DE2043367A1

DE2043367A1 - Skalen-Anzeigegerät

Info

Publication number: DE2043367A1
Application number: DE19702043367
Authority: DE
Inventors: Waverly; Remus Casimer Frank Tunkhannock; Pa. Ellison. Victor D. (V.StA.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1969-09-02
Filing date: 1970-09-01
Publication date: 1971-03-04
Also published as: FR2063149A1; DE2043367C3; DE2043367B2; US3633200A; CA918509A; JPS4826360B1; GB1293008A; FR2063149B1

Description

Skalen-Anzeigegerät

Die Erfindung betrifft Anzeigegeräte, die insbesondere in Plugzeugen verwendbar sind und vorzugsweise eine vertikale Skalenanzeige aufweisen.

Die Instrumententafel eines Plugzeuges ist wegen der vielen Betriebszustände, die dem Pilot bekannt sein müssen, mit Instrumenten überfüllt. Früher wurden kreisförmige Anzeigegeräte verwendet, die zum Teil auch heute noch eingesetzt werden; der Trend ist jedoch auf Anzeigegeräte mit vertikaler Skalenanzeige gerichtet, da sie Platz sparen, ordentlicher angeordnet und leichter abgelesen werden können.

Durch Servomotoren gesteuerte Anzeigegeräte sind zweckmäßiger als die übrigen Anzeigegeräte, da sie von Hause aus stabiler sind und mit größeren Drehmomentwerten arbeiten. Aus diesem Grund sind die servogesteuerten Anzeigegeräte insbesondere in Sehwingungs-

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und beschleunigungsreicher Umgebung, wie man sie bei Plugzeugen und vorjallem Hubschraubern antrifft, zweckmäßig. Der Einfluß der Reibung, des Spielraums zwischen Ziffernblatt und Zeiger sowie der Zeigerschwingung ist bei den servogesteuerten Anzeigegeräten wesentlich kleiner als bei den übrigen Anzeigeger-äten. Ein weiterer Vorteil der servogesteuerten Anzeigegeräte besteht darin, daß sie sich für das ebene Abdeckglas und die Skalendarstellung besser eignen. Außerdem behalten die servogesteuerten Anzeigegeräte ihre in der Fabrik eingestellte Eichung über lange Zeiträume bei und benötigen keine Einrichtungen für eine äußere Nulleinstellung.

Die bis heute bekannten servogesteuerten Anzeigegeräte erfordern verhältnismäßig viel Platz für die Bauteile, so daß selbst Anzeigelgeräte mit vertikaler Skalenanzeige verhältnismäßig groß sind und viel Platz an der Instrumententafel einnehmen. Außerdem ist ihre Betriebsweise vergleichsweise kompliziert, und sie sind teuer in der Herstellung.

Durch die Erfindung soll daher ein Skalenanzeigegerät geschaffen werden, das wenig Platz einnimmt, eine unkomplizierte Betriebsweise besitzt und billig in der Herstellung ist. Dies wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Vorderansicht einer Gruppe von erfindungsgemäßen

Skalenanzeigegeräten, I

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Fig. 2 eine Draufsicht auf eines der in Fig. 1 dargestellten Anzeigegeräte mit doppelter Skalenanzeige, i

Fig. 3 eine Seltenansicht einer auf der rechten Seite angeordneten Antriebsvorrichtung des in Fig. 2 gezeigten Anzeigegerätes,

Fig. 4 eine Ansicht von unten der in Fig. 3 gezeigten Antriebsvorrichtung,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer auf der linken Seite angeordneten

Antriebsvorrichtung des in Fig. 2 dargestellten Anzeige-

ι

gerätes,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die in Fig. 5 gezeigte Antriebsvor-

richtung, ^:

Fig. 7 einen Querschnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 5,

Fig. 8 eine Rückholeinrichtung, wie sie bei dem Anzeigegerät der Fig. 2 verwendet wird,

Fig. 9 ein Diagramm, in dem das Drehmoment der Rückholeinrichtung über der Auslenkung aufgetragen ist,

Fig. Io e:„n schematisches Schaltdiagramm des elektrischen Strom-

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kreises der Antriebsvorrichtungen.

