CH485145A - Dispositif transformant les mouvements oscillants d'un résonateur acoustique en mouvements rotatifs d'une roue de comptage - Google Patents

Description

  Dispositif transformant les mouvements oscillants d'un résonateur acoustique  en mouvements rotatifs d'une roue de comptage    La présente invention a pour objet un dispositif trans  formant les mouvements oscillants d'un résonateur  acoustique dont les oscillations sont entretenues     électro-          niquement    en mouvements rotatifs d'une roue, dite de  comptage, d'un compteur mécanique, pour des appli  cations n'appartenant pas à la technique de la mesure       chi    temps.  



  Des dispositifs du type susmentionné sont connus, en  particulier ceux dans lesquels le résonateur est un dia  pason actionnant, par un cliquet, une roue à rochet  constituant la roue de comptage. L'inconvénient de tels  dispositifs réside dans le fait qu'ils sont sensibles aux  chocs, ces derniers pouvant amener ledit cliquet à  sauter sur plusieurs dents de la roue de     comptage,    ce  qui, bien entendu, fausse le comptage.  



  On a proposé, pour remédier à cet inconvénient, de  munir de tels dispositifs de deux cliquets d'entraîne  ment, à raison d'un par branche flexible, travaillant al  ternativement, chacun pour une demi-oscillation du ré  sonateur, le cliquet de retenue fixe étant alors supprimé.  



  Toutefois, cette solution présente de graves incon  vénients lors de la mise en train, des réglages, des rha  billages et des contrôles. En effet, lorsque la roue de  comptage est retenue par un cliquet fixe, il suffit d'agir  sur ce dernier. pour le déplacer     légèrement,    pour déter  miner sans difficulté la position dans laquelle le recul  de la roue de comptage est tel que l'ensemble fonctionne  harmonieusement, sans à-coups. Dans le cas où la roue  de comptage est soumise à l'action de deux cliquets d'en  traînement, sans cliquet fixe de retenue, un tel calage  n'est pas possible et le réglage doit s'effectuer en agis  sant     sur    l'un ou l'autre des     cliquets    oscillants, ce qui  est     dr:s    plus délicats.  



  Le but de la présente invention est<B>(le</B> fournir un dis  positif de ce genre dont la marche soit pratiquement in  sensible aux accélérations, c'est-à-dire aux effets des    chocs, et qui ne présente toutefois pas les     inconvénients     En outre, dans le présent dispositif, le résonateur est  constitué par un oscillateur symétrique à flexion, présen  tant une partie en U, dont les deux branches participent  à la flexion, à l'instar d'un diapason, et deux bras  rigides, aptes à compenser l'erreur de position, reliés cha  cun à l'une desdites branches flexibles, au voisinage de  l'extrémité libre de celles-ci.  



  Une telle disposition, qui fait l'objet du brevet suisse       N@,        -151021,    au nom de la déposante, présente l'avan  tage que le résonateur est pratiquement insensible aux  effets de position, c'est-à-dire aux modifications de  fréquence que provoquent, sous l'effet de la pesanteur,  les changements de sa position.  



  Ainsi, l'invention fournit un dispositif dont la marche  est insensible à la fois aux effets de position, par la  construction même du résonateur muni de bras rigides  de compensation, et aux chocs.  



  Ce dispositif est caractérisé par le fait que le comp  teur mécanique est attaché au résonateur en un point  d'au moins un des bras rigides de ce dernier, lequel est  animé d'un mouvement oscillant vibratoire, sous l'effet  des vibrations de la branche flexible à laquelle ce bras  rigide est     associa    le tout de manière que le compteur  soit pratiquement insensible aux accélérations, notam  ment dues aux chocs. auxquelles est soumis le dispo  sitif.  



  Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme  d'exécution de l'objet de l'invention.  



  La     fig.    1 est une vue en plan de cette forme d'exé  cution.  



