung zwischen Antriebsstrangprüfstand und Testobjekt zu erreichen, ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine (8) und das erste Ende (21) des Wellenstranges (2) außerhalb des Prüfraumes (4) und das zweite Ende (22) des Wellenstranges (2) innerhalb des Prüfraumes (4) angeordnet sind, wobei der Wellenstrang (2) durch eine Wanddurchführung (13) einer Wand (6) des Prüfraumes (4) geführt ist, und dass der Wellenträger (10) eine den Wellenstrang (2) zumindest teilweise aufnehmende Wellenbrücke (20) bildet, wobei die Wellenbrücke (20) im Prüfraum (4) freitragend ausgebildet ist.

Description

Prüfstandsanordnung
Die Erfindung betrifft eine Prüfstandsanordnung mit einem Prüfraum, welcher ausgebildet ist um ein Testobjekt aufzunehmen, und mit zumindest einem Antriebsstrangprüfstand, welcher zumindest eine elektrische Maschine und einen Wellenstrang mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, wobei das erste Ende drehfest mit der elektrischen Maschine verbunden oder verbindbar ist, und das zweite Ende ausgebildet ist, um das Testobjekt über eine drehfeste Verbindung anzuschließen, und wobei der Wellenstrang über zumindest ein Zwischenlager drehbar in einem Wellenträger gelagert ist. Weiters betrifft die Erfindung einen Antriebsstrangprüfstand, welcher zumindest eine elektrische Maschine und einen Wellenstrang mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, wobei das erste Ende drehfest mit der elektrischen Maschine verbunden oder verbindbar ist, und das zweite Ende ausgebildet ist, um ein Testobjekt über eine drehfeste Verbindung anzuschließen, und wobei der Wellenstrang über zumindest ein Zwischenlager drehbar in einem Wellenträger gelagert ist, für die genannte Prüfstandsanordnung.
Antriebsstrangprüfstände zum Prüfen von Kraftfahrzeuggetrieben bzw. von vollständigen Kraftfahrzeugantriebssträngen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Prüfstände werden einerseits verwendet, um Funktionsstörungen im Wellenstrang frühzeitig durch eine Reihe von Belastungstests zu erkennen. Typische Funktionsstörungen entstehen z.B. durch spielbehaftete Bauteile, wie z.B. Zahnräder, Synchronringe, Synchronkörper, Lamellenkupplungsscheiben und Wellen, die ausgelenkt oder gar zu Schwingungen angeregt werden können. Im Rahmen der Funktionserprobung werden üblicherweise auch das Akustikverhalten und die Schaltqualität geprüft. Andererseits finden derartige Prüfstände aber auch in der Entwicklung zur stetigen Verbesserung von Kraftfahrzeugantriebssträngen Verwendung. Üblicherweise umfassen derartige Antriebsstrangprüfstände einen Elektromotor als Antrieb.
Luft- und Körperschallkoppellungen zwischen Prüfstand und Testobjekt können die Messungen erheblich nachteilig beeinflussen.
Aus den Veröffentlichungen AT 512 006 Al, WO 2017/140443 Al, WO 2022/200216 Al, WO 2022/214582 Al und WO 2022/218858 Al sind Prüfstandsanordnungen bekannt, bei denen die Antriebsstrangprüfstände samt elektrischen Maschinen innerhalb des Prüfraumes angeordnet und gelagert sind, wobei die Radnaben als Schnittstelle zwischen Antrieb und Prüfeinrichtung verwendet werden. Nachteilig ist, dass Schwingungen und Geräusche der elektrischen Maschine und der Welle in den Prüfraum eingetragen werden, was sich nachteilig auf die Messergebnisse auswirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitgehende Luft- und Körperschallentkoppelung zwischen Antriebsstrangprüfstand und Testobjekt zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer eingangs genannten Prüfstandsanordnung dadurch gelöst, dass die elektrische Maschine und das erste Ende des Wellenstranges außerhalb des Prüfraumes und das zweite Ende des Wellenstranges innerhalb des Prüfraumes angeordnet sind, wobei der Wellenstrang durch eine Wanddurchführung einer Wand des Prüfraumes geführt ist, und dass der Wellenträger eine den Wellenstrang zumindest teilweise aufnehmende Wellenbrücke bildet, wobei die Wellenbrücke im Prüfraum freitragend ausgebildet ist.
Dies ermöglicht eine Entkoppelung der Schwingungen zwischen dem Antriebsstrangprüfstand und dem Fundament des Testraumes.
Unter einer Wellenbrücke ist eine den Wellenstrang zumindest teilweise tragende Stützstruktur für den Wellenstrang zu verstehen, welche einen Raumbereich, insbesondere einen Bereich des Prüfraumes und des Maschinenraumes, überspannt.
