DE2340659A1 - Treibschnecke - Google Patents

Description

DIPL.-iNG. A. GRÜNECKER DR.-ING. H. KINKELDEY DR.-ING. W. STOCKMAIR, Ae. E. (cauf inst oftechnj PATENTANWÄLTE

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P 68^9

BUIiKER RATIO CORPORATION

900 Commerce Drive

Oak Brook, Illinois 60521

USA

Tr e ib s clme cke

Die Erfindung "betrifft eine Treibschnecke für den Antrieb einer elektrisch angetriebenen Uhr, zum Übertragen der Antriebskraft eines Motors auf ein Schneckenrad.

Bei elektrischen Antrieben für Uhren treten eine Anzahl besonderer Probleme auf. So soll beispielsweise jede Art von durch den Antrieb erzeugten Geräuschen möglichst gering

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sein, da etwa ein empfindlicher Schläfer durch, das Geräusch einer Uhr in seinem Schlafzimmer gestört werden kann. Bei Uhren mit elektrischem Aufzug geschieht das Aufziehen in gleichmäßigen Zeitabständen und dauert jeweils nur kurze Zeit. Jedes dabei entstehende Geräusch kann besonders störend sein, da es eine zwar jeweils nur kurze, dafür aber häufig wiederholte Erhöhung des normalen Geräuschpegels beidrkt.

Bei "Dattex'iebebriebenen Uhren ist ö.qt mechanische Wirkungs— grad des Antriebs von großer Wichtigkeit, da er die Lebensdauer der Batterien wesentlich, beeinflußt. Eine Batterieuhr, welche wegen Erschöpfung der Battox-ien häufig stehen bleibt, gibt Anlaß zu beträchtlicher Unzufriedenheit des Benutzers. Ein solcher Antrieb sollte daher möglichst wenig Energie durch Reibung vex\txeren.

Ferner besteht bei einem kleinen, in Massen hergestellten Gegenstand für den allgemeinen Gebrauch, bei welchem eine große Preiskonkurrenz bestellt, das Bestreben, in der Ausbildung und Herstellung solcher Gegenstände selbst nur Pfennigbeträge einzusparen.

In bestimmten Arten von batteriebetriebenen Uhren wird eine Antriebsfeder in gleichmäßigen Zeitabständen mittels eines Kleinmotors aufgezogen. Damit ein solcher Motor eine ausreichende Leistung abgibt, muß er eine ziemlich große Drehzahl haben. Dies führt zwangsläufig zur Verwendung eines Schneckentriebs für die Drehzahluntersetzung zwischen dem Motor und der Federwelle. Bei bekannten Uhren verwendet man gewöhnlich eine aus Metall oder Kunststoff foringepreßte oder spanabhebend bearbeitete Treibschnecke für den Eingriff mit der Verzahnung am Umfang eines Schneckenrades. Bei einer auf diese Art gefertigten Schnecke müssen hinsichtlich Durchmesser, Steigung, Glätte und sentrischem Lauf äußerst enge Toleranzen eingehalten werden. Weicht man zu stark von diesen ■Toleranzen ab oder entstehen an einer formgepreßten Schnecke Grate oder Unebenheiten an den Naht linien, so besteht die

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Gefahr, daß der Schneckentrieb erhebliche Geräusche erzeugt, rai-t den sich daraus ergebenden, vorstehend angeführten Nachteilen. Es ist äußerst schwierig, die Maßgenauigkeit bei einer forngepreßten Treibschnecke sicher genug einzuhalten und Unebenheiten an den ITahtlinien in ausreichendem Maße zu vermeiden, um zu errreic.tien, daß das beira periodischen Aufziehen entstehende Geräusch in einem sonst ruhigen Raum nicht störend wirkt.

In den UC-Pat ent schrift en 2 682 176 und· 3 268 268 sind Schneckentriebe beschrieben, welche zur Verringerung der Laufgeräusche eine Treibschnecke in Forra einer Schraubenfeder verwende?!. Die Federn bedürfen jedoch cum Abstützen einer Welle, welche in einem aufwendigen Verfahren bearbeitet v/erden muß« Außerdem muß darin die Treibschnecke an beiden Enden gelagert sein, was bei einer Uhr zn einem komplizierten und teuren Aufbau führt.

Bei einer Treibschnecke der eingangs genannten Art ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß sie aus einer koaxial an der Welle des Motors befestigten und über das Ende der Welle hinausreichenden Schraubenfeder aus Draht gebildet ist, welche sich an einem Punkt jenseits des Endes der Welle nit dem Schneckenrad in Eingriff befindet.

Die die Treibschnecke bildende 'Schraubenfeder ist in strammem Sitz auf die Welle aufgesetzt und an ihrem über das Wellenende hinaus hervorstehenden Teil nicht gelagert oder abgestützt. Bei den für batteriebetriebene Uhren in Präge kommenden kleinen Abmessungen kann die Feder mittels einfacher Vorrichtungen oder sogar von Hand auf d±e Welle aufgesetzt v/erden und sitzt dann aufgrund ihrer Eigenspannung fest auf der Welle. Diese braucht daher nicht genutet od.er sonstwie aufwendig bearbeitet zu werden.

