DE102012101365A1

DE102012101365A1 - Chronometer-Aufzugsfeder und mechanisches Chronometer mit derselben

Info

Publication number: DE102012101365A1
Application number: DE201210101365
Authority: DE
Inventors: Katsuya Mugishima
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2012-09-06
Also published as: CN102654748A; JP2012181156A; DE102012101365A8; CH704576A2

Abstract

Bereitstellung einer Chronometer-Aufzugsfeder und eines mechanischen Chronometers mit derselben, bei der die Änderung des zusammen mit dem Entspannen (wieder Aufziehen) erzeugten Abtriebsmoments auf das Minimum unterdrückt werden kann, und die leicht hergestellt werden. Die Chronometer-Aufzugsfeder 1 eines mechanischen Chronometers umfasst den Aufzugsfeder-Hauptteil 30, der aus einem elastischen, länglichen, plattenartigen Körper 31 besteht. Der Aufzugsfeder-Hauptteil 30, in dem sich der Endabschnitt 32 einer äußeren Umfangseite mit einer Federhaustrommel im Eingriff befindet und sich der Endabschnitt 33 einer inneren Umfangseite mit einem Federhauskern im Eingriff befindet, ist längs einer Biegelinie B, die sich in der Längsrichtung J erstreckt, in zumindest einem Bereichsabschnitt in der Längsrichtung Qi gebogen, so dass der Biegewinkel θ zu dem Endabschnitt 33 der inneren Umfangseite hin zunimmt. Der Bereich in der Längsrichtung Qi umfasst einen Abschnitt, der sich in dem Aufzugsfeder-Hauptteil 30 nahe dem Endabschnitt 33 der inneren Umfangseite, der mit dem Federhauskern in Eingriff ist, befindet. Der Maximalwert des Biegewinkels θ ist gleich oder kleiner als 25°.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Chronometer-Aufzugsfeder und ein mechanisches Chronometer mit derselben.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die Chronometer-Aufzugsfeder umfasst eine längliche Blattfeder, das heißt einen Aufzugsfeder-Hauptteil, der aus einem elastischen, länglichen, plattenartigen Körper besteht. Die längliche Blattfeder oder eine Querschnittsfläche des plattenartigen Körpers weist normalerweise eine längliche rechteckige Form auf (die Dicke ist dünner als die Breite). Die rechteckige Form der Querschnittsfläche ist stetig (die gleiche) von einem Endabschnitt der äußeren Umfangsseite, der sich im Eingriff mit einer Federhaustrommel in dem Aufzugsfeder-Hauptteil befindet, zu einem Endabschnitt der inneren Umfangsseite, der sich im Eingriff mit einem Federhauskern befindet.
Da jedoch die Biegezustände der Aufzugsfeder zwischen dem Endabschnitt der inneren Umfangsseite und dem Endabschnitt der äußeren Umfangsseite verschieden sind, sind die Abtriebsmomente von der Aufzugsfeder in diesem Fall unterschiedlich.
Um von der Aufzugsfeder, die sich abzuwickeln beginnt, 24 Stunden lang ein konstantes Abtriebsmoment zu erhalten, wird inzwischen der folgende Ausdruck vorgeschlagen, der sich auf den „Aufrollwinkel (Aufziehwinkel)“ und „die Dicke“ der Aufzugsfeder bezieht ( JP-A-7-209438 , Patentverweis 1). (Spiralfeder) × /Dicke)³ = konstant (Ausdruck 1)
Bezüglich der Chronometer-Aufzugsfeder, die aus einem Federwerkstoff gebildet wird und eine kleine Größe besitzt, ist es jedoch nicht leicht und realistisch, dass die Dicke längs der Dickenrichtung eingestellt oder gesteuert wird; das heißt, die Dicke in der Längsrichtung wird gesteuert, um den oben beschriebenen „Ausdruck 1“ zu erfüllen, und die Chronometer-Aufzugsfeder wird in einem angemessenen Bereich von Produktionskosten von dem Standpunkt aus hergestellt, dass die Chronometer-Aufzugsfeder unter einer großen Kraft über einen langen Zeitraum geeignet betrieben werden sollte. Wenn die Dicke groß ist, gibt es darüber hinaus die Bedenken, dass die Chronometer-Aufzugsfeder schwer werden kann, was zu einer Gewichtszunahme des Chronometers führt.
Bei der Chronometer-Aufzugsfeder, in der ein bandartiger Aufzugsfeder-Hauptteil verwendet wird, dessen Dicke und Breite konstant sind, sind außerdem die folgenden Punkte bekannt: Wenn sich die Aufzugsfeder aus einem voll aufgezogenen Zustand in einen völlig abgewickelten Zustand (wieder aufgezogener Zustand) entspannt, nimmt das Abtriebsmoment der Aufzugsfeder (Abtriebsmoment eines Räderwerkzylinders, in dem die Aufzugsfeder verwendet wird) ab; und wenn sich die Aufzugsfeder entspannt, erhöht sich der Grad, auf den das Abtriebsmoment abnimmt (zum Beispiel JP-A-2002-71836 , Patentverweis 2).
Wenn das Abtriebsmoment des Räderwerkzylinders zunimmt (abnimmt), wird des Weiteren der Pendelwinkel einer Unruh mit Unruhfeder vergrößert (verkleinert).
