特表 2024-503411 少なくとも１つの軸系の不整合を補正するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-25

(54)【発明の名称】少なくとも１つの軸系の不整合を補正するための方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/22 20060101AFI20240118BHJP

【ＦＩ】

G01L3/22 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023541985

(86)(22)【出願日】2022-01-14

(85)【翻訳文提出日】2023-09-01

(86)【国際出願番号】 AT2022060010

(87)【国際公開番号】W WO2022150864

(87)【国際公開日】2022-07-21

(31)【優先権主張番号】A50011/2021

(32)【優先日】2021-01-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】AT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513131176

【氏名又は名称】アーファオエル・リスト・ゲーエムベーハー

(71)【出願人】

【識別番号】519223125

【氏名又は名称】ピエゾクリスト・アドバンスト・センソリクス・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンダー・シュリッカー

(72)【発明者】

【氏名】ヤーコプ・モーダー

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス・ノイバウアー

(72)【発明者】

【氏名】エルヴィン・ライジンガー

(72)【発明者】

【氏名】ミヒャエル・メスナー

(57)【要約】

本発明は、テストベンチ（１）上のパワートレイン（３）の少なくとも１つの軸系（５、５ａ、５ｂ）の不整合を補正するための方法（１００）であって、力流が軸系（５；５ａ、５ｂ）を介したパワーの伝達中にテストベンチ（１）の負荷ユニット（１４；１４ａ、１４ｂ）とパワートレイン（３）またはテストベンチ（１）の駆動ユニット（２）との間でそれを介して伝達され得る力の経路中に、少なくとも１つの圧電力センサ（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）が配置され、以下の作業ステップ、すなわち、少なくとも１つの平面（Ａ、Ｂ；Ｆ）において、および／または軸系（５；５ａ、５ｂ）の回転軸（Ｄ）によって交差され、好ましくは、回転軸（Ｄ）に対して少なくとも実質的に垂直である、少なくとも１つの平面（Ａ、Ｂ；Ｆ）に対して垂直に力測定を実施するステップ（１０１）と、軸系（５；５ａ、５ｂ）の不整合を検出するために、力測定の測定値または測定値推移を分析するステップ（１０２）と、不整合を最小限に抑えるために、負荷ユニット（１４；１４ａ、１４ｂ）または駆動ユニット（２）の位置補正のための目標値を決定するステップ（１０３）と、目標値を出力するステップ（１０５）とを備える、方法（１００）に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

テストベンチ（１）上のパワートレイン（３）の少なくとも１つの軸系（５、５ａ、５ｂ）の不整合を補正するための方法（１００）であって、
力流が前記軸系（５；５ａ、５ｂ）を介したパワーの伝達中に前記テストベンチ（１）の負荷ユニット（１４；１４ａ、１４ｂ）とパワートレイン（３）または前記テストベンチ（１）の駆動ユニット（２）との間でそれを介して伝達され得る力の経路中に、少なくとも１つの圧電力センサ（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）が配置され、以下の作業ステップ、すなわち、
少なくとも１つの平面（Ａ、Ｂ；Ｆ）において、および／または前記軸系（５；５ａ、５ｂ）の回転軸（Ｄ）によって交差され、好ましくは、前記回転軸（Ｄ）に対して少なくとも実質的に垂直である前記少なくとも１つの平面（Ａ、Ｂ；Ｆ）に対して垂直に、力測定を実施するステップ（１０１）と、
前記軸系（５；５ａ、５ｂ）の不整合を検出するために、前記力測定の測定値または測定値推移を分析するステップ（１０２）と、
前記不整合を最小限に抑えるために、前記負荷ユニット（１４；１４ａ、１４ｂ）または前記駆動ユニット（２）の位置補正のための目標値を決定するステップ（１０３）と、
前記目標値を出力するステップ（１０５）と
を備える、方法（１００）。

【請求項2】

以下の追加の作業ステップ、すなわち、
前記力測定の前記測定値または測定値推移に基づいて、前記軸系（５；５ａ、５ｂ）に関する曲げモーメントまたは曲げモーメント曲線を決定するステップ（１０３－１）と、
前記決定された曲げモーメントまたは曲げモーメント曲線に基づいて、前記軸系（５；５ａ、５ｂ）の曲げ線を決定するステップ（１０３－２）であって、前記目標値が、前記曲げ線を通じて決定される、ステップ（１０３－２）と
が前記目標値（１０３）の前記決定において実施される、請求項１に記載の方法（１００）。

【請求項3】

以下の作業ステップ、すなわち、
前記軸系（５；５ａ、５ｂ）に関する曲げモーメントまたは曲げモーメント曲線が、しきい値を超えたかどうかをチェックするステップ（１０４）と、
前記しきい値を超えた場合には、前記方法（１００）を反復的に繰り返すか、または前記しきい値を超えない場合には、前記方法（１００）を終了するステップ（１０９）と
をさらに備える、請求項１または２に記載の方法（１００）。

【請求項4】

以下の作業ステップ、すなわち、
前記負荷ユニット（１４）と前記駆動ユニット（２）との間の摩擦接続を、特に前記軸系（５；５ａ、５ｂ）のカップリングを開くことによって、分離するステップ（１０６）
をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項5】

以下の作業ステップ、すなわち、
前記出力された目標値に基づいて、前記テストベンチ上の前記負荷ユニット（１４）および／または前記駆動ユニット（２）の位置を変化させるステップ（１０７）
をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項6】

以下の作業ステップ、すなわち、
前記負荷ユニット（１４）と前記駆動ユニット（２）との間の摩擦接続を確立するステップ（１０８）
をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項7】

前記軸系（５；５ａ、５ｂ）の定数、とりわけ弾性の係数と耐性の係数との積が、前記駆動ユニット（２）または前記負荷ユニット（１４）のそれぞれ異なる位置について２つの力測定を通じて前記曲げ線を計算するために決定される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項8】

前記軸系（５；５ａ、５ｂ）の前記回転軸（Ｄ）は、前記力測定が実施される前記軸系（５；５ａ、５ｂ）の軸の回転軸である、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項9】

前記力測定が、前記軸系（５；５ａ、５ｂ）の静止状態または準静止状態において行われる、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項10】

前記力測定は、前記１つまたは複数の測定値が、臨界軸系（５；５ａ、５ｂ）負荷を示すしきい値と比較されるという点で監視され、前記しきい値を超えると、前記軸系（５；５ａ、５ｂ）の回転は停止されるか、または回転は行われない、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項11】

複数の力センサ（４、１１）が、力の前記経路中に提供され、前記力センサ（４、１１）の各力測定が、監視される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項12】

前記軸系（５；５ａ、５ｂ）の平行オフセットおよび／または角度オフセットの間の区別が、前記不整合に関して分析中に行われる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法（１００）。

【請求項13】

コンピュータによって実行されたとき、前記コンピュータに、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法のステップを実行するように促す命令を含んでいる、コンピュータプログラム。

