DE1816957A1

DE1816957A1 - Anzeigeinstrument mit abgestufter,linearer Skaleneinteilung

Info

Publication number: DE1816957A1
Application number: DE19681816957
Authority: DE
Inventors: Runde William George; Bromley Arthur John
Original assignee: John Oster Manufacturing Co
Current assignee: John Oster Manufacturing Co
Priority date: 1968-01-22
Filing date: 1968-12-24
Publication date: 1969-07-31
Also published as: DE1816957B2; FR1597901A; US3512499A; GB1218775A

Description

JOHN 08TEH MANUFACTURING 00., Milwaukee, Staat Vis eonein (VeSt.A.)

Anseigeinstrument mit abgestufter, linearer Skalen-

Di e Erfindimg bezieht BlQh auf ein Anzeigeinstrument mit linearer Skaleneinteilung und insbesondere auf ein solches Instrument, das einen Skalenbereich mit auseinandergezogener Teilung aufweist.

Luftfahrzeuge-Instrumente müssen so konstruiert se'in, daß der Pilot mit einem kurzen Blick eine genaue Ablesung vornehmen kann. Da der normale Betriebsbereich des Luftfahrzeugs sich im allgemeinen nur über einen kleinen Teil der gesamten Instrumentenskala erstreckt, kann wertvoller Baum an der Armaturenfläche durch Ver-

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wendung einer dem normalen Betriebsbereich des Luftfahrzeugs entsprechenden auseinandergezogenen Skalenteilung eingespart werden. Eine normale Skalenteilung wird zur Anzeige des restlichen Teils des gesamten Instrumenten» ausschlage verwendet. Auf diese Weise ist eine genaue Anzeige gerade im kritischen Betriebsbereich der Maschinen des Luftfahrzeugs unter Einsparung von wertvollem Armaturenraum möglich*

Eine besondere Schwierigkeit bei der Verwendung einer auseinandergezogenen bzw. vergrößerten Skalenteilung in einem linearen Anzeigeinatrument ist in der Erzielung eines augenblicklichen Umschaltens der Geschwindigkeit des Zeigers zu sehen, wenn dieser in den auseinandergezogenen Skalenbereich überwechselt, zumal diese Maßnahme für genaue Anzeigen unbedingt erforderlich ist. Zur Lösung dieses Problems wurden bisher verschiedene aufwendige und komplizierte Antriebsanordnungen verwendet.

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Anzeigeinstrument mit linearer Skaleneinteilung und einem auseinandergezogenen Anzeigebereich gerichtet, das eine einzige und einfach aufgebaute Trommelantriebsanordnung zum augenblicklichen Umschalten der Zeigergeschwindigkeit verwendet.

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Ausgehend von einem Anzeigeinstrument mit einer Eingangswelle vrn.0. einer Anzeigevorrichtung, welche axis einem stationären feil und einem längs des stationären Teils beweglichen Seil besteht, von denen der eine Teil mit einer Skala rad der andere mit einem Zeiger versehen ist, wobei die Schnittstelle des Zeigers und der Skala die Instnaiseiatenanzeige bildet, schlägt die Erfindung zur Losung dieser Aufgabe vor, daß die Skala einen mit einer gleichmäßigen* Teilung versehenen ersten Bereich und einen mit einer gleichmäßigen, gegenüber derjenigen des ersten Bereichs auseinandergezogenen Teilung versehenen zweiten Bereich aufweist; daß zwischen die Eingangswelle w®& den beweglichen Teil eino An« triebsvorrichtung sit veränderlicher übersetzung eingeschaltet ist s wsielie den beweglichen Teil in Abhängigkeit von der Bsa&bewegung der Welle astreiibt und bei Überwechseln der Instrumentenanzeige von dem ersten in den zweiten Bereich der Skala automatisch von einem festen Übersetzungsverhältnis in ein anderes festes Übersetzungsverhältnis wechselt.

