DD212806A5

DD212806A5 - Einrichtung zur bestimmung der leistung von brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DD212806A5
Application number: DD25518083A
Authority: DD
Inventors: Laszlo Janosi; Gyoergy Komandi; Lajos Laib; Laszlo Banki; Laszlo Szombathelyi
Original assignee: Rekard Gyoeri Mezoegazdasagi G
Priority date: 1982-09-29
Filing date: 1983-09-28
Publication date: 1984-08-22
Also published as: FR2533698A1; DE3333950C2; DE3333950A1; FR2533698B1; CH662184A5; CS708983A2; CS258465B2; HU185575B; YU194283A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte, mobile Mess- und Pruefeinrichtung mit der die vom Motor eines Traktors oder eines Nutzkaftfahrzeuges (LKW) abgegebene Leistung bzw. das Drehmoment gemessen werden kann. Mit der Einrichtung werden unverfaelschte Messergebnisse hoher Repraesentants gewonnen, wobei dieselbe ohne hohen Aufwand auch in kleineren Service-Stationen und Reparaturbetrieben einsetzbar ist. Das Wesen der Erfindung besteht in einem verbesserten konstruktiven Aufbau, wobei der Uebersetzungsantrieb und die hydraulische Bremseinheit in einem gemeinsamen Gehaeuse angeordnet sind, das unter Zwischenhaltung von Kraftmessdosen in einem Gestell verstellbar angebracht ist und als Arbeitsmedium Wasser verwendet wird, das durch die Bremseinheit hindurchstroemt.

Description

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Einrichtung zur Bestimmung der Leistung von Brennkraftmaschinen

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bestimmung der Leistung von Brennkraftmaschinen, insbesen- dere für Motoren von Traktoren und Nutzkraftfahrzeugen (LKW). '

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Bei der diagnostischen Prüfung von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Traktoren-Motoren ist die Messung des vom Motor abgegebenen Dxehmomentes und/oder der Leistung von erstrangiger Bedeutung. Für derartige Messungen werden beim Hersteller oder in größeren Servicestationen Prüfstände eingesetzt, die die Belastung des Motors auf elektronischem Wege steuern und messen.

Motorenreparaturen von Traktoren oder Nutzkraftfahrzeugen werden zumeist in entsprechenden Abteilungen größerer Betriebe oder in deren Nähe befindlichen kleineren Service-Stationen oder Reparaturwerkstätten durchgeführt, in denen die ziemlich kostenaufwendigen Prüfstände nicht zur Verfugung stehen. In diesen Fällen werden mobile

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Drehmoment-Meßeinrichtungen eingesetzt.

Für derartige Einsatzzwecke ist das mobile Kraftmeßgerät der US-Firma M und W Gear Typ P-2000 bekannt, das mit einer mit öl gefüllten hydraulischen Bremseinheit versehen ist. Die während der Messungen erzeugte dissipierte Wärmemenge wird durch imizwei getrennten Behältern'gespeichertes zirkulierendes Wasser aufgenommen. Das Kraftmeßgerät kann bei diskreten Drehzahlwerten betätigt werden. Das Anzeigeinstruraent ist unmittelbar in Momentgröße kalibriert. Das Gewicht und die Abmessungen des Kraftmesßgerätes Typ P-2000 sind recht erheblich und können Schwierigkeiten beim Transport mit sich bringen.

Bei der Messung des Drehmomentes von Traktoren entstehen

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in der Praxis oft dadurch Schwierigkeiten, daß Maschinenpark größerer Anwender mehrere nach verschiedenen Normen hergestellte Motoren vorhanden sind. Oer Unterschied zwischen diesen Motoren besteht in der verschiedenen Arbeitsdrehzahl, die in einem Fall ca. 540 U/min und im anderen Fall ca. 1000 U/min beträgt.

Zur Beseitigung der sich aus den unterschiedlichen Drehzahlen ergebenden Probleme sind bereits Drehmoment-Meßeinrichtungen bekannt, bei denen zwischen einem Wellenstumpf, der das Drehmoment aufnimmt, und einer hydraulischen Bremseinheit ein Antrieb mit verstellbarer Übersetzung zwischengeschaltet ist. Bei derartigen Lösungen nimmt der Antrieb eine schon nicht vernachlässigbare Leistung auf, die bei der Messung der Bremskraft nicht beachtet wird. Hierdurch ist die gemessene Leistung kleiner als sie tatsächlich ist.

