DE1673618C3 - Uhrwerk mit Federantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Uhrwerk mit Federantrieb, bestehend aus einem Oszillator mit Unruh und Spiralfeder, der mit einer Frequenz von über 30 000 Halbschwingungen Stunde schwingt.

Hs sind bereits Uhrwerke bekannt, die mit zwei Federgehäiiscn versehen sind, von denen jedes eine Feder enthält. Hierbei treibt das eine Federgehäuse das Räderwerk, und das andere Federgehäuse beläiigl beispielsweise das Läutwerk des Weckers. Es wurde auch schon voreesehlaeen. die Kraft beider in den Federgehäusen angeordneten Federn zu verwenden, um das Räderwerk in Gang zu setzen und dadurch Uhrwerke mit langer Laufzeit zu erhalten.

Die Federgehäuse drehen dann langsamer als bei den üblichen Antrieben. Das gleiche gilt für den ersten Antrieb der Zahnradübersetzung, der gleichzeitig durch die beiden Federgehäuse betätigt wird.

Das Vorhandensein von zwei Federgehä/.sen ermöglicht ein beachtliches Antriebsdrehmoment, ohne

ίο die Symmetrie des Uhrwerks zu stören. In bestimmten Fällen ist der erste Trieb des Räderwerkes oberhalb des Großbodenrades angeordnet, und das Räderwerk weist fünf Antriebe auf. In anderen Fällen wird di r Minutenzeiger indirekt betätigt, und das Rädergetriebe enthält nur vier Antriebe.

Es ist auch bekannt, die Antriebsfedern automatisch durch eine Schwungmasse aufzuziehen.

Seit langem ist man aber bemüht, die Präzision der mechanischen Uhren mit Unruh und Spiralfeder zu erhöhen, und man weiß, daß dits durch Erhöhen der Frequenz des Schwingst stems auf einen Wert über die üblichen 18 000 Halbschwingungen erreicht werden kann. Um jedoch den gewünschten Erfolg zu erzielen, muß die Frequenz der Schwinganordnung his auf einen Wer' von 30 000 Haibschwingungen pro Stunde und mehr gesteigert werden. Der Energieverbrauch des Uhrwerkes erhöht sich dann um ein erhebliches. Selbst wenn eine für das Räderwerk zweckmäßige und mögliche Anordnung gewählt wird.

ist es erforderlich, ein Antriebsdrehmoment vorzusehen, das zwei- bis dreimal so groß ist wie das Drehmoment der in Armbanduhren üblichen Antriebsfedern. Der Einbau einer Antriebsfeder, die ein solches Drehmoment im Uhrwerk der Armbanduhr hervorruft, wirft nicht nur wegen der Dimensionen Probleme auf, sondern auch wegen der Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der vei .vrndeten Materialien. Der erste Antrieb des Räderwerkes sowie der letzte Antrieb des automatischen Aufzuges, wenn ein solcher vorgesehen ist. werden erheblichen Kräften unterworfen. Aus diesem Grunde müssen Lager vorgesehen werden, die diese Antriebe so unterstützen, daß sie nicht schnell beschädigt und abgenutzt werden. Diese Schwierigkeit tritt natürlich zusätzlich zu der Größe, die ein Uhrwerk erfordert, das einen Antrieb mit ausreichender Gangreserve aufweist. Bei einer bekannten Armbanduhr mit einer Schwingungszahl von mehr als 30 000 Schwingungen in der Stunde wurde aus den genannten Gründen die Hauptfeder wesentlich verstärkt und aus einer Speziallegierung hergestellt. Das Problem der hohen Lagerbelastung blieb indessen bestehen.

Es isi bislang noch kein Uhrwerk für eine Armbanduhr bekanntgeworden, deren Lager für das Großbodenrad ausreichend fest und widerstandsfähig ist. wenn der erste Antrieb der i'bersetzung ein Großbodenrad ist, dessen Welle das Minutenrohr trägt, wobei in einem Federgehäuse üblicher Bauart eine Antriebsfeder zur Betätigung des Räderwerkes und Sicherung einer ausreichenden Gangreserve angeordnet ist. Dies gilt auch dann, wenn darauf verzichtet wird, das Uhrwerk mit einer Automatik, bestehend aus einer koaxial an dem Großbodenrad angeordneten Schwungmasse, auszustatten.