Freitragend bedeutet, dass die Wellenbrücke zwischen der Wand des Prüfraumes und dem zweiten Ende des Wellenstranges keine mechanische Verbindung zum Fundament oder Boden des Testraumes aufweist. Der Wellenstrang weist also keine Stützkonstruktion zwischen dem Boden des Prüfraumes und dem Wellenstranges auf. Insbesondere weist die Wellenbrücke keine Lagerstellen in dem Prüfraum auf. Die freitragende Wellenbrücke ist eine Kernkomponente für die Luft- und Körperschallisolation des Prüfraumes.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Schall-Reflexionsflächen an den Seiten des Testobjektes erheblich reduziert werden können, insbesondere wenn die Oberfläche der Wellenbrücke mit einem schallabsorbierenden Material beschichtet ist. Durch die freitragende Konstruktion der Wellenbrücke werden zusätzliche normgerechte Mikrofonpositionen zur akustischen Überwachung des Testobjektes ermöglicht.
Um eine weitgehende schwingungsmäßige Entkoppelung der Prüfstandsanordnung vom Testobjekt zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der Wellenträger im Bereich der Wanddurchführung in Bezug auf die Wand um eine Achse über eine vorzugsweise wandfeste Lagerung schwenkbar und/oder gelenkig gelagert ist, wobei die Achse in einer Normalebene auf den Wellenstrang, vorzugsweise im Wesentlichen waagrecht, angeordnet ist. Die Wellenbrücke ist insbesondere als Wippe ausgeführt, deren freies Ende mit dem zweiten Ende des Wellenstrang sich im Prüfraum befindet, wobei als Gegenmasse die an das erste Ende des Wellenstranges angeschlossene elektrische Maschine verwendet wird.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lagerung im Bereich der Wand - vorzugsweise einer Mittelebene der Wand - angeordnet ist. Durch die gelenkige und/oder schwenkbare Lagerung der Wellenbrücke im Bereich der Wand wird verhindert, dass Querkräfte oder Biegemomente in die Wand eingeleitet werden.
Weiters erfolgt die Lösung der Aufgabe bei einem Antriebsstrangprüfstand der eingangs genannten Art dadurch, dass der Wellenträger eine den Wellenstrang zumindest teilweise aufnehmende Wellenbrücke bildet, und dass die Wellenbrücke zumindest ein Element einer Lagerung aufweist, welche ausgebildet ist, um die Wellenbrücke um eine Achse zu schwenken, wobei die Achse in einer Normalebene auf den Wellenstrang angeordnet ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Wellenbrücke zwischen dem Element der Lagerung und dem zweiten Ende des Wellenstranges freitragend ausgebildet ist.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wellenstrang zumindest teilweise - vorzugsweise im Bereich der Wanddurchführung - in einem fest mit dem Wellenträger verbundenen Wellenrohr geführt ist, wobei vorzugsweise das Wellenrohr als Rohrschalldämpfer ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Wellenrohr über ein vorzugsweise fest mit dem Wellenträger verbundenes Zwischenlager stirnseitig geschlossen ist. Über das das Wellenrohr verschließende Zwischenlager erfolgt eine weitere akustische Isolation.
Im Rahmen der Erfindung ist weiters vorgesehen, dass das zweite Ende des Wellenstranges in Richtung der Wellenachse verstellbar ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Wellenstrang längenverstellbar ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Wellenstrang zumindest eine Teleskopwelle mit zumindest zwei teleskopisch ineinander schiebbaren Wellenelementen aufweist. Dadurch kann der Antriebsstrangprüfstand flexibel an das Textobjekt angepasst werden.
Der Wellenstrang ist vorteilhafterweise über zumindest ein mit dem Wellenträger fest verbundenes erstes Zwischenlager und zumindest ein mit dem Wellenträger axial verschiebbares zweites Zwischenlager gelagert. Dies ermöglicht eine axiale Längenverstellung des Wellenstranges.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen zumindest einem Zwischenlager und dem Wellenträger zumindest ein - besonders vorzugsweise durch einen Ganzmetalldämpfer gebildetes - Dämpfungselement angeordnet ist. Betriebsschwingungen aus den Zwischenlagern und homokinetischen Gelenken werden somit nur stark gedämpft auf den Wellenträger übertragen. Weiters ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass die Wellenträger über zumindest eine - vorzugsweise eine akustisch entkoppelte - elastische Verbindung mit dem Sockel verbunden ist. Die Wellenbrücke ist somit von der mit dem Sockel verbundenen elektrischen Maschine schwingungstechnisch entkoppelt. Dadurch, dass die Wellenbrücke von der elektrischen Maschine schwingungstechnisch entkoppelt ist, kann eine negative Beeinflussung der elektrischen Maschine auf die Messergebnisse vermieden werden. Die Wellenbrücke kann dabei beispielsweise über Ganzmetalldämpfer ("Stop-Choc-Elemente") an den Sockel der elektrischen Maschine angebunden sein. Der Sockel und die elektrische Maschine wirken als Gegengewicht und halten die Wellenbrücke in Position.
