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Vorrichtung zur Erzeugung einer lageunabhängigen Dämpfung bei Drehschwingern
zeithaltender Geräte Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung
einer lageunabhängigen Dämpfung bei Drehschwingem zeithaltender Geräte. Im allgemeinen
ist der Gang einer Uhr mit schwingendem Gangregler von dessen Amplitude abhängig;
ist diese ihrerseits von der Lage der Schwingerachse im Raum abhängig, ist es auch
der Gang. Tatsächlich besteht diese Abhängigkeit; sie äußert sich darin, daß durch
unterschiedliche Reibungsverluste bei senkrechter und bei waagerechter Lage der
Drehschwingerachse die Amplitudenabnahme oder »Dämpfung« ebenfalls unterschiedlich
ist. Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, Vorrichtungen zu schaffen, die
einen Ausgleich der Reibungsunterschiede, also eine lageunabhängige Dämpfung ermöglichen.
An der Dämpfung wirken auch die innere Reibung der Spirale und die hydrodynamischen
öl- und Luftreibungsverluste mit. Diese sind aber wesentlich lageunabhängig
und werden im weiteren nicht berücksichtigt.
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Grundsätzliche Untersuchungen über den Reibungsverlust V"
= D - «0 - J cc, eines Drehschwingers - im weiteren »der Unruh«
- mit dem DirektionsmomentD bei der Amplitudeoco während einer Vollschwingung
haben ergeben, daß man zur Erreichung des erstrebten Zieles die Amplitudenabnahme
A cc,) je Vollschwingung der frei schwingenden Unruh lageunabhängig
machen muß.
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Die Lageabhängigkeit von J x. liegt vor allem in der unterschiedlichen
Lagerreibung bei waagerechter und bei senkrechter Orientierung der Unruhachse im
kaum.
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Für die Lagerreibung erhält man theoretisch bei waagerechter Lagerung
wo G das Unruhgewicht, d der Zapfendurchmesser und tg pw der
Reibungskoeffizient zwischen Zapfen und Lochstein ist. Für die Lagerreibung bei
senkrechter Lagerung erhält man theoretisch
wenn d der Durchmesser der Planenstirnfläche ist. Die senkrechte Lagerreibung
wird bekanntlich kleiner, wenn man eine Kuppel als Stimfläche wählt. Günstiger wäre
eine zylindrische Hohlfläche als Stirnfläche. Doch besteht bei diesen kleinen Flächen
wegen des hohen Druckes die Gefahr des raschen Abriebes mit seinen bekannten nachteiligen
Folgen.
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Um nun die Lagerreibung in beiden Lagen, ebenso aber auch in ihren
Zwischenlagen konstant zu halten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, unter der
Wirkung der Schwerkraft zwischen einer vollwirksamen Stellung bei senkrechter Drehschwingerachse
und einer unwirksamen Stellung bei waagerechter Drehschwingerachse sich selbst einstellende,
ein zusätzliches Reibungsmoment nach Maßgabe des Dämpfungsunterschiedes im Sinne
eines Ausgleichs hervorrufende Gewichte vorzusehen. Diese Gewichte können am Umfang
der Unruhwelle angreifen, aber auch bei Lagern mit Deckplättchen an diesen, indem
sie einen axialen Lagerdruck ausüben.
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Anstatt einen zusätzlichen Lagerdruck durch angesetzte Berührungskräfte,
die von Verlagerungsgewichten ausgehen, zu schaffen, können Verlagerungsgewichte
auch mit Magneten bestückt werden, die durch abstoßende Magnetkraft den Gewichtsdruck
als zusätzlichen Lagerdruck auf die Unruhwelle übertragen, vorzugsweise in axialer
Richtung.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 in Seitenansicht als erstes
Ausführungsbeispiel eine Unruhanordnung mit Gewichtshebeln zur Hervorrufung eines
zusätzlichen Reibungsverlustes bei nicht waagerechter Lage der Unruhachse; F i
g. 2 ist eine Schnittansicht nach 11-II durch Fig. 1;
Fig.
3 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel in Seitenansicht eine Unruhanordnung
mit einer Gewichtshebelvorrichtung zur Erzeugung eines zusätzlichen axialen Lagerdruckes
bei nicht waagerechter Lage der Unruhachse; Fig. 4 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel
in Seitenansicht eine Unruhanordnung mit lediglich
zwei Gewichtshebeln
zur Erzeugung einer zusätzlichen Reibung bei nicht waagerechter Unruhachse, nach
beiden Richtungen der Unruhachse wirksam; F i g. 5 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel
die Seitenansicht einer Unruhanordnung, bei der in nicht waagerechter Lage der Unruhachse
ein zusätzlicher axialer Lagerdruck im Wege magnetischer Ab-
stoßung auf die
Unruhwelle übertragen wird; F i g. 6 zeigt in gleicher Darstellungsweise
wie F i g. 5 eine Vereinfachung des vierten Ausführungsbeispieles; F i
g. 7 zeigt eine Einzelheit am Ausführungsbeispiel nach der F i
g. 6.
