Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Aufbau einer Hauptfeder für eine manuell aufziehbare mechanische Uhr.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird kurz Bezug auf den Aufbau einer herkömmlichen handaufziehbaren Hauptfeder genommen, wie sie in einer mechanischen Uhr enthalten ist und wie sie in den Fig. 3A bis 3D gezeigt wird. Gemäss dieser Figuren ist eine Hauptfeder 10 in einer Steigradtrommel (Federgehäuse) 12 angeordnet. Eine Steigradwelle bzw. ein Federgehäusekern 14 ist in der Mitte der Trommel 12 positioniert und drehbar um dessen Achse angeordnet. Die Fig. 3A und 3B zeigen die Hauptfeder 10 in deren nicht aufgewickelten Position bzw. in deren aufgewickelten Position. Gemäss der Fig. 3C ist die Steigradwelle 14 mit einer Nase bzw. einem Vorsprung 14A ausgeformt, wohingegen die Hauptfeder 10 mit einer Ausnehmung 10A in deren innerem Endabschnitt ausgeformt ist.
Die Hauptfeder 10 ist an der Welle 14 verankert, wobei die Ausnehmung 10A mit der Nase 14A gepaart bzw. mit dieser in Eingriff ist. Wie in der Fig. 3D dargestellt wird, hat die Trommel 12 einen Rücksprung 12A in deren inneren Wand, wohingegen die Feder 10 einen äusseren Endabschnitt 10B hat, der in der Form des Buchstabens V gebogen ist. Die Hauptfeder 10 ist an der Trommel 12 verankert, wobei der V-förmige äussere Endabschnitt 10B in dem Rücksprung bzw. der Aussparung 12A aufgenommen ist. Eine Steigrad- bzw. Federhausverzahnung 16 ist an der äusseren Wandung der Trommel 12 ausgeformt.
Wenn die Hauptfeder 10 aufgewickelt bzw. gespannt wird, dann ist die Welle bzw. der Federhauskern 14 mit einer Krone (nicht gezeigt) über ein Zahnradzug, der ein Sperrrad und ein Kupplungsrad beinhaltet, in Eingriff, welches nicht gezeigt ist, und zwar infolge der Wirkung eines Einstellhebels und eines Jochs, welches ebenfalls nicht gezeigt ist. Wenn die Krone per Hand gedreht wird, dann wird der Federhauskern 14 relativ zu der Trommel 12 gedreht. Als ein Ergebnis hiervon wird die Hauptfeder 10 von einer Position gemäss der Fig. 3A in die Position gemäss der Fig. 3B aufgewickelt. Andererseits wirkt die gespeicherte Federkraft der Hauptfeder 10 auf die Trommel 12 und bewirkt, dass sich diese dreht. Die Drehung der Trommel 12 wird auf einen Minutenanzeiger und einen Stundenanzeiger über einen Zahnradzug übertragen, der ein Minutenrad und ein Stundenrad enthält.
Die Fig. 3E und 3F zeigen eine selbstaufziehende Hauptfeder 10. Wie dargestellt, ist eine Gleitverbindung bzw. Gleithalterung 20 derart positioniert, dass sie die äusserste Wicklung 10C der Hauptfeder 10 gegen die innere Wandung des Federhauses oder Trommel 12 anpresst. Obgleich die äusserste Wicklung 10C die Gleithalterung 20 berührt und gleitfähig die innere Wand der Trommel 12 berührt, sind die erstere und letztere so dargestellt, dass sie zur besseren Unterscheidung voneinander beabstandet sind.
Ein Oszilliergewicht, welches nicht gezeigt wird, ist an dem Federgehäusekern 14 anmontiert und ermöglicht der Hauptfeder 10, sich automatisch infolge deren Bewegung aufzuziehen bzw. aufzuwickeln. Es wird angenommen, dass eine exzessive Energie vom Oszilliergewicht an die Hauptfeder 10 angelegt wird, welche bereits vollständig aufgewickelt ist. Hierauf wird der Federgehäusekern 14 gedreht, wobei die gesamte Hauptfeder 10 gedreht wird. In diesem Moment wird die äusserste Wicklung 10C der Hauptfeder 10, welche gegen die Trommel 12 gepresst ist, dazu verleitet, auf der Trommel 12 zu gleiten. Als ein Ergebnis hiervon wird die exzessive Energie freigegeben und dadurch verhindert, dass die wesentlichen Bestandteile der Uhr beschädigt werden.
