WO2020015889A1 - Hemmungssystem und das hemmungssystem umfassendes messgerät - Google Patents

Hemmungssystem und das hemmungssystem umfassendes messgerät Download PDF

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WO2020015889A1
WO2020015889A1 PCT/EP2019/062205 EP2019062205W WO2020015889A1 WO 2020015889 A1 WO2020015889 A1 WO 2020015889A1 EP 2019062205 W EP2019062205 W EP 2019062205W WO 2020015889 A1 WO2020015889 A1 WO 2020015889A1
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escapement
wheel
pulse
tooth
measuring device
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Karl Bernhard Lederer
Georg Von Tardy-Tuch
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Creaditive Ag
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    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/26—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of the impulses

Definitions

  • the present invention relates to an inhibition system which, for example, in a measuring device, such as a watch that can be used.
  • the escapement system comprises a drive axle and at least one inhibition wheel, which has at least one pulse tooth.
  • the at least one pulse tooth is connected to the drive axis via at least one spring element and has an initial position in which it is fixed in such a way that the spring element has a pretensioning moment.
  • the present invention is based on a different task. So it was the object of the present invention to provide an inhibition system with constant pulse energy and high efficiency.
  • an escapement system which comprises a drive axle and at least one escapement wheel, the at least one escapement wheel having at least one impulse tooth.
  • the at least one pulse tooth is connected to the drive axle via at least one spring element and has an initial position (or preferably takes an initial position) in which it is fixed in such a way that the spring element has a pretensioning torque.
  • the impulse tooth or impulse teeth of the escapement wheel each have at least two positions that they can assume.
  • One of these positions is the starting position in which the pulse tooth has a low energy level and in which the pulse tooth is located as long as it is not raised to its high energy level, is held there or is in the phase of energy transmission.
  • Another position is, for example, the clamping position in which the pulse tooth has its high energy level and into which the impulse tooth is brought during the rotation of the escapement wheel (Da) before it returns to the starting position after its energy has been released.
  • the starting position can also be referred to as the position in which the impulse tooth or the spring element has the lowest tension during a cycle of the escapement wheel.
  • the clamping position can in turn also be referred to as the position in which the impulse tooth or the spring element has the highest tension in one cycle of the escapement wheel.
  • the voltage of the pulse tooth or the Fe derelements is thus basically lower in the starting position than in the clamping position.
  • the present invention is characterized in that the pulse tooth has a preload torque (> 0 Nm) while it is in the starting position.
  • the pulse tooth is already biased in its starting position with a moment.
  • the present invention differs significantly from the devices described in US 2717488 and CH 708 043.
  • Resilient impulse teeth are also proposed there. In US 2717488, however, these are used to reduce the inhibition noise.
  • a pre-tensioning of the resilient pulse teeth in the starting position is not disclosed in US 2717488.
  • the CH 708 043 takes up a similar technical solution, but intends to represent a force-constant escapement, the impulse teeth in their starting position or rest position have no pre-tension and the escapement wheel has no separate idler teeth.
  • the escapement system has an energy storage integrated in the escapement wheel, which can pass the impulse directly or indirectly (e.g. via an anchor) to an unrest.
  • This energy storage is integrated in each individual pulse tooth or in each group of impulse teeth of the inhibition wheel.
  • the inertia of the impulsive elements is a major challenge. It largely determines the size the escapement wheels and the frequency of restlessness. With vibrations with 2.5 Hz upwards typically more than 60% (mostly more than 70%) of the energy is used for the acceleration of the impulsive elements.
  • the inertia of the pulse-generating element is minimized by the present invention, as a result of which less energy is used to accelerate the elements in the pulse-giving element. This can significantly increase the efficiency of the escapement system.
  • M L the preload torque in the Starting position or the low moment
  • M H the moment in the clamping position or the high moment
  • El the kinetic energy of the escapement parts moved during the impulse at the end of the impulse
  • M A indicates the torque of the escapement wheel.
  • Minimal inertia and the highest possible preload torque M L of the pulse tooth or the pulse teeth in the starting position thus make a significant contribution to the high efficiency of the escapement system according to the invention, whereas a maximum of 50% of the available energy can be used without prestressing in the starting position.
  • a preferred embodiment of the present invention is characterized in that the escapement system has at least one resting element, which has at least one clamping surface, which at one Rotation of the escapement wheel transfers the pulse tooth from the starting position to a clamping position.
  • the resting moment preferably has two clamping surfaces.
  • the impulse tooth can be pressed against the at least one clamping surface by rotating the inhibition wheel with a torque which is greater than the pretensioning moment of the at least one spring element in the starting position of the at least one impulse tooth, so that it is pressed out the starting position is moved into the clamping position and the preload torque of the at least one spring element increases.
