DE1773523C - Uhrwerk, enthaltend eine Unruh Spiralfeder Einheit - Google Patents
Uhrwerk, enthaltend eine Unruh Spiralfeder EinheitInfo
- Publication number
- DE1773523C DE1773523C DE19681773523 DE1773523A DE1773523C DE 1773523 C DE1773523 C DE 1773523C DE 19681773523 DE19681773523 DE 19681773523 DE 1773523 A DE1773523 A DE 1773523A DE 1773523 C DE1773523 C DE 1773523C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- balance
- moment
- balance wheel
- inertia
- friction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000003353 gold alloy Substances 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
Description
mit
P =
und
48 .-7^r ng
- \Ί + Iq)
.Ti."! + Sk2,,, i),t RJ-
= X>iQßr_P0_ (
6.-T
,„3 r 3 0 R5 m Cl \ 3 -τ/C1 + 8 k2 m
<(0 Rm
ein Maximum ai..\veist.
2. Unruh nach Anspr-.ch 1, 'adurch gekennzeichnet,
daß der mittlere Radius des Kranzes umgekehrt proportional der Quadr; (wurzel aus der
Frequenz für eine gegebene, verfügbare Leistung ist.
3. Unruh nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz quadratischen Querschnitt
hat, so daß Cv = 4 ist.
4. Unruh nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz kreisförmigen
Querschnitt aufweist, so daß Q = 2 [,Trist.
5. Uhrwerk nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte besagter Unruh mehr als
9 g/cm3 beträgt.
6. Unruh wie im Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Radius R,„ größer ist
als derjenige, der ein maximales Trägheitsmoment gewährt, damit bei vorhandener Leistung P24 nach
24 Stunden Ablauf der Ar plitudenabfall </„ — </-24
40° nicht überschreite.
gegebene, aufgenommene Leistung maximale virtuelle Leistung zu erzielen. Die Formgebung der Unruh
ist bisher meist willkürlich und der Amplitudenrückgang nach einer Gangdauer von 24 Stunden ist
5 oft zu groß. Diese Nachteile werden um so schwerwiegender, je höher die Unruhfrequenzen werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
ein Uhrwerk dieser Art zu schaffen, bei welchem durch geeignete Wahl der Abmessungen, insbesondere
ίο des Radius der Unruh, ein optimales Trägheitsmoment
erreicht wird.
Man hat zwar diese Aufgabe bereits zu lösen versucht (s. .Jahrbuch der Deutschen Gesellschaft für
Chronometrie e.V., Bd.6/1955/Stuttgart, 1956, S. 43 bis 48), jedoch hat man dabei ausschließlich auf die
Zapfenreibung abgestellt, die vom Gewicht der Unruh abhängt. Um bei kleinem Gewicht und damit geringer
Zapfenreibung ein großes Trägheitsmoment zu erhalten,
schlug man vor. die Masse der Unruh möglichst
weit nach außen zu verlagern, also den Radius
möglichst üroß zu machen. Zwar steigt danit die OberfläclKiigröße bzw. die Luftreibung, jedoch hielt
man dk^ für unerheblich.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gemäß vorliegen-
der Erfindung beruht dagegen im wesentlichen auf der Erkenntnis, daß die Oberflächer.größe und damit
die Luftreibung ausschlaggebende Bedeutung hat. Es wurde nämlich herausgefunden, daß gerade unter Berücksichtigung
der bisher vernachlässigten Luffeibung des Schwingers sehr wohl ein Maximum des
Trägheitsmomentes der Unruh für einen bestimmten zulässigen Amplitudenabfall innerhalb von 24 Stunden
gegeben ist. und zwar besteht die Lösung gemäß der Erfindung darin, daß R,„ so gewählt ist. daß das
Trägheitsmoment E der Unruh, ausgedrückt durch die Funktion
+ q - 1/1 +2
nut
P =
und
_ S,,ogrP0
6Ji
3:Tt ki + Sk1CKf0R111
Die Erfindung betrifft ein Uhrwerk, enthaltend eine Unruh-Spiralfeder-Einhei: sowie Antriebmittel mit
anfänglich zur Verfügung stehender Treiblcistung P0, welche gestatten, besagte Einheit bei einer vorbestimmten
Frequenz ,·> und einer vorbestimmten Amplitude φ0 schwingen zu lassen, wobei besagte Unruh eine
Achse mit Zapfen vom Radius r sowie einen Unruhkranz aufweist, dessen Querschnitt eine Fläche s2 und
einen Umfang Cvs besitzt, welcher Kranz eine vorbcstimmtc
Dichte ρ hat und dessen milllcre Distanz von der Drehachse Rn, beträgt.
