Isolierung des Verbrennungsimpulses:
Antriebswellen für Motorenprüfstand für Forschung und Entwicklung von Verbrennungsmotoren und Hybridfahrzeugen
Das Drehmomentwelligkeit eines hochverdichteten Diesel- oder Hochleistungsbenzinmotors kann eine Standard-Kardanwelle innerhalb von Minuten zerstören. Wir entwickeln hochdämpfende, hitzebeständige Verbindungen speziell für die anspruchsvollen Bedingungen niederländischer Antriebsstrangtests.
Die „unsichtbaren“ Vibrationen, die töten – Testdaten
Betritt man eine beliebige Motorenprüfzelle auf dem Automobilcampus in Helmond, kann man fast fühlen Die Luftdruckänderung, wenn ein Schwerlast-Dieselmotor sein maximales Drehmoment erreicht. Aber für uns Antriebswelleningenieure ist nicht der Lärm das eigentliche Ereignis – sondern die Drehmomentwelligkeit.
Wir haben es immer wieder erlebt: Ein Betriebsleiter kauft eine handelsübliche Kardanwelle nach dem Motto „Stahl ist Stahl“. Er schließt einen 4-Zylinder-Prototypmotor an einen Wechselstrom-Leistungsprüfstand mit hoher Massenträgheit an. Im Leerlauf scheint alles in Ordnung. Doch sobald die Drehzahl auf 1800 U/min steigt, spielen die Drehmomentsensoren verrückt, und die Sicherheitskupplungen brechen.
Warum? Weil ein Verbrennungsmotor kein gleichmäßiges Drehmoment erzeugt. Er liefert ruckartige Impulse. Jede Zündung ist ein einzelnes Ereignis, das einen Torsionsimpuls erzeugt. Ist die Steifigkeit Ihrer Antriebswelle zu hoch (wie bei Standardstahl), werden diese Impulse direkt auf den Prüfstand übertragen, oder schlimmer noch: Die Eigenfrequenz der Welle stimmt mit der Zündfrequenz überein. Das ist Resonanz. Und unserer Erfahrung nach ist Resonanz nichts anderes als ein schickes Wort für „teures, gebrochenes Metall“.
Die Gestaltung der „weichen“ Verbindung
Um im Prüfstand zu bestehen, muss eine Antriebswelle mehr als nur ein Sender sein; sie muss auch als Filter fungieren. Im Folgenden erklären wir, wie wir die physikalischen Gegebenheiten angehen.
1. Subkritische Abstimmung
Der Trick besteht darin, den Resonanzpunkt zu verschieben. unten Ihr Testbereich. Durch den Einsatz hochflexibler Elastomerkupplungen senken wir die Eigenfrequenz des Systems unter die Leerlaufdrehzahl des Motors. Das bedeutet, dass Sie die Resonanzfrequenz beim Startvorgang nur einmal kurz durchlaufen und anschließend in einem sicheren, schwingungsisolierten Bereich arbeiten.
2. Hitzebeständigkeit (130°C+)
Die meisten Gummisorten schmelzen oder härten aus, wenn sie nur wenige Zentimeter von einem Turbolader-Abgasrohr entfernt sind. Wir verwenden hochentwickelte Elastomere wie HNBR (hydrierter Nitril-Butadien-Kautschuk) oder Silikonformulierungen. Diese behalten ihre Dämpfungseigenschaften (Verlustfaktor) auch dann bei, wenn die Umgebungstemperatur im Schutzbereich 120 °C oder 130 °C erreicht, was in kompakten Prüfzellen üblich ist.
3. Hybride Komplexität
Die Erprobung von Hybridantrieben in den Niederlanden bringt eine neue Herausforderung mit sich: das ständige An- und Abschalten. Die Antriebswelle wird dabei tausendfach schnell hintereinander betätigt. Um dieser Belastung standzuhalten und ein Ablösen des Gummis unter der Belastung der sofortigen elektrischen Drehmomentunterstützung zu verhindern, verstärken wir die Verbindung zwischen dem Elastomer und der Metallnabe.