  • the at least one resting element is preferably designed as an anchor, as a rest lever or as part of an unrest.
  • the at least one pulse tooth assumes an initial position in which it is fixed in such a way that the spring element has a prestressing moment.
  • the at least one pulse tooth has an initial position in which it is fixed in such a way that the spring element has a pretensioning torque and assumes this initial position.
  • the pulse tooth it is still possible for the pulse tooth to move from the starting position to another position, e.g. the clamping position is moved.
  • the at least one impulse tooth or the impulse teeth has a (pre-stressing) moment> 0 in every position that it can assume or can assume.
  • the escapement wheel has a plurality of pulse teeth. It is preferred that each of the pulse teeth is connected to the drive axle via a spring element. Alternatively, it is also possible for one, several or all of the pulse teeth to be connected to the drive axle via one or more spring elements. It is further preferred that each of the pulse teeth is formed in one piece with the respective spring element via which it is connected to the drive axle.
  • the at least one escapement wheel has at least one stop which fixes the pulse tooth in its starting position. For example, the at least one impulse tooth can be pressed against the stop so as to be fixed in its pretensioned starting position.
  • the at least one escapement wheel has as many impacts as impulse teeth.
  • the stops are arranged on the rest wheel.
  • Another preferred embodiment of the inhibition system according to the invention is characterized in that the inhibition system has one or more resting teeth.
  • the resting teeth are preferably arranged on the escapement wheel, particularly preferably on the rest wheel.
  • At least one escapement wheel (or the at least one escapement wheel) is designed in two parts and comprises, as the first part, a pulse wheel, which has the at least one pulse tooth, and as the second part, a rest wheel, the pulse wheel and the Resting wheel are fixed against each other in a fixed position, and preferably the running of the drive train on the rest wheel is controllable.
  • the escapement system comprises several escapement wheels, all escapement wheels or only a part of the escapement wheels can, for example, be made in two parts.
  • At least one escapement wheel (or the at least one escapement wheel) is made in one piece and in two planes, one of the two planes having the at least one impulse tooth, and wherein preferably the running of the drive train on the idle wheel can be controlled or ge is controlled. If the escapement system comprises several escapement wheels, all escapement wheels or only a part of the escapement wheels can, for example, be made in one piece and in two planes.
  • the inhibition system according to the invention has an efficiency of more than 30%, preferably more than 35%. has.
  • the present invention also relates to a measuring device which comprises the inhibition system according to the invention.
  • the measuring device comprises a gear regulator.
  • the measuring device according to the invention is preferably a time measuring device, in particular a clock.
  • the impulse is transmitted from the escapement wheel to the restlessness via an intermediate element.
  • An element which has an impulse surface and a clamping surface and a rest surface
  • Two elements are used, one has the impulse surface and the clamping surface, the other the resting surface.
  • the impulse is transmitted directly from the escapement wheel to the restlessness, which thus has the impulse area.
  • the impulse is transmitted directly from the escapement wheel to the restlessness, which thus has the impulse area.
  • the clamping surface and resting surface are also components of the restlessness b.)
  • the clamping surface and resting surface lie on a separate element, which is permanently in contact with the unrest
  • Tension surface is part of the unrest, the rest surface is on a separate element that is permanently in contact with the unrest
  • the escapement system comprises a drive axle 11 and an escapement wheel, which has a plurality of pulse teeth 1, 8, the pulse teeth 1, 8 being connected to the drive axle 11 via spring elements.
  • each of the pulse teeth 1, 8 is connected to the drive shaft 11 via a spring element.
  • the pulse teeth have a starting position that they can assume, as can be seen on the pulse tooth 8, for example. In this initial position, the pulse tooth is fixed in such a way that the spring element, via which the rest tooth is connected to the drive axis, has a preload torque.
  • the pulse teeth can also assume a clamping position, as can be seen, for example, on the pulse tooth 1.
  • the escapement wheel shown in Fig. 1 is made in two parts. It comprises as a first part a pulse wheel, which has pulse teeth 1, 8, and as a second part, a rest wheel, which has rest teeth 3, 9.
  • a pulse wheel which has pulse teeth 1, 8
  • a rest wheel which has rest teeth 3, 9.
  • both parts are shown before assembling the escapement wheel.
  • the spring elements connected to the pulse teeth are in a relaxed state.
  • Fig. 2b (as in Fig. 1), the two parts are shown after assembly and twisting of the scars to each other.
  • the impulse wheel and the rest wheel are fixed against each other in a fixed position. To- the impulse teeth are pressed against stops 12, 13 located on the rest wheel, so that the impulse teeth are fixed in the starting position in which they have a pretensioning moment.
