DE2418940A1 - Vorrichtung zur regelung der bremsleistung - Google Patents

Description

DR. BERG DIPL. ING STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR DR. SANDMAiR

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45

Anwaltsakte 24 988 19· April 1974

Marten Engerstarn Huddinge / Schweden

Vorrichtung zur Regelung der Bremsleistung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Regeln der Bremsleistung in Bremsanlagen, die für Belastungstests, beispielsweise von Motoren, oder vorzugsweise für Geräte zum körperlichen Training und/oder zum Konditionstraining, beispielsweise Ge-

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rate in Form von Fahrradübungsgeräten und/oder Ergometern, verwendet werden.

Die Erfindung zielt darauf ab, die Bremsanlage in jeder dieser Arten von Geräten derart zu regeln, daß die Leistung konstant gehalten wird, oder derart, daß der Leistung eine programmierte Änderung gegeben wird; dieser Effekt wird unabhängig von der Geschwindigkeit oder Drehzahl der Energiequelle erzielt, die der Bremsanlage die Leistung zuführt. Auf diese Sieise ist es einer Person, die die Tretkurbel eines mit der Regelvorrichtung nach der Erfindung versehenen Fahrradübungsgerätes betätigt, möglich, während der gesamten Trainingsperiode eine konstante, vorgewählte Leistung zu liefern, die unabhängig davon ist, wie die Person die Tretkurbeldrehzahl ändert. Wenn die Tretkurbeldrehzahl vergrößert wird, verringert die Regelvorrichtung die Bremsleistung der Bremsanlage derart, daß die mechanische Leistung gleich der Solleistung ist, und umgekehrt, wenn die Tretkurbeldrehzahl verringert wird, erhöht die Regelvorrichtung die Bremsleistung, so daß die Größe der mechanischen Leistung beibehalten wird. Ebenso wie es erwünscht ist, die Leistung konstant zu halten, kann es erwünscht sein, eine Möglichkeit zu haben, diese Leistung gemäß einem Spezialprogramm zu verändern, beispielsweise wenn es sich bei dem Training um ein "Sauerstoffaufnahme-Training" oder um ein "Milchsäure-

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Training" handelt. Eine solche Veränderung kann automatisch erreicht werden, indem in die Regelvorrichtung das gewünschte Programm in Form eines geeigneten Programmträgers/ beispielsweise eine Kurvenscheibe, eingegeben wird.

Mit herkömmlichen Vorrichtungen wird die mechanische Leistung konstant gehalten und/oder eine programmierte Änderung der mechanischen Leistung unabhängig von der Drehzahl erreicht. Solche Geräte werden zwar für Bremsanlagen in Fahrradübungsgeräten verwendet, sie beruhen jedoch alle auf elektrischen oder elektronischen Regelsysternär uid sind verhältnismäßig teuer. Der hohe Preis macht es unmöglich, sie anders als an bestimmte Forschungsinstitutionen und öffentliche Institutionen zu verkaufen, obgleich sie in jedem Fall verwendet werden sollten, in welchem ein programmiertes und gut kontrolliertes Training erforderlich ist, wie beispielsweise für hart trainierende Sportler und für herzkranke Patienten. Mechanische Vorrichtungen zum Konstanthalten der Leistung von Bremsanlagen sind zwar bereits konstruiert worden, aber die durch dieselben erzeugte Steuerwirkung beruhte nicht auf der Differenz zwischen den Ist- und Solleistungen, sondern beispielsweise auf einer Zunahme oder Abnahme der Geschwindigkeit oder der Drehzahl der Bremsanlage als einem regeltechnischen Fehlersignal. Es handelt sich dabei um eine Methode, die gewisse

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Schwierigkeiten mit sich bringt, wenn das Fehlersignal ausgewertet werden soll. Mechanische Bremsleistungsregelvorrichtungen, die eine programmierte Änderung der Leistung ermöglichen, sind bislang nicht bekannt geworden.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, daß eine erste minutliche Drehzahl (im folgenden wird eine minutliche Drehzahl der Einfachheit halber stets als Drehzahl bezeichnet), die zu der Leistung, die in einem bestimmten Augenblick durch eine Bremsanlage aufgezehrt wird, proportional ist oder zu derselben in einer anderen geeigneten funktionalen Beziehung steht, auf mechanischem Wege mit einer zweiten Drehzahl verglichen wird, die mit der Leistung, welche in dem tatsächlichen Augenblick durch die Bremsanlage aufgezehrt werden soll, proportional ist oder mit derselben in einer anderen geeigneten funktionalen Beziehung steht, und daß eine dritte Drehzahl, die durch diesen Vergleich verursacht wird und ein genaues Maß der möglichen Differenz zwischen der ersten und der zweiten Drehzahl ist, mit Hilfe einer mechanischen Anordnung eine derartige Zunahme oder Abnahme der in der Bremsanlage vorhandenen Bremsleistung zuwegebringt, daß die Istleistung und die Solleistung in Übereinstimmung gebracht werden. Die Drehzahl, die der Solleistung entspricht, kann konstant gehalten oder verändert

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werden, beispielsweise automatisch gemäß einem vorgeschriebenen Programm, um auf diese Weise die Istleistung in einer beabsichtigten Weise zu steuern. Um zu vermeiden, daß die Bremsleistung bei niedrigen Geschwindigkeiten oder Drehzahlen der Bremsanlage ungünstig groß wird, beispielsweise wenn das Gerät gestartet oder zum Stillstand gebracht wird, kann eine spezielle Vorrichtung vorgesehen werden, die bei diesen Gelegenheiten eine Begrenzung der Bremsleistung ermöglicht.

