DE10155178A1

DE10155178A1 - Hydraulische Bremse, insbesondere für Leistungsprüfstände

Info

Publication number: DE10155178A1
Application number: DE2001155178
Authority: DE
Inventors: Karl-Robert Hofmeister
Original assignee: Schenck Pegasus GmbH
Current assignee: Horiba Automotive Test Systems GmbH
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2003-05-22

Abstract

Bei einer hydraulischen Bremse mit einem Gehäuse, das eine Arbeitskammer umschließt und Öffnungen für den Zu- und Abfluß einer Arbeitsflüssigkeit hat, und mit einem Rotor (1) und einem diesem benachbarten Stator, die in der Arbeitskammer angeordnet sind und in Umfangsrichtung in einem Abstand voneinander angeordnete Wirkflächen aufweisen, die zur Beschleunigung oder Verzögerung von in der Arbeitskammer befindlicher Arbeitsflüssigkeit bestimmt sind, weichen die Abstände (10 bis 21), welche die Wirkflächen des Rotors (1) und/oder des Stators in Umfangsrichtung voneinander haben, unregelmäßig voneinander ab.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremse, insbesondere für Leistungsprüfstände, mit einem Gehäuse, das eine Arbeitskammer umschließt und Öffnungen für den Zu- und Abfluß einer Arbeitsflüssigkeit hat, und mit einem Rotor und einem diesem benachbarten Stator, die in der Arbeitskammer angeordnet sind und in Umfangsrichtung in einem Abstand voneinander angeordnete Wirkflächen aufweisen, die zur Beschleunigung oder Verzögerung von in der Arbeitskammer befindlicher Arbeitsflüssigkeit bestimmt sind.
Hydraulische Bremsen der angegebenen Art werden auch als Flüssigkeitswirbelbremsen oder Flüssigkeitswiderstandsbremsen bezeichnet. Sie werden als nahezu verschleißfreie Dauerbremse bevorzugt auf Leistungsprüfständen zur Belastung von Antriebsmotoren eingesetzt. Hydraulische Bremsen nehmen hierbei die Energie des Antriebsmotors auf und wandeln sie in Wärme um, die von der durch die Bremse hindurchgeleiteten Arbeitsflüssigkeit, in der Regel Wasser, abgeführt wird.
Bei einer aus DE 38 31 596 A1 bekannten Bremse der angegebenen Art ist der Bremsrotor eine Scheibe mit die Scheibe axial durchdringenden Bohrungen, welche die Wirkflächen bilden. Der Stator besteht aus einem Gehäuseinnenmantel, der ebenfalls axiale Bohrungen aufweist, durch welche die Arbeitsflüssigkeit in den Gehäuseinnenraum hinein und aus ihm heraus gefördert wird. Die Umfangsabstände der Bohrungen von Stator und Rotor sind hierbei jeweils gleich.
Aus US 3 989 127 ist eine hydrodynamische Bremse bekannt, bei der der Rotor und der Stator miteinander eine torusförmige Arbeitskammer bilden und Schaufelkränze aus radialen Schaufeln aufweisen, die zur Drehachse des Rotors schräg gestellt sind. Auch hierbei sind die Umfangsabstände der Schaufeln von Rotor und Stator jeweils gleich. Bremsen dieser Bauart werden ebenfalls auf Leistungsprüfständen eingesetzt.
Beim Betrieb von hydraulischen Bremsen der eingangs genannten Art hat sich gezeigt, daß störende Schwingungen auftreten, welche durch die periodisch in Wechselwirkung tretenden Wirkflächen von Rotor und Stator angeregt werden. Bei der Verwendung der Bremsen auf Leistungsprüfständen kann dies zu Schwingungsanregung der beweglich gelagerten Bremse und zu Verfälschungen des Drehmomentmeßwertes führen. Es können unangenehme Schwingungen des Bodens der Motorprüfzelle und in ungünstigen Fällen sogar Schäden an der Bremse und an Aggregaten des Prüfstands auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer hydraulischen Bremse der angegebenen Art die Anregung störender Schwingungen weitgehend zu beseitigen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abstände, welche die Wirkflächen des Rotors und/oder des Stators in Umfangsrichtung voneinander haben, sich in Umfangsrichtung unregelmäßig ändern.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung wird die Anregung einer harmonischen und infolge Resonanz störenden Schwingung stark reduziert, da die Anregung nicht mehr gleichmäßig mit einer Frequenz erfolgt, sondern entsprechend der unregelmäßigen Größe der Abstände der Wirkflächen unregelmäßig ist. Diese Unregelmäßigkeit wirkt der Anregung einer harmonischen Schwingung der Bremse und ihrer Umgebung entgegen und vermeidet dadurch, daß ein Bauteil oder Aggregat in seiner Eigenfrequenz zur Schwingung angeregt wird.
Eine besonders wirksame Verminderung der Schwingungsanregung kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die Umfangsabstände aller Wirkflächen des Rotors und/oder des Stators ungleich sind. Um den Aufwand zum Ausgleich von Unwuchten klein zu halten, kann erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen sein, daß die Umfangsabstände der Wirkflächen des Rotors so aufeinander abgestimmt sind, daß keine das übliche Maß übersteigende Unwucht entsteht. Weiterhin können die Abstände der Wirkflächen von Rotor und Stator so aufeinander abgestimmt sein, daß kein Abstand zwischen zwei beliebigen Wirkflächen des Rotors mit einem Abstand zwischen zwei beliebigen Wirkflächen des Stators übereinstimmt. Hierdurch wird vermieden, daß gleichzeitig mehr als zwei Wirkflächen einander begegnen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen
Fig. 1 eine Axialansicht eines erfindungsgemäß gestalteten Rotors einer hydraulischen Bremse und
Fig. 2 einen Querschnitt des Rotors gemäß Fig. 1.
Die Zeichnung zeigt einen Rotor 1 mit einer Nabe 2, die zur Befestigung des Rotors 1 auf der Welle einer hydraulischen Bremse für Leistungsprüfstände dient. Der Rotor 1 weist eine einseitig offene Ringkammer 3 auf, die die Form einer durch eine radiale Ebene abgeteilten Torushälfte hat. In der Ringkammer 3 sind ebene Schaufeln 4 mit geraden in der Öffnung der Ringkammer 3 liegenden Stirnkanten 5 angeordnet, die radial ausgerichtet sind. Zur Drehachse des Rotors sind die Schaufeln 4 im gleichen Winkel schräg gestellt. Die Schaufeln 4 sind in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet, wobei die Größe der Abstände 10 bis 21 zwischen den einzelnen Schaufeln unterschiedlich ist. Die Größe der einzelnen Abstände 10 bis 21 nimmt in der Reihenfolge der verwendeten Bezugsziffern zu; 10 bezeichnet den kleinsten und 21 den größten Abstand. Wie die unregelmäßige Folge der Bezugsziffern 10 bis 21 in der Zeichnung zeigt, ist die Verteilung der unterschiedlichen Abstandsgrößen unregelmäßig. Sie wurde außerdem so gewählt, daß sich nach Möglichkeit keine oder nur eine geringe, leicht auszugleichende Unwucht ergibt.
Der beschriebene Rotor 1 wirkt in der dazugehörigen Bremse mit einem Stator zusammen, der ebenfalls eine Ringkammer in Form einer Torushälfte mit radialen Schaufeln aufweist, die im gleichen Sinne wie die Schaufeln 4 des Rotors 1 schräggestellt sind. Die Anzahl der Schaufeln des Stators weicht von der Anzahl der Schaufeln des Rotors ab. Bei gerader Schaufelzahl des Rotors ist sie vorzugsweise ungerade und nicht durch einen Teiler der Schaufelzahl des Rotors teilbar. Die Abstände der Schaufeln des Stators können untereinander gleich sein, da sich im Zusammenwirken mit den unregelmäßigen Abständen des Rotors die Schaufeln von Rotor und Stator in unregelmäßigen Zeitabständen begegnen. In der Praxis hat sich gezeigt, daß auf diese Weise die Anregung einer störenden harmonischen Schwingung im Betrieb der Bremse weitgehend verhindert werden kann. Um zu vermeiden, daß zwei Rotorschaufeln nicht gleichzeitig zwei Statorschaufeln begegnen, können die Abstände der Schaufeln von Rotor und Stator so aufeinander abgestimmt sein, daß kein Abstand zwischen zwei beliebigen Schaufeln des Rotors mit einem Abstand zwischen zwei beliebigen Schaufeln des Stators übereinstimmt.
Anstelle der Rotorschaufeln können auch die Statorschaufeln unregelmäßig große Abstände haben, während die Abstände der Rotorschaufeln gleich sind. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, daß die Abstände der Schaufeln von Rotor und Stator unregelmäßig groß sind. Im letzteren Fall sind allerdings die Abstände von Rotor und Stator aufeinander abzustimmen.
Die beschriebene Erfindung ist nicht auf Bremsen mit Schaufeln als Wirkflächen beschränkt. Vielmehr ist die Erfindung gleichermaßen mit Vorteil bei Bremsen mit anders gestalteten Wirkflächen anzuwenden. Auch können, die der Schwingungsanregung entgegenwirkenden Unregelmäßigkeiten durch unregelmäßige Änderungen der Form, Größe oder Winkelstellung der einzelnen Wirkflächen von Rotor und/oder Stator erreicht werden.