【請求項14】

請求項１３に記載のコンピュータプログラムが記憶された、コンピュータ可読媒体。

【請求項15】

パワートレインテストベンチ（１）であって、
テスト対象の軸系（５；５ａ、５ｂ）に接続可能な負荷ユニット（１４ａ、１４ｂ）と、
力流が前記軸系（５；５ａ、５ｂ）を介したパワーの伝達中に前記テストベンチ（１）の前記負荷ユニット（１４ａ、１４ｂ）からそれを介して伝達される力の経路中に配置され、平面（Ａ、Ｂ；Ｆ）において、および／または前記軸系（５；５ａ、５ｂ）の回転軸（Ｄ）によって交差され、好ましくは、前記回転軸（Ｄ）に対して少なくとも実質的に垂直である、前記平面（Ａ、Ｂ；Ｆ）に対して垂直に力測定を実施するように構成された、少なくとも１つの圧電力センサ（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）と、
－ 前記軸系（５；５ａ、５ｂ）の不整合を検出するために、前記力測定の測定値または測定値推移を分析するように構成された手段（８）と、
－ 前記不整合を最小限に抑えるために、前記負荷ユニットまたは前記駆動ユニットの位置補正のための目標値を決定するための手段（９）と、
－ 前記目標値を出力するための手段（１０）、とりわけインターフェースと
を有する信号処理デバイス（７）と
を備える、パワートレインテストベンチ（１）。

【請求項16】

前記パワートレインテストベンチ（１）が、前記負荷ユニット（１４ａ、１４ｂ）または前記駆動ユニット（２）の位置を並進的におよび／または回転的に変化させるように構成された調整デバイス（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を追加として備え、
前記パワートレインテストベンチ（１）、とりわけ前記信号処理デバイス（７）が、
－ 前記出力された目標値に基づいて、前記調整デバイス（１２）を制御するように構成された手段（１５）
をさらに備える、
請求項１５に記載のパワートレインテストベンチ（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、テストベンチ上のパワートレインの少なくとも１つの軸系（shafting）の不整合（misalignment）を補正するための方法であって、力流（force flow）が軸系を介したパワーの伝達（transmission of power）中にテストベンチの負荷ユニットとパワートレインまたはテストベンチの駆動ユニットとの間でそれを介して伝達され得る力の経路中に、少なくとも１つの圧電力センサが配置される、方法に関する。本発明は、本方法が実装され得るテストベンチにさらに関する。

【背景技術】

【0002】

不整合は、組立および製造不正確さ、沈下現象、および熱膨張によって生じ、回転体の変位をもたらす。そのような変位は、回転体の機能および動作寿命に対して有害な影響を有する。不整合は、回転体およびそれの軸受に対する歪力（distorting force）、とりわけ、曲げモーメントおよび圧縮力を生じさせる。

【0003】

特許文献１は、圧電力センサ（piezoelectric force sensor）を使用してテストベンチ上の不整合を検出するための様々なテストベンチおよび測定配置を開示している。この出願の内容も、参照によって本出願の内容に組み込まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＷＯ／２０２１／０１１９８２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明のタスクは、テストベンチならびに対応するパワートレインテストベンチ上の動作中のパワートレインの軸系の不均衡および／または不整合の検出および／または補正のための方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

このタスクは、独立請求項によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項において請求される。

【0007】

本発明の第１の態様は、テストベンチ上のパワートレインの少なくとも１つの軸系の不整合を補正するための方法であって、力流が軸系を介したパワーの伝達中にテストベンチの負荷ユニットとパワートレインまたはテストベンチの駆動ユニットとの間でそれを介して伝達され得る力の経路中に、少なくとも１つの圧電力センサが配置され、以下の作業ステップ、すなわち、
少なくとも１つの平面において、および／または軸系の回転軸によって交差され、好ましくは、回転軸に対して少なくとも実質的に垂直である、少なくとも１つの平面に対して垂直に力測定を実施するステップと、
軸系の不整合を検出するために、力測定の測定値または測定値推移（measured value progression）を分析するステップと、
不整合を最小限に抑えるために、負荷ユニットまたは駆動ユニットの位置補正のための目標値を決定するステップと、
目標値を出力するステップと
を備える、方法に関する。

【0008】

本発明の第２の態様は、
テスト対象の軸系に接続可能な負荷ユニットと、
力流が軸系によるパワーの伝達中にテストベンチの負荷ユニットからそれを介して伝達される力の経路中に配置され、平面において、および／または軸系の回転軸によって交差され、好ましくは、回転軸に対して少なくとも実質的に垂直である、平面に対して垂直に力測定を実施するように構成された、少なくとも１つの圧電力センサと、
力測定を実施するように構成された手段と、
軸系の不整合を検出するために、力測定の測定値または測定値推移を分析するように構成された手段と、
不整合を最小限に抑えるために、負荷ユニットまたは駆動ユニットの位置補正のための目標値を決定するための手段と、
目標値を出力するための手段、とりわけインターフェースと
を有する信号処理デバイスと
を備える、パワートレインテストベンチに関する。

【0009】

本発明のさらなる態様は、コンピュータプログラムおよびコンピュータ可読媒体に関する。それゆえに、本発明の第１の態様による方法は、コンピュータ実装され得る。

【0010】

本発明の意味内での目標値は、好ましくは、位置合わせ対象の構成要素がシフトおよび／または回転されるべきである方向および量を指定する。その上、目標値はまた、位置合わせ対象の構成要素が、シフトおよび／または回転されるべきである方向および位置の絶対値を指し示すことができる。

【0011】

本発明の意味内での軸系は、１つまたは複数の回転可能に接続された軸を備える。

【0012】

本発明の意味内での「伝達可能な」は、好ましくは、「伝達され得る」または「伝達されている」を意味する。

【0013】

本発明の意味内での力流は、好ましくは、印加のポイント、特に導入のポイントから、力および／またはトルクが反力および／または反力モーメントによって収容（accommodate）される１つまたは複数のポイントまでの機械的システムにおける力および／またはトルクの経路である。好ましくは、力流は、力、とりわけ軸の回転方向に対する横力と、トルク、とりわけ回転軸を中心とするトルクとから構成される。

【0014】

本発明の意味内でのパワー流（power flow）は、好ましくは、導入のポイントから、パワーが取り出されるポイントまたは複数のポイントまでの機械的システムにおけるパワー伝達（power transmission）の経路である。

【0015】

本発明の意味内での圧電測定要素は、好ましくは、それぞれ、圧電結晶ならびに電荷散逸（charge dissipation）または電気接続を備える。

【0016】

本発明の意味内での機械ユニットは、エネルギー、好ましくは運動エネルギー、とりわけ回転を電気エネルギーに変換するように、またはその逆に変換するように、または化学エネルギーを運動エネルギーに変換するように構成される。本発明の意味内での機械ユニットは、好ましくは、ハウジングを備える。

【0017】

本発明の意味内でのサポート装置は、好ましくは、要素を、前記要素に作用する力および／または前記要素に作用するトルクに反してサポートするための装置である。サポート装置は、好ましくは、それぞれ、いわゆる反力または軸受反力を提供するように構成される。本発明の意味内でのサポート装置は、好ましくは、軸受装置をサポートするように働く。好ましくは、サポート装置は、ベルハウジング、パワートレインのハウジング、またはさらにはベースプレートである。