Im folgenden vird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels naher erläutert· In der Zeichnung zeigt:

FIg, 1 eine die Band-Antriebsgeschwindigkeit ändernde Antriebstrommelanordnung gemäß der Erfindung;

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Fig, 2 eine Seitenansicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 die geeichte Instrumentenanzeigeflache mit einem Skalenbereich mit auseinandergezogener Teilung, der in eine feste Beziehung zum Trommelantrieb gemäfi den Fig. 1 und 2 gesetzt ist; und

Fig. 4 eine Schnittansicht gemäß den Linien 4-4 der Fig. 2.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ©in Vertikalanzeigeinstrument mit linearer Skala mit dem Bezugszeichen 9 gezeigt. Bei Drehung der Welle 11 treibt eine Trommelanordnung 10 ein Band 14 mit veränderlicher Geschwindigkeit an. Die Welle 11 stellt die Abtriebswelle irgend eines Meßgeräts dar, wobei die Stellung der Welle eine quantitative Messung angibt. Insbesondere kann die Welle 11 eine servoangetriebene Welle sein, die mit der Stellung eines Potentiometers in Beziehung gebracht ist. Die Drehauslenkung der Welle 11 ist also direkt proportional zur quantitativen Meßgröße, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Prosentangabe der Drehzahl einer Maschine zur Anzeige gebracht wird.

Bei federn Anzeigeinstrument gibt es üblicherweise einen Bereich der Anzeigeskala, in welchen die Instrumentenanzeige üblicherweise fällt bzw. der von besonderem Interesse ist. Es ist daher meistens wünschenswert, eine genauere Anzeige in diesem Bereich zu erhalten oder die

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Möglichkeit vorzusehen, das Anzeigeinstrument in diesem Bereich leichter ablesen au können. Dies kann am besten dadurch erreicht werden, daß die Instrumentenskala in d±@s@m Anzeigebereich gestreckt oder auseinandergebogen wird«,

Da die dem Instrument zugeführt© Eingangsgröße normalerweise linear oder direkt proportional zur Meßgröße ist, ist es erforderlich, eine Vorrichtung im Instrument vorzusehen, um das Antriebs- oder übersetzungsverhältnis zwischen dem Instrumenteneingang und der Anzeige ändern gu können· Auf diese Weis© bewegt sich der Zeiger mit verschiedenen Geschwindigkeiten und gibt ein© genaue Xnstrum@nt@nans©ig© an einer Anzeigeskala, die mit einem mit einheitlicher Teilung versehenen ersten Bereich und einem mit einheitlicher, gegenüber derjenigen des ersten Bereichs auseinandergebogenen Teilung versehenen zweiten Bereich ausgestattet ist« Zur Schaffung von sw©i verschiedenen Übersetzungsverhältnissen weist das Instrument 9 ©in© Ts-ommelaBordnuag 100 auf, die aus einer inneren Trommel 12 und einer äußeren Trommel 13 besteht, wobei' die CDroaam©! 1J eiaen größeren Durchmesser hat als die $r©mmel 12»

Di© Trommeln 12 und 13 sind auf der Welle 11 angeordnet, und das Anzeigeband 14 wird alternativ entweder auf die

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eine oder die andere Trommel aufgewickelt. Die innere Trommel 12 ist mittels einer Schraube 39 fest mit der Welle 11 verbunden, so daß sie deren Drehbewegungen mitmacht. Die äußere Trommel 13 ist konzentrisch mit der inneren Trommel 12 drehbar angeordnet. Die Schnittansicht gemäß Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit der drehbaren Anordnung der äußeren Trommel 13«

Um zu vermeiden, daß das Gewicht der Trommelanordnung 10 die Welle 11 ernstlich belastet, ist letztere in in einer feststehenden Wand 41 angeordneten Lagern 30 nahe der Trommelanordnung 10 gehalten, wobei die feststehende Wand durch das Instrumentengehäuse gebildet sein kann.

