Einrichtung mit einem Klinkenrad und mindestens einem zu seinem Antrieb dienenden Schwingorgan Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem Klinkenrad und mindestens einem zu seinem Antrieb dienenden Schwingorgan, an welchem minde stens eine als Schaltklinke dienende, im Querschnitt rechteckige Lamelle starr befestigt ist. Solche Einrichtun gen sind in der Feinwerktechnik bekannt: Es gibt bei solchen Klinkenantrieben solche, die eine Antriebsklinke und eine Sperrklinke aufweisen, und solche, die zwei im Gegentakt arbeitende Antriebsklinken aufweisen.
Ge meinsam ist all diesen bekannten Einrichtungen, bei denen das Klinkenrad ein Rad mit einer sägezahnartigen Verzahnung ist, dass die als Lamelle ausgebildete Klinke, die bei ihrer Hin- und Herbewegung dem Rad eine Drehbewegung erteilt, und allenfalls auch eine ruhende Sperrklinke, mit ihrer flachen Seite derart auf dem Klinkenrad aufliegt, dass ihre Längsrichtung in der Radebene liegt. Auch für tonfrequente Schrittschaltwerke sind solche Anordnungen bekannt. In solchen sind jedoch die Massenkräfte, die Eigenschwingungen sowie die bei Schlägen und Erschütterungen auftretenden Stö rungen zu berücksichtigen.
Es können nämlich Störungen auftreten, wenn die Klinke seitlich neben den Zahnkranz abgleitet, sowie Störungen infolge einer Knickung in der Stossrichtung und eine Schwingung in dieser Knickebene, und zwar unabhängig davon, ob die Klinke als einseitig eingespannte Lamelle oder anderswie ausgebildet ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Behe bung dieser Nachteile, was dadurch erreicht wird, dass die als Klinke dienende Lamelle einerseits so angeordnet ist, dass ihre Schmalseite in ihrer Verschieberichtung liegt, und dass sie andererseits so ausgebildet ist, dass sie in der Verschieberichtung steif, in der Richtung senk recht zur Verschiebeebene aber elastisch ist, so dass ihr freies, mit dem Klinkenrad zusammenarbeitendes Ende elastische Auslenkungen nur senkrecht zur Lamellenebe- ne, nicht aber in der Lamellenebene ausführen kann.
Zweckmässig ist es, wenn die Anordnung so getroffen ist, dass die Verschiebeebene jeder Klinke mit der Tangentialebene am Angriffspunkt des Klinkenrades einen Winkel von 6 bis 40 bildet und wenn die Eigen frequenz der Klinke mindestens gleich gross ist wie die Eigenfrequenz des Schwingorgans, an dem sie starr befestigt ist, so dass die Angriffszeit der Klinke nicht grösser ist als die Dauer einer Viertelsperiode des Schwingorgans.
Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeich nung Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes beschrieben. In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 eine Anordnung mit einem Klinkenrad mit einer feststehenden und einer an einer Schwingzunge angeordneten Klinke in perspektivischer Darstellung, die Fig. 2 eine Draufsicht auf das Klinkenrad und die beiden Klinken, die Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer erfindungsgemässen Anordnung mit zwei Schwing zungen, die Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Anordnung mit einem einzigen Schwingorgan, an welchem zwei Schaltklinken befestigt sind,
und die Fig.5 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles.
Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt in perspektivischer und vereinfachter Darstellung ein erstes Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes: Mit 1 ist ein Klinken rad bezeichnet, dessen Zahnform besonders gut aus der Fig. 2 ersichtlich ist: Es handelt sich um eine rechteckige Sägezahnung, die dann besonders zweckmässig ist, wenn der Tangentenkreis 2 der Stossflanken 3a der einzelnen Zähne 3 einen Durchmesser aufweist, der etwa 1/5 des Raddurchmessers 2R beträgt. Es darf natürlich der Radius r des Tangentenkreises auch etwas grösser oder kleiner sein, jedoch soll er nicht kleiner als 0,1R und nicht grösser als 0,611 sein.
Die hin- und hergehende Schaltklinke 4 ist am freien Ende eines Schwingorgans 5 starr befestigt, dessen Schwingungsebene nicht mit der Radebene zusammenfällt, sondern von ihr einen gewissen Abstand aufweist und zu ihr parallel liegt. Das Schwing organ 5 ist an einem Träger 7 befestigt und lässt sich hier durch einen elektromechanischen Wandler 8 zu Schwin- Qungen anregen.
