DE3818826C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Belastungsvorrichtung zur Bewegung eines Hebels gegen eine Reibkraft, insbesondere für ein Trainingsgerät, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mechanische Belastungsvorrichtungen für Sportgeräte, die auf dem Reibungsprinzip beruhen, sind in vielfacher Ausführung am Markt. Bei einer aus der DE-OS 21 28 659 bekannten Vorrichtung läßt sich die Reibkraft - und damit die zu leistende Arbeit - einstellen, indem die Vorspannung einer Feder, die die Reibflächen aneinanderdrückt, verstellt wird.

Mit einer solchen Vorrichtung ist nur eine realtiv ungenaue und schlecht reproduzierbare Einstellung der Reibkraft möglich. Darüber hinaus ist eine automatische Verstellung der Reibkraft kaum durchführbar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, zur Vermeidung dieser Nachteile eine auf dem Reibungsprinzip beruhende Belastungsvorrichtung zu schaffen, bei der die Reibkraft hydraulisch oder pneumatisch verstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Bei einer erfindungsgemäßen Belastungsvorrichtung läßt sich der Anpreßdruck einer Kalotte auf einer Kugel hydraulisch oder pneumatisch erzeugen. Mittels eines Druckreglers läßt sich somit die Reibkraft auf einfache Weise verstellen und - falls gewünscht - auch automatisch regeln. Die erfindungsgemäße Belastungsvorrichtung ist einfach aufgebaut und praktisch verschleißfrei. Reibkräfte können durch Drehung eines Hebels in beliebiger Richtung erzeugt werden. Die geleistete Arbeit ist durch Temperaturmessung direkt erfaßbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, ausführlich erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt der hydraulischen oder pneumatischen Belastungsvorrichtung und

Fig. 2 eine Prinzipskizze zur Anwendung der Belastungsvorrichtung als Flugsimulator.

Bei der Belastungsvorrichtung nach Fig. 1 ist ein zy­ lindrisches Gehäuse 2 mit einer quadratischen Grund­ platte 1 verschraubt. In dem Gehäuse 2 sind eine erste Kalotte 8 und eine zweite Kalotte 10 vorgesehen, zwi­ schen denen eine Kugel 9 gehalten ist. In die Grund­ platte 1 ist als Druckkammer 3 ein Hohlraum eingedreht, der gegenüber der zweiten Kalotte 10 durch eine druckfeste Membran 4 abgedichtet ist. Eine Bohrung 11 in der Grundplatte 1 führt von der Druckkammer 3 nach außen. Die erste Kalotte 8 ist durch zwei Verschrau­ bungen 5 mit dem Gehäuse 2 gegen Verdrehen gesichert. Die zweite Kalotte 10 weist eine Verdrehsicherung in Form von Rollen 14, 14′ auf, die in im wesentlichen zylinderförmigen Ausnehmungen zwischen Gehäuse 2 und der zweiten Kalotte 10 eingebracht sind. Am Gehäuse 2 und an der zweiten Kalotte 10 sind sich ergänzende kegelige Anschrägungen 12 vorgesehen. Mit der Kugel 9 ist ein Hebel 7 verschraubt, der durch eine augenför­ mige Öffnung 6 an der Oberseite des Gehäuses frei in beliebiger Richtung bewegt werden kann.

Eine Bewegung des Hebels 7 führt zur Drehung der Kugel 9 zwischen den Kalotten 8 und 10. Die dabei zu überwin­ dende Reibkraft kann über eine Veränderung des hydrau­ lischen oder pneumatischen Druckes in der Druckkammer 3 über die Bohrung 11 gesteuert werden.

Durch die kegeligen Anschrägungen 12 am Gehäuse 2 und der zweiten Kalotte 10 wird ein gleichmäßiger Anpreß­ druck der Kalotte erreicht. Dabei kann die Schräge ent­ weder, wie in Fig. 1 gezeigt, so verlaufen, daß sich die Gehäusewände von außen in Richtung auf die Kugel hin verdicken, oder auch umgekehrt, wodurch bei Ver­ schleiß die zweite Kalotte 10 besser nachführbar ist.

Um definierte Reibungsverhältnisse zu gewährleisten, sollten die Kalotten 8 und 10 gegen Verdrehen gesichert sein. Während für die erste Kalotte 8 zwei einfache Verschraubungen 5 mit dem Gehäuse 2 ausreichen, ist die Verdrehsicherung für die zweite Kalotte 10 in Form von Rollen 14, 14′ ausgeführt, um bei Erhöhung des Druckes in der Druckkammer 3 eine Bewegung der Kalotte 10 zur Kugel 9 hin zu ermöglichen.

Die Kalotten 8 und 10 bestehen vorzugsweise aus Kunst­ stoff, während zwecks einer guten Stabilität und Reib­ paarung die Kugel 9 aus Metall, vorzugsweise aus Mes­ sing besteht. Zusätzlich kann eine verschleißfeste Schicht, beispielsweise eine Nickelschicht von etwa 20 µm, aufgebracht sein. Zwischen den beiden Kalotten 8, 10 können zusätzlich eine oder mehrere Druckfedern, beispielsweise in Form von Tellerfedern, eingebracht sein, um das Lösen der Kugel 9 von den Kalotten 8, 10 bei ungünstigen Reibungsverhältnissen zu unterstützen.

