用于机动车的驱动系的测试台和模块化系统的制作方法

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于机动车的驱动系的测试台以及相应的模块化系统。

背景技术：

1、用于测试机动车传动装置或完整的机动车驱动系的传动装置测试台或驱动系测试台由现有技术已知。此类测试台通常被用于质量控制，以便通过一系列负载试验及早识别出驱动系中的功能故障。典型的功能故障例如由可能会发生偏转和振动的有间隙的构件，如齿轮、同步环、同步体、膜片式离合器盘和轴所引起。在此类质量控制的范围内，通常还测试声学行为和切换质量。然而，此外，此类测试台还被用于对机动车驱动系的开发和持续改进。就这方面来说，de 43 28 537 c2描述了一种传动装置测试台，其具有被用作驱动马达的第一伺服马达和被用作制动马达的第二伺服马达。驱动马达经由联轴器与待测试的机动车传动装置的驱动轴连接，并且尤其是在其转速方面经由pc进行控制，从而能模拟任意的转速变化曲线。制动马达经由另外的联轴器与待测试的车辆传动装置的从动轴连接。制动马达的转速也经由pc进行控制。由pc模拟的转速变化曲线是在实际行驶实验中测得的转速变化曲线。因此，机动车传动装置根据de 43 28 537 c2可以在装入到机动车内之前进行测试。

2、de 103 28 461 a1公开了一种车辆测试台，其针对机动车的每个能被驱动的车轮都具有加载机。加载机在此直接地（例如经由车轮螺栓）或间接地（例如经由皮带传动机构）与机动车车轮的轮辋连接，从而使得加载机可以对驱动系既进行驱动，也进行制动。de 10328 461 a1的车辆测试台还包括框架结构，经由该框架结构能够将机动车和加载机抬起并相互取向。在测试过程期间，机动车被完全经由框架结构保持，从而使得车辆车轮与地面不发生接触。

3、然而，所已知的机动车测试台因多种原因而具有缺点：一方面，这些机动车测试台相对较大，并由此需要相对较大的安放面积。另一方面，这些机动车测试台具有从加载马达到测试台地基内的不够理想的力流。另外不利的还在于，经常设置对测试件的高度可自动调节导致至少是在测试件的区域内出现不利的振动行为。

技术实现思路

1、本发明的任务是，提出一种改进的用于机动车的驱动系的测试台。

2、根据本发明，该任务通过权利要求1的用于机动车的驱动系的测试台来解决。有利的设计方案由从属权利要求得出。

3、本发明涉及一种用于机动车的驱动系的测试台，测试台包括第一加载马达、第二加载马达和基架，基架具有用于容纳测试件的测试件容纳部以及用于容纳第一加载马达的第一马达容纳部和用于容纳第二加载马达的第二马达容纳部，其中，第一加载马达的第一马达轴和第二加载马达的第二马达轴能与测试件的轴连接，从而能对测试件的轴加载转矩和转速。根据本发明的测试台的突出之处在于，基架具有呈u形的横截面，在该横截面中，从底座向上延伸出第一侧边和第二侧边，其中，第一加载马达以端侧接驳到基架的第一侧边上，并且第二加载马达以端侧接驳到基架的第二侧边上。

4、因此，本发明描述了一种适用于测试机动车的驱动系的测试台。机动车既可以是电动马达式驱动的机动车，也可以是传统驱动的机动车。有利地，测试件是用于机动车的电驱动的车桥模块，该车桥模块除了电驱动马达外还包括传动装置和两个车轮轴。

5、根据本发明的测试台包括具有第一马达容纳部和第二马达容纳部的基架以及第一和第二加载马达。第一加载马达经由第一马达容纳部与基架连接，而第二加载马达经由第二马达容纳部与基架连接。

