DE340841C

DE340841C - Speedometer based on the acceleration principle

Info

Publication number: DE340841C
Application number: DE1918340841D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1917-01-10
Filing date: 1918-09-05
Publication date: 1921-09-19

Description

Geschwindigkeitsmesser nach dem Bebchleunigungsprinzip. Bei den bisher bekannten, insbesondere auf beliebigen Fahrzeugen, mittels Trägheitskörpern nach dem Beschleunigungsprinzip wirkenden Vorrichtungen zur Geschwindigkeits-, Weg-und Ortsbestimmung kann die absolute Geschwindigkeit nicht unmittelbar bestimmt werden, sondern es werden durch den Ausschlag der Trägheitskörper die Beschleunigungen des Fahrzeuges gemessen, aus welchen dann erst mittels einer besonderen Integrationsvorrichtung, welche diese Beschleunigungen nach der Zeit integriert, die absolute Geschwindigkeit bestimmt wird.Speedometer based on the accelerating principle. With the so far known, in particular on any vehicles, by means of inertial bodies the acceleration principle acting devices for speed, distance and Location, the absolute speed cannot be determined directly, but the acceleration of the Measured vehicle, from which only then by means of a special integration device, which integrates these accelerations over time, the absolute speed is determined.

Der Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun eine Einrichtung an solchen, zur Ermittlung der Geschwindigkeit, Umdrehungszahl und des Energieverbrauches von Maschinen und beweglichen Systemen, insbesondere aber zur Geschwindigkeits-, Weg- und Ortsbestimmung auf beliebigen Fahrzeugen dienenden Vorrichtungen, welche den Zweck hat, durch eine eigenartige Ausbildung und Anordnung der Trägheitskörper aus deren Ausschlägen unmittelbar die absolute Geschwindigkeit bestimmen zu können und dadurch die erwähnte, bisher unvermeidliche und die Vorrichtung komplizierende, besondere Integrationsvorrichtung überflüssig zu machen. Bemerkt wird, daß eine der vorliegenden Erfindung ihrem Prinzip nach nahestehende Einrichtung bekannt geworden ist, bei der jedoch die Foucaultschen Wirbelströme auf den Träg heitskörper nicht unmittelbar einwirken, infolgedessen der Trägheitskörper selbst der Fahrzeugbeschleunigung nicht aber der Fahrzeuggeschwindigkeit proportionale Ausschläge macht, wie dies bei vorliegender Erfindung der Fall ist.The subject matter of the present invention is now a device those for determining the speed, number of revolutions and energy consumption of machines and moving systems, but especially for speed, Path and location determination on any vehicles serving devices, which has the purpose through a peculiar formation and arrangement of the inertial bodies to be able to determine the absolute speed directly from their deflections and thereby the previously inevitable and complicating the device mentioned, to make special integration device superfluous. It is noticed that a the present invention has become known according to its principle of related device is, in which, however, the Foucault eddy currents on the inertia body not act directly, as a result of the inertia body itself of the vehicle acceleration but does not make fluctuations proportional to the speed of the vehicle, like this is the case with the present invention.

