DE2732667C2 - Elektrisch angetriebene Pendeluhr mit Torsionsfeder - Google Patents

Description

Die Erfindung bewirft eine elektrisch angetriebene Pendeluhr mit vom Gangregler des Uhrwerkes gelöstem, eine Torsionsfeder sowie einen unter diese gehängten Pendelkörper aufweisendem Dekorationspendel und von der Torionsfeder abragender Mitnehmernadel od. dgl, deren Spitze zur Auslösung des Drallvorganges an der Torsionsfeder in die Bewegungsbahn eines vom Uhrwerk antreibbaren Organes einragt und von diesem etwa periodisch teilweise um die Achse der Torsionsfeder geführt wird.

Derartige Pendeluhren mit lediglich dekorativem Torsionspendel haben die klassische Jahresuhr verdrängt, deren besondere Leistung einst in ihrer Gangreserve von etwa 400 Tagen zu sehen war. Man behielt bei dem Übergang auf elektrische Antriebe bei Pendeluhren das Pendel als dekoratives Element bei, welches üblicherweise aus einem geschmeidigen Metallband von etwa 0,08 mm Dicke und 0,9 mm Breite als Torsionsfeder sowie einem Pendelkörper aus mehreren schweren Metallkugeln besteht. Mit einer verhältnismäßig starken Zugfeder wird der Kraftfluß aus dem Federhaus des Uhrwerkes — über ein Räderwerk stark untersetzt — durch die wechselseitige Wirkung eines speziellen Hemmungssystems auf das Torsionspendel übertragen. Die Verbindung zwischen diesem und dem Hemmungssystem erfolgt üblicherweise durch einen Arm am Anker, die sogenannte Führungsnadel, welche rechtwinkelig von der Torsionsfeder abragt. Bei jeder Bewegung des Ankers schlägt die Nadel abwechselnd nach rechts bzw. nach links aus und nimmt dabei die Torsionsfeder mit und damit auch den Pendelkörper, der — einmal in Drehung versetzt — nur eines geringen Impulses bedarf, um seine Bewegung beizubehalten.

Die Torsionsfeder drillt in ihrer gesamten Länge bis zu einer Endlage, aus der sie sieh dann in die Ausgangslage zuriickverformt, wobei die Nadel mitgenommen wird. Hierdurch löst der Anker am Hemmungsrad einen neuen Zahn aus, und der Antrieb schwingt zur anderen Seite hin. Bei der Berechnung einer Jahresuhr kann man davon ausgehen, daß das Pendel in der Minute acht Schwingungen ausführt, also für eine einseitige Schwingung 7,5 see. braucht. Deshalb benötigt man ein verhältnismäßig schweres Pendel,

dessen Masse möglichst weit im äußeren Durchmesserbereich liegen soll. Die gebräuchlichste Form dabei ist das bereits genannte Kugelpendel, dessen Gewichte bei kleinen Uhren als massive Messingkugeln und bei großen Uhren zumeist als mit polierten Schalen kaschierte Bleikugeln ausgebildet sind. Das Gewicht beträgt hier pro Kugel etwa 50 g, wobei im allgemeinen vier Kugeln auf einem an der Torsionsfeder hängenden Tragkreuz lasten. An letzterem ist eine Korrekturschraube vorgesehen, mittels deren die Gewichte der Achse genähert oder von ihr distanziert werden, um den Schwerpunkt der Pendelmasse den Bedürfnissen entsprechend zu verlagern. Jahresuhren bedürfen an ihrem endgültigen Aufstellungsort mehrerer solcher Korrekturen. Wird dies von Laien ausgeführt, kommt es oftmals zu einer Deformation der Torsionsfeder, wenn nicht gar zu deren Bruch. Bereits geringfügige Ausbiegungen an der die Nadel an der Torsionsfeder haltenden Gabel können deren Lage so verändern, daß die Uhr stehenbleibt.

Diese umständlichen Korrekturarbeiten konnte man bei batteriebetriebenen Uhrwerken ausmerzen. Man nahm zuerst den Kraftimpuls zum Antrieb des Dekorationspendels über einen Schleppfedermechanismus vom Uhrwerk ab, beispielsweise unter Anwendung des mechanischen Ankerhemmungssystems der mechanischen Jahresuhr; dies bedingt eine erhebliche Unwirtschaftlichkeit in der Herstellung und ein kompliziertes Hemmungssystem.