Wenn der Pendelwinkel der Unruh mit Unruhfeder größer oder kleiner als ein vorgegebener Bereich ist, verringert sich das Tempo (Vorgehen oder Nachgehen des Chronometers, was durch die „Sekunden/Tag-Einheit“ angezeigt wird). Mit anderen Worten, wenn der Pendelwinkel der Unruh mit Unruhfeder in dem gegebenen Bereich und das Abtriebsmoment des Räderwerkzylinders in einem vorbestimmten Bereich liegen, ist das durch die Tempoeinheit angegebene Vorgehen oder Nachgehen des Chronometers gering. Wenn das Abtriebsmoment des Räderwerkzylinders geringer ist als der vorbestimmte Bereich und der Pendelwinkel der Unruh mit Unruhfeder geringer ist als der gegebene Bereich, nimmt das durch die Tempoeinheit angezeigte Nachgehen des Chronometers zu. Die oben beschriebenen Punkte sind bekannt (zum Beispiel 9 bis 11 in JP-A-2001-1203 , Patentverweis 3). Das heißt, wenn das Entspannen der Aufzugsfeder voranschreitet und das Abtriebsmoment um einen vorgegebenen Grad oder mehr im Vergleich zu dem Abtriebsmoment eines Falles nahe dem voll aufgezogenen Zustand der Aufzugsfeder abnimmt, ist die Zunahme des Tempoverzögerung nicht tolerierbar.
Um das Abtriebsmoment der Chronometer-Aufzugsfeder zu erhöhen, wird außerdem vorgeschlagen, dass die Querschnittsfläche in dem Aufzugsfederteil der Chronometer-Aufzugsfeder so gekrümmt ist, dass sie konvex oder konkav ist ( CH-A-690696 Patentschrift, Patentverweis 4).
In diesem Vorschlag ist die Chronometer-Aufzugsfeder jedoch so gekrümmt, dass sie konvex (oder konkav) ist, so dass die gesamte Länge im Wesentlichen eine Form mit konstantem Querschnitt aufweist. Wenn die gekrümmte Form entlang der Längsrichtung der Chronometer-Aufzugsfeder verändert wird, ist es in der Praxis schwierig, eine genaue Formkontrolle bei angemessenen Herstellungskosten durchzuführen.
ABRISS DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Chronometer-Aufzugsfeder und eines mechanischen Chronometers mit derselben, bei der die zusammen mit dem Entspannen (wieder Aufziehen) erzeugte Änderung im Abtriebsmoment auf das Minimum unterdrückt werden kann, und die leicht hergestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Anmeldung wird eine Chronometer-Aufzugsfeder bereitgestellt, die einen Aufzugsfeder-Hauptteil aufweist, der aus einem elastischen, länglichen, plattenartigen Körper besteht, wobei der Aufzugsfeder-Hauptteil, in welchem der Endabschnitt einer äußeren Umfangseite mit einer Federhaustrommel in Eingriff gebracht ist, und der Endabschnitt einer inneren Umfangseite mit einem Federhauskern in Eingriff gebracht ist, entlang einer Biegelinie gebogen ist, die sich in dessen Längsrichtung erstreckt, so dass ein Biegewinkel desselben zu dem Endabschnitt der inneren Umfangseite in zumindest einem Bereichsabschnitt in Längsrichtung vergrößert ist.
Bei der Chronometer-Aufzugsfeder gemäß der vorliegenden Anmeldung ist „der Aufzugsfeder-Hauptteil, in dem der Endabschnitt einer äußeren Umfangseite mit einer Federhaustrommel in Eingriff und der Endabschnitt einer inneren Umfangseite mit einem Federhauskern in Eingriff gebracht ist, entlang einer Biegelinie gebogen, die sich in dessen Längsrichtung erstreckt, so dass ein Biegewinkel desselben zu dem Endabschnitt der inneren Umfangseite in zumindest einem Bereichsabschnitt in Längsrichtung vergrößert ist“. Daher kann die Größe des Abtriebsmoments der Aufzugsfeder beim Entspannen (wieder Aufziehen) der Aufzugsfeder einfach gesteuert werden, indem der Biegewinkel verändert wird. Folglich kann eine Änderung des Abtriebsmoments beim Entspannen der Aufzugsfeder leicht gesteuert werden. Infolgedessen kann bei der Chronometer-Aufzugsfeder nach der vorliegenden Anmeldung die Änderung des Abtriebsmoments der Aufzugsfeder leicht reduziert werden.
Hier kann das Biegen längs der Biegelinie zum Beispiel durch Druckarbeit ausgeführt werden. Jedoch kann die Biegelinie, je nach Bedarf, durch andere Mittel ausgebildet werden (kann der Biegezustand durchgeführt werden). Außerdem kann in dem oben erwähnten Fall „der Eingriff zwischen dem Endabschnitt einer äußeren Umfangseite und dem Aufzugsfeder-Hauptteil sowie der Federhaustrommel“ ein Eingriff sein, der durch das Einhaken des Endabschnitts der äußeren Umfangseite des Aufzugsfeder-Hauptteils in den unregelmäßigen Abschnitt der inneren Umfangsfläche der Federhaustrommel verwirklicht wird (im Fall eines von Hand aufgezogenen Chronometers) und kann ein Eingriff sein, der ausgeführt wird durch Drücken des Endabschnitts der äußeren Umfangseite des Aufzugsfeder-Hauptteils gegen die innere Umfangsfläche der Federhaustrommel und Durchführen einer Maßnahme mit Reibkraft zwischen diesen, was ein Reibungseingriff ist (im Fall eines automatisch aufgezogenen Chronometers).
Bei der Chronometer-Aufzugsfeder nach der vorliegenden Anmeldung ist es typisch, dass der Bereich in der Längsrichtung einen Abschnitt im Aufzugsfeder-Hauptteil umfasst, der sich nahe dem mit dem Federhauskern in Eingriff befindlichen Endabschnitt der inneren Umfangseite befindet.
In diesem Fall ist es vermeidbar, dass das Moment der Aufzugsfeder auf ein großes Maß kleiner wird im Vergleich zu dem Moment im voll aufgewickelten Zustand, selbst wenn das Entspannen der Aufzugsfeder fortschreitet und die Aufzugsfeder sich einem Zustand, völlig entspannt zu sein, annähert. Außerdem kann die zusammen mit dem Entspannungsfortschritt der Aufzugsfeder erzeugte Tempoverzögerung auf das Minimum unterdrückt werden.