Die als Klinke dienende Lamelle 4 ist, wie man aus der Zeichnung ersehen kann, einerseits so angeordnet, dass ihre Schmalseite 4b in ihrer Verschie berichtung 6 liegt, und sie ist andererseits so ausgebildet,' dass sie in dieser Verschieberichtung steif, in der Rich- tun- senkrecht zur Verschiebeebene aber elastisch ist, so dass ihr freies Ende 4a, das mit dem Klinkenrad 1 zusammenarbeitet, Eigenschwingungen nur senkrecht zur Lamellenebene aber nicht in der Lamellenebene ausfüh ren kann.
Die Lamellenebene bildet mit der Tangential- ebene 11 am Eingriffspunkt des Klinkenrades 1 einen Winkel x von 6 bis 40 . Die Lamelle 4 selbst hat eine Eigenfrequenz, die mindestens gleich gross ist wie die Eigenfrequenz des Schwingorgans 5, an dem sie starr befestigt ist, damit die Eingriffszeit an der Verzahnung des Klinkenrades nicht grösser ist als die Dauer einer Viertelsperiode des Schwingorgans. Die zweckmässige Eigenfrequenz lässt sich durch passende Wahl der Länge und der Dicke der Lamelle ohne weiteres erreichen.
Am Träger 7 ist eine der Klinke 4 entsprechende Klinke 9 starr befestigt, die in bezug auf die Anordnung und die elastische Ausgestaltung der Klinke 4 genau gleicht.
Wenn das Schwingorgan 5 schwingt, dreht die an ihm starr befestigte Klinke 4 das an der Welle 10 befestigte Klinkenrad 1 in der Richtung des Pfeiles 12, während die als Sperrklinke dienende Lamelle 9 ein Zurückdrehen des Rades 1 verhindert. Die erfindungsgemässe Einrichtung hat gegenüber den bekannten Klinkenanordnungen, die eine Lamellenklinke enthalten, deren Längsrichtung in der Verschieberichtung der Lamelle liegt, den wesentli chen Vorteil, dass jede Längsbeanspruchung der Klinke entfällt, also insbesondere keine Knickschwingungen auf treten können,
dass die Festigkeit in der zum Rad angenähert tangentialen Richtung unabhängig von der Leistungsübertragung und einer verlangten dynamischen Stabilität anpassbar ist und dass die Nachgiebigkeit wesentlich in der Richtung angenähert radial zum Klin kenrad liegt, was einen sichern Eingriff bei Tonfrequen zen ermöglicht, da ja in dieser Anordnung die Elastizität unabhängig von der Steifigkeit in der Antriebsrichtung wählbar ist.
Die Nachgiebigkeit in dieser Richtung ist auch jene, welche das Verhalten bei Schlägen bestimmt: Solche äusseren Störbewegungen können also allenfalls nicht den Antrieb dadurch unterbrechen, dass die Klinke vom Zahnkranz abgleitet und Auslenkungen bei Schlägen keinen störenden Einfluss haben.
Selbstverständlich muss der Abstand der Eingriffs kanten in ihrer Ruhestellung nahe dem (n + V2)fachen der Zahnteilung sein, damit auch bei grösseren Amplitu- denschwankungen des Schwingorgans keine Störungen auftreten, wobei n eine beliebige ganze Zahl bedeutet.
Das in der Fig.3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom vorstehend beschriebenen Aus führungsbeispiel im wesentlichen dadurch, dass es nicht nur ein Schwingorgan, sondern zwei Schwingorgane 13a und 13b besitzt, bei denen es sich um die Zinken einer als Ganzes mit 13 bezeichneten Stimmgabel handelt, deren Befestigungsorgan mit 13c bezeichnet ist. Ein elektro mechanischer Wandler 15 dient dazu, die Schwingungen der Stimmgabel zu unterhalten. Senkrecht zur Ebene der Stimmgabel, deren Zinken ja in der Gabelebene schwin gen, ist eine Welle 17 in zwei Lagern 18 (von denen in der Zeichnung nur eines sichtbar ist) gelagert.
