DE60225779T2

DE60225779T2 - Vorrichtung mit Uhrwerk und Chronographenmodul

Info

Publication number: DE60225779T2
Application number: DE60225779T
Authority: DE
Inventors: Jolidon Hugues
Original assignee: TAG Heuer SA
Current assignee: TAG Heuer SA
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2022-02-02
Also published as: AU2003201592A1; TW200422800A; WO2003065130A3; US8182138B2; DE60225779D1; US20110164474A1; EP1470452A2; US7905655B2; DE60302040T2; EP1470452B1; ATE390654T1; TWI276930B; EP1333345A1; ATE308068T1; US20110164477A1; US20050007888A1; CH697015A5; CH697016A5; DE60302040D1; WO2003065130A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem herkömmlichen Uhrwerk und einer Chronographenbaugruppe gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Der Markt für Chronographenuhren mit einer Vorrichtung dieser Art hat sich im Laufe der letzten Jahre stark entwickelt, insbesondere im Spitzensegment. Jedoch hat ein sehr grosser Teil solcher Uhren eine Chronographenplatte (hiernach unterschiedslos Chronographenteil-, -modul/-baugruppe oder -uhrwerk) mit einem Quarzoszillator, während ein bestimmtes Kundensegment einen steigenden Anreiz für mechanische Chronographenuhren verspührt. Bei Letzteren, aus weiter unten erklärten Gründen, stösst jedoch der Fachmann insbesondere an ein Problem der Lesegenauigkeit (man spricht auch von Leseresolution).
Armbanduhren, deren Gehäuse ein Chronographenmodul oder -uhrwerk mit einem Quarzoszillator beherbergt, erlauben dem Träger, Messungen mit einer je nach Anzeigetyp variierenden Genauigkeit durchzuführen, nämlich in der Grössenordnung des Zehntels oder Hundertstels einer Sekunde, je nachdem, ob diese Anzeige analog bzw. digital ist.
CH-667,771 beschreibt eine Chronographenuhr mit einem herkömmlichen zentralen Uhrwerk, welches die Stunden-, Minuten- und Sekundenzeiger antreibt, und einem autonomen Chronographenuhrwerk, welches einen Präzisionszeitmesser und mindestens einen von einem elektrischen Motor angetriebenen Indikator aufweist. Die Organe des Chronographenuhrwerks werden an der Peripherie des herkömmlichen Uhrwerks oder Basisuhrwerks angeordnet. Jedes Uhrwerk umfasst einen eigenen Regulator, der mit der gleichen Frequenz wie der andere schwingt. Das Chronographenuhrwerk wird mit einem unabhängigen Rohrwerk in Form einer Glocke versehen, welches das Basisuhrwerk bedeckt und umgibt. Die beiden Uhrwerke werden mittels einer dazwischen gesetzten Platte verbunden.
Diese Konstruktion hat den Zweck, eine billige Chronographenuhr herzustellen. Jedoch bleibt die Genauigkeit sehr diskutabel, da der Chronographenzeiger bei 1/5 Sekunde schlägt (was einem Oszillator mit 18'000 Halbschwingungen pro Stunde entspricht). Ferner liefert dieses Dokument dem Fachmann keine Lehre bezüglich der Anordnung der Organe des Moduls oder Chronographenuhrwerks, falls dieses Modul mechanisch wäre, noch bezüglich der Zusammenarbeit zwischen einem Modul dieses Typs und dem herkömmlichen Basiszeitchronographen.
Jedoch stellen diese Anordnung und diese Zusammenarbeit komplexe Zuverlässigkeits- und Machbarkeitsprobleme sowohl auf der technischen wie auf der ästhetischen Ebene dar, welche durch die Verwendung eines Quarzchronographen nicht gelöst sondern durch Umgehung lediglich vermieden werden, so dass der Fachmann immer davon abgebracht wurde, die benannte Anordnung und die benannte Zusammenarbeit überhaupt in Betracht zu ziehen und umso mehr sich die Aufgabe, sie auszuführen, anzunehmen.
Tatsächlich liegt die Messgenauigkeit der gegenwärtig auf dem Markt angebotenen mechanischen Chronographen meistens in der Grössenordnung von 0.125 Sekunden, wobei die entsprechende Unruh mit 28'800 Halbschwingungen pro Stunde schwingt, und seltener, für andere bedeutend teurere mechanische Chronographen, deren Unruh mit 36'000 Halbschwingungen pro Stunde schwingt, in der Grössenordnung von 0.1 Sekunde.
