-
Die Erfindung betrifft eine Ankerhemmung eines Uhrwerks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen Anker und ein Hemmungsrad für eine derartige Ankerhemmung.
-
Es ist eine Vielzahl von den Aufbau derartiger Ankerhemmungen beschreibenden Druckschriften bekannt. Beispielhaft genannt werden die
US 1,044,054 A ,
US 3,628,327 A ,
US 3,803,830 A ,
US 3,335,562 A und
EP 2 336 832 A2 .
-
Demgemäß haben derartige Ankerhemmungen ein Hemmungsrad, das einen Anker antreibt, der wiederum eine Doppelrolle einer Unruh antreibt. Diese ist der Taktgeber und steuert über den Anker den Ablauf des Hemmungsrades und damit den Gang der Uhr.
-
Endabschnitte des Ankers tragen jeweils eine Palette, die in Antriebseingriff mit Zähnen des Hemmungsrades bringbar ist. Letzteres und der Anker sind jeweils auf einer Welle gelagert, auf die der Anker bzw. das Hemmungsrad aufgesetzt ist. Häufig sind das Hemmungsrad und der Anker aus Stahl gefertigt.
-
Bekannt ist es auch, eine Spirale der Unruh aus Silizium oder einer Siliziumlegierung zu fertigen. Eine derartige Spirale ist beispielsweise in der
EP 1 445 670 A1 beschrieben. Die Verwendung dieses vorteilhaften Werkstoffes für das Hemmungsrad und/oder den Anker hat sich in der traditionellen Uhrenindustrie nur zögerlich durchgesetzt, da es beim Verpressen des Ankers oder des Hemmungsrads mit der zugehörigen Welle (auch Achse genannt) oder im Betrieb durch Schläge oder Vibrationen zu einem Bruch kam.
-
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ankerhemmung, einen Anker und ein Hemmungsrad zu schaffen, bei denen auch die Verwendung von Silizium oder Siliziumlegierungen als Grundmaterial ermöglicht ist.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Ankerhemmung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. einen Anker gemäß Patentanspruch 14 bzw. ein Hemmungsrad gemäß Patentanspruch 15 gelöst.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die erfindungsgemäße Ankerhemmung hat einen Anker und ein Hemmungsrad, die mit einander in Wirkeingriff stehen. Erfindungsgemäß sind der Anker und/oder das Hemmungsrad jeweils mit einer Aufnahme ausgeführt, in die die zugehörige Welle (Ankerwelle, Hemmungsradwelle) eingesetzt wird bzw. mit der das Hemmungsrad oder der Anker auf die Welle aufgesetzt werden. Diese Aufnahme ist erfindungsgemäß als Mehrpunktauflage, vorzugsweise als Zweipunktauflage ausgeführt, so dass eine exakte Relativpositionierung der jeweiligen Welle mit Bezug zu den Wirkflächen des Ankers bzw. des Hemmungsrades gewährleistet ist. Dabei wird die Welle über eine Vorspanneinrichtung in Richtung der Anlage an die Mehrpunktauflage vorgespannt bzw. der Anker oder das Hemmungsrad mit der Welle verspannt.
-
Der Anker und/oder das Hemmungsrad sind vorzugsweise aus Silizium oder einer Siliziumlegierung oder Keramik hergestellt. Selbstverständlich sind auch andere Materialien einsetzbar.
-
Durch diese Mehrpunktauflage ist eine exakte Vorpositionierung dieser Bauelemente während der Montage gewährleistet. In einem späteren Arbeitsgang kann dann die endgültige Fixierung der Welle mit Bezug zum Anker bzw. zum Hemmungsrad erfolgen.
-
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die endgültige Relativfixierung zwischen Welle und Anker/Hemmungsrad durch Verkleben.
-
Die Vorspanneinrichtung ist bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch zumindest einen Federschenkel ausgebildet, der einstückig am Anker oder am Hemmungsrad ausgebildet ist.
-
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei etwa tangential zur Welle verlaufende Federschenkel vorgesehen.
