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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Tourbillon gemäss
dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein Tourbillon ist eine mechanische
Uhr, bei der die Schwingungsachse der Unruh zusätzlich zu ihrer Schwingbewegung
eine fortschreitende Relativbewegung gegenüber dem Uhrengehäuse vollführt. Bei
Einfach-Tourbillons ist diese Relativbewegung bevorzugterweise eine
fortschreitende Drehung um die Schwingungsachse der Unruh, bei Doppel-
und Triple-Tourbillons eine Taumelbewegung verursacht durch eine
Kombination fortschreitender Drehungen um mehrere verschiedene Drehachsen
herum. Um eine entsprechende Relativbewegung zu erzeugen, ist die
Unruh in einem Drehgestell angeordnet, welches gegenüber dem
Uhrwerk eine Drehbewegung vollführt.
Bei Mehrfachtourbillons dreht sie sich zudem im Drehgestell um eine
oder zwei weitere Achsen. Durch diese Konstruktion können Gangungenauigkeiten,
die sich in verschiedenen Lagen durch Schwerpunktfehler der Unruh
und durch andere lageabhängige
Einflüsse,
wie beispielsweise lageabhängige
Lagerreibungen, ergeben, durch Ausgleich
derselben in einer oder in mehreren Richtungen weitestgehend vermieden
werden, so dass das Tourbillon im Idealfall unabhängig von
seiner Lage immer mit der gleichen Genauigkeit läuft.
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Bei den meisten bekannten Tourbillons
weist das Drehgestell an den Drehgestellenden zentrale Lagerzapfen
auf, mit denen es in geeigneten Lagern im Uhrwerk gelagert ist.
Bekannt sind zudem auch sogenannte fliegend gelagerte Drehgestelle,
welche nur auf einer Seite einen zentralen Lagerzapfen aufweisen,
mittels welchem sie einseitig in entsprechenden Lagern im Uhrwerk
gelagert sind.
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Diese bekannten Konstruktionen weisen
den Nachteil auf, dass durch die zentrale Lagerung der Blick auf
das Drehgestell behindert wird und das Drehgestell zusammen mit
seinen Lagerungen eine relativ grosse Bau höhe aufweist, welche dem Bau flacher
Tourbillon-Taschenbzw. Armbanduhren abträglich ist und der Realisation
solcher Uhren als Mehrfach-Tourbillon im Wege steht.
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Es stellt sich daher die Aufgabe,
ein Tourbillon zur Verfügung
zu stellen, das die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist
oder zumindest teilweise vermeidet.
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Diese Aufgabe wird von dem Tourbillon
gemäss
Patentanspruch 1 gelöst.
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Demgemäss ist das Drehgestell des
Tourbillons im Bereich seiner bezogen auf seine Drehachse äusseren
radialen Begrenzungen im Uhrwerk drehgelagert, wodurch die gemäss dem Stand
der Technik erforderlichen, das Drehgestell an einem oder an beiden
Enden übergreifenden
Lagerbrücken
entfallen. Das Drehgestell ist also nicht im Bereich seines Drehzentrums
gelagert, sondern im Bereich seines Umfangs, derartig, dass die
einzelnen Drehgestellkomponenten in axialer Richtung gesehen im
wesentlichen innerhalb seiner Lagerung angeordnet sind. Hierdurch
werden Konstruktionen möglich,
bei denen der Bereich des Drehzentrums des Drehgestells von oben
wie von unten vollständig
einsehbar ist und welche zudem eine gegenüber bekannten Konstruktionen
deutlich reduzierte Bauhöhe
aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
des Tourbillon ist die Antriebsverzahnung des Drehgestelles im Bereich
seiner äusseren
radialen Begrenzungen angeordnet, so dass diese als Umfangsverzahnung
die einzelnen Drehgestellkomponenten im wesentlichen umkreist und
aufgrund ihres relativ grossen Umfangs einen Eingriff mehrerer Zahnräder ermöglicht.