Die leder erhält die gleiche Steigung wie das mit ihr in Eingriff befindliche Schneckenrad. Daraus ergibt sich ein besonders für Uhrwerke geeigneter leiser Antrieb mit geringer

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Reibung und langer Lebensdauer. Die Feder kann äußerst einfach und wirtschaftlich mittels automatischer Federwickelmaschinen hergestellt werden, so daß besondere Investitionen etwa für Preßformen bei einer Kunststoffschnecke entfallen.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schneckentriebs mit der erfindungsgenäßen Traibschnecke und

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Ansicht im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 mit der Befestigung der Treibschnecke auf einer Antriebswelle.

In der Zeichnung erkennt man einen Motor ΊΟ mit einer Ausgangswelle 12, auf welche eine lose gewickelte, gerade Schraubenfeder 14 so aufgesetzt ist, daß sie um ein beträchtliches Stück über das freie Ende 16 der Welle 12 hervorsteht. Das über die Welle 12 hinaus hervorstehende Stück 18 der Schraubenfeder 14 befindet sich in Eingriff mit der Verzahnung 20 eines Schneckenrades 22, welches drehbar auf einer zu einem im übrigen nicht dargestellten Laufwerk einer Uhr - gehörigen Welle 24 sitzt. Die Feder ist in reibungsschlüssigem Sitz auf der Welle 12 gehalten und dreht sich beim Antrieb der Welle durch den Motor 10 um ihre Achse, um als Schnecke das Schneckenrad anzutreiben.

Diese Anordnung bietet gegenüber bekannten Ausführungen verschiedene Vorteile. Eine geeignete Feder ist sehr viel billiger herstellbar als eine gefräste Treibschnecke. Bei Verwendung eines Materials wie etwa Klaviersaitendraht für die Feder ergibt sich eine sehr glatte Oberfläche, was zu einem leisen Lauf und langer Lebensdauer beiträgt.

Aus der in der Zeichnung dargestellten Anordnung, bei v/elcher

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das antriebsübertragende Teil der Feder freitragend über das Ende der Welle hinaus hervorsteht, ergibt sich eine gewisse Nachgiebigkeit, welche ihrerseits beträchtlich breite Herstellungstoleranzen hinsichtlich Abstand und Ausrichtung der Wellen 12 und 24 erlaubt.

Die Feder 14 läßt sich ohne nennenswerte Vorarbeiten auf die Welle 12 aufsetzen. Die Welle braucht nicht mit Nuten oder Gewinde versehen oder sonstwie bearbeitet zu werden, allenfalls erhält das freie Ende eine Schrägkante 26, um sicherzustellen, daß dort kein Grat vorhanden ist, und um die Feder beim Aufschieben auf die Welle zu zentrieren und zu führen.

Die Feder kann zunächst gerade, also mit durchgehend gleichem Durchmesser hergestellt werden. Dabei muß ihr Innendurchmesser so auf den Durchmesser der Welle 12 abgestimmt werden, daß sich ein strammer Sitz ergibt. Die auf die Welle aufzuschiebenden Windungen der Feder müssen dabei etwas über ihr entspanntes Innemnaß hinau's aufgeweitet werden Dies ist in übertriebener Darstellung in Fig. 2 zu erkennen, in welcher eine Schnittansicht der Welle 12 in Richtung der Feder 14 gezeigt ist. Die Welle 12 ist hier von einer Windung 28 der Feder umgeben. Ein Teil dieser Windung und der Welle ist weggebroehen, um eine Windung 30 des über die Welle hinaus hervorstehenden Stücks 18 zu zeigen. In beiden Figuren der Zeichnung ist in übertriebener Darstellung zu erkennen, daß die Windung 30 einai kleineren,Durchmesser hat als die Windung 28. Damit ist also die Feder 14 durch ihre eigene Spannkraft auf der Welle 12 gehalten. Die Spannkraft ist dabei ausreichend, die Feder · festzuhalten und dem bei einem Uhraufzug der beschriebenen Art oder einem ähnlichen Kleinantrieb auftretenden Drehmoment zu widerstehen.

Der Innendurchmesser einer lose gewickelten Schraubenfeder erfährt beim Komprimieren derselben eine Vergrößerung. Diese Erscheinung dürfte in den meisten Fällen ausreichen, die

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Feder durch Ausüben einer axialen Kraft mittels einer einfachen Vorrichtung oder von Hand auf die Welle aufzuschieben. Dabei wird sie am Ende der Welle aufgesetzt und komprimiert und-gegebenenfalls gleichzeitig in ihrer Aufwickelrichtung verdreht. Dabei vergrößert sich der Innendurchmesser der Windungen etwas, so-daß sie auf die Welle aufgleiten können. Beim Nachlassen der axialen Kraft und der Verdrehung sind die Windungen bestrebt, zu ihrer entspannteil Steigung und zu ihrem entspannten Durchmesser zurückzukehren, so daß sie die Welle fest umspannen.

