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Uhrwerk.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertragungsvorrichtung, bei welcher eine Schraubenfeder einen verhältnismässig starken Primärmotor mit einem Uhrtrieb zwecks Antriebes der letzteren so verbindet, dass nur gerade die hierfür erforderliche Leistung aufgewendet wird. Zu diesem Zwecke wirkt die schraubenförmige Kraftübertragungsfeder mit einer Verdickung des Kernes zusammen, um dass Mass der Spannung des den Antrieb übertragenden Federteiles zu regeln.
Zwecks Erläuterung ist in der Zeichnung ein lange laufendes Uhrwerk, und zwar ins- besondere ein Hebeluhrwerk, dargestellt. Die Erfindung ist aber auch für andere handels- übliche Zeitvorrichtungen, beispielsweise für Zeitstempel, selbsttätige meteorologische Instrumente, Zeitaufzeichner, Datiervorrichtungen, graphische Voltmeter und Wattmeter, Thermostaten, schreibende Pyrometer und sonstige Vorrichtungen geeignet.
Die Erfindung liegt in der Anordnung der kraftübertragenden Schraubenfeder, die als offenspulige Feder ausgebildet ist, was bedeutet, dass ihre Windungen ausser Reibungsberührung miteinander, beispielsweise um den Betrag von etwa o'oo bis o'oo Zoll, gehalten sind. Ferner sind erfindungsgemäss die Enden der Auflager bzw. Naben für die Enden der Schraubenfeder abgeschrägt, was den weiter unten erläuterten Vorteil ergibt. Der treibende Teil der Schraubenfeder ist beträchtlich verkürzt, indem das ganze vordere Ende der Feder von der Antriebsfunktion ausgeschlossen ist, die nur von den mittleren Gängen der Feder ausgeübt wird, welche hierbei mit der Verdickung des Kernes zusammenwirken.
In der Zeichnung ist Fig. i eine Rückansicht eines Hebeluhrwerkes, zum Teil im Schnitt, nach Linie 1 der Fig. 2, Fig. 2 eine Seitenansicht der Fig. i, Fig. 3 ein vergrösserter Schnitt nach Linie 3 der Fig. I. Fig. 4 ein vergrösserter Schnitt nach Linie 4 der Fig. 3.
Die Uhr als solche ist bekannt. Die Mittelwelle 5 ist im Rahmen 6 gelagert und trägt den Stundenzeiger 7, während ihre Hülse den Minutenzeiger 9 trägt. Diese Teile sind durch ein Getriebe mit einem verhältnismässig starken Federmotor verbunden, der im Gehäuse 10 enthalten ist. Das Endrad 11 dieses Getriebes kämmt mit einem Stiftenrade 12 vom Laternentyp, das eine Lagerhülse 13 (Fig. 3) drehbar umgibt. Diese ist unbeweglich um den Kern 14 der neuen Regelvorrichtung angeordnet. Dieser Kern besitzt einen keilförmigen Zwischenteil 15 und jenseits desselben ein Gewinde, mit dem er in den hohlen Schaftteil 16a eines geteilten Kopfes 16 eingreift, welcher eine federnd ausdehnbare Verdickung des Kernes bildet. Der Keil ist einstellbar, um eine Ausdehnung und Zusammenziehung der Verdickung zwecks Regelung ihres Durchmessers zu gewährleisten.
Der Kern ruht am inneren oder hinteren Ende in einem hohlen Kopf 17 auf einer Spindel 17a, die am Ende in ein Lager 18 hineinragt und ein auf ihr drehbares Zahnrad 19 mit Hülsenansatz 19b trägt, für welchen die Spindel 17a eine Lagerung bildet. Dieses Zahnrad besitzt eine lange hülsenartige Nabe 19a, die bis kurz an eine Seite der Verdickung 16 heranreicht und den ortsfesten Spindelteil 16a umgibt. Das Zahnrad 12 hat eine verhältnismässig kurze Nabe 12a.
Das Zahnrad 19 kämmt mit einem Zahnrad 20 auf einer Welle 21, die ein Zahnrad 22 trägt, das mit einem Zahnrad 23a auf einer Welle 23 kämmt, um die als Ganzes mit 24 bezeichnete Hemmung anzutreiben.
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die Nabe herausgewunden wird. Das andere Ende der Feder ist in gleicher Weise fest um die Nabe 19a gewunden, um beim Abwickeln der Feder das Zahnrad 19 mittels dieses Endes zu drehen. Die Zwischenwindungen der Feder, vier an der Zahl, umgeben die Verdickung 16, ohne sie zu berühren, wie dies in Fig. 3 erkenntlich ist. Die Naben sind bei 26 und 27 an ihren einander zugekehrten inneren Enden etwas abgeschrägt.
