DE287224C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein selbsttätig wirkender Geschwindigkeitsmesser, der augenblicklich die Anzahl Umgänge einer Welle wie auch die Umdrehungsrichtung der Welle genau anzeigt.

Der Geschwindigkeitsmesser wird durch einen elektrischen Strom betrieben und besteht im wesentlichen aus einem System von Mechanismen, welche den Geschwindigkeitsanzeiger und den Richtungsanzeiger bewegen, ferner aus einem Stromschalter, mittels dessen eine der Geschwindigkeit der Welle proportionale Anzahl von Stromwendungen bewerkstelligt werden kann, und endlich aus einem mit dem Schalter gekuppelten Umschalter, der den Strom über zwei verschiedene Stromnetze ab' wechselnd schließt.

Die die Erfindung bildenden baulichen Bestandteile, wie polarisierter Elektromagnet, zo Kuppelmittel mittels doppelter Zahnräder, für die Zeigereinstellung zu verwendende Herzstücke, sind bereits für andere Verwendungszwecke bekannt, und es stellt der Erfindungsgegenstand eine Vereinigung dieser bekannten .25 Einrichtungen zu einem Geschwindigkeitsmesser für die Erzielung einer neuen technischen Wirkung dar.

Die Einrichtung besteht:

a) aus einer elektrischen Uhr, die sich selbsttätig. aufzieht und mit einem elektrischen Sender ausgerüstet ist, der einen -Elektromagneten steuert,

b) aus einem Uhrwerk für den Antrieb der inneren Einrichtung, das selbsttätig durch einen Elektromagneten aufgezogen wird und für den Antrieb der Hauptwelle des Geschwindigkeitsanzeigers dient,

c) aus dem Mechanismus des Geschwindigkeitsanzeigers,

d) aus einem polarisierten Elektromagneten, der durch den vom Schalter kommenden Strom gespeist wird und zum Antrieb des Geschwindigkeitsmessers dient,

e) aus zwei durch den vom Umschalter kommenden Strom gespeisten Solenoiden für das Anzeigen der Bewegungsrichtung der Welle.

Der Apparat ist in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt.

Fig. ι stellt den im Gehäuse eingeschlossenen Geschwindigkeitsmesser mit teilweise weggebrochenem Deckel dar.

Fig. 2 zeigt in ihrer rechten Hälfte einen Schnitt nach der Linie A-A von Fig. 1 und Fig. 7 und in ihrer linken Hälfte eine von B-B aus gesehene Ansicht zu Fig. 3.

Fig. 3 zeigt teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt den dem Zifferblatt zugelegenen Teil der inneren Mechanismen.

Fig. 4, 5 und 6 stellen Einzelheiten des elektrischen Senders der Uhr dar.

Fig. 7 zeigt teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt das in der hinteren Hälfte des Gehäuses gelegene Uhrwerk.

Fig. 8 stellt einen teilweisen Horizontalschnitt nach der Linie A-S von Fig. 3 mit teilweiser Ansicht in vergrößertem Maßstab dar.

Fig. 9 zeigt einen teilweisen Schnitt nach der Linie C-D von Fig. 3.

Fig. 10 stellt einen Schnitt dar nach der Linie M-P von Fig. 8,

Fig. 11 einen Schnitt nach H-K von Fig. 8,

Fig. 12 einen Schnitt nach E-G von Fig. 8 niit teilweiser Ansicht, .
Fig. 13 einen Schnitt durch L-N von Fig. 8.

Fig. 14 ist eine teilweise Seitenansicht des Uhrwerkes von Fig. 7 in der Ebene Q-R gesehen,

Fig. 15 eine Vorderansicht des Stromschalters,

Fig. 16 ein Schnitt nach der Linie U-T von

Fig- 15,

Fig. 17 eine Ansicht des Umschalters von der Seite gesehen, und

Fig. 18 eine schematische Darstellung des gesamten Apparates.