Bei der Chronometer-Aufzugsfeder gemäß der vorliegenden Anmeldung kann der Bereich in der Längsrichtung einen Abschnitt umfassen, der sich im Aufzugsfeder-Hauptteil nahe dem mit der Federhaustrommel in Eingriff befindlichen Endabschnitt der äußeren Umfangseite befindet.
In diesem Fall kann das Abtriebsmoment der Aufzugsfeder im Wesentlichen oder annähernd konstant gehalten werden, ohne Rücksicht auf den Entspannungsfortschritt der Aufzugsfeder, bis die Aufzugsfeder den im Wesentlichen entspannten Zustand aus dem voll aufgewickelten Zustand erreicht, wobei die Tempoänderung des Chronometers auf das Minimum unterdrückt werden kann.
Bei der Chronometer-Aufzugsfeder gemäß der vorliegenden Anmeldung kann der Bereich in der Längsrichtung:

(1) ein Abschnitt der gesamten Länge des Aufzugsfeder-Hauptteils; und
(2) die gesamte Länge des Aufzugsfeder-Hauptteils sein.

Im Fall von (1) oben, wenn der Abschnitt der gesamten Länge entspannt ist, kann eine Änderung des Abtriebsmoments auf das Minimum unterdrückt werden. Im Fall von (2) kann eine Änderung des Abtriebsmoments der Aufzugsfeder im Wesentlichen über den gesamten Zeitraum auf das Minimum unterdrückt werden, bis die Aufzugsfeder vom Beginn der Abwicklung annähernd entspannt ist.
Bei der Chronometer-Aufzugsfeder nach der vorliegenden Anmeldung kann der Maximalwert des Biegewinkels sein:

(1) gleich oder weniger als 25°;
(2) gleich oder weniger als 20°; und
(3) gleich oder weniger als 15°.

Der größere Maximalwert des Biegewinkels kann die größere Momentenänderung ausschließen. Wenn der Biegewinkel jedoch groß ist, ist von Bedeutung, dass eine Verformung wie Torsion beim Aufwickeln der Aufzugsfeder leicht auftreten kann, und kein stabiler Betrieb über einen langen Zeitraum erwartet werden kann. Folglich wird die obere Grenze des Biegewinkels in einem Bereich eingestellt, bei dem geeignetes Aufwickeln über einen langen Zeitraum stabil durchgeführt werden kann. Darüber hinaus wird die Länge des in der Federhaustrommel aufgenommenen Aufzugsfeder-Hauptteils vermindert, wenn der Biegewinkel groß ist. Folglich wird die obere Grenze des Biegewinkels in einem Bereich eingestellt, dass eine gewünschte Länge der Aufzugsfeder gewährleistetet werden kann (mit anderen Worten, die Funktionszeit, bis die Aufzugsfeder den völlig wieder aufgezogenen Zustand aus dem völlig entspannten Zustand erreicht).
Bei der Chronometer-Aufzugsfeder gemäß der vorliegenden Anmeldung ist es typisch, dass es eine Biegelinie gibt. Jedoch können bei Bedarf zwei oder mehrere Biegelinie parallel zueinander sein. Außerdem kann der gebogene Abschnitt in der Nähe der Biegelinie einem Kreisbogen nahe kommen.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, enthält ein mechanisches Chronometer nach der vorliegenden Anmeldung die oben beschriebene Chronometer-Aufzugsfeder.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A bis 1G sind grafische Darstellungen, die eine Chronometer-Aufzugsfeder nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen (bei denen der Eingriffs- oder Befestigungsabschnitt beider Enden derselben in Längsrichtung weggelassen ist). 1A ist eine grafische Darstellung, die die Seitenfläche bei Betrachtung in Richtung von IA der 1B in einem Zustand zeigt, bei dem sie direkt in der Längsrichtung entwickelt ist. 1B ist eine Flächendiagramm bei Betrachtung in Richtung von IB der 1A. 1C ist eine Darstellung in dem von der Linie IC-IC von 1B geführten Schnitt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 20° beträgt). 1D ist eine Darstellung in dem von der Linie ID-ID von 1B geführten Schnitt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 15° beträgt). 1E ist eine Darstellung in dem von der Linie IE-IE der 1B geführten Schnitt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 10° beträgt). 1F ist eine Darstellung in dem von der Linie IF-IF der 1B geführten Schnitt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 5° beträgt). 1G ist eine Darstellung in dem von der Linie IG-IG der 1B geführten Schnitt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 0° beträgt [ein Abschnitt, in dem es keine Biegung gibt]).
2A bis 2F sind grafische Darstellungen, die die vergrößerten Einzelheiten von 1C bis 1G zeigen und die Einzelheiten eines Zustandes darstellen, bei dem der Biegewinkel groß ist. 2A ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die 1C zeigt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 20° beträgt). 2B ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die 1D zeigt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 15° beträgt). 2C ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die 1E zeigt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 10° beträgt). 2D ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die 1F zeigt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 5° beträgt). 2E ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die 1G zeigt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 0° beträgt). 2F ist eine Querschnittansicht, ähnlich 2A bis 2E in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 25° beträgt.
