DE295809C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Geschwindigkeitsmesser derjenigen Bauart, bei welcher eine unmittelbare Messung der Geschwindigkeiten dadurch herbeigeführt wird, daß in periodisch aufeinanderfolgenden Meßzeiten von kurzer, genau gleicher Dauer der .in jeder einzelnen Meßzeit zurückgelegte Weg bzw. die in jeder einzelnen Meßzeit zurückgelegte Winkeldrehung einer Welle gemessen und angezeigt wird. Die gemäß dieser Methode nach Ablauf einer Meßzeit angezeigte Geschwindigkeit ist der Mittelwert der während der Dauer der Meßzeit vorhandenen Geschwindigkeiten. Die Geschwindigkeitsanzeige selbst ist keine stetige, sondern eine periodische. Damit einerseits sich die jeweils angezeigte Geschwindigkeit möglichst wenig von der wirklichen, im Augenblick der Anzeige vorhandenen Geschwindiigkeit unterscheidet, und damit andererseits die periodische Anzeige sich einer stetigen Anzeige möglichst nähert, müssen die Meßzeiten möglichst klein gewählt werden.

Bei Geschwindigkeitsmessern der genannten Bauart muß das Anzeigewerk mit dem Meßwerk für die Dauer jeder einzelnen Meßzeit gekuppelt werden. Die Meßzeit ist gleich der Kupplungsdauer. Von der Gleichheit der Meßzeiten hängt die Genauigkeit der Messung ab.

Es ist daher nötig, daß das Kuppeln und Entkuppeln sicher und in der denkbar geringsten . Zeit erfolgen. Ferner ist es nötig, daß die eingerückte Kupplung selbsttätig in der Einrückstellung gesperrt gehalten wird, damit nicht durch Erschütterungen, wie sie insbesondere bei auf Fahrzeugen angebrachten Geschwindigkeitsmessern stattfinden, eine vorzeitige Lösung der Kupplung bewirkt werden kann. Durch die vom Uhrwerk auszuführenden Arbeiten der Einrückung, Ausrückung und Sperrung der Kupplung darf das Uhrwerk nicht zu sehr belastet werden. Andererseits müssen die Einrückung und die Ausrückung der Kupplung wegen der erforderlichen Schnelligkeit mit ausreichender Kraft erfolgen.\ Der ⁴^ Geschwindigkeitsmesser soll einen großen Meßbereich haben, beispielsweise bei Fahrzeugen bis zu 160 km Geschwindigkeit in der Stunde anzeigen können. Damit die Meßperioden unmittelbar aufeinanderfolgen, hat das Anzeigewerk des Erfindungsgegenstandes in an sich bekannterWeise mehrere, beim Ausführungsbeispiel zwei, Schaltwerke, die abwechselnd mit der Meßwelle gekuppelt werden.

Die Erfindung besteht nun darin, daß ein den Schaltwerken gemeinsames, als Stirnrad ausgebildetes Kupplungsrad an einem Hebel gelagert ist, der unmittelbar durch die Triebfeder des die Meßvorgänge regelnden Uhrwerks zwangläufig verschwenkt wird und so das Kupplungsrad abwechselnd mit den Schaltwerken kuppelt. Die Schaltung erfolgt durch die Gangradwelle oder eine benachbarte Welle, wie an sich bekannt, in dem Zeitabschnitt, in welchem das Uhrwerk nicht gehemmt ist, also bei einer Ankerhemmung in dem Zeitabschnitt,

welcher zwischen der Freigabe eines Gangradzahnes durch den einen Ankerstift und der Sperrung des entsprechenden anderen Zahnes durch den anderen Ankerstift liegt. Beim gewohnlichen Gang der Uhr ist dieser Zeitabschnitt nur um einen geringen Betrag größer als die zur Umsteuerung des Ankers erforderliche Zeit, weil der Gangradzahn an den anderen Ankerstift anschlägt, unmittelbar nachdem

ίο dieser in seine neue Stellung gekommen ist. Das Nachrücken des Gangrades braucht aber erst beendet zu sein, kurz bevor die nächste Umsteuerung des Ankers erfolgt, d. h. es steht im Höchstfälle für das Nachrücken des Gang-

