-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Technik
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Drehzahlregler, der die Viskosität eines
Fluids nutzt, und eine Leistungserzeugungseinrichtung und eine Vorrichtung,
die den Drehzahlregler verwenden.
-
2. Beschreibung des Stands
der Technik
-
Um
eine Vorrichtung, die ein Energiespeichermittel, das zum Beispiel
die mechanische Energie einer Feder, die potentielle Energie eines
Gegengewichts oder die thermische Energie von in einem abgedichteten
balgartigen Behälter
angesammelter oder aus diesem extrahierter Wärme speichert, als die Antriebsleistungsquelle
verwendet, auf einem Betrieb mit konstanter Geschwindigkeit zu halten,
wird ein Drehzahlregler verwendet, um die gespeicherte Energie schrittweise
freizugeben.
-
Der
Drehzahlregler kann ein mechanischer Drehzahlregler oder ein elektronisch
gesteuerter Drehzahlregler sein.
-
Ein
elektronisch gesteuerter Drehzahlregler weist einen Generator auf,
der durch gespeicherte Energie drehend angetrieben wird, und regelt
die Drehgeschwindigkeit, indem er die Drehung des Generators elektronisch
steuert. Elektronisch gesteuerte Drehzahlregler ermöglichen
eine genaue Geschwindigkeitssteuerung und werden zum Beispiel dazu
verwendet, den Antrieb der Stunden-, Minuten- und Sekundenzeiger
in einer Uhr zu steuern. Siehe zum Beispiel die ungeprüfte
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
H11-166980 .
-
Diese
Art von elektronisch gesteuertem Drehzahlregler erfordert einen
Generator mit einem Stator, einer Spule und einem Rotor und ist
deshalb relativ groß und
relativ teuer. Deshalb können
abhängig
von der Anwendung stattdessen mechanische Drehzahlregler verwendet
werden.
-
Verschiedene
Arten von mechanischen Drehzahlreglern sind aus der Literatur bekannt
und weit verbreitet. Siehe zum Beispiel "Elements of precision devices II", Richter, O. und
Force, R. (Shoko Shuppan-sha K. K. (15. September 1958, Seiten 534–575); auf
Japanisch), worin mechanische Drehzahlregler in die folgenden Hauptgruppen
eingeteilt werden.
-
(1) Bremsenartige Drehzahlregler
-
(1-1) Bremsenartige Drehzahlregler, die
Feststoffreibung nutzen
-
1568, 1569:
Drehzahlregler, die ein Reibungselement gegen den inneren Umfang
eines Flansches radial zu der Drehrichtung durch Zentrifugalkraft
drücken
-
1571: Ein Drehzahlregler, der Zentrifugalkraft
und einen Hebel verwendet, um ein Reibungselement gegen den Rand
einer auf einem Schaft befestigten Scheibe zu drücken
-
1572, 1574, 1575: Drehzahlregler, die das Reibungselement
eines oszillierenden Pendels gegen den inneren Umfang eines Flansches durch
Zentrifugalkraft drücken
-
1581, 1583:
Drehzahlregler, die ein Reibungselement in der Richtung der Drehachse durch
Biegen einer Feder oder Verbindung durch Zentrifugalkraft drücken
-
(1-2) Bremsenartige Drehzahlregler, die
Luftreibung verwenden
-
1596, 1597:
Drehzahlregler, die Luftwiderstand durch Drehen von Ventilatorflügeln erzeugen
-
1598, 1599:
Drehzahlregler, die den Bremsvorgang durch Verschieben der radialen Position
der Ventilatorflügel
oder Ändern
des Flügelwinkels
verändern
-
1601: Drehzahlregler, welche die Ventilatorflügel durch
Zentrifugalkraft automatisch und nach außen verschieben (in einer Richtung
weg von einer Achse)
-
1603, 1604:
Drehzahlregler, die sich durch Zentrifugalkraft und Winddruck anpassen
-
(1-3) Bremsenartige Drehzahlregler, die
Wirbelstrom verwenden
-
1606: Drehzahlregler, die bewirken, dass
eine leitfähige
Scheibe sich senkrecht zu dem magnetischen Fluss dreht
-
(2) Hemmungsartige Drehzahlregler
-
(2-1) Hemmungsartige Drehzahlregler, die
natürliche Vibration
nutzen
-
1607, 1608:
Drehzahlregler mit einem Schwerkraftpendel oder einem Federpendel
-
(2-2) Hemmungsartige Drehzahlregler, die
nicht natürliche
Vibration nutzen
-
1613, 1616, 1617: Drehzahlregler, die das Trägheitsmoment
einer Ankergabel nutzen
-
Die
folgenden Arten von Drehzahlreglern werden verwendet, wenn das Erfordernis
der Genauigkeit bei dem Drehzahlregler relativ gering ist.
-
Bei
Spielzeugen und anderen Produkten, bei denen eine Geräuschausgabe
akzeptierbar ist, werden bremsenartige Drehzahlregler (1-1), die
Feststoffreibung nutzen, und hemmungsartige Drehzahlregler (2-2),
die nicht natürliche
Vibration nutzen, verwendet.
-
Bei
kleinen, kostengünstigen
Spieluhren werden bremsenartige Drehzahlregler (1-2), die Luftreibung
nutzen, verwendet, und bremsenartige Drehzahlregler (1-3), die Wirbelstrom
nutzen, werden zum Beispiel bei elektrischen Messgeräten verwendet.
-
Bei
Uhren (mechanischen Uhren) und anderen Einrichtungen, die Genauigkeit
erfordern, werden hemmungsartige Drehzahlregler (2-1), die natürliche Vibration
nutzen, verwendet.
-
Beispiele
der Verwendung der oben beschriebenen Drehzahlregler sind auch aus
der Literatur bekannt, wie zum Beispiel "Wristwatches of the World, No. 24" (World Photo Press
K. K., 20. November 1995, Seiten 69–73).
-
"Wristwatches of the
World, No. 24" beschreibt
die Verwendung bremsenartiger Drehzahlregler (1-1), die Feststoffreibung
nutzen, als den Drehzahlregler für
den Repetier(Schlagbolzen)-Mechanismus
einer Uhr und das Läutwerk
(Schlagwerkmechanismus).
-
Eine
Repetiereinrichtung schlägt
einen Gong oder eine Glocke mit einem Hammer, um auf Bedarf zu klingen,
wenn ein Knopf oder Schieber betätigt wird.
Ein Läutwerk
schlägt
einen Gong oder eine Glocke mit einem Hammer, um zu einer vorgegebenen Zeit
(nebenbei) zu klingen, wie zum Beispiel zur Stunde (0) und jede
Viertelstunde (15 Minuten, 30 Minuten und 45 Minuten). Eine zugehörige Feder
wird, wann immer die Repetiereinrichtung betätigt wird und zu dem vorgegebenen
Zeitablauf des Läutwerks,
aufgezogen, aber weil sich das Ausgabedrehmoment der Feder dementsprechend ändert, wie
viele Male die Feder aufgezogen ist, ändert sich der Abstand, bei
dem der Hammer den Gong schlägt,
gemäß der Anzahl
von Aufziehungen. Der Abstand, bei dem der Gong geschlagen wird,
ist kürzer
(schneller), wenn die Anzahl der Male, welche die Feder aufgezogen ist,
ansteigt (höheres
Drehmoment) und länger
(langsamer), wenn sich die Feder abwickelt (das Drehmoment nimmt
ab). Die Repetiereinrichtung oder das Läutwerk zeigen die Zeit durch
die Anzahl der Male, die der Gong geschlagen wird, an und es kann
sein, dass der Benutzer nicht in der Lage ist, die Schläge zu unterscheiden,
wenn der Gong zu schnell geschlagen wird, die Schläge falsch
zählt,
wenn der Gong zu langsam geschlagen wird, und deshalb nicht die
korrekte Zeit hört.
-
Ein
Drehzahlregler, wie zum Beispiel oben in (1-1) beschrieben, wird
deshalb in Repetier- und Läutwerkmechanismen
verwendet, um einen konstanten Schlagabstand aufrechtzuerhalten,
ungeachtet dessen, wie viele Male die Feder aufgezogen ist.
-
Bei
dem in "Wristwatches
of the World, No. 24" beschriebenen
Drehzahlregler bewirkt eine durch Drehung des Rotors beim Start
des Mechanismus erzeugte Zentrifugalkraft, dass das Gewicht und
der Hebel sich nach außen
im Widerstand gegen die nach innen ziehende Kraft der Feder bewegen.
Wenn sich die Geschwindigkeit des Rotors erhöht, kontaktiert ein Teil des
Gewichts oder des Hebels die Innenwand des zylindrischen Gehäuses, das
den Rotor umgibt. Wenn die Geschwindigkeit des Rotors wegen dieses
Kontakts abfällt,
nimmt auch die Zentrifugalkraft ab und zieht die Feder das Gewicht
oder den Flügel
in Richtung auf die Drehachse des Rotors. Das Trägheitsmoment des Rotors nimmt
deshalb ab, die Rotorgeschwindigkeit steigt wieder an und die Zentrifugalkraft
bewirkt wieder, dass sich das Gewicht oder der Hebel nach außen bewegen.
-
Während sich
dieser Vorgang wiederholt, dreht sich der Rotor bei einer im Wesentlichen
konstanten Geschwindigkeit, obwohl winzige Fluktuationen sichtbar
sind.
-
Der
Grund, weshalb ein aus einer Unruh, einer Spiralfeder, einer Ankergabel
und einem Hemmungsrad bestehender Drehzahlregler für eine Uhr nicht
als der Drehzahlregler in einem Repetier- oder Läutwerkmechanismus verwendet
wird, ist, dass die Hemmung und der Drehzahlregler ein großes Format aufweisen
(insbesondere das horizontale Format) und deshalb nicht platzeffizient
sind, kostspielig sind und so viel Energie benötigen, um den Hammer anzutreiben,
dass eine Feder mit niedrigem Drehmoment nicht verwendet werden
kann.
-
Zusätzlich muss
wegen des erforderlichen Abstands, bei dem der Hammer den Gong schlägt, das
Geschwindigkeitszunahmeverhältnis
gering und die Periode der Unruh kurz (schnell) sein. Spezieller muss,
wenn die Geschwindigkeit der Unruh annähernd 100-fach vergrößert wird,
eine kurze Spiralfeder verwendet werden, ist die Abnutzung an dem Schaft
und den Schlagabschnitten schwerwiegend und die Verwendung solch
eines Drehzahlreglers deshalb nicht zweckmäßig.
-
Die
US 5,449,856 betrifft eine
Spieluhr mit einem Boden, einer Federbox, einem Klangmechanismus,
einem Geschwindigkeitsregler und einem Getriebeübersetzungssystem. Der Geschwindigkeitsregler
beinhaltet einen auf einer Reibungskraft basierenden konstante-Geschwindigkeits-Mechanismus, der
bewirkt, dass die konstante-Geschwindigkeits-Einrichtung eine konstante Drehgeschwindigkeit
aufrechterhält.
-
Die
US 5,543,577 betrifft einen
Aufbau der Spieluhr. Ein Geschwindigkeitsregelungsrotor ist vorgesehen,
bei dem, wenn die Drehgeschwindigkeit eines Geschwindigkeitsregelungsschafts
zu hoch ist, eine gewölbte
Auslegerstruktur eines zentrifugalen Gewichtsteils in der Richtung
des Radius hinausgeworfen wird. Sobald der Gewichtsteil eine innere Oberfläche einer
schüsselartigen
Dämpfungsscheibe kontaktiert
hat, wird Reibung erzeugt und die Drehgeschwindigkeit des Geschwindigkeitsregelungsschafts
auf ihren normalen Zustand zurückgezogen.
-
Die
US 1,346,228 betrifft ein
Mittel zum Schutz von in Phonographen verwendeten zentrifugalen
Drehzahlreglern.
-
Die
CH 130529 betrifft eine Vorrichtung,
welche die Zufuhr eines Druckmediums in Richtung auf einen sich
hin und her bewegenden Motor regelt.
-
[Offenbarung der Erfindung]
-
[Durch die Erfindung zu lösendes Problem]
-
Einige
der Probleme bei den oben beschriebenen Drehzahlreglern gemäß dem Stand
der Technik werden nachfolgend beschrieben.
-
Bremsenartige
Drehzahlregler (1-1), die Feststoffreibung nutzen, wie in "Elements of precision
devices II" beschrieben,
beruhen auf Feststoffreibung und erzeugen deshalb Abnutzungspartikel, Lärm und Wärme, und
weisen daher eine kurze Lebensdauer auf.
-
Bremsenartige
Drehzahlregler (1-2), die Luftreibung nutzen, benötigen einen
großen
Raum.
-
Bremsenartige
Drehzahlregler (1-3), die Wirbelstrom nutzen, leiden an den Einflüssen von Streufluss.
-
Hemmungsartige
Drehzahlregler (2-1), die natürliche
Vibration nutzen, verwenden ein Schwingpendel und können Veränderungen
der Stellung nicht standhalten und deshalb nicht in tragbaren Einrichtungen
verwendet werden, und erzeugen außerdem ein tickendes Geräusch. Wenn
ein Federpendel verwendet wird, werden Hochpräzisionsteile für die Spiralfeder,
die Unruh, das Hemmungsrad und die Ankergabel benötigt, wodurch
die Kosten ansteigen und ein großer Aufbauraum benötigt wird,
während
die Hemmung außerdem
ein tickendes Geräusch
erzeugt.
-
Bei
hemmungsartigen Drehzahlreglern (2-2) ohne natürliche Vibration sind der Lärm und die
Vibration von der Hemmung groß,
während
Abnutzung die Lebensdauer verkürzt.
-
Die
in "Wristwatches
of the World, No. 24" beschriebenen
Repetiereinrichtungen erzeugen auch kontinuierlich Lärm (das
Geräusch
des Kontakts) während
der Drehzahlregler arbeitet, weil das Gewicht und der Hebel die
Innenwand des zylindrischen Gehäuses
kontaktieren, das den Rotor umgibt.
-
Repetiereinrichtungen,
wie zum Beispiel in "Wristwatches
of the World, No. 24" beschrieben,
ermöglichen
es dem Benutzer, den Klang eines durch einen Hammer geschlagenen
Gongs zu genießen. Die
Lautstärke
des Gongs ist typischerweise zu gering für die Verwendung in einer tragbaren
Uhr, weil der Platz begrenzt ist, was es erforderlich macht, die Uhr
an das Ohr zu halten, um den Gong zu hören.
-
Außerdem kann
ein Echoeffekt innerhalb des Gehäuses
in einer Armbanduhr, bei welcher der Raum besonders begrenzt ist,
nicht erwartet werden und ist der Klang des Gongs relativ zu dem
Lärm leise
und das Signal-Rausch-Verhältnis
mangelhaft im Vergleich zu einer Taschenuhr. Als Folge ist die Qualität des Klangs
nicht hoch.
-
Eine
Abnutzung tritt außerdem
als Folge dessen auf, dass das Gewicht und der Hebel die Innenwand
des zylindrischen Gehäuses,
das den Rotor umgibt, jedes Mal, wenn der Gong erklingt, schlagen.
Diese Abnutzung verbreitet außerdem
Abnutzungspartikel, welche das Aussehen beeinträchtigen und eine neue Abnutzungsquelle
werden, wenn die Abnutzungspartikel an den Gleitteilen anderer Mechanismen
haften. Eine Überprüfung und
Anpassung wird deshalb nach einer kurzen Zeitdauer notwendig.
-
Der
Reibungskoeffizient verändert
sich außerdem
als Folge der Abnutzung wegen der Änderung der Oberflächen-Fläche der
Kontaktteile und des Oberflächenzustands.
Der Reibungskoeffizient ändert
sich auch in hohem Maße,
sogar wenn Öl
oder andere Arten von Schmiermitteln an die Kontaktteile abgegeben
werden, um die Abnutzung zu verringern, wegen einer Veränderung
der Menge (wegen Verdampfung und Ableitung) und der Eigenschaften
des Öls
und einer Verschmutzung der Schmiermittelfilmoberfläche. Die
festgelegte Geschwindigkeit ändert sich
deshalb schrittweise durch wiederholte Verwendung und der Schlagabstand
des Gongs ändert
sich.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Drehzahlregler
und eine Leistungserzeugungseinrichtung und eine Vorrichtung, die
den Drehzahlregler verwenden, bereitzustellen, die kompakt in einem
kleinen Raum gebildet werden können, in
Einrichtungen verwendet werden können,
die mit niedriger Leistung angetrieben werden, keine Abnutzungspartikel
oder Lärm
erzeugen, kostengünstig sind,
nicht durch Unterschiede der Stellung beeinflusst werden, nicht
durch Magnetismus beeinflusst werden und eine exzellente Haltbarkeit
bieten.
-
Ein
Drehzahlregler gemäß der vorliegenden Erfindung
ist durch die Merkmale des angefügten
Anspruchs 1 definiert.
-
So
angeordnet wird Energie von einer Feder oder anderen Energiespeichermitteln
durch Räder oder
andere Leistungsübertragungsmittel
zu dem Rotor übertragen
und dreht sich der Rotor. Wenn der Rotor anfängt, sich zu drehen, bewegt
sich der Flügel kreisförmig zusammen
mit dem Rotor und unterliegt einer Zentrifugalkraft entsprechend
der Drehgeschwindigkeit des Rotors. Wenn diese Zentrifugalkraft
geringer als die Rückführkraft
des Flügelrückführmittels
ist, bewegt sich der Flügel
nicht nach außen.
Wenn die Zentrifugalkraft diese Rückführkraft übersteigt, bewegt sich der
Flügel
proportional zu der Differenz zwischen der Zentrifugalkraft und
der Rückführkraft
in die Richtung weg von der Drehachse des Rotors, d. h., zu der äußeren Umfangsseite
radial zu dem Rotor.
-
Wenn
sich der Flügel
zu der äußeren Umfangsseite
radial zu dem Rotor bewegt, wird der Widerstand der Fluidviskosität entsprechend
dem Betrag der Flügelbewegung
auf den Flügel
aufgebracht. Spezieller überlappt,
wenn die Rotorgeschwindigkeit eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht,
der Flügel, der
eine Zentrifugalkraft entsprechend der Rotorgeschwindigkeit aufnimmt,
die Oberfläche
des gegenüberliegenden
Objektes. Wenn der Abstand zwischen der Flügeloberfläche und der gegenüberliegenden Oberfläche des
gegenüberliegenden
Objekts auf eine vorgegebene Abmessung festgelegt ist, die geringer
als der Abstand zwischen dem umgebenden Element und der Flügeloberfläche ist,
wirkt ein viskoser Widerstand, der größer als der um den Flügel herum
erzeugte viskose Widerstand bevor die Oberflächen des Flügels und des gegenüberliegenden
Objekts überlappen,
ist, zwischen dem Flügel
und dem gegenüberliegenden
Objekt, wenn der Flügel
die Oberfläche
des gegenüberliegenden
Objekts überlappt.