Grundsätzlich wird das Band 14 bei dsssen Aufwicklung auf die äußere Trommel 13 mit einer erheblich größeren Geschwindigkeit angetrieben als bei dessen Aufwicklung auf die innere Trommel 12. Die Antriebsgeschwindigkeit des Bands 14 kann demgemäß um einen Faktor geändert werden, der direkt proportional zum Verhältnis der Durchmesser der beiden Trommeln ist. Da die Relativgeschwindigkeit, mit der der Zeiger oder die Zeigerlinie 29 auf dem Band 14 die beiden Bereiche der Skala 26 überstreicht, ein Haß für den Skalenfaktor zwischen den beiden Skalenbereichen ist, ist der Skalen-Vergrößerungsfaktor ebenfalls direkt proportional zum Durchmesserverhältnis der

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äußeren Trommel 13 zur inneren Trommel 12_e

B@im-Aufbau des.Instruments 9 liegt an sieb, ein© beson dere Schwierigkeit" in der Abstimmung des Antriebs der Srommelanordnung 10 auf'die Bewegung der Aaseigeliai©

29 längs der Skala 26 derart_s daß das Band 14· sieh gerade dass um die äußere Trommel 13 ©ufsuwiefesls fe©g die Änseigeliaie 29 ift den auseinandergebogenes

eine ai&sgeseiehnete Beziehung swisehen der fregelanordnung 10 «ad dem Band 1^ au ©rrelekeaj, ist es ifteest·= lieh j daß di© i^Ser¹© Sromael 13 währead des¹ aafiagli©la©a Drehbewegung d©^ Hell® 11 raad der iaaer@a 2γθιμ©1 12 im eigereimi itoe ia dea. Mg₀ 1 raad 2 geaeigt© fest beibehalt _o Die äuBer© Srommel 13 wii?d diesem asfiagliehea Bewegungsperiode durch eine ia üteaeigersisa .wirksame konstante Iraft festgehalten, welche ©ia. lade ©ia©s Seö.lits@s 28₉ wie in Pig. 2 zu sehen iat₉ ge gea eia©B Aaaehlagsaapf ea 19 clrüekt· Biese im ührseigersiaa wirksame Kraft wird gemeiasam durch eise Torsionsfeder 20 und das Band 14 aufgebracht, letzteres über eise ümleakrolle 18 abläuft.

19 w& einem Antri@bssapf@a"22, wie in Fig. 2 zu sehen ist, um die rechte Seite der Trömmelanordnung 10 ge-

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spannt gehalten und ergibt eine nach unten gerichtete Kraft. In ähnlicher Weise übt auch das Band 14 eine nach unten gerichtete Kraft aus, während es über die ümlenkrolle 18 laufte

Das eine Ende des Bands 14 ist mit der inneren Trommel 12 und das andere Ende ist mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Band-Spannvorrichtung verbunden. Die von der Band-Spannvorrichtung aufgebrachte Kraft muß genügend groß sein, um das Band 14 gestrafft zu halten, während sich die Trommelanordnung 10 in ihrer Ausgangs-Ruhestellung befindet. Das Band 14 wird um die Trommel 12 gewickelt und tritt durch eine Öffnung 15 in der äußeren Trommel 13 aus der Trommelanordnung 10 aus. Das Band 14 verläuft hinter der Austrittsstelle nach unten und läuft über eine Uralenkrolle 40 zur Bandspannvorrichtung .

Die Band-Spannvorrichtung legt an das Band 14 in der in Big. 1 gezeigten Sichtung eine nahezu konstante Kraft an, um das Band entgegen der Einholwirkung der Trommelanordnung 10 vorzuspannen, und hält diese Bandspannung aufrecht. Außerdem unterstützt die Band-Spannvorrichtung die Torsionsfeder 20 in der Wirkung, die äußere Trommel I3 im Uhrzeigersinn in deren in den Hg. 1 und 2 gezeigte Ruhestellung zurückzudrehen.