Die Erfindung schafft also eine Vorrichtung zum Regeln der Bremsleistung in einer Bremsanlage, insbesondere in einer Bremsanlage eines Fahrradübungsgerätes, welche in der Lage ist, die Bremsleistung dieser Anlage konstantzuhalten oder ihr eine programmierte Änderung zu geben. Die Vorrichtung enthält eine nicht-elektronische Vergleichseinrichtung, welche die Istleistung der Anlage, die durch eine erste Drehzahl dargestellt wird, mit der Sollleistung der Anlage, die durch eine zweite Drehzahl dargestellt wird, vergleicht. Wenn zwischen diesen beiden Drehzahlen eine Differenz vorhanden ist, liefert die Vergleichseinrichtung ein Ausgangsignal in Form einer dritten Drehzahl, welches dazu verwendet wird, eine Bremseinstelleinrichtung der Bremsanlage so zu steuern, daß die erste und die zweite Drehzahl in Übereinstimmung gebracht werden.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei bevorzugten Äusführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Regelvorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf dieselbe Ausführungsform,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung, und

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Einrichtung zum Kompensieren der benötigten Antriebsleistung.

In der Ausführungsform der Regelvorrichtung, die in dem Blockschaltbild von Fig. 1 dargestellt ist, werden die Istleistung und die Solleistung jeweils durch eine Drehzahl dargestellt. Die Drehzahl, die die Sollleistung darstellt, wird von einem Drehzahlgeber 1 geliefert, welcher aus einer drehenden Einrichtung 1a, beispielsweise ein Fliehkraftregler oder ein Elektromotor, und einer Einstelleinrichtung 1b be-

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steht, bei der es sich um ein Wechselgetriebe handeln kann, das die Ausgangsdrehzahl der drehenden Einrichtung umsetzt; diese Drehzahl wird als konstant angenommen. Die Einstelleinrichtung kann statt dessen aus einem Einstellteil bestehen, welches die Drehzahl der drehenden Einrichtung beeinflußt. Dieses Einstellteil kann beispielsweise ein einstellbarer Widerstand sein, wenn die drehende Einrichtung ein Elektromotor ist, oder eine Spannvorrichtung zum Einstellen einer der Zentrifugalkraft entgegenwirkenden Feder sein, wenn die drehende Einrichtung ein Fliehkraftregler ist. Die Steuerung der Ausgangsdrehzahl des Drehzahlgebers 1 kann durch Handbetätigung eines Einstellteils 2 oder durch automatisches. Regulieren von einer Programmspeichereinrichtung 3 aus erfolgen. Wenn bei der letztgenannten Einrichtung solche Kurvenscheiben oder ähnlichen Programmträger verwendet werden, die mit einer konstanten Drehzahl bewegt werden, kann der Antrieb durch eine geeignete Verbindung der Programmspeichereinrichtung mit der vorgenannten drehenden Einrichtung 1a erreicht werden, vorausgesetzt, daß die letztere sich mit einer konstanten Drehzahl dreht.

Die Drehzahl, die die Istleistung darstellt, erhält man aus einem mechanischen Analogintegrator 4, beispielsweise ein Kelvin-Integrator, der die Istbremsleistung in der Bremsanlage mit der Geschwindigkeit

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eines gebremsten Teils dieser Anlage integriert.

Die Drehzahl, die die Istleistung darstellt, und die Drehzahl, die die Solleistung darstellt, werden einer mechanischen Vergleichseinrichtung zugeführt, die im folgenden als Differentialgetriebe 5 bezeichnet wird. Dieses Differentialgetriebe liefert an seiner Abtriebswelle eine Drehzahl, die zu der Differenz zwischen der Istleistung und der Sollleistung proportional ist oder gegebenenfalls in einer anderen geeigneten funktionalen Beziehung zu dieser Differenz steht. Diese Drehzahl wird einer Einrichtung 6 zugeführt, welche die Bremsleistung bzw. die auf das gebremste Teil 7 der Bremsanlage ausgeübte Bremskraft steuert.

In der Ausführungsform der Erfindung, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, wird eine konstante Drehzahl durch einen Fliehkraftregler geliefert, welcher aus zwei Pendelarmen 9 mit jeweils einem Fliehgewicht 8, zwei Gelenkarmen 10, einer Zugfeder und einer Welle 12 besteht. Die Gelenkarme 10 sind an der Welle 12 jeweils mittels eines Gelenks 13 befestigt, so daß sie zwar geschwenkt werden können, damit sie mit der Welle verschiedene Winkel bilden, sie können sich jedoch nicht um die Welle drehen. In derselben Weise sind die Pendelarme 9 an der Nabe einer Reibscheibe 15 jeweils mittels eines Gelenks

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befestigt. Diese Reibscheibe ist auf einem quadratischen Teil 16 der Welle 12 derart montiert, daß sie zwar axial längs der Welle verschoben werden, sich jedoch nicht um die Welle drehen kann. Die Pendelarme 9 sind außerdem mittels Gelenken 17 mit den Gelenkarmen 10 verbunden. Die Zugfeder 11 hat durch Zusammenwirkung mit den Pendelarmen 9, den Gelenkarmen 10, der Welle 12 und den Gelenken 13, 14 und 17 das Bestreben, die Reibscheibe 15 axial zu einer Riemenscheibe 18 hin zu verschieben, welche sich zwar frei auf der Welle 12 drehen kann, jedoch nicht axial verschiebbar ist. Wenn die Welle 12 gedreht wird, werden die Fliehgewichte 8 durch Fliehkraft von der Welle weggezogen und sind bestrebt, durch Zusammenwirkung mit den Pendelarmen 9, den Gelenkarmen 10, der Welle 12 und den Gelenken 13, 14 und 17 die Reibscheibe 15 in axialer Richtung von der Riemenscheibe 18 wegzuziehen.