Der viskose Widerstand ändert
sich deshalb in hohem Maße
bei der Geschwindigkeit, bei welcher der Flügel beginnt, das gegenüberliegende
Objekt zu überlappen.
Mit anderen Worten wiederholt sich ein Zyklus nahe der Grenze zwischen
Flügel
und gegenüberliegendem
Objekt (dem inneren Rand des gegenüberliegenden Objekts), bei
dem die Rotorgeschwindigkeit ansteigt, die Flügelbewegung ansteigt, der Flügel und
das gegenüberliegende
Objekt überlappen
und der viskose Widerstand ansteigt, die Rotorgeschwindigkeit abfällt, der
Flügel
zurückgezogen wird,
der Flügel
aufhört,
das gegenüberliegende
Objekt zu überlappen,
die viskose Last abfällt
und die Rotorgeschwindigkeit wieder ansteigt.
-
Als
Folge dreht sich der Rotor mit einer konstanten Geschwindigkeit
wegen der kontinuierlichen Änderung
des auf den Flügel
gemäß der Rotorgeschwindigkeit
wirkenden Widerstands. Die Flügelbewegung
kann deshalb so festgelegt werden, dass eine gewünschte Rotorgeschwindigkeit
aufrechterhalten wird, indem die Energieausgabe des Energiespeichermittels,
die auf den Flügel
wirkende Zentrifugalkraft (die zum Beispiel durch das Flügelgewicht, die
Position des Schwerpunkts des Flügels
und die Beschleunigungsrate bestimmt wird), die Viskosität des viskosen
Fluids (das normalerweise Luft ist, aber eine Flüssigkeit sein kann) zwischen
dem Flügel
und dem gegenüberliegenden
Objekt und die Rückführkraft
des Flügelrückführmittels
geeignet festgelegt werden. Als Folge kann der Rotor bei einer konstanten
Geschwindigkeit angetrieben werden, ohne dass er durch eine Änderung
des verbliebenen Energielevels innerhalb eines bestimmten Bereichs beeinflusst wird.
Wenn zum Beispiel eine Feder die Energiequelle ist, kann die Rotorgeschwindigkeit über den
Großteil
des Federaufziehbereichs und bis gerade bevor sich das Federdrehmoment
plötzlich ändert auf
eine konstante Geschwindigkeit geregelt werden.
-
Wenn
ein Bedienungselement, ein Generator oder eine andere Einrichtung,
die Leistung von einem Energiespeichermittel aufnimmt, in dem Leistungsübertragungsweg
von dem Energiespeichermittel zu dem Rotor oder nach dem Rotor oder
in einem von dem Leistungsübertragungsweg
zu dem Rotor getrennten Weg angeordnet ist, hält der Drehzahlregler die Rotorgeschwindigkeit
konstant oder hält
spezieller die Energiezuführrate
des Energiespeichermittels (wie zum Beispiel, wie schnell sich die
Feder abwickelt) konstant. Als Folge mittelt sich, während sich die
Betriebsgeschwindigkeit des Bedienungselements oder des Generators
kurzzeitig ändert,
die gesamte Anzahl von Umdrehungen während einer vorgegebenen Periode
und kann der Betrieb des Bedienungselements oder des Generators
auf eine konstante Geschwindigkeit gesteuert werden.
-
Die
so angeordnete Erfindung bietet die folgenden Effekte.
-
Der
Drehzahlregler gemäß diesem
Aspekt der Erfindung hält
die Betriebsgeschwindigkeit des Bedienungselements, das durch das
Energiespeichermittel angetrieben wird, durch mechanische Steuerung
anstelle von elektronischer Steuerung konstant, benötigt deshalb
keine Steuerschaltung und keinen Sensor, und verringert deswegen
die Kosten und belegt weniger Platz. Außerdem kann, da der Drehzahlregler
mechanisch ist und keine elektrische Stromversorgung benötigt, der
Drehzahlregler bei Produkten verwendet werden, die keine elektrische
Energiequelle aufweisen, einschließlich Spieluhren und mechanischer
Uhren mit einem Repetier- oder Schlagwerkmechanismus. Außerdem ist,
da der Drehzahlregler mechanisch ist und keine elektrische Stromversorgung
benötigt,
die Verwendung von durch einen Generator-Drehzahlregler erzeugter Leistung
bei der Verwendung in einer elektronisch gesteuerten mechanischen
Uhr, wie zum Beispiel in der ungeprüften
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
H11-166980 gelehrt,
nicht notwendig und kann eine Verkürzung der Betriebszeit einer elektronisch
gesteuerten mechanischen Uhr als Folge zunehmenden Leistungsverbrauchs
verhindert werden.
-
Der
Drehzahlregler der Erfindung ist ein kontraktfreier Drehzahlregler,
der den Widerstand von Fluidviskosität nutzt, deshalb keine Abnutzungspartikel
erzeugt und ein Beschmutzen des Mechanismus und Verschleiß unterbindet.
Das Aussehen wird daher nicht durch Abnutzungspartikel beeinträchtigt, periodische
Wartungsarbeiten, die ein Auseinanderbauen und Reinigen, um Abnutzungspartikel
zu entfernen, das Ersetzen von Teilen wegen Teilabnutzung und eine
Anpassung beinhalten, sind weniger häufig erforderlich und die Wartungskosten
können deshalb
verringert werden.
-
Außerdem verhindert
die Verwendung eines kontaktfreien Drehzahlreglers, der den Widerstand von
Fluidviskosität
nutzt, Lärm.
Das Nichtvorhandensein von Lärm
bietet den Genuss des klaren reinen Tons des Schlagwerkmechanismus,
wenn der Drehzahlregler in einem Produkt zum Genießen von Klang,
wie zum Beispiel einer Spieluhr oder einer Uhr mit einem Repetier- oder Läutwerkmechanismus
verwendet wird.
-
Weil
sich der Rotor nur in einer Richtung dreht, können die Beschädigung und
der Verschleiß kollidierender
Teile (wie zum Beispiel des Hemmungsrads und des Hebesteins und
des Impulsstifts und der Gabel), die bei einer sich hin und her
bewegenden Schweizer Hebelhemmung beobachtet werden, verhindert
werden, sogar wenn sich der Rotor 200 mit hoher Geschwindigkeit
dreht.
-
Der
Drehzahlregler kann außerdem
dünn gebildet
werden und leicht in eine Armbanduhr oder eine andere tragbare Einrichtung
aufgenommen werden.
-
Außerdem kann
Luft als das viskose Fluid verwendet werden und kann, weil ein Gehäuse oder eine
Struktur zum Verschließen
des viskosen Fluids nicht erforderlich ist, wenn Luft verwendet
wird, der Drehzahlregler leicht kompakt gebildet werden und eine
Einbuße
durch die Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der Achse verhindert
werden.
-
Die
auf die Flügel
wirkende viskose Last kann vergrößert werden,
indem das gegenüberliegende
Element mit Oberflächen
versehen wird, die den Oberflächen
der Flügel
gegenüberliegen.
Die Bremskraft pro Volumenverhältnis
kann deshalb vergrößert werden
und der Drehzahlregler und eine Einrichtung, die den Drehzahlregler
aufnimmt, können kleiner
gemacht werden. Das Geschwindigkeitszunahmeverhältnis des geschwindigkeitsvergrößernden
Räderwerks
kann deshalb verringert werden und die Anzahl von Rädern in
dem Räderwerk
kann dementsprechend verringert werden, wodurch die Teilanzahl und
die Kosten verringert werden und die Platzeffizienz verbessert wird.
-
Das
Maß, in
dem die Flügel
nach außen
fliegen, ändert
sich gemäß der Zentrifugalkraft
und deshalb der Rotorgeschwindigkeit. Daher ändert sich, indem eine Lücke radial
zu dem Rotor zwischen dem gegenüberliegenden
Objekt und den Flügeln,
wenn die Flügel
im Ruhezustand sind, vorgesehen wird, der auf den Rotor wirkende
viskose Widerstand bei einer gewissen Geschwindigkeit (der Geschwindigkeit,
bei der die Flügel
anfangen, die Oberfläche
des gegenüberliegenden
Objekts zu überlappen)
in hohem Maße.
Die Flügel
wiederholen deshalb kleine Änderungen
der Bewegung nahe der Grenze zu dem gegenüberliegenden Objekt (dem inneren
Umfangsrand). Die Rotorgeschwindigkeit kann deshalb festgelegt werden,
indem diese Lücke
in der radialen Richtung zusätzlich
zu der Beschleunigungsrate, der Anzahl der Geschwindigkeitszunahmephasen
und des Ausgabedrehmoments der Energiequelle gesteuert wird.
-
Vorzugsweise
weist der Drehzahlregler außerdem
ein Lückenanpassungsmittel
zum Anpassen der Lücke
zwischen der Flügeloberfläche und
der gegenüberliegenden
Oberfläche
des gegenüberliegenden
Objekts auf.
-
Die
Bremskraft des Fluidviskositätswiderstands
kann durch Anpassen der Größe der Lücke (des
Abstands in der axialen Richtung des Rotors) zwischen der Flügeloberfläche und
der gegenüberliegenden
Oberfläche
des gegenüberliegenden
Objekts angepasst werden und die festgelegte Geschwindigkeit des
Rotors kann deshalb leicht angepasst und geändert werden. Als Folge kann
die Betriebsgeschwindigkeit der Einrichtung leicht auf die festgelegte
Geschwindigkeit angepasst werden.
-
Spezieller
wird die Geschwindigkeit des Drehzahlreglers wegen individueller
Unterschiede bei den Komponenten nicht wie geplant sein, sogar wenn
die Spezifikationen der Feder oder anderer Energiespeichermittel
(die Drehmomentscharakteristik der Feder) und des Räderwerks
oder anderer Leistungsübertragungsmittel
(das Geschwindigkeitszunahmeverhältnis)
gleich sind. Durch Verwendung des Lückenanpassungsmittels, um die
Größe der Lücke anzupassen,
kann der Drehzahlregler jedoch auf die gewünschte Geschwindigkeit eingestellt
werden und die Betriebsgeschwindigkeit der Einrichtung leicht auf
die gewünschte
Einstellung angepasst werden.
-
Die
Lücke kann
in Schritten einer spezifischen Größe oder kontinuierlich angepasst
werden.
-
Das
Lückenanpassungsmittel
kann die Lücke
zwischen gegenüberliegenden
Platten durch das Einfügen
von Abstandshaltern verschiedener Dicke zwischen den gegenüberliegenden
Platten anpassen. Wenn die Lücke
durch das Bereitstellen von Abstandshaltern unterschiedlicher Dicken
und wahlweises Einfügen
des geeigneten Abstandshalters zwischen den gegenüberliegenden
Platten angepasst wird, können
die Kosten verringert werden, weil das Lückenanpassungsmittel mit einem
einfachen Aufbau nur unter Verwendung kostengünstiger Teile gebildet werden
kann.
-
Bevorzugter
weist der Drehzahlregler außerdem
ein Horizontalabstandanpassungsmittel zum Anpassen des Abstands zwischen
dem inneren Umfangsrand des gegenüberliegenden Objekts und dem Zentrum
der Rotordrehung auf.
-
Das
außen
von dem Rotor angeordnete gegenüberliegende
Objekt ist im Wesentlichen ringförmig
in Übereinstimmung
mit dem äußeren Umfang des
Rotors. Durch Anpassen des Abstands zwischen dem inneren Umfangsrand
dieses gegenüberliegenden
Objekts und dem Zentrum der Rotordrehung, d. h. der Lücke zwischen
der äußeren Oberfläche des Rotors
und dem inneren Umfangsrand des gegenüberliegenden Objekts (der Lücke senkrecht
zu der Rotorachse, d. h. horizontal zu dem Rotor), kann der Abstand
bis dorthin, wo die Flügel
die Oberfläche
des gegenüberliegenden
Objekts überlappen,
d. h. die Rotorgeschwindigkeit, bei der sich die Flügel wegen der
durch die Rotordrehung erzeugten Zentrifugalkraft nach außen bewegen,
festgelegt werden.
-
Ähnlich dazu,
wenn das oben beschriebene Lückenanpassungsmittel
verwendet wird, kann die Geschwindigkeit des Drehzahlreglers deshalb
eingestellt werden und die Betriebsgeschwindigkeit der angetriebenen
Einrichtung auf eine gewünschte
Einstellung durch Anpassen dieser Lücke unter Verwendung dieses
Horizontalabstandsanpassungsmittels angepasst werden. Außerdem kann
durch Verwendung sowohl des Lückenanpassungsmittels
als auch dieses Horizontalabstandsanpassungmittels der anpassbare
Bereich der Betriebsgeschwindigkeit der Einrichtung auch ausgeweitet
werden und der Drehzahlregler der Erfindung bei einer breiteren
Vielfalt von Einrichtungen verwendet werden.
-
Diese
horizontale Lücke
kann auch in Schritten einer spezifischen Größe oder kontinuierlich angepasst
werden.
-
Das
Horizontalabstandsanpassungsmittel kann gebildet werden, indem das
gegenüberliegende Objekt
horizontal in zwei Teile geteilt und der Abstand zwischen dem inneren
Umfangsrand des gegenüberliegenden
Objekts und dem Zentrum der Rotordrehung durch Verwendung eines
exzentrischen Stifts, einer exzentrischen Feder, einer exzentrischen Schraube
oder anderer Mittel, um die gegenüberliegenden Objekte näher zusammen
oder weiter auseinander zu bewegen, angepasst wird. Wenn dieser Abstand
zum Beispiel durch die Verwendung solcher Stifte, Federn oder Schrauben
angepasst wird, können
die Kosten verringert werden, weil das Anpassungsmittel mit einem
einfachen Aufbau nur unter Verwendung kostengünstiger Teile gebildet werden kann.
-
Noch
bevorzugter beträgt
die Lücke
zwischen der Flügeloberfläche und
der gegenüberliegenden
Oberfläche
des gegenüberliegenden
Objekts 0,15 mm oder weniger und ist das viskose Fluid, das zwischen
der Flügeloberfläche und
der gegenüberliegenden
Oberfläche
liegt, Luft.
-
Wenn
die Lücke
zwischen der Flügeloberfläche und
der gegenüberliegenden
Oberfläche
des gegenüberliegenden
Objekts 0,15 mm oder weniger beträgt, kann eine ausreichende
Bremskraft durch Verwendung von Luft als das viskose Fluid erreicht
werden, die Bremskraft in hohem Maße durch Ändern der Lücke zwischen der Flügeloberfläche und
der Oberfläche
des gegenüberliegenden
Objekts geändert
werden und die festgelegte Geschwindigkeit des Rotors leicht gesteuert
werden.
-
Wenn
Luft das Fluid ist, ist ein Gehäuse
zum Verschließen
und Aufnehmen des Fluids nicht notwendig und kann die Platzeffizienz
verbessert werden. Eine Abdichtungsstruktur zum Gewährleisten, dass
das Gehäuse
abgedichtet ist, wird auch unnötig und
deshalb können
niedrige Kosten erreicht werden. Außerdem gibt es keine Einbuße durch
die Abdichtungsanordnung und kann der Bereich, in dem eine konstante
Geschwindigkeit gehalten werden kann, vergrößert werden. Die Betriebszeit
wird deshalb dementsprechend vergrößert, die Kraft der Hammerfeder
kann vergrößert und
ein lauterer Klang erzeugt werden.
-
Außerdem kann,
da ein Gehäuse
nicht benötigt
wird, die Bewegung der Flügel
und des Rotors sichtbar gemacht werden und als ein Verkaufsanreiz bei
Spieluhr- und Uhrmodellen verwendet werden, die es dem Benutzer
ermöglichen,
den inneren Mechanismus zu sehen.
-
Außerdem ist,
da der viskose Widerstand in hohem Maße durch leichtes Ändern des
Abstands zwischen der Flügeloberfläche und
dem gegenüberliegenden
Objekt geändert
werden kann, ein großer Platz
für die
Durchführung
von Anpassungen nicht erforderlich und kann der Bereich um den Rotor
und das gegenüberliegende
Objekt herum kompakt gebildet werden.
-
Der
minimale Abstand zwischen der Flügeloberfläche und
der gegenüberliegenden
Oberfläche des
gegenüberliegenden
Objekts muss nur groß genug
sein, so dass die Flügel
und das gegenüberliegende
Objekt sich nicht berühren,
und die tatsächliche
Abmessung kann gemäß dem auf
die Flügel
wirkenden viskosen Widerstand, oder spezieller der festgelegten
Geschwindigkeit des Rotors, festgelegt werden. Jedoch könnten, wenn
die Lücke übermäßig klein
ist, die Flügel
und die gegenüberliegenden
Platten sich als Folge einer durch den Rotor verursachten Schiefstellung,
einer Gleichlaufschwankung der Flügel oder eines Spiels zwischen
den Zapfen und den Edelsteinen berühren und die Anpassung, die
erforderlich ist, um diesen Kontakt zu verhindern, ist extrem schwierig.
Ein Festlegen dieser Lücke
auf 0,03 mm oder mehr bietet deshalb den Vorteil einer leichten
Anpassung.
-
Noch
bevorzugter ist das gegenüberliegende Objekt
so angeordnet, dass es beiden Seiten des Flügels in der Richtung der Drehachse
des Rotors gegenüberliegt.
-
Das
gegenüberliegende
Objekt kann durch Verwendung zweier gegenüberliegender Platten, die auf
gegenüberliegenden
Seiten der Flügel
angeordnet sind, oder als ein einzelnes Teil mit einem Kanal, in
den die Flügel
eintreten, gebildet werden.
-
Diese
Anordnung bringt die durch den Fluidviskositätswiderstand erzeugte Bremskraft
auf beide Seiten der Flügel
anstelle von nur einer Seite auf und kann deshalb die Bremskraft
verdoppeln, während die
horizontale Größe des Rotors
und des gegenüberliegenden
Objekts des Drehzahlreglers gleich gehalten wird. Ein Drehzahlregler
mit der gleichen Leistung kann deshalb in einer kleineren Verpackung
als ein Drehzahlregler mit der gegenüberliegenden Oberfläche des
gegenüberliegenden
Objektes auf nur einer Seite des Flügels gebildet werden.
-
Wenn
das gegenüberliegende
Objekt nur auf einer Seite des Flügels angeordnet ist, ändert sich der
Abstand zwischen dem Flügel
und dem gegenüberliegenden
Objekt mit der Auslenkung des Rotors, die aus einer Änderung
der Stellung einer Uhr oder einer anderen tragbaren Einrichtung
folgt, fluktuiert deshalb die Bremskraft und die Rotorgeschwindigkeit und ändert sich
deshalb auch die Betriebsgeschwindigkeit der Einrichtung.
-
Durch
Anordnen des gegenüberliegenden Objekts
auf beiden Seiten des Flügels
wird die gesamte Veränderung
des viskosen Widerstands jedoch verringert, wenn der Flügel näher zu einer
gegenüberliegenden
Oberfläche
ausgelenkt wird, so dass der Abstand zu der anderen gegenüberliegenden
Oberfläche
sich vergrößert, weil
sich der Abstand zu der einen gegenüberliegenden Oberfläche um einen
entsprechenden Betrag verringert. Die Drehzahlreglergeschwindigkeit
bleibt deshalb stabil und die Betriebsgeschwindigkeit der Einrichtung kann
im Wesentlichen konstant gehalten werden.
