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Gebiet der Technik
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Diese technische Lösung betrifft Rollenprüfstände, die zur Leistungsmessung des Motors bei Kraftfahrzeugen durch die Übertragung der Räder auf eine Rolle bestimmt sind.
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Bisheriger Stand der Technik
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Zurzeit werden zur Leistungsmessung von Motoren bei Kraftfahrzeugen Prüfstände benutzt, welche mit einer Prüfstandrolle ausgestattet sind, auf der die Leistungsmessung durch eine Übertragung der Bewegung von Rädern bei Kraftfahrzeugen durchgeführt wird. Die Prüfstandrolle ist mit einer Bremse verbunden, wobei es durch das Bremsen zur Energieabnahme der Prüfstandrolle und angetriebenen Rades kommt, wobei das Maß der Bremsung programmgesteuert wird. Die Prüfstände benötigen eine Motor- und Bremskühlung. Das Maß der Leistungsmessung wird mit Hilfe von Dynamomessern überwacht und weiteren geeignet gewählten Sensoren, nach deren Ergebnissen die hervorgerufenen Bedingungen angepasst werden und die Ergebnisse der Prüfung erfasst werden.
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Nachteile der Lösung basieren in der Notwendigkeit eine Motor- und Bremskühlung sicherzustellen. Weitere Nachteile bestehen darin, dass die Bremsvorrichtung mit solchen Bremsen ausgestattet sein muss, welche das ganze Gewicht des Prüfstandes erhöhen, die Bremsen sind in der Regel elektromagnetisch, damit eine Reibung verhindert wird, wodurch Abwärme entstehen würde, also müssen Prüfstände zu einer Stromquelle angeschlossen werden. Im Verlauf des Bremsens mit mechanischen Bremsen wird Wärme produziert, diese muss folgend aussserhalb des Prüfstandes in einen Kühlkreislauf geführt werden. Im Verlauf der Prüfung kommt es zu einer Erwärmung des Motors, wobei es jedoch nicht zur Kühlung durch die strömende Luft kommt, so wie es bei der Konstruktion eines Kraftfahrzeuges bedacht wurde, weil das Kraftfahrzeug an einer Stelle stehen bleibt. Zugleich wirkt die Reibungskraft, diese hat eine Erwärmung zwischen dem Reifen und Mantel der Prüfstandrolle zur Folge, somit kommt es zur Abnutzung und der Reifen kann dauerhaft beschädigt werden.
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Die verwendeten Kühlkreisläufe komplizieren die maschinenbauliche/konstruktive Lösung von Prüfständen und der Prüfstand ist somit nicht mobil.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollenprüfstand zu schaffen, bei der die angeführten Nachteile beseitigt sein werden und zugleich eine einfache und mobile Konstruktion aufweisen würde.
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Wesentliche der technischen Lösung
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Die gestellte Aufgabe wurde mit Hilfe eines Rollenprüfstandes gemäß dieser technischen Lösung gelöst.
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Der Rollenprüfstand für Kraftfahrzeuge umfasst mindestens eine Prüfstandrolle. Die Prüfstandrolle dient zur Messung mindestens eines angetriebenen Reifens eines motorisierten Kraftfahrzeuges. Weiter inbegriffen sind wenigstens eine Bremsvorrichtung und eine Kühlvorrichtung zur Kühlung des Kraftfahrzeuges und wenigstens ein Erfassungsmittel für die Überwachung und Aufzeichnung von Parametern und Ergebnissen der durchgeführten Prüfung.
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Das Wesentliche der technischen Lösung besteht darin, dass die Bremsvorrichtung mit wenigstens einem Ventilator ausgestattet ist, der mit der Prüfstandrolle verbunden ist mit Hilfe wenigstens einer Übersetzung für die Übertragung der kreisenden Bewegung von der Prüfstandrolle auf den Ventilator. Der Luftwiderstand, der den kreisenden Flügel des Ventilators gestellt wird, ist wechselhaft in Abhängigkeit zur Rotationsgeschwindigkeit der Flügel des Ventilators.