  La     fig.    2 est une vue en élévation d'un détail de la       fï@.    1, et  Les     fig.    3 à 8 illustrent le principe     sur    lequel est basée  l'invention.      La     fig.    1 représente un résonateur mécanique compre  nant deux branches formées par des lames flexibles élas  tiques 1 reliées par une partie médiane 1 a solidaire     elle-          nncnie    dune languette l b se fixant en 2 au bâti de l'ap  pareil équipé du dispositif.

   La languette 1 b est reliée à  la partie médiane la par une partie élastique     Ic    dont<B>le</B>  but est de supprimer tout mode de vibration parasite à  la fréquence du mode désiré, dans lequel les deux     laines     flexibles 1 vibrent en opposition de phase. Ces lames 1  portent, à leur extrémité libre, un transducteur électro  dynamique 3 servant à l'entretien des oscillations du  résonateur. Le dispositif d'entretien étant étranger à la  présente invention, il ne sera pas décrit ici.  



  Chacune de,, lames flexibles 1 porte, fixé à son ex  trémité libre, un bras rigide     -1,    vibrant avec la lame à  laquelle il est associé, et qui est lui-même muni, à son       extrénnité    libre, d'une masse d'équilibrage ou contre  poids 5. Comme le montre la     fig.    2, les lames 1 et les  bras 4 sont situés dans deux plans différents, ceci afin  de réduire l'encombrement en surface du résonateur.  



  Il est à remarquer que les transducteurs 3 pourraient  être placés à l'emplacement des niasses d'équilibrage 5,  c'est-à-dire aux extrémités libres des bras rigides 4. Dans  ce cas, les lames élastiques 1 porteraient, à leur extrémité  libre, des     niasses    d'équilibrage. De même, on pourrait  avoir quatre transducteurs placés aux extrémités libres  des lames élastiques et des bras rigides, et qui s'équi  libreraient.  



  L'un des bras rigides 4 porte, fixé sur lui en 6, un  cliquet formé d'une lame élastique 7 munie d'un bec  8     cri    prise avec la denture d'un rochet 9 constituant une  roue de comptage. Celle-ci est     entrainée    pas-à-pas, dans  le sens de la flèche 10, au cours des oscillations du réso  nateur, et est retenue par un cliquet fixe, formé d'une  lame élastique I l portant un bec 12, fixé en 13 au bâti  du mouvement. Les becs 8 et 112 pourront être réalisés  en rubis, par exemple.  



       Gràce    au fait que la lame élastique 7 du cliquet       d'entrainement    est fixée au bras rigide 4 du résonateur,  et non pas à la branche flexible 1 de ce dernier, et de  plus en un point particulier de ce bras rigide, le comp  tage n'est pas affecté par les accélérations, notamment  dues aux chocs, auxquelles le dispositif peut être soumis.  



  Cette particularité s'explique de la façon suivante  Le     résonateur    peut être schématisé de la     manière     représentée à la     fig.    3, dans laquelle ont été utilisés les  mêmes signes de référence qu'aux     fig.    1 et 2.  



  On retrouve donc, dans cette figure, un résonateur  mécanique formé de deux lames élastiques 1, encas  trées à une extrémité et libres à l'autre, et deux niasses  rigides 4, chacune liée rigidement à l'extrémité     libre     d'une des lames élastiques 1.  



  On peut aisément imaginer que, lorsqu'un tel réso  nateur vibre, les parties 4 tournent autour d'un point C"       (fig.    4). qui constitue un     noeud    de vibration, et qui peut  âtre appelé centre instantané d'oscillation.  



  Si cet ensemble est soumis à des accélérations,  quelles qu'elles soient, le résonateur se déforme. Il est  possible de déterminer, sur les branches ou masses rigi  des 4, un point immobile     C,i        (fig.    4) autour duquel  chacune d'elles tourne, et qui pourra être appelé centre  instantané de déformation.  



