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indicateur de vitesses.
Dans l'automobile, il est deu de plus en plus intéressant de connaître à tout instant, non seulement la vitesse instantanée, mais encore la vitesse moyenne. La présente invention concerne un appareil qui groupe, avec un faible encombrement, un prix de revient réduit et une excellente précision des ensembles mécaniques suscep- tibles de commander d'une part, un organe indicateur, de préférence une aiguille, marquant, à chaque instant, la vitesse instantamée, et un organe indicateur, placé à côté du précédent, et donnant la vitesse moyenne.
En outre, suivant l'usage, un totalisateur général et un totalisa- teur partiel peuvent être placés àcôté des indicateurs de vitesse$ Plus particulièrement l'indicateur de vitesses conforme à l'invention est constitué par la superposition dans un ordre quelconque d'un indicateur de vitesse moyenne,,
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du mouvement d'horlogerie commandant oelui-ci et d'un indicateur de vitesse instantanée..
On arrive ainsi à uti- liser sur le tablier de la voiture pour le dispositif indi cateur double proprement dit (c'est-à-dire le plus souvent les aiguilles et le cadran) et en arrière du tablier pour le mécanisme, un emcombrement transversal minimum. L'encom¯ brement en profondeur n'est d'ailleurs pas exagéré grâce au dispositif très aplati (en l'espèce un différentiel articulé) utilisé de préférence comme indicateur de vitesse moyenne.
Dans le cas qui a été représenté, l'indicateur de vitesse bstantanée est d'un type centrifuge qui a fait l'objet du brevet déposé en Belgique par l'un des auteurs sous le n 368.979. on indiquera ci-dessous quelles modifications seraiest à prévoir si l'indicateur instantané était d'un type différent.
L'indicateur de vitesse moyenne est d type loga. rithmique et a déjà fait l'objet d'un brevet belge déposé,' par les deux auteurs sous le n 347.634 tandis que sa commande par cames a fait l'objet de leur brevet belge 571,168
On a décrit ci-dessous un mode d'exécution de l'invention et des éléments qui constituent l'indicateur combiné avec certaines modifications ou perfectionnements qui peuvent leur être apportés pour les adapter au dit in- dicateur combiné.
Il est évident que l'indicateur de vitesses ob- jet de l'invention et ses éléments ne .sont pas exclusive- ment destinés à être utilisés sur des automobiles. Ils peuvent être utilisés pour toutes applications industriel- les, et en particulier, pour mesurer la vitesse d'écoule- ment moyenne ou instantanée d'un fluide.
Aux dessins ci-joints donnésà titre d' exemple :
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La figure 1 est une vue d'ensemble, en éleva.. tion, d'un appareil complet destina à l'automobile, com- portant un indicateur instantané combiné avec un indica- teur de vitesse moyenne et avec le mouvement d'horlogerie commandant ce dernier.
La figure 2 est une vue en élévation de l'indi-
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éokém+±naéÉ cateur de vitesse àees lequ6l surface oe-b 19-i, forme de cloche formant l'élément I de la figure 1.
La figure 3 est une coupe suivant la ligne A-B de la figure 2.
La figure 4 montre l'appareil de la figure 2 vu de la partie supérieure, le cadran indicateur étant enlevé.
La figure 5 représente la cloche de la figure 2 et son mode de fixation sur l'arbre principal.
La figure 6 est une vue de détail montrant l'arbre principal de la figure 2.
La figure 7 représente un mode d'exécution de la cage contenant les billes de la figure 2.
La figure 8 représente un mode d'exécution du contrepoids de l'indicateur de la figure 2.
La figure 9 représente un mode d'exécution de la platine principale de la figure 2.
La figure 10 est un schéma explicatif' destiné à montrer le rôle du contrepoids d'équilibrage de la figure 8 et à expliquer son calcul.
La figure 11 représente schématiquement le différentiel articulé formant le mécanisme de l'indicateur de vitesse moyenne
La figure 12 représente l'une des cames com- mandant le différentiel.
Les figures 13 et 14 représentent les deux faces d'une variante de cette came et
La figure 15 représente cette variante en coupe.
La figure 16 représente un détail d'un mode
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d'exécution préféré du différentiel articulé dont l'ensemble est représenté figure 17.
Enfin la figure 18 reprénente en coupe lon- gitudinale l'ensemble de l'indicateur combiné dans sa réalisation pratique avec son mouvement d'horlogerie,les cames commandées par ce dernier et par les roues, le différentiel donnant la vitesse moyenne et le dispositif à cloche donnant la vitesse instantanée.
Sur la figure 1, se voit schématiquement le mode de montage de l'appareil combiné conforme à l'invention, cet appareil comporte les platines 76, 77, 78 et 79 réunies par les entretoises telles que 80, 81, 82 et délimitant les éléments de.?.l'appareil qui sont l'indicateur de vi- o tesse instantanée I, le mécanisme/de l'indicateur de vitesse moyenne constitué, de préférence, par le diffé- rentiel logarithmique décrit plus loin et le mouvement d'horlogerie H commandant ce dernier, Les deux aiguilles ou autres organes indicateurs apparaissent bien entendu au-dessus de la platine 76.
Les trois éléments H,O,1 se montent, de préfé- rence , séparément.
D'autre part, les entretoises 80 peuvent de terminer par des saillies 80 a qui seules sont en con- tast avec le fond du boîtier 75 pour éviter toute défor- mation du boîtier nuisible au bon fonctionnement de l'appareil.
Bien entendu, l'ordre de superposition des éléments H,O,I n'est pas nécessairement celui qui a été représenté et peut être modifié à volonté.
On va maintenant décrire successivement les
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formes d'exécutioyréfêréa5 de chacun des trois éléments formant l'indicateur combiné, avant d'indiquer le détail de leur assemblage.
L'indicateur de vitesse instantanée I est cons- titué (figures 2à 10) par un dispositif commandé par le mouvement du véhicule et comportant un arbre qui
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entraine des masses, par exemple des billes, qui, sous l'action des forces centrifuges, s'appuient sur une surface de révolution coaxiale à l'arbre tournant ; ces masses sont assujetties à rester dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, par exemple au moyen d'une cage de forme appropriée, montée sur l'arbre tournant qui sert en même temps à les entrainer; l'un ou l'autre, de la surface ou de la cage, est fixe dans le sens longitudinal de l'arbre; celui de ces organes qui n'est pas fixe est équilibré par un contrepoids.
Il peut se mouvoir dans le sens longitudi- nal de l'arbre tournant contre l'action d'un organe anta- goniste qui, de préférence, donne une certaine réaetion lorsque la vitesse de rotation est nulle ; ladirectrice de la surface est choisie de manière que le déplacement relatif de la surface et de la cage obéfisse à une loi déterminée en fonction de la vitesse, et de manière que la loi de réaction de l'organe antagoniste en fonction de la vitesse soit également déterminée.
La réaction initiale de l'organe antagoniste (la tension initiale q'il s'agit d'un ressort), a pour objet d'assurer avec certitude le retour à zéro de l'aiguille indicatrice.
Le dispositif indicateur de vitesse instantanée (figure 2) comprend l'arbre 1 tournant dans le palier 2, cet arbre pouvant être commandé de toute manière appro- priée, par exemple par la roue du véhicule dont on veut mesurer la Vitesse. Cet arbre porte la coloes # réduite à quatre branches, la surface intérieure de chacune de ces branches faisant partie d'une surface de révolution ayant même axe que l'arbre tournant. On indiquera plus loin comment cette surface est déterminée. D'autre part, l'ar- bre 1 porte, clavetée sur lui , la cage 4 qui sert à l'entrainement des billes 5. La cage 4 peut se déplacer - longitudinalement sur l'arbre 1. Elle présente quatre branches radiales 4' servant chacune à l'entraînement et
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au guidage d'une bille 5.
Chacune des branches a même plan de symétrie que chacune des branches de la cloche 3, de manière que chaque bille soit constamment mainte- nue appliquée par la force centrifuge sur la surface intérieure de ladite branche. La cage 4 se termine par une bague rainurée 6 ; le contrepoids 11, monté de manière à osciller autour de l'axe 8 des pivots 9a, 8b porte un bras muni d'un ergot 10 qui pénètre dans la rainure de la bague 6. L'axe 8 du contrepoids porte un secteur denté 19, claveté sur lui, en prise avec le pignon 20, claveté sur l'arbre 21 de l'aiguille 23 mobile devant le cadran 24. L'axe 21 est monté à pivotement dans la face 22 du boîtier.
Le ressort spiral antagoniste 27 est fixé sur l'axe 21 par l'une de ses extrémités en 27' et par l'au- tre de ses extrémités sur un téton 27" fixé sur le cadran de l'appareil (voir figure 4).