Die Riemenscheibe 18 wird mit einer konstanten Drehzahl oder mit einer veränderlichen Drehzahl angetrieben, welche, abgesehen von den Bedingungen beim Starten des Gerätes oder beim Stillsetzen des Gerätes, höher sein soll als die konstante Drehzahl, die von der Welle 12 abgenommen werden soll. Wenn die Regelvorrichtung in einem Fahrradübungsgerät verwendet wird, kann der Antrieb der Riemenscheibe 18 mit Hilfe eines Riemens 20 von einer Riemenscheibe

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aus erfolgen, die mit dem Treibrad des Übungsgerätes verbunden ist. Wenn sich die Riemenscheibe 18 beim Start zu drehen beginnt, wird die Reibscheibe 15 durch die Kraft der Feder 11 gegen die Riemenscheibe 18 gedrückt und der gesamte Fliehkraftregler wird gezwungen, sich zu drehen. Je höher die Drehzahl ist, umso größer ist die Fliehkraft, die auf die Fliehgewichte 8 wirkt, und umso weniger wirksam ist die Reibverbindung zwischen der Reibscheibe 15 und der Riemenscheibe 18, was bedeutet, daß zwischen diesen beiden Bauteilen ein Rutschvorgang stattfindet, der dem Fliehkraftregler ermöglicht, die gewünschte Drehzahl aufrechtzuerhalten, sobald die Riemenscheibe 18 diese Drehzahl überschreitet. Wenn die Drehzahl des Fliehkraftreglers dazu neigt, unter den gewünschten Wert abzusinken, wird die Fliehkraft verringert, und folglich wird die Reibverbindung zwischen der Reibscheibe 15 und der Riemenscheibe 18 wirksamer werden, so daß die Rutschbewegung zwischen diesen beiden Bauteilen verringert wird und die Drehzahl des Fliehkraftreglers wieder ihren beabsichtigten Wert erreicht. Wenn andererseits die Drehzahl des Zentrifugalreglers dazu neigt, zu hoch zu werden, wird eine Zunahme der Rutschbewegung in ähnlicher Weise erreicht, was bedeutet, daß dadurch die Drehzahl auf den gewünschten konstanten Wert gesenkt wird.

Der Fliehkraftregler ist über Zahnräder 21 und 22 in

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Antriebsverbindung mit einem stufenlos einstellbaren Getriebe, welches aus einer Antriebswelle 23, einer mit derselben starr verbundenen Reibscheibe 24, einer Abtriebswelle 25, einem mit derselben starr verbundenen Reibzylinder 26, einer Kugel 27, die sowohl mit der Reibscheibe 24 wie auch mit dem Reibzylinder 26 in Berührung ist, und außerdem aus einem Hebel 28 besteht, der an seinem oberen Ende an einem festen Punkt 29 angelenkt ist, so daß er parallel zu der Ebene der Reibscheibe 24 schwenkbar ist, und der an seinem unteren, gabelförmigen Ende mit geeignetem Spiel die Kugel 27 umfaßt. Diese Kugel hat die Aufgabe, auf den Reibzylinder 26 die Tangentialgeschwindigkeit der Reibscheibe 24 zu übertragen, die an der Stelle vorhanden ist, an welcher die Reibscheibe 24 mit der Kugel 27 in Berührung ist. Wenn die Kugel 27 durch den Hebel 28 parallel zu der Drehsymmetrieachse des Reibzylinders 26 verschoben wird, wird das Drehzahlverhältnis zwischen der Antriebswelle 23 und der Abtriebswelle 25 stufenlos verändert. Dadurch bilden diese Wellen 23 und 25, die Reibscheibe 24, der Reibzylinder 26, die Kugel 27 und der Hebel 28 zusammen ein stufenlos verstellbares Getriebe. Dieses Getriebe bildet zusammen mit dem oben beschriebenen Fliehkraftregler den Drehzahlgeber 1 in Fig. 1, und die Drehzahl der Abtriebswelle 25 gemäß den Fig. 2 und 3 ist die Größe, die die Sollbremsleistung darstellt.

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Das Einstellen der gewünschten Drehzahl der Abtriebswelle 25 erfolgt mit Hilfe einer Zugstange 30, die an ihrem einen Ende in einem Gelenk 31 an dem Hebel 28 drehbar gelagert ist, so daß dieser Hebel in eine geeignete Winkellage gebracht werden kann. Das andere Ende der Zugstange 30 ist mit einem Schlitz 32 versehen, der geschlossene Enden hat. Dieser Schlitz umschließt in Querrichtung mit geeignetem Spiel einen Schalthebel 33. Dieser Schalthebel 33 ist an seinem unteren Ende mit einem Gewinde 3 4 versehen, welches in das Innengewinde eines Rohres 35 eingeschraubt ist, das durch ein Doppelgelenk gehaltert ist, welches das Neigen des Schalthebels in zwei Querriehtungen ermöglicht, so daß er in jeden von drei Schlitzen 37, 38 und 39 einer Platte 40 hineinbewegt und längs dieser Schlitze bewegt werden kann. Wenn der Schalthebel 33 zu dem Schlitz 37 bewegt wird, bei welchem es sich um den untersten der Schlitze in Fig. 3 handelt, wird eine Rolle 41 auf der Zugstange 30 an einem Hebel 42 in Anlage gebracht, da die Zugstange 30 zusammen mit dem Hebel 28 des stufenlos verstellbaren Getriebes durch eine Zugfeder 43 gemäß den Fig. 2 und 3 nach links bewegt wird. Da außerdem der Schalthebel 33 durch eine Zugfeder 44 in derselben Richtung bewegt wird, kann dieser Hebel die Zugstange 30 durch irgendeine Berührung mit dem rechten Ende des Schlitzes 32 dieser Stange 30 nicht nachteilig beeinflussen. Der Hebel 42, der an

