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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft ein Neigungswinkelmeßgerät mit einem flüssigkeitsgefüllten
Gehäuse, das eine Ableseskala und eine Fläche aufweist, die gegen die Fläche gelegt
wird, deren Neigungswinkel gemessen werden soll, und einer in dem Gehäuse in der
Flüssigkeit frei beweglich angeordneten, sich in Richtung der Schwerkraft einstellenden
Anzeigeeinrichtung.
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Bei Baumaßnahmen, im Verkehr und im Sport ist es häufig erforderlich,
den Neigungswinkel Einer Fläche gegenüber insbesondere der Horizontalen relativ
genau zu kennen, um entsprechende Anpassungen der baulichen Maßnahmen, des Betriebsverhaltens
des Fahrzeugs etc. vorzunehmen.
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Zur Bestimmung des Neigungswinkels sind bereits Meßgeräte, wie Lot,
Wasserwaage und Winkelmesser bekannt, die jedoch sperrig und schwer handzuhaben
sind und nur ungenaue Meßwerte liefern. Es sind jedoch genauere Meßgeräte, wie die
aus der DE-PS 77 672 bekannte Doppelnadel-Waage mit zwei kardanisch aufgehängten
konzentrischen Halbkugeln und zwei senkrecht aufeinander stehenden Drehachsenebenen
angeordneten Skalen, sowie der sphärische Winkelmesser für die Luft- und Unterseeschiffahrt
aus der DE-PS 245 553, bekannt. Diese Meßeinrichtungen sind jedoch aufwendig konstruierte
feinmechanische Präzisionsinstrumente, die nicht für den Alltagsbetrieb geeignet
sind.
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Aus der DE-PS 21 40 504 ist ein Neigungsmeßgerät nach Art einer Wasserwaage
bekannt, die jedoch die herkömmliche Libelle durch einen sich unter Einwirkung der
Schwerkraft drehenden Zeiger ersetzt, der aufgrund seiner speziellen Halterung nach
der Messung festgelegt werden kann. Dieses Neigungsmeßgerät besitzt den Nachteil,
daß es
mit einer einmaligen Messung nur den Winkel in einer Raumebene
zu messen gestattet.
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In dem DE-GM 74 36 207 ist ein Gerät zum Messen der Lage oder der
Neigung von Schiffen, insbesondere von Sportbooten beschrieben, das eine konvex
gewölbte Schale aus durchsichtigem Material umfaßt, die in ihrem geschlossenen Innenraum
eine Flüssigkeit, die eine Luftblase freiläßt oder eine schwimmende Kugel oder dergleichen
enthält, aufweist und die derart an dem Schiff befestigbar ist, daß die Luftblase
oder die Kugel in Normallage des Schiffes eine bestimmte Stellung in der gewölbten
Schale einnimmt, die aufgrund von angebrachten Vertiefungen die Ablesung des Neigungswinkels
ermöglicht. Eine auf dem gleichen Prinzip basierende Wasserwaage ist in der DE-OS
28 52 069 offenbart. Diese NeigungswinkelmeBgeräte besitzen den Nachteil, daß sie
aufgrund der aufschwimmenden Luftblase bzw. Kugel keine genaue Messung des Neigungswinkels
ermöglichen und aufgrund ihrer Gestaltung nur für spezielle Einsatzgebiete geeignet
sind. Darüber hinaus besitzt die als Anzeigeeinrichtung in diesen Geräten verwendete
Wasserwaagen-Luftblase oder die schwimmende Kugel den Nachteil, daß bei heftig vibrierenden
Unterlagen, wie bei bewegten Fahrzeugen, eine genaue Ablesung des Neigungswinkels
kaum möglich ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Neigungswinkelmeßgerät
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem es gelingt, den Neigungswinkel in
beliebigen Raumrichtungen auch bei kräftig bewegtem Untergrund genau zu messen und
dies mit Hilfe eines einfach aufgebauten, billig herzustellenden und leicht abzulesenden
Gerätes.
