JP2602806B2 - 原動機の試験をするための動力ブレーキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原動機の試験をするための動力ブレーキに
係り、特に内燃機関等のような原動機の動力を吸収する
動力ブレーキの許容回転数が継手フランジにかかる許容
付加重量に依存するような原動機の試験をするための動
力ブレーキに関する。

〔従来技術と問題点〕

原動機、特に変動率が非常に大きな内燃機関を開発す
る場合、動的な軸トルクのような動的特性を試験できる
装置が必要である。この試験は、一般に原動機の出力軸
を接続軸を介して回転体を有する動力ブレーキに、ある
いは本体が変位可能に支持された動力ブレーキに接続し
て行われる。その場合、動力ブレーキとしては渦電流動
力計、水制動力計あるいは直流、交流動力計が対象とし
て可能であり、これらは変位可能に支持され、試験すべ
き原動機、特に内燃機関の回転数に対応したトルクが所
定のトルク腕に作用する力の形で測定される。

図４に従来の原動機の試験をするための動力ブレーキ
の構成を示す。図４において、原動機２と動力ブレーキ
３は共通の基礎１の上に固定され、基礎１は工場等の床
４に固定されている。原動機２は、出力軸５を有し、出
力軸５は、はずみ車６とフランジ９を介してトルク測定
軸８に接続されている。トルク測定軸８の他端は、フラ
ンジ10,11を介して減衰器13に接続されている。減衰器1
3は、フランジ15を介して動力ブレーキ３のケーシング1
4に回転可能に支持された回転軸７に接続されている。
回転軸７の外周には中空軸16が嵌着され、この中空軸16
のさらに外周にはロータ17が固定されている。

この従来の原動機の試験をするための動力ブレーキ３
では、原動機２の回転トルクがトルク測定軸８によって
計測され、減衰器13は、破壊ねじり共振を避けるために
設けられており、原動機２の回転数はこの減衰器13を介
してロータ17に伝達される。

しかしながら、上記従来の原動機の動力を計測するた
めの動力ブレーキでは、継手を介して接続された動力ブ
レーキと原動機は振動系を構成し、特に試験すべき原動
機の出力軸ないしはずみ車について動的な軸トルクを検
出する場合、動力ブレーキと接続する接続軸を壊すねじ
り共振が生ずる危険がある。

また、上記減衰器は、破壊ねじり共振を避けるために
設けられているが、出力軸と動力ブレーキの回転軸の半
径方向および角度のずれに対して敏感であるので、それ
らが僅かにずれると、大きな摩耗に曝される。

また、上記トルク測定軸は、ねじりに対する共振回転
数範囲における振幅の増大のために、数倍の大きさに設
計しなければならない。これは必要な測定精度を得られ
なくしてしまう。

さらに、トルク測定軸の過大な寸法を避けるために、
試験すべき内燃機関とトルク測定軸との間に弾性挙動を
示す減衰要素が組み込まれることもある。かかる配置構
造も、動的な軸トルクを検出する場合、弾性挙動を示す
減衰要素において熱エネルギーに変換された機械エネル
ギーはトルク測定軸で検出されないので、必要な測定精
度が得られない。

上記減衰要素はトルク測定軸と動力ブレーキとの間に
組み込むこともできる。しかしこの減衰要素により付加
された重量によって、動力ブレーキの曲げ共振回転数は
影響を受け、最大回転数における内燃機関の動的特性が
検出できない程に低下する。

内燃機関の動的な軸トルクをできるだけ正確に検出す
るため、即ち測定誤差を最小にし、トルク測定軸の破損
を防止するために、試験すべき原動機は共振回転数領域
を避け、この共振回転数以下または共振回転数以上の回
転数で運転されることもある。弾性挙動を示す減衰要素
を組み込んだ上述した方策によればねじり共振範囲にお
けるトルク測定軸の振幅の増大を解消するが、この場合
弾性挙動を示す減衰要素は動力ブレーキ軸に取付けられ
るため、動力ブレーキの許容付加重量を超えてしまうの
で、最大エンジン回転数に対して設計された動力ブレー
キの曲げ共振回転数が低下するために、最大回転数にお
ける動的な軸トルクを検出するために利用できない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、原動機の試験において、共振ねじり
振動による測定軸の振幅増大の悪影響を無くし、且、曲
げ共振回転数の低下を防止する動力ブレーキを提供する
ことにある。

