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Zusatz zu Patent Nr. ...............
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(Anmeldung Nr. P 16 73 618.8-52) Armbanduhr-Werk Die Erfindung bezieht
sich auf ein Armbanduhr-Werk mit zwei jeweils eine Wriebf eder enthaltenden Federhäusern
und einem Großbodenrad, das im Mittelpunkt des Werkes angeordnet ist und aut dem
der Minutenzeigertrieb und das Stundenrad montiert sind.
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Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine mechanische Armbanduhr,
bei der die Unruh mit einer Frequenz von über 30.000 Schwingungen pro Stunde oszilliert
und bei der die mit der Erhöhung der Frequenz verbundenen Probleme dadurch gelöst
sina, daß zwei Federhäuser ~Verwendung finden, die gleichzeitig auf den Großbodenradtrieb
wirken. Die Vorteile dieser Anordnung liegen darin, daß eine Uhr mit einer hohen
Frequenz, beispielsweise 36.ooo Schwingungen pro stunde geschaffen werden kann,
die eine ausreichend große Gangreserve besitzt, um mit einer automatischen Au£zugsvorrichtung
ausgestattet werden zu können, und deren Unruhe ein ausreichendes
Trägheitsmoment
besitzt, damit unter den vorgesehenen Laufbedingungen eine gegenüber den gängigen
Uhren mit einer Frequenz von 18.000 oder 21.600 Schwingungen pro Stunde verbesserte
Laufgenauigkeit erzieit ird.
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Da darüber hinaus die auf das Großbodenrad wirkenden Kräfte besser
verteilt sind, werden auch die Laufbedingungen dieses Bodenrades verbessert.
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Schließlich ist festgestellt worden, daß es dank einer neuartigen
Hilf smaßnahme möglich ist, mit der oben beschriebenen Anordnung ein Armbanduhrwerk
mit automatischem Aufzug und hoher requenz au schaffen, dessen Laufverhalten besser
ist als das, was bisher auf diesem Gebiet erzieit werden konnte.
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Wenn man vermeiden will, daß das Uhrwerk zu große Ausmaße erhält und
gleichzeitig der Unruh ein relativ hohes Trägheitsmoment erhalten will, liegt bekanntlich
die Hauptsch@ierigkeit bei der Konstruktion- eines Uhrwerkes mit einer Frequenz
im Bereich von 36.000 Sch@ingungen pro Stunde darin, daß ein Antriebsorgan innerhalb
der AuBenmaße des ,ierkes untergebracht werden znuß, das eine ausreichend hohe Energie
besitzt, ui:t den Lauf der Uhr zu gewährleisten. Bei Verwendung zweier Federhäuser
mit üblichem Übersetzungsverhältnis zum Großbodenrad, d. h. also mit einem Übersetzungsverhältnis
von 7 : 1,
bedeutet dies, daM als Antriebsorgan zwei Federn von
Jeweils üblicher Länge verwendet werden, die jedoch zusammen ein Mument in der Größenordnung
von 1.500 bis 2.000 g.mm. entwickeln.
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Die von einem Antriebsorgan einer mechanischen Uhr gelieferte Energie
geht zum groben Teil im Räder@erk verloren. Bei einer Räder-Übersetzung der üblichen
Art mit drei Rädern zwischen den Federhaus und dem Ankerrad beträgt der Wirkungsgrad
etwa 80 % je Übersetzung, so daß die äe Zeiteinheit abgegebene energie oder die
an den Anker übertragene Kraft nur noch etwa 40 bis 50 % der von der Antriebsfeder
abgegebenen Kraft oder Energie beträgt. Dieser relativ sch@ache Wirkungsgrad ist
ein Ergebnis der großen Übersetzungsverhältnisse die man zwischen den verschiedenen
Stufen des Räderwerkes benötigt, um mit 3 Stufen die insgesamt erforderliche Übersetzung
zu erreichen.
