DE2142797A1 - Praezisionsgetriebe, insbesondere laufwerk fuer nebenuhren - Google Patents

Description

• Präzisionsgetriebe, insbesondere laufwerk fur Neben uhr en Die Erfindung bezieht sich auf ein Prazisionsgetriebe, insbesondere auf ein elektromagnetisches Laufwerk für Nebenuhren, dessen rotierende Teile in einem Gehäuse zwischen dem Gehäuseboden und dem Gehäusedeckel gelagert sind.
• Derartige Getriebe, die belspielsweise zur Urllse-tzung von elektrischen Impulsen in eine Drehbewegung eines Uhrzeigers dienen, sind bereits seit langem bekannt. Bislang sind jedoch die gebräuchlichen Ausführungsformen noch relativ teuer in der Fertigung, da man an sie sehr hohe Anforderungen hinsichtlich einer jahrzehntelangen wartungsfreien Laufdauer stellt. Dabei hängt die Lebensdauer und Zuverlässigkeit eines solchen Laufwerkes im wesentlichen von der Gestaltung der Getriebeelemente und der Gleitlager ab. Dazu kommt noch die Forderung nach einem möglichst geräuschlosen Arbeiten des Getriebes bei Verwendung von Nebenuhren in geschlossenen Räumen. Dieser letzteren Forderung hat man bereits seit längerer Zeit dadurch Rechnung getragen, daß man die Zahnräder des Getriebes aus Kunststoff hergestellt hat. Diese Zahnräder sind in den bisherigen Ausführungsformen mit Metallachsen versehen und in einem metallenen Gehäuse gelagert, um eine genügende Stabilität für das gesamte Getriebe zu gewährleisten.
• Weiterhin hat man bereits festgestellt, daß die Verwendung von thermoplastischem Kunststoff für die Lagerung der Zahnräder einen sehr niedrigen Reibwert ergibt weshalb verschiedentlich bereits Lagerbuchsen aus Kunststoff in das metallene Gehäuse eingesetzt wurden. Auf diese Weise gestaltete sich die Fertigung des Gehäuses und auch der mit Metallacbsen vusehenen Kunststoffzahnräder ziemlich aufwendig. Hinzu kommt bei den bekannten Getrieben dieser Art noch der Umstand, daß das Metallgehäuse und die Kunststoffzahnräder auf Temperatureinflüsse verschieden reagieren und sich vor allem verschieden stark ausdehnen. Man mußte aus diesem Grund die Achsabstände für die Zahnräder im Hinblick auf extreme temperaturbedingte Ausdehnungen bemessen und dabei ein recht lockeres Ineinandergreifen der Zahnräder bei bestimmten anderen Temperaturen in Kauf nehmen.
• Aufgabe der Erfindung war es, ein Präzisionsgetriebe so zu gestalten, daß es mit möglichst wenig Teilen sehr billig herstellbar wird und dabei trotzdem eine hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit selbst für extreme Temperaturbedingungen erreicht. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß die rotierenden Teile einerseits und die Gehäuse teile andererseits mit ihren zugehörigen Lagerelementen jeweils In einem Stück aus Kunststoff gefertigt und ohne zusätzliche Teile ineinander montierbar sind. Das bedeutet, daß bei der Fertigung der Zahnräder die Achsen oder auch Lagerbuchsen gleichzeitig mit aus Kunststoff hergestellt werden, und daß auch das gesamte Gehäuse mit Achsen oder auch Lagerbuchsen ebenfalls nur aus Kunststoff besteht. Dies bringt nicht nur erhebliche Vorteile für die Fertigung und Montage, sondern auch für-die Funktion des Getriebes.
• Besonders gute Lagereigenschaften für die rotierenden Getriebeteile ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Getriebe dann, wenn die rotierenden Teile einerseits und das Gehäuse andererseits aus unterschiedlich harten, sich gegenseitig nahezu nicht abreibenden Kunststoffen bestehen. Zweckmäßigerweise verwendet man hierbei zwei Kunststoffe, die einen nahezu gleichen temperaturbedingten Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dadurch ist stets ein genaues Ineinandergreifen der Zahnräder gewährleistet, da sich in jedem Fall mit den Zahnrädern auch das Gehäuse und damit der Achsabstand der Zahnräder verändert.
