DE2460036A1

DE2460036A1 - Einrichtung zum messen von aeusseren kraeften auf gegenseitig verbundenen drehbaren elementen

Info

Publication number: DE2460036A1
Application number: DE19742460036
Authority: DE
Inventors: Herman Robert Geul
Original assignee: Sun Electric Nederland NV
Current assignee: Sun Electric Nederland NV
Priority date: 1973-12-20
Filing date: 1974-12-19
Publication date: 1975-07-03
Also published as: SE7415917L; FR2255588A1; DE2460036C2; NL7317442A; US3952589A; FR2255588B1; GB1488146A

Description

Einrichtung zum Messen von äußeren Kräften auf gegenseitig verbundenen drehbaren Elementen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen von auf durch ein Übertragungssystem verbundenen drehbaren Elementen wirkenden äußeren Kräften, welche vom übertragungssystem aufgenommene, Drehmomente messende Glieder und mindestens ein Gerät zum Bestimmen der WinkeIbeschIeunigung der drehbaren Elemente enthält.

Eine derartige Vorrichtung kann in ihrer einfachsten Ausführung aus zwei drehbaren Elementen bestehen, die z. B, als durch ein mechanisches übertragungssystem miteinander verbundene Schwungräder ausgebildet sein können. Als übertragungssystem kann z. B. ein Getriebekasten mtt zwei Abtriebswellen dienen,

509827/0251

i/2000/10/74

Die Schwungräder sind zu diesem Zweck auf den Abtriebswellen befestigt und mit einem geeigneten Lager versehen. Auf den Abtriebswellen sind d te -Drehmomente messenden Glieder- befestigt, so daß das in den beiden Wellen auftretende innere Torsionsmoment gemessen werden kann. Des weiteren ist das Gerät zum Bestimmen der WinkeI besen Ieunigung an ein Schwungrad angeschlossen.

Grundsätzlich können die äußeren auf die beiden Schwungräder ausgeübten Drehmomente anhand der nachstehenden Formel berechnet werden,

I, Lf

mit M = das äußere auf das jeweilige Schwungrad

ausgeübte Drehmoment;

M. = das innere Torsionsmoment. Dieses wird durch das Drehmoment messende Glied an der Ausgangswelle, an der das beteiligte Schwungrad befestigt ist, gemessen;

I = polares Massenträgheitsmoment des beteiligten Schwungrads und des Teils der zugehörigen Abtriebswelle, das sich bis zum das Drehmoment messende Glied erstreckt;

IP = die gemessene Wi nke I besen I eun i gung.

Beim Messen der Jeweiligen Größen stößt man auf die folgende Schwierigkeit: Infolge herstellungstechnischer Ungenautgkeiten in dem Getriebekasten werden die auftretenden Geschwindigkeiten im allgemeinen nicht ganz dem theoretisch zu erwartenden Wert entsprechen, der aufgrund des Ubei— tragungsverhäItnisses des Getriebekastens zu erwarten ist.

509827/0251

Hierdurch werden die Geschwindigkeiten beider Schwungräder, wenn auch in geringem Maße, voneinander differieren.

Daneben hat das System, das aus dem mit dem Winkelbeschleunigungsmesser versehenen Schwungrad und dem Getriebekasten mit beiden Abtriebswellen besteht, im allgemeinen eine verhältnismäßig niedrige Eigenfrequenz. Dies führt bei einer dynamischen äußeren Belastung auf den Schwungrädern zu einem Phasen- und Amp Iitudenunterschied zwischen den Geschwindigkeitsänderungen beider Schwungrä'der.

■Liegen die Eigenfrequenz des Systems und die Frequenz der äußeren Belastung in derselben Größenordnung so wird der Wert der auftretenden Phasen- und Amplitudenunterschiede beträcht I ich sein.

Obige Vorgänge führen bei der Berechnung der äußeren Belastung des nicht unmittelbar mi"t dem WinkeI besen Ieunigungsmesser verbundenen Schwungrades zu einem fehlerhaften Ergebnis.

Der Erfindung l-iegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebene Meßeinrichtung derart zu verbessern, daß die auf a I Ie drehbaren Elemente ausgeübten Kräfte genau bestimmt werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jedes drehbare Element mit einem Gerät zur unmittelbaren Bestimmung der Beschleunigung des entsprechenden drehbaren Elements verknüpft ist.