Günstigerweise ist vorgesehen, dass der Sockel über zumindest ein - vorzugsweise akustisch entkoppeltes - Auflager mit dem Boden des Maschinenraumes verbunden ist, wobei vorzugsweise zumindest ein Auflager durch eine Luftfederung gebildet ist. Dadurch, dass der Sockel samt der elektrischen Maschine über Luftfedern in dem Maschinenraum gelagert ist, wird auch eine schwingungsmäßige Entkoppelung zum Fundament erreicht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren gezeigten nicht einschränkenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen schematisch
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Prüfstandsanordnung in einer ersten Ausführungsvariante in einem Längsschnitt;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Prüfstandsanordnung in einer zweiten Ausführungsvariante in einem Längsschnitt;
Fig. 3 diese Prüfstandsanordnung in einer geschnittenen axonometrischen Darstellung;
Fig. 4 eine Wellenbrücke des Antriebsstrangprüfstandes dieser Prüfstandsanordnung in einer geschnittenen axonometrischen Darstellung;
Fig. 5 eine elektrische Maschine dieses Antriebsstrangprüfstandes in einer axonometrischen Darstellung;
Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrangprüfstand in einer axonometrischen Darstellung;
Fig. 7 eine Wellenbrücke dieses Antriebsstrangprüfstandes in einer geschnittenen axonometrischen Darstellung; und
Fig. 8 diesen Antriebsstrangprüfstand in einer Seitenansicht. Die Fig. 1 bis Fig. 5 zeigen jeweils eine Prüfstandsanordnung 1 mit zumindest einem einen Wellenstrang 2 aufweisenden Antriebsstrangprüfstand 3 - beispielsweise einem NVH-Einachs-Antriebsstrangprüfstand (NVH = Noise, Vibration, Harshness) -, einem Prüfraum 4 und einem Maschinenraum 5, der von dem Prüfraum 4 durch eine schall- und schwingungshemmend ausgebildete Wand 6 getrennt ist. Der Prüfraum 4 ist ausgebildet, um ein Testobjekt 7, beispielsweise ein Kraftfahrzeug, eine Brennkraftmaschine oder ein Getriebe, aufzunehmen.
Der Wellenstrang 2 des Antriebsstrangprüfstandes 3 weist ein erstes Ende 21 und ein zweites Ende 22 auf. Im Bereich des ersten Endes 21 ist der Wellenstrang 2 mit einer elektrischen Maschine 8 drehfest verbunden oder verbindbar. Die elektrische Maschine 8 ist beispielsweise über Schrauben fest mit einem Sockel 9 verbunden.
Das zweite Wellenende 22 ist ausgebildet, um das Testobjekt über eine drehfeste Verbindung 25 anzuschließen.
Die elektrische Maschine 8 - beispielsweise eine Asynchronmaschine - befindet sich in dem an den Prüfraum 4 angrenzenden Maschinenraum 5. Im Falle eines Kraftfahrzeuges wird beispielsweise jeweils ein Radflansch des Kraftfahrzeuges über die drehfeste Verbindung 25 des Wellenstranges 2, beispielsweise einen Adapterflansch, an die elektrische Maschine 8 angebunden. Pro Radflansch kann dabei ein Wellenstrang 2 und eine elektrische Maschine 8 vorgesehen sein, wobei die elektrischen Maschinen 8 außerhalb des Prüfraumes 4, also in zumindest einem an den Prüfraum 4 angrenzenden Maschinenraum 5 angeordnet sind.
Der Wellenstrang 2 ist über zumindest ein erstes Zwischenlager 11 und ein zweites Zwischenlager 12 drehbar in einem Wellenträger 10 gelagert, wobei das erste Zwischenlager der Mittelebene 6a der Wand näher liegt als das zweite Zwischenlager 12. Der Wellenträger 10 ist durch eine in den Prüfraum 4 hineinragende Wellenbrücke 20 gebildet. Die Wellenbrücke 20 weist keine Lagerstellen in dem Prüfraum 4 auf und ist die Kernkomponente für die Luft- und Körperschallisolation des Prüfraumes 4.
Im Ausführungsbeispiel weist der Wellenstrang 2 zumindest einen durch die Wand 6 geführten ersten Wellenteil 23 und einen zweiten Wellenteil 24 auf, wobei zumindest der zweite Wellenteil 24 über die Zwischenlager 11, 12 drehbar in der Wellenbrücke 20 gelagert ist.
Die Wand 6 weist zumindest eine Wanddurchführung 13 für den Wellenstrang 2 zwischen dem Prüfraum 4 und dem Maschinenraum 5 auf. Die Wellenbrücke 20 mit dem Wellenstrang 2 durchdringt dabei im Bereich der Wanddurchführung 13 die Wand 6. Die Wellenbrücke 20 ist im Bereich der Wanddurchführung 13 in Bezug auf die Wand 6 um zumindest eine Achse 14a über eine Lagerung 14 kippbar und/oder gelenkig gelagert, wobei beispielsweise die Lagerung 14 fest mit der Wand 6 verbunden ist. Die Lagerung 14 weist dabei zumindest zwei zusammenwirkende Elemente 141, 142 - ein Lager 141 und ein Widerlager 142 - auf, wobei ein Element 141 der Lagerung 14 auf der Wellenbrücke 20 und das andere Element 142 der Lagerung 14 in der Wand 6 angeordnet ist. Der Wellenstrang 2 ist somit über die Wellenbrücke 20 über die Lagerung 14 in der Wanddurchführung 13 schwenkbar und/oder gelenkig abgestützt. Die Achse 14a ist in einer Normalebene auf dem Wellenstrang 2, beispielsweise im Wesentlichen waagrecht, angeordnet. Die Normalebene s fällt in den Ausführungsbeispielen etwa mit einer Mittelebene 6a der Wand 6 zusammen (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 8).