Das Abwickeln der primären Antriebsfeder dreht das Zahnrad 12, so dass die Windungen der Feder 25, welche die Verdickung 16 umgeben, bis zur Berührung mit der letzteren aufgewickelt werden. Dadurch wird augenblicklich die weitere Abwicklung der Primärfeder zum Stillstand gebracht und in den erwähnten mittleren vier Gängen der Feder 25 genügend Kraft für die Drehung des Rades 19 zwecks Antriebes der Uhr aufgespeichert.
Wenn diese aufgespeicherte Kraft verbraucht wird, so wiederholt sich durch fernere Abwicklung der Motorfeder dieses Spiel. Auf diese Weise ist das Uhrwerk stets einer gleich-
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förmigen Antriebskraft, unabhängig von der durch das Abwickeln allmählich stattfindenden Entspannung der primären Motorfeder unterworfen, was einen erheblichen Vorteil für alle die Schraubenfederkraftübertragung benutzenden Uhren darstellt, gleichviel, ob sie langläufig sind oder nicht. Da die Windungen der Feder 25 offen oder voneinander getrennt sind, während die Feder unter der Torsionskraft des Motors steht, so ist auch ihre leichteste gegenseitige Berührung miteinander vermieden. Eine solche Berührung würde unmittelbar die Kraftübertragung in dem Sinne beeinträchtigen, dass die Übertragungsperioden verlängert werden.
Wenn diese Federwindungen sich gegenseitig berühren, so liegen die Impulse der primären Motorfeder um 3 bis 30 Minuten auseinander, was für eine Pendelbewegung nicht weiter nachteilig ist, wohl aber für eine Hebelbewegung, da dadurch erhebliche Schwankungen im richtigen Gange hervorgerufen werden. Bei Trennung der einzelnen Federgänge, so wie hier dargestellt, erfolgen etwa 200 Impulse in der Minute, wodurch es ermöglicht wird, die Feder 25 zwischen die Hemmung und die Mittelwelle einzuschalten und die Primärfelder unmittelbar diese Welle unter Kontrolle durch die Kraftübertragungsfeder antreiben zu lassen, welche die Hemmung bewegt, statt dass man die Feder zwischen die Mittelwelle und den Primärmotor verlegt, um durch das Abwickeln der Primärfeder die Mittelwelle zu treiben, was die Schwankung in der Drehkraft an der die Bewegung aufnehmenden Seite verwehrt.
Da die Veränderlichkeit der Drehkraft direkt in dem Masse abnimmt, in welchem die Häufigkeit der Impulse zunimmt, so ist eine Steigerung der Häufigkeit der Kraftübertragung von der primären Motorfeder her von grösster Wichtigkeit für die Wirkung der Feder 25 als Regler.
Die Abschrägung der Naben bei 26 und 27 ist in Fig. 3 stark übertrieben gezeichnet.
In Wirklichkeit erstreckt sich die Abschrägung vom Ende der Nabe um etwa das Mass des Durchmessers des Federdrahtes, also um etwa 0. 772 cm, und die Steigerung der Schräge beträgt etwa 2 bis 30,
Der Zweck der Abschrägung liegt darin, eine Längsklemmung der Feder gegen das Zahnrad 12 oder Rad 19 und die entsprechende Stirnreibung hintanzuhalten. Die Torsionsbeanspruchung in den die Verdickung 16 zwischen den beiden Naben 12a und 19a umgebenden Gängen der Feder 25 verengt diese Federgänge naturgemäss auf einen geringeren
Durchmesser. als denjenigen der Naben, über deren Kanten die betreffenden Federgänge hinweglaufen.
Wäre daher der Durchmesser jeder der Naben auf voller Länge gleich, so würde ihr inneres Ende einen senkrechten Ausschlag bilden, so dass der die Nabe an diesen Anschlag verlassende Federgang, unterstützt durch den runden Querschnitt des Drahtes und durch die Zusammenziehung der Federgänge im Raume zwischen den Naben, die oben erwähnte schädliche Klemmung verursachen würde. Dadurch, dass die Naben an ihren einander zugekehrten inneren Enden abgeschrägt sind, wird ein allmählicher Übergang an der ortsfesten Verdickung 16 geschaffen und dadurch das Entstehen der erwähnten Stirnreibung vermieden, so dass die Übertragung der primären Motorkraft durch die Schraubenfeder verlustlos und mit der gewünschten Häufigkeit stattfindet.
Dadurch, dass die Antriebskraft für die Uhr nur von den mittleren Gängen der Schraubenfeder statt von der vollen Länge der Feder abgeleitet wird, bilden die Übertragungsgänge eine Brücke zwischen den beiden Naben, welche einen Gleichgewichtszustand herzustellen und zu erhalten sucht. Sobald dieses Gleichgewicht in dem Gange an der linken Seite der Gangreihe um die Verdickung 16 (Fig. 3) hergestellt ist, werden die beiden folgenden Gänge augenblicklich um die Verdickung herum durch die überwiegende Kraft in der Feder des Primärmotors gespannt, während die Kraft an der Hemmung 24 dem erst erwähnten Gange entgegenwirkt, wo die beidgn Kräfte den Betrag 0 ergeben bzw. theoretisch im Gleichgewicht sind.
