DE2702262C3

DE2702262C3 - Uhrwerk

Info

Publication number: DE2702262C3
Application number: DE2702262A
Authority: DE
Inventors: Hatsuo Aruga; Yasue Ashibe; Kazutashi Nozawa; Kunio Ina Tatsuzawa
Original assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Current assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Priority date: 1976-05-01
Filing date: 1977-01-20
Publication date: 1979-09-27
Also published as: DE2702262B2; US4139981A; DE2702262A1; JPS52133254A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Uhrwerk mit einem Pendel und einem Gesperre zum Steuern der Geschwindigkeit und der Gleichförmigkeit der Bewegung des Pendels, das ein Gesperrerad mit einer Vielzahl von Zähnen am Außenumfang, eine in fester Beziehung 7um Gesperrerad angeordnete drehbare Ankerwelle, einen auf der Ankerwelle angeordneten Anker mit wenigstens zwei Ankerteilen zum Eingreifen in die Zähne und eine Kopplungseinrichtung zwischen Ankerwelle und Pendel hat.

Es ist bekannt, daß Pendeluhren, die die periodische Schwingung des Pendelgewichts zur Zeitmessung oder Gangregelung benutzen, zuverlässig, einfach und genau sind, wenn sie als ortsfeste Wanduhren benutzt werden. Die Pendeluhren haben jedoch den Nachteil, daß sie für eine genaue und zuverlässige Zeitmessung längs einer durch die Schwerkraft bestimmten Vertikalrichtung angebracht und ausgerichtet werden müssen. Diese Notwendigkeit beruht im wesentlichen auf der Arbeitsweise des Gesperres. Bei herkömmlichen Pendeluhren ist beispielsweise die relative Lage des Pendelgewichtes oder des Pendelarmes und des Ankers des Gesperres so gewählt, daß eine neutrale oder Gleichgewichtslage eingenommen wird, wenn die Vcrtikalrichtung des Gesperres mit der durch die Schwerkraft bestimmten Vertikalrichiung zusammenfällt.

Ist die Pendeluhr jedoch zur Vertikalrichtung der Schwerkraft fehlausgerichtet, so ist die Gleichgewichtslage des Pendelarmes oder Pendelgewichtes längs einer Achse ausgerichtet, die nicht mit der Vertikalrichtung des Ciesperres zusammenfällt. Die Bewegung des Penddgewiehls bewirkt in diesem Pail eine unsymmetrisehe Schwingung des Ankers, so daß dieser eine periodische Schwingung bezüglich seines Gesperrerades mit einer Abweichung ausführt, die dem Neigungswinkel zwischen der Vertikalrichtung des Gesperres und der duych die Schwerkraft bestimmten Vertikalrichtung direkt proportional ist Diese Abweichung ändert den Eingriffsgrad zwischen den Ankerstiften des Ankers und den Zähnen des Gesperrerads. Diese Abweichung ist als Ankerseitenausschlag bekannt und ein Hauptgrund für eine mangelnde Meßgenauigkeit pendelgeregelter Uhren. Im Extremfall kann der veränderte Eingriffsgrad zwischen Anker und Gesperrerad bewirken, daß das Gesperre fehlerhaft arbeitet und die Gangregelung einstellt

Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Pendeluhren ist durch die Anfälligkeit der Ankerstifte gegenüber relativ leichten Stoßen gegeben. Irgendeine auf die Ankerstifte ausgeübte übermäßige Kraft kann die Ankerstifte entweder vrbiegen oder sogar brechen, wenn diese mit einer übermäßig großen Kraft gegen das Gesperrerad schlagen. Dieses kann aufgrund des Ankerseitenausschlages oder auch auftreten, wenn an dem Pendel stark gezogen wird, um die Uhr in Gang zu setzen. Ein Verbiegen oder Brechen der Ankerstifte aber kann auch durch eine fehlerhafte Schwingung des Pendels hervorgerufen werden^ die auf einer Vibration oder plötzlichen Geschwindigkeitsänderung beruht, die z. B. dann auftreten, wenn die Uhr bewegt oder transportiert wird.

Jo Aufgabe der Erfindung ist es, ein Uhrwerk der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es die Zeit selbst dann genau mißt, wenn die Vertikalrichtung des Gesperres zur durch die Schwerkraft bestimmten Vertikalrichtung fehlausgerichtet ist

>"> Bei dem Uhrwerk der genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Anker relativ zur Ankerwelle drehbar ist und mit dieser über ein elastisches Element kraftschJiissig so verbunden ist, daß sich der Anker relativ zur Ankerwelle

Mt verdreht, wenn bei einer Fehlausrichtung des Uhrwerks

relativ zu der durch die Schwerkraft bestimmten

Vertikalrichtung ein Drehmoment auf den Anker wirkt,

das größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist.

