DE2352016A1

DE2352016A1 - Getriebe fuer kleine leistungen

Info

Publication number: DE2352016A1
Application number: DE19732352016
Authority: DE
Inventors: Lothar Prof Dr Kiesewetter; Walter Prof Dr Schweizer
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1973-10-17
Filing date: 1973-10-17
Publication date: 1975-04-30
Also published as: JPS5066656A; US3977275A; GB1478154A; IT1022918B; FR2248444A1; FR2248444B3

Description

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VDO -J* 6 FRANKFURT/MIN

ADOLF SCHINDLINGOMBH " GRÄFS.TRASSE 103

Getriebe für kleine Leistungen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe für kleine _o Leistungen, insbesondere auf ein Zeigerwerksgetriebe für Uhren, mit einer antreibenden Welle, einer dazu koaxialen abtreibenden Welle, zwei in Eingriff miteinander stehenden Zahnrädern unterschiedlicher Zähnezahl, ' von denen eines feststehend angeordnet ist, und einer Kupplungsvorrichtung.

Die bekannten Zeigerwerksgetriebe für Uhren bestehen im allgemeinen aus einer Anzahl von Zahnrädern, deren Wellen in zwei oder drei Platinen gelagert sind und zum Antrieb der Sekundenwelle und des Minuten- und Stundenrohres dienen. Diese Getriebe sind äußerst bauteilaufwendig und montageungünstig aufgebaut und infolgedessen teuer. Zudem besitzen sie ein erhebliches Bauvolumen. Es ist des weiteren ein Getriebe bekannt, bei dem die antreibende Welle mit einem Exzenter versehen ist, auf dem lose ein Zahnrad sitzt, das sich in einem gegen Drehung gesicherten Zahnkranz mit Innenverzahnung abwälzt. Die Drehung des Zahnrades wird durch eine Kreuzscheibenkupplung auf die abtreibende Welle übertragen. Ein derartiges Getriebe besitzt zwar einen wesentlich bauteilärmeren, montagegünstigeren und kompakteren Aufbau als die zuerst erwähnten Getriebe. Von Nachteil ist jedoch, daß die einzelnen Bauteile teils wegen der erforderlichen engen Toleranzgrenzen, teils wegen ihrer äußeren Form in der Herstellung teurer sind als die allgemein benutzten Zeigerwerksgetriebe. Zudem ist ein einwandfreier Lauf der Getriebe nur bei Vorhandensein von genügend Schmiermitteln gewährleistet, so daß derartige Getriebe sich bisher insbesondere auf dem Uhrensektor nicht durchsetzen konnten.

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Diese Nachteile sollen durch die Erfindung überwunden werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Getriebe zu schaffen, das aus möglichst wenig Bauteilen besteht, einen montagegünstigen Aufbau besitzt, einfach herstellbare Bauteile enthält, ein möglichst- geringes Bauvolumen aufweist und keinerlei Wartung bedarf. Zudem soll gewährleistet sein, daß mehrere Getriebe ohne Schwierigkeiten koaxial hintereinander angeordnet werden können.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Getriebe wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Zahnräder als Kronenräder ausgebildet sind, die koaxial zueinander angeordnet sind, und eine auf der antreibenden Welle befestigte Kupplungsvorrichtung vorgesehen ist, durch die das auf der abtreibenden Welle befestigte Kronenrad und das andere, feststehende Kronenrad jeweils auf einem kleinen Teil ihres Umfangs miteinander in Eingriff gebracht sind, derart, daß bei mit der antreibenden Welle umlaufender Kupplungsvorrichtung das auf der abtreibenden Welle sitzende Kronenrad sich unter Eigendrehung auf dem feststehenden Kronenrad abwälzt.

Ein derartiges Getriebe.besteht bei einem entsprechenden konstruktiven Aufbau aus lediglich drei Bauteilen, die einen fertigungsgünstigen Aufbau besitzen und ohne Schwierigkeiten montiert werden können. Das Bauvolumen ist, wie noch gezeigt wird, äußerst gering, wobei ein besonderer Vorteil des er- \ • findungsgemäßen Getriebes darin besteht, daß es sehr flachbauend ist. Das Getriebe bedarf bei Verwendung üblicher Werkstoffe keinerlei Wartung und läßt sich ohne zusätzlichen Aufwand und ohne Einbuße seiner fertigungs- und montagetechnischen Vorteile sowohl mit sehr hoher als auch mit mittlerer und geringer übersetzung herstellen.

