CH662184A5

CH662184A5 - Einrichtung zur bestimmung der leistung von verbrennungsmotoren.

Info

Publication number: CH662184A5
Application number: CH506983A
Authority: CH
Inventors: Laszlo Janosi; Gyoergy Komandi; Lajos Laib; Laszlo Banki; Laszlo Szombathelyi
Original assignee: Rekard Gyoeri Mezoegazdasagi G
Priority date: 1982-09-29
Filing date: 1983-09-19
Publication date: 1987-09-15
Also published as: CS708983A2; FR2533698B1; DE3333950A1; YU194283A; FR2533698A1; CS258465B2; DD212806A5; DE3333950C2; HU185575B

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der Leistung von Verbrennungsmotoren insbesondere für Traktoren und LKW-Motoren, gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.

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's werden die Repara-s turarbeiten meistens an Stelle der aktuellen Verwendung der Maschinen oder in deren Nähe befindenden kleineren Service-Stationen oder Reparaturwerkstätten durchgeführt, worin die ziemlich kostenaufwendigen Prüfstände nicht zur Verfügung stehen. In diesen Fällen werden mobile Moment-lo Messeinrichtungen verwendet.

Das mobile Kraftmessgerät der amerikanischen Firma M und W Gear Typ P-2000 ist z.B. für die Durchführung derartiger Messungen geeignet. Dieses bekannte Messgerät ist mit einer mit Öl gefüllten hydraulischen Bremseinheit versehen, 15 und die während der Messungen erzeugte dissipierte Wärmeleistung wird durch in zwei getrennten Behältern gespeichertes zirkulierendes Wasser aufgenommen. Das Kraftmessgerät kann bei diskreten Drehzahlwerten betätigt werden, und dessen Anzeigeinstrument ist unmittelbar in 20 Momentgrösse kalibriert. Das Gewicht und die Abmessungen des Kraftmessgerätes Typ P-2000 sind von der Anwesenheit des gespeicherten Messwertes wesentlich erhöht, was auch die Quelle von Schwierigkeiten bei dem Transport mit sich bringen kann.

25 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 ver-30 schiedenen 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 35 aufnehmenden Wellenstumpf und einer hydraulischen Bremseinheit ein Antrieb verstellbarer Übersetzung zwischengeschaltet ist. Bei derartigen Lösungen nimmt der Antrieb eine schon nicht vernachlässigbare Leistung auf, die beim Messen der Bremskraft nicht beachtet wurde, wodurch 40 die gemessene Leistung kleiner als die tatsächliche war.

Die Verwendung von mobilen Moment-Messeinrichtungen ist nicht nur bei Traktoren, sondern auch bei LKW's erforderlich. Im Falle von LKW's ist die Drehrichtung der das Moment abgebenden Welle entgegengesetzt zur Dreh-45 richtung der entsprechenden Welle von Traktoren, und dieser Umstand hat in der Praxis die Leistungsmessung von LKW's mit für Traktorenmessungen hergestellten Messeinrichtungen ausgeschlossen, weil derartige Messeinrichtungen nur in einer Drehrichtung funktionsfähig waren, so Ergonomische Aspekte, wirtschaftliche Gründe und sich aus der Verwendung ergebende erwähnte Erfordernisse bilden einen realen Anspruch für die Schaffung einer gegenüber den bekannten Lösungen weiterentwickelten Moment-Messeinrichtung.

55 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verwirklichung dieses Anspruchs und die Schaffung einer Einrichtung zur Bestimmung der Leistung von Verbrennungsmotoren, die in einem breiten Drehzahl- und Leistungsbereich und mit relativ geringeren Abmessungen und geringerem Gewicht 6o die Moment- und Leistungsmessungen ermöglicht, im gegebenen Falle nach Bedarf auch bei sich ändernden Drehrichtungen.

Die gestellte Aufgabe wurde mit der Schaffung einer Einrichtung gelöst, die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 65 1 beschrieben ist.

Bei einer derartig ausgestalteten Einrichtung können die Verluste des Übersetzungsantriebes die gemessene Leistung nicht beeinflussen, weil im gemessenen Moment des gemein-

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samen Gehäuses auch die sich vom Verlust des Antriebs ergebende Komponente anwesend ist.