Erfindungsgemäß besteht die neue Einrichtung darin, daß ein als elektrisch leitender Körper bzw. als Magnet ausgebildeter Trägheitskörper in einer gewissen Richtung nur der Trägheitskraft nachgebend in einem Magnetfelde bzw. längs elektrischer Leiter derart beweglich gelagert ist, daß durch dessen Bewegungen selbst in diesem bzw. in. den in dessen Nähe befindlichen Leitern Foucaultsche Ströme induziert werden, welche die Bewegungen des Trägheitskörpers derart bremsend beeinflussen, daß dessen Elongationen direkt proportional zu der jeweiligen absoluten Geschwindigkeit in dieser Richtung werden und somit durch die Größe der Elongation des Trägheitskörpers unmittelbar das Maß der jeweiligen absoluten Geschwindigkeit gegeben ist. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung beruht auf Folgendem Wird in einem magnetischen Felde ein Elektrizitätsleiter oder in der Nähe eines Elektrizitätsleiters ein Magnet bewegt, so werden bekanntlich in dem leitenden Körper Foucaultsche (Wirbel-) Ströme induziert, deren elektrodynamische Kraft der Bewegung entgegenwirkt. Ist nun x die bewegende Kraft, v' die Geschwindigkeit, m die Masse des bewegten Körpers, t die Zeit und a ein Proportionalitätsfaktor, so ergibt sich folgende Beziehung: Nimmt man an, daß ein Kerper bloß der Trägheit unterworfen sei und sich annähernd reibungs- und widerstandslos horizontal in einer bestimmten Richtung zu bewegen vermag, so ist, wenn die in die betreffende horizontale Richtung entfallende Komponente der Beschleunigung des diesen Körper lagernden z. B: Fahrzeuges mit g bezeichnet wird, die auf diesen Körper wirkende Kraft, d. i. also die Trägheitskraft x=-m,g, so, daß sich also obige Beziehung für einen solchen nur der Trägheit unterworfenen Xörper (Trägheitskörper), welcher bei seiner durch die Trägheitskraft bewirkten Bewegung der bremsenden Wirkung der obenerwähnten Wirbelströme ausgesetzt ist, nun folgendermaßen stellt: woraus sich, wenn man mit s die Elongation des Trägheitskörpers und mit c die betreffende Komponente der Fahrzeuggeschwindigkeit bezeichnet, durch Umformung und Integration folgendes ergibt: Ist in einem Zeitpunkte die Geschwindigkeit v des Trägheitskörpers gleich Null, dann ist also seine Elongation der Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeuges -proportional. Durch Vergrößerung der Dämpfung (des Faktors kann es erreicht werden, daß der Trägheitskörper nach Beendigung von Beschleunigungsvorgängen in sehr kurzer Zeit zurr Stillstand kommt, und dann ist laut Vorhergehendem seine Elongation der Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeuges direkt proportional.According to the invention, the new device consists in that an inertial body designed as an electrically conductive body or magnet is mounted in a magnetic field or along an electrical conductor so that it is movable in a certain direction, yielding only to the inertial force, so that its movements even in this or in Foucault currents are induced in the conductors in its vicinity, which have a braking effect on the movements of the inertial body in such a way that its elongations are directly proportional to the respective absolute speed in this direction and thus directly the extent of the respective absolute due to the magnitude of the elongation of the inertial body Speed is given. The mode of operation of this device is based on the following: If a conductor of electricity is moved in a magnetic field or a magnet in the vicinity of a conductor of electricity, it is known that Foucault's (eddy) currents are induced in the conductive body, the electrodynamic force of which counteracts the movement. If x is the moving force, v 'is the speed, m is the mass of the moving body, t is time and a is a proportionality factor, the following relationship results: If one assumes that a Kerper is merely subject to inertia and is able to move horizontally in a certain direction with almost no friction or resistance. B: The vehicle is designated by g, the force acting on this body, i.e. the inertial force x = -m, g, so that the above relation for such an X body (inertial body) which is only subject to inertia and which is caused by the Inertial force caused movement is exposed to the braking effect of the eddy currents mentioned above, now represents as follows: From which, if one denotes the elongation of the inertia body with s and the relevant component of the vehicle speed with c, the following results from transformation and integration: If the speed v of the inertial body is zero at a point in time, then its elongation is proportional to the speed component of the vehicle. By increasing the damping (the factor it can be achieved that the inertial body comes to a standstill in a very short time after the end of acceleration processes, and then according to the above, its elongation is directly proportional to the speed component of the vehicle.

Die Einrichtung selbst kann, wie erwähnt, in zwei verschiedenen Grundausführungsformen zur Anwendung kommen, j e nachdem, ob sich als Trägheitskörper ein Magnet bewegt und in umgebenden, längs der Bewegungsbahn gleichförmig angebrachten Leitern die Wirbelströme induziert, oder aber, ob sich als solcher ein Leiter in homogen magnetischem Felde bewegt und in ihm selbst die Wirbelströme induziert werden.The device itself can, as mentioned, in two different basic embodiments are used, depending on whether a magnet is moving as an inertial body and in surrounding conductors that are uniformly attached along the path of movement Eddy currents induced, or whether as such a conductor in homogeneous magnetic Fields are moved and the eddy currents are induced in it.