Zudem ergibt sich hierdurch der Vorteil, dass die Sicht auf das
Drehgestell und dessen Komponenten nicht durch Antriebsräder verdeckt
wird.
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Die Lagerung des Drehgestells erfolgt
vorteilhafterweise mit Wälzlagern,
bevorzugterweise mit Rillenkugellagern, da diese Lager nur relativ
geringe Antriebsenergieverluste durch Lagerreibung verursachen.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn
die Lagerung des Drehgestells von genau einem Wälzlager, bevorzugterweise von
genau einem Rillenkugellager gebildet wird, da sich hierdurch eine
besonders reibungsarme Lagerung realisieren lässt. Eine solche Lagerung wird
zudem durch die Erfindung erst möglich,
da durch das günstige
Verhältnis
von Lagerdurchmesser zu Bauhöhe
des Drehgestells die am Lager wirksam werdenden Biegemomente nur
eine geringe Lagerbelastung zur Folge haben und das Lager zudem
auf Grund seiner Grösse
grössere
Biegemomente aufnehmen kann als die fliegenden Lagerungen heute
bekannter Ausführungsformen,
weshalb sich diese Lagerungsvariante besonders auch für Mehrfach-Tourbillons
eignet, deren Drehgestelle typischerweise deutlich grössere Bauhöhen und Massen
aufweisen als die von Einfach-Tourbillons.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Tourbillon ist der Durchmesser der Lagerung des Drehgestells,
d.h. bei Wälzlagern
der Durchmesser der dreh-Bestellseitigen
Lauffläche
für die
Wälzkörper und
bei Gleitlagern der Durchmesser der drehgestellseitigen Gleitfläche, gleich
gross oder grösser
als die axiale Erstreckung des Drehgestells in Richtung seiner Drehachse,
da hierdurch die durch Biegemomente hervorgerufenen Lagerbelastungen besonders
gering sind und sich somit auch eine besonders geringe Lagerreibung
ergibt.
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In noch einer bevorzugten Ausführungsform umschliesst
die Drehgestelllagerung einen in axialer Richtung bezogen auf die
Drehgestelldrehachse einseitig oder beidseitig offenen Raum, so
dass innerhalb der Lagerung ein Bereich zur Verfügung steht, in welchem permanent
oder zeitweise bestimmte Drehgestellkomponenten angeordnet werden
können. Diese
Bauweise ermöglicht
die Herstellung besonders kompakter und flacher Drehgestelle.
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In noch einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
des Tourbillons umfasst das Drehgestell neben dem Tragkäfig, welcher
im Uhrwerk gelagert ist und die Drehgestellkomponenten trägt, einen Hilfstragkäfig, in welchem
die Unruh und/oder die Hemmung gelagert sind und der im Tragkäfig drehbar
um eine bevorzugterweise zur Drehachse des Tragkäfigs senkrechte Drehachse herum
gelagert ist. Dabei sind der Tragkäfig und der Hilfstragkäfig mechanisch
derartig miteinander zwangsgekoppelt, dass eine Drehbewegung des
Tragkäfigs
um seine Drehachse herum gleichzeitig eine Drehbewegung des Hilfstragkäfigs um
dessen Drehachse bewirkt, wodurch sich der Tragkäfig relativ zum Uhrwerk um eine
Drehachse dreht, während
der Hilfstragkäfig sich
relativ zum Uhrwerk um zwei Drehachsen dreht und somit eine Taumelbewegung
vollführt.