!5 rades die Zeit zur Verfügung, welche die Unruhe braucht, um von ihrer Mittelstellung bis zum Umkehrpunkt und wieder zurück zur Mittelstellung zu schwingen. Es ist besonders für das Einrücken der Kupplung notwendig, daß eine, wenn auch kleine, Zeitdauer zur Verfügung steht, weil die einzurückenden Kupplungsteile nicht immer in der Stellung stehen, in welcher sie die Einrückung gestatten, und weil in diesem Falle erst der eine Kupplungsteil sich um ein solches Stück weiterbewegt haben muß, daß die Einrückung erfolgen kann. Beim Erfindungsgegenstand erfolgen die Einrückungen und'Ausrückungen der Kupplung mit großer Kraft und unmittelbar durch die Triebfeder des Uhrwerkes; es wird ferner die Einrückung jedesmal nur genau um die kurze Zeit verzögert, welche je nach der zufälligen Lage der Kupplungsteile zur Einrückung unbedingt erforderlich ist; und es wird durch die zwangläufige Einrückung und Ausrückung die Kupplung in jeder ihrer beiden Endstellungen unmittelbar nach erfolgter Einrückung bzw. Ausrückung selbsttätig gesperrt. Diese selbsttätige Sperrung der Kupplung in ihren beiden Endstellungen hat indirekt eine Reihe weiterer wichtiger Vorteile zur Folge. Die Sperrung verhindert, daß die Kupplungsteile durch Erschütterungen vorzeitig ausgerückt werden. Sie gestattet ferner, daß zur Kupp-

45-lung ein- und ausrückbare Stirnräder verwandt werden, deren Verwendung sonst praktisch kaum durchzuführen ist, weil bei Anwendung von Stirnräderkupplungen außer den auf die Lösung der Kupplung hinwirkenden, durch die Erschütterungen hervorgerufenen Stoßkräften noch der seitliche Zahndruck hinzukommt, welcher gleichfalls auf die Ausrückung der Kupplung hinwirkt. Die Verwendung der Stirnräder hat zur weiteren Folge, daß das zur Kupplung dienende Stirnrad bei der jedesmaligen Rückkehr der zur Einstellung des Zeigers dienenden Teile nicht mit zurückgeführt werden braucht. Die Zurückführung dieser Teile muß in Sehr kurzer Zeit erfolgen, und es kann, insbesondere wegen der Prellwirkungen für die Zurückführung der Teile nur eine verhältnismäßig schwache Feder verwendet werden. Es ist deshalb nötig, die Reibungswiderstände und Beschleunigungswiderstände bei der Rückführung jener Teile nach Möglichkeit zu verringern. Daher ist es wichtig, daß das Kupplungsrad, welches die größte Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung erhalten müßte, an dieser Bewegung nicht teilzunehmen braucht. Das hat zur weiteren Folge, daß das »Schaltrad«, d. i. das Rad, aus welchem das Kupplungsrad ausgerückt wird, eine bedeutend größere Umfangsgeschwindigkeit erhalten kann. Von der Umfangsgeschwindigkeit an der Kupplungsstelle, bzw. von der Anzahl der während der Meßzeit an der Kupplungsstelle vorbeigeführten Zähne hängt aber direkt der »Einstellfehler« ab. Der Einstellfehler hat bei allen zu messenden Geschwindigkeiten dieselbe absolute Größe. Er ist gleich demj enigen Wege, welcher während des Vorbeiganges eines Zahnes an der Kupplungsstelle vom Wagen, dessen Geschwindigkeit gemessen werden soll, zurückgelegt wird, bzw. gleich demjenigen Winkel, welcher von der Welle, deren Umdrehungsgeschwindigkeit gemessen werden soll, zurückgelegt wird. Je größer nun die Zahl der Zähne ist, welche während einer Meßzeit an der Kupplungsstelle vorbeigeführt werden, desto kleiner ist prozentual, der Einstellfehler. Es wird also dur-ch die neue. Anord-nung auch der Einstellfehler erheblich verringert. Die Anordnung der Stirnradkupplung ermöglicht auch in einfacher Weise, das Kupplungsrad abwechselnd in zwei verschiedene Schalträder einzurücken, den Zeiger also abwechselnd von zwei verschiedenen Einstellwerken einstellen zu lassen und dadurch die Meßzeiten ohne Unterbrechung aneinander anzuschließen.

