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Federkombination, insbesondere für Unruhen von Uhren. Mit der Erfindung
wird bezweckt, eine Federkombination zu schaffen, die in ihrer Gesamtwirkung ein
reines Drehmoment auf den zugehörigen Schwingkörper ausübt, wobei 'dieses Drehmoment
senkrecht zur Schwingungsachse steht.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch vier gleichachsig angeordnete,
spiral- oder schraubenförmige Federn aus gleichem Stoff und von gleichen Abmessungen
erreicht, welche Federn paarweise symmetrisch geformt sind und einerends an je einem
festen Punkt angreifen, während ihre anderen, beweglichen Enden je mit dem
Schwingkörper verbunden sind,, derart, daß sich die Federn zugleich alle ausdehnen
bzw. zusammenziehen, wobei die beweglichen Angriffspunkte j e eines Paares symmetrisch
geformter Federn auf einer Geraden durch die Schwingungsachse einander diametral
gegenüberliegen und zugleich auf je einer Parallelen zur Schwingungsachse mit den
entsprechenden Angriffspunkten des anderen Paares liegen.
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Um nicht nur ein reines. Drehmoment auszuüben; sondern zugleich eine
vollkommene Symmetrie in der elastischen Wirkung der Gesamtkombination bei Rechts-
und Linksausschwingen zu erzielen, werden erfindungsgemäß zwei. identische Gruppen
von je vier Federn angewendet, die so angeordnet sind, daß' sich die Federn. einer
Gruppe ausdehnen, wenn sich die der anderen Gruppe zusammenziehen.
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Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung an Ausführungsbeispielen.
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Abb. i zeigt idie neue Federkombination bei Benutzung von Schraubenfedern,
Abb. z .die zur .Federkombination nach Abb. i hinzutretende Federanordnung zur Erzielung
vollkommener Symmetrie der elastischen Wirkung bei Rechts- und Linksausschwenkung
des Schwingkörpers und Abb. 3 eine Kombination wie A#bb. i, indessen bei Verwendung
von Spiralfedern, während Ab#b. 4 die oberste der vier Federn der Abb. 3 in Oberansicht
darstellt.
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Bei ider Ausführungsform nach Abb. i sind vier Federn vorgesehen,
die der Reihe nach mit S, S', T', T bzw. s, s, t', t bezeichnet sind
und sämtlich an ein und demselben Schwingkörper angreifen. Letzterer ist nur durch
seine Achse Z-Z und die acht beweglichen Angriffspunkte V, TT', W', W, v,
V', w', w angedeutet. Die Angriffspunkte kann man sich durch starre Arme mit acht
auf der Achse des Schwingkörpers befestigten Ringen -verbunden
denken.
Die festen Angriffspunkte sind mit U, U', Y', Y und u, u', y', y bezeichnet.
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Zum Verständnis ist daran festzuhalten, daß je vierzusammengehörige
Federn immer in gleichem Sinne arbeiten, d. h. daß sie sich hei einer Schwingung
entweder sämtlich zusammenziehen oder sämtlich ausdehnen. Es ist zu beachten, daß
der Endpunkt V hinter der Papierebene aber der Anfangspunkt V' vor der Papierebene
liegt. Die Federn S und S' sind symmetrisch geformt, d. h.- so gestaltet, daß sie
in eine Lage gebracht werden könnten, in der sie wie Spiegelbilder erscheinen müßten.
Die Federn T' und T sind gleichfalls symmetrisch geformt. Die Federn
S und T' sind ebenso wie die Federn S' und T kongruent, d. h. unkörperlich gedacht
würden sie ineinanderlegbar sein. Es seien nun zunächst die Federn S und T' und
die dazu symmetrischen S' und T der Abb. i betrachtet. Die beweglichen Angriffspunkte
V und V' liegen auf derselben Senkrechten zur Achse Z-Z einander diametral gegenüber
und die Angriffspunkte V und W auf :derselben Parallelen zu Z-Z. Dieselbe gegenseitige
Lage besitzen die Punkte V', V, W' bzw. W, W', V bzw. W', W,
V. Alle vier Federn öffnen sich, wie ersichtlich, gleichzeitig, wenn der
Schwingkörper bei Betrachtung der Abb. i von oben im Uhrzeigersinne verschwenkt
wird.
