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Uhrenbestandteile, vor allem Federn Die Erfindung bezieht sich auf
Uhrenbestandteile, vor allem Federn, insbesondere Triebfedern von Uhren, aber auch
Ankergänge, Hemmungsteile, Anker, Ankerräder, Zahnräder, Triebe, Teile des Kalenderuhrwerks
von Kalenderuhren u. dgl.
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Bekanntlich werden bis heute gewisse Uhrenbestandteile, vor allem
die Triebfedern für Uhren, vor ihrem Einbau in das Gehäuse bzw. Federhaus mit Fett
oder Öl geschmiert, um die Reibung der Windungen gegeneinander beim Aufziehen und
Abwickeln herabzusetzen. Diese Art des Schmierens ist mit gewissen Nachteilen verbunden,
insofern als das Fett oder Öl im Laufe der Zeit altert, d. h. verharzt, oxydiert,
eintrocknet und verseift, wodurch die Reibung der Feder im Federhaus zunimmt und
das abgegebene Kraftmoment kleiner wird. Es hat dies zur Folge, daß die Feder nach
einer gewissen Betriebszeit der Uhr gereinigt und neu geschmiert werden ruß. Ferner
läßt sich nicht immer vermeiden, daß das Schrrüermittel zum Teil aus dem Federhaus
bzw. Gehäuse austritt und sich mit Staub und Schmutz vermischt. Außerdem beansprucht
die Schmiermittelschicht einen gewissen Raum im Federhaus bzw. Gehäuse, die dem
Volumen des Uhrenbestandteils und damit als Energiespeicher verlorengeht. Es ist
weiterhin bekannt, daß eine nach der bisherigen Methode geschmierte Feder gegen
Ende der Abwicklung sich infolge Klebens der Schmierschicht ruckweise entspannt,
was sich auf den Gang der Uhr ungünstig auswirkt. Als weiterer Nachteil ist der
Einfluß von hohen und tiefen Temperaturen zu erwähnen, welche die Viskosität
-des Schmiermittels in unerwünschter Weise beeinflussen. Das Schmiieren jeder
einzelnen Triebfeder ruß ferner von Hand ausgeführt werden, was verhältnismäßig
kostspielig ist. Trotz dieser Nachteile jedoch ist an dieser Art des Schmierens
festgehalten worden, da die Verwendung von nicht mit Fett oder Öl geschmierten Fern
von Uhren infolge der zu hohen Reibung und der Ungleichmäßigkeit unmöglich erschien.
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Bekannt ist die Trockenschmierung z. B. von Gewinden an optischen
Einrichtungen, bei denen es wesentlich ist, daß die Gläser von der Berührung mit
flüssigen Schmiermitteln frei gehalten werden mit langkettigen, gesättigten Fettsäuren
oder eines ihrem Metallsalze, und ihre Anwendung auf dem Gebiete der Präzisionsmechanik
und für Teile der verschiedensten Art und Funktion. Dabei wird die gesättigte Fettsäure
oder ein Metallsalz, z. B. Zinkstearat, ein trockenes, an der Oberfläche nicht haltendes
Pulver, durch trockenes Aufreiben aufgebracht, was die Anwendung dieser Stoffe für
Uhrenbestandteile nicht geeignet und für eine Reihe von Uhrenbestandteilen unbrauchbar
erscheinen läßt.
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Bei Uhrenteilen blieb man bei der Verwendung von Fett und Öl und nahm
deren Nachteile in Kauf. Die Erfindung vermeidet nun umher Erreichung von Vorteilen
diese Nachteile durch Uhrenbestandteile, deren Oberfläche bzw. ein Teil deren Oberfläche
an den einer Gleit- oder Reibwirkung ausgesetzten Stellen einen fest haftenden,
nicht klebrigen Belag, welcher mindestens teilweise aus einem Kunststoff, z. B.
einem Polyamid, einem Polysiloxanharz, einem Phenolharz oder einem Polyfluorcarbon
und mindestens einem Salz der Stearinsäure besteht und der eine Dicke von weniger
als 1 Mikron, vorzugsweise von weniger als 0,0005 mm besitzt, aufweist.
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Mit Vorteil besitzt der überzug einen Gehalt an einem das Haftvermögen
fördernden. Stoff, z. B. einem Cellulosederivat, wie Methylcellulose.
