説明

トルク計測装置の較正を行うための方法および装置

【課題】
テストベンチ環境における正確性に対する高い要求を満たすために、トルク計測装置の較正を行うための方法および装置を提供し、これによって較正過程を極めて簡単、柔軟かつ正確に実施し、そして同時に安全への要求も満足することができるようすること。
【解決手段】
これに対して、トルク計測装置3が、駆動兼負荷装置2と接続され、回転数コントローラー10に0RPMより大きな目標回転数nsollが予め定められ、その際回転数コントローラー10が目標トルクTsollを発生させ、この目標トルクが予め定められたコントロールトルク制限Tmaxによって上方に向かって制限され、そしてこのように制限された目標トルクが、駆動兼負荷装置2にコントロールトルクTstellとして予め定められる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、駆動兼負荷装置と接続されるトルク計測装置を較正するための方法および装置であって、トルク計測装置により計測されたトルクと基準計測装置により計測されたトルクが較正のために比較される方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えばトランスミッション、駆動トレイン、内燃機関等のような車両のコンポーネントまたは車両のためのテストベンチ上では、被検体が、いわゆるダイナモメータ(Dyno)のような駆動兼負荷装置によって駆動されまたは負荷をかけられ、被検体のための所定の運転状態がシミュレートされる。このため、様々な計測値の検出を行うよう、通常多数のセンサーが使用される。特に、そのようなテストベンチ設備では、回転数センサーやトルクセンサーも使用される。回転数が、多くの方法によって極めて正確に計測されることが可能である一方、トルクの計測のためには、トルク計測装置としていわゆるトルク計測フランジ(Drehmomenten-Messflansche)がしばしば使用される。このトルク計測フランジは、ダイナモメータの被動軸と被検体の駆動軸の間に設けられる。揺動して支承されるダイナモメータもまた公知である。このダイナモメータでは、トルク計測装置として例えば屈曲センサー(Biegebalken)またはロードセル(Loadcell)が使用され、これらがステータと装置ハウジングの間の力を計測し、これによって有効なトルクを推定する(rueckschliessen)ことが可能である。トルク計測装置は、しかしながら、正確な計測を行うために較正されなければならない。較正は、進行する運転中も定期的に繰り返されなければならない。このため先行技術には、例えばトルク計測フランジ、屈曲センサー、またはロードセルのようなそのようなトルク計測器を較正することができる多くの方法が存在する。
【0003】
軸に固定された一つのレバーに所定の間隔を有して所定の重量が設けら、これによってある定義されたトルクが発生され、このトルクがトルク計測装置によって検出される較正レバーが、頻繁に用いられる。計測値と、もたらされる値との間の差を求めることによりトルク計測装置は結果として較正されることができる。これに対する例は例えば特許文献1に記載される。このような較正レバーによって、しかし、曲げおよびせん断力が常にもたらされ、これらが計測結果を狂わせるおそれがある。
【0004】
特許文献2から一つの較正装置が公知である。この較正装置においては、一つの電動モーターが、トランスミッションを介してトルク計測機器(ここではトルク計測フランジ)と接続されている。これによって較正のために電動モーターとトランスミッションを介して所定のトルクがもたらされ、このトルクはトルク計測機器によって計測される。その際較正のために、ダイナモメトリックブレーキ(Leistungsbremse)が、ブロックされなければならない。しかしこの較正装置はまた、構造上も複雑であり、かつその大きさおよび重量のために取扱いが困難である。
【0005】
工作機械の駆動モーターを、トルク計測装置の較正のためのトルクをもたらすため自体に使用する別の工作機械が、例えば特許文献3から公知である。もちろん工作機械においては本質的により低い正確性が要求される。このためここでは、ねじスピンドル上でナットがストッパーに至るような所定の回転数のみしか設定されず、これによって所定のトルクが調整され、このトルクがトルク計測装置と基準計測装置によって計測され、そして続いて較正のために比較されることができる。ここではしかし、任意の正確な較正トルクを調整することは不可能であり(そして必要もない)。
【0006】
