DE1673618B2 - Uhrwerk mit federantrieb - Google Patents

Description

Es ist bislang noch kein Uhrwerk für eine Arm-

banduhr bekanntgeworden, deren Lager für das

55 Großbodenrad ausreichend fest und widerstandsfähig ist, wenn der erste Antrieb der Übersetzung ein Großbodenrad ist, dessen Welle das Minutenrohr trägt, wobei in einem Federgehäuse üblicher Bauart

Die Erfindung bezieht sich auf ein Uhrwerk mit eine Antriebsfeder zur Betätigung des Räderwerkes Federantrieb, bestehend aus einem Oszillator mit 60 und Sicherung einer ausreichenden Gangreserve anUnruh und Spiralfeder, der mit einer Frequenz geordnet ist. Dies gilt auch dann, wenn darauf vervon über 30 000 Halbschwingungen/Stunde schwingt. ziehtet wird, das Uhrwerk mit einer Automatik, be-Es sind bereits Uhrwerke bekannt, die mit zwei stehend aus einer koaxial an dem Großbodenrad Federgehäusen versehen sind, von denen jedes eine angeordneten Schwungmasse, auszustatten.
Feder enthält. Hierbei treibt das eine Federgehäuse 65 Aufgabe der Erfindung ist, ein Uhirwerk der eindas Räderwerk, und das andere Federgehäuse be- gangs genannten Art zu schaffen, das die genannten tätigt beispielsweise das Läutwerk des Weckers. Es Nachteile nicht aufweist und bei Verwendung zweier wurde auch schon vorgeschlagen, die Kraft beider in Federgehäuse und einer schnell schwingenden Unruh

hohe Lagerbelastungen, insbesondere der Lager des Großbodenrades, zu vermeiden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einem derartigen Uhrwerk erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei Federgehäusen, in denen je eine Antriebsfeder angeordnet ist und deren Verzahnungen im Eingreiff mit demselben Antrieb stehen, der den ersten Antrieb eines Übersetzungsgetriebes für den Oszillator bildet, jedoch derart der genannte Antrieb des Übersetzungsgetriebes das Großbodenrad ist

Da die Belastungen auf den Lagern des ersten Antriebes viel geringer sind, wenn das Antriebsdrehmoment anstatt durch ein einziges Federgehäuse durch zwei mit dem Zahnrad dieses Antriebes kam- mende Federgehäuse hervorgerufen wird, ist es möglich, ein Uhrwerk annehmbarer Größe zu schaffen, bei dem alle Bauteile zweckentsprechend und günstig dimensioniert sind.

An Hand der Zeichnungen, in denen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Uhrwerkes dargestellt ist. soll die Erfindung näher erläutert werden.

F i g. 1 ist eine Draufsicht auf ein Uhrwerk, von der bestimmte Brücken und ein Teil der Antriebe des Räderwerkes entfernt sind;

F i g. 2 ist eine der F i g. 1 ähnliche Ansicht, bei i!.T nur die Brücke der Automatik entfernt ist;

F i g. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie ΙΙΙ-ΠΙ in ¹ 'g·¹;

Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 ist ein Schnitt entlang dei T.inie V-V in Fig. 2:

F i g. j ist eine Skizze, die das Kräftespiel auf den ; mern der in F i g. 2 dargestellten Antriebe zeigt, und F i g. 7 ist eine der in F i g. 6 ähnliche Skizze eines nueren Antriebes.