In.der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt:

Fig; ι ist eine Vorderansicht eines Geschwindigkeitsmessers im Schnitt nach A-B der Fig. 3 und 4.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht desselben Geschwindigkeitsmessers im Schnitt nach C-D der Fig. 3 und 4.

Fig. 3 ist die zugehörige Seitenansicht,

Fig. 4 die Seitenansicht im Schnitt nach no E-F der Fig. 1 und 2. '

Fig. 5, 6 und 7 stellen in vergrößertem Maßstabe die Steuerung der Kupplung in verschiedenen Stellungen dar.

Die Antriebswelle 1, welche vom Wagenrad ^1!l5 des Wagens, dessen Fahrgeschwindigkeit gemessen werden soll, oder von. einer Welle, deren Umdrehungsgeschwindigkeit gemessen werden soll, angetrieben wird, trägt ein Kegelrad 2, welches in ein auf der Welle 3 sitzendes ^o Kegelrad 4 eingreift. Auf der Welle 3 sind zwei Stirnräder 5 und 6 befestigt.

Das Stirnrad 5 steht in Eingriff mit dem Aufzugsrad 7, welches mit dem Uhrfederhaus 8 verbunden ist. Das innere Ende der (nicht gezeichneten) Uhrfeder ist mit der Federwelle 9 verbunden. Das äußere Ende der Uhrfeder schleift in bekannter Weise auf der zylindrischen Innenwand des Uhrfederhauses 8, so daß durch Drehung des Federhauses die Feder bis zu einer Maximalspannung aufgezogen wird, während bei weiterer Drehung die Spannung konstant bleibt. Die Spannung der Feder reicht aus, das Uhrwerk während einer kurzen Zeitdauer, z. B. von 1 bis 2 Mi-

. nuten, anzutreiben. Die Bewegung der Federwelle 9 wird in bekannter Weise über die. Wellen 10 und 11 auf die Welle 12 des Gangrades 13 übertragen und durch die aus dem Gangrad 13, dem Anker 14 und der Unruhe 15 bestehende Hemmung gehemmt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Unruhe fünf Schwingungen in' der Sekunde ausführt. Das Gangrad hat sechs Zähne. Die Übersetzung zwischen Gangradwelle und der vorgelagerten Welle 11, welche als Steuerwelle zur Steuerung der Kupplung dient, ist so gewählt, daß die Steuerwelle 11 in zwei Sekunden eine Umdrehung vollführt. Das andere auf der Welle 3 sitzende Stirnrad 6 soll dazu dienen, während der einzelnen, genau begrenzten Meßzeiten, deren Dauer beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Sekunde betragen soll, die von der Antriebswelle ι aus übertragene Drehbewegung auf das Anzeigewerk zu übertragen und dadurch die während einer Sekunde zurückgelegte Wegstrecke bz\v. Winkeldrehung zu messen, was gleichbedeutend mit der Messung der Geschwindigkeit ist. Das Rad 6 soll demgemäß »Meßrad« genannt werden. Auf der Meßradwelle 3 ist der einarmige Kupplungshebel 16 schwenkbar gelagert, dessen freies Ende gabelförmig gestaltet ist und zwei Stifte 17 trägt, die mit einer auf der Steuerwelle 11 befestigten Nockenscheibe 18 in Eingriff stehen. Auf dem Kupplungshebel 16 ist das Kupplungsrad ' 19 drehbar gelagert, welches mit dem Meßrad 6 dauernd in Eingriff steht und durch Schwenkung des Kupplungshebels 16 abwechselnd mit zwei links und rechts von ihm liegenden Schalträdern 20<J und 20^δ in Eingriff kommt. Mit Hilfe dieser Schalträder 20^a und 2ο^δ erfolgt abwechselnd die Einstellung des Geschwindigkeitszeigers, und zwar von beiden Schalträdern aus in gleicher Weise und mit den gleichen Mitteln, so daß im folgenden nur die Übertragung der Bewegung von dem einen Schaltrad aus beschrieben werden soll. Das Schaltrad 20° ist mit dem Trieb 2i^a ,verbunden, welcher in das Einstellrad 22^a eingreift.