-
Bevorzugter
weist der Drehzahlregler außerdem
ein Mittel zur Verhinderung einer übermäßigen Flügelbewegung auf, das an dem
Rotor angeordnet ist, um zu verhindern, dass der Flügel außerhalb
einer vorgegebenen Position fliegt.
-
Wenn
die Flügel
von einer Art sind, die sich durch Drehung nach außen bewegt,
kann das Mittel zur Verhinderung einer übermäßigen Flügelbewegung ein beliebiges
Mittel zur Begrenzung des Drehwinkels auf einen spezifischen Bereich
sein, wie zum Beispiel ein Stift oder Vorsprung, der an dem Rotor gebildet
ist, um eine weitere Drehung des Flügels durch Kontaktieren des
Flügels,
wenn der Flügel
sich um einen spezifischen Winkel dreht, zu begrenzen.
-
Wenn
die Flügel
von einer Art sind, die sich durch Gleiten nach außen bewegt,
kann das Mittel zur Verhinderung einer übermäßigen Flügelbewegung ein beliebiges
Mittel zur Begrenzung einer Bewegung jenseits eines vorgegebenen
Bereichs sein, wie zum Beispiel ein Stift oder Vorsprung, der an
dem Rotor gebildet ist, um eine weitere Bewegung durch Kontaktieren
der Flügel,
wenn die Flügel
auf eine spezifische Position gleiten, zu begrenzen.
-
Wenn
wegen eines Stoßes
ein Drehmoment auf den Rotor ausgeübt wird, das größer als
erwartet ist, oder eine übermäßige Kraft
auf die Flügel
ausgeübt
wird, zum Beispiel, wenn die Uhr getragen wird, werden die Flügel nicht
jenseits der voreingestellten Position fliegen und wird deshalb
verhindert, dass diese andere Teile kontaktieren.
-
Abnutzung
und Beschädigung
der Flügel, Lärm und Vibration
können
deshalb verhindert werden. Außerdem
kann das Mittel zur Verhinderung einer übermäßigen Flügelbewegung durch Anordnen eines
Stifts oder Vorsprungs an dem Rotor gebildet werden und ist deshalb
einfach, leichtgewichtig und kostengünstig. Wenn ein Stift, der
verwendet wird, um das Flügelrückführmittel
oder ein anderes Element an dem Rotor anzubringen, auch bei dem
Mittel zur Verhinderung einer übermäßigen Flügelbewegung
verwendet wird, kann das Mittel zur Verhinderung einer übermäßigen Flügelbewegung
durch Verwendung einer noch einfacheren und kostengünstigeren
Anordnung gebildet werden.
-
Noch
bevorzugter sind mehrere Flügel
an dem Rotor angeordnet und befindet sich jeder Flügel an einer
gewichtsausgeglichenen Position zu der Drehachse des Rotors.
-
Wenn
zum Beispiel zwei Flügel
an einem einzelnen Rotor angeordnet sind, befinden sich die Flügel an zu
der Drehachse des Rotors punktsymmetrischen Positionen. Wenn drei
Flügel
an dem Rotor angeordnet sind, sind die Flügel gleich weit entfernt mit
Abständen
von 120 Grad auf einem mit der Drehachse des Rotors konzentrischen
Kreis angeordnet.
-
Indem
somit mehrere Flügel
an Positionen angeordnet werden, welche die Gewichtsausgeglichenheit
aufrechterhalten, wird die Ausgeglichenheit auf der Drehachse aufrechterhalten,
sogar wenn viskoser Widerstand auf die Flügel wirkt, kann deshalb eine
Schiefstellung oder Verdrehung des Rotors verhindert und eine stabile
Rotordrehung aufrechterhalten werden.
-
Noch
bevorzugter ist ein Teil des Außenprofils
des Flügels
so geformt, dass er einen Kreis überlappt,
der mit der Drehachse des Rotors konzentrisch ist, wenn sich der
Flügel
an der maximalen Außenposition
befindet.
-
Verglichen
mit Flügeln
mit einem unterschiedlichen Außenprofil
maximiert das Flügelprofil der
Erfindung den überlappenden
Oberflächenbereich
der Flügel
und des gegenüberliegenden
Objekts, wenn die Flügel
auf den maximalen Durchmesser ausgebreitet sind, und kann die Bremskraft
vergrößert werden,
weil der Bereich nahe dem äußeren Teil
der Flügel
vergrößert wird,
wenn die Umfangsgeschwindigkeit am größten ist. Die Bremskraft kann deshalb
relativ zu der Größe des Drehzahlreglers vergrößert und
ein Drehzahlregler bereitgestellt werden, der ausreichende Bremskraft
in einem kleinen Raum bietet.
-
Noch
bevorzugter ist das Innenrandprofil des gegenüberliegenden Objekts ein mit
der Drehachse des Rotors konzentrischer Kreis und weist ein Teil des
Außenprofils
des Flügels
dieselbe Form wie das Innenrandprofil des gegenüberliegenden Objekts auf.
-
Weil
das Außenprofil
des Flügels
dieselbe Form wie das Innenrandprofil des gegenüberliegenden Objekts aufweist,
kann der auf das gegenüberliegende
Objekt und die Flügel
wirkende viskose Widerstand vergrößert werden, wenn die Zentrifugalkraft die
Flügel
nach außen
treibt und der Außenrand
der Flügel
anfängt,
den Innenrand des gegenüberliegenden
Objekts zu überlappen.
Die Differenz der Kraft des viskosen Widerstands bevor und nachdem
die Flügel
und das gegenüberliegende
Objekt überlappen
kann deshalb vergrößert werden.
Die Rotorgeschwindigkeit kann deshalb zuverlässiger bei der festgelegten
Geschwindigkeit stabilisiert werden.
-
Bevorzugter
ist das Flügelrückführmittel
eine flache Zick-Zack-Feder.
-
Der
Drehzahlregler der Erfindung wird in kleinen Einrichtungen, wie
zum Beispiel Armbanduhren, verwendet und benötigt eine große Flügelfläche, um einen
kleinen Rotor zu verwenden, während
eine ausreichende Bremskraft gewährleistet
wird. Das Flügelrückführmittel
belegt deshalb vorzugsweise wenig Platz bei der natürlichen
Länge,
während
es eine große
Auslenkung bietet.
-
Wenn
eine Blattfeder als das Flügelrückführmittel
verwendet wird, übersteigt
die kritische Spannung die erlaubte Spannung, wenn die benötigte Auslenkung
und Federkraft erreicht werden. Die Verwendung einer Spiralfeder
erfordert mehr Platz, insbesondere vertikalen Platz, und das Aufnehmen
einer Spiralfeder in einer dünnen
Einrichtung, wie zum Beispiel einer Armbanduhr, ist deshalb schwierig.
-
Wenn
jedoch eine flache Zick-Zack-Feder verwendet wird, können sowohl
eine ausreichende Ablenkung als auch eine ausreichende drängende Kraft
unter Verwendung des gleichen Materials, das bei einer Blattfeder
verwendet wird, erreicht werden und übersteigt die kritische Spannung
nicht die erlaubte Spannung. Die Federdünnheit und -auslenkung kann
auch ausgeglichen werden und ein dünner Rotor und Drehzahlregler
können
erreicht werden. Eine dünne
Einrichtung kann deshalb bereitgestellt werden, sogar wenn die Feder
oberhalb oder unterhalb der Flügel
angeordnet ist, und eine größere Freiheit
in der horizontalen Gestaltung wird erreicht. Der Flügel und
die Feder können
deshalb übereinstimmend
gebildet und die Teilkosten und Zusammenbaukosten verringert werden.
-
Diese
flache Zick-Zack-Feder wird vorzugsweise durch Elektroschmieden
gebildet.
-
Zick-Zack-Federn
können
durch verschiedene Prozesse einschließlich Pressen, Drahtbogenentladung,
Elektroschmieden, Ätzen,
Photolack oder Transfergalvanisierung gebildet werden.
-
Das
Problem bei Pressprozessen ist, dass eine Form benötigt wird
und die Anfangskosten hoch sind. Kleine Mengen vieler verschiedener
Produkte können
bei Drahtbogenentladungsverfahren einfach durch Wechseln eines Softwareprogramms
hergestellt werden, aber die bearbeitete Oberfläche ist rau, eine Spannungskonzentration
tritt auf und das Aussehen ist mangelhaft. Ätzprozesse weisen nicht die durch
Drahtbogenentladungsverfahren belassene raue Oberfläche auf,
bieten ein schönes
Aussehen und erleiden keine Brüche
wegen Spannungskonzentration, sind aber durch das Breiten- und Dickenverhältnis des
Materials beschränkt
und können
keinen genau quadratischen Abschnitt erzeugen.
-
Das
Elektroschmieden bietet wie das Ätzen eine
gute Oberflächenrauigkeit
sowie eine größere Freiheit
bei dem Breiten- und Dickenverhältnis
des Materials. Anders als das Ätzen
bietet das Elektroschmieden einen beinahe quadratischen Abschnitt und
eine leichtere Simulation der Federgestaltung. Außerdem kann,
sobald eine Maske erzeugt ist, die Maske wiederholt verwendet werden
und können mehrere
Federn mit einer einzelnen Maske hergestellt werden.
-
Noch
bevorzugter sind mehrere Flügel
an dem Rotor angeordnet und ist das Flügelrückführmittel eine integrale Anordnung,
die eine für
jeden der mehreren Flügel
angeordnete Zick-Zack-Feder aufweist.
-
Wenn
es zwei Flügel
gibt, ist das Flügelrückführmittel
eine einzelne flache Feder mit zwei Zick-Zack-Federteilen, von denen
jedes ein mit einem Flügel
verbundenes Ende aufweist, und einem Federpositionierungsteil, mit
dem das andere Ende jedes Zick-Zack-Federteils verbunden ist. Eine Öffnung,
in die das Rotorritzel eingeführt
wird, ist in dem Zentrum des Federpositionierungsteils gebildet
und den auf dem Rotor gebildeten Vorsprüngen oder Stiften entsprechende Öffnungen sind
auf gegenüberliegenden
Seiten der Rotoröffnung
in dem Federpositionierungsteil ausgebildet. Diese Öffnungen
werden dann über
das Rotorritzel und die Vorsprünge
gepasst, um zu verhindern, dass sich das Flügelrückführmittel horizontal dreht,
und das Flügelrückführmittel
zu positionieren.
-
Indem
somit ein Zick-Zack-Federteil an jedem der mehreren Flügel angeordnet
wird, kann die Feder mit größerer Freiheit
positioniert werden. Außerdem
ist, da die mehreren Federabschnitte und der Federpositionierungsteil übereinstimmend
gebildet sind, nur ein einzelner Positionierungsteil erforderlich,
kann die Gesamtgröße verringert
werden, die Feder mit weniger Schritten hergestellt werden und sind
der Zusammenbau und die Handhabung leichter.
-
Außerdem ist,
da eine Öffnung,
in die das Rotorritzel eingeführt
wird, in dem Zentrum des Federpositionierungsteils gebildet werden
kann, die Positionierung leichter, wenn die Feder mit den Flügeln während des
Zusammenbaus in Eingriff gebracht wird, und ist der Zusammenbau
deshalb leichter.
-
In
einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Flügel im Wesentlichen sichelförmig und
wird axial durch eine Achse gehalten, so dass er sich frei zu dem
Rotor drehen kann, und ist die Achse in Richtung auf einen Endabschnitt
von dem Schwerpunkt des Flügels
gebildet.
-
So
beinhaltet bewirkt die Zentrifugalkraft von der Drehung des Rotors,
dass sich die Flügel
auf den Achsen nach außen
drehen (nach außen
radial zu dem Rotor).
-
Verglichen
mit Flügeln,
die sich parallel zu einem Radius des Rotors bewegen, ist der Reibungswiderstand
von der Flügelhaltestruktur
geringer, weil die Flügel
sich auf einer Drehachse drehen, sich leichtgängig bewegen und die Drehgeschwindigkeit des
Drehzahlreglers stabil ist. Spezieller können, wenn die Drehachse ein
aus einem Edelstein (wie zum Beispiel ein Rubin, der in einer Uhr
verwendet wird und ein Mittelloch aufweist) bestehender Ring ist und
die Achse ein aus gehärtetem
Stahl bestehender Schaft ist (wie zum Beispiel der Zapfen eines
Räderwerks
in einer Uhr), eine gleichmäßige Drehung
und ein Abnutzungswiderstand bei geringen Kosten erreicht werden.
-
Wenn
sich die Flügel
parallel zu einem Rotorradius bewegen, können die Flügel gespannt werden und sich
wegen der Rotordrehung verdrehen, sich nicht gleichmäßig bewegen
und deshalb abnutzen. Ein Schieber- und Führungsmechanismus ist außerdem erforderlich
und die Größe dieses
Mechanismus verhindert eine Verringerung der Größe des Drehzahlreglers. Andere
Probleme beinhalten das Gewicht, die Drehlast der Drehachse des
Rotors, Abnutzung und Erschütterung,
wenn der Drehzahlregler fallengelassen wird.
-
Bevorzugter
kontaktiert das Flügelrückführmittel
den Flügel
an einem Punkt, der zu der Drehachse von dem Schwerpunkt des Flügels versetzt
ist.
-
Wenn
das Flügelrückführmittel
eine Zick-Zack-Feder ist, ist die Position, an der die Zick-Zack-Feder
an dem Flügel
angebracht ist, in Richtung auf die Drehachse von dem Schwerpunkt des
Flügels
versetzt.
-
So
beinhaltet kann eine Federauslenkung, wenn die Flügel sich
drehen, verglichen mit einer Anordnung verringert werden, bei der
die Federverbindung weiter von der Drehachse als der Schwerpunkt des
Flügels
getrennt ist. Die Feder ist deshalb leichter festzulegen und dehnt
sich gleichmäßig aus
und zieht sich gleichmäßig zusammen.
Außerdem
gibt es, da die Federauslenkung in der Drehrichtung verringert werden
kann, weniger Verdrehen der Zick-Zack-Feder und dehnt sich die Feder
leicht aus und zieht sie sich leicht zusammen. Außerdem ist
es, wenn die Feder und die Flügel übereinstimmend
gebildet sind, schwieriger für
eine Spannung, sich dort zu konzentrieren, wo der Flügel und
die Feder verbunden sind. Zusätzlich
gibt es, wenn das Ring- oder C-förmige
Ende der Feder auf einem an dem Flügel gebildeten Stift eingehakt
ist, wenig Gleiten zwischen der Feder und dem Stift und keine Sorge
wegen einer Abnutzung.
-
Ein
Generator gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist den in einem der Ansprüche 1 bis
13 der Erfindung beschriebenen Drehzahlregler, ein Energiespeichermittel
zum Speichern mechanischer Energie, ein Leistungsübertragungsmittel zum Übertragen
mechanischer Energie von dem Energiespeichermittel zu dem Drehzahlregler
und einen Generator, der durch die von dem Energiespeichermittel
zugeführte
mechanische Energie angetrieben wird, auf.
-
Dieser
Generator kann ein gebräuchlicher Generator
mit einem Rotor mit einem Zweipolmagnet, einem um den Rotor herum
angeordneten Stator und einer um den Stator gewickelten Spule sein.
Der Generator kann durch ein zwischen dem Energiespeichermittel
und dem Drehzahlregler angeordnetes Leistungsübertragungsmittel oder durch
ein Leistungsübertragungsmittel,
das Leistung von dem Drehzahlregler überträgt, angetrieben werden. Ferner
kann alternativ ein Leistungsübertragungsmittel, das
von dem ersten Leistungsübertragungsmittel
abzweigt oder mechanische Energie von einem von dem mit dem ersten
Leistungsübertragungsmittel verbundenen
Energiespeichermittel getrennten Energiespeichermittel überträgt, verwendet
werden, um den Generator anzutreiben.
-
Die
Leistungsausgabe dieses Generators ist stabil, da der Drehzahlregler
die Generatordrehung auf einer konstanten Geschwindigkeit hält. Weil
die Leistungsausgabe stabil ist und ein Kondensator mit einer großen Kapazität nicht
benötigt
wird, wird ein durch einen Abfall in der Kondensatorkapazität von wiederholtem
Laden und Entladen verursachter Leistungsabfall verhindert.
-
Außerdem sind,
weil die Steuerschaltung, die benötigt wird, wenn die Generatorgeschwindigkeit
durch Anwenden einer Elektromagnetbremse geregelt wird, nicht erforderlich
ist, elektronische Komponenten, wie zum Beispiel IC(integrierte
Schaltung)-Einrichtungen und ein Quarzoszillator nicht notwendig
und kann ein kostengünstiges
Generatorsystem bereitgestellt werden. Außerdem wird, weil die Steuerschaltung
nicht notwendig ist und nichts der erzeugten Leistung der Steuerschaltung
und anderen elektronischen Komponenten zugeführt werden muss, die Energieeffizienz
verbessert. Die Betriebszeit des Generators ist deshalb länger und
die Generatorgröße kann
verringert werden.
-
Eine
Vorrichtung gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist den Drehzahlregler gemäß der Erfindung
und eine Bedieneinheit auf, die durch den Drehzahlregler geregelt
wird.
-
Diese
Vorrichtung könnte
den Drehzahlregler der Erfindung und einen Generator, der durch
den Drehzahlregler geregelt wird, aufweisen.
-
Beispiele
solcher Vorrichtungen beinhalten Spielzeuge, Spieluhren, einfache
Zeitnehmer, elektronisch gesteuerte mechanische Uhren, Uhren mit zumindest
einer aus einer Gruppe von Einrichtungen, die einen Alarm, eine
Repetiereinrichtung, einen Schlagwerkmechanismus und einen Automaten
beinhaltet, mechanische Glockenspiele, mechanische Kameras (ein
Zeitnehmermechanismus), einen Automaten oder Automaten, Radios und
Blitzlichter.
-
Spezieller
ist die Vorrichtung der Erfindung eine elektronisch gesteuerte mechanische
Uhr mit einer mechanischen Energiequelle, einem Generator, der durch
die mechanische Energiequelle angetrieben wird, so dass er induzierte
Leistung erzeugt und elektrische Energie zuführt, einer Drehsteuereinrichtung,
die durch elektrische Energie angetrieben wird und die Geschwindigkeit
der Generatordrehung steuert und einer Zeitanzeigeeinrichtung, die
in Verbindung mit der Generatordrehung arbeitet, einem Repetier-
oder Läutwerkmechanismus,
einem Energiespeichermittel zum Betreiben des Repetier- oder Läutwerkmechanismus
und einem Leistungsübertragungsmittel
zum Zuführen
von Energie von dem Energiespeichermittel zu dem Drehzahlregler.
-
Die
mechanische Energiequelle und das Energiespeichermittel sind beide
ein Trommelrad mit einer inneren Spiralfeder.