  • the escapement wheel shown in FIG. 1 has a rest element 5, which is designed as an anchor.
  • the rest element 5 has two clamping surfaces 2, 7 which, when the escapement wheel rotates, transfer the pulse teeth 1, 8 from the starting position into the clamping position.
  • the respective pulse tooth 1 by rotating the escapement wheel with a torque which is greater than the biasing torque of the spring element in the starting position of the pulse tooth 1, pressed against the clamping surface 2 so that it is moved from the starting position into the clamping position and the biasing moment of the spring element increases, as is shown in FIG. 1 using the example of the pulse tooth 1.
  • the pulse tooth 1 is tensioned by the clamping surface 2 on the outgoing anchor side to a higher moment M H.
  • the drive axle 11 of the escapement wheel is locked by the contact between the resting tooth 3 and the resting surface 4. This supports the difference between the drive torque M A and the preload torque M H.
  • the impulse tooth 1 is first released as soon as it no longer rests on the clamping surface 2. After the impulse tooth 1 has been released, it hits the lifting surface 6 and drives the armature 5, as is shown in FIGS. 4a and 4b.
  • the pulse tooth 1 relaxes from its high bias level M H to its low level M L.
  • the clamping surface 7 has been moved in front of the pulse tooth 8 by the armature movement.
  • the rest area 4 now releases the escapement wheel for re-tensioning by releasing the rest tooth 3.
  • the drive axis 11 moves until the resting tooth 9 meets the resting surface 10, as is shown in FIGS. 5a and 5b.
  • the pulse tooth 8 is now biased by the clamping surface 7 on the input side te anchor side from the moment level M L to M H.
  • the pulse tooth 8 is released as soon as it no longer rests on the clamping surface 7. After the impulse tooth 8 has been released, it meets the lifting surface on the input side of the armature and drives the armature 5, as is shown in FIGS. 6a and 6b.
  • the pulse tooth 8 relaxes from its high pre-tensioning level M H to its low level M L.
  • the resting surface 10 now releases the resting tooth 9 of the rest wheel, which triggers the pretensioning of the next pulse tooth.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hemmungssystem, welches beispielsweise in einem Messgerät, wie z.B. einer Uhr, verwendet werden kann. Das Hemmungssystem umfasst eine Antriebsachse und mindestens ein Hemmungsrad, welches mindestens einen Impulszahn aufweist. Der mindestens eine Impulszahn ist mit der Antriebsachse über mindestens ein Federelement verbunden und besitzt eine Ausgangsposition, in der er so fixiert ist, dass das Federelement ein Vorspannmoment aufweist.

Description

Hemmungssystem und das Hemmungssystem umfassendes Messgerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hemmungssystem, welches beispiels weise in einem Messgerät, wie z.B. einer Uhr, verwendet werden kann. Das Hemmungssystem umfasst eine Antriebsachse und mindestens ein Hem mungsrad, welches mindestens einen Impulszahn aufweist. Der mindestens eine Impulszahn ist mit der Antriebsachse über mindestens ein Federelement verbunden und besitzt eine Ausgangsposition, in der er so fixiert ist, dass das Federelement ein Vorspannmoment aufweist.
Es ist bekannt, dass Gangregler in Ablaufgetrieben und Uhren diversen Kraft schwankungen unterliegen, die ihre Ursachen unter anderem in der Qualität der Antriebsfeder, des Ablaufgetriebes oder der Schmiermittel haben. Diese Kraftschwankungen beeinflussen ursächlich den Isochronismus des Gangreg- lers und damit die Qualität einer Uhr. Deshalb ist man bemüht den sich wäh rend des Impulses bewegenden Antriebsstrang möglichst kurz zu halten um die Anzahl der Störquellen zu minimieren. Zur Lösung dieser Problematik ist aus der CH 708 043 bekannt, die Zähne des Hemmungsrades auf federnde Elemente zu setzen, die durch die Kraft, die durch den Kraftstrang an das Hemmungsrad übertragen wird, auf ein Energieniveau angehoben werden.
Die so gespeicherte Energie wird während der Impulsübertragung teilweise an die Hebeflächen des Ankers abgegeben. Zu dieser Energie kommt aber stets auch die durch die Rotation des Hemmungsrades übertragene Energie hinzu, die bekanntermassen starken Schwankungen unterliegt, so dass die in der CH 708 043 beschriebene Vorrichtung die Schwankungen zwar etwas ab schwächt, aber nicht beseitigen kann, wie im dort zitierten Text auch richtig dargelegt wird. Eine durchaus vergleichbare Vorrichtung zeigt die US 2717488, bei der jedoch die Geräuschminimierung einer Hemmung im Fokus steht.