Die Wellenbrücke 20 kann als einfache Wippe ausgeführt sein, wobei sich das erste Wippenende im Bereich des ersten Endes 21 des Wellenstranges 2, also im Bereich der elektrischen Maschine 8 und das freie zweite Wippenende im Bereich des zweiten Endes des Wellenstranges 2, also im Bereich des Testobjektes 7, befindet. Die elektrische Maschine 8 dient somit als Gegenmasse zum Testobjekt 7.
Die Lagerung 14 ist im Ausführungsbeispiel etwa im Bereich der Wand 6 - beispielsweise im Bereich der Mittelebene 6a der Wand 6 - angeordnet.
Die Wellenbrücke 20 besitzt somit innerhalb der Wand 6 einen Lagerpunkt, welcher ein Schwenken um eine waagrechte Achse 14a ermöglicht. Der Sockel 9 und die elektrische Maschine 8 wirken so als Gegengewicht und halten die Wellenbrücke 20 in Position.
Durch den freitragenden Wellenstrang 2 erfolgt eine optimierte Krafteinleitung in die Gebäudestruktur.
Durch die schwenkbare oder gelenkige Lagerung 14 der Wellenbrücke 20 werden keine Querkräfte oder Biegemomente in die Wand 2 zwischen dem Maschinenraum 5 und dem Prüfraum 4 eingeleitet.
Die Wellenbrücke 20 ist von der elektrischen Maschine 8 weitgehend schwingungstechnisch entkoppelt.
Zur Realisierung von unterschiedlichen Spurweiten vom Kleinstwagen bis hin zum Transporter ist der Wellenstrang 2 in das zweite Ende 22 des Wellenstranges 2 in Richtung der Längsachse 2a des Wellenstranges 2 verstellbar. Vorteilhafterweise ist der Wellenstrang 2 selbst längenverstellbar ausgeführt. Im Ausführungsbeispiel ist der zweite Wellenteil 24 als längenverstellbare Teleskopwelle 240 ausgebildet und weist zumindest zwei teleskopisch ineinander schiebbare Wellenelemente 241, 242 auf, welche durch eine - günstigerweise manuelle - Längenverstellvorrichtung 15 verstellbar sind (Fig. 4). Wenn auf einen elektrischen Antrieb und eine fremdbetätigte Arretierung der Spurweitenverstellung verzichtet wird, kann die Wellenbrücke 20 sehr kompakt gehalten werden. Dadurch ist eine einfache Spurweitenverstellung realisierbar.
Das erste Zwischenlager 11 ist als fest mit der Wellenbrücke 20 verbundener Lagerbock und das zweite Zwischenlager 12 durch einen axial in Längsrichtung des Wellenstranges 2 auf der Wellenbrücke 20 in Bezug zum ersten Zwischenlager 11 verschiebbaren Lagerbock gebildet.
Das erste Wellenelement 241 ist im ersten Zwischenlager 11 drehbar gelagert. Das zweite Wellenelement 242 ist drehbar im zweiten Zwischenlager 12 gelagert und kann gemeinsam mit diesem durch die Längenverstellvorrichtung 15 axial verschoben werden. Die Wellenelemente 241, 242 und die Zwischenlager 11, 12 sind so ausgeführt, dass sie auf einer Seite oder dazwischen Drehschwingungsdämpfer und/oder Schwingungstilger 27 aufnehmen können (Fig. 1 bis Fig. 4).
Die Längenverstellvorrichtung 15 weist beispielsweise eine Gewindespindel 150 auf, über welche das durch den verschiebbaren Lagerbock gebildete zweite Zwischenlager 12 mit dem durch den festen Lagerbock gebildeten ersten Zwischenlager 11 verbunden ist. Der verschiebbare Lagerbock weist dazu einen auf einer wellenbrückenfesten Führungsschiene parallel zur Längsachse 2a geführten Schlitten auf (nicht dargestellt). Von Minimum bis Maximum kann das zweite Zwischenlager 12 um beispielsweise ca. 20 cm verschoben werden. Die Gewindespindel 150 kann zur Betätigung stirnseitig beispielsweise einen Sechskantschraubenkopf aufweisen, welcher zum Beispiel über einen Werkzeugschlüssel oder einen Akkuschrauber bedient werden kann. Nach der Verstellung wird die Lage des Schlittens über Arretierschrauben 39 auf der Wellenbrücke 20 fixiert (Fig. 7). Eine Einstellung der Spurbreite kann auf diese Weise mit wenigen Handgriffen manuell in kurzer Zeit durchgeführt werden. Alternativ dazu kann - gemäß einer nicht dargestellten Ausführung der Erfindung - selbstverständlich für die Verschiebung des zweiten Zwischenlagers 12 auch eine elektrische Verstelleinrichtung vorgesehen sein.