【0018】

本発明の意味内での検出は、好ましくは、決定および／または定量化および／または局在化および／または分析である。

【0019】

本発明の意味内での手段は、好ましくはメモリもしくはバスシステムにデータ接続もしくは信号接続され、かつ／または１つもしくは複数のプログラムもしくはプログラムモジュールを有する、ハードウェアおよび／またはソフトウェア、とりわけ処理ユニット、特にデジタル処理ユニット、とりわけマイクロプロセッサユニット（ＣＰＵ）として設計され得る。ＣＰＵは、メモリシステムに記憶されたプログラムとして実装された指令を処理し、データバスからの入力信号をキャプチャし、かつ／または出力信号をデータバスに送るように構成され得る。メモリシステムは、１つまたは複数の、とりわけ異なる記憶媒体、特に光磁気ソリッドステートおよび／または他の不揮発性媒体を備えることができる。プログラムは、本明細書で説明される方法を、ＣＰＵが、そのような方法のステップを実行することができ、したがって、とりわけ不均衡および／または不整合を検出することができるように、具現するようにまたは実施することが可能であるように設計され得る。

【0020】

本発明の意味内でのインクリメンタルエンコーダは、好ましくは、個々の角度セグメントおよび／または全回転（full revolution）を決定することができる。とりわけ、インクリメンタルエンコーダは、回転ごとに少なくとも１つのパルスを与える。

【0021】

本発明は、とりわけ、力センサ、とりわけテストベンチ上でのテスト動作においてトルクを決定するために提供された力センサによってテストベンチ上のパワートレイン軸系の不整合を調整する手法に基づく。本発明を使用することは、さらなる測定方法または測定計装（measuring instrumentation）、特に従来技術において通常使用される光学的方法の必要性を排除する。

【0022】

とりわけ、軸系は、外部的に、換言すれば、テストベンチから離れて別々に位置合わせされる必要がない。代わりに、不整合の検出は、負荷ユニット、いわゆるダイノ（ｄｙｎｏ）と駆動ユニットとの間の摩擦接続の確立を通してテストベンチ上で直接的に行われる。本発明は、したがって、不等なねじ重量、位置合わせ誤差、嵌め合い許容差、および偏心、非対称性、密度誤差などの製造誤差など、すべての組立不正確さを伴う組み立て状態における軸系の位置合わせを可能にする。

【0023】

補正要求力測定（correction-required force measurement）の場合、本発明は、好ましくは、特により信頼できる測定を可能にし、それらの剛性により、パワートレインの振動システムに軽微な弾性のみを追加する、圧電測定要素を利用する。圧電測定要素は、好ましくは、テストベンチに永続的に据え付けられ、それによって、物理的に不純物が入っていない測定信号が、その場合、記録されることが可能である。とりわけ、測定要素は、中間プレートまたはベースプレートによってサポートされ得る。

【0024】

物理的「力」変数が、直接的にキャプチャされるので、機械的構成要素に対する有害な影響に関する結論が引き出され得る。機械ユニットのコンディションを評価する経験的手法は、必要ではない。位置合わせ誤差の本発明の決定に基づいて、機械安全性のための新しい規格が、それゆえ、開発され得る。重力に加えて、不整合は、他の空間的に固定された力またはトルク、換言すれば、回転速度で回転しないものを生じる。本発明は、追加の振動分析なしに不整合を決定することを可能にする。

【0025】

軸系の位置合わせが、動作中に変化するならば、本発明は、テストベンチ上ですでにこれを検出することと、パワートレインまたはさらにはテストベンチの永続的な損傷を防ぐために、対策、たとえば、それぞれ非常停止または負荷低減が始められることとを可能にする。

【0026】

その上、不整合を補正するための目標値は、発明的に決定される。負荷ユニットおよび／または駆動ユニットのとりわけ自動化された位置補正が、これらの目標値に基づいて行われ得る。不整合は、それにより、テストベンチ上で直接的に最小限に抑えられるか、またはさらには解消され得る。目標値決定は、これまで概して光学的方法を使用して手動で実施されてきた、測定配置の構成または較正を大幅に簡略化する。とりわけ、それに必要とされる時間は、桁違いに低減され得る。自動化の可能性は、これらのタスクのための非常に適格とされる人員の使用を不要にすることをも可能にする。

【0027】

本方法の１つの有利な実施形態では、以下の追加の作業ステップ、すなわち、
力測定の測定値または測定値推移に基づいて、軸系に関する曲げモーメント曲線を決定するステップと、
決定された曲げモーメント曲線に基づいて、特に境界および接続コンディションを考慮して、軸系の曲げ線（bending line）を決定するステップであって、目標値が、曲げ線を通じて決定される、ステップと
が目標値の決定において実施される。

【0028】

さらなる有利な実施形態では、本方法は、以下の作業ステップ、すなわち、
軸系に関する曲げモーメントまたは曲げモーメント曲線が、しきい値を超えたかどうかをチェックするステップと、
しきい値が超えられたときに、本方法を反復的に繰り返すか、またはしきい値が超えられなかったとき、本方法を終了するステップと
をさらに備える。

【0029】

決定された曲げモーメントまたは曲げモーメント曲線に基づいて軸系の位置合わせを最適化するための反復的プロセスは、目標値の特に精密な決定を可能にする。

【0030】

さらなる有利な実施形態では、本方法は、以下の作業ステップ、すなわち、
負荷ユニットと駆動ユニットとの間の摩擦接続を、特に軸系のカップリングを開くことによって、分離するステップ
をさらに備える。

【0031】

摩擦接続を分離することは、負荷ユニットおよび／または駆動ユニットの位置を変化させることを特に容易にする。

【0032】

さらなる有利な実施形態では、本方法は、以下の作業ステップ、すなわち、
出力された目標値に基づいて、テストベンチ上の負荷ユニットおよび／または駆動ユニットの位置を変化させるステップ
をさらに備える。

【0033】

好ましくは、この位置変化は、自動化される。さらに好ましくは、テストベンチは、その目的で調整デバイスを備え、調整デバイスは、負荷ユニットまたは駆動ユニットの位置を並進的におよび／または回転的に変化させるように構成される。

【0034】

さらなる有利な実施形態では、本方法は、以下の作業ステップ、すなわち、
負荷ユニットと駆動ユニットとの間の摩擦接続を確立するステップ
をさらに備える。

【0035】

好ましくは、摩擦接続は、負荷ユニットおよび／または駆動ユニットの位置変化に続いて復元される。

【0036】

本方法のさらなる有利な実施形態では、テストベンチに固有の軸系の定数、とりわけ弾性の係数と耐性の係数との積は、駆動ユニットまたは負荷ユニットのそれぞれ異なる位置における２つの力測定を通じて曲げ線を計算するために決定される。