Das Dokument EP1043636 beschreibt beispielsweise einen mechanischen Chronographen, welche eine gemeinsame Zeitbasis für den Zeitteil und für den Chronographenteil aufweisen, mit einem gemeinsamen zentralen Federhaus.
Das Dokument EP1024416 beschreibt einen Mechanismus zur Anzeige von Sekundenbruchteilen eines Chronographen, mit einer Genauigkeit, die vorzugsweise zwischen einem Fünftel einer Sekunde und einem Zehntel einer Sekunde liegt, dank einem Betätigungsmechanismus mit einer Schnecke, die mit dem Basisuhrwerk zusammen arbeitet.
Diese Messgenauigkeit kann nicht mit mechanischen Chronographen, welche eine gemeinsame Zeitbasis für den Zeitteil und für den chronographen Teil aufweisen, erhöht werden, und dies aus verschiedenen Gründen. Die Verwendung für den Zeitteil einer Unruh, welche mit einer höheren Frequenz schwingt, würde die Abwicklungsgeschwindigkeit der Feder des Federhauses verändern und die Gangreserve des Uhrwerks vermindern. Zudem würde eine Gruppe, bestehend aus einem Hemmungsrad, einem Anker, einer Ellipse, einem Unruhdrehzapfen, welche durchgehend einer solchen Betriebsbedienung unterworfen wäre, nach einigen Monaten schon eine bedeutende Abnutzung aufweisen, was unweigerlich eine irreversible Veränderung des guten Laufens des Uhrwerks verursachen würde. Es muss noch betont werden, dass bei hoher Frequenz die Energieübermittlung vom Federhaus zur Unruh-Spiralfeder durch das Räderwerk und die Hemmung bei durchgehender Verwendung Probleme stellt, deren Lösung sehr wahrscheinlich die Verwendung von komplexen und nicht zufallsfreien Mitteln voraussetzen würde. Als Beispiel sei somit erwähnt, dass eine mit einer hohen Frequenz schwingende Unruh eine kleinere Amplitude aufweist als die gleiche Unruh, die mit einer niedrigeren Frequenz schwingt. Demzufolge wird sie auf Variationen des Motorkräftepaars der Feder des Federhauses sensibler und wird eine Gangstabilität nur während der Periode bieten, wo die Variationskurve des benannten Motorkräftepaars der Feder linear ist.
Das Dokument EP0806712 beschreibt einen Chronographen mit einem separaten Federhaus für einen Weckermechanismus, um die Gangreserve der Uhr nicht zu beeinträchtigen. Diese Erfindung betrifft nicht die Chronographie und ermöglicht es nicht, die Genauigkeit eines Chronographen zu verbessern.
Als Fortsetzung dieser Schwierigkeiten melden sich diejenige an, welche von Kosten- und Ästhetikfragen gestellt werden. Einerseits weiss man, dass ein Uhrstück, insbesondere eine Armbanduhr mit einer Vorrichtung bestehend aus einem Basiszeituhrwerk und einem „vollmechanischen" Chronographenuhrwerk, meistens zur Spitzenklasse zählt. Sein Preis ist also hoch, obwohl die Genauigkeit seines Chronographenuhrwerks mässig ist und nicht einmal diejenige eines niederwertigen Quarzchronographenuhrwerks mit Digitalanzeige erreicht. Andererseits ist es denkbar, dass die Ausführung eines Uhrstücks mit einem zweifachen Uhrwerk, d. h. Zeit- und Chronographenuhrwerk, wobei beide mechanisch sind, den Uhrmacher mit einem heiklen Problem des Platzbedarfs oder Volumens des Uhrstücks konfrontiert, ein Problem das, wenn es ungelöst bleibt, in einer Unästhetik resultiert, welche den kommerziellen Erfolg der Uhr gefährden könnte. Eine Lösung, die einem einfällt, würde darin bestehen, die den mechanischen Chronographen bildenden Organe zu verkleinern. Jedoch, indem der Ästhetik gedient wird, ginge dies gegen den Zweck der Kostengünstigkeit und würde sicherlich grössere technische Schwierigkeiten mit sich bringen. Diese zu wählen und anzuwenden wäre nicht ohne technische und kommerzielle Risiken. Diese Risiken erscheinen genügend abschreckend, um den Fachmann zu überzeugen, andere Lösungsansätze auszudenken und zu untersuchen, um eine Vorrichtung mit einem Qualitäts-Preis-Verhältnis so günstig wie möglich zu erzielen.