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In einer anderen günstigen Durchführung des Rollenprüfstandes nach dieser technischen Lösung sind zwei Übersetzungen zwischen der Prüfstandrolle und Ventilator mit einem gegenseitig unterschiedlichen Übertragungsverhältnis, wobei beide Übersetzungen im hohen Übersetzungsverhältnis sind und mit Hilfe einer Kupplung ausgestattet sind, mit einem Hebel zur Wahl der Übertragung. Die Schaltung einer mit niedrigerem Übersetzungsverhältnis simuliert die Fahrt des Wagens auf der Straße und die Schaltung mit einem höheren Übersetzungsverhältnis erhöht die Leistungsmessung in Extremfällen.
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In einer weiteren günstigen Ausführung des Rollenprüfstandes nach dieser technischen Lösung ist jeder der Übersetzungen mit einen Zahnrad versehen, das sich auf der Rotationsachse der Prüfstandrolle und Antriebskette befindet. Die Kettenräder und Antriebskette sind zuverlässiger als ein Flachriemen, weil dieser bei einer plötzlichen Änderung der Drehzahlen durchrutschen kann.
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In einer weiteren günstigen Ausführung des Rollenprüfstands nach dieser technischen Lösung ist der Ventilator radial. Das heißt, dass die Luftansaugung parallel mit der Rotationsachse des Ventilators ist, während der Luftausgang senkrecht zu der Rotationsachse des Ventilators ist. Der radiale Ventilator kann einfacher in die Station eingebaut werden. Die Prüfstandrolle und der Ventilator sind parallel in einem gemeinsamen Schrank geordnet, wobei die Prüfstandrolle teilweise aus dem Schrank heraustritt für den Kontakt mit dem angetriebenen Reifen des Kraftfahrzeuges. Der Schrank schützt das Bedienungspersonal des Prüfstandes vor Verletzungen, weil es sich um eine Anlage mit hohen Drehungen handelt, diese gehören an Arbeitsplätzen zu den gefährlichsten Stellen. Der Schrank regelt auch die angetriebene Luft, deswegen ist er komplett ummantelt, bis auf den Teil der Fläche der Prüfstandrolle, wo das angetriebene Rad des Fahrzeuges angelegt wird. Senkrecht zur Rotationsachse des Ventilators ist im Schrank mindestens eine Ansaugöffnung vorgesehen und weiter ist im Schrank mindestens ein Luftausgang.
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In einer weiteren günstigen Ausführung des Rollenprüfstandes nach dieser technischen Lösung wird die Abluft des Ventilators durch mindestens eine Rohrleitung geführt, das mit einem Ende an mindestens einen Luftausgang angeschlossen ist und mit dem zweiten Ende beim Motor des Kraftfahrzeuges. Zugleich führt die Abluft aus dem Ventilator durch mindestens einen Luftkanal zum Reifen des angetriebenen Rades des Fahrzeuges. Der Rollenprüfstand braucht somit keine externen Kühlvorrichtungen, weil die Luftströmung aus dem Ventilator fähig ist den Motor und Reifen des Wagens genügend abzukühlen. Somit ist die ganze Station konstruktionsmäßig einfacher und es entstehen geringe Kosten bei der Fertigung.
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In einer weiteren günstigen Ausführung des Rollenprüfstandes nach dieser technischen Lösung ist das Erfassungsmittel durch mindestens eine Vorrichtung gebildet aus der Gruppe des Drehzahlmessers der Prüfstandrolle, Infrarotthermometer für die Messung der Temperatur des Reifens, Infrarotthermometer für die Messung der Motortemperatur, Drehzahlmesser des Wagenmotors, Temperatursensor zur Messung der angesaugten Luft. Die Erfassungsmittel überwachen bestimmte Parameter der Prüfung und gewähren der durchgeführten Prüfung Sicherheit. Ebenfalls ist es notwendig die Ergebnisse der Messung zu erfassen, die bei der Prüfung durchgeführt wurden.
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In einer weiteren günstigen Ausführung des Rollenprüfstandes nach dieser technischen Lösung ist der Rollenprüfstand mit zwei Prüfstandrollen versehen zur Durchführung einer Prüfung der Motorleistung bei einer Leistungsmessung für zweispurige Fahrzeuge. Auch bei Automobilen, die nicht nur eine passive Motorkühlung haben, so wie es bei Motorrädern ist, wird empfohlen sie im Verlauf der Prüfung nachzukühlen.
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Zu Vorteilen des Rollenprüfstandes nach dieser technischen Lösung gehört auch die Möglichkeit eines schnellen Erlangens von Leistungsparametern an der Kurbelwelle des Motors, d. h. Verlaufes des Drehmomentes und Leistung im Zusammenhang mit den Motordrehzahlen.