【0037】

これは、それにより、軸系の材料特性、とりわけそれの剛性が知られることなしに測定配置が較正されることを可能にする。

【0038】

本方法のさらなる有利な実施形態では、軸系の回転軸は、力測定が実施される軸系の軸の回転軸である。

【0039】

好ましくは、力測定が実施される平面は、力センサがその上でサポートされる、機械ユニット上の軸系のベアリングポイントによって定義される。さらに好ましくは、平面は、力センサが配置されるポイントによって定義される。

【0040】

本方法のさらなる有利な実施形態では、力測定は、軸系が静止状態または準静止状態にあるとき、行われる。

【0041】

本発明の意味内での軸系の静止状態は、好ましくは、軸系が回転していないとき、存在する。

【0042】

本発明の意味内での軸系の準静止状態は、好ましくは、力センサの応答時間が軸系の回転位置の変化率に関して比較的短くなる角速度で軸系が回転するとき、存在する。とりわけ、力は、動力学によって影響を受けないように測定され得る。好ましくは、角速度の大きさは非常に小さく、それの慣性質量はほとんど影響を有しないかまたはまったく影響を有せず、特にそれにより、停止するために、軸系は、約９０°、好ましくは約７０°、なお一層好ましくは約１５°、なお一層好ましくは約１０°、および最も好ましくは約５°未満の回転角度範囲を必要とする。好ましくは、準静止状態において軸系の振動はない。

【0043】

その結果、不整合検出は、軸系の静止または準静止状態において続いて行われることもある。これは、テストベンチ上での実際のテスト動作の前でさえ不整合を決定することを可能にする。そうすることは、テスト対象の駆動ユニットまたはテストベンチの損傷を防ぐことを可能にする。

【0044】

本方法のさらなる有利な実施形態では、力測定は、１つまたは複数の測定値が、臨界軸系負荷を示すしきい値と比較されるという点で監視され、しきい値が超えられたとき、軸系の回転は停止されるか、または回転はまったく行われない。

【0045】

これは、テスト対象の駆動ユニットまたはテストベンチの損傷を防ぐこともできる。

【0046】

方法のさらなる有利な実施形態では、複数の圧電センサが力の経路中に提供され、圧電センサの各力測定は監視される。

【0047】

本方法のさらなる有利な実施形態では、軸系の平行オフセット（parallel offset）および／または角度オフセット（angular offset）の間の区別が、不整合に関して分析中に行われる。

【0048】

本発明の第１の態様に関して以下で説明される特徴および利点は、対応して本発明のさらなる態様に適用され、その逆も同様である。

【0049】

１つの有利な実施形態では、パワートレインテストベンチは、負荷ユニットの位置を並進的におよび／または回転的に変化させるように構成された調整デバイスを追加として備え、
パワートレインテストベンチ、とりわけ信号処理デバイスが、
出力された目標値に基づいて、調整デバイスを制御するように構成された手段
をさらに備える。

【0050】

さらなる利点および特徴が、図を参照する好ましい例示的な実施形態の以下の説明から明らかになる。図は、少なくとも部分的に概略的に示す。

【図面の簡単な説明】

【0051】

【図1a】負荷ユニットの軸がそこにおいて突出する、負荷ユニットの端面の上面図である。

【図1b】図１ａに記載の負荷ユニットの側面図である。

【図1c】不整合を補正するための方法がそれによって実現され得る、パワートレインテストベンチならびに図１ａおよび図１ｂに記載の負荷ユニットの第１の例示的な実施形態を有する測定配置の２つの上面図である。

【図2】不整合を補正するための方法の例示的な実施形態である。

【図3】テストベンチ上の軸系の、力、曲げモーメント、角度不整合（angular misalignment）についての曲げ線、および平行不整合（parallel misalignment）についての曲げ線を描写する４つのダイヤグラムである。

【図4】軸系の軸方向における、平行不整合についての曲げ線、および角度不整合についての曲げ線を伴うダイヤグラムである。

【図5】パワートレインテストベンチの第２の例示的な実施形態を有する測定配置の上面図である。

【図6】パワートレインテストベンチの第３の例示的な実施形態を有する測定配置の上面図である。

【図7】パワートレインテストベンチの第４の例示的な実施形態の上面図である。

【図8】図１、図５、図６および図７に記載のパワートレインテストベンチの詳細の図である。

【発明を実施するための形態】

【0052】

図１ａ、図１ｂおよび図１ｃは、パワートレインテストベンチ１の第１の例示的な実施形態の３つの異なるビュー（ｖｉｅｗ）を示す。図１ａのビューと図１ｂのビューの両方は、パワートレインテストベンチ１のただ１つの負荷ユニット１４を示し、図１ｃは、図１ａおよび図１ｂに記載の負荷ユニット１４のうちの１つと、テスト対象の１つの駆動ユニット２とを有する測定配置の２つのビューを示す。

【0053】

互いに対する個々の図１ａのビュー、図１ｂのビューおよび図１ｃのビューの位置合わせが、基準系のそれぞれ描かれているｘ、ｙ、ｃ座標軸の結果として起こる。

【0054】

図１ａは、負荷ユニット１４の軸５ｂがそこにおいて突出する、負荷ユニット１４の端面の上のｚ軸の反対方向における上面図を示す。図１ｂは、図１ａに記載の負荷ユニットのｘ軸に沿った側面図を示す。負荷ユニット１４は、力センサの測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄによってベースプレートまたは中間プレート１０上にサポートされる。好ましくは、ベースプレートまたは中間プレート１０は、水平方向にも測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをサポートする。好ましくは、調整デバイス１２ａ、１２、１２ｃが、ベースプレートまたは中間プレート１０上に提供される。それは、好ましくは、ｘ軸および／またはｙ軸の方向にベースプレートまたは中間プレート１０の位置合わせをシフトし、したがって、負荷ユニット１４の位置合わせをもシフトするために、ｘ軸および／またはｙ軸まわりに枢動するために、第１のアクチュエータ１２ａ、第２のアクチュエータ１２ｂおよび第３のアクチュエータ１２ｃを有する。

【0055】

図１ｃでは、駆動ユニット２および負荷ユニット１４は、各々、トルク伝達様式で軸系に接続されるか、または接続可能である。前記軸系は、明快のためにこの図において完全には描写されていない。

【0056】

図１ｃの左側ビューは、不整合が、厳密に、ｘ方向における負荷ユニット１４の軸５ｂの回転軸Ｄと駆動ユニット２の軸５ａの回転軸Ｄ’との平行不整合である、測定配置を示す。図１ｃの右側ビューは、不整合が、厳密に、ｙ軸を中心とする負荷ユニット１４の軸５ｂの回転軸Ｄと駆動ユニット２の軸５ａの回転軸Ｄ’との角度不整合である、測定配置を示す。しかしながら、一般的に言って、不整合は、角度不整合および平行不整合の重畳として現れる。その上、駆動ユニット２はまた、追加または代替として、ｙ方向においてシフトされ、かつ／またはｘ軸を中心として枢動され得る。その上、測定要素はまた、図５、図６および図７を参照しながら以下でさらに説明されるように、駆動ユニット２上に、または軸系中に配置され得る。