6、基架有利地至少部分由尤其是刚性的材料制成，例如由尤其具有金属骨架结构的矿物铸件制成。

7、此外，基架还具有测试件容纳部，经由该测试件容纳部可以将待测试的测试件，尤其是车桥模块，与基架连接起来。测试台可以被构造成用于测试机动车的完整的驱动系，或者也可以被构造成仅用于测试机动车驱动系的组成部分，例如传动装置。

8、第一和第二加载马达有利地分别是电动马达。电动马达是相对紧凑构建的，尤其是与内燃机相比，具有较宽的转速范围，并且有利地在较广的转速范围上具有最大的转矩。

9、每个加载马达都包括马达壳体，马达壳体将加载马达封装起来。马达壳体例如被构造成柱体形。

10、马达壳体也可以具有水冷却部。

11、第一加载马达具有第一马达轴，并且第二加载马达具有第二马达轴，这些马达轴分别能与测试件的轴传动连接。测试件的一个或多个轴可以选择性地是测试件的输入轴或输出轴，尤其是车桥模块的车轮轴。因此，由第一和第二加载马达产生的转矩和转速可以被引入到测试件中，因此，可以对测试件加载这些转矩和转速。转矩和转速共同代表了可以对测试件进行加载的机械功率。

12、在本发明的意义下，传动连接被理解为用于传递机械功率的机械连接。然而，马达轴与测试件的轴的传动连接或能传动连接的定义并不一定规定第一或第二马达轴与测试件的轴之间必须提供直接的机械连接，尤其是不必是抗相对转动的连接。相反，传动连接原则上也可以包括传动装置，例如行星传动装置，或各个传动比级或其他中间元件。

13、根据本发明，现在设置的是，基架具有呈u形的横截面，在该横截面中，从底座向上延伸出第一侧边和第二侧边。尤其地，基架在此是一体式的。由此得出基架的刚性相对非常高，这有效地防止了振动的出现。

14、此外，根据本发明，第一加载马达以端侧接驳到基架的第一侧边上，而第二加载马达以端侧接驳到基架的第二侧边上。因此，第一马达容纳部布置在第一侧边上，而第二马达容纳部相应地布置在第二侧边上。优选地，第一和第二马达容纳部分别是法兰连接部。法兰连接部的第一部分在此代表了各自的加载马达的端侧或各自的加载马达的壳体的端侧，而第二部分代表了相应的马达容纳部。由此得出第一加载马达和第二加载马达与基架的相对较大的贴靠面积。这又同样导致在电动马达的容纳部的区域内的刚性相对较高，从而在加载马达的区域内可以有效地防止振动的出现。通过加载马达与基架的这种接驳类型还得到的优点是，所产生的转矩或所产生的力可以直接引入到基架中。因此，存在明确的力流。第一和第二加载马达的将第一和第二加载马达与基架接驳起来的端侧优选是加载马达的所谓的a侧。

15、由于经由法兰连接部将第一和第二加载马达布置在基架上的可能性，使得根据本发明的测试台还可以通过如下方式相对容易地进行改装以针对不同的加载强度，即，在基架上布置更高或更低功率等级的加载马达。有利地，不同功率等级的所有加载马达具有统一的法兰接口。

16、测试件容纳部优选被构造成用于自动化地容纳测试件，尤其是车桥模块，并经由保持器件来特别刚性地锁定。例如，保持器件可以被构造为能自动化操纵的夹具，该夹具将测试件牢固地夹紧到在测试件容纳部中。测试件容纳部在此布置在基架的底座上，或者是基架的底座的一部分。为了可以确保测试件容纳部尽可能大的刚性，该测试件容纳部（与现有技术中已知的测试台相比）有利地被构造成高度不可调。

17、因此，本发明描述了一种高刚性的用于测试机动车的驱动系的测试台，在该测试台中，待测试的测试件即使是在超过15,000转/分钟的极高转速下也可以运行，而不会对测试运作造成干扰性的振动。尤其是在将电车桥模块作为测试件时，车桥模块的驱动马达的转速超过15,000转/分钟并不罕见，但在已知的测试台上，这经常导致干扰测试运作的振动出现。典型地，由于车桥模块的传动装置导致了转速降低，从而使得车桥模块的车轮轴通常仍获得约2,000转/分钟至约2,500转/分钟的转速。

