CH716172B1 - Konstantkraftvorrichtung. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Konstantkraftvorrichtung zur Integration in ein Uhrwerk einer Uhr, welche ein drehbar gelagertes Ankerrad (2), ein konzentrisch zum Ankerrad (2) und relativ zum Ankerrad (2) frei drehbar gelagertes Nachspannrad (6) sowie eine an einem Ende an das Ankerrad (2) und am anderen Ende an das Nachspannrad (6) befestigte Nachspannfeder (4) aufweist, wobei die Bewegung des Ankerrads (2) durch zwei Ankerarme (7.1, 7.2) eines von einer Unruh (8) des Uhrwerks gesteuerten ersten Ankers (7) blockiert oder freigegeben wird, und wobei die Bewegung des Nachspannrads (6) durch zwei Anhaltearme (9.1, 9.2) eines zweiten Ankers (9) blockiert oder freigegeben wird, wobei der zweite Anker (9) mittels Auslöse- und Sicherungselementen (10), die mit auf dem zweiten Anker (9) angebrachten Steuerelementen (11) zusammenarbeiten, derart gesteuert wird, daß die besagte Nachspannfeder (4) periodisch nachgespannt wird, um die Übertragung eines von einer Antriebsfeder des Uhrwerks unabhängigen, nur vom Spannungszustand der besagten Nachspannfeder (4) bestimmten Drehmoments auf das Regulierorgan des Uhrwerks sicherzustellen. Eine erfindungsgemäße Konstantkraftvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die besagten Auslöse- und Sicherungselemente (10) unmittelbar auf dem Ankerrad (2) angebracht sind. Dadurch erlaubt die Konstantkraftvorrichtung unter Platzeinsparung, Nutzung von weniger Bauteilen als bisher und somit kostengünstigerer Herstellung eine präzise Gangregelung von mechanischen Uhrwerken mittels einer gleichmäßigen Kraftübertragung vom Ankerrad auf das Regulierorgan des Uhrwerks, wobei die Vorrichtung unmittelbar in eine Ankerhemmungen, in eine Hemmung mit Tourbillonmechanismus und in eine Uhr mit Sekundensprung integrierbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Konstantkraftvorrichtung zur Integration in ein Uhrwerk einer Uhr, welche ein drehbar gelagertes Ankerrad, ein konzentrisch zum Ankerrad und relativ zum Ankerrad frei drehbar gelagertes Nachspannrad sowie eine an einem Ende an das Ankerrad und am anderen Ende an das Nachspannrad befestigte Nachspannfeder aufweist, wobei die Bewegung des Ankerrads durch zwei Ankerarme eines von einer Unruh des Uhrwerks gesteuerten ersten Ankers blockiert oder freigegeben wird, und wobei die Bewegung des Nachspannrads durch zwei Anhaltearme eines zweiten Ankers blockiert oder freigegeben wird, wobei der zweite Anker mittels Auslöse- und Sicherungselementen, die mit auf dem zweiten Anker angebrachten Steuerelementen zusammenarbeiten, derart gesteuert wird, daß die besagte Nachspannfeder periodisch nachgespannt wird, um die Übertragung eines von einer Antriebsfeder des Uhrwerks unabhängigen, nur vom Spannungszustand der besagten Nachspannfeder bestimmten Drehmoments auf das Regulierorgan des Uhrwerks sicherzustellen.

Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik

[0002] Derartige Konstantkraftvorrichtungen dienen der präzisen Gangregelung eines mechanischen Uhrwerks einer Uhr mittels einer gleichmäßigeren Kraftübertragung vom Ankerrad auf ein Regulierorgan einer Uhr und sind im Allgemeinen seit geraumer Zeit bekannt. Meist werden solche Konstantkraftvorrichtungen mittels einer zu jedem Zeitpunkt eine gewisse Vorspannung besitzende Zusatzfeder verwirklicht, welche die durch die abkiingende Spannung der Antriebsfeder des Uhrwerks veränderliche Drehmomentübertragung auf das Regulierorgan der Uhr ersetzt und periodisch um eine bestimmte, konstante Quantität nachgespannt wird. Während des Spannungsabbaus der besagten Zusatzfeder zur Aufrechterhaltung der Schwingung des Regulierorgans des Uhrwerks kann das übertragene Drehmoment als weitaus konstanter angesehen werden als bei alleinigem Antrieb des Regulierorgans nur über die Antriebsfeder des Uhrwerks.

[0003] Insbesondere ist eine Konstantkraftvorrichtung der oben erwähnten Art aus dem Patent US 2,970,427 vorbekannt. In der Vorrichtung laut diesem Patent wird das Ankerrad von einem ersten Anker, der von der Unruh des Uhrwerks gesteuert wird, periodisch blockiert oder freigegeben, was bei Ankerhemmungen allgemein üblich ist. Das Ankerrad ist an der Ankerradwelle befestigt und die Vorrichtung weist zudem eine Nockenscheibe auf, welche ebenfalls an der Ankerradwelle befestigt und daher mit dem Ankerrad drehfest verbunden ist. Des Weiteren besitzt die Vorrichtung ein konzentrisch zum Ankerrad und relativ zu diesem frei drehbar angebrachtes Nachspannrad sowie eine zwischen der Nockenscheibe und dem Nachspannrad angebrachte Nachspannfeder, wobei das Nachspannrad über dessen Trieb mit der Antriebsfeder des Uhrwerks verbunden ist und durch zwei Anhaltearme eines zweiten Ankers blockiert oder freigegeben wird. Der Zeitpunkt der Blockierung und der Freigabe des zweiten Ankers wird mittels der Nockenscheibe derart gesteuert, daß die besagte Nachspannfeder periodisch nachgespannt wird. Dadurch wird erreicht, daß das Drehmoment der Antriebsfeder des Uhrwerks nicht unmittelbar, sondern von der periodisch um dieselbe Quantität nachgespannten Nachspannfeder an das Regulierorgan des Uhrwerks übertragen wird und dessen Ganggenauigkeit damit erhöht werden kann. Da das Ankerrad, das Nachspannrad und die Nockenscheibe in der Vorrichtung laut diesem Patent dieselbe Anzahl von Zähnen bzw. Nocken, nämlich jeweils drei, aufweisen, erfoigt die Nachspannung der Nachspannfeder bei jeder Freigabe des Ankerrads und somit bei jeder Halbschwingung der Unruh, was die Verwendung der Vorrichtung einschränkt. Zudem weist die Vorrichtung trotz der konzentrischen Anordnung von Ankerrad, Nachspannrad und Nockenscheibe einen vergleichsweise hohen Platzbedarf auf, insofern das Vorhandensein all dieser Bauteile eine entsprechende Bauhöhe erfordert.

[0004] Die Veröffentlichung CH 353 679 legt ebenfalls eine Konstantkraftvorrichtung dieser Art offen. In einer ersten Ausführungsform einer Konstantkraftvorrichtung laut dieser Veröffentlichung weisen das Ankerrad und das Nachspannrad ebenfalls dieselbe Anzahl von Zähnen bzw. Nocken, nämlich jeweils fünfzehn, auf, was wiederum die Nachspannung der Nachspannfeder bei jeder Freigabe des Ankerrads und somit bei jeder Halbschwingung der Unruh bedingt und somit ebenfalls die Verwendung der Vorrichtung einschränkt. Zudem ist zu erwähnen, daß diese Ausführungsform der Vorrichtung keine Nockenscheibe besitzt, so daß hier nicht wie in der Vorrichtung laut dem Patent US 2,970,427 die Nocken der Nockenscheibe, sondern die Zähne des Ankerrads mit dem zweiten Anker zusammenarbeiten und die Freigabe des Nachspannrads bewirken. Die entsprechende Platzeinsparung durch das Fehlen der Nockenscheibe scheint jedoch eine weitaus geringere Sicherung des zweiten Ankers nach sich zu ziehen, da nur dessen Endstellungen durch zwei Stifte bestimmt, dessen andere Positionen während des Betriebs der Vorrichtung jedoch nicht gegen ungewollte Bewegungen, beispielsweise auf Grund eines Stoßes, gesichert sind. Die Veröffentlichung CH 353 679 erwähnt zudem ausdrücklich, daß unter bestimmten Gegebenheiten, etwa sofern eine Nachspannung der Nachspannfeder zu anderen Zeitpunkten als bei jeder Freigabe des Ankerrads und somit bei jeder Halbschwingung der Unruh gewünscht ist, die Verwendung einer Nockenscheibe erforderlich ist und schlägt hierfür eine zweite Ausführungsform einer Konstantkraftvorrichtung vor. Diese zweite Ausführungsform einer Vorrichtung laut dieser Veröffentlichung besitzt jedoch nicht nur ein die Rolle der Nockenscheibe des Patents US 2,970,427 zum Teil ausfüllendes, das heißt die Freigabe des zweiten Ankers steuerndes, Auslöserad, sondern benötigt zudem neben besagtem zweiten Anker einen weiteren Anker, der mit besagtem Ausiöserad zusammenarbeitet. Überdies ist dieses Ausiöserad nicht mehr konzentrisch zum Ankerrad angeordnet, so daß in dieser zweiten Ausführungsform ein anderer Zeitpunkt der Nachspannung der Nachspannfeder nur durch Nutzung zweier zusätzlicher Bauteile sowie durch eine nicht konzentrische Anordnung, also einen höheren Platzbedarf, erreicht wird.