Eine weitere Entwicklung war die elektrische Jahresuhr mit einem völlig separaten elektronisch gesteuerten Antrieb vom Sockel der Uhr mit einer gesonderten Stromquelle, wobei das Pende! zusätzlich gelagert werden mußte. Abgesehen von dem hohen Energieverbrauch für das Pendel durch die zusätzliche Reibung war der wirtschaftliche Aufwand insgesamt sehr erheblich.

Bei einer handelsüblichen Uhr der eingangs erwähnten Art bes'eht nun die Torsionsfeder aus dem am oberen Ende eingespannten Stahlband und einem von diesem getragenen mehrkugeligen Pendelkörper. Nahe dem Einspannende des Stahlbandes ragt die Nadel ab, deren Spitze eine vom Uhrwerk angetriebene Nockenscheibe berührt. Um einen Bewegungsausgleich zwischen dem eigentlichen Uhrwerk und der Nockenscheibe zu ermöglichen, ist hier eine durch die Antriebskraft des Uhrwerkes lösbare Rastkupplung mit einem verstellbaren Zahnrad vorgesehen, welches dank der Antriebskraft des Uhrwerkes gegen eine Kraft verschwenkbar ist, welche den Eingriff des Zahnrades in ein weiteres drehbar fixiert ge'agertes Zahnrad gewährleistet. Jenes verstellbare Zahnrad ist auf einer um den Lagerpunkt der die Nockenscheibe tragenden Welle drehbaren Wippe angebracht und durch Anschläge in seiner Verstellbewegung begrenzt.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, eine neuartige Pendeluhr der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche zum einen einen unkomplizierten Mechanismus aufweist sowie anderseits den Einsatz von unverhältnismäßig leichten Pendeln erlaubt. Zusätzliche Getriebeteile und Kupplungselemente sollen vermieden und die Werkstoffauswahl erheblich erweitert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt der Gedanke, daß ein an einer Welle dus Uhwerkes pendelnd aufgehängtes Drehteil ein spielend gelagertes Zahnrad od. dgl. trägt, das mit einer vom Uhrwerk gedrehten Zahnscheibe od. dgl. kämmt und in dessen Bewegungsbahn die Nadel einragt, welche das Zahnrad an seiner Achse periodisch fixiert und mit diesem von der Zahnscheibe an deren Umfang mitnehmbar ist Dabei sollen Zahnscheibe und Zahnrad bevorzugtermaßen an einer gemeinsamen Welle angebracht sein.

Dank dieser Maßgaben bedarf es nunmehr für die Auslösung des Pendelantriebes lediglich zweier Treibräder, vornehmlich der Zahnscheibe und des Zahnrades; zusätzliche Kupplungselemente komplizierten Aufbaus

lu entfallen gänzlich. Darüber hinaus hat hier die Nadel keine Arbeit zu verrichten, sondern dient beim Zusammenwirken mit dem Zahnrad i. w. als Rastorgan.

Durch diese Ausgestaltung des Pendelantriebes erst wird es möglich, statt der empfindlichen Metallpendelfeder in einer Ausgestaltung der Erfindung einen Strang aus Kunststoffolie oder Kunststofffaden geringer axialer Streckbarkeit zu verwenden, was den Verzicht auf schwere Pendelkugeln erlaubt; so können nunmehr erfindungsgemäß Hohlkugeln als Pendelkörper verwen-

:o det werden, welche sogar aus Kun„ütoff geformt sein mögen. Leichtpendel dieser Art gewährleisten einen sanften und ruhigen Pendelgang.

Als Werkstoff für die Torsionsfeder bzw den Torsionsstrang haben sich linear aufgebaute Polyester

2> oder Polyamide als günstig erwiesen, welche gegebenenfalls nach dem Verspinnen aus der Schmelze oder nach ihrer Verarbeitung zu einer Folie einem Reckprozeß unterzogen werden, um die Pendellänge nach Möglichkeit konstant zu halten. Selbstverständlich liegt

Ji) im Rahmen der Erfindung auch jede andere Art eines Torsionsstranges auf Kunststoffbasis.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sitzt auf der Welle ein Lagerteil, auf welchem die Zahnscheibe befestigt und an dem das Drehteil lose aufgehängt ist;

r> dieses Lagerteil gewährleistet zum einen einen sicheren Sitz auf der Welle und erlaubt zum anderen ein einfacheres Zusammenfügen von Uhrwerk einerseits und Pendelantrieb anderseits.

Zweckmäßigerweise kann das Drehteil des Pendelantriebs als mittig gelagertes Winkelstück mit einem Gewichtsarm und einem von diesem in Gleichgewichtslage gehaltenen Tragarm für die Achse des Zahnrades ausgebildet sein. Vorteilhaftersweise schließen beide Arme miteinander einen Winke) von etwi 120° ein.

