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Dauerlauf-Prüfeinrichtung für Andrehvorrichtungen
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von Brennkraftmaschinen Stand der Technik Die Erfindung geht von einer
Dauerlauf-Prüfeinrichtung für Andrehvorrichtungen von Brennkraftmaschinen nach der
Gattung des Hauptanspruchs aus. Es ist schon eine Dauerlauf-Prüfeinrichtung bekannt,
bei der die die Bremsvorrichtung steuernde Nockenscheibe durch Feder-Masse-Systeme
belastet wird. Durch diese Systeme werden die unterschiedlichen Drehmomente der
Brennkraftmaschine simuliert, welche beim Andrehvorgang von der Brennkraftmaschine
auf die Andrehvorrichtung wirken entsprechend Kompression und Expansion in den Zylindern
der Brennkraftmaschine. Dabei ist jedoch von Nachteil, daß die Nockenscheibe durch
die Feder-Masse-Belastung verhältnismäßig schnell verschleißt. Außerdem ist das
Ändern und somit das Einstellen der zur jeweiligen Brennkraftmaschine gehörenden
Drehmonientparameter durch Auswechseln von Nockenscheibe und Federn zeitraubend
und kompliziert,
Weiterhin ist eine Prüfeinrichtung bekannt, bei
der entsprechend den zu prüfenden Andrehvorrichtungen Brennkraftmaschinen (Otto-
oder Dieselmotoren) verwendet werden. Dabei ist von Nachteil, daß der Betrieb der
Brennkraftmaschinen besonders aufwendige Maßnahmen erfordert - wie beispielsweise
Kraftstoffversorgung, Abgasabführung, Geräuschminderung, Kühlwassertemperierung,
häufige Zündkerzenreinigung oder -wechsel bei Ottomotoren. Somit ist die Verwendung
der Brennkraftmaschine bei der Dauerlauf-Prüfeinrichtung unwirtschaftlich. Dazu
kommt noch, daß für jedes erforderliche Überholmoment eine entsprechende Brennkraftmaschine
zu verwenden ist.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Dauerlauf-Prüfeinrichtung
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
lediglich den Zahnkranz einer Brennkraftmaschine zu verwenden und die unterschiedlichen
Drehmomente und deren Reaktionskräfte, welche beim Andrehvorgang von der Brennkraftmaschine
auf die Andrehvorrichtung wirken, durch eine hydraulisch betätigte Bremsvorrichtung
mit verschleißarmen, einfach ausuwechselnden Teilen für Drehmoment und Zylinderzahl
der zu simmulierenden Brennkraftmaschine zu ersetzen, wahrend ein wartungsarmer
kleine Überholmotor mit Schwungmasse das Simulieren des Überholvorgangs ermoglicht.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Dauerlauf-Prüfeinrichtung möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, daß bei einer mechanisch wirkenden Einrichtung
lediglich verhältnismäßig kleine Federmittel entsprechend dem jeweils erforderlichen
Drehmoment ausgewechselt zu werden brauchen, oder bei elektrohydraulisch wirkender
Einrichtung die Größe des Drehmoments durch den hydraulischen Druck eines Versorgungssystems
bestimmt werden kann, das auch die Bremsvorrichtung mit Druckmittel versorgt.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigen Figur 1 den Aufbau einer Prüfeinrichtung und Figur 2 eine
Abwandlung der Prüfeinrichtung nach Figur 1, jeweils in vereinfachter Darstellung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Eine Dauerlauf-Prüfeinrichtung
hat ein Lagergestell 1, in dem eine erste Welle 2 und eine zweite Welle 3 parallel
zueinander drehbar angeordnet sind. Die Welle 3 ist über eine erste Magnetkupplung
4 mit einer Hauptwelle 5 und die Welle 2 ist über eine zweite Magnetkupplung 6 mit
einer Nebenwelle 7 drehfest verbindbar. Die Wellen 5 und 7 sind ebenfalls im Lagergestell
1 drehbar angeordnet.
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Auf der ersten Welle 2 sind ein Zahnkranz 8, wie er in einer Brennkraftmaschine
verwendet wird, und ein Rad eines Zahnriemenantriebs 9 befestigt, dessen anderes
Rad auf der zweiten Welle 3 fest sitzt. Desgleichen sind auf den Wellen 3 und 2
die die zugehörigen Magnete enthaltenden ersten Teile 10 bzw. 11 der ersten bzw,
der zweiten Magnetkupplung 4 bzw. 6 befestigt, Der jeweils zweite Teil 12 bzw, 13
der Magnetkupplungen 4 bzw. 6 ist auf der Hauptwelle 5 bzw. der Nebenwelle 7 angeordnet.