-
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn jeder Federschenkel an seinem Endabschnitt einen sich entlang eines Umfangsabschnittes erstreckenden Halteabschnitt hat, der im Abstand zur Mehrpunktauflage angeordnet ist und dessen Geometrie so gewählt ist, dass die Welle und Anker/Hemmungsrad zuverlässig in Richtung der Mehrpunktauflage verspannt sind.
-
Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn die über den oder die Federschenkel aufgebrachte Vorspannung im Bereich zwischen 0,05 N bis 0,2 N, vorzugsweise zwischen 0,07 N bis 0,10 N liegt.
-
Die Lagepositionierung zwischen Welle und Anker oder Hemmungsrad lässt sich weiter verbessern, wenn der Mehrpunktauflage gegenüberliegend ein Abstandshalter (Sicherheitsausbuchtung) angeordnet ist. Dieser taucht vorzugsweise etwa in einen Bereich zwischen den beiden Federschenkeln ein.
-
Die Herstellung des Ankers und/oder des Hemmungsrads ist besonders einfach, wenn die Federschenkel aus dem Grundmaterial des Ankers bzw. des Hemmungsrades freigeschnitten sind. Dieses Freischneiden kann durch Ätzen, Schneiden, Urformen, durch Stanzen, ein generatives Verfahren oder dergleichen erfolgen.
-
Die Verteilung des Klebers zum Fixieren der Welle am Anker oder am Hemmungsrad ist besonders einfach, wenn im Bereich der Welle ein Kleberkanal ausgeführt ist.
-
Die Effizienz der Hemmung kann positiv beeinflusst werden, indem Eingriffsflächen der Hemmungsradzähne und Antriebsflächen einer Palette des Ankers verrundet sind.
-
Der Radius dieser Verrundung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 2 mm.
-
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, die Schwenkbewegung des Ankers durch palettenseitige Anschläge zu begrenzen. Durch diese Weiterbildung kann an zusätzliche Anschläge an einer Ankerbrücke verzichtet werden.
-
Bei einem besonders einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel ist die Welle aus Stahl hergestellt.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine dreidimensionale schräge Draufsicht einer erfindungsgemäßen Ankerhemmung;
- 2 eine Einzeldarstellung eines erfindungsgemäßen Hemmungsrades der Ankerhemmung gemäß 1;
- 3 eine Detailansicht einer Aufnahme des Hemmungsrades gemäß 2;
- 4 einen Schnitt senkrecht zur Zeichenebene in 3;
- 5 eine Einzeldarstellung eines erfindungsgemäßen Ankers der Ankerhemmung gemäß 1 und
- 6 eine Gabel des Ankers gemäß 5.
-
1 zeigt eine dreidimensionale Ansicht von unten auf eine erfindungsgemäße Ankerhemmung 1, deren Grundaufbau aus dem Stand der Technik bekannt ist, sodass im Folgenden lediglich die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Bauelemente erläutert werden. Die Ankerhemmung ist bei hochwertigen Uhren jene Baugruppe, die die Verbindung zwischen dem Räderwerk und der Unruh mit der Spirale herstellt.
-
Die Ankerhemmung 1 hat ein Hemmungsrad 2, dessen Hemmungsradwelle 4 drehbar gelagert ist. Das Hemmungsrad 2 treibt einen Anker 6 an, der mit einer Ankerwelle 8 verbunden ist. Diese durchsetzt eine Ankerbasis 10, an deren Endabschnitten Paletten 12, 14 eingesetzt oder ausgebildet sind, die wechselweise in Eingriff mit Hemmungsradzähnen 16 bringbar sind.
-
Die Ankerwelle 8 ist drehbar auf einer Ankerbrücke 18 und einer Platine (nicht dargestellt) gelagert, wobei an der Ankerbrücke 18 bei herkömmlichen Uhrwerken Ankeranschläge 20, 22 vorgesehen sind, die den Schwenkwinkel des Ankers 6 begrenzen. In 1 sind diese Ankeranschläge 20, 22 mit strichpunktierten Bezugslinien versehen, da beim erfindungsgemäßen Konzept derartige Anschläge in die Paletten 12, 14 integriert sein können. Hierauf wird im Folgenden noch näher eingegangen. Derartige Ankeranschläge 20, 22 werden auch als Begrenzung bezeichnet.
