DE1523850C3 - Uhren-Ankerhemmung - Google Patents

Description

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Anzahl der Gangradzähne

X (Anzahl der durch die Hebesteine überspannten Zähne)

ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ankerhemmung für zeithaltende Geräte mit einem angetriebenen Gangrad, dessen Kolbenzähne je eine Hebefläche und je eine Zugfläche aufweisen, und ferner mit einer schwingenden Unruh, die mit einem schwingenden Anker zusammenwirkt, der ein Paar von D-förmigen Hebesteinen hat, die je eine teilzylindrische Bogenfläche und je eine sehnenartige Impulsfläche haben und deren Impulsflächen unter einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet sind.

Die Ankerhemmung bei zeithaltigen Geräten steuert die Freigabe der Energie von einer Energiequelle, beispielsweise einer Zugfeder, in der Art, daß die abgegebene Energie oder Leistung in einer fortlaufenden und regulierten Reihe von periodischen Impulsen besteht. Die Genauigkeit und der Wirkungsgrad der Ankerbewegung sind wichtig, um die Güte einer Uhr zu bestimmen.

In praktisch allen Taschen- und Armbanduhren wird gegenwärtig eine Ankerhemmung verwendet. Diese allgemein verwendete Ankerhemmung weist ein gezahntes Gangrad auf, das über eine Anzahl von Rädern Energie von einer Zugfeder oder einer anderen Energiequelle erhält. Ferner ist ein Anker vorgesehen, der um eine Achse zwischen seinen Enden schwenkbar angeordnet ist, wobei diese Achse außerhalb des Umfangs des Gangrades ist. Ferner hat der Anker an dem einen Ende eine Ankergabel und am anderen Ende ein Paar von in Form eines T angeordneten Armen, die jeweils einen Hebestein tragen. Diese sind in einem Abstand voneinander angeordnet, der dem Abstand zwischen den Zähnen des Gangrades gemäß einer allgemein benutzten Formel entspricht. Ferner ist eine Unruh vorgesehen, die auf einer Unruhwelle angeordnet ist und die eine Hebelscheibe mit einer Ellipse trägt. Die Unruh ist mittig auf der Unruhwelle angeordnet, und mit der letzteren ist eine Spiralfeder verbunden.

Eine Ankerhemmung dieser Art erfordert eine Begrenzung der Schwingung des Ankers, beispielsweise mittels Anschlagstiften, wobei ein Stift an jeder Seite des Ankers angeordnet ist, oder, was jedoch selten gebraucht wird, eine Anschlagfläche an den einzelnen Zähnen des Gangrades, auf die^ der Hebestein auftrifft, wenn er die Grenze seiner^Bewegung in Richtung auf die Mitte des Gangrades zu erreicht. Ein weiteres Erfordernis besteht in der Regel in einem positiven Zug des Ankerarmes dem Mittelpunkt des Gangrades zu, und zwar durch die Kurvenwirkung der einzelnen Zähne des Gangrades und der jeweiligen Hebesteine, um so sicherzustellen, daß ein Hebestein jeweils in Hemmstellung verbleibt, bis er durch die Ellipse wegbewegt wird, wodurch dann der Anker wieder schwenkt. Diese Wirkung kann durch eine Kurvenfläche entweder am Zahn oder am Hebestein erreicht werden. Wirtschaftliche Erwägungen erfordern eine gleichmäßige Lage und eine Austauschbarkeit der Hebesteine. Ein Weg, um dies bei Ankern mit sogenannten Palettenstiften zu erreichen, besteht darin, daß ein Hemmstift in der Form eines großen D verwendet wird.

Bisher waren große Sorgfalt und ein hoher Kostenaufwand erforderlich, um zu gewährleisten, daß die oben beschriebenen Teile die richtige Beziehung und Lage zueinander haben^um so einen genauen Gang zu erreichen. Ein Umstand, der einen genauen Gang verhindern kann, ist die große Veränderlichkeiten der Intensität des Zuges eines Zahnes auf einen Hebestein von dem Punkt aus, wo die beiden sich treffen, bis zu dem Punkt, an dem nun dieser Zug vervollständigt ist. Dieser Zug wird auf der Stirnfläche des Hebesteines oder des Zahnes erzeugt, je nachdem, wo die Kurvenfläche angebracht ist. Der Zug wird durch einen Winkel, den Zugwinkel, bestimmt, der von der Drucknormalen abweicht.