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seinem unteren Ende auf einer feststehenden Achse 45 drehbar gelagert ist, wird durch die Zugwirkung, die durch die Betätigung der Feder 43 auf der Zugstange 30 dargestellt ist, an den Außenumfang einer Kurvenscheibe 46 gedrückt. Die Berührung mit der Kurvenscheibe 46 erfolgt über eine Rolle 47, die an dem Hebel 42 drehbar gelagert ist. Durch Zusammenwirkung zwischen dem Hebel 42 und der Zugstange 30 reguliert die Kurvenscheibe 46 die Winkellage des Hebels 2 8 des stufenlos verstellbaren Getriebes und folglich die Drehzahl der Abtriebswelle 25 dieses Getriebes. Die Kurvenscheibe 46 wird über Zahnräder 48, 49, 50 und 51 mit konstanter Drehzahl von der Welle 12 des Fliehkraftreglers aus angetrieben und wird deshalb während ihrer Drehung die Drehzahl des stufenlos verstellbaren Getriebes gemäß dem Programm, welches durch die Gestalt der Kurvenscheibe verwirklicht ist, stufenlos verändern. Wenn die Drehzahl der Abtriebswelle 25 des stufenlos verstellbaren Getriebes konstantgehalten werden und keine zeitliche Änderung erfahren soll, wird der Schalthebel 33 in den mittleren Schlitz 38 bewegt. Wenn der Schalthebel 33 von einem Schlitz zu einem anderen bewegt werden soll, muß er gemäß den Fig. 2 und 3 so weit nach rechts bewegt werden, daß er das rechte Ende des gerade von ihm besetzten Schlitzes verläßt. Wenn der Steuerhebel in dieser rechten Stellung ist, hat er

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durch den Eingriff mit dem rechten Ende des Schlitzes 32 der Zugstange 30 diese Zugstange nach rechts bewegt, so daß seine Rolle 41 aus ihrer Anlage an dem Hebel 42 wegbewegt wird und von demselben frei ist. Durch Schwerkraft ist der Hebel 42 nach rechts geneigt worden und ruht auf einem feststehenden Auflager 52; er verläßt folglich den Kontakt mit der Kurvenscheibe 46, so daß dieselbe bei Bedarf durch eine andere Kurvenscheibe ersetzt werden kann.

Wenn der Schalthebel 33 aus seiner rechten Stellung heraus- und in den Mittelschlitz 38 so weit hineinbewegt wird, daß er sich in der linken Grenzstellung dieses Schlitzes befindet, kommt die Rolle 41 der Zugstange 3O durch die Zugwirkung der Zugfeder 43 in Anlage an einem feststehenden geneigten Anschlagteil 53, so daß die-Zugstange 30 in ein und derselben Stellung gehalten wird, was bedeutet, daß auch der Hebel 28 des stufenlos verstellbaren Getriebes in ein und derselben Stellung gehalten wird, woraus sich eine konstante Drehzahl der Abtriebswelle dieses Getriebes ergibt. Bei Bedarf kann eine niedrigere konstante Drehzahl durch Absenken des rechten Endes der Zugstange 30 eingestellt werden, so daß die Rolle 41 längs des geneigten Anschlagteils 53 abwärts bewegt und aufgrund der Neigung dieses Teils nach links verschoben wird. Durch diese Verschiebung nach links

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wird über die Zugstange 30 der Hebel 28 des stufenlos verstellbaren Getriebes betätigt, so daß die Kugel 27 in eine Position bewegt wird, in welcher sie sich näher bei der Mitte der Reibscheibe 24 befindet; die Drehzahl der Abtriebswelle 25 ist dadurch niedriger. Wenn andererseits eine Zunahme der Drehzahl der Abtriebswelle 25 gewünscht wird, muß das rechte Ende der Zugstange 30 angehoben werden. Das Absenken bzw. das Anheben des rechten Endes der Zugstange 30 wird mittels des Schalthebels 33 erreicht, der für diesen Zweck mit zwei scheibenförmigen Teilen 54 und 55 versehen ist, die auf jeder Seite des Schlitzes 32 der Zugstange 30 angeordnet sind und deshalb das rechte Ende der Zugstange 30 zwingen, mit dem Schalthebel 33 mitzugehen, wenn dieser nach Drehung des Handgriffes 56 des Schalthebels 33 abwärts und aufwärts bewegt wird, was bedeutet, daß auch dieser Hebel 33 gedreht und abwärts bzw. aufwärts in das Gewinderohr 35 geschraubt wird.

Wenn andererseits die Rolle 41 der Zugstange 30 mit dem Hebel 42 in Berührung ist, ist ein Verfolgen der Kontur der Kurvenscheibe 46 möglich, indem das rechte Ende der Zugstange 30 in der oben beschriebenen Weise aufwärts oder abwärts bewegt wird, damit die Rolle , 41 der Zugstange 30 weiter von der Achse 45 weg- oder näher zu derselben hinbewegt und folglich eine Änderung

der Drehzahl der Abtriebswelle des stufenlos verstellbaren Getriebes erreicht wird, die durch eine bestimmte Änderung des Radius der Kurvenscheibe 46 verursacht wird. Die Kennlinie dieser Regulierung der Drehzahländerung ist unter anderem durch die Lage der Achse 45 festgelegt.