[0005] Die Patentschrift EP 1 319 997 offenbart eine vorzugsweise in einen Tourbillonmechanismus integrierte Konstantkraftvorrichtung, bei der zum einen das Ankerrad und das Nachspannrad bewußt nicht konzentrisch angeordnet sind und zum anderen die Funktion der Nockenscheibe des Patents US 2,970,427 zumindest teilweise von einem Reuleauxnocken, welcher die Bewegung des das Nachspannrad steuernden, zweiten Ankers steuert, wahrgenommen wird. Zudem verfügt die Konstantkraftvorrichtung laut dieser Patentschrift über einen Kraftausgleichsmechanismus, welcher selbst das in nur relativ geringem Maße veränderliche Drehmoment der Nachspannfeder bei Weitergabe an das Regulierorgan des Uhrwerks mittels an einer Kraftausgleichsscheibe aniiegender, veränderlicher Hebelarmlängen ausgleicht und daher die Konstantkraftvorrichtung durch Korrektur des Nachlassens der Spannung der periodisch nachgespannten Nachspannfeder weiter verbessert. Allerdings ist diese Vorrichtung wegen der nicht konzentrischen Anordnung des Ankerrads und des Nachspannrads ebenfalls in ihrer Verwendung etwas eingeschränkt, insofern dies entsprechenden Platzbedarf nach sich zieht.

[0006] Wiewohl vorbekannte Konstantkraftvorrichtungen der oben beschriebenen Art, insbesondere laut den Veröffentlichungen US 2,970,427 und CH 353 679, durchaus Verbesserungen im Vergleich zu Standardhemmungen ohne Konstantkraftvorrichtung liefern, insbesondere die Übertragung eines relativ konstanten Drehmoments an das Regulierorgan des Uhrwerks, und die Vorrichtung laut der Patentschrift EP 1 319 997 zusätzlich hierzu die Korrektur auf den Effekt der nachlassenden Spannung der periodisch nachgespannten Nachspannfeder sowie vorzugsweise die Möglichkeit der Integration in einen Tourbillonmechanismus bietet, wodurch eine nicht mehr durch die Trägheit des Räderwerks beeinflusste Hemmung erzielt wird, sind hierbei dennoch verschiedene Nachteile vorhanden. Zunächst besitzen die erstgenannten herkömmlichen Konstantkraftvorrichtungen trotz konzentrischer Anordnung des Ankerrads und des Nachspannrads den Nachteil, daß der Platzbedarf auf Grund der Anzahl der benötigten Bauteile relativ groß bleibt. Die Vorrichtung laut der Veröffentlichung US 2,970,427 sieht ja die ausdrückliche Benutzung einer Nockenscheibe und damit eine große Bauhöhe vor. Ein Unterdrücken der Nockenscheibe wie in der ersten Ausführungsform einer Konstantkraftvorrichtung laut der Veröffentlichung CH 353 679 führt zu einer verminderten Sicherheit während des Betriebs der Vorrichtung. Beide Vorrichtungen besitzen zudem den Nachteil, daß das Ankerrad und das Nachspannrad dieselbe Anzahl von Zähnen bzw. Nocken aufweisen, so daß der Zeitpunkt des Nachspannens der Nachspannfeder unflexibel bei jeder Freigabe des Ankerrads liegt. Die Wahl eines anderen Zeitpunkts der Nachspannung der Nachspannfeder als bei jeder Freigabe des Ankerrads führt, wie in zweiten Ausführungsform einer Konstantkraftvorrichtung laut der Veröffentlichung CH 353 679, erneut zu einer nicht konzentrischen Anordnung des Ankerrads und des Nachspannrads und damit zu vergrößertem Platzbedarf. All dies verringert die grundsätzlich vorhandenen Vorteile einer konzentrischen Anordnung des Ankerrads und des Nachspannrads und schränkt diese Vorrichtungen in ihrer Verwendbarkeit ein.

Aufgabe der Erfindung

[0007] Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Überwindung der vorgenannten Schwierigkeiten sowie, im Besonderen, die Verwirklichung einer Konstantkraftvorrichtung, welche die Vorteile einer konzentrischen Anordnung des Ankerrads und des Nachspannrads besser auszuschöpfen vermag, indem sie einen geringen Platzbedarf, insbesondere eine niedrige Bauhöhe, und eine geringe Anzahl an Bauteilen aufweist sowie davon ausgehend eine einfachere Bauweise und dementsprechend kostengünstigere Herstellung erlaubt. Zudem sollen als weitere Ziele die Wahl eines anderen Zeitpunkts der Nachspannung der Nachspannfeder als bei jeder Freigabe des Ankerrads und die vielseitige Verwendbarkeit der Konstantkraftvorrichtung, beispielsweise eine Integration in einen Tourbillonmechanismus und andere Anwendungen, wie etwa die Möglichkeit, das Räderwerk bei entsprechender Konstruktion in vollem Sekundentakt schlagen zu lassen, möglich sein.

Erfindungsgemäße Lösung

[0008] Die Erfindung hat eine Konstantkraftvorrichtung als Gegenstand, welche sich durch die im Anspruch 1 aufgezählten Kennzeichen auszeichnet.

[0009] Zur Verwirklichung der vorgenannten Ziele zeichnet sich der Erfindungsgegenstand insbesondere dadurch aus, daß die besagten Auslöse- und Sicherungselemente unmittelbar auf dem Ankerrad angebracht sind. In besonders bevorzugter Weise sind die besagten Auslöse- und Sicherungselemente einteilig mit dem Ankerrad gefertigt.

[0010] Insbesondere sind die besagten Sicherungselemente als kreisbogenförmige Sicherungsflächen, die auf einer von der Ebene der Zähne des Ankerrads verschiedenen und zu dieser Ebene parallelen, dem Nachspannrad zugewandten Ebene des Ankerrads angebracht sind, und die Auslöseelemente als jeweils an den in Drehrichtung des Ankerrads liegenden Enden der kreisbogenförmigen Sicherungsflächen angeordnete Auslösezähne, deren Spitze in Bezug auf die Achse der Vorrichtung einen größeren Radius als der Radius der kreisbogenförmigen Sicherungsflächen aufweist, ausgestaltet.

[0011] Die Anzahl der Zähne des Ankerrads, die von der gewählten Frequenz des Uhrwerks abhängig ist, und die Anzahl der besagten Auslöse- und Sicherungselemente sind vorzugsweise verschieden.

[0012] Weiterhin sind die besagten, auf dem zweiten Anker angebrachten Steuerelemente als relativ zur Längsachse der Anhaltearme geneigte Impulsflächen, die auf einer von der Ebene der Anhaltearme des zweiten Ankers verschiedenen und zu dieser Ebene parallelen sowie mit der Ebene der Auslöse- und Sicherungselemente des Ankerrads sich zumindest teilweise überschneidenden Ebene liegen, ausgestaltet.

