DE1144030B - Lehr- und Demonstrationsgeraet zur Darstellung von gleichfoermigen, beschleunigten oder verzoegerten geradlinigen Bewegungen - Google Patents

Description

• Lehr- und Demonstrationsgerät zur Darstellung von gleichförmigen, beschleunigten oder verzögerten geradlinigen Bewegungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Lehr- und Demonstrationsgerät zur Darstellung von gleichförmigen, beschleunigten oder verzögerten geradlinigen Bewegungen eines Fahrzeugmodells unter Vernachlässigung der absoluten Werte der Bewegungsgrößen unter Verwendung stufenlos regelbarer Getriebe zur Integration der Geschwindigkeit und der Beschleunigung über die Zeit.
• Ihre Aufgabenstellung besteht darin, ein Gerät zu schaffen, das es ermöglicht, die Vorgänge bei der Fortbewegung mit oder ohne Beschleunigung an einem Modell sinnfällig und ihrem durch die Bewegungsgesetze gegebenen Zusammenhang nach richtig darzustellen, Vergleiche und Beurteilungen solcher Vorgänge zu ermöglichen und die Ableitung der bekannten Bewegungsgesetze zu erleichtern. Die Beschleunigung oder Verzögerung ist ihrer Größe nach .am Gerät einstellbar bzw. ablesbar.
• Es sind Geräte bekannt, die die Darstellung bzw. Messung von Weg, Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung bei Bewegungsvorgängen nach ihrem durch die Bewegungsgleichungen gegebenen Zusammenhang erlauben. Bei dem als »Fahrdiagraph« bekannten Gerät sind jedoch die als Endresultat entstehenden Kurven nicht sinnfällig. Es wird vielmehr die Kenntnis der Bewegungsgesetze bei seiner Anwendung vorausgesetzt. Der »Fahrdiagraph« kann aus diesem Grunde und seiner Bestimmung nach den gewünschten Zweck als Lehr- und Demonstrationsgerät nicht erfüllen. Bekannt ist auch das sogenannte Peisler-Rad, bei dem ein auf der Fahrbahn gesondert mitlaufendes Rad die Messung von zurückgelegtem Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung über eine bestimmte Zeit an einem mit eigener Kraft in Bewegung gesetztem Fahrzeug gestattet. Da es sich hierbei jedoch um die Messung absoluter Werte handelt, ist der Vorgang nicht wiederholbar, und damit kann auch mit diesem Gerät der gewünschte Erfolg nicht erzielt werden.
• Die Erfindung besteht darin, daß ein von der Antriebswelle angetriebenes, stufenlos regelbares Hauptgetriebe vorgesehen ist, das die Umdrehungen der Antriebswelle in eine gleichförmige lineare Bewegung des Fahrzeugmodells umwandelt, deren Geschwindigkeit dem jeweils eingestellten Übersetzungsverhältnis des Hauptgetriebes proportional ist, und daß das Übersetzungsverhältnis des Hauptgetriebes, und damit die Geschwindigkeit des Fahrzeugmodells, fest einstellbar oder stufenweise oder stetig mittels eines ebenfalls von der Antriebswelle angetriebenen Verstellgetriebes veränderbar ist.
• Mit einem solchen Gerät kann jede gleichförmige, beschleunigte oder verzögerte geradlinige Bewegung an einem Fahrzeugmodell anschaulich und sinnfällig zur Darstellung gebracht werden, wobei der gleiche Vorgang beliebig oft wiederholt werden kann. Wesentlich ist dabei, daß die Zahl der Umdrehungen an der Antriebswelle des Gerätes den Maßstab für die Zeit des Bewegungsablaufes ergibt. Dadurch ist es möglich, die Drehung und damit die Bewegung des Fahrzeugmodells jederzeit zu unterbrechen oder sogar rückwärts zu drehen, ohne daß sich die Relation zwischen den Bewegungsgrößen ändert. Die Geschwindigkeit, mit der die Umdrehungen der Antriebswelle erfolgen, ist ohne Einfluß auf das Ergebnis. Die Größe der Geschwindigkeit des Fahrzeugmodells, die dem jeweils eingestellten Übersetzungsverhältnis des Hauptgetriebes proportional ist, sowie die Beschleunigung oder Verzögerung, also die in der Zeiteinheit erfolgendeAnderung derGeschwind'igkeit, die der Änderung des Übersetzungsverhältnisses am Hauptgetriebe proportional ist, können ebenso wie der von dem Fahrzeugmodell auf seiner Bahn zurückgelegte Weg an Skalen abgelesen bzw. eingestellt werden. Hierdurch werden Vergleiche und Beurteilungen der Bewegungsvorgänge ermöglicht und die Ableitung der bekannten Bewegungsgesetze erleichtert.
• Solche Geräte sind geeignet, eine Lücke auf dem Gebiete der Lehrmittel für Schulen aller Art zu schließen. Darüber hinaus können sie dazu dienen, Bewegungsvorgänge zu rekonstruieren und zu demonstrieren, wenn es zur Rechtfindung bei Verkehrsunfällen vor Gericht notwendig erscheint.
• Zwei oder mehrere solcher Geräte zu einem Gerät in der Weise vereinigt, daß die Hauptgetriebe alle von der Drehzahl der gemeinsamen Antriebswelle in gleicher Weise abhängen und daß die Bahnen der Fahrzeugmodelle unmittelbar nebeneinander mit gleichem Maßstab angeordnet sind, gestatten die Betrachtung von Überholvorgängen mehrerer Fahrzeuge untereinander.
• Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung beschrieben. In Abb. 1 ist das Gerät schematisch von der Seite gesehen dargestellt; Abb. 2 stellt eine Ansicht von oben dar.
• Die Umdrehungen der Antriebswelle 1 des Gerätes werden unmittelbar auf einen Kegelkörper 2 übertragen, gegen. den ein Reibrad 3 anliegt. Durch Veränderung des Abstandes des jeweiligen Berührungsspunktes zwischen Kegel und Reibrad von der Spitze des Kegels kann das Übersetzungsverhältnis dieses Hauptgetriebes stufenlos geregelt werden. Die Umdrehungen des Reibrades 3 werden auf eine Seilrolle 4 übertragen und mittels eines endlosen Seiles 5 oder eines ähnlichen Übertragungsorgans in eine hin- oder hergehende Bewegung umgewandelt. Das Seil s läuft an seinem anderen Ende über die Seilrolle 4'. Es ist mit dem Fahrzeugmodell 6 verbunden, das auf einer Bahn 9 läuft.
• Als zweites Getriebe (Verstellgetriebe) dient im vorliegenden Falle ein Zylinderkörper 7 mit dagegenlaufendem Reibrad B. Der Zylinderkörper 7 wird in gleicher Weise wie der Kegelkörper 2 des Hauptgetriebes von der Antriebswelle des Gerätes angetrieben. Das Reibrad 8 ist mit dem Reibrad 3 verbunden. Solange die Drehachsen des Zylinderkörpers 7 und des Reibrades 8 parallel zueinander stehen, tritt keine Veränderung am Hauptgetriebe ein. Wird dagegen das Reibrad 8 unter einem bestimmten Winkel zum Zylinderkörper 7 angestellt, so wird das Reibrad - eine entsprechende Freiheit vorausgesetzt - bei jeder Umdrehung der Antriebswelle des Gerätes unter Einwirkung der durch die Verdrehung der Achsen gegeneinander hervorgerufenen Komponente der Reibkraft um einen bestimmten Betrag in Richtung der Achse des Zylinders wandern. Man hat es also vergleichsweise mit einem Schneckengetriebe mit veränderlicher Steigung der Schnecke zu tun. Durch diese Verschiebung wird das Übersetzungsverhältnis des Hauptgetriebes geändert. Damit wird die lineare Geschwindigkeit des Fahrzeugmodells auf seiner Bahn je nach der Richtung dieser Änderung beschleunigt oder verzögert.
• Der zurückgelegte Weg s des Fahrzeugmodells kann mittels der Skala 9 maßstabsgerecht em Gerät geeicht werden. Die Geschwindigkeit v wird durch den Abstand des Reibrades 3 von der Spitze des Kegels 2 eindeutig bestimmt (Skala 10), und die Beschleunigung b steht in direktem Zusammenhange mit dem Anstellwinkel am Verstellgetriebe (Skala 11).