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Die beiden Kronenräder können in üblicher Weise ausgebildet sein. Aus fertigungs- und montagetechnischen Gründen empfiehlt es sich jedoch, das umlaufende Kronenrad als einen Kronenzahnkranz tragende Scheibe auszubilden, die bei umlaufender Kupplungsvorrichtung eine Taumelbewegung ausführend auf der abtreibenden Welle befestigt ist. Eine weitere Verringerung der Bauhöhe des Getriebes läßt sich nach einem weiteren Gedanken der Erfindung dadurch erreichen, daß das umlaufende Kronenrad aus einer Scheibe mit einer Vielzahl von radialen federelastischen Fingern besteht, die an ihrem freien Ende jeweils in einen Zapfen übergehen..Da bei einem solchen Aufbau auf eine eine Taumelbewegung der Scheibe erlaubende Befestigung der Scheibe auf" der abtreibenden Welle verzichtet werden kann, läßt sich die Bauhöhe des Getriebes um die Raumhöhe vermindern, die bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform für den Taumelhub der Scheibe vorgesehen ist.

Um die beim Ineingriffbringen der beiden Kronenräder an der Stelle der Kupplungs\>Orrichtung auftretenden Axialkräfte möglichst klein zu halten, empfiehlt es sich, eine dünne, elastisch verformbare Scheibe zu verwenden. Aus dem gleichen Grunde ist die Scheibe am zweckmäßigsten mit mehreren kreisringsektorförmigen Ausnehmungen versehen,' die konzentrisch zur Scheibendrehachse in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander und in radialer Richtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Beide Maßnahmen können sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander vorgesehen werden.

In einer aus fertigungstechnischen Gründen bevorzugten Ausführungsform bilden die Scheibe und die an bzw. auf ihr befindlichen Teile eine einstückige Einheit aus Kunststoff.

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Das feststehende Kronenrad, das ebenfalls aus Kunststoff hergestellt werden kann, ist am zweckmäßigsten an das Getriebegehäuse bzw. an die das Kronenrad tragende Platine angeformt. Hierdurch vereinfacht sich die Montage des Getriebes nicht unwesentlich.

In einer bevorzugten AusfÜhrüngsform umfaßt die Kupplungseinrichtung einen sich in radialer Richtung über den Umfangsbereich der Kronenräder erstreckenden Arm mit einem abgewinkelten Ende und zwei die beiden Kronenräder miteinander in Eingriff bringende Kupplungselemente. An und für sich ist es auch möglich, eine Kupplungsvorrichtung vorzusehen, die einen sich in radialer Richtung erstreckenden Arm mit einem abgewinkelten auf den Umfangsbereich des umlaufenden Kronenrades drückenden Ende enthält. Dadurch ergeben sich jedoch ungünstige Kräfteverhältnisse in der antreibenden Welle, so daß auf eine solche Konstruktion im allgemeinen nur dann zurückgegriffen wird, wenn eine besonders geringe Bauhöhe des Getriebes gefordert ist.

Insbesondere wenn nur sehr kleine Drehmomente an der antreibenden Welle.zur Verfügung stehen, werden am zweckmäßigsten die Kupplungselemente als Rollen ausgebildet, die frei drehbar, die beiden Kronenräder zwischen sich aufnehmend auf dem abgewinkelten Ende des Arms gelagert sind. In einer anderen Ausführungsform ist das abgewinkelte Ende U-förmig, den Umfangsbereich der Kronenräder umgreifend ausgebildet und an den einander gegenüberliegenden Schenkeln jeweils ein mit einem Kronenrad in Wirkverbindung stehender Nocken vorgesehen. Bei einer solchen Ausführungsform sind zwar die Reibungskräfte im Vergleich zu der zuerst beschriebenen etwas höher, was bedeutet, daß ein bestimmtes minimales Drehmoment an der antreibenden Welle vorhanden sein muß, wenn das Getriebe einwandfrei arbeiten soll, jedoch ist eine solche Konstruktion wesentlich