[0013] Die zum Teil monolithischen Bauteile der Konstantkraftvorrichtung sind vorzugsweise aus Silizium hergestellt, wobei zumindest einige der aus Silizium hergestellten Teile auf zumindest einem Teil ihrer Oberfläche eine Diamantbeschichtung aufweisen.

[0014] Die Erfindung hat weiterhin einen Tourbillonmechanismus als Gegenstand, welcher sich durch die im Anspruch 12 aufgezählten Kennzeichen auszeichnet und welcher eine derartige Konstantkraftvorrichtung aufweist. Schließlich hat die Erfindung eine Uhr als Gegenstand, welche sich durch die im Anspruch 16 aufgezählten Kennzeichen auszeichnet und welche mit einer derartigen Konstantkraftvorrichtung bzw. mit einem derartigen Tourbillonmechanismus ausgestattet ist. Hierbei handelt es sich bevorzugt um eine Uhr mit Sekundensprung.

[0015] Weitere Vorteile ergeben sich aus den in den abhängigen Ansprüchen erwähnten Kennzeichen sowie der im Folgenden die Erfindung mit Hilfe der Abbildungen im Detail darlegenden Beschreibung.

Kurzbeschreibung der Abbildungen

[0016] Die beigefügten Abbildungen stellen beispielhaft eine Ausführungsform einer Konstantkraftvorrichtung laut der vorliegenden Erfindung dar.

[0017] Die Abbildung 1a ist eine Draufsicht von oben auf eine erfindungsgemäße Konstantkraftvorrichtung, einschließlich von Teilen der Unruh eines zugehörigen Uhrwerks einer Uhr, in das die Konstantkraftvorrichtung integriert werden kann; die Abbildung 1b ist eine Seitenansicht der Konstantkraftvorrichtung laut der Abbildung 1a; die Abbildung 1c ist eine vergrößerter Ausschnitt der Abbildung 1a, der die Zusammenarbeit zwischen dem Nachspannrad und dem zweiten Anker der Konstantkraftvorrichtung in vergrößertem Maßstab veranschaulicht.

[0018] Die Abbildung 2a ist eine perspektivische Ansicht von unten des Ankerrads der Konstantkraftvorrichtung mitsamt der unmittelbar auf dem Ankerrad angebrachten Auslöse- und Sicherungselemente; die Abbildung 2b ist eine Draufsicht von oben auf das Ankerrad laut der Abbildung 2a; die Abbildung 2c ist eine Seitenansicht des Ankerrads laut den Abbildungen 2a und 2b.

[0019] Die Abbildung 3a ist eine perspektivische Ansicht von oben des zweiten Ankers der Konstantkraftvorrichtung mitsamt der unmittelbar auf dem zweiten Anker angebrachten Steuerelemente; die Abbildung 3b ist eine Draufsicht von oben auf den zweiten Anker laut der Abbildung 3a; die Abbildung 3c ist eine Seitenansicht des zweiten Ankers laut den Abbildungen 3a und 3b.

[0020] Die Abbildungen 4a, 4b und 4c legen mittels schematischer Draufsichten auf eine erfindungsgemäße Konstantkraftvorrichtung deren Funktionsablauf dar, wobei Abbildung 4a eine erste Stellung der Vorrichtung im Laufe deren Gangs zeigt, in der ein Zahn des Ankerrads am Eingangsankerarm des ersten Ankers aniiegt, Abbildung 4b eine zweite Stellung der Vorrichtung im Laufe deren Gangs zeigt, in der einer der am Ende der kreisbogenförmigen Sicherungsflächen liegenden Auslösezähne des Ankerrads auf die Impulsfläche am Eingangsankerarm des zweiten Ankers drückt, um die Position des zweiten Ankers umzustellen, und Abbildung 4c eine dritte Stellung der Vorrichtung im Laufe deren Gangs zeigt, in der ein Zahn des Ankerrads am Ausgangsankerarm des ersten Ankers anliegt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0021] Im Folgenden sei diese als Beispiel dienende Ausführungsform der Vorrichtung unter Verweis auf die obengenannten Abbildungen im Detail erläutert.

[0022] Die in den Abbildung 1a, 1b und 2c mittels einer Draufsicht, einer Seitenansicht und einer vergrößerten Teilansicht dargestellte Konstantkraftvorrichtung laut der vorliegenden Erfindung ist zur Integration in ein mechanisches Uhrwerk einer Uhr bestimmt. Eine derartige Konstantkraftvorrichtung weist ein drehbar gelagertes Ankerrad 2, ein konzentrisch zum Ankerrad 2 und relativ zum Ankerrad 2 frei drehbar gelagertes Nachspannrad 6 sowie eine an einem Ende an das Ankerrad 2 und am anderen Ende an das Nachspannrad 6 befestigte Nachspannfeder 4 auf. In der dargestellten Ausführungsform ist das Ankerrad 2 an einer an der Platine und/oder einer Brücke des Uhrwerks drehbar gelagerten Ankerradwelle 1 und das Nachspannrad 6 an einem Nachspanntrieb 5, der konzentrisch um die Achse der Ankerradwelle 1 und relativ zur Ankerradwelle 1 frei drehbar angebracht ist, befestigt. Es ist allerdings auch möglich, die oben erwähnte relative Anordnung zwischen dem Ankerrad 2 und dem relativ dazu frei drehbar gelagerten Nachspannrad 6 auf andere Weise zu verwirklichen. So ist es beispielsweise in einer nicht dargestellten Variante möglich, das Nachspannrad 6 an einer Nachspannwelle, an der auch der Nachspanntrieb 5 befestigt ist, anzubringen und das Ankerrad 2 frei drehbar um diese Nachspannwelle zu lagern.

[0023] In jedem Fall ist die Nachspannfeder 4 an einem Ende, beispielsweise wie in der Abbildung 1b dargestellt mittels einer an der Ankerradwelle 1 befestigten Haltebuchse 3 an ihrem inneren Ende, an das Ankerrad 2 und am anderen Ende, etwa an ihrem äußeren Ende durch einen in den Abbildungen nicht dargestellten Stift, der an einem Ansteckpunkt 6.2 auf einem der Arme des Nachspannrads 6 angebracht ist, an das Nachspannrad 6 befestigt. Die Nachspannfeder 4 besitzt zu jedem Zeitpunkt eine gewisse Vorspannung, deren Minimalwert bei deren Einbau in die Vorrichtung frei gewählt, d.h. eingestellt, werden kann. Das Nachspannrad 6 wiederum ist über den Nachspanntrieb 5 mit dem Räderwerk der Uhr verbunden, so daß die nicht dargestellte Antriebsfeder des Uhrwerks der Uhr in einer dem Fachmann vollauf geläufigen Weise über den Nachspanntrieb 5 mit dem Nachspannrad 6 gekoppelt ist und auf das Nachspannrad 6 ein Drehmoment überträgt, das mit der veränderlichen Spannung der Antriebsfeder variiert.

