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MECANISME D'ACTIONNEMENT POUR INSTRUMENTS ET APPAREILS INDICATEURS.
Cette invention se rapporte aux instruments et aux appareils indicateurs et en particulier aux variétés sensibles dans lesquelles il est désirable de réduire à un minimum absolu les frottements et les autres facteurs représentant le travail qui doit être effectué par l'élément d'actionnement pour transmettre le mouvement au dispositif indicateur.
L'invention concerne plus particulièrement un mécanisme utilisable pour transmettre un pareil mouvement de l'élément d'actionnement sensible à l'aiguille ou à l'organe indicateur.
Un but de l'invention est de permettre la réalisation d'un mécanisme de transmission capable de remplir la double fonction de transmettre directement n'importe quel mouvement causé par des impulsions mêmes infinitésimales et d'empêcher tout jeu ou effet réactif dans le mécanisme indicateur ou bien toute friction par frôlement, contact ou frottement.
Pour la facilité de la compréhension de la nature et des mérites de l'invention, elle est décrite ci-après en regard des dessins annexés qui en représentent, à titre d'application logique, un mode de réalisation constituant un instrument réagissant à la pression et du type ultrasensible.
La figure 1 est une vue en plan du cadran indicateur de cet instrument.
La figure 2 est une vue en coupe verticale transversale par la ligne 2-2 en figure 4.
La figure 3 est une vue en coupe par la ligne brisée 3-3 en figure 4.
La figure 4 est une vue en coupe verticale par la ligne 4-4 en figure 3 c'est-à-dire faite à travers le boitier de l'instrument, cette vue montrant en élévation les organes intérieurs assurant le fonctionnement.
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La figure 5 est une vue en perspective de détail partielle montrant la relation existant entre le levier d'actionnement et les organes com- mandant ce levier.
La figure 6 est une vue en perspective partielle similaire d'une variante du levier d'actionnement.
Comme représenté, suivant le mode de réalisation dont il s'agit ici, l'instrument comprend un boîtier cylindrique 10 en métal dont la paroi de fond 11 est munie d'un orifice central 12. A l'intérieur du boitier 10 se trouve une plaque de base circulaire 13 dans laquelle se trouve une portée centrale à rubis 14 introduite dedans par l'orifice 12. Au-dessus de cette plaque de base 13 se dressent des montants 15 fixés à elle et épousant sans serrage la capacité du boîtier.
Sur les sommets de ces montants 15 s'appuie un plateau 16 formant couvercle pourvu d'un orifice central 17, Sur la face supérieure de ce couvercle 16 est monté un anneau 18 sur lequel est appliquée à son tour une plaque de verre 19 maintenue en place par une bride 20 solidaire ci$un anneau de retenue 21 pourvu d'un taraudage en prise avec un filetage taillé sur le bord supérieur externe du boîtier 10 comme le montrent les figures 2 et 4. Cette plaque de verre 19 est pourvue d'un orifice central dans lequel est montée une portée à rubis 22 surmontant l'orifice 17 du couvercle 16.
Dans 1'espace compris entre la plaque de verre 19 et le couvercle 16 est montée une aiguille indicatrice 23 reliée à un arbre vertical 24 qui pivote par ses extrémités supérieure et inférieure dans les portées 22 et 14 formées par des rubis avec un minimum de frottement. La face supérieure du couvercle 16 est munie de repères 25 formant une graduation qui sont visibles à travers la plaque de verre 19 et que balaye l'aiguille quand l'arbre 24 tourne sur ses portées.
D'après l'exemple de réalisation représenté, le dispositif réagit aux changements de pression. Deux groupes de capsules ou soufflets 26 réagissant à la pression et disposés à l'opposé l'un de l'autre sont supportés par les montants 15 et étudiés de manière à pouvoir, par suite de leur dilatation et de leur contraction sous l'effet des changements de pression déplacer horizontalement des tiges 27, Ces soufflets 26 sont montés comme représenté par la figure 4 à des niveaux légèrement différents, de sorte que les tiges 27 se meuvent horizontalement dans des plans situés à des niveaux différents.
Sur l'extrémité de chacune des tiges 27 est montée une plaque ou baguette de flexion plane 28 creusée d'une encoche profonde 29 et coupée d'une fente 30 à celle des extrémités de cette encoche qui est la plus éloignée de la tige 27, Une plaque plane 31 formant levier est montée verticalement dans le boîtier 10 tout près de l'arbre 24 et parallèlement à lui. Cette plaque 31 est fixée sur le côté opposé de l'encoche 29 de la baguette de flexion 28 (comme le montre la figure 5) de sorte que quand les tiges 27 se meuvent horizontalement vers l'arrière et vers l'avant elles inclinent ou font osciller le levier 31 autour d'un axe théorique placé entre les baguettes 28.
On voit donc que ce levier fait office de levier flottant puisqu'il n'est . fixé à aucun axe de pivotement fixe. Il est évident que les plaques ou baguettes de flexion 28 et le levier 31 peuvent être établis en une seule pièce.