Die herkömmliche handaufziehbare mechanische Uhr gemäss der Fig. 3A bis 3D, ohne die Gleithalterung 20, weist das folgende Problem auf:
Wenn die Hauptfeder 10 um ein solches Mass aufgewickelt bzw. aufgezogen ist, dass eine exzessive Energie auf sie einwirkt, dann neigt die Feder 10 sowie die anderen Hauptbestandteile dazu, zu brechen. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn eine an eine Batterie betriebene elektrische Uhr gewöhnte Person, was heutzutage vorwiegend vorherrscht, die handaufziehbare mechanische Uhr verwendet.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen und praktischen Aufbau einer handaufziehbaren bzw. aufwickelbaren Hauptfeder für eine mechanische Uhr bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, dem Benutzer zu ermöglichen, eindeutig den Grad der Aufwicklung zu erfassen und sicher überschüssige Energie freizugeben, falls diese an die Hauptfeder angelegt wird, um hierdurch wesentliche Bestandteile vor eine Beschädigung zu schützen.
Zur Lösung dieser vorstehend genannten Aufgabe ist die vorliegende Erfindung durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet: eine Steigradtrommel bzw. ein Federgehäuse, eine Steigradwelle bzw. ein Federgehäusekern, der drehbar an dem Federgehäuse (Trommel) montiert ist, eine handaufziehbare Hauptfeder, die durch die Drehung des Federgehäusekerns aufziehbar bzw. aufwickelbar ist, und eine Gleitverbindung oder Halterung, welche an das äussere Ende der Hauptfeder angrenzt und für den Fall, dass die Hauptfeder in der Trommel aufgenommen ist, die radial äusserste Wicklung der Hauptfeder gleitfähig gegen die innere Wand der Trommel bzw. des Federgehäuses anpresst.
Das Schlupfmoment der äussersten Wicklung der Hauptfeder, welche die innere Wand der Steigradtrommel berührt, ist derart ausgewählt, dass es grösser als das 1,5-fache einschliesslich genauso gross ist, wie das Ausgangsmoment der Hauptfeder. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Schlupfmoment der Hauptfeder derart ausgewählt, dass es zwei bis fünf Mal so gross ist, wie das Ausgangsdrehmoment der Hauptfeder.
Die Gleithalterung, welche mit der handaufziehbaren Hauptfeder in Wirkverbindung ist, erhöht das Schlupfmoment des radial äussersten Abschnitts der Hauptfeder an der Trommel. Als ein Ergebnis hiervon werden die nachfolgend beschriebenen Vorteile erzielt:
1. Wenn der Benutzer die Hauptfeder per Hand aufzieht, dann erhöht sich der Widerstand sequentiell. Wenn die Hauptfeder deren vollständige Aufwicklungsposition erreicht, fühlt der Benutzer einen Kronenwiderstand bzw. ein Kronengewicht und erfasst somit den Aufwickelzustand der Hauptfeder.
2. Selbst wenn eine exzessive Energie an die Hauptfeder angelegt wird, welche ihre vollständig aufgewundene Position erreicht hat, wird diese erfolgreich freigegeben und führt somit nicht zur Beschädigung wesentlicher Bestandteile.
Die vorstehend erwähnte und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der begleitenden Zeichnungen ersichtlich. Wie die vorliegende Erfindung letztlich ausgeführt ist, wird im Einzelnen mit Bezug auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Konstruktionselemente, welchen jenen des vorstehend beschriebenen Stands der Technik entsprechen, werden hierbei mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Hauptfeder, wie sie bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sowie deren Betrieb,
Fig. 2 zeigt die Konfiguration der Hauptfeder,
Fig. 3 zeigt einen herkömmlichen Aufbau einer Hauptfeder.
Mit Bezug auf die Fig. 2A bis 2D wird eine Hauptfeder gezeigt, wie sie bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und die mit dem Bezugszeichen 30 versehen ist. Gemäss der Fig. 2A ist die Hauptfeder 30 für gewöhnlich in der Form des Buchstabens S konfiguriert. Wie in der Fig. 2B dargestellt ist, hat die Hauptfeder 30 ein inneres Endes 32, welches mit einer Bohrung 34 ausgeformt ist. Die Bohrung 34 ist mit einer Nase bzw. einem Vorsprung 14A in Eingriff mit diesem gepaart, der von einem Federgehäusekern 14 vorsteht (siehe Fig. 1A bis 1D). Wie in der Fig. 2C gezeigt wird, wird eine Gleithalterung bzw. ein Gleitelement 38 mit dem äusseren Ende 36 der Hauptfeder 30 in Berührung gehalten. Die Fig. 2D ist eine Ansicht mit Blickrichtung in eine Richtung, wie sie durch einen Pfeil in der Fig. 2C angezeigt ist.