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Bei diesem Räderwerk ist offensichtlich die aus dem Federhaus und
dem Großbodenrad oder dem Mitteltrieb gebildete Stufe am wichtigsten. Man hat festgestellt,
daß es möglich ist, den Wirkungsgrad dieser Übersetzungsstufe erheblich zu verbessern
und dementsprechend das Moment der Antriebsfedern ozone eine Veränderung der demOszillations-System
zugeführten Kraft zu verringern, so da demzufolge dank einer Hilfsvorrichtung, die
den
Platzbedarf nicht vergrößert, sehr 11 eine Pederhäuser gewählt
werden Können, so dai3 es ietztlich möglich ist, bei gleichen Leistungen ninsichtiich
Regeimäßigkeit des Laufes und Laufreserve Uhrwerke mit kleinerem Durch messer herzustellen.
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Um diese vorgenannten Ziele zu erreichen, ist das erfindungsgemäße
Uhrwerk so ausgelegt, daß die weiden Federhäuser direkt mit dem Großbodenrad in
eingriff stehen, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen jedem Federhaus und dem
Großbodenrad höchstens 5,5 ist, daß das Großbodenrad mindestens 14 Zähne besitzt
und daß das Uhrwerk mit einem Oszillator bestehend aus Unruh und Spirale ausgestattet
ist, der mit einer Frequenz von mehr als 30.000 Sch@ingungen pro Stunde arbeitet.
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In der beigefügten Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Uhrwerk mit
automatischem Aufzug und einer Frequenz von 36.000 Sch@ingungen pro Stunde als Beispiel
dargestellt.
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Abbidlung 1 zeigt eine Draufsicht des Uhrwerkes holme den automatischen
Aufzug.
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Abbildung 2 zeigt die gleiche Ansicht mit automatischem Aufzug.
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Abbildung 3 ist ein Teil-Schnitt entlang der Linie III-III der Abb.
1 und Abbildung 4 ist ein Teil-Schnitt entiang der Linie IV-IV der Abb. 2.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Uhrwerk handelt es sich um
ein rundes eiern mit einem Durchmesser von 11 1/2 ''' , d.h. der Durchmesser seiner
Werkplatte beträgt 25,6 mm. Auf seiner runden Werkplatte 1 befinden sich 2 Federhäuser
2 und 3, die reiativ zu der mit der Achse der Auizugswelle (nicht dargestellt) zusammenfallenden
Diametralebene symmetrisch angeordnet sind. Die Trommeln dieser beiden Federhäuser
stehen mit dem Trieb 4 des Großbodenrades 5 in Eingriff.
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Das besagte Großbodenrad bildet das erste Organ eines übiichen Räderwerkes,
das ferner noch ein Xleinbodenrad ó, ein im Kitte@punkt des Werkes koaxial mit dem
Großbodenrad angeordnetes Minutenrad 7 und ein Ankerrad 8 umfaßt.
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Dieses letztgenannte Ankerrad 8 betätigt den Anker 9 (Abb. 3), der
wiederum mit der Unruh 10 zusammenwirkt.
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Die verschiedenen Räder werden durch eine Federhausbrücke 11 (Abb.
2), eine Räderwerksbrücke 12, eine hnkerbrücke 13 (Abb. 1) und einen Ankerkloben
14 in ihrer Lage gehalten. Ferner erstreckt sich eine Großbodenradsbrücke 15 (Abb.
1) zwischen der Werkplatte und der
Räderwerksbrücke bis zum Werksmitteipunkt,
um das obere Lager der Großbodenradweile abzustützen.
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Im Zentrum der Weraplatte sind auf herkömmliche Art ein auf die Hohlweile
des Gro@bodenrades aufgepreßtes Minutenrohr 16, ein Stundenrad 17 sowie ein Kalenderrad
18 montiert. Diese verschiedenen Räder werden von dem Zifferbiatt 19 bedeckt. Andererseits
sind auf dem Kloben ein beweglicher Spiralklötzchenträger 20 sowie ein Rücker 21
montiert, der dazu dient, eine Feinreguliervorrichtung bekannter Bauart aufzunehmen.
