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WO2003001304A2 - Uhrwerk mit mehreren federhäusern - Google Patents

Uhrwerk mit mehreren federhäusern Download PDF

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Publication number
WO2003001304A2
WO2003001304A2 PCT/CH2002/000346 CH0200346W WO03001304A2 WO 2003001304 A2 WO2003001304 A2 WO 2003001304A2 CH 0200346 W CH0200346 W CH 0200346W WO 03001304 A2 WO03001304 A2 WO 03001304A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
clockwork
energy
barrels
spring
barrel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CH2002/000346
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2003001304A3 (de
Inventor
Elmar Mock
Elio Mariotto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Watch U License AG
Original Assignee
Watch U License AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Watch U License AG filed Critical Watch U License AG
Priority to AU2002313153A priority Critical patent/AU2002313153A1/en
Publication of WO2003001304A2 publication Critical patent/WO2003001304A2/de
Publication of WO2003001304A3 publication Critical patent/WO2003001304A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B5/00—Automatic winding up
    • G04B5/02—Automatic winding up by self-winding caused by the movement of the watch
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B1/00—Driving mechanisms
    • G04B1/10—Driving mechanisms with mainspring
    • G04B1/12—Driving mechanisms with mainspring with several mainsprings
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B3/00—Normal winding of clockworks by hand or mechanically; Winding up several mainsprings or driving weights simultaneously
    • G04B3/008—Winding up several mainsprings or driving weights simultaneously

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical clockwork, in particular for wristwatches, according to the preamble of the independent claim.
  • CH 599 580 shows a mechanical clockwork with two barrels. These barrels are arranged in series and have different dimensions. This arrangement tries to increase the accuracy. However, a reduction in autonomy is accepted.
  • a basic idea of the invention disclosed here consists in energy management, in particular in the arrangement and operative connection of individual energy areas, respectively. To save.
  • An adaptable, modular structure and defined interfaces ensure that the previously limited limits are broken.
  • Modular structures on the side of energy consumers are known. These are usually coupled to existing active connections via interfaces and adversely affect them, since they usually change the associated energy flows in a time-dependent manner, for example by activating additional active connections.
  • the oscillating mass is usually also reduced in order to compensate for the increased volume requirement of the energy store as a result of an enlargement or to generally reduce the energy consumption of the oscillating mass.
  • the energy stores are typically dimensioned very critically. As a result, the energy output is heavily dependent on the amount of energy available in the storage. Typically, for example, this problem is attempted by pretensioning the spring to encounter. The result of corresponding efforts is a reduced overall quality in comparison.
  • energy stores are designed in such a way that a disadvantageous increase in the forces and a slowdown in the movement of the energy store are specifically avoided.
  • Energy storage devices according to the invention are distinguished in that they have a much flatter characteristic curve compared to the typical storage curve characteristics known from the prior art.
  • the energy stores according to the invention are dimensioned subcritically, i.e. they do not practically reach a saturation range during normal operation.
  • Energy stores according to the invention are generally composed of a plurality of barrels, which are preferably operatively connected to one another in series. These are usually arranged on a different clockwork level than the oscillating mass. Arrangements with two, three or more additional spring housings are particularly favorable. It is targeted that the last barrel, from which the energy is transferred to the clockwork, rotates at a rotational speed of several revolutions per day (approx. 4 to 10) in order, for example, to influence the toothing (toothing noise) minimize. In particular, particularly favorable profiles of the spring characteristics of an entire spring accumulator can be achieved. If required, the barrels of a coupled energy store are of different sizes compared to one another, such that they have an optimized output behavior and output speed overall.
  • the springs rolled up in the spring housings are designed in such a way that they have a spring characteristic that is as constant as possible. This is achieved in that, if necessary, they can have a variable material thickness on the one hand and on the one hand have a defined curvature adapted to the rolling behavior. With these measures, particularly constant spring characteristics can be achieved over the entire area of application.
  • the barrel barrels are deliberately oversized if necessary.
  • energy modules are preferably coupled in such a way that there are no negative effects on energy flows. these are compensated.
  • the relevant modules are arranged in such a way that they do not restrict each other. This is achieved in particular by the fact that energy consumers and energy stores do not necessarily occupy the same effective range.
