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Meßeinrichtung für Bremsverzögerungen von Fahrzeugen
Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung, die es gestattet, die mittlere Bremsverzögerung auf der
Grundlage der Beziehung V2iV b = 2 s sowohl über den gesamten Bremsweg selbsttätig
zu bestimmen als auch jeden Mittelwert über einen Teilabschnitt, gerechnet von der
Ausgangsgeschwindigkeit bis zu einer beliebigen Teilgeschwindigkeit, eindeutig an
einem in mls2 geeichten Instrument abzulesen.
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Für die Bestimmung der Bremsverzögerung auf der Grundlage der vorerwähnten
Beziehung ist eine Einrichtung vorgeschlagen worden, die durch Differentialgetriebe
mit elektrisch zeitweise festgestellten Stegrädern den Ausdruck v21 - v22 periodisch
und während dieses Vorgangs über ein anderes Differentialgetriebe mit ebenfalls
zeitweise festgestellten Stegrädern den Weg elektrisch darstellt.
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Diese Meßeinrichtung hat einmal den Nachteil, daß sie infolge ihrer
periodischen Arbeitsweise nicht den mittleren Verzögerungswert über den gesamten
Bremsvorgang ermittelt, sondern nur Momentanwerte während verschiedener von Hand
einstellbarer Geschwindigkeitsintervalle, zum anderen macht ihre grundsätzliche
Meßweise einen großen Aufwand an mechanischen und elektrischen Geräten erforderlich.
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Außerdem läßt sich dieses Verfahren nur für Vollbahnfahrzeuge mit
großen Haltestellenabständen sowie kleinen Beschleunigungen und Verzögerungen und
daher nur beschränkt anwenden.
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Die mittlere Bremsverzögerung, insbesondere für Nahverkehrsfahrzeuge,
mit einem möglichst geringen Aufwand nach einem kontinuierlich arbeitenden Ver-
fahren
über den gesamten Bremsweg zu messen und unter weitgehender Ausschaltung von Fehlerquellen
und Streuwerten eine entsprechende Einrichtung zu schaffen, ist Aufgabe der vorliegenden
Erfindung.
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Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die Fahrzeuggeschwindigkeit
auf einfache und zuverlässige Weise und darüber hinaus über den gesamten Bremsweg
unter Verwendung eines Drehzahlgebers in elektrische Größen umzuwandeln. Hierbei
ist es belanglos, ob Geber mit Gleich- oder Wechselstromgeneratoren, Impulsgeber
usw. benutzt werden.
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Der Drehzahlgeber steuert zur Lösung dieser Aufgabe über eine elektrodynamische,
elektromagnetische, elektronische oder sonstige elektrische Einrichtung Abgnffe
eines Potentiometers. Die Stellung des einen entspricht dem Quadrat der Ausgangsgeschwindigkeit
vl, die des anderen dem der Teilgeschwindigkeit v2.
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Um über den gesamten Bremsweg vom Beginn der Bremsbetätigung die
entsprechende Differenz kontinuierlich bilden zu können, wird erfindungsgemäß der
Abgriff für die Ausgangsgeschwindigkeit als Schleppzeiger ausgebildet. Der zweite
Abgriff stellt infolge der sich verringernden Geschwindigkeit gegenüber dem fixierten
ersten Abgriff einen Spannungsunterschied her, der der Größe (v21 - v22) entspricht.
Bei Beginn der Bremsbetätigung wird über eine Kuppelung ein über ein zweites, von
der gleichen Spannungsquelle gespeistes Potentiometer gleitender, wegabhängig vorgeschobener
Abgriff in Gang gesetzt. Die von diesem abgegriffene Spannung entspricht dem Wert
2 S, Die an beiden Potentiometern abgegriffenen Spannungen werden einem Quotientenmeßwerk
zugeführt, das somit die mittlere Verzögerung Ut v; anzeigt.