Aufgabe der Erfindung ist. ein Uhrwerk der eingangs genannten Art zu schallen, das die genannten Nachteile nicht aufweist und bei Verwendung zweier Federgehäuse und einer schnell schwingenden Unruh

hohe Lagerbelastungen, insbesondere der Laaer 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 kämmende 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 crflndungsgeniäßen Uhrwerkes dargestellt ist, soll die Erfindung näher erläutert werden.

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

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, bei der nur die Brücke der Automatik entfernt ist;

Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie IM-MI in Fig. ί;

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

F i g. 5 ist ein Schnitt entlans der Linie V-V in Fig. 2;

Fig. 6 ist eine Skizze, die das Kräftespiel auf den Lagern der in F i g. 2 dargestellten Antriebe zeigt, und

Fig. 7 ist eine der in Fig. 6 ähnliche Skizze eines anderen Antriebes.

Die Hauptmerkmale des in den Zeichnungen dargestellten Werkes einer Armbanduhr sind aus den F i g. 1 und 3 zu ersehen. Es sind dies die runde Platt? 1, die Brücke des Räderwerkes 2, der Unruhkloben 3, die Federgehäusebrücke 4, welche zwei Federgehäuse S und 6 in Lage hält, ein Minutenrad 7 für den Minutenzeiger, ein Zwischentrieb 8 und ein Antrieb 9 für dei. Sekundenzeiger, ein Ankerrad 10 und eine Unruh 11. Der Anker 12 ist einerseits in der Werkplatte 1 und andererseits in einer Ankerbrücke 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 Sckundenrad 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 Minutenrad 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

ίο 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 untergebrachten Antriebsfedern zu sichern, weist das erfindungsgemiiße Uhrwerk einen Mechanismus auf, der in den Γ . g. 2 mid 4 dargestellt ist. Er besteht aus einer Schvvi ngmasse 25. die kraftschlüssig mit einer Welle 26 verbunden ist. Diese Welle dreht sich einerseits in einem in der Brücke 2 befestigten Lager 27 und andererseits in einer Öffnung 28 in der Brücke 29. Diese Brücke 29 bildet die Brücke der Automatik und ist auf der Brücke 2 befestigt. Die Welle 26 ist kraftschlüssig mit einem Zahnrad 30 verbunden, das koaxial zu dem Minutenrad 7 liegt. 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 Wellenantriebc 37 und 33 sind mit ihrem einen End*¹ 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 urid auf diese Weise gleichzeitig die beiden Antriebsfedern in den Federgehäusen 5 und 6 bei einer geringer. Gleichgewichtsstörung dieser Masse spannt.

Die Aufzugwclle 42 (Fig. 5) des Uhrwerkes, die zwischen der Platte 1 und der Brücke 4 des» Federgehäuses gelagert ist. kann über einen an sich bekannten Mechanismus, bestehend aus einem verschiebbaren Zahnrad 43 und einem Kupplungsiad 44.

entweder ,owohl die Zeiger ver- und einstellen als auch das Federwerk aufziehen. Zum Verstellen- 'ler Zeiger wird das verschiebbare Zahnrad 43 durch einen Auszug (nicht dargestellt) mit einem ersten Zwischentrieb zur Stiindeneinstellung 45 in Hingrill 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 mil dem

Kupplungsrad 44, das das Kronrad 47 betätigt. Letzteres dreht um einen flachrunden 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 Aufzugwellc 42 so betätigt wird, daß das Rad 47 im Gegenuhrzeigersinn dreht (Fig. 2). wird es im Eingriff mit dem Aufzugsrad 41 gehalten und treibt dieses Rad sowie das Rad 49 durch das Zahnrad 38.

Aus Fig. 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 Sr ^ten der durch die Achsen der beiden Federgehäuse 5 und 6 festgelegten Ebene angeordnet sind, ao

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 as 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 Momerii, 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 F₆ 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

6ο

gegeben, worin r den Radius des Zahnrades 38 bedeutet.

Wenn in Betracht gezogen wird, daß die Kräfte F₄ und F₆ auf das Niveau des Zahnrades 38 wirken, das vom Niveau des Rades 37 verschieden ist, auf das die Kraft F₁ wirkt, und 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 F₀ wirkende Belastung gleich ist der geometrischen Summe dieser beiden Kräfte. Diese Summe ist bei F_rfS (Kräfteresultierende) in Fi c 6 gezeigt und beträgt in dieser Ausführungsform Fr.* ■■= »'7 ^₄ = 0-7 F₀.