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fertigungs- und montagegünstiger. Die Nocken können auf den Arm aufgenietet oder an den Arm angeformt bzw. in den Arm eingeformt sein. Zur Gewährleistung eines möglichst geräuschlosen und einwandfreien Laufs des Getriebes empfiehlt es sich bei Verwendung eines umlaufenden Kronenrades mit einer Vielzahl von mit Zapfen, versehenen federelastischen Fingern, den den Zapfen zugeordneten Nocken sich in Umfangsrichtung um mindestens den Mittenabstand zweier benachbarter Zapfen erstreckend auszubilden. ·

Bei sehr hohen Eingangsdrehzahlen kann es geschehen, daß die Kupplungsvorrichtung eine größere Unwucht an der antreibenden Welle hervorruft, dies insbesondere dann, wenn die Kupplungselemente als Rollen ausgebildet sind. Die Folge ist-ein erhöhter Verschleiß am Wellenlager. Um dies zu unterbinden, ist am zweckmäßigsten der Arm der Kupplungsvorrichtung an seinem dem abgewinkelten Ende gegenüberliegenden Ende mit einem Ausgleichsgewicht versehen.

Die Erfindung sei anhand,der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele enthält, näher erläutert. Es zeigen in vergrößertem Maßstab

Fig.1 einen Längsschnitt durch ein einstufiges Getriebe,

Fig.2 einen Längsschnitt durch ein zweistufiges Getriebe,

Fig.3 eine Aufsieht auf ein Kronenrad mit federelastischen, Zapfen tragenden Fingern,

Fig.4 einen Schnitt durch das Kronenrad gemäß Fig.3 entlang der Linie IV-IV,

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• Fig.5 einen Schnitt durch zwei Kronenräder an deren Kupplungsstelle,

Fig.6 einen Schnitt durch zwei andere Kronenräder an deren Kupplungsstelle und

Fig.7 einen Schnitt durch zwei weitere Kronenräder an deren Kupplungsstelle.

Das Getriebe nach Figur 1, das als Zeigerwerksgetriebe für eine Uhr ohne Sekundenanzeige verwendet werden kann, umfaßt zwei Kronenräder 1 und 2, von denen das Kronenrad 1 gegen eine Drehung gesichert auf einer Platine 3 und das Kronenrad 2 auf der abtreibenden Welle 4 des Getriebes befestigt · ist, sowie eine Kupplungsvorrichtung 5, die gegen eine Relativdrehung gesichert auf der treibenden Welle 6 des Getriebes sitzt. Der Antrieb des Getriebes' erfolgt durch ein nicht dargestelltes Antriebssystem, beispielsweise einen Synchronmotor, das mit dem der Kupplungsvorrichtung 5 zugeordneten Ende der Welle 6 gekuppelt wird, während die aus der Platine 3 ragenden Wellenenden zur Aufnahme des Stundenbzw. Minutenzeigers ausgebildet sind.

Die Kupplungsvorrichtung des Getriebes besteht aus einem sich in radialer Richtung über den Umfangsbereich der Kronenäder 1 und 2 erstreckenden Arm 7, der mit einem abgewinkelten Ende 8 versehen ist. An diesem Ende befinden sich zwei drehbar gelagerte Rollen 9 und 10 mit einer Lauffläche aus Gummi, die die beiden Kronenräder 1 und 2 zwischen sich aufnehmen und an dieser Stelle miteinander in Eingriff bringen. Das andere Ende 11 des Arms 7 ist mit einem Ausgleichsgewicht 12 zur Kompensation der durch die Rollen 9 und 10 hervorgerufenen Unwucht versehen.

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Das umlaufende Kronenrad .2 ist als einen Kronenzahnkranz 13 tragende Scheibe 14 ausgebildet, die so auf der abtreibenden Welle 4 befestigt ist, daß sie bei umlaufender Kupplungsvorrichtung 5 eine Taumelbewegung ausführt und sich unter Eigendrehung auf dem feststehenden Kronenrad 1 abwälzt.