Der Schalter (Fig. 15) ist auf der Welle 5, deren Umdrehungszahl gemessen werden soll, angeordnet; er besteht aus einem Zylinder 1 aus Isoliermaterial und trägt Metallbänder 2, auf welchen Kontaktstreifen 3, die mittels Scharniere auf der ebenfalls aus Isoliermasse bestehenden Bodenplatte 4 befestigt sind, gleiten. Auf der gleichen Achse 5 ist der Umschalter angebracht. Er hat eine auf der Welle 5 befestigte kreisrunde Scheibe 6, die bei ihrer Umdrehung mit einem auf dem Hebel 8 befestigten Segment 7 in Berührung kommt (Fig. 17). Der Hebel 8 ist um Drehpunkt 9 des beweglichen Rahmens 10 drehbar angeordnet. 11 sind zwei Federn, welche auf dem Rahmen 10 befestigt sind und den Zweck haben, die Bewegung des Hebels 8 aus seinen Endstellungen zu begünstigen, wenn die Achse 5 ihre Drehrichtung ändert und somit der Hebel 8 in die andere Grenzlage sich verdreht, in welcher ein neuer Stromschluß bewirkt wird. Auf dem festen Rahmen 13 ist eine Feder 12 befestigt, die sich gegen die bewegliche Platte 10 anlehnt, zum Zwecke, die Scheibe 6 gegen das Segment 7 anzudrücken. Der Schalter (Fig. 18) ist mit dem polarisierten Elektromagneten 19 durch Drähte 88 verbunden, wodurch dem Magnetanker 32 (Fig. 7) und somit auch dem Uhranker 33 eine beständig wechselnde Bewegung erteilt wird und so die Drehbewegung des vom Uhrwerk angetriebenen Ankerrades 31 geregelt wird, worauf diese der Drehbewegung der Welle 5 proportionale Drehbewegung des Ankerrades 31 für den Antrieb der Hauptwelle 56 des Geschwindigkeitsanzeigers durch Zahnrad 36 übertragen wird.

Der Umschalter (Fig. 17) ist durch Drähte 89 mit den beiden Solenoiden 20 verbunden, die durch das magnetische Feld bewegt werden, das durch den elektrischen Strom der die Solenoide umgebenden Drähte 89 erzeugt wird. Durch das magnetische Feld wird der Anker 21 angezogen. Er ist mit einer Zahnstange versehen, die. ihrerseits das Zahnrad 22 dreht, welch letzteres auf seiner Achse den Quadranten 90 zum Anzeigen der Bewegungsrichtung trägt. Dies geschieht nun für die Bewegungsrichtung in einem Sinne, während für die Bcwegung der Welle 5 im anderen Sinne der Hebel 8 sich in die andere Endstellung verdreht, wodurch der Strom durch den das andere Solenoid umgebenden Draht läuft und hierdurch den Anker in der anderen Richtung verschiebt.

Die Mechanismen für das Anzeigen der Umdrehungszahl und der Bewegungsrichtung der Welle 5 sind in einem metallenen Gehäuse

14 eingeschlossen, das mit einer Bodenplatte

15 versehen ist und in seinem unteren Teile ein zweites Gehäuse 18 trägt, in welchem die Klemmen 16 und zugehörigen Sicherungen 17 angebracht sind. Von den Klemmen 16 führen, wie schon bemerkt, die Drähte 88 und 89 go zum Elektromagneten 19 bzw. zu den Solenoiden 20, während die Drähte 87 für die Stromzufuhr zum Betriebe des Uhrwerkes dienen.