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Diese Aufgabe wird nun gelöst durch das eingangs definierte Neigungswinkelmeßgerät,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gehäuse die Form eines Quaders bestitzt,
der in seinem Inneren einen die Außenabmessungen des Quaders nicht übersteigenden,
kugelförmigen, geschlossenen, flüssigkeitsgefüllten Hohlraum definiert und auf mindestens
einer seiner sechs Flächen eine kreisrunde Sichtöffnung aufweist, deren Mitte mit
dem Zentrum des kugelförmigen Hohlraums fluchtet und die an ihrem Umfang eine Gradeinteilung
trägt, und daß die Anzeigeeinrichtung als Kugel ausgebildet ist, die frei beweglich
in dem kugelförmigen Hohlraum angeordnet ist, an ihrer Innenseite ein Ballastgewicht
trägt und auf ihrem Umfang eine horizontal und eine vertikal verlaufende Markierungslinie
aufweist.
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Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen
dieses erfindungsgemäßen Neigungswinkelmeßgeräts.
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Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Neigungswinkelmeßgeräts
und Fig. 2 eine zum Teil als Draufsicht dargestellte Schnittansicht durch das in
der Fig. 1 dargestellte Neigungswinkelmeßgerät.
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Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, besteht das erfindungsgemäße Neigungswinkelmeßgerät
aus einem Gehäuse 2, das die Form eines Quaders, vorzugsweise eines Würfels besitzt,
der in seinem Inneren den in der Fig. 2 darge-
stellten Hohlraum
4 definiert. Dieser Hohlraum 4 enthält die eigentliche Anzeigeeinrichtung 14, die
kugelförmig ausgebildet ist und die massiv oder vorzugsweise hohl sein kann und
die in ihrem unteren Abschnitt ein Ballastgewicht 16 aus beispielsweise Blei, einem
magnetischen Material, Keramik oder dergleichen trägt, das zur Folge hat, daß die
kugelförmige Anzeigeeinrichtung 14 sich, da sie ja frei in der Flüssigkeit beweglich
ist, stets mit dem Ballastgewicht in Richtung der Schwerkraft einstellt. Der Zwischenraum
zwischen der den Hohlraum 4 definierenden Wandung 30 des Gehäuses 2 ist mit einer
Flüssigkeit, wie Wasser,einem Alkohol, einer Salzlösung, oder einer die verwendeten
Werkstoffe nicht angreifenden organischen Flüssigkeit, wie einem öl ausgefüllt und
stellt die freie Beweglichkeit der Anzeigeeinrichtung 14 in sämtlichen Drehrichtungen
sicher. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestizt die die kugelförmige
Anzeigeeinrichtung umgebende Flüssigkeit die gleiche Dichte wie die mittlere Dichte
der An zeigeeinrichtung 14, so daß diese in der Flüssigkeit schwebt.
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Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die kugelförmige
Anzeigeeinrichtung 14 als Hohlkugel ausgebildet ist und mit einer Flüssigkeit gefüllt
ist, deren Dichte so bemessen ist, daß unter Ausgleich der Dichte des spezifisch
schwereren Ballastgewichts die gleiche Dichte wie die der umgebenden Flüssigkeit
erreicht wird.
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Die kugelförmige Anzeigeeinrichtung 14 besteht vorzugsweise aus einem
dunkel gefärbten Material oder ist mit einem dunkel gefärbten Material gefüllt.
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Auf ihrem Umfang trägt die Anzeigeeinrichtung 14 eine horizontal (18)
und eine vertikal (20) verlaufende
Markierungslinie, die vorzugsweise
in einer sich deutlich von dem Untergrund abhebenden Signalfarbe angelegt sind.
Es können jedoch auch drei oder noch mehr solche Markierungslinien angeordnet werden,
um die Ablesung des Neigungswinkels zu erleichtern.
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Der Winkel der Neigung der zu messenden Fläche wird an der Gradeinteilung
12 abgelesen, die an dem Umfang der kreisrunden Sichtöffnung 8 aufgetragen ist und
eine Gradeinteilung oder eine Prozenteinteilung aufweist.
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Dabei kann direkt durch die Stellung der Markierungslinie 18 bzw.