^jr> Die bevorzugte Gleichgewichtslage des Winkelstücks ist dann erreicht, wenn der Tragarm mit der vertikalen Pendellinie einen Winkel von etwa 30° einschließt und der Gewichtsarm auf der anderen Seite der Pendellinie liegt.

ίο Die eine horizontale Bewegungsbahn um die Torsionsfeder bestimmende Nadel greift erfindungsgemäß in eine der Nuten zwischen den Zahnradzähnen ein, d/ücki das Zahnrad so gegen seine Achse, daß die zwischen dieser und ihrem Zahnrad entstehende

"ή Reibung größer ist als dieSchubkraft am Zahiischeibenumfang; an letzterem wandert nunmehr das Zahnrad entlang und nimmt die Nadel mit bis eine durch die Horizontalprojekt'ori der Torsionsfeder an ihrem Antrieb bestimmte Linie überschritten ist und sich die

wi Nadel durch den ausgelösten Drall der Torsionsfeder vom Zahnrad löst.

Zur Unterstützung dieses Vorganges verläuft etwa parallel zum Tragarm ein zusätzlicher Druckarm, der etwa tangential z-.m Nutentiefsten zwischen den

h> Zähnen des Zahnrades gerichtet ist und das Verschieben der Nadel unterstützt. Die Verwendung dieses Druckarmes hat zudem den Vorzug, daß der Tragarm zur Gewichtseinsparung verhältnismäßig schmal bleiben

kann.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Drehteil als um die Welle pendelnd hängende Lasche konzipiert, welche in ihrer Gleichgewichtslage vertikal abwärts weist.

Für den Fall, daß die Nadel das Drehteil über seine Gleichgewichtslage hinauszudrücken trachtet, ist an der jener Nadel abgewnndten Seite des Drehteiles ein vom Gehäuse abragender Anschlag vorgesehen, der die Funktionsfähigkeit dT Vorrichtung zusätzlich unterr'ützt.

Um bei einer unerwarteten Belastung der Torsionsfeder die sie an ihrem oberen Ende haltenden Tragarme nicht zu gefährden, wird zudem vorgeschlagen, diese Tragarme mit einer Faltvorrichtung zu versehen, beispielsweise einer breiten Kerbnut, so daß die Tr2"2rms kurHZei¹.!¹⁷ der n?.C^ nntpn wpUpnHen Kraft folgen; diese Faltstelle verhindert einen Bruch der Tragarme und bietet eine zusä:zliche Sicherheit für den Betrieb.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 die Rückenansicht einer elektrisch angetriebenen Pendeluhr;

F ι g. 2 ein vergrößertes Detail aus F i g. I;

F i g. 3 die Draufsicht auf den Ausschnitt Ue. r ι g. 2,

F i g. 4 eine der F i g. 3 etwa entsprechende Wiedergabe des Ausschnittes bei veränderter Gebrauchslage einiger Teile;

Fig. 5 den Aufriß eines Details zu einem weiteren Ausführungsbeispiel;

F i g. 6 die teilweise geschnittene Draufsicht auf einen Teil der F i g. 5;

F i g. 7 ein Detail aus F i g. 5 in veränderter Lage.

An der Rückseite 1 des Zifferblattes einer Torsionspendeluhr R ist das Gehäuse 2 für ein im einzelnen nicht dargestelltes — dank einer Batterie 3 elektronisch gesteuertes — Uhrwerk vorgesehen. Am Uhrwerksgehäuse 2 hängt zwischen zwei Lagerarmen 4 an einem Klemmorgan 5 mit Querhölzer, g eine Torsionsfeder aus einem Kunststoffaden 7 oder gemäß F i g. 5 einem Kunststoffband 7*.

An die Torsionsfeder 7 ist andernends ein weiteres Klemmstück 8 mit Querbolzen 9 (Fig. 5) angefügt, an welchem lösbar der Kupplungshaken 10 eines Pendelkörpers 11 ruht. Dieser bildet mit den an ihm festgelegten vier hohlen Pendelkugeln 12 lediglich ein dekoratives Element ohne Einfluß auf die Gangregelung des Uhrwerks.