Der vorliegenden Erfindung liegt jedoch eine andere Aufgabenstellung zu Grunde. So war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Hemmungssys tem mit konstanter Impulsenergie und hohem Wirkungsgrad anzugeben.
Diese Aufgabe wird bezüglich eines Hemmungssystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und bezüglich eines Messgeräts mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Die jeweilig abhängigen Patentansprüche stel len dabei vorteilhafte Weiterbildungen dar.
Erfindungsgemäß wird somit ein Hemmungssystem angegeben, welches eine Antriebsachse und mindestens ein Hemmungsrad umfasst, wobei das mindes tens eine Hemmungsrad mindestens einen Impulszahn aufweist. Der mindes tens eine Impulszahn ist mit der Antriebsachse über mindestens ein Feder element verbunden und besitzt eine Ausgangsposition (oder nimmt vorzugs weise eine Ausgangsposition ein), in der er so fixiert ist, dass das Federele ment ein Vorspannmoment aufweist.
Der Impulszahn bzw. die Impulszähne des Hemmungsrads besitzen jeweils mindestens zwei Positionen, die sie einnehmen können. Eine dieser Positio nen ist die Ausgangsposition, in welcher der Impulszahn ein niedriges Ener gieniveau aufweist und in welcher sich der Impulszahn befindet, solange er nicht auf sein hohes Energieniveau gehoben wird, dort gehalten wird oder er sich in der Phase der Energieübertragung befindet. Eine weitere Position ist z.B. die Spannposition, in welcher der Impulszahn sein hohes Energieniveau aufweist und in welche der Impulszahn während der Drehung des Hemmungs- rads (Da) gebracht wird, ehe er nach seiner Energieabgabe wieder in die Aus gangsposition zurückkehrt. Die Ausgangsposition kann hierbei auch als die Position bezeichnet werden, in der der Impulszahn bzw. das Federelement bei einem Zyklus des Hemmungsrads die geringste Spannung aufweist. Die Spannposition kann wiederum auch als die Position bezeichnet werden, in der der Impulszahn bzw. das Federelement bei einem Zyklus des Hemmungsrads die höchste Spannung aufweist. Die Spannung des Impulszahns bzw. des Fe derelements ist somit grundsätzlich in der Ausgangsposition niedriger als in der Spannposition.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Impulszahn, während er sich in der Ausgangsposition befindet, ein Vorspannmoment (> 0 Nm) aufweist. Mit anderen Worten ist der Impulszahn in seiner Aus gangsposition bereits mit einem Moment vorgespannt.
Hierin unterscheidet sich die vorliegende Erfindung maßgeblich von den in der US 2717488 und der CH 708 043 beschriebenen Vorrichtungen. Dort werden ebenfalls federnde Impulszähne vorgeschlagen. In der US 2717488 werden diese jedoch zur Verminderung der Hemmungsgeräusche eingesetzt. Eine Vorspannung der federnden Impulszähne in der Ausgangsposition offenbart die US 2717488 nicht. Die CH 708 043 greift eine ähnliche technische Lösung auf, beabsichtigt jedoch eine Force-Constant Hemmung darzustellen, wobei die Impulszähne in ihrer Ausgangsposition bzw. Ruhelage keine Vorspannung aufweisen und das Hemmungsrad über keine gesonderten Ruhezähne verfügt.
Dadurch, dass bei der vorliegenden Erfindung der mindestens eine Impuls zahn in seiner Ausgangsposition ein Vorspannmoment aufweist, weist das erfindungsgemäße Hemmungssystem einen im Hemmungsrad integrierten Energiespeicher auf, der den Impuls direkt oder indirekt (z.B. über einen An ker) an eine Unruhe weitergeben kann. Dieser Energiespeicher ist hierbei in jeden einzelnen Impulszahn oder in jede Gruppe aus Impulszähnen des Hem mungsrades integriert.
Bei der Hemmungsentwicklung stellt die Trägheit der impulsgebenden Ele mente eine große Herausforderung dar. Sie bestimmt maßgeblich die Größe der Hemmungsräder und die Frequenz der Unruhe. Bei Schwingungen mit 2,5 Hz aufwärts werden typischerweise mehr als 60 % (meist mehr als 70 %) der Energie für die Beschleunigung der impulsgebenden Elemente verbraucht. Durch die vorliegende Erfindung wird die Trägheit des impulsgebenden Ele mentes minimiert, wodurch weniger Energie für die Beschleunigung der im pulsgebenden Elemente verbraucht wird. Hierdurch kann die Effizienz des Hemmungssystems deutlich erhöht werden.