Claims

1. Hydraulische Bremse, insbesondere für Leistungsprüfstände, mit einem Gehäuse, das eine Arbeitskammer umschließt und Öffnungen für den Zu- und Abfluß einer Arbeitsflüssigkeit hat, und mit einem Rotor und einem diesem benachbarten Stator, die in der Arbeitskammer angeordnet sind und in Umfangsrichtung in einem Abstand voneinander angeordnete Wirkflächen aufweisen, die zur Beschleunigung oder Verzögerung von in der Arbeitskammer befindlicher Arbeitsflüssigkeit bestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände (10 bis 21), welche die Wirkflächen des Rotors und/oder des Stators in Umfangsrichtung voneinander haben, unregelmäßig voneinander abweichen.

2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsabstände aller Wirkflächen des Rotors und/oder des Stators ungleich sind.

3. Bremse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsabstände der Wirkflächen des Rotors so aufeinander abgestimmt sind, daß keine das übliche Maß übersteigende Unwucht entsteht.

4. Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Wirkflächen des Rotors von der Anzahl der Wirkflächen des Stators abweicht.

5. Bremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Wirkflächen von Rotor und Stator so aufeinander abgestimmt sind, daß kein Abstand zwischen zwei beliebigen Wirkflächen des Rotors mit einem Abstand zwischen zwei beliebigen Wirkflächen des Stators übereinstimmt.

6. Hydraulische Bremse, insbesondere für Leistungsprüfstände, mit einem Gehäuse, das eine Arbeitskammer umschließt und Öffnungen für den Zu- und Abfluß einer Arbeitsflüssigkeit hat, und mit einem Rotor und einem diesem benachbarten Stator, die in der Arbeitskammer angeordnet sind und in Umfangsrichtung in einem Abstand voneinander angeordnete Wirkflächen aufweisen, die zur Beschleunigung oder Verzögerung von in der Arbeitskammer befindlicher Arbeitsflüssigkeit bestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen, Größen oder Winkelstellungen der Wirkflächen von Rotor und/oder Stator unregelmäßig voneinander abweichen.