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Während der anfänglichen Drehbewegung der Welle 11 und der inneren Trommel 12 wird das Band 14 über die UmIenkrolle 18 gezogen und um die innere Trommel 12 gewickelt, bis ein locken 21 gegen den Antriebszapfen 22 stößt. Der Hocken 21 springt von einem Ringflansch 24 vor und kommt am Antriebszapfen 22 sur Anlage, nachdem die inner© Trommel 12 weniger als eine ganze Drehung ausge·*· führt hat*

Um eise sofortige Änderung der Bandsntriebsgesehwisdig- keit.zu erreiehea, wenn sieh das Band 14 um- die äußere Trommel 1J ^u wiekeln "beginnt, ist die Umlenkrolls 18 in unmittelbarer Mähe der öffnung 15 an der äußeren Trommel 15 sageordneta Die Anordnung der Umlenkrolle 18 ist d&b@i so getroffen,, daS sich das Band 14 w& die äußere Trommel 13 ®ä ©iß@m Tangentenpunkt am äußeren .Radius der äuB©r©H fromm©! aufzuwickeln beginnt, vd,e aa "besten aus Fig«, 2 der S©ielm\iag au ersehen ist»

Di© ä«B@r@ Sremmel 15 und die innere Trommel 12 jeweils mit ßingf!ansehen 23 bzw. 24 versehen, di© als Führaag@a für das Band 14 diesen₉ das zvriseheo. den Führmngeia gleielmiBig um- die jeweilige Tt©m®@1 auf g@-

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Die Trommelanordnung 10 und das Band 14 sind einem Anzeigeinstrument 32 zugeordnet, das mit einer Anzeigeflache 33 versehen ist, auf der eine feste Meßskala 26 angebracht ist. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist die Meßskala 26 einen auseinandergezogenen Skalenbereich 27 auf, welcher der Bandlänge beim Aufwickeln des Bandes auf die äußere Trommel 13 entspricht. Die Meßskala

26 des hier gezeigten Vertikalskala-Instruments 32 ar» beitet mit einer Ableselinie 29 zusammen, welche auf dem Band 14, wie in den Fig. 1 und 3 zu sehen ist, aufgetragen ist* Sie Linie 29 kann entweder als Strich auf dem Band 14 oder als Übergangslinie zwischen zwei verschieden gefärbten Bandabschnitten vorgesehen sein. Das Verhältnis des auseinandergezogenen Skalenbereichs

27 zu dem diesem gegenüber gestauchten oder normalen Skaienbereioh 34 ist direkt proportional zum Durchmesserverhältnis der äußeren Trommel 13 zur inneren Trommel 12·

Die Funktion der neuen Vorrichtung dürfte an sich bereits aus der obigen Beschreibung klar ersichtlich sein» Wenn die Drehbewegung der Weile 11 im Gegenuhrzeigersinn von der in den Fig· 1-3 gezeigten Null-Stellung aus beginnt, wird das Band 14 über die Umlenkrolle 18 eingezogen und auf die innere Trommel 12 aufgewickelt, bis der Nocken 21 am Antriebezapfen 22 zur Anlege kommt.

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Der Moefeea 21 trifft bereits auf den Antriebszapfen 22, bevor die Trommel 12 eine ganae Umdrehuag ausgeführt hat OgIο Fig.- 2)ο Andererseits ist es jedoch, auch ohne weiteres möglich^ &i® Anordnung so su treffen, daß die Trommel .12 "mehrer© Umdrehungen"ausführt, bevor der locken .an., den Antriebsaapfen 22 anschlägt» In dem dargestellten Ausführungsbsispiel bewegt sieh die Anseigeliaie oder »marke 29 ¥©s. d©r Uull-=St.elliang' bis smr 90 ^Stellung. auf der Skala 2S₉ währ©ad d©a? loekea 21 von der in Pig.

13 auslöst.

Genau ia dem AmgeablielSg ia ü&m. a©r Ho©k@n 21 gegen den Antrlebszapfea, 22 trifft, erfahrt das Band 14 eine sofortige Gesehi'jisdigkeitsäsdisrmgp weaa es sich auf die äußer© fronaal 13 aufauwiek©la begiaat«. Diese augenblickliah@ ladeiiisg ^,rd dad^refe. ©rs'eicht, daß das Band 14

Tangenten-

Der Übergaagsprakt an der Heßskala kaan durch Änderung des Wegs d©r inneren teomm©! 12 vor deren kupplung mit der äußeren Trommel 13 verändert werden. An einem Punkt