18、根据本发明的优选的实施方式设置的是，第一加载马达和第二加载马达分别被构造为具有至少十二个磁极对的永久磁铁励磁同步马达。此类同步马达也作为同步扭矩马达所已知。由此得到的优点是，加载马达可以被构造得相对紧凑且尤其是被构造得轴向较短且转动缓慢，但在此可以提供高转矩。尤其地，第一和第二加载马达可以提供直至3,000转/分钟的转速。

19、通过所述的法兰接驳部和轴向紧凑的扭矩马达还得到了如下优点，即，使得整个测试台比现有技术中常见的要小得多且紧凑得多，并因此也明显更为廉价。

20、有利的是，给每个加载马达配属了自己的逆变器。例如，逆变器三相地构成。

21、根据本发明的另外的优选的实施方式设置的是，第一马达轴被构造为空心轴，在其中抗相对转动地布置有第一传输轴，并且第二马达轴被构造为空心轴，在其中抗相对转动地布置有第二传输轴。于是，经由第一或第二传输轴优选建立了马达轴与测试件的轴之间的传动连接，也就是说，传输轴例如经由插塞齿部既能与测试件的轴抗相对转动地连接，而且例如同样经由插塞齿部、经由法兰连接部或经由合适的连接元件也能与加载马达的空心轴抗相对转动地连接。

22、根据本发明的特别优选的实施方式设置的是，第一传输轴经由第一转矩传感器与第一马达轴抗相对转动地连接，并且第二传输轴经由第二转矩传感器与第二马达轴抗相对转动地连接。因此，第一转矩传感器或第二转矩传感器分别代表了连接元件，被构造为空心轴的第一马达轴和第二马达轴经由该连接元件在各自的空心轴的内部与第一或第二传输轴抗相对转动地连接。由此，由第一加载马达提供的转矩因此完全经由第一转矩传感器来引导，并且相应地，由第二加载马达提供的转矩因此完全经由第二转矩传感器来引导。因此，转矩传感器不仅代表了各自的空心轴与所属的传输轴之间的传动连接部，而且还完全检测所提供的转矩。通过转矩传感器的这种布置方式还可以支持测试台的紧凑构建。

23、第一和第二转矩传感器优选分别包括一个或多个力敏元件，尤其是一个或多个应变条，第一和第二转矩传感器首先检测作用在一个力敏元件上的力或作用在多个力敏元件上的力。然后，经由转矩传感器的几何形状可以根据所检测到的一个或多个力来确定分别作用的转矩。

24、根据本发明的更特别优选的实施方式设置的是，第一转矩传感器布置在第一加载马达的背离测试件的端侧上，和/或第二转矩传感器布置在第二加载马达的背离测试件的端侧上。这意味着，第一转矩传感器布置在第一加载马达的所谓b侧上，并且第二转矩传感器相应地布置在第二加载马达的b侧上。

25、根据本发明的替选的优选的实施方式设置的是，第一转矩传感器布置在第一加载马达的面朝测试件的端侧上，和/或第二转矩传感器布置在第二加载马达的面朝测试件的端侧上。在这种情况下，第一和第二转矩传感器因此布置在第一和第二加载马达的所谓a侧上。因此，实现从马达轴向传输轴的力流所经由的转矩传感器相对靠近测试件的轴地布置。

26、优选设置的是，还分别检测第一加载马达和第二加载马达的转速，例如经由它们的驱控电子器件，尤其是经由它们的逆变器来检测。根据已知的转速和已知的转矩，然后例如可以确定向测试件所加载的机械功率。