Das Dokument EP620509 beschreibt die Kombination eines Basismoduls mit auxiliaren Chronographenbaugruppen. Das Hauptziel ist es, die Gesamtdicke der Vorrichtung zu verringern, aber die auxiliaren Baugruppen werden immer durch die Zapfwellen des Basisuhrwerks angetrieben.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzuschlagen, welche den Nachteil des Genauigkeitsmangels behebt, während gleichzeitig ein wirklich zuverlässiges Lesen gewährleistet wird, egal welches Merkmal des gewählten Regulators, und also der vorgesehenen Genauigkeit, gewählt wird und unter Vermeidung jeglicher (oben erwähnten) Störung auf dem Zeitteil der Uhrwerke der Vorrichtung.
Dieses Ziel wird dank den im unabhängigen Anspruch 1 definierten Mitteln erreicht, wobei die abhängigen Ansprüche Mittel betreffen, die bevorzugte und, im Sinne des oben erwähnten Qualitäts-Preis-Verhältnisses, kostengünstige Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen.
Tests, welche auf den erfindungsgemässen Prototypen mit einem Chronographen, dessen Unruh mit 3600'000 Halbschwingungen pro Stunde schwang, durchgeführt wurden, haben erlaubt festzulegen, dass eine Genauigkeit des Hundertstels einer Sekunde auch nach einer durchgehenden Verwendung von mindestens dreissig Minuten gewährleistet wurde. In anderen Worten erlaubt es die erfindungsgemässe Vorrichtung einen „vollmechanisches" Zeitstück der Spitzenklasse anzubieten, dessen Genauigkeit des Chronographen einem hochqualitativen Quarzchronographen im Nichts nachsteht.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung wird hiernach detailliert als nichteinschränkendes Beispiel beschrieben, mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen; es zeigen:
1 eine Draufsicht eines Zeitstücks in der Form einer Armbanduhr mit einer Vorrichtung gemäss der Erfindung,
2 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung in unmontiertem Zustand,
3 eine perspektivische Darstellung der alleinigen Chronographenbaugruppe,
4 eine perspektivische Darstellung des Regulatororgans, des Räderwerks und des Federhauses der Chronographenbaugruppe,
5 eine perspektivische Darstellung eines Wechselrad- und Kleinsekundensystems der Chronographenbaugruppe,
6 eine perspektivische Darstellung eines Aufziehsystem der Chronographenbaugruppe,
7 eine perspektivische Darstellung einer Gangreserve der Chronographenbaugruppe,
8 eine Variante der in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsform,
Die erfindungsgemässe Vorrichtung findet vorteilhaft Anwendung in einer Chronographenarmbanduhr (ohne spezifisches Bezugszeichen), wie in der 1 dargestellt. Diese Uhr weist auf: um 2 Uhr, eine Drückerkrone 1, die erlaubt, ein Federhaus der Chronographenbaugruppe – hiernach autonome Chronographenbaugruppe MCA genannt – der Vorrichtung aufzuziehen und die Start- und Stopfunktionen der autonomen Chronographenbaugruppe MCA zu steuern, um 3 Uhr, eine Aufzugskrone 2 des Zeituhrwerks der Vorrichtung – hiernach Basisuhrwerk MB genannt – und um 4 Uhr, einen Druckknopf 3, der für die Nullstellung und Flugsrückkehr (retour à la volée) der autonomen Chronographenbaugruppe MCA betätigt wird. Die Chronographenuhr erlaubt das Anzeigen der aktuellen Zeit mittels eines Stundenzeigers 4, eines Minutenzeigers 5 und eines kleinen um 3 Uhr angeordneten Sekundenzeigers 6. Sie erlaubt auch das Anzeigen einer Messung der abgelaufenen Zeit mittels eines Dreissigminuten-Zählers 7, um 9 Uhr angeordnet und versehen mit einem Zeiger 8, einer zentralen Chronographentrotteuse 9 und einem Hundertstelsekundenzähler 10 um 6 Uhr, und mit einem Zeiger 11. Ein mit einem Zeiger 13 versehener und um 12 Uhr angeordneter Gangreservenzähler 12 der autonomen Chronographenbaugruppe MCA dient dazu, die Autonomie der besagten Baugruppe bis zum nächsten Aufzug zu kontrollieren. Die Gradeinteilungen dieser verschiedenen Zähler sind auf einem Zifferblatt 14 eingetragen; insbesondere die Hundertstelsekunden entsprechen Hundert auf einem kreisförmigen Lineal angebrachten Markierungen, wobei der Zeiger 11 eine Drehung von 360° pro Sekunde durchläuft, um eine bequeme und genaue Lesung des Zeitintervalls zu erlauben.