  • One of the main ideas of the invention is to arrange energy storage in a different plane than an oscillating mass used for time measurement. This will include achieved in that energy storage as a module e.g. are designed to be connected via bridge elements. As a result, an increase in the energy storage does not affect the quality of the oscillating mass.
  • the energy store or at least part of it is preferably integrated in a module in such a way that it functions as a functional unit, e.g. can be coupled with an existing clockwork on the energy generation side.
  • a clockwork according to the invention can thus be constructed not only from one but from several energetic modules.
  • the problem with mechanical clockworks is often that there is an insufficient power reserve. As a rule, the accuracy of the clockwork suffers when the power reserve is increased, since it must be accepted that the oscillating mass must be reduced.
  • a power reserve that meets the requirements is available, which guarantees autonomy for several days or weeks. Since the invention provides a modular, layered structure, it is possible to provide a module as an energy store.
  • a corresponding module preferably has a plurality of spring accumulators, which are advantageously connected in series in an advantageous manner. In contrast to the prior art, such an arrangement achieves a particularly harmonic course of the spring characteristic. Errors are deliberately corrected.
  • a slip clutch is provided, as is known, for example, from the prior art. This slip clutch is advantageously arranged in the first spring accumulator that is furthest away from the oscillating mass.
  • slip clutches if they respond, generally have a negative effect on the accuracy of a clockwork, since vibrations are generated. These have an effect on the oscillating mass via spring accumulators and gearwheels and have a negative effect on this.
  • spring accumulators because the slip clutch rarely responds due to the overall very large spring accumulator and because the slip clutch is arranged very far from the oscillating mass and the interposed operative connection, in particular the spring accumulator, has a damping effect.
  • the spring accumulators are advantageously constructed in such a way that the same parts can be used repeatedly in order to avoid manufacturing costs.
  • FIG. 1 shows a clockwork in perspective view
  • FIG. 2 shows an energy store in a perspective view
  • FIG. 3 shows a first diagram
  • Figure 4 shows a second diagram.
  • FIG. 1 shows a simplified structure of a conventional clockwork 1.
  • An oscillating mass 2 (balance), a pendulum 3 and two barrels 4, 5 which serve here as energy stores, are operatively connected to one another and are essentially in the same clockwork plane 7 as the oscillating mass 2.
  • the operative connection between the two spring housings 4, 5 is illustrated by an arrow 15.
  • the barrels 4, 5 are supplied with energy by means of a pulling device 6, manually or by means of the pendulum 3, and are serially coupled here.
  • Energy from the elevator device 6 or from the pendulum 3 first reaches the barrel 4 and from there via the operative connection 15, which here consists of an interchangeable gear 8, to the barrel 5.
  • Another operative connection schematically illustrated by an arrow 16, transfers the energy to the oscillating mass 2.
  • operative connections 15, 16 are formed, for example, by gear wheels which are in engagement with one another.
  • the oscillating mass 2 is arranged approximately on the same level as the two barrels 4, 5, see above that when the barrels 4, 5 are enlarged, the surrounding parts and in particular the oscillating mass 2 must be reduced accordingly.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of an energy store 10 according to the invention.
  • the energy store 10 is coupled here as a preferably detachable (detachable) module 25 to the clockwork 1 from FIG. 1 and comes into operative connection with it via transmission elements 11, 12.
  • the transmission elements 11, 12 here consist of waves 13, 14 which transmit energy perpendicular to a direction z.
  • the clockwork 1 has means which are designed such that they are suitable for establishing an operative connection with the spring accumulator 10.
  • These are preferably interchangeable parts, such as the gear 8, which have a bridge function, in such a way that forces and movements can be specifically diverted to another level (for example interchangeable gears, axes, etc.).
  • the gear 8 is replaced here by two suitable shafts 13, 14 with coupled gears.
  • the spring accumulator 10 here consists of five spring housings 30, 31, 32, 33, 34 which are serially coupled to one another and essentially arranged on a further clockwork level 26.
  • the barrel barrels 30, 31, 32, 33, 34 are here arranged around a center and lie approximately on a circle.
  • the active connection 15 of the clockwork 1 (cf. FIG. 1) is not present in the arrangement shown here, but is replaced by active connections shown by the arrows 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24.
  • the active connections are realized here by gears. Energy via the elevator device 6, respectively.