Der Wirkungsgrad des Hemmungssystems ergibt sich in grober Näherung aus der Formel: h = ( (M H + Ml)/2 - Ei /Da ) / MA mit Ma > Mh , wobei h der Wirkungsgrad, ML das Vorspannmoment in der Ausgangsposition bzw. das niedrige Moment, MH das Moment in der Spannposition bzw. das hohe Moment, El die kinetische Energie der während des Impulses bewegten Hemmungsteile zu Impulsende, Da den Drehwinkel des Hemmungsrades je Impuls und MA das Drehmoment des Hemmungsrads angibt. Für einen korrek ten Ablauf ist es erforderlich, dass die Antriebsachse des Hemmungsrades ein höheres Drehmoment MA abgibt, als zum Spannen des Impulszahns erforder lich ist. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene von 0 Nm verschiedene Vor spannmoment ML steigt die Effizienz der Hemmung maßgeblich, da mehr von der zum Spannen erforderlichen Energie (Da · MA) gespeichert werden kann.
Minimale Trägheit und ein möglichst hohes Vorspannmoment ML des Impuls zahns bzw. der Impulszähne in der Ausgangsposition tragen somit maßgeblich zur hohen Effizienz des erfindungsgemäßen Hemmungssystems bei, wohinge gen ohne ein Vorspannen in der Ausgangsposition maximal 50 % der verfüg baren Energie genutzt werden können.
Mit der vorliegenden Erfindung kann somit ein Hemmungssystem mit kon stanter Impulsenergie und hohem Wirkungsgrad erhalten werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Hemmungssystem mindestens ein ruhegebendes Ele ment aufweist, welches mindestens eine Spannfläche aufweist, die bei einer Drehung des Hemmungsrads den Impulszahn von der Ausgangsposition in eine Spannposition überführt. Vorzugsweise weist das ruhegebende Momen te zwei Spannflächen auf.
Besonders bevorzugt ist es, dass der Impulszahn durch Drehung des Hem mungsrades mit einem Drehmoment, welches größer als das Vorspannmo ment des mindestens einen Federelements in der Ausgangsposition des min destens einen Impulszahns ist, so gegen die mindestens eine Spannfläche gedrückt werden kann, dass er aus der Ausgangsposition heraus in die Spann position bewegt wird und sich dabei das Vorspannmoment des mindestens einen Federelements erhöht.
Vorzugsweise ist das mindestens eine ruhegebende Element als Anker, als Ruhehebel oder als Teil einer Unruhe ausgeführt.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass der mindestens eine Impulszahn eine Aus gangsposition einnimmt, in der er so fixiert ist, dass das Federelement ein Vorspannmoment aufweist. Dies bedeutet, dass der mindestens eine Impuls zahn eine Ausgangsposition besitzt, in der er so fixiert ist, dass das Federele ment ein Vorspannmoment aufweist, und diese Ausgangsposition einnimmt. Natürlich ist es hierbei immer noch möglich, dass der Impulszahn aus der Aus gangsposition in eine andere Position, z.B. die Spannposition, bewegt wird.
Es ist besonders bevorzugt, dass der mindestens eine Impulszahn bzw. die Impulszähne in jeder Position, die er einnehmen kann bzw. sie einnehmen können, ein (Vorspann-)Moment > 0 aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Hemmungs rad mehrere Impulszähne auf. Hierbei ist es bevorzugt, dass jeder der Impuls zähne jeweils über ein Federelement mit der Antriebsachse verbunden ist. Alternativ ist es auch möglich, dass einer, mehrere oder alle der Impulszähne jeweils über ein oder mehrere Federelemente mit der Antriebsachse verbun den sind. Ferner ist es bevorzugt, dass jeder der Impulszähne mit dem jeweili gen Federelement, über das er mit der Antriebsachse verbunden ist, einstückig ausgebildet ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hemmungssystems weist das mindestens eine Hemmungsrad mindestens einen Anschlag auf, der den Impulszahn in seiner Ausgangsposition fixiert. Beispielsweise kann der mindestens eine Impulszahn gegen den Anschlag ge drückt sein, um so in seiner vorgespannten Ausgangsposition fixiert zu sein. Vorzugsweise weist das mindestens eine Hemmungsrad genauso viele An schläge wie Impulszähne auf. Zudem ist es bevorzugt, dass die Anschläge auf dem Ruherad angeordnet sind.