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Beschreibung:
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Die Erfindung geht von einem Wälzkörperrichtgesperr gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 aus. Ein solches Gesperr ist aus der CH-PS 460 639 bekannt. Es findet
Verwendung für mechanische Uhren mit Selbstaufzug. Solche Uhren benötigen nämlich
zwischen der Schwingmasse und der Zugfeder eine Freilaufkupplung, die die Schwingmasse
nur bei Drehung in Aufzugsrichtung mit der Zugfeder koppelt, bei Drehung in Gegenrichtung
die Zugfeder und die Schwingmasse aber entkoppelt. Ferner kann ein solches Gesperr
zur Entkopplung der äelbstaufzugseinrichtung und der Handaufzugseinrichtung dienen.
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Bei dem aus der CH-PS 460 639 bekannten Gesperr sind im Ringraum zwischen
den beiden konzentrisch gegeneinander verdrehbaren Teilen, das sind zwei ineinander
liegende Ringe, als Wälzkörper fünf Kugeln vorgesehen. Dementsprechend verengt sich
der Ringraum periodisch fünfmal auf eine unter dem Kugeldurchmesser liegende Weite.
Die Verengung ist durch Ausnehmungen bzw. Vorsprünge in der Innenseite des Außenringes
gebildet, während die Außenseite des Innenringes kreisrund ist. Während die Ausnehmungen
sich in einer Richtung allmählich verengen, enden sie in der anderen Richtung mehr
abrupt und bilden eine Schulter an der Innenseite des Außenrings, die die in der
Ausnehmung liegende Kugel frei mitnimmt, wenn die beiden Ringe derart gegeneinander
gedreht werden, daß der Innenring den Schulterr
des Außenrings entgegenläuft
(Freilaufstellung). Bei Umkehr der Drehrichtung werden die Kugeln durch Reibung
in die sich verengenden Abschnitte des Ringraums geführt und verkeilen sich dort
zwischen den beiden Ringen, so daß eine weitere Relativdrehung der Ringe verhindert
wird (Sperrstellung).
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Ein solches Gesperr kann zufaedenstellend funktionieren, wenn eine
gewisse Mindestbaugröße eingehalten wird. Bei Miniaturausführung des Gesperres,
wie sie für Kleinuhren erforderlich ist, hat ein solches Gesperr in der Praxis bisher
versagt. Der Grund liegt darin, daß die Wälzkörper nach einiger Betriebszeit durch
das im Gesperr vorhandene Schmiermittel und durch auftretenden Materialabrieb verkleben
und nicht mehr frei beweglich sind. Es kommt dann vor, daß die Kugeln an der Schulter
an der Innenseite des Außenringes haften und sich bei Drehung in Sperrichtung von
der Schulter nicht lösen, sodaß sie nicht in den sich verengenden Abschnitt des
Ringraumes wandern. Das Gesperr hat damit seine Sperrfähigkeit verloren.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gesperr der eingangs
genannten Art so zu verbessern, daß ein Ausfall der Sperrfähigkeit infolge Verklebens
der Wälzkörper vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Gesperr mit den im Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindung gedankens sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Bei Drehung in Freilaufrichtung rotiert der Mitnehmer gemeinsam mit
dem einen der beiden relativ zueinander drehbaren Teile und schiebt den Wälzkörper
dabei vor sich her. In dieser Bewegungsphase erfüllt der Mitnehmer die gleiche Aufgabe
wie die Schulter an der Innenseite des Außenringes des aus der CH-PS 460 639 bekannten
Gesperres. Die erfindungsgemäße Wirkung des losen Mitnehmers wird am einfachsten
deutlich, wenn man den ungünstigsten Fall annimmt, daß der Wälzkörper am Mitnehmer
anhaftet, und dies mit dem Fall vergleicht, daß auch beim bekannten Gesperre der
Wälzkörper (Kugel) an der Schulter des Außenrings anhaftet. Bei Umkehr der Drehrichtung
kann beim bekannten Gesperr die Kugel ihre Sperrwirkung nicht entfalten, denn sie
bleibt an der Schulter, also im weiten Teil des Ringraumes haften. Bei dem erfindungsgemäßen
Gesperr hingegen bleibt der Wälzkörper am Mitnehmer haften, der Mitnehmer wird jedoch
bei Umkehr der Drehrichtung nicht mehr formschlüssig durch das eine, sondern kraftschlüssig
durch das andere der beiden relativ zueinander drehbaren Teile mitgenommen und ändert
dadurch zwangsläufig seine relative Drehrichtung. Da der Mitnehmer den Wälzkörper
zwangsläufig mitnimmt, ändert auch dieser zwngsläufig bei Umkehr der Drehrichtung
seine Umlaufrichtung und wird in den sich verengenden Abschnitt des Ringraumes geführt,
wo er sich verkeilt und damit die Sperrwirkung hervorruft.