Die Drehzahl, die die Solleistung darstellt und die der Abtriebswelle 25 des stufenlos verstellbaren Getriebes gegeben wird, wird auf das Sonnenrad 57 eines Planetengetriebes übertragen. Dem äußeren Rad 58 desselben Planetengetriebes wird mittels eines Riemens 59 die Drehzahl aus einem mechanischen Integrator (nicht dargestellt) zugeführt. Diese Drehzahl stellt die Istleistung dar und verleiht dem äußeren Rad 58 eine mit Bezug auf die Drehrichtung des Sonnenrades 57 umgekehrte Drehrichtung. Wenn die Istleistung und die Solleistung übereinstimmen, ist die Beziehung zwischen der Drehzahl des Sonnenrades 57 und dem äußeren Rad 58 derart, daß der Planetenradträger 60 des Planetengetriebes, welcher ein mit dem Sonnenrad 57 und mit dem äußeren Rad 58 kämmendes Planetenrad trägt, zum Stillstand kommt. Das bedeutet, daß die Planetenradträgerwelle, d.h. die Abtriebswelle 61 des Planetengetriebes, welches die Aufgabe des Differentialgetriebes 5 gemäß Fig. 1 erfüllt, sich nicht dreht. Wenn andererseits die Istleistung niederiger ist als die Solleistung, so wird

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die Drehzahl des äußeren Rades 58 niedriger sein als der Wert, der erforderlich ist, damit ein Stillstand des Planetenradträgers 60 bewirkt wird, was bedeutet, daß der Planetenradträger 60 sich in derselben Richtung wie das Sonnenrad 57 dreht, und zwar mit einer Drehzahl, die davon abhängig ist, um wieviel die Istleistung unter der Solleistung ist. Die der Abtriebswelle 61 gegebene Drehung betätigt über eine Reibkupplung 62 und ein Getriebe 63 eine Bremsleistungseinstelleinrichtung 64, die der Steuereinrichtung 6 gemäß Fig. 1 entspricht, derart, daß die Bremsleistung und damit die mechanische Leistung vergrößert wird. Wenn die Istleistung höher ist als die Solleistung, dreht sich der Planetenradträger 60 in derselben Richtung wie das äußere Rad 58, d.h. im Vergleich zu dem vorhergehenden Fall in entgegengesetzter Richtung. Die Bremsleistungseinstelleinrichtung 64 wird dadurch so beeinflußt, daß die Bremsleistung verringert wird.

Um zu vermeiden, daß die Bremsleistung bei niedrigen Drehzahlen des drehenden Teils der Bremsanlage ungünstig groß wird, was der Fall ist, wenn das Gerät gestartet oder zum Stillstand gebracht wird, ist es möglich, durch Bewegen des Schalthebels 33 so weit wie möglich nach rechts, wobei diese Bewegung auf die Zugstange 30 und den Hebel 28 des stufenlos verstellbaren Getriebes übertragen wird, die Kugel

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von dem Mittelpunkt der Reibscheibe 24 aus nach auswärts zu bewegen. Dadurch wird verhindert, daß die Drehzahl der Abtriebswelle 25 zu niedrig wird, was eine zu hohe Solleistung und folglich eine zu hohe Bremsleistung verursachen würde.

Wenn die automatische Leistungsregelung abgeschaltet werden soll, wird der Schalthebel 33 in den oberen Schlitz 39 gemäß Fig. 3 bewegt. Das rechte Ende der Zugstange 30 wird dadurch quer verschoben, so daß ein an der Zugstange angebrachter Ansatz 65 mit dem rechten Teil eines Ausrückhebels 66 in Berührung kommt und diesen Hebel um seine feststehende Achse 67 dreht. Diese Drehung des Ausrückhebels 66 bewirkt das Ausrücken der Reibkupplung 62 und dadurch das Auftrennen der Verbindung zwischen der Abtriebswelle 61 des Planetengetriebes und dem Getriebe 63, welches die Bremsleistungseinstelleinrichtung 64 antreibt. Der Ausrückhebel 66 trennt außerdem mit Hilfe eines Abzweigarms 68 die Reibscheibe 15 des Fliehkraftreglers von der Riemenscheibe 18. Der Fliehkraftregler verliert dadurch seine Antriebskraft und kommt zum Stillstand. Wenn der Schaltarm 33 zu dem linken Ende des Schlitzes 39 in Fig. 3 bewegt ist, ist eine Reibscheibe 69 an dem Schalthebel 33 mit einem Reibzylinder 70 in Berührung gebracht worden, welcher in der Lage ist, durch eine biegsame Welle 71 das Getriebe 63 anzutreiben, welches seinerseits

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die Bremsleistungseinsteileinrichtung 64 betätigt. Wenn der Schalthebel 33 in der beschriebenen Stellung ist, ist es möglich, durch Drehen des Handgriffs 56 dieses Hebels die Bremsleistung von Hand einzustellen.