Von der Torsionsfeder 7 kragt eine an ihr festgeklemmte Nadel 13 ab, deren freies Ende 14 in die Bewegungsbahn eines an einem Wellenende Z des Uhrwerks sitzenden Drehteiles 15 einragt

Auf dem Welienende Z sitzt ein Antriebsrad 16 — beispielsweise in Form einer Kunststoffzahnscheibe — fest, welches — etwa bei Verwendung voller Pendelkugel 12 als Masse eines Schwerpendels — mittels eines geeigneten Kupplungselementes auch über einen Reibungssitz festgelegt sein kann.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 bis 7 ist die Kunststoffzahnscheibe 16_m auf einen Nabenkörper 17 aus Metal! aufgeschrumpft An diesem ruht lose eine Lasche \5_m als abwärts hängendes Drehlei! mit freiem Ende 18. Das Drehteil 15 trägt an einer dem Wellenende Z etwa parallelen Achse 19 mit Spiel ein Zahnrad 20 (in Fig.5 beispielsweise 20_m), welches auf der Achse 19 durch einen Querbügel 21 oder ein entsprechende Maschinenteil gehalten wird und mit der Kunststoff zahnscheibe 16 kämmt.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. I bis 4 ist da Drehteil 15 ein Winkelstück aus zwei einen Winkel u von etwa 120° einschließenden Armen 25, 26, dessen kürzerer Arm 26 an der Achse 19 das Zahnrad 20 trägt und zu welchem parallel ein vom andern Arn. Ί' ausgehender Dmcksteg 27 unter Einschluß eine Sackschlitzes 28 verläuft.

In der in F i g. 2 dargestellten Gleichgewichtslage de Winkelstückes 15 hält dessen Gewichtsarm 25 Jei anderen Arm 26 samt Zahnrad 20 in einer unter dem Winkel ρ von etwa 30° zur vertikal geneigten Stellung, ohne daß die mit dem Zahnrad 20 kämmend Zahnscheibe 16 das um seine Av!ist 19 in Drehrichtung ebewegte Zahnrad 20 mitnehmen würde.

Entsprechend hängt im Ausführungsbeispie^; nach Fig. 5 ei·· Lasche 15_m senkrecht in ihrer Gleichgewichtslage, und ihr Zahnrad 20 dreht sich durch die von der Zahnscheibe 16 ausgeiih'e Kraft lose auf der Achs 19.

Sobald sich die von der Torsionsfeder 7 abragende Nadel t3 gemäß P^f?il /in Fig.4 dem Zahnrade 20 genähert Mnd in eine der von jeweils zwei Zäiinen 30 begrenzten Einformungen 29 eingelegt hat, wird das nun fixierte Zahnrad 20 von jener Zahnscheibe 16 in Pfeilrichtung /(F i g. 2) geführt. Entsprechend hebt beim Ausführungsbeispiel der F i g. 5 die iia.'inscheibe 16 Lasche 15_m mit Zahnrad 20_m in Drehrichtung b (F i g. 2' an.

Die Spitze 14 der Nadel 13 wird vom Zahnrad 20 mitgenommen, wobei sich die Nadel 13 mit de Torsionsfeder 7 um deren Achse X — gegen Pfeil / in F i g. 4 — dreht Der durch diese Bewegung in de Torsionsfeder eingeleitete und von dem Pendelkörpe 11 unterstützte Drall führt die Nadelspitze 14 aus derr Zahnrad 20 heraus und über in eine freie Teilkreisbewe gung von beispielsweise 160°.

Jede der Pendelkugeln 12 des Pendelkörpers 1 beschreibt in einer Drehrichtung einen Weg vor beispielsweise 450°, bis der Rückweg zur Entdrallung der Torsionsfeder erneut einsetzt, an dessen Ende di Nadelspitze 14 wiederum in das Zahnrad 20 eingreift.

Wie insbesondere die F i g. 5 bis 7 erkennen lasser sind die beiden Lagerarme 4 zur Aufnahme de Klemmorgane 5 des Torsionspendels 7 einstückig geformt und mit einer Konsole 40 an der Rückwand de Gehäuses 2 angeschraubt oder — wie nicht dargestell — in dieses klemmend eingesteckt

Der sich zwischen den beiden Lagerarmen 4 und de Konsole 40 erstreckende Kragen 41 aus Kunststof weist beidseits Einkerbungen 42 der Breite q auf. Sollt« auf den Pendelkörper 11 bzw. die Torsionsfeder unerwartet eine abwärts gerichtete Kraft einwirken, s< verformt sich der Kragen 41 zwischen den Einkerbun gen 42 etwa entsprechend der Darstellung in F i g.', zeitweilig, bis eine untere Spitze 43 des Pendelkörper 11 in einen Rastsockel 44 (Fig. 1) eingreift und dt« Abwärtsbewegung des Pendelkörpers 11 beendet. Danl dieser seitlichen Einkerbungen 42 wird das Abreißei der Torsionsfeder hintenangehalten.