Die in Fig. 1 gezeigte Gruppe von Skalenanzeigegeräten ist so dargestellt, wie sie dem Piloten eines Flugzeuges auf der Instru-j mententafel erscheint; jedes Skalenanzeigegerät besitzt eine Skala 1 mit Markierungen, die dem anzeigenden Betriebszustand entsprechen. Die Anzeigegeräte A besitzen nur einen einzigen : Zeiger 3 auf einer Seite der Skala, wogegen die Anzeigegeräte B auf jeder Seite der Skala einen Zeiger 3 aufweisen. Bei einigen der Anzeigegeräte A, B besteht der Zeiger aus einer Spitze 3a auf einem flexiblen Band 27, wogegen der Zeiger bei den übrigen Anzeigegeräten aus einer Linie 3b auf dem Band besteht, wobei das Band vorzugsweise unter der Linie eine andere Farbe als über der Linie hat, um das Ablesen zu erleichtern. Jeder Zeiger bewegt sich in vertikaler Richtung in Abhängigkeit von einem Betriebszustand. Bei den Anzeigegeräten B mit doppelter Skalenanzeige kann beispielsweise der eine Zeiger den Öldruck eines Triebwerks und der andere Zeiger den Öldruck eines zweiten Triebwerkes anzeigen. Wenn das Flugzeug vier Triebwerke hat, werden zwei Anzeigegeräte mit doppelter Skalenanzeige verwendet, um diese Parameter für vier Triebwerke anzuzeigen. Bei einem Leistungsausfall verschwindet der Zeiger selbsttätig von der Skala, und es erscheint eine Warnmarkierung 3c.

Die rechte Antriebsvorrichtung 5 und die linke Antriebsvorrich- ; tung 7 weisen jeweils ein Band 27 auf, das sich rechts bzw. linka von einer Befestigungsplatte 9» entsprechend der Seite der Skala, auf der der Zeiger angeordnet ist, befindet (Fign.3-6). '

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Jede Antriebsvorrichtung weist eine Folgesteuerungseinrichtung in Form eines Potentiometers auf, die auf der einen Seite der Befestigungsplatte 9 durch Befestigungsmittel 13 angebracht ist und eine durch eine öffnung in der Befestigungsplatte verlaufende Welle 12 besitzt. Ein Zahnrad 15 ist auf einer Riemenscheibe befestigt, und das Zahnrad und die Riemenscheibe sitzen auf der dem Potentiometer 11 abgewandten Seite der Befestigungsplatte. Ein Servomotor 19 ist durch Befestigungsmittel 21 in einer öffnung der Befestigungsplatte angebracht, so daß er sich durch die Befestigungsplatte erstreckt, und weist eine Welle 23 auf, die ein mit dem Zahnrad 15 kämmendes Zahnrad 25 trägt. Der Servomotor treibt die Riemenscheibe 17 und das Potentiometer 11 in der einen Richtung an. Das Band 27 ist mit seinem einen Ende durch eine Schraube 18 an der Riemenscheibe 17 befestigt. Das Band 27 läuft über Rollen 29, 31, die an den Ecken der Befestigungsplatte 9 neben der Skala 1, auf der gleichen Seite der Befestigungsplatte wie die Riemenscheibe 17, mittels Kugellagern drehbar gelagert ist. Das andere Ende des Bandes 27 ist durch eine Schraube 22 an einer Rückholeinrichtung 33 befestigt, die auf der gleichen Seite der Befestigungsplatte 9 wie die Riemenscheibe 17 angeordnet ist.

Die Rückholeinrichtung, die in den Flgn. 7 und 8 genauer dargestellt ist, weist eine Trommel 3¹* auf, in der eine Spiralfeder angeordnet ist. Die Spiralfeder 36 ist mit ihrem einen Ende durch einen Stift 36a am äußeren Umfang der Trommel und mit ihrem anderen Ende durch einen Stift 36b an der Nabe 38 der Trommel 3¹» befestigt. Die Spiralfeder weist vorzugsweise eine Anzahl von an der Nabe 38 liegenden Windungen 36e und eine Anzahl von an dem

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Außenrand der Trommel 34 liegenden äußeren Windungen 36d und eine oder mehrere dazwischenliegende Windungen 36e auf; ferner hat sie eine solche Länge, daß allein die Windung bzw. Windungen 36e der Feder zwischen den inneren Windungen 36c und den äußeren Windungen 36d zum Antrieb der Trommel wirksam sind, um auf das Band 27 über den gesamten Betriebsbereich eine gleichförmige Kraft; und zwar unabhängig von der Winkelstellung der Trommel 34, auszuüben (siehe die in Fig. 9 gezeigte Drehmomentenkurve).