〔発明の要点および効果〕

この目的は本発明によれば特許請求の範囲第１項の特
徴部分によって達成できる。すなわち、動力ブレーキの
ロータを支承する中空軸と該中空軸に内挿されたねじり
軸の接続部に減衰器あるいはトルクコンバータを設けた
ことにより、動力ブレーキの軸の支持点に動力伝達構造
の重量を支持させることができるので、ブレーキの曲げ
共振回転数がほとんど影響されないだけでなく、その減
衰作用によって、共振ねじり回転数のために軸に生ずる
振幅の増大がなくなり適当な容量のトルク測定軸が利用
できるように調整される。また、中空軸とねじり軸の間
に減衰器等を設けることにより、ねじり剛性を有する継
手軸が利用でき、これは従来の減衰継手軸に比べて試験
すべき内燃機関と動力ブレーキとの間に相当に大きな半
径方向および角度のずれを許容する。

また、特許請求の範囲第２項記載の動力ブレーキによ
れば、ねじり軸はストレーンゲージを適用したトルク軸
として形成される。それによって動的な軸トルクを測定
するために、補助的に必要な動力ブレーキと原動機との
間の従来のトルク測定軸は不要となる。これはかかる試
験機を非常にコンパクトな構造にし、コストも非常に安
くなる。

〔実施例〕

以下図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。

試験すべき原動機２および動力ブレーキ３を支持する
ための基礎１は工場の床４と一体に作られても良いし、
あるいは床にボルト等の手段で固定されても良い。基礎
１及びその支持部は原動機２を動力ブレーキ３に整合す
るために用いられる。原動機２として内燃機関を試験対
象とする場合、内燃機関同士の不可避な構造上の誤差の
ためにそのはずみ車６の軸５は基礎１に対し種々の高さ
を取り得る。このとき動力ブレーキ３の軸７も基礎１に
固定されているので、半径方向および角度のずれが必然
的に生ずる。このようなずれは減衰継手軸を摩耗してし
まう。

第１図の実施例において、動力ブレーキ３はトルク測
定軸８を介して原動機２に接続されている。トルク測定
軸８は一方ではフランジ９を介してはずみ車６に接続さ
れ、他方では別のフランジ10を介して動力ブレーキ３の
接続フランジ11に接続されている。

第１図における実施例は動的な軸トルクをトルク測定
軸８で測定する試験機を示している。このトルク測定軸
８は本発明に基づいて動力ブレーキ３内にあるねじり軸
12と置き換えることもできる。トルク測定軸としてねじ
り軸12を使用する場合、接続フランジ11は例えば自在継
手軸によって直接はずみ車６に接続される。第１図の実
施例の場合、動力ブレーキ３のねじり軸12はその一端に
接続フランジ11を有し、他端に減衰器13を有している。
この場合、ねじり軸12には例えば原動機２から導入され
るトルクによるねじり軸12のねじりを測定するために図
示しないストレーンゲージが用いられる。

第１図に示された試験機において、トルク測定軸８の
代わりにはずみ車６と接続フランジ11との間にねじりに
強い継手軸例えば自在継手軸が組み込まれることもあ
る。この場合、動力ブレーキ３は変位可能に支持されて
設置される。この変位可能な支持とは、動力ブレーキ３
のケーシング14が図示しない荷重測定素子、例えばロー
ドセルを介して基礎１に接触支持されること意味してい
る。はずみ車６と接続フランジ11との間に配置された自
在継手軸を介して原動機２によって所定の回転数におけ
るトルクが動力ブレーキ３に導入される場合、動力ブレ
ーキ３のケーシング14は軸を中心として回転し、この回
転は荷重測定素子例えばロードセルへの力として伝達さ
れ、この伝達は導入されたトルクと所定トルク腕に作用
する力とが平衡に達するまで継続され、ケーシング14は
所定の変位を生じる。その場合、回転数および所定のト
ルク腕において測定された力によって、試験すべき原動
機の動力が検出される。

第１図はスプラインを介してフランジ15に固定された
ねじり軸12を介しており、このねじり軸12はケーシング
14における継手フランジ15に軸受により支持されてい
る。中空軸16は動力ブレーキ３のロータ17を支持してい
る。第１図の実施例において渦電流動力計が動力ブレー
キとして示されている。しかしこの代わりに動力ブレー
キとして電気機械例えば直流力計あるいは水制動動力計
を採用することもできる。