Le fonctionnement du dispositif est le suivant:
Lorsque l'arbre 1 tourne, les forces centrifu- ges appliquent chacune des billes 5 sur l'élément de surface 26 correspondante Cette force centrifuge F, qui est appliquée au centre de gravité G de cette bille (fi- gure 3) peut être décomposée suivant deux directions pas- sant par le centre de gravité G et roepectivement par les points de contact Cl C2 de ladite bille avec la cage 4 etla surface 26. La force F2, estéquilibrée par la réaction de la surface 26 ; la force F1, parallèle à l'arbre tournant tend à chasser la bille vers la droite.
Les forces telles que F1 exercées sur la cage par les quatre billes auront donc pour effet de pousser la cage 4 vers la droite. Dans ce déplacement de la cage 4, le bras 9 communique un mouvement de rotation au contrepoids, ausecteur 19, au pignon 20 et à l'aiguille 23, contre la réaction du ressort 27. A chaque vitesse de rotation, 11 correspondra donc une position d'équi- libre de l'ensemble du dispositif et,par conséquent,
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une positi on bien déterminée de l'aiguille sur le cadran.
La forme de la surface 26 pourra être xxxxxxxx de manière à réaliser certaines conditions: a) il y aura intérêt à créer sur l'axe de l'aiguil le un couple sensiblement proportionnel à la vitesse; cette condition permettra d'avoir une précision beaucoup plus grande que dans les dispositifs construits générale- ment jusqu'à ce jour, dans lesquels les couples utiles pro- duits sont à peu près proportionnels au carré de la vitesse ; b) il y aura intérêt à avoir une loi intéressante de déplacement de l'aiguille sue le cadran, par exemple un déplacement qui soit une fonctione linéaire de la vi- tesse, de manière à pouvoir graduer ledit cadran en divi- sions égales; c) il y aura intérêt à donner au ressort une "tension initiale" de manière à assurer le retour de l'aiguille dans sa position de départ.
De préférence, le ressort antagoniste sera un ressort spiral; en particulier, il sera avantageusement une spirale plane à section cylindrique ou à section rectan- gulaire, le grand côté du rectangle étant parallèle à l'axe et les spires étant jointiveso
Un tel ressort donne un couple sensiblement pro- portionnel à sa torsion.
La condition b) ci-dessus pourrait être rempla- cée, dans certains cas, par une autre correspondant mieux à l'usage qui doit être fait de l'appareil' on pourra se proposer, par exemple, d'avoir des déplacements plus grands de l'aiguille pour des vitesses d'un certain ordre de grandeur.
L'objet du contrepoids est de faire constamment équilibre au poids de l'équipage mobile longitudinalement dans la direction de l'arbre tournant pour toutes les posi- tions de l'appareil; c'est une condition nécessaire pour que l'appareil donne des indications toujours comparables
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à elles-mêmes, quelle que soit sa position dans l'espace.
Mais il aura en outre pour effet de compenser les chocs l'action de la force centrifuge dans les virages.
Le but du contrepoids n'est d'ailleurs pas seu- lement l'équilibrage de l'action de la pesanteur ou de la force centrifuge sur l'ensemble des billes et de la cage à billes.Il joue aussi un rôle important dans la stabili- té de l'aiguille et il est, par suite, conçu à la fois pour équilibrer la pesanteur, ainsi que les effets d'iner- tie nuisibles dûs, par exemple, aux virages et pour aug- menter la stabilité de l'aiguille, grâce à son grand mo- ment d'inertie. Il y a intérêt, toutes choses égales d'ailleurs, à donner à l'ensemble de l'équipage dont fait partie le contrepoids un grand moment d'inertie de façon à augmenter la stabilité de l'aiguille.
Par ailleurs, on donne également à la cloche un moment d'inertie suffisant pour concourir, d'une autre manière, à la stabilité de l'aiguille; mais ces deux xxxxxxx distincts doivent se compléter l'un par l'autre.
On a supposé dans la figure 10, pour la commo- dité de l'explication, l'arbre 1 vertical et on a appelé o l'axe e du contrepoids, M l'ergot 10. Le contrepoids est réalisé de manière que la ) Les points P 0 M soient en ligne droite;
2 )La relation P1 x p.M= P2 x OP dans laquel le P1 désigne le poids de l'équipage mobile comprenant les billes, la cage et la bague rainée et P2 le poids du contrepoids soit réaliée Dans ces conditions, l'équili- brage rigoureux de mobile par le contrepoids est réélisé, pour toutes les positions de la cage, le long de l'arbre 1.
Si on abaisse les perpendiculaires PI et MK sur l'horizontaledu point 0, on a en effet :
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4P 1 - Pi I!"',!," "'=-..""'fI!II- -- .8M ÔK: P2 et par suite t, O1XP21=O0 KXP1
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ce qui montre que les moments, par rapport à 0, du poids P1 de l'équipage mobile appliqué en M et du oids P2 du contrepoids se font équilibre.
De plus,les effets d'inertie parasites seront très sensiblement compensés, si le contrepoids répond en outre, à la condition qui va être définie. On considère le solide (S) formé par le contrepoids et par une masse placée en M et égale à la masse de l'ensemble :billes et cage à billes.
Le contrepoids doit être tel que la section de l'ellipsoïde d'inertie du solide (S) par le plan de la figure soit un cercle, Cette condition sera, en particu liar réalisée si le poids ou contrepoids est égal à celui de l'ensemble billes et cage à billes et si l'on dispose deux autres poids égaux solidarres du contrepoids aux extrémités d'un diamètre égal et perpendiculaire à pM.
L'arbre 1 présente une vis sans fin 12 (figure 3) en pisé avec le pignon 13 claveté sur l'arbre 14. Cet arbre 14 présente un pas de vis 15 (figure 2) en prise avec le pignon denté 16 claveté sur un arbre intérieur 18. Cet arbre commande, d'une manière connue, deux to- talisateurs, l'un journalier 33, l'autre général 34 (figure 4). L'axe 18 passe à l'intérieur des disques du totalisateur partiel, représenté à gauche sur la figure 4 et entraine le disque extérieur à gauche de ce tota- lisateur. L'axe 18 commande, d'autre part, à droite, un totalisateur général, d'une manière connue. En définitive, la seule vis sans fin 15 suffit à la commande de deux totalisateurs. La remise à zéro se fait au moyen de dis- positifs connus.
Cependant, le dispositif suivant assure le débrayage du totalisateur partiel, quand le véhicule va en marche arrière. Un ressort non représenté appuie un sabot en fibre sur le premier disque, à gauche, des totalisateurs partiels. La résistance qui en résulte
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force, lors de la marche arrière, les sabotd 16' (figure 4) à s'éloigner l'un de l'autreµ L'axe 1 en acier est re- lié à la cloche obtenue, par moulage sous pression, le 4 long d'une collerette/de préférence cannelée, l'axe étant introduit dans le moula.
L'arbre dont il s'agit de mesurer la vitesse entrai- ne l'arbre 1 qui présente dans ce but la mortaise 43 (figa- re 6). Il présente la vis sans fin 12 qui sert à l'entrai nement des totalisateurs.la rainure 37 dans laquelle coulisse un ergot porté par la cage à billes. La partie 41 est cylindrique.
L'ensemble de l'arbre s'obtiendra avantageusement par décolletage d'une pièce ayant le diamètre du disque 42; la rainure 37 sera formée à la fraise.
La cage à billes (figure 7) qui présente les sur- faces inclinées 44 d'appui des billes sera obtenue de préférence par moulage sous pression.
La figure 8 représente l'ensemble du contrepoids 4 muni des pivots Sa et 8b et du bras 9 terminé par l'egot 10. Cet ensemble d'obtiendra de préférence par moulage, suivi de prises pour les axes.
La figure 9 eprésente l'ensemble de la grande platine de l'instrument, obtenue de préférence par moulage sous pression.
L'indicateur de vitesse moyenne représenté par 0 en figure 1 est du type logarithmique. Le principe en est le suivant : l'arbre 1, entraîné par le mouvement de la de voiture, assure, en dehors de la commande/l'indicateur I, celle d'une came par l'intermédiaire d'engrenages appro- priés, cette came communiquant un mouvement proportionnel au logarithme du chemin parcouru par le véhicule au pre- mier mobile d'un différentiel. D'autre part, le second mobile de ce différentiel éprouve, sous l'action du mouve¯ ment d'horlogerie H, des déplacements proportionnels au logarithme du temps écoulé depuis l'origine.
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Le différentiel réalise, par un troisième mobile, un mouvement proportionnel à la différence t log, u - log.t, u étant le chemin parcouru et t le temps écoulé, depuis l'origine, c'est-à-dire depuis la remise à zéro du mécanisme des espaces et du mécanisme des temps.
Or, cette différence est proportionnel à log. u , c'est-à-dire au logarithme de la vitesse moyenne. Dès t lors, il est possible, grâce à une transmission appropriée, d'indiquer sur un cadran la vitesse moyenne utilisée, et cela quel que soit le mode de graduation prévu, pourvu qu'on utilise une came de transformation correspondant à la graduation choisie.
Dans l'appareil représenté, le différentiel est un système articulé, et, plus particulièrement un quadri- latére articulé.
La figure 11 en indique le principe.