テストベンチ環境では、しかしながら高い正確性の要求がみたされなければならない。テストベンチの適用状況にとって十分な正確性のためのトルク計測装置の較正のために、トルクは、計測の間(または較正の間)、適切な形で調達されなければならない。較正するトルク計測装置のヒステリシスを定めることができるよう、そしてこれらを破壊しないよう、調達されるトルクは可能な限り少ない偏差(Welligkeit)を有している必要があり、そしてできるだけオーバーシュートを有さない必要がある。その上、トルク計測装置は、通常、ただ一つのトルクでもってのみ較正されるというのではなく、所定の較正領域で較正され、これによって、(できる限り)任意の較正トルクが設定されなければならないということが必要となる。特にテストベンチの環境では、所定の安全対策も施されなければならない。例えば、ダイナモメータは、軸破損の際には、コントロールされずにさらに動作を続けるということがあってはならず、すぐに停止されなければならない。よって、較正のために駆動モーターによって駆動モーターに単にトルクを与えるというのは、駆動モーターが、軸破損の際にコントロールされずに解放運転されてしまうので、十分ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】国際特許出願第WO 2006/099641A1号明細書
【特許文献2】独国特許出願公開第DE102007040106A1号明細書
【特許文献3】米国特許第US4483177号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の課題は、簡単に構築され、十分に正確であってそしてまた簡単に取り扱うことができ、較正トルクの柔軟な設定を可能とし、かつ安全に対する要求を満たす、トルク計測装置の較正を行うための方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この課題は、発明に従い 駆動兼負荷装置が、回転不能に設けられた基準計測装置と接続されており、回転数コントローラーに0RPMより大きな目標回転数が予め定められ、そして回転数コントローラーが目標トルクを発生し、この目標トルクが予め定めることが可能なコントロールトルク制限部によって上方に向かって制限され、かつこのように制限された目標トルクが、駆動兼負荷装置にコントロールトルクとして予め定められることによって解決される。これによって設定された要求、つまり0Nmから±TDyno_Maxの間の任意に調整可能な較正トルク、コントロールトルクTstellの設定による高い正確性、および軸破損の際に駆動兼負荷装置がコントロールされずに過回転することに対する安全機能が満たされる。その際、回転数コントローラーは、必要な安全性のために使用される、というのはこれは、軸破損の際に目標トルクをすぐに減少し、そして回転数を、目標回転数の調整された値、好ましくは低い値を超えて上昇することができなくし、そしてコントロールトルク制限部は較正領域の調整のために十分な正確性をもっているからである。それだけでなくさらに、本発明に係る装置はまた、簡単に取り扱うことができ、トルク計測装置の迅速な較正を可能とする。
【0010】
高い周波数のトルク成分が弱められる(gedaempft)とき、較正の正確性はさらに向上される。
【0011】
好ましくは、較正の結果は、駆動兼負荷装置のコントロールユニットのパラメータを変更するためにも使用される。これによって駆動兼負荷装置は、予め定められたコントロールトルクの調整に関してさらに正確となる。よって較正の正確性は同様に向上されることが可能である。
【0012】
本発明を、以下に、例示的であって有利な実施形を示すが、限定することはない図1に基づき詳細に説明する。この図1は、トルク計測フランジの例における、本発明に従う較正装置の簡略的図を示す。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】駆動兼負荷装置2(ダイナモ)を有するテストベンチ1の図
【発明を実施するための形態】
【0014】
図1には、駆動兼負荷装置2(ダイナモメータ(Dyno))を有するテストベンチ1が簡略的に示されている。駆動兼負荷装置2の軸4上には、トルク計測装置3、例えばトルク計測フランジ(Messflansch)が設けられている。通常運転の際、駆動兼負荷装置2は、接続軸7を介して、例えば内燃機関、トランスミッションや駆動トレインのような被験体と接続されている(ここでは図示されていない)。トルク計測装置3を較正するために、被験体は取り除かれ、駆動兼負荷装置2は、接続軸7を介して基準計測装置6と接続される。この基準計測装置は、例えば抑止ユニット9(例えば単なる支柱)を使って回転不能に配置されている。較正のために、駆動兼負荷装置2はコントロールトルクTstellを前もって定められる。このコントロールトルクは、基準計測装置6の回転不能なサポート部によって、トルク計測装置3にも基準計測装置6にも至り(anliegt)そして計測されることができる。計測値の比較により、トルク計測装置3は適当に較正されることが可能である。較正のために、コントロールトルクTstellは、通常、較正範囲の内側で地味なステップで変化される。