-
Der
Drehzahlregler der Erfindung und ein Generator, der diesen Drehzahlregler
aufnimmt, arbeiten ausschließlich
mit mechanischer Leistung, benötigen
keine elektrische Stromversorgung und können deshalb in Spieluhren
und mechanischen Uhren mit einem Repetier- oder Läutwerkmechanismus, mechanischen
Kameras mit einem automatischen Verschlusslösemechanismus und anderen Produkten
verwendet werden, die keine elektrische Stromversorgung aufweisen.
-
Bei
Verwendung in einer elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr kann
eine Verkürzung der
Betriebszeit der elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr verhindert
werden, weil die Regelung des Generators nichts von der erzeugten
Leistung nutzt. Außerdem
kann, weil der Drehzahlregler keinen Lärm erzeugt, der Klang der Klangquelle,
wenn der Drehzahlregler in einer elektronisch gesteuerten mechanischen
Uhr als ein Drehzahlregler für
einen Repetier- oder Läutwerkmechanismus
verwendet wird, klarer gehört
werden, weil es keinen Lärm
von der Hemmung gibt, wie es bei einer mechanischen Uhr der Fall
ist. Der Drehzahlregler kann auch in Notfallradios, Blitzlichtern
und anderen Notfalleinrichtungen verwendet werden, da es über die
Zeit keine Leistungseinbuße
gibt.
-
Wenn
ein Läutwerkmechanismus
in einer elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr eingebaut wird,
können
getrennte Trommelräder
vorgesehen werden (als eine mechanische Energiequelle), um die Zeiger
anzutreiben und (als ein Energiespeichermittel) für den Läutwerkmechanismus,
oder kann ein einzelnes Trommelrad verwendet werden. Zum Beispiel
könnte
die Drehung des mit einem Ende der Feder verbundenen Trommelrads
verwendet werden, um die Zeiger anzutreiben und kann das Sperrrad,
das mit dem anderen Ende der Feder verbunden ist und sich in der entgegengesetzten
Richtung zu dem Trommelrad dreht, dem Drehzahlregler zugeführt und
für die
Geschwindigkeitssteuerung verwendet werden. Die Betriebszeit wird
in diesem Fall leicht verkürzt,
aber eine kleinere, dünnere
Uhr kann bereitgestellt werden, weil eine Feder und ein Trommelrad entfernt
werden können.
-
[Effekt der Erfindung]
-
Die
vorliegende Erfindung stellt deshalb einen Drehzahlregler und eine
Leistungserzeugungseinrichtung und eine Vorrichtung, die den Drehzahlregler
verwenden, bereit, die kompakt in einem kleinen Raum gebildet werden
können,
in Einrichtungen verwendet werden können, die mit wenig Leistung angetrieben
werden, keine Abnutzungspartikel oder Lärm erzeugen, kostengünstig sind,
nicht durch Unterschiede in der Stellung beeinflusst werden, nicht durch
Magnetismus beeinflusst werden und eine exzellente Haltbarkeit bieten.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Draufsicht eines Läutwerkmechanismus
in einer elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr gemäß einer
ersten Ausführungsform der
Erfindung.
-
2A ist
eine Draufsicht des Drehzahlreglers bei der ersten Ausführungsform.
-
2B ist
eine Draufsicht des Drehzahlreglers bei der ersten Ausführungsform.
-
3 ist
eine Schnittdarstellung des Drehzahlreglers bei der ersten Ausführungsform.
-
4 ist
eine Draufsicht des Lösehebels
des Läutwerkmechanismus.
-
5 ist
eine Draufsicht des Stundenrepetiergerüsts in dem Läutwerkmechanismus.
-
6 ist
eine Draufsicht, welche die Drehung der Stundenrepetiergerüstsklinke
in dem Stundenrepetiergerüst
des Läutwerkmechanismus
zeigt.
-
7 ist
eine Draufsicht des Mittelrads des Läutwerkmechanismus.
-
8 ist
eine Schnittdarstellung des Mittelrads des Läutwerkmechanismus.
-
9A ist
eine Draufsicht des Drehzahlreglers bei einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
-
9B ist
eine Draufsicht des Drehzahlreglers bei einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
-
9C ist
eine Draufsicht des Drehzahlreglers bei einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
-
10 ist
eine Schnittdarstellung des Drehzahlreglers bei einer dritten Ausführungsform
der Erfindung.
-
11 ist
eine Draufsicht des Drehzahlreglers bei einer dritten Ausführungsform
der Erfindung.
-
12 ist
eine Schnittdarstellung des Drehzahlreglers bei einer vierten Ausführungsform
der Erfindung.
-
13 zeigt
einen Leistungsgenerator gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung.
-
14 ist
eine Draufsicht, die eine Änderung des
Haupthebelabschnitts des Lösehebels
zeigt.
-
15 ist
eine Draufsicht, die den flexiblen Teil des in 14 gezeigten
Lösehebels
verformt zeigt.
-
16 ist
eine Draufsicht, die eine weitere Änderung des Haupthebelabschnitts
des Lösehebels zeigt.
-
17 ist
ein Graph, der Testergebnisse unter Verwendung eines Arbeitsmusters
der Erfindung zeigt.
-
18 ist
ein Graph, der Testergebnisse unter Verwendung eines Arbeitsmusters
der Erfindung zeigt.
-
19 ist
ein Graph, der Testergebnisse unter Verwendung eines Arbeitsmusters
der Erfindung zeigt.
-
20 ist
ein Graph, der Testergebnisse unter Verwendung eines Arbeitsmusters
der Erfindung zeigt.
-
21 ist
ein Graph, der Testergebnisse unter Verwendung eines Arbeitsmusters
der Erfindung zeigt.
-
22 ist
ein Graph, der Simulationsergebnisse unter Verwendung eines weiteren
Arbeitsmusters der Erfindung zeigt.
-
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Erste Ausführungsform
-
Eine
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird als nächstes beschrieben.
-
1 ist
eine Draufsicht einer Uhr 1 gemäß dieser ersten Ausführungsform
der Erfindung. Die Uhr 1 weist einen auf der Zifferblattseite
des Uhrenbodens gebildeten Läutwerkmechanismus 3 auf
und der Drehzahlregler 2 gemäß der Erfindung wird verwendet,
um den Läutwerkmechanismus
zu betreiben.
-
Das
Uhrwerk zum Antrieb der Zeiger der Uhr 1 könnte ein
Uhrwerk für
eine mechanische Uhr, eine analoge Quarzuhr oder eine elektronisch
gesteuerte mechanische Uhr sein. Der Klang des Läutwerkmechanismus wird jedoch
durch das durch den Drehzahlregler mit einer Unruh, einer Spiralfeder,
einer Ankergabel und einem Hemmungsrad in einer mechanischen Uhr erzeugte
tickende Geräusch
und durch das Geräusch
von Magnetostriktion und schlagenden Getriebezähnen in einer analogen Quarzuhr schwer
hörbar
gemacht. Eine elektronisch gesteuerte mechanische Uhr, die weniger
Lärm erzeugt,
wird deshalb vorzugsweise verwendet.
-
Anordnung des Drehzahlreglers
-
Die
Anordnung des Drehzahlreglers 2 wird als nächstes beschrieben.
-
Wie
in 2A, 2B und 3 gezeigt, beinhaltet
der Drehzahlregler 2 einen Rotor 200, zwei Flügel 210,
eine Zick-Zack-Feder 220,
die ein Flügelrückführmittel
ist, und ein gegenüberliegendes
Element 230.
-
Der
Rotor 200 befindet sich frei drehbar zwischen der Platte 5 und
der Werkradbrücke 6.
Spezieller werden obere und untere Teile des Zapfens 201 des
Rotors 200 durch Lagereinheiten 240 aufgenommen,
die in die Werkradbrücke 6 und
die Platte 5 eingebaut sind. Die Lagereinheiten 240 beinhalten
Edelsteine 241 und 242, die zum Beispiel aus Rubin
bestehen, in dem Zentrum und eine Messingedelsteinführung 243 zum
Führen
der Edelsteine.
-
Der
Rotor 200 weist ein Rotorritzel 202, an dem die
Zapfen 201 ausgebildet sind, und eine Flügelführungsplatte 203,
die an dem Rotorritzel 202 angebracht ist, auf.
-
Das
Rotorritzel 202 ist ein aus gehärtetem Stahl bestehendes kleines
Rad. Das Rotorritzel 202 greift in ein Rad in dem Antriebsleistungsübertragungs-Räderwerk 4 ein,
welches das Leistungsübertragungsmittel
ist. Das Antriebsleistungsübertragungs-Räderwerk 4 ist
ein geschwindigkeitsvergrößerndes
Räderwerk
und greift in das Trommelrad 31 ein, das eine innere Feder
aufweist. Der Rotor 200 wird durch von dem Trommelrad 31 durch
das Antriebsleistungsübertragungs-Räderwerk 4 übertragene
mechanische Energie gedreht.
-
Ein
Paar von Flügelführungsplatten 203 ist mit
einer spezifischen Lücke
dazwischen an einem Teil des Rotorritzels 202 angebracht.
Die nahe an dem Rotorritzel 202 angeordnete Flügelführungsplatte 203 ist
pressgepasst und an einem Teil des Rotorritzels 202 befestigt
und die andere Flügelführungsplatte 203 ist
an dem Rotorritzel 202 durch die pressgepasste Flügelführungsplatte 203 und
einen Flügelverschlussbolzen 205 angebracht.
Die Flügelführungsplatten 203 sind
dünne Platten
aus Edelstahl oder Messing und in der Draufsicht kreisförmig.
-
Aus
Rubin oder einem anderen harten Stein bestehende Flügelbolzenedelsteine 204 sind
in die Flügelführungsplatten 203 pressgepasst
und die Enden des Stahlflügelverschlussbolzens 205 und
des Stahlfedereinrastbolzens 206 sind in beide Flügelführungsplatten 203 pressgepasst.
Die Flügelbolzenedelsteine 204 sind
punktsymmetrisch zu dem Rotorritzel 202 angeordnet.
-
Die
Achsen der Stahlflügelstifte 211,
die an die Flügel 210 pressgepasst
sind, werden in die Flügelbolzenedelsteine 204 eingeführt. Die
Flügelbolzenedelsteine 204 werden
geeignet geschmiert, so dass der Flügelstift 211 sich
gleichmäßig drehen kann.
-
Eine
Zick-Zack-Feder 220 ist an Federeinrastbolzen 206 angebracht.
-
Die
Zick-Zack-Feder 220 ist durch Formen einer dünnen Edelstahlplatte
ausgebildet und beinhaltet einen in der Mitte angeordneten Federpositionierungsteil 221 und
Zick-Zack-Federteile 222,
die in einem sich von den gegenüberliegenden
Enden des Federpositionierungsteils 221 erstreckenden Zick-Zack ausgebildet
sind.
-
Die
Zick-Zack-Feder 220 ist so an den Flügelführungsplatten 203 angebracht,
dass sie sich nicht dreht, indem die zwei in dem Federpositionierungsteil 221 ausgebildeten Öffnungen über die
Federeinrastbolzen 206 gepasst werden. Das Rotorritzel 202 tritt
durch die Öffnung
in dem Zentrum des Federpositionierungsteils 221.
-
Die
Flügel 210 sind
dünne Edelstahlstücke, die
in der Draufsicht im Wesentlichen sichelförmig sind, und drehbar auf
Flügelstiften 211 angeordnet sind.
Ein Stahlflügelfedereinraststift 212 ist
an jeden Flügel 210 zwischen
dem Flügelstift 211 und
dem entfernten Ende des Flügels 210 an
einer Position pressgepasst, die in Richtung auf den Flügelstift 211 von
dem Schwerpunkt des Flügels 210 versetzt
ist. Ein an dem entfernten Ende des Zick-Zack-Federteils 222 der Zick-Zack-Feder 220 gebildeter
Ringteil ist auf dem Flügelfedereinraststift 212 eingerastet. Ein
Flansch ist auf dem entfernten Ende des Flügelfedereinraststiftes 212 ausgebildet,
um zu verhindern, dass die Zick-Zack-Feder 220 herunterrutscht. Die
Zick-Zack-Feder 220 zieht somit das entfernte Ende des
Flügels 210 in
Richtung auf die Drehachse (Rotorritzel 202) des Rotors 200.
-
Wenn
der Rotor 200 angehalten wird, zieht die Kraft der Zick-Zack-Feder 220 die
Flügel 210 in Richtung
auf das Zentrum des Rotors 200, so dass die entfernten
Enden der Flügel 210 an
den Flügelverschlussbolzen 205 liegen.
-
Wenn
sich der Rotor 200 dreht, bewirkt eine Zentrifugalkraft
entsprechend der Drehgeschwindigkeit, dass sich die Flügel 210 um
den Flügelstift 211 gegen
die Zick-Zack-Feder 220 drehen und sich nach außen (zu
der äußeren Umfangsseite
radial zu dem Rotor 200) bewegen, wie in 2B gezeigt.
-
Ein
Finger 213 ist an jedem Flügel 210 nahe bei dem
Flügelstift 211 gebildet
und eine Bewegung der Flügel 210 nach
außen
wird durch die Position (den Winkel) beschränkt, in der dieser Finger 213 den
Federeinrastbolzen 206 kontaktiert. Der Finger 213 und
der Federeinrastbolzen 206 bilden ein Mittel zur Verhinderung
einer übermäßigen Flügelbewegung
in dieser Ausführungsform
der Erfindung.
-
Wenn
die Geschwindigkeit des Rotors 200 abnimmt, fällt die
auf die Flügel 210 wirkende
Zentrifugalkraft auch entsprechend der Abnahme der Drehgeschwindigkeit
ab und zieht die Zick-Zack-Feder 220 deshalb
die Flügel 210 um
einen entsprechenden Betrag zurück
in Richtung auf den Rotor 200.
-
Die
Flügel 210 werden
axial durch die punktsymmetrisch zu dem Rotorritzel 202 angeordneten Flügelbolzenedelsteine 204 gehalten
und sind somit an einer zu dem Rotor 200 ausgeglichenen
Position angebracht.
-
Das
gegenüberliegende
Element 230 weist ein zylindrisches Halteelement 231,
das pressgepasst und an der Platte 5 befestigt ist, zwei
gegenüberliegende
Platten 233, die an dem Flansch des Halteelements 231 mit
dazwischen liegenden Abstandshaltern 232 angeordnet sind,
und eine Festsetzschraube 234 auf, die sich in das Halteelement 231 schraubt
und die gegenüberliegenden
Platten 233 zwischen der Schraube 234 und dem
Haltelement 231 hält.
-
Der
Abstand zwischen den gegenüberliegenden
Platten 233 wird durch die Dicke des Abstandshalters 232 zwischen
den gegenüberliegenden
Platten 233 bestimmt. Abstandshalter 232 verschiedener
Dicken werden in dieser Ausführungsform
der Erfindung bereitgestellt und der Abstand zwischen den gegenüberliegenden
Platten 233 kann geeignet während der Herstellung oder
später
durch wahlweises Einfügen
des richtigen Abstandshalters 232 festgelegt werden.
-
Der
Rotor 200 ist innerhalb einer in den gegenüberliegenden
Platten 233 ausgebildeten Öffnung 233A angeordnet.
Diese Öffnung 233A in
der gegenüberliegenden
Platte 233 ist mit der Achse des Rotors 200 konzentrisch.
-
Wenn
sich die Flügel 210 wegen
der Zentrifugalkraft nach außen
bewegen, befinden sich die Flügel 210 in
der Lücke
zwischen den gegenüberliegenden
Platten 233. Die Flügel 210 werden
im Wesentlichen in dem Zentrum der Lücke zwischen den gegenüberliegenden
Platten 233 angeordnet und die Lücke zwischen den Flügeln 210 und
jeder der gegenüberliegenden
Platten 233 ist im Wesentlichen gleich.
-
Die
Flügel 210 in
dieser Ausführungsform der
Erfindung sind wie in 2A gezeigt geformt, so dass,
wenn die entfernten Enden den Flügelverschlussbolzen 205 kontaktieren,
der Außenrand
der Flügel 210 innerhalb
des äußeren Umfangs
der Flügelführungsplatte 203 liegt
und die Außenränder der Flügel 210 nicht
von der Flügelführungsplatte 203 hervorstehen.
-
Die
Flügel 210 sind
außerdem
so geformt, dass, wenn eine Zentrifugalkraft bewirkt, dass die Flügel 210 zu
der maximalen Außenposition
ausschwingen, bei der die Finger 213 auf den Flügeln 210 die
Federeinrastbolzen 206 kontaktieren, ein Teil des Außenprofils
des Flügels 210 mit
der Öffnung 233A konzentrisch
ist. Spezieller sind die Flügel 210 so
geformt, dass ein Teil des Außenrands
der Flügel 210 eine
imaginäre
Linie 235 überlagert,
die, wie in 2B gezeigt, mit der Öffnung 233A konzentrisch ist.
-
Drehzahlreglerbetrieb
-
Ein
wie oben beschrieben angeordneter Drehzahlregler 2 arbeitet
wie folgt, um die Geschwindigkeit zu steuern.
-
Wenn
der Rotor 200 durch das dazwischen liegende Antriebsleistungsübertragungs-Räderwerk 4 gedreht
wird, wirkt eine Zentrifugalkraft auf die Flügel 210 und bewirkt,
dass die Flügel 210 zu
der Außenseite
der Winkelführungsplatte 203 fliegen
und in den Raum zwischen den gegenüberliegenden Platten 233 eintreten.
Wegen der kleinen Lücke
zwischen den Oberflächen
der Flügel 210 und
den gegenüberliegenden
Oberflächen
der gegenüberliegenden
Platten 233, unterliegen die Flügel 210 einem größeren Widerstand
wegen der Luftviskosität
als vor dem Eintreten in die Lücke
zwischen den gegenüberliegenden
Platten 233. Dieser Widerstand wegen der Luftviskosität bewirkt,
dass die Geschwindigkeit des Rotors 200 abfällt und
die Zentrifugalkraft abnimmt, so dass die Flügel 210, die zu der
Außenseite
der Flügelführungsplatte 203 geflogen
waren, zurück
in Richtung auf den Rotor 200 durch die Zick-Zack-Feder 220 gezogen
werden.
-
Wenn
die Geschwindigkeit des Rotors 200 abfällt und die Flügel 210 von
zwischen den gegenüberliegenden
Platten 233 zu der Flügelführungsplatte 203 zurückgezogen
werden, nimmt der auf die Flügel 210 wirkende
Widerstand der Luftviskosität
ab, beschleunigt der Rotor 200 deshalb wieder und fliegen die
Flügel 210 wieder
außerhalb
der Flügelführungsplatte 203 und
treten in die Lücke
zwischen den gegenüberliegenden
Platten 233 [Flügelführungsplatte 203,
sic] ein. Während
sich dieses Verhalten wiederholt, wird der Rotor 200 auf
einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit gehalten.