  • the pendulum 3 reaches the barrel 4 via the operative connections 17 and 18 to the barrel 30 and from there via the operative connections 19, 20, 21 and 22 to the barrel 31, 32, 33 and 34 the energy via the active connections 23 and 24 to the barrel 5 and from there drives the oscillating mass 2 via the active connection 16.
  • the optimal number is determined by the requirements to be met.
  • Part of the space in the plane of the spring accumulator 10 can also be provided for other functions, such as an alarm clock or a repeater, if required.
  • Part of the energy storage device can be provided for this. Because of the preferred modular design, any combination is possible. Of course, further levels can be realized with additional energy stores.
  • FIG. 3 schematically shows characteristic curves 40, 44 of spring energy stores (energy stores) in a coordinate system in a coordinate system.
  • the abscissa 52 represents a measure of the state of charge of the energy store and the ordinate 53 represents the measure of the drive torque.
  • a curve 40 shows a course of a conventional spring store, as is used in common clockworks.
  • the curve 40 has three characteristic sections 46, 47, 48. Section 46 corresponds to a deep discharge, section 47 to a work area and section 48 to an overload. As can be seen, the curve 40 in the working area 47 has a relatively steep slope, so that the drive torque depends strongly on the state of charge. Because of the minimal dimensioning of this spring accumulator, it occurs relatively frequently that either section 46 of the deep discharge or section 48 of the overload is reached.
  • the behavior of a spring accumulator 10 according to the invention is shown schematically by a curve 44. Due to the serial arrangement of several spring housings according to the invention, their properties overlap in such a way that a particularly favorable characteristic curve 44 is achieved. A work area 50 is particularly flat and essential in comparison to that of curve 40 longer. As a result, there is much less the risk that the problematic edge regions 49 (deep discharge) and 51 (overloading) will be affected. If, for example, the area 51 of an overload is nevertheless reached and a fuse responds, the vibrations that are triggered are much less damaging, since the spring barrels located between them have a damping effect (cf. description of FIG. 2). Due to the serial arrangement, the drive torque is not increased.
  • FIG. 4 shows the behavior of a spring accumulator according to the invention (cf. FIG. 2) with four spring housings arranged in series in a coordinate system.
  • the time course is plotted on an abscissa 54 and the superimposed rotational speed of the barrel is plotted on an ordinate 55.
  • a curve 60 represents the rotational speed of a first, a curve 61 the rotational speed of a second, a curve 62 that of a third and a curve 63 that of a fourth.
  • the first barrel (curve 60) is closest to an energy source (automatic pendulum 3 , Elevator device 6) and the fourth barrel (curve 63) furthest from it, but closest, for example with oscillating mass 2 (balance).
  • the first barrel moves with the lowest and the fourth barrel (curve 63) with the highest rotation speed.
  • Gear errors and other disturbances have a far greater impact the lower the rotational speed.
  • the disturbances overlap one another and at least partially compensate.
  • the deviations of the fourth barrel (curve 63) from an average (curve 67) are correspondingly smaller.
  • the arrangement of the barrel barrels according to the invention also ensures that the barrel barrel, which rotates the shortest operative connection to the oscillating mass with an optimal rotational speed of typically several revolutions per day, and transmits minimal disturbances. The greatest possible consistency is achieved.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
  • Electric Clocks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mechanisches Uhrwerk, mit einer ersten Ebene mit einer oszillierenden Masse, und mindestens einer weiteren Ebene mit mehrere wirkverbundenen Federhäusern (30, 31, 32, 33, 34).

Description

UHRWERK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mechanisches Uhrwerk, insbesondere für Armbanduhren, gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.
Aus dem Stand der Technik sind mechanische Uhrwerke für Armbanduhren bekannt. Eine der grössten Schwierigkeiten bei der Entwicklung dieser Uhrwerke stellt die Dimensionierung und Abstimmung der einzelnen funktionalen Elemente aufeinander dar. Die Ganggenauigkeit und die Gangreserve sind zwei der wichtigsten Kriterien die implizit miteinander verknüpft sind und massgeblich vom verfügbaren Volumen, resp. der Grosse des Uhrwerks abhängen. Heutige Uhrwerke stossen hinsichtlich der erreichbaren Ganggenauigkeit und Gangreserve an eine Obergrenze.
