DE1523785C

DE1523785C - Spring energy storage devices, in particular for clockworks

Info

Publication number: DE1523785C
Authority: DE
Inventors: Hermann Neuchatel Hausherr (Schweiz)
Original assignee: Jacot-Guillarmod, Maurice; Hausheer, Hermann; Neuchatel (Schweiz)
Publication date: 1972-07-20

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Federkraftspeicher, insbesondere für Uhrwerke, mit einer schraubenförmig gewickelten Feder, die im Innern eines Federhauses untergebracht ist.The invention relates to a spring force store, in particular for clockworks, with a helically wound spring housed inside a barrel.

Außer den üblichen, spiralförmigen Uhrenfedern, welche in einer Ebene um die Achse des Federhauses gewickelt sind und die infolge der begrenzten Elastizität der für die Feder verwendeten Metallegierungen sowie der nur beschränkten Abmessungen des Federhauses keine große Gangreserve für die Uhr gewährleisten, sind aücKt'efeits."schraubenförmig gewickelte Uhrenfedern vorgeschlagen'worden, die einen rechteckförmigen Querschnitt haben, wobei die kleine Abmessung des Rechtecks"'parallel zur Symmetrieachse der Schraubenfeder orientiert ist. Die verhältnismäßig kleinen Abmessungen des Federhauses und insbesondere seine für die Unterbringung von Kleinuhren erforderliche geringe Dicke haben es bisher ,,jedoch noch nicht ermöglicht, diesen Federkraftspeichern einen günstigen Wirkungsgrad zu geben.Except for the usual, spiral-shaped watch springs, which are in a plane around the axis of the barrel are wound and due to the limited elasticity of the metal alloys used for the spring as well as the limited dimensions of the barrel do not guarantee a large power reserve for the watch, are on the back. "helically wound Watch springs have been proposed that have a rectangular shape Have cross-section, the small dimension of the rectangle "'being parallel to the axis of symmetry the coil spring is oriented. The proportionate small dimensions of the barrel and in particular its necessary for the accommodation of small watches Up to now, small thicknesses have made it possible, but not yet, to store these spring force accumulators to give a favorable efficiency.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit schraubenförmig gewickelten Federn arbeitende Federkraftspeicher, insbesondere für Uhren, derart zu verbessern, daß dieser Speicher einerseits bei nur geringen Abmessungen des Federhauses eine sehr große Gangreserve und andererseits eine sehr gute Gleichmäßigkeit des Ganges gewährleistet, wobei insbesondere der rasche Abfall der Federkraft vermieden werden soll, der bei üblichen Uhrenfedern dann eintritt, wenn sich der Zustand der Feder dem Entspannungszustand nähert.The invention is based on the object of working with helically wound springs Spring energy storage, especially for watches, to improve so that this memory on the one hand with only The small size of the barrel has a very large power reserve and, on the other hand, a very good one Ensured uniformity of the gait, in particular avoiding the rapid drop in the spring force which occurs in conventional watch springs when the state of the spring changes to the relaxed state approaching.

Ausgehend von einem Federkraftspeicher des eingangs beschriebenen Typs ist die Erfindung zu diesem Zweck dadurch gekennzeichnet, daß die mögliche Entspannung der Feder durch eine innere Seitenwand des Federhauses, an welcher sich die Feder bei Erreichen eines bestimmten Entspannungszustandes abstützt, auf einen Wert derart begrenzt ist, daß sich die bei diesem Entspannungszustand noch in der Feder gespeicherte potentielle Energie nur unwesentlich von der maximalen potentiellen Energie der Feder im vollkommen gespannten Zustand unterscheidet. The invention is based on a spring force accumulator of the type described at the outset Purpose characterized in that the possible relaxation of the spring by an inner side wall the barrel on which the spring is supported when a certain relaxation state is reached, is limited to a value such that in this state of relaxation it is still in the The potential energy stored in the spring is insignificant from the maximum potential energy of the spring Spring differs when fully tensioned.