-
Die
Geschwindigkeit des Rotors wird auch durch eine Änderung der Eingriffseffizienz
der Getriebe in dem Antriebsleistungsübertragungs-Räderwerk 4 und
eine Änderung
des Betriebs der durch den Rotor angetriebenen Einrichtung (des
Läutwerkmechanismus
in dieser Ausführungsform
der Erfindung) beeinflusst. Jedoch wirkt auf jeden Fall eine der
Rotorgeschwindigkeit entsprechende Zentrifugalkraft auf die Flügel 210, ändert sich
die Strecke, über
welche die Flügel
ausfliegen, gemäß der Geschwindigkeit, und
wird die Geschwindigkeit des Rotors 200, d. h. die Betriebsgeschwindigkeit
der angetriebenen Einrichtung, im Wesentlichen konstant gehalten.
-
Läutwerkmechanismus
-
Der
Läutwerkmechanismus 3,
dessen Betriebsgeschwindigkeit durch den Drehzahlregler 2 dieser
Ausführungsform
der Erfindung geregelt wird, wird als nächstes beschrieben.
-
Die
grundsätzliche
Anordnung eines Läutwerkmechanismus
ist aus der Literatur bekannt und die Beschreibung des Läutwerkmechanismus
wird deshalb nachfolgend weggelassen oder vereinfacht.
-
Die
Anordnung eines Läutwerkmechanismus gemäß dem Stand
der Technik wird zum Beispiel in "A Guide to Complicated Watches" von Francois Lecoultre,
Seiten 159 bis 179 beschrieben.
-
Der
Läutwerkmechanismus 3 befindet
sich auf der Zifferblattseite des Uhrwerks in der Uhr 1 und beinhaltet,
wie in 1 gezeigt, ein Trommelrad 31 mit einer
inneren Feder, die das Energiespeichermittel des Läutwerkmechanismus
ist, das Antriebsleistungsübertragungs-Räderwerk 4 als
ein geschwindigkeitsvergrößerndes
Räderwerk,
das ein Drehmoment von dem Trommelrad 31 zu dem Drehzahlregler 2 überträgt, einen
Gong 33 zum Erzeugen eines Klangs, einen Hammer 34 zum
Schlagen des Gongs 33 und ein Schlagsteuermittel 35 zum
Bewirken, dass der Hammer 34 arbeitet und den Gong 33 eine der
Zeit entsprechende Anzahl von Malen schlägt.
-
Das
Trommelrad 31 ist spezifisch für den Läutwerkmechanismus vorgesehen
und ist von dem Trommelrad getrennt, das verwendet wird, um die Zeiger
der Uhr 1 anzutreiben, und ist so gebildet, dass die innere
Feder durch Drehen der Krone 36 mit dem Stamm bei Schritt
0 gespannt werden kann.
-
Der
Gong 33 ist ein aus gehärtetem
Stahl bestehender C-Ring, der um den äußeren Umfang des Läutwerkmechanismus 3 (den äußeren Umfang
des Uhrwerks der Uhr) herum angeordnet ist, wobei ein Ende des Gongs 33 an
der Platte 5 befestigt ist.
-
Der
Hammer 34 besteht auch aus gehärtetem Stahl und ist so angeordnet,
dass er das Basisende des Gongs 33 schlägt. Der Hammer 34 wird durch
einen Hammerauslöser 341,
der so angeordnet ist, dass er sich frei auf dem Hammerhaltestift 34A dreht,
und eine Hammerfeder 342, die den Hammer 34 in
Richtung auf den Gong 33 drängt, betrieben. Spezieller
kontaktiert die Hammerfeder 342 den Federstift 343 des
Hammers 34 und drängt
den Hammer 34, sich gegen den Uhrzeigersinn um den Haltestift 34A zu
drehen, wie in 1 gesehen. Der Hammerauslöser 341 kontaktiert
außerdem
den Federstift 334. Wenn der Läutwerkmechanismus 3 nicht in
Betrieb ist, wird der Hammerauslöser 341 in
der in 1 gezeigten Position durch eine nachfolgend weiter
beschriebene Sperre 902 gehalten, so dass der Hammer 34 auch
an einer von dem Gong 33 getrennten Position im Ruhezustand
ist. Der Hammerauslöser 341 wird,
wie in 1 gesehen, durch eine Hammerauslöserfeder 344 in
die Uhrzeigersinnrichtung gedrängt.
-
Das
Schlagsteuermittel 35 beinhaltet eine Schraubenmutter 40,
ein Schneckenrad 50, einen Lösehebel 60, ein Stundenrepetiergerüst 70 und
ein Mittelrad 80.
-
Das
Stundenrepetiergerüst 70 und
das Mittelrad 80 sind die Teile dieses Läutwerkmechanismus,
die Verbesserungen gegenüber
dem Läutwerkmechanismus
des Stands der Technik aufweisen, und werden deshalb nachfolgend
im Detail beschrieben. Andere Teile des Läutwerkmechanismus sind aus
der Literatur bekannt und deren weitere Beschreibung wird nachfolgend
weggelassen.
-
Die
Schraubenmutter 40 dreht sich übereinstimmend mit dem Minutenrohr 7,
das die Zeiger antreibt, und treibt den Lösehebel 60 durch einen
Bolzen 41 an.
-
Spezieller
ist ein abgeschrägter
Abschnitt auf der Außenseite
des Minutenrohrs 7 ausgebildet und eine Schraubenmutter 40 mit
einer Mittelsperrradöffnung
von der Zifferblattseite eingefügt.
Die Schraubenmutter 40 dreht sich deshalb übereinstimmend
mit dem Minutenrohr 7 (zweites Rad = Minutenzeiger).
-
Der
Bolzen 41 auf dem Außenteil
der Schraubenmutter 40 kontaktiert den Lösehebel 60 leicht
bevor das Basisuhrwerk die Stunde anzeigt (der Minutenzeiger zeigt
auf zwölf)
und dreht den Lösehebel 60 gegen
den Uhrzeigersinn, wie in 1 gesehen.
-
Ein
Stift 42 steht außerdem
von dem Scheibenabschnitt der Schraubenmutter 40 hervor.
-
Das
Schneckenrad 50 beinhaltet ein Sternrad 51 mit
zwölf Zähnen 51A und
eine Schneckenplatte 52 mit zwölf Flächen 52A, von denen
jede aufeinander folgend eine unterschiedliche Länge von der Drehachse aufweist.
Wenn L1 die Länge
von dem Drehzentrum der Fläche
ist, die am nächsten
bei der Drehachse liegt, L2 die Länge von dem Drehzentrum der
Fläche
ist, die am zweitnächsten
bei der Drehachse liegt, und ΔL
die Differenz zwischen L1 und L2 ist, dann ist die Länge L2 =
L1 + ΔL
und die Länge
L3 der drittkürzesten
Fläche
von dem Drehzentrum L3 = L1 + 2 × ΔL.
-
Mit
anderen Worten, wenn die Länge
jeder Fläche 52A aufeinander
folgend als L1 bis L12 von der kürzesten
zu der längsten
bezeichnet wird, ist die Länge
Ln = L1 + (n – 1) × ΔL (wobei
n von 1 bis 12 reicht), und ist die Länge jeder Fläche 52A auf
die für jedes ΔL aufeinander
folgend erhöhte
Länge festgelegt.
-
Das
Schneckenrad 50 dreht sich um 1/12 Umdrehung pro Stunde
als Folge dessen, dass der Stift 42 auf der Schraubenmutter 40 in
den Zahn 51A des Sternrads 51 eingreift.
-
Wie
in 4 gezeigt, beinhaltet der Lösehebel 60 einen im
Wesentlichen Y-förmigen
Haupthebel 61, einen an dem entfernten Ende eines Arms 61A des
Haupthebels 61 angebrachten Schnabel 62, eine an
dem entfernten Ende des anderen Arms 61B des Haupthebels 61 angebrachte
Lösehebelklinke 63 und
eine Lösehebelfeder 64,
die mit der Lösehebelklinke 63 in
Eingriff ist.
-
Der
Lösehebel 60 ist
frei drehbar an der Platte 5 durch eine Achse 65 angeordnet
und wird in Verbindung mit der Drehung der Schraubenmutter 40 gegen
den Uhrzeigersinn gedreht, wie in 1 gesehen.
-
Der
Schnabel 62 ist frei drehbar an dem Haupthebel 61 angebracht
und wird durch die Lösehebelfeder 64 gedrängt, sich
gegen den Uhrzeigersinn (in der Richtung des Pfeils A) zu drehen,
wie in 4 gesehen. Diese Drehung ist auf die Position beschränkt, in
welcher der Schnabel 62 den Haupthebel 61, wie
in 4 gezeigt, kontaktiert.
-
Wenn
eine Kraft, die bewirkt, dass sich der Schnabel 62 im Uhrzeigersinn
(in der Richtung des Pfeils B) in 4 dreht,
ausgeübt
wird, wie zum Beispiel durch Drehen der Krone 36, um den
Minutenzeiger gegen den Uhrzeigersinn zu bewegen, dreht sich der
Schnabel 62 in der Richtung des Pfeils B und wird dann
zu der ursprünglichen
Position durch die drängende
Kraft der Lösehebelfeder 64 zurückgeführt. Dies
verhindert eine Beschädigung
des Schnabels 62 und des Lösehebels 60.
-
Die
Lösehebelklinke 63 wird
durch die Lösehebelfeder 64 gedrängt, sich
gegen den Uhrzeigersinn (in der Richtung des Pfeils C) in 4 zu
drehen und greift in die dreieckigen Zähne 821 des Lösesperrrads 82 des
Mittelrads 80 ein, wie nachfolgend weiter beschrieben.
-
Wenn
sich der Lösehebel 60 gegen
den Uhrzeigersinn dreht, drückt
die Lösehebelklinke 63 die dreieckigen
Zähne 821 des
Lösesperrrads 82 und bewirkt,
dass sich das Lösesperrrad 82 gegen
den Uhrzeigersinn dreht.
-
Das
Stundenrepetiergerüst 70 (HRR)
wandelt die durch das Schneckenrad 50 angezeigte aktuelle
Zeit in die der Anzahl von Malen, die der Gong 33 geschlagen
wird, entsprechenden Schläge
um und hält
das Trommelrad 31 an, wenn der Läutwerkmechanismus 3 angehalten
wird.
-
Wie
in 5 gezeigt, weist das Stundenrepetiergerüst 70 eine
frei drehbar zwischen der Platte 5 und der Werkradbrücke 6 gehaltene
Achse 71, ein Hauptgerüst 72,
das an die Achse 71 pressgepasst ist, eine frei drehbar
an dem Hauptgerüst 72 angebrachte
Stundenrepetiergerüstklinke 73 und
eine Stundenrepetiergerüstklinkenfeder 74 auf,
die durch die Achse 71 geführt wird und die Stundenrepetiergerüstklinke 73 drängt.
-
Das
Hauptgerüst 72 weist
Zähne 75 auf,
die in einem auf der Achse 71 zentrierten Bogen angeordnet
sind. Ein an einem Ende dieses Bogenabschnitts angeordneter Anschlag 76 kontaktiert
das Mittelrad 80 und begrenzt dessen Drehung, wie nachfolgend
weiter beschrieben.
-
Die
Stundenrepetiergerüstklinke 73 weist
einen im Wesentlichen T-förmigen
Anschlussteil 731 (Zeitableseanschlusselement) zum Berühren der Flächen 52A des
Schneckenrads 50 und zwei Eingriffsteile 732 zum
Eingriff mit der Stundenrepetiergerüstklinkenfeder 74 auf.
Die Stundenrepetiergerüstklinke 73 ist
frei drehbar an dem Hauptgerüst 72 durch
Anbringen einer in der Stundenrepetiergerüstklinke 73 ausgebildeten
länglichen Öffnung 733 (Führungsöffnung)
auf einen in das Hauptgerüst 72 pressgepassten
Stift angebracht.
-
Wie
in 6 gezeigt, ist die Stundenrepetiergerüstklinkenfeder 74 eine
Feder mit einem dreieckigen Zahn 741 und an zwei Positionen
auf den geneigten Seiten dieses dreieckigen Zahns 741 ausgebildeten
kleinen Kerben 742. Wenn die Eingriffsteile 732 in
diesen Kerben 742 liegen, ist die Stundenrepetiergerüstklinke 73 in
der Ruhezustandsposition.
-
Wenn
die Stundenrepetiergerüstklinke 73 mit
einer Fläche 52A auf
dem Schneckenrad 50 in Kontakt ist und die Zeiger angepasst
werden, wodurch bewirkt wird, dass sich das Schneckenrad 50 dreht
und die Schneckenplatte 52 die Seite der Stundenrepetiergerüstklinke 73 kontaktiert,
trennen sich die Eingriffsteile 732 von den Kerben 742 und
kann sich die Stundenrepetiergerüstklinke 73 drehen,
so dass die Stundenrepetiergerüstklinke 73 nicht
beschädigt
wird.
-
Wenn
der Kontakt zwischen dem Schneckenrad 50 und der Stundenrepetiergerüstklinke 73 gelöst wird,
werden die Eingriffsteile 732 durch die Neigungen des dreieckigen
Zahns 741 geführt
und wird die Stundenrepetiergerüstklinke 73 automatisch zu
der Ruhezustandsposition, bei der die Eingriffsteile 732 in
den Kerben 742 liegen, zurückgeführt.
-
Eine
auf der Platte 5 befestigte Stundenrepetiergerüstfeder 77 drängt das
Stundenrepetiergerüst 70,
sich auf der Achse 71 gegen den Uhrzeigersinn zu bewegen,
wie in 1 gesehen.
-
Wie
in 7 und 8 gezeigt, weist das Mittelrad 80 eine
Antriebsrolle 81, ein Lösesperrrad 82,
ein Mittelradritzel 83, einen Lösestift 84, eine Mittelradlöseklinke 85,
eine Mittelradlöseklinkenfeder 86,
ein Sammelgerüstritzel 87,
einen Sammelgerüstritzelpositionierungsstift 88,
ein Antriebssperrrad 89 und ein Stundensperrrad 90 auf.
-
Die
Antriebsrolle 81 beinhaltet eine Scheibe 811 und
eine Achse 812. Die Achse 812 wird frei drehbar
auf der Platte 5 und der Werkradbrücke 6 gehalten.
-
Das
Lösesperrrad 82 ist
auf der der Platte 5 zugewandten Seite der Antriebsrolle 81 angeordnet und
frei drehbar auf der Achse 812 eingefügt. Dieses Lösesperrrad 82 ist
im Wesentlichen scheibenförmig und
weist dreieckige Zähne 821 um
die Außenseite herum
zum Eingriff mit der Lösehebelklinke 63 des Lösehebels 60 auf.
-
Nach
dem Einbau des Lösesperrrads 82 auf der
Achse wird das Mittelradritzel 83 auf die Achse 812 von
der Seite der Platte 5 pressgepasst. Das Mittelradritzel 83 ist
ein kreisförmiges
Getriebe, das in das geschwindigkeitsvergrößernde Räderwerk 32 zum Übertragen
von Drehung von dem Trommelrad 31 eingreift, wie in 1 gezeigt.
-
Der
Lösestift 84 ist
an das Lösesperrrad 82 pressgepasst
und durch eine in der Scheibe 811 der Antriebsrolle 81 ausgebildete Öffnung 813 hindurchtretend
angeordnet. Diese Öffnung 813 ist
eine längliche Öffnung mit
einer spezifischen Länge
in der Umfangsrichtung der Scheibe 811.
-
Die
Mittelradlöseklinke 85 ist
frei drehbar an der Scheibe 811 der Antriebsrolle 81 durch
einen angeflanschten Stift 851 angebracht. Die Mittelradlöseklinke 85 weist
einen Eingriffsteil 852 zum Eingriff mit dem Lösestift 84 und
eine Sperre 853 zum Eingriff mit den dreieckigen Zähnen 891 des
Antriebssperrrads 89 auf, wie nachfolgend weiter beschrieben.
-
Die
Mittelradlöseklinkenfeder 86 ist
auf der Scheibe 811 der Antriebsrolle 81 durch
einen Stift 861 befestigt. Das entfernte Ende der Mittelradlöseklinkenfeder 86 greift
in die Mittelradlöseklinke 85 ein
und drängt
die Mittelradlöseklinke 85,
sich auf dem angeflanschten Stift 851 im Uhrzeigersinn
zu drehen.
-
Das
Sammelgerüstritzel 87 weist
Zähne um die
Außenseite
herum und einen zahnlosen Abschnitt 871 auf, in dem keine
Zähne ausgebildet
sind. Ein Edelstein 872 ist in ein in dem Zentrum des Sammelgerüstritzels 87 ausgebildetes
Durchgangsloch pressgepasst. Das Sammelgerüstritzel 87 ist auf
der Achse 812 von der Werkradbrückenseite der Scheibe 811 angebracht
und wird frei drehbar durch die Achse 812 gehalten.
-
Der
Sammelgerüstritzelpositionierungsstift 88 ist
an das Sammelgerüstritzel 87 pressgepasst und
außerdem
in das Antriebssperrrad 89 und das Stundensperrrad 90 eingefügt. Der
Sammelgerüstritzelpositionierungsstift 88 bestimmt
deshalb die Position des Sammelgerüstritzels 87, des
Antriebssperrrads 89 und des Stundensperrrads 90.
-
Das
Antriebssperrrad 89 befindet sich auf der der Platte 5 zugewandten
Seite des Sammelgerüstritzels 87 und
ist an den Sammelgerüstritzelpositionierungsstift 88 pressgepasst
und durch diesen positioniert. Der gesamte äußere Umfang des Antriebssperrrads 89 ist
mit dreieckigen Zähnen 891 bestückt. Die
Sperre 853 der Mittelradlöseklinke 85 greift
in diese dreieckigen Zähne 891 ein.
-
Das
Stundensperrrad 90 befindet sich auf der Werkradbrückenseite
des Sammelgerüstritzels 87 und
ist an den Sammelgerüstritzelpositionierungsstift 88 pressgepasst
und durch diesen positioniert. Zwölf dreieckige Zähne 901 sind
auf einem Teil des äußeren Umfangs
des Stundensperrrads 90 ausgebildet.
-
Das
Stundensperrrad 90 weist außerdem eine Sperre 902 zum
Anhalten des Hammers auf, um zu verhindern, dass der Hammer 34 arbeitet,
wenn der Läutwerkmechanismus 3 angehalten
ist.
-
Betrieb des Läutwerkmechanismus
-
Der
Betrieb des so beinhalteten Läutwerkmechanismus 3 wird
nachfolgend kurz beschrieben.
-
Ein
Drehmoment von dem Trommelrad 31 wird normalerweise durch
das geschwindigkeitsvergrößernde Räderwerk 32 auf
das Mittelrad 80 übertragen
und dieses Drehmoment drängt
das Mittelrad 80 gegen den Uhrzeigersinn, wie in 1 gesehen. Das
Mittelrad 80 [50, sic] dreht sich jedoch nicht
und bleibt ortsfest, weil der zahnlose Abschnitt 871 des Sammelgerüstritzels 87 und
der Anschlag 76 des Stundenrepetiergerüsts 70 zusammengedrückt sind.