Aufgrund dieser Merkmale führt das Gesperre eine

^v' regelmäßige Schwingbewegung unabhängig von irgendeiner übermäßigen, entweder aufgrund eines Stoßes oder einer Fehlausrichtung des Uhrwerks relativ zur durch die Schwerkraft bestimmten Vertikalrichtung auf das Gesperre ausgeübten Kraft aus. Eine solche

"·" Fehlausrichtung wird durch das erfindungsgemäße Uhrwerk selbst kompensiert bzw. durch automatische Nachstellung ausgeglichen.

Das erfindungsgemäße Uhrwerk weist ein Gesperre mit einem Gesperrerad, das eine Vielzahl von Zähnen

''■ aufweist, eine drehbare Ankcrwelle, die in fester Beziehung zum Gesperrerad angeordnet ist, und einen Anker auf, der an der Ankerwcllc befestigt ist, und wenigstens zwei Ankerteile aufweist, die in das Gesperrerad eingreifen. Der Anker ist kraflschlüssig auf

''" der Ankerwellc befestigt, so daß er sich relativ zur Ankerwelle immer dann dreht, wenn ein Drehmoment auf den Anker wirkt, das einen bestimmten Wert überschreitet.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den (Interan-

¹¹' Sprüchen angegeben.

Ausfiihrungsbeispielc der Hrfiiuliing werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hs zeigt

Fig. I schematisch ein Aiisführiingsbeispiel für die Kopplung zwischen dem Pendel und dem Gesperre,

Fig,2 eine Seitenansicht der Ankerwelle und des Ankers bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel,

F i g. 3 eine Vorderansicht des in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels,'

F i g. 4 das Ausführungsbeispiel von F i g. 1, wobei die Vertikalrichtung <tes Gesperres im wesentlichen mit der durch die Schwerkraft bestimmten Vertikalrichtung zusammenfällt,

F i g. 5 <5ine F i g. 4 entsprechende Ansicht, wobei das Uhrwerk im Uhrzeigersinn bezüglich der durch die Schwerkraft bestimmten Vertikalrichtung geneigt ist,

Fig.6 die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels, wenn das in Fig.4 dargestellte Uhrwerk gegen den Uhrzeigersinn bezüglich der durch die Schwerkraft bestimmten Vertikalrichtung geneigt ist,

Fig.7 eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels mit einem elastischen mehrflDgeligen Element, das die Ankenveüe und den Anker verbindet,

F i g. 8 eine Seitenansicht des in F i g. 7 dargesiellten Ausführungsbeispiels,

F i g. 9 eine Spritzgußankerwelle bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, die über eine Reibungskupplung mit dem Anker verbunden ist, und

Fig. 10 in einer Seitenansicht das in Fig.9 dargestellte Ausführungsbeispiel, bei dem elastische Spritzgußelemente der Ankerwelle im Reibkontakt mit dem Anker stehen.