Uhrwerke mit so definierten Unruh-Spiral-Fedcrcinhcitcn
mit Antricbmitlcln sind allgemein gebräuchlich. Die bisher üblichen Formen und Materialien
der Unruhen gestatten jedoch nicht für eine vorein Maximum aufweist. Dies soll nachstehend im einzelnen
erläutert werden.
D;e Energievcrluste der schwingenden Unruh sind
durch innere Reibung der Spiralfeder und durch die mechanische Reibung der Unruh verursacht. Eine
Untersuchung der auf die Unruh wirkenden Reibung hat es gestattet, die Art der verschiedenen Reibungswirkungen
zu bestimmen. Es handelt sich um die folgenden drei Arten:
a) Konstante Reibung, die unabhängig von der Geschwindigkeit und proportional dem Gewicht
der Unruh, dem Durchmesser der Lagerzapfen, dem Reibungskoeffizienten ist.
b) Luflrcibung des Kranzes und der Arme, welche
proportional der an der Luftreibung beteiligten Oberfläche der Unruh ist.
c) Quadratische Reibung infolge der nichllincarcn Effekte der auf den Kranz und die Arme wirkenden
Luftreibung. Diese Reibung ist ebenfalls proportional der an der Luftreibung beteiligten
Oberfläche.
Das auf die vertikal stehende Unruh'(bei horizontaler Achsei wirkende Reibungsmoment kann somit
wie folgt ausgedrückt werden:
wobei a. b und c in einem Versuch bestimmt werden,
bei dem man ah Unruh (ohne Spiralfeder) sich rasch drehen läßt und die sich verringernde Winkelgeschwindigkeit
(-) als Funktion der Anzahl η der Umdrehungen mißt.
Wird das Moment C in die Formel für die Störung der Periode 17 eingesetzt, so kann das logariihmische
Dekrement Λ berechnet werden:
1 wobei
C sin θ d Θ
Λ ^= —■ —
7 | = Amplitude. |
17 | = Störung der Amplitude, |
/ | = Trägheitsmoment. |
,„ | = Kreisfrequenz. |
C | = störendes Moment. |
(-) | = Phase. |
Die Integration ergibt: | |
2 / la .τ , = j -i ( + -Tbi.i-\ Im V 7 J. |
+ -τ-i
Cm- f( ) .
)
Zum Beispiel beim rechteckigen Querschnitt und
hat C1,. den Wert
= VF = [he
1C-+ -V
\e hj
so daß
e h
U = Cy-s = 2
F = ^ = he,
h = Höhe des Kranzes,
e = Dicke des Kranzes.
Bei einem kreisförmigen Querschnitt ist C1 = 2
Somit erhält man
Somit erhält man
= 2 .τ I1KoR1nS1
= /c, C, s Ri .
= 2'r, Rn,s-2"' „
I = Irr RfnS-o.
wobei
ο = Dichte des Kranzes.
g = Erdbeschleunigung.
/ = Trägheitsmoment des Kranzes
g = Erdbeschleunigung.
/ = Trägheitsmoment des Kranzes
sind.
Nun kann man die Formel für die aufgenommene Leistung P für den speziellen Fall P = P0 und 7 = 7υ
(Leistung und Amplitude bei vollem Aufzug) angeben und dabei a. b und c durch ihre Werte ersetzen. Man
bekommt somit eine Gleichunc zweiten Grades in s.
Wird dieser Wert in die Formel für die aufgenommene Leistung P eingesetzt, so kann P als Funktion der
Kenngrößen ei. h und c der Unruh berechnet werden.
Man kann jetzt versuchen, diese zunächst experimentell bestimmten Kenngrößen α, b und c aus den
geometrischen und physikalischen Größen der Unruh zu berechnen. Aus den anfangs angeführten theoretischen
Überlegungen folgen die Formeln
a -- ι /Γ G.
b = k, U Ri .
b = k, U Ri .
wobei
r
G
Reibungskoeffizient des Lagers,
Radius des Lagerzapfens,
Gewicht des Kranzes,
Umfang des Kranzquerschnittes,
mittlerer Radius des Kranzes.
Radius des Lagerzapfens,
Gewicht des Kranzes,
Umfang des Kranzquerschnittes,
mittlerer Radius des Kranzes.
41/ rog w γ 0 R1
= O.
Aus dieser Gleichung kann der Wert s2 berechnet werden und in die Formel für das Trägheitsmoment
eingesetzt werden:
und Α,,,/c, sind experimentell bestimmte Konstanten.
Der Umfang U und die Fläche F des Kranzquerschnittes können je nach dessen Form aus einer
linearen Größe s mit Hilfe folgender Formeln ausgerechnet werden:
U = C1;- s
F = C, · .s2.
F = C, · .s2.
Am besten wählt man .s = |/7·". wodurch C, = 1 wird
und aus den Formeln ausscheidet.
/ = 2.T
+q- l'l + I
mit
und
=
2>ieSrP0^ f
12·τ γ
(U3 q u Rl1C2J \ 3:π λ', + %k2u>q: 0Rm J
Es ist somit möglich, wenn man 1», P11,7,,, C1 und «
konstant hält, / als Funktion von R111 aufzutragen.
Derartige Kurven sind in der Zeichnung für die Werte
7,, = 254 .
<n = 5 rd/s,
Pn = 5crg/s.
<n = 5 rd/s,
Pn = 5crg/s.
C1. = 4 (quadratischer Querschnitt des Unruhreifes)
und für vier verschiedene Dichten « dargestellt.
Da für jeden R11, bei gegebener Dichte n. s und somit
a. b und c· festgelegt sind, kann man die verbrauchte
1
Leitung P24 für die vorgeschriebene Amplitude
</J4 (nach 24 Stunden), und das Verhältnis j! ^ " aus-
rechnen und auf der Kurve eintragen. Dies wurde in der Figur gemacht für 7,4 = 215 . Wenn man einen
bestimmten R1n wählt, darf der Koeffizient /.' (der von
der Feder abhängt) diesen aufgetragenen Wert nicht unterschreiten: sonst würde der Ampliludenabfall
größer als die 254 - 215 = 39 . die hier als obere Grenze angesetzt wurde. in
Man kann zeigen, daß / eine monoton fallende
Funktion von C1- ist. Daher ist es günstig. C1 =
so klein wie möglieh zu halten, um das Trägheitsmoment
so hoch wie möglich bringen zu können. Wie schon oben angeführt wurde, hai C", den Wert
2 l'n = 3.54 für den kreisförmigen Querschnitt, di.ii
Wert 4 für den quadratischen und ist größer als 4 für einen rechteckigen Querschnitt. Deshalb sind
kreisförmige und quadratische Kranzqucrschniue den üblichen rechteckigen Querschnitten vorzuziehen.
Man sieht außerdem, daß es besonders interessant ist. für die Unruh Materialien hoher spezifischer
Dichte zu verwenden, um das Trägheitsmoment bei einer gegebenen verfügbaren Leistung und ohne Aiulerung
von /i zu erhöhen.
Diese Untersuchungen haben es der Anmelderin erlaubt, durch i>ivicltc Dimensionierung der Unruh
den aus Unruh und Spiralfeder bestehenden Resonator erheblich zu maximalisiercn.
Damit ist es möglieh, gemäß vorliegender Hrlindung
ein Uhrwerk zu konstruieren, enthaltend eine Unruh, die dadurch gekennzeichnet ist. daß ihre
523 I
J 6
Dichte 9 g/cm·1 übersteigt und daß sie auf Grund der Form und Dimensionen ihres Kranzes für eine
bestimmte aufgenommene Leistung sowohl ein maximales Trägheitsmoment aufweist als auch maximale
Energie des Oszillators zu erreichen gestaltet, das Ganze derart, daß der Amplitudenrüekgang bei Vertikallage
der Unruh zwischen 0 und 24 Stunden unterhalb 40 liegt.
Unter der Dichte der Unruh ist diejenige des Kranzes und der Arme zu verstehen. Die Zeitangaben
»0« und »24« Stunden bezeichnen einerseits den Zeilpunkt in welchem die Antriebsfeder des Uhrwerks
vollständig aufgezogen ist und andererseits den Augenblick in welchem das Uhrwerk während 24 Stunden
seit dem Aufziehen der Anlriebsfeder gelaufen ist.
Unter den angegebenen Bedingungen ist der Radius Rm vorzugsweise ungefähr proportional der Quadratwurzel
der Frequenz für eine gegebene verfügbare Leistung.
Es können beispielsweise die folgenden Metalle und Legierungen verwendet werden:
Goldleiiierung 18 K Dichte 15.
Goldlegierung 14 K Dichte 13.8.
Legierung aus Gold und Silber Dichte 11.
Wolframlegierung Dichte 14.5.
Platin Dichte 21.5.
Es isi auch inögln-li. gesinterte Materialien /.11 \e:
wenden.
Die untenstehende Tabelle zeigt beispielsweise ιΐκ
Charakteristiken einiger erfindungsgemiißer Unruln 1
für bestimmte Fälle.
(erg/s) | (g,cm3| | Frequenz (A,hl |
in | 221 | ; (mg · cm') |
0 außen (mm) |
S - / (mm 1 |
|
Herrenuhr | 8 | 15 | 18(XK) | 254 | 221 | 52 | 12.7 | 0.5' |
Herrenuhr .. . | 8 | 15 | 36(XK) | 254 | 221 | 10.5 | 8.5 | 0.45 |
Damenuhr | 5 | 15 | 18 0(X) | 254 | 221 | 27 | 11.4 | 0.42 |
Damenuhr | 5 | 15 | 36 OCX) | 254 | Hierzu 1 Blatt Zeichnungen | 5,4 | 7.7 | 0.3 |
Claims (1)
1. Uhrwerk, enthaltend eine Unruh-Spiralfeder-Einheit sowie Antriebmittel mit anfänglich zur
Verfügung stehender Treibleistung P0, welche gestatten,
besagte Einheit bei einer vorbestimmten Frequenz ω und einer vorbestimmten Amplitude
ψ0 schwingen zu lassen, wobei besagte Unruh eine
Achse mit Zapfen vom Radius r sowie einen Unruhkranz aufweist, dessen Querschnitt eine
Fläche s2 und einen Umfang C11 s besitzt, welcher
Kranz eine vorbestimmte Dichte ο hat und dessen mittlere Distanz von der Drehachse Rn, beträgt,
dadurch gekennzeichnet, daß Rn, so gewählt ist, daß das Trägheitsmoment / der Unruh,
ausgedrückt durch die Funktion
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH783467A CH534377A (fr) | 1967-06-02 | 1967-06-02 | Mouvement de pièce d'horlogerie |
CH783467 | 1967-06-02 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1773523A1 DE1773523A1 (de) | 1971-06-16 |
DE1773523B2 DE1773523B2 (de) | 1972-07-27 |
DE1773523C true DE1773523C (de) | 1973-02-15 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1773523C (de) | Uhrwerk, enthaltend eine Unruh Spiralfeder Einheit | |
WO2014203085A1 (de) | Schwingsystem für mechanische uhrwerke, verfahren zur herstellung einer spiralfeder und spiralfeder | |
DE1773523B2 (de) | Uhrwerk, enthaltend eine unruh-spiralfeder-einheit | |
DE818654C (de) | Punktkontaktsystem fuer Kristalldioden | |
DE677029C (de) | Waescheschleuder | |
DE102013106505B3 (de) | Schwingsystem für mechanische Uhrwerke | |
DE519456C (de) | Elektroden fuer Sekundaerelemente | |
DE682288C (de) | Vertikalantenne mit verminderter Raumstrahlung | |
DE388991C (de) | Zeitmesser mit einem vom Steigrad aus durch Stoss in Schwingungen versetzten Ablaufregler | |
DE597075C (de) | Auf der Erscheinung der Magnetostriktion beruhender, zur Umwandlung elektrischer Stroeme in mechanische Bewegungen dienender Vibrator | |
DE763751C (de) | Rahmenantenne, insbesondere fuer die Verwendung auf Fahrzeugen | |
DE672013C (de) | Veraenderlicher Plattenkondensator | |
DE425438C (de) | Elektrizitaetszehler zur Messung des eine bestimmte, beliebig festgesetzte Grenze ueberschreitenden Stromverbrauches | |
DE500110C (de) | Eierhalter fuer Kochzwecke | |
DE1207289B (de) | Armbanduhr | |
DE525901C (de) | Steckschuetzeneinrichtung fuer Webstuehle | |
DE1915711C (de) | Spiralfeder fur die Unruh einer Armbanduhr | |
DE423963C (de) | Rahmenantenne | |
Clayton | A persistent solar‐rotation period of 27.26 days | |
AT205623B (de) | Elektrode aus Tantal oder Niob für Elektrolytkondensatoren | |
DE939826C (de) | Anode fuer Elektrolytkondensatoren | |
DE559542C (de) | Abstimmvorrichtung, bestehend aus einem mit einer veraenderlichen Selbstinduktion gekuppelten Drehkondensator | |
DE823764C (de) | Selengleichrichter mit einer Elektrode, die aus einer Cadmium enthaltenden, nahezu eutektischen Legierung besteht | |
DE524814C (de) | Verfahren zur Herstellung einer Toroidspule oder einer Spule mit gekruemmter oder polygonaler Achse | |
AT149299B (de) | Elektrodensystem mit unsymmetrischer Leitfähigkeit. |