Procédé de mesure de la vitesse moyenne d'un véhicule et appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé Le présent brevet .a pour objets un procédé de me sure de la vitesse moyenne d'un véhicule tout au long d'un parcours déterminé et un appareil de mesure pour la mise en oeuvre de ce procédé.
On connaît <B>déjà</B> de nombreux appareils de mesure comprenant un premier dispositif actionné, par exemple, par un compteur kilométrique, un second dispositif actionné par un mouvement d'horlogerie, et une aiguille indiquant à chaque instant le quotient de la distance parcourue depuis le début d'une course jusqu'à cet instant, par le temps mis à parcourir cette distance.
Certains de ces appareils établissent le quotient à indi quer par des moyens logarithmiques, en ce sens que les mécanismes actionnés respectivement par le comp teur kilométrique et par le mouvement d'horlogerie com prennent chacun une came logarithmique agissant sur un différentiel,
qui établit la différence des logarithmes de la distance parcourue et du temps mis à .la parcourir et qui actionne l'aiguille indicatrice par l'intermédiaire d'une troisième came logarithmique.
Dans d'autres appareils de mesure connus, 1e quo tient est établi trigonométriquement, en se basant sur la définition de la tangente d'un angle ou en se basant sur les théorèmes relatifs aux triangles semblables.
Il existe enfin aussi des appareils de mesure qui 6ta- blissent le quotient .en question électriquement, - sur la base de la loi d'Ohm.
Les appareils connus ont toutefois l'inconvénient ou bien d'être trop peu précis, ou alors trop coûteux, ou encore de ne pas se prêter au montage, par exemple dans une voiture automobile. Ainsi, les appareils établis sant le quotient recherché par voie logarithmique sont d'abord coûteux en raison de la forme des cames. En outre, ils ne permettent pas d'indiquer la vitesse moyenne avant un temps plus ou moins long, du fait que les loga rithmes des nombres de zéro à un sont négatifs.
Les appareils établissant .le quotient trigo ométri- quement ou sur la base des théorèmes relatifs aux tri angles semblables, comprennent généralement deux cou lisses croisées, auxquelles il faut donner un jeu tel que l'indication de la moyenne ne peut être fournie avec quelque précision qu'après un temps relativement long.
Quant aux appareils indiquant le quotient de la distance par le temps, en se basant sur la loi d'Ohm, ils ne peu vent pas être montés aisément dans une voiture automo bile, car pour donner une indication tant soit peu pré cise, il est indispensable d'utiliser une source de courant parfaitement stabilisée.
Le but du procédé selon le présent brevet est de créer un moyen d'établir le quotient recherché en se basant sur une autre loi que celles utilisées jusqu'à présent, de façon que l'indication .de la vitesse moyenne soit pré cise au moins après le premier quart d'heure .de course et puisse être fournie par des organes simples, de fabri cation peu coûteuse.
Le procédé selon le présent brevet est caractérisé en ce qu'on applique, en un point fixe d'un levier, une force directement proportionnelle à la distance parcourue par le véhicule, en ce qu'on déplace un équipage mobile le long de ce levier, à une vitesse directement proportion nelle au temps mis par le véhicule à parcourir la distance correspondant à ladite force appliquée sur le levier, et en ce qu'on mesure la réaction qu'il faut exercer sur ledit équipage,
pour maintenir ledit levier en équilibre dans une position déterminée.
Le procédé selon le présent brevet opère ainsi sur la base de la définition du moment de force en méca nique.
L'appareil selon le présent brevet, destiné à assurer la mise en oeu:vre de ce procédé, est caractérisé en ce qu'il comprend un ressort .exerçant une force à l'extrémité d'un bras de levier, un mécanisme.d'arm@age de ce res sort, actionné par un compteur kilométrique du véhi- cule, un dispositif de remisse à zéro dudit mécanisme d'armage, un équipage mobile le long dudit bras de levier, un mécanisme d'entraînement de .cet équipage, actionné par un mouvement d'horlogerie,
de façon à déplacer ledit équipage à partir d'un point de départ situé au point de pivotement du levier, vers ladite extré mité de ce dernier, un dispositif pour ramener ledit équipage à son point de départ, et un dynamomètre relié audit équipage.