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Zu den Vorteilen des Rollenprüfstandes nach dieser technischen Lösung gehören ebenfalls eine einfache Konstruktion, die sich für mobile Prüfstände eignet, schonende Durchführung der Prüfung mit einer Kühlung des Kraftfahrzeuges, wobei zur Kühlung die angetriebene Luft aus dem Ventilator verwendet wird und die Möglichkeit besteht Parameter der Prüfung einzustellen dank umstellbaren Übersetzungen.
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Erklärung zu den Zeichnungen
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Die technische Lösung wird näher mit Hilfe von Zeichnungen erklärt, auf denen folgendes dargestellt wird, 1 axonometrische Ansicht eines einspurigen Fahrzeug auf dem Rollenprüfstand, 2 detaillierte Darstellung der Übersetzung mit einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis zwischen der Prüfstandrolle und Ventilator, 3 detaillierte Ansicht auf die Übersetzung mit einem höheren Übersetzungsverhältnis zwischen der Prüfstandrolle und Ventilator, 4 illustriert schematisch den Rollenprüfstand für ein einspuriges Fahrzeug und 5 illustriert schematisch den Rollenprüfstand für zweispurige Fahrzeuge.
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Beispiel der Realisierung der technischen Lösung
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Es versteht sich, dass die einzelnen Realisierungen der technischen Lösung zur Illustration vorgestellt sind, nicht als Beschränkung der technischen Lösungen der hier angegebenen Beispiele einer möglichen Ausführung. Sachkundige Experten finden oder werden fähig sein durch routinemäßiges Experimentieren viele Äquivalente zu spezifischen Verwirklichungen einer technischen Lösung zu finden, welche hier entsprechend beschrieben sind. Auch diese Äquivalente werden in dem Umfang der folgenden Schutzansprüche inbegriffen sein.
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Auf der 1 ist der Rollenprüfstand 1 für einspurige Fahrzeuge dargestellt 2. Auf dem Rollenprüfstand 1 wir der Motor 5 des Fahrzeuges 2 geprüft. Der Rollenprüfstand 1 umfasst die Prüfstandrolle 3, diese ist aus Stahl gefertigt. Das Gewicht der Prüfstandrolle ist zu ihrem Umfang zur Beeinflussung des Prüfwertes des Massenträgheitsmoments der Prüfstandrolle 3 gerichtet.
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Zur Leistungsmessung eines Kraftfahrzeuges 2 ist der Rollenprüfstand 1 mit einem radialen Ventilator 7 versehen. Der Ventilator 7 befindet sich in einer Blechummantelung im Schrank 15 des Rollenprüfstand 1. In der Ummantelung des Schrankes 15 befinden sich zwei Ansaugöffnungen 16 für das Ansaugen von Luft zu den Flügeln des Ventilators 7 und zwei Luftausgänge 18, durch welche die strömende Luft vom Ventilator 7 weggeführt wird. Die Ansaugöffnungen 16 liegen auf der Rotationsachse des Ventilators 7 und der Luftausgang 17 befindet sich senkrecht zur Rotationsachse des Ventilators 7.
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Auf die Prüfstandrolle 3 wird das angetriebenes Rad 4 des Kraftfahrzeuges 2 gedrückt und betätigt. Die Kraft des Motors 5 wird auf das angetriebene Rad des Fahrzeuges 4 übertragen, wodurch die Prüfstandrolle 3 ins Rollen kommt. Das angetriebene Rad 4 hat eine Ummantelung in Form von einem Reifen. Zwischen dem angetriebenen Rad 4 und der Prüfstandrolle 3 kommt es zur Erwärmung als begleitender Effekt der gegenwärtigen Reibung. Zur Abkühlung des Reifens des angetriebenen Rades 4 wird vom Ventilator 7 ein Luftkanal 19 geführt, wodurch die Luft auf den Reifen des angetriebenen Rades 4 und die Prüfstandrolle 3 strömt. Der Luftkanal 19 befindet sich in einer Öffnung der Ummantelung des Schrankes 15 auf dem Rollenprüfstand 1. Zur Überwachung der Erwärmung des angetriebenen Rades 4 ist bei seinem Kontakt mit der Prüfstandrolle 3 ein Erfassungsmittel 6 angebracht, in Form von einem Infrarotthermometer.