27、根据本发明的特别优选的实施方式设置的是，第一马达轴在其背离测试件的端侧上借助第一壁部封闭，其中，第一壁部具有用于第一传输轴的第一支承部，和/或第二马达轴在其背离测试件的端侧上借助第二壁部封闭，其中，第二壁部具有用于第二传输轴的第二支承部。因此，第一或第二空心轴都具有封闭的轴端部，其中，封闭各自的轴端部的壁部具有支承部。支承部又被构造成用于能转动地且在尽可能不受力的情况下支承第一或第二传输轴。因此，传输轴可靠地支承在空心轴中，而在此不对经由第一或第二转矩传感器的力流造成影响。

28、根据本发明的另外的优选的实施方式设置的是，第一传输轴包括第一外空心轴，在该第一外空心轴中能轴向移动且抗相对转动地布置有第一内传输杆，并且第二传输轴包括第二外空心轴，在该第二外空心轴中能轴向移动且抗相对转动地布置有第二内传输杆。因此，由外空心轴和内传输杆构成的第一或第二传输轴是长度可调的轴，其可以以简单的方式匹配用于与测试件的相应的轴（例如车轮轴）的对接部位建立连接而分别所需的长度。长度调节以简单的方式通过如下方式来实现，即，将传输杆从外空心轴移出，直至能建立连接。因此，测试台能快速且灵活地匹配不同的测试件。

29、由于第一或第二传输杆在第一或第二外空心轴中的轴向可移动性，因此，使得第一或第二传输轴的总长度可以改变，以便在测试过程中建立与测试件的连接，并在测试过程后又释放测试件。

30、例如，第一或第二传输杆可以经由插塞齿部或其他的形状锁合连接部轴向移动，并在此抗相对转动地布置在第一或第二外空心轴中。

31、根据本发明的特别优选的实施方式设置的是，第一外空心轴中的第一传输杆能借助第一执行器自动化地轴向移动，并且第二外空心轴中的第二传输杆能借助第二执行器自动化地轴向移动。

32、与已知的测试台相比，由此得到了另外的优点是，根据本发明不必将整个第一或第二加载马达进给给测试件，而是只需将第一或第二传输轴轴向移出至测试件。与已知的测试台相比，这简化了测试台的构建。因此，尤其地，第一或第二加载马达的布线的装配和取向也可以相对简单地实现。

33、例如，第一或第二执行器可以是能电、气动或液压操纵的执行器，尤其是能电操纵的螺纹棒或者是能气动或液压操纵的缸-活塞机组。

34、第一或第二执行器可以优选全部或部分布置在被构造为空心轴的第一或第二马达轴中，尤其是布置在第一或第二加载马达的b侧的区域中。更特别有利的是，如果b侧还借助第一或第二壁部封闭，则能气动或液压操纵的执行器布置在b侧的区域中的马达轴内。第一或第二传输轴的外空心轴和第一或第二壁部之内的容积在相应密封的情况下可以有利地被用作相应的缸-活塞机组的工作空间。

35、替选地，第一或第二执行器优选还可以包括第一或第二滑座，滑座例如布置在第一加载马达与测试件之间的区域内或第二加载马达与测试件之间的区域内。于是，第一滑座可以抓住第一传输轴并使其轴向移动，并且第二滑座可以相应地抓住第二传输轴并使其轴向移动。第一或第二滑座例如可以通过操纵已述的缸-活塞机组或能电操纵的螺纹棒来运动。

36、特别优选的是，给缸-活塞机组还配属有机械复位弹簧，该机械复位弹簧将缸-活塞机组推挤到初始定位中。然后通过气动或液压的压力加载可以使缸-活塞机组抵抗复位力地被操纵。因此，测试件有利地不仅可以自动化地输送给测试件容纳部并布置在该测试件容纳部上，而且还可以使在测试件的轴上的对接部位自动化地与第一和第二加载马达传动连接。由此，使得该测试台特别适用于在大量测试件（例如车桥模块）制造完成后立即对其进行自动化且快速的试验。有利地，不需要操作人员来将测试件布置在测试件容纳部上并且在加载马达与测试件的轴上的对接部位之间建立连接。