Durch diese Anordnung der Meßglieder wird die Vorrichtung in eine Anzahl kleinerer Meßsysteme getei-lt, wobei keine Störquellen innerhalb der getrennten Meßsysteme vorhanden sind. Hierdurch können die Je Meßsystem erhaltenen Meßwerte in zuverlässiger Weise miteinander verglichen werden.

Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise auf einem Rollenprüfstand zum Prüfen von Fahrzeugen. Anwendung finden.. Damit das Straßenverhalten möglichst gut nachgebildet wird,

509827/0251

sollen die Rollen oder Rollenpaare eines Prüfstands sich mit gegenseitig genau gleichen Umfangsgeschwindigkeiten drehen. Dies ist jedoch in der Praxis wegen der herstellungstechnischen Ungenauigkeiten und der Elastizität des Übel— tragungssystems des Prüfstands nicht erreichbar.

Oft werden diese Nachteile eine unbedeutende oder gar keine Rolle spielen; jedoch sind sie nicht zu vernachlässigen, wenn eine dynamische Belastung, wie z. B. beim "pumpenden Bremsen", auf die Rollen einwirkt.

Das Übertragungssystem wird in diesem Fall Störsignale verursachen, die zwar in die Meßergebnisse aufgenommen werden, aber denen keine physikalische Bedeutung bezüglich der äußeren Belastung des Prüfstands beigemessen werden darf. Dabei tritt die Störungserscheinung nicht in gleichem Maße an den verschiedenen Meßstellen auf, so daß nur ein zuverlässiges Meßergebnis zu erhalten ist, wenn die Art und Größe der Störungserscheinung an jeder Meßstelle genau bekannt ist. Hierdurch wird die Berechnung jedoch äußerst kompliziert und fast unausführbar.

Die oben beschriebenen Nachteile können jedoch in der erfindungsgemäßen Vorrichtung beseitigt werden. Dabei besteht jedes drehbare Element aus einer Rolle, einem Rollenpaar oder Rollensystem des Ro I Ienprufstands, während das übertragungssystem derart ausgebildet ist, daß alle Rollen zueinander durch eine aufgeprägte Zwangsbewegung gleiche Umfangsgeschwindigkeiten haben. Auf einem derart ausgebildeten Rollenprüfstand können dynamische Vorgänge in einfacher Weise gemessen, berechnet und registriert werden.

Außerdem werden die das Drehmoment messenden Glieder unmittelbar an die drehbaren Elemente angeschlossen. Durch

509827/0251

diese Maßnahme nimmt die Eigenfrequenz der einzelnen Meßsysteme in hohem Maße zu.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnung:

Es zeigen:

Fig. \ die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer einfachsten Gestalt und in skizzenhafter DarsteI Iung;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen RoIlenprüfstands in skizzenhafter Darstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus zwei Schwungrädern 1, die auf zwei Abtriebswellen 2 eines Getriebekastens 2' befestigt sind. Dieser Getriebekasten ist nicht bewegungsgerecht> d. h. daß das Übertragungsverhältnis zwischen den Abtriebswellen nicht genau konstant ist. Die Vorrichtung kann in beliebiger Weise in Gang gesetzt werden. An den Abtriebswellen 2 sind Drehmoment messende Glieder 5 vorgesehen, an den beiden Schwungrädern 1 ist jeweils ein Winkelbeschleunigungsmesser 6 angeschlossen.

Die Einrichtung besteht im wesentlichen aus zwei getrennten Meßsystemen, die in Flg. 1 durch gestrichelte Linien umrahmt sind. Jedes Meßsystem hat hierbei eine hohe Eigenfrequenz, nämlich die des zwischen dem Schwungrad 1 und dem das Drehmoment messenden Glied 5 vorhandenen Teils der Abtriebswelle 2. Durch diese Aufteilung in zwei getrennte Systeme sind durch den nicht bewegungsgerechten Getriebekasten bedingte Störungen beseitigt, da der Zahnradkasten 2¹ kein- Teil der getrennten M.eßsysteme ist.

