DE276154C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 276154 KLASSE 42 o. GRUPPE

FREDERICK ARTHUR POOLE in CHICAGO.

Einrichtung zum Anzeigen von Durchschnittsgeschwindigkeiten.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. März 1913 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Apparat zum Anzeigen von Durchschnittsgeschwindigkeiten, der hauptsächlich dazu geeignet ist, Durchschnittswerte von Bewegungsgrößen rechnerisch zu finden und anzugeben. Die Vorrichtung kann jedoch zur Ausführung anderer Berechnungen und zur Angabe deren Resultate benutzt werden.

Durchschnittswerte von Bewegungen setzen

ίο sich zusammen aus den Werten der Veränderung in der zurückgelegten Strecke und aus Werten der- Veränderung in Zeit, wodurch sich die Werte der Geschwindigkeitsänderungen ergeben, und diese werden nun wieder im Durchschnitt genommen, um ein endgültiges Durchschnittsgeschwindigkeitselement zu ergeben.

Der Hauptzweck der Erfindung besteht in der _ Anordnung eines Mechanismus, dessen Teile zwei Bewegungen ausführen entsprechend der Definition der Geschwindigkeit als Quotienten von Weg und Zeit, und um ohne weiteres diesen Quotienten ablesen zu lassen, sind Mittel vorgesehen, welche die Größenzahlen der Bewegung des von der Fortbewegung und des von der verflossenen Zeit abhängigen Teiles des Apparates in deren· Logarithmen umwandeln und eine geeignete Anzeigevorrichtung betätigen, um die logarithmische Differenz und deren Durchschnitt in den gewöhnlichen Quotienten:

Weg durch Zeit zu verwandeln.

Im nachstehenden wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die hauptsächlich dazu dient, die Durchschnittsgeschwindigkeit von Fahrzeugen, wie Automobile u. dgl., anzugeben.

Fig. ι ist eine Vorderansicht eines Instrumentes zur Angabe der Durchschnittsgeschwindigkeit von Fahrzeugen, wobei ein Teil des umschließenden Gehäuses abgebrochen gezeigt ist.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach 2-2 der Fig. 1, und

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf das Gehäuse, wobei die Deckwand desselben abgenommen ist.

Das Gehäuse 1 ist rechtwinklig ausgebildet, und in ihm ist eine Welle 2 gelagert, welche in der Vorder- und Hinterwand 3 und 4 unterstützt ist. Auf dieser Welle sitzen lose die beiden Differentialglieder 5 und 6, welche an ihren Innenwänden mit den Zahnkränzen 7 und 8 versehen sind. Auf der Welle 2 ist ferner eine Trommel 9 befestigt, die mit den Seitenflanschen 10 und 11 ausgestattet ist und in dem von den Differentialgliedern gebildeten Hohlraum angeordnet ist. Zwischen den Seitenflanschen 10 und 11 sind Sätze von Differentialrädern drehbar gelagert. Jeder Satz umfaßt Zahnräder 12 und 13 auf den Wellen 14 und 15, und die Zahnräder jedes Satzes befinden sich in Eingriff miteinander. Die Zahnräder 12 kämmen außerdem noch mit dem Zahnkranz 7 und die Zahnräder 13 mit dem Zahnkranz 8.

Die Außenfläche der Differentialglieder 5 und 6 ist zylindrisch gehalten, und zwar haben die beiden Glieder den gleichen Durchmesser. Eine im Boden 17' (Fig. 2) und in der Deckwand 17 des Gehäuses drehbar unterstützte Welle 16 trägt eine spulenförmige Walze 18 (Fig. 1), wobei der Krümmungsradius einer Mantellinie der Umfangsfläche dieser Spule gleich ist dem Radius der Differentialglieder 5 und 6. Die Welle 16 ist derartig verlegt, daß

die Oberfläche der spulenförmigen Rolle mit der Oberfläche des Differentialgliedes 6 im Eingriff steht. In die Oberfläche dieser Rolle ist eine Nut 19 eingeschnitten, und diese Nut dient zur Aufnahme eines Zahnes 20, der vom Differentialglied 6 herausragt. Bei Drehung der Welle 16 und der Rolle 18 wird also auch das Differentialglied 6 in Drehung versetzt. Beim Gebrauch der Vorrichtung ist die Welle 16 in irgendeiner Weise an die Laufräder des Fahrzeuges angeschlossen, beispielsweise durch eine biegsame Welle s, und die Geschwindigkeit der Welle 16 und der Rolle 18 ist demnach proportional der Geschwindigkeit des Fahrzeuges.