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Auf der Hauptwelle 5, welche der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine
entspricht, sind noch eine Bremsscheibe 14 einer als Scheibenbremse ausgebildeten
Bremsvorrichtung 15 sowie ein Ritzel 16 als Antriebsrad eines Untersetzungsgetriebes
17 befestigt. Das Ritzel 16 kämmt mit einem Abtriebsrad 18, das auf einer ebenfalls
im Lagergestell 1 aufgenommenen dritten Welle 19 befestigt ist. Außerdem trägt die
Welle 19 noch eine Kurvenscheibe 20. Untersetzungsgetriebe 16, 17, 18 und Kurvenscheibe
20 lassen sich leicht auswechseln. Sie sind jeweils entsprechend der Zylinderzahl
der Brennkraftmaschine, für welche die zu prüfende Andrehvorrichtung bestimmt wäre,
gewählt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel für eine Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine
hat das Untersetzungsgetriebe 16, 17, 18 ein Untersetzungsverhältnis von 1 : 2 und
die Kurvenscheibe 20 hat an ihrem Umfang vier Nocken. Mit einem entsprechenden Untersetzungsgetriebe
und zugehöriger Kurvenscheibe lassen sich auch ungleichzahlige Kompressionen von
Brennkraftmaschinen simulieren.
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Am Umfang der Kurvenscheibe 20 liegt ein Rollenstößel 21 an, welcher
sich an einer verhältnismäßig kleinen Druckfeder 22 abstützt. Die Druckfeder 22
wiederum liegt an einem Bund 23 eines Druckkolbens 24 an. Der Druckkolben 24 ist
in einem Hauptbremszylinder 25 geführt. Druckkolben 24 und Hauptbremszylinder 25
bilden ein Hydraulikaggregat. Der Hauptbremszylinder 25 ist über eine Druckleitung
26 mit einem über die Bremsscheibe 14 greifenden Bremssattel 27 der Bremsvorrichtung
15
verbunden. Die Druckfeder 22 ist ebenfalls leicht auswechselbar. Ihre Federkraft
wird dem Drehmoment der jeweiligen Brennkraftmaschine entsprechend gewählt, das
beim Andrehvorgang von der Brennkraftmaschine auf die Andrehvorrichtung wirkt.
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An die Nebenwelle 7 ist ein Überholmotor 28 gekoppelt, der als Elektromotor
ausgebildet ist. Auf der Nebenwelle 7 ist noch eine Schwungmasse 29 befestigt.
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An das Lagergestell 1 ist eine zu prüfende Andrehvorrichtung 30 geschraubt,
die wie in einem Kraftfahrzeug an eine Stromquelle anschließbar und betätigbar ist,
so. daß ein Andrehritzel 31 in den Zahnkranz 8 einspuren kann, damit ein zugehöriger
Andrehmotor 32 für den durch die Dauerlauf-Prüfeinrichtung simulierten Andrehvorgang
den Zahnkranz 8 immer wieder durchdrehen kann Wenn das Andrehritzel 31 in den Zahnkranz
8 einspurt, wird die erste Magnetkupplung 4 in an sich bekannter und nicht näher
dargestellter Weise geschlossen. Bei vollständig eingespurtem Andrehritzel 31 dreht
der Andrehmotor 32 den Zahnkranz 8 durch. Dabei wird über die mit dem Zahnriehmenantrieb
8 verbundenen Wellen 2 und 3 und die geschlossene Magnetkupplung 4 die Hauptwelle
5 mit der Bremsscheibe 14 der gelösten Bremsvorrichtung 15 und dem Ritzel 16 mitgedreht.
Durch das Ritzel 16 wird zugleich über das Abtriebrad 18 und die Welle 19 die Kurvenscheibe
20 gedreht. Die Kurvenscheibe 20 drückt mit ihren Nocken auf den Rollenstößel 21.
Der Rollenstößel 21 stützt sich an der Druckfeder 22 ab, die wiederum den Druckkolben
24 in den Hauptbremszylinder 25 zu drücken
sucht. Der dabei im Hauptbremszylinder
25 erzeugte hydraulische Druckimpuls gelangt durch die Druckleitung 26 in den Bremssattel
27 der Bremsvorrichtung 15 und bremst die Bewegung der auf der Hauptwelle 5 befestigten
Bremsscheibe 14 solange ab, bis es dem Andrehmotor 32 gelungen ist, über Zahnkranz
8 und Zahnriemenantrieb 9 die Hauptwelle 5 mit Bremsscheibe 14 und Ritzel 16 sowie
das Untersetzungsgetriebe die Kurvenscheibe 20 weiterzudrehen und der Rollenstößel
21 durch die Druckfeder 22 von der Nocke in die angrenzende Ausnehmung der Kurvenscheibe
20 gedrückt wird. Dadurch wird der Hauptbremszylinder 25 und der mit ihm verbundene
Bremssattel 27 wieder entlastet. Die Bremsvorrichtung 15 ist erneut gelöst. Das
Bremsen und Lösen der Bremsvorrichtung 15 geschieht im Rhythmus der zusammen mit
der Kraft der Druckfeder 22 so simulierten Drehmomente, welche bei Kompression der
einzelnen Zylinder einer anzudrehenden Brennkraftmaschine auf die Andrehvorrichtung
30 wirken und zwar bei jeder Umdrehung der Hauptwelle 5.