Aux extrémités opposées de la plaque 31 ses extrémités 32 sont rabattues à angle droit par rapport à sa partie principale formant corps. Sur ces extrémités sont assujetties les extrémités de ressorts flexibles 33 qui s'étendent vers l'extérieur à partir du même côté des extrémités de la plaque 31 comme le montre la figure 4. Aux extrémités de ces ressorts 33 sont reliées les extrémités d'organes filiformes tels que des fils métalliques ou des cordonnets ou filaments flexibles 34 qui sont enroulés autour de tambours 35 fixés à l'arbre 24 près de ses extrémités opposées. Les autres extrémités de ces fils ou cordonnets 34 sont attachées de toute manière appropriée à ces tambours. Comme représenté, les fils ou cordonnets respectifs 34 sont enroulés sur les tambours dans des directions opposées.
Ces fils ou cordonnets 34
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sont constitués, de préférence, par de l'acier Invar qui possède un très fai- ble coefficient de dilatation. Les ressorts 33 sont constitués de même par une matière dotée d'un coefficient de dilatation très faible aussi.
On voit par la figure 6 que le bras élastique 33 s'étend, sui- vant cette variante de réalisation, de haut en bas à partir du levier 31 et qu'il est recourbé dans un plan horizontal pour former une sorte de cro- chet auquel est attachée l'extrémité du filament 34
On comprend que, quand ce dispositif fonctionne, comme les élé- ments qui réagissent aux changements de facteurs (dans ce cas les soufflets
26 qui réagissent à la pression) se meuvent dans des directions opposées, ils déplacent les baguettes de flexion 28 dans des directions opposées et incli- nent ainsi le levier d'actionnement flottant autour de son axe de pivotement théorique c'est-à-dire déplacent ses extrémités opposées dans des directions opposées en tirant sur un des filaments tout en libérant l'autre.
Etant donné que le point de pivotement du levier coïncide avec son centre, ces mouvements des filaments en sens opposés s'équilibrent et ne permettent aucun jeu, branlement ou effet réactif dans les organes en question. La force exer- cée par l'intermédiaire des filaments 34 est tangentielle aux tambours 35 de l'arbre et exerce donc un minimum de pression latérale sur les portées de cet arbre. Ainsi donc;, l'arbre 24 et avec lui l'aiguille 23 tournent avec un minimum de frottement et d'usure, de sorte que les erreurs dues à l'existence de frottement et d'usure des organes sont évitées au degré maximum.
La construction de la baguette flexible 28 et la nature de sa liaison avec le levier d'actionnement sont étudiées de manière à y supprimer sensiblement tous les effets d'hystérésis et à donner par là même l'assurance que, même au bout d'une période de fonctionnement prolongée, la fatigue du ressort ne risque pas d'introduire des erreurs appréciables.
Il doit être entendu que si l'invention a été décrite et représentée en détails dans les dessins annexés, elle ne doit pas être considérée comme étant limitée à ces détails. En effet, de nombreuses variantes peuvent être apportées sans s'écarter de son esprit.
Pour amplifier les déviations angulaires de l'aiguille indicatrice 23, l'arbre 24 peut entraîner l'arbre de cette aiguille par l'intermédiaire d'un engrenage. En outre, l'arbre 24 peut être monté excentriquement dans l'instrument, tandis que l'arbre de l'aiguille est encore maintenu centré, les deux arbres étant alors munis d'un engrenage. Celui-ci peut être remplacé par de petites poulies sur lesquelles passe une courroie, la poulie montée sur l'arbre 24 ayant un grand diamètre, tandis que la poulie montée sur l'arbre de l'aiguille a un petit diamètre. Il est possible de cette manière d'obtenir un rapport d'engrènement égal à 1 : 10, auquel cas les pignons montés sur l'arbre 24 peuvent être munis de chiffres lisibles indiquant le nombre de tours complets faits par l'aiguille.
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ACTUATION MECHANISM FOR INSTRUMENTS AND INDICATORS.
This invention relates to instruments and indicating apparatus and in particular to sensitive varieties in which it is desirable to reduce to an absolute minimum the friction and other factors representing the work which must be done by the actuating element to transmit the pressure. movement to the indicating device.
The invention relates more particularly to a mechanism that can be used to transmit such a movement of the sensitive actuating element to the needle or to the indicator member.
An object of the invention is to allow the production of a transmission mechanism capable of fulfilling the dual function of directly transmitting any movement caused by impulses, even infinitesimal, and of preventing any play or reactive effect in the indicator mechanism. or any friction by rubbing, contact or friction.
For ease of understanding the nature and merits of the invention, it is described below with reference to the accompanying drawings which show, by way of logical application, an embodiment constituting a pressure responsive instrument. and of the ultra-sensitive type.
Figure 1 is a plan view of the indicator dial of this instrument.
Figure 2 is a vertical cross-sectional view taken through line 2-2 in Figure 4.
Figure 3 is a sectional view through broken line 3-3 in Figure 4.
FIG. 4 is a view in vertical section taken along the line 4-4 in FIG. 3, that is to say made through the case of the instrument, this view showing in elevation the internal members ensuring the operation.
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FIG. 5 is a partial detail perspective view showing the relationship existing between the actuating lever and the members controlling this lever.