2 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Zusammenbauprinzip der autonomen Chronographenbaugruppe MCA mit dem Basisuhrwerk MB zeigt, wobei Zentrierungselemente und Fixierungsorgane vorgesehen werden. Eine Basisplatte 76 der autonomen Chronographenbaugruppe MCA weist zwei Löcher auf (nicht sichtbar und ohne Bezugszeichen), in welchen zylindrische Füsse 16, 17 eingejagt werden, welche dazu bestimmt sind, in Zifferblattfusslöcher 18, 19 einer Platine 15 einzugreifen, um eine korrekte Winkelpositionierung der Baugruppe MCA in Bezug auf das Uhrwerk MB zu gewährleisten. Befestigungsmittel verbinden das Basisuhrwerk MB und die autonome Chronographenbaugruppe MCA an deren Peripherie. Gemäss der Ausführungsform durchdringen Schrauben 20A, 21A durch in der Platte 76 gemachte Löcher (nicht sichtbar und ohne Bezugszeichen) und werden in entsprechende gebohrte Löcher 20, 21 der Platine 15 geschraubt. Es sind noch in dieser 2 dargestellt: einerseits, auf der autonomen Chronographenbaugruppe MCA und aus ihrer Flanke herausragend, eine Druckwelle 1A zur Aufnahme der Druckkrone 1 (1), und aus ihrer Oberseite herausragend, eine Welle 88 des Minutenzeigerwerkorgans, eine Welle 67 des Sekundenzeigerwerkorgans, eine Welle 61 des Hundertstelsekundenzeigerwerkorgans und eine Welle 88 der kleinen Sekunde; und andererseits, auf dem Basisuhrwerk MB und aus seiner Flanke herausragend, eine Aufzugwelle 2B zur Aufnahme der Aufzugkrone 2 (1) und, aus seiner Oberseite herausragend, in der Mitte, ein Rad 86 des Sekundenzeigerwerkorgans und ein Rad 77 des Minutenzeigerwerkorgans.
3 ist eine perspektivische Ansicht beider Uhrwerke in zusammengebautem Zustand, das hauptsächlich die autonome Chronographenbaugruppe MCA zeigt, welche das Basis Uhrwerk MB (insb. durch seine Platine 15 und seine Aufzugwelle 2B visualisiert) überdeckt, und die bemerkenswerte und originale Anordnung und Gestaltung der Hauptorgane und -elemente der autonomen Chronographenbaugruppe MCA auf ihrer Basisplatte 76 darstellt. Diese extrem dichtgepackte und kompakte Anordnung resultiert aus einer optimalen Ausnützung der Volumen, was eine kostbare Verkleinerung der benannten Organe und Elemente spart, ohne die Ästhetik zu opfern, wobei diese Konzeption und Konstruktion die Dimensionen der Vorrichtung in zusammengebautem Zustand auf sehr reduzierte Werte einzuschränken vermag. Gemäss der beschriebenen Ausführungsform sind diese Werte in der Grössenordnung von 7.75 mm (Höhe) und 30 mm (Aussendurchmesser), wobei die Dimensionen der Chronographenbaugruppe alleine Werte in der Grössenordnung von 4 mm (Höhe) und 30 mm (Durchmesser) nicht übersteigen. Man wird verstehen, dass diese Dimensionen sehr variierte Ausstattungen der Vorrichtung und eine bemerkenswerte und erfolgreiche Ästhetik erlauben.