Die schräge Anordnung der Bremsflügel ist vorteilhaft, weil die einzelnen Bremsflügel im Wege des sich in einer Kreislinie strömenden Wassers aneinander nur geringfügig abschirmen und ihre Einzelwirkungen sich summieren. Die Realisierung des hydraulischen Mediums mit durchlaufendem Wasser bedeutet eine wesentliche Vereinfachung im Vergleich zu den Öl als Medium verwendenden und mit gespeichertem Wassergekühlten Konstruktionen, weil das durchlaufende Wasser gleichzeitig die erzeugte Wärme ableitet.

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

An den Enden der Arme des gemeinsamen Gehäuses sind Stützelemente zum Einstellen einer verstellbaren Stützhöhe vorgesehen sowie eine Kraftmesszelle die je nach Drehrichtung der geprüften Welle 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 angetriebene Welle des Übersetzungsantriebes mit der antreibenden Welle parallel und davon in Radialrichtung versetzt angeordnet ist und die Grösse des radialen Abstandes gross genug gewählt wird, damit das Gehäuse der hydraulischen Bremseinheit über der Achsenlinie der angetriebenen Welle liegt.

Es soll hierbei bemerkt werden, dass die momentabgebenden Wellen von Traktoren ziemlich niedrig angebracht sind, und durch Erhöhung der Lage der Bremseinheit kann die Einstellung der Bremskraft und der Wasseranschluss und -abfluss ergonomisch günstiger gelöst werden, und in den niedrigeren Bereichen der Einrichtung wird Platz für die Lagerung verschiedener Ersatzteile und Werkzeuge frei.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, worin auf die beigelegten Zeichnungen Bezug genommen wird. In der Zeichnung

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Übersetzungsantriebes und der hydraulischen Bremseinheit der erfin-dungsgemässen Einrichtung teilweise im Schnitt,

Fig. 2 ist die Seitenansicht der Einrichtung auf Fig. 1,

Fig. 3 ist die Vorderansicht der erfindungsgemässen Einrichtung,

Fig. 4 ist die schematische Anordnung der Bremsflügel und

Fig. 5 und. 6 sind typische Kennlinien, die die Arbeit der erfindungsgemässen Einrichtung veranschaulichen,

dargestellt.

Die Hauptkonstruktionsteile der erfindungsgemässen Drehmomentmesseinrichtung sind von einem an der Welle des geprüften Motors anschliessbaren Wellenstumpfes 1, einem Übersetzungsantrieb 3 mit einer an den Wellenstumpf 1 angeschlossenen antreibenden Welle 2, einer hydraulischen Bremseinheit 5, die mit der angetriebenen Welle 4 des Übersetzungsantriebes 3 verbunden ist, und einem die Vorrichtung haltenden Gestell 6 gebildet (siehe Fig. 1-3).

Der Übersetzungsantrieb 3 besteht aus zwei schräggezahnten Zahnrädern 7,8, die von einem Gehäuse entsprechender Festigkeit umgeben sind. Das Gehäuse der Bremseinheit ist mit dem Gehäuse des Übersetzungsantriebes 3 fest verbunden, und die beiden Gehäuse bilden zusammen ein für die beiden Einheiten gemeinsames Gehäuse 9. Das Gehäuse 9 ist durch Lager 10, 11 mit dem Gestell 6 verbunden. Die angetriebene Welle 4 ist durch die beiden Teile des gemeinsamen Gehäuses 9 hindurchgeführt und mit einer geeigneten Dichtung drehbar gelagert. Die Zahnräder 7, 8 des Übersetzungsantriebes 3 sind im Ölbad angeordnet. Die antreibende Welle 2, welche mit dem Wellenstumpf 1 zusammgebaut ist, ist über abgedichtete Lager 12, 13 an das Gehäuse 9 angeschlossen.