Zweckmäßigerweise kann der Federkraftspeicher nach der Erfindung 'derart ausgebildet sein, daß die Höhe des die Schraubenfeder aufnehmenden inneren Raumes des Federhauses mit der vom Spannungszustand abhängigen Höhe der Feder veränderlich ist.Appropriately, the spring force accumulator according to the invention 'be designed such that the Height of the inner space of the barrel receiving the coil spring with that of the state of tension dependent height of the spring is variable.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the drawings using two exemplary embodiments. It shows

F i g. 1 einen Axialschnitt der ersten Ausführungsform und F i g. 1 shows an axial section of the first embodiment and

Fig. 2 einen entsprechenden Axialschnitt der zweiten Ausführungs|orm, ..2 shows a corresponding axial section of the second embodiment, ..

Das in F i g. 1 dargestellte Federhaus weist einen Federkern 1, eine Nabe 2, einen Boden 3, eine mit einem äußeren Zahnkranz 5 versehene Trommel 4 und einen Deckel 6 auf, der mit Hilfe eines Vierkants 7 am Federkern 1 befestigt ist. Nabe 2, Boden 3 und Trommel 4 bilden ein einziges Teil und begrenzen einen kreisringförmigen Raum, in welchem eine Feder 8 untergebracht ist. Diese Feder 8 besteht aus einem schraubenförmig gewickelten Federband von rechteckförmigem Querschnitt.The in Fig. 1 has a spring core 1, a hub 2, a base 3, a drum 4 provided with an outer toothed ring 5 and a cover 6 which is fastened to the spring core 1 with the aid of a square 7. Hub 2, base 3 and drum 4 form a single part and delimit an annular space in which a spring 8 is accommodated. This spring 8 consists of a helically wound spring band with a rectangular cross section.

Vor dem Einsetzen in das Federhaus ist die Feder 8 frei von Spannungen, und ihr Durchmesser ist größer als der äußere Durchmesser der Federhaustrommel. Zum Einsetzen in das Federhaus muß .,,. daher die Feder 8 stark komprimiert werden. Innerhalb des Federhauses stützt sich daher'die Feder 8 auf der Innenfläche 9 der Federhaustrommel 4 ab. Die beiden Enden der Feder 8 liegen am Boden 3 bzw. am Deckel 6 an und sind dort beispielsweise mittels eines einfachen Hakens befestigt, oder aber die Federenden sind in entsprechende Schlitze des , Bodens bzw. des Deckels eingesteckt bzw. durch diese Schlitze hindurchgeführt.Before being inserted into the barrel, the spring 8 and its diameter are free from tension is larger than the outer diameter of the barrel drum. To be inserted into the barrel . ,,. therefore the spring 8 can be greatly compressed. Inside of the barrel, the spring 8 is therefore supported on the inner surface 9 of the barrel drum 4. The two ends of the spring 8 rest on the base 3 or on the cover 6 and are there, for example attached by means of a simple hook, or the spring ends are in corresponding slots of the, Inserted the bottom or the lid or passed through these slots.

ίο Der Durchmesser der Nabe 2 ist in Abhängigkeit . vom Material der Feder derart gewählt, daß diese Nabe die mögliche Kontraktion der Feder während des Aufziehens begrenzt, um eine bleibende Deformation der Federwindungen infolge eines zu starken Spannens zu verhindern.ίο The diameter of the hub 2 is dependent . chosen from the material of the spring so that this hub the possible contraction of the spring during the winding limited to a permanent deformation of the spring coils as a result of too strong To prevent tension.

Beim Aufziehen wird der Deckel 6 des Federhauses, der beispielsweise über ein nicht dargestelltes Sperrad antreibbar ist, gedreht und nimmt dabei das am Deckel befestigte Ende der Feder 8 mit; dadurch wird die Feder 8 unter gleichzeitiger Verringerung ihres Durchmessers gespannt, wobei der maximal mögliche Spannungszustand dadurch gegeben ist, Saß sich die Feder gegen den Umfang 'der Nabe 2 anlegt.When pulling up, the cover 6 of the barrel, which for example has a not shown Ratchet wheel can be driven, rotated and thereby takes the end of the spring 8 attached to the cover with it; through this the spring 8 is tensioned while reducing its diameter, the maximum possible stress state is given by the spring sitting against the circumference of the hub 2.