Um die Höhe des Chronographenuhrwerks noch mehr zu reduzieren kann man in Betracht ziehen, die Elemente – auf welche später in Detail zurückgekommen wird (insbesondere Regulatororgane, Federhäuser, jeweilige Räderwerke, Gangreserve, Hebel, Aufziehsysteme) – auf Brücken anzuordnen, welche sachgemäss angeordnet sind, ab einer einzigen Platine, wobei die Basis- und Chronographenuhrwerke somit in einander eingreifen, ohne das gute Laufen der Chronographenbaugruppe einzuschränken, gemäss den hiernach beschriebenen Verfahren, jedoch mit einer Verteuerung der Herstellungskosten.
Die autonome Chronographenbaugruppe MCA wird mit ihrem eigenen Federhaus 22 und ihrem eigenen, eine Unruh 23 umfassenden Regulatororgan versehen. Dieses Merkmal schafft jegliche Krafteinwirkung auf dem Basisuhrwerk MB ab und erlaubt es, die Unruh 23 zu stoppen, ohne die Unruh-Spiralfeder des Basisuhrwerks MB zu stören.
Der Chronograph MCA wird durch einen kleinen Druck auf der Druckwelle 1A, d. h. auf der Krone 1, ein- und ausgeschaltet. Jeder Druck verursacht eine in Richtung des Zentrums des Chronographen MCA gerichtete Verschiebung einer Platte 24 mit Rillen in Form von länglichen Öffnungen 25, 26, wobei diese Verschiebung, die durch Schrauben 27, 28 in Zusammenarbeit mit den benannten Rillen geführt wird, gleichzeitig einen Schnabel 29 in Bewegung setzt. Wenn der Druck gelockert wird, nehmen die Platte 24 und der Schnabel 29 ihre Ausgangsposition unter der Wirkung einer Drahtfeder 40 bzw. einer Rückstellfeder 41 wieder ein.
Aus einer Ausgangsposition (Chronograph gestoppt, d. h. bei Null), kommt das Ende des Schnabels 29, drehend um einen Sperrstift 30, in Kontakt mit einer Flanke eines Zentralflügels einer Kurvenscheibe 31 und dreht die besagte Kurvenscheibe 31 um eine Welle 32 mit einem durch einen Anschlag 33 definierten Winkel. Ein Sporn 34 treibt dann einen Hebel 35 an, ein Sporn 39 dreht einen Werfer 36 um seine Welle 37, und eine Federklinge 38 ragt tangential aus der Aussenseite der Unruh 23 heraus. Dabei liefert die Feder 38 der Unruh 23 einen Startimpuls, um sie in Bewegung zu setzen. Ein erneuter Druck auf der Krone führt zu einem Stopp des Chronographen am Ende eines identischen jedoch umgekehrten Vorgangs (Position, die der auf der 3 dargestellten Position entspricht (Unruh in Bewegung)), wobei die Federklinge 38 diesmal tangential in Kontakt mit der Aussenseite der Unruh 23 in Kontakt kommt und Letztere anhält.
Ein auf dem Druckknopf 3 ausgeübter Druck (1) verursacht eine Nullstellung der Chronographenbaugruppe MCA.
Diese Nullstellung geschieht durch einen einzigen Hammer 48. Der vorher erwähnte Druck auf dem Knopf 3 führt zu einer Drehung einer Wippe 42 und demzufolge seines Schnabels 44 um eine Säulenachse 43, was bewirkt, dass ein Wechsler 45 mit seinem Sperrstift 46 angetrieben wird, wobei Letzterer seinerseits einen Hebel 47 steuert, der den Hammer 48 dreht, dessen drei Schnabel (ohne Bezugszeichen) an die Herzen 49, 50, 51 anstossen, welche auf den jeweiligen Minuten-, Sekunden- und Hundertstelsekunden-Zeigerwerkorganen montiert sind (siehe auch 4), und die Nullstellung der Chronographenbaugruppe MCA verursachen.
Während dem Drücken auf die Kippe 42 bleibt der Schnabel 44 in Kontakt mit dem Wechsler 45 während ungefähr zwei Drittel des von der Wippe 42 um die Säulenachse 43 geschlagenen Winkelraums, dann trennt sich der benannte Schnabel 44 tangential vom Ende des Wechslers 45 und der Wechsler 45 kehrt an seinen Ausgangspunkt zurück unter der Wirkung einer um die Drehachse des benannten Wechslers 45 aufgewickelten Rückzugsfeder (auf der 3 hat es Bezugszeichen weder für diese Rückzugsfeder noch für diese Drehachse, und die Drehachse ist ferner vom Wechsler 45 versteckt).