Gemäss der Fig. 2D ist das Gleitelement 38 im Punkt 40 an die Hauptfeder 30 angeschweisst. Das Gleitelement 38 hat gebogene Abschnitte 38A und 38B an dessen sich gegenüberliegenden Enden. Die gebogenen Abschnitte 38A und 38B erlauben dem Element 38 der Kurve bzw. Krümmung (R) der inneren Wand 12B einer Steigradtrommel (Federgehäuse) 12 zu folgen (siehe Fig. 1A bis 1D) wodurch ein stabiles Schlupfmoment erzeugt wird.
Wie in der Fig. 1A dargestellt wird, ist die Hauptfeder 30 in einer flachen schraubenförmigen Konfiguration aufgewickelt und dann in der Steigradtrommel (Federgehäuse) 12 derart aufgenommen, dass das Gleitelement bzw. die Gleithalterung 38 die radi al äusserste Wicklung 30A der Hauptfeder 30 gegen die innere Wand 12B der Trommel 12 anpresst. In diesem Moment wird der Vorsprung 14A des Federhauskerns 14 in der Bohrung 34 der Hauptfeder 30 aufgenommen. Die Wicklung 30A der Hauptfeder 30 berührt gleitfähig die innere Wandung 12B der Trommel 12. Die Fig. 1B zeigt die Hauptfeder 30, wie sie in der Trommel 12 in der vorstehend bezeichneten Konfiguration aufgenommen ist. Die Fig. 1D ist eine Schnittansicht entlang der Linie 1-1 von Fig. 1B.
In den Fig. 1B und 1C wird die Wicklung 30A der Hauptfeder 30 so gezeigt, dass sie von dem Gleitelement 38 und der inneren Wand 12B der Trommel 12 beabstandet ist, um die Verständlichkeit des Ausführungsbeispiels zu verbessern.
Gemäss der vorstehenden Beschreibung ist das Gleitelement 38 mit der handaufziehbaren Hauptfeder 30 im Unterschied zu einer selbstaufziehenden Hauptfeder wirkverbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Widerstand auf die Gleitbewegung zwischen der Wicklung 30A der Hauptfeder 30 und der inneren Wand 12B der Trommel 12 und der auf das Element bzw. die Halterung 38 rückführbar ist, d.h., das Schlupfmoment derart ausgewählt, dass es ungefähr 1,3-mal so gross ist, wie beispielsweise das Schlupfmoment der herkömmlichen selbstaufziehenden Uhr. Insbesondere ist das Schlupfmoment der herkömmlichen selbstaufziehenden Uhr 1,25- bis 1,75-mal so gross wie das Ausgangsdrehmoment der Hauptfeder, welches als 1 angenommen wird.
Im Gegensatz hierzu bewirkt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Element 38, dass das Schlupfmoment 2- bis 3-mal so gross ist wie das Ausgangsdrehmoment der Hauptfeder 30, welches als 1 angenommen wird. Dies kann erreicht werden nur dann, wenn für die Halterung bzw. das Element 38 eine Breite W (siehe Fig. 2D), eine Dicke t (siehe Fig. 2C), eine Länge L (siehe Fig. 2A) und ein Material adäquat ausgewählt wird.
Die mit der Hauptfeder 30 versehene Uhr wird wie folgt betrieben:
Es wird angenommen, dass der Benutzer eine nicht gezeigte Krone dreht, um die Hauptfeder 30 aufzuziehen. Anschliessend wird der Federhauskern 14 in eine Richtung gedreht, wie sie durch einen Pfeil F1 in der Fig. 1B angezeigt wird. Als ein Ergebnis hieraus wird die Hauptfeder 30 aus der nicht aufgewickelten Position gemäss der Fig. 1B in die vollaufgewickelte Position gemäss der Fig. 1C aufgewickelt.
Es wird angenommen, dass der Benutzer weiterhin die Krone dreht, und nicht bemerkt, dass die voll aufgewickelte Position der Hauptfeder 30 bereits erreicht ist. Hierauf fühlt der Benutzer einen Schwergang der Krone. Zum gleichen Zeitpunkt wird die äusserste Wicklung 30A gegen die innere Wand 12B der Trommel 12 durch die Gleithalterung 38 gedrückt und neigt dazu, auf der Wand 12B zu gleiten. Jedoch wird die Wicklung 30A daran gehindert, entlang der Wand 12B zu gleiten, da das Schlupfmoment zwischen dem ersteren und dem letzteren wie vorstehend bereits beschrieben worden ist, gross ist. Dies blockiert die Drehung der Krone und erlaubt dem Benutzer, die voll aufgewickelte Position der Hauptfeder 30 zu erfassen.