Der Einsatz von mobilen Drehmoment-Meßeinrichtungen ist nicht nur bei Traktoren, sondern auch bei LKW's erfor-

derlich. Im Falle von LKWs ist die Drehrichtung. der das Moment abgegebenen Welle jedoch entgegengesetzt zur Drehrichtung der entsprechenden Welle eines Traktors. Dieser Umstand hat in der Praxis die Leistungs-, messung von LKWs mit für Traktorenmessungen hergestellten Meßeinrichtungen ausgeschlossen, da derartige Meßeinrichtungen nur in einer Drehrichtung funktionsfähig sind.

Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung werden die aufgezeigten Mangel beseitigt und eine verbesserte Meßeinrichtung vorgeschlagen, die die ergonomischen Aspekte und wirtschaftlichen Belange stärker berücksichtigt.

Darlegung des Wesens der Erfindung; '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung zu schaffen, die in einem breiten Drehzahl- und Leistungsbereich, bei relativ geringeren Abmessungen und geringerem Gewicht eine genaue Moment- und Leistungsmessung ermöglicht und gegebenenfalls auch bei sich ändernden Drehrichtungen einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Übersetzungsantrieb'und die hydraulische Bremseinheit der Meßeinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, das über Lager auf einem Gestell befestigt ist, wobei das Gehäuse beidseitig einen Arm aufweist und sich wenigstens mit einem Arm an einer Seite unter Zwischenschaltung einer Kraftmeßzelle gegen das Gestell abstützt. In der hydraulischen Bremseinheit sind ein durch die Antriebswelle gedrehtes Schaufelrad und ein gegen-

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überliegendes feststehendes Schaufelrad mit Bremsflügel angeordnet, wobei die Bremsflügel an einer in axialer Richtung verstellbaren Scheibe befestigt sind und ihre Flügelebene mit der Antriebswelle parallel verläuft, wahrend diese Ebene mit einem Radius, der vom Mittelpunkt der Scheibe zu dem inneren Ende der Bremsflügel gerichtet ist, in einem Winkel zwischen 40° und 60° steht. Zwischen den drehenden und feststehenden Schaufeirädern ist eine Trennplatte angeordnet, die den Innenraum der Bremseinheit aufteilt. Die Trennplatte ist mit öffnungen^ zum Durchlaß der Bremsflügel versehen. Die hydraulische Brenseinheit besitzt ferner einen Ein- und Ausgangsstutzen zum Zu- und Ableiten des als Arbeitsmedium dienenden Wassers in den Innenraum der hydraulischen Bremseinheit.

Bei einer derartig ausgestalteten Einrichtung können die Verluste des Obersetzungsantriebes die gemessene Leistung nicht beeinflussen, weil bei der Messung sowohl das Moment des gemeinsamen Gehäuses als auch die sich aus dem Antrieb ergebenden Verlustkomponenten in das Meßergebnis eingehen.

Die schräge Ano'dnung der Bremsflügel ist vorteilhaft, da sich die einzelnen Bremsflügel in Bezug auf das auf einer Kreislinie hinströmende Wasser nur geringfügig gegenseitig abschirmen und ihre Einzelwirkungen sich summieren. Der Einsatz von hindurchströmendem Wasser als Arbeitsmedium bedeutet eine wesentliche Vereinfachung gegenüber den Lösungen wie Ql als Arbeitsmedium und gespeichertes Wasser als Kühlmedium, da mit dem durchlaufenden Wasser gleichzeitig die erzeugte Wärme abgeleitet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die hydraulische Bremseinheit aus zwei lösbar miteinander ver-

bundenen Teilen, wobei der erste »eil das drehende Schaufelrad und der andere die Trennplatte und das feststehende Schaufelrad enthält. .

Es ist weiterhin vorteilhaft, daß an den Enden der Arme des gemeinsamen Gehäuses Stützelemente zum Einstellen einer verstellbaren Stützhöhe vorgesehen sind und die Kraftmeßzelle von der Drehrichtung der geprüften Welle abhängend zwischen dem einen oder anderen Arm und dem Gestell einsetzbar ist.

Eine derartige Einrichtung ermöglicht die Durchführung der Moment- und Leistungsmessungen bei beiden Drehrichtungen. .

Vom Standpunkt der Handhabung ist es vorteilhaft, wenn die Antriebswelle des Übersetzungsantriebes mit der angetriebenen Welle parallel jedoch in Radialrichtung versetzt angeordnet ist und die Größe des radialen Abstandes so groß gewählt ist, daß das Gehäuse der hydraulischen Bremseinheit über der Achslinie der angetriebenen Welle liegt. .