• In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bestehen die Getriebeteile aus einem relativ harten Kunststoff, vorzugsweise einem Polyacetal, und das Gehäuse aus einem relativ weichen Kunststoff, vorzugsweise aus Polyamid. Diese z.B. unter den Handelsnamen Hostaform und Rilsan bekannten Kunststoffe besitzen besonders günstige lagereigenschaften und auch einen weitgehend gleichen Ausdehnungskoeffizienten. Der Reibwert bei dieser Kunststoffkombination ist selbst bei trockener Lagerung äußerst gering, so daß selbst dann eine hohe Lebensdauer gewährleistet wird, wenn die Lager nicht geölt werden bzw. aus irgendeinem Grund trockengelauen sind. Die günstigen Lagereigenschaften wären natürlich in der gleichen Weise gegeben,wenn das Gehäuse aus härterem und die Getriebeteile aus weicherem Kunststoff bestünden, jedoch ist es wegen der Momentübertragung vorteilhafter, die Zahnräder möglichst aus hartem Kunststoff zu fertigen.
• Die Art der Lagerung für die Getriebeteile kann unterschiedlich ausgeführt sein. So ist es möglich, einen Teil der Zahnräder mit angespritzten Achsen zu versehen, die in Lagerbuchsen des Gehäuses gelagert sind, und einen anderen Teil der Zahnräder mit Lagerbuchsen zu versehen, welche dann auf Lagerachsen des Gehäuses sitzen. Die Lagerbuchsenj ganz gleich ob &m Gehäuse oder am Zahnrad befindlich, können außerdem einen aufgewölbten Boden aufweisen, so daß zusammen mit der zugehörigen Lagerachse eine Funktauflage erreicht wird. Die Lagerbuchsen werden vorteIlhaft so tief ausgeführt, daß die jeweiligen Getriebeteile bereits bei einseitiger Lagerung auf dem Gehäuseboden senkrecht stehen. Damit wird für die Montage gewährleistet, daß beim Aufsetzen des Gehäusedeckels die Räder ohne zusätzliche Vorrichtung und ohne Beschädigung in die Deckellagerstellen eingeführt werden können. Zusätzlich ist es zweckmäßig, die Lagerbuchsen mit Sendungen zu versehen, um das Einfädeln der Lagerachsen zu erleichtern.
• In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Gehäuseboden und der Gehäusedeckel durch ineinander steckbare Stifte und Bohrungen kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Dies kann durch Zylinderstifte geschehen, die am Gehäusedeckel vorgesehen sind und in Ausnehmungen des Gehäusebodens kraftschlüssig gehalten werden. Zu diesem Zweck werden die Ausnehmungen im Gehäuseboden mit deformierbaren Rippen versehen. Weiterhin können am Gehäuseboden bzw. am Gehäusedeckel andere zusätzliche Teile vorgesehen und im Spritzgußverfahren mit in einem Stück hergestellt sein, wie etwa eine Gewindebuchse mr Befestigung eines Zifferblattes in einer Nebenuhr.
• Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
• Dabei zeigt Fig. 1 ein Nebenuhrlaufwerk gemäß der Erfindung mit Gehäuse, Magnetsystem und Getriebe, Fig. 2 ein fertig montiertes Nebenuhrlaufwerk gemäß Fig. 1, diesmal im Schnitt.
• Das in den Fig.1 und 2 dargestellte Nebenuhrlaufwerk ist in einem Kunststoffgehäuse untergebracht, bestehend aus einem Gehäuseboden 1 und einem Gehäusedeckel 2. In diesem Gehäuse ist das Magnetsystem mit der Spule 3, den Jochblechen 4 und 5 und dem Hilfspol 6 zugeordnet. Die Stromzuführung zur Spule 3 erfolgt über den Stecker 7 und das Kabel 8. Mit Schrauben 9 ist das Magnetsystem am Gehäuseboden in den Bohrungen 1o befestigt und gibt damit dem Gehäuse zusätzliche Stabilität. In einer Ausnehmung zwischen den Polblechen 4 und 5 bzw. in der Hilfspolplatte 6 ist ein Rotor 11 gelagert, der durch gepolte Gleichstromimpulse, die an der Erregerspule 3 anliegen, in eine gerichtete Drehbewegung versetzt wird. Diese Drehbewegung des Rotors 11 wird über ein Antriebsritzel 12 und die. Zahnräder 13 und 14 auf die Antriebswelle 15 für den Minutenzeiger der Uhr übertragen, welcher auf das geschlitzte Ende 15 a dieser Welle aufgesteckt und durch Festdrehen der konisch sich erweiternden Schraube 16 kraftschlüssig befestigt werden kann. Auf dieser Welle 15 ist konzentrisch eine Hohlwelle 17 zur Befestigung und zum Antrieb eines ebenfalls nicht dargestellten Stundenzeigers angeordnet. Diese Hohlwelle 17 wird von der Welle 15 über ein Übersetzungsgetriebe mit den Zahnrädern 18 und 19 im Verhältnis 12 : 1 angetrieben.
