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Bremsanlage für Motoren- und Getriebeprüfstände mit einer Reibungsbremse
Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Motoren- und Getriebeprüfstände mit
-einer Reibungsbremse, bei der sich der Anpreßdruck der Reibglieder selbsttätig
regelt und ein Abstützteil um die Triebwellenachse Pendelbewegungen ausführen kann
und mit diesem Abstützteil eine Vorrichtung zum Konstanthalten des Bremsmomentes
verbunden ist.
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Es ist bereits bekannt, bei einer Reibungsbremse die Steuerwirkung
mittels eines Relais zu regeln. Hierbei besitzt die Zuflußleitung des Druckmittels
zum Steuerzylinder einen durch Gewicht beeinflußbaren Drehschieber. Der Abflußquerschnitt
des Steuerzylinders bleibt konstant, und die Regelung wird stets erst dann wirksam,
wenn sich nach Ausschlagen des Bremshebels der Zufluß querschnitt gegenüber dem
Abflußquerschnitt vergrößert hat. Dabei ist die Steuerwirkung verhältnismäßig gering.
Es wurden auch schon elektrische und hydrostatische Regelvorrichtungen vorgeschlagen,
die ähnlich wie die erstgenannte Vorrichtung wirken, indem die Regelung erst einsetzt,
wenn der Brennshebel seinen Ausschlag vollendet hat.
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Bei der erfindungsgemäßen Bremsanlage dient erfindungsgemäß zum selbsttätigen
Regeln des Anpreßdruckes der Reibglieder der Reibungsbremse die das abzubremsende
Drehmoment abzustützende Vorrichtung, die in der Weise beschaffen, daß unmittelbar
mit Beginn des -Ausschlagens des Abstützteiles aus dem Gleichgewichtszustand eine
stetig veränderliche Steuerwirkung einsetzt und über den gesamten Pendelbereich
nach oben oder nach unten stetig oder annähernd stetig erfolgt. Hierbei vollzieht
sich die Steuerung des Zuflusses sowohl als auch die des Abflusses stetig, und die
Steuerwirkung ist größer. Wird eine Bremsanlage benutzt, bei der zum Hervorbringen
und Regeln des Blemsmomentes eine Flüssigkeitsdruck o.dgl. erzeugende Einrichtung
vorgesehen ist, so soll letztere erfindungsgemäß als Regelglied einen Kolbenkörper
besitzen, auf den sich der drehungspendelnd gelagerte Teil der Reibungsbremse unmittelbar
ab stützt. Dieser
Kolbenkörper, der in einem Gehäuse geführt ist,
besitzt zwei Steuerkanten, die von einem doppelkegeligen Ringraum umgeben sind,
so daß bei axialer Verstellung des Kolbenkörpers und damit der Steuerkanten die
um diese verbleibenden Ringquerschnitte zueinander umgekehrt proportional verändert
werden und sich dadurch der Flüssigkeitsdruck zum Anpressen der Reibglieder der
Reibungsbremse verändert.
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An dem das Regelglied bildenden Kolbenkörper wird entgegen der vom
pendelnden Abstützteil her wirkenden Verdrehkraft der konstant gehaltene Flüssigkeitsdruck
als Gegenkraft zur Wirkung gebracht, um das Bremsmoment möglichst konstant zu halten,
und es ist noch die Maßnahme getroffen, die Gegenkra£e nach der Umdrehungsrichtung
der Getriebewelle von der. einen auf die andere Bewegungsrichtung umzuschalten.
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Vorzugsweise kann eine Reibungsbremse benutzt werden, die mit einer
größeren iNnzahl von Reiblamellen ausgerüstet ist. und, da es erwünscht ist, eitlen
möglichst großen Regel bereich für das Bremsmoment bei gegebener Bremsleistung zu
erhalten. ist es vorteilhaft, zwei oder mehrere zueinander gestufte Reibungsbremsen
zu verwenden. Sind z. B. zwei Reibungsbremsen vorgesehen. so kann die größere Teilbremse
bei großen Bremsmomenten und kleiner Drehzahl benutzt werden, und wenn bei zunehmender
Drehzahl das Bremse moment abnimmt, kommt die Benutzung der kleinen Teilbremse in
Betracht. Wenn die beiden Teilbremsen ineinandergebaut sind, ergibt sich eine bedeutend
vereinfachte Arleitsweise, und zwar deshalb, weil bei wechselnden Versuchsbedingungen
ein Umbau der Anlage nicht erforderlich wird. Es ist auch vorgesehen, daß, sobald
die eine Teilbremse zur Benutzung gelangt, die andere Teilbremse selbsttätig blockiert
wird. Dies wird erreicht, durch Mittel, die zum ltmschalten des Flüssigkeitsdruckes
je auf die große und kleine Teilbremse geeignet sind.