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Wenn nun zufolge einer Ausschwingung des Schwingkörpers die Feder
S eine Kraft auf den Punkt V ausübt, so liegt der Kraftvektor in der Geraden V-U
entweder gegen U hin oder von U weggerichtet. Aus Symmetriegründen übt
T auf Weine gleich große Kraft aus, deren Vektor in der Geraden W-Y
liegt, und eine gleich große Kraft wirkt auf W' in der Geraden W'-Y' und auf V'
in der Geraden v'-W.
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Die Kraft U-V kann man nun zerlegen in drei Komponenten, und zwar
in eine Tangentialkomponente, die das reine Schwingmoment liefert, ferner in eine
Radialkomponente und in eine Achsialkomponente. Da für den erwähnten Kraftvektor
V'-U gleiche.Kräfte bzw. Kraftkomponenten in V' wirksam sind, so hebt sich die hier
wirksame Radialkompo--nente mit der Radialkomponente in V auf, weil diese beiden
Kräfte gleich groß und entgegengesetzt in ein und derselben -die Achse Z-Z senkrecht
durchsetzenden Geraden liegen. Die Achsialkomponenten heben sich aber nicht auf,
denn die Achsialkomponente des Punktes V, die nach oben gerichtet ist, und die Achsialkomponente
des Punktes V', die nach unten gerichtet ist, ergeben ein Kippmoment, welches bestrebt
ist, die Achse schräg zu stellen. Durch das Hinzutreten der Federn T', T
werden genau so wie bei den Federn S, S' die Radialkomponenten in W',
W
aufgehoben, während das resultierende Kippmoment das ersterwähnte der Federn
S, S' aufhebt.
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Was für die Federn S, S', T', T erläutert worden ist, gilt natürlich
auch für die Gruppe s, s', t', t, nur sind die Gruppen so zueinander geordnet,
idaß, wenn sich die Federn der einen Gruppe ausdehnen, sich die der anderen zusammenschließen.
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Diese Anordnung bezweckt eine vollkommene Symmetrie in der elastischen
Wirkung der Gesamtkombination bei Rechts- und Linksausschwingungen rau erzielen.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 sind Spiralfedern benutzt.
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Auch hier wird erst durch die Anwendung von vier Federn ein reines
Schwingmoment erzielt. Bei Spiralfedern tritt natürlich keine Achsialkomponente
auf, weil die gesamte Kraftwirkung sich entsprechend der Federgestaltung in einer
Ebene vollzieht. Hier kommt aber ein anderes praktisches Erschwernis in Betracht,
welches darin seinen Grund hat, daß man zwei Spiralfedern nicht ineinand.erIegen
kann. Bei den Schraubenfedern der Abb. i konnte, wie oben gezeigt, der Endpunkt
V der Feder S und der Anfangspunkt V' der Feder S' in ein .und dieselbe zur Achse
senkrecht stehende Ebene gelegt werden, was .bei den Spiralfedern nicht möglich
ist. Da außer den erwünschten Tangentialkräften beim vollständigen Fehlen unerwünschter
Achsialkräfte nur Radialkräfte zu beseitigen sind, so hat man festzustellen, daß
die Radialkräfte der Federn S und S' der Abb.3 wiederum ein Kippmoment ergeben,
welches auf Schrägstellung der Achse hinwirkt und zur Beseitigung dieses Kippmomentes
ist das Hinzutreten eines weiteren Federpaares notwendig. Dieses hat aber wie gesagt
im Unterschied zum Gegenstand der Abb. i .die Aufgabe, das von den Radialkräften
hergeleitete Kippmoment zu beseitigen, während beider Abb. i dieses Kippmoment eine
Folge der Achsialkräfte ist.
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Für Präzisionswaagen kann man sich mit einer Gruppe von vier Federn
begnügen, vorausgesetzt, daß man eine Gradierungstafel herstellt, welche für die
verschiedenen Winkelausschläge :des schwingenden Systems die Werte des jeweiligen
Momentes angibt.