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Bauelemente mit gleichen
Bezugszeichen bezeichnet. Mit 10 ist die Unruhwelle, mit 11 der Unruhreif,
mit 12 die Spirale, mit 13 das in der Zeichnung obenliegende Lager (Oberlager)
bezeichnet, mit 14 das Unterlager. 13 a ist der Lochstein,
13 b das Deckplättchen des Oberlagers, 14a der Lochstein und 14b das Deckplättchen
des Unterlagers.
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Beim ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 und 2) sind etwa in
gleicher Ebene senkrecht zur Unruhwelle10 zwei Gewichtshebelpaare angeordnet, nämlich
das Gewichtshebelpaar 15116, mit Gewichtsarmen15a116a und Reibungsdruckarmen15b/16b,
und das Gewichtshebelpaar17/18, deren Reibungsdruckarme 18b, 17b nach entgegengesetzter
Richtung der Arme 15b116b weisen, zum Zwecke, stets gleiche Verhältnisse unabhängig
davon zu haben, ob das Lager 13 oben oder unten liegt, d. h. eine
mit der Unruhanordnung ausgestattete Uhr mit dem Zifferblatt nach oben oder nach
unten liegt.
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Die Gewichtshebel 15, 16, 17, 18 sind um raumfeste Achsen
19, 20, 21, 22 schwingbar gelagert. Anschlagstifte 23, 24,
25, 26 verhindern, daß die Gewichtshebel sich in störender Weise allzuweit
von der Unruhwelle abheben. Die druckausübenden Arme der Gewichtshebel
(15 b116 b) sind mit besonderen Druckbacken 15b', 16b'
versehen, beispielsweise aus Rubin, Teflon. Sie können übrigens auch auf eine besondere
auf die Unruhwelle aufgesetzte Scheibe einwirken.
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Man erkennt, daß durch die Gewichtshebelanordnung bei waagerechter
Lage der Unruhwelle 10 im Raum ein zusätzliches Reibungsmoment nicht ausgeübt
wird, hingegen nach Maßgabe der Abweichung aus der Waagerechten dieses Reibungsmoments
entsteht und seinen Höchstwert bei senkrechter Lage der Unruhwelle 10 erreicht.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel (17! g. 3)
wird anders als
beim ersten Ausführungsbeispiel nicht ein zusätzliches Reibungsmoment durch unmittelbar
an der Unruhwelle angreifende Bremsbacken angelegt, vielmehr wird durch ein Gewichtshebelpaar
50151 der axiale Lagerdruck an den Deckplättchen 13a und 14a erhöht. Die
Deckplättchen sind zu diesem Zweck axial beweglich in ihrer Fassung 52 bzw.
53 eingelagert Das »unten« liegende Deckplättchen (in der Zeichnung 14a)
darf, schon um die ölhaltung zwischen Deckplättehen und Lochstein nicht zu gefährden,
nur in beschränktem Maße axial abgehoben werden. Daher sind Anschläge 54 und
55 vorgesehen, die das Auswandern der Gewielitshebel in entsprechendem Maße
begrenzen.
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Beim dritten Ausführungsbeispiel (F i g. 4) ist eine vereinfachte
Gewichtshebelanordnung im Vergleich zu jener nach den F i g. 1 und 2 getroffen.
Es ist hier ein einziges Gewichtshebelpaar 100/101 schwingbar gelagert um
die Achsen 102/103 vorgesehen. Jeder Gewichtshebel hat symmetrisch zu seinem
Gewichtsarm 100a1101a zwei nach oben und nach unten weisende Druckarme
100 b1100 c1101 b1101 c, so daß von dem Gewichtshebelpaar
100/101, gleichgültig, ob die mit einer solchen Gangregleranordnung ausgestattete
Uhr mit »Zifferblatt nach oben« oder »Zifferblatt nach unten« liegt, der Dämpfungsausgleich
zustande kommt.
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Es versteht sich, daß bei dem Ausführungsbeispiel nach F i
g. 1 und 2 bzw. 3 bzw. 4 die Gewichtshebel so ausgelegt sind, daß
in allen Lagen der Dämpfungsausgleich zustande kommt.