Die elektrische Uhr 23, die sich selbsttätig aufzieht, ist mit einem elektrischen Sender (Fig. 4, 5 und 6) versehen, der eine bestimmte Zahl von Stromschlüssen in bestimmten Zeiteinheiten ergibt. Dieser Sender dient dazu, bei jedem Stromschluß den Elektromagneten 29 zu erregen. Die Welle 24 des Senders kann durch irgendein Rad des Uhrwerkes angetrieben werden. Auf der Welle 24 ist ein zweiarmiger Hebel angebracht, dessen einer Arm eine Klinke 25 und eine mit Iridium belegte Platinschraube 26 trägt, derart, daß bei jedem Einschnappen der Klinke in die darunter liegende Zahnstange eine leitende Berührung zwischen der Schraube 26 und einem kreisrunden Platinstreifen 27 hergestellt wird. Der Streifen 27 ist auf der isolierten Unterlage 28 befestigt. Der andere Arm des erwähnten Hebels hat nur den Zweck, das Gewicht des ersten Armes auszugleichen. Bei jeder Berührung der Schraube 26 mit dem Platinstreifen wird durch den Elektromagneten 29 ein Stromkreis geschlossen. Das Uhrwerk hat eine Trommel 34, welche die Triebfeder in sich schließt. Es treibt mittels der Räder 37. 38, 39, 40 außer dem Ankerrad 31 auch das Rad 35, das mittels des auf seiner Achse befestigten Rades 36 alle Bewegungen der

Mechanismen des Geschwindigkeitsanzeigers bestimmt. Rad 35 dient auch dazu, die Triebfeder der Trommel 34 des Uhrwerkes selbsttätig aufzuziehen, wobei das Aufziehen im Verhältnis der Kraftabgabe stattfindet. Rad 35 hat hierzu zwei diametral gegenüberliegende Zapfen 41, die bei jeder Umdrehung.des Rades mit den Zähnen des Rades 42 in Eingriff kommen. Das Rad 42 ist zweiteilig hergestellt; sein oberer Teil ist mit spitzen Zähnen versehen, während der untere Teil viereckige Zähne hat. Die Wirkung dieser Einrichtung ist derart, daß jeder Umdrehung des Rades 35 zwei Stromeröffnungen und zwei Stromschlüsse im Elektromagneten 30 durch den Unterbrecher 86 entsprechen. Bei jedem Stromschluß wird nun der Anker 45, der mit der Stange 44 in Verbindung steht, angezogen und dadurch der Hebel 45 um den Drehpunkt 46 gedreht, welcher Hebel dann mittels der Klinke 47 das Zahnrad 48 um den gewünschten Winkel dreht; eine zweite Klinke 91, die auf der Wand 95 befestigt ist, verhindert das Rückdrehen des Rades 48, wobei das letztere mit dem Rad 92 auf der Welle 93 im Eingriff steht.

Bei jedem Stromschluß der Uhr dreht der

Elektromagnet 29 das gezahnte Rad 49 um einen bestimmten Winkel. Auf der Achse des Rades 49 sitzen weitere Räder 50, 51 und 52 von besonderer Zahnung, deren Aufgabe es ist, die fünf Hebel 53, 54, 55 zu bewegen. Vier derselben, 54 und 55, sind paarweise angeordnet, und jedes dieser Hebelpaare wird durch ein Rad 51 bzw. 52 bewegt. Sie wirken als Bremsen, und ihre Enden 94 sind an der Seite, wo sie die Bremswirkung übertragen, gezahnt. Die Bewegung dieser Hebel vollzieht sich in der Radebene. Der fünfte Hebel 53 hingegen 'bewegt sich infolge der besonderen Ausbildung des Rades 50 senkrecht zur Ebene dieses Rades und dient dazu, längs der Achse 56 nach vorn und nach hinten ein System von Rädern 57, 58, 59 und 60 zu verschieben. Der · Anzeigemechanismus besteht aus diesen vier Rädern und einem frei angeordneten Rade 61, welches von ihnen angetrieben wird, ferner aus einem Herz 62, das ebenfalls frei auf einem auf der Welle 56 angebrachten Rohrstück 84 angeordnet ist. Auf dem das Herz 62 tragenden Rohrstück 84 ist außerdem der Zeiger 63 für das Anzeigen der Geschwindigkeit angebracht. . ■

Die Achse 56 ist seitlich von der Achse des Rades 35 des Uhrwerkes angeordnet, und der Antrieb der Mechanismen auf der Achse 56 erfolgt durch ein Zahnrad 64, das mit. dem gleich großen Rade 36 auf der Welle des Rades 35 im Eingriff steht. Von den vier Rädern 57, 58, 59 und 60 bilden 57 und 60 mit dem Rohrstück 65 ein Stück, auf welchem Rohrstück sie an den Enden befestigt sind.