【0015】
同等に、較正は、揺動して支承される駆動兼負荷装置2において行われ、その際ここで基準計測装置6は、駆動兼負荷装置2の軸4と接続されていることが可能である。
【0016】
駆動兼負荷装置2に較正のためのコントロールトルクTstellを予め定めるために、回転数コントローラー10が設けられ、この回転数コントローラーには、回転数センサー8を介して駆動兼負荷装置2の実際回転数nistが付与される。さらに回転数コントローラー10の入力部には、目標回転数nsollが付加される。この目標回転数は0RPMより大きい。好ましくは、目標回転数nsollとして、およそ1から10RPMといった極めて低い回転数が予め定められる。回転数コントローラー10は出力部に、目標トルクTsollを発生し、しかしこの目標トルクは駆動兼負荷装置2に直接は前もって定められず、コントロールトルク制限ユニット11に与えられる。コントロールトルク制限ユニット11は、例えば制御ユニット12(例えばテストベンチ制御ユニットまたは較正制御ユニット)によって最大トルクTmaxを予め定められ、入力・目標トルクTsollを上方で所定の最大トルクに制限する。このようにして制限された目標トルクは、その後、駆動兼負荷装置2に目標トルクTsollとして予め定められ、この駆動兼負荷装置はこれをその後、例えば適切な制御装置を有する周波数変換器のような付設されたコントロールユニット13でもって調整する。
【0017】
駆動兼負荷装置2は、回転不能な基準計測装置6を介して固定されているので(nist=0)、回転数コントローラー10は目標回転数設定nsoll>0に基づいて極めて迅速に(調整されたコントロールダイナミクスに応じて)飽和状態へと至り、そしてその出力においてコントローラーによって予め定めることが可能な最大の目標トルクTsollを出力する。コントロールトルク制限部によって、駆動兼負荷装置2に所定の目標トルクTsollが予め定められることが可能である。よって、最大トルクTmaxの変更によって、一つの較正作動サイクルのために、様々なコントロールトルクTstellを極めて簡単に予め定めることができる。
【0018】
較正のために、トルク計測装置3と基準計測装置6によって計測された値は、制御ユニット12内で比較され、それに続いてトルク計測装置3は、ばらつきに応じて較正されることができ、これは例えばトルク計測装置3の所定の調整可能なパラメーターまたは、その計測若しくは評価エレクトロニクス、または計測若しくは評価ソフトウェアを変更することによる。
【0019】
軸破損の場合には、駆動兼負荷装置2の回転数はきわめて急速に上昇する、というのは(いまや制限なく空転する)駆動兼負荷装置2が(nist≠0)、予め定められたコントロールトルクTstellを調整しようとするからである。予め定められた目標回転数nsollが到達されるかまたは越えられると、回転数コントローラー10は、しかしながら目標モーメントTsollを(調整された目標モーメント制限より下方に)減少し、これによって目標モーメント設定は、駆動兼負荷装置2に受け取られ、そして駆動よび付加装置2は急激にストップされ、これによって軸破損の際に駆動兼負荷装置2がコントロールされずに過回転(Wegdrehen)することが回避される。このため目標回転数nsollは、好ましくは極めて小さい値、およそ1から10RPMの範囲にあるよう、予め定められる。
【0020】
較正過程の結果は、駆動兼負荷装置2の予め定めた目標トルクTstellの調整に関する正確性を改善するためにもまた使用されることができる。このため、例えば較正結果が援用され、コントロールユニット13内の一または複数のパラメーター、例えば周波数変換機のパラメーターが自動的に変更され、駆動兼負荷装置2が基準計測装置6に関してより正確、例えばより一次的となる。そのような最適化の問題は、例えばコントロールユニット13または請求制御ユニット12内に組み込まれることが可能な、十分に公知である数学的方法によって解決されることが可能である。
【0021】