20 zu der Gradeinteilung der Neigungswinkel abgelesen werden.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, nach der das
quaderförmige Gehäuse 2 die Form eines Würfels besitzt, sind mittig auf jeder Fläche
6 des Würfels jeweils eine kreisrunde Sichtöffnung 8 mit der Gradeinteilung 12 vorgesehen.
Bei längeren Neigungswinkelmeßgeräten der Erfindung, die nach Art einer Wasserwaage
aufgebaut sind, ist es sinnvoll, lediglich fünf oder vier solche kreisrunden Sichtöffnungen
8 vorzusehen, in Abhängigkeit davon, ob die Kombination aus dem Gehäuse 2 und der
Anzeigeeinrichtung 14 in der Mitte oder an einem Ende des wasserwaagenartigen Neigungswinkelmeßgerätes
angeordnet ist.
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Das Gehäuse 2 des erfindungsgemäßen Neigungswinkelmeßgerätes kann
aus einem durchsichtigen Kunststoff bestehen, in den direkt der kugelförmige, geschlossene
Hohlraum 4 eingeformt ist, wobei in diesem Fall die kreisrunden Sichtöffnungen 8
lediglich noch aus den kreisförmig angeordneten Gradeinteilungen 12 bestehen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der kugelförmige,
geschlossene Hohlraum 4 durch eine
dünnwandige Kugel aus einem
durchsichtigen Kunststoff gebildet, die derart in das mit den kreisrunden Sichtöffnungen
8 versehene Gehäuse 2 angeordnet ist, daß die Kugel die Außenabmessungen des Quaders
nicht übersteigt, das heißt nicht über die Flächen 6 hinausragt.
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Aus Gründen der Stabilität ist es bevorzugt, das Gehäuse 2 aus einem
ggf. glasfaserverstärkten, undurchsichtigen Kunststoff auszubilden, in dem die kreisrunden
Sichtöffnungen 8 ausgenommen sind und um deren Umfang herum die Gradeinteilung 12
durch Einspritzen oder Einprägen angeordnet ist. Die den Hohlraum 4 definierende
dünnwandige Kugel besteht vorzugsweise aus einem durchsichtigen Kunststoff, wie
Polystyrol, Polymethylmethacrylat und dergleichen, während die Anzeigeeinrichtung
14 aus einem beliebigen Kunststoffmaterial gefertigt ist, das vorzugsweise die gleiche
Dichte besitzt wie die umgebende Flüssigkeit.
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Dabei werden sowohl das Gehäuse 2, als auch die den Hohlraum 4 definierende
dünnwandige Kugel aus durchsichtigem Kunststoff aus Halbschalen um die Anzeigeeinrichtung
4 herumgelegt und zusammengesetzt und durch Verkleben, Verschweißen oder dergleichen
miteinander verbunden.
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Anschließend wird der Zwischenraum zwischen der kugelförmigen Anzeigeeinrichtung
14 und der den inneren kugelförmigen Hohlraum 4 definierenden Wandung 30 der umgebenden
dünnwandigen Kugel über eine Einfüllöffnung mit der Flüssigkeit gefüllt.
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Einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zufolge besteht das
Ballastgewicht 16 aus einem magnetischen Material, so daß sich die Anzeigeeinrichtung
14 nicht nur in Richtung der Schwerkraft sondern auch in Nord-Süd-Richtung einstellt,
wobei allerdings beim Messen der Neigung von magnetischen oder magnetisierbaren
Materialien Schwierigkeiten auftreten können. Bei dieser AusfUhrungs-
form
des Neigungswinkelmeßgerätes besitzt wenigstens eine der Sichtöffnungen 8 an ihrem
Umfang eine Kompaßrose 26, während die vertikal verlaufende Markierungslinie 18
durch die Magnetpole des magnetischen Ballastes 16 geführt ist, wobei die nach Norden
gerichtete Hälfte 22 der Markierungslinie anders gefärbt ist als die nach Süden
gerichtete Hälfte, um in dieser Weise eine eindeutige Unterscheidung der Nord-Süd-Richtung
zu ermöglichen. Diese letztere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Neigungswinkelmeßgerätes
ist besonders geeignet für Fahrzeuge und Sportgeräte, wie Rennräder, Langlaufskier
und dergleichen, bei denen nicht nur die Feststellung des Neigungswinkels sondern
auch der Himmelsrichtung von Interesse sein kann.