Es ist aus diesem Grund bekannt, die Ruhefläche der D-förmigen Palettenstifte kreisbogenförmig oder sonstwie gekrümmt, im Sinn eines beim Übergang von der Ruhe- zur Antriebsfläche möglichst gleichbleibenden Zugwinkels, auszubilden. Dabei gleiten speziell geformte Ruheflächen der Hebesteine an der Zahnferse des entsprechenden Kolbenzahnes entlang. Bei der Konstruktion einer gemäß dieser bekannten Lehre aufgebauten Ankerhemmung zeigt es sich jedoch, daß weder eine einfache kreisförmige noch eine ellipsenförmige Ruhefläche der jeweiligen Palettenstifte einen annähernd konstanten Zugwinkel er-

möglicht, daß hierzu vielmehr Ruheflächen von komplizierter Form erforderlich sind, wobei sich die Formen eingangs- und ausgangsseitig zusätzlich unterscheiden. Der Realisierung einer Ankerhemmung mit einem annähernd konstantbleibenden und eingangs- wie ausgangsseitig annähernd gleichen Ruhewinkel auf Grund entsprechend ausgebildeter Ruheflächen an den Palettenstiften stehen somit solche Schwierigkeiten sowohl fertigungsmäßig als auch montagemäßig entgegen, daß eine wirtschaftliche Herstellung von derartigen Ankern nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen genauen Gang und einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, ohne daß die Sorgfalt und die Kosten, um eine richtige Größe, Abmessung und relative Stellung der Teile zu erreichen, erhöht werden. Bei einer Ankerhemmung der eingangs aufgeführten Art wird dies gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Winkel der beiden Impulsflächen und der Übergang von den zugehörigen teilzylindrischen Bogenflächen zu den Impulsflächen derart ist, daß durch den Ablauf der Hebesteine während des Zuges die Bewegungsrichtung der Hebesteine allein durch die Größe des Zugwinkels des betreffenden Kolbenzahnes bestimmt ist, daß die Verriegelung des betreffenden Hebesteines an der zugehörigen Zugfläche erfolgt und daß der Winkelabstand der Hebesteine von der Außenseite des Eingangshebesteines bis zur Innenseite des Ausgangshebesteines zur Mitte des Gangrades absichtlich 5 Minuten bis 2° größer als der nach der Formel

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Anzahl der Gangradzähne

X (Anzahl der durch die Hebesteine überspannten Zähne)

Hierdurch wird erreicht, daß die Mittelwerte der Zugmomente an der Eingangsseite und an der Ausgangsseite im wesentlichen gleich sind. Damit ist die Einwirkung auf die Unruh im v/esentlichen symmetrisch, was grundsätzlich bei allen Uhren und Ankerhemmungen angestrebt wird. Die vorerwähnten Maßnahmen, um dies zu erreichen, bieten deswegen in der Fertigung keine Schwierigkeiten, weil an den Hebesteinen keine komplizierten Kurven auftreten und der Winkelabstand einfach und genau durchzuführen ist.

Erwähnt sei noch der besondere Vorteil, daß die Übergangsfläche der Hebesteine an der Ruhefläche eines Kolbenzahnes nunmehr linienförmig entlanggleiten können.

Günstig ist es ferner, daß bei der Verriegelung zwisehen der Zugfläche und der nach außen gewölbten Anschlagfläche des Kolbenzahnes nur eine linienförmige Berührung stattfindet. Dadurch wird ein Kleben bei verdicktem Schmiermittel verhindert und die Güte der Hemmung erhöht.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung einer üblichen Ankerhemmung mit rechtwinkeligen Hebesteinen, um die in der Beschreibung benutzten Ausdrücke zu erklären und die Art der Erfindung besser zu verdeutlichen,

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Ankerhemmung gemäß der Erfindung,

F i g. 3 eine schematische Darstellung der Einzelheiten der Gangverhältnisse gemäß der Erfindung,

F i g. 4 bis 8 schematische Darstellungen der Beziehung der Hebesteine zu den Zähnen im Verlauf der Bewegung des Ankers.