-
In 1 dargestellt ist auch eine von der Unruhspirale gesteuerte Doppelrolle (Doppelscheibe) 26, die fest mit einer Unruhwelle 28 verbunden ist. Die Doppelrolle 26 hat eine spiralseitige Hebelrolle 30 und eine darüber liegende Sicherheitsrolle 32. Auf der Hebelrolle 30 ist eine aus Rubin, Silizium oder Keramik gefertigte Ellipse 34 ausgebildet, die bei einer Drehung der Doppelrolle 26 in Wirkeingriff mit einer Ankergabel 36 bringbar ist, sodass entsprechend der Winkelamplitude der Doppelscheibe 26 der Anker 6 um die Ankerwelle 8 verschwenkt wird.
-
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hemmungsradwelle 4, die Ankerwelle 8 und die Unruhwelle 28 auf einer geraden Linie angeordnet - man spricht von einer „Hemmung in einer geraden Anordnung“.
-
Das in 2 in Einzeldarstellung gezeigte Hemmungsrad 2 besteht, wie der Anker 6, beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel aus Silizium bzw. einer Siliziumlegierung. Selbstverständlich sind auch andere Materialien verwendbar. Das Hemmungsrad 2 hat einen Zahnkranz 38, an dem die Hemmungsradzähne 16 ausgebildet sind. Von dem Zahnkranz 38 nach innen erstrecken sich Hemmungsradschenkel 40, 42, 44, 46, wobei die etwas dicker ausgeführten Schenkel 40, 42 in Radialrichtung angeordnet sind und in eine Nabe 48 einlaufen, in der mittig eine Aufnahme 50 für die Hemmungsradwelle 8 ausgebildet ist. Die etwas dünner ausgeführten Schenkel 44, 46 laufen schräg zur Tangentialen versetzt in die Nabe 48 ein.
-
Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, ist die Aufnahme 50 federnd ausgebildet, wobei die Ankerwelle 8 über Federschenkel 52, 54 mit einer Zweipunktauflage 56 verspannt ist.
-
Die Hemmungsradzähne 16 haben in an sich bekannter Weise eine auch als Hebefläche 58 bezeichnete Stirnfläche und eine sich etwa in Radialrichtung erstreckende Ruhefläche 60, denen entsprechende Flächen an den Paletten 12, 14 des Ankers 6 zugeordnet sind (s. 5).
-
Erfindungsgemäß sind die Hebeflächen 58 verrundet, wobei der Radius R zwischen 0,2 mm bis 2 mm betragen kann. Dieser Durchmesser hängt nicht zuletzt auch von den Dimensionen der Ankerhemmung 1 und der wirkenden Drehmomente ab.
-
3 zeigt den Bereich der Nabe 48 des Hemmungsrads 2 in der auf die Hemmungsradwelle 8 aufgesetzten Position. Wie erläutert, sind die Federschenkel 52, 54 beispielsweise durch Ätzen, Stanzen oder Schneiden aus dem Grundkörper des Hemmungsrads 2 bzw. der Nabe 48 freigeschnitten. An den Endabschnitten der sich etwa in Radialrichtung erstreckenden Federschenkel 52, 54 sind entsprechend des Durchmessers der Hemmungsradwelle 8 ausgebildete verrundete Halteabschnitte 62, 64 vorgesehen, die einen Umfangsabschnitt der Ankerwelle 8 umgreifen.
-
In der Darstellung gemäß 3 sind die beiden Federschenkel 52, 54 in einer entspannten Position dargestellt, die sie bei nicht eingesetzter Hemmungsradwelle 8 einnehmen. Durch das Aufsetzen werden diese Halteabschnitte, wie in 3 gestrichelt angedeutet, nach außen ausgelenkt und liegen somit mit Vorspannung am Außenumfang der Hemmungsradwelle 8 an. Die dabei wirkende Vorspannkraft liegt erfindungsgemäß im Bereich von 0,05 N bis 0,2 N, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,07 N bis 0,10 N. Durch diese Vorspannung wird das Hemmungsrad 2 mit einer Mehrpunktauflage, konkret einer Zweipunktauflage mit Auflageflächen 66, 68 der Aufnahme 50 der Nabe 48, gegen die Hemmungsradwelle 8 vorgespannt.
