DE2401129C3 - Freilaufkupplung für Uhrwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Freilaufkupplung aus zwei zusammenwirkenden Rädern, von denen das

ίο eine Rad unverdrehbar auf einer drehbar gelagerten Welle sitzt, das andere Rad zwischen dem einen Rad und einem die Welle abschließenden Bund verdrehbar auf der Welle gelagert ist, für Uhrwerke, bei denen ein Rad jeweils mit öffnungen und ein Rad jeweils mit Kupplungselementen versehen ist, die längs eines Kreisringes einander gegenüberstehend gleichmäßig so auf den beiden Rädern verteilt sind, daß mindestens ein solches Kupplungselement jeweils einer solchen öffnung gegenübersteht und in dies eindringen kann und in Kupplungsrichtung gegen diese anschlagend ein Verkuppeln beider Räder bewirkt sowie in Freilaufrichtung sich aus dieser herauslöst.

Bei den bekannten Freilaufkupplungen dieser Art werden zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Teil Elemente, z. B. Raster bzw. Rollen, vorgesehen, die in gewissen Fällen durch Federn beansprucht werden und die mit einer Verzahnung zusammenwirken oder mit Rückhaltezapfen, Stiften oder Nuten. Es ist also die Bearbeitung von mehreren Werkstücken, die aneinander angepaßt werden müssen, erforderlich. Die Montage ist infolgedessen beschwerlich und der Gestehungspreis relativ hoch.

Zur Behebung dieser Nachteile sind Freilaufkupplungen bekanntgeworden, die ausschließlich aus den beiden treibenden bzw. angetriebenen Teilen bestehen und dementsprechend keinerlei Zwischenstücke aufweisen. Dabei führt einer der Teile eine rein rotationsorientierte Bewegung aus, während der andere eine kombinierte Bewegung ausführt, beispielsweise eine Rotationsbewegung um eine Achse der Kupplung und eine Translationsbewegung längs dieser Achse. Ferner sind Freilaufkupplungen dieser Art bekannt, bei denen einer der beweglichen Teile um seine Achse rotiert und sich in der Translation in seiner Ebene verschiebt, und zwar derart, daß die Achse nicht konstant mit derjenigen des anderen beweglichen Teils übereinstimmt. Die Funktion dieser bekannten Kupplungen ist aufgrund des Umstandes störanfällig, daß Translationsbewegungen eines beweglichen Teils bezüglich des anderen vollführt werden müssen.

Aus der US-PS 24 00 818 ist es allgemein bekannt, ein Rad mit mindestens zwei vorspringenden Kupplungselementen auszuführen und das andere mit mindestens drei durch radiale Halteelemente begrenzte öffnungen

(15 für die vorspringenden Elemente, wobei die Anzahl der öffnungen um eine öffnung größer ist als die Anzahl der Halteelemente. Diese Kupplung hat jedoch den Nachteil, daß die Enden von elastischen Zungen ständig

24 Ol 129

gegen das Rad gedrückt werden. Eine derartige ständige Bremsung ist in Freilaufkupplungen für Uhrwerke nachteilig. Denn der Nutzeffekt der Schwingmasse wird durch die Reibung herabgssetzt Ferner können bei Freilaufkupplungen mit elastischen Zungen Verformungen der Zungen eintreten, und zwar wenn das übertragene Drehmoment plötzlich angesetzt wird. Das Drehmoment kann in solchen Fällen Werte erreichen, die eine Beschädigung bewirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Freilaufkupplung der eingangs geschilderten Art in der Konstruktion einfacher und in der Funktion sicherer zu gestalten.

