CH693293A5 - Stellmechanismus für mechanischesUhrwerk. - Google Patents

Description

  



  Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stellmechanismus für ein mechanisches Uhrwerk gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs, insbesondere einen Stellmechanismus für Automatikkaliber von Armbanduhren. 



  Die aus dem Stand der Technik bekannten mechanischen Uhrwerke für Armbanduhren mit automatischem Aufzug (Automatikkaliber) sind im Vergleich zu entsprechenden mechanischen Uhrwerken mit manuellem Aufzug (manuelle Kaliber) wesentlich dicker. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Pendel des automatischen Aufzugs so angeordnet werden muss, dass es mit der radial verlaufenden Aufzugswelle nicht in Konflikt gerät. Die heute bekannten Automatikkaliber weisen typischerweise eine Dicke von ca. 3,5 bis 4 mm auf. Im Vergleich hierzu sind entsprechende mechanische Uhrwerke ohne automatischen Aufzug ca. 2,5 bis 3 mm dick. 



  Für Uhrenhersteller wäre es besonders vorteilhaft, wenn manuelle Kaliber und Automatikkaliber im selben Gehäuse verbaut werden könnten. Dadurch könnten erhebliche Kosten gespart werden. Dies ist bis jetzt nicht möglich, da die heute bekannten Automatikkaliber wesentlich dicker sind. Auch aus ästhetischen Überlegungen sind dünne Werke vorteilhaft. 



  Als automatischer Aufzug für mechanische Uhrwerke in Armbanduhren haben sich frei um eine Achse rotierende, auf der Rückseite des Uhrwerkes angeordnete Pendel durchgesetzt. Das Pendel eines Automatikkalibers wird, durch die Armbewegungen angeregt, in Rotation versetzt, wodurch eine Spiralfeder aufgezogen wird. Diese dient der Uhr als Energiequelle. Um eine optimale Ausnützung der Energie des Pendels zu gewährleisten, muss dieses ein gewisses Gewicht aufweisen und auf einer möglichst grossen Kreisbahn rotieren. Wenn das Pendel zu klein ist, reichen die normalen Armbewegungen nicht aus, um die Spiralfeder aufzuziehen. Das Anordnen des Pendels in flachen Automatikkalibern (Dicke kleiner als 3,5 mm) ohne Konflikt zwischen dem Pendel und der radial verlaufenden Aufzugswelle stellt bis heute eines der ungelösten Probleme der Uhrmacherkunst dar. 



  Die heute bekannten Aufzugs- und Stellmechanismen beruhen in der Regel auf Wippen und Hebeln, die auf Achsen gelagert sind und um diese auf Kreisbahnen rotieren. Diese Anordnungen zeichnen sich dadurch aus, dass unnötig viele Teile bewegt werden, was in meist sehr komplexen, störungsanfälligen, teuer herzustellenden und schwierig zu justierenden Mechanismen resultiert. 



  Ein Versuch, ein besonders dünnes Automatikkaliber zu konstruieren, ist aus der schweizerischen Patentschrift CH 441 126 bekannt. Dabei werden aber verschiedene Kompromisse gemacht. Einerseits wird eine erhebliche Verkleinerung des Pendels des automatischen Aufzugs in Kauf genommen, was zwangsläufig zu einer Verschlechterung der Ganggenauigkeit oder zu einer Reduktion der Gangreserve des Werkes fuhrt. Andererseits werden die für das Einstellen einer bestimmten Uhrzeit in Eingriff gebrachten Zahnräder über Wippen und Hebel auf Kreisbahnen in einer zum Uhrwerk parallelen Ebene so bewegt, dass die Räder in radialer Richtung in Eingriff gebracht werden. Insbesondere beim Ein- und Auskuppeln der Stellräder führt dies zu ungewolltem und nachteiligem Verstellen der Zeiger. Durch das verwendete Prinzip von Wippen und Hebeln kann die Bauhöhe ausserdem nicht minimiert werden.

   Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Anzahl bewegter Teile sehr hoch ist, was zwangsläufig in einem komplizierten, schwierig zu justierenden, störungsanfälligen und kostspieligen Mechanismus resultiert. 



  Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stellmechanismus zu schaffen, der es ermöglicht, ein besonders dünnes Automatikkaliber zu realisieren, das im Wesentlichen die gleiche Ganggenauigkeit aufweist wie ein entsprechendes manuelles Kaliber. Der Stellmechanismus soll es möglich machen, Automatikkaliber zu bauen, die eine Dicke von ca. 2,5 mm aufweisen. Die entsprechenden Uhrwerke sollen eine Ganggenauigkeit aufweisen, die den chronometrischen Spezifikationen genügt. Die Aufgabe wird durch die im unabhängigen Patentanspruch offenbarte Erfindung gelöst. 



  Der erfindungsgemässe Stellmechanismus dient wie jeder bekannte Stellmechanismus beispielsweise zum Verstellen und Aufziehen eines mechanischen Uhrwerkes und weist eine in der Ebene, in der sich das Uhrwerk im Wesentlichen erstreckt (Uhrwerksebene), angeordnete, um ihre Achse drehbare und in Achsrichtung verschiebbare Aufzugswelle und mindestens ein mit der Drehbewegung der Aufzugswelle gekoppeltes Zahnrad auf, durch das die Drehbewegung der Welle für Stell- und Aufzugsfunktionen auf verschiedene Uhrwerksteile übertragbar ist. Erfindungsgemäss weist der Stellmechanismus ein Wirkverbindungsmittel auf, durch das eine axiale Verschiebung der Aufzugswelle in eine Verschiebung des Zahnrades in Richtung seiner Achse gewandelt wird, wobei das Zahnrad je nach axialer Stellung in unterschiedlicher Weise mit weiteren Uhrwerksteilen wirkverbunden ist. 



  Die Erfindung vermeidet den üblicherweise beim Bau dünner Automatikkaliber entstehenden Konflikt zwischen der Welle des Aufzugs- resp. Stellmechanismus und dem Pendel des automatischen Aufzugs. Die Aufzugs- resp. Stellbewegung wird dabei um den vom Pendel beanspruchten Raum herum ins Innere des Uhrwerkes übermittelt. Der erfindungsgemässe Stellmechanismus ist dahingehend optimiert, dass auf Grund seiner flachen Bauweise erstmals Automatikkaliber realisiert werden können, die nicht dicker sind als entsprechende manuelle Kaliber. Insbesondere vermeidet der erfindungsgemässe Stellmechanismus jegliche negative Beschränkung des für das Pendel optimalen Raumes.

   Wie noch zu zeigen sein wird, besteht ein weiterer Vorteil des Stellmechanismus darin, dass er die Zeigerstellung nicht ungewollt beeinflusst, weil ein In-Eingriff-Bringen von Zahnrädern in radialer Richtung einfach verhindert werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Anzahl der räumlich bewegten Teile auf ein absolutes Minimum beschränkt wird. Ausserdem können im Unterschied zum Stand der Technik sehr leicht mehr als zwei Positionen realisiert werden, sodass z.B. neben einer Position zum Aufziehen des Uhrwerkes und einer Position zur Verstellung der Uhrzeit eine weitere Position zur Datums-Verstellung oder zur Justierung einer Zusatzfunktion vorgesehen werden kann. Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen werden zur Erzielung grösstmöglicher Präzision möglichst wenig Teile und Zahnräder bewegt. 



  Zahnräder, die temporär miteinander in Eingriff gebracht werden, werden nicht parallel zur Uhrwerksebene verschoben, sondern vorteilhafterweise senkrecht dazu, derart, dass sie in axialer Richtung miteinander in Eingriff gebracht werden. Falls ein Eingreifen auf Grund der momentanen Zahnstellung der in Eingriff zu bringenden Räder nicht möglich ist, überbrückt ein elastisches Element die Fehlstellung und ermöglicht ein Aufschieben der Kopplung, bis die Zahnstellungen dazu geeignet sind. Durch das axiale In-Eingriff-Bringen der Zahnräder wird ein ungewolltes Zeigerverstellen verhindert. 



  Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen: 
 
   Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Stellmechanismus in einer perspektivischen Ansicht, 
   Fig. 2 eine Seitenansicht des Stellmechanismus gemäss Fig. 1 mit der Aufzugswelle in einer ersten axialen Position, 
   Fig. 3 eine Seitenansicht des Stellmechanismus gemäss Fig. 1 mit der Aufzugswelle in einer zweiten axialen Position, 
   Fig. 4 eine Seitenansicht des Stellmechanismus gemäss Fig. 1 mit der Aufzugswelle in einer dritten axialen Position, 
   Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Stellmechanismus, 
   Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Stellmechanismus, 
   Fig. 7 eine Seitenansicht des Stellmechanismus gemäss Fig. 6 mit der Aufzugswelle in einer ersten axialen Position, 
   Fig.

   8 eine Seitenansicht des Stellmechanismus gemäss Fig. 6 mit der Aufzugswelle in einer zweiten axialen Position. 
 



  Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Stellmechanismus in einem Koordinatenkreuz x/y/z, wobei die x/y-Ebene die Uhrwerksebene darstellt. Zu erkennen ist eine Aufzugswelle 2 (parallel zur x/y-Ebene), die über einen Vierkant 3 formschlüssig mit einem Zahnrad 4 im Eingriff steht. Die Aufzugswelle 2 ist um ihre zur X-Achse parallele Achse 20 rotierbar und in Richtung der X-Achse verschiebbar gelagert. Das Zahnrad 4 hingegen ist nur um die Achse 20 rotierbar gelagert und in Achsrichtung fixiert, in Richtung der X-Achse also nicht verschiebbar. Das Zahnrad 4 steht mit einem Zahnrad 5 im Eingriff. Das Zahnrad 5 ist um eine Achse 21 drehbar gelagert. 



  Ein Schubladenelement 10, das hier u.a. als Wirkverbindungsmittel dient, ist so gelagert, dass es in Richtung der X-Achse verschiebbar ist. Andere Freiheitsgrade besitzt das Schubladenelement 10 nicht. Das Schubladenelement 10 ist mit der Aufzugswelle 2 so gekoppelt, dass sich eine Verschiebung der Aufzugswelle 2 in Richtung der X-Achse auf das Schubladenelement 10 überträgt. Die Bewegung des Schubladenelementes 10 ist durch den Pfeil F verdeutlicht. Mit dem Schubladenelement 10 ist ein weiteres, elastisches Element 11 verbunden, welches wiederum in Wirkkombination mit einem Zahnrad 12 und einem Rampenelement 13 steht. Das Element 11 ist hier elastisch ausgebildet, sodass es zumindest in Richtung der Z-Achse eine gewisse Federwirkung aufweist. Das Zahnrad 12 ist um seine zur Z-Achse parallel angeordnete Achse 22 drehbar und in Richtung der Z-Achse verschiebbar gelagert.

   Das Element 11 weist einen länglichen Schlitz 15 auf. Die seitlichen Ränder dieses Schlitzes 15 greifen in eine Nut 16 der Welle des Zahnrades 12 ein, derart, dass eine Verschiebung des Schubladenelementes 10 resp. des Elementes 11 in Richtung der Z-Achse auf das Zahnrad 12 übertragen wird, eine Verschiebung des Elementes 11 in Richtung der X-Achse hingegen nicht. Das Element 11 weist eine treppenförmige Ausgestaltung 14 auf. Eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise des Stellmechanismus 1 folgt anhand der Fig. 2 und 3. 



  Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Stellmechanismus 1 gemäss Fig. 1 mit der Aufzugswelle 2 in in einer ersten axialen Stellung. Beim Drehen der Aufzugswelle 2 wird die Drehbewegung über das Zahnrad 4 auf das Zahnrad 5 und von diesem auf das Zahnrad 12 übertragen. Die dargestellte Position des Stellmechanismus 1 dient z.B. dazu, durch Rotation der Aufzugswelle einen Federspeicher (nicht näher dargestellt) des Uhrwerkes (nicht näher dargestellt) von Hand aufzuziehen. Die hierzu erforderliche Bewegung wird dabei durch ein mit dem Zahnrad 12 gekoppeltes Getriebe (nicht näher dargestellt) auf den Federspeicher übertragen. 



  Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Stellmechanismus 1 gemäss Fig. 1 mit der Aufzugswelle in einer zweiten axialen Position (verdeutlicht durch Pfeile P1, P2, P3). Die Aufzugswelle 2 sowie die mit ihr in unmittelbarer Wirkverbindung stehenden Elemente (Schubladenelement 10, Element 11) sind um eine Distanz D1 gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Position in Richtung der negativen X-Achse verschoben. Diese Verschiebung bewirkt, dass die treppenförmige Ausgestaltung 14 des Elementes 11 durch Auflaufen auf das Rampenelement 13 in Richtung der positiven Z-Achse verschoben wird (verdeutlicht durch Pfeil P2). Infolge der zwischen Element 11 und Zahnrad 12 herrschenden Wirkverbindung wird das Zahnrad 12 ebenfalls in Richtung der positiven Z-Achse verschoben, was durch den Pfeil P3 dargestellt ist.

   Das Zahnrad 5 ist derart dimensioniert, dass diese Verschiebung des Zahnrades 12 in Richtung der positiven Z-Achse nicht zu einem Verlust des Zahneingriffs zwischen diesen beiden Rädern führt. Auf Grund der Verschiebung des Zahnrades 12 wird dieses mit einem anderen Zahnrad (nicht näher dargestellt) in axialer Richtung in Eingriff gebracht als dies bei der in Fig. 2 dargestellten Position der Fall war, wodurch die über die Zahnräder 4, 5 und 12 übertragene Rotation eine andere Funktion betätigen kann. Beispielsweise kann der Stellmechanismus 1 so ausgelegt werden, dass in dieser Position durch Rotation der Aufzugswelle das Datum verstellt wird. Die treppenförmige Ausgestaltung 14 des Elementes 11 dient neben der Steuerung der Verschiebung des Zahnrades 12 auch als Rastmechanismus.

   Dieser Rastmechanismus zeigt dem Benutzer über vorbestimmte Kraftniveaus eindeutig an, wann sich der Stellmechanismus 1 beispielsweise in der dargestellten Position befindet. Das Element 11 ist bei der hier dargestellten Ausführungsform in Richtung der Z-Achse elastisch ausgebildet. Neben der Übertragung der Aufzugswellen-Verschiebung auf das Zahnrad 12 ermöglicht es zusätzlich, das In-Eingriff-Bringen aufzuschieben, bis eine günstige Zahnstellung erreicht ist. Falls nämlich beim Verschieben der Aufzugswelle 1 in eine andere Position die Zahnstellung der in Eingriff zu bringenden Räder nicht stimmt, können diese nicht in ihre vorgesehene Position gelangen. In diesem Fall ist es erforderlich, dass ein Element die gewünschte Verschiebung des Zahnrads 12 "speichert" und bei der nächsten, günstigen Zahnstellung einleitet.

   Diese Aufgabe wird hier ebenfalls durch das Element 11 gelöst. 



  Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht des Stellmechanismus 1 gemäss Fig. 1 mit der Aufzugswelle in einer dritten axialen Position (verdeutlicht durch die Doppelpfeile P4, P5, P6). Diese dritte Stellung des Stellmechanismus wird in gleicher Weise, wie für die zweite Stellung beschrieben, erreicht. Die Verschiebung der Aufzugswelle 2 in Richtung der negativen X-Richtung wird auch hier in eine Verschiebung von mindestens einem Element (hier Zahnrad 12) in einer zur Hauptebene (XY-Ebene) des Uhrwerkes senkrecht stehenden Richtung transformiert. 



  Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Stellmechanismus 1. An Stelle der treppenförmigen Ausgestaltung 14 weist das Element 11 hier einen gekrümmten Bereich 17 auf, der zur Steuerung der Bewegung in Richtung der Z-Achse dient. Der gekrümmte Bereich steht hier in Wirkkombination mit einem Widerlager 18. Durch Verschieben der Aufzugswelle 2 in Richtung eines Pfeils P7 bewirkt das Widerlager 18, dass sich der gekrümmte Bereich 17 so deformiert, dass er sich in Richtung eines Pfeils P8 öffnet. Dieses \ffnen erzeugt eine Verschiebung des Zahnrades 12 in Richtung eines Pfeils P9. 



  Fig. 6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Stellmechanismus 1, welche auf einer Wippe 30 basiert. Die um eine Achse 23 verschwenkbare Wippe 30 stellt hier die Wirkkombination zwischen einer Aufzugswelle 2 und einem Zahnrad 12 dar und überträgt eine axiale Verschiebung der Aufzugswelle 2 in Richtung X-Achse (parallel zur Uhrwerksebene) in eine axiale Verschiebung des Zahnrades 12 in Richtung der Z-Achse (senkrecht zur Uhrwerksebene). Die Kopplung zwischen dem Zahnrad 4 und der Aufzugswelle 2 funktioniert in gleicher Weise wie in der oben beschriebenen Ausführungsform und wird daher nicht mehr im Detail beschrieben. Eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise dieser Ausführungsform folgt in den Beschreibungen der Fig. 7 und 8. 



  Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform mit der Aufzugswelle in einer ersten axialen Position. Der Antrieb für die Verschwenkung der Wippe 30 erfolgt über drei konzentrische Verdickungen 31.1, 31.2 und 31.3 auf der Aufzugswelle 2. Die Übergänge 32.1 und 32.2 zwischen den einzelnen konzentrischen Verdickungen sind rampenförmig ausgebildet. Durch ein Verschieben der Aufzugswelle 2 in Richtung eines Pfeils P10 wird das eine Ende der Wippe 30 in Richtung des Pfeils 11 verschoben. Da die Wippe 30 um eine Achse 23 verschwenkt wird, wird das andere Ende der Wippe in Richtung eines Pfeils P12 verschoben. Diese Bewegung wird auf ein Zahnrad 12 übertragen und bewirkt, dass sich dieses in Richtung seiner Achse, das heisst in Richtung der Z-Achse verschiebt.

   Analog zum oben Gesagten wird so das Zahnrad 12 mit einem anderen Zahnrad (nicht näher dargestellt) in Eingriff gebracht, sodass durch eine Rotation der Aufzugswelle 2 eine andere Uhrwerksfunktion betätigt wird. Die Wippe 30 ist in der hier gezeigten Ausführungsform elastisch biegbar ausgestaltet, sodass eine Federwirkung in Richtung der Z-Achse resultiert. Dadurch können Probleme beim In-Eingriff-Bringen von Zahnrädern überbrückt werden. 



  Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform mit der Aufzugswelle in einer zweiten axialen Position. Ein Verschieben (dargestellt durch Doppelpfeile P13, P14, P15) der Aufzugswelle 2 in die hier dargestellte Position bewirkt, dass sich die Wippe 30 um zwei Schritte um die Achse 23 dreht. Die Übergänge 32.1 und 32.2, zwischen den konzentrischen Verdickungen 31.1, 31.2 und 31.3, bewirken eine Rastfunktion der Wippe 30, sodass der Benutzer eindeutig weiss, in welcher Position sich die Aufzugswelle 2 befindet.