Wenn aber die Kraft an die Hemmung angegeben wird, so wird dieses Gleichgewicht augenblicklich gestört und von der Reservekraft der primären Motorfeder unmittelbar wieder hergestellt. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die Uberschusskraft des Motors verbraucht ist. Es ist daher ersichtlich, dass, je öfter die Wiederherstellung in einer bestimmten Zeit erfolgen kann, um so geringer die Schwankung im Drehmoment an der Hemmung ist. Da nun die Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Drehmomentes an der Hemmung für einen richtigen Gang der Uhr wesentlich ist, so ist die Wichtigkeit der Häufigkeit dieser Kraftübertragung leicht zu ermessen, besonders wenn man beachtet, dass vorzüglich Hausuhren bzw.
Zimmeruhren mit Hebelwerk unter Benutzung der Erfindung ohne weiteres so hergestellt werden können, dass sie mit grösster Genauigkeit während jeder gewünschten Zeit, beispielsweise bis zu 400 Tagen, laufen.
Um die Vorteile der Erfindung für'Uhrwerke, besonders für den Betrieb besonderer handelsüblicher Instrumente zu erläutern, welche eine genaue Zeitwirkung bedingen, sei das Folgende erwähnt :
Dadurch, dass der Regelmechanismus mit der Schraubenfeder 25 zwischen die Mittelwelle oder Stundenwelle und das Hemmrad eingeschaltet ist, wird die Bewegung in zwei
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Einheiten unterteilt, nämlich eine primäre Antriebseinheit und eine Differentialeinheit oder Zeitbemessungseinheit, welch letztere die durch die Antriebseinheit der Schraubenfeder mitgeteilte Torsionskraft darstellt.
Auf diese Weise wird die Mittelwelle von der Antriebseinheit direkt getrieben, und da alle handelsüblichen Vorrichtungen von der Mittelwelle oder Stundenwelle angetrieben werden, da ferner die Krafteinheit beliebig stark ausgebildet werden kann, ohne im geringsten das feste oder bestimmte für den Antrieb der Zeitbewegungseinheit erforderliche Drehmoment zu stören, so sind dadurch die Bedingungen für einen richtigen Gang der Uhrbewegung gegeben.
Die Erfindung gestattet es auch, durch ein kleines und billiges Werk vom Hebeltyp sehr grosse Zeiger auf Zifferblättern von sehr grossem Durchmesser zu bewegen, wie es beispielsweise bei Schaufensteruhren, Strassenuhren und Turmuhren wesentlich ist, da ja hier die Zeiger unmittelbar von der Krafteinheit der Bewegung angetrieben werden. Andrerseits ist das Vorrücken des Minutenzeigers von Raum zu Raum weit weniger auffällig als bei den bisherigen Turmuhren.
Aus Vorstehendem ergibt sich, dass die Vorteile der Erfindung, besonders in ihrer Anwendung auf Hebelbewegungen, auf der Aufrechterhaltung eines gleichförmigen Drehmomentes cm Hemmungsrade beruhen, ferner auf der Aufrechterhaltung einer ausreichenden Reservekraft in der Triebeinheit, um die durch das Hemmungsrad verausgabte Kraft augenblicklich zu ersetzen, sowie auf der Regelung der Überschusskraft, welche jederzeit das wirksame Drehmoment in den freien Gängen oder Zwischengängen des Reglers oder der Schraubenfeder überwiegen muss. Dieses Drehmoment kann als das für die Bewegung der Zeitmesseinheit erforderliche Drehmoment bezeichnet werden.
Diese Faktoren bedingen die normalen Betriebsbedingungen, unter denen der neue Kraftübertragungsmechanismus oder "Differentialregler" die Wirkung ausübt, alle überschüssige Kraft in der Krafteinheit zurückzuhalten und ein gleichförmiges Drehmoment am Hemmungsrade in der Zeitmesseinheit aufrecht zu erhalten.
PATENT-ANSPRÜCHE : I. Uhrwerk mit einem Primärmotor, einem stationären Kern mit Zwischenverdickung, einem in Verbindung mit dem Motor stehenden Zahnrade, das an einem Ende des Kernes eine Nabe besitzt, einem Getriebesatz, der an einem Zahnrade eine Nabe aufweist und mit dem gegenüberliegenden Ende des Kernes verbunden ist und mit einer den Kern und die Naben umgebenden Schraubenfeder, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Feder um die Naben fest herumgewunden sind und der die Verdickung umgebende Zwischenteil der Feder Gänge besitzt, die ausser Reibungsberührung miteinander stehen, so dass eine Tor-
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