Das Gehäuse 2 ist vorteilhaft als Gußgehäuse aus Alu­ minium herstellbar, wodurch sich die augenförmige Öff­ nung 6 für den Hebel 7 in besonders einfacher Weise einbringen läßt.

An der Unterseite der Vorrichtung ist zwischen den bei­ den Kalotten 8 und 10 und dem Gehäuse 2 Öl eingebracht, dessen Temperatur über ein Temperaturfühler 13 erfaßt werden kann. Da die durch Bewegung des Hebels 7 gelei­ stete Arbeit direkt in Reibungsarbeit umgesetzt wird, kann diese näherungsweise durch Temperaturmessung be­ stimmt werden. Somit ergibt sich eine einfache Arbeits­ bzw. Leistungserfassung, falls die Vorrichtung als Trainingsgerät genutzt wird, wobei der Hebel 7 in der Regel periodisch bewegt wird, beispielsweise in der Art eines Rudergerätes.

Durch Steuerung des Druckes P über einen Druckregler 17 kann die aufzuwendende Reibungskraft als Funktion verschiedener Parameter während der Bewegung verändert werden.

Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, das Gerät gemäß Fig. 2 als Steuerhebel für einfache Flugsimulatoren einzusetzen. Dazu ist an der Oberseite der Belastungs­ vorrichtung ein Wegaufnehmer 16 vorgesehen, der die Stellung des Hebels 7 aufnimmt, und dessen Ausgangssi­ gnale X, Y, einer elektronischen Recheneinrichtung 15 zugeführt werden. Auch das Ausgangssignal T des Tem­ peraturfühlers 13 kann der elektronischen Rechenein­ richtung 15 zugeführt werden. Der hydraulische oder pneumatische Druck in der Druckkammer 3 wird über einen Druckregler 17 von der elektronischen Recheneinrichtung nach Sollvorgaben S, aktuellen Flugdaten D, wie Flugge­ schwindigkeit, Anstellwinkel, Lage des Flugzeuges usw., sowie nach den Ausgangssignalen des Wegaufnehmers 16 und des Temperaturfühlers 13 gesteuert. Damit läßt sich auf einfache Weise die Stellkraft des Hebels 7 in Ab­ hängigkeit von den gewünschten Parametern beeinflussen. Somit läßt sich bei Verwendung eines Flugsimulations­ programmes die Verstellung des Steuerhebels realisti­ scher gestalten, da der Steuerdruck eines Flugzeuges unter anderem von der Fluggeschwindigkeit und der Stellgeschwindigkeit abhängig ist. Dieser Einfluß konn­ te bei Flugsimulatoren bisher nur mit sehr aufwendigen Konstruktionen verwirklicht werden.

Claims (13)

1. Belastungsvorrichtung zur Bewegung eines Hebels gegen eine Reibkraft, insbesondere für ein Trainingsgerät, mit einem Gehäuse, das eine Öffnung zur Durchführung eines Hebels aufweist, mit einer ersten Kalotte und einer zweiten Kalotte, zwischen denen eine Kugel gehalten ist, die mit dem Hebel verbunden ist, der gegen die Kalotten über Reibung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kalotte (10) gegenüber einer Druckkammer (3) abgedichtet ist, über die mittels eines Druckreglers (17) verstellbarer Druck auf die zweite Kalotte (10) aufbringbar ist.

2. Belastungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten (8) und der zweiten Kalotte (10) eine Flüssigkeit eingebracht ist, in der ein Temperaturfühler (13) zur Messung der Temperatur der Flüssigkeit vorgesehen ist.

3. Belastungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Kalotten (8, 10) mindestens eine Druckfeder vorgesehen ist.

4. Belastungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der zweiten Kalotte (10) gegenüber der Druckkammer (3) eine Membran (4) auf der der Kugel (9) abgewandten Seite vorgesehen ist.

5. Belastungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) zylindrisch ist.

6. Belastungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Rolle (14, 14′) in einer im wesentlichen zylinderförmigen Ausnehmung zwischen Gehäuse (2) und der zweiten Kalotte (10) als Verdrehsicherung vorgesehen ist.

7. Belastungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) und die zweite Kalotte (10) mit sich ergänzenden kegeligen Anschrägungen (12) versehen sind, und daß die zweite Kalotte (10) aus einem elastischen Material besteht.

8. Belastungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) mit einer Grundplatte (1) verbunden ist, in der die Druckkammer (3) vorgesehen ist.

19. Belastungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kalotten (8, 10) aus Kunststoff bestehen.

10. Belastungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (9) aus Metall besteht und mit einer verschleißfesten Schicht überzogen ist.

11. Belastungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegaufnehmer (16) zur Erfassung der Stellung des Hebels (7) durch Erzeugung von elektrischen Ausgangssignalen vorgesehen ist.

12. Belastungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale des Wegaufnehmers (16) und/oder des Temperaturfühlers (13) einer elektronischen Recheneinheit (15) zuführbar sind, um die Reibkraft nach einem vorgegebenen Programm über dem Druckregler (17) zu steuern.

13. Belastungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung als Flugsimulator.