[0024] Die Bewegung des Ankerrads 2 wird durch zwei Ankerarme 7.1, 7.2 eines von einer Unruh 8 des Uhrwerks gesteuerten ersten Ankers 7 blockiert oder freigegeben. Da dies wie in herkömmlichen Ankerhemmungen üblich erfoigt und dem Fachmann bestens bekannt ist, ist die Unruh 8 in der Abbildung 1a nur symbolisch durch die zugehörige Doppelrolle dargestellt und daher wird auch das Zusammenspiel der Unruh 8 mit dem ersten Anker 7 hier nicht weiter erläutert. Es sei nur darauf hingewiesen, daß das Ankerrad 2 in für Schweizer Ankerhemmungen üblicher Weise geformte Zähne 2.1 aufweist, wobei es vorzugsweise 15 derartige Zähne 2.1 besitzt. Wie weiter unten näher erläutert werden wird, kann die Zähnezahl des Ankerrads im Wesentlichen frei in Anbetracht der gewählten Frequenz des Uhrwerks bestimmt werden. Der erste Anker 7 kann aus einem herkömmlichen Anker 7 mit zwei Ankerarmen, dem Eingangsankerarm 7.1 und dem Ausgangsankerarm 7.2 des ersten Ankers 7, und mit einer die Ankergabel tragenden Ankerstange bestehen, wobei auf jedem Ankerarm 7.1, 7.2 jeweils eine mit den Zähnen 2.1 des Ankerrads 2 abwechseind im Eingriff stehende Ankerpalette sitzt, um das Ankerrad 2 zu blockieren oder freizugeben. Alternativ und so wie in den Abbildungen dargestellt, kann der erste Anker 7 auch aus einem dem Fachmann ebenfalls bekannten Anker mit einem Eingangsankerarm 7.1 und einem Ausgangsankerarm 7.2, auf dem jeweils eine mit den Zähnen 2.1 des Ankerrads 2 abwechseind im Eingriff stehende Haltefläche 7.1.1, 7.2.1 angeordnet ist, bestehen, wobei dieser Anker an den Enden der Ankerarme 7.1, 7.2 jeweils Rückholflächen aufweist. Diese Rückholflächen übernehmen die Funktion der bei herkömmlichen Ankern nötigen Sperrstifte, um den Anker gegen ungewollte Positionsverstellungen etwa im Falle von Stößen zu sichern. Sowohl der Aufbau als auch die Funktionsweise eines derartigen Ankers mit Rückholflächen an den Enden der Ankerarme 7.1, 7.2 sind dem Fachmann beispielsweise aus der Veröffentlichung US 3,826,076 bekannt und sollen daher hier nicht weiter erläutert werden. Es sei lediglich darauf hingewiesen, daß die Form des ersten Ankers 7 der bei herkömmlichen Ankern üblichen Ankerstange vorzugsweise und so wie in den Abbildungen dargestellt entbehrt, insofern die Ankergabel auf dem Ausgangsankerarm 7.2 angeordnet ist. Alternativ kann der erste Anker 7 jedoch auch die Form des Ankers laut der Veröffentlichung US 3,826,076 oder jegliche andere, dem Fachmann als geeignet erscheinende Form aufweisen, welche zudem in einer dem Fachmann ebenfalls bekannten Weise von der Position der Unruh 8 des Uhrwerks relativ zu den Bauteilen der Konstantkraftvorrichtung sowie allgemein von der Art des Uhrwerks, in welches die Vorrichtung integriert werden soil, abhängig ist.

[0025] Die Bewegung des Nachspannrads 6 wird durch zwei Anhaltearme 9.1, 9.2 eines zweiten Ankers 9 blockiert oder freigegeben. Hierbei wird der zweite Anker 9 mittels weiter unten näher beschriebenen Auslöse- und Sicherungselementen 10, die mit auf dem zweiten Anker 9 angebrachten und ebenfalls weiter unten näher beschriebenen Steuerelementen 11 zusammenarbeiten, derart gesteuert, daß die besagte Nachspannfeder 4 periodisch nachgespannt wird. Auch der zweite Anker 9 kann aus einem herkömmlichen Anker 9 mit zwei Ankerarmen, dem Eingangsankerarm 9.1 und dem Ausgangsankerarm 9.2 des zweiten Ankers 9, und mit einer die Ankergabel tragenden Ankerstange bestehen, wobei auf jedem Ankerarm 9.1, 9.2 jeweils eine mit den Zähnen 6.1 des Nachspannrads 6 abwechseind im Eingriff stehende Ankerpalette sitzt, um das Nachspannrad 6 zu blockieren oder freizugeben. Vorzugsweise und so wie in den Abbildungen dargestellt besteht der zweite Anker 9 aus einem um die Achse 9.3 schwenkbar gelagerten Anker mit einem Eingangsankerarm 9.1 und einem Ausgangsankerarm 9.2 des zweiten Ankers 9, auf dem jeweils eine mit den Zähnen 6.1 des Nachspannrads 6 abwechseind im Eingriff stehende Ruhefläche 9.1.1, 9.2.1 angeordnet ist. Die Länge und Geometrie der zwei Ankerarme 9.1, 9.2 des zweiten Ankers 9 ist derart gewählt, daß die Eingriffstiefe der Zähne 6.1 des Nachspannrads 6 in die Ruheflächen 9.1.1, 9.2.1 auf beiden Ankerarmen 9.1, 9.2 des zweiten Ankers 9 gleich ist. Dies kann beispielsweise, wie etwa aus Abbildung 3b ersichtlich, durch eine ungleicharmige Bauweise der Arme 9.1, 9.2 des zweiten Ankers 9 erreicht werden. Der in den Abbildungen dargestellte zweite Anker 9 besitzt vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise einen dritten Arm, welcher formal der bei herkömmlichen Ankern üblichen Ankerstange entspricht, hier jedoch nur der Auswuchtung des Bauteils dient, die allerdings auch auf andere, dem Fachmann bekannte Art und Weise erzielt werden kann. Auch dieser zweite Anker 9 benötigt, wie der oben erwähnte erste Anker 7 mit Rückholflächen, keine Sperrstifte, was im Folgenden klar werden wird. Schließlich sei noch angemerkt, daß sowohl das Ankerrad 2 als auch das Nachspannrad 6 vorzugsweise eine Montageöffnung aufweisen, welche beispielsweise aus einem Loch am Ende eines ihrer Arme bestehen kann. Diese Montageöffnungen des Ankerrads 2 und des Nachspannrads 6 sind etwa am unteren Rand der Abbildungen 1a und 4b sichtbar, wobei die beiden Montageöffnungen in der Abbildung 1a übereinander liegen, während sie in der Abbildung 4b auf Grund der relativen Verdrehung der beiden Räder 2, 6 getrennt sichtbar sind. Diese Montageöffnungen erlauben es, durch Einführen eines entsprechenden Montagestifts das Ankerrad 2 und das Nachspannrad 6 während des Zusammenbaus der Konstantkraftvorrichtung in der gewünschten Position zu halten, und erleichtern somit die Montage und Wartung der Vorrichtung.