駆動兼負荷装置2とトルク計測装置3(または基準計測装置6)の間で、またはトルク計測装置3と基準計測装置6の間、または基準計測装置6と抑止ユニット9の間には、振動緩和器としての減衰装置5、例えば一段のフライホイールが設けられることが可能であり、この減衰装置は、高い周波数のトルク成分(Anteile)を緩和し、低い周波数のトルクを通過させる。これによって、較正過程中の、望まれていない高い周波数のトルク振動が妨げられ、これにより較正がより正確となる。
【符号の説明】
【0022】
1 テストベンチ
2 駆動兼負荷装置(ダイナモメータ)
3 トルク計測装置
4 軸
5 減衰装置
6 基準計測装置
7 接続軸
8 回転数センサー
9 抑止ユニット
10 回転数コントローラー
11 コントロールトルク制限部
12 制御ユニット
13 コントロールユニット

【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動兼負荷装置(2)と接続されるトルク計測装置(3)を較正するための方法であって、トルク計測装置(3)により計測されたトルクと基準計測装置(6)により計測されたトルクが較正のために比較される前記方法において、
駆動兼負荷装置(2)が、回転不能に設けられた基準計測装置(6)と接続されており、回転数コントローラー(10)に0RPMより大きな、好ましくは1から10RPMの範囲にある目標回転数(nsoll)が予め定められ、そして回転数コントローラー(10)が目標トルク(Tsoll)を発生し、この目標トルクが予め定めることが可能なコントロールトルク制限によって上方に向かって制限され、そしてこのように制限された目標トルクが、駆動兼負荷装置(2)にコントロールトルク(Tstell)として予め定められることを特徴とする前記方法。
【請求項2】
高い周波数のトルク成分が弱められることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
較正の結果が、駆動兼負荷装置(2)のコントロールユニット(13)のパラメーターを変更するために使用され、駆動兼負荷装置(2)が、予め定められるコントロールトルク(Tstell)の調整に関してより正確となることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
【請求項4】
駆動兼負荷装置(2)と接続されるトルク計測装置(3)を較正するための装置であって、基準計測装置(6)が設けられており、トルク計測装置(3)によって計測されたトルクと、基準計測装置(6)によって計測されたトルクが、較正のために制御ユニット(10)内で比較される前記装置において、
基準計測装置(6)が、抑止ユニット(9)を用いて位置固定に設けられており、駆動兼負荷装置(2)と接続されていること、回転数コントローラー(10)が設けられており、この回転数コントローラーに0RPMより大きく、好ましくは1から10RPMの範囲にある目標回転数(nsoll)が予め定められ、そしてこれが出力として目標トルク(Tsoll)を発生させること、目標トルク制限ユニット(11)が、入力として目標トルク(Tsoll)および出力として制限された目標トルクを有して設けられていること、および駆動兼負荷装置(2)のコントロールトルク(Tstell)として制限された目標トルクが設けられていることを特徴とする前記装置。
【請求項5】
トルク計測装置(3)が、駆動兼負荷装置(2)の軸(4)に設けられており、そして基準計測装置(6)が接続軸(7)によってトルク計測装置(3)と接続されていることを特徴とする請求項4に記載の装置。
【請求項6】
基準計測装置(6)が、駆動兼負荷装置(2)の軸(4)に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の装置。
【請求項7】
駆動兼負荷装置(2)とトルク計測装置(3)の間に、または駆動兼負荷装置(2)と基準計測装置(6)の間に、またはトルク計測装置(3)と基準計測装置(6)の間に、または基準計測装置(6)と抑止ユニット(9)の間に、減衰装置(5)が設けられていることを特徴とする請求項5または6に記載の装置。


【図1】
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【公開番号】特開2011−145293(P2011−145293A)
【公開日】平成23年7月28日(2011.7.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−4615(P2011−4615)
【出願日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【出願人】(398055255)アー・ファウ・エル・リスト・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング (30)