• Alle rotierenden Getriebeteile sind jeweils mit ihren notwendigen Lagerelementen, also Lagerachsen oder Lagerbuchsen, in einem Stück aus Kunststoff gespritzt. Auch die Lagerelemente am Gehäuseboden bzw. am Gehäusedeckel, die zur Führung der rotierenden Getriebeteile dienen, sind mit dem jeweiligen Gehäuseteil in einem Stück aus Kunststoff gefertigt. Bedingt durch die Konstruktion und durch die kompakte Bauweise des gesamten Laufwerks sind diese Lagerelemente im Gehäuse teils als Lagerachsen 20, 21 und 22, teils als Lagerbuchsen 23 und 24 und teils auch als Lagerbohrungen 25 und 26 ausgeführt. Dementsprechend sind die Lagerelemente an den rotierenden Teilen als Lagerachsen oder als Lagerbuchsen geschaltet.
• So ist beispielsweise der senkrecht zur Achse magnetisierte Rotor 11 auf eine Antriebswelle 12a aufgebracht, elche mit einer Lagerbuchse 12b auf der Lagerachse ?o des Gehäusebodens und mit einer Lagerachse 12c in der Lagerbuchse 24 des Gehäusedeckels gelagert ist. Durch Aufwölbungen 12d bzw. 24a am Boden der Buchse 12b bzw. 24 erreicht man jeweils eine Punktauflage für die besonders beanspruchte Lagerung des Rotors.
• Die übrigen Zahnräder 13, 14, 18 und 19 sind ähnlich gelagert, wie der Rotor 11, so daß hierauf nicht weiter eingegangen werden muß. Die Achse 13a des Zahnrades 13 ist durch die Lagerbohrung 26 nach außen geführt und besitzt an seiner Stirnseite einen Schlitz 13b, durch den mittels eines Schraubenziehers die Zeiger des Uhrwerks von Hand verstellt werden können. Alle Lagerelemente im Gehäuseboden, seien es nun Lagerachsen oder Lagerbuchsen, sind in Richtung ihrer Achse derart lang ausgefuhrt,.daß der Rotor und die Räder nach ihrer Montage im Gehäuseboden 1 bereits senkrecht stehen, so daß der Gehäusedeckel 2 ohne sonstige-Hilfsvorrichtungen und ohne Beschädigung aufgesetzt werden kann.
• Die Lagerbohrungen bzw. -buchsen des Deckels sind zusätzlich noch eingesenkt, um ein leichtes Einfädeln der Lagerzapfen zu ermöglichen.
• Zur Befestigung zwischen dem Gehäuseboden und dem Gehäusedeckel sind an Deckel Zylinderstifte 27 vorgesehen, die in Bohrungen 28 des Gehäusebodens eingepreßt werden und somit die beiden Gehäuseteile.kraftschlüssig zusammenhalten. Zur Erzielung einer guten Haftung sind die Bohrungen 28 zusätzlich mit Rippen 29 versehen. Da die Zylinderstifte 27 aber länger sind als die Rippen 29, werden sie zwar beim Einpressen deformiert, stehen jedoch nachher über die Rippenenden hinaus und können sich zur Erhöhung der Haftsicherheit wieder ausdehnen. Die Gehäusebohrungen 29 sind Durchgangslöcher, so daß bei einer eventuell erforderlichen Demontage des Laufwerks der Deckel durch Druck auf die Stifte 27 von unten ausgestoßen werden kann.
• Durch die formgebundenen Abstandsmaße a und b zwischen der Lagerachse 20 des Rotors 11 und den Befestigungspunkten für das Polblech 4 ist eine genaue Zuordnung zwischen dem Stator und dem Rotor des Magnetsystems möglich, so daß nur eine geringe Luftspaltstreuung c (Fig.2) auftritt.
• Schließlich eröffnet sich durch die Herstellung des Gehäusebodens in einer einzigen Spritzform nach die Möglichkeit, weitere Teile, z.B. einen Ansatz 3o zur Befestigung eines Zifferblattes oder einen Zapfen 31 zum Aufstecken des Steckers 7, in einem Arbeitsgang mit herzustellen.
• 12 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (4)

