DE3333950C2 - Einrichtung zur Bestimmung der Leistung von Verbrennungsmotoren - Google Patents

Abstract

Einrichtung zur Bestimmung der Leistung von Verbrennungsmotoren, bei welcher auf einem verfahrbaren Gestell ein Übersetzungsgetriebe, an dessen Getriebeeingang die Welle des zu prüfenden Motors anschließbar ist, und eine an die Abtriebswelle des Übersetzungsgetriebes angeschlossene, mit dem Getriebegehäuse fest verbundene hydraulische Bremseinheit drehbar gelagert und über beidseitig abstehende Hebelarme unter Zwischenschaltung einer Kraftmeßdose abgestützt sind. Die Bremseinheit weist ein drehbares Schaufelrad und ein feststehendes Schaufelrad auf, welches mit schräggestellten Bremsschaufeln versehen ist und zwischen welchen eine Trennwand mit Durchtrittsöffnungen für die Bremsschaufeln des axial verstellbaren Bremsschaufelrades angeordnet ist, so daß die Bremswirkung einstellbar ist.

Description

entgegengesetzt zur Drehrtchtung der entsprechenden Nil It

verschen sind, das in Lagern an dem Gestell gelagert ist, daß das Konstruktionsgehäuse beidseitig über je einen Arm wenigstens an der einen Seite durch Zwischenschaltung einer Krafimeßzelle an dem Gestell abgestützt ist, daß in der hydraulischen Bremseinheit ein von der Abtriebswelle gedrehtes Schaufelrad und ein diesem gegenüberliegendes feststehendes Schaufelrad mit Bremsflügeln angeordnet sind, wobei die Bremsflügel auf einer axial verstellbar geführten Scheibe befestigt sind urvd ihre Flügelebene zu der Abtriebswelle parallel ist und diese Ebene mit einem Radius, der vom Mittelpunkt der Scheibe zu dem inneren Ende der Bremsflügel gerichtet ist, einen Winkel zwischen 40° und 60° einschließt, daß zwischen dem drehenden und dem feststehenden Schaufelrad eine Trennplatte angeordnet, die den Innenraum der Bremseinheit unterteilt und mit Durchtrittsöffnungen für die Bremsflügel versehen ist, und daß die hydraulische Bremscinheit mit Ein- und Austritlsstutzcn als Zulauf und Ablauf des ihren Innenruum füllenden Wassers versehen ist.

Bei einer derartig ausgestalteten Einrichtung können die Verluste des Übersetzungsgetriebes die gemessene Leistung nicht beeinflussen, weil im gemessenen Moment des gemeinsamen Konstruktionsgehäuses auch die sich aus dem Verlust des Getriebes ergebenden Komponente anwesend ist.

Die schräge Anordnung der Bremsflügel ist vorteilhaft, weil dadurch die einzelnen Bremsflügel sich im Wege des in einer Kreislinie strömenden Wassers gegeneinander nur geringfügig abschirmen und ihre Ein-/clwirkungen sich addieren. Die Realisierung des hydraulischen Mediums als durchlaufendes Wasser bedeutet eine wesentliche Vereinfachung im Vergleich zu den öl als Arbeitsmedium verwendenden und mit gespeichertem Wasser gekühlten Konstruktionen, weil das durchlaufende Wasser gleichzeitig die erzeugte Wärme ableitet.

In der Leistung verstellbare Flüssigkeitswirbelbremscn mit angeflanschtem Getriebe zur Leistungsmessung sind allgemein, wenn auch in anderer Konstruktion als gemäß der Erfindung bekannt (DE-PS 6 69 040). Auch ist eine Vorrichtung zur Messung des Drehmomentes von elektrischen Maschinen mit unterschiedlicher Drehrichlung an sich bekannt, bei welchem die Bremskraft einer Scheibenbremse über einen Gabelhebel auf eine Druckmeßdose übertragen wird (DE-OS 19 50 862).

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die hydraulische Bremseinheit aus zwei lösbar aneinander angeschlossenen Teilen, von denen der erste Teil das sich drehende Schaufelrad und der andere Teil die Trennplatte und das feststehende Schaufelrad enthält.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn an den Enden der Arme des gemeinsamen Konstruktionsgehäuses Stützclcmcntc zum Einstellen einer verstellbaren Stützhöhe vorgesehen sind und die Kraftmeßzelle je nach der Drehriehiung der geprüften Welle zwischen den einen oder anderen Arm und das Gestelle einsetzbar ist.

