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Zylinderhemmung mit langer Ruheperiode, insbesondere für Zeitzünder
mit Uhrwerksmechanismus Die Erfindung bezieht sich auf eile Zylinderhemmung mit
langer Ruheperiode zur Regelung von Federantrieben und :anderen Antrieben, insbesondere
für Zeitzünder mit Uhrwerksmechanismus. Die seit langem in der Uhrenindustrie bekannte
Graham.sche Zylinderhemmung, die infolge ihrer Einfachheit im Vergleich mit der
teureren und schwieriger einzustellenden Ankerhemmung für Uhren benutzt wird, besteht
bekanntlich, wie auf F ig. i rund 2 der beiliegenden Zeichnung dargestellt, .aus
einem Hohlzylinder i mit dünner Wandung (etwa, o, i mm Wandstärke), in dem ein erster
Ausschnitt 2, der sog. große Ausschnitt, angebracht ist, dessen Ränder mit Stoßlippen
versehen sind, die mit den im Winkel umgebogenen Zähnen 3 des Hemmungsrades oder
Steigradles q. zusammenwirken, das in starrer Verbindung mit einem Zahnrad 5 steht.
Dieser Hohlzylinder i enthält an seinem unteren. Teil einen zweiten Ausschnitt von
kleinerer Höhe, dien kleinen Ausschnitt, der dazu dient, eine H.albschwingung des
Zylinders um etwa i8o' von seiner Ruhelage aus (vgl. Fig. 2) zu glestatten, ohne
daß dabei :das Hemmungsrad q. zurückgedreht wird, indem der Zylinder an den Arm
7 diesjenigen Zahns 3 anstößt, der nach übertragung eines Stoßes :auf die Eintrittslippe
des großen Ausschnitts 2 sich in -das Innere des Zylinders eingeführt hat (vgl.
Fig.2) und während der Hinschwingung des Zylinders mit der Spitze seiner wirkenden
Schrägfläche sich gegen die Innenseite des Teils @8 der Wandung des Zylinders i
legt (vgl. Fig. i und 2), die in Höhe des oberen Teils des großen Ausschnitteis
2 stehenbleibt.
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Ein in dieser Weise .ausgebildeter Zylinder ist wenig widerstandsfähig;
denn um eine Halbschwingung von einer Amplitude von der Größenordnung von i 8o'
zu erhalten, muß man :einerseits den Zylinder tief durch die kleine Kerbe oder den
kleinen Ausschnitt 6 ausschneiden, , so daß der sbehenbleibende
Teil
9 seiner Wandung (vgl. Fig. i und 2) nur einen kleinen Kreisbogen einnimmt, und
andrerseits ist der Zylinder sehr stark gehärtet, damit er so weit wie möglich der
Abnutzung standhält, welche durch die 432 000 Stöße !und Reibungen hervorgerufen
wird, welche die Zähne des Hemmungsrades täglich auf die Wandung oder Schale des
Zylinders ausüben. Die Zerbrechlichkeit dieses Zylinders wird ferner noch dadurch
erhöht, daß die längs den Mantellinien des Zylinders eingeschnittenen Kerben oder
Ausschnitte scharfe Ecken aufweisen, und d.aß die die Drehzapfen i i, i i' tragenden
Stöpsel oder Dübel i o, i o' mit Gewalt in das Zylinderinnere eingepreßt werden.
Es kommt daher ziemlich häufig vor, daß der Zylinder unter dem Einfluß dieser Beanspruchungen
sich spaltet.
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Die oben .aufgezählten Nachteile der Grahamschen Zylinderhemmung machen
ihre Anwendung für bestimmte Zeitgeräte sehr schwierig, insbesondere für die mechanischen
ZeitzündermitUhrwerksmechanismus. Denneinerseits könnte die Grahamsche Zylinderhemmung
nicht den erheblichen Beanspruchungen, wie Stößen, Erschütterungen, denen diese
Zeitzünder ausgesetzt sind, standhalten. Eine andere Ursache ist der Mittelpunktsabstand
zwischen Hemmungsgrad und Zylinder; dieser Abstand muß nämlich völlig fest und unveränderlich
bleiben, da :die Schwingungsachse jenes Zylinders normalerweise genau mit der Achse
des Zünders und des Geschosses zusammenfallen muß.
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Man hat zwar bereits versucht, Zylinderhemmungen. mit kleiner Ruheperiode
mit Schwingung von kleiner Amplitude von etwa 25° zu bauen, bei denen der Zylindermantel
oder die Zylinderschale freitragend arbeitet und im Innern einer halbkreisförmigen
öffnung schwingt, die in einer Platine ausgespart ist und erheblich die Schwingungsamplitude
jenes Zylinders begrenzt. Eine solche Hemmung kann aber nicht in ausreichendem Maße
und genau genug die großen Änderungen der Antriebskraft regeln bmv. ausgleichen,
denen man bei den mechanischen Zeitzündern begegnet. .