Figure 6 is a similar partial perspective view of a variant of the actuating lever.
As shown, according to the embodiment in question here, the instrument comprises a cylindrical housing 10 made of metal, the bottom wall 11 of which is provided with a central orifice 12. Inside the housing 10 is a circular base plate 13 in which there is a central ruby bearing surface 14 introduced therein through the orifice 12. Above this base plate 13 stand uprights 15 fixed to it and loosely matching the capacity of the housing.
On the tops of these uprights 15 rests a plate 16 forming a cover provided with a central orifice 17, On the upper face of this cover 16 is mounted a ring 18 on which is applied in turn a glass plate 19 held in place. place by a flange 20 integral with $ a retaining ring 21 provided with a thread engaged with a thread cut on the outer upper edge of the housing 10 as shown in Figures 2 and 4. This glass plate 19 is provided with a central orifice in which is mounted a ruby bearing 22 surmounting the orifice 17 of the cover 16.
In the space between the glass plate 19 and the cover 16 is mounted an indicator needle 23 connected to a vertical shaft 24 which pivots at its upper and lower ends in the surfaces 22 and 14 formed by rubies with a minimum of friction. . The upper face of the cover 16 is provided with marks 25 forming a graduation which are visible through the glass plate 19 and which the needle scans when the shaft 24 turns on its surfaces.
According to the exemplary embodiment shown, the device reacts to changes in pressure. Two groups of capsules or bellows 26 reacting to the pressure and arranged opposite to each other are supported by the uprights 15 and designed so as to be able, as a result of their expansion and contraction under the effect changes in pressure horizontally move rods 27, These bellows 26 are mounted as shown in Figure 4 at slightly different levels, so that the rods 27 move horizontally in planes located at different levels.
On the end of each of the rods 27 is mounted a flat bending plate or rod 28 hollowed out with a deep notch 29 and cut with a slot 30 at that of the ends of this notch which is furthest from the rod 27, A flat plate 31 forming a lever is mounted vertically in the housing 10 very close to the shaft 24 and parallel to it. This plate 31 is fixed on the opposite side of the notch 29 of the flexion rod 28 (as shown in figure 5) so that when the rods 27 move horizontally backwards and forwards they tilt or oscillate the lever 31 around a theoretical axis placed between the rods 28.
We therefore see that this lever acts as a floating lever since it is not. attached to no fixed pivot axis. It is obvious that the flexion plates or rods 28 and the lever 31 can be made in one piece.
At the opposite ends of the plate 31, its ends 32 are folded down at right angles to its main body part. On these ends are secured the ends of flexible springs 33 which extend outwardly from the same side of the ends of the plate 31 as shown in Figure 4. At the ends of these springs 33 are connected the ends of members. filiform such as metallic threads or flexible cords or filaments 34 which are wound around drums 35 attached to shaft 24 near its opposite ends. The other ends of these threads or cords 34 are attached in any suitable manner to these drums. As shown, the respective threads or cords 34 are wound on the drums in opposite directions.
These threads or cords 34
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are preferably made of Invar steel which has a very low coefficient of expansion. The springs 33 are also made of a material with a very low coefficient of expansion as well.
It can be seen from FIG. 6 that the elastic arm 33 extends, following this variant embodiment, from top to bottom from the lever 31 and that it is bent in a horizontal plane to form a kind of hook. to which is attached the end of the filament 34
We understand that, when this device works, like the elements which react to changes in factors (in this case the bellows
26 which react to pressure) move in opposite directions, they move the bending rods 28 in opposite directions and thus incline the actuating lever floating around its theoretical pivot axis, i.e. move its opposite ends in opposite directions by pulling on one of the filaments while releasing the other.
Since the pivot point of the lever coincides with its center, these movements of the filaments in opposite directions are balanced and do not allow any play, shaking or reactive effect in the organs in question. The force exerted by the intermediary of the filaments 34 is tangential to the drums 35 of the shaft and therefore exerts a minimum of lateral pressure on the bearing surfaces of this shaft. Thus, the shaft 24 and with it the needle 23 rotate with a minimum of friction and wear, so that errors due to the existence of friction and wear of the members are avoided to the maximum degree.
The construction of the flexible rod 28 and the nature of its connection with the actuating lever are designed so as to substantially eliminate all the hysteresis effects therein and thereby give the assurance that, even after a prolonged period of operation, the fatigue of the spring does not risk introducing appreciable errors.
It should be understood that while the invention has been described and shown in detail in the accompanying drawings, it should not be construed as being limited to these details. Indeed, many variations can be made without departing from its mind.
To amplify the angular deviations of the indicator needle 23, the shaft 24 can drive the shaft of this needle by means of a gear. In addition, the shaft 24 can be mounted eccentrically in the instrument, while the needle shaft is still kept centered, the two shafts then being provided with a gear. This can be replaced by small pulleys over which a belt runs, the pulley mounted on the shaft 24 having a large diameter, while the pulley mounted on the needle shaft has a small diameter. It is possible in this way to obtain a gear ratio equal to 1: 10, in which case the pinions mounted on the shaft 24 can be provided with readable figures indicating the number of complete turns made by the needle.