CH371742A

CH371742A - Vorrichtung zum annähernd Konstanthalten des Antriebsmomentes in Zeitmesswerken, insbesondere in elektrischen Uhren, mit periodisch aufziehbarem Federantrieb

Info

Publication number: CH371742A
Application number: CH464360A
Authority: CH
Inventors: Siefert Roland
Original assignee: Kienzle Uhrenfabriken Ag
Priority date: 1960-03-18
Filing date: 1960-04-25
Publication date: 1963-05-15
Also published as: DE1151765B; CH464360A4

Description

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Vorrichtung zum annähernd Konstanthalten des Antriebsmomentes in Zeitmesswerken, insbesondere in elektrischen Uhren, mit periodisch aufziehbarem Federantrieb Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum annähernd Konstanthalten des Antriebsmomentes in Zeitmesswerken, insbesondere in elektrischen Uhren, mit periodisch elektromagnetischaufziehbarem Federantrieb, der eine vorgespannte Schraubenfeder als Triebfeder aufweist und bei dem diese Schraubenfeder, so.

an einem Kraftübertra- gungsglied des Zeitmesswerkes angreift, dass die Verringerung der Federkraft während der Ablaufperiode durch Vergrösserung des wirksamen Hebelarmes, mit der die Schraubenfeder auf das Übertragungsglied einwirkt, mindestens teilweise ausgeglichen wird.

Bei den bekannten derartigen Aufzugsvorrichtungen ist keine ausreichende Konstanz des Moments gegeben. Meist wird die Vorspannung der Antriebsfeder sehr gross gegenüber der durch die Verlängerung der Feder sich ergebenden Kraft gemacht.

Dadurch ist der Momentenabfall nicht sehr gross, jedoch ist jedesmal zwischen Ende und Anfang einer Schaltperiode der Momentensprung von wesentlicher Wirksamkeit auf das Schwingsystem bei Uhren, aus- serdem muss man infolge der grossen Vorspannung der Feder das elektromagnetische Aufzugssystem sehr kräftig ausbilden. Eine andere oft beschriebene Möglichkeit ist ein mit dem Drehwinkel der Antriebswelle sich verändernder Hebelarm, d. h. der Ansteckpunkt der Schraubenfeder ändert sich radial mit dem Drehwinkel.

Damit verbunden ist jedoch ein hoher technischer Aufwand. Eine dritte Möglichkeit besteht in dem Ablauf der Schraubenfeder über eine Kurven- scheibe. Die Herstellung und Montage einer solchen Kurvenscheibe ist aber sehr teuer.

Die Beseitigung der vorgenannten Mängel ist durch die vorliegende Erfindung dadurch erreicht, dass mit dem als Ab@triebsrad ausgebildeten über- tragungsglied ein kreisförmiger Exzenter mit dem Radius R1 und einer Exzentrizität e zur Drehachse des Abtriebsrades drehfest verbunden ist und die Schraubenfeder so mit einem Teil ihrer Länge auf dem Exzenterumfang aufliegt, dass der wirksame Hebelarm R, mit dem die Schraubenfeder bestrebt in das Abtriebsrad zu drehen,

sich mit dem Drehungswinkel cp nach der Formel R=Ri+e.coscp und die Kraft P der Schraubenfeder, die eine Vorspannungskraft Po und eine Federkonstante c aufweist, nach der Formel
EMI1.65
ändert, wobei die Vorspannungskraft Po, die Exzentrizität e, der Radius R1 des Exzenters und des durch die Aufzugsperiode, gegebenen maximalen Drehungswinkel cp.a, so, gewählt sind,

dass über den ganzen Drehbereich des Abtriebsrades (cp = 0 bis cpm"X) das am Abtriebsrad wirksame Drehmoment (M = P.R.) annähernd konstant ist.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfidungsgegenstan- des und Betriebskurven zu demselben sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 die Aufzugsvorrichtung schematisch dargestellt ; Fig. 2 dein Verlauf der Länge des wirksamen Hebelarmes R über den Drehungswinkel cp des Abtriebrades ;

Fig. 3 den Verlauf der Grösse der Federkraft P in Abhängigkeit des Drehungswinkels (p, und Fig. 4 den Verlauf des am Abtriebsrad wirksamen Drehmomentes M in bezug auf den Drehungswinkel (p.

In Fig. 1 ist eine periodisch betätigbare, elektro- magnetische Aufzugsvorrichtung einer elektrischen Uhr schematisch dargestellt.

Diese besitzt ein mit dem Uhrwerk in Triebverbindung stehendes Abtriebsrad 1, das auf einer Welle 8 drehbar gelagert ist. Mit diesem Abtriebsrad 1 ist ein kreisförmiger Exzenter 6 drehfest verbunden. Der Mittelpunkt 7 dieses Exzenters 6 ist um eine Exzentrizität e bezüglich der Drehachse 8 des Abtriebsrades 1 versetzt angeordnet. Eine Schraubenfeder 10 ist mit ihrem einen Ende an einem Stift 11 des Uhrwerk- gestelles ortsfest und mit ihrem anderen

Ende an einem Stift 9 des Antriebsrades so befestigt, dass sie mit einem Teil ihrer Länge auf dem Exzenter- umfang aufliegt. Am Abtriebsrad 1 ist ferner ein Stromschlusskontaktteil 2 vorgesehen, dem ein an einem Anker 3 eines Elektromagneten 5 vorgesehener Gegenkontaktteil 2a zugeordnet ist. Dieser Anker 3 ist an einem Gelenk 4 schwenkbar befestigt. Das Abtriebsrad 1 ist als Schwungmasse ausgebildet.