Das „Truck Killer“-Projekt in Eindhoven
Die Herausforderung: Ein führender Hersteller von Schwerlastwagen in der Region Eindhoven nahm einen neuen Dauerlaufprüfstand für seine Euro-7-konformen Sechszylindermotoren in Betrieb. Alle 50 Teststunden brachen die Standard-Kreuzgelenkwellen. Die Vibrationen waren so stark, dass sie Fehlercodes des Motorsteuergeräts auslösten.
Die Diagnose: Unsere Servicetechniker analysierten die Torsionsschwingungsdaten. Dabei stellten wir fest, dass die verwendete Standard-Stahlwelle eine Eigenfrequenz von 65 Hz aufwies. Die Zündfrequenz 3. Ordnung des Motors bei 1300 U/min (maximales Drehmoment) betrug exakt 65 Hz. Der Motor befand sich also im kritischen Drehzahlbereich.
Die Lösung: Wir haben eine maßgeschneiderte Lösung entwickelt. Ever-Power TVD-Serie Die Welle verfügt über eine zweistufige Silikonkupplung. Wir haben die dynamische Steifigkeit so abgestimmt, dass die Eigenfrequenz auf 18 Hz (deutlich unter Leerlaufdrehzahl) sinkt. Zusätzlich haben wir ein lokales Hitzeschilddesign verwendet.
Das Ergebnis: Die neue Welle hat über 3.500 Stunden Dauerbelastungstests absolviert. Das auf den Prüfstand übertragene Drehmomentwelligkeit wurde durch 85% reduziert, was zu präziseren Messdaten und einer kürzeren Projektlaufzeit führte.
Reduzierung des Drehmomentwelligkeit
Erreichte Laufzeit in Stunden
Technische Daten: Serie TVD-Kupplung
Die folgenden Daten stellen unseren Standardbereich für Motorenprüfstandanwendungen dar. Kundenspezifische Steifigkeitsanpassungen gehören zu unserem Standard-Ingenieurservice.
| Parameter | Spezifikationsgrenze |
|---|---|
| Nenndrehmoment (Tkn) | 200 Nm – 60.000 Nm |
| Maximales Vibrationsdrehmoment (Tkmax) | 3,0 x Tkn (Transient) |
| Dynamische Torsionssteifigkeit (CTdyn) | Anpassbar (materialabhängig) |
| Dämpfungsfaktor (Ψ) | 0,7 – 1,6 (Hohe Dämpfung) |
| Maximale Betriebstemperatur | 100 °C (Standard) / 130 °C (Hochtemperatur-HNBR) |
| Drehzahl | Bis zu 8.000 U/min (größenabhängig) |
| Fehlausrichtungskapazität | Winkel: 2° | Axial: ±4 mm | Radial: 1,5 mm |
| Optionen für Elastomermaterialien | Naturkautschuk, Silikon, Polyurethan, HNBR |
| Flanschverbindung | SAE-Schwungrad (SAE 11,5, 14 usw.) auf DIN-Flansch |
Benötigen Sie eine Torsionsschwingungsberechnung (TVC)?
Raten Sie nicht. Senden Sie uns Ihre Massen-Elastizitäts-Daten und die Dyno-Trägheit Ihres Motors. Wir simulieren das System und bestimmen die exakt benötigte Shore-Härte.
Von der Berechnung bis zum Guss: Unser Prozess
Wir agieren nicht nur als Vertriebshändler. Wir sind Hersteller mit umfassenden Forschungs- und Entwicklungskapazitäten. Dadurch können wir Folgendes anbieten: Anpassungsdienste Das können Kataloganbieter von Standardware einfach nicht erreichen.
- Kundenspezifische Gummimischung: Durch Anpassen der Shore-Härte des flexiblen Elements lässt sich die Resonanzfrequenz um bis zu 5 Hz verschieben.
- Schwungradadapter: Sie müssen einen Prototypmotor mit nicht standardmäßigem Schraubenmuster an einen Horiba- oder AVL-Prüfstand anschließen? Wir fertigen kundenspezifische Adapterplatten per CNC-Maschine in unserer eigenen Werkstatt.
- Geschwindigkeit: Während andere für eine kundenspezifische Kupplung 14 Wochen angeben, kann unsere flexible Fertigungslinie teststandfertige Prototypen in 4-6 Wochen liefern.