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Bevorzugt sind Uhrenbestandteile, deren Belag dadurch erhalten wurde,
d'aß die Uhrenbestandheile in ein Bad aus einer Suspension, welche mindestens ein
Stearat und einen Kunststoff, insbesondm ein Polyfluorcarbon, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen,
enthält, in Wasser oder in einer das Stearat und das Kunstharz, z. B. den Polyfluorcarbon-Kunsestoff
nicht lösenden, organischen Flüssigkeit eintaucht, die Uhrenbestandteile nach der
Herausnahme aus dem Bad von überschüssiger Suspension befreit und an
der
Luft trocknet und den aus Stearat und Kunststoff, z. B. Polyfluorcarbon-Kunststoff
bestehenden Belag vorzugsweise unter erhöhtem Druck sintert. Dabei kann das Bad
mit Ultraschall behandelt werden und eine Stearatkonzentration von 0,1 bis 2 Gewichtsprozent
besitzen.
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Uhrenbestandteile mit einem solchen dünnen, mit der Oberfläche festhaftend
verbundenen überzug, welcher mindestens an den der Reibung ausgesetzten Stellen
vorhanden ist, bedürfen einer Schmierung mit öl oder Fett nicht, können also
in das Uhrgehäuse ohne Mitverwendung von Fett oder Öl eingebaut werden und zeigen
trotzdessen nicht die übelstände ungeschmierter Teile aus gleichem Material und
ebenfalls nicht die Übelstände der geschmierten Teile nach Alterung des Schmiermittels.
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Man kann den zur Herstellung der überzöge verwendeten Stearaten Substanzen,
die die Schmier- bzw. Gleiteigenschaften der Stearate verbessern, insbesondere Graphit
und Molybdändisulfid, beimischen. Der Anteil an solchen gleitend wirkenden Stoffen
in den Stearaten kann weitgehend schwanken und z. B. 50 0/0 betragen. Das Stearat
kann in einer Menge von etwa 1 bis 100% zugegen sein.
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Ferner ist es zur Steigerung des Haftvermögens des stearathaltigen
Belages wünschenswert, wenn derselbe geringe Mengen an Methylcellulose enthält.
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Die Art der Applikation der überzugsschicht auf die Uhrenbestandteile
ist durch die besonderen Eigenschaften der im einzelnen verwendeten Stoffe bedingt.
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Das Aufbringen auf die Oberfläche von reibenden Teilen kann z. B.
folgendermaßen geschehen: Da die Stearate sowie der Kunststoff wasserunlöslich sind,
stellt man zuerst eine möglichst feine wäßrige Suspension her, und zwar derart,
daß die Stoffe gleichmäßig und fein im Wasser verteilt werden. Die in Pulverform
vorliegende Substanz wird zu diesem Zweck mit einem Rührwerk in Wasser, dem man
vorzugsweise geringe Mengen Tylose (Methylcellulose) zusetzt, verteilt, wobei sich
die gleichzeitige Anwendung von Ultraschall als vorteilhaft erwiesen hat. Auch eine
Suspension durch Beschallung mit Ultraschall hat sich als brauchbar erwiesen. Vorzugsweise
wird man ein Benetzungsmittel zusetzen, um möglichst feine Suspensionen zu erhalten.
Das Vermischen des Stearates mit Wasser sowie gewünschtenfalls mit Tylose kann auch
derart geschehen, daß man mechanisch vorsuspendiert und mit Ultraschall nachsuspendiert.
Man erhält auf diese Weise weitgehend stabile Suspensionen, welche dann gegebenenfalls
in jedem gewünschten Verhältnis mit einer Kunststoffsuspension, z. B. mit einer
Suspension eines Polyfluorcarbons in Wasser, vermischt werden können.
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Der gewichtsmäßige Anteil der obengenannten Stoffe in Wasser wird
dabei vorzugsweise mehr als 0,1% betragen.
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Es besteht ferner die Möglichkeit, außer wäßrigen Suspensionen auch
solche in organischen Flüssigkeiten, z. B. Alkohol, Äther, Methylenchlorid usw.,
herzustellen. Die Applikation derartiger Suspensionen auf die in Frage stehenden
Uhrenbestandteile kann in gleicher Weise geschehen, wie in der schweizerischen Patentschrift
337 382 beschrieben ist.