【0057】

異なる平面Ａ、Ｂ、Ｆ、Ｇ、Ｈが、追加として、図１ｃ中にマークされている。平面Ａは、負荷ユニット１４の回転軸Ｄに対して垂直に位置合わせされ、負荷ユニット１４の軸５ｂとは反対側の負荷ユニット１４の下側端部に配置された２つの測定要素４ａ、４ｄがある、平面である。平面Ｂは、同じように、負荷ユニット１４の回転軸Ｄに対して垂直に位置合わせされ、負荷ユニット１４の軸５ｂに面する負荷ユニット１４の下側端部に配置された２つの測定要素４ｂ、４ｃがある、平面である。

【0058】

平面Ｇは、駆動ユニット２の回転軸Ｄ’に対して垂直に位置合わせされ、負荷ユニット１４の軸５ｂに面する駆動ユニット２の端部上に配置された駆動ユニット２の軸５ａの第１の軸受がある、平面である。平面Ｈは、同じように駆動ユニット２の回転軸Ｄ’に対して垂直に位置合わせされ、負荷ユニット１４の軸５ｂとは反対側の駆動ユニット２の端部上に配置された駆動ユニット２の軸５ａの第２の軸受がある、平面である。

【0059】

図１ｃの右側部分は、平面Ａ、ＢおよびＦ中に描写されているそれぞれの不整合によって引き起こされた力を示す。平面ＡおよびＢにおいて、ベクトルＡ、ベクトルＢの力が、負荷ユニット１４をサポートする測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに作用する。平面Ｆにおいて、ベクトルＦの力が、（描写されていない）軸系に作用する。

【0060】

本方法は、とりわけ同時に、ｘｚ平面ならびにｙｚ平面の両方において不整合を検出し、次いで補正することを可能にする。

【0061】

その上、テストベンチ１は、好ましくは、（描写されていない）信号処理デバイス７を備える。これは、図８を参照しながら以下でさらに説明される。

【0062】

図２は、図１ａ～図１ｃに記載の測定配置において使用され得る、不整合を補正するための方法の例示的な実施形態を示す。

【0063】

測定配置のインストールの後に、好ましくは、最初に較正される。特にスケーリングファクタまたは定数、とりわけ軸系５；５ａ、５ｂの、弾性の係数および耐性の係数の積、好ましくは剛性定数が、その目的で決定される。このスケーリングファクタまたは材料定数は、好ましくは、図３を参照しながら以下でさらに解説されるように、曲げ線の計算において役に立つ。さらに好ましくは、スケーリングファクタまたは材料定数は、各々が駆動ユニット２および負荷ユニット１４の互いに異なる相対位置における、２つの力測定によって決定される。

【0064】

方法１００の第１の作業ステップ１０１において、力測定が、平面Ａ、Ｂにおいて、および／または平面Ａ、Ｂに対して垂直に行われる。平面Ａ、Ｂは、負荷ユニット１４の軸である、軸系５；５ａ、５ｂの軸５ｂの回転軸Ｄによって交差される。好ましくは、平面Ａ、Ｂは、回転軸Ｄに対して少なくとも実質的に垂直に位置合わせされる。好ましくは、回転軸Ｄは、それにより、図１ｃ中に描写されているように、力測定が実施される、換言すれば、力が測定される、軸系５；５ａ、５ｂの軸５ｂの回転軸である。

【0065】

さらに好ましくは、力測定は、軸系５；５ａ、５ｂの静止状態または準静止状態において続いて行われる。先に解説されたように、これは、それにより、測定配置の損傷を防ぐことを可能にする。

【0066】

さらに好ましくは、力測定は、連続的に監視される。とりわけ、直近に測定されたそれぞれの測定値は、それにより、臨界軸系５；５ａ、５ｂ負荷を示すしきい値と比較される。このしきい値が超えられたならば、軸系５；５ａ、５ｂの回転は停止されるか、または回転は行われない。その上、方法１００は、次いで、好ましくは終了される。好ましくは、図７中に描写されているように、力の経路中に複数の力センサ４、１１があり、力センサ４、１１の各力測定は、好ましくは、この場合監視される。

【0067】

何らかの一定の周方向の横力は、軸系における角度オフセットを指し示し、したがって、本発明の方法によって不整合と識別され得る。

【0068】

第２の作業ステップ１０２において、力測定の測定値または測定値推移が、軸系５；５ａ、５ｂの不整合を検出するために分析される。好ましくは、軸系５；５ａ、５ｂの平行オフセットおよび／または角度オフセットの間の区別が、それにより、不整合に関して行われる。

【0069】

第３の作業ステップ１０３において、負荷ユニット１４または駆動ユニット２の位置補正のための目標値が、不整合を最小限に抑えるために決定される。その目的で、軸系５；５ａ、５ｂに関する曲げモーメントまたは曲げモーメント曲線が、好ましくは、力測定の測定値または測定値推移に基づいて、第１のサブステップ１０３－１において決定される。第２のサブステップ１０３－２において、好ましくは、軸系５；５ａ、５ｂの曲げ線が、次いで、境界コンディションを考慮して、決定された曲げモーメントまたは曲げモーメント曲線に基づいて決定される。位置補正の目標値が、次いで、好ましくはこの曲げ線を使用して決定される。好ましくは、不整合は、曲げ線ｗ_ｘ（ｚ）が回転軸Ｄと一致するとき、最小である。

【0070】

第４の作業ステップ１０４において、軸系５；５ａ、５ｂに関する曲げモーメントまたは曲げモーメント曲線がしきい値を超えたかどうかに関するチェックが、行われる。しきい値が超えられた場合、方法１００は、継続し、繰り返す。目標値が、この目的で第５の作業ステップ１０５において出力される。好ましくは、出力は、データインターフェース１０を介して次の作業ステップに対して行われる。代替または追加として、目標値は、ユーザインターフェース１０を介してユーザに出力されてもよい。

【0071】

しきい値がもはや超えられないとき、方法１００は、好ましくは、第９の最後の作業ステップ１０９において終了される。

【0072】

方法１００が継続するときに、負荷ユニット１４と駆動ユニット２との間の摩擦接続は、好ましくは、特に軸系５；５ａ、５ｂの（描写されていない）カップリングを開くことによって、第６の作業ステップ１０６において遮断される。２つの機械ユニット２、１４の互いに対する相対位置は、それにより、力を相殺することなしに変化され得る。

【0073】

第７の作業ステップ１０７において、テストベンチ上の負荷ユニット１４および／または駆動ユニット２の位置は、出力された目標値に基づいて変化される。これは、したがって、不整合を低減することをもたらす。

【0074】

第８の作業ステップ１０８において、負荷ユニット１４と駆動ユニット２との間の摩擦接続は、次いで、好ましくは回復される。好ましくは、方法１００は、その後に、第１の作業ステップ１０１において再び開始する。しかしながら、代替的に、方法１００は、以前の作業ステップの後に、最初から再び開始することもできる。

