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Meßinstrumenten-Anzeigevorrichtung mit einem Anzeigebereich von mehr
als 360° Die Erfindung betrifft Meß- und Anzeigeinstrumente oder -geräte (im nachfolgenden
als »Instrumente der beschriebenen Art« bezeichnet), welche einen Zeiger und eine
Skala aufweisen, die relativ zueinander in Abhängigkeit von der Größe eines veränderlichen
Wertes; der angezeigt werden soll, drehbar sind, wobei der Wert der veränderlichen
Größe durch die relative Winkelstellung zwischen dem Zeiger und der Skala angezeigt
wird und die Anzeige des Gesamtbereichs der veränderlichen Größe mehr als einen
vollständigen Umlauf vom Zeiger relativ zur Skala erfordert.
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Bisher war es bei solchen Instrumenten üblich, zwei oder mehr Zeiger
vorzusehen, etwa in der Art der Zeiger einer Uhr, wobei die Zeiger so miteinander
gekoppelt sind, daß eine Umdrehung eines ersten Zeigers nur einem Bruchteil einer
Umdrehung eines oder mehrerer anderer Zeiger entspricht, oder bei einer anderen
Lösung war nur ein einziger Zeiger vorgesehen, der gleichzeitig auf zwei oder mehr
konzentrischen Skalen abgelesen werden kann, wobei die Bedienungsperson entscheiden
muß, welche Ablesung die richtige ist.
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Mehrzeigerinstrumente und Mehrskaleninstrumente dieser Art sind brauchbar,
wenn zur Ablesung genügend Zeit zur Verfügung steht und wenn eine Fehlablesung des
Instruments nicht zu gefährlichen oder gar katastrophalen Folgen führt. Im Zusammenhang
mit Instrumenten, bei denen dies nicht der Fall ist, z. B. Höhenmesser und Geschwindigkeitsanzeiger
für Luftfahrzeuge, ergaben sich jedoch Schwierigkeiten, denn Fehlablesungen haben
in der Vergangenheit gelegentlich zu gefährlichen Situationen geführt.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Instruments der beschriebenen
Art, das einen einzigen Zeiger aufweist und Fehlablesungen nicht in dem Maße ausgesetzt
ist wie ein Mehrzeiger- oder ein Mehrskaleninstrument.
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Meßgeräte mit einem Ausschlagbereich von mehr als 360° mit den beanspruchten
Merkmalen sind bereits vorgeschlagen worden. Hierzu gehören beispielsweise die bekannten
Anzeigevorrichtungen für Meßgeräte mit spiralförmig angeordneter, sich über einen
Bereich von mehr als 360° erstreckender Skala, bei denen durch entsprechende Mittel
gewährleistet ist, daß die Wertanzeigen einer Zeigerstellung innerhalb von 360°
nur in dem äußeren oder in dem inneren Spiralbereich ablesbar sind.
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Bei Anzeigevorrichtungen ist auch die Ausbildung des Skalenbandes
bzw. eines den Index darstellenden Bandes in Form eines schraubenlinienförmigen
Bandes bekannt, bei welchem die Abdeckung eines Teiles dieses schraubenförmigen
Bandes zur Anzeige herangezogen wird. Eine Anordnung dieser Art ist in erster Linie
für die Ablesung von Meßgrößen als Differenzanzeige innerhalb von 360° ausgebildet;
eine Erweiterung des Anzeigenbereichs auf mehr als 360° durch die Anordnung von
Mitteln zum Erfassen mehrfacher Umdrehungen dürfte jedoch dabei ebenfalls möglich
sein.
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Demgegenüber ist jedoch die erfindungsgemäße Meßinstrumenten-Anzeigevorrichtung
mit über einer sich über einen Bereich von mehr als 360° erstreckenden Skala umlaufendem
Zeiger dadurch gekennzeichnet, daß die sich winkelig überlappenden Teile der Skala,
in an sich bekannter Weise in Form einer Schraubenfläche ausgebildet, sowohl radial
als auch axial gegeneinander verschoben und über den ganzen Bereich durch eine senkrecht
zur Zeigerdrehachse angeordnete Schauöffnung hindurch beobachtbar sind, welche dem
radial-äußeren Teil der Skala näherliegt als dem radial-inneren Skalenteil, daß
der Skala ein sich radial von der Zeigerdrehachse bis zum äußersten Teil der Skala
erstreckender Zeiger zugeordnet ist mit an sich bekannten Mitteln, durch welche
der Zeiger in Abhängigkeit von der anzuzeigenden Meßgröße derart axial verschiebbar
ist, daß
das Zeigerende für den dem äußeren Skalenteil zugeordneten
Anzeigebereich vor diesem Skalenteil umläuft und für den dem inneren Skalenteil
zugeordneten Anzeigebereich von dem äußeren Skalenteil verdeckt ist.