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Für die Erzielung der richtigen Durchführung der erfindungsgemäßen
selbsttätigen Regelung des Anpreßdruckes der Reibglieder der Reibungsbremse und
auch zur Ermöglichung der in engem Zusammenhang mit der Regelung erforderlichen
Versorgung der Reibungsbremse mit Schmier- und Kühlmitteln können Druckpumpen vorgesehen
sein, die zu einem Maschinensatz zusammengefaßt sind.
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Zum Anpressen der Reibglieder der Reibungsbremse und zur Regelung
des Anpreßdruckes können auch andere Mittel, z. B. Gewichte, elektrische Einrichtungen
und elektromagnetisch zu bewegende Glieder vorgesehen sein.
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In den Abbildungen ist eine die Erfindungsmerkmale aufweisende Bremsanlage
in beispielsweiser Ausfiihrungsform dargestellt.
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Auch die Reibungsbreinse erscheint in beispielsweiser Ausführung.
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Es ist in diesen Beispielen für die Ionstanthaltung des Bremsinotuentes
und für die Regelung desselben die Verwendung einer (Yildruckalllage gedacht, die
mit in besoll(lerer Weise angeordneten und besonders ausgebildeten Einstellvorrichtungen
ausgeriistet ist.
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Weiter dient die Öldruckanlage mit zur Schmierung der Reibungsl)remse,
wobei auch AIittel zur Steuerung des Ölumlaufes vorgesehen sind.
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Abb. 1 ist eine im wesentlichen schematische Darstellung der Oldruckanlage
mit den verschiedenen Regelungsvorricht-ungen.
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Abb. 2 zeigt einen Einzelteil aus Abb. I in anderer Stellung.
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Abb. 3 zeigt einen weiteren Einzelteil in anderer Stellung.
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Abb). 4 zeigt die beispielsweise mit zwe Reiblamellensätzen versehene
Reibungsbremse iii einem senkrechten Längsschnitt.
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Abb. 5 zeigt die Reibungsbremse zur Hälfte in einer Stirnansicht
gemäß dem Pfeil A der Abb. 4 untl stücliweise in einem nach Linie ß -N der Abb.
4 geführten Querschnitt.
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In Abb. 5 ist auch die Abstützung der Reil>ungsliremsc auf der
zur Regelung des Bremsmomentes vorgesehenen Vorrichtung gezeigt.
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Die Reibungsbremse besteht hier aus der kleinen Teilbremse 2 mit
ihrem im Druckrum 3 beweglichen Kolben 4 und der großen Teilbremse 5 mit ihrem im
Druckraum 6 beweglichen Kolben 7. Zum Zutritt des Drucköles oder sonstigen Druckmittels
zu der kleinen Teilbremse 2 dient die Leitung io, die zu einer entsprechenden Bohrung
der Triebwelle 8 führt. Zur großen Teilbremse 5 bzw. zu deren Druckraum 6 führt
die Leitung ii, die mit Rücksicht auf die Pendelbewegung des Bremsgehäuses 12 eine
gewisse Beweglichkeit besitzen muß, z. B. durch Einfügung eines Schlauchstückes.