Wenn die Widerstandskraft vollständig durch das Sperrad eines einzigen Federgehäuses geliefert würde, 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 ι F₀,d.h.2f₄oder2F_n.

Die Belastung auf die Lager des letzten Aufzugsantriebes entspricht 35°/o derjenigen, die vorhanden wäre, wenn der ganze Federantrieb in einem einzigen Federgehäuse untergebracht wäre.

F i g. 7 ist eine der F i g. 6 ähnliche Darstellung, betrifft aber Belastungen, denen der Antrieb 7 des Minutenzeigers unterworfen ist. Das Zahnrad dieses Antriebes ist im Eingriff mit den beiden Federgehäusen 5 und 6, deren Zähne auf das Zahnrad Kräfte ausüben, die im Sinne der Kräfte F₁₂ und F₁₄ (Fig. 7) gerichtet sind. Die Federgehäuse5 und 6 drehen in Richtung der Pfeile 51 und 52. Das von den auf den Antrieb des großen Zeigers wirkenden tangentieUen Kräften herrührende Moment wird durch ein Widerstandsmoment ausgeglichen, das auf das Rad des Antriebes 7 durch das Zahnrad des 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 tangentiellen Kräfte, die auf das Niveau des Antriebsrades 7 ausgeübt werden, sind durch die Beziehung der Durchmesser 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 F₁₂ und F₁₄ dargestellt. Dabei ist

F =

wobei T₁ der Radius des Großbodenrades ist. Die geometrische Summe F_rts kann leicht berechnet werden und für diesen Fall ist

F„_s = 0,83 F_u = 0,83 F₁₄.

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 MaB gebracht werden, während auch die in den Federgehäusen gespeicherte Energie eine ausreichende Gangreserve sichert, wobei berücksichtigt wird, daß die schwingende Einrichtung auf 36000 Halbschwingungen/Stunde eingestellt ist und ferner, daß eine Automatik eine größere Gangreserve benötigt, um auch dann einen ge-

Jen Gang der Uhr zu sichern, wenn der Träger hrcnd einer verhältnismäßig langen Zeitspanne nur nig Bewegungen ausführt.

Das erfindungsgemäße Uhrwerk bietet noch den irteil, 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 beider. Federantriebe gelieferten Antricbsniomentcs. Dieses Moment kann 1500 bis 2000 g- mm betragen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Uhrwerk mit Federantrieb, hestehend aus einem Oszillator mit Unruh und Spiralfeder, der mit einer Frequenz von über 30 000 Halbsciiwingungen/Stunde schwingt, gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei Federgehäusen, in denen je eine Antriebsfeder angeordnet ist und deren Verzahnungen im Eingriff mit demselben Antrieb stehen, der den ersten Antrieb eines Übersetzungsgetriebes für den Oszillator bildet, jedoch derart, daß der genannte Antrieb des Übersetzungsgetriebes das Großbodenrad (7) ist.

2. Uhrwerk nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß eine Selbstaufzugvorrichtung mit einer Schwungmasse (25) vorgesehen ist, die ein Untersetzungsgetriebe (34, 35, 37) aufweist, dessen letzte ar Antrieb im Eingriff mit den Sperrädern (39. 41) der Federgehäuse (5, 6) steht.

3. Uhrwerk nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der vorletzte Antrieb des Untersetzungsgetriebes aus einem Zwischengetriebe (36) besteht, das koaxial zu einem der Federschake (6) angeordnet ist.

4. Uhrwerk nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen des letzten Antriebes des Untcrse'zungsgetriehes und des ersten Antriebes des Übersetzungsgetriebes zu beiden Seilen der durch die Achsen der Federgehäuse (5, 6) gebildeten Ebene angeordnet sind.

5. Uhrwerk nach den Anspnichen 3 und 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungmasse (30) in bekannter Weise koaxial zum Großbodenrad (7) angeordnet ist.

6. Uhrwerk nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe drei Untersetzungsantriebe (34. 35. 36) für die Geschwindigkeit aufweist.

7. Uhrwerk nach Anspruch 1. das in der Mitte einen Antrieb für den Sekundenzeiger aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Großbodenrad sich in bekannter Weise unter den Federgehausen (5, 6) erstreckt und das Sekundenrad darüber liegt.

S. Uhrwerk nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenbrücke (15) vorgesehen ist. die auf dem Niveau der Trommel der Federgehäuse (5. 6) angeordnet sind.