In Verbindung mit Fig. 4 wird nun eine andere kompakte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsform enthält einen Fliehkraftregler 72, der durch eine Reibscheibe 73 betätigt wird, die mit Hilfe einer Riemenscheibe 74 in Drehung versetzt wird, und zwar unter einem geeigneten Nachgiebigkeitsgrad des Reibantriebs. Die Riemenscheibe 74 ist ihrerseits durch einen Riemen 75 angetrieben, der seine Antriebskraft beispielsweise von einem drehenden Teil in der Bremsanlage empfängt. Der Fliehkraftregler 72 arbeitet in der oben in Verbindung mit der Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3 beschriebenen Weise, mit der Ausnahme, daß das Antriebssystem für den Fliehkraftregler derart abgeändert worden ist, daß die Abtriebsdrehzahl des Fliehkraftreglers auf den momentan gewünschten Wert eingestellt werden kann, statt daß er, wie in der vorhergehenden Ausführungsform, ein für allemal voreingestellt wird. Diese Abänderung wird dadurch erreicht, daß die Riemenscheibe 74, die den Fliehkraftregler antreibt* axial verschiebbar gemacht ist. Je näher die Riemenscheibe 74 zu dem Fliehkraftregler 72 gebracht wird, um so weiter müssen die Flieh-

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gewichte 72a des Fliehkraftreglers von der Reglerwelle 72b weg mittels der Fliehkraft in Gegenwirkung zu einer durch eine Zugfeder 72c dargestellten Kraft nach außen gedrückt werden, d.h. umso höher muß die Fliehkraftreglerdrehzahl sein, damit das Rutschen zwischen der Reibscheibe 73 und der Riemenscheibe 74 anfängt und dadurch die konstante Drehzahl des Fliehkraftreglers beginnt.

Die Einstellung der axialen Lage der Riemenscheibe und folglich die Steuerung der Drehzahl des Fliehkraftreglers erfolgt mit Hilfe eines Hebels 76. Das obere Ende dieses Hebels ist mit einer Rolle 77 versehen. Der Hebel 76 ist in der Mitte verzweigt, um eine Schleife 78 zu bilden, die zwei Lager 79 enthält, in welchen ein Ring 80 montiert ist. Dieser Ring liegt an einem Bund 81 der Riemenscheibe 74 an und hält diese Riemenscheibe in einer axialen Lage, die von der Lage des Hebels 76 abhängt. Das untere Ende des Hebels 76 geht durch einen Schlitz 82 in einer Platte hindurch, welche im übrigen nicht dargestellt ist. Wönn das untere Ende des Hebels 76 zu dem linken Ende des Schlitzes 82 bewegt ist, liegt das obere Ende des Hebels 76 mittels der Rolle 77 an einem Block 83 an. Dieser Block ist durch eine Einstellschraube 84 infer axialen Richtung derselben verschiebbar. Wenn der Block 83 vertikal verschoben wird, wird der Hebel 76 um einen Punkt geschwenkt, an welchem der Hebel den

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einen Rand des Schlitzes 82 berührt,was bedeutet, da3 der Ring 80 durch seine Anlage an dem Bund 81 die Riemenscheibe 7 4 axial verschiebt, wodurch die Drehzahl des Fliehkraftreglers verändert wird. Wenn andererseits der Hebel 76 in die gestrichelt dargestellte Lage 76" bewegt ist und dadurch mit seinem unteren Ende in dem rechten Ende des Schlitzes 82 liegt, wird die Lage des oberen Endes des Hebels 76 durch eine Kurvenscheibe 85 gesteuert, welche deshalb in Analogie mit dem was vorher beschrieben wurde die Drehzahl des Fliehkraftreglers 72 steuert. Für jedes Leistungsprogramm wird eine besondere Kurvenscheibe benötigt. Der Antrieb der Kurvenscheibe erfolgt mittels eines Synchronmotors, eines Uhrwerks oder eines Fliehkraftreglers.

Der Vergleich zwischen der die Solleistung darstellenden Drehzahl in der Bremsanlage und der ihre Istleistung darstellenden Drehzahl wird mit Hilfe eines Differential getriebes 86 vorgenommen. Die erstgenannte Drehzahl, die man aus dem Fliehkraftregler 72 erhält, wird dem oberen Zahnrad 86a des Differentialgetriebs 86 zugeführt, während die zweitgenannte Drehzahl, die man aus dem Integrator (in Fig. 4 nicht dargestellt) erhält, der die Istleistung in der Bremsanlage mißt und der dem Integrator 4 von Fig. 1 entspricht, wird über eine Reibkupplung 87 und eine Welle 88 dem unteren Zahnrad 86b des Differentialgetriebs 86 zugeführt. Die Drehrichtung des Fliehkraftreglers 72 ist so gewählt, daß

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die Zahnräder 86a und 86b in bezug aufeinander entgegengesetzte Drehrichtungen haben. Wenn die Sollleistung und die Istleistung gleich sind/ drehen sich diese Räder 86a und 86b mit derselben Drehzahl, was bedeutet/ daß das Zwischenrad 86c des Differentialgetriebes 86 sich dreht, wobei es seine Drehsymmetrieachse in einer festen Richtung hat. Wenn andererseits die Solleistung höher als die Istleistung ist, wird das Zwischenrad 86c durch das obere Rad 86a gezwungen, sich um die Achse des letzteren zu drehen, wobei die Drehzahl des Rades 86c um diese Achse von der Differenz zwischen der Drehzahl des oberen Rades 86a und des unteren Rades 86b abhängt. An der Drehung des Zwischenrades 86c um die Achse des oberen Rades 86a muß auch das Gehäuse 86d des Differentialgetriebes teilnehmen, da dieses Gehäuse durch ein Lager 86e das Zwischenrad 86c trägt. Die Drehung des Gehäuses 86d wird auf ein Zahnrad 89 übertragen, welches durch ein Zahnrad 90 und eine Welle 91 eine nicht dargestellten Bremsleistungsregelvorrichtung derart antreibt, daß die Bremsleistung der Bremsanlage vergrößert wird. Wenn andererseits die Solleistung niedriger ist als die Istleistung, spielt sich ein Prozeß ab, der dem eben beschriebenen zwar ähnlich ist, jedoch zu einer solchen Drehrichtung der Abtriebswelle 91 führt, daß die Bremsleistung verringert wird.