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Einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zufolge weist
das Gehäuse 2 des Neigungswinkelmeßgeräts parallel zu der Anlagefläche ausziehbare
Anlegeschienen 28 auf, die schwalbenschwanzartig eingelassen sind und ein präziseres
Anlegen des Neigungswinkelmeßgerätes über eine größere Fläche bei nicht ebenem oder
planem Untergrund ermöglichen.
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Zur Messung des Neigungswinkels wird das erfindungsgemäße Neigungswinkelmeßgerät
lediglich mit einer seiner Flächen, vorzugsweise der unteren Fläche, für den Fall,
daß die Anzeigeeinrichtung 14 ein magnetisches Ballastgewicht 16 enthält, auf die
zu messende Ebene aufgelegt und es wird die Neigung der Ebene über den Winkel abgelesen,
den die durch den Mittelpunkt einer kreisrunden Sichtöffnung 8 verlaufende horizontale
Markierungslinie 18 an der betreffenden Gradeinteilung 12 anzeigt. Mit Hilfe der
vertikal verlaufenden Markierungslinie kann gleichzeitig die Neigung in einer senkrechten
Richtung dazu festgestellt werden. Bei in beiden Richtungen waagrechter Anordnung
der zu messenden Ebene stehen somit die
horizontal und vertikal
verlaufenden Markierungslinien 18 und 20 jeweils auf der Null-Markierung.
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Das erfindungsgemäße Neigungswinkelmeßgerät ist als Anlegemeßgerät
geeignet, kann jedoch auch für mobile und immobile Anwendungen an verschiedenen
Einrichtungen montiert werden, wie an Baumaschinen, Kranfahrzeugen, landwirtschaftlichen
Fahrzeugen und ähnlichen Maschinen, um eine ständige Beobachtung der Neigung dieser
Geräte zu ermöglichen, und damit kritische Situationen, wie die Kippgefahr durch
Belastung oder zu starke Neigung, anzuzeigen. Dabei empfiehlt sich die Montage jeweils
am Armaturenbrett oder am Bedienungsstand, wobei die Montage durchgeführt werden
muß, wenn das Objekt auf einer ebenen Fläche waagerecht steht.
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Das erfindungsgemäße Neigungswinkelmeßgerät kann auch in Kraftfahrzeugen
als Hilfsmittel zur ständigen Kontrolle der Fahrbahnneigung angeordnet werden, um
ein sichereres Fahren zu ermöglichen und Benzin einzusparen. Auch für Sportflugzeuge,
Segelflugzeuge, Gleitdrachen und dergleichen kann das erfindungsgemäße Neigungswinkelmeßgerät
als einfacher, preisgünstiger "künstlicher Horizont" verwendet werden.
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Bei Montage am Rahmen oder Lenkervorbau an Renn-, Sport-oder Tourenrädern
kann der Radfahrer stets den Neigungswinkel der Fahrbahn ablesen, um die richtige
Gangschaltung einzustellen. Bei Montage auf dem Langlaufski kann der Langläufer
stets den Neigungswinkel seiner Loipe ablesen und damit seinen Laufrhythmus besser
auf die Geländeformation anpassen.
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ZUSAMMENFASSUNG Es wird ein Neigungswinkelmeßgerät beschrieben mit
einem flüssigkeitsgefüllten, quaderförmigen Gehäuse (2), das im Inneren einen kugelförmigen,
flüssigkeitsgefüllten Hohlraum (4) aufweist, in dem eine kugelförmige Anzeigeeinrichtung
mit Markierungslinien (18, 20) und einem Ballastgewicht (16) angeordnet ist. Über
kreisrunde Sichtöffnungen (8) und an ihrem Umfang angeordnete Gradeinteilungen (12)
und die Markierungslinien (18, 20) auf dem Umfang der in dem flüssigkeitsgefüllten
Hohlraum (4) frei beweglichen Anzeigeeinrichtung (14) kann ohne weiteres der Neigungswinkel
der Fläche, an die das Neigungswinkelmeßgerät angelegt wird, abgelesen werden.