In der hydraulischen Bremseinheit 5 ist ein an dem Ende der angetriebenen Welle 4 untergebrachtes drehendes Schaufelrad 14 und ein gegenüberliegendes feststehendes Schaufelrad 15 angeordnet. Das stehende Schaufelrad 15 enthält sechsauf 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 mit der angetriebenen Welle 4, und der zu deren inneren Ende 19 gerichtete Radius steht zu der Flügelebene bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 4 in einem Winkel von 49°. Es wird wieder auf Fig. 1 Bezug genommen, worin ersichtlich ist, dass die Bremseinheit 5 im Bereich der Bremsflügel 18 durch eine Trennplatte 20 geteilt ist. Für die Einführung der Bremsflügel 18 ist die Trennplatte 20 mit auf der Zeichnung nicht dargestellten Öffnungen versehen. Die Bremsflügel 18 können mit einem kleinen Spalt in den Öffnungen frei bewegt werden. Die Scheibe 17 ist auf einem Ende einer Gewindespindel 21 angebracht, die vom Gehäuse 9 herausgeführt und in Axialrichtung verschiebbar gelenkt wird. Auf dem herausragenden Teil der Gewindespindel 21 kann ein Handrad 22 aufgeschraubt werden, dessen Position in Längsrichtung im Vergleich zum Gehäuse 9 feststehend ist, wodurch die Drehbewegung des Handrades die Längsbewegung der Scheibe 17 mit den darauf montierten Bremsflügeln 18 verursacht. Durch Drehen des Handrades 22 kann die Hineinragungstiefe der Bremsflügel 18 in den sich vor der Trennplatte 20 befindenden Raumes geregelt werden, was die Einstellung der Bremskraft ermöglicht.

An zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses der Bremseinheit 5 sind für die Ein- und Ausführung des das Bremsmedium bildenden Wassers ein Eintrittsstutzen 23 und ein Austrittsstutzen 24 angeordnet, die an einem geeigneten Wasseranschluss und -abfluss anschliessbar sind. Bei einer bevorzugten Konstruktionsausführung kann das Gehäuse der hydraulischen Bremseinheit 5 aus zwei vonaneinander lösbar angeschlossenen Teilen 25,26 geteilt werden, dessen Anschluss nach Fig. 1 durch einen Flansch und nach Fig. 3 durch eine Stirnfläche gelöst ist.

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

Wie in Fig. 2 dargestellt, ragt aus dem Gehäuse 9 beiderseitig je ein Arm 27, 28 heraus. In die Enden der Arme 27, 28 können Schrauben 29, 30 eingeschraubt und durch Muttern 31, 32 gegen Verdrehung gesichert werden. 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 Länge der Schrauben 29, 30 wird gross genug gewählt, damit die Kraftmesszelle 33 nach Bedarf entweder unter das Ende des linken oder rechten Armes 27 oder 28 untergebracht werden kann.

Fig. 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 antreibende Welle 2 ragt aus dem Gehäuse 9 heraus und ist mit einer Drehzahlmesseinheit 36 verbunden. Zum Vereinfachen der mechanischen Konstruktion und zum Erleichtern der Handhabung ist die Bremseinheit 5 über der theoreti-

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sehen Verlängerung der antreibenden Welle 2 angebracht. Beim Abbremsen wird die Lage der Einrichtung durch zwei Stützen 37 festgehalten.

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

Die zu überprüfende Maschine, z.B. Traktor, muss in eine sich in der Nähe des Arbeitsgebietes oder Standortes befindlichen Prüfstelle gebracht werden, wo eine Wasseranschlussmöglichkeit ist. Auch die erfindungsgemässe Einrichtung muss dahin gebracht werden. Durch den Eintrittsstutzen 23 und Austrittsstutzen 24 sind der Wasseranschluss und -abfluss zu lösen. Die kraftübertragende Welle des Traktors wird über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kar-dananschluss an den Wellenstumpf 1 angeschlossen und der Motor gestartet. Durch den Motor wird die antreibende Welle 2 gedreht, und entsprechend der entsprechenden Übersetzung wird das Schaufelrad 14 der Bremseinheit 5 in Drehbewegung gesetzt. Die Bremsflügel 18 werden durch das Handrad 22 axial über die Ebene der Trennplatte 20 bewegt, und die Anwesenheit der Bremsflügel 18 übt einen Bremseffekt auf die Strömung des durch das Schaufelrad 14 in Bewegung gesetzten Wassers aus.

Durch die Wirkung der Reaktionskraft des Abbremsens ist das gemeinsame Gehäuse 9 des Übesetzungsantriebs 3 und der Bremseinheit 5 bestrebt, sich zum Gestell 6 zu verdrehen, und das Ende des entsprechenden Armes 27 drückt die Kaft-messzelle 33, die eine der Druckkraft entsprechende elektrische Spannung erzeugt. Die Grösse der Druckkraft zusammen mit der bekannten Länge des Armes bestimmen das Drehmoment des geprüften Motors. Eine in der Zeichnung 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 ist, müssen die Werte des Drehmomentes und der Drehzahl multipliziert werden, s 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, d.h. die Leistungsabnahme durch Änderung der Einschie-10 bungstiefe der Bremsflügel 18 innerhalb eines Breitenbereiches geändert werden. Die abgenommene Leistung erwärmt das fortlaufend strömende Wasser.