3A bis 3D sind grafische Darstellungen, die den Zustand einer Aufzugsfeder in einem Räderwerkzylinder eines mechanischen Chronometers zeigen. 3A ist eine grafische Darstellung, die den Räderwerkzylinder in einem Fall zeigt, bei dem sich die Aufzugsfeder in einem völlig gewickelten Zustand befindet. 3B ist eine grafische Darstellung, die den Räderwerkzylinder in einem Fall zeigt, bei dem die Aufzugsfeder etwas vom voll aufgewickelten Zustand von 3A entspannt ist. 3C ist eine grafische Darstellung, die den Räderwerkzylinder in einem Fall zeigt, bei dem die Aufzugsfeder sich in einem Zustand unmittelbar vor einem völlig entspannten Zustand von 3D befindet. 3D ist eine grafische Darstellung, die den Räderwerkzylinder in einem Fall zeigt, bei dem die Aufzugsfeder völlig entspannt ist.
4 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen dem Biegewinkel und einem Trägheitsmoment eines plattenartigen Körpers, der einen Aufzugsfeder-Hauptteil bildet, darstellt.
5 ist ein Kurvenbild, das schematisch die Beziehung zwischen der Anzahl von einzelnen Windungen und einem Abtriebsmoment bei entspannter Aufzugsfeder zeigt, in dem die Strichlinie die Änderung des Abtriebsmoments in einer Aufzugsfeder einschließlich eines herkömmlichen bandartigen Körpers mit konstanter Breite und Dicke darstellt, und die Volllinie die Änderung des Abtriebsmoments in der in 1A bis 1G dargestellten Aufzugsfeder in einem Fall zeigt, bei dem ein Bereich in Längsrichtung, der sich in dem Biegeprozess längs der Biegelinie befindet, entspannt ist.
6 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel eines Verfahrens zeigt, wo in dem Fall, bei dem eine Abhängigkeit des Biegewinkels des zweiten Trägheitsmoments berechnet wird, um den einer Position in der Längsrichtung entsprechenden Biegewinkel zu bestimmen, ein Bereich in der Querschnittfläche der Aufzugsfeder in zahlreiche Abschnitte, die für die Berechnung geeignet sind, geteilt ist.
7A bis 7H sind grafische Darstellungen, die eine Chronometer-Aufzugsfeder nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in ähnlicher Weise wie 1A bis 7A zeigen. 7A ist eine grafische Darstellung, die die Seitenfläche bei Betrachtung in Richtung VIIA der 7B in einem Zustand zeigt, bei dem sie unmittelbar in der Längsrichtung entwickelt ist. 7B ist eine Flächendiagramm bei Betrachtung in Richtung VIIB der 7A. 7C ist eine Ansicht in einem von der Linie VIIC-VIIC der 7B geführten Schnitt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 25° beträgt). 7D ist eine Ansicht in einem von der Linie VIID-VIID der 7B geführten Schnitt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 20° beträgt). 7E ist eine Ansicht in einem von der Linie VIIE-VIIE von 7B geführten Schnitt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 15° beträgt). 7F ist eine Ansicht in einem von der Linie VIIF-VIIF von 7 geführten Schnitt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 10° beträgt). 7G ist eine Ansicht in einem von der Linie VIIG-VIIG von 7B geführten Schnitt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 5° beträgt). 7H ist eine Ansicht in einem von der Linie VIIH-VIIH von 7B geführten Schnitt (in einem Fall, bei dem der Biegewinkel 0° beträgt) (ein Abschnitt, in dem es keine Biegung gibt).
8 ist eine 6 ähnliche Kurvendarstellung, die schematisch die Beziehung zwischen der Anzahl von einzelnen Windungen und einem Abtriebsmoment zeigt, wenn die Aufzugsfeder entspannt ist, bei der die Strichlinie die Änderung des Abtriebsmoment in einer Aufzugsfeder einschließlich eines herkömmlichen bandartigen Körpers mit konstanter Breite und Dicke angibt, und die Volllinie die Änderung des Abtriebsmoments in der in 7A bis 7H gezeigten Aufzugsfeder in einem Fall darstellt, bei dem ein Bereich in der Längsrichtung, der sich bei dem Biegeprozess längs der Biegelinie befindet, entspannt ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, die ein bevorzugtes Beispiel zeigen, beschrieben.
[Ausführungsform 1]
Bevor eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1A und 1B beschrieben wird, die einen entwickelten Hauptteil 30 einer Chronometer-Aufzugsfeder 1 gemäß der Ausführungsform zeigt, und 1C bis 1G deren Querschnittfläche zeigen, wird mit Bezug auf 3A bis 3D einfach ein Räderwerkzylinder 2 beschrieben, in den die Chronometer-Aufzugsfeder 1 montiert wird.
Wie aus 3A bis 3D ersichtlich ist, enthält der Räderwerkzylinder 2 eines mechanischen Chronometers 5 die Chronometer-Aufzugsfeder 1, eine Federhaustrommel 10 und einen Federhauskern 20. Außerdem ist in 3A bis 3D in dem mechanischen Chronometer 5 nur der Räderwerkzylinder 2 dargestellt, und die anderen Teile sind weggelassen.
Ein spiraliger Aufzugsfeder-Hauptteil 30 in dem Räderwerkzylinder 2 befindet sich im Eingriff mit einem Eingriffsabschnitt 12 einer inneren Umfangswand 11 der Federhaustrommel 10 in einem Biegeeingriffsabschnitt Hf, der sich an einem Ende eines Endabschnitts 32 einer äußeren Umfangseite befindet und an einem Befestigungsabschnitt des Federhauskerns 20 in einem Befestigungsabschnitt He, der sich an einem Ende eines Endabschnitts 32 der inneren Umfangsseite befindet, befestigt ist.
Die Aufzugsfeder 1 wird entspannt oder aus einem in 3A dargestellten, völlig entspannten Zustand Sf wieder aufgezogen durch einen in 3B dargestellten, leicht entspannten oder wieder aufgezogenen Zustand Sa. Anschließend erreicht die Aufzugsfeder 1 einen in 3D dargestellten, völlig entspannten Zustand (wieder voll aufgezogener Zustand) Se durch einen in 3C dargestellten, fast entspannten Zustand Sb.