Die Hauptmerkmale des in den Zeichnungen dargestellten Werkes einer Armbanduhr sind aus den !ig. 1 und 3 zu ersehen. Es sind dies die runde Platte 1, die Brücke des Räderwerkes 2, der Unruh- \!olvn 3, die Federgehäusebrücke 4, welche zwei Federgehäuse 5 und 6 in Lage hält, ein Minutenrad 7 für den Minutenzeiger, ein Zwischentrieb 8 und ein Antrieb 9 für den Sekundenzeiger, ein Ankerrad 10 '.:!id eine Unruh 11. Der Anker 12 ist einerseits in tier Werkplatte 1 und andererseits in einer A"kerbrücke 13 gelagert, die an der Werkplatte befestigt ist und sich unter der Unruh 11 erstreckt. Das obere Lager 14 (F i g. 3) des Minutenrades 7 ist ebenfalls in einer Zwischenbrücke 15 befestigt, die sich zwischen den Trommeln der Federgehäuse 5 und 6 erstreckt und oberhalb deren Verzahnung vorbeigeht. Die Verzahnungen der Trommeln der Federgehäuse kämmen beide mit dem Trieb des Minutenrades 7 des Minutenzeigers und treiben ihn mit einer Geschwindigkeit von einem Umlauf pro Stunde an. Die Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Großbodenrad oder Minutenrad 7 und dem Kleinbodenrad oder Zwischentrieb 8 sowie zwischen dem Kleinbodenrad 8 und dem Sekundenrad 9 sind normal. Dagegen beträgt das Verhältnis zwischen dem Antrieb 9 des Sekundenzeigers und dem des Ankerradtriebs 10 100:7. Andererseits weist das Ankerrad an seinem Umfang 21 Zähne auf, die so ausgebildet sind, daß dann, wenn sich das Räderwerk mit üblicher Geschwindigkeit dreht, die Frequenzen der Schwingungen der Unruh 11 36 000 Halbschwingungen/Stunde beträgt.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, besteht das Minulenrad 7 in bekannter Weise aus einer Hohlwelle 16, durch die die Sekundenwelle 17 hindurchgeht und an dem das Minutenrohr 18 angeordnet ist. Letzteres ist in bekannter Weise in einer Ausnehmung 19 der Platte eingesetzt. Es kämmt mit dem Wechselrad 20, das auf einem an der Platte befestigten Zapfen 21 dreht und das koaxial zum Minutenrohr 18 angeordnete Stundenrad 22 mitnimmt. Der Sekundenantrieb 9 dreht in einem in der Brücke 15 befestigten Lager 23 und in einem in der Brücke 2 befestigten oberen Lager 24.

Um den Selbstaufzug der in den Federgehäusen 5 und 6 'mtergebrachten Antriebsfedern zu sichern, weist das erfindungsgemäße Uhrwerk einen Mechanismus auf, der in den Fig. 2 und 4 dargestellt ist. Er besteht aus einer Schwungmasse 25, die kraftschlüssig mit einer Welle 26 verbunden ist. Diese Welle dreht sich einerseits in einem in der Brü ke 2 befestigten Lager 27 und andererseits in einer Öffnung 28 in der Brücke 29. Diese Brücke 29 bildet die Brücke dt r Automatik und ist auf der Brücke 2 befestigt. Die Welle 26 ist kraftschlüssig mit einem Zahnrad 30 verbunden, das koaxial zu dem Minutenrad 7 liegl. Durch ein Vorgelege oder Zwischentrieb 31, das im Eingriff mit den beiden Elementen 32 und 33 eines Gleichrichtgetriebes steht, wirkt die Schwungmasse 25 auf ein Untersetzungsgetriebe, das aus einem am Antrieb 33 des Umschalters befestigten Getrieberad 34 besteht. Ferner besteht dieses Untersetzungsgetriebe aus einer zweiten Untersetzung 35. die in einer Ausnehmung der Platte unter dem Federgehäuse 6 angeordnet ist, aus einem koaxial zum Federgehäuse 6 angeordneten Zwischengetriebe 36 und einer dritten Untersetzung 37, deren Zahnrad 38 mit dem Sperrad 39 kämmt, das seinerseits die Welle 40 des Federgehäuses 6 an ihrem der Platte gegenüberliegenden Ende trägt. Die Wellenantriebe 37 und 33 sind mit ihrem einen Ende in der Platte 1 und mit ihrem anderen Ende in der Brücke der Automatik 29 gelagert. Das andere Rad 32 des Gleichrichtergetriebes, das Vorgelege oder Zwischentrieb 31 und die Welle der Schwungmasse 28 drehen zwischen der Brücke des Rädergetriebes 2 und der Brücke 29 der Automatik Die drei Untersetzungen 34, 35 und 37 sichern eine sehr große Untersetzung der Bewegungen der Schwungmasse und gestatten so, daß letztere das Widerstandsmoment der Sperräder 39 und 41 überwindet und auf diese Weise gleichzeitig die beiden Antriebsfedern in den Federgehäusen 5 und 6 ^ei einer geringen Gleichgewichtsstörung dieser Masse spannt.