Das Abschalten der Bremsleistungsregelvorrichtung er-

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folgt derart, daß ein Hebel 93, der mit einem Nocken 92 versehen ist, derart in eine Richtung bewegt wird, daß eine U-förmige Stange 94 verschoben wird. Diese Stange verschiebt dadurch einen Bund 95 axial und trennt die Reibscheibe 73, die den Fliehkraftregler antreibt, von der Riemenscheibe 74. Die Stange 94 rückt außerdem die Reibkupplung 87 aus, die den Fliehkraftregler mit dem Leistungsintegrator der Bremsanlage verbindet. Wenn eine solche Trennung stattgefunden hat, kann die gewünschte Bremsleistung mittels eines Knopfes 96 eingestellt werden, der durch eine Welle 97 und die drei Zahnräder 98, 89 und 90 mit der die Bremsleistungsregelvorrichtung antreibenden Welle 91 verbunden ist.

Wenn, wie es bei den oben beschriebenen beiden Ausführungsformen der Erfindung der Fall ist, die Antriebsleistung für die Regelvorrichtung vollständig oder im wesentlichen dem drehenden Teil der Bremsanlage entnommen wird, kann es vorkommen, daß diese Leistung in bezug auf die durch die Bremsanlage gebremste Leistung nicht klein ist und daß es erforderlich sein kann, den Integrator (4 gemäß Fig. 1), der die Istleistung der Bremsanlage mißt, ebenfalls in der Messung zu haben, damit die Durchschnittsantriebsleistung der Regelvorrichtung oder, bei höheren Anforderungen an die Genauigkeit, ihre momentane Antriebsleistung berücksichtigt wird.Das letztgenannte Verfahren kann durchgeführt werden, indem

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ein Differentialgetriebe vorgesehen wird/ welches
mißt, wie groß die Antriebsleistung ist, die durch
die Regelvorrichtung in jedem Augenblick verwendet
wird, und den Augenblickswert des Integranden in
dem oben genannten Integrator mit Bezug auf die Antriebsleistung korrigiert. Eine Einrichtung, die für diesen Zweck verwendet werden kann, wird in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben.·

In der Einrichtung gemäß Fig. 5 ist das drehende Teil 99 der Bremsanlage mit einem Zahnrad 100 eines Differentialgetriebes verbunden. In dem Gehäuse 101
dieses Getriebes ist ein Zwischenrad 102 drehbar gelagert, welches mit diesem Zahnrad 100 und mit einem dritten Zahnrad 103 des Differentialgetriebes in Eingriff ist. Das dritte Zahnrad 103 ist mit einer Riemenscheibe 104 versehen, die einen Riemen 20 (gemäß
den Fig. 2 und 3) oder einen Riemen 75 (gemäß Fig.4) antreibt, welcher seinerseits die Leistungsregelvorrichtung antreibt. Das Gehäuse 101 des Differentialgetriebes ist um dieselbe geometrische Achse wie
die beiden einander gegenüberliegenden Zahnräder 100 und "103 drehbar und mit einer Riemenscheibe 1O5 versehen, von welcher die Drehung des Gehäuses abgenommen werden kann. Wenn die Leistungsregelvorrichtung angetrieben wird, sind die Riemenscheibe 104 für diesen Antrieb und außerdem das mit ihr verbundene Zahnrad durch das benötigte Antriebsmoment belastet. Dadurch

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wird das Zwischenrad 102 durch eine Umfangskraft an der Stelle des Eingriffes mit diesem Zahnrad 103 angetrieben. Zur Erzielung eines momenten Gleichgewichts um die Drehsymmetrieachse des Zwischenrades herum muß die auf das Zwischenrad an der Stelle des Eingriffs mit dem übrigen Zahnrad 100 einwirkende Umfangskraft dieselbe Richtung und dieselbe Größe wie die zuvor genannte Umfangskraft haben. Das Ergebnis ist ein Moment, welches auf das Gehäuse 101 und folglich auf dessen Riemenscheibe 105 einwirkt. Dieses Moment ist doppelt so groß wie das auf die andere Riemenscheibe 104 einwirkende Antriebsmoment. Das Moment auf die Riemenscheibe 105 des Gehäuses 101 wird durch eine geeignete Vorrichtung so umgesetzt, daß es direkt zu der auf das drehende Teil der Bremsanlage einwirkenden Bremskraft (oder dem Bremsmoment) addiert werden kann. Anschließend wird diese Summe verwendet, um die Größe des Integranden des Leistungsintegrators anzuzeigen.

Bei Bedarf kann die Leistungsregelvorrichtung mit besonderen Einrichtungen versehen sein, die, beispielsweise auf optischem Wege, eine bestimmte Leistung oder Leistungsänderung anzeigen.

Die Erfindung ist hier in Verbindung mit einigen besonderen Ausfuhrungsformen dargestellt und beschrieben worden. Im Rahmen der Erfindung können die oben be-

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schriebenen und weitere Einrichtungen auf verschiedene Weise abgeändert werden.

