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Schräglageanzeiger und Neigungsmesser Bei bisher bekannten Neigungsmessern
für Fahrzeuge treten Anzeigefehler auf, die durch die beim Anfahren, bei Geschwindigkeitssteigerung
und beim Bremsen sowie bei Straßenunebenheiten usw. auftretenden Beschleunigungen
und Verzögerungen hervorgerufen werden.
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Die Versuche; diese Fehler durch Dämpfung des Meßmittels (Pendels
usw.) zu bekämpfen, führten nicht zum Erfolg, weil die beim Fahrbetrieb auftretenden
Beschleunigungen und Verzögerungen oft von langer Dauer sind.
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Anderseits ist vorgeschlagen «-orden, mit einem Hauptbewegungsglied
(z. B. einem Pendel) versehenen 1 eigungsmessern eine Zusatzmasse hinzuzufügen,
die bei Beschleunigung wirksam werden und die Ausschläge des Hauptbewegungsgliedes
entsprechend korrigieren sollte. Mit den vorgeschlagenen Vorrichtungen, deren Haupt-
und Nebenbewegungsglieder in parallelen Ebenen liegen, läßt sich diese Absicht aber
nicht verwirklichen, u. a. weil auf das Nebenbewegungsglied außer der erwünschten
Beschleunigung unerwünschterweise auch die Neigung bzw. Schwerkraft einwirkt.
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Die Erfindung bezweckt, Schräglageanzeiger und Neigungsmesser zu schaffen,
bei denen das Nebenbewegungsglied ausschließlich auf Beschleunigung und nicht auf
Neigung anspricht. Dies wird gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht,
daß sich die Bewegungsebenen des Hauptbewegungsgliedes (Neigungsmeßmittel, Neigungsempfänger)
und des Nebenbewegungsgliedes (Beschleunigungsempfänger, Korrekturglied) schneiden.
Hierdurch wird bewirkt, daß etwa auftretende Beschleuriigungs- und Verzögerungswirkungen,
die die Neigungsmessung verfälschen könnten, unwirksam gemacht werden.
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In der Zeichnung sind Schräglageanzeiger in verschiedenen Ausführungsbeispielen
der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Abb. i ein Gerät mit Haupt- und Nebenpendel
und mit Sperrvorrichtung in Ansicht und Abb. 2 in Seitenansicht zu Abb. i, Abb.
3 ein Gerät mit Haupt- und Nebenpendel und Ausgleichgetriebe nebst Hemmung, Abb.4
ein Gerät mit Ausgleichgetriebe und Sperrvorrichtung, Abb. 5 eine besondere Form
und Lagerung eines mit dem Hauptpendel vereinigten Nebenpendels, Abb.6 ein Gerät
mit zwei Nebenpendeln in Ansicht und Abb. 7 dasselbe im Schnitt, Abb.8 ein Gerät
mit schlittenartigem Nebenbewegungsglied.
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Das Hauptpendel (Hauptbewegungsglied) 2o (Abb.3), das an einem Arm
21 einer Welle 22 hängt, ist mit ihr in einem Ständer 23 drehbar gelagert. Am Arm
2i, der gegen die Lotrechte etwas geneigt ist, sitzt drehbar ein Nebenpendel (Nebenbewegungsglied,
Korrekturpendel
) 24, auf dessen Nabe 25 ein Kegelrad 26 befestigt
ist. Das Kegelrad 26 stützt sich auf einen im Arm 2 1 befestigten Stift 27. Mit
dem Kegelrad 26 steht ein anderes Kegelrad 28 in Eingriff, das auf der waagerechten
Welle 22 frei drehbar gelagert ist und auf dessen Nabe ein Zahnrad 29 befestigt
ist. Das Zahnrad 29 steht in Eingriff mit einem Zwischenrad 3o, das mit seiner Welle
31 fest verbunden ist. Die Welle 3r ist in einem Ansatz 32 des Ständers 23
geh.gert und trägt an ihrem anderen Ende ein mit ihr fest verbundenes Sperrad 33.
In das Sperrad 33 greift eine Sperrklinke 34, deren anderes Ende ein Stift eines
Unruherades 35 hin und her bewegt, welches Rad 35 von einer Feder vor-und rückwärts
gedreht wird. Die Einrichtung der Teile 33 bis 35 ist ähnlich der bei Uhren bekannten
Unruhehemmung,- so daß sich eine Einzeldarstellung erübrigt. In das Zwischenrad
30 greift ein kleines Zahnrad 36, auf dessen Welle die Anzeigetrommel 37
sitzt. Der Schwerpunkt des Korrekturpendels 24 (einschließlich des Traghebels zwischen
Gewicht 24 und Nabe 25) liegt in der verlängerten Drehachse 22 des Hauptpendels.