[0026] Die Konstantkraftvorrichtung laut der vorliegenden Erfindung zeichnet sich im Vergleich zu vorbekannten Vorrichtungen insbesondere dadurch aus, daß die besagten Auslöse- und Sicherungselemente 10 unmittelbar auf dem Ankerrad 2 fest angebracht sind, so daß neben dem Ankerrad 2 und dem Nachspannrad 6 kein weiteres Bauteil, wie eine eigene Nockenscheibe, benötigt wird. Die Auslöse- und Sicherungselemente 10 können separat gefertigt und anschließend auf dem Ankerrad befestigt werden, jedoch sind die Auslöse- und Sicherungselemente 10 vorzugsweise einteilig mit dem Ankerrad 2 gefertigt. Aus den Abbildungen 2a, 2b und 2c, welche eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Seitenansicht des Ankerrads 2 einer erfindungsgemäßen Konstantkraftvorrichtung zeigen, ist ersichtlich, daß die besagten Sicherungselemente insbesondere als kreisbogenförmige Sicherungsflächen 10.1, die auf einer von der Ebene der Zähne 2.1 des Ankerrads 2 verschiedenen, dem Nachspannrad 6 zugewandten Ebene des Ankerrads 2 angebracht sind, ausgestaltet sind. Die Auslöseelemente sind als jeweils an den in Drehrichtung des Ankerrads 2 liegenden Enden der kreisbogenförmigen Sicherungsflächen 10.1 angeordnete Auslösezähne 10.2, deren Spitze einen, von der Achse der Vorrichtung aus gesehen, größeren Radius als der Radius der kreisbogenförmigen Sicherungsflächen 10.1 aufweist, ausgestaltet. Hierbei ist noch anzumerken, daß die Spitzen der Ausiösezähne 10.2, ebenfalls von der Achse der Vorrichtung aus gesehen, bevorzugt auf einem kleineren Radius als die Spitzen der Zähne 2.1 des Ankerrads 2 liegen, was insbesondere aus den Abbildungen 1a und 1c ersichtlich ist. In bevorzugter Weise weist die in Drehrichtung des Ankerrads 2 gesehene Vorderseite der Ausiösezähne 10.2 denselben Neigungswinkel wie die Zähne 2.1 des Ankerrads 2 auf, was schematisch in der Abbildung 2.c dargestellt ist, allerdings ist dies keineswegs eine nötige Bedingung, sondern hängt von der konkreten Auslegung der beteiligten Bauteile ab. Die Anzahl der Zähne 2.1 des Ankerrads 2 und der besagten Ausiöse- und Sicherungselemente 10 wird laut der vorliegenden Erfindung bevorzugt verschieden gewählt, wobei die Wahl je nach gewünschter Anwendung der Vorrichtung und je nach Oszillationsfrequenz der Unruh des zugehörigen Uhrwerks erfolgt. Insbesondere kann das Ankerrad 2, wie in den Abbildungen dargestellt, 15 Zähne 2.1 und die besagten Auslöse- und Sicherungselemente 3 Auslösezähne 10.2 sowie 3 Sicherungsflächen 10.1 aufweisen. In diesem Fall liegen die 3 Ausiösezähne 10.2 sowie die 3 Sicherungsflächen 10.1 jeweils um einen Winkelabstand von 120° auseinander, wobei die Sicherungsflächen 10.1 sich jeweils über einen Winkelbereich von etwa 60° erstrecken, um als Verriegelungskontur wirken zu können. Das Nachspannrad 6 besitzt daher in der dargestellten Ausführungsform ebenfalls drei, jeweils um einen Winkelabstand von 120° auseinanderliegende Zähne 6.1. Dies entspricht einer Oszillationsfrequenz der Unruh des zugehörigen Uhrwerks von 2,5 Hz, allerdings ist es möglich, in dem Fachmann bekannter Weise die Anzahl der Zähne 2.1 des Ankerrads 2 und der Ausiöse- und Sicherungselemente 10 auf andere Betriebsfrequenzen anzupassen, beispielsweise auf 3 Hz, 4 Hz oder andere für mechanische Uhrwerke übliche Betriebsfrequenzen. Allgemein erlaubt die Wahl einer verschiedenen Anzahl von Zähnen 2.1 des Ankerrads 2 und von Auslöse- und Sicherungselemente 10 bzw. von Zähnen 6.1 des Nachspannrads 6 ein Nachspannen der Nachspannfeder 4 zu einem anderen Zeitpunkt als bei jeder Freigabe des Ankerrads 2.

[0027] Die besagten, auf dem zweiten Anker 9 angebrachten Steuerelemente 11 sind vorzugsweise als relativ zur Längsachse der Anhaltearme 9.1, 9.2 merklich geneigte Impulsflächen 11.1, die auf einer von der Ebene der Anhaltearme 9.1, 9.2 des zweiten Ankers 9 verschiedenen und mit der Ebene der Auslöse- und Sicherungselemente 10 des Ankerrads 2 sich zumindest teilweise überschneidenden - bzw. normalerweise mit dieser Ebene identischen Ebene liegen, ausgestaltet. Dies ist unter anderem aus den Abbildungen 3a, 3b und 3c, welche eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Seitenansicht des zweiten Ankers 9 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen, ersichtlich. Diese auf dem zweiten Anker 9 angebrachten Impulsflächen 11.1 können flach oder leicht gewölbt sein und weisen jeweils an deren in Drehrichtung des Ankerrads 2 liegenden Enden besonders gestaltete Spitzen 11.2 auf. Die Spitzen 11.2 sind insbesondere so ausgelegt, daß der radiale Abstand dRder besagten Spitzen 11.2 zum Außenumfang der kreisbogenförmigen Sicherungsflächen 10.1 auf dem Ankerrad 2 kleiner ist als die Eingriffstiefe dEder Zähne 6.1 des Nachspannrads 6 in die entsprechenden, an den zwei Anhaltearmen 9.1, 9.2 des zweiten Ankers 9 vorgesehenen Ruheflächen 9.1.1, 9.2.1 für die Zähne 6.1 des Nachspannrads 6. Bei Verwendung eines herkömmlichen Ankers anstatt des in den Abbildungen dargestellten zweiten Ankers 9 entspricht der besagte radiale Abstand dRdem sogenannten, dem Fachmann bekannten verlorenen Weg des Ankers. In jedem Fall erlaubt dies, den zweiten Anker 9 gegen jegliche ungewollte Bewegung zu sichern. Die Steuerelemente 11 können separat gefertigt und anschließend auf dem zweiten Anker 9 befestigt werden, jedoch sind die Steuerelemente 11 vorzugsweise einteilig mit dem zweiten Anker 9 gefertigt.

[0028] Sowohl das Ankerrad 2 als auch der zweite Anker 9 besitzen daher zwei jeweils parallele Funktionsebenen. Die erste Funktionsebene des Ankerrads 2 besteht aus den Zähnen 2.1 des Ankerrads 2 und arbeitet mit den Halteflächen 7.1.1, 7.2.1 in den Ankerarmen 7.1, 7.2 des ersten Ankers 7 zusammen. Die zweite Funktionsebene des Ankerrads 2 besteht aus den Auslöse- und Sicherungselemente 10 des Ankerrads 2 und arbeitet mit der zweiten Funktionsebene des zweiten Ankers 9, die aus den Steuerelementen 11 des zweiten Ankers 9 besteht, zusammen. Die erste Funktionsebene des zweiten Ankers 9 besteht aus den Ruheflächen 9.1.1, 9.2.1 in den Ankerarmen 9.1, 9.2 des zweiten Ankers 9 und arbeitet mit den Zähnen 6.1 des Nachspannrads 6 zusammen.

[0029] Schließlich sei erwähnt, daß die Bauteile der Vorrichtung allgemein vorzugsweise monolithisch gefertigt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind zumindest einige Teile der Vorrichtung, vorzugsweise alle Teile, aus einem Material auf Siliziumbasis hergestellt. Dieses Material kann zum Beispiel aus einer Gruppe von Materialien, die monokristallines Silizium (Si) beliebiger Orientierung, polykristallines Silizium (p-Si), amorphes Silizium (a-Si), poröses Silizium, Siliziumdioxid (SiO2) und eine Mischung von Silizium und Siliziumoxid umfaßt, ausgewählt werden. Zumindest einige der aus einem Material auf Siliziumbasis hergestellten Teile, vorzugsweise alle der aus einem Material auf Siliziumbasis hergestellten Teile, weisen auf zumindest einem Teil ihrer Oberfläche eine Diamantbeschichtung oder eine Beschichtung aus Siliziumdioxid (SiO2) auf, um die Reibung zwischen den Teilen zu verringern sowie die Verschleißfestigkeit der Bauteile zu erhöhen. Alternativ zur Herstellung der Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus diamant- oder SiO2-beschichtetem Material auf Siliziumbasis können diese mittels LiGA-Verfahren (Lithographie, Galvanik und Abformung), DRIE-Verfahren (Deep Reactive Ion Etching) und/oder 3D-DruckVerfahren hergestellt werden, wobei diese Herstellungsverfahren dem Fachmann sämtiich bekannt sind und daher hier nicht näher erläutert werden. In diesem Zusammenhang sei jedoch erwähnt, daß die erstgenannten, aus vergleichsweise leichtem Material wie Silizium hergestellten, mit Diamant oder SiO2oberflächenbehandelten, monolithischen Bauteile im Vergleich zu den letztgenannten, mittels LiGA-/DRIE-/3D-Druck-Verfahren hergestellten Teilen für mikrotechnische Anwendungen wie die erfindungsgemäße Konstantkraftvorrichtung bevorzugt werden. Dies ist unter anderem darin begründet, daß sich solche diamantbeschichteten Bauteile aus Silizium im Vergleich zu mittels LiGA-/DRIE-/3D-Druck-Verfahren hergestellten Teilen mit bis zu zweimal genaueren Maßtoleranzen bis unter den einstelligen µm-Bereich herstellen lassen. Auf Grund einer dadurch erhöhten Verschleißfestigkeit und niedrigeren Reibung ist dies insbesondere bei verschleißanfälligen Anwendungen wie der vorliegenden Konstantkraftvorrichtung für die dauerhafte Gewährleistung der Funktionsfähigkeit selbst über längere Zeiträume förderlich.