- Patentansprüche -

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Claims (1)

1. 2A18940

   Patentansprüche :

   Ό -

   / 1./ Vorrichtung zum Regeln der Bremsleistung in

   Bremsanlagen mit einer Bremsleistungseinstelleinrichtung, wobei die Vorrichtung in der Lage ist, die Bremsleistung der Bremsanlage konstant zu halten oder ihr eine programmierte Änderung zu geben, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung nicht-elektronische Vergleichseinrichtungen (5 bzw. 57, 58, 60, 61 bzw. 86) enthält, die derart angeordnet sind, daß sie zwei Drehzahlen miteinander vergleichen, von welchen die erste Drehzahl in einer bestimmten funktionalen Beziehung zu der in der Bremsanlage tatsächlich vorhandenen Leistung steht und von welchen die zweite Drehzahl in einer bestimmten funktionalen Beziehung zu der Solleistung in der Bremsanlage steht, und auf der Grundlage dieses Vergleiches ein Ausgangssignal in Form einer dritten Drehzahl liefern, die ein genaues Maß der möglichen Differenz zwischen der ersten und der zweiten Drehzahl bildet, und daß Einrichtungen zum Verwenden des Ausgangssignals zum Steuern der Bremsl^eistungseinstelleinrichtung (6 bzw. 64) vorgesehen sind, damit dadurch die Bremsleistung der Bremsanlage so eingestellt wird, daß die Solleistung und die Istleistung in Übereinstimmung gebracht werden.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-elektronischen Vergleichseinrichtungen

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   (5 bzw. 57, 58, 60, 61 bzw. 86) mechanisch arbeiten.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-elektronischen Vergleichseinrichtungen (5 bzw. 57, 58, 60, 61 bzw. 86), die mechanisch arbeiten, mechanische Getriebe sind.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl, welche in einer bestimmten funktionalen Beziehung zu der Sollleistung steht, aus einem Fliehkraftregler (72) mit einstellbarer Drehzahl, einem Elektromotor mit einstellbarer Drehzahl oder einem Federmotor mit einstellbarer Drehzahl erhalten wird.

   5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl, die in einer bestimmten funktionalen Beziehung zu der Sollleistung steht, aus einem stufenlos verstellbaren Getriebe (24, 25, 26, 27, 28, 29), welches durch einen Fliehkraftregler (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) angetrieben wird, der eine nicht veränderliche Drehzahl hat, aus einem Elektromotor mit einer nicht veränderlichen Drehzahl oder aus einem Federmotor mit einer nicht veränderlichen Drehzahl erhalten wird.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die benötigte Antriebsleistung für den

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   Fliehkraftregler (8, 9,.i1O, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 bzw. 72), für den Elektromotor oder für den Federmotor der Bewegung eines drehenden Teils in der Bremsanlage entnommen wird.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche oder die momentane Antriebsleistung für den Fliehkraftregler (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 bzw. 72), für den Elektromotor oder den Federmotor berücksichtigt wird, wenn die Istleistung der Bremsanlage mittels eines Integrators gemessen wird, und daß in dem letztgenannten dieser Fälle (momentane Antriebsleistung) die notwendige Information für diese Berücksichtigung, wenn es sich um die Größe des Antriebsmoments oder der abgenommenen Antriebsleistung handelt, aus einem Differentialgetriebe (100, 101, 102 bzw. 103) erhalten wird.

   8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl, die in einer bestimmten funktionalen Beziehung zu der Solleistung steht, einstellbar ist, vorzugsweise von Hand und/oder automatisch, in dem zweiten Fall gemäß einem vorgewählten Programm, welches beispielsweise in Form einer Kurvenscheibe (46 bzw. 85) verwirklicht ist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtasten der Kurvenscheibe (46 bzw. 85) derart erfolgt, daß es nicht erforderlich ist, die Kurvenschei-

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   be zu ändern, sondern daß nur eine Einstellung des Abtastvorganges erforderlich ist, wenn die Leistungswerte des Programms vergrößert oder verkleinert werden sollen.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtasten der Kurvenscheibe (46 bzw. 85) durch einen Hebel 42 mit einem veränderlichen Hebelverhältnis erfolgt, was eine Änderung der Leistungswerte des Programms ohne Austausch der Kurvenscheibe ermöglicht.

   11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (46 bzw. 85) durch den gewöhnlichen Drehzahlgeber (1a) der Leistungsregelvorrichtung angetrieben ist, wenn dieser Drehzahlgeber eine nicht veränderliche Drehzahl liefert, oder von dem gewöhnlichen Fliehkraftregler (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) oder von dem Elektromotor oder von dem Federmotor angetrieben ist, wenn deren Drehzahl nicht veränderlich ist.

   12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (46 bzw. 85) von einem eigenen Fliehkraftregler, einem eigenen Elektromotor oder einem eigenen Federmotor angetrieben ist.

   ,13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Abschalten

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   der Regelfunktion vorgesehen sind und daß Möglichkeiten vorgesehen sind, die Bremsleistung der Bremsanlage von Hand einzustellen.

   14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung einer ungünstig großen Bremsleistung, wenn das Gerät gestartet oder zum Stillstand gebracht wird, von Hand oder automatisch durch eine Einrichtung verhindert wird, die bei niedrigen Drehzahlen des drehenden Teils der Bremsanlage die Bremsregelungsfunktion abgeschaltet hält, und/oder durch eine Einrichtung oder durch eine Anordnung, die bewirkt, daß die Drehzahl, die in einer bestimmten funktionalen Beziehung zu der Solleistung steht, innerhalb eines Wertebereiches gehalten wird, der einer niedrigen Solleistung entspricht.

   15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jegliche Handeinstellung der Leistungsregelvorrichtung und jegliche Handeinstellung der Bremsleistung der Bremsanlage "mittels eines einzigen , Einstellteils (33) ausgeführt werden kann.

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