Die Aufzugwelle 42 (F i g. 5) des Uhrwerkes, die zwischen der Platte 1 und der Brücke 4 des Federgehäuses geklirrt ist, kann über einen an sich bekannten Mechanismus, bestehend aus einem verschiebbaren Zahnrad 43 und einem Kupplungsrad 44, entweder sowohl die Zeiger ver- und einstellen als auch das Federwerk aufziehen. Zum Verstellen der Zeiger wird das verschiebbare Zahnrad 43 durch einen Auszug (nicht dargestellt) mit einem ersten Zwischentrieb zur Stundeneinstellung 45 in Eingriff gebracht, das seinerseits einen zweiten Zwischentrieb 46 betätigt, der im Eingriff mit dem Wechselrad 20 gehalten wird. Damit das Federwerk aufgezogen werden kann, kämmt das verschiebbare Zahnrad 43 mit dem

Kupplungsrad 44, das das Kronrad 47 betätigt. Letzteres dreht um einen nachrunden Ansatz 48, auf dem es durch die Schraube 49 festgehalten wird. Der flachrunde Ansatz 48 ist in bekannter Weise bei 50 so geschweift (F i. g. 2), daß das Kronrad 47 so verschiebbar ist, daß sich das Sperrad 41 im Uhrzeigersinn drehen kann (F i g. 2), wenn das Zahnrad 38 es während der Umkehrung treibt. Wenn die Aufzugwelle 42 so betätigt wird, daß das Rad 47 im Gegenuhrzeigersinn dreht (F i g. 2), wird es im Eingriff mit dem Aufzugsrad 41 gehalten und treibt dieses Rad sowie das Rad 49 durch das Zahnrad 38.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Achsen der Federgehäuse 5 und 6 und die Achsen der Antriebe 30 und 38, d. h. die Mittelachse des Uhrwerkes und diejenige des Antriebsrades 38 der Automatik eine Raute bilden, die im wesentlichen symmetrisch ist, wobei die Achsen der Antriebe 30 und 38 zu beiden Seiten der durch die Achsen der beiden Federgehäuse 5 und 6 festgelegten Ebene angeordnet sind.

Aus F i g. 6 wird die Bedeutung dieser Anordnung betreffend das letzte Untersetzungsgetriebe der Automatik deutlich. Hier sind die Achsen 54 und 55 der Federgehäuse 5 und 6 sowie die Achse des Antriebes 37, 38 dargestellt. Die Pfeile 51, 52 und 53 zeigen die Drehbewegungen der jeweiligen Federgehäuse 5 und 6 sowie des Zahnrades 38 an. Der koaxial zum Federgehäuse 6 liegende Antrieb des Aufzuges 36 unterliegt dem von der Aufzugsmasse herrührenden Moment, das dazu neigt, diesen Antrieb stets im Sinne des Pfeiles 52 zu drehen. Das Moment wird durch die miteinander kämmenden Zähne des Rades