Die Welle 21 (Fig. 1) parallel zur Welle 16 ist gleichfalls im Boden 17' und der Deckwand 17 des Gehäuses drehbar gelagert und trägt eine ähnliche spulenförmige Rolle 22, welche im Eingriff steht mit jenem Oberflächenteil des Differentialgliedes 5, der diagonal dem Oberflächenteil des Differentialgliedes 6 gegenüberliegt, der mit der Rolle 18 im Eingriff steht. Auch die Rolle 22 hat eine spiralförmige Nut 23 zur Aufnahme eines Zahnes 24, der vom Differentialglied 5 herausragt, so daß eine Drehung dieser Rolle 22 eine Drehung des Differentialgliedes 5 herbeiführt. Beim Gebrauch der Vorrichtung ist die Welle 21 mit einem Zeitmechanismus verbunden und wird von diesem angetrieben, wie z. B. in Fig. 1 durch die Uhr 25 angedeutet.

Da die Geschwindigkeit ein Quotient ist, so müssen die Rollen 18 und 22 in entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden. Da Rollen 18 und 22 mit verschiedener Geschwindigkeit angetrieben werden, so würde die Bewegung der Differentialglieder nur eine arithmetische Differenz darstellen. Werden daher die Differentialglieder nach einem logarithmischen Gesetze angetrieben dadurch, daß die Nuten auf den Rollen logarithmische Spiralen sind, so ist die Differenz, nämlich der von den Differentialgliedern zurückgelegte Weg, gleich oder proportional dem Numerus des logarithmischen Quotienten, und diese auf den Zylinder 9 und Welle 2 übertragene Differentialbewegung wird durch passende Zahnräder 26, 27 auf einen Zeiger 28 übertragen, der sich über ein Zifferblatt 29 hinbewegt.

Angenommen, Rolle 18 mache eine Umdrehung für jede Längeneinheit, z. B. Kilometer, so ist mit Rücksicht darauf, daß Rolle 18 zehn Windungen besitzt, eine Leistungsfähigkeit der Vorrichtung von zehn Kilometer erreicht. Rolle 22 hat gleichfalls zehn Windungen, und da sie mit . einer Geschwindigkeit von zehn Windungen in der Stunde angetrieben wird, so entspricht jede Windung einem Zeitraum von 6 Minuten. Bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 10 Kilometern drehen sich beide Rollen mit der gleichen Geschwindigkeit und Zeiger 29 bleibt stillstehen.

Um die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung zu vergrößern, ist eine Anzahl kleinerer Rollen vorgesehen, und die Rollen sind in passendem Verhältnis zwangläufig miteinander verbunden und auch in Verbindung mit den Differentialgliedern, um die richtige Drehung derselben herbeizuführen. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird jenes Element, welches in Übereinstimmung mit der Entfernung bewegt wird, von drei Rollen 18, 29 und 30 beeinflußt. Diese Rollen sind alle ähnlich ausgebildet und so lang gehalten, daß jede Rolle gerade auf einen Bogen von 90° auf dem Differentialglied 6 eingreift. Die Rolle 29 sitzt auf einer Welle 31, die in den Seitenwänden 32 und 33 des Gehäuses drehbar gelagert ist. Die Rolle 30 sitzt auf einer Welle 34, die im Boden und in der Deckwand des Gehäuses drehbar unterstützt ist. Auf der Welle 16 ist eine Schnecke 35 angeordnet, und diese Schnecke greift in ein Rad 36 auf der Welle 31 ein. Am anderen Ende trägt die Welle 31 eine Schnecke 37, die in Eingriff mit dem Schneckenrad 38 auf der Welle 34 steht. Die Übertragungsverhältnisse zwischen Schnecke und Schneckenrad sind derartig, daß sich die Rolle 29 den zehnten Teil so schnell dreht wie die Rolle 18, und daß sich die Rolle 30 mit dem zehnten Teile der Geschwindigkeit dreht wie die Rolle 29. Auch das Zeitelement wird von drei Rollen 22, 39 und 40 beeinflußt, und zwar sitzt die Rolle 39 (Fig. 2) auf einer Welle 41, deren Schneckenrad 44 von der Schnecke 43 auf der Welle 21 angetrieben wird, während die Rolle 40 auf der Welle 42 durch den Eingriff in die auf der Welle 41 sitzende Schnecke unter Vermittelung des Schneckenrades 46 in Drehung versetzt wird. Auch bei diesen Rollen ist dasselbe Übersetzungsverhältnis vorhanden. Die Rollen 22, 39 und 40 erstrecken sich je über einen vierten Teil des Kreisbogens der Umfangsfläche auf dem Zylinder 5, und zwar stehen die Enden der Rollen derart in Berührung, daß die Spiralnuten aneinander anschließen.