-
Wenn
sich das Minutenrohr 7 dann dreht, kontaktiert der Bolzen 41 auf
der Schraubenmutter 40 den Schnabel 62 und dreht
sich der Lösehebel 60 gegen
den Uhrzeigersinn, wie in 1 gesehen,
und bewirkt die Lösehebelklinke 63,
die mit den dreieckigen Zähnen 821 in
Eingriff ist, dass sich das Lösesperrrad 82 dreht.
Der Lösestift 84 bewegt
sich deshalb in der länglichen Öffnung 813 der
Antriebsrolle 81 und bewegt sich kreisförmig gegen den Uhrzeigersinn,
wie in 1 gesehen, gegen die Kraft der Mittelradlöseklinkenfeder 86,
welche die Mittelradlöseklinke 85 in
Richtung auf das Zentrum des Mittelrads 80 drückt.
-
Als
Folge löst
sich die Sperre 853 der Mittelradlöseklinke 85, die mit
den dreieckigen Zähnen 891 des
Antriebsperrrads 89 in Eingriff ist, von den dreieckigen
Zähnen 891.
-
Wenn
sich die Sperre 853 löst,
kann sich das Sammelgerüstritzel 87 frei
auf der Antriebsrolle 81 drehen. Als Folge bewirkt das
Stundenrepetiergerüst 70,
dass sich, wie in 1 gesehen, wegen der Kraft der
ausgelenkten Stundenrepetiergerüstfeder 77 gegen
den Uhrzeigersinn dreht, dass sich das Sammelgerüstritzel 87, das mit
den Zähnen 75 des
Stundenrepetiergerüsts 70 in
Eingriff ist, unmittelbar gegen den Uhrzeigersinn dreht, wie in 1 gesehen,
bis das entfernte Ende der Stundenrepetiergerüstklinke 73 eine Fläche 52A des
Schneckenrads 50 kontaktiert.
-
Das
an dem Sammelgerüstritzel 87 angebrachte
Stundensperrrad 90 dreht sich deshalb im Uhrzeigersinn,
während
die dreieckigen Zähne 901 auf
der Außenseite
des Stundensperrrads 90 den frei drehbar auf dem Haltestift
des Hammers 34 angebrachten Hammerauslöser 341 auslösen.
-
Der äußere Umfang
der Schneckenplatte 52 des Schneckenrads 50, der
durch das entfernte Ende der Stundenrepetiergerüstklinke 73 kontaktiert
wird, ist in Flächen 52A (Seiten)
bildende zwölf
Teile aufgeteilt, von denen jedes eine der Zeit entsprechende spezifische
Länge von
dem Zentrum aufweist. Der Winkel, um den sich das Mittelrad 80 dreht,
d. h. der Winkel, um den sich das Stundenrepetiergerüst 70 dreht,
wenn sich die Mittelradlöseklinke 85 von
dem Antriebssperrrad 89 löst, wird deshalb durch die Drehposition
des Schneckenrads 50 bestimmt.
-
Spezieller
weist das Schneckenrad 50 ein Sternrad 51 mit
zwölf Zähnen 51A unterhalb
der Schneckenplatte 52 auf. Wenn die Schraubenmutter 40 sich
um eine Umdrehung pro Stunde übereinstimmend
mit dem Minutenrohr 7 (Minutenzeiger) dreht, greift der
an die Scheibe pressgepasste Stift 42 in das Sternrad 51 des
Schneckenrads 50 ein, bevor der Bolzen 41 den
Schnabel 62 kontaktiert und dreht sich das Schneckenrad 50 um
eine Stunde (1/12 Drehung = 30 Grad). Weil eine dreieckige Zahnklinke
gegen das Sternrad 51 gedrückt wird, dreht sich das Sternrad 50 auch
mit einer Klinke und wird positioniert.
-
Die
Größe des Sammelgerüstritzels 87,
des Stundenrepetiergerüsts 70 und
des Schneckenrads 50 sind so festgelegt, dass, wenn die
Mittelradlöseklinke 85 sich
löst, die
Anzahl dreieckiger Zähne 901 auf
dem Stundensperrrad 90, die den Hammerauslöser 341 auslösen, gleich
der Anzahl von durch das Schneckenrad 50 angezeigten Stunden ist.
-
Wenn
die Mittelradlöseklinke 85 sich
löst und von
dem Sammelgerüstritzel 87 gelöst wird,
beginnt die Antriebsrolle 81, sich als Folge des von dem Trommelrad 31 durch
das geschwindigkeitsvergrößernde Räderwerk 32 und
das Mittelradritzel 83 übertragenen
Drehmoments gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, wie in 1 gesehen.
-
Die
Drehgeschwindigkeit der Antriebsrolle 81 wird durch die
Geschwindigkeit des Trommelrads 31 bestimmt und das Trommelrad 31 dreht
sich, wie durch den oben beschriebenen Drehzahlregler 2 gesteuert,
mit einer extrem langsamen Geschwindigkeit.
-
Wenn
sich die Antriebsrolle 81 übereinstimmend mit dem Mittelradritzel 83 dreht,
bewirkt die Kraft der Mittelradlöseklinkenfeder 86,
dass die Mittelradlöseklinke 85,
die durch den Lösestift 84 angehoben
wurde, wieder in das Antriebssperrrad 89 eingreift, weil
das Lösesperrrad 82 gegen
die Lösehebelklinke 63 gedrückt und
ortsfest gehalten bleibt.
-
Als
Folge wird das Sammelgerüstritzel 87 durch
die Mittelradlöseklinke 85 eingeschränkt und dreht
sich übereinstimmend
mit der Antriebsrolle 81 gegen den Uhrzeigersinn.
-
Die
dreieckigen Zähne 901 des
Stundensperrrads 90, die über den Hammerauslöser 341 laufen,
drücken
den Hammerauslöser 341 und
bewirken, dass dieser sich gegen den Uhrzeigersinn bewegt. Diese
kreisförmige
Bewegung des Hammerauslösers 341 bewirkt,
dass der Hammer 34 von dem Gong 33 weg im Widerstand
zu der drängenden Kraft
der Hammerfeder 342 gehoben wird. Wenn das Stundensperrrad 90 fortfährt, sich
zu drehen, und der dreieckige Zahn 901 sich von dem Hammerauslöser 341 löst, führt die
Hammerfeder 342 den Hammer 34 in Richtung auf
den Gong 33 zurück
und bewirkt, dass der Hammer 34 den Gong 33 schlägt.
-
Der
Gong 33 wird jedes Mal geschlagen, wenn sich das Mittelrad 80 dreht
und ein dreieckiger Zahn 901 des Stundensperrrads 90 den
Hammerauslöser 341 auslöst. Als
Folge wird der Gong 33 gemäß der Drehposition des Schneckenrads 50,
d. h. der Anzahl von Stunden in der von dem Schneckenrad 50 abgelesenen
Zeit, geschlagen. Der Benutzer kann deshalb die Stunde an der Anzahl
von Malen erkennen, die der Gong erklingt.
-
Wenn
der Gong 33 der Anzahl von Stunden in der von dem Schneckenrad 50 abgelesenen
Zeit gemäß erklingt,
kontaktiert der zahnlose Abschnitt 871 des Sammelgerüstritzels 87 den
Anschlag 76 des Stundenrepetiergerüsts 70 und hört das Mittelrad 80 auf,
sich zu drehen.
-
Die
Sperre 902 des Stundensperrrads 90 kontaktiert
deshalb den Hammerauslöser 341,
wie in 1 gezeigt, und es wird verhindert, dass sich der Hammerauslöser 341 gegen
den Uhrzeigersinn bewegt. Der Hammerauslöser 341 kontaktiert
den Federstift 343 des Hammers 34 zu diesem Zeitpunkt und
der Hammer 34 wird im Ruhezustand an einer von dem Gong 33 getrennten
Position gehalten. Der Gong 33 wird deshalb nicht erklingen,
wenn der Läutwerkmechanismus 3 nicht
arbeitet, sogar wenn die Hände
geklatscht werden oder das Handgelenk energisch geschüttelt wird,
während
die Armbanduhr getragen wird.
-
Wenn
eine Drehung des Minutenrohrs 7 den Schnabel 62 des
Lösehebels 60 von
dem Bolzen 41 der Schraubenmutter 40 trennt, bewirkt
die Kraft der Feder, dass sich der Lösehebel 60 im Uhrzeigersinn dreht
und zu der ursprünglichen
Position zurückkehrt.
-
Dies
schließt
den Betrieb des Läutwerk(Schlagwerk)-Mechanismus 3 ab.
-
Effekt der ersten Ausführungsform
-
Dieser
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Effekte auf.
- (1) Der Drehzahlregler 2 gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung hält
die Betriebsgeschwindigkeit des Läutwerkmechanismus 3,
der durch ein Trommelrad 31 angetrieben wird, durch mechanische
Steuerung im Wesentlichen konstant, benötigt deshalb keine Steuerschaltung
und keinen Sensor und verringert deshalb die Kosten und belegt weniger
Platz. Außerdem
muss der Drehzahlregler 2, weil er mechanisch ist und keine
elektrische Stromversorgung benötigt,
keine durch einen Generator-Drehzahlregler erzeugte Leistung nutzen,
wenn er in einer elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr 1 verwendet
wird, und verhindert deshalb eine Verkürzung der Betriebszeit einer
elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr 1 als Folge eines
zunehmenden Leistungsverbrauchs.
- (2) Der Drehzahlregler 2 ist ein kontaktfreier Drehzahlregler,
der den Widerstand von Fluidviskosität nutzt, deshalb keine Abnutzungspartikel
erzeugt und eine Beschmutzung des Mechanismus und Verschleiß unterbindet.
Das Aussehen wird deshalb nicht durch Abnutzungspartikel beeinträchtigt,
periodische Wartungsarbeiten, die ein Auseinanderbauen und Reinigen,
um Abnutzungspartikel zu entfernen, ein Ersetzen von Teilen wegen
einer Teilabnutzung und eine Anpassung beinhalten, sind weniger
häufig
erforderlich und die Wartungskosten können deshalb verringert werden.
Außerdem vermeidet
die Verwendung eines kontaktfreien Drehzahlreglers, der den Widerstand von
Fluidviskosität
nutzt, Lärm.
Das Nichtvorhandensein von Lärm
bietet den Genuss des klaren reinen Tons des Läutwerkmechanismus, bei der Verwendung
in einer Uhr 1 mit einem Läutwerkmechanismus.
- (3) Weil sich der Rotor 200 bei diesem Drehzahlregler 2 nur
in eine Richtung dreht, können
die Beschädigung
und der Verschleiß kollidierender
Teile, die bei einer sich hin und her bewegenden Schweizer Hebelhemmung
beobachtet werden, vermieden werden, sogar wenn sich der Rotor 200 mit
einer hohen Geschwindigkeit dreht.
Außerdem kann der Drehzahlregler 2,
weil er Flügel 210 verwendet,
dünn gebildet
werden und leicht in einer Armbanduhr 1 aufgenommen werden.
- (4) Durch die Verwendung von Luft als das viskose Fluid ist
ein Gehäuse
oder eine Struktur zum Verschließen des viskosen Fluids nicht
erforderlich und kann der Drehzahlregler leicht kompakt gebildet
werden und können
Einbußen
von der Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der Achse vermieden
werden.
- (5) Die auf die Flügel 210 wirkende
viskose Last kann durch Vorsehen des gegenüberliegenden Elements 230 mit
Oberflächen,
die den Oberflächen
der Flügel
gegenüberliegen,
vergrößert werden.
Die Bremskraft pro Volumenverhältnis
kann deshalb vergrößert werden
und der Drehzahlregler 2 und eine Uhr 1, die den
Drehzahlregler 2 aufnimmt, können kleiner gemacht werden.
Das Geschwindigkeitszunahmeverhältnis
des Antriebsleistungsübertragungs-Räderwerks 4 kann
deshalb verringert werden und die Anzahl von Rädern in dem Räderwerk
kann dementsprechend verringert werden, wodurch die Anzahl von Teilen
und die Kosten verringert werden und die Platzeffizienz verbessert
wird.
- (6) Durch Bilden einer gegenüberliegenden
Platte 233 auf beiden Seiten der Flügel 210 wirkt die Bremskraft
des Fluidviskositätswiderstands
auf beiden Seiten der Flügel 210 und
kann die Bremskraft verglichen mit dem Vorsehen einer gegenüberliegenden
Platte 233 auf nur einer Seite vergrößert werden, während der
Rotor 200 in dem Drehzahlregler 2 und der Oberflächenbereich
des gegenüberliegenden
Elements 230 gleich groß bleiben.
Außerdem ist,
weil eine gegenüberliegende
Platte 233 auf jeder Seite der Flügel 210 liegt, die
gesamte Änderung
des viskosen Widerstands klein, sogar wenn die Flügel 210 sich
näher zu
einer gegenüberliegenden
Platte 233, zum Beispiel wegen eines Schüttelns,
verschieben, weil die Lücke zu
der anderen gegenüberliegenden
Platte 233 sich auch vergrößert. Die Geschwindigkeit des Drehzahlreglers 2 bleibt
deshalb stabil und die Betriebsgeschwindigkeit der Einrichtung bleibt auch
im Wesentlichen konstant.
- (7) Es wird verhindert, dass die Flügel 210 andere Teile
kontaktieren, sogar, wenn wegen eines Stoßes, wenn die Uhr getragen
wird, ein Drehmoment auf den Rotor 200 ausgeübt wird,
das größer als
erwartet ist, oder eine übermäßige Kraft auf
die Flügel 210 ausgeübt wird,
weil das Mittel zur Verhinderung einer übermäßigen Flügelbewegung, das beschränkt, wie
weit die Flügel 210 zu der
Außenseite
fliegen können,
verhindert, dass sich die Flügel 210 außerhalb
der voreingestellten Position bewegen. Zusätzlich kann das Mittel zur Verhinderung
einer übermäßigen Flügelbewegung
nur durch Verwendung des Federeinrastbolzens 206 und des
Fingers 213 gebildet werden und ist deshalb einfach, leichtgewichtig
und kostengünstig.
- (8) Die Flügel 210 sind
so positioniert, dass das Gewicht der mehreren Flügel ausgeglichen
ist. Die Ausgeglichenheit wird deshalb auf der Drehachse gehalten,
sogar wenn ein viskoser Widerstand auf die Flügel 210 wirkt, eine
Schiefstellung oder außeraxiale
Drehung des Rotors 200 wird verhindert und der Rotor 200 fährt deshalb
fort, sich stabil zu drehen.
- (9) Ein Teil des Außenrands
der Flügel 210 ist
so geformt, dass er einen Kreis überlappt,
der mit der Drehachse des Rotors konzentrisch ist, wenn die Flügel 210 auf
die maximale Außenposition
ausgebreitet sind, wodurch der Bereich, in dem die Flügel 210 das
gegenüberliegende
Element 230 überlappen,
wenn die Flügel 210 an
der maximalen Außenposition
liegen, maximiert wird, der Bereich nahe bei dem Außenteil
der Flügel,
an dem die Umfangsgeschwindigkeit am höchsten ist, vergrößert wird
und die Bremskraft vergrößert wird.
Die Bremskraft ist deshalb relativ zu der Größe des Drehzahlreglers 2 hoch
und ein Drehzahlregler 2, der eine ausreichende Bremskraft
erzeugt und außerdem
platzeffizient ist, kann bereitgestellt werden.
- (10) Durch Verwenden einer flachen Zick-Zack-Feder 220 als
das Flügelrückführmittel kann
die Dünnheit
der Feder durch den Betrag der Auslenkung ausgeglichen werden, weshalb
ein dünner
Rotor 200 und Drehzahlregler 2 geboten werden.
Ein dünnes
Profil kann deshalb erreicht werden, sogar wenn diese mit den Flügeln 210 gestapelt
wird, weshalb eine größere Freiheit
in der horizontalen Gestaltung geboten wird. Die Flügelelemente
und die Feder können
auch übereinstimmend
gebildet werden, wodurch die Teil- und Zusammenbaukosten verringert
werden. Außerdem
wird, weil die Zick-Zack-Feder 220 zwei Zick-Zack-Federteile 222 entsprechend
den zwei Flügeln 210 und
einen übereinstimmend
gebildeten, die zwei Zick-Zack-Federteile 222 verbindenden
Federpositionierungsteil 221 aufweist, nur eine Positionierungsstelle
benötigt,
eine kompakte Feder geboten, kann die Feder mit weniger Schritten
hergestellt werden und sind der Zusammenbau und die Handhabung leichter.
- (11) Die Flügel 210 sind
im Wesentlichen sichelförmig
und werden axial frei drehbar zu dem Rotor 200 durch einen
dazwischen liegenden Flügelstift 211 gehalten
und der Flügelstift 211 ist
zu einem Ende von dem Schwerpunkt des Flügels versetzt gebildet. Als
Folge wird der Reibungswiderstand der Haltestruktur des Flügels 210 verringert,
können
sich die Flügel 210 gleichmäßig bewegen
und kann die Drehgeschwindigkeit des Drehzahlreglers 2 verglichen
mit Flügeln,
die sich parallel zu der radialen Richtung des Rotors 200 bewegen, stabilisiert
werden.
- (12) Die Federverformung wird auch verringert, wenn sich die
Flügel 210 drehen,
weil die Zick-Zack-Feder 220 versetzt in Richtung auf den Flügelstift 211 von
dem Schwerpunkt angebracht ist. Als Folge ist die Zick-Zack-Feder 220 leichter festzusetzen
und dehnt sich die Zick-Zack-Feder 220 gleichmäßig aus
und zieht sich gleichmäßig zusammen.
Außerdem
wird ein Verdrehen der Zick-Zack-Feder 220 verringert,
weil eine Auslenkung der Zick-Zack-Feder 220 in der Drehrichtung verringert
werden kann, und kann sich die Feder leicht ausdehnen und zusammenziehen.
Es gibt auch wenig Gleiten zwischen der Zick-Zack-Feder 220 und
dem Flügelfedereinraststift 212 und
wenig Sorge um Abnutzung, wenn das Ring- oder C-förmige Ende
der Feder 220 auf den Stift 212 eingehakt ist.
-
Zweite Ausführungsform
-
Eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung wird als nächstes
mit Bezug auf 9A bis 9C beschrieben.
Diese zweite Ausführungsform
unterscheidet sich von dem Drehzahlregler 2 der ersten Ausführungsform
durch eine leichte Abwandlung der Form des Außenrands der Flügel 210.
Andere Aspekte dieser Ausführungsform
sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform und eine weitere
Beschreibung derselben wird deshalb weggelassen.
-
Spezieller
stimmen die Flügel 210A bei
dieser zweiten Ausführungsform
der Erfindung mit der Form des inneren Umfangsrands der Öffnung 233A in
den gegenüberliegenden
Platten 233 überein.
Das heißt
ein Teil des Außenrands
des Flügels 210A,
und noch spezieller das Profil des Rands von dem entfernten Ende
des Flügels 210A bis
zu nahe bei dem Flügelstift 211,
stimmt mit der Form des Innenrands der Öffnung 233A in den
gegenüberliegenden
Platten 233 überein.