37、有利地，在第一或第二传输轴的长度特定于测试件地进行匹配后，可以分别固定所需的长度，例如通过夹紧设备来固定，该夹紧设备使相应的传输杆相对外空心轴进行夹紧。

38、在传输轴的端部上优选布置有插塞连接部，经由该插塞连接部可以建立与测试件的轴的传动连接。

39、特别有利地，第一传输轴在其面朝测试件的轴向端部件上具有第一适配件，并且第二传输轴在其面朝测试件的轴向端部件上具有第二适配件。于是，与测试件的传动连接有利地相应经由第一或第二适配件来建立。

40、为此，第一或第二适配件在其面朝第一或第二传输轴的轴向端部处例如具有法兰连接部。于是，经由法兰连接部可以建立与第一或第二传输轴的抗相对转动的连接。而第一或第二适配件的面朝测试件的轴向端部是特定于测试件而构成的，并且例如被构造为插塞齿部，从而可以以简单的方式移入到测试件的相应的配合齿部中。因此，通过替换适配件，就可以使测试台以简单的方式且非常快速地匹配不同的测试件类型。所造成的调试时间相对较短。

41、根据本发明的另外的优选的实施方式设置的是，测试台具有用于竖直调整第一加载马达的第一模块和用于竖直调整第二加载马达的第二模块。例如，用于竖直调整的第一或第二模块可以被构造成用于以电或液压方式竖直调节第一或第二马达容纳部。因此，经由用于竖直调整的第一或第二模块可以以简单的方式且很大程度上自动化地将第一或第二加载马达相对测试件的轴进行竖直取向。用于竖直调整的第一或第二模块在此优选有利地分别布置在第一或第二马达容纳部上，从而使得第一或第二马达容纳部连同第一或第二加载马达能相对于基架进行竖直调节。

42、根据本发明的另外的优选的实施方式设置的是，测试台具有用于水平调整第一加载马达的第一模块和用于水平调整第二加载马达的第二模块。用于水平调整的第一或第二模块也可以有利地被构造成用于以电或液压方式调节第一或第二马达容纳部，但是是水平调节。

43、用于水平调整的第一或第二模块优选也布置在第一或第二马达容纳部上，尤其是布置成与用于水平调整的第一或第二模块贴靠，从而使得第一或第二马达容纳部与第一或第二加载马达一起能相对于基架进行竖直和水平调节。在这种情况下，用于水平调整的第一或第二模块可以被构造成用于能够实现沿着水平直线的一维可调节性，该水平直线垂直于测试台的纵向轴线。

44、替选地，优选设置的是，用于水平调整的第一和/或第二模块布置在基架的第一和/或第二侧边与底座之间，从而使得第一侧边和/或第二侧边可以相对于基架进行调节。在这种情况下，用于水平调整的第一或第二模块可以被构造成用于能够实现在水平的平面内的二维可调节性。

45、由于在加载马达与测试件之间建立传动连接可能所需的高度可调性是在加载马达的区域内进行的，因此与现有技术相比，使得针对振动和声学实验的条件得到了改善。由于测试件例如在作为车桥模块的结构形式中通常如开头所述可以具有超过15,000转/分钟的极高的马达转速，因此测试件原则上会在很宽范围内激发测试件容纳部振动。然而，由于（如根据本发明所设置的那样）测试件容纳部是不可调节的并因此非常刚性地构成，并且尤其是非常刚性地接驳到基架的底座上，因此在此在很大程度上可以避免振动的发生。取而代之地，可以有利地竖直和水平调节加载马达以用于对准测试件，这是因为在这里转速通常不超过2,500转/分钟。

46、本发明还涉及一种用于简单地建立与测试件相匹配的测试台的模块化系统，该模块化系统包括：分别由共同的功率等级构成的至少一个第一加载马达和第二加载马达以及分别由共同的功率等级构成的至少一个第一逆变器和第二逆变器，其中，至少第一和第二逆变器的共同的功率等级与至少第一和第二电动马达的功率等级相应；基架；和/或用于竖直调整的第一模块以及用于竖直调整的第二模块和/或用于水平调整的第一模块和用于水平调整的第二模块；以及多个不同的适配件。