Zwischen diesen äußeren Rädern 57, 60 sind die Räder 58, 59 auf den Enden eines zweiten Rohrstückes 66 lose angebracht, und dieses ist ebenfalls lose · auf dem Rohrstück 65 derart angeordnet, daß abwechslungsweise das eine und das andere der Leerlaufräder 58, 59 mit den entsprechenden äußeren Rädern 57 bzw. 60 gekuppelt werden kann. Die einander zugekehrten Stirnflächen des Räderpaares 57,58 und 59,60 sind gezahnt, um die Kupplung der Räder zu ermöglichen, wenn dieselben gegeneinandergeschoben werden. Mit dem Rade 57 ist gegen die Gehäusewandung 95 hin das Rad 64 befestigt, wobei letzteres mit dem ersten und mit dem Rohrstück 65 ein Stück bildet. Die einander zugewendeten Stirnflächen der Räder der Räderpaare 57, 58 und 59, 60 sind so ausgebildet, daß sie den Einbau der Uhrfedern 70 und 71 gestatten. Je ein Ende dieser Federn ist auf dem Umfang des die Leerlaufräder 58, 59 tragenden Rohrstückes 66 befestigt und das andere Ende am inneren Umfang der Räder 58 bzw. 59 (Fig. 13). Im weiteren ist eine kreisrunde Einkerbung 67 zwischen den Rädern 58, 59 in der Peripherie des Rohrstückes 66 angebracht, in welche der Hebel 53 eingreift; auch ist ein gezahnter Kranz 68 vorgesehen, in welchen eine auf der Gestellplatte des Instrumentes befestigte Klinke 69 (Fig. 11) eingreift, wodurch die inneren Federn 70, 71 der Leerlaufräder 58, 59 gespannt werden können. Auf den Leerlaufrädern 58, 59 sind zwei Anschläge 72, 73 befestigt, die um einige Millimeter über die Radperipherie hinaustreten.. Sie dienen dazu, das Rad 61 in Bewegung zu setzen, und zwar durch Vermittlung einer Stange 74, die sich in den Weg der Anschläge legt und von denselben mitgenommen wird. Das Rad 61 ist auf einem auf der Welle 56 lose angebrachten Rohrstück 75 befestigt. Auf dem Rohrstück 75 ist die Trommel Jj drehbar angebracht und durch Stellschrauben 79 auf der Welle 56 befestigt. Diese Trommel nimmt in ihrem Innern wiederum eine Uhrfeder 78 auf, die an ihrem einen Ende mit dem Rohrstück 75 verbunden ist, mit dem anderen Ende dagegen an der Trommel Jj angreift, derart, daß das Rad 61 beständig durch die Feder 78 gespannt wird, mit welcher es durch das Rohrstück 75 gekuppelt ist.

Ein fein gezahnter Kranz 76 ist an der Peripherie des Rohres 75 angebracht, auf welchem das Paar Bremsen 54 angreifen. Das Rad 61 ist derart ausgebildet, daß es auf seinem Radkranz durch Kopfschraube 81 einen beweglichen Hebel 80 tragen kann, der in der Radebene beweglich ist. An dem beweglichen Ende dieses Hebels sitzt eine Laufrolle 82. Eine Druckfeder 83 hält den Hebel 80 beständig gegen das Zentrum des Rades hin. An einer weiteren Büchse 84 der Achse 56 ist ein

Herz 62 befestigt, welches so ausgebildet ist, daß seine veränderliche Peripherie beständig mit der Peripherie der Rolle 82 in Berührung ist, während die Rolle fortgesetzt bestrebt ist, sich auf den Punkt der Peripherie einzustellen., der dem kleinsten Durchmesser entspricht. Die das Herz aufnehmende Büchse 84 hat einen gezahnten Kranz, in welchen das Paar Bremshebel 55 eingreift.

Wirkungsweise.