Das Getriebe nach Figur 2, das als Zeigerwerksgetriebe für eine Uhr mit einer zentralen Sekundenanzeige aufgebaut ist, umfaßt zwei Stufen A und B, von denen die Stufe A die Drehzahl des nicht dargestellten Antriebssystems von einer Umdrehung pro Minute auf eine Umdrehung pro Stunde und die Stufe B die Eingangsdrehzahl von einer Umdrehung pro Stunde auf 1/12 Umdrehung pro Stunde herabsetzt.

Die Getriebestufe A unterscheidet sich von dem Getriebe nach Figur 1 im wesentlichen nur durch die anders ausgeführte Kupplungsvorrichtung und die Getriebestufe B durch ihre Kupplungsvorrichtung und das umlaufende Kronenrad. Die Kupplungsvorrichtung 15 der Getriebestufe A besitzt wiederum einen sich in radialer Richtung erstreckenden Arm 7, an dem sich ein U-förmig abgewinkeltes Ende 16 befindet, das den Umfangsbereich der Kronenräder 1 und-2 umgreift und an einem Schenkel mit einem Nocken 17 versehen ist. Der,andere Schenkel liegt unmittelbar an der planen Unterseite des Kronenrades 1 an. Die den Arm 7 tragende Antriebswelle 6' erstreckt sich durch die Getriebestufe B und ragt aus dem Gehäuse 18 heraus. Sie ist die den Sekundenzeiger 19 tragende Sekundenwelle des Zeigerwerks. Die ebenfalls nach vorne verlängerte und aus dem Gehäuse 18 ragende Welle 4' trägt den Minutenzeiger 20. Sie ist bezüglich der Getriebestüfe B die treibende Welle. Die abtreibende Welle 21 der Getriebestufe B trägt den Stundenzeiger 22.

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Die Kupplungsvorrichtung 23 der Getriebestufe 8 besitzt ebenfalls einen sich in radialer Richtung erstreckenden Arm 7 mit einem U-förmig abgewinkelten, den Umfangsbereich der Kronenräder 1 und 24 umgreifenden Ende 16, das an seinen einander gegenüberliegenden Schenkeln jeweils mit einem Nocken 25 bzw. 26 versehen ist.

Das Kronenrad 24 der Getriebestufe B ist, wie insbesondere aus den Figuren 3 und 4 hervorgeht, in Form einer Scheibe 27 mit einer Vielzahl von radialen, federelastischen Fingern 28 ausgebildet, die an ihrem freien Ende jeweils in einen Zapfen übergehen. Die Zapfen 29 besitzen einen kreisförmigen Querschnitt und sind zylindrisch ausgebildet. Die Form der Zapfen ist jedoch in weiten Grenzen beliebig wählbar. So sind auch zahnförmige Zapfen 29' (Fig.6) oder Zapfen 29" in Form eines einseitig abgeflachten Zylinders (Fig.7) mit gutem Erfolg verwendbar. Die dünne und biegeelastische, aber torsionssteife Scheibe 27 ist ebenso wie die Scheibe 14 mit sechs kreisringsektorförmigen Ausnehmungen 30 versehen, von denen jeweils drei auf einem zur Scheibendrehachse konzentrischen Kreis in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander gleichmäßig verteilt und in radialer Richtung gleichmäßig gegeneinander versetzt angeordnet sind. Alle Kronenräder sind einstückig aus Kunststoff hergestellt.

Wie aus den Figuren 5 bis 7 hervorgeht, werden die Zapfen 29 bzw. 29' bzw. 29" durch die am Arm 17 bzw. dessen Ende 8 oder 16 angeordneten starren Kupplungselemente - von links unten nach rechts oben schraffiert - und/oder umlaufenden Kupplungselemente - Kugellager in Fig.7 - nacheinander in die feststehende Verzahnung des Kronenrades 1 gedrückt, wodurch sich aufgrund der unterschiedlichen Zähne- bzw. Zapfenzahlen in den beiden Kronenrädern 1 und 24 das Kronenrad 24 unter Eigendrehung auf dem feststehenden Kronenrad 1 abwälzt bzw. über das feststehende

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Kronenrad 1 gleitet. Wie leicht einzusehen ist, ist das Untersetzungsverhältnis des erfindungsgemäßen Getriebes bzw. einer Getriebestufe umso größer, je geringer die Differenz der Zähnezahlen der beiden einander zugeordneten Kronenräder ist, und umso kleiner, je größer die Differenz ist.