  Les effets de la vibration; normale et des     dépl.tcenient#,     dus aux chocs, appliqués à une seule lame, ont été re  présentés à la     fig.    4.         PUttr    que le dispositif puisse fonctionner de la façon  désirée, c'est-à-dire être insensible aux chocs, il faut que  <B>le</B> point d'attache du dispositif de comptage au réso  nateur soit placé sur le centre de déformation C,; et,  de plus, que le centre d'oscillation     C"    ne coïncide     pa;     avec le centre     C,1.     



  En effet, si le point d'attache 6 du dispositif de  comptage coïncide avec le centre de déformation     C,,,     il est évident que ce dispositif ne sera pas influencé par  les chocs. Toutefois. pour que le mécanisme fonctionne,  c'est-à-dire que la roue de comptage soit entraînée par  le résonateur lors de la vibration normale de celui-ci, il  faut que le dispositif de comptage ne soit pas attaché au  résonateur en un point coïncidant avec le centre d'oscil  lation     C,,    de ce dernier. D'où la condition indiquée     ci-          dessus    que lesdits centres d'oscillation et de déformation  ne coïncident pas.

   Cette condition peut être remplie par  un choix judicieux de la forme et de la grandeur des  niasses rigides 4, en corrélation avec les caractéristi  ques de la partie élastique du résonateur.  



  Il est à     remarquer    que la condition ci-dessus reste  compatible avec les exigences auxquelles le résonateur  doit satisfaire pour que sa fréquence soit indépendante  de sa position dans le champ de la pesanteur.  



  I1 convient de démontrer que les centres d'oscilla  tion et de déformation ne coïncident pas. A cet effet,  ces centre; vont être calculés ci-après ; dans ces calculs,  seule une moitié du résonateur est considérée, celui-ci  étant symétrique et sa partie centrale restant sans effet  sur les calculs, comme cela sera exposé plus loin.

      <I>1.</I>     Calcul   <I>du centre</I>     d'oscillation        C.,   <I>à</I>     savoir        calcul     <I>de la</I>     résistance   <I>r"</I>     entre   <I>ce centre et l'extrémité libre</I>  <I>du</I>     résonateur       Comme le montre la fig. 5, chaque masse rigide 4  peut être décomposée en poids élémentaire Pi appli  qués aux centres de gravité d'éléments de surfaces élé  nientaires et séparés de l'extrémité libre de la lame  flexible 1 d'une distance     xi.     



  Tout ce système de forces peut être réduit au     dyname     résultant appliqué en x = 0, soit  
EMI0002.0044     
    En appliquant la méthode de     Rayleigh,    qui pose  comme Hypothèse que la déformation statique est égale  à la déformation dynamique, il est possible de calculer  la ligne élastique de la lame 1 par la formule     générale     de flexion  
EMI0002.0047     
    ou  E = module d'Young de la lame 1  J = moment     d'inertie    de la lame 1       NT(x)    = M"     +    Px (dans le cas particulier)  Par une double intégration, et en posant que pour  x = 1     (fig.    6),

   y = 0 et
EMI0002.0052  
   il est possible de calcu  ler la fonction y =     f(x).     



  Le calcul du centre d'oscillation C" revient à calculer  la distance r", qui peut donc s'exprimer par  
EMI0002.0054     
      Le calcul conduit à  
EMI0003.0001     
    <I>2.</I>     Calcul        elle   <I>centre de déformation</I>     C,t,   <I>ù savoir</I>     calcul     <I>de la distance rd entre ce centre et</I>     l'extrémité        libre          die        résonateur          Etant    admis que l'accélération initiale appliquée à  l'ensemble est de un g, l'effet de cette accélération est  celui illustré à la     fig.    7.  



  Comme clans le cas précédent, le     système    de forces  représenté peut être réduit au     dyname    résultant appli  qué en x = 0, soit  
EMI0003.0014     
    Les calculs pour déterminer le centre de déformation       C,,,    à savoir la distance     r,,        (fig.    8) sont en tous points  identiques aux calculs     précédents,    à la seule différence  que     iW'"    est différent de     Nf",    du fait que les forces  situées à gauche de l'axe des y, à la     fig.    7, ont changé  de signe.  