Nehmen wir zunächst an, der Schalter stehe, still, sei jedoch in elektrischer Verbindung mit dem Anzeigeniechanismus, und zwar mit-

tels der Drähte 88, 8g. Überdies sei der Anzeiger durch die Klemmen 87 mit der Stromquelle in Verbindung. Dann bemerken wir im Innern des Instrumentes folgendes:

Die Uhr 23 ist im Gange, und es arbeitet somit auch der Elektromagnet 29. Eines der Leerlaufräder 58 oder 59 ist gegen eines der festen Räder 57 bzw. 60 mittels des Hebels 53 angepreßt, und beide Leerlaufräder 58, 59 lehnen mit ihren Zähnen 72, 73 gegen den in der Gehäusewand befestigten Anschlag 85. Das Rad 61 mit der Stange 74 steht still, und letztere ist in Berührung mit den Zähnen 72,' 73 der Leerlaufräder; das Rad 61 ist überdies frei von den Bremsen. Das Herz 62 ist gebremst und in solcher Stellung, daß sein kleinster Durchmesser mit der Rolle 82 in Berührung ist. Der Zeiger 63 des Quadranten steht auf o, und die Richtungsangabe zeigt auf »Halt«.

Der Schalter soll nun in Bewegung gesetzt werden, worauf im Instrument folgendes beobachtet wird:

Es erfolgt die Bewegung des oszillierenden Magnet ankers 32 und des Uhrankers 33 durch den Elektromagneten 19 und somit die Umdrehung des Ankerrades 31. · Der Richtungsquadrant hat sich um seine Achse um 90 ° verdreht und zeigt beispielsweise auf »Vorwärts«. Das Rad 61 hat angefangen, sich zu drehen, wobei es durch eines der leer laufenden Räder 58 oder 59 mitgenommen wird, das seinerseits mit dem entsprechenden festen Rade 57 bzw. 60 in Eingriff steht, während das feste Rad seine Drehbewegung vom Rade 36 erhält. Das Herz 61 steht still, und der Zeiger 63 steht auf 0. Nach i^x/₄ Sekunden wird der Stromkreis durch den Elektromagneten geschlossen, das Rad 61 wird durch die Bremse 54 plötzlich angehalten und gleichzeitig das Herz 62 durch die Bremsen 55 freigegeben, wobei das letztere sich aus seiner bisher eingenommenen Stellung verdreht und sich mit seinem kleinsten Durchmesser in Berührung mit der Rolle 82 einstellt, wodurch die Drehung des Zeigers 63 und somit die Geschwindigkeitsanzeige auf dem Quadranten erfolgt.

Nach I¹Z₄ Sekunden schließt die Uhr wiederum den Stromkreis des Elektromagneten 29, wodurch das Herz angehalten und das Rad 61 von den Bremsen befreit wird, wobei das Rad 61, durch die Feder der Trommel 77 getrieben, zurückgeht, um mit der Welle 74 sich gegen den Zahn des anderen Leerlaufrades, das sich schon in Bewegung befindet, anzulehnen.

Wenn die Geschwindigkeit des Schalters sich inzwischen vermehrt hat, so überläuft die Rolle 82 den Punkt des kleinsten Durchmessers des Herzens, wobei das Herz die Rolle beim nächsten Stromschluß des Elektromagneten 29, d. h. bei seiner Freigabe durch die Bremsen 55 erreicht; es berührt mit seinem kleinsten Durchmesser die Rolle, wodurch dann der Zeiger nach vorwärts gebracht werden wird.

Hat die Geschwindigkeit hingegen abgenommen, so erreicht die Rolle 82 den kleinsten Durchmesser des Herzens nicht und wird vorher infolge der ihm von der Uhr übertragenen Bewegung angehalten. Sobald jedoch das Herz von den Bremsen freigegeben wird, dreht es sich zurück, bis es mit seinem kleinsten Durchmesser die Rolle berührt, durch welche Verdrehung sich der Zeiger ebenfalls- nach rückwärts einstellt.