CH 599 580 zeigt ein mechanisches Uhrwerk mit zwei Federhäusern. Diese Federhäuser sind seriell angeordnet und weisen unterschiedliche Dimensionen auf. Bei dieser Anordnung wird versucht die Ganggenauigkeit zu vergrössern. Dabei wird jedoch eine Reduktion der Autonomie in Kauf genommen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein mechanisches Uhrwerk mit einem Energiespeicher zu zeigen, das die limitierende Obergrenze von vergleichbaren Kalibern hinsichtlich Ganggenauigkeit und Autonomie überwindet. Eine Grundidee der hier offenbarten Erfindung besteht im Energiemanagement, insbesondere in der Anordnung und der Wirkverbindung von einzelnen Energiebereichen, resp. Speichern. Durch einen anpassbaren, modularen Aufbau und über definierte Schnittstellen wird erreicht, dass die bis anhin limitierenden Grenzen durch- brochen werden. Es wird bewusst zwischen einer energieliefernden und einer energieverbrauchenden Seite innerhalb eines Uhrwerks unterschieden. Modulare Aufbauten auf der Seite der Energieverbraucher sind bekannt. Diese werden meist über Schnittstellen an bestehende Wirkverbindungen angekoppelt und beeinträchtigen diese negativ, da sie die damit verbundenen Energieflüsse meist zeitabhängig verän- dem, indem beispielsweise zusätzliche Wirkverbindungen aktiviert werden. Heute ist es gang und gäbe bestehende Uhrwerke um die Funktion eines Chronographen zu erweitern. Dies führt bei einer ungünstigen Konstruktion zu einer zeitabhängigen Belastung und damit zu einer Beeinträchtigung der übrigen Zeitmessung. Solche Kompromisslösungen werden gezielt vermieden oder durch entsprechende Mass- nahmen kompensiert. Bis anhin wurde versucht die Autonomie von Uhrwerken dadurch zu erhöhen, indem die Energiespeicher vergrössert oder die Energieverbraucher verkleinert wurden. Dies hat jedoch massgeblich zur Folge, dass die Ganggenauigkeit so oder so leidet. Durch eine konventionelle Vergrösserung des Speichers für mechanische Energie werden bei den aus dem Stand der Technik bekannten An- Ordnungen zwar die Kräfte vergrössert gleichzeitig aber auch die Geschwindigkeit der Bewegung des Energiespeichers reduziert um eine längere Autonomie zu erreichen. Störungen, z.B. infolge von Ungenauigkeiten der Verzahnungen, wirken sich entsprechend stärker aus. Meist wird auch die oszillierende Masse reduziert, um den infolge einer Vergrösserung erhöhten Volumenbedarf des Energiespeichers zu kom- pensieren oder um den Energieverbrauch der oszillierenden Masse generell zu reduzieren. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen werden die Energiespeicher typischerweise sehr kritisch dimensioniert. Dies hat zur Folge, dass die Energieabgabe stark von der im Speicher vorhandenen Energiemenge abhängt. Typischerweise wird z.B. versucht diesem Problem durch Vorspannen der Feder zu begegnen. Das Resultat entsprechender Anstrengungen ist eine im Vergleich verminderte Gesamtqualität.
Bei der hier offenbarten Erfindung werden Energiespeicher derart ausgebildet, dass eine nachteilige Vergrösserung der Kräfte und eine Verlangsamung der Bewegung des Energiespeichers gezielt vermieden wird. Erfindungsgemässe Energiespeicher zeichnen sich dadurch aus, dass sie im Vergleich zu den typischen, aus dem Stand der Technik bekannten Kennlinien des Speichers eine wesentlich flachere Kennlinie aufweisen. Die erfindungsgemässen Energiespeicher sind unterkritisch dimensioniert, d.h., dass sie bei normalem Betrieb praktisch nicht in einen Sättigungsbereich gelangen.
Erfindungsgemässe Energiespeicher setzen sich in der Regel aus mehreren Federhäusern zusammen, die bevorzugt in seriell miteinander in Wirkverbindung stehen. Diese werden in der Regel gezielt auf einer anderen Uhrwerksebene als die oszillierende Masse angeordnet. Besonders günstig sind Anordnungen mit zwei, drei oder mehr zusätzlichen Federhäusem. Dabei wird gezielt angestrebt, dass das letzte Federhaus, von dem aus die Energie auf das Uhrwerk übertragen wird, mit einer Rotatibnsge- schwindigkeit von mehreren Umdrehungen pro Tag (ca. 4 bis 10) dreht, um bspw. Einflüsse der Verzahnung (Verzahnungsgeräusche) zu minimieren. Insbesondere sind so besonders günstige Verläufe der Federkennlinien eines gesamten Federspei- chers erzielbar. Die Federhäuser eines gekoppelten Energiespeichers sind bei Bedarf im Vergleich zu einander unterschiedlich gross ausgebildet, derart, dass sie insgesamt ein optimiertes Abtriebsverhalten, -abtriebsgeschwindigkeit aufweisen.