Am Gehäuse 12 ist ein Arm 13 befestigt, der durch den Bolzen 14 an den als Regelglied
dienenden Kolbenkörper 15 angelenkt ist. Letzterer besitzt außer der eigentlichen
Kolbenscheibe I6, die sich im Druckzylinders führt, zwei kreisrunde Steuerkanten
I9, die durch eine mittlere Eindrehung gebildet sind und von einem doppelkegeligen
Ringraum umgeben sind. und zwar so. daß vermittels jeder Kante 19 bei axialer Verschiebung
des Kolbenkörpers 15 der - Ringquerschnitt um den Körperumfang verändert wird. Diese
Ringquerschnitte sind in der Zeichnung mit 21 und 22 bezeichnet. Der Kolbenkörper
15 besitzt eine zweite Kolbenscheibe 27, die sich
in dem Druckzylinder
20 führt.
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In dem den Kolbenkörper I5 aufnchmenden Gehäuse I7 sind zwei Umsteuerwalzen
26 und 28 untergebracht, von denen die eine Walze, 26, das Steuern des Drucköles
zu den Druckräumen der Teilbremsen vermittelt und die andere Walze, 28, zur Umsteuerung
der Druckwirkung wechselweise auf die eine oder andere der Kolbenscheiben s6 und
27 dient.
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Die Walzen 26 und 28 besitzen dieserhalb geeignete übergangskanäle.
Die Walzen sind für Verdrehung eingerichtet und tragen handradartige Köpfe.
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Die zur kleinen Teilbremse 3 gehörende Leitung 10 mündet mit zwei
Zweigen 23 und 2s an die Walze 26, und die zur großen Teilbremse 5 gehörige Leitung
11 mündet mit den zwei Zweigen 29 und 30 an dieselbe Walze. Den Zweig 29 gegeniiber
befindet sich in der Walze 26 eine Bohrung 3I und ein Winkelkanal 31a und im Gehäuse
I7 ein Kanal 32, der zu dem zwischen den Steuerkanteil 19 befindlichen Ringraum
führt. Nahe bei dem Durchlaß 24 mündet die Zuleitung 25 für das von der Pumpe 35
geförderte Drucköl. Zur Überführung des Drucköles aus der Leitung 25 zum Zweig 24
in die Leitung 10 dient bei der in Abb. I gezeigten Stellung der Kanal 33. Die Steuerwalze
26 enthält noch den Kanal 34, der zum Kanal 32 um go0 versetzt ist und. als Übergang
von Leitung 25 auf den Zweig 30 zur Leitung 11 dient. Zu dem die Steuerkanten 19
umgebenden doppelkegeligen Ringraum führt oben eine Druckölleitung 36 von der Pumpe
37 aus, und unten ist eine Ableitung 38 angeschlossen.
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Zum Zylinderraum 18 führt eine von der Pumpe 39. kommende Druckleitung
40, so daß gegen die Unterfläche der Kolbenscheibe I6 der gewünschte Gegendruck
zur Wirkung gebracht werden kann.
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In die Leitung 40 ist ein willkürlich einstellbares Regelventil 41
besonderer Bauart eingesetzt, das dazu dient, den erwähnten Gegendruck konstant
zu halten. Dieses Ventil hat seinen Kegel durch eine Feder 43 beeinflußt, und sein
nach außen ragender Schaft ist als Zahnstange 44 ausgebildet, in die ein am Stellhebel
45 sitzender Zahnbogen 46 eingreift. Die in der Leitung 40 auftretenden Druckschwankungen
gleichen sich über den federbelasteten Nebenschluß aus, indem aus dem über dem Ventilsitz
befindlichen Raum das Drucköl durch eine Ablaßleitung austritt.
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Um ein Festklemmen des Ventilschaftes 42 zu verhüten, ist für eine
ständige Drehung desselben gesorgt, zweckmäßig durch einen Zahnradmotor 47, der
seinen Druckölzufluß von einer Ölpumpe 48 erhält. In gleicher Weise wird mittels
der gleichen Pumpe 48 und einer Zweigleitung 49 ein Zahnradmotor 50 dazu benutzt,
den Kolbenkörper 15 ständig zu drehen, um auch diesen gegen Festfressen zu sichern.
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Es ist noch eine weitere Zahnradpumpe 52 vorgesehen, mittels der
das in der Reibungsbremse zum Schmieren der laufenden Teile und zur Kühlung benutzte
Drucköl gefördert wird. Von der Ölpumpe 52 führt eine Leitung j3 zum Gehäuse 12
der Reibungsbremse, und zwar, wie aus Abb. 5 ersichtlich, zur Triebwelle 8, die
mit geeigneten Kanälen 54, 55 versehen ist. Es kann vorteilhaft in die Leitung 53
ein selbsttätig wirkendes Ventil eingebaut sein, das die Schmierölzufuhr zur Reibungsbremse
selbsttätig absperrt, -sobald das Bremsmoment auf Sull eingestellt ist.