F i g. 1 zeigt ein Gesperrerad 10, das auf einer Gesperreradwelle 12 befestigt ist Mehrere Zähne 10a sind am Außenumfang des Gesperrerades 10 ausgebildet Die Gesperreradwelle 12 steht mittels eines nicht dargestellten Ritzels mit einem herkömmlichen Uhrräderwerk und einer Einrichtung zur Zeitanzeige im Eingriff. Eine Ankerwelle 14 ist in einer festen, relativen Lage bezüglich des Gesperrerades 10 angeordnet Auf der Ankerwelle 14 ist ein Anker 16 drehbar angeordnet. Zwei Ankersttfte 18 und 19, die die Ankerteile bilden, sind rechtwinklig je einer an jedem Ende des Ankers 16 befestigt Die Ankerstifte 18 und 19 greifen in bekannter Weise in das Gesperrerad ein, um die Zeitmeßdrehung des Gesperrerades 10 zu regulieren bzw. zu steuern.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Ankerwelle ί-4 kraftschlüssig mit dom Anker 16 verbunden. Ein Ausführungsbeispiel einer Reibkupplung ist im einzelnen in den F! g. 2 und 3 dargestellt. Die Ankerwelle 14 kann aus einem primären Wellenteil 14a und einem sekundären Wdienteil 146 bestehen. Der sekundäre Wellenteil 146 hat einen kleineren Durchmesser als der primäre Wellenteil 14a, und der Anker !6 ist drehbar auf dem sekundären Wellenteil 146 gelagert und liegt am primären Wellenteil 14a an. Eine Seite des Ankers 16 liegt an der Schulter des primären Wellenteils 14a an. In den Fig.2 und 3 ist eine Feder 20 in Reibkontakt mit einer Seite des Ankers 16 dargestellt, die auf der Seite des sekundären Teils 146 der Ankerwelle 14 angeordnet ist. Die Feder 20 kann eine metallische Blattfeder sein, deren mittlerer Teil durch einen Anschlagring 22 festgehalten wird. Der Anschlagring 22 ist am sekundären Wellenteil 146 der Ankerwellc 14 befestigt. Die Blattfeder 20 wird somit durch die Druckkraft in ihrer I.agc gehulten, die sich /wischen dem Anker 16 und dem Anschlagriiig 22 aufbaut. Die Blattfeder 20 erzeugt ein stabiles Keibiingsdrehniomctil /-wissen dem Anker 16 und der Anker welle 14. Das Uuibungsdrclmiomciit ist so ,iiisgek-gl, daß es etwas größer als die typischen Drehmomente ist, die bei der regelmäßigen Gesperrefunktion des Ankers <6 und des Gesperrerades 10 auftreten. Bei der regelmäßigen, periodischen Gesperrefunktion dreht sich der Anker 16 daher schlupflos mit der Ankerwelle 14, Wenn ein plötzliches oder übermäßiges Drehmoment an der Welle 14 und am Anker 16 auftritt, rutscht der Anker 16 auf der Ankerwelle 14 gegen die Reibungskraft, die durch die Blattfeder 20 aufgebracht wird.

ίο Ein Ende einer Ankergabel 24 kann am sekundären Wellenteil 146 der Ankerwelle 14 befestigt sein. Das andere Ende der Ankergabel 24 ist L-förmig gebogen und greift in eine öffnung 28 einer Pendelstange 26 ein. Die Pendelstange 26 selbst weist eine Blattfeder auf, die an einem Pendelhaltestift 30 befestigt ist Der Pendelhaltestift 30 ist in bekannter Weise am Pendelgehäuse befestigt und bestimmt den Schwingungsmittelpunkt der Pendelbewegung. Da die Pendelstange 26 eine Blattfeder enthält kann sie die Schwingung des Pendels 38 auf im wesentlichen eine Ebene beschränken. Eine Schwingung in anderen Ebenen ist wegen des hohen Biegewiderstandes der Pendelstange 26 praktisch nicht möglich. Wie es in Fig.4 dargestellt ist, erlaubt die Pendelstange 26 eine freie Schwingung des Pendels 38 in der Zeichenebene, verhindert jedoch im wesentlichen jede Schwingung in einer dazu senkrechten Ebene.

Die Arbeitsweise des Uhrwerks wird an folgenden anhand der F i g. 4 bis 6 näher erläutert F i g. 4 zeigt die

so Stellung, bei der die Pendeluhr im wesentlichen längs der durch die Schwerkraft bestimmten Vertikalrichtung ausgerichtet ist Das Drehmoment des Gesperrerades 10 wird über die Ankerstifte 18 und 19 des Ankers 16 auf diesen übertragen. Das hat zur Folge, daß der Anker 16

Γ) in einer regelmäßigen und glexhförmigen Weise in beide Richtungen von einer Sollstellung aus schwingt. Das durch die Schwingbewegung des Ankers 16 erzeugte Drehmoment wird über die durch die Blattfeder 20 gelieferte Rutschkupplungseinrichtung auf die Ankerwelle 14 übertragen. In dieser Lage schwingen der Anker 16 und die Ankerwelle 14 ais eine integrale Einheit. Das übertragene Drehmoment hat eine konstante Größe. Es ist ersichtlich, daß das Drehmoment ohne ein Rutschen des Ankers 16 auf die

)*> Ankerwelle 14 übertragen wird, da das Rutschdrehmoment der Reibkupplung so gewählt ist daß es etwas größer als das Drehmoment ist, das normalerweise durch eine richtige Gesperrefunktion erzeugt wird. Die Schwingbewegung und die Regelung des Pendels 38

">» entsprechen also der herkömmlichen Gesperrefunktion. Die Schwingbewegung der Ankerwelle 14 wird über die Ankergabel 24 auf die öffnung 28 in der Pendelstange 26 übertragen. Die Pendelbewegung des Pendelgewichtes 38 wird durch das über den Anker 16 übertragene

>> Drehmoment beibehalten. Die Schwingungsfrequenz des gesamten Uhrwerkes wird natürlich durch die bekannten, den Pendelbewegungen eigenen physikalischen Gesetze geregelt.