Die in den Federhäusem aufgerollten Federn sind so ausgebildet, dass sie eine möglichst konstante Federkennlinie aufweisen. Dies wird dadurch erreicht, dass sie falls erforderlich einerseits eine variable Materialstärke aufweisen können und anderer- seits eine definierte, dem Abrollverhalten angepasste Krümmung aufweisen. Mittels diesen Massnahmen sind besonders konstante Federkennlinien über den ganzen Einsatzbereich erzielbar. Die Federhäuser werden bei Bedarf gezielt überdimensioniert.
Bei der hier offenbarten Erfindungen werden Energiemodule bevorzugt derart ge- koppelt dass keine negativen Auswirkungen auf Energieflüsse entstehen, resp. diese kompensiert werden. Die relevanten Module werden derart angeordnet, dass sie gegenseitig keine Beschränkung erwirken. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, indem Energieverbraucher und Energiespeicher nicht zwangsläufig denselben Wirkbereich beanspruchen. Eine der Hauptideen der Erfindung besteht darin Energiespei- eher in einer anderen Ebene als eine zur Zeitmessung verwendete oszillierende Masse anzuordnen. Dies wird u.a. dadurch erreicht, dass Energiespeicher als Modul z.B. über Brückenelemente ankoppelbar ausgestaltet sind. Dadurch wirkt sich eine Vergrösserung des Energiespeichers nicht auf die Güte der oszillierenden Masse aus. Bevorzugt wird der Energiespeicher oder zumindest ein Teil davon in einem Modul derart integriert, dass er als funktionelle Einheit z.B. mit einem bestehenden Uhrwerk auf der Seite der Energieerzeugung ankoppelbar ist.
Einzelne energetische Module treten über Interaktionsbereiche, bzw. Schnittstellen miteinander in Wirkverbindung. Diese Interaktionsbereiche können derart angeordnet sein, dass sie multifunktionell und flexiblen einsetzbar sind. Dabei werden spezi- eile Bereiche definiert die zur Energieversorgung dienen und an denen Module mit korrespondierenden Schnittstellen ankoppelbar und wieder lösbar sind. Diese Module bilden mit Vorteil in sich abgeschlossene funktionelle Einheiten und sind in der Regel austauschbar. Insbesondere können sie in unterschiedlicher Konfiguration miteinander kombiniert werden. Ein erfindungsgemässes Uhrwerk kann somit nicht nur aus einem sondern aus mehreren energetischen Moduln aufgebaut sein. Bei mechanischen Uhrwerken besteht häufig das Problem, dass eine ungenügende Gangreserve vorhanden ist. In der Regel leidet die Ganggenauigkeit des Uhrwerks bei einer Erhöhung der Gangreserve, da in Kauf genommen werden muss, dass die oszillierende Masse reduziert werden muss. Heute ist es üblich, dass eine Person abwechslungsweise mehrere Uhren trägt. Daher ist es besonders wichtig, dass eine den Anforderungen gerechte Gangreserve vorsehbar ist, die eine Autonomie von mehreren Tagen oder Wochen gewährleistet. Da die Erfindung einen modularen, schichtweisen Aufbau vorsieht, ist es möglich ein Modul als Energiespeicher vorzusehen. Ein entsprechendes Modul weist vorzugsweise mehrere Federspeicher auf die vorteilhafter Weise in Serie hintereinander geschaltet sind. Durch eine solche Anordnung wird im Unterschied zum Stand der Technik ein besonders harmonischer Verlauf der Federkennlinie erreicht. Fehler werden bewusst ausgeglichen. Um ein Überspannen der Federspeicher zu vermeiden wird eine Rutschkupplung vorgesehen, wie sie bspw. aus dem Stand der Technik bekannt ist. Diese Rutschkupplung wird mit Vorteil im ersten Federspeicher angeordnet, der