50 9827/0251

Der in Fig. 2 dargestellte Rollenprüfstand weist acht paarweise aufgestellte Rollen 1 auf. Jedes Rollenpaar I¹ kann mit einem Rad eines nicht dargestellten Fahrzeugs zusammenarbeiten und bildet eine Straßendecke nach. Die Rollen sind gegenseitig durch ein aus Abtriebswellen 2 und verzahnten Riementrieben bestehendes Übertragungssystem verbunden. Jeder Riementrieb besteht aus zwei verzahnten Riemenscheiben 3 und .einem zugehörigen Riemen 4. In dem übertragungssystem sind an vier Stellen in der Nähe der Rollenpaare 1' Drehmomente messende Glieder 5 angebracht. Hiermit kann das am Ort herrschende innere Torsionsmoment der jeweiligen Abtriebswelle gemessen werden. Weiter ist in der Nähe jedes das Drehmoment messenden Gliedes 5 ein in dem Ausführungsbeispiel als Tachogeneratoren 6 ausgebildetes Gerät zur unmittelbaren Bestimmung der Beschleunigung der. betei I igten RoI Ie 1 oder des betei I igten RoI lenpaares 1 ' vorgesehen. Das von den Tachogeneratoren erhaltene Signal wird differenziert und ergibt somit ein die WinkeIbeschIeunigung der jeweiligen Rolle 1 darstellendes Signal. Der Teil des Übertragungssystems zwischem dem das Drehmoment messende Glied 5 und dem zugehörigen Tachogenerator 6 ist derart steif ausgebildet, und weist eine derart hohe Eigenfrequenz auf, daß die in diesem Teil verursachten dynamischen Störungen vernachlässigbar klein sind. Somit stellt das System eine Meßanordnung dar, bei der das innere Torsionsmoment und die WinkeIbeschIeunigung je Rolle 1 oder Rollenpaar I¹ unmittelbar an der Rolle gemessen wird.

Die vier in Fig. 2 durch gestrichelte Linien umrahmten Systeme können als vier getrennte Meßsysteme betrachtet werden. Da jedes getrennte Meßsystem als ein starrer Körper betrachtet werden kann, gilt bei richtiger Näherung für das beteiligte Meßsystem, daß die Differenz zwischen dem äußeren auf die Rolle 1 oder Rollen I¹ ausgeübten Drehmoment und dem inneren gemessenen Torsionsmoment gleich dem Produkt der gemessenen Winkelbeschleunigung und dem polaren Massenträgheitsmoment

509827/0251

2460038

des jeweiligen Systems ist. Mit einem geeigneten elektronischen Rechengerät, dem die beiden gemessenen Größen als Eingangssignale zugeführt werden , kann der Verlauf der äußeren auf die Ro.I Ie 1 oder das.Ro I Ienpaar 1¹ ausgeübte Kraft unabhängig von den außerhalb der getrennten Systene auftretenden Störungen berechnet und registriert werden.

509827/0251

Claims

ANSPRÜCHE:

Vorrichtung zum Messen von auf durch ein übertragungssystem verbundenen drehbaren Elementen wirkenden äußeren Kräften, welche vom übertragungssystem aufgenommene, Drehmomente messende Glieder und mindestens ein Gerät zum Beitimmen der WfnkeIbeschIeunigung der drehbaren Elemente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Jedes drehbare Element mit einem Gerät (6) zur unmittelbaren Bestimmung der Beschleunigung des entsprechenden drehbaren Elements verknüpft ist.

5/2000/10/74

509827/0251
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennze i chnet, daß jedes drehbare Element aus einer Rolle (1), einem Rollenpaar U¹) oder einem Rollensystem eines Ro I Ienprufstands besteht, und mit einem übertragungssystem derart verbunden ist, daß alle Rollen zueinander durch eine aufgeprägte Zwangsbewegung gleiche Umfangsgeschwindigkeiten haben.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, daß die Drehmomente messende Glieder (5) unmittelbar an die drehbaren Elemente angeschlossen sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomente messenden ■ Glieder (5) eine hohe Eigenfrequenz im Vergleich zum übertragungssystem aufweisen und daß außerdem bewegungsgerechte Verbindungselemente an die drehbaren Elemente angeschIossen sind.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmotor (7) in das übertragungssystem angeschlossen ist.

50 9827/0251

Leerseite