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Das erfindungsgemäße Gesperr wirkt so sicher, daß es vollkommen
ausreicht,
nur einen einzigen Wälzkörper vorzusehen. Außerdem erlaubt es die Verwendung eines
losen Mitnehmers für den älzkörper, Gesperre zu bauen, die einen außerordentlich
geringen Totwinkel von nur wenigen Graden haben, d.h. bei Umkehr der Drehrichtung
vom Freilauf in Sperrichtung tritt die Sperrwirkung bereits nach wenigen Winkelgraden
ein. Dies bedeutet, daß die elbstaufzugseinrichtung einer mit einem solchen Gesperr
versehenen Uhr mit hohem Wirkungsgrad arbeiten kann und mit entsprechend wenigen
extrnen Bewegungsimpulsen auskommt.
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Der nötige Kraftschluß zwischen dem Mitnehmer und dem einen der beiden
relativ zueinander drehbaren Teile kann einfach über einen Reibungsschluß durch
hinreichend große Berührungsflächen zwischen dx3em einen drehbaren Teil und dem
Mitnehmer verwirklicht werden, wobei natürlich dafür Sorge getragen werden muß,
daß zwischen dem anderen drehbaren Teil und dem Mitnehmer keine oder nur eine vergleichsweise
geringe Reibung besteht.
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Bei Verwendung von mehr als einem Wälzkörper werden diese zweckmäßig
in gleichen Abständen zueinander im Ringraum angeordnet und durch einen gemeinsamen
Mitnehmer bei Drehung in Freilaufrichtung mitgenommen. Der Mitnehmer besitzt dann
zu diesem Zweck eine entsprechende Anzahl von Schultern oder dergleichen Mitnehm
einrichtungen.
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Die beiden relativ zueinander drehbaren Teile können weitgehend beliebig
gestaltet werden; für die Funktion des Gesperres ist aber wichtig, daß die beiden
Teile zwischen sich einen Ringraum bilden, der zur Aufnahme und Halterung wenigstens
eines «tälzkörpers, sei es eine Kugel oder eine Rolle, und eines losen Mitnehmers
für den Wälzkörper geeignet ist. Die geeignetsten Formen für die beiden drehbaren
Teile sind Welle, Ring und Scheibe. Die Anordnung der beiden drehbaren Teile und
des Wälzkörpers dazwischen zueinander kann so erfolgen, daß die Verengung des Ringraumes
in radialer Richtung (z.B. zwischen zwei konzentrisch angeordneten Ringen) oder
in axialer Richtung (z.B. zwischen zwei koaxial drehbaren, axial mit Abstand zueinander
angeordneten Scheiben) erfolgt, vorzugsweise jedoch in radialer Richtung (Anspruch
2).
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Bei Anordnung des Mitnehmers gemäß Anspruch 3 ist eine flache Bauweise
des Gesperrs möglich.
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Bei einem Gesperr nach Anspruch 4 wird bei Drehung in Freilauf richtung
der Mitnehmer (und mit diesem auch der Wälzkörper) durch den Formschluß mit dem
Lagerkörper von diesm mitgenommen, während zwischen dem Mitnehmer und dem Rad ein
Reibungsschluß besteht, der allein durch das auf dem Boden der Ausnehmung des Rades
lastende Gewicht des Mitnehmers hervorgerufen wird und bei Drehung in Freilaufrichtung
durch
die formschlüssige Verbindung zwischen dem Mitnehmer und dem Lagerkörper überwunden
wird, bei Umkehr der Drehrichtung aber zur Wirkung kommt, weil sich der Mitnehmer
aus der formschlüssigen Verbindung mit dem Lagerkörper löst.