Bei Stromschluss durch die Kontaktteile 2 und 2a wird der Elektromagnet 5 kurzzeitig erregt und der Anker 3 angezogen, wodurch das als Schwung- masse ausgebildete Abtriebsrad 1 im G.egenuhrzei- gerdrehsinn schleudernd um einen Drehungswinkel (p gedreht und der Stromschluss wieder unterbrochen wird.

Die Schraubenfeder 10 wird dabei gespannt und gibt nun während einer gewissen Ablaufperiode ihre Kraft P an das Abtriebsrad 1 ab, wobei sich stetig mit der Zeit der Drehungswinkel (p verringert, bis sich die Kontaktteile 2 und 2a erneut berühren und ein neuer Aufzugsvorgang erfolgt.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die wirksame Länge des Hebelarmes R, mit der die Feder 10 auf das Abtriebsrad 1 einwirkt, von der Grösse des Drehungswinkels -cp abhängig und es besteht die Be- ziehung R2-2R.e.cos(P + e'=Ri worin R1 der Exzenterradius und e die Exzentrizität desselben in bezug auf die Drehachse des Abtriebs- rades ist.

Nach Umformung erhält man (R - e . cos (p)2 + e- . sin- cp = Ri Da (R - e. eos (p)2 > e@. sing (p, ist (R-e. cos (p)9 = Ri 1) R=Rl+e.coscp Die bezüglich des Drehungswinkels (F, veränderliche Federkraft P ergibt sich aus folgendem Der Federweg s verläuft nach der Formel
EMI2.97
Mit R und
EMI2.98
erhält man
EMI2.99
Der Wurzelausdruck wird nach der binomischen Reihe
EMI2.100
entwickelt, unter Vernachlässigung der Glieder höherer Ordnung,

da
EMI2.102
ist. Man erhält letztlich
EMI2.103
Die Federkraft P der Schraubenfeder ist P=Po+c.s worin P, die Vorspannungskraft und c die Federkonstante ist. Es ist also
EMI2.109
Aus den Formeln 1) und 2) geht hervor, dass durch geeignete Wahl der Vorspannung Po, des Radius R1 des Exzenters, der Exzentrizität e des Exzenters bezüglich der Drehachse des Abtriebsrades und des durch die Aufzugsperiode gegebenen maximalen Drehungswinkel cp,

n@@ über den ganzen Drehbereich des Arttriebrades ein annähernd konstantes Drehmoment erreicht wird.

In den Fig. 2 bis 4 ist der Kurvenverlauf aufgezeigt, jeweils von c) = 0 bis (p = 360 . Die Fig. 2 zeigt den Verlauf des Hebelarmes R. Es verläuft nach der Gleichung 1, die lautet : R = Rl+e . cos cp. Die Fig. 3 stellt den Verlauf der Federkraft nach der Gleichung 2 dar. Die Gleichung der Federkraft lautet: P = PO +c1 . cp+c., . sin w,. Die Konstanten cl und c., sind oben dargestellt. Dieses Moment M wirkt am Drehpunkt B.

Es ergibt sich durch Multiplikation des Hebelarmes R mit der Federkraft P. Wie ersichtlich, ist es mit der hier beschriebenen Vorrichtung möglich, über einen Schleuderweg von qp = 1800 ein annähernd konstantes Antriebsmoment zu erhalten. Die in Fig. 4 gezeigte Schaltperiode und der Momen- tenverlauf stellen einen Sonderfall dar. Das Ende der Schaltperiode braucht nicht bei cp = 0 zu liegen. Die Wahl des Anfang- und Endproduktes der Schaltperiode ist von der Wahl von Po, R1 und e abhängig.

Claims

PATENTANSPRUCH Vorrichtung zum annähernd Konstanthalten des Antriebsmomentes in Zeitmesswerken, insbesondere in elektrischen Uhren, mit periodisch elektromagne- tisch-aufziehbarem Federantrieb, der eine vorge- <Desc/Clms Page number 3> spannte Schraubenfeder als Triebfeder aufweist und bei dem diese Schraubenfeder so an einem Kraft- übertragungsglied des Zeitmesswerkes angreift, dass die Verringerung der Federkraft während der Ablaufperiode durch Vergrösserung des wirksamen Hebelarmes,

mit dem die Schraubenfeder auf das übertra- gungsghed einwirkt, mindestens teilweise ausgeglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem als Abtriebsrad (1) ausgebildeten übertragungsglied ein kreisförmiger Exzenter (6) mit dem Radius R1 und einer Exzentrizität e zur Drehachse (8) des Abtriebsrades (1) drehfest verbunden ist und die Schraubenfeder (10) so mit einem Teil ihrer Länge auf dem Exzenterumfang aufliegt, dass der wirksame Hebelarm R,

mit dem die Schraubenfeder (10) bestrebt ist, das Abtriebsrad (1) zu drehen, sich mit dem Drehungswinkel qp nach der Formel R=Rl+e.cos(p und die Kraft P der Schraubenfeder, die eine Vor- spannungskraft Po und eine Federkonstante c aufweist, nach der Formel EMI3.32 ändert, wobei die Vorspannungskraft Po, die Exzentrizität e, der Radius R1 des Exzenters und des durch die Aufzugsperiode gegebenen maximalen Drehungs- winkel q).,

"" so gewählt sind, dass über den ganzen Drehbereich des Abtriebsrades (cp = 0 bis cpm@,g) das am Abtriebsrad wirksame Drehmoment (M = P. R) annähernd konstant ist. Entgegengehaltene Schrift- und Bildwerke Deutsche Patentschrift Nr.135241 USA-Patentschrift Nr. 2783657