Der Servomotor 19 treibt das Band 27 an und bewegt den Zeiger längs der Skala 1 in der einen Richtung, wogegen die Rückholeinrichtung 32 das Band 27 antreibt und den Zeiger 3 längs der Skala 1 in der anderen Richtung verschiebt. Die Bewegung des Zeigers ist linear, und die Rückholeinrichtung 33 setzt dem Servomotor dauernd eine Gegenkrät entgegen. Die Bewegung des Zeigers 3 ist durch einen Begrenzungsanschlag 4o begrenzt, der an der Befestigungplatte 9 der Schrauben 4oa befestigt ist und mit an der Riemenscheibe 17 angebrachten Stiften 41 zusammenwirkt. Der Durchmesser der Riemenscheibe 17 und der Rückholeinrichtung 33 und die Lage der Stifte 4l und des Begrenzungsanschlages 4o werden vorzugsweise derart gewählt, daß bei einer Umdrehung der Riemenscheibe und der Rückholeinrichtung 33 der Zeiger sich über die gesarate Skala bewegen kann und die Warnmarkierung 3c erscheint und der Zeiger 3 von der Skala verschwindet, wenn dem Servomotor 19 entweder absichtlich oder aus sonstigen Gründen keine Energie zugeführt wird. Der Begrenzungsanschlag 4o ist vorzugsweise flexibel, um den Stoß aufzufangen, der bei einem Leistungsauafall oder sonstigen Störungen auftreten kann.

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Wie in Pig. 2 dargestellt, werden die rechte Antriebsvorrichtung 5 und die linke Antriebsvorrichtung 7 durch Schrauben 35 zusammengehalt enj die sich durch öffnungen in den Befestigungsplatten ^! 9 erstrecken und in Abstandstücke 37 zwischen den Befestigungsplatten eingeschraubt sind. Die Antriebsvorrichtungen sind derart j. zusammengebaut, daß das Potentiometer 11 und der Servomotor 19 j einer jeden Antriebsvorrichtung zwischen den Befestigungsplatten

'■■ liegen. Die Potentiometer 11 und die Servomotoren 19 sind auf j

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den Befestigungsplatten 9 derart versetzt zueinander angeordnet, daß der Servomotor und das Potentiometer der rechten Antriebs- j

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vorrichtung und die entsprechenden Bauteile der linken Antriebs- ;

nicht i

vorrichtung sich gegenseitig/stören. Diese Anordnung macht es möglich, die Breite des Anzeigegerätes auf ein Minimum zu verringern.

Die Skala 1 ist durch Schrauben 39 an den Abstandsstücken 37 be- j festigt. Die Antriebsvorrichtungen, sind in einem Gehäuse 42 durch; Schrauben 43, die in Streben 45 eingeschraubt sind, befestigt. Ein Sichtglas 47 ist am einen Ende des Gehäuses vor der Skala 1 ' angeordnet. An der Rückseite der Antriebsvorrichtungen ist im Gehäuse ein Verstärker 53 für jede Antriebsvorrichtung angeordnet, λ der durch Schrauben 44 am Abstandsstück 37 befestigt ist. Die Verstärker und Servomotoren sind durch Leitungen 46 mit einem elektrischen Anschluß 49 verbunden, der in der Rückseite 5o des Gehäuses angebracht ist.

Wie in Pig. Io gezeigt, ist ein Meßwertgeber 51> der die öltemperatur, den Öldruck oder dergleichen mißt, mit einer Energiequelle verbunden und liefert ein elektrisches Signal entsprechend dem gemessenen Betriebszustand. Das Potentiometer 11 weist

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einen Schleifer 52 auf, der über die Zahnräder 15, 25 (angedeutet durch die gestrichelte Linie) mit dem Servomotor 19 und durch das Band 27 mit der Rückholeinrichtung 33 verbunden ist. Das Potentiometer 11 ist an der Energiequelle und mit dem Meßwertgeber 51 an dem Eingang des Verstärkers 53 angeschlossen. Der Servomotor 19 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 53 verbunden und bewegt das Band 27 und den Schleifer 52 des Potentiometers 11 in der einen Richtung in eine Nullstellung, worauf der Ausgang des Verstärkers ein Motordrehmoment erzeugt, das das Federdrehmoment ausgleicht. Bei einer Änderung des Betriebszustandes und einer entsprechenden Änderung des vom Meßwertgeber 51 abgegebenen Signals, wenn das Federdrehmoment größer als das Motordrehmoment ist, bewegt die Rückholeinrichtung 33 das Band 27 und den Schleifer 52 in eine neue Nullstellung, bis der Ausgang des Verstärkers 53 derart eilgestellt ist, daß das Motordrehmoment das Federdrehmoment wieder ausgleicht. Bei einem Leistungsausfall bewegt die Rückholeinrichtung 33 den Zeiger 3a selbstätlg von der Skala weg, und es erscheint die Warnmarkierung 3c auf dem Band 27.

Der Servomotor 19 ist vorzugsweise ein Zweiphasenmotor, und beide Phasen 19a und 19b sind mit dem Ausgang eines Verstärkers 53 verbunden; die Phase 19a ist mit einem Kondensator 2o in Reihe geschaltet. Diese Anordnung macht es möglich, daß das Anzeigegerät mit sehr kleinen Leistungsverlusten arbeitet und der Servomotor bei niedrigen Betriebstemperaturen arbeitet.