Falls der Benutzer die Krone per Zufall in stärkerem Masse weiter dreht, dann überwindet die Benutzerkraft das Schlupfmoment zwischen der Wicklung 30A der Hauptfeder 30 und der Wand 12B der Trommel 12. Als ein Ergebnis hiervon gleitet die Wicklung 30A in der Trommel 12 in eine Richtung, wie sie in der Fig. 1C durch einen Pfeil F2 angezeigt wird, wodurch die exzessive Energie freigegeben wird. Dies verhindert erfolgreich, dass die wesentlichen Bestandteile der Uhr beschädigt werden.
Gemäss vorstehender Beschreibung erhöht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Gleithalterung 38 das Schlupfmoment der Hauptfeder 30 ungeachtet dessen, dass die Hauptfeder 30 manuell aufgezogen wird. Das erhöhte Schlupfmoment erlaubt dem Benutzer der Uhr, die vollaufgezogene Position der Hauptfeder 30 unmittelbar zu erfassen. Darüber hinaus kann exzessive, bzw. überschüssige Energie, welche auf die Hauptfeder 30 einwirken könnte, freigegeben werden, um die wesentlichen Bestandteile vor einer Beschädigung zu schützen.
Zahlreiche Modifikationen werden für den Fachmann ersichtlich, nach dem er die Lehre der vorliegenden Offenbarung studiert hat, ohne von dem Umfang der Erfindung jedoch abzuweichen. Als Beispiele seien folgende genannt:
1. In dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Schlupfmoment der Hauptfeder 30, welches von der Gleithalterung 38 erhalten wird, derart ausgewählt, dass es zwei bis drei Mal so gross ist wie das Ausgangsdrehmoment der Hauptfeder 30. Während ein kleines Schlupfmoment unter dem Aspekt der Beschädigung der wesentlichen Bestandteile wünschenswert ist, ist es unter dem Gesichtspunkt der Benutzerempfindlichkeit unerwünscht. Experimente zeigten, dass das Schlupfmoment grösser gleich als das 1,5fache und insbesondere grösser gleich als das 2fache der Grösse des Ausgangsdrehmoments der Hauptfeder 30 sein sollte.
Für die obere Grenze des Schlupfmomentes können die Bestandteile vor einer Beschädigung geschützt werden, solange die Hauptfeder 30 gleitet. Beispielsweise wurde durch Experimente herausgefunden, dass die Teile ohne Beschädigung bleiben, selbst wenn das Schlupfmoment beispielsweise ungefähr 5-mal so gross ist wie das Ausgangsdrehmoment der Hauptfeder 30. Wünschenswerte Ergebnisse wurden erzielt, wenn das Schlupfmoment grösser gleich das 1,5fache, vorzugsweise grösser gleich das 2fache der Grösse des Ausgangsdrehmoments der Hauptfeder 30 war. Insbesondere sollte das Schlupfmoment vorteilhafterweise 2,5-mal so gross wie das Ausgangsdrehmoment der Hauptfeder 30 sein.
2. Der Mechanismus zwischen der Krone und der Trommel 12 sowie der Mechanismus zwischen der Trommel 12 und der An zeiger kann durch jede beliebige herkömmliche Anordnung verwirklicht werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, dem Benutzer zu ermöglichen, die vollaufgewickelte Position eindeutig zu erfassen und hierdurch überschüssige Energie zu beseitigen, um Teile vor einer Beschädigung zu schützen. Wenn der Benutzer eine Krone weiter dreht, ohne zu bemerken, dass die vollaufgewickelte Position einer Hauptfeder erreicht ist, neigt die äussere Windung 30A der Hauptfeder, die gegen die innere Wand 12B einer Federtrommel 12 durch eine Gleithalterung 38 gepresst wird, dazu, an der Wand 12B zu gleiten. Jedoch wird die Windung 30A an einer Gleitbewegung an der Wand 12B gehindert, da das Schlupfmoment zwischen der ersteren und der letzteren gross ist. Dies blockiert die Drehung der Krone und ermöglicht dem Benutzer, die vollaufgewickelte Position der Hauptfeder zu erfassen.
Falls der Benutzer zufällig die Krone stärker dreht, dann überwindet die Benutzerkraft das Schlupfmoment zwischen der Windung 30A der Hauptfeder und der Wand 12B der Trommel 12. Als ein Ergebnis hiervon gleitet die Windung 30A in eine Richtung, wie sie durch einen Pfeil F angezeigt wird, um die überschüssige Energie freizugeben. Dies schützt erfolgreich die Bestandteile vor einer Beschädigung.