【0075】

図３及び図４を参照して、平面ＡおよびＢにおいて、または平面Ｆにおいて測定された力に基づく、目標値の例示的な計算を以下に説明する。

【0076】

固定して取り付けられた駆動ユニット２および負荷ユニット１４が、軸系を介して機械的に接続されたとき、簡略化された曲げビームであると仮定され得る摩擦接続が、確立される（図１ｃおよび図３中に描写されているような固定された／浮動的な軸受シャフト配置を仮定する）。

【0077】

力流測定のロケーションに応じて、図示されている場合では、平面ＡおよびＢにおいて、または平面Ｆにおいて、軸受力ベクトルＡおよびベクトルＢまたは不整合力ベクトルＦが、合成モーメント平衡（resultant moment equilibrium）から計算され得る。

【0078】

不整合を決定するための、力成分Ｆ_ｘとＦ_ｙおよび力成分Ｆ_ｚならびに瞬間成分Ｍ_ｂｘおよびＭ_ｂｙが、それぞれ、個々の測定要素４ａ、４ｂ、４ｃまたはそれらの圧電要素の好ましい方向の特定の配置を介して、本質的に知られている様式で取得され得る。

【0079】

これらのパラメータを決定するための他の方法が、使用されてもよい。たとえば、測定信号から導出された、換言すれば、測定された個々の測定要素４ａ、４ｂ、４ｃまたは力Ｆ_１、．．、Ｆ_ｉの測定信号の分解、とりわけ直交分解。

【0080】

たとえば、決定されるべきＭ_ｚ、Ｆ_Ｘ、Ｆ_Ｙパラメータが、それにより、式のセットの解であり、それによって、以下のような式が、各測定信号に適用される。
Ｓ１＝ａ_１１・Ｍ_ｚ＋ａ_１２・Ｆ_ｘ＋ａ_１３・Ｆ_ｙ
Ｓ２＝ａ_２１・Ｍ_ｚ＋ａ_２２・Ｆ_ｘ＋ａ_２３・Ｆ_ｙ
Ｓ３＝ａ_３１・Ｍ_ｚ＋ａ_３２・Ｆ_ｘ＋ａ_３３・Ｆ_ｙ
ＳＮ＝ａ_Ｎ１・Ｍ_ｚ…

【0081】

Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｉ、…、ＳＮは、それにより、個々の測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、…２、Ｎの測定信号である。各係数ａは、たとえば、基準系における測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、…４ｉ、４Ｎのそれぞれの位置とそれぞれの好ましい方向の向き、それぞれの測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、…、４ｉ、…Ｎの感度、および固定手段を通る力分流器（force shunt）による起こり得る信号損失など、複数のファクタに依存する。

【0082】

トルクＭ_ｚ、第１の横力成分Ｆ_ｘおよび第２の横力成分Ｆ_ｙのための式のそのようなセットを解くために、単一の平面にあるように位置合わせされた好ましい方向を有する少なくとも３つの測定要素４ａ、４ｂ、４ｃからの測定信号が、必要とされる。その上、好ましい方向のうちの少なくとも２つは、平行にも逆平行にも位置合わせされる必要がない。

【0083】

Ｎ＝３のこの説明される一般的なケース、換言すれば、３つの測定要素４ａ、４ｂ、４ｃを伴うケースの場合、上記で描写された式セットの解は、明らかである。さらなる測定要素が、測定システム１に加えられたならば、式のセットは、決定されるべき３つのパラメータＭ_ｚ、Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙを用いて過剰決定（overdetermine）されるが、測定精度は、なお一層改善され得る。

【0084】

Ｎ＝４の場合、式の４つの異なるセットＦ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）、Ｆ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４）、Ｆ（Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４）、Ｆ（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）が、構築され得る。決定されるべき個々のパラメータＭ_ｚ、Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙのために決定された値は、その場合、合計および平均され、換言すれば、４つの測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、…、４ｉ、…、４Ｎの場合には４で除算され得る。同様に、式Ｆ（Ｓ１、Ｓ２…、ＳＮ）の過剰決定セットが、最小化問題を介して解かれるように構築され得る。

【0085】

一般解が、式セットについて見つけられると、決定されるべきパラメータＭ_ｚ、Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙの計算は、行列乗算に低減され得る。これは、３つの行と、存在する測定信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…ＳＮと同数の列とを提供する。行列要素または係数は、それぞれ、決定されるべきパラメータＭ_ｚ、Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙに対する個々のセンサのそれぞれの寄与を描写する。

【0086】

【数1】

【0087】

曲げモーメントＭ_ｂｘおよびＭ_ｂｙは、その上、そのような分解を介して決定され得る。

【0088】

測定信号Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｉ、…、ＳＮの、決定されるべきそれぞれのパラメータＭ_ｚ、Ｆ_ｘ、Ｆ_ｙに寄与する成分への分解は、測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、…、４ｉ、…、４Ｎの位置、および好ましい方向の向きを知っていることを必要とする。

【0089】

幾何学的パラメータは、パワートレインテストベンチ１の設計図から、および測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、…、２ｉ、…、２Ｎの好ましい方向の知識から決定され得る。

【0090】

測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、…、４ｉ、…、４Ｎの好ましい方向の向きは、しかしながら、較正測定を使用して好ましい方向を測定することによって決定されてもよい。好ましくは、力センサ４、１１は、その目的で２つの平坦なプレートの間で締着される。後続のステップにおいて、知られている方向の外部横力が、適用される。測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、…、４ｉ、…、４Ｎの好ましい方向によってスパンされる平面における測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、…、４ｉ、…、４Ｎの好ましい方向は、導入された横力の大きさおよび方向に関して個々の測定信号Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｉ、…、ＳＮの大きさから決定され得る。

【0091】

個々の測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、…、４ｉ、…、４Ｎの好ましい方向が知られているとき、回転軸Ｄからの測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、…、４ｉ、…、４Ｎの距離は、定義されたトルクＭ_ｚを適用することと、個々の測定信号Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｉ、…、ＳＮを測定することとによって、そのような分解を介して決定され得る。

【0092】

図３中に描写されているように、決定されたベクトルＡ、ベクトルＢ、ベクトルＦの力に基づいて、曲げモーメントＭ_ｂｙ（ｚ）は、負荷ユニット１４の回転軸Ｄの方向における、すなわち、示されている基準系におけるｚ軸の方向におけるロケーションに応じて決定され得る。

【0093】

曲げ線ｗ_ｘ（ｚ）と曲げモーメントＭ_ｂｙ（ｚ）との間の関係は、それにより、以下の微分方程式、すなわち、

【数2】

に従い、それによって、Ｅは、弾性の係数であり、Ｊ_ｙは、測定配置の耐性の係数である。両方は、ともに、特定の軸系または特定の測定配置について一定である、いわゆるスケーリングファクタを形成する。スケーリングファクタは、それぞれの軸系もしくは軸セクションまたはそれぞれの測定配置の剛性および材料定数を考慮に入れる。

【0094】

微分方程式は、各ケースにおいて、多項式関数ｗ_ｘ（ｚ）によって解かれ得る。前記多項式関数ｗ_ｘ（ｚ）は、曲げ線を指し示す。それぞれの接続コンディションを組み込む、対応する複数の多項式ｗ_ｘ（ｚ）が、その場合、軸系の複数の軸セクション５ａ、５ｂについての結合された微分方程式セットｗ_ｘ（ｚ）”を解くとき、決定され得る。