1. Patentansprüche 0Präzisionsgetriebe, insbesondere elektromagnetisches Laufwerk für Nebenuhren, dessen rotierende Teile in einem Gehäuse zwischen dem Gehäuseboden und dem Gehäusedeckel gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierenden Teile -(12, 13, 14, 18, 19) einerseits und die Gehäuseteile (1, 2) andererseits mit ihren zugehörigen Lagerelementen (12a, 13a, 15; 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) jeweils in einem Stück aus Kunststoff gefertigt und ohne zusätzliche Teile ineinander montierbar sind.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dann das Gehäuse (1, 2) einerseits und die-rotierenden Getriebeteile (12, 13, 14, 15, 17, 18, 19) andererseits aus unterschiedlich harten, sich gegenseitig nahezu nicht abreibenden Kunststoffen bestehen.
3. 9. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die für die rotierenden Teile und für das Gehäuse verwendeten Kunststoffe einen nahezu gleichen temperaturbedingten Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
4. 4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daM die rotierenden Teile aus einem harten Kunststoff, vorzugsweise aus einem Polyacetal, und daß die Gehäuseteile aus einem relativ weichen Kunststoff, vorzugsweise aus einem Polyamid bestehen.

   5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere rotierenden Teile (t2a, 13) als Zahnräder mit angespritzten Achsen (12d, 13a) ausgebildet und in Ausnehmungen (24, 26) des Gehäuses (1, 2) gelagert sind.

   6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere Getriebeteile (12a) mit einer Lagerbuchse (12b) versehen und auf einer Lagerachse (20) des Gehäuses (1, 2) gelagert sind.

   7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Lagerbuchsen (12b, 24) im Gehäuse (1,2) oder an einem Getriebeteil (12) einen ufgewölbten Boden (12d, 24a) aufweisen und somit jeweils eine punktförmige Auflage für die zugehörigen Lagerachsen bildet.

   8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die am Gehäuseboden (1) vorgesehenen Lagerelemente (20, 22, 25) in Richtung ihrer Achse jeweils derart lang ausgebildet sind, daß die auf ihnen gelagerten rotierenden Teile (12, 13, 15, 18, 19) ohne zusätzliche Befestigung nahezu senkrecht stehen.

   9. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Lagerung zwischen den rotierenden Teilen (12, 13, 14) und dem Gehäusedeckel (2) -vorgesehenen Lagerbuchsen bzw. -bohrungen (24, 26) an ihren Rändern eingesenkt sind.

   10. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseboden (1) und der Gehäusedeckel (2) durch ineinander steckbare Stifte (27) und Bohrungen (28) kraftschlüssig verbunden sind.

   11. Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß die im Gehäuseboden (1) vorgesehenen Ausnehmungen (28) mit deformierbaren Rippen (29) versehen sind.

   12. Verfahren zur Herstellung eines Laufwerks nach einem der Ansprüche 1 bis ii, dadurch gekennzeichnet, daß alle Gehäuse und Getriebeteile im Spritzgußverfahren hergestellt und ohne Nachbehandlung montiert werden.

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