Fig.5 zeigt schematisch eine Stellung, bei der das

<>" Uhrwerk im Uhrzeigersinn bezüglich der durch die Schwerkraft bestimmten Vertikalrichtung geneigu ist. F i g. 6 zeigt eine Lage, bei der das Uhrwerk gegen den Uhrzeigersinn bezüglich der durch die Schwerkraft bestimmten Vcrtikalricfitung geneigt ist. In beiden

·■' Füllen befindet sich die Hemmung also in einer fehlausgeriehtetcn Lage, in der eine fehlerhafte Schwingung des Ankers 16 hervorgerufen wird. Das Uhrwerk /eicKiiet sich jedoch durch eine iutom;ilnclie

Selbstregulierung der Stellung des Ankers 16 für eine richtige Gesperrefunktion aus, indem das aus der fehlausgerichteten Lage entstehende übermäßige Drehmoment, das auf den Anker wirkt, dazu benutzt wird, die Ankerwelle und den Anker gegeneinander in die gewünschte Gleichgewichtsstellung zu drehen, so daß selbst bei den in den Fig.5 und 6 dargestellten Fehlausrichtungen des Pendelgewichts 38 dieses in einer regelmäßigen symmetrischen Schwingung durch die Pendetetange 26 und die Pendelstange 36 gehalten wird.

Die hin- und hergehende Bewegung des Pendelgewichts 38 wird Ober die Ankerwelle 14 auf den Anker 16 übertragen. Die richtige hin- und hergehende Bewegung des Pendelgewichtes 38 bezüglich der durch die Schwerkraft bestimmten Vertikalrichtung erzeugt jedoch ein Vordrehmoment, das auf den Anker 16 wirkt. Das Vordrehmoment ist größer als dasjenige Drehmoment, das im Ncrmslfsü durch eine richtige Gesperrefunktion hervorgerufen wird, da der Anker 16 schräg bezüglich der vertikalen Sollrichtung liegt. Bei dem Uhrwerk ist das Rutschdrehmoment des Ankers 16 und der Ankerwelle 14 so ausgelegt, daß es kleiner als das Vordrehmoment ist. In der in den Fig.5 und 6 dargestellten Stellung liegt ein Vordrehmoment, das größer als das Rutschdrehmoment ist, zwischen dem Anker 16 und der Ankerwelle 14, bis die Ankerwelle 14 in eine Stellung gedreht wird, in der bei gegebener Fehlausrichtung des Uhrwerkes das Gesperre richtig arbeitet Wenn der Neigungswinkel der durch die Schwerkraft bestimmten Vertikalrichtung zur Vertikalrichtung des Uhrwerkes groß ist, kann einer der Ankerstifte 18 oder 19 oder der Anker 16 selbst während einer der hin- und hergehenden Pendelbewegungen des Pendelgewichtes 38 gegen die unteren Abschnitte der Gesperrezähne 10a schlagen. Fn diesem Fall werden die Ankerwelle 14 und der Anker 16 aufgrund des Vordrehmomentes derart rutschen, daß die Stellung des Ankers 16 automatisch reguliert und der Anker 16 in die richtige Lage gebracht wird. Nachdem die Ankerweile 14 und der Anker 56 in die richtige Lage gedreht sind, fällt das Vordrehmoment auf den Wert des regelmäßigen Gesperredrehmomentes ab und das Gesperre beginnt in der fehlausgerichteten Lage richtig zu arbeiten. Diese Korrektur wird bereits während weniger Schwingungen des Pendels erreicht Der Fehler, der von einer derartigen Fehlausrichtung herrührt ist daher für alle praktischen Anwendungszwecke außerordentlich gering.

Selbst wenn das Uhrwerk fehlausgerichtet ist findet bei diesem eine automatische Regulierung statt wenn die Uhr in Gang gesetzt wird, so daß der Anker in die richtige Stellung für die Funktion des Gesperres ausgerichtet wird und die Ankerstifte 18 und 19 richtig und im Gleichgewicht in die Zähne 10a eingreifen können.

Bei dem in den F i g. 1 bis 6 dargestellten Ausffihrungsbeispie! sind die Ankerwelle 14 und der Anker 16 über eine Rutschkupplung unter Verwendung einer Blattfeder 20 verbunden. Die Rutschkupplung kann auch durch ein bekanntes Äquivalent für die Blattfeder 20, wie einer Schraubenfeder oder einer Reibplatte aus > einem Kunststoff gebildet werden.