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35t wo der auseinandergebogene Skalenbereich 27 mit dem normalen Skalenbereich 54 zusammenstößt, ist der Übergangs- oder Umschaltpunkt zwischen den beiden Skalenbereichen·

Nach Beginn der Mitnahme des Antriebszapfens 22 wird die w äußere Trommel 13 von der in Fig. 2 gezeigten Stellung aus im Gegenuhrzeigersinn angetrieben, bis die maximale Skalenanseige erreicht 1st; ein Schlitz 26 begrenzt die entsprechende Gangweite für den Zapfen 19 während dieser Drehbewegung der äußeren Trommel 13.

Wenn die Welle 11 in Uhrzeigerrichtung in ihre Null-Stellung zurückgedreht wird, bewirken die Band-Spannvorrichtung und die Toreionsfeder 20, daß der Antriebszapfen 22 an dem Nocken 21 in Anlage bleibt, bis der Anschlagszapfen 19 eine weitere Drehbewegung der äußeren Trommel 13 verhindert. An diesem Punkt der Drehbewegung der Welle 11 im Uhrzeigersinn läuft das Band 14 von der inneren Trommel 12 ab.

Es gibt einige Möglichkeiten, den auseinandergezogenen Skalenbereich statt am Sude zu Beginn des Betriebs verfügbar zu haben. Eine der Möglichkeiten besteht darin, das Band von der Trommelanordnung entsprechend der Drehbewegung der Welle abzuwickeln. Andererseits könnte aber '..,;,■. 9098 31/0924

Das Anzeigeinstrument 32 könnte dergestalt abgewandelt werden, daß die Skala 26 rad die Ansseigemarke 29 vertauscht würden, d.h» daß die Skala 26 auf dem Band 14 angebracht würde, und daß die Anzeigemarke 29 ©in fester Strich auf d©r Anzeigeflache 32 wäre.

Die neu© Trommeianordniing ist nicht nmr auf swei Geechwin» digkeitea begraaat. Zusätzliche Trommeln köimtaa ia konzentrischer Anordnung mit der äußeren Tromia©! 13 drehbar angeordnet sein und in der suvor beschriebenen Weise von der nächstfolgenden M.@iner@n !Trommel angetrieben werden, um eine Mehrgeschwindigkeits-TroMMelanordnimg au schaffen·

Das AaTOigegerät 9 weist ein© Antriebsvorrichtimg auf, die zwä. Bewegen ©iaarauf ©inem Band angebrachten Anzeigemarke ©der -liai® längs einer Skala dient, wobei die Banddirekt proportional au der Brehbew©fpmg finer istc Die Anseigeskala weist einen ersten mit gl@i©hmäSig@r teilung und einen aweiten Be» mit im ¥©rgl@i©h sur !Seilung des ersten Bereichs auseinandergebogener, gleichmäßiger Teilung auf· Die £mtri@b3fop£l©htung umfaßt zwei konzentrisch zueinander angeordnete Trossmein und ein© Hitnehmerirorrichtung mit

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totem Gang, welche eine begrenzte Drehbewegung der inneren Trommel zuläßt, während die äußere Trommel stehen bleibt, und welche danach den Mitlauf der äußeren Trommel mit der inneren Trommel bewirkt.

Während das Band auf die innere Trommel aufgewickelt wird, w bewegt sich die Ablesemarke entlang des ersten Bereichs der Ableseskala,und während das Band auf die äußere Trommel aufgewickelt wird, bewegt sich die Ablesemarke entlang des zweiten Bereichs«

Eines der wesentlichen Merkmale des neuen Anzeigeinstruments ist diejenige Vorrichtung, die eine sofortige Geschwindigkeitsänderung bei Beginn der Aufwicklung des Bandes auf die äußere Trommel bewirkt. Ohne die sich hierauf beziehende Maßnahme des neuen Anzeigeinstrumente wurden Fehler bei der Instrumentenanzeige auftreten, sobald der Zeiger bzw. die Anzeigemarke von einem Bereich in den anderen Bereich der Anzeigeskala überwechselt.