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Nach einer vorgewählten, einem normalen Anlaßvorgang entsprechender
Zeit, bzw. einer bestimmten Anzahl von Lastwechseln wird der Überholvorgang derart
simuliert, das in bekannter und nicht näher dargestellter Weise die erste Magnetkupplung
4 gelöst und somit die Hauptwelle 5 vom Zahnkranz 8 getrennt. Dafür wird die zweite
Magnetkupplung 6 geschlossen. Die Nebenwelle 7 ist dann mit der Schwungmasse 29
und dem ständig laufenden Überholmotor 28 über die Welle 2 mit dem Zahnkranz 8 verbunden.
Der Überholmotor 28 dreht mit Unterstützung der Schwungmasse 29 den Zahnkranz 8
in sehr kurzer Zeit auf Überholdrehzahl (in etwa 0,2 sec auf 15 000 U/min), so daß
der Zahnkranz 8 das Andrehritzel 31
schneller dreht als der Andrehmotor
32. Das Andrehritzel 31 spurt aus dem Zahnkranz 8 aus. Der Andrehmotor 32 wird wiederum
in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise abgeschaltet und kommt
zum Stillstand. Der Andrehvorgang ist beendet. Die zweite Magnetkupplung 6 wird
wieder gelöst. Ein neuer Andrehvorgang schließt sich nach einer vorbestimmten Pause
in der vorstehend beschriebenen Weise an.
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Da mit der beschriebenen Dauerlauf-Prüfeinrichtung eine gleichmäßige
und gleichbleibende Beanspruchung der Andrehvorrichtungen erfolgt, kann am Lagergestell
1 noch eine zweite zu prüfende Andrehvorrichtung 33 angeordnet werden, deren Andrehritzel
34 abwechselnd mit dem Andrehritzel 31 der Andrehvorrichtung 30 in den Zahnkranz
8 einspurt und den Zahnkranz 8 durchdreht und somit der Dauerlauf-Prüfung unterzogen
wird.
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Mit der Dauerlauf-Prüfeinrichtung lassen sich alle Typen von Andrehvorrichtungen
prüfen, da mit Untersetzungsgetriebe, Kurvenscheibe, Druckfeder und Bremsvorrichtung
eine Belastungssimulation, eine Einstellung der Frequenz, der Höhe und des odulationsgrades
des Belastungsmomentes ermöglicht ist. Auch die Steilheit der Kompression kann vorgegeben
werden In ebenfalls an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise werden
während des Dauerlaufes in der Prüfeinrichtung Stromaufnahme, Drehzahl und Temperaturverlauf
der Andrehvorrichtungen erfaßt.
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Bei Überschreiten der vorgegebenen Grenzen der vorgenannten Werte
wird der Simulationslauf abgebrochen. Die Daten der letzten Andrehvorgänge bleiben
erfaßt und bilden ein Hilfsmittel zum Ermitteln der Ausfallursachen,
Eine
Abwandlung von Teilen der Prüfeinrichtung ist in Figur 2 dargestellt. Soweit die
Teile gleich denen des Ausführungsbeispieles nach Figur 1 sind, haben Sie die selben
Bezugszahlen.
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An der Kurvenscheibe 20 liegt ein Schalter 35 an, welcher eine Leitung
36 öffnet oder schließt, die von einer elektrischen Spannungsquelle 37 zum Steuerteil
38 eines schnellschaltenden Magnetventils 39 geführt ist. Das Hydraulikaggregat
für die Bremsvorrichtung 15 bestehend aus Bremsscheibe 14 und Bremssattel 27 ist
mit einem Druckmittelbehälter 40 versehen, aus der eine der Druckleitung 26 nach
Figur 1 entsprechende Versorgungsleitung 41 zum Bremssattel 27 geführt ist. In die
Versorgungsleitung 41 sind eine Druckmittelpumpe 42 und das schnellschaltende Magnetventil
39 in Reihe geschaltet. Zwischen der Druckmittelpumpe 42 und dem Magnetventil 39
zweigt eine Leitung 43 von der Versorgungsleitung 41 zum Druckmittelbehälter 40
ab. In die Leitung 43 ist ein zum Druckmittelbehälter 40 öffnendes Sicherheitsventil
44 geschaltet.
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Der von der Kurvenscheibe 20 betätigte Schalter 35 steuert das schnellschaltende
Magnetventil 38, 39, welches die Versorgungsleitung 41 zwischen der Druckmittelpumpe
42 und dem Bremssattel 27 öffnet oder schließt. Beim Öffnen der Leitung 41 gelangt
ein hydraulischer Druckimpuls zum Bremssattel 27 und erzielt wiederum die oben zum
Ausführungsbeispiel nach Figur 1 beschriebene Bremswirkung.
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Die Größe der Bremswirkung wird durch den hydraulischen Druck im Hydraulikaggregat
40 bis 44 bestimmt, Rutscht der Schalter 35 vom Nocken der Kurvenscheibe 20, trennt
der
Schalter 35 die Spannungsquelle 37 vom Steuerteil 38 des agnetventils 39 Das Magnetventil
39 schließt wieder die Versorgungsleitung 41 zwischen Druckmittelpumpe 42 und Bremssattel
27. Das von der Druckmittelpumpe 42 geförderte Druckmittel gelangt über die Leitung
43 und das Sicherheitsventil 44 in den Druckmittelbehälter 40 zurück.