Hierzu wäre anzumerken, daß die moraentabgebenden Wellen von Traktoren ziemlich niedrig angebracht sind, und durch Erhöhung der Lage der Bremseinheit die Einstellung der Bremskraft und die Wasserzu- und ableitung ergonomisch günstiger gelöst werden kann, während in den niedrigeren Bereichen der Einrichtung Platz für die Lagerung verschiedener Ersatzteile und Werkzeuge geschaffen wird.

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeich-

nungen zeigen:

** ; ϊ . . · · Fig. 1: eine schematische Darstellung des

Übersetzungsantriebes und der hydraulischen Bremseinheit,

Fig. 2: ist die Vorderansicht der Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3: die Seitenansicht der erfindungs-

gemäßen Einrichtung,

Fig. 4: ist die schematische Anordnung der Bremsflügel,

Fig. 5: typische Kennlinien, die die Arbeit . und 6; der erfindungsgemäßen Einrichtung ^£ veranschaulichen.

Die Hauptkonstruktionsteile der erfindungsgemäßen Drehmomentenmeßeinrichtung sind der an der Weile des zu prüfenden Motors anzuschließenden Wellenstumpf1, der Obersetzungsantrieb 3 mit einer an den Wellenstumpf 1 angeschlossenen Abtriebswelle 2, die hydraulische Bremseinheit 5, die von der Antriebswelle 4 des Obersetzungsantriebes 3 angetrieben wird, und das die Vorrichtung aufnehmende Gestell 6 (Fig. 1 bis 3).

Der Obersetzungsantrieb 3 besteht aus zwei schrägverzahnten Zahnrädern 7, 8, die von einem Gehäuse entsprechender Festigkeit umgeben sind. Das Gehäuse der Bremseinheit ist mit dem Gehäuse des Obersetzungsantriebes fest verbunden'. Beide Gehäuse bilden zusammen ein für die beiden Einheiten gemeinsames Gehäuse 9. Oas Gehäuse

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ist über Lager ΙΟ, 11 mit dem Gestellt 6 verbunden. Die Antriebswelle 4 ist durch beide Teile des gemeinsamen Gehäuses 9 hindurchgeführt und durch eine geeignete Dichtung abgedichtet. Die Zahnräder 7, 8 des Übersetzungsantriebes 3 laufen in .einem ölbad. Die Abtriebswelle 2, welche mit dem Wellenstumpf 1 zusammengebaut ist, ist mittels abgedichteter Lager 12, 13 im Gehäuse 9 gelagert.

In der hydraulischen Bremseinheit 5 sind am Ende der Antriebswelle 4 ein sich drehendes Schaufelrad 14 und gegenüberliegend ein feststehendes Schaufelrad 15 angeordnet. Das feststehende Schaufelrad 15 besitzt sechs auf einer Scheibe 17 aufgeschweißte Bremsflügel 18, die in einer in Fig. 4 dargestellten schrägen Position angeordnet sind· Die Ebene der einzelnen Bremsflügei 18 verläuft parallel mit der Antriebswelle 4. Die Längsachse der Bremsflügei schließt mit der senkrechten Mittelachse der Scheibe 17 einen Winkel von 49° ein - Fig. 4. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Bremseinheit 5 im Bereich der Bremsflügel 18 durch eine Trennplatte 20 geteilt. Für die Durchführung der Bremsflügel 18 ist die Trennplatte 20 mit nicht dargestellten öffnungen versehen. Die Bremsflügel 18 können durch einen kleinen Spalt in den öffnungen frei bewegt werden. Die Scheibe 17 ist an einem Ende einer Gewindespindel 21 angebracht, die aus dem Gehäuse 9 herausgeführt ist und in Axialrichtung verschiebbar gelenkt wird. Auf dem herausragenden Teil der Gewindespindel 21 ist ein Handrad 22 angeordnet, das im Vergleich zum Gehäuse 9 in Längsrichtung feststehend ist, und durch Verdrehen eine Längsbewegung der Scheibe 17 mit den darauf montierten Bremsflügeln 18 bewirkt. Durch Drehen des Handrades 22 wird die Tiefe des Hineinragens der Bremsflügel 18 in den vor der Trennplatte 20 befindlichen Raumes geregelt und so eine Ein-

stellung der Bremskraft ermöglicht.

An zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses der Bremseinheit 5 sind für das Ein- und Ausleiten des als Bremsmedium dienenden Wassers ein Eingangsstutzen 23 und ein Ausgangsstutzen 24 angeordnet, die an einen geeigneten Wasseranschluß bzw. Wasserabfluß angeschlossen werden.' Bei einer bevorzugten Konstruktionsführung besteht das Gehäuse der hydraulischen Bremseinheit 5 aus zwei lösbar aneinander geflanschten Teilen 25, 26 - Fig. 3.

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Die mehrteilige Ausbildung ermöglicht das Auswechseln der die feststehenden Bremsflügel 18 enthaltenden Einheit.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ragt aus dem Konstruktionsgehäuse 9 beiderseits ein Arm 27, 28 heraus. In die Enden der Arme 27, 28 sind, Schrauben 29, 30 eingeschraubt und durch Muttern 31, 32 gegen Verdrehung gesichert. Unter der Schraube 29 des linken Armes 27 ist eine Kraftmeßzelle 33 angeordnet. Die Kraftmeßzelle stützt sich auf das in Fig. 2 nur symbolisch dargestellte Gestell 6, genauer gesagt auf die seitliche Verbindungsstange des Gestells. Die Lange der Schrauben 29, 30 wird so groß gewählt, daß die Kraftmeßzelle 33 nach Bedarf entweder unter das Ende des linken oder rechten Armes 27 oder 28 angeordnet werden kann. .

Fig. 3 zeigt die Seitenansicht einer Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, die auf einem mittels Rädern 34, 35 verfahrbarem Gestell 6 angeordnet ist. An die aus dem Gehäuse 9 herausragende Welle 2 ist ein Drehzahlmeßgerät 36 angeschlossen. Zur Vereinfachung der mechanischen Konstruktion und zur Erleichterung der Handhabung ist die Bremseinheit 5 über der theoretischen Verlängerung der Antriebswelle 2 angeordnet. Beim Abbremsen

wird die gesamte Einrichtung durch zwei Stützen 37 fixiert.

Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet wie folgt:

Die zu überprüfende Brennkraftmaschine, z.B. der Motor eines Traktors, wird über einen nicht dargestellten Kardananschluß an den Wellenstumpf 1 der Meßeinrichtung angeschlossen und der Eintrittsstutzen 23 und Austrittsstutzen 24 mit den entsprechenden Wasseranschlüssen verbunden.. Nun wird der Motor gestartet und über die Antriebswelle 2 und das Übersetzungsgetriebe 7. 8 das Schaufelrad 14 der Bremseinheit 5 in Drehbewegung gesetzt. Die Bremsflügel 18 werden mit Hilfe des Handrades 22 axial über die Ebene der Trennplatte 20 hinausbewegt und so ein Bremseffekt auf die Strömung des durch das Schaufelrad"14 in Bewegung gesetzten Wassers ausgeübt.

Durch die. Wirkung der Reaktionskraft des Bremsvorganges ist das gemeinsame Konstruktionsgehäuse 9 des Übersetzungsantriebs 3 und der Bremseinheit 5 bestrebt, sich zum Gestell 6 zu verdrehen, wobei das Ende des Armes 27 auf die Kraftmeßzelle 33 drückt und eine der Druckkraft entsprechende elektrische Spannung erzeugt. Aus der Größe der Druckkraft und der bekannten Länge des Armes wird dann das Drehmoment des geprüften Motors ermittelt. Eine in der Zeichnung nicht dargestellte elektronische Einheit zeigt die augenblicklichen Werte des Drehmomentes und der Drehzahl in digitaler Form an. Wenn die Aufgabe besteht, die vom Motor abgegebenen Leistungen zu bestimmen, müssen die Werte des Drehmomentes und der Drehzahl multipliziert werden. Diese Aufgabe wird von einer Schaltung der elektronischen Einheit gelöst und die Leistung unmittelbar digital angezeigt.

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Bei einer vorgegebenen Drehzahl kann die Bremskraft, d.h. die Leistungsabnahme durch Änderung der Einschiebungstiefe der Bremsflügel 18«innerhalb eines weiten Bereiches geändert werden. Die abgenommene Leistung erwärmt das fortlaufend durchströmende Wasser.