Les points D et E sedéplacent respectivement sur des cercles 51 et 51a, de même centre S, de même rayon, et dont par suite, les projections sont confondues sur la figure 11, qui est une vue en plan. Ces déplacements se font dans le sens des flèches opposées fi pour D et f2pour E.
En D et E, s'articulent des bielles égales DF et EF. Le sommet F est ssceptible de coulisser dans la rainure R d'une règlette 52 articulée sur un axe projeté au centre S des cercles superposés.
Il est évident que la droite SF est continuelle- ment la bissectrice de l'angle DSE et que si Do et Eo sont les positions de départ de D et E, le déplacement angulaire de SF est égal à la demi-différence des angles Do SD et E. SE.,
Ces derniers angles recevant les valeurs respec.- tivement proportionnelles aux déplacements de D et E c'est-à-dire au logarithme de l'espace parcouru par le véhicule et au logarithme du temps écoulé, l'axe de
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la réglette 52 donnera, par sa direction, une indica- tion de la vitesse moyenne, susceptible d'être utilisée d'une manière quelconque.
Un xxxxxxxx de traduction particulièrement inté- ressant des indications données par le déplacement de la réglette est représenté en figure 11 : la réglette 52 vient d'une seule pièce , par exemple par découpage ou par matriçage, avec une rampe 53 jouant le rôle de came, sur laquelle appuie, sous l'influence d'un ressort non repré- senté, un ergot 54, porté par un levier 55, mobile autour d'un axe 56, sur lequel est claveté un secteur denté 57.
Ce secteur engrène avec un pignon 58 d'axe 59, solidaire d'une aiguille 60 mobile devant un cadran 81.
Les divisions de ce cadran, qui indique les vitesses moyennes réalisées, peuvent être fixées à priori, au moins dans certaines limites, et le profil de la rampe 53 est établi en conséquence.
Il est clair que l'aiguille 60 peut être rem- placée par tout autre système indicateur approprié tel que tambour gradué, cadran mobile devant un repère fixe ou tous autres dispositifs, à boules mobiles par exemple, dont se sert l'horlogerie moderne.
La réalisation de déplacements logarithmiques pour les bras SD et SE assujettissant les mobiles D et E à sui- vre le trajet circulaire matérialisé sur la figure par les cercles 51,51a, s'obtient à l'aide de cames, qui, sont conçues de préférence d'après les principes qui ont fait l'objet du brevet obtenu en Belgique par les deux auteurs sous le n 371.168.
Il importe de remarquer que, quel que soit par ailleurs le dispositif employé tour réaliser la différen- ce log. u - log.t la réalisation de la fonction logarith- mique présente des difficultés toutes particulières.. si l'on veut, à la fois, obtenir une grande précision, un faible encombrement, un champ de mesure étendu. En
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outre, il ne faut employer qu'un petit nombre d'organes.
On pourrait, pour réaliser le déplacement loga- rithmique d'un bras tel que SD, utiliser une came telle que 63, d'axe 62. (figure 12). Selon cette figure, le bras SD se déplace dans le sens de la flèche f1 si la came 63, qui le pousse en D grâce à sa rainure en escar- got 64, tourne dans le sens de la flèche f3, Un tel dis- positif peut être employé en certains cas. Cependant il présente des inconvénients:en effet une came telle que la came 63 de la figure 12 ne peut donner au curseur D qu'un déplacement linéaire au plus égal au Hayon de la came 63 elle-même, et encore est-ce un maximum qui ne peut guère, pratiquement, être atteint.
Or, pour une bonne précision, l'échelle logarith- mique utilisée, doit être aussi grande que possible. Pour fixer les idées, on supposera, par exemple, et bien en- tendu sans que cette hypothèse soit aucunement limitative que l'unité de chemin parcouru vaut 18 kilomètres, et que l'échelle logarithmique choisie est telle que le déplacement angulaire du base OD, quand le chemin parcouru varie de une unité à dix unités est de 60 .
Le problème n'est pas encore complètement déterminé. Il y aura, par exemple, intérêt à obtenir 1' indication de la vitesse moyenne dès que 0,4 unité ou 7 km 200 a été parcouru, un temps suffisant s'étant, d'autre part, écoulé.
Enfin, on posera par exemple, que l'appareil doit pouvoir fonctionner, sans remise à zéro, du côté des espaces, entre 0,4 unités et 30 unités, c'est-à-dire entre 7 km 200 et 54n kilomètres.
Une étude complète de la question donne alors les résultats suivants: la) Le déplacement angulaire total du bras OD est alors très grand, et de l'ordre de 160 degrés.
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2) Ce déplacement est très rapide au début, très lent plus tard.
3) Deux filets successifs d'une came en escargot sont très rapprochés vers la fin de la course.
Avec une came analogue à celle de la figure 12, il est tout à fait impossible d'obtenir pour le bras OD des déplacements de ce genre et cela d'autant plus que, pnati- quement, le rayon de la came 63 doit être relativement faible, car le boitier de l'appareil, pour lautomobile, doit être d'un diamètre réduit. Il y a un intérêt à ne pas dépasser, au moins pour les voitures de tourisme, le diamètre standard de 80 millimètres. Il est donc nécessai- re d'utiliser des cames beaucoup plus perfectionnes.
Le brevet belge n 371.168 précité décrit des ca- mes à branches multiples pouvant se couper entre elles, ces cames étant successivement attractives, et répulsives.
Il montre également l'emploi de cames à prieurs plans, le bras tel que SD de la figure 12 portant un certain nombre d'ergots, attaqués par la came, les uns par l'une de ses faces, les autres par l'autre.
Il y a lieu d'ajouter que ces divers ergots peu- vent aussi tre attaqués sur une même face par des ')rampes situées dans des plans différents, les ergots é@@nt alors de longueurs inégales.
Une forme de came particulièrement simple est indiquée par les figures 13 et 14, la figure 13 montrant une face qu'on peut considérer comme antérieure et la fieu- re 14 la face postérieure supposée vue par transparence.
La came 65 qu'on supposera être celle qui commande le bras des espaces, tournes autour d'un axe 65, dans le sens de la flèche F quand les espaces croissent.
La face antérieure présente des rampes R1,E2,R3 qui agissent en les repoussant sue des ergots E1,E2,E3 porté@ par un bras 66 présentant deux plans 66a et 66b parallèles aux faces de la came 65 (figure 15).L'action
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de R1 sur E1 pe se termine que lorsque l'action de R2 sur E2 a commencé et cette dernière ne se termine aussi- tôt que lorsque l'action de R3 sur E3 a commencé.
La seconde face, représentée en plan en figure 14, possède une rampe attractive R4 pour l'ergot E4 porté par le plan 66b de la came 65 (figure 15).
Une série de trois impulsions - ce nombre pou- vant d'ailleurs être bien entendu modifié le cas échéant - détermine donc la première partie, rapide, du déplacement du bras; la fin de la course est obtenue par l'action de la rampe attractive R4. La forme des différentes rampes est telle que toute discontinuité dans le mouvement soit évité : autrement dit, une rampe ne cesse pas d'agir tant que la suivante n'a pas commencé son action
Quand l'ergot E4 arrive en fin de course, au point 65 de la figure 14, qui représente la came des espaces, il retombe sous l'influence d'un ressort non représenté et qui tend toujours à s'opposer à la rotation du bras, sur le point 68 (figure 14) de la spire précéden- te.
Si donc la voiture continue à rouler en dépassant le nombre de kilomètres pour lequel l'appareil est prévu, -soit, dans l'exemple choisi, 540 kilomètres - la came continue à tourner, sans danger pour le mécanisme - et cela sans aucun système de débrayage.
En ce qui concerne la came destinée à conduire le second bras du différentiel, came entrainée par le mouvement d'horlogerie, elle dérive des morne principes, mais possède, en fin de course, une butée suffisante pour arrêter le mouvement sans fatigue pour les pièces.
Là encore, un système de débrayage de fin de course n'est pas nécessaire, grâce à cette disposition,
La présente invention prévoit, en outre,en ce qui concerne les cames, des dispositions prises pour obtenir un résultat dont l'intérêt peut échapper eu
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au premier abord mais qui''est en réalité d'un haut intérêt c ommerc ial.
Il est essentiel que lorsque l'usager - notamment dans le cas envisagé de l'application à l'automobile - a remis l'appareil indicateur de vitesse moyenne à zéro, (en agissant sur des organes de commande dont la descrip- tion est donnée plus loin), la vitesse moyenne marquée par l'appareil soit suffisamment basse, et soit par exemple, inférieure à 10 kilomètres. Il est évident que la vitesse moyenne est indéterminée à ce moment, puisque, e dans le quotient - ,le numérateur et le dénominateur t sont tous deux nuls et leurs logarithmes infinis.
Cependant, l'usager comprendrait difficilement cette indétermination. Selon la présente invention, il est possible, grâce aux rampes multiples des cames d'obtenir une indication de distance moyenne faible au départ, par exemple, l'unité d'espace parcouru étant 30 kilomètres; l'unité de temps 30 minutes, l'unité de vitesse moyenne sera 60 km à l'heure.