Der erste Wellenteil 23 und der zweite Wellenteil 24 können beidseitig mit homokinetischen Gelenken ausgestattet sein, wie in den Fig. 1 bis Fig. 4 mit Bezugszeichen 16 angedeutet sind. Somit sind vorteilhafterweise der erste Wellenteil 23 und der zweite Wellenteil 24 als Gleichlaufgelenkwellen ausgeführt. Diese weisen eine hohe Torsionssteifigkeit auf und können gleichzeitig montagebedingte Achs- und Winkelversätze ausgleichen. Im Bereich des ersten Endes 21 des Wellenstranges 2 kann ein mit dem Rotor der elektrischen Maschine 8 drehfest verbundener Drehmomentmessflansch 28, eventuell samt Drehzahlgeber, angeordnet sein (Fig. 1 bis Fig. 4 und Fig. 7).
Zwischen jedem Zwischenlager 11, 12 und dem Wellenträger 10 ist zumindest ein - beispielsweise durch einen Ganzmetalldämpfer ("Stopp-Chock-Element") gebildetes - Dämpfungselement 17, 18 angeordnet, wodurch die Zwischenlager 11, 12 gegenüber der Wellenbrücke 20 entkoppelt sind. Betriebsschwingungen aus den Zwischenlagern 11, 12 und den homokinetischen Gelenken 16 werden daher nur stark gedämpft auf die Struktur der Wellenbrücke 20 übertragen.
Die elektrische Maschine 8 und das erste Ende 21 des Wellenstranges 2 sind außerhalb des Prüfraumes 4 - im Maschinenraum 5 - angeordnet. Das zweite Ende 22 des Wellenstranges 2 ist innerhalb des Prüfraumes 4 angeordnet, wobei der Wellenstrang 2 durch die Wanddurchführung 13 der Wand 6 zwischen dem Prüfraum 4 und dem Maschinenraum 5 geführt ist. Durch die in den Prüfraum 4 auskragende Wellenbrücke 20 ist der Wellenstrang 2 im Prüfraum 3 freitragend ausgebildet. Der Wellenstrang 2 weist somit keine Stützkonstruktion zwischen dem Boden des Prüfraumes 4 und den Wellenteilen 23, 24 auf, wodurch eine akustische und schwingungstechnische Entkoppelung erfolgt. Ein weiterer Vorteil der freitragenden Bauweise der Wellenbrücke 20 ist, dass zusätzliche normgerechte Mikrofonpositionen ermöglicht werden.
Die Wellenbrücke 20 ist im Ausführungsbeispiel als Fachwerkkonstruktion aus verschweißten Stahlrohren 26 ausgeführt, wobei die Stahlrohre in einem Querschnitt auf die Längsachse 2a des Wellenstranges 2 die Form eines auf dem Kopf stehenden Deltas aufweisen. Die Grundform des auf dem Kopf stehenden Deltas ist das Resultat von Optimierungen des Bauraumbedarfs, Fertigungsaufwandes und des simulierten dynamischen Verhaltens. Die Fachwerkkonstruktion weist ein gutes Verhältnis zwischen Eigengewicht und Steifigkeit auf. Die offenen Felder der Fachwerkkonstruktion können für Montage und Wartungsarbeiten genutzt werden. Die Rohre in Achsrichtung besitzen jeweils ein Innenrohr, welches zur Leitungsführung verwendet werden kann. Die Hohlräume der Rohre sind mit Dämmstoff - beispielsweise komprimierter Steinwolle - gefüllt und mit Deckeln verschlossen. Die Querstreben des Fachwerks können mit Sand gefüllt sein. Durch diese Maßnahmen wird gewährleistet, dass das Fachwerk eine hohe innere Dämpfung besitzt und daher nur schwer selbst zum Schwingen angeregt werden kann. Andererseits können dadurch die Eigenmoden durch gezielten Masseeinsatz stark abgesenkt werden.
Zur akustischen Isolierung sind die Freiräume rund um die gelenkige Lagerung 14 und die Freiräume der Wellenbrücke 20 mit akustischem Isolationsmaterial gefüllt. Die schalldichte Isolation der Wanddurchführung 13 erfolgt über zwei Abdeckungen 32, 33, welche beidseits der Wand 6 schwimmend angeordnet sind (Fig. 6, Fig. 8). Die Abdeckungen 32, 33 bestehen beispielsweise aus Stahl und sind auf der Seite der Wand 6 mit einer elastischen akustischen Dämmschicht 36 versehen. Die beiden Abdeckungen 32, 33 werden über Stahlanker 39 gegeneinander verspannt und schließen dadurch dicht ab, wobei die schwimmende Dämmschicht 36 gegen eine wandfeste Dämmschicht 37 gedrückt wird (Fig. 8). Zur Reduktion der Abstrahlung in den Prüfraum 4 ist die Wellenbrücke 20 außen mit einer akustisch wirksamen Verkleidung, idealerweise aus Neopren, versehen.