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Diese selbsttätige Wirkung des Ventils 60 ist dadurch erreichbar,
daß es außer dem an die Leitung 53 angeschlossenen Druckraum D6 noch einen Druckraum
57 besitzt, der mit der J)ruckleitung 40 verbunden ist und der durch weder 58 beeinflußte
Kolben 59 als Absperrschieber für die Leitung 53 wirken kann, sobald die Leitung
40 und der Zylinderraum 57 drucklos werden. Zugleich findet auch die Ableitung 6I
ihren Anschluß.
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An ein Abzweigrohr der Leitung 40 ist ein Druckanzeigegerät 62 angeschlossen.
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Die Steuerwalze28, die sowohl die Zu- und Ableitung zu und von dem
doppelkegeligen Ringraum um die Steuerkanten I9 als auch die Zu- und Ableitung zu
und von den Zylinderräumen I8 und 20 vermittelt, besitzt die -Ouerhohrungen 66,
68 zu den Leitungen 36 und 38 und die Querbohrungen 70, 7I zu den Leitungen40 und
72. Außerdem bestehen am Umfang der Steuerwalze die Übergangskanäle 63 und 64 zur
Verbindung des oberen Ringraumkanals 69 mit Leitung 38 und des unteren Ringraumkanals
73 mit Leitung 36. Weiter sind die Umfangskanäle 65 und 67 einerseits zur Verbindung
des Zylinderraumes I8 mit der Leitung 72 und anderseits zur Verbindung des Zylinderraumes
20 mit derLeitung40 eingearbeitet.
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Bei Umstellung der Steuerwalze 28 um go( aus der in Abb. I gezeichneten
Stellung in die Stellung gemäß Abb. 3 ergibt für die Regelvorrichtung 15, I6, I9,
20 die für die umgekehrte Arbeitsdrehrichtung der Triebwelle 8 gegenüber der für
die Anlage nach Abb. 1 maßgebenden Arbeitsdrehrichtung erforderliche Umleitung des
Drucköls.
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Die Öldruckpumpen werden vorteilhafterweise gemeinsam angetrieben,
z. B. durch einen Elektromotor 73. Für alle Pumpen kann eine gemeinsame Ölsaugleitung
bestehen.
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Die Reibungsbremse ruht mit ihrem äußeren Gehäuseteil 12 in Wälzlagern
75 des ortsfesten Grundgestells 76, das zweckmäßigerweise
einen
Ölsammelbehälter 77 bilden kann.
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Durch besondere Wälzlager 78 findet die lriebwelle 8 ihre Unterstützung.
Außerdem sind Wellenabdichtungsvorrichtungeu 79 vorgesehen, die durch Drucköl zur
Wirkung kommen. Im Inneren ist auf der Welle 8 mittels Lager So eine Zwischentrommel
SI angeordnet, die außen die Innenlamellen der Teilbremse 5 und innen die Außenlamellen
der Teilbremse 2 mit Hilfe von Mitnehmerverzahnungen 82 und 83 trägt. Die Innenlamellen
der Teilbremse 2 sitzen in einer Mitnehmerverzahnung 84 der Welle 8, und die Außenlamellen
der Teilbremse 5 sitzen in einer bIitnehmerverzahnung 85 des pendelnden Außengehäuses
I2. Der Preßkolben 7 zur großen Teilbremse 5 führt sich im Außengehäuse 12 und an
der Triebwelle 8, und bei der kleinen Teilbremse 2 erhält der Preßkolben 4 seine
Führung in der Zwischentrommel SI und an der Triebwelle 8. Zur Rückbewegung der
Preßkolben 4 und 7 sind Zugfedern 86 und S7 eingebaut. In der Zwischentrommel 8i
bestehen an geeigneten Stellen die Öldurchlässe8S, die den radial verlaufenden 01-kanälen
55 der Triebwdle 8 entsprechen bzw. deren Fortsetzung bilden. Der Abfluß des nach
außen gedrängten Öles kann durch einen Stutzen 89 in den Ölsammelraum 77 erfolgen.