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Die Erfindung ist an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung
näher erläutert, und zwar zeigt F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform
eines Meßinstruments, F i g. 2 A und 2 B die Vorderseite des Instruments nach F
i g. 1 mit verschiedenen Zeigerausschlägen, F i g. 3 die Vorderseite einer geringfügig
abgeänderten Bauform des Instruments, während F i g. 4 eine teilweise aufgeschnittene
perspektivische Ansicht einer Form des Antriebsmechanismus, wie er beim Instrument
gemäß F i g. 1 enthalten sein könnte, wiedergibt.
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Das in F i g. 1 schematisch gezeichnete Meßinstrument enthält einen
Zeiger 1, welcher durch einen Antrieb 3 in übereinstimmung mit der Größe eines veränderlichen
Wertes, der von dem Instrument angezeigt werden soll, um eine Achse 2 gedreht
wird. Der Antrieb 3 kann jede geeignete Form haben und beispielsweise aus einem
kleinen Elektromotor bestehen. Ein Strom oder eine Spannung, der bzw. die sich in
übereinstimmung mit der Größe des veränderlichen Wertes äußert, wird dem Antrieb
über die Zuleitungen 4 zugeführt. Es können natürlich auch andere Formen
elektrischer Antriebe oder andere Arten von Antrieben, z. B. mechanischer oder pneumatischer
Art, verwendet werden. Der Gesamtbereich der Größenänderung des veränderlichen Wertes
entspricht zwei vollständigen Umdrehungen des Zeigers 1 um die Achse 2.
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Das Instrument enthält weiter einen schraubenlinienförmigen Streifen
5, der zwei vollständige Windungen aufweist und im Instrument so befestigt ist,
daB die Achse der Schraubenlinie mit der Achse 2 zusammenfällt. Ein erster Abschnitt
des Streifens 5, der sich vom Ende 6 bis zur radialen Linie 7 erstreckt, hat eine
Breite, die zweckmäßig kaum mehr als ein Drittel des Außendurchmessers der Schraubenlinie
einnimmt. Auf diesem Abschnitt ist dicht an seiner Außenkante der erste Teil 8 der
erforderlichen Skalenmarkierung angebracht, wobei der Anfang der Skala nahe dem
Ende 6 liegt. An der radialen Linie 7 wächst der Streifen auf fast die doppelte
Breite des ersten Abschnitts an, und deshalb ist der innere Teil des zweiten Abschnitts
des Streifens 5, der sich von der radialen Linie 7 zum anderen Ende 9 des Streifens
erstreckt, für einen Beobachter, der in Richtung des Pfeils A entlang der Achse
2 blickt, innerhalb der Innenkante 10 des ersten Abschnitts sichtbar.
Auf dem zweiten Abschnitt des Streifens 5 ist der zweite Teil 11 der erforderlichen
Skalenmarkierungen angebracht, wobei ihre Markierungen so angeordnet sind, daß ihre
äußeren Enden gerade unter der Innenkante 10 des ersten Abschnitts des Streifens
5 liegen (s. F i g. 2 A und 2 B). die gezeichnete Skala ist zum Messen der Luftgeschwindigkeit
bei einem Luftfahrzeug geeignet.
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Der Zeiger 1 ist so beschaffen, daß er zwei dickere Teilstücke
1 a und 1 b aufweist, die durch einen dünneren Hals 1c miteinander
verbunden sind; der Radius der Innenkante 10 des ersten Abschnitts des Streifens
ist kleiner als der Abstand zwischen der Achse 2 und dem äußeren Ende des Halses
1 c. Zusätzlich sind - z. B. in der Art, die im nachfolgenden unter Hinweis auf
F i g. 4 beschrieben wird -irgendwelche Mittel vorgesehen, um dem Zeiger 1 eine
axiale Bewegung in Richtung des Pfeils A mitzuteilen, wenn die Größe des veränderlichen
Wertes anwächst, und zwar in einer solchen Art, daß sein axialer Abstand von der
Oberfläche des Streifens 5 während der zwei vollständigen Umdrehungen, die einem
Vollausschlag auf der Skala des Instruments entsprechen, nahezu konstant bleibt.