-
Der
Drehzahlregler 2 gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung bietet die gleichen Effekte wie die erste Ausführungsform
-
Zusätzlich vergrößert sich
der Bereich der Flügel 210A,
der zwischen den gegenüberliegenden Platten 233 eingeführt wird,
wenn eine Zentrifugalkraft die Flügel 210A von der in 9B gezeigten Position
zu der in 9C gezeigten Position treibt, weil
der Außenrand
der Flügel 210A der
inneren Umfangsoberfläche
der Öffnung 233A folgt,
und ist der Luftviskositätswiderstand
größer als
bei der ersten Ausführungsform,
wenn ein Abschnitt der Flügel 210A in
die Lücke
zwischen den gegenüberliegenden
Platten 233 eintritt. Der Unterschied des viskosen Widerstands
bevor und nachdem die Flügel 210A das
gegenüberliegende
Element 230 überlappen
wird deshalb vergrößert und
die Geschwindigkeit des Rotors 200 kann besser bei der
festgelegten Geschwindigkeit stabilisiert werden.
-
Dritte Ausführungsform
-
Wie
in 10 und 11 gezeigt,
bildet das gegenüberliegende
Element 300 bei dieser dritten Ausführungsform der Erfindung das
Paar gegenüberliegender
Platten 233 übereinstimmend
oberhalb und unterhalb des Drehzahlreglers 2. Das gegenüberliegende
Element 300 weist deshalb einen Kanal 301 auf,
in den die Flügel 210 eintreten,
wenn eine Zentrifugalkraft die Flügel 210 nach außen treibt.
-
Diese
Ausführungsform
der Erfindung setzt zwei gegenüberliegende
Elemente 300, von denen jedes einen C-förmigen
Kanal 301 aufweist, zusammen, um einen einzelnen ringförmigen Kanal 301 zu bilden.
-
Die
gegenüberliegenden
Elemente 300 können
sich durch Führungsstifte 302 geführt, die
in in den gegenüberliegenden
Elementen 300 gebildeten länglichen Löchern eingeführt sind,
linear bewegen. Eine übereinstimmend
mit jedem gegenüberliegenden
Element 300 ausgebildete Feder 303 drängt die gegenüberliegenden
Elemente 300 auseinander, d. h. weg von der Drehachse des
Rotors 200.
-
Die
gegenüberliegenden
Elemente 300 sind so angeordnet, dass die Lücke zwischen
den gegenüberliegenden
Elementen 300 unter Verwendung von in die Platte 5 geschraubten
Anpassschrauben 304 genau angepasst werden kann. Spezieller
können,
wenn die Anpassschrauben 304 in Richtung auf die Drehachse
des Rotors 200 eingeschraubt werden, die gegenüberliegenden
Elemente 300 im Widerstand zu der drängenden Kraft der Federn 303, welche
die gegenüberliegenden
Elemente 300 auseinanderdrücken, zusammenbewegt werden.
Ein Drehen der Anpassschrauben 304 weg von der Drehachse
des Rotors 200 ermöglicht
es der drängenden Kraft
der Federn 303, die gegenüberliegenden Elemente 300 auseinanderzudrücken.
-
Dies
ermöglicht
eine Änderung
des horizontalen Bereichs der Flügel 210,
der die gegenüberliegenden
Elemente 300 überlappt,
und deshalb ein Einstellen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 200 und
dadurch der Betriebsgeschwindigkeit des Läutwerkmechanismus 3.
-
Weil
diese Geschwindigkeitsanpassung nur erforderlich ist, wenn die Uhr 1 zusammengebaut
ist, wird, sobald die Positionen der gegenüberliegenden Elemente 300 angepasst
sind, jedes der gegenüberliegenden
Elemente 300 an der angepassten Position durch eine Festsetzschraube 305 befestigt.
-
Die
Führungsstifte 302,
die Federn 303, die Anpassschrauben 304 und die
Festsetzschrauben 305 bei dieser Ausführungsform der Erfindung bilden ein
Horizontalpositionsanpassungsmittel zum Anpassen des Abstands von
dem inneren Umfangsrand 300A jedes gegenüberliegenden
Elements 300 zu dem Zentrum der Rotordrehung.
-
Der
Drehzahlregler 2, der gegenüberliegende Elemente 300 gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung verwendet, bietet die gleichen Effekte wie die vorigen
Ausführungsformen.
-
Zusätzlich kann,
da die Strecke, über
welche die Flügel 210 nach
außen
fliegen, sich gemäß der Zentrifugalkraft,
d. h. der Rotorgeschwindigkeit, ändert,
der auf den Rotor 200 wirkende viskose Widerstand in hohem
Maße bei
der Geschwindigkeit geändert
werden, bei der die Flügel 210 anfangen,
die Ebene der gegenüberliegenden
Elemente 300 zu überlappen,
indem eine Lücke
radial zu dem Rotor 200 zwischen den gegenüberliegenden
Elementen 300 und der Flügelposition, wenn der Rotor 200 angehalten
ist, gebildet wird. Das Verhalten der Flügel 210 fluktuiert
deshalb wiederholt in winzigem Ausmaß nahe bei der Grenze zu dem
gegenüberliegenden
Element 300 (dem inneren Umfangsrand 300A). Die
Geschwindigkeit des Rotors 200 kann deshalb leicht durch
Steuern des geschwindigkeitsvergrößernden Getriebeverhältnisses,
der Anzahl von geschwindigkeitsvergrößernden Getrieben, des Ausgabedrehmoments
der Energiequelle und durch Verwendung des Horizontalpositionsanpassungsmittels, um
die radiale Position der gegenüberliegenden
Elemente 300 anzupassen, angepasst werden.
-
Außerdem müssen, wenn
die Drehgeschwindigkeit des Rotors 200 durch Ändern der
Dicke des Abstandshalters 232 zwischen den gegenüberliegenden
Platten 233 angepasst wird, die gegenüberliegenden Platten 233 und
die Werkradbrücke 6 jedes
Mal entfernt werden, wenn der Abstandshalter 232 ersetzt
wird, um die Geschwindigkeit anzupassen, und ist die Anpassung deshalb
schwierig.
-
Diese
Ausführungsform
der Erfindung ermöglicht
jedoch das Anpassen der Geschwindigkeit durch ein einfaches Gleiten
der gegenüberliegenden Elemente 300 und
die Drehgeschwindigkeit des Rotors 200 kann deshalb leicht
angepasst werden.
-
Diese
Ausführungsform
bildet eine Lücke zwischen
den gegenüberliegenden
Elementen 300, aber der Einfluss dieser Lücke auf
die auf die Flügel 210 ausgeübte Bremskraft
ist klein, weil der Bereich dieser Lücke relativ zu dem Bereich
der Flügel 210, der
die gegenüberliegenden
Elemente 300 überlappt,
extrem klein ist. Eine Abnahme der Bremskraft kann außerdem durch
Schließen
der Lücke
zwischen den Flügeln 210 und
den gegenüberliegenden
Elementen 300 überwunden
werden. Spezieller kann, da die Kanäle 301 in den gegenüberliegenden
Elementen 300 gebildet sind, die Lücke genauer festgelegt werden,
als wenn die Lücke
durch Einfügen
eines Abstandshalters 232 wie bei der ersten Ausführungsform
bestimmt wird, weshalb ein Festlegen der Lücke zu den Flügeln 210 mit
einer guten Genauigkeit ermöglicht
wird.
-
Vierte Ausführungsform
-
Diese
vierte Ausführungsform
der Erfindung ordnet mehrere Flügel 210 vertikal
auf der Drehachse gestapelt an, wie in 12 gezeigt.
Das gegenüberliegende
Element ist so angeordnet, dass jede Schicht der Flügel 210 in
eine entsprechende Lücke zwischen
gegenüberliegenden
Platten 400 eintritt. Zusätzlich wird ein Teil der 5
auch als eine gegenüberliegende
Platte 5A verwendet, wie in 12 gezeigt.
-
Andere
Aspekte dieser Ausführungsform sind
die gleichen wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen und eine weitere
Beschreibung derselben wird weggelassen.
-
Diese
Ausführungsform
der Erfindung bietet die gleichen Effekte wie die vorigen Ausführungsformen.
-
Zusätzlich ermöglicht das
Vorsehen von Flügeln 210 in
mehreren Schichten eine Vergrößerung der
Bremskraft ohne eine Änderung
der horizontalen Größe des Drehzahlreglers 2.
-
Außerdem können, wenn
die Flügel 210 und die
gegenüberliegenden
Platten 400 standardisiert und so gebildet werden, dass
die in einem einzelnen Drehzahlregleraufbau kombinierte Anzahl gemäß der Gestaltungsspezifikation
(der durch den Drehzahlregler benötigen Bremskraft) gewählt werden
kann, die Kosten verringert werden, während die Verwendung in Einrichtungen
mit unterschiedlichen Bremskrafterfordernissen ermöglicht wird.
-
Fünfte Ausführungsform
-
Jede
der vorhergehenden Ausführungsformen
verwendet den Drehzahlregler 2 dieser Erfindung, um die
Betriebsgeschwindigkeit eines Läutwerkmechanismus 3 zu
regeln. Diese fünfte
Ausführungsform
verwendet den Drehzahlregler der Erfindung, um den Leistungsgeneratorrotor
eines federgetriebenen elektrischen Generators zu regeln.
-
Wie
bei den vorherigen Ausführungsformen ist
der Drehzahlregler 2 mit dem Trommelrad 31 durch
ein dazwischen liegendes Antriebsleistungsübertragungs-Räderwerk 4 (geschwindigkeitsvergrößerndes
Räderwerk)
bei dieser Ausführungsform verbunden.
Zusätzlich
ist außerdem
ein Leistungsgenerator 500 mit dem Antriebsleistungsübertragungs-Räderwerk 4 verbunden.
-
Wie
in 13 gezeigt, beinhaltet der Leistungsgenerator 500 einen
Generatorrotor 501, der mit einem Rad in dem Antriebsleistungsübertragungs-Räderwerk 4 in
Eingriff ist und durch dieses angetrieben wird, zwei Statoren 502,
die mit dem Generatorrotor 501 dazwischen angeordnet sind,
und eine um jeden Stator 502 gewickelte Spule 503.
Die Spulen 503 sind mit einem Kondensator 505 durch eine
dazwischen liegende Gleichrichterschaltung 504 und mit
einer elektronischen Einrichtung 506 als der Last, der
die Leistung zugeführt
wird, verbunden.
-
Der
Generatorrotor 501 ist zum Beispiel ein Rotor mit einem
Zweipolmagneten zum Erzeugen elektrischer Leistung. Die Gleichrichterschaltung 504 kann
ein Zweiweg- oder Einweggleichrichter, wie aus der Literatur bekannt,
sein. Der Kondensator 505 ist zum Beispiel ein keramischer
Kondensator.
-
Die
als die Last verwendete elektronische Einrichtung 506 könnte zum
Beispiel ein Notradio mit einem eingebauten Leistungsgenerator oder
ein Blitzlicht sein, das eine LED-Lampe verwendet und einen eingebauten
Leistungsgenerator aufweist. Der Leistungsgenerator 500 kann
daher durch Aufziehen der Feder in dem Trommelrad 31 Leistung
erzeugen und verwendet werden, um elektronischen Einrichtungen zur
tragbaren Verwendung oder Notverwendung Leistung zuzuführen, da
Batterien nicht erforderlich sind.
-
Federgetriebene
Leistungsgeneratoren 500 wie dieser werden verwendet, um
den Rotor des Leistungsgenerators durch das Drehmoment der Feder
frei zu drehen, und die während
der Drehung des Rotors erzeugte Leistung lädt einen Kondensator auf. Jedoch
muss, da eine große
Leistungsmenge in einer kurzen Zeit erzeugt wird, wenn sich der
Rotor frei dreht, ein Kondensator mit einer hohen Kapazität verwendet
werden. Ein Kondensator mit einer hohen Kapazität kann durch Verwendung eines
Tantalkondensators oder eines elektrolytischen Kondensators gebildet
werden, aber die Kapazität
solcher Kondensatoren nimmt über
die Zeit bei wiederholten Auflade-Entlade-Zyklen ab und kann ungeeignet
werden, um ausreichend Leistung zu speichern.
-
Elektronisch
gesteuerte Generatoren, welche die Rotorgeschwindigkeit durch elektrisches Bremsen
des Generators steuern, sind zum Beispiel aus der ungeprüften
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
H11-166980 bekannt. Der Vorteil ist, dass dieser Generator-Drehzahlregler
ein konstantes Leistungslevel für
eine relativ lange Zeit erzeugen kann.
-
Das
Problem ist, dass die Leistung zum Antreiben der Steuer-IC (integrierte
Schaltung) und des Quarzoszillators außerdem zusätzlich zu der durch die elektronische
Einrichtung 506, welche die Last ist, genutzten Leistung
erzeugt werden muss und der Prozentsatz der erzeugten Leistung,
welcher der Last zugeführt
werden kann, deshalb abnimmt.
-
Diese
Ausführungsform
der Erfindung regelt jedoch den Generatorrotor 501 mechanisch
durch den Drehzahlregler 2 der Erfindung, benötigt deshalb nicht
die Steuer-IC und den Quarzoszillator, die für die elektronische Steuerung
benötigt
werden, und vermeidet deshalb einen Leistungsverbrauch durch diese
Einrichtungen. Durch Anpassen der Geschwindigkeit durch diesen Drehzahlregler 2 kann
nur durch die Last verbrauchte Leistung bei einem konstanten Level
für eine
lange Zeit erzeugt werden, kann ein Leistungsverbrauch durch andere
Elemente als die Last vermieden werden und die Verschwendung von Federenergie
unterbunden werden. Die Betriebszeit kann deshalb bei Verwendung
der gleichen Feder, die verwendet wird, um einen elektronisch gesteuerten
Generator anzutreiben, vergrößert werden,
weil der Leistungsverbrauch geringer ist.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen beschränkt.
-
Wenn
die Lücke
zwischen den gegenüberliegenden
Platten 233 zum Beispiel durch Wechseln des Abstandshalters 232 angepasst
wird, ist auch eine Anordnung möglich,
die es nicht erfordert, die Werkradbrücke 6 zu entfernen.
Dies kann erreicht werden, indem der Teil der Werkradbrücke 6,
der den Rotor 200 axial hält, von dem anderen Teil der
Werkradbrücke
getrennt wird und die Rotorbrücke,
die den Rotor 200 axial hält, als ein Ausleger gebildet
wird. Zusätzlich
wird der Teil der gegenüberliegenden
Platte, der dem Flügel 210 gegenüberliegt,
in einem C-förmigen
Aufbau gebildet, der, in einer Draufsicht betrachtet, die Rotorbrücke umgeht.
Als Folge kann die gegenüberliegende
Platte entfernt werden, um den Abstandshalter 232 leicht
zu ersetzen, ohne die Rotorbrücke
auseinanderzubauen.
-
Die
Platte 5, die Werkradbrücke 6 oder
ein anderes Element, an dem das Lager des Rotors 200 befestigt
ist, können
auch als eine gegenüberliegende
Platte verwendet werden. Bei dieser Anordnung kann die Lücke zwischen
der gegenüberliegenden Platte
und den Flügeln 210 festgelegt
und die Bremskraft angepasst werden, indem die Höhe des Rotors 200 von
der Platte 5 oder der Werkradbrücke 6 angepasst wird.
-
Wo
die Zick-Zack-Feder 220 mit dem Flügel 210 verbunden
ist, ist auch nicht darauf beschränkt, zu dem Flügelstift 211 von
dem Schwerpunkt des Flügels
versetzt zu sein, und kann in Richtung auf das entfernte Ende des
Flügels
von dem Schwerpunkt versetzt sein. Die Form der Flügel 210 ist
außerdem nicht
auf eine im Wesentlichen sichelförmige
Form, wie oben beschrieben, beschränkt und die Form kann gemäß der Anzahl
von an dem Rotor 200 angeordneten Flügeln gestaltet werden.
-
Die
Flügel 210 sind
außerdem
nicht darauf beschränkt,
frei drehbar an dem Rotor 200 angebracht zu sein und sich
mit der Zentrifugalkraft zu drehen, so dass sie sich nach außen bewegen,
und können
so angeordnet sein, dass sie sich parallel wegen der Zentrifugalkraft
bewegen.
-
Außerdem können getrennte
Zick-Zack-Federn 220 für
jeden Flügel 210 verwendet
werden. Das Flügelrückführmittel
ist außerdem
nicht auf eine Zick-Zack-Feder 220 beschränkt und
zum Beispiel könnte
eine Spiralfeder verwendet werden. Jedoch ist eine Zick-Zack-Feder 220 für die Aufnahme
in einer Armbanduhr 1, die klein und dünn ist, sehr bevorzugt.
-
Die
Anzahl von an dem Rotor 200 angeordneten Flügeln 210 ist
außerdem
nicht auf zwei beschränkt
und ein oder drei oder mehr Flügel
können verwendet
werden. Die Verwendung nur eines Flügels macht es jedoch schwierig,
die geeignete Gewichtsausgeglichenheit aufrechtzuerhalten, wenn sich
der Rotor 200 dreht. Zusätzlich bedeutet die Verwendung
von drei oder mehr Flügeln,
dass die Größe jedes
Flügels 210 kleiner
wird und der Aufbau komplizierter und deshalb kostspielig wird.
Als Folge ist es bevorzugt, zwei Flügel zu verwenden.
-
Ein
Mittel zur Verhinderung einer übermäßigen Flügelbewegung
ist nicht notwendigerweise erforderlich, aber das Vorsehen eines
solchen kann zuverlässiger
eine Beschädigung
des Flügels 210 verhindern.
-
Die
gegenüberliegenden
Elemente 230, 330 sind nicht darauf beschränkt, auf
beiden Seiten des Flügels 210 gebildet
zu sein, und können
auf nur einer Seite gebildet werden, aber das Bilden der gegenüberliegenden
Elemente auf beiden Seiten verdoppelt die Bremskraft und ermöglicht eine
entsprechende Verringerung der Größe.
-
Luft
ist das bevorzugte zwischen den Flügeln 210 und den gegenüberliegenden
Elementen 230, 300 liegende Fluid, aber die Erfindung
ist nicht auf die Verwendung von Luft beschränkt. Eine Flüssigkeit oder
ein anderes Fluid können
stattdessen verwendet werden. In solchen Fällen sind jedoch ein Gehäuse und
eine Abdichtung zum Aufnehmen und Verschließen des Fluids notwendig und
Luft ist deshalb das bevorzugte Fluid.
-
Wie
in 14 gezeigt, kann der Lösehebel 60 alternativ
mit einem Schlitz (Kanal) 66 zwischen dem Arm 61A,
an dem der Schnabel 62 des Haupthebels 61 angebracht
ist, und dem Arm 61B, an dem die Lösehebelklinke 63 angebracht
ist, gebildet sein.