Auf dieser Welle 17 sitzt das Klinkenrad 14, das dem anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Klinkenrad 1 genau entspre chen kann. Am freien Ende jeder der beiden Gabelzinken 13a und 13b ist eine Schaltklinke 21 beziehungsweise 22 starr befestigt, die beide genau gleich ausgebildet sind, wie die anhand der Fig. 1 und 2 beschriebene Schaltklin ke 4, so dass sich eine nochmalige Beschreibung erübrigt. Der Abstand der beiden Stosskanten bei ruhenden Stimmgabelzinken beträgt auch hier das (n +_ f )fache der Zahnteilung.
Da bei schwingender Stimmgabel die beiden Gabelzinken 13a und- 13b gegeneinander zu und voneinander weg schwingen, arbeitet abwechslungsweise je eine der beiden Klinken 21 und 22 als Stossklinke, während sich die andere in bezug auf die Drehrichtung des Rades zurückbewegt. Auch bei dieser Anordnung lassen sich all die vorstehend bereits angeführten Vorteile erreichen. Die Fig. 4 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel eine Anordnun- mit einem einzigen Schwingorgan 23, bei dem es sich beispielsweise um eine elastische Schwing zunge handeln kann.
Dieses Schwingorgan, das sich durch nicht dargestellte Mittel in Schwingungen versetzen lässt, trägt an seinem freien Ende zwei als Schaltklinken ausgebildete Lamellen 24 und 25, deren Schmalseiten 24a beziehungsweise 25a in ihrer Verschieberichtung 26 lie gen. Parallel zu den Lamellenebenen ist in Lagern 27 eine Welle 28 gelagert, auf welcher das Klinkenrad 29 befe stigt ist.
Auch hier sind natürlich die Lamellen 24 und 25 so angeordnet und ausgebildet, dass sie in der Verschie berichtung steif, in der Richtung senkrecht zur Verschie beebene aber elastisch sind, so dass die Lamellenenden 24a und 25a, die mit dem Klinkenrad 29 zusammenarbei ten, Eigenschwingungen nur senkrecht zur Lamellenebe- ne, nicht aber in der Lamellenebene ausführen können.
Auch diese Anordnung, bei der die Schaltklinken am Klinkenrad an einander diametral gegenüberliegenden Stellen angreifen, arbeitet ausserordentlich betriebssicher, wobei natürlich auch hier der Abstand der beiden Stosskanten das (n + 0fache oder einen davon nicht allzuweit abweichenden Wert der Zahnteilung aufweisen soll.
Die Fig. 5 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes: Hier sind die beiden Schwingorgane 31 und 32 an den Enden eines Torsions- schwingers 30 angeordnet, so dass sie zusammen mit ihm ein H-förmiges Gebilde bilden das sich mittels einer Halteöse 34 auf einer Unterlage festigen lässt. Zwischen den beiden Schwingorganen 31 und 32 befindet sich das Klinkenrad 35, das an einer Welle 36 befestigt ist, die durch Lager 37 parallel zum Torsionsschwinger 30 gehalten wird.
Am einen Ende des Schwingorgans 31 und am einen Ende des Schwingorgans 32 ist je eine als Klinke ausgebildete, im wesentlichen rechteckige Lamelle 38 beziehungsweise 39 starr befestigt, die beide in gleicher Weise mit dem Klinkenrad 35 kämmen wie die Klinken 21 und 22 des in der Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiels: Auch hier liegen also die Schmal seiten 38b und 39b der Klinken in der Verschieberich tung und die Klinken sind so ausgebildet, dass sie in der Verschieberichtung steif, in der Richtung senkrecht zur Verschiebeebene aber elastisch sind und auch hier gelten die vorstehend über die zweckmässige Eigenfrequenz der Klinken und den gegenseitigen Abstand der Stosskanten angegebenen Bedingungen.
Auf den Schutz der Erfindung auf dem Gebiet der Zeitmessungstechnik wird verzichtet.
The present invention relates to a device with a ratchet wheel and at least one oscillating element used to drive it, to which at least one lamella of rectangular cross-section serving as a pawl is rigidly attached. Such Einrichtun conditions are known in precision engineering: There are such ratchet drives those that have a drive pawl and a pawl, and those that have two push-pull drive pawls.