am weitesten von der oszillierenden Masse entfernt ist, angeordnet. Im Stand der Technik wirken sich Rutschkupplungen, wenn sie ansprechen, in der Regel negativ auf die Ganggenauigkeit eines Uhrwerks aus, da Vibrationen erzeugt werden. Diese wirken sich über Federspeicher und Zahnräder bis auf die oszillierende Masse aus und beeinflussen diese negativ. Bei der hier offenbarten Erfindung werden diese Probleme weitgehend vermieden. Erstens weil die Rutschkupplung aufgrund des insgesamt sehr grossen Federspeichers selten anspricht und weil die Rutschkupplung sehr weit von der oszillierenden Masse entfernt angeordnet ist und die dazwischen geschaltete Wirkverbindung, insbesondere die Federspeicher, dämpfend wirken. Infolge der bevorzugt seriellen Anordnung der Federspeicher werden die auftretenden Kräfte in einem kontrollierten Mass gehalten. Die Federspeicher sind mit Vorteil so aufgebaut, dass wiederholt die selben Teile verwendbar sind, um Herstellungskosten zu vermeiden. Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert:
Figur 1 zeigt ein Uhrwerk in perspektivischer Ansicht,
Figur 2 zeigt ein Energiespeicher in perspektivischer Ansicht,
Figur 3 zeigt ein erstes Diagramm,
Figur 4 zeigt ein zweites Diagramm.
Figur 1 zeigt vereinfacht einen Aufbau eines konventionellen Uhrwerks 1. Zu erkennen sind eine oszillierende Masse 2 (Unruh), ein Pendel 3 und zwei Federhäuser 4, 5 die hier als Energiespeicher dienen, miteinander wirkverbunden sind und im wesentlichen in einer selben Uhrwerksebene 7 hegen wie die oszillierende Masse 2. Die Wirkverbindung zwischen den beiden Federhäusem 4, 5 ist durch ein Pfeil 15 verdeutlicht. Die Federhäuser 4, 5 werden mittels einer Auf zugsvorrichtung 6 manuell oder mittels dem Pendel 3 mit Energie versorgt und sind hier seriell miteinander gekoppelt. Energie aus der Aufzugsvorrichtung 6 oder aus dem Pendel 3 gelangt hier zuerst in das Federhaus 4 und von diesem über die Wirkverbindung 15, die hier aus einem austauschbarem Zahnrad 8 besteht, in das Federhaus 5. Eine weitere Wirkverbindung, schematisch durch ein Pfeil 16 verdeutlicht, überträgt die Energie auf die oszillierende Masse 2. In Realität werden Wirkverbindungen 15, 16 beispielsweise durch miteinander in Eingriff stehende Zahnräder gebildet. Die oszillierende Masse 2 ist hier in etwa auf der selben Ebene wie die beiden Federhäuser 4, 5 angeordnet, so dass bei einer Vergrösserung der Federhäuser 4, 5 die umliegenden Teile und insbesondere die oszillierende Masse 2 entsprechend verkleinert werden müssen.
Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Energiespeichers 10. Der Energiespeicher 10 ist hier als vorzugsweise abnehmbares (lösbares) Modul 25 an das Uhrwerk 1 aus Figur 1 angekoppelt und tritt über Übertragungselemente 11, 12 mit diesem in Wirkverbindung. Die Übertragungselemente 11, 12 bestehen hier aus Wellen 13, 14 die Energie senkrecht zu einer Richtung z übertragen. Das Uhrwerk 1 weist Mittel auf die derart ausgestaltet sind, dass sie zur Herstellung einer Wirkverbindung mit dem Federspeicher 10 geeignet sind. Es handelt sich hier- bei bevorzugt um austauschbare Teile, wie z.B. das Zahnrad 8, die eine Brückenfunktion aufweisen, derart, dass Kräfte und Bewegungen gezielt auf eine andere Ebene umleitbar sind (bspw. austauschbare Zahnräder, Achsen, usw.). Das Zahnrad 8 wird hier durch zwei geeignete Wellen 13, 14 mit angekoppelten Zahnrädern ausgetauscht.