Bei dieser Anordung des Rollenmechanismus wird der Bau der gesamten Vorrichtung ein sehr gedrängter und die Leistungsfähigkeit, soweit der zurückgelegte Weg, die Zeit und die Geschwindigkeitswerte in betracht kommen, wird sehr groß. Jede Rolle hat zehn Windungen, und, da die Rollen jedes Vorgeleges fortschreitend im Verhältnis von 10:1 übersetzt sind, so stellt jedes Vorgelege in seiner Gesamtheit eine Dezimalreihe dar, in welcher die einzelnen Rollen die Dezimaleinheiten wiedergeben. Wäre die Rolle 18 allein vorhanden, so wäre die Leistungsfähigkeit für den Weg nur zehn Kilometer. Durch Hinzufügung der Rolle 29 kann diese Leistungsfähigkeit auf einhundert Kilometer und durch Hinzufügung der Rolle 30

auf eintausend Kilometer vergrößert werden usw. In ähnlicher Weise erhöht die Rolle 39 die Leistungsfähigkeit in zeitlichen Zwischenräumen diese auf zehn Stunden und die Hinzufiigung der Rolle 40 erhöht sie zu hundert Stunden. Die Übersetzung zwischen den Rollen jedes Vorgeleges kann derart sein, daß die Berührungslinien der Rollen mit den Differentialgliedern in einer gemeinsamen Ebene liegen, so daß der Zahn 20 zum Eingriff in alle Rollen des Wegvorgeleges und Zahn 24 zum Eingriff in alle Rollen des Zeitvorgeleges dient. Wie außerdem aus Fig. 3 hervorgeht, muß infolge der Schnecken- und Schneckenradübertragung die Rolle 29 etwas seitlich außerhalb jener Ebene angeordnet sein, in welcher die Achsen der Rollen 18 und 30 liegen, und ebenso liegt die Achse der Rolle 39 des Zeitvorgeleges etwas auf der einen Seite jener Ebene, welche durch die parallelen Achsen der Rollen 22 und 40 bestimmt ist. Es sind deshalb zusätzliche Zähne 20' und 24' vorgesehen, und zwar ist der Zahn 20' derart angeordnet, daß er in die Nut der Rolle 29 eingreift, wenn der Zahn 20 die Nut der Rolle 18 verläßt, und ebenso tritt der Zahn 24' in die Nut der Rolle 39 ein, wenn der Zahn 24 die Nut der Rolle 22 verlassen hat. Die Zähne 20 und 24 wirken jedoch mit den Rollen 30 und 40 zusammen, sobald die Zähne 2o' und 24' die Nuten der Rollen 29 und 39 wieder verlassen haben.

Die erste Windung, die dem Zahlenabstand 0 bis ι entspricht, ist in eine Eebne verlegt, welche selbst senkrecht zur Achse der Rolle steht, so daß die ersten Windungen auf den Rollen o-Windungen sind, die an und für sich keine Bewegung der Differentialglieder 5 und 6 zur Folge haben würden, auch wenn der Zahn in diese flachen Windungen eingreift. In anderen Worten, auf der ersten Wegeinheit, dem Kilometer, und in der ersten gewählten Zeiteinheit, sechs Minuten, werden die Differentialglieder nicht angetrieben. Sobald jedoch die nächsten Windungen der Rollen in Wirkung treten, werden diese Differentialglieder in Drehung versetzt und die Durchschnittswerte werden angegeben. ·