-
Diese Auflageflächen 66, 68 liegen gemäß der Darstellung in 3 am Außenumfang der Hemmungsradwelle 8 an. Im Bereich zwischen diesen Auflageflächen 66, 68 ist ein Freischnitt 70 vorgesehen, entlang dem die Aufnahme 50 zur Hemmungsradwelle 8 beabstandet ist. Gegenüberliegend zu diesen Freischnitt 70 ist an der Umfangswandung der Aufnahme 50 eine als Abstandshalter wirkende Sicherheitsausbuchtung 72 vorgesehen, die in Radialrichtung in den Bereich zwischen den Endabschnitten der Halteabschnitte 62, 64 eintaucht. Diese Sicherheitsausbuchtung 72 begrenzt den Radialversatz der Hemmungsradwelle 8 mit Bezug zu den Auflageflächen 66, 68 und vereinfacht somit die Montage und eine übermäßige Belastung der Federschenkel 52, 54.
-
Nach dieser federnden Vormontage des Hemmungsrads 2 auf der Hemmungsradwelle 8 erfolgt erfindungsgemäß die endgültige Fixierung mittels eines Klebevorgangs.
-
Dabei wird gemäß der Schnittdarstellung in 4, deren Schnittebene durch eine Mittelebene der Hemmungsradwelle 8 verläuft, im Anlagebereich der Halteabschnitte 62, 64 und der Auflageflächen 66, 68 an die Hemmungsradwelle 8 eine Kleberschicht 74 aufgebracht, wobei zur Vereinfachung der Kleberverteilung an einer Ringschulter 76 der Hemmungsradwelle 8, auf der das Hemmungsrad 2 mit der Nabe 48 aufliegt, ein als Einstich ausgebildeter Kleberkanal 79 ausgebildet ist, in den überflüssiger Kleber eintreten kann. Dadurch ist ein hinreichender Kleberauftrag und eine optimale Kleberverteilung entlang der Anlageflächen zwischen der Hemmungsradwelle 8 und der Aufnahme 48 gewährleistet.
-
Diese Verbindungstechnik mit einem federnd auf der Hemmungsradwelle 4 vormontierten Hemmungsrad 2 und anschließender Verklebung ermöglicht überraschender Weise eine spannungsfreie und gleichzeitig feste Verbindung der Bauteile und die Verwendung von Silizium für das Hemmungsrad 2 und in entsprechender Weise auch für den Anker 6 und gegebenenfalls auch für weitere mit Achsen oder Wellen versehene Bauelemente eines Uhrwerks.
-
5 zeigt eine Einzeldarstellung des Ankers 6. Wie vorstehend ausgeführt, ist an der sich quer zur Ankergabel 36 erstreckenden Ankerbasis 10 etwa mittig eine Aufnahme 78 für die Ankerwelle 8 (s. 1) ausgebildet. Der Aufbau dieser Aufnahme 78 entspricht demjenigen der Aufnahme 50 des Hemmungsrads 2, sodass der Einfachheit halber für die einander entsprechenden Bauelemente in 5 und 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Dementsprechend ist die Aufnahme 78 ebenfalls als Zweipunktaufnahme mit zwei Aufnahmeflächen 66, 68 ausgebildet, die über die Federschenkel 52, 54 gegen die Ankerwelle 8 vorgespannt sind, wobei die Halteabschnitte 62, 64 an Umfangsabschnitten der nicht dargestellten Ankerwelle 8 aufliegen und diese mit der genannten Vorspannkraft im Bereich zwischen 0,05 N bis 0,2 N vorspannen. Die Verklebung erfolgt dann in entsprechender Weise wie beim Hemmungsrad 2, sodass diesbezüglich weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
-
Im Bereich der Paletten 12, 14 sind entsprechend der Geometrie des Hemmungsrads 2 Hebeflächen 80, 82 und Ruheflächen 84, 86 ausgebildet, die während der Oszillation der Doppelrolle 26 und der damit einhergehenden Verschwenkung des Ankers 6 in Wirkeingriff mit den Hemmungsradzähnen 16 kommen. Wie vorstehend ausgeführt, beträgt der Radius R der konkav oder konvex verrundeten Hebeflächen 80, 82 etwa 0,2 bis 2,0 mm.