Bei der bekannten Ausführungsform nach F i g. 1 wird das Gangrad 1 an einer freien Drehung durch die Wirkung eines im wesentlichen T-förmigen Ankers 2 gehindert, der um eine Achse 3 schwenkbar ist. Die Hebesteine 4 (Eingang) und S (Ausgang) sind bei dieser Art der Ankerhemmung von rechteckiger Form. Der Anker 2 hat an seinem oberen Ende eine Ankergabel 6, die ein linkes Gabelstück 7 mit einem Horn 7 α und ein rechtes Gabelstück 8 mit einem Horn 8 α aufweist. Der zwischen den beiden Gabelteilen vorhandene freie Raum isi^einer senkrecht stehenden Ellipse 9 angepaßt, die an der Hebelscheibe 10 oder einer nicht dargestellten großen Unruh befestigt ist. Eine Sicherheitsrolle 11 ist unterhalb der Unruh angeordnet und schwingt mit der Unruhwelle 12, um so zu verhindern, daß der Anker außer Eingriff mit dem Gangrad kommt. Der ausgenommene halbmondförmige Teil 11a der Sicherheitsrolle 11 gestattet nur ein Vorbeigehen der Hebelscheibe, wenn der Anker nicht gesperrt ist, und läßt die Hebelscheibe sich ihrer Steuerstellung nähern. Auf entgegengesetzten Seiten des Ankers 2 angeordnete Begrenzungsstifte 23 und 23 α begrenzen die Schwingung des Ankers.

Der Ausgangshebestein 5 ist in seiner verriegelten oder Hemmstellung gezeigt. Das Gangrad wird am Drehen in seiner normalen Drehrichtung im Uhrzeigersinn durch die Fläche 13 des Hebesteines 5, die gegen die Ferse 14 des Gangradzahnes 15 anliegt, ge- _ hindert. Der Gangradzahn ist bei 39 hinterschriitten. In dieser Lage wird der Hebestein S durch die Bewegung des Gangradzahnes der Mitte des Gangrades zu gezogen. Die Fläche des Hebesteines (in diesem Fall die linke), die in Berührung mit dem Gangradzahn kommt und die bestimmt, welchen Anteil der Bewegung die Zugwirkung hat, wird im folgenden als Zugfläche bezeichnet. Die Ruhefläche ist derjenige Teil des Hebesteines oder Gangradzahnes, der das Gangrad am Drehen hindert.

F i g. 2 und 3 zeigen mit den gleichen Bezugszeichen für gleiche Teile eine verbesserte Ankerhemmung gemäß der Erfindung, bei der das Gangrad 1 eine besonders ausgebildete Kurvenfläche (Federkurve) 21 aufweist, die im folgenden als Anschlagfläche bezeichnet wird und die die Größe der Schwingung des Ankers 2 begrenzt und steuert. Hierdurch wird ein Rückprall verhindert, der durch den auf die Begrenzungsstifte auftreffenden Anker verursacht wird. Bei der Ankerhemmung gemäß der Erfindung. hat die Anschlagfläche neben ihrer Ecke 22 ein Kurvenstück Sl mit einem nach außen gewölbten Radius. Dieser nach außen gewölbte Radius, der mit der Abrundung 28 des Hebesteines 27 zusammenwirkt, gewährleistet, daß nur ein Linien- und kein Flächen-

kontakt zwischen dem Hebestein und der Anschlagfläche vorhanden ist und ferner, daß die Anschlagfläche und die Oberfläche des Hebesteines rasch außer Berührung kommen. Die Herabsetzung der Berührungsfläche vermeidet die Möglichkeit des Klebens zwischen dem Hebestein und dem Gangrad, die infolge einer Verdickung des Schmieröls eintritt. Das Kurvenstück 51 gewährleistet ferner, daß ein Ölreservoir von dem richtigen Umfang und der richtigen Form an der Ecke 22 vorhanden ist. Wenn das Ölreservoir nicht die richtige Größe und Form aufweist, so verläßt das Öl entweder dieses Reservoir ohne weiteres oder trocknet ein und wird klebrig. Mit 14 ist die Zahnferse und mit 24 die Hebefläche der Kolbenzähne bezeichnet. Das Gangrad 1 hat vorzugsweise fünfzehn Kolbenzähne 25. Die Hebesteine 26 und 27 sind miteinander gleich und haben die Form der üblicherweise verwendeten D-förmigen Hebesteine. Abweichend von der üblichen Praxis ist jedoch eine Abrundung vorgesehen zwischen dem kreisförmigen Teil des D und der flachen Impulsfläche 40. Die Verwendung solcher abgerundeter Ecken ergibt keinen Verlust an Impulskraft, wie allgemein angenommen wird, weil die Zahnferse selten, wenn überhaupt, den Hebestein an der Ecke desselben mit großer Kraft berührt. Die abgerundete Ecke wischt nun das öl nicht von der Zahnfläche ab, wie dies häufig bei Hebesteinen mit scharfen Ecken eintritt. Außerdem wird hierdurch die Abnutzung an der Zugfläche des Kolbenzahnes vermindert.