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hem mungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hemmungssystem einen oder mehrere Ruhezähne aufweist. Die Ruhezähne sind vorzugsweise auf dem Hemmungsrad, besonders bevorzugt auf dem Ruherad, angeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hemmungssystems ist mindestens ein Hemmungsrad (bzw. das mindestens eine Hemmungsrad) zweiteilig ausgeführt und umfasst als ersten Teil ein Im pulsrad, welches den mindestens einen Impulszahn aufweist, und als zweiten Teil ein Ruherad, wobei das Impulsrad und das Ruherad in einer festen Positi on gegeneinander fixiert sind, und wobei vorzugsweise das Ablaufen des Triebstrangs am Ruherad steuerbar ist bzw. gesteuert wird. Umfasst das Hemmungssystem mehrere Hemmungsräder, können beispielsweise alle Hemmungsräder oder nur ein Teil der Hemmungsräder zweiteilig ausgeführt sein.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hemmungssystems ist mindestens ein Hemmungsrad (bzw. das mindestens eine Hemmungsrad) einteilig und in zwei Ebenen ausgeführt, wobei eine der beiden Ebenen den mindestens einen Impulszahn aufweist, und wobei vor zugsweise das Ablaufen des Triebstrangs am Ruherad steuerbar ist bzw. ge steuert wird. Umfasst das Hemmungssystem mehrere Hemmungsräder, kön nen beispielsweise alle Hemmungsräder oder nur ein Teil der Hemmungsrä der einteilig und in zwei Ebenen ausgeführt sein.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Hemmungssystem einen Wirkungsgrad von mehr als 30 %, bevorzugt von mehr als 35 %, auf- weist.
Zudem betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Messgerät, welches das erfindungsgemäße Hemmungssystem umfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messgeräts umfasst das Messgerät einen Gangregler.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Messgerät ein Zeitmessgerät, insbe sondere eine Uhr.
Dieses Prinzip kann auf die verschiedensten Hemmungstypen angewendet werden:
Ankerhemmungen:
Der Impuls wird via Zwischenelement vom Hemmungsrad auf die Unruhe übertragen.
a.) Es kommt ein Element zum Einsatz, welches Impulsfläche und Spann fläche und ruhegebende Fläche aufweist
b.) Es kommen zwei Elemente zum Einsatz, eines weist die Impulsfläche und Spannfläche auf, ein weiteres die ruhegebende Fläche.
Chronometerhemmungen:
Der Impuls wird direkt vom Hemmungsrad auf die Unruhe übertragen, welche somit die Impulsfläche aufweist.
a.) Es gibt einen Ruhehebel, der Spannfläche und Ruhefläche aufweist und temporär mit der Unruhe in kontakt steht
b.) Es gibt einen Spannhebel, der die Spannfläche aufweist und temporär mit der Unruhe im Kontakt steht, außerdem gibt es einen Ruhehebel, der durch die Unruhe oder den Impulszahn betätigt wird.
Duplexhemmungen:
Der Impuls wird direkt vom Hemmungsrad auf die Unruhe übertragen, welche somit die Impulsfläche aufweist.
a.) Spannfläche und Ruhefläche sind ebenfalls Bestandteile der Unruhe b.) Spannfläche und Ruhefläche liegen auf einem separatem Element, welches permanent mit der Unruhe in Kontakt steht
c.) Spannfläche ist Bestandteil der Unruhe, die Ruhefläche lieg auf einem separatem Element, welches permanent mit der Unruhe in Kontakt steht
Anhand der nachfolgenden Beispiele und Figuren soll die vorliegende Erfin dung näher erläutert werden, ohne diese auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen und Parameter zu beschränken.
Im Folgenden wird die Funktion des erfindungsgemäßen Hemmungssystems anhand der Figuren beispielhaft in einer der„Schweizer Ankerhemmung" ähn lichen„Konstant-Energie Hemmung" erörtert.
In Fig. 1 ist zunächst eine spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hemmungssystems gezeigt. Das Hemmungssystem umfasst hierbei eine An triebsachse 11 und ein Hemmungsrad, welches mehrere Impulszähne 1, 8 aufweist, wobei die Impulszähne 1, 8 mit der Antriebsachse 11 über Feder elemente verbunden sind. Hierbei ist jeder der Impulszähne 1, 8 jeweils über ein Federelement mit der Antriebsachse 11 verbunden. Alternativ ist jedoch auch möglich, dass einer, mehrere oder alle der Impulszähne über ein oder mehrere Federelemente mit der Antriebsachse verbunden sind. Wie in Fig. la gezeigt, besitzen die Impulszähne eine Ausgangsposition, die sie einnehmen können, wie beispielhaft am Impulszahn 8 zu sehen ist. In dieser Ausgangspo sition ist der Impulszahn so fixiert, dass das Federelement, über welches der Ruhezahn mit der Antriebsachse verbunden ist, ein Vorspannmoment auf weist. Die Impulszähne können jedoch auch eine Spannposition einnehmen, wie beispielhaft am Impulszahn 1 zu sehen ist.