Natürlich können bei beiden dieser Grundformen die Einrichtungen auch in der Weise ausgeführt werden, daß der Trägheitskörper nur mittelbar die Induktion der dessen Bewegung bremsenden Foucaultschen Ströme bewirkt, was in vielen Fällen vielleicht vorteilhafter sein könnte. In solchen Fällen ist dann der Trägheitskörper entweder mit einem innerhalb eines ruhenden Leiters beweglich gelagerten Magnet oder mit einem in einem ruhenden magnetischen Felde beweglich gelagerten Leiter mechanisch gekuppelt. Stets wird dann der Trägheitskörper auch den mit ihm gekuppelten Magnet oder Leiter bewegen, dadurch in jedem Falle im' Leiter Foucaultsehe Ströme induzieren, -welche den beweglichen Magnet oder den beweglichen Leiter und somit auch den mit dem einen oder anderen mechanisch gekuppelten Trägkeitskörper bremsend beeinflussen.Of course, the facilities can also be used for both of these basic forms be carried out in such a way that the inertial body only indirectly the induction the Foucault currents, which retard its movement, causes what in many cases might be more beneficial. In such cases it is the body of inertia either with a magnet mounted movably within a stationary conductor or with a movable conductor in a static magnetic field mechanically coupled. The inertial body then always becomes the one coupled to it Move magnet or conductor, thereby in any case in the 'conductor Foucault see currents induce, -which the movable magnet or the movable conductor and thus also braking the inertia body mechanically coupled to one or the other influence.

Auf beiliegender Zeichnung ist beispielsweise eine dieser Ausführungsformen der den Gegenstand vorliegender Erfindung . bildenden Einrichtung in Fig. r, im Grundriß und in Fig. 2 in Vorderansicht schematisch dargestellt. Ein z. -B. mittels Rollen z auf Schienen 2 sehr leicht hin und her beweglich geführter Trägheitskörper F ist mit einer in der Bewegungsrichtung desselben liegenden Zahnstange 3 versehen. Die Zahnstange 3 steht mit dem verzahnten Umfange einer leichten Metallscheibe q. im Eingriff, welche zwischen den Polen NS eines permanenten, starken Magneten 5 mit möglichst geringer Reibung drehbar derart gelagert ist, daß sie von möglichst vielen magnetischen Kraftlinien geschnitten wird. In der Scheibe treten bei der Drehung um ihre Achse dieser Drehung entgegenwirkende, durch den umgebenden :magnetischen Raum darin induzierte sehr starke Foucaultsche Ströme auf. Durch die erwähnte, beispielsweise mechanische Verbindung des Trägheitskörpers F und der Metall-Scheibe q. wird erreicht, daß .eine der Bewegung des Trägheitgkörpers selbst Widerstand leistende, mit der Geschwindigkeit dieser Bewegung direkt proportionale Gegenkraft entsteht. Soll die Einrichtung als Geschwindigkeitsmesser -benutzt werden, so wird an dem Trägheitskörper F ein sich über der Einteilung einer Skala 7 bewegender Zeiger 6 angebracht, so daß die absolute Geschwindigkeit des Fahrzeuges stets unmittelbar an dieser Skala 7 abgelesen werden kann. Sollen dagegen die Angaben dieses Geschwindigkeitsmessers für die Zwecke einer zur -Weg- und Ortsbestimmung des Fahrzeuges dienenden Einrichtung nutzbar gemacht werden, so muß auch dafür gesorgt sein, daß zwischen diesem Trägheitskörper und den die Geschwindigkeitsanzeige weiter verwertenden Teilen des Apparates eine unmittelbare (z. B. mittels einer Stange 8) oder eine mittelbare Verbindung (elektrische Fernübertragung) hergestellt werde.On the accompanying drawing, for example, one of these embodiments is the subject of the present invention. forming device in Fig. R, shown schematically in plan and in Fig. 2 in front view. A z. -B. The inertia body F, which is guided so that it can be moved back and forth very easily on rails 2 by means of rollers z, is provided with a rack 3 lying in the direction of movement of the same. The rack 3 stands with the toothed circumference of a light metal disk q. in engagement, which is rotatably mounted between the poles NS of a permanent, strong magnet 5 with as little friction as possible in such a way that it is intersected by as many magnetic lines of force as possible. When the disk rotates around its axis, very strong Foucault currents, induced by the surrounding magnetic space, counteract this rotation. Through the aforementioned, for example mechanical connection of the inertia body F and the metal disk q. What is achieved is that a counterforce that is itself resistant to the movement of the inertial body and is directly proportional to the speed of this movement is created. If the device is to be used as a speedometer, a pointer 6 moving over the graduation of a scale 7 is attached to the inertial body F so that the absolute speed of the vehicle can always be read directly from this scale 7. If, on the other hand, the information on this speedometer is to be used for the purpose of a device used to determine the path and position of the vehicle, it must also be ensured that an immediate (e.g. . by means of a rod 8) or an indirect connection (electrical remote transmission) is established.