-
Ein weiterer Unterschied zu herkömmlichen Lösungen besteht darin, dass die eingangs genannten Anschläge/Begrenzungen in die Palettenstruktur des Ankers 6 integriert ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Bereich der Paletten 12, 14 Begrenzungsvorsprünge 88, 90 ausgebildet, die im Endbereich der Ankerverschwenkung auf einen Hemmungsradzahn 16 auflaufen, so dass die Schwenkbewegung begrenzt ist.
-
6 zeigt eine vergrößerte, dreidimensionale Darstellung der Ankergabel 36 des Ankers 6. Demgemäß ist diese doppelstufig mit einer in 1 von der Unterseite her sichtbaren Bodenwandung 92 ausgeführt, deren Stirnfläche 94 wellenförmig entsprechend der Bewegungsbahn der Ellipse 34 ausgewölbt ist. In der Darstellung gemäß 6 oberhalb der Bodenwandung 92 ist eine Gabelschenkel 96, 98 ausbildende Gabeltasche 100 vorgesehen, die nach oben (Ansicht nach 6) hin offen ist und nach unten hin durch die Bodenwandung 92 verschlossen ist. Auch die Stirnflächen 102, 104 sind verrundet, so dass die Ellipse 34 in optimaler Weise in die Gabel 36, genauer gesagt deren Gabeltasche 100, einlaufen bzw. auslaufen kann.
-
Offenbart ist eine Ankerhemmung, bei der ein Hemmungsrad und/oder ein Anker mit einer Mehrpunktauflage federnd gegen eine Welle vorgespannt ist. Offenbart sind des Weiteren ein Anker und ein Hemmungsrad, die jeweils mit einer Welle verspannt sind. Das Hemmungsrad und der Anker sind vorzugsweise aus Silizium gefertigt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ankerhemmung
- 2
- Hemmungsrad
- 4
- Hemmungsradwelle
- 6
- Anker
- 8
- Ankerwelle
- 10
- Ankerbasis
- 12
- Palette
- 14
- Palette
- 16
- Hemmungsradzahn
- 18
- Ankerbrücke
- 20
- Ankeranschlag
- 22
- Ankeranschlag
- 26
- Doppelrolle
- 28
- Unruhwelle
- 30
- Hebelscheibe
- 32
- Sicherheitsscheibe
- 34
- Ellipse
- 36
- Ankergabel
- 38
- Zahnkranz
- 40
- Schenkel
- 42
- Schenkel
- 44
- Schenkel
- 46
- Schenkel
- 48
- Nabe
- 50
- Aufnahme
- 52
- Federschenkel
- 54
- Federschenkel
- 56
- Zweipunktauflage
- 58
- Hebefläche
- 60
- Ruhefläche
- 62
- Halteabschnitt
- 64
- Halteabschnitt
- 66
- Auflagefläche
- 68
- Auflagefläche
- 70
- Freischnitt
- 72
- Sicherheitsausbuchtung
- 74
- Kleberschicht
- 76
- Ringstirnfläche
- 78
- Aufnahme
- 79
- Kleberkanal
- 80
- Hebefläche
- 82
- Hebefläche
- 84
- Ruhefläche
- 86
- Ruhefläche
- 88
- Begrenzungsvorsprung
- 90
- Begrenzungsvorsprung
- 92
- Bodenwandung
- 94
- Stirnfläche
- 96
- Gabelschenkel
- 98
- Gabelschenkel
- 100
- Gabeltasche
- 102
- Stirnfläche
- 104
- Stirnfläche
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 1044054 A [0002]
- US 3628327 A [0002]
- US 3803830 A [0002]
- US 3335562 A [0002]
- EP 2336832 A2 [0002]
- EP 1445670 A1 [0005]