Die minütliche Schwingungszahl von Hauptpendel und Korrekturpendel ist gleich. Die
Achse, um die sich das Korrekturpendel 24 dreht, ist etwas gegen die Lotrechte geneigt,
so daß das Korrekturpendel infolge seines Eigengewichtes stets in die Ausgangslage
zurückkehrt, sobald es nicht mehr Beschleunigungs- oder Verzögerungskräften ausgesetzt
ist. Die Wirkungsweise ist folgende: Beim Anfahren des Fahrzeuges (vom Beschauer
der Abb. 3 fort) und bei der sich daraus ergebenden Beschleunigung des Ständers
23 dreht sich das Hilfspendel 24 nach dem Beschauer hin, weil seine am äußeren Ende
seines Armes sitzende Masse infolge der ?Massenträgheit ihre Lage im Raum beizubehalten
versucht. Gleichzeitig wird das Hauptpendel 2o nach dem Beschauer hin bewegt, und
zwar ebenso wie ,das Hilfspendel in dem der Größe der Beschleunigung entsprechenden
Maße. Diese Bewegungen des Hilfspendels 24 und des Hauptpendels 2o übertragen sich
auf die Kegelräder 26 und -28, von denen das Kegelrad 28 lose auf seiner Welle sitzt.
Das Kegelrad 26 wird entsprechend der Bewegung des Hilfspendels 24 gegen den Beschauer
hin nach vorn (zum Beschauer) rechts gedreht (s. Pfeil A). Dies hätte zur Folge,
daß, wenn das Hauptpendel 20 stillstände, das Kegelrad 28 nach vorn (zum Beschauer)
abwärts bewegt würde (s. Pfeil I3). Da aber gleichzeitig mit der Bewegung des Hilfspendels
24 das Hauptpendel 2o sich ebenfalls nach dem Beschauer hin bewegt, ergibt sich
dadurch eine Drehung des Kegelrades 28 nach vorn (zum Beschauer) aufwärts. Diese
Drehung wird aber durch die vorstehend erwähnte, nach vorn abwärts gerichtete, durch
das Rad 26 verursachte Rückdrehung aufgehoben, so daß in Wirklichkeit das Kegelrad
28 stillsteht und sich bei gleichzeitiger Bewegung des Hauptpendels 2o und des Hilfspendels
24 nach dem Beschauer hin das Kegelrad 26 auf dem stillstehenden Kegelrad 28 abrollt.
Damit ist der Zweck der Erfindung erreicht, daß nämlich bei auftretender Beschleunigung
keine Drehung der Anzeigetrommel erfolgt.
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Durch die Anordnung des Hilfspendels 24 am Hauptpendel 2o, 2,1 wird
erreicht, daß das Hilfspende124 nicht ebenfalls der Neigung unterliegt, indem das
Hauptpendel 2o, 21 sich stets in die lotrechte Lage einstellt, die für das Hilfspendel
24 die Ruhelage darstellt. Die Ruhelage gegenüber dem Hauptpendel nimmt das Hilfspende1.24
infolge seiner etwas gegen die Lotrechte geneigten Lagerung stets von selbst ein.
Aus dieser Ruhelage kann das Hilfspendel 24 also nur durch Beschleunigungskräfte
oder Verzögerungskräfte herausbewegt werden, was ;a die Absicht der Erfindung ist.
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Bei auftretender Neigungsänderung der Straße neigt sich auch das Fahrzeug
und somit der Ständer 23 des Meßgeräts um einen entsprechenden Drehwinkel gegen
die Lotrechte. Das Hauptpendel 2o behält aber seine lotrechte Lage im Raum bei.
Das Hilfspendel 24 verbleibt in seiner Ruhelage. Dies hat zur Folge, daß das Kegelrad
28 von ziem ruhig stehenden Kegelrad 26 wie von einer Kupplung entsprechend der
durch die Neigung verursachten Bewegung des Ständers 23 gegenüber dem Hauptpendel
2o gedreht wird. Diese Drehung wird durch das weiter angeordnete Getriebe auf die
Anzeigetrommel übertragen, die damit die Neigung angibt.
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Treten gleichzeitig Neigungsänderung und Beschleunigung auf, so wird
-das Hauptpendel sich entsprechend der Schwerkraft plus Beschleunigung bewegen,
während das Hilfspendel 24 sich nur entsprechend der Beschleunigung bewegt. Diese
Bewegung des Hilfspendels 24 hat, wie oben dargestellt, das Aufheben der gleichzeitig
vom Hauptpendel infolge der Beschleunigung gemachten Bewegung zur Folge, nicht aber
die Aufhebung der vom Hauptpendel weiter noch infolge der Neigung gemachten Bewegung.