Claims (9)

1. Stellmechanismus (1) zum Verstellen und Aufziehen eines mechanischen Uhrwerkes mit einer in einer Uhrwerksebene angeordneten, um ihre Achse (20) drehbaren und in Achsrichtung verschiebbaren Aufzugswelle (2) und mit mindestens einem mit der Drehbewegung der Aufzugswelle gekoppelten Zahnrad (12), gekennzeichnet dadurch, dass der Stellmechanismus (1) ein Wirkverbindungsmittel (10/11/13/15/16) zur Umsetzung der Verschiebung (P1, P2) der Aufzugswelle (2) in eine Verschiebung (P3, P6) des Zahnrades (12) in Richtung der Zahnradachse aufweist und dass das Zahnrad (12) durch die Verschiebung mit weiteren Uhrwerksteilen in Eingriff bringbar ist.

2.

Stellmechanismus gemäss Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Zahnrad (12) durch die axiale Verschiebung mit einem weiteren Zahnrad in Eingriff bringbar ist, wobei die Achsen der beiden Zahnräder parallel angeordnet sind, sodass sie in axialer Richtung in Eingriff gebracht werden.

3. Stellmechanismus gemäss Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die in Achsrichtung verschiebbare Aufzugswelle (2) mit mindestens einem weiteren Zahnrad (4, 5) wirkverbunden ist, welches mindestens eine Zahnrad (4) mit der Rotation der Welle gekoppelt und von der Verschiebung der Welle entkoppelt ist.

4.

Stellmechanismus gemäss Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Wirkverbindungsmittel (10/11/13/15/16), das zur Übertragung der Verschiebung (P1, P4, P7, P10, P13) der Aufzugswelle (2) in die axiale Verschiebung (P3, P6, P9, P12, P15) des Zahnrades (12) dient, aus einem Schubladenelement (10) und einem Federelement (11) besteht.

5. Stellmechanismus gemäss Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Element, vorzugsweise das Federelement (11) einen Bereich (14) mit einer treppenförmigen Ausgestaltung aufweist, welcher Bereich (14) auf einem Rampenelement (13) aufliegt und bei einer Verschiebung der Aufzugswelle (2) über das Rampenelement (13) bewegt wird.

6.

Stellmechanismus gemäss Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Element, vorzugsweise das Federelement (11) einen gekrümmten Bereich (17) aufweist, der mit einem Widerlager (18) in Wirkverbindung steht, sodass eine translatorische Bewegung des Federelementes (11) zu einer zumindest bereichsweisen Verschiebung desselben in eine zur Translationsrichtung senkrecht stehenden Richtung führt, und dass diese bereichsweise Verschiebung zu einer entsprechenden axialen Verschiebung des Zahnrades (12) führt.

7.

Stellmechanismus gemäss Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Wirkverbindungsmittel (10/11/13/15/16), das zur Übertragung der Verschiebung (P1, P4, P7, P10, P13) der Aufzugswelle (2) in eine axiale Verschiebung (P3, P6, P9, P12, P15) des Zahnrades (12) dient, aus einer um eine Achse (23) verschwenkbaren Wippe (30) und mit der Aufzugswelle (2) verschiebbaren Verdickungen (31.1, 31.2, 31.3) besteht.

8.

Stellmechanismus gemäss Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzugswelle (2) mindestens eine konzentrische Verdickung (31.1, 31.2, 31.3) aufweist, die mit der Wippe (30) in Wirkverbindung stehen, sodass eine axiale Verschiebung (P 1, P4, P7, P10, P13) der mindestens einen konzentrischen Verdickung (31.1, 31.2, 31.3) zu einer Rotation der Wippe (30) um eine Achse (23) führt, und dass diese Rotation zu einer entsprechenden axialen Verschiebung des Zahnrades (12) führt.

9. Stellmechanismus gemäss einem der Patentansprüche 5, 6 oder 8, gekennzeichnet dadurch, dass mindestens ein Element des Stellmechanismus derart elastisch ausgebildet ist, dass es bei ungünstiger Zahnstellung von in Eingriff zu bringenden Zahnrädern an Stelle eines In-Eingriff-Bringens deformiert wird.