Die Schraubenfeder 8 ist zwar in einem verhältnismäßig schmalen Kreisringraum^'des Federhauses untergebracht, jedoch ist sie in ihrer entspannten Lage, in der sie an der Innenwand der Trommel 4 anliegt, noch vergleichsweise stark komprimiert, so daß auch in unmittelbarer Nähe des Entspannungszustandes noch ein starkes Drehmoment auf das Federhaus ausgeübt wird. Tatsächlich nimmt das von der Feder ausgeübte Drehmoment zwischen denThe coil spring 8 is in a relatively narrow annulus space ^ 'of the barrel housed, but it is in its relaxed position in which it is on the inner wall of the drum 4 applied, still relatively strongly compressed, so that also in the immediate vicinity of the relaxation state a strong torque is still exerted on the barrel. In fact, that takes off torque exerted by the spring between the

:, beiden möglichen Endzuständen der Feder während deren Entspannung praktisch nicht ab, so daß die Entspannungskurve (abgegebenes Drehmoment als-Funktion der Entspannung) nahezu eine horizontale Linie ist, die nicht etwa im letzten Bereich der Entspannung dem Drehmoment Null zustrebt, sondern vielmehr einem in unmittelbarer Nähe des Ausgangswertes liegenden Drehmoment.:, during both possible final states of the spring their relaxation practically does not decrease, so that the relaxation curve (torque output as a function relaxation) is almost a horizontal line that is not in the last area of relaxation Tends towards zero torque, but rather one in the immediate vicinity of the initial value lying torque.

■Beim Aufziehen wird die Feder bis in die Nähe ihrer Elastizitätsgrenze gespannt; so daß ein Maximum an potentieller Energie in einem vergleichsweise kleinen Raum speicherbar ist.■ When you pull it up, the spring comes close stretched their elastic limit; so that a maximum of potential energy in a comparatively small space can be stored.

Die Federt arbeitet: _als Zug-' und Kompressionsfeder. Wenn die Breite des Federbandes groß im Verhältnis zum Durchmesser der Schraubenfeder ist, lassen sich am Umfang der Feder bei einer nu? schwachen Deformation sehr große Spannungen erzielen. Die beschriebene Vorrichtung erlaubt es also, einen Federkraftspeicher mit im Vergleich zu bisher bekannten Federhäusern kleinen Abmessungen zu schaffen, mit dem sich jedoch eine wesentlich größereThe spring works: as _a tension and compression spring. If the width of the spring band is large in relation to the diameter of the coil spring, can the circumference of the spring at a nu? weak deformation achieve very high stresses. The device described thus makes it possible to create a spring force accumulator with small dimensions compared to previously known spring barrels, but with which, however, a much larger one

. . potentielle Energie speichern läßt als in Federhäusern üblicher Bauart; außerdem ist die durch die Vorrichtung nach der Erfindung erzielte Ganggenauigkeit nahezu vollkommen. Mit dem Federhaus nach der Erfindung kann man einer Uhr ohne weiteres eine Gangreserve von beispielsweise zwangzig Tagen geben, wobei die Ganggenauigkeit während dieser ganzen Zeitspanne praktisch vollständig gleichmäßig ist. Wenn der Entspannungszustand der Feder innerhalb des Federhauses erreicht ist, bleibt die Uhr schlagartig stehen.. . can store potential energy than in barrels usual design; in addition, the accuracy achieved by the device according to the invention almost perfect. With the barrel according to the invention you can easily get a watch Giving power reserve of, for example, twenty days, with the accuracy during this is practically completely uniform over the entire period. When the state of relaxation of the spring is within the barrel is reached, the clock stops suddenly.