Da diese Bewegung nicht kompensiert wird, wird sie durch das Getriebe auf die Anzeigetrommel
übertragen und erscheint dort als Anzeige der wirklichen Neigung des Fahrzeuges.
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Mithin tritt bei allen vorkommenden Betriebsverhältnissen, gleichgültig,
ob reine Neigong
oder %Teigung plus Beschleunigung bzw. Verzögerung
auftritt, immer nur die 11Teigung an der Anzeigetrommel in Erscheinung.
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Das Gerät wirkt bei Verzögerung, die ja nur eine negative Beschleunigung
ist, in entsprechendem Sinne.
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Da das Fahren des Fahrzeuges aus einer Folge von Beschleunigungen,
Geschwindigkeitsbeharrungen und Verzögerungen besteht, führt das Hilfspendel beispielsweise
folgende Bewegungen aus: Ausschlagen aus seiner Normallage nach der einen Seite,
Rückkehr in die Normallage, ' Ausschlagen um einen größeren Winkelbetrag, Rückkehr
in die Normallage, kurzes Verharren in der Normallage, Ausschlagen um einen kleinen
Winkelbetrag, Rückkehr in die Normallage, Ausschlagen um einen Winkelbetrag nach
der entgegengesetzten Richtung (infolge Verzögerung der Fahrbewegung), Rückkehr
in die Normallage usw.
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Die Unruhehemmung 33 bis 35 hat den Zweck, ein ruhiges Anzeigen der
Anzeigetrommel zu gewährleisten. Schwingen beispielsweise infolge irgendeiner Störung
das Hauptpendel 2o und das Korrekturpendel 24 nicht synchron, so kann die dadurch
verursachte Bewegung des Getriebes nicht sofort his zur Anzeigetrommel vordringen,
sondern wird durch die Hemmung abgestoppt. Durch dieses Abstoppen wird eine Kraft
auf das Getriebe (Zahnrad 3o) ausgeübt, das Kegelrad 28 wird einen Augenblick lang
angehalten, und dadurch wird das Kegelrad 26 gezwungen, sich auf dem stillstehenden
Kegel= rad 28 abzuwälzen. Damit werden das Hauptpendel und das Korrekturpendel zu
synchronem Schwingen gezwungen. Hält aber z. B. infolge Neigungsänderung die am
Getriebe wirkende Drehkraft längere Zeit an, so läßt die Hemmvorrichtung die Bewegung
allmählich durch d. h. es erfolgt ein langsames Drelien der Anzeigetrommel.
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In Abb. i und 2 ist anstatt des Ausgleichgetriebes eine Sperrvorrichtung
vorgesehen, die folgendermaßen arbeitet: Beim Anfahren des Fabrzeuges vom Beschauer
der Abb: i fort (in Abb. 2 nach links) dreht sich das Hilfspendel i i (Nebenbewegungsglied)
nach dem Beschauer hin (in Abb.2 nach rechts), weil seine am äußeren Ende seines
Armes sitzende Masse infolge der Massenträgheit ihre Lage im Raum beizubehalten
sucht. Dabei rückt das Hilfspendel mittels seiner NOCke 15 den am Hauptpendelarm
:2 sitzenden Sperriegel 13 in den am Ständer 4 festsitzenden Zahnkranz io ein und
sperrt dadurch das Hauptpendel i, so daß dieses, wenn die Beschleunigung ihren Einfluß
auf das Hauptpendel i ausüben will, ihr nicht folgen kann, also nach wie vor die
Neigung o anzeigt. Sobald die Beschleunigungskraft aufhört, kehrt das Hilfspendel
i i, z. B. unter dem Einfluß einer vorher beim Ausschwingen gespannten Feder, wieder
in seine Ruhelage zurück, wobei es die Sperrung wieder freigibt.
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Bei auftretender Neigung behält das Hilfspendel ii seine Ruhelage,
der Sperriegel 13 ist außer Eingriff, und das Hauptpendel i kann entsprechend ider
Neigung ausschwingen und damit .die Anzeigetrommel entsprechend .der Neigung .drehen.
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In Abb. 4 ist die Wirkungsweise von Haupt- und Hilfspendel grundsätzlich
wieder dieselbe. Diese Bauart ist eine Kombination der Ausführung nach Abb. i und
3. Beim Auftreten von Beschleunigung oder Verzögerung wird durch einen vom Korrekturelement,
Korrekturpendel o. dgl. ausgelösten Arretierstift das auf der Hauptpendelwelle frei
drehbar sitzende Kegelrad festgehalten, und dadurch wird zugleich ein synchrones
Schwingen vom Hauptpendel und Korrekturelement erzwungen und ein Schwanken der Anzeigetrommel
vermieden.
