DE451035C - Elastische Kopplung zwischen einem Triebwerk, insbesondere einem Uhrwerk und einem dessen Ablauf regelnden Glied - Google Patents

Description

• Elastische Kopplung zwischen einem Triebwerk, insbesondere einem Uhrwerk " und einem dessen Ablauf regelnden Glied. Es entspricht einer alten Erkenntnis, bei Benutzung von Räderwerken zur Zeitbestimmung (Uhrenmechanismen) ein Organ zu verwenden, welches in gleichen Zeitperioden hemmend in das Uhrwerk eingreift und auf diese Weise den Gang regelt. Ebenso bekannt ist es, daB das zu diesem Zwecke verwendete Pendel (oder die Unruhe) die zur Aufrechterhaltung der schwingenden Bewegungen erforderliche Energie aus diesem Vorgang schöpft. Man hat zwischen das Pendel und das zu regelnde Triebwerk bereits elastische Mittel eingeschaltet, welche die zum dauernden Gang des Pendels nötige Energie auf dieses vom Triebwerk übertragen sollten. Diese Einrichtung hat sich aber in der Uhrentechnik bisher nicht einführen können. Eine solche elastische Kopplung betrifft die Erfindung, und zwar soll gemäß dieser unter Zugrundelegung von aus der modernen Schwingungslehre übernommenen Erfahrungen die Kopplung zwischen dem Gangregler (Pendel, Unruhe u. dgl.) und dem Triebwerk so bemessen werden, daß die mittels der Kopplung übertragene Energie im Beharrungszustand der vom Regler verbrauchten Energie soweit als möglich gleich wird. Es wird so möglich, dem Reglerglied dauernd auf seinem gesamten Weg Energie zuzuführen. Es läßt sich dies z. B. dadurch erreichen, daß eine auf der Triebwerkachse sitzende Kurbel den Anschlußpunkt der Kopplung am schwingenden System umkreist.
• Im folgenden ist die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen dargestellt.
• In Abb. i ist a ein Pendel, c eine Kurbel und k eine elastische Feder. Wird die Feder k genau so lang bemessen wie der Kurbelarm c, so kann sich die Kurbel drehen, ohne daß das Pendel zu Schwingungen angeregt wird. Weicht dagegen die Feder in bezug auf ihre Länge von dem Kurbelarm ab, ist sie beispielsweise kürzer, so erhält das Pendel bei jeder Umdrehung der Kurbel zwei Impulse, die nach dem Sinusgesetz verlaufen, und führt seinen Freiheitsgraden entsprechend Schwingungen um den Aufhängepunkt aus. Die umlaufende Kurbel wirkt somit kontinuierlich erregend auf das mechanisch schwingende System, das Pendel, ein, und dieses wirkt umgekehrt regelnd bzw. Energie verbrauchend auf die Kurbel und das Uhrwerk.
• Stellt man durch geeignete Justierung die Koppelfeder k so ein, daß sie pro Umlauf dem Pendel genau so viel Energie zuführt, als diesem durch Reibung, Luftwiderstand und Hemmungsarbeit entzogen wird, so erhält man einen Gleichgewichtszustand und gleichzeitig die günstigste Reglerwirkung, die im vorliegenden Falle überhaupt erzielbar ist. Es ist also unter Zuhilfenahme eines elastischen Zwischengliedes k (der losen Kopplung) möglich, ein mechanisch schwingendes System kontinuierlich zu erregen, und, wie sich praktisch mit Leichtigkeit erweisen läßt, tritt auch in diesem Falle die den Umlauf eines angetriebenen Räderwerkes regelnde bzw. hemmende Wirkung des schwingenden Systems ein. Die in Abb. i dargestellte Vorrichtung eignet sich somit zum Steuern von Uhren und anderen Vorrichtungen, deren Umlauf in Abhängigkeit von der Zeit geregelt werden soll.