Dans ces conditions, on s'arrange pour qu'après remise à zéro, le bras des kilomètres, dans le différen¯
1 tiel se trouve dans la position correspondant à -
100 d'unité soit 0 km 300; le bras des temps au point corres-
1 pondant à- d'unité, soit 3 minutes. La vitesse moyenne
10 indiquée avant le départ sera donc de 6 kilomètres à l'heure, vitesse suffisamment faible pour qu'elle puisse se confondre à peu près sur la graduation avec le zéro, ce qui semble normal à l'usager. Des résultats de ce genre seraient à peu près impossibles à obtenir, sauf grosses complications,avedc d'autres cames que colles qui sont prévues suivant la présente intention, car ils sup- posent la possibilité d'imprimer aux organes du diffé- rentiel des vitesse extrêmement variées.
Une autre disposition de détail prévue égale- ment, de par la forme des cames, est celle-ci : une avance artificielle, de l'ordre de 1 kilomètre, par
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exemple, et à déterminer dans chaque cas particulier, est donnée à la came des kilomètres, de façon à compenser les jeux qui peuvent éventuellement fausser, en la dimi- nuant, l'indication de la vitesse moyenne au départ.
Si,par exemple, la came commandée par le mouvement des espaces, doit tourner de 50 degrés par unité, une avance artificielle de 1 à 2 degrés pourra être donnée pour compenser les jeux. Il suffit, pour cela, de décaler d'autant la dutée destinée à arrêter la came lors de sa notation en sens inverse pour la remise à zéro. Au sur- plus, le nombre de degrés dont doit tourner la came des kilomètres pour'un accroissement d'une unité sur la came des espaces - par exemple, 30 km est un élément essentiel.
Si ce nombre de degrés est trop faible, les formes des rampes sont trop abruptes au début de la course, ce qui ne permet pas à l'appareil d'être juste avant un assez grand nombre de kilomètres, et l'expose à des coincements, Si, au contraire, ce nombre de degrés est trop grand, le nombre des spires, pour une course maxima donnée, 540 kilomètres, par exemple, devient trop grand, ce qui donne des spires trop rapprochées et pratiquement inadmissibles.
Pratiquement, pour les indicateurs de vitesse moyenne destinés aux voitures de tourisme et d'un diamètre de l'ordre de 80 millimètres, il y aura généralement inté- rête à admettre de 1 à 5 degrés par kilomètre parcouru pour la came Etes kilomètres, la détermination précise étabt un cas d'espèce et permettant de tirer de l'appareil son champ maximum d'application$
Du côté des temps, et dans les mêmes conditions, la rotation en degrés de la came commandée par le mouve¯ ment d'horlogerie sera généralement de 1 à 5 degrés par minute écoulée, la détermination précise étant encore ici un cas d'espèce.
La figure 11 n'est qu'une représentation schéma- tique du différentiel considéré comme un quadrilatère articulé SDFE En réalité les bras du différentiel
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correspondant aux bras SD et S@ ont comme l'indique la fig.
15, la forme d'étriers à deux faces planes parallèles.
La figure 16 montre en plan, l'un de ces étriers 66,percé d'un trou 68 pour le passage de l'axe 67 de la figure 15, et portant les ergots E1,E2,E3. L'étrier 66a tourne librement sur cet axe 67.
Le bras commandé par le mouvement d'horlogerie est établi d'une manière analogue.
Les bras, en forme d'étriers à faces planes, s'ob tiennent de préférence, par découpage et pliage.
L'aspect réel du différentiel, vu par en dessus, est dès lors représenté par la figure 17 où les notations sont les mêmes qu'en figure Il et qu'il est donc inutile de décrire en détail à nouveau.
Les axes D et E d'articulation, situés à égale dès- tance de l'axe S, sont portés par les bras ou étriers 66 et 664 à deux faces planes chacun,portant @hacane un certain nombre d'ergots non représentés commandés par des cames non représentées.
La figure le montre, en détail, l'ensemble de l'appareil (dont la figure 1 n'est qu'un schéma) pour permettre de comprendre les connexions des éléments dudit appareil.
L'axe 1 cômmandé par le déplacement de la voiture entraine la cloche 3, entrainant à son tour la cage 4 par l'intermédiaire des billes 5. Le mouvement de cette cage est transmis, comme il a été expliqué au début de la présente description, à l'aiguille 23 à la partie supérieu- re de l'appareil:
D'autre part, comme on l'a vu aussi, l'axe de la cloche entraine, grâce à une vis sans fin 12, non visible en figure 1, un axe 14 qui, à son tour, par l'intermédiaire d'un système vis sans fin, roue dentée, entraine le tota- lisateur général 33 et le totalisateur journalier 34, muni
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d'un bouton 32 pour sa remise à zéro.
D'autre part, la liaison entre l'indicateur de vitesse instantanée et l'indicateur de vitesse moyenne est réalisée de la manière suivante :un axe intérieur aux totalisateurs et par conséquent, entrainé par la vis sans 12 et l'arbre 1, porte à son extrémité une vis sans fin 97 agissant sur une roue dentée 86 clavetée sur un axe vertical 88, qu'on appellera "axe de remise à zéro des kilonètres", qui se termine en haut par un bouton de remise à zéro 102, et qui attaque par un pignon 89 à son extrémité inférieure un pignon 90 attaquant lui-même vne roue 91 solidaire de la came des kilomètres 65.
On voit donc comment cette came est reliée mé= cantquement à l'axe de la cloche.
D'autre part, la came des temps 65'est reliée au mouvement d'horlogerie de la manière suivante : cette came est clavetée sur un axe 110 fixé à un ressort-barillet, non visible, contenu dans la barillet 92; ce ressort est, d'un côté, fixé à l'axe intérieur 110 et, de l'autre, au barillet solidaire lui-même du bâti de l'appareil.
L'axe 110 est également solidaire d'une roue dentée 94 engrenant avec un pignon non visible sur la figure, solidaire de la roue 98 toujours en prise avec
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le pignon 99,'ae .....audR. /ùM. u,vc!Uvt-? '/'/# ..Co l . m 8 /A ea.vuc 1- /6z.j'?'
Par ailleurs, un axe vertical 100, qu'on appele- ra "axe de remise à zéro des temps" porte, à son extré- mité supérieure, un bouton de remise à zéro 101 et, à son extrémités inférieure le pignon 99.
L'axe 100 peut coulisser de bas en haut. Pour sa position basse, le pignon 99 engrène avec le pignon 97. D'autre part par 96 et une série de mobiles non visibles sur la figure le pignon 97 commande la roue d'échappe- ment d'un échappement du type connu. on voit que le ressort contenu dans le barillet 92 tend à faire tourner la came 65 dite "came des temps" dans le sens correspondant à celui des temps croissants;
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mais l'axe de cette came étant relié, par un train d'en - grenages ou de mobiles, à un échappement, le mouvement de la came est un mouvement uniforme de vitesse bien déterminée.
Si l'on passe maintenant au fonctionnement du différentiel, la came 65 dite "came des kilomètres" commande le bras 66,66a dit"bras des kilomètres" qui, comme il a été expliqué ci-dessus porte un certain nombre d'ergots. Sur ce bras, s'articule une biellette 94',
De même la came 65' entraine, en sens inverse, le "bras des temps" 66'-66'a porteur d'un certain nombre d'ergots et sur lequel s'articule la. biellette 94'a,
Les biellettes 94'et 94'a de longueurs égales, correspondant aux biellettes DF et EF de la figure 17.
Elles s'articulent entre elles par un axe F qui guide une réglette R articulée d'autre part sur un pivot vertical S aligné sur les pivots des deux bras 86-66a et 66'-66'a,
Cette réglette R est solidaire d'une rampe 53 sur laquelle appuie, comme il a été indiqué ci-dessus, un ergot 54 porté par un levier 55 mobile autour d'un axe 56, sollicité par un ressort 93, axe qui commande, grâce à un secteur denté et à un pignon non visible, l'aiguille des vitesses moyennes 85 de préférence coaxia- le à l'aiguille 23 des vitesses instantanées.
En combinant d'une part, la forme de la méri-. dienne de la cloche de l'indicateur de vitesse instan- tanée, et, d'autre part, la forme de la rampe 53, on peut réalisât telles dispositions que l'on veut pour les deux cadrans, de préférence concentriques, des vitesses instantanées et des vitesses moyennes.
En particulier, ces Cadrans peuvent être con- fondus. Dans ce cas, ils peuvent, notamment, présenter des divisions égales.
On peut encore, sans confondre les dadrans,
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les disposer de telle manière que l'on veut. Une solution souvent avantageuse est de réaliser des divisions égales pour l'indicateur instantané et des divisions iné- gales facilitant la lecture des basses vitesses pour l'indicateur de vitesse moyenne.