Ein Tourbillon mit einer solchen Anordnung aus Tragkäfig und Hilfstragkäfig wird
auch als Doppel- oder Torkel-Tourbil-lon bezeichnet.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform
des Tourbillons umfasst das Drehgestell neben dem Tragkäfig, welcher
im Uhrwerk gelagert ist und die verschie denen Drehgestellkomponenten
trägt, einen
ersten und einen zweiten Hilfstragkäfig. Der erste Hilfstragkäfig ist
drehbar um eine bevorzugterweise zur Drehachse des Tragkäfigs senkrechte Drehachse
herum im Tragkäfig
gelagert. Der zweite Hilfstragkäfig
ist drehbar um eine bevorzugterweise zur Drehachse des ersten Hilfstragkäfigs senkrechte Drehachse
herum im ersten Hilfstragkäfig
gelagert. Die Unruh und/oder die Hemmung des Tourbillons sind im
zweiten Hilfstragkäfig
gelagert. Der Tragkäfig und
die beiden Hilfstragkäfige
sind mechanisch derartig miteinander zwangsgekoppelt, dass eine
Drehbewegung des Tragkäfigs
um seine Drehachse herum gleichzeitig eine Drehbewegung des ersten
Hilfstragkäfigs
um dessen Drehachse herum und eine Drehbewegung des zweiten Hilfstragkäfigs um
dessen Drehachse herum bewirkt, wodurch sich der Tragkäfig relativ
zum Uhrwerk um eine Drehachse bewegt, während sich der ersten Hilfstragkäfig relativ zum
Uhrwerk um zwei verschiedene Drehachsen und der zweite Hilfstragkäfig relativ
zum Uhrwerk um drei verschiedene Drehachsen herum dreht. Die beiden
Hilfstragkäfige vollführen also
gegenüber
dem Uhrwerk eine taumelnde Relativbewegung. Ein Tourbillon mit einer
solchen Anordnung aus einem Tragkäfig und zwei Hilfstragkäfigen wird
auch als Triple-Tourbillon bezeichnet.
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Bei diesen zuvor beschriebenen Mehrfach-Tourbillons
ist es zudem bevorzugt, wenn das Drehgestell derartig ausgestaltet
ist, dass die Tragkäfiglagerung
einen Raum umschliesst, in welchem im Betrieb permanent oder zumindest
zeitweise derjenige Hilfstragkäfig
oder ein Teil desselben angeordnet ist, in dem die Unruh und/oder
die Hemmung gelagert ist. Hierdurch ergibt sich ein besonders gut
ausbalanciertes Drehgestell und die Unterschiede der Lagerreibung
der Tragkäfiglagerung
in unterschiedlichen Lagen des Tourbillons können gering gehalten werden.
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Generell ist es bevorzugt, wenn die
Unruh und die Hemmung des Tourbillons in einem gemeinsamen Tragkäfig (bei
Einfach-Tourbillons) oder in einem gemeinsamen Hilfstragkäfig (bei
Mehrfach-Tourbillons) gelagert sind, da diese beiden Drehgestellkomponenten
so direkt wie möglich
miteinander verbunden sein sollten.
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Ebenfalls ist es von Vorteil, wenn
die Schwingachse der Unruh mit der Drehachse des Tragkäfigs des
Drehgestells (bei Einfach-Tourbillons) oder mit der Drehachse des
Hilfstragkäfig
(bei Mehrfach-Tourbillons), in welchem sie gelagert ist, zusammenfällt. So
kann der Trag- bzw. Hilfstragkäfig
so klein wie möglich
gehalten werden und zudem unabhängig
von der Unruh ausbalanciert werden. Auch kann so die Unruh den grösstmöglichen
Durchmesser erhalten.
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Der Antrieb des Drehgestells erfolgt
bevorzugterweise über
zwei Antriebsritzel, die an gegenüberliegenden Positionen in
eine Antriebsverzahnung am Drehgestell eingreifen, wobei es von
Vorteil ist, wenn die Verbindungslinien zwischen den Eingriffspunkten
der Antriebsritzel in die Antriebsverzahnung und der Drehachse des
Drehgestells einen Winkel von mehr als 130°, bevor zugterweise von mehr
als 150° bilden.
Hierdurch heben sich die von den Antriebsritzeln auf die Drehgestelllagerung
ausgeübten Kräfte ganz
oder zumindest teilweise auf, so dass durch sie nur geringe Reibungsverluste
entstehen.
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Erfolgt dabei das Antreiben der Antriebsritzel durch
unabhängige
Triebfedern, so ergibt sich ein besonders reibungsarmer Antrieb,
da auf zusätzliche reibungsbehaftete
Synchronisationsräder
verzichtet werden kann.