• Eine andere Ausführung der Erfindung ist in Abb. 2 veranschaulicht. Auch in diesem Falle bezeichnet a das Pendel und c die antreibende Kurbel. Die Kopplung besteht aus zwei in einem Rahmen d befestigten Federn k1 und k2, die auf Zug oder Druck oder auch auf Zug und Druck beansprucht werden können. Der Rahmen d, der durch die Pleuelstange b mit der Kurbel c verbunden ist, kann, wie dargestellt, eine eigene Aufhängung besitzen und unabhängig von dem Pendel schwingende Bewegungen ausführen, wobei das- Pendel durch eine zwischen die Federn 4 und k2 hineinragende Mitnehmervorrichtung mit entsprechender Nacheilung ebenfalls in schwingende Bewegung versetzt wird. Die Energie aufnehmende bzw. hemmende Wirkung erfolgt auch bei diesem und allen nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen, wie bereits dargestellt.
• In Abb. 3 ist als Koppelfeder k eine Flachfeder verwendet, deren Aufhängung am Pendela selbst, wie eingezeichnet, oder auch außerhalb desselben erfolgen kann. Grundbedingung ist nur, daß zwischen dem erregenden, mit konstanter Amplitude hin und her gehenden System und dem regelnden, mit veränderlicher Amplitude frei schwingenden System, nämlich dem Pendel, der Unruhe -u.-dgl., ein. entsprechend abgeglichenes, elastisches Mittel eingeschaltet wird.
• Die Abgleichung dieses koppelnden Organs kann auf rechnerischem Wege geschehen, indem man das genannte Organ so bemißt, daß es eine Energie Aw zu übertragen vermag, die sich zu der im schwingungsfähigen Gebilde vorhandenen Energie Am verhält wie das doppelte Dekrement der Dämpfung z (D, d. h. es muß sein wobei die Dämpfung des schwingungsfähigen Gebildes in bekannter Weise bestimmt werden kann. Derselbe Effekt kann jedoch auch durch empirische Justierung der Feder erzielt werden, da bekanntlich die Elastizitätskonstante einer jeden Feder durch Änderung ihres Querschnittes oder ihrer Länge in beliebigen Grenzen variiert werden kann. Im vorliegenden Falle wird eine weitgehende Änderung der Elastizitätskonstante der Koppelfeder dadurch erreicht, daß die Einspannstelle der Feder oder der Angriffspunkt der Pleuelstange bzw. beide so variiert werden, daß sich eine größere oder geringere Federlänge ergibt.
• Je nach der Schwingungszahl des Pendels macht die Kurbel eine halbe, eine oder mehrere Umdrehungen je Sekunde. Das entspricht einer Drehzahl von 30 oder mehr in der Minute. Es ist somit möglich, die betreffende Kurbel unmittelbar oder auch unter Zwischenschaltung weiterer Antriebsorgane durch einen ganz schwachen Elektromotor, der beispielsweise in die Lichtleitung eingestöpselt wird, anzutreiben und auf diese Weise Gewichts- oder Federaufzug entbehrlich zu machen. Daß die beschriebene Vorrichtung natürlich auch bei Verwendung von Feder- oder Gewichtsaufzug benutzt werden kann, braucht wohl nicht besonders dargetan zu werden. Um einen Ausgleich im Gange gehemmter Räderwerke zu erzielen, kann man zwischen dem gehemmten und dem angetriebenen Teil des Werkes, im vorliegenden Falle zwischen Kurbelwelle c und Antriebsrad r1 (Abb. 3), ein akkumulierendes Organ, z. B. eine Feder e, einschalten. Eine ähnliche Wirkung kann man erzielen durch Anwendung eines elastischen Schnurentriebes. Es ändert jedoch grundsätzlich auch nichts an der vorliegenden Erfindung, wenn beim Hemmen des Räderwerkes der Antriebsmotor mitgehemmt wird.