La remise à zéro se fait de la façon suivante : du côté de la commande des kilomètres, l'usager exerce une traction de bas en haut sur l'axe 88, en tirant sur le bouton 102. Dans ce mouvement, le pignon 86 quitte la vis sans fin 87; mais le pignon 89 reste en prise avec le pignon 90, L'usager fait alors tourner le bouton 102 dans un sens tel que la came des kilomètres tourne en sens inverse du sens des kilomètres croissants, jusqu'à ce qu'il rencontre une résistance qui annonce le retour à la position de départ.
Il renfonce ensuite le bouton 102, ce qui remet en prise le pignon 87 et la vis sans fin 86.
Du côté du mécanisme d'entrainement des temps, la remise à zéro se fait d'une manière analogue.
L'usager tire à lui l'axe 100 en agissant sur le bouton 101. Dans ce mouvement, le pignon 99 quitte le pignon 97. C'est la position indiquée en figure 18.
L'usager fait alors tourner jusqu'à refus dans le sens inverse du sens des temps cooissants, le bouton des temps. Finalement, il renfonce ce bouton, ce qui remet en prise les pignons 97 et 99. Il est clair que, tant que l'axe 100 est tiré vers le haut, il est possible, en faisant tourner le bouton 101, de faire tourner en sens croissants la oame des temps inverse du sens des temps/, en remontant le ressort du barillet 92, car, à ce moment, les pignons 97 et 99 n'étant plus en prise,toute relation est rompus entre l'axe de la came et l'échappement.
Mais, pendant ce mouvement, un mouvement in- tempestif donné à la came dans le sens des temps crois- sants, sous l'action du ressort du barillet, ne doit
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une r@us à pas être possible. Cela est empêché grâce à/rochet commandée par des Nuages non visibles sur la figure 18 et qui ne sont jamais débrayés par rapport à l'axe de la came des temps. Quand l'axe 100 est en position haute, un système de cône et de plan incliné analogue à celui qui a faitl'objet du brevet belge n 347.634 déjà cité détermine l'intervention d'un cliquet qui empêche la roue à rochet de tourner dans le mauvais sens.
Quand l'usager renfonce le bouton 101 et l'axe 100, ce cliquet est automatiquement libéré et la came des temps peut continuer à tourner sous l'action de son ressort-barillet et le contrôle de l'échappement. on a représenté en 109 la lunette de l'appa¯ reil, lunette qui sort à la fixat:i.on sur le tablier, et en 109' le verre.
Il est bien entendu que des modifications di- verses peuvent être apportées à l'appareil sans sortir du cadre de la présente invention.
En particulier l'axe 1 pourrait entrainer un aimant au lieu d'entraîner une cloche contenant des billes, cet aimant agirait alors comme dans les indicateurs de vitesse magnétiques de types connus pour entrainer un disque ou un cylindre entrainant une aiguille directement ou non. Cela ne changerait pas le reste de l'appareil.
D'autre part, on peut concevoir , à titre de variantes des modifications notables pour les tota- lisateurs. EN particulier, le totalisateur journalier pourrait être à cadran et aiguille. De même, sa remise à zéro peut se faire par un flexible, comme dans divers appareils connus.
Enfin, le différentiel pourrait être d'un type différent de celui qui a été décrit ci-dessus et ontamment être d'un type ,connu, .par exemple à engre- nages.
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Dans ce cas, chaque came commande chaque planétaire dans les mêmes conditions qu'elle commandait précédemment chaque bras du différentiel articulé.
REVENDICATIONS
Ayant ainsi décrit notre invention et nous réservant d'y apporter tous perfectionnements ou modifications qui,nous paraitraient nécessaires, nous revendi- quons comme notre propriété exlusive et privative :
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" 1-. Indiçateur de vitessp4 combiné caractérisé par le fait qu'il est constitué par la superposition dans un même boîtier et, dans un ordre quelconque d'un indicateur de vitesse instantanée, d'un indicateur de vi tesse moyenne constitué de préférence par un différentiel articulé à mouvements logarithmiques et du'mouvement d'hor logerie commandant l'indicateur de vitesse moyenne, les indications de vitesse moyenne et instantanée apparaissant côte à côte à la partie supérieure du boitier, par exemple au moyen de deux aiguilles coaxiales.
2- Indicateur de vitesses suivant 1 caractérisé par le fait que les trois éléments (indicateur de vitesse instantanée, indiaateur de vitesse moyenne et mouvement d'horlogerie) sont montés séparément et réunis par des entretoises venant se fixer au fond du boîtier.
3- Indicateur de vitesse instantanée, en par-
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ticulier pour l'indicateur de vitesse suivant 1 dans lequel l'arbre dont on veut mesurer la vitesse entraine des masses maintenues par une cage montée sur l'arbre et s'appuyant, sous l'influene des forces centrifugee, sur une surface de révolution coa- xiale à l'arbre tournant, caractérisé par le fait que l'un des éléments, surface ou cage étant fixe dans le sens longitudinal de l'arbre, l'autre élément qui peut se mouvbir dans le sens longitudinal de l'arbre est équilibré par un contrepoids tournant autour de l'axe commandant la rotation de l'organe indicatenr de vitesse instantanée à l'encontre de l'action d'un organe antagoniste.
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gear indicator.
In the automobile, it is more and more interesting to know at all times, not only the instantaneous speed, but also the average speed. The present invention relates to an apparatus which groups together, with a small footprint, a reduced cost price and excellent precision, mechanical assemblies capable of controlling, on the one hand, an indicator member, preferably a needle, marking, at any time. , instantaneous speed, and an indicator member, placed next to the preceding one, and giving the average speed.
In addition, depending on use, a general totalizer and a partial totalizer may be placed next to the speed indicators $ More particularly, the speed indicator according to the invention consists of the superposition in any order of a average speedometer ,,
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the clockwork movement controlling it and an instantaneous speedometer.
It is thus possible to use on the apron of the car for the double indicating device proper (that is to say most often the needles and the dial) and behind the apron for the mechanism, a transverse dimension. minimum. The in-depth dimensions are not exaggerated, moreover, thanks to the very flattened device (in this case an articulated differential) preferably used as an average speed indicator.
In the case which has been shown, the bstantaneous speed indicator is of a centrifugal type which was the subject of the patent filed in Belgium by one of the authors under number 368,979. what modifications will be expected if the instantaneous indicator were of a different type will be indicated below.
The average speed indicator is of the loga type. rithmic and has already been the subject of a Belgian patent filed, 'by the two authors under the n 347,634 while its cam drive was the subject of their Belgian patent 571,168
An embodiment of the invention and of the elements which constitute the combined indicator have been described below, with certain modifications or improvements which may be made to them in order to adapt them to said combined indicator.
It is obvious that the speedometer object of the invention and its elements are not exclusively intended for use in automobiles. They can be used for all industrial applications, and in particular, to measure the average or instantaneous flow velocity of a fluid.
To the attached drawings given as an example:
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FIG. 1 is an overall view, in elevation, of a complete apparatus intended for the automobile, comprising an instantaneous indicator combined with an average speed indicator and with the controlling clock movement. this last.
Figure 2 is an elevational view of the indi-
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éokém + ± naéÉ speed cator àees lequ6l surface oe-b 19-i, bell shape forming element I of figure 1.
Figure 3 is a section taken along line A-B of Figure 2.
Figure 4 shows the apparatus of Figure 2 viewed from the top with the indicator dial removed.
FIG. 5 represents the bell of FIG. 2 and its method of fixing on the main shaft.
Figure 6 is a detail view showing the main shaft of Figure 2.
FIG. 7 represents an embodiment of the cage containing the balls of FIG. 2.
FIG. 8 represents an embodiment of the counterweight of the indicator of FIG. 2.
FIG. 9 represents an embodiment of the main plate of FIG. 2.
Fig. 10 is an explanatory diagram intended to show the role of the balancing counterweight of Fig. 8 and to explain its calculation.
Figure 11 schematically represents the articulated differential forming the mechanism of the average speed indicator
Figure 12 shows one of the cams controlling the differential.
Figures 13 and 14 show the two faces of a variant of this cam and
FIG. 15 represents this variant in section.
Figure 16 shows a detail of a mode
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preferred embodiment of the articulated differential, the assembly of which is shown in FIG. 17.
Finally, FIG. 18 shows in longitudinal section the whole of the indicator combined in its practical embodiment with its clockwork movement, the cams controlled by the latter and by the wheels, the differential giving the average speed and the device to bell giving instantaneous speed.
In Figure 1, schematically shows the method of mounting the combined device according to the invention, this device comprises the plates 76, 77, 78 and 79 joined by spacers such as 80, 81, 82 and delimiting the elements of.?. the apparatus which are the instantaneous speed indicator I, the mechanism / of the average speed indicator consisting, preferably, of the logarithmic differential described below and the clockwork movement H controlling the latter, the two hands or other indicator members obviously appear above plate 76.
The three elements H, O, 1 are mounted, preferably, separately.
On the other hand, the spacers 80 may end with protrusions 80a which alone are in contrast with the bottom of the housing 75 to avoid any deformation of the housing which is harmful to the proper functioning of the apparatus.