[0030] Im Lichte der obigen Beschreibung des strukturellen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Konstantkraftvorrichtung ist deren Funktionsweise leicht verständlich und wird im Folgenden an Hand der Abbildungen 4a, 4b und 4c, welche drei verschiedene Stellungen während des Gangs der Vorrichtung zeigen, beispielhaft für die in den Abbildungen gezeigte Ausführungsform illustriert. Wie bei Schweizer Ankerhemmungen üblich, bewirkt jede Halbschwingung der von einer eigenen Spiralfeder beaufschlagten Unruh 8 eine Schwenkung des ersten Ankers 7 und dadurch eine Freigabe eines Zahns 2.1 des Ankerrads 2 durch einen der Ankerarme 7.1, 7.2 des ersten Ankers 7, so daß sich das Ankerrad 2 unter dem Einfluß der Spannung der Nachspannfeder 4 so weit dreht, bis ein anderer Zahn 2.1 des Ankerrads 2 vom jeweils anderen Ankerarm 7.1, 7.2 des ersten Ankers 7 blockiert wird, wobei das Nachspannrad 6 in der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung während der ersten vier Halbschwingungen der Unruh 8 vom zweiten Anker 9 blockiert wird. Am Ende der vierten Halbschwingung der Unruh 8, d.h. nach der vierten Freigabe des Ankerrads 2 durch den ersten Anker 7, befindet sich die Vorrichtung in der in Abbildung 4a schematisch gezeigten Stellung, in welcher ein Zahn 2.1 des Ankerrads 2 an der Haltefläche 7.1.1 des Eingangsankerarms 7.1 des ersten Ankers 7 aniiegt.

[0031] Während der fünften Halbschwingung der Unruh 8 wird zunächst der erste Anker 7 erneut geschwenkt und dadurch der entsprechende Zahn 2.1 des Ankerrads 2 von der Haltefläche 7.1.1 des Eingangsankerarms 7.1 des ersten Ankers 7 freigegeben, wodurch sich das Ankerrad 2 dreht und, wie bei jeder Halbschwingung, unter dem Einfluß der Spannung der Nachspannfeder 4 sowie mittels des Zahns 2.1 über den Anker 7 einen Impuls an die Unruh 8 zur Aufrechterhaltung deren Schwingung überträgt. Kurz vor Ende der Drehung des Ankerrads 2 berührt einer der am Ende der kreisbogenförmigen Sicherungsflächen 10.1 liegenden Auslösezähne 10.2 des Ankerrads 2 die je nach Ausführungsform flache oder leicht gewölbte Impulsfläche 11.1 am Eingangsankerarm 9.1 des zweiten Ankers 9 und bewirkt auf Grund der weiteren Drehung des Ankerrads 2 eine Schwenkung des zweiten Ankers 9. In Abbildung 4b ist schematisch die Stellung gezeigt, in welcher der Auslösezahn 10.2 des Ankerrads 2 die Impulsfläche 11.1 am Eingangsankerarm 9.1 des zweiten Ankers 9 berührt und die Schwenkung des zweiten Ankers 9 einleitet. Vor und nach dieser Schwenkung des zweiten Ankers 9 der Vorrichtung wird der zweite Anker 9, wie schematisch in Abbildung 1c dargestellt, durch die Spitze 11.2 an der Impulsfläche 11.1 am Ausgangsankerarm 9.2 des zweiten Ankers 9 gesichert, insofern wie oben erwähnt die Spitzen 11.2 so ausgelegt sind, daß der radiale Abstand dRder besagten Spitzen 11.2 zum Außenumfang der kreisbogenförmigen Sicherungsflächen 10.1 auf dem Ankerrad 2 kleiner ist als die Eingriffstiefe dEder Zähne 6.1 des Nachspannrads 6 in die entsprechenden, an den zwei Anhaltearmen 9.1, 9.2 des zweiten Ankers 9 vorgesehenen Ruheflächen 9.1.1, 9.2.1 für die Zähne 6.1 des Nachspannrads 6 und somit ein ungewolltes Ausklinken der Zähne 6.1 von den Ruheflächen 9.1.1, 9.2.1 verhindert wird. Durch dieses Zusammenwirken der Spitzen 11.2 der Impulsflächen 11.1 an den Ankerarmen 9.2 des zweiten Ankers 9 mit den als Verriegelungskkontur wirkenden kreisbogenförmigen Sicherungsflächen 10.1 auf dem Ankerrad 2 ist der zweite Anker 9 gegen jegliche ungewollte Bewegung gesichert.

[0032] Mittels der Schwenkung des zweiten Ankers 9 wird der während der ersten vier Halbschwingungen der Unruh 8 in der Ruhefläche 9.1.1 des Eingangsankerarms 9.1 des zweiten Ankers 9 befindliche Zahn 6.1 des Nachspannrads 6 gelöst und somit das Nachspannrad 6 freigegeben. In der Folge drehen sich sowohl das Ankerrad 2, das unter dem Einfluß der Nachspannfeder 4 steht, als auch das Nachspannrad 6, das über den Nachspanntrieb 5 unter dem Einfluß der Antriebsfeder des Uhrwerks steht. Das Ankerrad 2 liegt kurz darauf mit einem seiner Zähne 2.1 an der Haltefläche 7.2.1 des Ausgangsankerarms 7.2 des ersten Ankers 7 an und wird somit blockiert. Das Nachspannrad 6 hingegen dreht sich soweit, bis einer seiner Zähne 6.1 in die Ruhefläche 9.2.1 des Ausgangsankerarms 9.2 des zweiten Ankers 9 fällt und dadurch das Nachspannrad 6 wieder für die nächsten vier Halbschwingungen der Unruh 8 blockiert wird, was zu der in Abbildung 4c dargestellten Stellung der Vorrichtung führt. Insofern die Drehung des Nachspannrads 6 während der fünften Halbschwingung der Unruh 8 weitaus größer ist als diejenige des Ankerrads 2, erfoigt somit während dieser Halbschwingung eine Nachspannung der Nachspannfeder 4 auf immer denselben Wert, solange die Antriebsfeder des Uhrwerks hierfür über den Nachspanntrieb 5 ausreichend Energie liefert. In der in den Abbildungen beispielhaft dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Konstantkraftvorrichtung dreht sich das Nachspannrad 6 während der fünften Halbschwingung der Unruh 8 um 60 °, wobei dies wie schon erwähnt durch die Anzahl der Zähne 6.1 des Nachspannrads 6 bestimmt und ebenso wie die Anzahl der Zähne 2.1 sowie der Auslöse- und Sicherungselemente 10 des Ankerrads 2 durchaus anders wählbar ist. Zugleich bewirkt die Drehung des Nachspannrads 6 über das Räderwerk der Uhr einen augenblicklichen Sprung des Sekundenzeigers um 6°, was einem Sprung um eine Sekunde entspricht. Die nächste Halbschwingung der Unruh 8 leitet eine Wiederholung der oben beschriebenen Vorgänge während weiterer fünf Halbschwingungen der Unruh 8 ein, wobei jeweils die Rolle der Ein- und Ausgangsankerarme 7.1, 7.2, 9.1, 9.2 der beiden Anker 7, 9 vertauscht wird, jedoch der Funktionsablauf ansonsten völlig identisch ist, so daß der Ablauf der nächsten fünf Halbschwingungen hier nicht nochmals wiederholt wird, ehe sich der Ablauf ab der elften Halbschwingung in vollständig identischer Weise wiederholt.

[0033] Zum einen erfolgt damit die Impulsübertragung vom Ankerrad 2 über den ersten Anker 7 an die Unruh 8 bei einer derart ausgelegten Vorrichtung durch die Nachspannfeder 4, wobei deren Spannung und somit auch das an die Unruh übertragene Drehmoment über fünf Halbschwingungen hinweg als annähernd konstant angesehen werden kann. Die Impulsübertragung vom Ankerrad 2 an die Unruh 8 erfoigt daher entkoppelt von der Antriebsfeder des Uhrwerks. Zum anderen erlaubt ein derartig ausgestalteter Mechanismus eine unmittelbare Verwendung in Uhren mit Sekundensprung.