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Weil der Motor 5 beim Stehen des Kraftfahrzeuges 2 an einer Stelle nicht genügend gekühlt wird, wird die Kühlung durch zwei Rohrleitungen 18 durchgeführt, welche auf zwei Luftausgängen 17 angebracht sind und mit dem zweiten Ende in Richtung des Motors 5 ausgerichtet sind.
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Der Ventilator 7 ist mit der Prüfstandrolle 3 mit zwei verschiedenen Übersetzungen 8 und 9 verbunden, die so umschaltbar sind, damit die Kraft der Prüfstandrolle 3 auf den Ventilator 7 nur von einem von ihnen übertragen wird. Das Umschalten zwischen den zwei Übersetzungen 8 und 9 sichert die Kupplung 10.
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Auf der 2 ist eine detaillierte Darstellung der Übersetzung mit einem niedrigerem Übersetzungsverhältnis 8, das ein Kettenrad 12 umfasst, das sich auf der Drehachse der Prüfstandrolle 3 befindet, das Kettenrad 13 befindet sich auf der Drehachse des Ventilators 7 und die Antriebskette 14 ist auf beiden Kettenrädern 12 und 13 angebracht. Der Unterschied zwischen den Durchmessern beider Kettenrädern 12 und 13 ist gering, und deshalb ist die Rotationsgeschwindigkeit des Ventilators 7 nur um ein bisschen grösser als die Geschwindigkeit der Prüfstandrolle 3.
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Auf der 3 ist eine detaillierte Darstellung der Übersetzung mit einem höherem Übersetzungsverhältnis 9, es umfasst auch ein Kettenrad 12, das auf der Drehachse der Prüfstandrolle 3 angebracht ist, das Kettenrad 13 ist an der Drehachse des Ventilators 7 angebracht und die Antriebskette 14 ist an beide Kettenräder 12 und 13 angebracht. Der Unterschied zwischen den Durchmessern der zwei Kettenrädern 12 und 13 ist groß, und deshalb ist die Drehgeschwindigkeit des Ventilators 7 viel höher als die Drehgeschwindigkeit der Prüfstandrolle 3. Auf der Rotationsachse der Prüfstandrolle 3 befindet sich eine Kupplung 10, welche mit einem Umschalthebel 11 für die jeweilige Wahl der Übersetzung betätigt wird. Durch eine einfache Positionierung des Hebels 11 wird entweder die Übersetzung mit einem höheren Übersetzungsverhältnis 9, oder niedrigerem Übersetzungsverhältnis 8 gewählt.
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Die Übersetzung mit den niedrigeren Übersetzungsverhältnis 8 und Übersetzung mit höherem Übersetzungsverhältnis 9 befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten – Grundflächen – der Prüfstandrolle 3 und Ventilators 7. In einer anderen nicht abgebildeten Lösung können sie auf einer gemeinsamen Seite der Prüfstandrolle angebracht sein 3 – bei einer der Grundflächen der Prüfstandrolle 3.
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Auf der 4 ist das Schema der Verbindung der Prüfstandrolle 3 mit dem Ventilator 7 für einspurige Kraftfahrzeuge 2 dargestellt. Auf der 5 ist die schematische Darstellung zum Anschluss von zwei Prüfstandrollen für zweispurige Fahrzeuge 2.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Der Rollenprüfstand nach dieser technischen Lösung findet in Servicezentren für Kraftfahrzeuge, in Kraftfahrzeugprüfstellen und bei mobilen Stationen der technischen Kontrolle, die von der Verkehrspolizei betrieben werden, seine Anwendung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rollenprüfstand
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Prüfstandrolle
- 4
- Angetriebenes Rad
- 5
- Motor
- 6
- Erfassungsmittel
- 7
- Ventilator
- 8
- Kupplung
- 9
- Übersetzung mit niedrigerem Übersetzungsverhältnis
- 10
- Übersetzung mit höherem Übersetzungsverhältnis
- 11
- Umschalthebel
- 12
- Kettenrad auf der Drehachse der Prüfstandrolle
- 13
- Kettenrad auf der Drehachse des Ventilators
- 14
- Antriebskette
- 15
- Schrank
- 16
- Ansaugöffnung
- 17
- Luftausgang
- 18
- Rohrleitung
- 19
- Luftkanal