Hält der Schalter an, so bleiben die Leerlaufräder 58, 59 nach und nach ebenfalls stehen, und. die Zähne 72, 73 legen sich gegen den Anschlag 85 an; das Rad 61 folgt ihnen, und das Herz bringt den Zeiger in die Nullstellung. Auch die Richtungsanzeige ergibt dann »Halt«.

Wenn η die Anzahl Umdrehungen ist, welche der Schalter in einer Minute ausführt, so ist

-^- die Umdrehungszahl,

welche der Schalter

in 2V2 Sekunden

ausführt.. Nehmen wir nun an, der Schalter mache 480 Umdrehungen in

der Minute, so macht er —— = 20 Umdrehun-

gen in 2¹Z₂ Sekunden.

Tatsächlich macht nun infolge der besonderen Berechnung des Uhrwerkes, da der Anker 33, 40 doppelte Schwingungen unter dem Impuls von ebenso vielen Stromumschaltungen bei 20 Umdrehungen des Schalters erzeugt, no das Ankerrad 31 vier ganze Drehungen. Da nun die Übersetzung zwischen dem Rade 35 und dem Zahnkolben des Ankerrades 1 : 6 ist, so vollendet das vom Rad 36 angetriebene und ihm gleiche Rad 64 ²/₃ seines vollständigen Umlaufes, d. h. der Indikatorzeiger bleibt bei ²/₃ des Umlaufes des Quadranten stehen, und zwar da, wo gezeichnet ist 480 Umdrehungen.

So läßt sich irgendwelche Geschwindigkeit messen,· sei es durch Abänderung des Uhrwerkes (Fig. 7) oder dadurch,, daß der Schalter

mittels reduzierender oder vergrößernder Zahnräder mit der Welle, deren Geschwindigkeit gemessen werden soll, gekuppelt wird, und zwar kann man Geschwindigkeiten bis zu 30000 Umdrehungen und auch solche von nur Umdrehungen messen.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Selbsttätiger elektrischer Geschwindigkeitsmesser mit polarisiertem Elektromagneten, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein mittels Uhrwerkes angetriebenes Ankerrad der schwingende Anker des polarisierten Elektromagneten einwirkt, der mittels eines auf der zu messenden Welle angeordneten Stromschalters bei jeder Umdrehung der Welle je zwei gewendete Stromschlüsse bewerkstelligt und die Drehung des Ankerrades zur Geschwindigkeitsanzeige mittels zweier in bekannter Weise auf einer Welle gelagerter Leerlaufräder überträgt, von denen abwechselnd je eines mit einem vom Ankerrad angetriebenen Rade gekuppelt wird, während ein frei bewegliches Rad (61) durch einen am Leerlaufrad angebrachten Anschlag in eine Stellung verdreht und darin festgehalten wird, in der es die augenblickliche Geschwindigkeit der Welle' mißt und in der gleichzeitig mit dem Festlegen des Rades (61) ein den Zeiger tragendes Herz (84) bekannter Art freigegeben wird, gegen dessen Umfang sich unter Federdruck eine auf dem Rade (61) sich gegen den Mittelpunkt hin einstellende Laufrolle anlegt, wodurch das Herz sich plötzlich in die Stellung dreht, in der es mit seinem kleinsten Durchmesser die Rolle berührt, um in dieser Stellung durch Bremsung festgehalten zu werden, und wobei gleichzeitig das Rad (61) von den Bremsen befreit wird, das bisher gekuppelte Leerlaufrad ausgelöst und das zweite Leerlaufrad mit dem ihm gegenüberliegenden, die Drehung des Ankerrades aufnehmenden Rade gekuppelt wird.
2. 2. Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker des durch eine elektrische Uhr gesteuerten Elektromagneten bei jedem Stromschluß eine Steuerwelle um einen bestimmten Betrag fortschaltet, und daß bei jeder Verdrehung eine der Bremsen des Rades (61) bzw. des Herzens (84) ausgelöst bzw. angestellt wird oder umgekehrt, während gleichzeitig das eine oder andere Leerlaufrad in das zugehörige, die Drehung des Ankerrades übertragende feste Rad eingerückt wird.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.