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Die beweglichen Organe des Uhrwerkes weisen die foigenden Eigenschaften
auf: Das aus Unruh und Spirale bestehende System oszilliert mit einer Frequenz von
36.000 Schwingungen pro Stunde. Das Ankerrad besitzt 20 oder 21 Zahne, und das Übersetzungsverhältnis
zwischen den Sekundenrad und dem Ankerradtrieb ist 100: 7. Die Übersetzungsverhältnisse
zwischen dem Kleinbodenrad und dem Sekundenrad sowie zwischen den Grofbodenrad und
dem Kleinbodenrad sind normal, so daß sich das Großbodenrad mit einer Geschwindigkeit
von einer Umdrehung pro Stunde belegt. Der Grgßbodenradtrieb besitzt 17 Zähne mit
einem Modul von 0,09. Sein Durchmesser beträgt also ca. 4,8 mm. Bei den Federhäusern
2 und 3 beträgt der Trommeidurchmes3er 24,2 mm, so daß sie das Großbodenrad mit
einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 5 mitnehmen. Aufgrund dieses
ungewöhnlichen
Übersetzungsverhältnisses drehen sich die Federhäuser wohlverstanden schneller als
bei konventionellen Uhrwerken. Die in den Federhäusern 2 und 3 befindlichen @ugfedern
sind so lang, daß sie 9 Windungen gestatten, oder, anders ausgedrückt, eine Energiespeicherung
gestatten, die eine Laufreserve von 45 Stunden bedeutet.
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Alternativ könnte mui das Uhrwerk auch so ausbi den, daß die in den
Federhäusern befindlichen zugfedern eine Laufreserve von 50 Stunden, also 10 Windungen
gestatten.
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Aufgrund der relativ hohen Zähnezahl des aentrumstriebes und seines
relativ gr@ßen Durchmessers sowie des niedrigen Übersetzungsverhätnisses z@ischen
den Federhäusern und diesem Trieb ist der Wirkungsgrad dieses Raderpaars sehr viel
ho"her als bei den üblichen Übersetzungen. Man kann die Zähne des Zentrumstriebes
mit sehr vie@ größerer Präzision herstellen, und die Eingriffsbedingungen sind auch
günstiger. Dank dieser Verbesserung des Wirkungsgrades konnte festgestellt werden,
daß eine Unruh mit einem Trägheitsmoment bis zu 9 mg.cm2 durch Federn, die zusammen
in vollständig aufgewickeltem Zustand ein Antriebsmoment im B@reich von 1.000 g.
mm liefern, mit ausreichender Ampiitude bewegt werden kann.
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Dank dieses relativ schwachen Antriebsmomentes und dank
der
symmetrischen Anordnung der beiden Federhäuser sind die auf die Lagerflächen des
Großbodenrades wirkenden Rückstoßkräfte der Lager dieses Rades gering, wie dies
bereits im Hauptpatent dargelegt wurde.
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Man hat darüber hinaus festgestellt, daß es zur Verbesserung der Regelmäßikeit
der Übertragung vorteilhaft ist, die beiden Verzahnungen zwischen den Federhäusern
und dem Zentrumstrieb so anzuordnen, daß die beiden Berührungspunkte zwischen den
Zähnen des Zentrums triebes und den entsprechenden Zähnen der Federhäuser sich niemals
gleichzeitig relativ zur Wilikelhaibierenden des durch die Mittelpunkte des ersten
Federhauses, des Zentrumsrades und des zweiten Federhauses gebildeten Winkels symnetrisch
gegenüber liegen.
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Insbesundere hat man festgestellt, daß im günstigsten Falle jeder
Zahn des zweiten Federhauses den Zentrumstrieb gegenüber dem entsprechenden Zahn
des ersten Federhauses um ein Drittel der Zahnteilung versetzt angreift.
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Unter diesen Bedingungen vollzieht sich das Singreifen der Verzaikiungen
sehr regelmäßig.