Eine derartige Einrichtung ermöglicht die Durchführung der Moment- und Leistungsniessungen bei beiden Drehrichiungcn.

Vom Standpunkt der Handhabung ist es vorteilhaft, wenn die Abiriebswelle des Übersetzungsgetriebes zu der angetriebenen Welle parallel und gegenüber dieser in Kadialrichtung vcrsei/.t angeordnet ist und die Größe des radialen Abslandes groß genug gewählt ist, daß das (ichausc der hydraulischen Bremseinheit vollständig über der Achslinie der angetriebenen Welle liegt.

Es soll hierbei bemerkt werden, daß die momentabgebenden Wellen von Traktoren ziemlich niedrig angebracht sind und durch Anheben der Lagt der Bremseinheit können die Einstellung der Bremskraft und der Wasseranschluß und -abfluß energetisch günstiger gelöst werden und in den tieferliegenden Bereichen der Einrichtung wird Platz für die Lagerung verschiedener Ersatzteile und Werkzeuge frei.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, wozu auf die Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Übersetzungsgetriebes und der hydraulischen Bremseinheit der erfindungsgemäßen Einrichtung, teilweise im Schnitt, F i g. 2 die Seitenansicht der Einrichtung aus Fig. 1. F i g. 3 die Vorderansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig.4 die schematische Anordnung der Bremsflügel und

F i g. 5 und 6 typische Kennlinien, die die Arbeit der erfindungsgemäßen Einrichtung veranschaulichen.

Die Hauptkonstruktionsteile der erfindungsgemäßen Leistungsmeßeinrichtung sind von einem an die Welle des zu prüfenden Motors anschließbaren Wellenstumpf i, einem Übersetzungsgetriebe 3 mit einer an den Wellenstumpf 1 angeschlossenen Abtriebswelle 2, einer hydraulischen Bremseinheit 5, die von der Abtriebswelle 4 des Übersetzungsgetriebes 3 angetrieben ist, und einem die Vorrichtung haltenden Gestell 6 gebildet (siehe Fig. 1-3).

Das Übersetzungsgetriebe 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 Übersetzungsgetriebes 3 fest verbunden, und die beiden Gehäuse bilden zusammen ein für die beiden Einheiten gemeinsames Konstruktionsgehäuse 9. Das Konstruktionsgehäuse 9 ist mittels der Lager 10, 11 verdrehbar mit dem Gestell 6 verbunden. Die Abtriebswelle 4 ist durch die beiden Teile des gemeinsamen Konstruktionsgehäuses 9 hindurchgeführt und in einer geeigneten Dichtung drehbar gelagert. Die Zahnräder 7, 8 des Übersetzungsgetriebes 3 sind im ölbad angeordnet. Die Antriebswelle 2, welche mit dem Wellenstumpf 1 zusammengebaut ist, ist über abgedichtete Lager 12,13 an das Konstruktionsgehäuse 9 angeschlossen.

In der hydraulischen Bremseinheit 5 sind ein an dem Ende der Abtriebswelle 4 sitzendes sich drehendes Schaufelrad 14 und ein diesem gegenüberliegendes feststehendes Schaufelrad 15 angeordnet. Das stehende Schaufelrad 15 enthält sechs auf eine Scheibe 17 aufgeschweißte Bremsflügel 18, die in einer in Fig.4 dargestellten schrägen Position angeordnet sind. Die Ebene der einzelnen Bremsflügel 18 verläuft parallel zu der Abtriebswelle 4, und der zu ihrem inneren Ende 19 gerichtete Radius schließt bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Flügelebene einen Winkel von 49° ein. Es wird wieder auf F i g. 1 Bezug genommen, aus der ersichtlich ist, daß die Bremseinheit 5 im Bereich der Bremsflügel 13 durch eine Trennplatte 20 unterteilt ist. Die Trennplatte 20 ist für den Durchtritt der Bremsflügel 18 mit in der Zeichnung nicht dargestellten öffnungen versehen. Die Bremsflügel 18 können mit einem kleinen Spiel in den Öffnungen frei bewegt werden. Die Scheibe 17 ist auf einem Ende einer Gewindespindel 21 angebracht, die aus dem Konstruktionsgehäuse 9 herausgeführt ist und in Axialrichtung verschiebbar geführt ist. Auf den herausragenden Teil

der Gewindespindel 21 kann ein Handrad 22 aufgeschraubt werden, dessen Position in Längsrichtung im Vergleich zum Konstruktionsgehäuse 9 feststehend ist, wodurch die Drehbewegung des Handrades die Längsbewegung der Scheibe 17 mit den darauf montierten Bremsflügeln «8 verursacht. Durch Drehen des Handrades 22 kann die Eindringungstiefe der Bremsflügel 18 in den sich vor der Trennplatte 20 befindenden Raum eingestellt werden, was die Einstellung der Bremskraft ermöglicht.

An zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses der Bremseinheit 5 sind für den Zulauf und den Ablauf des das Bremsmedium bildenden Wassers ein Eintritts= stutzen 23 und ein Austrittsstutzen 24 angeordnet, die an einen geeigneten Wasseranschluß und -abfluß anschließbar sind. Bei einer bevorzugten Konstruktionsausführung ist das Gehäuse der hydraulischen Bremseinheit 5 in zwei lösbar aneinander angeschlossene Teilen 25, 26 geteilt, von denen der lösbare Teil 26 das feststehende Schaufelrad 15 und die Trennplatte 20 enthält und nach F i g. 1 mit einem Umfangsflansch, und nach F i g. 3 mit einem Stirnflansch des anderen Teils 25 verflanscht ist.

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

Wie in F i g. 2 dargestellt, ragt aus dem Konstruktionsgehäuse 9 beidseitig je ein Arm 27, 28 seitlich heraus. In die Enden der Arme 27, 28 können Stützschrauben 29, 30 eingeschraubt und durch Muttern 31, 32 gegen Verdrehung gesichert werden. Unter der Stützschraube 29 des linken Armes 27 ist eine Kraftmeßzelle 33 angeordnet. Die Kraftmeßzelle ist auf dem in F i g. 2 nur symbolisch dargestellten Gestell 6, genauer gesagt auf der seitlichen Verbindungsstange des Gestells abgestützt. Die Länge der Schrauben 29, 30 ist groß genug gewählt, daß die Kraftmeßzelle 33 nach Bedarf entweder unter das Ende des linken Armes 27 oder des rechten Armes 28 gesetzt werden kann.

F i g. 3 zeigt die Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung. Auf das die Einrichtung haltende Gestell 6 sind Räder 34, 35 montiert, wodurch die Einrichtung im Straßenverkehr abschleppbar wird. Die angetriebene Welle 2 ragt aus dem Konstruktionsgehäuse 9 heraus und ist mit einer Drehzahlmeßeinheit 36 verbunden. Zum Vereinfachen der mechanischen Konstruktion und zum Erleichtern der Handhabung ist die Bremseinheit 5 im Abstand über der theoretischen Verlängerung der Antriebsrolle 2 versetzt angebracht. Beim Abbremsen wird die Einrichtung von zwei Stützen 37 des Gestells 6 lagefest gehalten.

Die Wirkungsweise und die Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt:

Die zu überprüfende Maschine, z. B. ein Traktor, wird in eine sich in der Nähe des Arbeitsgebietes oder Standortes befindliche Prüfstelle gebracht, wo eine Wasseranschlußmöglichkeit ist. Auch die erfindungsgemäße Einrichtung wird dorthin gebracht. Der Eintrittsstutzen 23 und der Austrittsstutzen 24 werden als Wasseranschluß bzw. -abfluB angeschlossen. Die kraftübertragende WeI-Ie des Traktors wird über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kardananschluß an den Wellenstumpf 1 angeschlossen und der Motor wird gestartet. Von dem Motor wird die Antriebswelle 2 gedreht, und entsprechend der Übersetzung wird das Schaufelrad 14 der Bremseinheit 5 in Drehbewegung versetzt Die Bremsflügel 18 werden mittels des Handrades 22 axial über die Ebene der Trennplatte 20 hinaus bewegt und die Anwesenheit der Bremsflügel 18 übt einen Brcmscffckl auf die Strömung des durch das Schaufelrad 14 in Bewegung gesetzten Wassers aus.