Der Federspeicher 10 besteht hier aus fünf Federhäusem 30, 31, 32, 33, 34 die untereinander seriell gekoppelt und im Wesentlichen auf einer weiteren Uhrwerksebene 26 angeordnet sind. Die Federhäuser 30, 31, 32, 33, 34 sind hier um ein Zentrum angeordnet und liegen annähernd auf einem Kreis. Die Wirkverbindung 15 des Uhrwerks 1 (vgl. Figur 1) ist bei der hier angezeigten Anordnung nicht vorhanden, son- dem durch Wirkverbindungen, dargestellt durch die Pfeile 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, ersetzt. Die Wirkverbindungen sind hier durch Zahnräder realisiert. Energie die über die Aufzugsvorrichtung 6, resp. das Pendel 3 in das Federhaus 4 gelangt wird über die Wirkverbindungen 17 und 18 auf das Federhaus 30 und von diesem über die Wirkverbindungen 19, 20, 21 und 22 auf die Federhäuser 31, 32, 33 und 34 übertra- gen. Vom Federhaus 34 gelangt die Energie über die Wirkverbindungen 23 und 24 bis ins Federhaus 5 und treibt von dort über die Wirkverbindung 16 die oszillierende Masse 2 an. Anstelle der hier gezeigten ist auch eine andere Anzahl von Federhäu- sem realisierbar. Die optimale Zahl wird durch die zu erfüllenden Anforderungen bestimmt. Ein Teil des Platzes in der Ebene des Federspeichers 10 kann bei Bedarf auch für weitere Funktionen wie beispielsweise die eines Weckers oder einer Repeti- tion vorgesehen werden. Ein Teil des Energiespeichers ist für diese vorsehbar. Aufgrund der bevorzugt modularen Konzeption sind beliebige Kombinationen möglich. Selbstverständlich sind weitere Ebenen mit weiteren Energiespeichern realisierbar.
Figur 3 zeigt in einem Koordinatensystem schematisch Kennlinien 40, 44 von Federspeichern (Energiespeichern) in einem Koordinatensystem. Die Abszisse 52 stellt ein Mass für den Ladungszustand des Energiespeichers und die Ordinate 53 ein Mass das Antriebsmoment dar. Eine Kurve 40 zeigt einen Verlauf eines konventionellen Federspeichers, so wie er in gängigen Uhrwerken zum Einsatz kommt. Die Kurve 40 weist drei charakteristische Abschnitte 46, 47, 48 auf. Der Abschnitt 46 entspricht einer Tiefentladung, der Abschnitt 47 einem Arbeitsbereich und der Abschnitt 48 einer Überladung. Wie zu erkennen ist, weist die Kurve 40 im Arbeitsbereich 47 eine relativ starke Steigung auf, so dass die das Antriebsmoment stark vom Ladezustand abhängt. Aufgrund der minimalen Dimensionierung dieses Federspeichers kommt es relativ häufig vor, dass entweder der Abschnitt 46 der Tiefentladung oder der Abschnitt 48 der Überladung erreicht wird. Bei einer Tiefentladung bleibt das Uhrwerk stehen und muss neu mit Energie versorgt, resp. justiert werden. Bei einer Überla- düng (Abschnitt 48) steigen die Kräfte zunächst stark an bis eine Sicherang (Rutschkupplung) anspricht. Dabei durchlaufen starke Vibrationen das Uhrwerk und bewirken eine Verschlechterung der Ganggenauigkeit.
Das Verhalten eines erfindungsgemässen Federspeichers 10 (vgl. Figur 2) ist schematisch durch eine Kurve 44 dargestellt. Aufgrund der seriellen Anordnung von mehreren erfindungsgemässen Federhäusem überlagern sich deren Eigenschaften derart, dass eine besonders günstige Kennlinie 44 erzielt wird. Ein Arbeitsbereich 50 ist im Vergleich zu dem von Kurve 40 besonders flach verlaufend und wesentlich länger. Dadurch besteht viel weniger die Gefahr, dass die problematischen Randbereiche 49 (Tiefenentladung) und 51 (Überladung) tangiert werden. Wird z.B. dennoch der Bereich 51 einer Überladung einmal erreicht und spricht eine Sicherung an, sind ausgelöste Vibrationen viel weniger schädlich, da die dazwischen befindlichen Federhäuser dämpfend wirken (vgl. Beschreibung zu Figur 2). Aufgrund der seriellen Anordnung wird erreicht, dass das Antriebsmoment nicht vergrössert wird.