Um eine Verschiebung des Drehteües 15 über sein* Gleichgewichtslage hinaus zu verhindern, ist in Gehäuse 2 ein Anschlagnocken 50 vorgesehen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Elektrisch angetriebene Pendeluhr mit vom Gangregler des Uhrwerkes gelösten, eine Torsionsfeder sowie einen unter diese gehängten Pendelkörper aufweisenden Dekorationspendel und von der Torsionsfeder abragender Mitnehmernadel od. dgl, deren Spitze zur Auslösung des Drallvorganges an der Torsionsfeder in die Bewegungsbahn eines vom Uhrwerk antreibbaren Organes einragt und von diesem etwa periodisch teilweise um die Achse der Torsionsfeder geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein an einer Welle (Z) des Uhrwerkes pendelnd aufgehängtes Drehteil (15) ein spielend gelagertes Zahnrad (20) od. dgl. trägt, daiß mit einer vom Uhrwerk gedrehten Zahnscheibe (liS) od. dgl. kämmt und in dessen Bewegungsbahn die Nadel (13) einragt, welche das Zahnrad an seiner Achse (19) periodisch fixiert und mit diesem von der Zahnscheibe an deren Umfang mitnehmbar ist

2. Pendeluhr nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß als Torsionsfeder (7) ein Strang aus Kunststoffolie oder Kunststoffaden verhältnismäßig geringer axialer Streckbarkeit vorgesehen ist.

3. Pendeluhr nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Torsionsfeder (7) aus einem Werkstoff auf der Basis linear aufgebauter Polyester oder Polyamide.

4. Pendeluhr nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Torsionsfeder (7) aus einem Polymerisa- so tions-Kunststoff.

5. Pendeluhr nach A nspruc'. 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, da3 Pendelkörper (11) und/oder Pendelkugeln (12) aus Werkstoff geringen Gewichtes geformt ist/sind. J5

6. Pendeluhr nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Pendelkörper (11) mit Kunststoffhohlkugeln (12).

7. Pendeluhr nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß Zahnscheibe (16) und Zahnrad (20) an einer gemeinsamen Welle (^angebracht sind.

8. Pendeluhr nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (Z) ein Lagerteil (17) sitzt, auf welchem die Zahnscheibe (16) befestigt und an dem das Drehteil (15) lose aufgehängt ist.

9. Pendeluhr nach einem der Ansprüche 1 bis B, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil (15) ais etwa mittig gelagertes Winkelstück mit einem Gewichtsarm (25) und einem von diesem in Gleichgewichtslage gehaltenem Tragarm (26) für die w Achse (19) des Zahnrades (20) ausgebildet ist.

10. Pendeluhr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide Arme einen Winkel (u)von etw,a 120° einschließen.

11. Pendeluhr nach Anspruch 9 oder 10, dadurch « gekennzeichnet, daß in der Gleichgewichtslage des Winkelstückes (15) dessen Tragarm (26) mit der vertikalen Pendellinie (7) einen Winkel (p)won etwa 30° einschließt.

12. Pendeluhr nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wi dadurch gekennzeichnet, daß etwa parallel zum Tragarm (26) ein Druckarm (27) etwa tangential zum Nutentiefsten zwischen den Zähnen (30) des Zahnrades (20) verläuft.

13. Pendeluhr nach einem der Ansprüche 1 bis i>, h> dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil als an der Welle (Z) bzw. deren Lagerteil (17) pendelnde Lasche (15_m) mit in Gleichgewischtslage vertikal abwärts weisender Spitze (18) ausgebildet ist

14. Pendeluhr nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anschlagsbegrenzung für die Bewegungsbahn des Drehteils (15) an der der Nadel (13) abgekehrten Kante des Drehteiles ein im Gehäuse (2) sitzendes Anschlagelement (50) vorgesehen ist

15. Pendeluhr nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (14) der Nadel eine etwa horizontale Bewegungsbahn um die Torsionsfeder (7) bestimmt, welche die Bewegungsbahn des Zahnrades (20) kreuzt und in der in Gleichgewichtslage des Drehteiles (15) eine der Lücken (29) zwischen zwei Zähnen des Zahnrades liegt.

16. Pendeluhr nach einem der Ansprüche t bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Torsionspendel (7) an seinem oberen Ende in Tragarmen (4) hängt, welche wenigstens eine etwa parallel zur Torsionsfeder vorgesehene Nut oder Einkerbung (42) als Faltstelle aufweisen.