Durch die Wirkung der Bremsreaktionskriifl ist das gemeinsame Konstruktionsgehäuse 9 des Übersetzungsantriebs 3 und der Bremseinheit 5 besircbi, sich gegenüber dem Gestell 6 zu verdrehen, und das Cndc des entsprechenden Armes 27 drückt auf die Krafimcßzelle 33, die eine der Druckkraft entsprechende elektrische Spannung erzeugt. Die Größe der Druckkrall zusammen mit der bekannten Länge des Armes bestimmen das Drehmoment des geprüften Motors. Eine in der Toifhnün» nicht dargestellte elektronische Einheit zeigt die augenblicklichen Werte des Drehmomentes und der Drehzahl in digitaler Form an. Wenn die Aufgabe in der Bestimmung der vom Motor abgegebenen Leistung liegt, müssen die Werte des Drehmomentes und der Drehzahl miteinander multipliziert werden. Diese Aufgabe wird von den elektronischen Schaltungen der elektronischen Einheit gelöst, und die Leistung wird unmittelbar digital angezeigt.

Bei einer vorgegebenen Drehzahl kann die Bremskraft, o. h. die Leistungsabnahme durch Änderung der Einschubtiefe der Bremsflügel 18 innerhalb eines Breitenbereiches geändert werden. Unter der abgenommenen Leistung wird das fortlaufend strömende Wasser erwärmt.

Die schräge Anordnung der Brcmsflügel 18 ist vorteilhaft, weil dadurch die einzelnen Bremsflügel voneinander nur geringfügig abgeschirmt und die einzelnen Bremseffekte addiert werden. Fi g. 5 und 6 zeigen typische Drehmoment-Drehzahl- und Leistung-Drehzahl-Kennlinien 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 Drehzahl- und Lcistungsumfang kennzeichnend, wodurch die Einrichtung ohne Änderung der Übersetzungsgröße für verschiedene genormte Traktoren-Drehzahlen angewendet werden kann.

Wenn die Drehrichtung der kraftübertragenden Welle des zu überprüfenden Motors geändert wird, was /. B. beim Messen eines LKW der Fall ist, wird die Umstellung durch Auswechseln des hinteren Teiles 26 der Bremseinheit möglich. Bei einem derartigen Auswechseln muD die Ebene der Bremsflügel 18 entgegengesetzt schräg .angestellt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Bestimmung der Leistung von Verbrennungsmotoren insbesondere für Traktoren- und LKW-Motoren, mit einem durch Stützen aufstützbaren und auf Rädern verfahrbaren Gestell, einen mit der Welle des die zu messende Leistung abgebenden Motors verbundenen Wellenstumpf, einer die Drehzahl des Wellenstumpfes messende Einheit, einem mit dem Wellenstumpf verbundenen und eine angetriebene und eine antreibende Welle enthaltenden Übersetzungsgetriebe, einer mit der Abtriebswelle des Übersetzungsgetriebes gekuppelten hydraulischen Bremseinheit mit einstellbarer Bremswirkung und einer das Bremsmomeni messenden Einiieit, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe (3) und die hydraulische Bremseinheit (5) mit einem gemeinsamen Konstruktionsgehäuse (9) versehen sind, das in Lagern an dem Gestell (6) gelagert ist, daß das Konstruktionsgehäuse (9) beidseitig über je einen Arm (27, 28) wenigstens an der einen Seite unter Zwischenschaltung einer Kraftmeßzelle (33) an dem Gestell (6) abgestützt ist, daß in der hydraulischen Bremseinheit (5) ein von der Abtriebswelle (4) gedrehtes Schaufelrad (14) und ein diesem gegenüberliegendes feststehendes Schaufelrad (15) mit Bremsflügeln (18) angeordnet sind, wobei die Bremsflügel (18) auf einer axial verstellbar geführten Scheibe (17) befestigt sind und ihre Flügelebene zu der Abtriebswelle (4) parallel ist und diese Ebene mit einem Radius, der vom Mittelpunkt der Scheibe (17) zu dem inneren Ende (19) des Bremsflügels (18) gerichtet ist, einen Winkel zwischen 40° und 60° einschließt, daß zwischen dem drehenden und dem feststehenden Schaufelrad (14, 15) eine Trennplatte (20) angeordnet ist, die den Innenraum der Bremseinheit (5) unterteilt und mit Durchtrittsöffnungen für die Bremsflügei (18) versehen ist, und daß die hydraulische Bremseinheit (5) mit Ein- und Austrittsstutzen (23, 24) als Zulauf und Ablauf des ihren Innenraum füllenden Wassers verschen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Bremseinheit (5) aus zwei lösbar aneinander angeschlossenen Teilen (25, 26) besieht, von denen der erste Teil (25) das sich drehende Schaufelrad (14) und der andere Teil (26) die· Trennplatte (20) 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 Konstruktionsgehäuses (9) Stützclcmcnte zum Einstellen einer verstellbaren Stützhohe vorgesehen sind und die Kraftmeßzelle (33) je nach der Drehrichtung der geprüften Welle zwischen den einen oder anderen Arm (27 oder 28) und das Gestell (6) einsetzbar ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (4) des Übersetzungsgetriebes (3) zu der angetriebenen Welle (2) parallel und gegenüber dieser in Radialrichtung versetzt angeordnet ist und die Größe des r.uli.iien Abstandes groß genug gewählt wird, daß <!js Gehäuse der hydraulischen Bremseinheit (5) ■ ihvr der Achslinie der angetriebenen Welle (2) liegt.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der Leistung von Verbrennungsmotoren insbesondere für Traktoren und LKW-Motoren, mit einem durch Stützen aufstützbaren und auf Rädern verfahrbaren Gestell, einem mit der Welle des die /u messende Leistung abgebenden Motors verbundenen Wellenstumpf, einer die Drehzahl des Wellenstumpfcs messenden Einheit, einem mit dem Wellenstumpf verbundenen und eine angetriebene und eine antreibende Welle cnthaltenden Übersetzungsgetriebe, einer mit der Abtriebswelle des Übersetzungsgetriebes gekuppelten hydraulischen Bremseinheit mit einstellbarer Bremswirkung und einer das Bremsmoment messenden Einheit (US-PS 29 81099).