Die Lösung der gestellten Aufgabe durch die Erfindung besteht bei einer Freilaufkupplung der eingans geschilderten Art darin, daß beide Räder als starre Teile ausgebildet sind, daß die öffnungen durch zumindest die Kupplungsrichtung annähernd radial verlaufende Flanken aufweisende Stege voneinander getrennt und die Kupplungselemente als aus der Radebene vorspringende starre Ansätze ausgebildet sind, daß mindestens drei öffnungen und mindestens zwei Kupplungselemente vorgesehen sind und jeweils einer ungeraden Anzahl von öffnungen eine gerade Anzahl von Kupplungselementen bzw. einer geraden Anzahl von öffnungen eine ungerade Anzahl von Kupplungselementen gegenübersteht, daß jedi öffnung mindestens so breit ist, wie die Summe aus der Breite eines Steges und dem Zweifachen der Breite eines Kupplungselementes und daß das festsitzende Rad einen solchen Abstand von dem die Welle abschließenden Bund und das verdrehbar gelagerte Rad ein solches Spiel gegenüber der Welle aufweisen, daß das mit mindestens einem Kupplungselement in die diesem gegenüberliegende öffnung eingedrungene eine Rad bei einer relativen Verdrehung beider Räder in Kupplungsrichtung das andere Rad mitnimmt und bei einer relativen Verdrehung beider Räder in Freilaufrichtung durch Verkippen des verdrehbar gelagerten Rades um eine parallel zur Ebene des festsitzenden Rades liegende Kippachse und unter Eindringen eines anderen Kupplungselementes in eine diesem gegenüberliegende andere öffnung mit dem bisher eingedrungenen Kupplungselement sich aus der diesem bisher gegenüberliegenden öffnung herauslöst und über den diese Öffnung von der benachbarten öffnung trennenden Steg hinweggleitend in die ihm nun gegenüberliegende benachbarte öffnung eindringt.

Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung in zwei Ausführungsformen beispielhaft erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Freilaufkupplung nach der Erfindung in Draufsicht, wobei das antreibende Raü teilweise abgebrochen dargestellt ist;

Fig.2 einen Axialschnitt in größerem Maßstab, der Kupplung in Kupplungsstellung;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-1II der F i g. 1 in noch größerem Maßstab, und

Fig. 4 einen Axialschnitt einer abgewandelten Ausführungsform.

Die Freilaufkupplung besteht nur aus zwei zueinander beweglichen Bauelementen, nämlich aus dem antreibenden Rad 1 und dem angetriebenen Rad 2. Das antreibende Rad 1 ist eine einfache Scheibe mit einer Verzahnung 3 am Umfang, einer Zentralöffnung 4 und zwei diametral entgegengesetzten Kupplungselementen 5 und 6, die durch teilweises Ausschneiden und schräees Bieeen von Zuneen in Form von Kronenseementen erhalten werden, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Der Winkel der unteren Fläche der Zungen 5 und 6 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel die Größenordnung von 15 Grad in bezug auf die Ebene des Rades 1. Der Winkel der vorderen Fläche 7 der Zunge beträgt 90 Grad in bezug auf die Ebene des Rades, so daß es die Funktion einer Blockierfläche ausüben kann, wie später noch erläutert wird.

Das angetriebene Rad 2 ist als Kombination aus einer

ίο Welle 8, 13 und einem Rad 9 ausgebildet Die Welle ist durch Abstechen hergestellt und weist an beiden Enden Zapfen auf, um zwischen zwei Gehäuseelementen montierbar zu sein. Das Rad 9 ist mit seiner Zentralöffnung auf den zylindrischen Aufnahme-Teil 13 der Welle 8 aufgekeilt. Das Rad 9 hat einen etwas größeren Durchmesser als das Rad 1 und weist am Umfang eine Verzahnung 10 auf und in einer sich gegenüber der Verzahnung 10 nach innen versetzten Ringzone eine Reihe von 7 ausgeschnittenen öffnungen 11 auf, die jeweils die Form eines Kronensegments besitzen. Dies öffnungen sind durch Stege 12, die sich radial in gleichem Abstand voneinander erstrecken, voneinander getrennt.