Im betrachteten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Schraubenfeder, die vor dem Einsetzen in das Federhaus komprimiert werden muß und die entsprechend auch beim Aufziehen weiterkompri-In the exemplary embodiment under consideration, it is a helical spring which, before insertion must be compressed into the barrel and the corresponding further compression when winding

miert wird. Die Drehmomentabgabe dieser Feder erfolgt also während ihrer Ausdehnung. Andererseits ist es natürlich auch möglich, mit einer entsprechend vorkomprimierten Feder zu arbeiten, die vor dem Einsetzen in das Federhaus entsprechend gedehnt werden muß und die auch während des Aufziehens weiter gedehnt wird. In diesem Falle entspricht die in F i g. 1 dargestellte Lage der Feder, in welcher sie an der Innenwand der Trommel 4 anliegt, dem aufgezogenen Zustand, während der Entspannungszustand durch die Anlage der Feder auf dem Umfang der Nabe 2 gegeben ist. Eine derartige Feder gibt das Drehmoment während ihrer Komprimierung ab.is mated. The torque output of this spring takes place that is, during its expansion. On the other hand, it is of course also possible with a corresponding pre-compressed spring to work, which is appropriately stretched before being inserted into the barrel must be and which is further stretched during the winding up. In this case, the in Fig. 1 position of the spring in which it rests against the inner wall of the drum 4, the drawn-up state, while the relaxed state through the application of the spring on the circumference the hub 2 is given. Such a spring gives the torque during its compression away.

Es ist klar, daß sich die Windungszahl der Feder und damit die Federhöhe in Abhängigkeit vom Spannungszustand bzw. vom Durchmesser der Feder ändert. Wenn die Feder innerhalb des Federhauses ihren einen Endzustand erreicht hat, in welchem sie sich auf der Außenwand der Nabe 2 abstützt, ist ihre Höhe am größten. Daher muß die zur Verfügung stehende Höhe des Kreisringraumes, in welchem die Feder untergebracht ist, dieser maximalen Höhe an- gepaßt sehl· Das bedeutet, daß mit größer werdendem Federdurchmesser, also abnehmender Federhöhe, die einzelnen Federwindungen infolge der starken, im Federmaterial auftretenden Torsionskräfte eine mehr oder weniger schräge Lage in bezug auf die Achse des Federhauses einnehmen.It is clear that the number of turns of the spring and thus the spring height depends on the state of tension or the diameter of the spring changes. When the spring has reached its one end state within the barrel, in which it is supported on the outer wall of the hub 2, its height is greatest. Therefore it must be available The standing height of the annulus in which the spring is accommodated is adapted to this maximum height sehl · This means that with increasing spring diameter, i.e. decreasing spring height, the individual spring coils due to the strong torsional forces occurring in the spring material one more or assume a less inclined position with respect to the axis of the barrel.

Das im folgenden beschriebene zweite Ausführungsbeispiel eines Federhauses ist derart ausgebildet, daß eine mögliche Schräglage der Federwindungen infolge der veränderlichen Federhöhe vermieden wird.The second embodiment of a barrel described below is designed in such a way that that a possible inclined position of the spring coils due to the variable spring height is avoided.

Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in F i g. 2 dargestellt ist, weist das Federhaus wiederum einen Federkern 11, der mit einem Vierkant 12 zum Aufsetzen eines Sperrades versehen ist, und einen fest mit dem Federkern verbundenen Boden 13 auf, an welchem das eine Ende einer Schraubenfeder 14 befestigt ist. Das andere Ende dieser Schraubenfeder 14 ist an einem Deckel 15 befestigt, der einen äußeren Zahnkranz 16 zum Antrieb des ersten Rades des Uhrenräderwerks trägt. Die Trommel 19 bildet ein Teil mit dem Deckel 15, während die Nabe 18, die in diesem Falle von einer zylindrischen Wand gebildet wird, ein Teil mit dem Boden 13 bildet. Die Schraubenfeder 14 ist in den Kreisringraum 17 eingesetzt,, dessen Innenseite von der äußeren Wand der Nabe 18 und dessen Außenseite von der Innenwand der Trommel 19 begrenzt wird. Ober- und Unterseite dieses Kreisringraumes 17 werden vom Deckel 15 bzw. vom Boden 13 begrenzt.According to the second embodiment shown in FIG. 2 is shown, the barrel has in turn a spring core 11, which is provided with a square 12 for placing a ratchet wheel, and one fixed with the spring core connected to the bottom 13, to which one end of a helical spring 14 is attached is. The other end of this coil spring 14 is attached to a cover 15, the one outer Ring gear 16 for driving the first wheel of the watch wheel train. The drum 19 forms a Part with the cover 15, while the hub 18, which in this case is formed by a cylindrical wall forms a part with the bottom 13. The helical spring 14 is inserted into the annular space 17, its inside from the outer wall of the hub 18 and its outside from the inner wall of the Drum 19 is limited. The top and bottom of this annular space 17 are covered by the cover 15 or limited by the floor 13.

In F i g. 2 ist die Feder 14 in ihrem Entspannungszustand dargestellt. Wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels muß also die Feder 14, die zunächst einen größeren Durchmesser als den des Kreisringraumes 17 hat, vor dem Einsetzen in das Federhaus entsprechend komprimiert werden. In dem in F i g. 2 dargestellten Entspannungszustand der Feder innerhalb des Federhauses nimmt die Feder 14, bei dicht aufeinanderliegenden Windungen, die gesamte zur Verfügung stehende Höhe des Kreisringraumes 17 ein; folglich ist es nicht ohne weiteres möglich, die Feder nunmehr unter Verringerung ihres Durchmessers zu spannen, da dann natürlich ihre Höhe entsprechend der zunehmenden Windungszahl größer als die Höhe des Kreisringraumes 17 wird.In Fig. 2 shows the spring 14 in its relaxed state. As in the case of the first embodiment so the spring 14, which initially has a larger diameter than that of the annular space 17 has to be compressed accordingly before being inserted into the barrel. In the one shown in FIG. 2 illustrated relaxation state of the spring within the barrel takes the spring 14, at tight turns lying on top of one another, the total available height of the annular space 17 one; consequently, it is not easily possible now to reduce the diameter of the spring to be tensioned, because then of course their height increases according to the increasing number of turns than the height of the annular space 17 is.

Um nun die Höhe dieses Raumes 17 entsprechend der vom Spannungszustand der Feder abhängigen Höhe der Schraubenfeder 14 veränderbar zu machen, ist der Deckel 15 mit einem hohlen Kern 10 versehen, der ein Innengewinde aufweist; andererseits weist der Boden 13 einen entsprechenden Gewindekern 111 auf, auf den der Deckel 15 mit seinem Innengewinde aufgeschraubt ist. Die Ganghöhe des Gewindes entspricht gerade der Höhenänderung, welche die FederTo now the height of this space 17 depending on the state of tension of the spring To make the height of the helical spring 14 changeable, the cover 15 is provided with a hollow core 10, which has an internal thread; on the other hand, the base 13 has a corresponding thread core 111 on, on which the cover 15 is screwed with its internal thread. The pitch of the thread corresponds to just the change in height caused by the spring

14 beim Spannen bzw. beim Entspannen während einer vollen Umdrehung von 360° erfährt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die zur Verfugung stehende Höhe des Kreisringraumes 17 in allen möglichen Spannungszuständen der Feder der Höhe dieser Feder entspricht, so daß die Windungen der Feder 14 stets in praktisch horizontaler Lage dicht aufeinander liegenbleiben und sich, was sehr wichtig ist, immer nur horizontal verschieben.14 experiences when tensioning or relaxing during a full rotation of 360 °. To this Way is achieved that the available height of the annular space 17 in all possible Stress states of the spring corresponds to the height of this spring, so that the turns of the spring 14 always stay close to each other in a practically horizontal position and, what is very important, always just move horizontally.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt hinsichtlich der Ausbildung der Federhausteile mannigfache Varianten zu. So kann die Feder derart .yor-C komprimiert sein, daß sie sich während der Abgabe des Drehmomentes entspannt. Auch können die Funktionen von Schrauben- und Muttergewinde zwischen Boden- und Deckelteil des 'Federhauses vertauscht sein.The invention is not limited to the illustrated embodiments limited, but leaves manifold in terms of the training of the barrel parts Variants too. So the nib can be .yor-C be compressed so that it relaxes during the delivery of the torque. They can also Functions of screw and nut threads between the base and cover part of the barrel swapped being.