Pour que la force, qui est appliquée à l'extrémité du levier de l'instrument selon le présent brevet, produise un moment proportionnel à la distance parcourue par le véhicule, il importe d'utiliser un dynamomètre qui ne modifie pas cette force en la mesurant. Le moyen le plus sûr d'atteindre ce résultat est d'utiliser un dynamo mètre qui ne provoque aucun déplacement du levier de l'appareil.
A cet effet, il est possible d'utiliser un dynamomètre qui comprend un différentiel dont l'une des roues solai res est entraînée en rotation à vitesse constante, dont le planétaire est solidaire d'une aiguille indicatrice soumise à l'action d'un ressort de rappel et dont l'autre .roue solaire est soumise à un freinage directement proportion nel à la force à mesurer.
Le dessin annexé représente, à tiare d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil de mesure selon le pré sent brevet et il illustre, à titre d'exemple, un mode de mise en ceuvre du procédé salon ce brevet.
La fig. 1 est une vue schématique en perspective de l'appareil de mesure, une partie .de ce dernier étant arra chée, et la fig. 2 est une coupe d'une partie de cet appareil. Le dynamomètre de l'appareil représenté comprend un différentiel 1 monté sur un arbre 2, auquel est fixée une aiguille indicatrice 3 se déplaçant .en regard d'une graduation 4 d'un cadran. L'arbre 2 est soumis à l'action d'un ressort de rappel 5, qui tend à ramener l'aiguille 3 à l'origine de la graduation 4.
Le différentiel 1 comprend deux roues solaires 6, 7, montées folles sur l'arbre 2, ainsi qu'un équipage pla nétaire fixé à cet arbre. Cet équipage planétaire com prend un support 8 fixé à l'arbre 2 par des goupilles 9, ainsi que deux roues dentées 10, pivotant librement autour de tenons à tête 11 plantés dans des trous cor respondants du support 8. Une roue d'entraînement 12 est fixée à la roue solaire 6. Cette roue 12 est reliée à un dispositif moteur (non représenté), qui l'entraîne à vitesse constante, dans le sens de la flèche a, lorsque le dynamomètre est en service.
Un disque 13 est de même fixé à la roue solaire 7.
Le dynamomètre comprend encore un levier 14, pivoté en 15 à l'une de ses extrémités et portant un galet rotatif 16 à son autre extrémité.
La force à mesurer est normalement appliquée en un point déterminé du levier 14, de façon à presser plus ou moins fortement le galet 16 contre le disque 13.
Le fonctionnement de ce dynamomètre est le sui vant: Lorsque aucune force n'est appliquée sur le levier 14, l'équipage planétaire du différentiel 1 est immobilisé par le ressort 5 dans la position de l'aiguille 3 correspondant à l'origine de la graduation 4 et la roue 13 tourne à la même vitesse que la roue 12. Lorsqu'une force est en revanche appliquée sur le levier 14, celle-ci a pour effet d'augmenter le frottement de roulement entre le disque 13 et le galet 16.
Le disque 13 reste par conséquent immobile pendant un certain temps et la roue solaire 6 entraîne l'équipage planétaire du différentiel dans le sens de la flèche a, ce qui provoque un déplacement correspondant de l'aiguille 3, ainsi qu'un certain armage du ressort 5. Lorsque le degré d'armage .du ressort 5 équilibre le frottement de roulement entre le disque 13 et le galet 16, l'équipage planétaire du différentiel s'im mobilise et .le disque 13 ainsi que la roue solaire 7 re prennent leur rotation à la même vitesse que les roues 6 et 12.
Comme le ressort 5 exerce sur l'arbre 2 un couple de rappel directement proportionnel à l'angle de rota tion de cet arbre et que le degré d'armage du ressort 5 est lui-même proportionnel au frottement de roulement entre le disque 13 et le galet 16, il s'ensuit que la dévia tion de l'aiguille 3 est directement proportionnelle à la force appliquée sur le levier 14.