Mit dem Sockel 9 ist die Wellenbrücke 20 über zumindest eine elastische und dämpfende Verbindung 19 verbunden. Die Verbindung 19 ist beispielsweise durch einen Ganzmetalldämpfer ("Stopp-Chock-Element") gebildet und bewirkt eine akustische Entkoppelung der Wellenbrücke 20 vom Sockel 9. Aufgrund der elastischen Verbindung 19 der Wellenbrücke 20 mit dem Sockel 9 kann der erste Wellenteil 23 die Relativbewegungen aufnehmen.
Der Sockel 9 ist über zumindest ein akustisch entkoppeltes - insbesondere elastisches - Auflager 31 mit dem Boden 5a des Maschinenraumes 5 verbunden. Das Auflager 31 kann beispielsweise durch eine Luftfeder gebildet sein. Der Sockel 9 trägt somit die elektrische Maschine 8 und bewirkt eine schwingungsmäßige Entkoppelung der elektrischen Maschine 8 zum Boden 5a des Maschinenraumes 5. Dadurch, dass die die Auflager 31 der elektrischen Maschine 8 und des Sockels 9 durch im Maschinenraum 5 angeordnete Luftlager gebildet sind, kann die Übertragung von Betriebsschwingungen hin zum Boden 5a und weiter zur Gebäudestruktur verhindert werden. Die Masse des Sockels 9 und die Kennlinie der Luftfedern können so ausgelegt sein, dass die aus den eingeleiteten Drehmomenten resultierenden Reaktionskräfte nur minimale Relativbewegungen hervorrufen.
Zur Abstützung von Drehmomente an der elektrischen Maschine 8 ist am Sockel 9 eine Drehmomentstütze 33 angebracht, wie aus Fig. 5 erkennbar ist.
Der erste Wellenteil 23 des Wellenstrang 2 ist auf einer Seite mit dem schwingungstechnisch entkoppelten ersten Zwischenlager 11 und auf der anderen mit der elektrischen Maschine 8 verbunden. Der erste Wellenteil 23 läuft in einem idealerweise als Schalldämpfer ausgeführten Wellenrohr 30, das an einem Ende durch das erste Zwischenlager 11 abgeschlossen ist. Zur akustischen Isolation ist zwischen dem Wellenrohr 30 und dem ersten Zwischenlager 11 eine elastische Dichtung vorgesehen. Zur Realisierung eines niedrigen Ruheschallpegels in dem vollreflexionsarmen Prüfraum 4 - beispielsweise unter 35 dB (A) - sind hinsichtlich der Wellenbrücke 20 zwei Punkte entscheidend:
Zum einen müssen die Geräusche aus dem Maschinenraum 5 möglichst hoch bedampft werden. Die Wellenbrücke 20 ist hierfür zusätzlich zum Sockel 9 der elektrischen Maschine 8 - wie beschrieben - auch über die Lagerung 14 in einem Wandsockel 6b der Wand 6 gelagert. Dieser Wandsockel 6b ist fest mit dem Untergrund verbunden, jedoch nicht mit den angrenzenden Wandbereichen. Hohlräume zwischen dem Wandsockel 6b, der Außenkontur der Wellenbrücke 20 und dem rechteckigen Wandausschnitt der Wanddurchführung 13 sind mit Dämmmaterial 35, insbesondere wechselnden Schichten aus Steinwolle und Neopren als Sperrschichten verfällt, um über die Impedanzänderungen beim Übergang zwischen den Materialien möglichst viel Schallenergie abzubauen und so ein optimales Dämmungsergebnis zu erzielen.
Im darüber befindlichen Bereich der Deltakontur der Wellenbrücke 20 kann es im Falle eines Defekts an den Luftfedern der Auflager 31 zu einer Relativbewegung in der Größenordnung bis zu zwei Zentimetern kommen. Dieser notwendige Freiraum kann daher nicht wie die Wandbereiche rund um den Wandsockel 6b fest mit Stahlplatten - wie die Abdeckungen 32, 33 - verschlossen werden, sondern wird durch elastisches Material, beispielsweise Elastomerplatten 38 aus Polyurethan, verschlossen (Fig. 8). Dies schließt nicht nur die Hohlräume, sondern sorgt auch dafür, dass die Füllstoffe der Wand 6 nicht austreten können. Um die Elastomerplatten 38 in Position zu halten, sind beidseitig auf der Wand 6 die durch schwimmende Stahlplatten gebildeten Abdeckungen 32, 33 angebracht. Diese halten sich gegenseitig über durch Druckfedern vorgespannte Stahlanker 39 in Position. Dadurch wird auch im Schadensfall eine Beschädigung der Wellenbrücken 20 und des Dämmmaterials 35 verhindert und auch eine optimale Luftschallisolation bleibt gewährleistet.