Das in Fig. 1 gezeigte Hemmungsrad ist zweiteilig ausgeführt ist. Es umfasst als ersten Teil ein Impulsrad, welches die Impulszähne 1, 8 aufweist, und als zwei ten Teil ein Ruherad, welches Ruhezähne 3, 9 aufweist. In Fig. 2a sind beide Teile vor dem Zusammenbau des Hemmungsrads gezeigt. Hier sind die mit den Impulszähnen verbundenen Federelemente in einem entspannten Zu stand. In Fig. 2b (wie auch in Fig. 1) sind die beiden Teile nach dem Zusam menbau und einem Verdrehen der Narben zueinander gezeigt. Das Impulsrad und das Ruherad sind hier in einer festen Position gegeneinander fixiert. Zu- dem werden die Impulszähne gegen auf dem Ruherad befindliche Anschläge 12, 13 gedrückt, so dass die Impulszähne in der Ausgangsposition fixiert sind, in welcher sie ein Vorspannmoment aufweisen.
Zudem weist das in Fig. 1 gezeigte Hemmungsrad ein ruhegebendes Element 5 auf, wobei dieses als Anker ausgeführt ist. Das ruhegebende Element 5 weist zwei Spannflächen 2, 7 auf, die bei einer Drehung des Hemmungsrads die Im pulszähne 1, 8 von der Ausgangsposition in die Spannposition überführen. Hierbei wird der jeweilige Impulszahn 1 durch Drehung des Hemmungsrades mit einem Drehmoment, welches größer als das Vorspannmoment des Feder elements in der Ausgangsposition des Impulszahns 1 ist, so gegen die Spann fläche 2 gedrückt, dass er aus der Ausgangsposition heraus in die Spannpositi on bewegt wird und sich dabei das Vorspannmoment des Federelements er höht, sowie dies in Fig. 1 am Beispiel des Impulszahns 1 gezeigt ist.
Die Fig. 3a bis 6a sowie 3b bis 6b zeigen nun die Funktion des Hemmungssys tems während der Drehung des Hemmungsrads durch die Antriebsachse. Die Figuren a und b der gleichen Nummer zeigen dabei das Hemmungssystem jeweils zum gleichen Zeitpunkt aus unterschiedlichen Perspektiven, einmal von vorne und einmal von hinten.
In den Fig. 3a und 3b ist der Impulszahn 1 durch die Spannfläche 2 an der aus gehenden Ankerseite auf ein höheres Moment MH gespannt. Gleichzeitig wird die Antriebsachse 11 des Hemmungsrades durch den Kontakt zwischen dem Ruhezahn 3 und der Ruhefläche 4 arretiert. Hierüber wird die Differenz zwi schen dem Antriebsmoment MA und dem Vorspannmoment MH abgestützt.
Bewegt nun die Unruhe den Anker 5, kommt es zunächst zu der Freigabe des Impulszahns 1, sobald dieser nicht mehr auf der Spannfläche 2 ruht. Nach Freigabe des Impulszahns 1 trifft dieser auf die Hubfläche 6 und treibt den Anker 5 an, wie dies in den Figuren 4a und 4b gezeigt wird. Hierbei entspannt sich der Impulszahn 1 von seinem hohen Vorspannniveau MH auf sein niedri ges Niveau ML. Gegen Ende oder nach der Energieabgabe ist die Spannfläche 7 durch die Ankerbewegung vor den Impulszahn 8 bewegt worden. Die Ruhe fläche 4 gibt nun das Hemmungsrad für das Nachspannen frei, indem sie den Ruhezahn 3 frei gibt. Es kommt nun - während die Unruhe ihren Ergänzungsbogen vollzieht - zu einer Bewegung der Antriebsachse 11, bis der Ruhezahn 9 auf die Ruhefläche 10 trifft, wie dies in den Figuren 5a und 5b gezeigt wird. Während dieses Vor gangs wird nun der Impulszahn 8 durch die Spannfläche 7 an der Eingangssei te Ankerseite vom Momentenniveau ML auf MH vorgespannt.
Bewegt nun wiederum die Unruhe den Anker 5, kommt es zur Freigabe des Impulszahns 8, sobald dieser nicht mehr auf der Spannfläche 7 ruht. Nach Freigabe des Impulszahns 8 trifft dieser auf die Hubfläche an der Eingangssei te des Ankers und treibt den Anker 5 an, wie dies in den Figuren 6a und 6b gezeigt wird. Hierbei entspannt sich der Impulszahn 8 von seinem hohen Vor spannniveau MH auf sein niedriges Niveau ML. Die Ruhefläche 10 gibt nun den Ruhezahn 9 des Ruherades frei, was das Vorspannen des nächsten Impuls zahns auslöst.