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Während sich die oben angegebenen Daten auf das beschriebene Beispiel
beziehen, kann man bei anderen
Ausführungsformen der Erfindung
auch andere Werte verwenden. Jedoch sollte'die Mindest-Zähnezahl des Zentrumstriebes
14 betragen, und das Übersetzungsverhältnis zwischen den Federhäusern und dem Zentrums
trieb sell nicht über 5,5 liegen. Diese Grenzwerte gestatten noch eine merkliche
Verbesserung.
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Das relativ kleine Antriebsmoment der in den Feder häusern 2 und 3
befindlichen Federn hat ebenfalls günstige Auswirkungen hw sichtlich der Anordnung
der Organe der bei dem beschriebenen Uhrwerk vorgesehenen automatischen Aufzugsvorrichtung.
Diese Aufzugsorgane sind zwischen der Räderwerksbrücke 12 und einer an der Räderwerksbrücke
12 befestigten Aufzugsbrücke 22 montiert. Die Schwingmasse 23 (Abb. 3 und 4) erstreckt
sich bis zum äuf3eren Umfang des Uhrwerkes und besteht aus einem zentraien Lagerzapfen
24, der in ein Teil 25 hereingetrieben ist, das den Schwingmassentrieb und die innere
Lauffläche der durch einen Käfig 27 in ihrer Lage gehaltenen Kugeln -26 bildet.
Der Käfig 27 ist an der Räderwerksbrücke 12 in einer Vertiefung befestigt, die im
Zentrum des Uhrwerkes'in der Räderwerksbrücke vorgesehen ist und deren Boden eine
Bohrung aufweist, in die das obere Lager 28 der Sekundenradwelle eingelassen ist.
Der Schwungmassentrieb 25 greift wie in Abbildung 4 dargestellt in das treibende
Rad 29
eines ersten Wechslers 30 ein, der sich einerseits in der
Räderwerksbrücke 12 und andererseits in der Aufzugsbrücke 22 dreht. Das treibende
Rad 29 steht mit dem entsprechenden treibenden had 29' des Wechslers 30' in Eingriff,
der sich ebenfails zwischen der Räderwerksbrücke und der Aufzugsbrücke dreht.
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Die beiden getriebenen Räder der Wechsler 30 und 30' befinden sich
mit dem ersten Rad 31 des Räderwerkes der automatischen Aufzugsvorrichtung in Eingriff.
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Das zweite (32) und das dritte (33) Rad dieses Raderwerkes drehen
sich ebenfalis rlie in Abbildung 4 dargestellt zwischen der Räderwerksbrücke 12
und der Aufzugsbrücke 22. Sie gewährleisten die Untersetzung der Schwingmassenbewegungen.
Aufgrund der Funktion der Wechs er 30, 30' dreht sich dieses Räderwerk immer in
derselben Richtung. Der Trieb des Rades 33 ist mit einem Sperr-Rad 34 in Eingriff,
das auf einen Vierkant am End* der Weile 35 des Federhauses 3 aufgekeilt ist. Dieses
mittels der Schraube 36 befestigte Sperr-Rad befindet sich oberhalb der Federhausbrücke
11.
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Ein Zwischensperrad 37 (Abb. 2), das sich zwischen der Federhausbrücke
11 und einer an der Federhausbrucke befestigten Handaufzugsbrücke 43 dreht, sorgt
für die Rotation der Welle des Federhauses 2 und auch für den Aufzug der in diesem
Federhaus befindlichen Feder.