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Es wäre aber auch möglich, die Funktion des Rades und des Lagerkörpers
im Hinblick auf den Aufbau des Gesperres so zu vertauschen, daß zwischen dem Mitnehmer
und dem Lagerkörper ein Kraftschluß besteht und bei Freilauf das Rad formschlüssig
auf den Mitnehmer -einwirkt.
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Grundsätzlich ist es für die Wirksamkeit des Gesperres unerheblich,
ob eines und ggfs. welches der beiden relativ zueinander drehbaren Teile ruht.
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Die Ausgesaltung des Mitnehmers gemäß Anspruch 5 ermöglicht seine
einwandfreie Führung während des Freilaufs und sichert wegen der großen Auflagefläche
des Mitnehmers einen in jedem Falle hinreichenden Reibungsschluß mit dem Rad.
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Die Unterdrehung gemäß Anspruch 6 hindert den Mitnehmer an einer Bewegung
in Achsrichtung; sie soll ihm lediglich hinreichend Spiel für seine Umlaufbewegung
lassen. In Verbindung mit der Ausgestaltung nach Anspruch 7 verhindert die Hinterdrehung
auch, daß der Mitnehmer
eine Reibschlußverbindung mit der Abdeckplatte
eingeht, die drehfest mit dem Lagerkörper verbunden ist.
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Als Wälzkörper wird vorzugsweise eine Rolle verwendet. Auf eine solche
gesonderte Rolle kann man bei einem Gesperr gemäß Anspruch 9 sogar ganz verzichten,
was die Herstellung und den Zusammenbau des Gesperres erleichtert. Ausgangspunkt
dieses weiterentwickelten Gesperrs ist die Erkenntnis1 daß zur Erzielung der Sperrwirkung
(Klemmung) der Wälzkörper nur eine geringe, u.U. nur wenige Winkelgrade betragende
Drehung im sich verengenden Abschnitt des Ringraumes vollführen muß. Folglich wird
die Eigenschaft einer Kugel oder einer Rolle, 3600-Umdrehungen zu vollführen, nur
teilweise benötigt. Durch Federung erlaubt es der Mitnehmer gemäß Anspruch 9, daß
sein Kopf, der zu diesem Zweck an gegenüberliegenden Umfangsabschnitten gerundet
ist, im sich verengenden Ringraum eine einige Winkelgrade betragende Abwälzbewegung
vollführt, die eine einwandfreie Klemmung bewirkt.
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Mit zweien der erfindungsgemäßen Wälzkörperrichtgesperre oder im Zusammenwirken
mit einem Zahnrichtgesperr kann ein Gegengesperr betrieben werden, welches keine
Feder benötigt.
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Zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Gesperre sind in den beigefügten
Zeichnungen beschrieben:
F i g . 1- zeigt ein Gesperr mit Rolle
und Mitnehmer für eine Armbanduhr mit Selbstaufzug im Axialschnitt, F i g . 2 zeigt
das gleiche Gesperr in teilweiser Draufsicht, und F i g . 3 zeigt ein ähnliches
Gesperr in teilweiser Draufsicht, bei dem der Mitnehmer und die Rolle durch einen
Mitnehmer mit gerundetem Kopf ersetzt sind.
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Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Gesperr trägt ein als Hülse
mit Bund 10 ausgebildeter Lagerkörper 1 an seinem Bund 10 anliegend ein außen mit
einem Zahnkranz versehenes Antriebsrad 2, welches mit einer zentralen Ausdrehung
8, die außen in eine Unterdrehung 7 übergeht, versehen ist. Diese Ausdrehung 8 ist
wesentlicher Teil eineSsich radial zwischen der Außenseite des Lagerkörpers 1 und
der Innenseite des Antriebsrades 2 erstreckenden Ringraums. In Achsrichtung ist
der Ringraum begrenzt durch den Boden 9 der Ausdrehung 8 des Antriebsrades 2 und
durch eine Abdeckplatte 5, welche im Preßsitz auf dem Lagerkörper 1 steckt und die
Ausdrehung 8 vollständig überdeckt. Die Abdeckplatte 5 ist Teil der Schwingmasse
der Selbstaufzugseinrichtung der Armbanduhr.
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In dem Ringraum liegen lose eine flache Rolle 4 und ein flacher Mitnehmer
3, der durch die Unterdrehung 7 am Kontakt mit der Abdeckplatte 5 gehindert wird.
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Der Lagerkörper 1 ist im Bereich des Ringraums an gegenüberliegenden
Umfangsabschnitten mit zwei symmetrisch zueinander liegenden Ausnehmungen 6 (in
Fig. 2 durch ein Punkteraster gekennzeichnet) versehen, die an einer radial verlaufenden
Schulter 11 enden. Der Mitnehmer 3 ist mit zwei dem Lagerkörper 1 zuewandten Nasen
12 versehen, die in die beiden Ausnehmungen 6 eingreifen und mit den Schultern 11
zusammenwirken. Eine Berührung zwischen dem Mitnehmer 3 und dem Lagerkörper 1 findet
nur geringflächig über die beiden Nasen 12 statt.
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Durch die Ausnehmungen 6 im Lagerkörper 1 werden zwei sich allmählich
verengende Abschnitte im Ringraum gebildet. In einem dieser Abschnitte befindet
sich vor dem Kopf 13 des Mitnehmers 3 die Rolle 4. Wegen der symmetrischen Anordnung
der beiden Ausnehmungen 6 ist es egal, in welche der beiden Ausnehmungen 6 beim
Zusammenbau des Gesperres die Rolle 4 und der Kopf 13 des Mitnehmers 3 eingelegt
werden.
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Dreht sich der Lagerkörper 1 bei Wickrichtung gemäß Fig. 2 entgegen
dem
Uhrzeigersinn relativ zum Antriebsrad 2, so läuft der Mitnehmer 3 mit seiner Nase
12 auf die Schulter 11 auf und wird von dieser mitgenommen (Freilauf). Dabei gibt
der Lagerkörper 1 die Rolle 4 frei, die sich an den Kopf 3 des Mitnehmers anlegt.
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Bei Umkehr der Drehrichtung löst sich die Nase 12 des Mitnehmers von
der Schulter 11 und damit aus der Formschlußverbindung mit dem Lagerkörper 1. Es
überwiegt nun die Reibschlußverbindung des Mitnehmers 3 mit dem Antriebsrad 2, in
dessen Ausdrehung 8 der Mitnehmer 3 liegt und mit der er eine große Berührungsfläche
aufweist.
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Infolge des Reibungsschlusses mit dem Antriebsrad 2 wird der Mitnehmer
nun nicht mehr vom Lagerkörper 1, sondern vom Antriebsrad 2 mitenommen, läuft also
dem Lagerkörper 1 entgegen und schiebt die Rolle 4 in den sich verengenden Abschnitt
des Ringraumes hinein, bis die Klemmwirkung eintritt (Sperrstellung).
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Wer vom Lagerkörper 1 oder vom Antriebsrad 2 das treibende und wer
das angetriebene Element ist, ist für die Wirksamkeit des Gesperres ohne Bedeutung.
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Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von
der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform nur darin, daß anstelle eines
Mitnehmers und einer gesonderten Rolle nur ein Mitnehmer 3 mit gerundetem Kopf 13
vorgesehen ist, der die Aufgabe der Rolle aus dem ersten Ausführungsbeispiel übernimmt.
Entsprechende
Teile beider Ausführungsformen sind mit übereinstimmenden
Bezugszahlen bezeichnet.
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Der Bewegungsablauf geschieht in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
Der Mitnehmer 3 ist federnd aufbiegbar, und deshalb kann sein Kopf 13 eine begrenzte
Abwälzbewegung vollführen, die ausreicht, um eine Klemmung herbeizuführen.
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Der Mitnehmer 3 muß kein Präzisionsbauteil sein, er kann deshalb auch
aus Kunststoff hergestellt werden.
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