37 und des Antriebes 36, die miteinander kämmen, auf den Antrieb 37, 38 übertragen. Die Gesetze des Gleichgewichts der Kräfte und der Momente gewährleisten, daß das Moment gleich ist der Summe der Widerstandsmomente, die die beiden Aufzugsräder 39 und 41 auf den Antrieb 37, 38 ausüben. Diese sind in gleicher Weise durch je eine Antriebsfeder belastet. Der Antrieb 36 wirkt mit einer tangentialen Kraft auf das Rad 37, die am Eingriffspunkt der beiden Räder in Richtung des Pfeiles 57 wirksam wird. Diese Kraft F₁ teilt dem Antrieb 37, 38 ein Drehmoment M mit, das durch M-F₁-R gegeben ist, wobei R der Radius des Rades 37 ist.

Das Widerstandsmoment, das das Moment M ausgleicht, wird durch die tangentiellen Widerstandskräfte gebildet, die durch die beiden Sperräder 39 und 41 auf das Zahnrad 38 aufgebracht werden. In F i g. 6 sind diese Kräfte bei F₄ und F₉ durch Geraden dargestellt, die durch die Achse 56 des Antriebes 37,

38 gehen. F₄ steht senkrecht auf der Geraden, die die Achse 56 mit der Achse 54 des Sperrades 39 verbindet. F₆ verläuft senkrecht zur Geraden, die die Achsen 56 und 55 verbindet. Die Kräfte F₄ und F₆ sind in ihren absoluten Werten gleich und sind durch die Gleichung

gegeben, worin r den Radius des Zahnrades 38 bedeutet.

Wenn in Betracht gezogen wird, daß die Kräfte F₄ und F₈ auf das Niveau des Zahnrades 38 wirken, das vom Niveau des Rades 37 verschieden ist, auf das die Kraft F, wirkt, and wenn die Reaktionen auf die Lager des Antriebes 37, 38 unter Berücksichtigung dieser Differenz berechnet werden, kann festgestellt werden, daß die durch die Kraft F₁ auf die Lager aufgebrachte Belastung schwächer ist, während die durch die Kräfte F₄ und F₆ wirkende Belastung gleich ist der geometrischen Summe dieser beiden Kräfte. Diese Summe ist bei F_res (Kräfteresultierende) in F i g. 6 gezeigt und beträgt in dieser Ausführungsform Fres = 0,7 F₄ = 0,7 F₆.

Wenn die Widerstandskraft vollständig durch das Sperrad eines einzigen Federgehäuses geliefert würde, ίο das eine Antriebsfeder aufweist, deren Moment der Summe der Momente der in den beiden Federgehäusen angeordneten Federn entspräche, wäre die Kräfteresultierende auf die Lager gleich

F₄-

F₆ ,d.h. 2F₄ oder 2F₆.

Die Belastung auf die Lager des letzten Aufzugsantriebes entspricht 35 "/& derjenigen, die vorhanden wäre, wenn der ganze Federantrieb in einem einzigen

ao Federgehäuse untergebracht wäre.

Fig. 7 ist eine der Fig. 6 ähnliche Darstellung, betrifft aber Belastungen, denen der Antrieb 7 des Minutenzeigers unterworfen ist. Das Zahnrad dieses Antriebes ist im Eingriff mit den beiden Feder-

a5 gehäusen 5 und 6, deren Zähne auf das Zahnrad Kräfte ausüben, die im Sinne der Kräfte F₁₂ und / _u (F i g. 7) gerichtet sind. Die Federgehäuse 5 und 6 drehen in Richtung der Pfeile 51 und 52. Das λ on den auf den Antrieb des großen Zeigers wirkenden

tangentiellen Kräften herrührende Moment wird durch ein Widerstandsmoment ausgeglichen, das ;iuf das Rad des Antriebes 7 durch das Zahnrad ei es Kleinbodenrades 8 wirkt.