Common to all of these known devices, in which the ratchet wheel is a wheel with a sawtooth-like toothing, that the pawl designed as a lamella, which gives the wheel a rotary movement during its back and forth movement, and possibly also a stationary pawl with its flat Side rests on the ratchet wheel in such a way that its longitudinal direction lies in the wheel plane. Such arrangements are also known for tone-frequency stepping mechanisms. In such cases, however, the inertia forces, the natural vibrations and the disturbances that occur during impacts and vibrations must be taken into account.
Disturbances can occur if the pawl slides laterally next to the ring gear, as well as disturbances as a result of a kink in the direction of impact and a vibration in this kink plane, regardless of whether the pawl is designed as a lamella clamped on one side or otherwise.
The present invention aims to remedy these disadvantages, which is achieved in that the lamella serving as a pawl is arranged on the one hand so that its narrow side lies in its displacement direction, and on the other hand it is designed so that it is rigid in the displacement direction, however, it is elastic in the direction perpendicular to the displacement plane, so that its free end, which cooperates with the ratchet wheel, can only perform elastic deflections perpendicular to the lamella plane, but not in the lamella plane.
It is useful if the arrangement is made so that the displacement plane of each pawl forms an angle of 6 to 40 with the tangential plane at the point of application of the ratchet wheel and if the natural frequency of the pawl is at least the same as the natural frequency of the oscillating member on which it is is rigidly attached, so that the attack time of the pawl is not greater than the duration of a quarter period of the oscillating member.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are described below with reference to the accompanying drawing. In the drawing, FIG. 1 shows an arrangement with a ratchet wheel with a stationary pawl and a pawl arranged on a vibrating tongue in a perspective representation, FIG. 2 shows a top view of the ratchet wheel and the two pawls, FIG. 3 shows one of FIG. 1 corresponding representation of an arrangement according to the invention with two oscillating tongues, FIG. 4 a representation corresponding to FIG. 1 of an arrangement with a single oscillating element to which two switching pawls are attached,
and FIG. 5 shows a representation corresponding to FIG. 1 of a further exemplary embodiment.
Fig. 1 of the drawing shows a perspective and simplified representation of a first Ausführungsbei game of the subject invention: 1 with a ratchet wheel is referred to, the tooth shape of Fig. 2 can be seen particularly well: It is a rectangular saw teeth, which then particularly It is expedient if the tangent circle 2 of the abutting flanks 3a of the individual teeth 3 has a diameter which is approximately 1/5 of the wheel diameter 2R. Of course, the radius r of the tangent circle can also be slightly larger or smaller, but it should not be smaller than 0.1R and not larger than 0.611.
The reciprocating pawl 4 is rigidly attached to the free end of an oscillating member 5, the plane of oscillation of which does not coincide with the plane of the wheel, but has a certain distance from it and is parallel to it. The vibrating organ 5 is attached to a support 7 and can be excited here by an electromechanical transducer 8 to vibrate.
The lamella 4 serving as a pawl is, as can be seen from the drawing, on the one hand arranged so that its narrow side 4b lies in its displacement direction 6, and on the other hand it is designed so that it is rigid in this displacement direction, in the direction tun- perpendicular to the displacement plane but is elastic, so that its free end 4a, which works together with the ratchet wheel 1, can execute natural vibrations only perpendicular to the slat plane but not in the slat plane.
The lamella plane forms an angle x of 6 to 40 with the tangential plane 11 at the point of engagement of the ratchet wheel 1. The lamella 4 itself has a natural frequency that is at least the same as the natural frequency of the oscillating member 5 to which it is rigidly attached, so that the engagement time on the toothing of the ratchet wheel is not greater than the duration of a quarter period of the oscillating member. The appropriate natural frequency can easily be achieved by suitable choice of the length and thickness of the lamella.
A pawl 9 corresponding to the pawl 4 is rigidly attached to the carrier 7 and is exactly the same as the pawl 4 in terms of the arrangement and the elastic configuration.