Wenngleich sich in der Patent Literatur Hinweise finden, daß sich bei einer Treibschnecke aus Draht gewisse Vorteile ergeben, wenn diese eine von einem damit verwendeten Schnkkenrad abweichende Steigung hat, so trifft dies für den Antrieb eines Ilhraufzugs nicht zu. Es wurden Versuche mit einem !Daraufzug gemacht, bei welchem das auf der Federwelle sitzende Schneckenrad sechsunddreißig Zähne bei einem Teilkreisdurchmesser von 48 mm hatte. Die richtige Steigung einer Treibschnecke für dieses Schneckenrad beträgt 1,66 mm. Die· verwendete Treibschnecke wurde aus 0,711 mm starkem KLaviersaitendralit in Form einer Schraubenfeder mit einem Innendurchmesser von 1,93 mm gefertigt. Für die Versuche wurden Treibschnecken mit einer Nenn-Steigung von 1,66 mm, einer verringerten Steigung von 1,52 mm und einer vergrößerten Steigung von 1,78 mm verwendet. Jeder Treibschnecke wurde auf eine Motorwelle aufgesetzt, worauf unter Anwendung eines oszillografischen Verfahrens der während des Aufzugs vom Motor aufgenommene Durchschnittsstrom und die zum Aufziehen" benötigte Zeit ermittelt wurden. Dabei ergaben sich die folgenden Wex^te:

Steigung Durchschnitts- Benötigte Jahresverbrauch (ram) Motorstrom (mA) Zeit (sec) (Ah)

1.1 2,17 1,7 6,48

1.2 2,81

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1,66	108
1,52	208
1,78	128

Die letzte Spalte der vorstehenden Aufstellung zeigt.den "berechneten Jahres-Stromverbrauch für die in diesem Zeitraum insgesamt erforderlichen Aufzugs"betätigungen "bei den verschiedenen Schneckentrieben. Daraus ist zu erkennen, daß sich "bei der Nenn-Steigung von 1,66 mm der geringste Verbrauch an Batterien ergibt.

Bei den Versuchen wurden auch die Laufgeräusche ermittelt. Bei der Schnecke mit· der Steigung von 1,52 ram war der Frequenzbereich des hörbaren Geräuschs etwas verschieden von dem der anderen Schnecken, was darauf zurückgeht, daß die Reibung des Schneckentriebs die Hotordr'ehzahl beträchtlich herabsetzte, was auch in der verlängerten Aufzugsseit zum Ausdruck kommt. Im übrigen-ergaben sich keine nennenswerten Unterschiede, und die Laufgeräusche waren bei den verschiedenen Versuchen etwa gleich stark. Sie vraren jedoch "beträchtlich geringer als die herkömmlicher Antriebe mit metallenen oder formgepreßten Kunststoffschnecken.

Die beschriebene Anordnung bietet also die Vorteile der Einfachheit und Wirtschaftlichkeit im Betrieb, im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Abwandlungen der "beschriebenen Anordnung sowie ihrer Verwendung möglich.

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Claims (4)

1. S -

   Patentansprüche;

   rl J Treibschnecke für den Antrieb einer elektrisch angetriebenen "Ohr, zum Übertragen der Antriebskraft von einer Welle auf ein .Schneckenrad, dadurch gekenn ze i c h n e t, daß sie aus einer koaxial an der Welle (10) befestigten und über deren 'Ende (16) hinausreichenden Schraubenfeder (14).aus Draht gebildet ist, welche sich an einem Punkt jenseits des Endes der Welle mit dem Schneckenrad (22) in Eingriff befindet. ' ν
2. 2. Treibschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer lose gewickelten Schraubenfeder (14-) aus Draht gebildet ist, deren Innendurchmesser im entspannten Zustand kleiner ist als der Durchmesser der Welle (12), daß die Feder mit einem Teil (28) ihrer Länge die Welle umgibt und durch ihre Eigenspannung auf dieser gehalten ist, daß ein anderes Teil (18) der Feder über das Ende (16) der Welle hinaus hervorsteht .und daß die . Feder an einem Punkt, jenseits des Wellenendes in antriebsübertragendem Eingriff mit dem Schneckenrad (22) steht.
3. 3- Treibschnecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (28, 30) der Feder (14) einen solchen Abstand haben, daß sich deren Innendurchmesser beim Komprimieren der Feder in einem zum Aufschieben der komprimierten Windungen (28) auf die Welle (12) ausreichenden Maße vergrößert und die betreffenden Windungen die Welle beim Fachlassen der Kompression zur antriebsübertragenden Befestigung der Feder auf der Welle fest umspannen, und daß das über das Ende (16) der V/elle hinaus hervorstehende Teil (18) der Feder mehrere Windungen (30) .hat.
4. 4. Treibschnecke nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das über das Wellenende (16) hinausstehende Stück (18) der Feder (14) ungestützt ist.

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