• Ist das schwingende System kein Pendel, sondern eine Unruhe, so tritt an Stelle des Energie akkumulierenden Erdfeldes eine Sammelfeder f (Abb. 4 und 5), die gemeinsam mit der Masse des Schwungrades das schwingende System verkörpert. Die Koppelfeder k kann entweder eine einfache Flachfeder (Abb. 5) oder eine Drehfeder (Abb. 4) sein. Es sind jedoch auch andere Kombinationen denkbar, durch die an sich das Wesen der Erfindung nicht geändert wird. Auf jeden Fall ist die elastische Kopplung so zwischen das mit konstanter und das mit variabler Amplitude schwingende System geschaltet, daß sie auch etwaige Unterschiede zwischen den beiden Ausschlägen auszugleichen vermag und ein Voreilen des treibenden Systems vor dem getriebenen gestattet. Der Hebelarm (Abb. 4) dient, wie der Rahmen d der Abb. 2, zum Befestigen der Koppelfeder und zu deren Führung im Zustande der Bewegung. Es ist nach oben Erwähntem ohne weiteres verständlich, daß beim Umlaufen der Kurbel c (Abb. 4 und 5) das System a f in Schwingungen versetzt wird und daß es seinerseits auf dem Wege der Rückvirrkung hemmend auf die Kurbel einwirken muB, daß also auch oszillierende Massen in Verbindung mit akkumulierenden Federn bei kontinuierlicher Erregung als regelnde Mechanismen für Uhrwerke usw. verwendet werden können.
• Bei richtig bemessener Kopplung führt das Uhrwerk einen auffallend ruhigen Gang aus, während es bei zu loser Kopplung Neigung zum Durchgehen (zum Galoppieren) aufweist und bei zu fester Kopplung mit Rücksicht darauf, daß bei jeder Halbschwingung überschießende Energiequantitäten vernichtet werden müssen, unregelmäßige und unruhige Bewegungen ausführt. Die günstigste Einstellung ist also ohne Schwierigkeit leicht empirisch zu ermitteln. Uhrwerke, die nach der Erfindung kontinuierlich geregelt werden, weisen gegenüber stoßerregten Lehren einen geräuschlosen Gang auf, was vielen Ortes als ein Vorteil empfunden wird. Ganz besonders wichtig ist jedoch, daß die dem Regler zugeführte Energie genauestens bemessen, d. h. daß die Koppelenergie in quantitativer Hinsicht genauestens eingestellt und damit die relativ beste Regelung des betreffenden Mechanismus erzielt werden kann, während bei stoßerregten Uhren ein diesbezüglicher nachträglicher Eingriff überhaupt nicht möglich ist.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elastische Kopplung zwischen einem Triebwerk, insbesondere einem Uhrwerk und einem dessen Ablauf regelnden Glied, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastizität der Kopplung so gewählt ist, daß die durch sie übertragene Energie im Beharrungszustand gleich oder nahezu gleich der vom Reglerglied durch Dämpfung verlorenen Energie ist.
2. 2. Verfahren zur Gangregelung von Triebwerken unter Verwendung der Kopplung gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem regelnden Organ kontinuierlich (im Sinne der Schwingungstechnik), also auf dem gesamten schwingend zurückgelegten Wege, Energie zugeführt wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die antreibende Kurbel den Anschlußpunkt der Kopplung am schwingenden System umkreist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch i für Gangregler von Uhrwerken o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Kopplungsfedern (k bzw. k1, k2) symmetrisch oder nahezu symmetrisch zur Mittellage des Pendels oder der Unruhe angeordnet sind und durch die in. diesen erzeugte Wechselspannung nach beiden Seiten hin gleichmäßige oder nahezu gleichmäßige Arbeit auf den Gangregler übertragen wird.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch i für Unruhen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung (k) außerhalb der Hauptmasse des schwingenden Systems befestigt ist, indem sie an der Rückzugsfeder (f) zwischen Masse (a) und Festpunkt angreift.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der rotierenden Energiequelle und dem Schwingungserzeuger (der Kurbel usw.) ausgleichende Organe angebracht sind.