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Beim vierten Ausführungsbeispiel (F ig. 5) wird ein zusätzlicher
Lagerdruck in axialer Richtung ausgeübt, und zwar sind zu diesem Zweck auf der Unruhwelle10
oberhalb und unterhalb des Unruhreifes 11 Magnetscheiben 150 und
151 fest, unter Zwischenschaltung nicht ferromagnetischer Ringteile
152,153, zur Vermeidung eines magnetischen Kurzschlusses, angeordnet. Diese
Magnetringe, die beispielsweise aus keramischem Magnetwerkstoff bestehen können,
sind axial magnetisiert. Es sind ferner zwei schwebend gelagerte Magnetringe 154
und 155 koaxial zur Unruhwelle 10 angeordnet, mit entsprechender Lochweite,
so daß die Unruhwelle nicht streifen kann. Diese Magnetringe, die ebenfalls axial
magnetisiert sind und den festen Magnetringen 150
bzw. 151 gleichnamige
Pole zum Zwecke der Ab-
stoßung zukehren, sind in nicht ferromagnetischen
Ringen 156/157 gefaßt und mittels Blattfedern 158/159, die bei
160/161 ortsfest eingespannt sind, gehaltert. Raumfeste Doppelanschläge
162/163 begrenzen die Auswanderungsbewegung der Magnetringe 156/157
nach beiden Seiten. Das Gesamtgewicht der Magnetscheibe 155 und des Ringes
157, in welchem sie gefaßt ist, und die Rückzugskraft der Blattfeder
159 sowie die magnetische Abstoßungskraft zwischen den Ringen 151
und 155 sind so bemessen, daß bei senkrechter Lage der Unruhwelle
10 die Rückzugsfeder 159 so weit durchgebogen wird, daß der Ring
157 auf dem unteren Teil seines Anschlages 163 noch zur Auflage kommt
und auf den unruhfesten Magnetring 151 eine solche Abstoßungskraft ausübt,
daß der insbesondere im Unterlager 14 erhöhte Lagerdruck den angestrebten Dämpfungsausgleich
schafft.
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Der schwebend gelagerte Magnetring 1541156 ist in der gezeichneten
Lage unwirksam; sein Gewicht, in diesem Falle unterstützt von der Abstoßungskraft
zwischen den Magnetscheiben 150 und 154, hält ihn am unteren Teil seines
Begrenzungsanschlages 162.
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Bei umgekehrter Lage des Unruhsystems, d. h. Lager 14 oben,
Lager 13 unten, würde die Magnetanordnung 1541150 die Erhöhung des Lagerdruckes
übernehmen, sinngemäß wie vorstehend beschrieben.
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Eine Vereinfachung der in Verbindung mit F i g. 5
beschriebenen
Ausführungsform zeigt die F i g. 6.
Dort ist auf dem in der Zeichnung unteren
Teil des Unruhwellenschaftes 10 ein Paar unruhfester Magnetringe 200/201
vorgesehen, beide axial magnetisiert und (vgl. F i g. 7) dem zwischenliegenden
Luftspalt ungleichnamige Pole zukehrend. In diesem Luftspalt kann sich der schwebende
Magnetring 203 bewegen, der von einer bei 205 eingespannten Blattfeder
204 gehaltert wird. Er ist ebenfalls axial magnetisiert und weist auf beiden Stirnseiten
den diesen gegenüberliegenden Stirnseiten der unruhfesten Magnetringe
jeweils
gleichnamige Pole zu. Bei waagerechter Lage der Unruhwelle 10 und entspannter
Blattfeder 204 ist das System mithin ausgeglichen. Im übrigen ist seine Wirkung
die sinngemäß gleiche wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 5.
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Wenn auch die magnetisch abstoßenden Kräfte nach einer Potenzfunktion
mit dem reziproken Ab-
stand der Magnetscheiben anwachsen, kann gleichwohl
in allen übrigen Neigungslagen der Unruhwelle zur Waagerechten ein Dämpfungsausgleich
erreicht werden. Es ist lediglich dafür Sorge zu tragen, daß die Rückzugskraft der
Haltefeder 158 bzw. 161 bzw. 204 nicht linear entsprechend ihrem Auslenkwinkel
zunimmt, sondern ebenfalls in einer Potenzfunktion. Dies wird dadurch erreicht,
daß die maßgebende Einspannungsfläche (161 a in F i g. 5) bzw.
-flächen (205 a und 205 b in F i g. 6) in einer entsprechenden
Kurvenform verlängert werden.
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Während bei den in F i g. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen
derDämpfungsausgleich durch erhöhten Lagerdruck geschaffen wird, wäre sinngemäß
das Erfindungsziel auch durch eine magnetische Lagerentlastung erreichbar; sie müßte,
wie in den vorbeschriebenen Beispielen, eine allseitig wirkende sein, derart, daß
gleiche Reibungsverluste unabhängig von der Neigung der Unruhachse zur Waagerechten
eintreten.