  Ainsi, par un choix judicieux des paramètres interve  nant dans les formules, il est possible de faire en sorte  que     r"    T     r,,    et que, dès lors, C,, ne coïncide pas avec     C,,.     <I>3.</I>     Remarques   <I>concernant les</I>     calculs     Les calculs ci-dessus supposent que l'amplitude des  vibrations est très petite vis-à-vis de la longueur de la  partie vibrante du résonateur, ce qui est toujours le cas  pratiquement.  



  Il n'a également pas été tenu compte de l'élasticité  de la partie médiane     le,    celle-ci pouvant être considérée  comme étant négligeable vis-à-vis de l'élasticité des bran  ches flexibles 1. D'ailleurs, il suffit que cette partie élas  tique le soit placée, par construction, au niveau du  centre de déformation     C,,,    mesuré dans la direction des  ordonnées, pour que l'effet de cette partie élastique sur  la position du centre de déformation soit nul, ce qui  revient à dire qu'il se justifie de ne pas faire intervenir  cette partie élastique dans les calculs.  



       Exemple        pratique     Dans le cas où 1 = 0,91 cm et     Vt"    en régime de vibra  tion = 515 dynes . cm et     ;V1'"    aux chocs = -229 dynes .  cm, le calcul conduit à     r"    = 0,5 cm et     r,,    = 1,0 cm.  



  Ainsi,     r"    et     r,,    ne coïncident pas, de sorte que, en  régime de vibration, l'amplitude en     C,,    n'est pas nulle, et  que la position de     C,,    par rapport à un point fixe du bâti  reste inchangée, quelle que soit la grandeur et la direc-         tion    des accélérations auxquelles peut être soumis l'en  semble.

Claims (1)

1. REVENDICATION Dispositif transformant les mouvements oscillants d'un résonateur acoustique dont les oscillations sont entretenues électroniquement en mouvements rotatifs d'une roue, dite de comptage, d'un compteur mécanique, pour applications n'appartenant pas à la technique de la mesure du temps, ce résonateur étant constitué par un oscillateur symétrique à flexion, présentant une partie en U, dont les deux branches participent à la flexion, à l'instar d'un diapason, et deux bras rigides, aptes à compenser l'erreur de position, reliés chacun à l'une desdites branches flexibles, au voisinage de l'ex trémité libre de celles-ci, caractérisé par le fait que le compteur mécanique est attaché audit résonateur en un point d'au moins un desdits bras rigides de ce dernier,

   lequel est animé d'un mouvement oscillant vibratoire, sous l'effet des vibrations de la branche flexible à laquelle ce bras rigide est associé, le tout de manière que ledit compteur soit pratiquement insensible aux accélération, notamment dues aux chocs, auxquelles est soL:mis le dispositif. <B>SOUS</B> -REVENDICATIONS 1.

   Dispositif suivant la revendication, caractérisé par le fait que le point d'attache du compteur au réso nateur coïncide avec le centre de déformation de l'en semble formé par le bras rigide actionnant ledit comp teur et la branche flexible qui y est associée, dans les déplacements de cet ensemble dus aux effets des accélé rations, ce centre de déformation étant distinct du centre d'oscillation dudit ensemble, dans ses déplacements dus aux oscillations vibratoires. 2.

   Dispositif suivant la revendication et la sous-reven- dication 1, dans lequel le compteur est constitué par un encliquetage actionnant une roue à rochet, constituant la roue de comptage, caractérisé par le fait que cet en- encliquetage comporte au moins un cliquet attaché à un desdits bras rigides en un point coïncidant avec ledit centre de déformation de l'ensemble formé par ledit bras rigide et la branche flexible qui le porte. 3.

   Dispositif suivant la revendication, dans lequel le résonateur est fixé sur son support par l'intermédiaire d'une partie élastique aboutissant à la partie transver sale en U reliant les branches flexibles, caractérisé par le fait que cette partie élastique est située au niveau du point d'attache du compteur au résonateur, le long de l'axe de symétrie de ce dernier.