【0095】

スケーリングファクタは、曲げ線ｗ_ｘ（ｚ）のための境界コンディションを指定することによって、実験的に決定され得る。図１ｃおよび図３中に描写されているケースは、たとえば、ｗ_ｘ（０）＝０およびｗ_ｘ（ａ）＝０の境界コンディションを示す。追加として、曲げ線についての角度不整合のための導関数は、いずれのケースでも、ｚ＝ａ＋ｂのポイントにおいてゼロ、換言すれば、ｗ’_ｘ（ａ＋ｂ）＝０である。スケーリングファクタは、その場合、駆動ユニット２および負荷ユニット１４の互いに異なる相対的な位置合わせにおける２つの力測定を通じて計算され得る。しかしながら、代替的に、スケーリングファクタは、軸系または測定配置のＦＥＭシミュレーションを介して推定されてもよい。

【0096】

図４は、描写された計算方法を介して決定された、図１ｃからの回転軸Ｄ、Ｄ’の純粋に角度の不整合（図４の上側部分）、および図１ｃからの回転軸Ｄ、Ｄ’の純粋に平行の不整合（図４の下側部分）についての２つの異なる曲げ線ｗ_ｘ（ｚ）を示す。各ケースにおいて、点線は、破線よりも大きい角度不整合および平行不整合における曲げ線を指し示す。

【0097】

もちろん、曲げ線ｗ_ｙ（ｚ）をもたらす別個のｙ方向における平行オフセットおよびｘ軸を中心とする回転による角度オフセットが、起こることもある。２次元曲げ線ｗ_ｘｙ（ｚ）が、その場合、重ね合わせによって計算され得る。前記重ね合わせは、好ましくは、それらの向きによるベクトルである曲げ線の加算であり、したがって、ベクトル加算である。

【0098】

図５～図７は、パワートレインテストベンチ１のさらなる例示的な実施形態を示す。これらの例示的な実施形態における１つまたは複数の力センサの配置が、図１の第１の例示的な実施形態に関して描写された配置からある程度まで著しく逸脱する場合でも、パワートレインの曲げモーメントおよび曲げ線の計算は、図３および図４を参照しながら上記で解説された計算方法に帰着（reduce）され得る。

【0099】

図５は、較正または印加試験に加えて不整合の検出が可能であるパワートレインテストベンチ１の第２の例示的な実施形態を示す。とりわけ、不整合は、テストベンチ動作とは無関係に検出され得る。

【0100】

数ある中で、パワートレインテストベンチ１は、図１中に示されているようにパワートレイン出力に回転可能に固定された様式で接続可能である負荷ユニット、すなわち、それぞれダイノ１４ａ、１４ｂを備える。

【0101】

パワートレインテストベンチ１は、好ましくは、軸系５ａ、５ｂの回転角を測定するように構成されたインクリメンタルエンコーダ６をさらに備える。インクリメンタルエンコーダ６の機能は、従来技術から知られており、とりわけ、それは、光電的に、磁気的におよび／または摺動接触によって、軸系５ａ、５ｂの回転角または回転角および／もしくは方向の変化を決定することができる。

【0102】

その上、パワートレイン１は、好ましくは、力センサ４を有し、力センサ４は、好ましくは、複数の圧電測定要素、すなわち、図１中の３つの圧電測定要素４ａ、４ｂ、４ｃを備える。測定要素４ａ、４ｂ、４ｃは、パワートレインテストベンチ１またはパワートレイン３の一部であり得る、図１に記載の例示的な実施形態における測定フランジ１２上に配置される。さらに好ましくは、ひずみゲージも、測定要素４ａ、４ｂ、４ｃとして使用され得る。

【0103】

測定フランジは、パワートレイン３の、第１の軸セクション５ａを第２の軸セクション５ｂに接続する。軸系５ａ、５ｂは、破線／点線によって図５中に指し示されている回転軸Ｄを中心として回転する。

【0104】

駆動ユニット２は、パワートレイン３のどの構成要素が、パワートレインテストベンチ１上でテストされるべきであるかに応じて、パワートレインテストベンチ１の構成部分である、またはパワートレイン３の構成部分である、の両方であり得る。

【0105】

図５中に示されている例示的な実施形態では、パワートレイン３は、駆動ユニット２、軸系５ａ、５ｂ、ディファレンシャル１３ならびに軸セグメント（参照番号なし）を備える。パワーの流れは、駆動ユニット２から第１の軸セクション５ａ、測定フランジ１２、第１の圧電力センサ、ディファレンシャル１３および軸セグメントを介して負荷ユニット１４ａ、１４ｂに伝達され得る。

【0106】

テストベンチ１は、駆動テストベンチ全体、パワートレインテストベンチ１の個々の要素および／またはさらにはパワートレイン３がその上に取り付けられるサポート装置１０をさらに備える。サポート装置１０は、それにより、たとえば、テストベンチホールのフロア上に個々の要素をサポートするための機械的構造を備えることができる。さらに好ましくは、サポート装置１０は、ベースプレートを備えるか、またはそのように設計され得る。

【0107】

図１中に示されている例示的な実施形態では、少なくとも駆動ユニット２および電力ユニット１４ａ、１４ｂが、サポート装置１０によってサポートされる。

【0108】

好ましくは駆動ユニット２によって生成されるパワーの流れは、図１中に示されている例示的な実施形態では、サポート装置１０から駆動ユニット２、パワートレイン３および負荷ユニット１４ａ、１４ｂを介してサポート装置１０にわたる力の流れを誘起する。サポート装置１０は、それにより、駆動ユニット２および負荷ユニット１４ａ、１４ｂをサポートするためのそれぞれの反力を提供する。

【0109】

測定要素４ａ、４ｂ、４ｃは、好ましくは、Ｆ平面、換言すれば、描写されている基準系のｘｙ平面に平行な平面において力を測定するように構成および設計される。第１の力センサ４は、好ましくは、圧電せん断効果を利用する圧電要素４ａ、４ｂ、４ｃを備える。示されている例示的な実施形態では、測定フランジ１２上の力またはそれぞれのトルクは、測定要素４ａ、４ｂ、４ｃの端面を介して圧電要素４ａ、４ｂ、４ｃに導入される。圧電要素４ａ、４ｂ、４ｃの端面は、それにより好ましくは、測定フランジ１２の表面に摩擦によって接続される。

【0110】

基準系のｘ方向および／またはｙ方向における測定フランジ１２上の力があるとき、圧電測定要素４ａ、４ｂ、４ｃは、したがって、圧電せん断効果を通じて、対応する測定信号を生成する。ｚ方向に作用するトルクが、測定フランジ１２に印加されたとき、同様のことが当てはまる。