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Abb. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der Haupt-=und Korrekturpendel
zu einem einzigen Gliede entsprechend geformt und entsprechend drehbar gelagert
sind. Die Achse ist hier unter einem Winkel von 45° angeordnet.
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Abb. 6 und 7 zeigen ein Gerät mit zwei Nebenpendeln oder Korrekturelementen,
die so angeordnet sind, daß die in der Abb. 6 von rechts nach links oder umgekehrt
(vgl. den Pfeil C) wirkenden Fliehkräfte, wie sie z. B. beim Befahren von Kurven
auftreten, sich aufheben. Beide Korrekturpendel bewegen sich z. B. bei Verzögerung
nach vorn in der Fahrtrichtung. Kommt beispielsweise eine von links nach rechts
gerichtete Fliehkraft hinzu, so wird das linke Korrekturpendel (Abb. 6) nach innen,
das rechte nach außen gedrückt. Da sie sich aber infolge der Zahnverbindung nur
gegeneinander und nicht miteinander drehen können, wirken die auf die zwei Korrekturpendel
ausgeübten Fliehkräfte gegeneinander und gleichen sich dadurch aus. Diese Anordnung
beschränkt auch Störungen durch seitliche Schräglage des Geräts, wie sie z. B. bei
Kraftfahrzeugen durch das Befahren von Straßen mit starker Querwölbung entsteht.
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Abb.8 zeigt eine andere beispielsweise Ausführungsform des Korrekturgliedes.
Das Hauptpendel 40 trägt an seinem oberen Ende einen Querbalken, in dem ein auf
Rädchen gelagerter Schlitten 41 läuft, der mit einer zahnstangenartigen Verzahnung42
versehen
ist. Der Schlitten 41 wird durch Federn 43 in seiner Normallage
gehalten, solange keine Beschleunigungs- oder Verzögerungskraft auf ihn wirkt. In
die Verzahnung 42 greift ein Zahnrad 44 ein, das auf der Hauptpendelwelle frei drehbar
gelagert ist. Auf der N s.be des Zahnrades .44. ist ein Kegelrad 45 befestigt, das
mit einem anderen Kegelrad 46 in Eingriff steht. Das Kegelrad 46 sitzt auf der Zeigerwelle
47, an deren anderem Ende der Zeiger 48 befestigt ist. Bei auftretender Beschleunigung
oder Verzögerung, die ja im Sinne der Pfeile B wirken, bewegt sich der Schlitten
41 aus seiner Ausgangslage und dreht <dabei .das Zahnrad 44 entsprechend gegenüber
der Drehung des Hauptpendels zurück, wie dies bei der Ausführung nach Abb. 3 (las
Korrekturpendel 24 tat.
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Es können z. B. im Falle der Abb. 3 an Stelle der gegen die Senkrechte
geneigten Achse des Korrekturpendels andere Hilfsmittel zum Zurückholen des Korrekturgliedes
24 in die Normallage vorgesehen sein, z. B. Gewichte, Federn, Nocken usw. Ferner
kann z. B. die Achse des Korrekturgliedes, statt senkrecht oder nahezu senkrecht
zur Achse des Hauptpendels zu stehen, in einem anderen Winkel zu ihr oder sonstwie
in geeigneter Stellung zu ihr stehen. Das Korrekturglied kann auch an anderer Stelle
am oder im Gerät angebracht sein; es kann mit einem Meßmittel (Pendel, Schwimmer
usw.) z. B. durch Gestänge verbunden sein, und es kann von beliebiger Ausführung
sein. Die Einrichtung muß nur so getroffen sein, daß das Korrekturglied von Beschleunigung
und Verzögerung, unabhängig von Neigungsänderungen, beeinflußt werden kann. Anstatt
der in der Zeichnung dargestellten Pendel können auch Schwimmer, Libellen o. dgl.
verwendet werden. Es können Dämpfungseinrichtungen und Hemmungen an den Pendeln
und am Triebwerk in verschiedener Ausführung und Anordnung angebracht sein. Die
Pendel, Schwimmer usw. können auch in mehrfachen Zahl vorhanden sein. Die Ausbildung
der Anzeigevorrichtung kann beliebig sein. Das Ausgleichgetriebe und das Sperrgetriebe
kann beliebige Ausbildung haben, z. B. mit Hebeln, Gelenken usw. statt mit Zahnrädern.