Weltweit führende Hersteller: Top 10 der Hochleistungskupplungshersteller (2025/2026)
Im spezialisierten Bereich der Motorenprüfung und der Dämpfung von Drehschwingungen setzen diese Unternehmen weltweit Maßstäbe. Wir sind stolz darauf, zu den Innovatoren zu gehören, die die Branche voranbringen.
- Vulkan-Kopplungen (Deutschland) – Marktführer im Bereich Dämpfungssysteme für Schiffe und die Schwerindustrie.
- CENTA (Rexnord) (Global) – Bekannt für ihre Centaflex-Serie im Bereich der Leistungsprüfstandanwendungen.
- Ever-Power Transmission (Global) – Schnell aufsteigender Marktführer für kundenspezifische Hochgeschwindigkeits-Testbench-Lösungen.
- Voith Turbo (Deutschland) – Hochleistungsfähige hydrodynamische und mechanische Dämpfung.
- HZPT (Hangzhou Power Transmission) – Unser strategischer Partner, spezialisiert auf modulare Schächte für Landwirtschaft und Industrie.
- Reich-Kupplungen (Germany) – Hochspezialisierter Hersteller von Gummikupplungen.
- KTR Systems (Deutschland) – Bekannt für die Rotex- und BoWex-Serien.
- EP-Übertragungsgruppe – Unsere spezialisierte Abteilung für Getriebe und Präzisionsantriebe.
- Stromag (Altra Motion) – Experten für schaltbare Kupplungen und Verbindungsstücke.
- May Power Transmission – Sicherheitskupplungen und Drehmomentbegrenzer.
Häufig gestellte Fragen
Von niederländischen Prüfingenieuren
Bei der Auswahl geht es nicht nur um das Drehmomentvermögen; es geht auch um Berechnung von Torsionsschwingungen (TVC)Sie müssen eine Kopplungssteifigkeit wählen, die die Eigenresonanzfrequenz des Systems unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Motors (üblicherweise < 600 U/min) platziert. Falls Sie sich unsicher sind, senden Sie uns bitte die Massenelastizitätsdaten Ihres Motors. Unsere Ingenieure berechnen dann die erforderliche dynamische Steifigkeit (CTdyn) für Sie.
Die Kosten variieren je nach Drehmoment und Elastomerart. Eine standardmäßige flexible Welle mit 500 Nm Drehmoment kostet etwa zwischen 600 € und 1.200 €Während eine drehmomentstarke (10.000 Nm) Einheit für einen Prüfstand für Schwerlast-Lkw-Motoren im Bereich von 3.500 € bis 8.000 €Wir bieten direkten DDP-Versand nach Rotterdam, Eindhoven und Amsterdam mit typischen Lieferzeiten von 3-5 Wochen an.
Ja, aber Sie müssen die Umgebungstemperatur angeben. Standardmäßige Naturkautschukkupplungen zersetzen sich oberhalb von 80 °C. Für Anwendungen in der Nähe von Turboladern oder Abgaskrümmern, wo Temperaturen von über 120 °C auftreten, spezifizieren wir HNBR oder Silikon Elastomere. Optional bieten wir auch Hitzeschilde aus Aluminium an, um die Strahlungswärme vom Gummielement abzulenken.
Absolut. Uns ist bekannt, dass Motoren mit SAE-Schwungradgehäusen (SAE 1, 2, 3) und Schwungrädern (SAE 11,5, 14, 18) ausgestattet sind, während Prüfstände häufig DIN-Kardanflansche verwenden. Wir fertigen präzisionsgefertigte Adapterplatten und Distanzstücke, um diese Lücke zu schließen und so eine perfekte Rundlaufgenauigkeit und damit verbundene Vibrationen zu gewährleisten.
Hybridtests sind extrem anspruchsvoll. Das sofortige Drehmoment der E-Maschine im Anlass- oder Boost-Modus erzeugt Stoßbelastungen. Für Hybridanwendungen empfehlen wir daher eine Servicefaktor (K) von mindestens 2,5 bis 3,0 auf das Nenndrehmoment. Dadurch wird sichergestellt, dass die Verbindung zwischen Gummi und Metall während der Tausenden von Start-Stopp-Zyklen, die typisch für einen WLTP-Prüfzyklus sind, nicht vorzeitig ermüdet.
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