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Bevorzugterweise ist das erfindungsgemässe Tourbillon
eine Taschen- oder Armbanduhr, da bei diesen Baugrössen die
Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage treten.
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Weitere bevorzugte Ausführungen
der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie
aus der nun folgenden Beschreibung anhand der 1, welche das Drehgestell einer erfindungsgemässen Triple-Tourbillon-Taschenuhr in der
Seitenansicht je zur Hälfte
im Schnitt und ungeschnitten zeigt. Wie zu erkennen ist, umfasst
das Drehgestell 1 einen Tragkäfig 5, der im Bereich
seiner äusseren
radialen Begrenzungen mit einem einzigen Rillenkugellager 3 drehbar
um die uhrwerkfeste Drehachse D1 im Uhrwerk 10 gelagert
ist. Die Drehachse D1 des Tragkäfigs 5 ist
identisch mit der Drehachse des Drehgestells 1. Der Tragkäfig 5 trägt einen
ersten Hilfstragkäfig 6,
welcher mit zwei Rubinlagern 11 (eines davon ist auf der
rechten Seite durch zwei gekreuzte Kästchen angedeutet) drehbar
um eine bezogen auf den Tragkäfig 5 ortsfeste
Drehachse D2 herum im Tragkäfig 5 gelagert
ist. Diese Drehachse D2 steht senkrecht auf der Drehachse D1 des
Tragkäfigs 5.
Der erste Hilfstragkäfig 6 wiederum
trägt eine
zweiten Hilfstragkäfig 7,
welcher mit zwei Rubinlagern 12 (je eine Hälfte jedes
Lagers ist auf der rechten Seite durch ein gekreuztes Kästchen angedeutet) drehbar
um eine bezogen auf den ersten Hilfstragkäfig 6 ortsfeste Drehachse
D3 herum im ersten Hilfstragkäfig 6 gelagert
ist. Diese Drehachse D3 steht senkrecht auf der Drehachse D2 des ersten
Hilfstragkäfigs 6 und
fällt in
der in 1 dargestellten
Anordnung der Käfige 5, 6, 7 mit
der Drehachse D1 des Tragkäfigs 5 und
somit mit der Drehachse des Drehgestells 1 zusammen. Der
zweite Hilfstragkäfig 7 trägt die Hemmung 9 und
die Unruh 8, wobei die Schwingachse der Unruh 8 mit
der Drehachse D3 des zweiten Hilfstragkäfigs 7 zusammenfällt. Im
hier dargestellten Fall kommt eine Hemmung 8 mit konstanter
Kraft zum Einsatz, was am Trägheitsrad 13 erkennbar
ist.
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Der Tragkäfig 5 weist in Bereich
seiner äusseren
radialen Begrenzungen neben seiner Lagerung 3 bzw. der
Drehgestelllagerung 3 eine Antriebsverzahnung 2 auf,
in welche die Antriebsritzel (nicht gezeigt) zweier unabhängiger Antriebsfedern
(ebenfalls nicht gezeigt) eingreifen zum Antreiben des Drehgestells 1.
Zudem ist das Drehgestell 1 vom einem uhrwerkfesten ersten
Kegelplanrad 14 umgeben, in dessen Verzahnung ein fest
mit dem ersten Hilfstragkäfig 6 verbundenes
erstes Hilfsantriebszahnrad 15 eingreift. Angeordnet auf
und fest verbunden mit dem Tragkäfig 5 ist
ein zweites Kegelplanrad 16, in dessen Verzahnung ein fest
mit dem zweiten Hilfstragkäfig 7 verbundenes
zweites Hilfsantriebszahnrad 17 eingreift. Angeordnet auf
und fest verbunden mit dem ersten Hilfstragkäfig 6 ist ein ringförmiges Zahnrad 18,
in dessen Verzahnung das Ritzel 19 des Trägheitsrads 13 eingreift.