Bei den diagnostischen Prüfungen von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Traktoren, ist die Messung des vom Motor abgegebenen Drehmomentes und/oder der Leistung von erster Bedeutung. Für derartige Messungen werden bei dem Herstellerbetrieb oder bei größeren Servicestellen Prüfstände angewendet, die die Belastung des Motors auf elektronischem Wege gewährleisten.

Im Falle von Traktoren bzw. LKW werden die Reparaturarbeiten meistens an der Stelle der aktuellen Vcr-Wendung der Maschinen oder in in deren Nühe befindlichen kleineren Service-Stationen oder Reparaturwerkstätten durchgeführt, in denen die ziemlich kostenaufwendigen Prüfstände nicht zur Verfügung stehen. In diesen Fällen werden mobile Moment-Mcßeinrichtungen verwendet.

Bei dem Messen des Drehmomentes von Traktoren entstehen in der Praxis oft dadurch Schwierigkeiten, daß in dem Maschinenpark der größeren Anwender mehrere nach verschiedenen Normen hergestellte Motoren vorhanden sind. Der Unterschied zwischen diesen Motoren besteht in der unterschiedlichen 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 schon Moment-Meßeinrichtungen bekannt, bei denen zwischen einem das Moment aufnehmenden Wellenstumpf und einer hydraulischen Bremseinheit ein Getriebe mit verstellbarer Übersetzung Zwischengeschäft ist. Bei derartigen l.ösungen nimmt das Getriebe eine nicht mehr vernachlässigbare Leistung auf. die beim Messen der Bremskraft nicht beachtet wird, wodurch die gemessene Lcisiung kleiner als die tatsächliche ist.

Die Verwendung von mobilen Momeni-Meßcinrichtungen ist nicht nur bei Traktoren, sondern auch bei LKW erforderlich. Im Falle von LKW ist die Drehrichtung der das Moment abgebenden Wcllcjvon Traktoren, und dieser Umstand hat in der Praxis die Leistungsmessung von LKW mit für Traktorenmessungen hcrgcstcllten Meßeinrichtungen ausgeschlossen, weil derartige Meßeinrichtungen nur in einer Drehrichtung funktionsfähig waren.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer in eingangs erwähnter Art ausgebildeten Einrichtung zur Bc-Stimmung der Leistung von Verbrennungsmotoren, die in einem breiten Drehzahl- und Leistungsbcrcich und mit relativ geringeren Abmessungen und geringerem Gewicht die Moment- und Leistungsmessungen ermöglicht, im gegebenen Falle nach Bedarf auch bei sich ändernden Drehrichiungen.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Übersetzungsgetriebe und die hydraulische lireinseinheit mit einem gemeinsamen Konsiruktionsgehiiuse