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Das Zwiscilellsperrad 37 greift in ein Sperrad 38 ein, das auf die
gleiche Weise wie das llad 34 @ auf der Welle des Federhauses 2 montiert ist. Eine
zwischen den Brücken 11 und 43 montierte federbetätigte Klinke j9 blockiert das
Sperrad des Federhauses 2 und demgemäß das Zwischensperrad 57 und die Weile des
Feder hauses 3. Die beschrietene Anordnung gewährleistet also den automatischen
gleichzeitigen Aufzug der beiden Federhäuser. Das Wicklungsverhältnis der beiden
Federn ist konstant, so daß die Gleichheit der durch die Zähne der rrommeln der
weiden Federhäuser auf den Zentrumstrieb ausgeübten Kräfte gewährleistet ist. Die
beschriebene Aufzugsvorrichtung wird durch mittel vervcllständigt, die im Bedarfsfail
das Aufziehen von Hand ermöglichen. Diese Mittel bestehen aus einem Aufzugstrieb
40, der auf einer Lauffläche der (nicht dargestellten) Aufzugsweile montiert ist
@nd auf herkömmliche Weise in das Kronrad 41 eingreift. Dieses dreht sich um eine
die Höhen@age der Brücke @3 bestimmende Warze, durch deren Mittelpunkt eine Gewindeb@hrung
hindurchführt, die eine zur Befestigung der Brücke 43 dienende Schraube aufnimmt.
Das Kronrad rarzi aber ein Sperrrad und ein Rad 44 die Sperräder 34 und 33 antreiben,
wobei das Rad 44 sich um eine unrunde Warze 45 so dreht, daß es sich, Wenn der automatische
Auf Zug in Betrieb ist, seitlich verschieben und außer Eingriff mit den Zähnen des
Sperrades 37 bringen kann. Das Rad 44 wird normaler-'weise mittels einer Feder gegen
das Sperrad 37 gedrückt,
wobei die Feder auf eine Außenfläche unterhalb
der Verzahnung drückt. Diese Anordnung ist an sich bekannt.
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Die oben beschriebene Anordnung bietet zahlreiche Vorteile: Sie gestattet
die Herstellung einer Uhr mit automatischem Aufzug, bei der die Unruh mit einer
Frequenz von 36.000 Schwingungen osziiiiert und die einen kleineren Aßendurchmesser
aufweist als andere bisher bekannte Uhrwerke gieicher Art und das ohne eine Vergrößerung
der Höhe. Bei einer tatsächlich hergestellten Ausführungsform mit dem beschriebenen
11 1/2"-Wferk und mit "day date"-Kalender überstieg die Höhe nicht die üblichen
Werte.
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Auf Grund des großen Durchmessers des Zentrumstriebes wird der Wirkungsgrad
zwischen den Federhäusern und dem Trieb erheblich gegenüber den herkömmlichen Uhrwerken,
bei denen das Übersetzungsverhältnis 7 : 1 ist, verbessert. Man kann sagen, daü
der Wirkungsgrad von etwa, 80 % auf über 90 % steigt, so daß man unter sonst gleichen
Bedingungen die in den Zugfedern enthaltene Energie um mehr als 10 S senken kann.
Darüber hinaus gewährleistet diese Anordnung eine regelmäßigere über tragung des
Antriebnomentes auf den Anker und verhindert damit ungewollte Schwankungen im Ausschlag
der Unruh.
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Diese Regelmäßigkeit der Kraftübertragung wird noch durch eine günstige
Anordnung der Federhäuser verbessert, bei der die Zähne der Federhaustrommeln abwechselnd
in die Zähne des Zentrumstriebes eingreifen. Eine derartige Anordnung wäre bei einem
Zentrumstrieb mit der üblichen Zähne zahl sehr viei schwieriger auszuführen.
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Schließlich sind bei gleicher Antriebskraft die Kräfte, denen die
Wellenenden des Großbodenrades in ihren Lagern ausgesetzt sind, erheblich geringer
als bei den herkömmlichen Anordnungen mit nur einem Federhaus. Obwohl die von den
Zugfedern abgegebenen Momente erheblich geringer sind, bleibt die dem Räderv;erk
und demgemäß der Schwingmasse zugeführte Kraft dadurch sehr hoch, daß die Federhauser
selbst sich schneller drehen als bei den bisherigen Ausführungsformen. Auf diese
Weise wird die Größe des Unruh-Ausschlages weitgehend gewährleistet.