Die Anordnung ist so, daß der Zeiger 1, wie aus F i g. 1 ersichtlich, anfänglich
mit seinem äußeren Endteil 1 a über dem ersten Teil 8 der Skala liegt, und dieser
Zustand wird während der ganzen ersten Umdrehung um 360° aufrechterhalten, wie es
z. B. in F i g. 2A gezeigt ist. Es ist ersichtlich, daß der äußere Endteil 1 a des
Zeigers 1 eine eindeutige Anzeige auf dem ersten Teil 8 der Skala ermöglicht. Wenn
er jedoch die radiale Linie 7 erreicht, ist die Axialverschiebung des Zeigers 1
so weit fortgeschritten, daß der äußere Endteil 1 a unter das Ende 6 des Streifens
tritt, und für einen Beobachter, der entlang der Achse 2 in Richtung des Pfeils
A schaut, ist der Teil la unsichtbar geworden. Daraus ergibt sich eine Anzeige,
wie sie in F i g. 2B gezeigt ist, bei der der Abschnitt 1 c des Zeigers auf dem
zweiten Teil 11 der Skala anzeigt, woraus sich wieder eine eindeutige Anzeige ergibt.
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Der Streifen 5 und der Antrieb 3 sind in üblicher Art, wie in den
F i g. 2A und 2B gezeigt, in ein Instrumentengehäuse 12 eingebaut, wobei
der Zeiger 1
und die beiden Teile 8 und 11 der Skala durch ein
Fenster 13 sichtbar sind, das in einer Ebene senkrecht zur Achse 2 liegt. Die Welle,
die den Zeiger 1 trägt, ruht in passenden Lagern im Gehäuse 12.
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F i g. 3 zeigt eine Ansicht ähnlich denen der F'i g. 2A und 2B einer
geringfügig abgeänderten Bauart eines erfindungsgemäßen Meßinstruments. In diesem
Fall besteht die Innenkante 15 des Streifens 5 aus einer gestreckten Spirale, und
sie weist keine Stufe auf, wie das bei dem Streifen 5 des Modells gemäß den F i
g. 1 und 2 der Fall ist. Das Instrument ist so beschaffen, daß der volle Skalenausschlag
sich über mehr als zwei vollständige Umdrehungen erstreckt und daß das äußere Ende
des sichtbaren Teils des Zeigers 1 auf einer Skala abgelesen wird, die an der Innenkante
des Streifens 5 eingezeichnet ist.
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F i g. 4 der Zeichnung zeigt die Konstruktion des oben mit Hinweis
auf die F i g. 1 und 2 beschriebenen Instruments in Einzelheiten, und insbesondere
zeigt sie eine Ausführungsform der Mittel zum axialen Verschieben des Zeigers 1
gegen die Skala. F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Antrieb aus einem
kleinen Elektromotor 20 besteht, dessen Antriebswelle 21 ein Stirnrad
22 antreibt. Das Rad 22 greift in ein Zahnrad 23, das auf einer Welle
24 sitzt, deren Längsachse mit der Achse 2
der F i g. 1 zusammenfällt.
Außer dem Zeiger 1 trägt die Welle 24 auch noch ein mit Gewinde versehenes Teilstück
25, wobei die Steigung oder Ganghöhe des Gewindes gleich der Ganghöhe der aus dem
Streifen 5, auf dem die Skalenmarkierung angebracht ist, gebildeten Schraubenlinie
ist. Das Teilstück 25 liegt in einer mit einem entsprechenden Innengewinde
versehenen Buchse 26, die am Streifen 5, z. B. mit Hilfe von Schrauben 27, befestigt
sein kann. Die Gangrichtung des Gewindes am Teilstück 25 ist in
bezug
auf die Gangrichtung der aus dem Streifen 5 gebildeten Schraubenlinie so, daß der
Zeiger 1 bei Drehung der Welle 24 in der Richtung axial verschoben wird,
die erforderlich ist, damit sein äußeres Ende in einem im wesentlichen konstanten
Abstand von der äußeren Fläche des Streifens 5 bleibt, und zwar in der Art, die
unter Einweis auf die F i g. 1 und 2 beschrieben wurde. Von der Beschreibung des
Gehäuses und anderer üblicher Einzelteile des Instrumentes ist hier zwecks Vereinfachung
abgesehen, und es genügt offensichtlich der Hinweis, daß der Motor 20, der Streifen
5 und die- Buchse 26 in üblicher Weise mit dem Gehäuse verbunden sind, das mit einer
Schauöffnung normaler Art versehen ist.