Of course, the order of superposition of the elements H, O, I is not necessarily that which has been shown and can be modified at will.
We will now successively describe the
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forms of execioyréfêréa5 of each of the three elements forming the combined indicator, before indicating the detail of their assembly.
The instantaneous speed indicator I is constituted (figures 2 to 10) by a device controlled by the movement of the vehicle and comprising a shaft which
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drives masses, for example balls, which, under the action of centrifugal forces, rest on a surface of revolution coaxial with the rotating shaft; these masses are made to remain in a plane perpendicular to the axis of rotation, for example by means of a cage of suitable shape, mounted on the rotating shaft which serves at the same time to drive them; one or the other, of the surface or of the cage, is fixed in the longitudinal direction of the shaft; that of these organs which is not fixed is balanced by a counterweight.
It can move in the longitudi- nal direction of the rotating shaft against the action of an antagonistic member which, preferably, gives a certain reaction when the speed of rotation is zero; the surface director is chosen so that the relative displacement of the surface and of the cage obeys a law determined as a function of the speed, and so that the law of reaction of the antagonist organ as a function of the speed is also determined.
The initial reaction of the antagonist organ (the initial tension which is a spring), aims to ensure with certainty the return to zero of the indicator needle.
The instantaneous speed indicator device (FIG. 2) comprises the shaft 1 rotating in the bearing 2, this shaft being able to be controlled in any suitable manner, for example by the wheel of the vehicle whose speed is to be measured. This shaft bears the coloes # reduced to four branches, the inner surface of each of these branches forming part of a surface of revolution having the same axis as the rotating shaft. We will indicate later how this surface is determined. On the other hand, the shaft 1 carries, keyed on it, the cage 4 which is used to drive the balls 5. The cage 4 can move - longitudinally on the shaft 1. It has four radial branches 4. '' each serving for training and
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guiding a ball 5.
Each of the branches has the same plane of symmetry as each of the branches of the bell 3, so that each ball is constantly maintained applied by the centrifugal force on the interior surface of said branch. The cage 4 ends with a grooved ring 6; the counterweight 11, mounted so as to oscillate around the axis 8 of the pivots 9a, 8b carries an arm provided with a lug 10 which penetrates into the groove of the ring 6. The axis 8 of the counterweight carries a toothed sector 19 , keyed on it, engaged with the pinion 20, keyed on the shaft 21 of the needle 23 movable in front of the dial 24. The axis 21 is pivotally mounted in the face 22 of the housing.
The opposing spiral spring 27 is fixed on the axis 21 by one of its ends at 27 'and by the other of its ends on a stud 27 "fixed on the dial of the apparatus (see figure 4). .
The operation of the device is as follows:
When the shaft 1 turns, the centrifugal forces apply each of the balls 5 to the corresponding surface element 26 This centrifugal force F, which is applied to the center of gravity G of this ball (figure 3) can be decomposed. in two directions passing through the center of gravity G and respectively through the points of contact C1 C2 of said ball with the cage 4 and the surface 26. The force F2 is balanced by the reaction of the surface 26; the force F1, parallel to the rotating shaft, tends to drive the ball to the right.
The forces such as F1 exerted on the cage by the four balls will therefore have the effect of pushing the cage 4 to the right. In this movement of the cage 4, the arm 9 communicates a rotational movement to the counterweight, ausector 19, to the pinion 20 and to the needle 23, against the reaction of the spring 27. At each speed of rotation, 11 will therefore correspond to a position. balance of the entire device and, consequently,
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a well-determined positi on of the needle on the dial.
The shape of the surface 26 may be xxxxxxxx so as to achieve certain conditions: a) it will be advantageous to create on the axis of the needle a torque substantially proportional to the speed; this condition will make it possible to have a much greater precision than in devices generally constructed to date, in which the useful torques produced are approximately proportional to the square of the speed; b) it will be advantageous to have an interesting law of movement of the needle on the dial, for example a movement which is a linear function of the speed, so as to be able to graduate said dial in equal divisions; c) it will be advantageous to give the spring an "initial tension" so as to ensure the return of the needle to its starting position.
Preferably, the antagonist spring will be a spiral spring; in particular, it will advantageously be a planar spiral with a cylindrical section or with a rectangular section, the large side of the rectangle being parallel to the axis and the turns being contiguous.
Such a spring gives a torque which is substantially proportional to its torsion.
Condition b) above could be replaced, in certain cases, by another corresponding better to the use to be made of the apparatus. We could, for example, propose to have larger displacements. of the needle for speeds of a certain order of magnitude.
The object of the counterweight is to constantly balance the weight of the moving equipment longitudinally in the direction of the rotating shaft for all positions of the apparatus; this is a necessary condition for the device to always give comparable indications
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to themselves, whatever its position in space.
But it will also have the effect of compensating for shocks the action of centrifugal force in bends.
The purpose of the counterweight is not only the balancing of the action of gravity or the centrifugal force on all the balls and the ball cage, it also plays an important role in the needle stability and is, therefore, designed both to balance gravity, as well as the detrimental effects of inertia due, for example, to bends and to increase the stability of the needle. needle, thanks to its great moment of inertia. It is advantageous, all other things being equal, to give the entire crew of which the counterweight is a part a large moment of inertia so as to increase the stability of the needle.
Furthermore, the bell is also given a sufficient moment of inertia to contribute, in another way, to the stability of the needle; but these two distinct xxxxxxx must complement each other.
In FIG. 10, for convenience of explanation, the shaft 1 has been assumed to be vertical and the axis e of the counterweight has been called o, M the pin 10. The counterweight is made so that the) The points P 0 M are in a straight line;
2) The relation P1 x pM = P2 x OP in which P1 designates the weight of the moving assembly comprising the balls, the cage and the grooved ring and P2 the weight of the counterweight is achieved Under these conditions, the balancing rigorous of mobile by the counterweight is reelized, for all the positions of the cage, along the shaft 1.
If we lower the perpendiculars PI and MK on the horizontal from point 0, we have in fact:
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4P 1 - Pi I! "',!," "' = - .." "'fI! II- - .8M ÔK: P2 and therefore t, O1XP21 = O0 KXP1
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which shows that the moments, with respect to 0, of the weight P1 of the moving unit applied at M and of the weight P2 of the counterweight are balanced.
In addition, the parasitic inertia effects will be very appreciably compensated for, if the counterweight also meets the condition which will be defined. We consider the solid (S) formed by the counterweight and by a mass placed in M and equal to the mass of the assembly: balls and ball cage.
The counterweight must be such that the section of the ellipsoid of inertia of the solid (S) by the plane of the figure is a circle, This condition will be, in particular realized if the weight or counterweight is equal to that of the ball and ball cage assembly and if there are two other equal weights integral with the counterweight at the ends of a diameter equal and perpendicular to pM.
The shaft 1 has a worm 12 (Figure 3) in rammed earth with the pinion 13 keyed on the shaft 14. This shaft 14 has a thread 15 (Figure 2) in engagement with the toothed pinion 16 keyed on a inner shaft 18. This shaft controls, in a known manner, two totalizers, one daily 33, the other general 34 (FIG. 4). The axis 18 passes inside the discs of the partial totalizer, shown on the left in FIG. 4 and drives the outer disc to the left of this totalizer. The axis 18 controls, on the other hand, on the right, a general totalizer, in a known manner. Ultimately, the single endless screw 15 is sufficient to control two totalizers. The reset is carried out using known devices.
However, the following device disengages the trip odometer when the vehicle is in reverse. A spring, not shown, supports a fiber shoe on the first disc, on the left, of the partial totalizers. The resulting resistance
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forces, when reversing, the shoes 16 '(figure 4) to move away from each otherµ The steel shaft 1 is connected to the bell obtained, by die-casting, the 4 long a flange / preferably fluted, the axis being introduced into the mold.
The shaft whose speed is to be measured drives the shaft 1 which has for this purpose the mortise 43 (fig. 6). It presents the endless screw 12 which is used to drive the totalisateurs.la groove 37 in which slides a lug carried by the ball cage. Part 41 is cylindrical.
The entire shaft will advantageously be obtained by turning a part having the diameter of the disc 42; the groove 37 will be formed with a milling cutter.
The ball cage (FIG. 7) which has the inclined bearing surfaces 44 for the balls will preferably be obtained by die casting.
FIG. 8 shows the assembly of the counterweight 4 provided with the pivots Sa and 8b and the arm 9 terminated by the egot 10. This assembly will preferably be obtained by molding, followed by grips for the axes.
FIG. 9 shows the whole of the large stage of the instrument, preferably obtained by die-casting.
The average speed indicator represented by 0 in FIG. 1 is of the logarithmic type. The principle is as follows: the shaft 1, driven by the movement of the car, ensures, apart from the control / indicator I, that of a cam by means of suitable gears, this cam communicating a movement proportional to the logarithm of the distance traveled by the vehicle to the first mobile of a differential. On the other hand, the second mobile of this differential experiences, under the action of the clockwork movement H, displacements proportional to the logarithm of the time elapsed since the origin.