Un tel dynamomètre peut servir à mesurer des forces dont les intensités s'étendent dans une plage de une à dix unités de force.
Le dynamomètre décrit a l'avantage de permettre la mesure d'une force sans que le point d'attaque de cette force subisse un déplacement.
Outre le dynamomètre décrit, l'appareil de mesure représenté comprend un levier 17 pivoté en 18. Un res sort à boudin 19 est accroché à l'une des extrémités d'un bras du levier 17. L'autre extrémité du ressort 19 est attachée à une extrémité d'un fil 20 passant sur un renvoi 21 et dont l'autre extrémité est ancrée à une poulie 22 montée sur un arbre 23. La poulie 22 et l'ar bre 23 sont entraînés en rotation dans Je sens de la flèche b à partir du compteur kilométrique 24 du véhi cule sur lequel l'appareil de mesure d'écrit est monté. Un embrayage à cônes est ,inséré entre le compteur 24 et l'arbre 23.
Une partie 25 de cet embrayage est fixée à l'extrémité de l'arbre 23. L'autre partie, 26, de cet embrayage est solidaire en rotation d'un arbre 27 en traîné par le compteur 24; mais elle peut se déplacer axialement le long de cet arbre, contre l'action d'un ressort 28 prenant appui sur une cale 29 fixée à l'arbre 27.
En entraînant la poulie 22 dans le sens de la flèche b, le compteur 24 provoque un enroulement du fil 20 sur la poulie 22 et il augmente par conséquent la tension du ressort 19. Celui-ci est ainsi armé proportionnellement aux enregistrements du compteur 24, de sorte qu'il en gendre sur le levier 17 un moment de force proportion nel à la distance que le véhicule sur lequel l'instrument de mesure décrit est monté,
parcourt à partir d'un point de départ déterminé.
La remisse à zéro des organes de l'instrument entraî nés par le compteur 24 est effectuée manuellement à l'aide d'un bouton 30 fixé à un arbre 31 portant une came 32, qui entre alors en prise avec la partie 26 de l'embrayage (25, 26) pour dégager l'un de l'autre les cônes-de cet embrayage. Le ressort 19 ramène :alors une goupille 33, plantée dans la poulie 22, contre une butée fixe 34, qui détermine ainsi une des positions de départ de l'appareil de mesure.
Pour éviter une surtension du ressort 19, l'instru ment comprend encore un curseur 35, coulissant libre ment sur une barre 36 et portant deux doigts 37 et 38. Lorsque le doigt 37 est actionné par une rampe 39 de la poulie 22, le doigt 38 agit sur la partie 26 de l'em brayage (25, 26), de façon à l'écarter de la partie 25, contre l'action du ressort 28. L'instrument comprend encore un équipage 40, mo bile le long du bras du levier 17 à partir de son point de pivotement 18, en direction .du point d'ancrage du ressort 19.
Cet équipage comprend .deux galets 41, qui roulent le long du levier 17, ainsi qu'un troisième galet 42, déterminant un point de mesure décrit ci-après. L'équipage 40 est relié à une chaîne sans fin 43, montée sur deux roues à chaîne 44, 45. La roue 44 est entraînée dans le sens de la flèche c par un mouvement d'hor logerie 46, par l'intermédiaire d'un accouplement à fric tion 47. La roue 45 porte une goupille 48 agencée pour venir buter contre un bras 49, solidaire de l'arbre 31, quand l'équipage 40 arrive à fin de course.
A partir de cet instant, l'accouplement 47 patine et l'équipage 40 n'est plus entraîné.
Ce dernier est ramené à sa position de départ par le bouton 30, au cours du mouvement qui produit la remise à zéro des organes entraînés par le compteur 24.
Comme l'équipage 40 se déplace à vitesse constante sous l'action du mouvement d'horlogerie 46, il s'ensuit que la distance du point de mesure 42 au pivot 18 du levier 17 est directement proportionnelle nu temps.
