DE2340659A1

DE2340659A1 - DRIVING SNAIL

Info

Publication number: DE2340659A1
Application number: DE19732340659
Authority: DE
Inventors: Leonard Louis Metzinger
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1972-09-29
Filing date: 1973-08-10
Publication date: 1974-04-11
Also published as: US3808905A; ES418558A1; JPS4973174A; CA985054A; FR2201494A1; GB1436006A

Description

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

8000 MÖNCHEN 22 Maximiliansfraße 43 Telefon 2?7100/296744 Telegramme Monapat München Telex 05-283808000 MÖNCHEN 22 Maximiliansfraße 43 Telephone 2? 7100/296744 Telegram Monapat Munich Telex 05-28380

P 68^9P 68 ^ 9

BUIiKER RATIO CORPORATIONBUIiKER RATIO CORPORATION

900 Commerce Drive900 Commerce Drive

Oak Brook, Illinois 60521Oak Brook, Illinois 60521

USAUnited States

Tr e ib s clme ckeTr 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.The invention "relates to a drive screw for the drive an electrically driven watch for transmitting the driving force of a motor to a worm wheel.

Bei elektrischen Antrieben für Uhren treten eine Anzahl besonderer Probleme auf. So soll beispielsweise jede Art von durch den Antrieb erzeugten Geräuschen möglichst geringA number of particular problems arise with electrical drives for watches. For example, every species of noises generated by the drive as low as possible

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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.be about a sensitive sleeper by that noise a clock in his bedroom can be disturbed. at Clocks with an electric winding are wound at regular intervals and only last for a short time Time. Every noise that is produced can be particularly annoying because it is only a short one but often leads to repeated increases in the normal noise level.

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. The mechanical efficiency of the drive is of great importance in data-driven clocks, since it has a significant influence on the service life of the batteries Such a drive should therefore generate as little energy as possible through friction.

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.Further, in a small, mass-produced article for general use in which one great price competition ordered, the endeavor in training and producing such objects save only pennies.

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 dieIn certain types of battery powered watches, a Mainspring pulled up at regular intervals by means of a small motor. So that such an engine is sufficient Delivers power, it must have a fairly high speed. This inevitably leads to the use of a Worm drive for the speed reduction between the motor and the spring shaft. In known clocks one uses usually one made of metal or plastic or machined drive worm for engagement with the toothing on the circumference of a worm wheel. At a Screws manufactured in this way have to be extremely tight in terms of diameter, pitch, smoothness and centric run Tolerances are adhered to. If one deviates too much from these ■ tolerances or is created on a compression-molded screw There are burrs or bumps on the seam lines

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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.The risk that the worm drive generates considerable noises rai-t the resultant, above-mentioned Disadvantages. It is extremely difficult to ensure the dimensional accuracy of a forge-pressed drive screw to adhere to enough and to avoid unevenness at the seam lines to a sufficient extent in order to achieve that the Noise arising from periodic drawing-up in one otherwise quiet room does not have a disruptive effect.

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.UC patents 2,682,176 and 3,268,268 describe worm drives which use a drive screw in the form of a helical spring to reduce running noise. The springs, however, require the support of a shaft, which must be machined in a complex process. In addition, the drive worm must be supported at both ends, which leads to a complicated and expensive structure in a clock.

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.In a drive screw of the type mentioned, it is provided according to the invention that it consists of a coaxial to the The shaft of the motor is fixed and made of wire extending beyond the end of the shaft, which is in mesh with the worm gear at a point beyond the end of the shaft.

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.The helical spring forming the drive screw is tight Seat placed on the shaft and not mounted or supported on its part protruding beyond the shaft end. For those coming into mint for battery-powered watches Small dimensions, the spring can be placed on the shaft by means of simple devices or even by hand v / earth and then sits firmly on the shaft due to its internal stress. This therefore does not need to be grooved or otherwise to be elaborately edited.

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 geringerThe leather gets the same slope as the one with it in Meshing worm gear. This results in a quiet drive with low power, which is particularly suitable for clockworks

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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. Friction and long service life. The spring can be created extremely easily and economically by means of automatic spring coiling machines are produced, so that special investments are not required, for example for compression molds in a plastic screw.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:The following is an embodiment of the invention described with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schneckentriebs mit der erfindungsgenäßen Traibschnecke undFig. 1 is a side view of a worm drive with the Inventive snail and

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Ansicht im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 mit der Befestigung der Treibschnecke auf einer Antriebswelle.Fig. 2 is a partially broken away view in section along the line 2-2 in Fig. 1 with the attachment of the drive screw on a drive shaft.

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. The drawing shows a motor ΊΟ with an output shaft 12, on which a loosely wound, straight coil spring 14 is placed so that it is a considerable distance beyond the free end 16 of the shaft 12 protrudes. The protruding beyond the shaft 12 Piece 18 of coil spring 14 is engaged with the toothing 20 of a worm wheel 22, which is rotatable on one to one, otherwise not shown Drive of a clock - belonging shaft 24 is seated. The spring is held in a frictional fit on the shaft 12 and rotates around its axis when the shaft is driven by the motor 10 in order to drive the worm wheel as a worm.

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.This arrangement offers various advantages over known designs. A suitable feather is a great deal cheaper to manufacture than a milled drive screw. When using a material such as piano wire for the feather results in a very smooth surface, leading to contributes to quiet running and a long service life.