Die D-förmigen Hebesteine sind auf dem Anker so angeordnet, daß die Abrundung 28 des Hebesteines an der Ruhefläche des Kolbenzahnes entlanggleitet, wenn die einzelnen Hebesteine in ihre Hemm- und Zugstellungen gelangen. Die Länge der Zugbewegung und die Länge der Zugfläche wird zwischen den Linien 35, 35 a gemessen, und zwar vom Schwenkpunkt 3 des Ankers 2 aus (s. F i g. 3). Die Kurvenfläche, die den Zug steuert, d. h. die Zugfläche, ist nun auf dem Kolbenzahn und nicht mehr auf dem Hebestein. Die quantitative Wirkung der Zugfläche zur Steuerung der Zugwirkung, d. h. der ZugwinkeJ des Kolbenzahnes, wird dabei dadurch gemessen, daß eine Linie 30 von der Mitte 29 des Gangrades zur Zahnferse 14 des Kolbenzahnes und eine weitere Linie 31 von der Zahnferse 14 entlang der Zahnfläche gezogen wird. Der so entstehende Winkel ist der sogenannte Zugwinkel 32. Es wurde festgestellt, daß ein optimales Arbeiten eintritt, wenn der Zugwinkel zwischen 10 und 16° ist.

Der Winkel, der die Bewegungsrichtung des Hebesteines in bezug auf die Zugfläche des Kolbenzahnes bestimmt, ist wie schon erwähnt, ein wichtiger Faktor für die Symmetrie der Bewegung und daher für die Genauigkeit. Kann die Veränderlichkeit dieses Winkels herabgesetzt werden, so bedeutet dies eine minimale Veränderlichkeit in der Bewegung des Ankers. Der Winkel kann, wie in dem folgenden Beispiel gemäß F i g. 3 dargelegt, bestimmt werden. Wenn sich der Eingangshebestein 26 in seinem äußersten Kontaktpunkt 48 mit der Zahnferse 14 befindet, so wird dieser Winkel durch Einzeichnen einer Linie 48 α vom Schwenkpunkt des Ankers 3 zu Punkt 48 bestimmt. Anschließend wird eine Linie 36 senkrecht zur Linie 48 α am Berührungspunkt gezogen. Eine weitere Linie 37 wird dann vom Berührungspunkt 48 entlang der Zugfläche des Kolbenzahnes eingezeichnet. Der betreffende Winkel ist nun der Winkel zwischen der Linie 36 und 37, d. h. der Winkel 45. In dem Beispiel des Hebesteines 26 ist dieser am äußersten Berührungspunkt 10° 45 Minuten. In der gleichen Weise wird der betreffende Winkel 45 α für den Eingangshebestein an seiner innersten Stellung 49 mit 14° gemessen, wobei Linie 36 α der Linie 36 und Linie 37 α der Linie 37 entspricht. Da die Zugfläche des Kolbenzahnes gerade ist, verändert sich

ίο der Zugwinkel des Zahnes nur um einen Betrag, der im wesentlichen gleich der Differenz zwischen den Winkeln 45 α und 45 ist.

Für den Ausgangshebestein 27 an seinem äußersten Berührungspunkt wird der Winkel in der gleichen Weise auf 13° 20 Minuten (Winkel 46) bestimmt, und für einen Ausgangshebestein an seiner innersten Stellung ist er 10° 55 Minuten (Winkel 46 α). Der Durchschnitt oder das Mittel der Extremwerte für den Eingangshebestein, nämlich 12° 22 Minuten, und das Mittel für die Extremwerte des Ausgangshebesteines, nämlich 12° und 7 Minuten, sind im wesentlichen gleich, wodurch sich eine im wesentlichen symmetrische Bewegung ergibt..