-
Bei
diesem Haupthebel 61 ist der entlang des Schlitzes 66 angeordnete
Teil des Arms 61B ein verengter Abschnitt, der schmaler
als der Rest des Arms 61B ist. Dieser verengte Abschnitt
ist ein flexibler Teil 67, der sich elastisch verformen
kann, und der Lösehebel 60 ist
deshalb mit Elastizität
zwischen dem Schnabel 62 und der Lösehebelklinke 63 aufgebaut.
-
Ein
steifer Stützteil 68 ist
außerdem
auf der dem Arm 61A zugewandten Seite des Schlitzes 66 gebildet.
-
Ein
Schlitz 66 ist somit zwischen einem flexiblen Teil 67 und
einem steifen Stützteil 68 ausgebildet
und die Breite dieses Schlitzes 66, d. h. die Lücke zwischen
dem flexiblen Teil 67 und dem steifen Stützteil 68,
ist im Wesentlichen konstant.
-
Wenn
der Lösehebel 60 mit
diesem Schlitz 66 und dem flexiblen teil 67 durch
die Schraubenmutter 40 kreisförmig bewegt wird, verformt
sich der flexible Teil 67, bis der flexible Teil 67 den
steifen Stützteil 68 kontaktiert,
wie in 15 gezeigt.
-
Als
Folge kann, wenn sich die Antriebsrolle 81 vorübergehend
mit einer hohen Geschwindigkeit, zum Beispiel wegen des Einflusses
eines Spiels in dem Antriebsleistungsübertragungs-Räderwerk 4, dreht,
das Lösesperrrad 82 mit
hoher Geschwindigkeit in derselben Richtung wie die Antriebsrolle 81 gedreht
werden, indem der verformte flexible Teil 67 in die ursprüngliche
Position zurückkehrt.
-
Die
Mittelradlöseklinke 85 löst sich
deshalb nicht von dem Lösestift 84,
ein Eingriff der Mittelradlöseklinke 85 mit
dem Antriebssperrrad 89 bevor das Stundenrepetiergerüst 70 die
genaue Zeit abliest kann verhindert werden, und der Schlagwerkmechanismus
kann stabil und genau betrieben werden.
-
Der
Drehzahlregler 2 bei diesen Ausführungsformen der Erfindung
verwendet einen Rotor 200, der sich mit hoher Geschwindigkeit
dreht, deshalb eine entsprechend große Anzahl von Rädern in dem
Antriebsleistungsübertragungs-Räderwerk 4 aufweist
und den entsprechenden Einflüssen
eines Spiels unterliegt. Ein Lösehebel 60 mit
einem flexiblen Teil 67, wie in diesem Aspekt der Erfindung
beschrieben, verhindert jedoch zuverlässig durch Spiel verursachte
Betriebsprobleme und kann ziemlich effektiv in einer Uhr mit diesem
Drehzahlregler 2 und diesem Antriebsleistungsübertragungs-Räderwerk 4 verwendet
werden.
-
Durch
Bilden eines steifen Stützteils 68 zusätzlich zu
dem flexiblen Teil 67 bei diesem Lösehebel 60 wirkt der
flexible Teil 67 auch als ein steifes Element, nachdem
sich der flexible Teil 67 dahin verformt, wo er das steife
Stützteil 68 kontaktiert.
Der Zeitablauf, bei dem sich die Mittelradlöseklinke 85 und das
Antriebssperrrad 89 lösen,
nachdem der Lösehebel 60 durch
die Schraubenmutter 40 gedrückt wird, kann deshalb durch
die Strecke, die der flexible Teil 87 zurücklegt,
um das steife Stützteil 68 zu
kontaktieren, oder spezieller durch die Breite des Schlitzes 66 und
die Form und Abmessungen der anderen Teile festgelegt werden. Als
Folge kann, sobald die Zeiger genau angebracht sind, der Läutwerkmechanismus 3 so
angepasst werden, dass er immer zur Stunde erklingt.
-
Wie
in 16 gezeigt, kann der Lösehebel auch als ein Lösehebel 60B ohne
einen steifen Stützteil 68 gebildet
werden.
-
Arbeitsmuster
-
Ein
Arbeitsmuster eines Drehzahlreglers 2 gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wurde hergestellt und wie nachfolgend
beschrieben getestet.
-
Die
Kurven 601 und 602 in den in 17 und 18 gezeigten
Graphen 1 und 2 zeigen die Ergebnisse einer Messung der Drehgeschwindigkeit
des Rotors 200, wenn das auf den Rotor 200 übertragene Drehmoment
durch Änderung
der Male, welche die Feder aufgezogen wurde, angepasst wurde. Diese Testergebnisse
wurden ohne eine Änderung
der Last zum Beispiel des Hammers 34 bei der ersten Ausführungsform
erhalten.
-
Die
bei diesem Test verwendeten Bedingungen werden nachfolgend gezeigt.
- Geschwindigkeitszunahmeverhältnis
von dem Trommelrad zu dem Rotor: 176.400 Mal
- Anzahl von Zahneingriffen in dem Räderwerk von dem Trommelrad
zu dem Rotor: 8
- Durchmesser der Flügelführungsplatte
in dem Rotor: 4 mm
- Flügelmaterial:
Edelstahl
- Flügeldicke:
0,1 mm
- Flügelgewicht
(1 Flügel):
0,0031 g
- Lücke
zwischen gegenüberliegender
Platte und Flügel:
Lücke zwischen
Flügel
und oberer Platte Lücke zwischen
Flügel
und unterer Platte
- Federkoeffizient der Flügelrückführfeder (Zick-Zack-Feder):
0,00874 (kgf/mm) ≈ 0,08571 (N/mm)
- Durchmesser der Öffnung 233A in
den gegenüberliegenden
Platten: 4,5 mm
- Maximaler äußerer Umfang
der Flügel
(äußerer Durchmesser
des Kanalabschnitts der gegenüberliegenden
Platten): 6,0 mm
-
Die
Kurven 603 und 604 in Graphen 1 und 2 zeigen die
Ergebnisse unter den gleichen Bedingungen, aber unter Verwendung
eines fixierten Flügels (einer
Scheibe mit einem Durchmesser von 6 mm) anstelle des bei den vorhergehenden
Ausführungsformen
der Erfindung beschriebenen Rotors.
-
Diese
Ergebnisse zeigen, dass die Rotorgeschwindigkeit bei einem fixierten
Flügel
zunimmt, wenn die Anzahl der Male, welche die Feder aufgezogen ist,
zunimmt und das Federdrehmoment zunimmt. Bei einem Drehzahlregler 2 gemäß der vorliegenden
Erfindung mit bewegbaren Flügeln
wird die Rotordrehung jedoch nicht durch die Anzahl der Federaufziehungen
und das Drehmoment beeinflusst, nachdem die Feder drei Mal aufgezogen
wurde, und der Drehzahlregler 2 wirkt als ein Drehzahler
mit konstanter Geschwindigkeit.
-
Der
in 19 gezeigte Graph 3 zeigt die Testergebnisse,
die erhalten wurden, wenn der Läutwerkmechanismus 3 der
ersten Ausführungsform
mit dem Hammer 34 angetrieben wurde. Die Kurven 610 und 611 zeigen
den durchschnittlichen Schlagabstand des Hammers 34, wenn
die Zeit von dem ersten Schlag zu dem zwölften Schlag in elf gleiche
Teile aufgeteilt wird. Die Kurve 612 zeigt die Änderung
der Rotorgeschwindigkeit bei verschiedenen Anzahlen von Federaufziehungen.
-
Diese
Ergebnisse zeigen, dass, bis die Feder annähernd vier Mal aufgezogen wird,
der Schlagabstand des Hammers 34 durch die Anzahl der Federaufziehungen,
d. h. das Federdrehmoment, nicht beeinflusst wird und im Wesentlichen
konstant bleibt, sogar wenn sich die Last ändert, wie zum Beispiel, wenn
ein Hammer 34 angetrieben wird.
-
Von
den in Graph 4 und Graph 5 in 20 und 21 gezeigten
Ergebnissen her wird eine ausreichende Bremskraft unter Verwendung
von Luft als das viskose Fluid erreicht und kann die Bremskraft
durch Anpassen der Lücke
zwischen den Flügeln 210 und
den gegenüberliegenden
Platten 233 angepasst werden, wenn die Lücke zwischen
den Flügeln 210 und
den gegenüberliegenden
Platten 233 (wo die Lücke
zwischen der oberen Platte und dem Flügel = die Lücke zwischen der unteren Platte und
dem Flügel)
0,15 mm oder weniger beträgt. Wenn
diese Lücke
größer als
0,15 mm ist, ist die Bremskraft im Wesentlichen konstant und unanpassbar,
ungeachtet der Größe der Lücke, und
die Bremskraft außerdem
gering.
-
Wenn
die Lücke übermäßig klein
ist, könnten sich
die Flügel
und die gegenüberliegenden
Platten als Folge einer durch den Rotor verursachten Schiefstellung,
einer Gleichlaufschwankung der Flügel oder eines Spiels zwischen
den Zapfen und den Edelsteinen berühren, und die Anpassung, die
erforderlich ist, um diesen Kontakt zu verhindern, ist extrem schwierig.
Ein Festlegen der Lücke
auf 0,03 mm oder mehr bietet deshalb den Vorteil einer leichten
Anpassung.
-
Die
Lücke zwischen
den Flügeln 210 und den
gegenüberliegenden
Platten 233 bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist
deshalb vorzugsweise größer als
oder gleich groß wie
0,03 mm und kleiner als oder gleich groß wie 0,15 mm. Wenn der Drehzahlregler 2 in
eine kleine Vorrichtung, wie zum Beispiel eine Armbanduhr, eingebaut
wird, wird erwartet, dass der Drehzahlregler 2 mit der
bei diesen Tests verwendeten Größe gestaltet
wird und diese Lücke wird
deshalb vorzugsweise auf die oben beschriebenen Abmessungen festgelegt.
-
Jedoch
kann, wenn der Drehzahlregler in einer größeren Einrichtung, wie zum
Beispiel einer Taschenuhr oder einer Manteluhr, verwendet wird und die
Größe der Flügel 210 vergrößert werden
kann, die Lücke
zwischen den Flügeln 210 und
den gegenüberliegenden
Platten 233 auf größer als
oder gleich groß wie
0,15 mm, wie benötigt,
um die erforderliche Bremskraft zu erzielen, festgelegt werden.
-
Eine Änderung
der Rotorgeschwindigkeit (Winkelgeschwindigkeit ω), wenn die Feder sich dann
abwickelt und das Federdrehmoment abfällt, wurde durch Simulation
bei einem zweiten Test unter Verwendung eines Drehzahlreglers mit
bewegbaren Flügeln
gemäß der vorliegenden
Erfindung und eines Drehzahlreglers ohne Flügel bestimmt.
-
Die
bei dieser Simulation verwendeten Bedingungen werden nachfolgend
gezeigt.
- Geschwindigkeitszunahmeverhältnis von dem Trommelrad zu
dem Rotor: 95.653 Mal
- Anzahl der Zahneingriffe in dem Räderwerk von dem Trommelrad
zu dem Rotor: 8
- Durchmesser der Flügelführungsplatte
in dem Rotor: 4 mm
- Flügelgewicht
(1 Flügel):
0,0031 g
- Anzahl der Flügel:
2
- Flügelform:
Wie bei der ersten Ausführungsform
beschrieben (die in 2A und 2B gezeigte
Flügelform)
- Lücke
zwischen gegenüberliegender
Platte und Flügel:
Lücke zwischen
Flügel
und oberer Platte = Lücke zwischen
Flügel
und unterer Platte = 0,05 mm
- Federkoeffizient der Flügelrückführfeder (Zick-Zack-Feder):
58,52 N/m
- Durchmesser der Öffnung
in den gegenüberliegenden
Platten: 4,5 mm
- Maximales Ausgabedrehmoment der Feder: 0,0123 N·m (≈ 125 gcm)
- Maximale Anzahl von Federaufziehungen: 8,4
-
Die
Winkelgeschwindigkeit des Rotors, wenn die Feder sich abwickelt
und das Federdrehmoment schrittweise abnimmt, wurde unter den obigen
Bedingungen simuliert.
-
Ein
Hammer oder eine andere Last wurde bei dieser Simulation nicht berücksichtigt.
Ein Reibungswiderstand von dem Trommelrad zu dem Rotor und ein viskoser
Widerstand von Schmieröl
in den Lagern wurden auch nicht berücksichtigt. Dies liegt daran,
dass der Effekt klein ist, sogar wenn diese berücksichtigt werden.
-
Der
Widerstand der Luftviskosität
von dem Trommelrad zu dem letzten Getriebe vor dem Rotor wurde auch
nicht berücksichtigt,
weil sich die Räder verglichen
mit dem Rotor langsam drehen und die Luftviskosität im Wesentlichen
keinen Einfluss hat.
-
Der
Rotor wurde als ein Zylinder behandelt, bis die Flügel zwischen
den gegenüberliegenden Platten
eintraten und nur der Einfluss von Luftviskosität auf die Oberfläche des
Rotors wurde mit Bezug auf die auf den Rotor aufgebrachte Luftviskosität berücksichtigt.
Dies galt auch für
den zum Vergleich bei der Simulation verwendeten flügellosen
Rotor.
-
Nachdem
die Flügel
zwischen den gegenüberliegenden
Platten eintraten, wurden der auf die hypothetisch zylindrische
Rotoroberfläche
wirkende Widerstand der Luftviskosität und der zwischen den Flügeln und
den gegenüberliegenden
Platten wirkende Widerstand der Luftviskosität als der gesamte Widerstand
der auf den Rotor wirkenden Luftviskosität verwendet.
-
Die
Winkelgeschwindigkeit des Rotors wurde bei der Simulation wie folgt
bestimmt.
-
Das
durch die Feder ausgeübte
Drehmoment wurde basierend auf der Anzahl von Malen, welche die
Feder aufgezogen wurde, festgelegt und die Rotorgeschwindigkeit
wurde aus diesem Drehmoment und dem Trägheitsmoment des Rotors berechnet.
Die auf die Flügel
wirkende Zentrifugalkraft wurde basierend auf der Rotorgeschwindigkeit
erhalten, die Auslenkung (Position) der Flügel wurde aus dieser Zentrifugalkraft
und der drängenden
Kraft der Flügelrückführfeder
berechnet, die Fläche
des Abschnitts der Flügel
zwischen den gegenüberliegenden
Platten wurde bestimmt, wenn die Flügel zwischen den gegenüberliegenden
Platten lagen, und der Widerstand der Luftviskosität über diese
Fläche wurde
berechnet. Das auf den Rotor ausgeübte viskose Bremsdrehmoment
und die Winkelgeschwindigkeit des Rotors wurden dann aus dem Abstand von
dem Zentrum der Rotordrehung zu dem durch den Luftviskositätswiderstand
beeinflussten Teil der Flügel
und den spezifischen Widerstand der Luftviskosität erhalten.
-
Das
Federdrehmoment während
sich die Feder abwickelte wurde aufeinander folgend aus den Federcharakteristiken
berechnet und die oben beschriebenen Berechnungen wurden wiederholt basierend
auf dem berechneten Federdrehmoment gelöst, um die in 22 gezeigten
Simulationsergebnisse zu erhalten.
-
22 zeigt
die Beziehung zwischen der Rotorgeschwindigkeit und dem auf das
Trommelrad ausgeübten
viskosen Bremsdrehmoment. Die Kurve 620 zeigt die Beziehung
zwischen der Rotorgeschwindigkeit und dem viskosen Bremsdrehmoment bei
Verwendung eines Drehzahlreglers mit bewegbaren Flügeln gemäß der vorliegenden
Erfindung und die Kurve 621 zeigt die Ergebnisse bei Verwendung des
gleichen Drehzahlreglers ohne Flügel.
-
Wie
aus diesen Ergebnissen erkannt werden wird, verhält sich der Drehzahlregler
gemäß der vorliegenden
Erfindung gleich wie der flügellose
Drehzahlregler, bis die Flügel
zwischen den gegenüberliegenden
Platten eintreten, aber, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Rotors
zunimmt und die Flügel
zwischen den gegenüberliegenden
Platten eintreten, steigt das viskose Bremsdrehmoment scharf an.
-
Das
maximale viskose Bremsdrehmoment ohne Flügel beträgt deshalb 0,005 N·m oder
weniger, wie durch die Kurve 621 gezeigt, und ist geringer
als annähernd
die Hälfte
des maximalen Federdrehmoments. Ein ausreichendes Bremsdrehmoment
kann deshalb nicht ausgeübt
werden und die Rotordrehung kann nicht auf eine konstante Geschwindigkeit geregelt
werden.
-
Wenn
jedoch bewegbare Flügel
verwendet werden, wird ein mit dem maximalen Ausgabedrehmoment der
Feder vergleichbares viskoses Bremsdrehmoment erzeugt und kann die
Rotorgeschwindigkeit zuverlässig
auf eine konstante Geschwindigkeit geregelt werden.
-
Außerdem werden,
um ein mit dem maximalen Ausgabedrehmoment der Feder vergleichbares viskoses
Bremsdrehmoment zu erzeugen, wenn ein flügelloser Rotor verwendet wird,
ein geschwindigkeitsvergrößerndes
Getriebeverhältnis
von 210.000 Mal und zehn Eingriffsphasen in dem Räderwerk
benötigt,
wie durch die Kurve 622 angezeigt.
-
Zusätzlich ändert sich,
wie durch den Pfeil 623 in 22 angezeigt,
wenn sich die Feder um 5,5 Drehungen von 7,5 Aufziehungen auf 2,0
Aufziehungen abwickelt und sich das Federdrehmoment von annähernd 0,0118
N·m auf
0,00785 N·m ändert, die durch
die Kurve 622 angezeigte Drehgeschwindigkeit des flügellosen
Rotors um annähernd
18,5% von 372 s–1 (= 372 rps) auf 303
s–1,
wie durch den Pfeil 624 angezeigt. Bei der vorliegenden
Erfindung ändert
sich jedoch, wie durch den Pfeil 625 angezeigt, die Rotorgeschwindigkeit
von 386 s–1 auf
362 s–1 oder nur
um annähernd
6,2%.
-
Die
Feder benötigt
normalerweise über
48 Stunden, um sich 5,5 Mal abzuwickeln. Bei dem durch die Kurve 622 angezeigten
flügellosen
Rotor ist deshalb der Betrieb des Läutwerkmechanismus, oder spezieller
der Antrieb des Hammers, wenn sich die Feder auf 2,0 Aufziehungen
abgewickelt hat, um etwas weniger als 20% von dem Betrieb 48 Stunden früher verschieden,
als die Feder bei 7,5 Aufziehungen aufgezogen war, und kann der
Benutzer die Änderung
des Schlagabstands des Läutwerkmechanismus
bemerken. Im Gegensatz dazu unterdrückt die vorliegende Erfindung
diese Änderung
auf nur ungefähr
6%, kann der Gong deshalb im Wesentlichen mit demselben Abstand
geschlagen werden, obwohl sich das Federdrehmoment ändert, und
kann ein stabiler Betrieb aufrechterhalten werden und somit wurde
der Nutzwert der vorliegenden Erfindung bestätigt.