Wie bei dem letzten Aufzugsantrieb müssen bei

der Bestimmung der auf die Lager wirkenden Reaktionen, die Niveaus berücksichtigt werden, bei denen die Kräfte übertragen werden. Die tangentiellcn Kräfte, die auf das Niveau des Antriebsrades 7 ausgeübt werden, sind durch die Beziehung der Durch-

messer zwischen dem Zahnrad und dem Großbodenrad abgeschwächt, so daß die durch diese Kräfte hervorgerufenen Reaktionen vernachlässigt werden können. Zu beachten sind nur die Reaktionen, die von den auf das Zahnrad wirkenden tangentiellen Kräften

herrühren. Bezogen auf die Achse des Antriebes 7 werden diese Kräfte durch F₁, und F₁₄ dargestellt. Dabei ist

F =F - ^{X M
12 14}"T^'

wobei r₇ der Radius des Großbodenrades ist. Die geometrische Summe F_res kann leicht berechnet werden und für diesen Fall ist

F_res = 0,83 F₁₂ = 0,83 F

14·

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es demnach, die Dicke der Brücken und die Abmessungen der Drehzapfen auf ein Minimum zu senken. Außerdem kann auch die gesamte Größe des Uhrwerkes auf ein annehmbares Maß gebracht werden, während auch die in den Federgehäusen gespeicherte Energie eine ausreichende Gangreserve sichert, wo-

«5 bei berücksichtigt wird, daß die schwingende Einrichtung auf 36000 Hafoschwingungen/Stunde eingestellt ist und ferner, daß eine Automatik eine größere Gangreserve benötigt, um auch dann einen ge-

nauen Gang der Uhr zu sichern, wenn der Träger während einer verhältnismäßig langen Zeitspanne nur wenig Bewegungen ausführt.

Das erfindungsgemäße Uhrwerk bietet noch den Vorteil, daß es eine Automatik mit sehr großer Unter-

Setzung besitzt, die ein wirksames Aufziehen bei sehr schwachen Bewegungen sichert, und zwar trotz der Bedeutung des durch die konjugierte Tätigkeit der beiden Federantriebe gelieferten Antriebsmomentes. Dieses Moment kann 1500 bis 2000 g · mm betragen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

den Federgehäusen angeordneten Federn zu verwen- Patentansprüche: den, um das Räderwerk in Gan« zu setzen und da durch Uhrwerke mit langer Laufzeit zu erhalten.

1. Uhrwerk mit Federantrieb, bestehend aus Die Federgehäuse drehen dann langsamer als bei einem Oszillator mit Unruh und Spiralfeder, der 5 den üblichen Antrieben. Das gleiche gilt für den mit einer Frequenz von über 30 000 Halbschwin- ersten Antrieb der Zahnradübersetzung, der gleichgungen/Stunde schwingt, gekennzeichnet zeitig durch die beiden Federgehäuse betätigt wird,
durch die Verwendung von zwei Federgehäusen, Das Vorhandensein von zwei Federgehäusen erin denen je eine Antriebsfeder angeordnet ist und möglicht ein beachtliches Antriebsdrehmoment, ohne deren Verzahnungen im Eingriff mit demselbea io die Symmetrie des Uhrwerks zu stören. In bestimm-Antrieb stehen, der den ersten Antrieb eines Über- ten Fällen ist der erste Trieb des Räderwerkes Übersetzungsgetriebes für den Oszillator bildet, jedoch halb des Großbodenrades angeordnet, und das Räderderart, daß der genannte Antrieb des Über- werk weist fünf Antriebe auf. In anderen Fällen wird Setzungsgetriebes das Großbodenrad (7) ist der Minutenzeiger indirekt betätigt, und das Räder-

2. Uhrwerk Each Anspruch i, dadurch ge- 15 getriebe enthält nur vier Autriebe,
kennzeichnet, daß eine Selbstaufzugvorrichtung Es ist auch bekannt, die Antriebsfedern automamit einer Schwungmasse (25) vorgesehen ist, die tisch durch eine Schwungmasse aufzuziehen.