Wenn die .Entfernungsrolle den Zahn 20 durch die o-Windung in sechs Minuten hindurchtreibt, dann fangen die beiden Rollen, Wegrolle 18 und Zeitrolle 22, gleichzeitig mit der zweiten Windung an, was einem Durchschnittswert von zehn Kilometer per Stunde entspricht, und. aus diesem Grunde ist der erste Ablesepunkt der Skala mit 10 bezeichnet. Wenn beide Rollen gleichförmige Geschwindigkeit beibehalten, so gelangen die Zähne 20 und 24 gleichzeitig an das Ende der Rollen 18 und 22, woraus ersichtlich ist, daß selbst dann die Geschwindigkeit im Durchschnitt immer noch zehn Kilometer ist. Wenn jedoch die Rolle 18 zehn Umdrehungen macht, während die Rolle 22 nur eine macht, so bedeutet das, daß in sechs Minuten zehn Kilometer zurückgelegt worden sind, oder daß die Geschwindigkeit im Durchschnitt hundert Kilometer per Stunde ist. Der zehnte Ablesepunkt an der Skala sollte also eine Durchschnittsrate von 100 Kilometer angeben. Bewegt sich nun der Zeiger durch einen Bogen von 360 °, wobei er die Durchschnittswerte zwischen zehn und hundert anzeigt, so fällt der Hunderterpunkt mit dem Zehnerpunkt zusammen, und die anderen Punkte 20 bis 90 müssen in logarithmischen Entfernungen voneinander auf dem Umfange der Skala aufgetragen sein. Wie bereits erwähnt, bedecken die Rollen je ein Viertel des Umfanges der zugehörigen Differentialglieder, oder in anderen Worten, jede Rolle erstreckt sich über 90° des Umfanges. Wenn also der Zahn 20 auf der ganzen Höhe der Rolle 18 vorgerückt ist, während der Zahn 24 in der o-Windung verbleibt, so hat sich das Differentialglied 6 durch 90 ° hindurch gedreht und das Differentialglied 5 ist stehengeblieben. Die Differentialbewegung beträgt also 90 °. Bei einer derartigen Differentialbewegung von 90 ° dreht sich die Welle 2 nur um 45 °, und wenn also der Zeiger 360 ° zurücklegen muß, um vom Punkt 10 zum Punkt 100 zu gelangen, go so muß das Übertragungsverhältnis der Zahnräder 26 und 27 = ι : 8 sein.

Ehe deshalb die Fahrt begonnen wird, deren Durchschnittsgeschwindigkeit festgestellt werden soll, werden die Rollen auf einen Anfangspunkt eingestellt, in welchen die Zähne 20 und 24 am Beginn der 0-Windungen der Rollen 18 und 22 stehen. Die Einstellung auf ο kann in irgendeiner Weise erzielt werden. Im dargestellten Beispiel sind Kegelräder 47 und 48 (Fig. 1) in den Wänden 32 und 33 des Gehäuses gelagert und mit Griffen 49 und.50 auf der Außenseite des Gehäuses verbunden. Diese Kegelräder greifen in Kegelzähne 51 und 52 an den unteren Kanten der Rollen 18 und 22 ein. Werden die Griffe 49 und 50 in Drehung versetzt, so kann die ganze Vorrichtung auf den o-Punkt zurückgestellt werden.

Die Vorrichtung ist in ihren Anwendungen nicht nur auf die Berechnung und die Angabe von Durchschnittsgeschwindigkeiten bestimmt, sondern kann auch andere Durchschnittswerte, die sich in irgendeiner Bewegungsform ausdrücken lassen, wiedergeben. So könnte beispielsweise die Vorrichtung dazu benutzt werden, den Durchschnittsverbrauch elektrischer Energie in einem Stromkreis anzugeben. In diesem Falle würde die Rolle 18 mit dem vom Strom bewegten Element, wie z. B. Wattmeter, und Rolle 22 mit einem Uhrwerk o. dgl. verbunden werden, worauf an der Skala der Durchschnittsverbrauch elektrischer Energie für eine be-

stimmte Zeit abzulesen wäre. In gleicher Weise könnte auch die Durchschnittsströmung von Wasser, Wind ο. dgl. gemessen werden.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zum Anzeigen von Durchschnittsgeschwindigkeiten, in der mehrere Glieder, und zwar je mit veränderlicher oder

ίο konstanter Geschwindigkeit,angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die die Anzeigevorrichtung in Bewegung setzenden Mittel von Gliedern angetrieben werden, die die Bewegungsgrößen der entsprechend dem zurückgelegten Wege und der verflossenen Zeit bewegten Glieder (18,22) in deren Logarithmen und dementsprechend die Bewegung der Anzeigevorrichtung umändern.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorgelege zwischen den im Verhältnis zu bestimmten oder veränderlichen Größen angetriebenen Gliedern und der Anzeigevorrichtung einen Differentialmechanismus enthält, der im Verhältnis zu den logarithmischen Werten der Bewegungsgröße der erstgenannten Glieder angetrieben wird und seinerseits die Anzeigevorrichtung antreibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebenen Glieder (18, 22) nach Art von Spulen ausgebildet sind, deren Mantcllinie ein Kreisbogen ist, und die auf ihrem Mantel mit logarithmischen Spulnuten versehen sind, in welche ein Vorsprung der im Verhältnis der Logarithmen der Bewegungsgrößen angetriebenen Glieder eingreift.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den Spulen (18, 22) andere Spulen (29, 30) bzw. (39, 40), welche ähnlich den ersten Spulen ausgebildet sind, durch eine Übersetzung gedreht werden, um den Rechnungsbereich der Vorrichtung zu vergrößern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.