Die Zentralöffnung 4 des Rades 1 h?t einen etwas größeren Durchmesser als der Aufnahme-Teil 13 der Welle 8, auf den sie aufgeschoben ist. Dadurch ist es ermöglicht, daß das Rad 1, wie in F i g. 2 dargestellt, eine schräge Lage einnehmen kann. Andererseits ist das Rad 1 in axialer Richtung mit dem Rad 9 verbunden, und zwar einerseits mittels einer Schulter 14 der Welle 8, 13 und andererseits mittels der oberen Fläche des Rades 9. Der Abstand zwischen diesen beiden Begrenzungselementen ist so bestimmt, daß ein korrektes Funktionieren der Freilaufkupplung sichergestellt ist, wie später noch erläutert werden wird. Es muß noch erwähnt werden, daß in der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform das antreibende Rad 1 mit seiner Verzahnung 10 in eine Ritzelverzahnung 15 der Aufziehmasse 16 eingreift. Diese Masse dreht sich um den Mittelpunkt eines Uhrwerks, welches in der Zeichnung nicht dargestellt ist, so daß es sich in der einen oder anderen Richtung verschieben kann, je nach den Verschiebungen des Handgelenks des Trägers der Uhr. Wenn davon ausgegangen wird, daß sich die Freilaufkupplung zu einem bestimmten Zeitpunkt in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Lage befindet und daß zu diesem Zeitpunkt die oszillierende Aufziehmasse 16 sich in einer solchen Richtung dreht, daß das antreibende Rad 1 durch das Ritze! 15 in Pfeilrichtung 17 angetrieben ist, dann wird ersichtlich, daß die Kupplung im Freilauf funktioniert. Denn die vorstehende Zunge 6, die dem Angriffspunkt des Rades 1 im Ritzel 15 gegenüberliegt, kommt an ihrer unteren Rampe mit dem Steg 12' in Berührung, während die vorstehende Zunge 5 sich in Richtung des Steges 12" bewegen wird. Das Rad 1 ist dabei vom Rad 2 abgetrennt. Andererseits wird die Zunge 6 durch Aufsteigen auf den Steg 12' das Rad 1 um eine zur Ebene der Fig. 2 senkrechte Achse kippen lassen, was die entgegengesetzte Zunge 5 zwingt, sich in die durch den Steg 12" abgegrenzte öffnung einzuschieben. Wenn die Zunge 5 mit ihrem der Fläche 7 gegenüberliegenden Ende am Steg 12" ankommt, wird dit untere Rampe auf den Steg 12" in der Weise aufsteigen, daß das Rad 1 neuerlich kippen wird und sich

bs schließlich in der Stellung nach Fig. 2 befindet. Diese Rotations- und Kippbewegung der Kombination setzt sich notwendigerweise so lange fort, wie sich die KuDDlunE in Pfeilrichtune 17 dreht, d. h. im Freilauf. Die

24 Ol 129

in Fig. 2 dargestellte Lage wird jedesmal auftreten, wenn die vorstehende Zunge 5 sich in einer solchen Lage befindet, daß die Blockierfläche 7 sich gerade jenseits eines der Stege, z. B. 12", befindet. Da die Ausrichtung der Kupplung beliebig im Raum sein kann, wenn die Uhr getragen wird, und da Reibung und Trägheit der Werkstücke die Gravitationskräfte ausgleichen, kann die gegenseitige Lage nach den Fig. 1 und 2 in der Praxis durchaus auftreten.