ein Untersetzungsgetriebe (34, 35, 37) aufweist, Seit langem ist man aber bemüht, die Präzision

dessen letzterer Antrieb im Eingriff mit den der mechanischen Uhren mit Unruh und Spiralfeder

Sperrädern (39, 41) der Federgehäuse (5, 6) 20 zu erhöhen, und man weiß, daß dies durch Erhöhen

steht. der frequenz des Schwingsystems auf einen Wert

3. Uhrwerk nach Anspruch 2, dadurch ge- über die üblichen 18 000 Halbschwingungen erreicht kennzeichnet, daß der vorletzte Antrieb des werden kann. Um jedoch den gewünschten Erfolg zu Untersetzungsgetriebes aus einem Zwischen- erzielen, muß die Frequenz der Schwinganordnung getriebe (36) besteht, das koaxial zu einem der 25 bis auf einen Wert von 30 000 Halbschwingungen Federgehäuse (6) angeordnet ist. pro Stunde und mehr gesteigert werden. Der Energie-

4. Uhrwerk nach Anspruch 2, dadurch ge- verbrauch des Uhrwerkes erhöht sich dann um ein kennzeichnet, daß die Achsen des letzten Antrie- erhebliches. Selbst wenn eine für das Räderwerk bes des Untersetzungsgetriebes und des ersten zweckmäßige und mögliche Anordnung gewählt wird. Antriebes des Übersetzungsgetriebes zu beiden 30 ist es erforderlich, ein Antriebsdrehmoment vorzu-Seiten der durch die Achsen der Federgehäuse sehen, das zwei- bis dreimal so groß ist wie das Dreh-(5_V 6) gebildeten Ebene angeordnet sind. moment der in Armbanduhren üblichen Antriebs-

5. Uhrwerk nach den Ansprüchen 3 und 4, federn. Der Einbau einer Antriebsfeder, die ein soldadurch gekennzeichnet, daß die Schwungmasse ches Drehmoment im Uhrwerk der Armbanduhr her-(30) in bekannter Weise koaxial zvm Großboden- 35 vorruft, wirft nicht nur wegen der Dimensionen rad (7) angeordnet ist. Probleme auf, sondern auch wegen der Festigkeit

6. Uhrwerk nach Anspruch 5. dadurch ge- und Widerstandsfähigkeit der verwendeten Materiakenn/eichnet, daß das Untersetzungsgetriebe drei lien. Der erste Antrieb des Räderwerkes sowie der Untersetzungsantriebe (34, 35, 36) für die Ge- letzte Antrieb des automatischen Aufzuges, wenn ein schwindigkeit aufweist. 40 solcher vorgesehen ist, werden erheblichen Kräften

7. Uhrwerk nach Anspruch 1, das in der Mitte unterworfen. Aus diesem Grunde müssen Lager voreinen Antrieb für den Sekundenzeiger aufweist, gesehen werden, die diese Antriebe so unterstützen, dadurch gekennzeichnet, daß das Großbodenrad daß sie nicht schnell beschädigt und abgenutzt wersich in bekannter Weise unter den Federgehäusen den. Diese Schwierigkeit tritt natürlich zusätzlich zu (5, 6) erstreckt und das Sekundenrad darüber 45 der Größe, die ein Uhrwerk erfordert, das einen Anliegt, trieb mit ausreichender Gangreserve aufweist. Bei

8. Uhrwerk nach Anspruch 7, dadurch ge- einer bekannten Armbanduhr mit einer Schwingungskennzeichnet, daß eine Zwischenbrücke (15) vor- zahl von mehr als 30 000 Schwingungen in der Stunde gesehen ist, die auf dem Niveau der Trommel der wurde aus den genannten Gründen die Hauptfeder Federgehäuse (5, 6) angeordnet sind. 50 wesentlich verstärkt und aus einer Speziallegierung

hergestellt. Das Problem der hohen Lagerbelastung blieb indessen bestehen.