Das erfindungsgemäße Skalenanzeigegerät ist billig herzustellen, von kleinen Abmessungen, einfach abzulesen und insbesondere bei Flugzeugen mit mehreren Triebwerken verwendbar.

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Es wurde immer von Skalenanzeigegeräten mit vertikaler Skalenanzeige gesprochen; es versteht sich Jedoch von selbst, daß die Skalenanzeige beispielsweise auch horizontal auf der Instrumententafel angeordnet werden könnte. Das Wort "vertikal" wurde lediglich dazu verwendet, um die geradlinige Bewegung des Anzeige gerätes zu verdeutlichen. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispi .ist die Skala stationär und der Zeiger bewegbar; es versteht sich jedoch von selbst, daß der Zeiger stationär und die Skala auf dem Band, das relativ zum Zeiger beweglich ist, angeordnet werden könnten.

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Claims

Patentansprüche

l.\ Saklenanzeigegerät mit einer Skala und einem Zeiger, die relativ zueinander bewegbar sind, und einer Antriebsvorrichtung zum Ausführen dieser Relativbewegung, gekennzeichnet durch ein flexibles Band (27), das entweder die Skala (1) oder den Zeiger (3) trägt und über eine Riemenscheibe (17) antreibbar ist, eine Folgesteuerungseinrichtung (11), an der die Riemenscheibe angebracht ist, einen Servomotor (19), der die Folgesteuerungseinrichtung (11), die Riemenscheibe (17) und das Band (27) in der einen Richtung antreibt, eine Rückholeinrichtung (36) mit einer von einer Feder (38) angetriebenen Trommel (38), die das Band (27) in der entgegengesetzten Richtung antreibt, so daß der Zeiger auf der Skala einen Wert anzeigt.
2. Skalenanzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (38) und die Riemenscheibe (17) auf der gleichen Seite einer Befestigungsplatte (9) angeordnet sind, und daß das Band (27) an der Trommel und der Riemenscheibe befestigt ist. -U-

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3. Skalenanzeigegerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch drehbar gelagerte Rollen (29» 31) zum Führen des Bandes (27).
4. Skalenanzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Begrenzungsanschlag (4o), der die durch die Feder (36b, c, d, e) hervorgerufene Bewegung des Bandes (27) begrenzt, wenn der Servomotor (19) entregt ist.
5. Skalenanzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, < dadurch gekennzeichnet, daß das Band (27) eine Warnmarkierung * (3c, Fig. IB) aufweist, die erscheint, wenn der Motor ent- ^! regt ist.
6. Skalenanzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

j gekennzeichnet durch einen Verstärker (53)» der mit einem

Eingang an einem Meßwertgeber (51) und mit einem anderen

Eingang an der Folgesteuerungseinrichtung (11) angeschlossen ist, auf die von Meßwertgeber und Folgesteuerungseinrichtung

: abgegebenen Signale anspricht und mit einem Ausgang am Servo-ί

motor (19) angeschlossen ist, um den Servomotor entgegen der Feder (36b, c, d, e) zu betätigen.
7. Skalenanzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor ein Zweiphasenmotor ist und beide Phasen (19a_s 19b) vom Verstärker (53) erregt werden.

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8. Skalenanzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholeinrichtung (36) eine konstante, dem Servomotor (19) entgegengerichtete Rückholkraft erzeugt.
9. Skalenanzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor (I9) sich durch eine öffnung in der Befestigungsplatte (9) erstreckt und mit der Riemenscheibe (17) und der Folgesteuerungseinrichtung (11) durch ein Zahnradgetriebe (15» 23j 25) verbunden ist.
10. Skalenanzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polgesteuerungseinrichtung (11) ein Potentiometer mit einem bewegbaren Schleifer (52) ist.
11. Skalenanzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche

mit doppelter Skalenanzeige und mit zwei Antriebsvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antriebsvorrichtungen (Fig. 2) nebeneinander angeordnet sind, daß der Servomotor

(19) und die Folgesteuerungseinrichtung (11) einer jeden An-

sich

triebsvorrichtung/von der einen Seite einer zugeordneten Befestigungsplatte (9) nach außen erstrecken und derart angeordnet sind, daß die Servomotoren und die Folgesteuerungseinrichtungen der beiden Antriebsvorrichtungen zwischen den Beilegen
festigungsplatten / « und zueinander versetzt sind, so daß die Befestigungsplatten einen Abstand voneinander haben, der im wesentlichen der Breite eines jeden der beiden Folgesteuerungen

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: ..;;:■.■■■. - 13 -

einrichtungen entspricht, daß entweder die Skalen oder die Zeiger von den Bändern (27) getragen werden und in einer einzigen Anzeige einheit (Fig. IB) vereinigt sind, und daß die Zeiger bzw. die Skalen auf entgegengesetzten Seiten der Anzeigeeinheit angeordnet sind.

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