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Claims

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1, Anzeigeinstrument mit einer Eiagaagsisrelle uad einer Anzeigevorrichtung, welche aus 'einem stationären Teil ■und einem längs· des stationäres Teils beweglichen Teil besteht, vom denen der ein© Teil mit einer Skala und der andere mit eisern Zeiger versehen ISt₉ i^obei di© Schnitt» stelle des Zeigers und der Skala die IiistruMeateaaaseige bildetj dadurch gekennzeichnet,, daß di® Skala (26) ei-aen mit einer gleichmäßigen 3?©IXmag versehenes erstes Bereich (3*0 waä ©inen mit eia@r glelshmäSigen, gegenüber dsrjealgea des erstes Bereichs auseinaadergezogenen Seiltmg "wersehenexk zweites Bereieh (27) aufweist; und d&B swisehen die Eingaagswelle (11) und den beweglichen Seil (14) eise Antrlebs^orriehtung (10) mit ireränderllcfesr übersetgimg eiag©seteltet ist, welche den bewegliches Tell Ia Abhängigkeit von der Drehbewegung der Welle antreibt und bei überwechseln der Instrumentenanseig© won dem ersten Bereich In den zweiten. Bereich

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der Ökala automatisch von einem festen übersetzungsverhältnis in ein anderes festes übersetzungsverhältnis wechselt.

2. Anseigeinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil ein Band (14) ist; und

P daß die Antriebsvorrichtung (10) eine Aufwickelvorrichtung (12, 13) aufweist, welche das Band mit verschiedenen (abgestuften) Geschwindigkeiten in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Welle (11) aufwickelt.

3. Anzeigeinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwickelvorrichtung zwei konzentrisch angeordnete Trommeln (12, 15) und eine Vorrichtung (18 22, 28) aufweist, welche das Band (14) auf die innere

. Trommel (12) aufwickelt, wenn der Zeiger den ersten Skalenbereich (34) überstreicht, und auf die äußere Trommel (13) aufwickelt, wenn der Zeiger den zweiten Skalenbereich (27) überstreicht.

4. Anzeigeinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Band-Aufwickelvorrichtung eine Mitnehmervorrichtung (21, 22) mit totem Gang zwischen der inneren und äußeren Trommel (12, 13) aufweist, welche eine begrenzte Drehbewegung der inneren Trommel (12) bei stillstehender äußerer Trommel (I3) und danach eine

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Hitnahme der äußeren trommel mit der Drehbewegung der Inneren Trommel bewirkt.

5· Anzeigeinstrument nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Band-Aufwickelvorrichtung Umlenkrollen (18 und 40) aufweist, die so angeordnet sind, daß das Band (14) ständig tangential auf den Außenumfang der äußeren Trommel (15) auflaufend geführt ist.

6. Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Drehbewegung der äußeren Trommel (15) bei Erreichen des Endes des von dem ersten Skalenbereich (54) am weitesten entfernten zweiten Skalenbereichs (27) anhaltender Anschlag (19, 28) vorgesehen 1st.

7β Anzeigeinstrument nach einem der Ansprüche 5 bis 6 zum Kessen der Drehbewegungen der Eingangswelle, dadurch gekennzeichnet„ daß eine der Trommeln (12, 13) auf der Eingangswelle (11) verkeilt und die andere frei drehbar gelagert ist; daß das Band (14) mit einem Ende an der mit der Eingangswelle fest verbundenen Trommel (12) befestigt und mit einem von außen sichtbaren, den Zeiger bildenden Bereich versehen ist, der entlang der Anzeigeskala (26) geführt ist, wobei die Anordnung so getroffen 1st, daß der Zeiger (29) in den zweiten Skalenbereich

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(27) eintritt, sobald die Aufwicklung des Bandes auf die andere Trommel (13) beginnt.

8. Aneeigeinstrument nach Anspruch 7$ dadurch gekennzeichnet, daß das Anaeigeband (14) an der inneren Trommel (12) befestigt und durch eine Öffnung (15) in der äußeren Trommel (13) geführt ist.

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