Das Einstellrad 22^s soll nach jeder Meßzeit wieder in seine Anfangsstellung zurückgeführt werden: Die Zurückführung erfolgt durch eine Rückzugfeder 23", welche das Einstellrad 22^a bis zum Anschlag eines an diesem Rad befestigten Mitnehmerstiftes 24" an einen festen Anschlagstift 25⁰¹ zurückführt. Auf der Achse des Einstellrades 22* sitzt lose . ein Rad 26^a, ■ welches einen Stift 27^ trägt, der vom Mitnehmerstift 24° mitgenommen werden kann. Das Rad 2,6^a steht in Eingriff mit dem Zeigerrad 28. Auf der Zeigerradwelle 29 ist der Zeiger 30 befestigt. Das Zeigerrad 28 steht in Eingriff mit einem Zahntrieb 31, auf dessen Welle die zur Zurückführung des Zeigers 30 in die Nullage dienende (nicht gezeichnete) Feder und ein fein gezahntes Sperrad 32 sitzen. In das Sperrad 32 greift eine Klinke 33, welche in geeignetem Zeitpunkt von der Steuerwelle angehoben wird. In das Schaltrad 20^ft greift eine Sperrklinke 34* ein, welche in dem geeigneten Zeitpunkt durch ein auf der Steuerwelle sitzendes Ezenter ausgehoben wird.

Mit Hilfe der eben beschriebenen Mittel erfolgt die Einstellung des Zeigers durch das Schaltrad 20^fi (und in der unmittelbar anschließenden Meßperiode in gleicher Weise durch das Schaltrad 2O⁶) in folgender Weise:

Es sei angenommen, daß der Zeiger 30 soeben seine der letzten Meßzeit entsprechende Einstellung durch das Schaltrad 2O⁶ und die zwischen diesem und dem Zeiger liegenden Organe erfahren hat. Die Sperrklinke 33 steht in Eingriff mit dem Zeigersperrad 32. Die auf der Welle des Zahntriebes 31 sitzende Rückschlagfeder kann daher den Zeiger nicht zurückführen, und es bleiben auch die mit dem Zeigerrad in Eingriff stehenden Räder 20^a und 20⁶ sowie die an diesen Rädern befestigten Stifte 27® und 27* in ihren der Zeigerstellung entsprechenden Stellungen. Die Meßzeit des Schaltrades 20^a habe noch nicht begonnen. Die Klinke 34° ist ausgehoben. Das Einstellrad 22^fi ist durch seine Feder 23* in seine Anfangsstellung zurückgeführt worden und hat dabei auch das Schaltrad 20° entsprechend rückwärts gedreht. Es wird nunmehr durch die Nockenscheibe 18 das Kupplungsrad 19 für die Dauer einer Meßzeit, also im vorliegenden Ausführungsbeispiel für die Dauer einer Sekunde, mit dem Schaltrad 20^a in Eingriff gebracht. Das Schaltrad 20° und das mittels des Triebes 2i^e von ihm angetriebene Einstellrad 22^a werden daher entsprechend der in der Meßzeit zurückgelegten Wegstrecke, bzw. entsprechend der während der ^1J5 Meßzeit zurückgelegten Winkeldrehung derjenigen Welle, deren Geschwindigkeit gemessen werden soll, vorwärts gedreht. Der Mitnehmerstift 24^a, welcher in seiner Anfangsstellung war, d. h. an dem festen Anschlagstift 25" anlag, wird um den gleichen Winkel wie das Einstellrad 22^a vorwärts gedreht. Ist die

Geschwindigkeit während dieser Meßzeit größer geworden als die in der vorhergegangenen Meßzeit gemessene Geschwindigkeit, dann stößt der Mitnehmerstift an den Stift 27* an und nimmt ihn auf dem letzten Teil seines ■ Weges mit. Das Rad 26" wird entsprechend vorwärts gedreht und dreht auch das Zeigerrad 28 und den Zeiger 30 mit, da die Vorwärtsdrehung des Zeigers durch das Sperrad 32 und die Klinke 33 nicht verhindert wird. Mit der Vorwärtsdrehung des Zeigerrades 28 werden auch das Rad 26° und der Stift 27* entsprechend vorwärts gedreht. Am Schluß der Mefizeit zeigt der Zeiger bereits die neue Geschwindigkeit an.