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Claims

Ansprüche.

Getriebe für kleine Leistungen, insbesondere Zeigerwerksgetriebe für Uhren, mit einer antreibenden Welle, einer dazu koaxialen abtreibenden Welle, zwei in Eingriff miteinander stehenden Zahnrädern unterschiedlicher Zähnezahl, von denen eines feststehend angeordnet ist, und einer Kupplungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet. daß beide Zahnräder als Kronenräder (1,2,24) ausgebildet sind, die koaxial zueinander angeordnet sind, und eine auf der antreibenden Welle (6,6',4') befestigte Kupplungsvorrichtung (5,15,23) vorgesehen ist, durch die das auf der abtreibenden Welle (4,4',21) befestigte Kronenrad (2,24). und das andere, feststehende Kronenrad (1) jeweils auf einem kleinen Teil ihres Umfangs miteinander in Eingriff gebracht sind, derart, daß bei mit der antreibenden Welle (6,6^f,4') umlaufender Kupplungsvorrichtung (5j 15,23) das auf der abtreibenden Welle (4,4',21) sitzende Kronenrad (2,24) sich unter Eigendrehung auf dem feststehenden Kronenrad (1) abwälzt.

2./ Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufrijede Kronenrad (2) aus einer einen Kronenzahnkranz (13) tragenden Scheibe (14) besteht, die bei umlaufender Kupplungsvorrichtung (5»15) eine Taumelbewegung ausführend auf der abtreibenden Welle (4,4») befestigt ist.

3v/ Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufende Kronenrad (24) aus einer Scheibe (27.) mit einer Vielzahl von radialen federelastischen Fingern (28) besteht, die an ihrem freien Ende Jeweils in einen Zapfen (29) übergehen.

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4./ Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine dünne, elastisch verformbare Scheibe (27).

5./ Ge/triebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (14,27) mit mehreren kreisririgsektorförmigen Ausnehmungen (30) versehen ist, die konzentrisch zur Scheibendrehachse in ümfangsrichtung mit Abstand zueinander und in radialer Richtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

6./ Getriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (14,27) und die an bzw. auf ihr befindlichen Teile (13,28,29) eine einstückige Einheit aus Kunststoff bilden.

7./ Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Kronenrad (1) an das Getriebegehäuse bzw. an die das Kronenrad (1) tragende Platine (3,18) angeformt ist.

8./ Getriebe nach'einem der Ansprüche 1-bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (5,15,23) einen sich in radialer Richtung über den Umfangsbereich der Kronenräder (1,2,24) erstreckenden Arm (7) mit einem abgewinkelten Ende (8,16) und zwei die beiden Kronenräder (1,2,24) miteinander in Eingriff bringende Kupplungselemente (9,10,17,25,26) umfaßt,

9./ Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente als Rollen (9,10) ausgebildet sind, die frei drehbar die beiden Kronenräder (1,2) zwischen sich aufnehmend auf dem abgewinkelten Ende (8) gelagert sind.

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10./ Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das abgewinkelte Ende (16) U-förmig, den Umfangsbereich der Kronenräder (1,2,24) umgreifend ausgebildet und an den einander gegenüberliegenden Schenkeln jeweils ein Nocken (J7,25,26) vorgesehen ist,

11./ Getriebe nach den Ansprüchen 5 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der den Zapfen (29,29',29") zugeordnete Nocken (17,25) sich in Umfangsrichtung um mindestens den Mittenabstand zweier benachbarter Zapfen (29,29',29'O erstreckend ausgebildet ist.

12./ Getriebe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch ' gekennzeichnet, daß der Arm (7) an seinem dem abgewinkelten Ende (8) gegenüberliegenden Ende (11) mit einem Ausgleichsgewicht (12) versehen ist.

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