Figur 4 zeigt in einem Koordinatensystem das Verhalten eines erfindungsgemässen Federspeichers (vgl. Figur 2) mit hier vier seriell angeordneten Federhäusem. Auf einer Abszisse 54 ist der zeitliche Verlauf aufgetragen und auf einer Ordinate 55 ist die überlagerte Rotationsgeschwindigkeit der Federhäuser aufgetragen. Eine Kurve 60 stellt die Rotationsgeschwindigkeit eines ersten, eine Kurve 61 die Rotationsgeschwindigkeit eines zweiten, eine Kurve 62 die eines dritten und eine Kurve 63 die eines vierten Federhauses dar. Das erste Federhaus (Kurve 60) befindet sich am nächsten bei einer Energiequelle (Automatikpendel 3, Aufzugsvorrichtung 6) ange- ordnet und das vierte Federhaus (Kurve 63) am weitesten davon, jedoch am nächsten z.B. bei der oszillierenden Masse 2 (Unruh). Wie zu erkennen ist bewegt sich das erste Federhaus (Kurve 60) mit der geringsten und das vierte Federhaus (Kurve 63) mit der grössten Rotationsgeschwindigkeit. Verzahnungsfehler und andere Störungen wirken sich weit stärker aus je geringer die Rotationsgeschwindigkeit ist. Dies ist durch die Abweichungen der Kurven 60, 61, 62, 63 von einem Mittelwert, schematisch durch die Kurven 64, 65, 66, 61 verdeutlicht, dargestellt. Bei der erfindungsgemässen Anordnung der Federhäuser wird zudem erreicht, dass sich die Störungen gegenseitig überlagern und zumindest zum Teil ausgleichen. Die Abweichungen des vierten Federhauses (Kurve 63) von einem Mittelwert (Kurve 67) ist entsprechend geringer. Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Federhäuser wird zudem erreicht, dass das Federhaus, welches die kürzeste Wirkverbindung zur Oszillierenden Masse mit einer optimalen Rotationsgeschwindigkeit von typischerweise mehreren Umdrehungen pro Tag rotiert und minimalste Störungen überträgt. Es wird eine grösstmögliche Konstanz erreicht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Mechanisches Uhrwerk (1), mit einer in einer ersten Uhrwerksebene (7) angeordneten oszillierenden Masse (2), dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer weiteren Uhrwerksebene (26) mehrere seriell wirkverbundene Fe- derhäuser (30, 31, 32, 33, 34) angeordnet sind.
2. Mechanisches Uhrwerk (1) gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Federhäuser (4, 5, 30, 31, 32, 33, 34) auf mehreren Ebenen angeordnet sind und dass diese über mindestens ein Übertragungselement (11, 12) wirkverbunden sind.
3. Mechanisches Uhrwerk (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der mindestens einen weiteren Ebene liegenden seriell wirkverbundenen Federhäuser (30, 31, 32, 33, 34) gleich oder unterschiedlich ausgestaltet sind.
4. Mechanisches Uhrwerk (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren seriell wirkverbundenen Federhäuser (30, 31, 32, 33, 34) in einem lösbar Modul (25) angeordnet sind.
5. Mechanisches Uhrwerk (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Wirkverbindungskette am nächsten bei der oszillierenden Masse (2) angeordnete Federhaus (5) eine Rotationsge- schwindigkeit von 4 bis 10 Umdrehungen pro Tag aufweist.
. Mechanisches Uhrwerk (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch* gekennzeichnet, dass das in der Wirkverbindungskette am weitesten von der oszillierenden Masse (2) angeordnete Federhaus (4) eine Rutschkupplung aufweist.
Mechanisches Uhrwerk (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine in einem Federhaus (4, 5, 30, 31, 32, 33, 34) angeordnete Feder eine variable Krümmung und/oder eine variable Dicke derart auf eist, dass sie eine annähernd konstante Federkennlinie aufweist.
8. Mechanisches Uhrwerk (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrere Federhäuser (30, 31, 32, 33, 34) um ein Zentrum angeordnet sind.
Mechanisches Uhrwerk (1) gemäss Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrere Federhäuser (30, 31, 32, 33, 34) auf einem Kreis liegend angeordnet sind.
10. Mechanisches Uhrwerk (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Uhrwerk (1) Mittel zur Ankopplung eines Moduls (25) aufweist.
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