Hat sich die Geschwindigkeit gegenüber der vorhergegangenen Meßzeit nicht geändert, so wird der Mitnehmerstift 24" genau bis zum Anschlag an den Stift 27^a herangeführt. Eine Drehung des Rades 26"·, des Zeigerrades 28, des Zeigers 30 und des Rades 26^h findet nicht statt. Der Zeiger zeigt dauernd die unveränderte Geschwindigkeit an.

Ist die Geschwindigkeit gegenüber der der vorhergegangenen Meßzeit kleiner geworden, dann bleibt der Mitnehmerstift 24° in seiner Endstellung noch um einen entsprechenden Winkel hinter dem Stift 27^s zurück.

Unmittelbar nach Beendigung der Meßzeit wird das Kupplungsrad 19 aus dem Eingriff mit dem Schaltrad 20^ffi ausgehoben, und im gleichen Augenblick wird die Sperrklinke 34" in das Schaltrad 20^a eingerückt. Hierauf wird für eine kurze Zeit die Sperrklinke 33 des Zeigersperrades 32 ausgehoben. War die Geschwindigkeit in der letzten Meßzeit gegenüber der vorhergegangenen Meßzeit zurückgegangen, so wird der Zeiger 30 durch die Zeigerfeder so weit zurückgeführt, bis der Stift 2y^a an den Mitnehmerstift 24« anschlägt. Unmittelbar darauf wird die Klinke 33 wieder eingerückt, der Zeiger also festgestellt, und nun wird die Klinke 34^ ausgehoben, so daß das Einstellrad 22^α· und das Schaltrad 20^a durch die Rückzugfeder 23^ffi in die Anfangsstellung zurückgeführt werden.

In gleicher Weise vollziehen sich die Bewegungen, welche der Vorwärtsschaltung und Rückführung des Schaltrades 2O⁶ entsprechen.

In den Fig. 5, 6 und 7 ist in vergrößertem Maßstabe dargestellt, in welcher Weise der Kupplungshebel 16 durch das Uhrwerk gesteuert wird.
■ In Fig. 5 ist angenommen, daß der Ankerstift Ι4^α in Eingriff mit einem Zahn des Gangrades 13 steht, und daß die (nicht gezeichnete) Unruhe gerade im. Begriff steht, den Ankerzahn zu heben. Die Nockenscheibe 18 hat dann die gezeichnete Lage. Wird nun der Ankerstift 14" durch die Unruhe ausgehoben (s. Fig. 6), dann wird die Nockenscheibe 18 durch das nicht mehr gehemmte Uhrwerk schnell in Richtung des eingezeichneten Pfeiles gedreht. Die eine Hebefläche der Nockenscheibe 18 schlägt auf den Stift 17 und dreht den Kupplungshebel 16 zunächst in seine Mittelstellung, in w el eher das Kupplungsrad 19 (s. Fig. 6) weder mit dem Schaltrad 20^ß noch mit dem Schaltrad 20^ö mEingriff steht. Stehen die Zähne des Kupplungsrades 19 gerade gegenüber_den Zahnlücken des Schaltrades 20^a, dann kann der Kupplungshebel sofort völlig nach links bis in die in Fig. 7 gezeichnete Lage umgesteuert Averden. Stehen zufällig die Zähne des Kupplungsrades den Zähnen des Schaltrades gegenüber,, so verbleiben Kupplungshebel 16, Nockenscheibe 18 und Gangrad 13 eine kurze Zeit in der in Fig. 6 gezeichneten Stellung, nämlich so lange, bis das Kupplungsrad 19 sich so weit weitergedreht hat, daß eine Einrückung erfolgen kann. Die hierfür erforderliche Zeitdauer ist wegen der großen Zahl der während einer Meßzeit an der Kupplungsstelle vorbeigeführten Zähne der Schalträdef 20^a und 2o⁶ sehr gering. Selbst bei der niedrigsten Geschwindigkeit, welche für die Messung praktisch noch in Betracht kommt, z. B. bei einer Fahrtgeschwindigkeit von nur 5 km in der Stunde, kann dieser »Einstellfehler« praktisch vernachlässigt werden. Dieser g₀ Einstellfehler behält bei allen Geschwindigkeiten die gleiche absolute Größe, ist also bei den größeren Geschwindigkeiten prozentual kleiner.