Si F désigne la réaction qu'il faut exercer sur le levier 17 au point 42 pour maintenir ce levier en équili bre sous l'action de la force exercée sur lui par le ressort 19, e le bras de levier -de cette réaction et M le moment de force exercé sur le levier 17 par le ressort 19, le théo rème des moments donne l'équation M=F-e d'où .
EMI0003.0019
Comme le moment M est directement proportionnel à la distance L parcourue par le véhicule et e, .au temps t mis pour la parcourir, on a
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La réaction mesurée au point 42 est directement proportionnelle à la vitesse moyenne du véhicule.
Pour mesurer cette réaction au point 42, on ne peut toutefois pas faire agir le galet correspondant directe ment sur le levier 14 .du dynamomètre. Il faut au con traire relier le levier 14 à ce galet 42, de façon que l'action du galet 42 sur le levier 14 soit indépendante de la position de l'équipage 40 le long du levier 17. Une telle liaison peut être :assurée, selon le principe connu de la balance, par deux leviers 50, 51. Le levier 50 pivote en 52 et il est relié ,au levier 14 par une tige 53, située au milieu de la longueur du levier 51.
Ce dernier a une extrémité reliée par une tige 54 au levier 50 et l'autre extrémité reliée par une tige 55 au levier 14 ; les distances, d'une part, de la tige 55 au pivot 15 et, d'autre part, de la tige 54 au pivot 52, sont égales entre elles. Le galet 42 agit sur le levier 51 et .transmet ainsi au levier 14 une force égale à la réaction qu'il faut exercer au point 42 pour maintenir le levier 17 en équilibre, quelle que soit la position du galet 42 le long du levier 51.
Comme le levier 14 ne fléchit ni ne se déplace sous l'action des forces exercées sur lui, sa position étant en effet déterminée par le galet 16, il .est bien clair qu'il en va de même du levier 50 et en particulier du levier 51.
Method for measuring the average speed of a vehicle and apparatus for implementing this method The present patent has for objects a method for measuring the average speed of a vehicle throughout a determined route and a measuring device for implementing this method.
Numerous measuring devices are already known <B> already </B> comprising a first device actuated, for example, by an odometer, a second device actuated by a clockwork movement, and a hand indicating at each moment the quotient of the distance covered from the start of a race up to that moment, by the time taken to cover this distance.
Some of these devices establish the quotient to be indicated by logarithmic means, in the sense that the mechanisms actuated respectively by the kilometer counter and by the clockwork movement each have a logarithmic cam acting on a differential,
which establishes the difference between the logarithms of the distance traveled and the time taken to travel it and which actuates the indicator hand via a third logarithmic cam.
In other known measuring devices, the quo holds is established trigonometrically, based on the definition of the tangent of an angle or on the basis of theorems relating to like triangles.
Finally, there are also measuring devices which determine the quotient in question electrically, - on the basis of Ohm's law.
However, the known devices have the drawback either of being too imprecise, or else too expensive, or of not being suitable for assembly, for example in a motor car. Thus, the devices established sant the desired quotient by logarithmic route are first of all expensive because of the shape of the cams. In addition, they do not make it possible to indicate the average speed before a more or less long time, because the logarithms of the numbers from zero to one are negative.
The apparatuses establishing the trigo-metric quotient or on the basis of theorems relating to similar tri-angles, generally comprise two crossed smooth runners, to which a clearance must be given that the indication of the mean cannot be furnished with any precision. only after a relatively long time.
As for the devices indicating the quotient of distance by time, based on Ohm's law, they cannot easily be fitted in a motor vehicle, because to give a somewhat precise indication, it is essential to use a perfectly stabilized current source.
The object of the process according to the present patent is to create a means of establishing the desired quotient based on a law other than those used heretofore, so that the indication of the average speed is at least precise. after the first quarter of an hour. of racing and can be supplied by simple components, inexpensive to manufacture.
The method according to the present patent is characterized in that one applies, at a fixed point of a lever, a force directly proportional to the distance traveled by the vehicle, in that a moving unit is moved along this lever. , at a speed directly proportional to the time taken by the vehicle to travel the distance corresponding to said force applied to the lever, and in that the reaction to be exerted on said crew is measured,
to keep said lever in balance in a determined position.