Der Fallwinkel ist gleich für die beiden Hebesteine.

Dieser eingangs- und ausgangsseitig gleiche Fallwinkel stellt ebenfalls eine Abweichung von der üblichen Praxis dar. Er wird in der Ankerhemmung durch eine besondere Abstandhalterung der Hebesteine voneinander auf dem Anker erreicht. In der üblichen Praxis besteht die allgemein anerkannte Formel darin, daß die Hebesteine 2¹U Zähne überspannen sollen. Um nun 2Va Zähne zu überspannen, müssen sie 60° voneinander entfernt sein. Die Ankerhemmung gemäß der Erfindung besitzt abweichend davon im Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 einen Öffnungswinkel von 60° und 24 Minuten zwischen den Linien 33 und 34, d. h. gemessen an der linken Kante des eingangsseitigen Hebesteines bis zur linken Kante des ausgangsseitigen Hebesteines.

In dem Augenblick, wenn die einzelnen Hebesteine ihre Hemmfläche verlassen und gerade beginnen, über die Antriebsfläche zu gleiten, beträgt der Winkel 30° und 12 Minuten relativ zu der Linie durch^die Mitte 29 des Gangrades und den Ankerschwenkpunkt 3. Der Vorteil eines gleichen Fallwinkels besteht darin, daß die Herstellungstoleranzen der Teile nicht so genau zu s,ein brauchen wie im Fall eines ungleichen Fallwinkels. „

Die Ankerhemmung gemäß der Erfindung ergibt eine Hemmung mit gleicharmiger Ruhe, da die Abrundungen 28 und 38 der Hebesteine jeweils den gleichen Abstand vom Ankerschwenkpunkt 3 haben. Der Impuls wird bei Palettenankern üblicher Weise zwischen der Hebefläche 24 des Kolbenzahnes und der Impulsfläche 40, dem unteren Teil des Hebesteines, aufgeteilt.

Bei der Betätigung gemäß den F i g. 4 bis 8 beginnt der Eingangshebestein 26 seinen ■ Abstieg (F i g. 4), kommt dann in Berührung mit der Ferse 14 des Kolbenzahnes (F i g. 5), wird dann nach unten in die Ecke 22 und in die Hemmstellung durch die Zugfläche des Kolbenzahnes (F i g. 6) gezogen. Dann wird er von seiner Hemmstellung durch die Rückschwingung des Ankers (F i g. 7) angehoben. In F i g. 8 gibt die Ferse 14 einen Impuls an die Impulsfläche des Hebesteines 27. Wie in den üblichen Kolbenzahnlücken sind die Hebefläche des Kolbenzahnes und die Impulsfläche des Hebesteines unter einem

Winkel zueinander angeordnet, um die Reibung herabzusetzen.

Es sei darauf hingewiesen, daß Hebesteine der erfindungsgemäßen Ankerhemmung gleiche Sperrung, einen gleichen Fallwinkel und einen in bestimmten

Grenzen gleichen Zugwinkel zwischen der Bewegungsrichtung der Hebesteine und der Zahnflächen aufweisen, wodurch sich eine im wesentlichen symmetrische Bewegung und ein genauer Gang ergeben.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

609625/350

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ankerhemmung für zeithaltende Geräte mit einem angetriebenen Gangrad, dessen Kolbenzähne je eine Hebefläche und je eine Zugfläche aufweisen, und ferner mit einer schwingenden Unruh, die mit einem schwingenden Anker zusammenwirkt, der ein Paar von D-förmigen Hebesteinen hat, die je eine teilzylindrische Bogenfläche und je eine sehnenartige Impulsfläche haben und deren Impulsflächen unter einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der beiden Impulsflächen und der Übergang von den zugehörigen teilzylindrischen Bogenflachen zu den Impulsflächen derart ist, daß durch den Ablauf der Hebesteine während des Zuges die Bewegungsrichtung der Hebesteine allein durch die Größe des Zugwinkels des betreffenden Kolbenzahnes bestimmt ist, daß die Verriegelung des betreffenden Hebesteines an der zugehörigen Zugfläche erfolgt und daß der Winkelabstand der Hebesteine von der Außenseite des Eingangshebesteines bis zur Innenseite des Ausgangshebesteines zur Mitte des Gangrades absichtlich 5 Minuten bis 2° größer als der nach der Formel