Wenn, ausgehend von dieser Stellung, ein Umkippen der Rotationsrichtung der Masse 16 betrachtet wird, wird das Rad ί in der dem Pfeil 17 entgegengesetzten Richtung angetrieben. Unter Annahme des ungünstigsten Falles wird die Zunge 5 über den Steg 12" hinweggleilen. In diesem Fall wird jedoch die Blockierfläche 7 der Zunge 6 gegen den Steg 12 anschlagen und den Antrieb des Rades 2 in der Uhrzeigerrichtung in F i g. 1 sicherstellen. Aufgrund des durch die Kupplung übertragenden Drehmoments werden die Räder 1 und 2 in ihrer in F i g. 2 dargestellten gegenseitigen Lage gehalten, was bedeutet, daß sie nach einer halben Umdrehung in derjenigen gegenseitigen Lage erscheinen, die die Räder 18 und 19 in Fig. 4 einnehmen. D;;raus folgt, daß in der Verzahnung des Ritzels 15 diejenige des Rades 1 ständig in einer Verschiebung befindlich ist, und zwar in der Richtung der Achse nach oben oder nach unten. Es wurde jedoch festgestellt, daß diese Bewegung die Funktion nicht behindert.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Distanz zwischen der oberen Fläche des Rades 9 und der Schulter 14 ausreichend groß sein muß, damit jede der Zungen 5 und 6 getrennt aus den öffnungen 11 heraustreten kann. Gleichwohl darf diese Distanz nicht zu groß sein. Sie muß unterhalb der Stärke des Rades ! plus der Verschiebung der Zungen 5 und 6 bleiben, damit, selbst wenn die beiden Räder sich parallel zueinander befinden und wenn das Rad 1 gegen die Schulter 14 zu liegen kommt, die Zungen 5 und 6 gleichwohl in die öffnungen 11 eingeschoben werden. Es ist noch zu bemerken, daß die beiden Räder 1 und 9 sich nicht parallel zueinander verschieben können, es sei denn in gewissen, genau präzisierten Lagen bezüglich des Rades 9.

In der in Fig. 4 dargestellten, abgewandelten Ausiuhrungsform weist das angetriebene Rad-Bauele ment 18 eine Welle 20 auf, die einen ersten Auflage-Te: 21 für das Aufkeilen des Rades 22 und einen zweitei Auflage-Teil 23 auf, auf welchem das Rad 19 mit relatr großem Spiel aufsitzt, um ein Drehen und Kippen de Rades 19 zu ermöglichen. Der Auflage-Teil 23 win durch eine Schulter 25 begrenzt, die der Schulter l· entspricht. Um diese Schulter herum weist jedoch da Rad 19 eine ringförmige Auskehlung 26 auf, die durcl

,ο eine diametrale Nut 27 in zwei Teile geteilt ist, welchi senkrecht zu der von den Mittelpunkten der beidei Zungen 28 und 29 bestimmten Linie verläuft. Da Abstützen dieser Nut 27 gegen die Schulter 2! erleichtert das Umkippen des Rades (9, wenn dii schrägen Zungen 28 und 29 alternativ über dii verschiedenen radialen Stege 30 passieren, die dii Öffnungen des Rades 22 begrenzen.

Infolge der Nut 27 wird die Kippachse des Rades 1! auf die Achse des Rades 18 zurückgeführt. Fabrikations toleranzen haben infolgedessen weniger Einfluß auf dii Funktion.

Im übrigen ist die Funktion dieser abgewandelte! Ausführungsform die gleiche wie die der anhand de F i g. 1 und 2 beschriebenen Ausiuhrungsform.

;:j In anderen Ausführungsformen könnten die Kupp lungselemente 5,6, 28, 29 durch Ausstülpen statt durcl teilweises Ausschneiden und Falten hergestellt werder Die Räder können aus Kunststoff gespritzt sein. Dii Zahl der öffnungen 11 kann geringer oder größer als ii

;;o den dargestellten Ausführungsbeispielen sein. In ersteren Fall würde der verlorene Weg bei eine Umkehr der Rotationsrichtung der Masse 16 einei größeren Wert annehmen.

Die Rampen, welche das Kippen des mit Spie montierten Rades ermöglichen, könnten statt auf dei vorstehenden Zungen in den radialen Flanken de öffnungen angeordnet sein, jedoch ist die zeichneriscl dargestellte Lösung vom Fabrikationsstandpunkt dii einfachste.

Ein weiterer Vorteil der Freilaufkupplung nach de Erfindung ist deren Robustheit. Die Werkstücke sim relativ massiv und weisen dementsprechend eine guti Haltbarkeit auf. Die Betriebssicherheit der erfindungs gemäßen Freilaufkupplung ist durch Versuche erhärtet.