Beim Entspannungsvorgang (Wiederaufziehvorgang) der Aufzugsfeder ist es typisch, dass sich das Abtriebsmoment T einer herkömmlichen Aufzugsfeder mit konstanter Breite und Dicke ändert, wie es durch eine in 5 gezeigte Strichlinie Tp dargestellt ist. Das heißt, wenn sich die Anzahl von einzelnen Windungen verringert, nimmt das Moment Tp außerordentlich ab. Um die folgende Beschreibung zu vereinfachen, wird hier angenommen, dass die Tempoverzögerung nicht tolerierbar ist, wenn das Abtriebsmoment T gleich oder kleiner als eine Momenthöhe Tc ist. Wenn die herkömmliche Aufzugsfeder einen merklich wieder aufgezogenen Zustand Sb, der dem in 3C dargestellten entspricht, erreicht, ist außerdem anzunehmen, dass das Abtriebsmoment T unter die Höhe Tc fällt und die signifikante Tempoverzögerung erzeugt wird.
Der Hauptteil 30 der Chronometer-Aufzugsfeder 1 nach der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine annähernd längliche, plattenartige Form wie es in den entwickelten grafischen Darstellungen 1A und 1B gezeigt ist. Außerdem befindet sich der Aufzugsfeder-Hauptteil 30 in einem Zustand, bei dem ein plattenartiger Körper 31 längs einer Biegelinie B gebogen wird, wie es in den Querschnittsdarstellungen von 1C bis 1G und 2A bis 2E gezeigt ist, die die vergrößerten Querschnittsansichten sind, die jeweils den 1C bis 1G entsprechen.
Der plattenartige Körper 31, der den Aufzugsfeder-Hauptteil 30 gestaltet, umfasst die Fläche D eines würfelähnlichen Quaders mit einer konstanten Breite W und Dicke t.
Das heißt, der plattenartige Körper 31 des Aufzugsfeder-Hauptteils 30 ist längs der Biegelinie B in einem Bereich Qi näher zu dem Endabschnitt 33 der inneren Umfangseite als einem Abschnitt A0 gebogen (um die Beschreibung und die Zeichnung zu vereinfachen, sind in 1A und 1B der Biegeeingriffsabschnitt Hf mit der Federhaustrommel 10 und der Befestigungsabschnitt He mit dem Federhauskern 20 in dem Aufzugsfeder-Hauptteil 30 weggelassen).
Deshalb ist im Biegebereich Qi die effektive Breite Weff des Aufzugsfeder-Hauptteils 30 in gewissem Grade von der tatsächlichen Breite abweichend. Da der Biegewinkel θ typischerweise gleich oder kleiner als 25 bis 30° ist und verhältnismäßig klein ist, kann die Breite Weff (siehe 2A) jedoch praktisch über die gesamte Länge des Aufzugsfeder-Hauptteils 30 als konstant betrachtet werden (Weff zu W). Außerdem kann bei dem Biegezustand je nach Bedarf die ursprüngliche Breite des plattenartigen Körpers 31 im Bereich Qi verändert werden (das heißt, die ursprüngliche Breite [Breite vor dem Biegen] des plattenartigen Körpers 31 kann zu dem Endabschnitt 33 hin, bei dem der Biegewinkel erhöht ist, vergrößert werden), so dass die Breite des Aufzugsfeder-Hauptteils 30 über die gesamte Länge konstant ist.
Wie aus 1A, 1B und 1C bis 1F sowie 2A bis 2D ersichtlich ist, ist der plattenartige Körper 31 spezieller entlang der Biegelinie B, die sich in Längsrichtung J des plattenartigen Körpers 31 erstreckt, von dem Abschnitt A0 zu dem Endabschnitt 33 der inneren Umfangsseite an einem mittleren Abschnitt 34 in Breitenrichtung des Aufzugsfeder-Hauptteils 30 gebogen. Der Biegewinkel θ entlang der Biegelinie B beträgt 0° an dem Abschnitt A0 und 20° an dem Endabschnitt 33 der inneren Umfangsseite und ist vom Abschnitt A0 zum Endabschnitt 33 der inneren Umfangsseite hin vergrößert. Das heißt, zum Beispiel sind jeweils die Formen der Querschnittsfläche IG-IG, der Querschnittsfläche IF-IF, der Querschnittsfläche IE-IE, der Querschnittsfläche ID-ID und der Querschnittsfläche IC-IC an den Abschnitten A0, A1, A2, A3 und A4 von 1B so wie es in 1G, 1F, 1E, 1D und 1C oder deren vergrößerten Zeichnungen von 2A, 2B, 2C, 2D und 2E gezeigt ist. Praktisch deckt sich der Abschnitt in der Längsrichtung A4 mit dem Endabschnitt 33.
Die in 2A bis 2E jeweils durch „o“ angegebenen Abschnitte G sind Positionen des Massenmittelpunktes Pg0, Pg1, Pg2, Pg3 und Pg4 der Querschnittsflächen D0, D1, D2, D3 und D4 an den Abschnitten in Längsrichtung A0, A1, A2, A3 und A4 des Aufzugsfeder-Hauptteils 30. In 2A bis 2D ist durch eine gedachte Linie ein Zustand des plattenartigen Körpers 31 vor dem Biegen oder ein Zustand der Querschnittsfläche (die der Querschnittsfläche D0 entspricht) des Aufzugsfeder-Hauptteils 30 mit dem Biegewinkel θ von 0° (ein Fall, bei dem es kein Biegen gibt) angegeben.