中空軸16は動力ブレーキ３の片側において継手フラン
ジ15に対して別個の軸受で支持され、他の軸受は反対側
において動力ブレーキ３のケーシング14で同様に支持し
ている。ねじり軸12は中空軸16を貫通して延び、減衰器
13を介して中空軸16に接続されている。この場合ねじり
軸12はこれを中空軸16に対して支持する軸受は不要であ
る。

動力ブレーキ３の片側において継手フランジ15および
中空軸16を別々に支持することによって、中空軸16を短
縮でき、これは曲げ共振回転数を高める。中空軸16およ
びねじり軸12の相対する端部に減衰器13を配置すること
によって、軸の両端必要な継手重量を分配する。この減
衰器を配置することで２質点系の共振回転数を減少する
減衰作用を生じさせる。減衰器13を使用する場合、上記
系は共振ねじり回転数を超過した状態で運転される。か
かる運転は、特に１つのシリンダが停止する危険がある
ような単気筒あるいは多気筒の内燃機関のような非常に
変動率の大きな原動機に対して有用である。

減衰器13の代わりに第３図に示されているようなトル
クコンバータ19が用いられる場合、機械は共振ねじり回
転数以下で運転される。

図示した試験機は動的な軸トルクを測定するために適
用され、その場合動力ブレーキ３はエネルギーを変換す
るためだけに用いられる。

第２図はねじり軸12がトルク測定軸として形成されて
いる実施例を示している。この場合ねじり軸12は中空軸
16の中にほとんど摩擦なしに支持されている。

減衰器13の代わりにトルクコンバータ19を用いる場
合、充填率を変更することによって、低速回転において
動力ブレーキ３は原動機２との結合が調整され原動機２
の起動負荷を軽減する。

第３図においてトルクコンバータ19はケーシング14に
接続されている。中空軸16はトルクコンバータ19のター
ビン部20に接続され、ねじり軸12はトルクコンバータ19
のポンプ部21に接続されている。

トルクコンバータ19の充填率を変更することによっ
て、動力ブレーキ３と試験すべき原動機２との間に回転
数差が与えられる。これにより例えば動力ブレーキ３と
して直流機を使用する場合、試験すべき原動機２を直流
機よりも高速で回転させることが簡単にできる。それに
よって本発明に基づいて、低速回転する直流機を高速原
動機に対する動力ブレーキとして採用できる。第３図に
おいてトルクコンバータ19の充填方式が概略的に示され
ている。シリンダ22から配管23を介して相応した流体が
トルクコンバータ19に導入される。戻り配管24によって
密閉回路にされている。所定の回転数差に応じてシリン
ダ22から流体が密閉回路に適当当量だけ供給される。充
填率が小さい場合、例えば密閉回路からシリンダ22に戻
される。この密閉回路にトルクコンバータ19で発生され
た熱を冷却水に放出する熱交換器25が配置されていると
有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく試験機の概略構成図、第２図は
ねじり軸を持った本発明に基づく中空軸の拡大断面図、
第３図はトルクコンバータを使用する場合の中空軸とね
じり軸の拡大断面図を示す。 １……基礎、２……原動機、３……動力ブレーキ、12…
…ねじり軸、14……ケーシング、15……継手フランジ、
16……中空軸、17……ロータ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原動機（２）の出力軸に接続された回転体
   （17）を有し、前記原動機（２）によって前記回転体
   （17）を回転させ、所定の回転数とその回転数を得るた
   めの前記原動機（２）のトルクとを測定する動力ブレー
   キ（３）において、 前記原動機（２）の出力軸にトルク測定軸（８）を介し
   て接続されるねじり軸（12）を有し、 前記ねじり軸（12）は、前記トルク測定軸（８）に接続
   される端部の反対側の端部において、減衰器（13）ある
   いはトルクコンバータ（19）を介して、前記ねじり軸
   （12）を内挿させた中空軸（16）に接続され、 前記中空軸（16）は、両端部が回転自在に支持され、そ
   の外周面は前記回転体（17）に固着されていることを特
   徴とする原動機の試験をするための動力ブレーキ。
2. 【請求項２】前記トルク測定軸（８）に代えて、前記ね
   じり軸（12）にストレーンゲージを貼付して前記原動機
   （２）の出力軸に直接接続したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の原動機の試験をするための動力
   ブレーキ。