When the oscillating member 5 vibrates, the pawl 4 rigidly attached to it rotates the ratchet wheel 1 attached to the shaft 10 in the direction of the arrow 12, while the lamella 9 serving as a pawl prevents the wheel 1 from turning back. The device according to the invention has the advantage over the known pawl arrangements which contain a lamellar pawl, the longitudinal direction of which is in the direction of displacement of the lamella, that there is no longitudinal stress on the pawl, so in particular no buckling vibrations can occur,
that the strength in the direction approximately tangential to the wheel can be adjusted independently of the power transmission and a required dynamic stability and that the flexibility is essentially in the direction approximately radial to the Klin kenrad, which enables a secure engagement with Tonfrequen zen, since yes in this arrangement the elasticity can be selected independently of the rigidity in the drive direction.
The resilience in this direction is also what determines the behavior in the event of impacts: Such external disturbing movements can therefore at best not interrupt the drive because the pawl slides off the gear rim and deflections during impacts do not have a disruptive influence.
Of course, the distance between the engagement edges in their rest position must be close to (n + V2) times the tooth pitch, so that no disturbances occur even with larger amplitude fluctuations of the oscillating element, where n means any whole number.
The exemplary embodiment shown in FIG. 3 differs from the exemplary embodiment described above essentially in that it has not only one oscillating element, but two oscillating elements 13a and 13b, which are the prongs of a tuning fork designated as a whole as 13, whose fastening element is denoted by 13c. An electro-mechanical converter 15 is used to maintain the vibrations of the tuning fork. A shaft 17 is mounted in two bearings 18 (only one of which is visible in the drawing) perpendicular to the level of the tuning fork, the prongs of which are vibrating in the fork plane.
On this shaft 17 sits the ratchet wheel 14, which can correspond to the ratchet wheel 1 described with reference to FIGS. 1 and 2 exactly. At the free end of each of the two fork prongs 13a and 13b, a pawl 21 and 22 is rigidly attached, both of which are exactly the same as the Schaltklin ke 4 described with reference to FIGS. 1 and 2, so that a repeated description is unnecessary. The distance between the two abutting edges when the tuning fork prongs are at rest is (n + _ f) times the tooth pitch.
Since the two fork prongs 13a and 13b swing toward and away from each other when the tuning fork vibrates, one of the two pawls 21 and 22 works alternately as a push pawl, while the other moves back in relation to the direction of rotation of the wheel. With this arrangement, too, all of the advantages already mentioned above can be achieved. As a third exemplary embodiment, FIG. 4 shows an arrangement with a single oscillating element 23, which can be, for example, an elastic oscillating tongue.
This oscillating element, which can be made to oscillate by means not shown, carries at its free end two lamellae 24 and 25 designed as ratchet pawls, the narrow sides 24a and 25a of which lie in their displacement direction 26. Parallel to the lamellae planes is a shaft in bearings 27 28 stored on which the ratchet 29 BEFE is Stigt.
Here too, of course, the lamellae 24 and 25 are arranged and designed so that they are stiff in the direction of displacement, but are elastic in the direction perpendicular to the displacement plane, so that the lamella ends 24a and 25a, which work together with the ratchet wheel 29, generate natural vibrations can only run perpendicular to the lamella plane, but not in the lamella plane.
This arrangement, in which the ratchet pawls engage diametrically opposite points on the ratchet wheel, also works extremely reliably, whereby the distance between the two abutting edges should of course be n + 0 times or a value of the tooth pitch that does not differ too far.
5 shows yet another exemplary embodiment of the subject matter of the invention: Here the two oscillating elements 31 and 32 are arranged at the ends of a torsional oscillator 30 so that together with it they form an H-shaped structure that is formed by means of a retaining eyelet 34 on a Can consolidate the base. The ratchet wheel 35 is located between the two oscillating elements 31 and 32 and is attached to a shaft 36 which is held parallel to the torsional oscillator 30 by bearings 37.
At one end of the oscillating member 31 and at one end of the oscillating member 32, a substantially rectangular lamella 38 and 39, respectively, designed as a pawl, is rigidly attached, both of which mesh with the ratchet wheel 35 in the same way as the pawls 21 and 22 of the one shown in FIG .3 illustrated embodiment: Here too, the narrow sides 38b and 39b of the pawls are in the direction of displacement and the pawls are designed so that they are stiff in the direction of displacement, but elastic in the direction perpendicular to the plane of displacement and the above apply here too The conditions specified on the appropriate natural frequency of the pawls and the mutual spacing of the abutting edges.
The invention is not protected in the field of time measurement technology.