The method according to the present patent thus operates on the basis of the definition of the moment of force in mechanics.
The apparatus according to the present patent, intended to ensure the implementation of this process, is characterized in that it comprises a spring exerting a force at the end of a lever arm, a mechanism. 'arm @ age of this res out, actuated by an odometer of the vehicle, a device for resetting said winding mechanism to zero, a movable crew along said lever arm, a drive mechanism of this crew. , operated by a clockwork movement,
so as to move said crew from a starting point located at the pivot point of the lever, towards said end of the latter, a device for returning said crew to its starting point, and a dynamometer connected to said crew.
In order for the force, which is applied to the end of the lever of the instrument according to the present patent, to produce a moment proportional to the distance traveled by the vehicle, it is important to use a dynamometer which does not modify this force by measuring. The safest way to achieve this is to use a dynamometer which does not cause the lever of the device to move.
For this purpose, it is possible to use a dynamometer which comprises a differential, one of the solar wheels of which is rotated at constant speed, the sun gear of which is secured to an indicator needle subjected to the action of a return spring and the other .wheel solar is subjected to a braking directly proportional to the force to be measured.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the measuring apparatus according to the present patent and it illustrates, by way of example, an embodiment of the process according to this patent.
Fig. 1 is a schematic perspective view of the measuring device, part of the latter being cut away, and FIG. 2 is a sectional view of part of this apparatus. The dynamometer of the apparatus shown comprises a differential 1 mounted on a shaft 2, to which is fixed an indicator needle 3 moving opposite a graduation 4 of a dial. The shaft 2 is subjected to the action of a return spring 5, which tends to bring the needle 3 back to the origin of the graduation 4.
The differential 1 comprises two sun wheels 6, 7, mounted idly on the shaft 2, as well as a planetary gear attached to this shaft. This planetary crew com takes a support 8 fixed to the shaft 2 by pins 9, as well as two toothed wheels 10, freely pivoting around tenons with heads 11 planted in corresponding holes of the support 8. A drive wheel 12 is fixed to the sun wheel 6. This wheel 12 is connected to a motor device (not shown), which drives it at constant speed, in the direction of arrow a, when the dynamometer is in service.
A disc 13 is likewise attached to the sun wheel 7.
The dynamometer also comprises a lever 14, pivoted at 15 at one of its ends and carrying a rotating roller 16 at its other end.
The force to be measured is normally applied at a determined point of the lever 14, so as to press the roller 16 more or less strongly against the disc 13.
The operation of this dynamometer is as follows: When no force is applied to the lever 14, the planetary gear of the differential 1 is immobilized by the spring 5 in the position of the needle 3 corresponding to the origin of the graduation 4 and the wheel 13 rotates at the same speed as the wheel 12. On the other hand, when a force is applied to the lever 14, this has the effect of increasing the rolling friction between the disc 13 and the roller 16 .
The disc 13 therefore remains stationary for a certain time and the sun wheel 6 drives the planetary gear of the differential in the direction of the arrow a, which causes a corresponding displacement of the needle 3, as well as a certain winding of the gear. spring 5. When the degree of winding. of the spring 5 balances the rolling friction between the disc 13 and the roller 16, the planetary gear of the differential is mobilized and the disc 13 as well as the sun wheel 7 take their rotation at the same speed as wheels 6 and 12.
As the spring 5 exerts on the shaft 2 a return torque directly proportional to the angle of rotation of this shaft and the degree of winding of the spring 5 is itself proportional to the rolling friction between the disc 13 and the roller 16, it follows that the deflection of the needle 3 is directly proportional to the force applied to the lever 14.
Such a dynamometer can be used to measure forces with intensities ranging from one to ten units of force.
The dynamometer described has the advantage of allowing the measurement of a force without the point of attack of this force undergoing a displacement.