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Wie eingangs erwähnt, werden die Teilbremsen jeweils einzeln in Betrieb
genommen, und währenddessen blockiert sich die jeweils nicht benutzte Teilbremse
selbsttätig gegen ungewolltes Itlrvirkungkommen.
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Dadurch, daß Lamellenbremsen zur Verwendung gelangen, wird der Forderung
nach kleinen Nj'lassenträgheitsmomenten bei hoher Betriebsdrehzahl sowie großer
Gesamtreibfläche und damit auch günstiger Wärmeabfuhr entsprochen.
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Infolge der besonderen Steuerung des Schmierölzuflusses durch den
eingestellten Gegendruck erhält man sehr gute Leerlaufeigenschaften und weiter durch
dieselbe N1Iaßnahm, dank des reichlichen Schmieröldurehlaufes, einen großen Teil
der Bremsleistung durch Flüssigkeitsreibung in dem zwischen den spezifisch gering
belasteten Lamellen befindlichen Ölfilm, so daß die Reibflächen weitgehend geschont
und die Wärmeabfuhr erleichtert wird. An den Mitnehmerverzahnungen für die Reiblamellen
ist dieserhalb für reichliches radiales Spiel gesorgt.
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Die Reiblamellen sind noch mit radialen Schlitzen und mit Durchbrüchen
versehen, wodurch die Wirkung erweicht wird, daß bei höherer Drehzahl und mit steigendem
Bremsmoment ein beträchtlicher Teil der Bremsleistung aufgebracht wird, indem das
Kühlöl in die Schlitze der undrehbaren Außenlamellen der großen Teilbremse eingefiihrt
und beim Übertritt in die umlaufenden Innenlamellen in Umfangsrichtung beschleunigt
wird. Dabei ergibt sich die erwähnte Erleichterung der Wärmeabfuhr und die Schonung
der Reibflächen.
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Die Wirkungsweise der Bremsanlage ist so, daß bei einer Störung (Reibwerterhöhung
an den Reibflächen) des Arbeitens der für gewöhnlich im Gleicbgewichtszustand zu
halteuren Reibungsbremse infolge Ansteigens der abzustützenden KraftP eine axiale
Verschiebung des IRolbenkörpers I5, z. B. in der in Abb. I angegebenen Pfeilrichtung
(nach unten), gegenüber dem bisher konstant gebliebenen Gegendruck Q eintritt. Durch
diese Verschiebung vergrößert sich der zum Ablauf 38 führunde Ringquersdinitt 21,
und der Druck im Ringraum und in der Leitung 1 1 sowie im Zylinder 6 der großen
Teilbremse 5 fällt, womit auch das Bremsmoment verringert wird, so lange, bis sich
wieder Gleichgewicht eingestellt bat.
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Bei Reibwerterniedrigung bewegt sich der Kolbetikörper 15 nach oben,
bis durch Verringerung des Ringquerschnittes 21 und der damit verbundenen Erhöhung
des Anpreßdruclies der Reib,teile ein neuer Gleichgesvichtszustand sich eingestellt
hat.
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Soll mit der kleinen Teilbremsez gearbeitet werden, so wird die Steuerwalze
26 um go° verdreht, so daß sie in die in Abb. 2 gezeigte Stellung gelangt.
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Für den Fall, daß die Triebwelle8 der Reibungsbremse in entgegengesetzter
Drehrichtung arbeiten muß und infolgedessen die abzustützende Kraft P in entgegengesetzter
Richtung als in Abb. I angegeben, wirkt, wird die Steuerwalze 28 um 90 verdreht,
so daß sie dic in Abb. 3 gezeigte Stellung einnimmt.
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Infolge dieser Umstellung wird der untere Ringraum, der zum Ringquerschnitt
21 gehört, mit der Druckölleitung 36 verbunden und durch Anschluß des Zylinderraumes
20 an die Druckölleitung 40 der Gegendruck in dem genannten Zy linderraum 20 erzeugt.