【0111】

代替または追加として、測定要素４ａ、４ｂ、４ｃは、第１の面Ｆに対して垂直に力測定を実現することができる。その目的で、測定要素４ａ、４ｂ、４ｃは、好ましくは、圧電縦効果または圧電横効果を利用する。力が、第１の面Ｆにおいて、ならびにそれに対して垂直に、の両方で測定されるとき、好ましくは、ｚ方向の力を測定することが可能な測定要素、ならびにｘ平面またはｘｙ平面において力を測定することが可能な測定要素、の両方がある。さらに好ましくは、測定要素４ａ、４ｂ、４ｃの各々は、力流に関して直列に接続された少なくとも２つの圧電要素を備え、それによって、第１の圧電要素は、圧電せん断効果を利用し、第２の圧電要素は、圧電横または縦効果を利用する。

【0112】

図６は、軸系の不整合がテストベンチ動作中にそれを用いて検出され得る、テストベンチ１の第３の例示的な実施形態を示す。

【0113】

図６からの第３の例示的な実施形態のテストベンチ１と図５からの第２の例示的な実施形態のテストベンチ１との間の実質的な差異は、力センサ１１が、駆動ユニット２と負荷ユニット１４ａ、１４ｂとの間のパワー流中に配置されず、そうではなく、サポート装置１０と駆動ユニット２との間に配置されることである。

【0114】

この配置を通して、第１の力センサ４は、サポート装置１０が、軸系５と駆動ユニット２との間のトルクを受けて駆動ユニット２上に作用させる反力を測定する。

【0115】

力センサ１１は、それにより好ましくは、回転軸Ｄの軸方向に、図６中に描写されているように、サポートされ得る。しかしながら、駆動ユニット２も等しく、図１ａ、図１ｂまたは図７に記載の上面図中に示されているように、力センサ１１によって側方に、下方にまたは上方にサポートされ得る。圧電測定要素１１ａ、１１ｂ、１１ｃが、駆動ユニット２とどのように係合するかに応じて、圧電せん断効果を有する要素、圧電縦もしくは横効果を有する要素、または図５を参照しながら上記で解説されたように２つの異なる効果を有する要素が、その場合、採用される。

【0116】

また、図６に記載の例示的な実施形態では、力は、好ましくは、平面Ｃ、Ｄにおいて、および／またはＧ、Ｈ平面に対して垂直に測定される。

【0117】

図５に記載の第２の例示的な実施形態を、図６に記載の第３の例示的な実施形態と組み合わせることも可能である。たとえば、第２の例示的な実施形態は、したがって、さらなる圧電力センサがその上に配置された測定フランジ１２を有することもできる。この第２の圧電力センサは、その場合、力および／またはモーメントを測定するための第２の平面Ｆを定義することができる。

【0118】

その上、負荷ユニット１４ａ、１４ｂ上の反力を測定するためのさらなる圧電力センサが存在し得、これらのさらなる圧電力センサも、好ましくは、サポート装置に対して、とりわけグランドまたはベースプレート１０に対してそれぞれの負荷ユニット１４ａ、１４ｂをサポートすることができ、それにより、負荷ユニット１４ａ、１４ｂとサポート装置１０との間の反力は、同様にこの場合にも測定され得る。

【0119】

軸系５中の力を直接的に測定することと比較して、図６に記載の反力の測定は、それぞれの力センサ４が、軸系５の慣性モーメントおよび運動量に対して影響を有しないという利点を有する。

【0120】

軸系の不整合がそれによって検出され得るパワートレインテストベンチの第４の例示的な実施形態が、図７中に示されている。

【0121】

パワートレイン３は、適用可能なとき、ただ１つの軸系５ならびに１つの駆動ユニット２を備える。図１に記載のテストベンチの第１の例示的な実施形態とは対照的に、サポート装置１０に対する負荷ユニット１４ならびに駆動ユニット２の両方の反力が、好ましくは、負荷ユニット１４上の少なくとも１つの測定平面Ａ、Ｂについて、および駆動ユニット２上の少なくとも１つの測定平面Ｇ、Ｈについて測定される。

【0122】

しかしながら、図５および図６に記載の例示的な実施形態の場合と同様に、第１の例示的な実施形態による、または第２の例示的な実施形態によるパワートレイン１も、さらなる要素、特に、ギア機構またはディファレンシャル、軸セグメントなどを備えることができる。

【0123】

しかしながら、それは、２つの異なる測定方向、とりわけ２つの互いに直交する測定方向が可能であるように、力流に関して直列に接続された２つの要素を備えるようにそれぞれの力センサ４、１１がこの例示的な実施形態において提供されてもよい。とりわけ、これらの測定方向は、ｙ方向およびｘ方向において位置合わせされ得る。ｚ方向における力は、力センサ４、１１の測定要素における第３の圧電要素を通じて測定されてもよい。

【0124】

図８は、図１、図５、図６または図７に記載のパワートレインテストベンチ１、またはパワートレインテストベンチ１を制御するように構成された別個の制御ユニットの詳細を示す。

【0125】

信号処理デバイス７は、軸系５；５ａ、５ｂの不整合の検出のための力測定の測定値または測定値プロファイルを分析するように構成された手段８と、不整合を最小限に抑えるために負荷ユニットまたは駆動ユニットの位置補正のための目標値を決定するための手段９と、目標値を出力するための手段１０、とりわけインターフェースとを備える。さらに好ましくは、信号処理デバイス７は、出力された目標値に基づいて調整デバイス１２ａ、１２、１２ｃを制御する手段１５を備える。信号処理デバイス７は、力センサの測定要素４ａ、４ｂ、４ｃ、ならびに調整デバイス１２ａ、１２、１２ｃ、の両方に信号接続される。

【0126】

上記で説明された例示的な実施形態は、例にすぎず、決して保護、適用および構成の範囲を限定することを意図されない。そうではなく、上記の説明は、少なくとも１つの例示的な実施形態を実装するためのガイドラインを当業者に提供するものであり、それによって、様々な改変が、特に説明された構成要素の機能および配置に関して、それの、および特徴の等価な組合せの特許請求の範囲から生じた保護の範囲から逸脱することなく行われ得る。とりわけ、個々の例示的な実施形態は、とりわけパワートレインテストベンチまたは測定配置に関して、互いに組み合わせられ得る。したがって、とりわけ、図５、図６および図７のパワートレインテストベンチの例示的な実施形態は、調整デバイス１２ａ、１２ｂ、１２ｃをも備えることができる。説明された方法１００の一連の作業ステップは、描写されたものから逸脱することもできる。同じように、特に軸に関する力測定は、ひずみゲージに基づくセンサを通じて実現され得る。

【符号の説明】

【0127】

１ パワートレインテストベンチ
２ 駆動ユニット
３ パワートレイン
４ 第１の圧電力センサ
４ａ、４ｂ、４ｃ 圧電測定要素
５、５ａ、５ｂ 軸系
６ インクリメンタルエンコーダ
７ 信号処理デバイス
８、９、１０、１５ 信号処理デバイスの手段
１１ 第２の圧電力センサ
１２ 測定フランジ
１３ ディファレンシャル／ギア機構
１４、１４ａ、１４ｂ 負荷ユニット

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】