Die Trägheitsmomente M an den Abschnitten A0, A1, A2, A3 und A4 des Aufzugsfeder-Hauptteils 30 ändern sich wie es in 4 dargestellt ist, weil die Biegewinkel θ an den Abschnitten A0, A1, A2, A3 und A4 unterschiedlich sind. Das heißt, die Abhängigkeit des Trägheitsmoments M vom Biegewinkel θ ist in 4 dargestellt. So wie der Biegewinkel θ in der Größenordnung von 0°, 5°, 10°, 15° und 20° erhöht wird, nimmt das Trägheitsmoment M schnell zu. Das liegt qualitativ daran, dass die effektive Dicke in der vertikalen Richtung der Querschnittsfläche bei Betrachtung von der Papierebene von 2A bis 2F (Zeichnungsfläche) infolge des Biegens des Biegewinkels θ längs der Biegelinie B qualitativ erhöht ist und das Trägheitsmoment mit der dritten Potenz der effektiven Dicke erhöht ist.
Spezieller ist bei der in 1A bis 1G gezeigten Aufzugsfeder 1 der Biegewinkel θ gemäß 4 erhöht, so dass der Bereich mit der kleineren Anzahl von einzelnen Windungen N das größere Trägheitsmoment M besitzt. Weil die Biegewinkel θ an den Abschnitten A0, A1, A2, A3 und A4 zum Beispiel 0°, 5°, 10°, 15° und 20° betragen, sind die Trägheitsmomente M an den Abschnitten A1, A2, A3 und A4 als Reaktion auf die Erhöhung des Biegewinkels θ um die Werte: ∆M1 = M(5) – M(0); ∆M2 = M(10) – M(0); ∆M3 = M(15) – M(0); und ∆M4 = M(20) – M(0). vergrößert.
Das heißt, bei der Aufzugsfeder 1 mit dem Aufzugsfeder-Hauptteil 30, der längs der Biegelinie B um die sich in Abhängigkeit von den Positionen in Längsrichtung ändernden Biegewinkel θ gebogen wird, ist die effektive Dicke im Gegensatz zu der herkömmlichen Aufzugsfeder mit konstanter Dicke weitgehend an den Massenmittelpunktpositionen Pg0, Pg1, Pg2, Pg3 und Pg4 in Abhängigkeit von den Positionen in Längsrichtung verändert wie es in 2A bis 2E dargestellt ist. Folglich sind die Trägheitsmomente M an den Abschnitten A1, A2, A3 und A4 um ∆M1, ∆M2, ∆M3 und ∆M4 vergrößert. Deshalb kann das Abtriebsmoment T als Reaktion auf die Erhöhungen ∆M1, ∆M2, ∆M3 und ∆M4 des Trägheitsmoments vergrößert werden, wenn das Entspannen (wieder Aufziehen) der Aufzugsfeder 1 mehr fortschreitet als ein Zustand, der sich dem merklich entspannten Zustand Sb annähert, im Gegensatz zu der herkömmlichen Aufzugsfeder mit konstanter Dicke, bei der sich das Abtriebsmoment T ändert wie es durch die Strichlinie Tp bezüglich der Anzahl von einzelnen Windungen N gemäß 5 angegeben ist.
Spezieller, in dem mechanischen Chronometer 5, das den Räderwerkzylinder 2 mit der Aufzugsfeder 1 enthält, läuft die Aufzugsfeder 1 ab oder wird wieder aufgezogen. Der Bereich des Abschnitts A1, der um den Federhauskern 20 im Aufzugsfeder-Hauptteil 30 aufgewickelt (wieder aufgezogen) wird, beginnt sich abzuwickeln (wieder aufzuziehen), bevor sich die Aufzugsfeder 1 dem in 3C dargestellten, merklich oder fast entspannten (wieder aufgezogenen) Zustand Sb aus dem in 3B dargestellten, etwas entspannten (wieder aufgezogenen) Zustand Sa annähert.
Außerdem wird in dem Räderwerkzylinder 2 mit der Aufzugsfeder 1 die Aufzugsfeder 1 im Bereich in Längsrichtung Qi nahe dem Endabschnitt 33 gebogen, so dass sich der Biegewinkel θ verkleinert, indem er sich von dem Endabschnitt 33 wegbewegt. Weil der Bereich Qi der Aufzugsfeder 1, der um den Federhauskern 20 gewickelt ist, den kleineren Biegewinkel θ zum größeren Umfangsabschnitt hin besitzt, benötigt das Biegen längs der Biegelinie B deshalb, außer der unteren Lage (erste Windung), keinen zusätzlichen Raum in radialer Richtung. Des Weiteren gibt es im Gegensatz zu einem im Patentverweis 1 beschriebenen Fall, bei dem die Dicke der Aufzugsfeder selbst gegenüber der gesamten Breite dick ist, keine Bedenken, dass die Länge der Aufzugsfeder 1, die in der Federhaustrommel 10 aufgenommen werden kann, durch das Biegen längs der Biegelinie B in hohem Maße verringert werden kann.
Beim Entspannen (wieder Aufziehen) der Aufzugsfeder 1 können, wenn als Abtriebsmomente T die Abschnitte A1, A2, A3 und A4 abgerollt sind, zusätzliche inkrementelle Momente ∆T1, ∆T2, ∆T3 und ∆T4 durch Beträge erreicht werden, die den Erhöhungen ∆M1, ∆M2, ∆M3 und ∆M4 des Trägheitsmoments entsprechen. Infolgedessen kann das größere Abtriebsmoment durch den Ausdruck T = Ta = Tp + ∆T erhalten werden (hier ∆T = ∆T1, ∆T2, ∆T3, ∆T4 und dergleichen). Weil das Abtriebsmoment T praktisch linear von dem Trägheitsmoment M abhängig ist, tragen die Inkremente ∆M1, ∆M2, ∆M3 und ∆M4 des Trägheitsmoments außerdem direkt zu den Inkrementen ∆T1, ∆T2, ∆T3 und ∆T4 des Abtriebmoments bei.