[0034] Die oben erläuterte Ausführungsform einer Konstantkraftvorrichtung laut der vorliegenden Erfindung ist zur unmittelbaren Integration in eine Hemmung eines Uhrwerks einer Uhr geeignet. Zudem kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch in eine Hemmung eines Uhrwerks, das einen Tourbillonmechanismus aufweist, integriert werden. Tourbillonmechanismen sind dem Fachmann völlig geläufig, so daß hier weder deren Aufbau noch deren Funktionsweise näher erläutert werden soil und nur erwähnt wird, daß ein derartiger Mechanismus einen Tourbillonkäfig, der die Unruh trägt, und normalerweise ein fixes Sekundenrad aufweist. Bei einem Tourbillonmechanimus, der eine erfindungsgemäße Konstantkraftvorrichtung in der oben erläuterten Ausführungsform aufweist, wird bei jeder fünften Halbschwingung zusätzlich zum Nachspannrad 6 auch der Tourbillonkäfig freigegeben, was sowohl die erneute Spannung der Nachspannfeder 4 um eine vorbestimmte Quantität als auch die Drehung des Tourbillonkäfigs zur Verminderung des Einflusses der Schwerkraft zur Folge hat. Für nähere Angaben sei auf die Patentschrift EP 1 319 997 verwiesen, deren Inhalt zu diesem Zweck mittels Verweis in die Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung vollumfänglich eingeschlossen wird.

[0035] Die Integration einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einen Tourbillonmechanismus ist beispielsweise dadurch möglich, daß das Ankerrad 2 und das konzentrisch zum Ankerrad 6 auf dem Nachspanntrieb 5 angebrachte Nachspannrad 6 merklich auf dem Rand des Tourbillonkäfigs oder auf einer merklich parallel zum Rand des Tourbillonkäfigs verlaufenden, bogenförmigen Brücke relativ zueinander frei drehbar angebracht sind. Der Nachspanntrieb 5 kann sich in diesem Fall unmittelbar im Eingriff mit dem fixen Sekundenrad befinden und die auf dem Tourbillonkäfig angebrachte Unruh 8 steuert die Bewegungen des ersten Ankers 7 der Konstantkraftvorrichtung. Sowohl die Drehachse des ersten Ankers 7 und/oder die Drehachse des zweiten Ankers 9 kann ebenfalls merklich auf dem Rand des Tourbillonkäfigs oder auf einer merklich parallel zum Rand des Tourbillonkäfigs verlaufenden, bogenförmigen Brücke oder im Zentrum des Tourbillonkäfigs angeordnet sein.

[0036] Alternativ kann die Integration einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einen Tourbillonmechanismus dadurch geschehen, daß das Ankerrad 2 und das konzentrisch zum Ankerrad 6 auf dem Nachspanntrieb 5 angebrachte Nachspannrad 6 im Zentrum des Tourbillonkäfigs relativ zueinander frei drehbar angebracht sind. Der Nachspanntrieb 5 befindet sich in diesem Fall mittelbar, d.h. über ein Räderwerk, im Eingriff mit dem fixen Sekundenrad und die auf dem Tourbillonkäfig angebrachte Unruh 8 steuert die Bewegungen des ersten Ankers 7 der Konstantkraftvorrichtung. Die Drehachse des ersten Ankers 7 und die Drehachse des zweiten Ankers 9 können in diesem Fall zur Erzielung einer günstigen Verteilung der entsprechenden Masse in relativ zum Zentrum des Tourbillonkäfigs symmetrischer Weise merklich auf dem Rand des Tourbillonkäfigs oder auf einer merklich parallel zum Rand des Tourbillonkäfigs verlaufenden, bogenförmigen Brücke angeordnet sein.

[0037] Schließlich kann eine Konstantkraftvorrichtung laut der vorliegenden Erfindung, sei es durch unmittelbare Integration in eine Hemmung eines Uhrwerks einer Uhr oder durch Integration in eine Hemmung eines Uhrwerks, das einen Tourbillonmechanismus aufweist, Bestandteil einer Uhr mit Sekundensprung sein, wobei der Sekundensprung in der oben näher erläuterten Weise mittels der als Nachspannvorrichtung dienenden Konstantkraftvorrichtung, respektive mittels des Tourbillonkäfigs, verwirklicht wird.

[0038] Die Vorteile einer Konstantkraftvorrichtung laut der vorliegenden Erfindung sind angesichts der obigen Beschreibung klar. Zuallererst vermag diese Vorrichtung die Vorteile einer konzentrischen Anordnung des Nachspannrads relativ zu dem das konstante Drehmoment übertragenden Rad, in diesem Falle zum Ankerrad, besser auszuschöpfen, da sie durch die Eingliederung der Auslöse- und Sicherungselemente in das Ankerrad einen geringen Platzbedarf, insbesondere eine niedrige Bauhöhe, und eine geringe Anzahl an Bauteilen aufweist. Dies erlaubt eine einfachere und platzsparendere Bauweise sowie eine kostengünstigere Herstellung. Eine Verwendung von diamantbeschichteten Siliziumbauteilen bietet zusätzliche Vorteile, insbesondere hinsichtlich erhöhter Verschleißfestigkeit und geringerer Reibung zwischen den Bauteilen. Zudem kann der Zeitpunkt der Nachspannung der Nachspannfeder mittels entsprechender Wahl der Anzahl der Zähne der beteiligten Bauteile zu einem anderen Zeitpunkt als bei jeder Freigabe des Ankerrads gewählt werden. Dies erlaubt insbesondere die Integration in eine Uhr mit Sekundensprung, da die Vorrichtung bei entsprechender Auslegung die Möglichkeit bietet, das Räderwerk der Uhr in vollem Sekundentakt schlagen zu lassen. Die vielseitige Verwendbarkeit der Konstantkraftvorrichtung ist des weiteren durch die Möglichkeit einer unmittelbaren Integration in eine Hemmung eines Uhrwerks einer Uhr, einer Integration in modularer Bauweise in ein Basisuhrwerk einer Uhr oder einer Integration in eine Hemmung eines Uhrwerks, das einen Tourbillonmechanismus aufweist, gegeben. Im Falle der Integration der Konstantkraftvorrichtung in einen Tourbillonmechanismus kann auch die Position des Nachspannrads um das fixe Sekundenrad frei gewählt werden, es kann bei Bedarf über seinen Trieb auch mit einem zweiten fixen Sekundenrad anderen Durchmessers im Eingriff stehen. Die Anordnung der Drehachsen der beiden Anker im Zentrum des Tourbillonkäfigs oder auf dessen Rand kann in vorteilhafter Weise in gewissem Rahmen gewählt werden, um eine Beeinflussung des Trägheitsmoments des Tourbillonkäfigs durch die Anker soweit als möglich zu vermeiden und die Dynamik des Systems zu verbessern. Die Möglichkeit der Integration einer Konstantkraftvorrichtung laut der vorliegenden Erfindung in einen Tourbillonmechanismus ist allgemein von großem Interesse, insofern die sich ergänzenden Eigenschaften dieser beiden Systeme dadurch zur präzisen Regelung des Gangs des Uhrwerks in effektiver Weise kombiniert werden können und die Hemmung nicht mehr durch die Trägheit des Räderwerks beeinflußt wird. In jedem Falle wird von der Nachspannfeder der Konstantkraftvorrichtung ein als annähernd konstant annehmbares, vom Spannungszustand der Antriebsfeder des Uhrwerks unabhängiges Drehmoment an das Regulierorgan der Uhr übertragen.