Die Verzögerung der Einrückung des Kupplungsrades wird durch die Steuerung ermöglicht, denn Kupplungshebel, Nockenscheibe und Gangrad brauchen in die in Fig. 7 .gezeichnete Stellung erst zurückgeführt zu sein, kurz bevor der Ankerstift 14* wieder angehoben werden soll. Es steht also bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nahezu ¹Z₅ Sekunde zur Verfügung. Von dieser Zeit wird aber selbst im ungünstigsten Falle und bei einer sehr geringen Geschwindigkeit nur ein Bruchteil ausgenutzt.

Unmittelbar nach vollendeter Schaltung des .Kupplungsrades 19 erfolgt eine selbsttätige Sperrung des Kupplungshebels 16 durch die Nockenscheibe 18. Es wird dadurch mit voll- n₀ kommener Sicherheit eine vorzeitige Ausrückung bzw. eine vorzeitige Einrückung des Kupplungsrades verhütet.

Damit das Uhrwerk nach Aufzug der Uhrfeder in jedem Falle in Gang kommt, ist die n₅ folgende Einrichtung getroffen. Die Unruhe trägt einen Stift 35, welcher sich, wenn die Unruhe von ihrem einen Umkehrpunkt um ein kleines Stück zurückgeschwungen ist, hinter den einen Arm eines Sperrhebels 36 _iao legen kann (s. Fig. 1). Der andere Arm des Sperrhebels wird durch eine auf der Zeiger-

welle 29 sitzende Scheibe 37 gesteuert. Die im übrigen zylindrische Scheibe 37 trägt einen kleinen Ausschnitt, in welchen der andere Arm des Sperrhebels 36 einfallen kann,

•5 wenn der Zeiger auf Null steht.

Erfährt der auf Null stehende Geschwindigkeitsmesser einen Antrieb durch die Fahrt des Wagens oder die Drehung der Welle, deren Geschwindigkeit gemessen werden soll, dann erfolgt durch den Aufzug des Uhrfederhauses zunächst eine Kupplung des Kupplungsrades 19 mit einem der beiden Schalträder 2o^a oder 20^&. Es wird infolgedessen auch der Zeiger angetrieben. Wenn der Zeiger eine kleine Drehung ausgeführt hat, dann wird der Sperrhebel 36 ausgehoben und die Unruhe freigegeben, welche, da sie nahe ihrem Umkehrpunkt gesperrt gehalten wird, sofort mit voller Kraft zu schwingen anfängt.

Ist die Geschwindigkeitsmessung beendigt und der Zeiger wieder auf Null zurückgegangen, so erfolgt selbsttätig die Sperrung der Unruhe durch Einfall des Sperrhebels 36 in die Lücke der Scheibe 37.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Geschwindigkeitsmesser, bei welchem zur Einstellung des Zeigers eine Schaltvorrichtung mit der Antriebswelle während der Meßzeit mittels einer durch ein Uhrwerk gesteuerten Kupplung gekuppelt wird und die Kupplungsteile durch das Uhrwerk in der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Hemmungen des Uhrwerkes liegenden Zeit umgesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Stirnrad ausgebildetes Kupplungsrad (19) an einem Hebel (16) gelagert ist, der unmittelbar durch die Triebfeder des die Meßvorgänge regelnden Uhrwerks zwangläufig verschwenkt wird und so das Kupplungsrad mit dem Schaltwerk bzw. abwechselnd mit den Schaltwerken kuppelt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.