Hierzu 1 Blau Zeichnungen

Claims (6)

24 Ol 129 Patentansprüche:

1. Freilaufkupplung aus zwei zusammenwirkenden Rädern, von denen das eine Rad unverdrehbar auf einer drehbar gelagerten Welle sitzt und das andere Rad zwischen dem einen Rad und einem die Welle abschließenden Bund verdrehbar auf der Welle gelagert ist, für Uhrwerke, bei denen ein Rad jeweils mit öffnungen und ein Rad jeweils mit Kupplungselementen versehen ist, die längs eines Kreisrings einander gegenüberstehend gleichmäßig so auf den beiden Rädern verteilt sind, daß mindestens ein solches Kupplungselement jeweils einer solchen öffnung gegenübersteht und in diese eindringen kann und in Kupplungsrichtung gegen diese anschlagend eine Verkupplung beider Räder bewirkt sowie in Freilaufrichtung sich aus dieser herauslöst, dadurch gekennzeichnet, daß beide Räder (9, 1) als starre Teile ausgebildet sind, daß die öffnungen (11) durch zumindest in Kupplungsrichtung annähernd radial verlaufende Flanken aufweisende Stege (12) voneinander getrennt und die Kupplungselemente (5,6) als aus der Radebene vorspringende starre Ansätze ausgebildet sind, daß mindestens drei öffnungen (H) und mindestens zwei Kupplungselemente (5, 6) vorgesehen sind und jeweils einer ungeraden Anzahl von Öffnungen (11) eine gerade Anzahl von Kupplungselementen (5, 6) bzw. einer geraden Anzahl von öffnungen (11) eine ungerade Anzahl von Kupplungselementen (5, 6) gegenübersteht, daß jede öffnung (11) mindestens so breit ist wie die Summe aus der Breite eines Steges (11) und dem Zweifachen der Breite eines Kupplungseiementes (5, 6) und daß das festsitzende Rad (9) einen Abstand von dem die Welle (13) abschließenden Bund (14) und das verdrehbar gelagerte Rad (1) ein solches Spiel gegenüber der Welle (13) aufweisen, daß das mit mindestens einem Kupplungselement (6) in die diesem gegenüberliegende öffnung (11) eingedrungene eine Rad (1) bei einer relativen Verdrehung beider Räder (9,1) in Kupplungsrichtung das andere Rad (9) mitnimmt und bei einer relativen Verdrehung beider Räder (9, 1) in Freilaufrichtung durch Verkippen des verdrehbar gelagerten Rades (1) um eine parallel zur Ebene des festsitzenden Rades (9) liegende Kippachse und unter Eindringen eines anderen Kupplungselementes (5) in eine diesem gegenüberliegende andere öffnung (11) mit dem bisher eingedrungenen Kupplungselement (6) sich aus der diesem bisher gegenüberliegenden Öffnung (11) herauslöst und über den diese öffnung (11) von der benachbarten öffnung (11) trennenden Steg (12) hinweggleitend in die ihm nun gegenüberliegende benachbarte öffnung (11) eindringt.

2. Freilaufkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (5, 6) oder die öffnungen (11) Rampen aufweisen, die derart ausgerichtet sind, daß sie das Verkippen beim Freilaufbetrieb (17) bewirken.

3. Freilaufkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (5, 6) und die öffnungen (II) an den den Rampen entgegengesetzten Seiten durch radiale Flanken begrenzt sind, die annähernd senkrecht zu den Ebenen der Räder verlaufen.

4. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch Bekennzeichnet, daß das mit Spiel auf der Welle (20) angeordnete Rad (19) eine zu der durch den Mittelpunkt der beiden Kupplungsele mente (28,29) bestimmten Achse senkrecht geradlinig verlaufende Nut aufweist (F i g. 4).

5. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (5, 6) durch ausgeschnittene und schräg abgebogene Teile des Rades (1) gebildet werden (F ig. 3).

6. Freilaufkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (5, 6) durch tiefgezogene Teile des Rades (1) gebildet werden.