Infolgedessen kann das Moment Ta, wie es in 5 durch eine Volllinie Ta angegeben ist, auch im Bereich mit der kleineren Anzahl von einzelnen Windungen in einem weiten Bereich höher als das Niveau Tc beibehalten werden, das heißt, selbst wenn sich die Aufzugsfeder 1 in einem Zustand S nahe dem fast entspannten Zustand Sb befindet, in dem das Moment T kleiner ist als das gewünschte Niveau Tc und die Tempoverzögerung im Fall der herkömmlichen Aufzugsfeder groß ist. Infolgedessen kann die Tempoverzögerung auf das Minimum unterdrückt werden und das ausreichende Abtriebsmoment, das die Tempoverzögerung auf das Minimum unterdrücken kann, kann in einem weiten Bereich einschließlich des Zustandes aufgebracht werden, bei dem die Aufzugsfeder 1 fast entspannt ist. Folglich kann das mechanische Chronometer 5 die Zeit mit geringer Tempoverzögerung exakt einhalten.
Außerdem wird die Berechnung des Trägheitsmoments komplex, wenn das Biegen zunimmt. Deshalb wird praktisch der Bereich gemäß 6 in mehrere Schnitte geteilt, um zum Beispiel das Trägheitsmoment zu berechnen, und die Ergebnisse werden kombiniert. Zum Beispiel zeigt 6 den Zustand der Querschnittfläche D4 (der Biegewinkel θ beträgt 20°) an dem Abschnitt A4. Zum Beispiel ist die Querschnittfläche D4 in Bereiche oder Schnitte K1, K2, K3 und K4 geteilt. Hier ist der Bereich oder Schnitt K1 ein Bereich unter einer Linie U1, die Eckabschnitte 41 und 41 der Querschnittfläche D4 verbindet. Der Bereich oder Schnitt K2 ist ein Bereich zwischen der Linie U1 und einer Linie U2, die beide Enden 44 und 44 eines Abschnitts 43 verbindet, bei dem die innere Fläche eines Biegeabschnitts 42 dem Bogen R1 einer inneren Umfangseite näher kommt. Der Bereich oder Schnitt K3 ist ein Bereich zwischen der Linie U2 und jeder der Linien U3 und U3, die jeweils die Enden 46 und 46 eines Abschnitts 45, an dem die äußere Fläche eines Biegeabschnitts 42 dem Bogen R2 einer äußeren Umfangseite näher kommt, mit den Enden 44 und 44 des Abschnitts 43 verbinden. Der Bereich oder Schnitt K4 ist ein Bereich des bogenartigen Biegeabschnitts 42, der von den Linien U3 und U3 umgeben ist. „o“ ist die Position Pg4 eines Massenmittelpunktes G.
Das gesamte Trägheitsmoment M wird durch den Ausdruck M = 2(MK1 + MK2 + MK3) + MK4 erhalten. Hier sind MK1, MK2, MK3 und MK4 die Trägheitsmomente der Bereiche oder Schnitte K1, K2, K3 und K4. Wenn der Biegewinkel θ vergrößert ist wie im Abschnitt A4 oder der Querschnittfläche D4, werden die Beiträge der Schnitte K1 und K2 erhöht. Hierbei werden die folgenden Ausdrücke erfüllt: MK1 = (t⁴/24) × (cos²θ)/tanθ) MK2 = [t/(12sinθ)] × [(hsinθ – tcosθ)² + 3h²sinθ ]
Wie aus 6 ersichtlich wird, ist „h“ außerdem eine Länge (deren Hälfte) in Breitenrichtung der Bereiche außer dem Biegebereich K4. Das Trägheitsmoment M kann in anderen Mitteln oder Größenordnungen berechnet werden.
Um den Bereich der Aufzugsfeder 1 längs der Biegelinie in der oben beschriebenen Form zu biegen, kann die Aufzugsfeder 1 zum Beispiel durch die Druckarbeit gebogen werden, wobei der Biegevorgang zwischen einem oberen und einem unteren Gesenk durchgeführt wird. Außerdem kann in diesem Fall die genaue Biegesteuerung, im Gegensatz zum Patentverweis 2, bei dem die gesamte Fläche gekrümmt ist, durchgeführt werden, weil der Biegebereich 42 gebogen ist, um praktisch die Bögen R1 und R2 zu bilden. Außerdem ist die durch einen Federwerkstoff verursachte Rückfederung unvermeidbar. Deshalb wird das Gesenk in einem Winkel gebildet, der nach Abschätzung der Größe der Rückfederung entsprechend der Art, Dicke oder Breite des Werkstoffs und einem Biegewinkel jedes Abschnitts und unter Berücksichtigung eines Stanzdruckes bestimmt wird, und anschließend wird die Druckarbeit durchgeführt. In Abhängigkeit vom Werkstoff kann jedoch je nach Bedarf, wenn eine Federlegierung in einem geschmolzenen Zustand sich verfestigt hat, die Formgebung zum Beispiel durchgeführt werden, so dass der Werkstoff eine gewünschte Biegeform aufweist.
Außerdem kann die Chronometer-Aufzugsfeder umgeformt werden, um zum Beispiel zu einer S-Form in ähnlicher Weise zu der herkömmlichen Chronometer-Aufzugsfeder gebogen zu werden. Jedoch kann zumindest der gebogene Abschnitt nicht vorher in den gekrümmten Zustand umgeformt werden.