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Es mußte daher eine Bauart einer Zylinderhemmung ersonnen werden,
welche der Unruhe Schwingungen zu verleihen vermag, die groß genug sind, um in angemessener
Weise die Änderungen der Antriebskraft zu regeln, welche namentlich durch die Fliehkraft,
die Nutations- (Pendelausschlagswirkungen usw.) bedingt werden. Bei den Uhrwerken
von tragbaren Uhren führt die Unruhe im allgemeinen etwa 18 ooo Schwingungen pro
Stunde aus, d. h. etwa 5 Schwingungen pro Sekunde, mit einer mittleren Gesamtamplitude
von 28o bis -oo°. . Bei den mechanischen Zeitzündern mit Uhrwerksmechanismus ist
dagegen festgestellt worden, daß infolge der kurzen Wirkungsdauer, die je nach der
Bahn des Geschosses, für welches jene Zeitzünder bestimmt sind, etwa q.o bis ioo
Sekunden beträgt, die Schwingungszahl der Spiralfederunruhe je nach Art der Hemmung
So bis 3oo pro Sekunde, d. h. i 8o ooo bis i o8o ooo pro Stunde ist.
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Es ist allerdings zu berücksichtigen, daß hei einem mechanischen Zünder
die Unruhe sehr leicht ist und ein sehr kleines Trägheitsinoment in befug auf die
verhältnismäßig große Kraft der Feder besitzt, wenn man dieses Verhältnis von Trägheitsmoment
der Unruhe und der Federkraft mit dem Verhältnis vergleicht, das zwischen diesen
beiden Größen bei einer Taschenuhr besteht, so daß die Schwingungen der Unruhe kaum
eine Amplitude von 8o bis 9o° in jedem Sinne, d. h. insgesamt von 16o bis i80',
überschreiten können.
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Die Hemmung, welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet,
beruht auf den vorstehend dargelegten Betrachtungen und dient dazu, die obenerwähnten
Mängel der klassischen Zylinderhemmung zu beseitigen. Zu diesem Zweck enthält bei
der erfindungsgemäßen Hemmung der Zylinder einen einzigen Ausschnitt von abgerundeter
Form und wirkt mit einem Hemmungsgrad mit gerader Zahnung zusammen, die bei der
Herstellung dieses Rades, vorzugsweise mit Hilfe des Stanzeisens, gebildet ist.
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Die Abmessungen des einzigen Ausschnittes sowie die Form der Zähne
des Hemrnungsrades .oder Steigrades werden derart bestimmt, daß der Zylinder nach
jedem vom Hemmungsrad empfangenen Stoß eine Schwingung von einer verhältnismäßig
großen Amplitude von der Größenordnung von 85 bis 9o" ausführen kann, ohne dabei
jenes Hemmungsrad zurückzurücken.
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Beispielshalber soll nachstehend an Hand der Zeichnung eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Hemmung beschrieben werden.
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Fig. i zeigt, wie bereits oben erwähnt, in axialem Längs- und Querschnitt
eine Zylinderhemmung, wie sie gegenwärtig in der Uhrenindustrie benutzt wird.
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Fig.2 ist ein Querschnitt durch den Zylinder dieser Hemmung nach der
Linie II-II der Fig. i und zeigt das Hemmungsrad in Draufsicht.
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Fig. 3 ist .eine Ansicht des erfindungsgemäßen Zylinders.
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Fig. q. zeigt teils im Schnitt, teils in Ansicht die ,abnehmbare Drehscheibe
des Zylinders, die an der Unruhe befestigt ist.
Fig.5 zeigt teils
im Schnitt, teils in Ansicht die erfindungsgemäß vereinfachte Hemmung.
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Fig.6 zeigt eine Draufsicht .auf das Hemmungsrad der Unruhe und einen
Querschnitt durch den Zylinder nach VI-VI der Fig.5;. diese Figur zeigt dabei schematisch
die Wirkungsweise der Hemmung in dem Augenblick, wo der erste Stoß auf die Eintrittslippe
beginnt.
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Fig.7 ist eine schematische Draufsicht, welche die Wirkungsweisse
der Hemmung nach dein ersten Stoß ,auf die Eintrittslippie zeigt, wobei die Spitze
des Zahnes auf der Innenseite des Zylinders ruht.
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Fig. 8 zeigt schließlich schematisch die Wirkungsweise jener Hemmung
nach dem Stoß auf die Eintrittslippe, wobei die Spitze des Zahnes auf der Außenseite
des Zylinders ruht.
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Die erfindungsgemäße, ,auf Fig. 3 bis 8 dargestellte vereinfachte
Zylinderhemmung euthält einen Zylinder 12, der bei der Herstellung mit einer Kröpfung
13 und einem Zapfen 14 versehen worden ist; ,auf einem Teil dieses Zapfens ist dabei
eine Riffelung 15
oder eine oder mehrere ebene Flächen angebracht, deren Aufgabe
weiter unten beschrieben werden soll. Auf der Außenseite des Zylinders ist ein einziger
Ausschnitt 16 ,ausgespart, dessen Lippen gleichzeitig mit Hilfe eines profilierten
Fräser s gebildet werden, der nach dem Fräsen keinen scharfen Winkel stehen läßt.