In addition to the dynamometer described, the measuring apparatus shown comprises a lever 17 pivoted at 18. A coil spring 19 is hooked to one end of an arm of the lever 17. The other end of the spring 19 is attached. at one end of a wire 20 passing over a reference 21 and the other end of which is anchored to a pulley 22 mounted on a shaft 23. The pulley 22 and the shaft 23 are rotated in the direction of the arrow b from the odometer 24 of the vehicle on which the writing measuring device is mounted. A cone clutch is inserted between counter 24 and shaft 23.
A part 25 of this clutch is fixed to the end of the shaft 23. The other part, 26, of this clutch is integral in rotation with a shaft 27 dragged by the counter 24; but it can move axially along this shaft, against the action of a spring 28 bearing on a wedge 29 fixed to the shaft 27.
By driving the pulley 22 in the direction of the arrow b, the counter 24 causes a winding of the wire 20 on the pulley 22 and it consequently increases the tension of the spring 19. The latter is thus armed in proportion to the records of the counter 24, so that it generates on the lever 17 a moment of force proportional to the distance that the vehicle on which the measuring instrument described is mounted,
travels from a determined starting point.
The resetting of the organs of the instrument driven by the counter 24 is carried out manually using a button 30 fixed to a shaft 31 carrying a cam 32, which then engages with the part 26 of the clutch (25, 26) to release the cones of this clutch from one another. The spring 19 returns: then a pin 33, planted in the pulley 22, against a fixed stop 34, which thus determines one of the starting positions of the measuring device.
To avoid overvoltage of the spring 19, the instrument further comprises a cursor 35, sliding freely on a bar 36 and carrying two fingers 37 and 38. When the finger 37 is actuated by a ramp 39 of the pulley 22, the finger 38 acts on the part 26 of the clutch (25, 26), so as to move it away from the part 25, against the action of the spring 28. The instrument also comprises a crew 40, movable along the lever arm 17 from its pivot point 18, towards the anchor point of spring 19.
This crew comprises two rollers 41, which roll along the lever 17, as well as a third roller 42, determining a measurement point described below. The crew 40 is connected to an endless chain 43, mounted on two chain wheels 44, 45. The wheel 44 is driven in the direction of arrow c by a clock movement 46, by means of a friction coupling 47. The wheel 45 carries a pin 48 arranged to abut against an arm 49, integral with the shaft 31, when the crew 40 reaches the end of its travel.
From this moment, the coupling 47 slips and the crew 40 is no longer trained.
The latter is brought back to its starting position by the button 30, during the movement which produces the resetting of the organs driven by the counter 24.
As the crew 40 moves at constant speed under the action of the clockwork movement 46, it follows that the distance from the measuring point 42 to the pivot 18 of the lever 17 is directly proportional to the time.
If F denotes the reaction that must be exerted on the lever 17 at point 42 to keep this lever in equilibrium under the action of the force exerted on it by the spring 19, e the lever arm of this reaction and M the moment of force exerted on the lever 17 by the spring 19, the theorem of moments gives the equation M = Fe hence.
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As the moment M is directly proportional to the distance L traveled by the vehicle and e, at the time t taken to travel it, we have
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The reaction measured at point 42 is directly proportional to the average speed of the vehicle.
To measure this reaction at point 42, however, the corresponding roller cannot be made to act directly on the lever 14 of the dynamometer. On the contrary, the lever 14 must be connected to this roller 42, so that the action of the roller 42 on the lever 14 is independent of the position of the crew 40 along the lever 17. Such a connection can be: ensured , according to the known principle of the balance, by two levers 50, 51. The lever 50 pivots at 52 and it is connected to the lever 14 by a rod 53, located in the middle of the length of the lever 51.
The latter has one end connected by a rod 54 to the lever 50 and the other end connected by a rod 55 to the lever 14; the distances, on the one hand, from the rod 55 to the pivot 15 and, on the other hand, from the rod 54 to the pivot 52, are equal to each other. The roller 42 acts on the lever 51 and thus transmits to the lever 14 a force equal to the reaction which must be exerted at point 42 to keep the lever 17 in balance, whatever the position of the roller 42 along the lever 51. .
As the lever 14 neither flexes nor moves under the action of the forces exerted on it, its position being in fact determined by the roller 16, it is clear that the same is true of the lever 50 and in particular of the lever 51.