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Lehr- und Demonstrationsgerät zur Darstellung von gleichförmigen, beschleunigten oder verzögerten geradlinigen Bewegungen eines Fahrzeugmodells unter Vernachlässigung der absoluten Werte der Bewegungsgrößen unter Verwendung stufenlos regelbarer Getriebe zur Integration der Geschwindigkeit und der Beschleunigung über die Zeit, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Antriebswelle (1) angetriebenes, stufenlos regelbares Hauptgetriebe (2, 3) vorgesehen ist, das die Umdrehungen der Antriebswelle (1) in eine gleichförmige lineare Bewegung des Fahrzeugmodells (6) umwandelt, deren Geschwindigkeit dem jeweils eingestellten Übersetzungsverhältnis des Hauptgetriebes proportional ist, und daß das Übersetzungsverhältnis des Hauptgetriebes, und damit die Geschwindigkeit des Fahrzeugmodells, fest einstellbar oder stufenweise oder stetig mittels eines ebenfalls von der Antriebswelle angetriebenen Verstellgetriebes (7, 8) veränderbar ist.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptgetriebe als Kegelreibradgetriebe ausgebildet ist.
3. 3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Kegelkörper (2) kraftschlüssig verbundene Reibrad (3) parallel zu einer Kante des Kegelkörpers verschiebbar ist.
4. 4. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils eingestellte Übersetzungsverhältnis des Hauptgetriebes an einer in Geschwindigkeitswerten geeichten Skala (10) ablesbar ist.
5. 5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgetriebe (7, 8) ebenfalls stufenlos regelbar und zur Darstellung ungleichförmiger Beschleunigungen seinerseits durch ein zweites von der Antriebswelle angetriebenes Verstellgetriebe verstellbar ist.
6. 6. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgetriebe aus einem Zylinderkörper (7) und einem an ihm anliegenden Reibrad (8) besteht, das um die auf der im Berührungspunkt des Reibrades gedachten Tangente am Zylinderkörper senkrechte Achse schwenkbar ist.
7. 7. Gerät nach den Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel des Reibrades (8) an einer in Beschleunigungswerten geeichten Skala (11) ablesbar ist. B.
8. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung der Drehbewegung des Hauptgetriebes (2, 3) in eine lineare Bewegung des Fahrzeugmodells (6) durch zwei Seilrollen (4, 4') mit einem endlosen Seil (5) erfolgt.
9. 9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung von überholvorgängen zwei oder mehrere Geräte in der Weise miteinander vereinigt sind, daß die Hauptgetriebe alle von der Drehzahl einer gemeinsamen Antriebswelle in gleicher Weise abhängen und die Bahnen der Fahrzeugmodelle unmittelbar nebeneinander in gleichem Maßstab angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 286 519, 502 098; »Organ für die Fortschritte des Eisenbahnwesens«, Nr.16/1924, S. 353 bis 358; »Elektrische Kraftbetriebe und Bahnen«, 1920, S. 53 bis 58 und 61 bis 65.