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Der Zylinder 12 ist mit der Unruhe 17 über eine kleine Drehscheibe
18 verbunden, die gleichzeitig als Stöpsel dient, dessen kleine Spindel i9 frei,
jedoch ohne Spiel, in die Bohrung des Zylinders ei@ngepaßt ist; die winkelmäßige
Verriegelung des Zylinders mit der Unruhe wird durch aufeinander abgepaßte abgeflachte
Teile erreicht, die bei 2o auf dem Zylinder 12 bzw. bei 2 i ,auf der kleinem Drehscheibe
i 8 vorgesehen sind. An dieser Drehscheibe i 8 sitzt ferner fest der zweite Zapfen
23 des Zylinders i 2.
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Durch diese Einpassung und hupplungder Drehscheibe 18 des Zylinders
wird auf letzteren kein Zwang .ausgeübt, so daß er unmöglich brechen oder platzen
kann, wie es bei den üblichen Zylindern mit durch Zwang eingepreßten Stöpseln oder
Dübeln vorkommt.
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Ein flaches Hemmungsrad oder Steigrad 22, das bei der Herstellung
in seinem ersten Arbeitsgang mit einem Stanzeisen ausgeführt wird, und bei dem die.
Kante der Zähne 2¢ durch vorheriges Schleifen poliert ist, wirkt mit den Lippen
des Zylinders 12 zusammen.
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Wie man .auf Fig. 3 bis 8 sieht, ist diese Hemmung in ihrer Herstellung
außerordentlich einfach, und die Auswechselbarkeit des flachen Steigrades wird durch
Ausschneiden mittels Stanzpresse gewährleistet.
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Auf Fig. 6 sieht man den Zylinder in der Ruhelage zu dem Zeitpunkt,
wo der erste Stoß durch die Eintrittslippe in Richtung ,des Pfeiles f einsetzt.
Dieser Stoß hat auf Fig. 7 zu einer Halbschwingung des Zylinders im Uhrzeigersinnegeführt,
wobei die Amplitude dieser Halbschwingung etwa 85° erreicht, ohne daß die Austrittslippe
des Zylinders gegen die Wurzel 25 dies Zahns 2q. stößt und dadurch das Rad zurückdrückt.
Auf Fig. 7 sieht man, daß nach dem Einfallen der Zahn 24 in Ruhe auf der Innenseite
des Zylinders 12 liegenbleibt, und am Ende der Schwingung bereitet sich dieser Zylinder
12 unter dem Einfl@uß der Feder der nicht .dargestellten Unruhe vor, eine Schwingung
in umgekehrtem Sinne auszuführen, wie durch den Pfeil f' angedeutet ist.
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Auf Fig.8 sieht man, daß nach dem Fall ,und einem Stoß .auf die Eintrittskante
der folgende Zahn 2q.' des Steigrades 22 sich in Ruhe auf der Außenseite des Zylinders
befindet. Man sieht ferner, daß dieser Zylinder seine Halbschwingung von einer Amplitudie
von wiederum 85° zu Ende führt.
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Auf die Riffelung 15 o. dgl., die auf einem Teil des Zapfens
des Zylinders vorgesehen ist, wird ein Ring .a:us nachgiebigem Metall aufgezwängt,
.auf dem die Feder der Unruhe befestigt ist, die eine beliebige Form aufweisen und
beispielsweise eine Torsionsfeder oder eine Spiralfeder usw. sein kann.
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Der Umstand, daß einerseits der Zapfen des Zylinders bei der Herstellung
aus einem Stück mit diesem gebildet ist, und daß .andererseits ein Teil dieses Zapfens
mit einer Riffelung o. dgl. versehen ist, bietet eine gewissermaßen absolute Sicherheit
gegen jegliche Verstellung der Hemmung infolge einer zur Unzeit erfolgenden Drehung
des auf den Zapfen a@ufgezwängten und an der Unruhefeder befestigten Ringes in bezug
auf den Zylinder.
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Es muß außerdem darauf hingewiesen werden, daß dadurch, daß der Zylinder
einen einzigen Ausschnitt ohne scharfe Winkeloder Ecken enthält, seine Widerstandsfähigkeit
erheblich gesteigert werden kann; denn der Querschnitt des stehentleibenden Teils
26 der Zylinderwandung (vgl. Fig. 6) hat dabei ,annähernd das Profil eines konzentrischen
U,
dessen hohe - Festigkeitseigenschaften bekannt sind.
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Schließlich wird dadurch, daß man das Hemmungsrad oder Steigrad durch
Ausschneiden mittels der Stanzpresse herstellt, die Erzielung einer vollkommenen
Auswechselbarkeit dieses äußerst wichtigen Organs unter äußerst geringen Kosten
ermöglicht.