Zum anderen muss die Innenkontur der Wellenbrücken 20 optimal verschlossen sein. Kernpunkt ist hierbei die beispielsweise direkt in der Mittelebene 6b der Wand 6 befindliche Lagerung 14. Um diese herum lässt sich die Wellenbrücke 20 in sich spaltfrei schließen. Die als Radiallager ausgebildeten Zwischenlager 11, 12 sind geschlossen ausgeführt, sodass auch hier keine Luftschallbrücke existiert. Die Hohlräume in der Fachwerkstruktur auf Seiten des Prüfraumes 4 und des Maschinenraumes 5 werden formschlüssig mit einem Akustik-Adsorber - beispielsweise aus Melaminharzschaum - gefüllt. Hierbei werden vorteilhafterweise nur die Bereiche in nächster Nähe zu drehenden Teilen ausgespart, um eine möglichst hohe Absorption zu erzielen. Die Oberfläche der Wellenbrücke 20 innerhalb des Prüfraumes 4 wird noch einmal durch eine Neoprenhülle aus zwei Schichten Neopren verschlossen. Die obere Schicht ist eng an der Außenkontur angelegt und dient dabei auch als Schmutzschutz für die inneren Komponenten. Als Berührschutz können zusätzlich noch lackierte Lochbleche zum Einsatz kommen, die schwimmend auf der Neoprenhülle fixiert sind.
Mit der erfindungsgemäßen Prüfstandsanordnung 1 können als Testobjekte 7 neben rein elektrischen Antrieben auch durch Brennkraftmaschinen angetriebene Achsen sowie alle Arten von hybriden Antriebssträngen untersucht werden. Hierfür weist der Prüfraum 4 günstigerweise eine untere Grenzfrequenz von etwa 125 Hz, die notwendige Kraftstoffversorgung, Abgasabsaugung und eine entsprechende Raumlüftung auf.
Wird das Testobjekt 7 beispielsweise durch ein Fahrzeug gebildet, so kann die Prüfstandsanordnung 1 mehrere Antriebsstrangprüfstände 3 mit jeweils mit einem Rad des Fahrzeuges verbundenen freitragenden Wellensträngen 2 der beschriebenen Art aufweisen, wobei die elektrischen Maschinen 8 in einem oder mehreren Maschinenräumen 5 angrenzend an den Prüfraum 4 angeordnet sind.
Freitragende Wellenstränge 2 von erfindungsgemäßen Antriebsstrangprüfständen 3 mit freitragenden Wellenbrücken 20 innerhalb des vollreflexionsarmen Prüfraumes 4 verhindern hierbei eine mögliche Körperschallübertragung zwischen den außerhalb des Prüfraumes 4 separat gelagerten elektrischen Maschinen 8 und dem Fundament des Testobjektes 7. Die manuell verschiebbaren Lagerböcke der zweiten Zwischenlager 12 erlauben es, Spurweiten beginnend vom Kleinstwagen bis hin zu leichten Nutzfahrzeugen abzudecken, ohne dabei Abstriche bei der Qualität der Luftschallmessung machen zu müssen.

Claims

1. Prüfstandsanordnung (1) mit einem Prüfraum(4), welcher ausgebildet ist um ein Testobjekt (7) aufzunehmen, und mit zumindest einem Antriebsstrangprüfstand (3), welcher zumindest eine elektrische Maschine (8) und einen Wellenstrang (2) mit einem ersten Ende (21) und einem zweiten Ende (22) aufweist, wobei das erste Ende (21) drehfest mit der elektrischen Maschine (8) verbunden oder verbindbar ist, und das zweite Ende (22) ausgebildet ist, um das Testobjekt (7) über eine drehfeste Verbindung (25) anzuschließen, und wobei der Wellenstrang (2) über zumindest ein Zwischenlager (11, 12) drehbar in oder an einem Wellenträger (10) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (8) und das erste Ende (21) des Wellenstranges (2) außerhalb des Prüfraumes (4) und das zweite Ende (22) des Wellenstranges (2) innerhalb des Prüfraumes (4) angeordnet sind, wobei der Wellenstrang (2) durch eine Wanddurchführung (13) einer Wand (6) des Prüfraumes (4) geführt ist, und dass der Wellenträger (10) eine den Wellenstrang (2) zumindest teilweise aufnehmende Wellenbrücke (20) bildet, wobei die Wellenbrücke (20) im Prüfraum (4) freitragend ausgebildet ist.
2. Prüfstandsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenbrücke (20) im Bereich der Wanddurchführung (13) in Bezug auf die Wand (6) um eine Achse (14a) zumindest einer vorzugsweise wandfesten Lagerung (14) schwenkbar und/oder gelenkig gelagert ist, wobei die Achse (14a) in einer Normalebene (s) auf den Wellenstrang (2), vorzugsweise im Wesentlichen waagrecht, angeordnet ist.
3. Prüfstandsanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (14) im Bereich der Wand (6) - vorzugsweise im Bereich einer Mittelebene (6a) der Wand (6) - angeordnet ist.
4. Prüfstandsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenbrücke (20) von der elektrischen Maschine (8) schwingungstechnisch entkoppelt ist.
5. Prüfstandsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstrang (2) zumindest teilweise - vorzugsweise im Bereich der Wanddurchführung (13) - in einem fest mit dem Wellenträger (10) verbundenen Wellenrohr (30) geführt ist, wobei vorzugsweise das Wellenrohr (30) als Rohrschalldämpfer ausgebildet ist.
6. Prüfstandsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende des Wellenstranges (2) in Richtung einer Längsachse (2a) des Wellenstranges (2) verstellbar ist.
7. Prüfstandsanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstrang (2) längenverstellbar ausgebildet ist.
8. Prüfstandsanordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstrang (2) zumindest eine Teleskopwelle (240) mit zumindest zwei teleskopisch ineinander schiebbaren Wellenelementen (241, 242) aufweist.
9. Prüfstandsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstrang (2) über zumindest ein mit dem Wellenträger (10) fest verbundenes erstes Zwischenlager (11) und zumindest ein mit dem Wellenträger (10) axial verschiebbares zweites Zwischenlager (12) gelagert ist.
10. Prüfstandsanordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest einem Zwischenlager (11, 12) und dem Wellenträger (10) zumindest ein - besonders vorzugsweise durch einen Ganzmetalldämpfer gebildetes - Dämpfungselement (17, 18) angeordnet ist.
11. Prüfstandsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (8) mit einem Sockel (9) verbunden ist, wobei der Sockel (9) über zumindest ein - vorzugsweise akustisch entkoppeltes - Auflager (31) mit einem Boden (5a) des Maschinenraumes (5) verbunden ist.
12. Prüfstandsanordnung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein elastisches Auflager (31) durch eine Luftfederung gebildet ist.
13. Prüfstandsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenträger (10) über zumindest eine - vorzugsweise eine akustisch entkoppelte - elastische Verbindung (19) mit dem Sockel (9) verbunden ist, wobei vorzugsweise die elastische Verbindung (19) durch einen Ganzmetalldämpfer gebildet ist.
14. Antriebsstrangprüfstand (3), welcher zumindest eine elektrische Maschine (8) und einen Wellenstrang (2) mit einem ersten Ende (21) und einem zweiten Ende (22) aufweist, wobei das erste Ende (21) drehfest mit der elektrischen Maschine (8) verbunden oder verbindbar ist, und das zweite Ende (22) ausgebildet ist, um ein Testobjekt (7) über eine drehfeste Verbindung (25) anzuschließen, und wobei der Wellenstrang (2) über zumindest ein Zwischenlager (11, 12) drehbar in einem Wellenträger (10) gelagert ist, für eine Prüfstandsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenträger (10) eine den Wellenstrang (2) zumindest teilweise aufnehmende Wellenbrücke (20) bildet, und dass die Wellenbrücke (20) zumindest eines von zwei zusammenwirkenden Elementen (141, 142) einer Lagerung (14) aufweist, welche ausgebildet ist, um die Wellenbrücke (20) um eine Achse (14a) zu schwenken, wobei die Achse (14a) in einer Normalebene auf den Wellenstrang (2) angeordnet ist.
15. Antriebsstrangprüfstand (3) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenbrücke (20) zwischen dem Element (141, 142) der Lagerung (14) und dem zweiten Ende (22) des Wellenstranges (2) freitragend ausgebildet ist.
16. Antriebsstrangprüfstand (3) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenbrücke (20) von der elektrischen Maschine (8) schwingungstechnisch entkoppelt ist.
17. Antriebsstrangprüfstand (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstrang (2) zumindest teilweise in einem fest mit dem Wellenträger (10) verbundenen Wellenrohr (30) geführt ist, wobei vorzugsweise das Wellenrohr (30) als Rohrschalldämpfer ausgebildet ist.
18. Antriebsstrangprüfstand (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende des Wellenstranges (2) in Richtung der Längsachse (2a) des Wellenstranges (2) verstellbar ist.
19. Antriebsstrangprüfstand (3) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstrang (2) längenverstellbar ausgebildet ist.
20. Antriebsstrangprüfstand (3) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstrang (2) zumindest eine Teleskopwelle (240) mit zumindest zwei teleskopisch ineinander schiebbaren Wellenelementen (241, 242) aufweist.
21. Antriebsstrangprüfstand (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstrang (2) über zumindest ein mit dem Wellenträger (10) fest verbundenes erstes Zwischenlager (11) und zumindest ein mit dem Wellenträger (10) axial verschiebbares zweites Zwischenlager (12) gelagert ist.
22. Antriebsstrangprüfstand (3) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest einem Zwischenlager (11, 12) und dem Wellenträger (10) zumindest ein - besonders vorzugsweise durch einen Ganzmetalldämpfer gebildetes - Dämpfungselement (17, 18) angeordnet ist.
23. Antriebsstrangprüfstand (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (8) mit einem Sockel (9) des Antriebsstrangprüfstandes (3) verbunden ist und dass der Wellenträger (10) über zumindest eine - vorzugsweise eine akustisch entkoppelte - elastische Verbindung (19) mit dem Sockel (9) verbunden ist, wobei vorzugsweise die elastische Verbindung (19) durch einen Ganzmetalldämpfer gebildet ist.
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