Die Wirkungsweise vorliegender Einrichtung ist nun folgende Befindet sich das Fahrzeug in Ruhe, so zeigt der Zeiger 6 des Trägheitskörpers F auf den Nullpunkt der Geschwindigkeitsskala. Setzt sich das Fahrzeug in Bewegung, so treten positive Beschleunigungen auf, und der Trägheitskörper F setzt sich in zur Beschleunigung entgegengesetzter Richtung in -Bewegung. Ist die Beschleunigung der Fahrzeugbewegung (bzw. deren Komponente in der Ausschlagrichtung des Trägheitskörpers) g, so wird auf den Trägheitskörper eine Trägheitskraft von - m, g einwirken. Ohne die durch die Foucaultschen Ströme verursachten Widerstände würde sich der Körper mit der Beschleunigung g in der zur Beschleunigung des Fahrzeuges entgegengesetzten Richtung weiterbewegen. Da jedoch der Trägheitskörper F mit der sich im starken magnetischen Felde drehenden Metallscheibe q. in kinetischem Zusammenhange steht, so erleidet die durch die Trägheitskörper verursachte Bewegung letzterer und somit auch die Bewegung des Trägheitskörpers selbst eine Dämpfung, und zwar wird nach der früher angeführten Gleichung die Ausschwingung des Trägheitskörpers mit der in die betreffende Richtung fallenden Komponente der Fahrzeuggeschwindigkeit direkt proportional. Diese Elongation kann auf der Einteilung abgelesen und mittelbar oder unmittelbar auf andere Apparate übertragen werden.The mode of operation of the present device is now as follows the vehicle is at rest, the pointer 6 of the inertial body F points to the Zero point of the speed scale. When the vehicle starts moving, pedal positive accelerations, and the inertial body F sets in to accelerate opposite direction in -movement. Is the acceleration of vehicle movement (or its component in the direction of deflection of the inertial body) g, so becomes an inertial force of - m, g acts on the inertial body. Without the through the resistances caused by the Foucault currents would become the body with the Acceleration g in the opposite direction to the acceleration of the vehicle move on. However, since the inertial body F with the strong magnetic Field rotating metal disk q. is kinetic, so suffers the movement of the latter caused by the inertial bodies and thus also the Movement of the inertial body itself causes damping, namely after the earlier cited equation the oscillation of the inertial body with the in the relevant Direction of falling component of the vehicle speed directly proportional. These Elongation can be read off on the graduation and directly or indirectly based on it other devices are transmitted.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Speedometer based on the acceleration principle, characterized by inertial bodies, which, only yielding the inertial force, moveable and supported as smoothly as possible, their movement only through the electrodynamic Force of self-induced in these or in their surroundings by their movement Faucault currents are slowed down for the purpose of elongations of the inertial bodies proportional to the corresponding components of the absolute speed do.

2. embodiment according to claim =, characterized in that the inertia body designed as an electrical conductor in a homogeneous, constant magnetic Field is movably mounted, which in the former when moving this braking Induced Foucault currents.

3. Embodiment according to claim = and 2, characterized characterized in that the inertia body formed in any way with a Mechanically movably mounted conductor in a homogeneous, constant magnetic field is coupled, which moves from the former, induces Foucault currents in itself, which slow down its movement and thus also that of the inertial body. q ..

Embodiment according to claim i, characterized by inertia bodies designed as magnets, which are movably mounted in these surrounding, stationary ladders, in the latter the Movement of the inertial bodies induce braking Foucault currents.

5th embodiment according to claim i and q, characterized in that the inertial body has a this mechanically coupled, movably mounted within a stationary conductor Magnet moves, which in the conductor the movable magnet and thus also the inertial body braking Foucault currents are induced.