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In folgerichtiger Entwicklung der Erfindung zeigt die kontinuierlich
arbeitende Meßeinrichtung bei Stillstand des Fahrzeugs den mittleren Verzögerungswert
über den gesamten Bremsweg so lange an, bis eine Löschung erfolgt.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. In der Abbildung
ist I ein gummibereiftes Meßrad, das auf dem Straßenboden oder auf dem Schienenkopf
ohne Schlupf läuft. Dieses Rad treibt zunächst einen Tourendynamo 2 an, der seine
Spannung als eine der Geschwindigkeit proportionale Größe beispielsweise an einen
Drehmagneten 3 abgibt. Der Anker 4 dieses Drehmagneten beeinflußt über zwei Abgriffe
5 und 6 das von der Batterie 7 gespeiste Potentiometer 8. Während der Abgriff 5
fest mit dem Anker 4 verbunden ist und entsprechend der von der Geschwindigkeit
abhängigen Erregung des Magneten Bewegungen ausführt, wird der Abgriff 6 als Schleppzeiger
durch ein Sperrad in dem Punkt festgehalten, der der Ausgangs- oder Abbremsgeschwindigkeit
entspricht. Damit wird erfindungsgemäß die Ausgangsgröße vl fixiert oder gespeichert.
Der Abgriff 5 dagegen verschiebt während des Bremsvorgangs seinen Standpunkt bis
zur Endlage des Ankers 4, die dem Stillstand des Fahrzeugs entspricht. In dem Maße,
wie 5 von 6 sich entfernt, wächst die Spannung zwischen ihnen kontinuierlich. Der
Drehmagnet hat die Eigenschaft, daß sein Zeigerausschlag vom Quadrat der Stromstärke
abhängig ist. Damit stellt bei einer linearen Bewicklung des Potentiometers der
Spannungsunterschied zwischen den Zeigern 6 und 5 die Differenz v1-v2 dar.
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Je nach Aufbau der Einrichtung läßt sich diese Differenz auch unter
Anordnung eines Drehspulsystems mit quadratisch abgestuftem Potentiometer oder über
Thermoumformer, Elektronenröhren, die Charakteristik des Drehzahlgebers usw. erreichen.
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Nachdem somit der eine Teil der Gleichung V2 ~ V2 b = 2 s als eine
dem Quadrat der Geschwindigkeitsdifferenz verhältnisgleiche Größe dargestellt ist,
wird die erfindungsgemäße zeitliche Übereinstimmung mit dem zugehörigen Bremsweg
dadurch erreicht, daß durch Betätigung einer elektromagnetischen Kupplung 14 bei
Beginn der Bremsbetätigung selbsttätig oder von Hand über das auf der Welle des
Tourengebers 2 laufende Kegelrad Io, die Welle Ix und die Schnecke 12 die Bewegung
des Abgriffs I3 eingeschaltet wird und durch das Potentiometer 9, das von der gleichen
Batterie 7 gespeist wird, die bekannte elektrische Darstellung des doppelten Bremsweges
2s bewirkt. In dem dargestellten Fall würde die Lage des Abgriffs dem Endpunkt bzw.
dem Stillstand des Fahrzeugs nach erfolgter Abbremsung entsprechen.
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Die bekannte Darstellung des Quotienten der in elektrische Größen
umgewandelten Werte von Geschwindigkeit und Weg erfolgt hier durch zwei Kreuzspulen
15 und I6, an die sinngemäß die zwischen den beiden Zeigern 5 und 6 bestehende Spannung
entsprechend v21 - v22 bzw. die Spannung des Zeigers I3 als Faktor 2 s angelegt
wird. Beide Spulen bewegen sich in einem durch die Magnetschenkel 17 und 18 gebildeten
permanenten Feld. Dadurch, daß die Ausgangsgeschwindigkeit v, beim Bremsen als elektrischer
Abgriff. durch den Zeiger 6 fixiert und der Zeiger 5 den zweiten der momentanen
Geschwindigkeit oder Endgeschwindigkeit v2 (Stillstand) entsprechenden Abgriff bildet,
wird erfindungsgemäß der für die mittlere Bremsverzögerung über den gesamten Bremsvorgang
oder einen Teilvorgang maßgebliche Quotient kontinuierlich gebildet. Diese stetig
fortdauernde elektrische Messung gestattet im Gegensatz zu den bisher bekannten
und augenblickliche Verzögerungen messenden Einrichtungen die Ablesung der für die
Beurteilung der Bremsfähigkeit maßgebenden auf den gesamten Weg bezogenen mittleren
Verzögerung auf der Skala 19. Außerdem gibt sie durch Anzeige von Teilwerten wertvolle
Aufschlüsse für den Ablauf des Bremsvorgangs, insbesondere bezüglich seiner Gleichmäßigkeit.
Schließlich bietet die stetige Messung auch die Möglichkeit, die mittlere Verzögerung
zu registrieren.