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The differential realizes, by a third moving body, a movement proportional to the difference t log, u - log.t, u being the path traveled and t the time elapsed, since the origin, that is to say since the reset zero of the mechanism of spaces and the mechanism of time.
However, this difference is proportional to log. u, that is, to the logarithm of the average speed. From then on, it is possible, thanks to an appropriate transmission, to indicate on a dial the average speed used, and this whatever the planned graduation mode, provided that a transformation cam corresponding to the chosen graduation is used. .
In the apparatus shown, the differential is an articulated system, and more particularly an articulated quadrilateral.
Figure 11 shows the principle.
Points D and E move respectively on circles 51 and 51a, with the same center S, with the same radius, and whose projections are therefore merged in FIG. 11, which is a plan view. These displacements are done in the direction of the opposite arrows fi for D and f2 for E.
In D and E, are articulated equal connecting rods DF and EF. The apex F is ssceptible to slide in the groove R of a rule 52 articulated on an axis projected at the center S of the superimposed circles.
It is obvious that the line SF is continuously the bisector of the angle DSE and that if Do and Eo are the starting positions of D and E, the angular displacement of SF is equal to the half-difference of the angles Do SD and E. SE.,
These latter angles receiving the values respectively proportional to the displacements of D and E, that is to say to the logarithm of the space traveled by the vehicle and to the logarithm of the elapsed time, the axis of
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the strip 52 will give, by its direction, an indication of the average speed, capable of being used in any way.
A particularly interesting translation xxxxxxxx of the indications given by the movement of the slider is shown in figure 11: the slider 52 comes in one piece, for example by cutting or die-stamping, with a ramp 53 playing the role of a cam , on which presses, under the influence of a spring not shown, a lug 54, carried by a lever 55, movable around an axis 56, on which a toothed sector 57 is keyed.
This sector meshes with a pinion 58 of axis 59, integral with a needle 60 movable in front of a dial 81.
The divisions of this dial, which indicates the average speeds achieved, can be fixed a priori, at least within certain limits, and the profile of the ramp 53 is established accordingly.
It is clear that the hand 60 can be replaced by any other suitable indicator system such as a graduated drum, a movable dial in front of a fixed mark or any other device, with movable balls for example, which modern watchmaking uses.
The realization of logarithmic displacements for the arms SD and SE securing the mobiles D and E to follow the circular path materialized in the figure by the circles 51,51a, is obtained using cams, which are designed to preference according to the principles which were the subject of the patent obtained in Belgium by the two authors under the n ° 371.168.
It is important to note that, regardless of the device used, turn to perform the different log. u - log.t the realization of the logarithmic function presents quite particular difficulties .. if one wants, at the same time, to obtain a great precision, a small size, an extended field of measurement. In
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in addition, only a small number of organs should be used.
One could, to achieve the logarithmic displacement of an arm such as SD, use a cam such as 63, of axis 62. (FIG. 12). According to this figure, the arm SD moves in the direction of arrow f1 if the cam 63, which pushes it in D thanks to its escarpot groove 64, turns in the direction of arrow f3, such a device can be used in some cases. However, it has drawbacks: in fact a cam such as the cam 63 of FIG. 12 can only give the cursor D a linear displacement at most equal to the tailgate of the cam 63 itself, and even this is a maximum. which can hardly, practically, be reached.
However, for good precision, the logarithmic scale used must be as large as possible. To fix the ideas, we will suppose, for example, and of course without this assumption being in any way limiting that the unit of path traveled is worth 18 kilometers, and that the logarithmic scale chosen is such that the angular displacement of the base OD , when the distance traveled varies from one unit to ten units is 60.
The problem is not yet fully determined. It will, for example, be advantageous to obtain the indication of the average speed as soon as 0.4 units or 7 km 200 has been traveled, sufficient time having, on the other hand, elapsed.
Finally, it will be stated, for example, that the apparatus must be able to operate, without resetting, on the space side, between 0.4 units and 30 units, that is to say between 7 km 200 and 54n km.
A complete study of the question then gives the following results: 1a) The total angular displacement of the arm OD is then very large, and of the order of 160 degrees.
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2) This movement is very fast at the beginning, very slow later.
3) Two successive threads of a snail cam are very close towards the end of the stroke.
With a cam similar to that of FIG. 12, it is quite impossible to obtain displacements of this kind for the arm OD, all the more so since, practically, the radius of the cam 63 must be relatively low, because the housing of the device, for the automobile, must be of a reduced diameter. There is an advantage in not exceeding, at least for passenger cars, the standard diameter of 80 millimeters. It is therefore necessary to use much more sophisticated cams.
The aforementioned Belgian patent No. 371,168 describes cams with multiple branches capable of intersecting each other, these cams being successively attractive and repellent.
It also shows the use of cams with prior planes, the arm such as SD in FIG. 12 bearing a certain number of lugs, attacked by the cam, one by one of its faces, the other by the other. .
It should be added that these various lugs can also be attacked on the same face by ramps situated in different planes, the lugs then being of unequal lengths.
A particularly simple form of cam is indicated by Figures 13 and 14, Figure 13 showing a face which can be considered as anterior and the butt 14 the posterior face assumed to be seen through transparency.
The cam 65, which will be assumed to be the one which controls the arm of the spaces, rotates around an axis 65, in the direction of the arrow F when the spaces increase.
The anterior face presents ramps R1, E2, R3 which act by pushing them back on the lugs E1, E2, E3 carried by an arm 66 having two planes 66a and 66b parallel to the faces of the cam 65 (FIG. 15). action
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of R1 on E1 pe ends only when the action of R2 on E2 has started and the latter only ends as soon as the action of R3 on E3 has started.
The second face, shown in plan in FIG. 14, has an attractive ramp R4 for the lug E4 carried by the plane 66b of the cam 65 (FIG. 15).
A series of three pulses - this number can of course be modified if necessary - therefore determines the first, rapid part of the movement of the arm; the end of the race is obtained by the action of the attractive ramp R4. The shape of the different ramps is such that any discontinuity in the movement is avoided: in other words, one ramp does not stop acting until the next one has started its action.
When the lug E4 reaches the end of its travel, at point 65 of figure 14, which represents the cam of the spaces, it falls back under the influence of a spring not shown and which always tends to oppose the rotation of the arm, on point 68 (figure 14) of the previous turn.
So if the car continues to roll, exceeding the number of kilometers for which the device is intended, - in the example chosen, 540 kilometers - the cam continues to rotate, without danger for the mechanism - and that without any system clutch.
Regarding the cam intended to drive the second arm of the differential, cam driven by the clockwork movement, it derives from dismal principles, but has, at the end of the stroke, a sufficient stop to stop the movement without fatigue for the parts. .
Here again, a limit switch release system is not necessary, thanks to this arrangement,
The present invention further provides, with regard to the cams, measures taken to obtain a result the interest of which may escape due to
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at first glance but is actually of high commercial interest.
It is essential that when the user - in particular in the case of application to the automobile - has reset the average speed indicator device to zero, (by acting on the control members whose description is given further), the average speed marked by the device is sufficiently low, and for example, less than 10 kilometers. It is obvious that the average velocity is indeterminate at this moment, since, e in the quotient -, the numerator and the denominator t are both zero and their logarithms infinite.
However, the user would hardly understand this indeterminacy. According to the present invention, it is possible, thanks to the multiple ramps of the cams, to obtain a low average distance indication at the start, for example, the unit of space traveled being 30 kilometers; the time unit 30 minutes, the average speed unit will be 60 km per hour.
Under these conditions, we arrange that after reset, the arm of the kilometers, in the differenti
1 tiel is in the position corresponding to -
100 units or 0 km 300; the arm of the times at the corresponding point
1 laying at- unit, ie 3 minutes. Average speed
10 indicated before departure will therefore be 6 kilometers per hour, a speed sufficiently low so that it can merge more or less on the graduation with zero, which seems normal to the user. Results of this kind would be almost impossible to obtain, except big complications, with cams other than glues which are envisaged according to the present intention, because they suppose the possibility of imprinting on the members of the differential speed extremely varied.
Another detail provision also provided, by the shape of the cams, is the following: an artificial advance, of the order of 1 kilometer, by
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example, and to be determined in each particular case, is given to the kilometers cam, so as to compensate for the play which may possibly distort, by reducing it, the indication of the average starting speed.
If, for example, the cam controlled by the movement of the spaces, must turn 50 degrees per unit, an artificial advance of 1 to 2 degrees could be given to compensate for the clearances. To do this, it suffices to shift by the same amount the datum intended to stop the cam during its notation in the opposite direction for resetting. Additionally, the number of degrees the kilometer cam must rotate for a one-unit increase on the gap cam - for example, 30 km is critical.
If this number of degrees is too low, the shapes of the ramps are too steep at the start of the race, which does not allow the device to be just before a large enough number of kilometers, and exposes it to jams. If, on the contrary, this number of degrees is too large, the number of turns, for a given maximum stroke, 540 kilometers, for example, becomes too large, which gives turns that are too close together and practically inadmissible.