Aus der in der Zeichnung dargestellten Anordnung, bei v/elcherFrom the arrangement shown in the drawing, at 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.the drive-transmitting part of the spring cantilevered over the The end of the shaft protrudes out, there is a certain resilience, which in turn considerably wide manufacturing tolerances allowed with regard to the spacing and alignment of the shafts 12 and 24.

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.The spring 14 can be placed on the shaft 12 without any significant preparatory work. The shaft does not need grooves or To be provided with a thread or otherwise machined, if necessary the free end is given a bevel 26 to ensure that there is no burr, and to center and close the spring when it is pushed onto the shaft to lead.

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.The spring can initially be straight, i.e. with a continuous the same diameter can be produced. Its inner diameter must be matched to the diameter of the shaft 12 that there is a tight fit. The turns of the spring to be pushed onto the shaft must thereby widened a little beyond their relaxed interior This can be seen in an exaggerated representation in FIG. 2, in which a sectional view of the shaft 12 in the direction of the spring 14 is shown. The shaft 12 is surrounded here by a turn 28 of the spring. A part this turn and the shaft is broken away by one turn 30 of the piece protruding beyond the shaft 18 to show. In both figures of the drawing it can be seen in an exaggerated representation that the turn 30 is one has a smaller diameter than the winding 28. The spring 14 is therefore on the shaft 12 by its own tensioning force held. The tensioning force is sufficient to hold the spring in place, as is the case with a clock winding as described Art or a similar small drive to withstand occurring torque.

Der Innendurchmesser einer lose gewickelten Schraubenfeder erfährt beim Komprimieren derselben eine Vergrößerung. Diese Erscheinung dürfte in den meisten Fällen ausreichen, dieThe inside diameter of a loosely wound coil spring increases when it is compressed. These Appearance should be sufficient in most cases

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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.The spring can be pushed onto the shaft by exerting an axial force using a simple device or by hand. In doing so, it is placed on the end of the shaft and compressed and, if necessary, simultaneously in its winding direction twisted. The inner diameter of the turns increases somewhat so that they can slide onto the shaft. When the axial force and the twist decrease, the windings strive to increase their pitch and relax return to its relaxed diameter so that they grip the shaft tightly.

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:Although there are indications in the patent literature that there are certain advantages with a drive worm made of wire if it is one of a worm gear used with it has a different incline, this does not apply to the drive of an elevator. There have been attempts with a! made a wind up, with which that on the spring shaft Seated worm wheel thirty-six teeth with a pitch circle diameter of 48 mm. The correct pitch of a drive worm for this worm wheel is 1.66 mm. The driving screw used was made of 0.711 mm thick piano string dralite in the form of a helical spring with a Inner diameter of 1.93 mm manufactured. Drift screws with a nominal pitch of 1.66 mm, a reduced pitch of 1.52 mm and an increased pitch of 1.78 mm are used. Every drift was made placed on a motor shaft, whereupon using an oscillographic method during the elevator from Average current consumed by the motor and the amount required to wind it up " required time were determined. This resulted in the following words:

Steigung Durchschnitts- Benötigte Jahresverbrauch (ram) Motorstrom (mA) Zeit (sec) (Ah)Incline Average Required Annual Consumption (ram) Motor Current (mA) Time (sec) (Ah)

1.1 2,17 1,7 6,481.1 2.17 1.7 6.48

1.2 2,811.2 2.81

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1,661.66 108108 1,521.52 208208 1,781.78 128128

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.The last column of the above list shows the "calculated annual electricity consumption for that period total required elevator "operations" in the various worm drives. From this it can be seen that "the lowest consumption at the nominal pitch of 1.66 mm of batteries.

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.The running noises were also determined during the tests. The frequency range was for the screw with a pitch of 1.52 ram of the audible noise somewhat different from that of the other snails, which is due to the fact that the Friction of the worm drive increases the Hotordr'ehzahl considerably reduced what was also in the extended elevator side to the Expression comes. Otherwise there were no noteworthy Differences, and the running noises were different Try about the same strength. However, they "vary considerably less than conventional drives with metal or compression molded plastic screws.

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.The arrangement described thus offers the advantages of simplicity and economic efficiency in operation, within the framework of the Various modifications of the arrangement described and its use are possible in accordance with the invention.

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Claims

S -

Claims ;

rl J Driving screw for driving an electrically driven one "Ear, for transmitting the driving force from a shaft to a worm wheel, marked thereby e t that it consists of a helical spring which is fastened coaxially to the shaft (10) and extends beyond its end (16) (14). Is made of wire, which at a point beyond the end of the shaft with the worm wheel (22) is engaged. 'ν

2. Driving screw according to claim 1, characterized in that it consists of a loosely wound helical spring (14-) is formed from wire, the inner diameter of which in the relaxed state is smaller than the diameter of the shaft (12) that the spring with a part (28) of its length surrounds the shaft and due to its internal stress on it is held that another part (18) of the spring protrudes beyond the end (16) of the shaft .and that the. Spring is at a point beyond the shaft end in drive-transmitting engagement with the worm wheel (22).

3- driving screw according to claim 1 or 2, characterized in that the turns (28, 30) of the Spring (14) have such a distance that their inner diameter when compressing the spring in a push of the compressed turns (28) on the shaft (12) is enlarged to a sufficient extent and the turns concerned the shaft when subjecting the compression to the drive-transmitting one Clamp the fastening of the spring on the shaft tightly, and that over the end (16) of the V / elle protruding part (18) of the spring has several turns (30).

4. Driving screw according to at least one of claims 1 to 3 »characterized in that the on the shaft end (16) protruding piece (18) of the Spring (14) is unsupported.

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