Liste der Verweiszeichen

[0039] 1 Ankerradwelle 2 Ankerrad 3 Haltebuchse 4 Nachspannfeder 5 Nachspanntrieb 6 Nachspannrad 7 erster Anker 7.1 Eingangsankerarm des ersten Ankers 7.2 Ausgangsankerarm des ersten Ankers 7.1.1 Haltefläche im Eingangsankerarm des ersten Ankers 7.2.1 Haltefläche im Ausgangsankerarm des ersten Ankers 8 Unruh (symbolisch dargestellt mittels zugehöriger Doppelrolle) 9 zweiter Anker 9.1 Eingangsankerarm des zweiten Ankers 9.2 Ausgangsankerarm des zweiten Ankers 9.1.1 Ruhefläche im Eingangsankerarm des zweiten Ankers 9.2.1 Ruhefläche im Ausgangsankerarm des zweiten Ankers 10 Auslöse- und Sicherungselemente 10.1 kreisbogenförmige Sicherungsfläche 10.2 Auslösezähne 11 Steuerelemente 11.1 Impulsfläche 11.2 Spitze der Impulsfläche

Claims (17)

1. Konstantkraftvorrichtung zur Integration in ein Uhrwerk einer Uhr, welche ein drehbar gelagertes Ankerrad (2), ein konzentrisch zum Ankerrad (2) und relativ zum Ankerrad (2) frei drehbar gelagertes Nachspannrad (6) sowie eine an einem Ende an das Ankerrad (2) und am anderen Ende an das Nachspannrad (6) befestigte Nachspannfeder (4) aufweist, wobei die Bewegung des Ankerrads (2) durch zwei Ankerarme (7.1, 7.2) eines von einer Unruh (8) des Uhrwerks gesteuerten ersten Ankers (7) blockiert oder freigegeben wird, und wobei die Bewegung des Nachspannrads (6) durch zwei Anhaltearme (9.1, 9.2) eines zweiten Ankers (9) blockiert oder freigegeben wird, wobei der zweite Anker (9) mittels Auslöse- und Sicherungselementen (10), die mit auf dem zweiten Anker (9) angebrachten Steuerelementen (11) zusammenarbeiten, derart gesteuert wird, daß die besagte Nachspannfeder (4) periodisch nachgespannt wird,dadurch gekennzeichnet,daßdie besagten Auslöse- und Sicherungselemente (10) unmittelbar auf dem Ankerrad (2) angebracht sind.

2. Konstantkraftvorrichtung gemäß Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daßdie besagten Auslöse- und Sicherungselemente (10) einteilig mit dem Ankerrad (2) gefertigt sind.

3. Konstantkraftvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daßdie besagten Sicherungselemente als kreisbogenförmige Sicherungsflächen (10.1), die auf einer von der Ebene der Zähne (2.1) des Ankerrads (2) verschiedenen und zu dieser Ebene parallelen, dem Nachspannrad (6) zugewandten Ebene des Ankerrads (2) angebracht sind, und die Auslöseelemente als jeweils an den in Drehrichtung des Ankerrads (2) liegenden Enden der kreisbogenförmigen Sicherungsflächen (10.1) angeordnete Auslösezähne (10.2), deren Spitze in Bezug auf die Achse der Vorrichtung einen größeren Radius als der Radius der kreisbogenförmigen Sicherungsflächen (10.1) aufweist, ausgestaltet sind.

4. Konstantkraftvorrichtung gemäß Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet,daßdie Anzahl der Zähne (2.1) des Ankerrads (2) und der besagten Auslöse- und Sicherungselemente (10) verschieden ist.

5. Konstantkraftvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daßdie besagten Auslöse- und Sicherungselemente (10) drei Ausiösezähne (10.2) sowie drei Sicherungsflächen (10.1) aufweisen.

6. Konstantkraftvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daßdas Ankerrad (2) fünfzehn Zähne (2.1) aufweist.

7. Konstantkraftvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daßdie besagten, auf dem zweiten Anker (9) angebrachten Steuerelemente (11) als relativ zur Längsachse der Anhaltearme (9.1, 9.2) geneigte Impulsflächen (11.1), die auf einer von der Ebene der Anhaltearme (9.1, 9.2) des zweiten Ankers (9) verschiedenen und zu dieser Ebene parallelen sowie mit der Ebene der Auslöse- und Sicherungselemente (10) des Ankerrads (2) sich zumindest teilweise überschneidenden Ebene liegen, ausgestaltet sind.

8. Konstantkraftvorrichtung gemäß Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet,daßdie besagten, auf dem zweiten Anker (9) angebrachten Impulsflächen (11.1) Spitzen (11.2) aufweisen, wobei der radiale Abstand (dR) der besagten Spitzen (11.2) zum Außenumfang der kreisbogenförmigen Sicherungsflächen (10.1) auf dem Ankerrad (2) kleiner als die Eingriffstiefe (dE) der Zähne (6.1) des Nachspannrads (6) in entsprechende, an den zwei Anhaltearmen (9.1, 9.2) des zweiten Ankers (9) vorgesehene Ruheflächen (9.1.1, 9.2.1) für die Zähne (6.1) des Nachspannrads (6) ist, um den zweiten Anker (9) gegen jegliche ungewollte Bewegung zu sichern.

9. Konstantkraftvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daßdas Ankerrad (2) an einer drehbar gelagerten Ankerradwelle (1) und das Nachspannrad (6) an einem Nachspanntrieb (5), der konzentrisch zur Achse der Ankerradwelle (1) und relativ zur Ankerradwelle (1) frei drehbar angebracht ist, befestigt ist.

10. Konstantkraftvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daßzumindest einige Teile, vorzugsweise alle Teile der Vorrichtung aus einem Material auf Siliziumbasis, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die monokristallines Silizium (Si) beliebiger Orientierung, polykristallines Silizium (p-Si), amorphes Silizium (a-Si), poröses Silizium, Siliziumdioxid (SiO2) und eine Mischung von Silizium und Siliziumoxid umfaßt, hergestellt sind.

11. Konstantkraftvorrichtung gemäß Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet,daßzumindest einige der aus einem Material auf Siliziumbasis hergestellten Teile, vorzugsweise alle der aus einem Material auf Siliziumbasis hergestellten Teile, auf zumindest einem Teil ihrer Oberfläche eine Diamantbeschichtung oder eine Beschichtung aus Siliziumdioxid (SiO2) aufweisen, um die Reibung zwischen den Teilen zu verringern.

12. Tourbillonmechanismus, der einen Tourbillonkäfig, eine Unruh (8) und ein fixes Sekundenrad aufweist,dadurch gekennzeichnet,daßder Mechanismus eine Konstantkraftvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

13. Tourbillonmechanismus gemäß Anspruch 12,dadurch gekennzeichnet,daßdas Ankerrad (2) und das konzentrisch zum Ankerrad (6) auf dem Nachspanntrieb (5) angebrachte Nachspannrad (6) auf dem Rand des Tourbillonkäfigs relativ zueinander frei drehbar angebracht sind und der Nachspanntrieb (5) sich unmittelbar im Eingriff mit dem fixen Sekundenrad befindet, wobei die Unruh (8) die Bewegungen des ersten Ankers (7) der Konstantkraftvorrichtung steuert.

14. Tourbillonmechanismus gemäß Anspruch 12 oder 13,dadurchgekennzeichnet,daßdie Drehachse des zweiten Ankers (9) auf dem Rand des Tourbillonkäfigs oder im Zentrum des Tourbillonkäfigs angeordnet ist.

15. Tourbillonmechanismus gemäß Anspruch 12,dadurch gekennzeichnet,daßdas Ankerrad (2) und das konzentrisch zum Ankerrad (6) auf dem Nachspanntrieb (5) angebrachte Nachspannrad (6) im Zentrum des Tourbillonkäfigs relativ zueinander frei drehbar angebracht sind und der Nachspanntrieb (5) sich mittelbar im Eingriff mit dem fixen Sekundenrad befindet, wobei die Unruh (8) die Bewegungen des ersten Ankers (7) der Konstantkraftvorrichtung steuert und die Drehachse des zweiten Ankers (9) auf dem Rand des Tourbillonkäfigs angeordnet ist.

16. Uhr,dadurch gekennzeichnet,daßsie eine Konstantkraftvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 oder einen Tourbillon-mechanismus gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15 aufweist.

17. Uhr gemäß Anspruch 16,dadurch gekennzeichnet,daßes sich um eine Uhr mit Sekundensprung handelt, wobei der Sekundensprung mittels der als Nachspannvorrichtung dienenden Konstantkraftvorrichtung verwirklicht wird.