Die schräge Anordnung der Bremsflügel 18 ist vorteilhaft, weil dadurch die einzelnen Bremsflügel voneinander nur ls geringfügig abgeschirmt, und die einzelnen Bremseffekte summiert werden. Fig. 5 und 6 zeigen typische Drehmoment-Drehzahl- und Leistung-Drehzahl-Kennlinien der erfindungsgemässen Einrichtung. In den Kennlinien bezeichnen die dargestellten geradlinigen Abschnitte die Grenzen, 20 welche aus Sicherheitsgründen nicht überschritten werden dürfen. Für die erfindungsgemässe Einrichtung ist der breite Drehzahl- und Leistungsumfang kennzeichnend, wodurch die Einrichtung ohne Änderung der Übersetzungsgrösse für verschiedene genormte Traktorendrehzahlen angewendet 25 werden kann.

Wenn die Drehrichtung der kraftübertragenden Welle des zu überprüfenden Motors geändert wird, was z.B. beim Messen eines LKW's der Fall ist, wird die Umstellung durch Auswechseln des hinteren Teiles 26 der Bremseinheit 30 möglich. Bei einem derartigen Auswechseln muss die Ebene der Bremsflügel 18 entgegengesetzt angeschrägt werden.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

662 184 PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur Bestimmung der Leistung von Verbrennungsmotoren insbesondere fürTraktoren-und LKW-Motoren, die ein durch Stützen aufstützbares und auf Rädern rollbares Gestell, einen mit der Welle des die zu messende Leistung abgebenden Motors verbindbaren Wellenstumpf, eine die Drehzahl des Wellenstumpfes messende Einheit, einen mit dem Wellenstumpf verbundenen und eine angetriebene und eine antreibende Welle enthaltenden Übersetzungsantrieb, eine mit der angetriebenen Welle des Übersetzungsantriebes gekoppelte hydraulische 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 auf das Gestell (6) gestützt ist, das Gehäuse (9) beiderseitig durch je einen Arm (27,28) wenigstens an der einen Seite durch Zwischenschaltung einer Kraftmesszelle (33) auf das Gestell (6) gestützt ist, in der hydraulischen Bremseinheit (5) ein durch die angetriebene Welle (4) gedrehtes Schaufelrad (14) und ein dem gegenüberliegendes feststehendes Schaufelrad (15) mit Bremsflügel (18) angeordnet sind, wobei die Bremsflügel (18) auf einer für Längsbewegung in Richtung der angetriebenen Welle geführte Scheibe (17) befestigt sind und deren Flügelebene mit der angetriebenen Welle (4) parallel ist und diese Flügelebene mit dem äusseren Teil des 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 Schaufelrad (14,15) eine Trennplatte (20) angeordnet ist, die den Innenraum der Bremseinheit (5) aufteilt und die Trennplatte (20) zum Durchlass der Bremsflügel (18) mit Öffnungen und die hydraulische Bremseinheit (5) zur Zu- und Abfuhr von deren Innenraum füllendem Wasser mit Ein-und Austrittsstutzen (23,24) versehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Bremseinheit (5) aus zwei sich lösbar aneinander anschliessenden Teilen (25,26) besteht, wobei der eine Teil (25) das 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 Gehäuses (9) Stützelemente zum Einstellen einer verstellbaren Stützhöhe vorgesehen sind und die Kraftmesszelle (33) von der Drehrichtung der zu prüfenden Welle abhängend zwischen dem einen oder anderen Arm (27,28) und dem Gestell (6) einsetzbar ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass die angetriebene Welle (4) des Übersetzungsantriebes (3) mit der antreibenden Welle (2) parallel und davon in Radialrichtung versetzt angeordnet ist mit mindestens einem derartigen radialen Abstand, dass das Gehäuse der hydraulischen Bremseinheit (5) über der Achsenlinie der antreibenden Welle (2) liegt.