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Wird nun das Drehgestell 1 über seine
Antriebsverzahnung 2 angetrieben, so vollführt der Tragkäfig 5 und
mit ihm das gesamte Drehgestell 1 gegenüber dem Uhrwerk 10 eine
Drehung um die Drehachse D1. Gleichzeitig kämmt das erste Hilfsantriebsrad 15 im
uhrwerkfesten ersten Kegelplanrad 14 und dreht den ersten
Hilfstragkäfig 6 um
seine Drehachse D2, wodurch das zweite Hilfsantriebsrad 17 im
zweiten tragkäfigfesten
Kegelplanrad 16 kämmt
und dadurch den zweiten Hilfstragkäfig 7 um seine Drehachse
D3 dreht. Durch die Drehung des zweiten Hilfstragkäfigs 7 um
seine Drehachse D3 herum kämmt
zudem das Ritzel 19 des Trägheitsrads 13 der
Hemmung 9 in der Verzahnung des auf dem ersten Hilfstragkäfig 6 ortsfesten
ringförmigen
Zahnrades 18, wodurch Unruh 8 und Hemmung 9 zum
einen angetrieben werden und zum anderen gleichzeitig die taktweise
Drehung des Drehgestells 1 und damit sämtlicher Käfige 5, 6, 7 desselben
regulieren. Wie dies im einzelnen geschieht, ist dem Fachmann auf
dem Gebiet der Herstellung mechanischer Uhren bestens bekannt, weshalb
an dieser Stelle nicht genauer hierauf eingegangen wird.
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Wie aus 1 weiter hervorgeht, ist der Durchmesser
der Lagerung 3 des Drehgestells 1 im vorliegenden
Fall deutlich grösser
als die maximale Bauhöhe
des Drehgestells 1, so dass etwaige durch verschiedene
Lagen oder durch Antriebskräfte
in das Lager eingeleitete Biegemomente nur sehr geringe Lagerbelastungen
verursachen können
und damit nur einen geringen Einfluss auf die Lagerreibung haben.
Zudem ist das Lager 3 derartig am Umfang des Tragkäfigs 5 angeordnet,
dass die einzelnen Drehgestellkomponenten in Richtung der Drehachse
D1 des Drehgestells 1 gesehen im wesentlichen innerhalb der
Lagerung 3 angeordnet sind und das Lager 3 im Bereich
des unteren axialen Endes des Drehgestells 1 einen Raum 4 umschliesst,
in welchen im Betrieb, d.h. bei Drehung des Drehgestells 1 und
damit sämtlicher
Käfige 5, 6, 7 desselben,
zeitweise die Unruh 8 und der zweite Hilfstragkäfig 7 eintreten.
Hierdurch bewirkt die Lagerung 3 des Drehgestells 1 praktisch keine
zusätzliche
Vergrösserung
der Bauhöhe
desselben über
dass durch die Unruh 8 bzw. den zweiten Hilfstragkäfig 7 ohnehin
vorgegebene Mindestmass hinaus und das gesamte Drehgestell 1 inklusive
des Drehgestellzentrums ist sowohl von oben als auch von unten gut
sichtbar, was sehr erwünscht
ist, macht doch im Zeitalter der elektronischen Uhren gerade die Ästhetik
der verwirklichten handwerklichen Perfektion und die Bewegung der
Mechanik den Reiz eines Tourbillons aus.
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Während
in der vorliegenden Anmeldung eine bevorzugte Ausführung der
Erfindung beschrieben ist, sei an dieser Stelle klar darauf hingewiesen, dass
die Erfin- gung nicht
auf diese Ausführungsform beschränkt ist
und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Patentansprüche ausgeführt werden
kann. Insbesondere ist es auch vorgesehen, die Lagerung 3 des
Drehgestells 1 etwa im Bereich der Mitte seiner axialen
Erstreckung anzuordnen, wodurch sich etwaige durch verschiedene Lagen
hervorgerufene Drehmomente, welche an diesem Lager wirksam werden,
besonders gering halten lassen und das Drehgestell von oben wie
von unter gleich gut einsehbar ist.