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Dann werden die Uhrenbestandteile in eine derartige Suspension eingetaucht.
Nach Entfernung der überschüssigen Suspension wird der erhaltene Belag getrocknet,
zweckmäßigerweise in leicht erwärmter Luft, und dann gegebenenfalls bei vorzugsweise
320= C und einem Druck von 50 at gesintert. Die Stearatkonzentration der bei diesem
Tauchverfahren verwendeten Suspensionen kann z. B. zwischen 0,02 und 2 Gewichtsprozent
liegen. Man kann der Suspension Molybdändisulfid z. B. in einer Menge von 0,1 bis
2 Gewichtsprozent zusetzen, um das Schmiervermögen des Stearatbelages zu erhöhen.
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Als Stearat kommt vor allem Zinkstearat in Frage. Man kann aber auch
andere Stearate. z. B. Aluminiumstearat, Bariumstearat, Bleistearat, Ammoniumstearat
usw., verwenden.
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Die gemäß der vorliegenden Erfindung auf Uhrenbestandte:ilen erzeugten
stearathaltigen Überzüge bzw. Beläge können die Form von die Gesamtoberfläche i
der Bestandteile überziehenden, zusammenhängenden Filmen aufweisen. Man kann sich
aber auch darauf beschränken, nur die Arbeitsflächen, d. h. die Reibflächen, der
Bestandteile mit stearathaltigen Belägen zu versehen.
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Die vorliegende Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels
erläutert.
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Gereinigte Triebfedern für Uhren werden in ein Bad aus einer etwa
0,5gewichtsprozentigen wäßrigen Suspension von Zinkstearat und Polyfluoräthylen,
die 5 gewünschtenfalls 0,1 Gewichtsprozent Molybdändisulfid enthält, während vorzugsweise
1 bis 15 Minuten eingetaucht. Die die Triebfedern enthaltende Badflüssigkeit wird
mit Ultraschall beschallt, wobei man sich der üblichen Ultraschallme=thoden bedienen
kann.
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Nach Herausnahme aus dem Bad und Entfernung überschüssiger Suspension
werden die Triebfedern unter leichtem Erwärmen getrocknet. Der eine Dicke von weniger
als 0,0005 mm aufweisende Film haftet außerordentlich fest an der Metalloberfläche
der Triebfedern.
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Ebenso erhält man gute Resultate, wenn man an Stelle von Zinkstearat
ein Gemisch von Zinkstearat mit Ammoniumstearat verwendet.
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Infolge der geringen Dicke des Belages beansprucht eine derart behandelte
Feder im Federhaus weniger Raum als eine nach der üblichen Methode geschmierte Feder.
Die erfindungsgemäße selbstschmierende Triebfeder entspannt sich gleichmäßig und
stoßfrei, da die Windungen auch nach längerem Gebrauch der Feder nicht aneinanderkleben.
Ferner sind die Reibungsverhältnisse günstiger, das abgegebene Kraftmoment ist höher.
Die Feder kann somit dünner und länger gemacht werden, wodurch man einen weniger
steilen Abfall des Drehmomentes bei der Abwicklung und eine größere Gangreserve
der Uhr erhält. Die Feder ist ferner - dies im Gegensatz zu den bisher bekannten
Federn - für ihre gesamte Lebensdauer geschmiert, also wartungsfrei. Das Schmieren
der Feder mit Fett oder Öl beim Einbau erübrigt sich, wodurch die Montage der Uhr
verbilligt wird.
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Vergleichsmessungen haben ergeben, daß die mit dem stearathaltigen
Belag versehene Triebfeder gegenüber den nach der bisher üblichen Methode geschmierten
Federn infolge der geringeren Reibung zwischen den einzelnen Windungen ein um 5
bis 10 % höheres Kraftmoment abgibt. Die erfindungsgemäße Triebfeder kann deshalb
um etwa 5 % dünner gemacht werden als die bisherigen Federn. Durch die Einsparung
an Raum im Federhaus ist es möglich, die Feder entsprechend länger zu machen. Im
Dauerversuch zeigte die erfindungsgemäße Feder nach 16 000 Aufzügen noch ein gleich
gutes Kraftdiagramm wie im Neuzustand.