Zuvor ist ein Beispiel des Räderwerkzylinders 2 beschrieben, der die Aufzugsfeder 1 mit dem Aufzugsfeder-Hauptteil 30 enthält, bei der nur der Bereich Q1, der sich näher am Endabschnitt 33 des Federhauskerns 20 als der Abschnitt A0 befindet, längs der Biegelinie B gebogen wird. Wie es in 7A bis 7H dargestellt ist, kann ein Aufzugsfeder-Hauptteil 30A längs der Biegelinie B über die im Wesentlichen gesamte Länge vom Endabschnitt 32 zum Endabschnitt 33 gebogen sein. In diesem Fall befindet sich der den Biegewinkel θ = 0° erfüllende Abschnitt A0, wie es in 7B und 7H gezeigt ist, im Endabschnitt 32 auf der Federhaustrommel 10, der sich im Wesentlichen mit dem Endabschnitt 32 deckt. Der Endabschnitt 33 auf der gegenüber liegenden Seite wird der den Biegewinkel θ = 25° erfüllende Abschnitt A5. Außerdem sind zwischen dem Abschnitt A0 und dem Abschnitt A5 die Abschnitte A1, A2, A3 und A4 in gewünschten Abständen positioniert (praktisch dafür, dass das Trägheitsmoment M eine gewünschte Abhängigkeit von der Anzahl einzelner Windungen besitzt, sind die den Biegewinkel θ = 5°, 10°, 15° und 20° erfüllenden Abschnitte so definiert, dass sie den Abschnitten A1, A2, A3 und A4 entsprechen). Außerdem zeigt 2F die vergrößerten Einzelheiten der Querschnittdarstellung in 7C.
In einer Aufzugsfeder 1A ändert sich der Biegewinkel θ monoton im Bereich von 0° bis 25° über im Wesentlichen die gesamte Länge von dem Endabschnitt 32 auf der Federhaustrommel 10 zu dem Endabschnitt 33 auf dem Federhauskern 20, und das zweite Trägheitsmoment M ist über im Wesentlichen die gesamte Länge von dem Endabschnitt 32 auf der Federhaustrommel 10 zu dem Endabschnitt 33 auf dem Federhauskern 20 erhöht. Deshalb kann die Abhängigkeit des Abtriebsmoments Tp von der Anzahl einzelner Windungen N in der durch die Strichlinie von 8 angegebenen, herkömmlichen Aufzugsfeder eingestellt werden, so dass das Abtriebsmoment T zu dem Endabschnitt 33 hin über im Wesentlichen die gesamte Länge von dem Endabschnitt 32 auf der Federhaustrommel 10 zu dem Endabschnitt 33 auf dem Federhauskern 20 vergrößert ist.
Infolgedessen kann das das gewünschte Niveau Tc überschreitende Abtriebsmoment Tb über im Wesentlichen die gesamte Länge erhalten werden. Außerdem kann das annähernd konstante Moment T von Tb = Tx über im Wesentlichen die gesamte Länge erhalten werden.
Zum Zweck einer Vereinfachung der Beschreibung wurde zuvor beschrieben, dass sich die Querschnitte 7D bis 7G jeweils mit den Querschnitten 1C bis 1F decken. Um eine gewünschte Eigenschaft Tb(N) zu verwirklichen, können jedoch andere Punkte wie spezifische Winkel anders sein, solange wie die qualitativen Bedingungen, dass der Biegewinkel θ in einer Richtung vom Endabschnitt 32 zum Endabschnitt 33 größer wird, erfüllt sind.
Außerdem ist oben ein Beispiel beschrieben, bei dem es eine Biegelinie B gibt. Es können jedoch mehrere Biegelinien parallel zueinander ausgebildet sein oder es kann eine Biegelinie ausgebildet sein, die sich vom Abschnitt A0 zum Endabschnitt 33 erstreckt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 7-209438 A [0004]
JP 2002-71836 A [0006]
JP 2001-1203 A [0008]
CH 690696 A [0009]

Claims

Chronometer-Aufzugsfeder, umfassend einen Aufzugsfeder-Hauptteil, der aus einem elastischen, länglichen, plattenartigen Körper besteht, bei der der Aufzugsfeder-Hauptteil, in dem sich der Endabschnitt einer äußeren Umfangseite mit einer Federhaustrommel in Eingriff befindet, und sich der Endabschnitt einer inneren Umfangseite mit einem Federhauskern in Eingriff befindet, längs einer sich in deren Längsrichtung erstreckenden Biegelinie gebogen ist, so dass deren Biegewinkel zu dem Endabschnitt der inneren Umfangseite hin in zumindest einem Bereichsabschnitt in der Längsrichtung vergrößert ist.
Chronometer-Aufzugsfeder nach Anspruch 1, bei der der Bereich in der Längsrichtung einen Abschnitt umfasst, der sich nahe dem Endabschnitt der inneren Umfangseite befindet, der mit dem Federhauskern im Aufzugsfeder-Hauptteil in Eingriff ist.
Chronometer-Aufzugsfeder nach Anspruch 2, bei der der Bereich in der Längsrichtung einen Abschnitt umfasst, der sich nahe dem Endabschnitt der äußeren Umfangseite befindet, der mit der Federhaustrommel im Aufzugsfeder-Hauptteil in Eingriff ist.
Chronometer-Aufzugsfeder nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Bereich in der Längsrichtung ein Abschnitt der gesamten Länge des Aufzugsfeder-Hauptteils ist.
Chronometer-Aufzugsfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Bereich in der Längsrichtung die gesamte Länge des Aufzugsfeder-Hauptteils ist.
Chronometer-Aufzugsfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Maximalwert des Biegewinkels gleich oder kleiner als 25° ist.
Chronometer-Aufzugsfeder nach Anspruch 6, bei der der Maximalwert des Biegewinkels gleich oder kleiner als 20° ist.
Chronometer-Aufzugsfeder nach Anspruch 7, bei der der Maximalwert des Biegewinkels gleich oder kleiner als 15° ist.
Chronometer-Aufzugsfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der eine Biegelinie vorhanden ist.
Mechanisches Chronometer mit der Chronometer-Aufzugsfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 9.