Die schräge Anordnung der Bremsflügel 18 ist vorteilhaft, weil dadurch die einzelnen Bremsflügel voneinander nur geringfügig abgeschirmt, und die einzelnen Bremseffekte summiert werden· Fig. 5 und 6 zeiger» typische Drehmoment-Drehzahl- und Leistungs-Drehzahl-Kannlinien der erfindungsgemäßen Einrichtung. In den Kennlinien bezeichnen die dargestellten geradlinigen Abschnitte die Grenzen, welche aus Sicherheitsgründen nicht überschritten werden dürfen. Für die erfindungsgemäße Einrichtung ist der breite 'Drehzahlbereich und der Leistungsumfang kennzeichnend, wodurch die Einrichtung ohne Änderung der Übersetzungsgröße für verschiedene genormte Drehzahlen von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden kann.

Wenn sich die Drehrichtung der kraftübertragenden Welle des zu überprüfenden Motors geändert hat, was z.B. beim Messen eines LKW-Motors der Fall ist, erfolgt die Um-

stellung durch Auswechseln des hinteren Teiles 26 der Bremseinheit. Bei einem derartigen Auswechseln muß beobachtet werden, daß die Ebene der Bremsflügel 18 entgegengesetzt schräg sind.

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Claims

• ο ·

• * β · ♦ .

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Patentanspruch

1. Einrichtung zur Bestimmung der Leistung von Brennkraftmaschinen, insbesondere.für Traktoren-und LKW-Motoren, die ein durch Stützen stützbares und auf Rädern verfahrbares Gestell, ein mit der Welle des zu prüfenden Motors verbundenen Wellenstumpf, eine die Drehzahl des Wellenstumpfes messende Einheit, einen mit dem Wellenstumpf verbundenen und eine angetriebene und eine an-(f-| treibende Welle enthaltenden Übersetzungsantrieb, eine mit der Antriebswelle des Übersetzungsantriebes gekoppelten hydraulischen Bremseinheit mit regelbarer Bremswirkung und eine das Bremsmoment messende Einheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungsantrieb (3) und die hydraulische Bremseinheit (5) mit einem gemeinsamen Gehäuse (9) versehen sind, das durch Lager am Gestellt (6) befestigt ist, wobei das Gehäuse (9) beiderseitig einen Arm (27,· 28) besitzt, von denen wenigstens ein Arm sich an einer Seite unter Zwischenschaltung einer Kraftmeßzelle (33) gegen das Gestell (6) abstützt, während in der hydraulischen Bremseinheit (5) ein durch die Antriebswelle (4) gedrehtes Schaufelrad (14) und ein demgegenüberliegendes feststehendes Schaufelrad (15) mit Bremsflügel (18) angeordnet sind, wobei die Bremsflügel (18) auf einer in axialer Richtung verstellbaren Scheibe (17) befestigt sind und deren Flügelebene mit der Antriebswelle (4) parallel ist und diese Ebene mit einem Radius, der vom Mittelpunkt der Scheibe (17) zu dem inneren Ende (19) der Bremsflügel (18) gerichtet ist, in einem Winkel zwischen 40 und 60 steht und zwischen dem drehenden und feststehenden Schaufelrädern (14, 15) eine Trennplatte (20) angeordnet ist, die den Innenraum der Brems·

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- einheit (5) aufteilt und die Trennplatte (20) zum Durchlaß der Bremsflügel (18) mit öffnungen und die hydraulische Br.emseinheit (5) ferner mit Ein- und Auslaßstützen (23, 24) zur Zu- und Abführung eines Arbeitsmediums ausgestattet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, 'dadurch gekennzeichnet, daß' die hydraulische-Bremseinheit (5) aus zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen (25, 26) besteht, wobei der erste Teil (25) das drehende Schaufelrad (14) und der andere die Trennplatte (22) und das feststehende Schaufelrad (15) enthält.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Arme (27, 28) des gemeinsamen Gehäuses (9) Stützelemente zum Einstellen einer veränderbaren Stützhöhe vorgesehen sind und die Kraftmeßzelle (33) in Abhängigkeit, von der Drehrichtung des zu prüfenden Motors zwischen dem einen oder anderen Arm (27, 28) und dem Gestell (6) einsetzbar ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (4) des Übersetzungsantriebes (3) mit der angetriebenen Welle (2) parallel, jedoch in Radialrichtung versetzt angeordnet ist und die Größe des radialen Abstandes groß genug gewählt ist, damit das Gehäuse der hydraulischen Bremseinheit (5) über der Achslinie der angetriebenen Welle (2) liegt.

- Hierzu 5 Blatt Zeichnungen -

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