Auch ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Trommel ein Teil mit dem Deckel 15 oder die NabeIt is also not absolutely necessary that the drum is part of the cover 15 or the hub

15 ein Teil mit dem Boden 13 bildet, sondern die Zuordnung der Teile kann auch vertauscht sein. Ferner ist es auch möglich, daß die Trommel und die Nabe gleichzeitig ein Teil entweder mit dem Boden oder mit dem Deckel des Federhauses bilden.15 forms a part with the bottom 13, but the assignment the parts can also be interchanged. It is also possible that the drum and the hub at the same time form a part with either the bottom or the lid of the barrel.

Claims

Patent claims:

1. Spring energy storage, especially for clockworks, with a helically wound

, Spring housed inside a barrel is characterized by that the possible relaxation of the spring (8, 14) by an inner side wall (4 or 2; 19 "or 18) of the barrel, on which the spring is attached when a certain relaxation state is reached is supported, is limited to a value such that in this state of relaxation potential energy * still stored in the spring is insignificant from the maximum potential Differentiates the energy of the spring in the fully tensioned state.

2. Spring energy accumulator according to claim 1, characterized in that the height of the Coil spring (14) receiving inner space (17) of the barrel with the state of tension dependent height of the spring is variable.

3. Spring energy accumulator according to claim 1, characterized in that the spring in its the state corresponding to the relaxed state in the barrel is strongly compressed.

4. Spring energy accumulator according to claim 1, characterized in that the spring in its the state corresponding to the relaxed state in the barrel is stretched.

5. Spring energy accumulator according to claims 1 and 3, characterized in that the spring barrel one of the helical spring (8; 14) reversed

given hub (2; 18), the diameter of which is dimensioned such that the possible contraction of the spring to a value below the elastic limit of the spring material is limited, so that permanent deformation of the spring coils is excluded.

6. Spring energy accumulator according to claims 1 and 4, characterized in that the spring barrel an outer drum wall (4; 19) which surrounds the spring (8; 14) and its inner diameter is dimensioned such that the possible elongation of the spring during tensioning to a value below the elastic limit of the Spring material is limited, so that permanent deformation of the spring coils is excluded is.

7. Spring energy accumulator according to claims 1 and 2, characterized in that one of the two relatively movable barrel parts (cover 6 or 15 or bottom 3 or 13), to which one or the other spring part is attached, a for Barrel axis has coaxial thread (111) on which the other barrel part is screwed with a corresponding thread, and that the pitch of this thread is equal to the change in height that the spring experiences during tensioning or relaxing with a full rotation of 360 °.

8. Spring force accumulator according to claim 7, characterized in that the with the elevator mechanism cooperating part (bottom 13) of the barrel carries a threaded pin while the nut thread on the barrel part that works together with the clock gear train (cover 15) is arranged.

9. Spring energy accumulator according to claim 7, characterized in that the with the clock wheel train cooperating barrel part carries a threaded pin, while the other, cooperating with the winding gear train Barrel part has the nut thread.

10. Spring energy accumulator according to claims 5 and 8, characterized in that the threaded parts are surrounded by a cylindrical wall which forms the aforementioned hub (18).

11. Spring force accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that ' that the barrel drum (4; - 19) is a cylindrical wall which is part of the barrel toothing (5; 16) forms ^ * - which works together with the first wheel of the clock train.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings