DE2002561A1

DE2002561A1 - Uhrwerk

Info

Publication number: DE2002561A1
Application number: DE19702002561
Authority: DE
Inventors: Michel Girardin; Pierre Jeannot
Original assignee: Certina Kurth Freres SA
Current assignee: Certina AG
Priority date: 1969-01-24
Filing date: 1970-01-21
Publication date: 1970-09-17
Also published as: FR2054540A1

Description

KtJR¹TH Freresf SÄ. GREKGHEK / Schweiz

^Uhrwerk

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Die Erfindung betrifft eine vorteilhafte und zweckmäs sige Ausbildungeines Uhrwerkes mit einer Zeitnormalen, deren Oszillator in einem tTiiterdf uckgehäuse angeordnet ist, in welchem ein geringerer Luftdruckals& derumgebenden Atmosphäre herrscht,

Uhren, deren Uhrwerke in eineicrt dichten Unterdruckgehäuse an^ geordnet; sind, sind bekannt, wobei sich jedoch die Uhrwerke nicht von den gewöhnlichen Uhrwerken unterscheiden. Der Unterdruck in deft» Gehäuse dient hierbei zu* Vermeidung einer Oxydation des Uhrwerkes und des Schmieröles.

Darüber hinaus erfordert die Aufrechterhaltung dieses Unterdruckes eiö; absolut dichtes Gehäuse, welches in dieser Hinsicht sehr sorgfältig ausgebildet sei« muss, um das Eindringen von Wasser oder schädlichen Dämpfen zu verhindern, so dass eine absolute Sicherheit gegen den Niederschlag von Kondenswasser besteht.

Dieser geringe Druck verbessert auf die Dauer merklich die Qualität der Uhr, deren Organe und Schmiermittel nicht mehr durch den

Of 07» KIl, 12D. 26/34/KW/gm

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Luft saue rs toff oxydiert werden können, wie es bei den normal ausgebildeten Uhrwerken der Fall ist, wobei die Abdichtung des Gehäuses im Gegensatz zu Unterdruckgehäusen nicht immer einwandfrei zu sein braucht.

Bei den bekannten Uhren mit einem Unter druckgehäuse verändern sich deren Zeitmessqualitäten nicht von vorne herein, da die hierdurch erzielte Qualitätsverbesserung sich bei diesen Uhren erst auf die Dauer der Zeit bemerkbar macht.

Man sucht andererseits die Zeitmessqualität von mechanischen Uhrwerken merklich zu verbessern, um sie in dieser Hinsicht den elektronischen Uhren gleichsetzen zu können.

So hat man beispielsweise versucht diese Eigenschaft durch Erhöhung der Schwingungsfrequenz des mechanischen Oszillators (Unruh-Spiralfeder) zu verbessern. Eine Erhöhung dieser Frequenz bringt jedoch in den klassischen Uhrwerken Ehergieprobleme mit sich, da die notwendige Antriebskraft verhältnismässig beträchtlich erhöht werden muss. Zur Eraielung einer ausreichenden öang-

» reserve waren die Konstrukteure gezwungen, das Trägheitsmoment

der Unruh soweit zu verringern, dass die Zeitmessqualität derartiger Uhrwerke im Endeffekt nur geringfügig verbessert wurde .

Bekanntlich sind die Regeleigenschaften eines mechanischen Oszillators aus Unruh und Spiralfeder abhängig von dessen virtueller Kraft. Es braucht nicht näher dargelegt zu werden, dass der Vorteil durch höher schwingende Kaliber nur eine sehr geringe Verbesserung in den Zeitmesseigenschafteu bringt aufgrund einer Verringerung der Einflüsse auf die Unruhschwingungen von aus sen.

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Zweck der Erfindung ist die Erzielung einer merklichen Verbesserung der virtuellen Kraft des Oszillators eines Uhrwerks und hierdurch eine sehr erhebliche Verbesserung in den Zeitinesseigenschaften einer hiermit ausgerüsteten Uhr.

Ein solches Uhrwerk mit einer Zeitnormalen, deren Oszillator in einem Unterdruckgehäuse angeordnet ist, ist hierzu erfindungsgemäss gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem Innendruck

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von Ϊ0 bis Io mm Hg.

In den beigeftigten Zeichnungen sind beispielsweise AusfÜhrungs- ^

formen der Erfindung und deren Auswirkung dargestellt," wobei zeigen:

Fig. It eine Draufsicht in schettiatischer Darstellung auf eine Regeleinrichtung für die ?^"h."wingungsfrequenz,

Fig. 2 : eine teilweise Draufsicht auf eine abgewandlete Ausführungsform hiervon,

Fig. 3 S in schenaati scher Darstellung einen Teilschnitt;

Fig» 4 ϊ in ebenfalls schenaati scher Darstellung einen Schnitt durch eine zweite Abwandlung mit dem dichten Gehäuse und

Fig. 5 zwei Kurven, welche die Verbesserung der Zeitmesseigenschaften in Abhängigkeit von dem Unterdruck wiedergeben.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung stellt eine übliche Hacker» vorrichtung 1 dar, welche auf eine Unruhbrücke Z' montiert ist«

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Diese Rückervorrichtung besteht ihrerseits aus einem zweiteiligen Rücker, dessen einer Teil 3 in Form eines kurzen Ansatzes 3a ausgebildet ist und die Stifte zur Begrenzung der wirksamen Länge einer Spiralfeder 4 trägt. Diese Spiralfeder 4 ist Teil eines nicht dargestellten Unruh- Spiralfeder- Oszillators. Der andere Teil 5 des Rückers bildet ebenfalls einen Ansatz, der an seinem äusseren Ende in eine Gabel 6 ausläuft und durch Verdrehung eines Excenters 7 verstellt werden kann.

Der zuerst genannte Teil 3 des Rückers wirkt unmittelbar auf den Oszillator, um dessen Frequenz zu verändern.

Um nun von aussen auf die. Stellung des Ansatzes 3 einwirken zu können, sind zwei Bimetallstreifen 8 und 9 vorgesehen, die beispielsweise, wie in Fig. 1 dargestellt, an der Unruhbrücke 2 befestigt sein können. Sobald diese Bimetallstreifen erwärmt werden, krümmen sie sich in Richtung der beiden Pfeile R und A. Jede dieser beiden Bimetallstreifen 8 und 9 können getrennt voneinander und unmittel bar erwärmt werden, beispielsweise wie bei dem dargestellten Aueführungsbeispiel durch direkte Zuführung eines Heizstromes durch die beiden Zuleitungsdrähte 10 und 11. Die beiden Bimetallstreifen bilden hierbei selbst den Heizwiderstand, und zwar entweder unmittelbar durch ihren Materialwiderstand oder durch einen zusätzlichen Widerstand, welcher in engem Kontakt mit den Bimetallstreifen ist. Die Stromrückleitung für die beiden "Widerstände erfolgt über die Masse der Unruhbrücke.

Wenn beispielsweise der Bimetallstreifen 8 erwärmt wird, krümmt er sich in Richtung des Pfeiles A und kommt hierbei in Kontakt mit dem beweglichen Organ 3. Bei weiterer Krümmung verschiebt der Bismetallstreifen 8 dieses bewegliche Organ 3 in Richtung dieses

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Pfeiles A und verändert auf diese Weise die Frequenz des Oszillators, welche in diesem Fall höher wird. Wenn andererseits der Bimetallstreifen 9 erhitzt wird, verschiebt dieser das bewegliche Organ 3 in Richtung des Pfeiles R, wodurch die Oszillatorfrequenz in entgegengesetztem Sinn verändert, d.h. niedriger wird»

Die beiden Drähte Hund 12 zur Zuleitung des Stromes zu den beiden Bimetallstreifen sind an zwei Anschlussklemmen 12 und 13 ange-

schweisst, £FIg. 3), die cficht in den Boden 14 des Gehäuses einge- M

setzt sind. Diese Anschlussklemmen 12 und 13 aind ausserdem gegenüber dem Gehäuseboden 14 elektrisch isoliert, wenn dieser aus Metall besteht) und zwar beispielsweise mittels zweier Hülsen 15 und 16 aus Glas od. dgl. Das dichte und isolierte Einsetzen der Anschlussklemmen kann leicht ausgeführt werden mittels Klemmen und einen mit Glas verschweissbaren Metallboden, wie es an sich bekannt ist.

Zur Veränderung der !Einstellung mit einer derartigen Einrichtung in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse, beispielsweise in Richtung einer schnelleren Gangart des Uhrwerks, genügt das Anlegen ή

eines elektrischen Stromes zwischen der Anschlussklemme 12 und der Masse des metallischen Bodens, wodurch der Bimetallstreifen erwärmt wird. Dieser verstellt dann den Rücker in der vorstehend beschriebenen Weise. Man unterbricht den Heizstrom, sobald die gewünschte Korrektur ausgeführt ist.

Bei der Ausführung einer Veränderung in Richtung einer langsameren Gangart wird'der Strom an die andere Anschlussklemme 12, angelegt.

Diese Anordnung ist sehr einfach und gestattet eine aus serordentlich

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leichte Korrektur der Uhrwerksgangart, ohne das Gehäuse zu demontieren und die beweglichen Organe, welche durch dieses Gehäuse geführt sind.

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach Fig. 2 erfolgt die Korrektur mittels des Exzenters 7, welcher hierzu mit einem Ansatz 7a versehen ist. Auf diesen Ansatz 7a wirken die beiden Bimetallstreifen, welche nur teilweise dargestellt sind, und zwar in analoger Weise, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 besteht der Oszillator aus einer Unruh-Spiralfeder, deren Schwingungen elektronisch durch Spulen 21 und 22 aufrecht erhalten werden. Diese arbeiten zusammen mit einem Magnetfeld, welches von zwei Magneten 23 und 24 erzeugt wird. Die wirksame Länge der Spiralfeder ist regelbar durch eine gleiche Rückeranordnung,,wie sie vorstehend beschrieben wurde und die mittels zweier Bimetallstreifen 25 und 26 verstellt werden kann.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind allein der Oszillator und sein Regelofgan um/sein Erreger in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse eingeschlossen, welches aus einem Gehäuseteil 27 und einem Deckel 28 besteht. Der Innendruck dieses Gehäuses ist sehr gering und liegt in.der GrOssenordnung von einigen tausenstel Millimeter Quecksilbersäule.

Dieses Gehäuse ist mit Ans chlus Steckern 31 und 35 ausgestattet, die untereinander und gegen das Gehäuse isoliert angeordnet sind. Diese Ans chlus stecker sind die Ausgangsklemmen für elektrische Strom-

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kreise zur Speisung der Spulen und der beiden Bimetallstreifen. Der Oszillator, sein Regelorgan und sein Erreger bilden auf diese Weise ein geschlossenes Werkstück, welches in ein Gehäuse einsetzbar und anschliessbar ist, welches den elektronischen Stromkreis, die Stromquelle und die Anzeigereinrichtung enthält. Dieses Gehäuse kann ebenfalls luftleer gepumpt sein oder mit einem inerten Gas gefüllt sein. Auch geringerer Druck als die umgebende Atmosphäre ist möglich.

Selbstverständlich ist die Anwendung der Erfindung auch möglich Jj

bei Oszillatoren anderer Art, beispielsweise in Form einer Stimmgabel. Die Verstellung kann hierbei ebenfalls mit Hilfe der beiden Bimetallstreifen erfolgen^indem beispielsweise ein magnetisches Organ verschoben wird.

Die Verstellung mittels der beiden Bimetallstreifen wurde unter Anwendung eines elektrischen Heizstromes beschrieben. Selbstverständlich ist es möglich, die Erwärmung dieser beiden Bimetallstreifen getrennt auch durch einen gebündelten Lichtstrahl zu erzielen, welcher auf wenigstens einen Teil des Bimetallstreifens einwirkt, der beispielsweise hierzu einen schwarzen Bereich aufweisen kann, ä

^jwas die Erwärmung erleichtert. Es genügt hierbei einen Gehäuseboden zu verwenden, welcher in Höhe der beiden Bimetallstreifen wenigstens- einen durchsichtigen oder durchscheinenden Bereich aufweist.

Die im allgemeinen hohe Frequenz des elektronischen Oszillators

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wird/vojpteilhafter Weise mittels eines elektrischen.transistorbestückten Frequenzteilers herabgesetzt, welcher vorzugsweise in Form eines integrierten Stromkreises ausgebildet ist. Die Anzeige kann

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erzielt werden durch einen Schrittmotor, von denen es solche für Uhren gibt, deren Stromverbrauch sehr gering ist.

Man weiss weiterhin, dass der Qualitätsfaktor Q abhängig ist von verschiedenen Energieverlusten gemä'ss folgender Beziehungi

Δ Es! Δ Es+

wobei!

E = Energie des Oszillators

= Energieverlust durch innere Reibung der Spiralfeder

= Energieverlust durch Reibung der Drehzapfen in ihren Lagern

= Energieverlust durch Luftwiderstand

Aus Versuchen weiss man, dass Es gegenüber der Summe von Δ Ep und ABa vernachlässigbar ist.

Weiterhin gestattet die gegenwärtige Technologie nicht eine erhebliche Herabsetzung der beiden Faktoren Es und Ep.

In eins r mechanischen Uhr mit hoher Frequenz ist daher der Faktor Ea der bei weitem wichtigste und am meisten ins Gewicht fallende. Es ist daher g«iechtfertigt, diesen Faktor zu verändern und herab-zuLtsetzen.

Durch Herabsetzung des Innendruckes in dem Gehäuse nähert sich der Wert dieses Faktors gegen Null, so dass der Qualitatsfaktor Q erheblich ansteigt. Diese Erhöhung des Faktors Q führt aber gleichzeitig zu einer parallelen Erhöhung der virtuellen Kraft des Oszillators für einen Energieverlust ,ΔΡ.

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Die beiden Kurven in den Fig. 5 und 6 zeigen die Verbesserung der Zeitmesseigenschaften in Abhängigkeit von dem Unterdrück einer üblichen mechanischen Uhr mit Unruh-Spiralfeder und Hemmung, in welcher das Uhrwerk vollständig eingeschlossen, ist in einem dichten Gehäuse mit Unterdruck. .

Q bezeichnet hierbei den Qualitätsfaktor und P den Druck in mm Hg.

Die erste Kurve nach Fig. 5 zeigt die Verbesserung des Faktors Q in Abhängigkeit von dem Druck P in dem Gehäuse einer Uhr, deren Schwingungsfrequenz beispielsweise 18 000 pro Stunde beträgt. Der ■ ™

Qualitätsfäktor liegt hierbei zwischen einem Wert von 150 bei Normaldruck und 380 bei einem Druck von 10 mm Hg. Jenseits dieses Druckes ist die Verbesserung des Faktors Q zu vernachlässigen.

Wenn dieselbe Unruh mit höherer Frequenz schwingt, beispielsweise mit 36 000 Schwingungen pro Stunde, erhält man eine Kurve, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Der Qualitätsfaktor Q ist hierbei zwischen ----etwa 275 bei Atmosphärendruck und etwa 700 bei einem Druck von

10 mm Hg oder darunter, wobei trotzdem eine ausreichende Gangreserve der Uhr beibehalten wird. Eine solche Uhr unterscheidet sich im übrigen gegenüber allgemein bekannten Ausführungen durch die -

Tatsache, dass ihr Uhrwerk nicht in der Lage ist, bei normalem Atmosphärendruck einwandfrei zuarbeiten. Das Uhrwerk einer solchen Uhr muss daher abgestellt werden auf eine Arbeitsweise bei erhöhtem Unterdruck, bei welchem sein Oszillator arbeitet.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

rwerk mit einer Zeitnormalen, deren Oszillator in einem Unterdruckgehäuse angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem Innendruck von 10 bis 10 mm Hg.
2. Uhrwerk nach Anspruch 1 mit einem mechanischen Unruh-Spiralfeder-Oszillator, gekennzeichnet durch ein das ganze Uhrwerk einschliessendes Gehäuse.
3. Uhrwerk nach Anspruch 1 mit einem elektronischen Oszillator in einem dichten Gehäuse mit einem Frequenzteiler, einer Anzeige und einer Einrichtung zur Regulierung der Oszillatorfrequenz, gekennzeichnet durch ein bewegliches, zur Frequenzveränderung direkt oder indirekt auf den Oszillator wirkendes Stellorgan und durch wenigstens einen unter lokaler thermischer Einwirkung von ausserhalb des Gehäuses sich vorübergehend verformbaren Bimetallstreifen, welcher bei seiner Verformung in Kontakt mit dem Stellorgan kommt und dieses verschiebt.
4. Uhr nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zwei Bimetallstreifen, von denen der eine das Stellorgan zur Frequenzerhöhung des Oszillators und der andere zu dessen Frequenzerniedrigung verschiebt.
5. Uhr nach A η spruch 4, gekennzeichnet durch Bimetallstreifen mit je einem elektrischen Anschluss zur getrennten Zuleitung eines Heizstromes von einer Stromquelle ausserhalb des Gehäuses.
6. Uhrwerk nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch dicht und elektrisch

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isoliert in die Gehäusewand eingesetzte Anschlussklemmen zur Stromzuführung zu jedem Bimetallstreifen.
7. Uhrwerk nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet durch mittels eines Lichtstrahles von aussen erwärmbare Bimetallstreifen.
8. Uhrwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein den Oszillator, sein Regelorgan und seinen Erreger enthaltendes Gehäuse.
9. Uhrwerk nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein als ensetz-

bares und anschliessbares Werkstück ausgebildetes Gehäuse nait "ff

Oszillator, Regelorgan und die Erreger.

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