Ab hier wiederholen sich die Abläufe sobald die Unruhe einen weiteren Durchlauf der Ruhelage vollzieht.
Für einen korrekten Ablauf ist es erforderlich, dass die Antriebsachse 11 des Hemmungsrades ein höheres Drehmoment MA abgibt, als zum Vorspannen des Impulszahns 1, 8 erforderlich ist. Durch ein von 0 Nm verschiedenes nied riges Vorspannmoment ML steigt die Effizienz der Hemmung maßgeblich, da mehr von der zum Spannen erforderlichen Energie (Da · MA) gespeichert wer den kann. Dies wird auch durch Fig. 7 veranschaulicht, welche das Energiedia gramm der Hemmung zeigt. Dort wird gezeigt, dass aufgrund des hohen Vor spannniveaus ML der Impulszähne in der Ausgangsposition die Menge an übertragener Energie 14 im Vergleich zur Menge an verlorener Energie 15 sehr hoch ist. Aus dem Diagramm ist somit ohne Weiteres ersichtlich, dass ein möglichst hohes Vorspannmoment ML der Impulszähne in der Ausgangsposi tion maßgeblich zur Effizienz des erfindungsgemäßen Hemmungssystems bei trägt. Ohne Vorspannung in der Ausgangsposition könnten hingegen maximal 50% der verfügbaren Energie genutzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Hemmungssystem, umfassend eine Antriebsachse (11) und mindes tens ein Hemmungsrad, welches mindestens einen Impulszahn (1, 8) aufweist, wobei der mindestens eine Impulszahn (1, 8) mit der An triebsachse (11) über mindestens ein Federelement verbunden ist und eine Ausgangsposition besitzt, in der er so fixiert ist, dass das Feder element ein Vorspannmoment aufweist.
2. Hemmungssystem gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Hemmungssystem mindestens ein ruhege bendes Element (5) aufweist, welches mindestens eine Spannfläche (2, 7) aufweist, die bei einer Drehung des Hemmungsrads den Impulszahn (1, 8) von der Ausgangsposition in eine Spannposition überführt.
3. Hemmungssystem gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulszahn (1, 8) durch Drehung des Hem mungsrades mit einem Drehmoment, welches größer als das Vor spannmoment des mindestens einen Federelements in der Ausgangs position des mindestens einen Impulszahns ist, so gegen die mindes tens eine Spannfläche (2, 7) gedrückt werden kann, dass er aus der Ausgangsposition heraus in die Spannposition bewegt wird und sich dabei das Vorspannmoment des mindestens einen Federelements er höht.
4. Hemmungssystem gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine ruhegebende Element (5) als Anker, als Ru hehebel oder als Teil einer Unruhe ausgeführt ist.
5. Hemmungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Impulszahn (1, 8) eine Ausgangsposition einnimmt, in der er so fixiert ist, dass das Federele ment ein Vorspannmoment aufweist.
6. Hemmungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hemmungsrad mindestens einen Anschlag (12, 13) aufweist, der den Impulszahn (1, 8) in seiner Ausgangsposition fixiert.
7. Hemmungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das Hemmungssystem einen oder mehre re Ruhezähne (3, 9) aufweist.
8. Hemmungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hemmungsrad zweiteilig ausgeführt ist, und als ersten Teil ein Impulsrad, welches den mindes tens einen Impulszahn (1, 8) aufweist, und als zweiten Teil ein Ruherad umfasst, wobei das Impulsrad und das Ruherad in einer festen Position gegeneinander fixiert sind, und wobei vorzugsweise das Ablaufen des Triebstrangs am Ruherad steuerbar ist.
9. Hemmungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens ein Hemmungsrad einteilig und in zwei Ebenen ausgeführt ist, wobei eine der beiden Ebenen den mindestens einen Impulszahn (1, 8) aufweist, und wobei vorzugsweise das Ablau fen des Triebstrangs am Ruherad steuerbar ist.
10. Hemmungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das Hemmungssystem einen Wirkungs grad von mehr als 30 %, bevorzugt von mehr als 35 %, aufweist.
11. Messgerät umfassend ein Hemmungssystem gemäß einem der vorher gehenden Ansprüche.
12. Messgerät gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät einen Gangregler umfasst.
13. Messgerät gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät ein Zeitmessgerät, insbesondere eine Uhr, ist.
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