In practice, for average speed indicators intended for passenger cars with a diameter of the order of 80 millimeters, it will generally be advantageous to admit from 1 to 5 degrees per kilometer traveled for the cam Are kilometers, the precise determination establishes a specific case and allows to derive from the apparatus its maximum field of application
With regard to times, and under the same conditions, the rotation in degrees of the cam controlled by the clock movement will generally be from 1 to 5 degrees per minute elapsed, the precise determination still being a specific case here.
Figure 11 is only a schematic representation of the differential considered as an articulated quadrilateral SDFE In reality the arms of the differential
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corresponding to the SD and S arms @ have as shown in fig.
15, the form of stirrups with two parallel plane faces.
Figure 16 shows in plan, one of these brackets 66, pierced with a hole 68 for the passage of the axis 67 of Figure 15, and bearing the pins E1, E2, E3. The caliper 66a rotates freely on this axis 67.
The arm controlled by the clockwork movement is established in a similar manner.
The arms, in the form of stirrups with flat faces, are preferably obtained by cutting and folding.
The real aspect of the differential, seen from above, is therefore represented by FIG. 17 where the notations are the same as in FIG. II and which it is therefore unnecessary to describe in detail again.
The articulation axes D and E, located at an equal distance from the axis S, are carried by the arms or stirrups 66 and 664 with two flat faces each, bearing @hacane a certain number of lugs not shown controlled by cams not shown.
The figure shows, in detail, the whole of the apparatus (of which FIG. 1 is only a diagram) to make it possible to understand the connections of the elements of said apparatus.
The axis 1 controlled by the movement of the car drives the bell 3, in turn driving the cage 4 via the balls 5. The movement of this cage is transmitted, as explained at the beginning of this description. , to needle 23 at the top of the device:
On the other hand, as we have also seen, the axis of the bell drives, thanks to a worm 12, not visible in FIG. 1, an axis 14 which, in turn, by means of a worm and toothed wheel system drives the general totalizer 33 and the daily totalizer 34, fitted
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a button 32 for resetting it.
On the other hand, the connection between the instantaneous speed indicator and the average speed indicator is carried out as follows: an axis internal to the totalisers and consequently, driven by the worm 12 and the shaft 1, carries at its end a worm 97 acting on a toothed wheel 86 keyed on a vertical axis 88, which will be called "kiloneter reset axis", which ends at the top with a reset button 102, and which attacks by a pinion 89 at its lower end a pinion 90 itself attacking a wheel 91 integral with the kilometer cam 65.
We can therefore see how this cam is linked m = cantquement to the axis of the bell.
On the other hand, the time cam 65 ′ is connected to the timepiece movement in the following manner: this cam is keyed on a pin 110 fixed to a barrel spring, not visible, contained in the barrel 92; this spring is, on one side, fixed to the internal axis 110 and, on the other, to the barrel itself integral with the frame of the apparatus.
The axis 110 is also integral with a toothed wheel 94 meshing with a pinion not visible in the figure, integral with the wheel 98 still engaged with
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the pinion 99, 'ae ..... audR. / ùM. u, vc! Uvt-? '/'/# ..Collar . m 8 / A ea.vuc 1- /6z.j '?'
Furthermore, a vertical axis 100, which will be called the “time reset axis” carries, at its upper end, a reset button 101 and, at its lower end, the pinion 99.
The axis 100 can slide from bottom to top. For its low position, the pinion 99 meshes with the pinion 97. On the other hand by 96 and a series of wheels not visible in the figure, the pinion 97 controls the escapement wheel of an escapement of the known type. it can be seen that the spring contained in the barrel 92 tends to cause the cam 65 called "time cam" to rotate in the direction corresponding to that of the increasing times;
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but the axis of this cam being connected, by a train of gears or of moving parts, to an escapement, the movement of the cam is a uniform movement of well-determined speed.
If we now move on to the operation of the differential, the so-called "kilometer cam" cam 65 controls the arm 66,66a called the "kilometer arm" which, as explained above bears a certain number of lugs. On this arm, a link 94 'is articulated,
Likewise, the cam 65 'drives, in the opposite direction, the "time arm" 66'-66'a carrying a certain number of lugs and on which is articulated. link 94'a,
The rods 94 'and 94' a of equal lengths, corresponding to the rods DF and EF in FIG. 17.
They are articulated to each other by an axis F which guides a slide R articulated on the other hand on a vertical pivot S aligned with the pivots of the two arms 86-66a and 66'-66'a,
This strip R is integral with a ramp 53 on which, as indicated above, rests a lug 54 carried by a lever 55 movable around an axis 56, biased by a spring 93, which axis controls, thanks to with a toothed sector and a non-visible pinion, the medium speed hand 85 preferably coaxial with the needle 23 of the instantaneous speeds.
By combining on the one hand, the shape of the meri-. dienne of the bell of the instantaneous speed indicator, and, on the other hand, the shape of the ramp 53, one can realize such arrangements as one wishes for the two dials, preferably concentric, of the instantaneous speeds and average speeds.
In particular, these Dials can be confused. In this case, they may, in particular, have equal divisions.
We can still, without confusing the dadrans,
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arrange them in any way you want. An often advantageous solution is to produce equal divisions for the instantaneous indicator and unequal divisions facilitating the reading of low speeds for the average speed indicator.
The reset is done as follows: on the side of the kilometers control, the user exerts a traction from the bottom up on the axis 88, by pulling on the button 102. In this movement, the pinion 86 leaves the worm 87; but the pinion 89 remains in engagement with the pinion 90, the user then turns the knob 102 in a direction such that the kilometers cam turns in the opposite direction of the direction of increasing kilometers, until it meets resistance which announces the return to the starting position.
It then pushes the button 102 back, which re-engages the pinion 87 and the worm 86.
On the side of the time training mechanism, resetting is done in a similar manner.
The user pulls the axis 100 towards him by acting on the button 101. In this movement, the pinion 99 leaves the pinion 97. This is the position indicated in figure 18.
The user then turns the time button until refusal in the opposite direction to the direction of the cooissants times. Finally, he pushes this button back, which re-engages the pinions 97 and 99. It is clear that, as long as the axle 100 is pulled upwards, it is possible, by turning the button 101, to make the pinions turn in increasing direction the oame of time opposite to the direction of time /, by winding the spring of the barrel 92, because, at this moment, the pinions 97 and 99 are no longer in engagement, any relation is broken between the axis of the cam and the exhaust.
But, during this movement, an untimely movement given to the cam in the direction of increasing times, under the action of the spring of the barrel, must not
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a success not to be possible. This is prevented by the ratchet controlled by Clouds not visible in FIG. 18 and which are never disengaged from the axis of the time cam. When the axle 100 is in the high position, a system of cone and inclined plane similar to that which was the subject of Belgian patent no.347.634 already cited determines the intervention of a pawl which prevents the ratchet wheel from turning in the wrong way.
When the user pushes the button 101 and the axis 100 back, this pawl is automatically released and the time cam can continue to rotate under the action of its barrel spring and the exhaust control. the bezel of the device is represented in 109, which comes out at the fixat: i.on on the apron, and in 109 'the glass.
Of course, various modifications can be made to the apparatus without departing from the scope of the present invention.
In particular, the axis 1 could drive a magnet instead of driving a bell containing balls, this magnet would then act as in the magnetic speed indicators of known types to drive a disc or a cylinder driving a needle directly or not. It would not change the rest of the device.
On the other hand, it is possible to conceive, by way of variants, of notable modifications for the totalisers. In particular, the daily totalizer could have a dial and a needle. Likewise, it can be reset to zero by a flexible hose, as in various known devices.
Finally, the differential could be of a type different from that which has been described above and should be of a known type, for example with gears.
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In this case, each cam controls each sun gear under the same conditions as it previously controlled each arm of the articulated differential.
CLAIMS
Having thus described our invention and reserving the right to make any improvements or modifications which we consider necessary, we claim as our exclusive and private property:
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"1-. Combined p4 speed indicator characterized by the fact that it is constituted by the superposition in the same case and, in any order of an instantaneous speed indicator, of an average speed indicator preferably consisting of an articulated differential with logarithmic movements and the clockwork movement controlling the average speed indicator, the average and instantaneous speed indications appearing side by side at the upper part of the case, for example by means of two coaxial hands.
2- Speed indicator according to 1 characterized by the fact that the three elements (instantaneous speed indicator, average speed indicator and clockwork movement) are mounted separately and joined together by spacers which are fixed to the bottom of the case.
3- Instantaneous speed indicator, in par-
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particular for the following speedometer 1 in which the shaft whose speed is to be measured drives masses held by a cage mounted on the shaft and resting, under the influence of centrifugal forces, on a surface of revolution coaxial with the rotating shaft, characterized in that one of the elements, surface or cage being fixed in the longitudinal direction of the shaft, the other element which can move in the longitudinal direction of the shaft is balanced by a counterweight rotating around the axis controlling the rotation of the instantaneous speed indicator member against the action of an opposing member.
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