In den F i g. 7 und 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Reibkupplung zwischen der Ankerwelle 14 und dem Anker 16 eine mehrflügelige Druckfeder aufweist. Bei dem dargestellten Ausfüh-π rungsbeispiel weist die Ankerwelle 114 einen primären Ankerteil 114a und einen sekundären Ankerteil 114b auf, der einen kleineren Durchmesser als der primäre Ankerteil hat, wie es im einzelnen in F i g. 8 dargestellt ist die einen Querschnitt längs der Linie VIU-VIII in

r, Fig.7 zeigt. Der Anker 116 ist frei am sekundären Ankerteil 1146 befestigt oder mit diesem verbunden. Eine ringförmige Nut ist im sekundären Ankerteil 1146 SüSgCisiiuci. L/cF !πηϋΓιΓαΓιυ eines Künsiskiifschieirrings 104 kann unter Druck in die Nut 102 eingepaßt sein. Der

:n Außenrand des Schleifringes 104 wird in Reibkontakt mit dem Anker 116 gehalten, so daß er ein konsstantes

Reibungsdrehmoment zwischen dem Anker 116 und der Ankerwelle 114 erzeugt Die Fig.9 und 10 zeigen ein weiteres Ausführungs-

:■-, beispiel, bei dem die Reibkupplung der Ankerwelle und des Ankers zwei elastische spritzgegossene Schulteranschläge aufuiist Die Ankerwelle 214 kann aus einem Kunststoff bestehen. Der in den Fig.9 und 10 dargestellte Aufbau kann leicht durch ein bekanntes

■u Spritzgußverfahren hergestellt weiten, wobei ein metallischer Anker 216 in einer Spritzgußform angeordnet wird. Die Welle 214 wird dann durch Spritzguß des gewünschten Kunststoffs um den Anker 216 gebildet Das gewünschte Reibungsdrehmoment kann zwischen

ι·> den Schultern oder Flanschen 214a und 2146 erhalten werden, die im einzelnen in F i g. 10 dargestellt sind, die eine Schnittansicht längs der Linie X-X der F i g. 9 zeigt Während der auf das Spritzgießen folgenden Aushärtung und der Abkühlung ziehen sich die Schuhern 2£4a

tu und 2t4b zusammen und drücken sich gegen jede Seite des Ankers 216. Die Stärke des Reibungsrirehmnmpnt?« kann durch eine geeignete Wahl der Materialien und der Konstruktionstoleranzen zwischen dem Anker 216 und den Schultern 214a und 2146 eingestellt werden.

;-, Das Uhrwerk erlaubt es, ein Reibungsdrehmoment zwischen dem Anker und der Ankerwelle auf eine bestimmte Größe festzulegen. Wenn das Gewicht des Pendelgewichtes 50 g beträgt und der Ausschlagwinkel des Pendels auf jede Seite von der durch die

-,Ii Schwerkraft bestimmten Vertikalrichtung aus 5° beträgt liegt die Stärke des Reibungs- oder Rutschdrehmomentes im typischen Fall bei 8 bis 30 g · cm, und vorzugsweise bei 16 bis 20 g ■ cm. Wie oben beschrieben, sind der Anker und die Ankerwelle über eine

s> Rutscheinrichtung miteinander gekoppelt, die automatisch den Anker in eine richtige Arbeitsstellung um die gewünschte neutrale oder Gleichgewichtslage dreht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1 Uhrwerk mit einem Pendel und einem Gesperre zum Steuern der Geschwindigkeit und der Gleichförmigkeit der Bewegung des Pendels, das ein Gesperrerad mit einer Vielzahl von Zähnen am Außenumfang, eine in fester Beziehung zum Gesperrerad angeordnete drehbare Ankerwelle, einen auf der Ankerwelle angeordneten Anker mit wenigstens zwei Ankerteilen zum Eingreifen in die Zähne und eine Kopplungseinrichtung zwischen Ankerwelle und Pendel hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (16) relativ zur Ankerwelle (14) drehbar ist und mit dieser über ein elastisches Element (20) kraftschlüssig so verbunden ist, daß sich der Anker (16) relativ zur Ankerwelle (14) verdreht, wenn bei einer Fehlausrichtung des Uhrwerks relativ zu der durch die Schwerkraft bestimmten Vertikalrichtung ein Drehmoment auf den Anker (16) wirkt, das größer als ein vorbestimmtes Drehmoment ist
2. Uhrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element eine mehrflügelige Blattfeder (20,104) ist
3. Uhrwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (104) aus Kunststoff besteht
4. Uhrwerk nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element aus auf der Ankcrwelle (214) ausgebildeten schulterförmigen Elementen (214a, 2i4b) besteht, zwischen denen der Anker (216) angeordnet isf.