47、因此，模块化系统允许建立根据本发明的测试台，并因此包括根据本发明的测试台的所有组成部分。此外，模块化系统还必要时包括多个第一和第二加载马达以及多个第一和第二逆变器，它们分别成对地配属有功率等级。由此，例如可以依赖于待测测试件地，在基架的马达容纳部上布置功率更强或功率更弱的加载马达，并经由分别与加载马达的功率等级相匹配的逆变器进行驱控。同样地，模块化系统还包括多个因测试件而异的适配件，从而使得测试台可以匹配于尤其是具有不同的轴或对接部位的多种不同的测试件。

技术特征：

1.用于机动车的驱动系的测试台（100），所述测试台包括

2.根据权利要求1所述的测试台（100），其特征在于，所述第一加载马达（110）和所述第二加载马达（120）分别被构造为具有至少十二个磁极对的永久磁铁励磁的同步马达。

3.根据权利要求1和2中至少一项所述的测试台（100），其特征在于，所述第一马达轴（111）被构造为空心轴，在其中抗相对转动地布置有第一传输轴（112），并且

4.根据权利要求3所述的测试台（100），

5.根据权利要求4所述的测试台（100），

6.根据权利要求4所述的测试台（100），

7.根据权利要求6所述的测试台（100），

8.根据权利要求1至7中至少一项所述的测试台（100），

9.根据权利要求8所述的测试台（100），其特征在于，所述第一传输杆在所述第一外空心轴中能借助第一执行器自动化地轴向移动，并且所述第二传输杆在所述第二外空心轴中能借助第二执行器自动化地轴向移动。

10.根据权利要求1至9中至少一项所述的测试台（100），其特征在于，所述测试台（100）具有用于竖直调整所述第一加载马达（110）的第一模块（117）以及

11.根据权利要求1至10中至少一项所述的测试台（100），其特征在于，所述测试台（100）具有用于水平调整所述第一加载马达（110）的第一模块（118）和用于水平调整所述第二加载马达（120）的第二模块（128）。

12.用于简单地建立与测试件相匹配的测试台（100）的模块化系统，所述模块化系统包括：分别由共同的功率等级构成的至少一个第一加载马达（110）和第二加载马达（120）以及分别由共同的功率等级构成的至少一个第一逆变器和第二逆变器，其中，至少第一和第二逆变器的共同的功率等级相应于至少第一和第二电动马达（110、120）的功率等级；基架（130）；和/或用于竖直调整的第一模块（117）以及用于竖直调整的第二模块（217）和/或用于水平调整的第一模块（118）以及用于水平调整的第二模块（218）；以及多个不同的适配件。

技术总结
本发明涉及用于机动车的驱动系的测试台（100），测试台包括第一加载马达（110）、第二加载马达（120）和基架（130），基架具有用于容纳测试件（140）的测试件容纳部（131）以及用于容纳第一加载马达（110）的第一马达容纳部（132）和用于容纳第二加载马达（120）的第二马达容纳部（133），其中，第一加载马达（110）的第一马达轴（111）和第二加载马达（120）的第二马达轴（121）能与测试件（140）的轴连接，从而能向测试件（140）的轴加载转矩和转速。根据本发明的测试台（100）的特征在于，基架（130）具有呈U形的横截面，在横截面中，从底座向上延伸出第一侧边（135）和第二侧边（136），其中，第一加载马达（110）利用端侧接驳到基架（130）的第一侧边（135）上，并且第二加载马达（120）利用端侧接驳到基架（130）的第二侧边（136）上。本发明还涉及相应的模块化系统。

技术研发人员：克里斯蒂安·黑尔,托马斯·多林格
受保护的技术使用者：采埃孚股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23