Der Hammer 48 wird auf der Räderwerkbrücke 52 mit einer Schraube 53 und einer exzentrischen Unterlagscheibe 54 befestigt. Die exzentrische Unterlagscheibe 54 erlaubt es, das Regeln des Hammers 48 so anzupassen, dass die drei Schnabel des besagten Hammers 48 gleichzeitig auf die drei Herzen 49, 50 und 51 drücken, wobei die Nullstellung der Chronographenbaugruppe MCA somit erfolgt, knapp bevor der Schnabel 44 den Wechsler 45 verlässt.
Die Folgen während der Nullstellung der Chronographenbaugruppe MCA unterscheiden sich, je nachdem die Unruh 23 gestoppt oder in Bewegung ist.
Ist die Unruh 23 gestoppt, so ist die Federklinge 38 in Kontakt mit der Unruh 23 und die von den Wellen 61, 67, 71 (2 und 4) auf dem Räderwerk ausgeübte Reibung hat keinen Einfluss auf die Unruh 23.
Ist hingegen die Unruh in Bewegung, so ist die Federklinge 38 nicht in Kontakt mit der Unruh 23 und die von den Wellen 61, 67 und 71 auf dem Räderwerk ausgeübte Reibung tendiert dazu, die Unruh 23 zu bremsen.
Während der Druck auf die Wippe 42 gelockert wird, kann der durch eine Rückzugfeder 56 gehaltene Schnabel 44 um einen Sperrstift 55 drehen, um dem Wechsler 45 auszuweichen und der Wippe 42 zu erlauben, ihre Ruheposition unter Wirkung einer Rückzugfeder 57 wieder einzunehmen.
Das hier oben beschriebene Funktionsprinzip dient also dazu, während der Nullstellung der autonomen Chronographenbaugruppe MCA und unter Bewegung der Unruh 23, jegliches Stoppen der benannten Unruh zu verhindern, das auf eine ausdauernde Reibung der Wellen 61, 67 und 71 zurückzuführen wäre.
So verursacht der gleiche auf den Druckknopf 3 (1) ausgeübte Druck bei gestoppter Unruh 23 eine Nullstellung der Chronographenbaugruppe MCA und bei sich bewegender Unruh 23 eine Nullstellung der Chronographenbaugruppe MCA (eine Operation, die Flugsrückkehr genannt wird), gefolgt von einem automatischen Neustart einer neuen Messung (ohne dass auf die Druckwelle 1A gedruckt werden muss).
Die Unruh-Spiralfeder-Gruppe des Regulatororgans des Chronographen ist gestoppt, wenn Letzterer nicht in Betrieb ist.
4 ist eine perspektivische Sicht, welche die Anordnung des Regulatororgans, des Räderwerks und des Federhauses darstellt, welche auf der Basisplatte 76 der autonomen Chronographenbaugruppe MCA montiert sind. Gemäss der Ausführungsform, in dieser Anordnung, wird die Unruh 23-Spiralfeder-Gruppe so dimensioniert, um mit einer Frequenz von 360'000 Halbschwingungen pro Stunde zu schwingen.
In der Formel:
wird man feststellen, dass für eine gegebene Spiralfeder, die Frequenz umgekehrt proportional zur Quadratwurzel des Trägheitsmoments der Unruh ist, deren Formel derjenigen eines Hohlzylinders assimiliert werden kann:

was erlaubt zu schreiben:

f: Frequenz [Hz]
M: elastisches Kräftepaar der Spiralfeder [Nm]
I: Trägheitsmoment der Unruh [kg·m²]
R: Aussenradius der Unruh [m]
r: Innenradius der Unruh [m]
h: Dicke der Unruh [m]
ρ: spezifisches Gewicht der Unruh [kg/m³]

Indem Werte für f, R und r in diese Funktion eingefügt werden wird man feststellen, dass wenn die Frequenz beispielsweise von 28'800 auf 360'000 Halbschwingungen pro Stunde erhöht wird, der Durchmesser der Unruh durch ca. 5 geteilt werden könnte. Die Erfahrung zeigt, dass eine zu kleine Unruh keine gute Laufstabilität mehr bietet und Regelprobleme verursacht. Die Lösung besteht also darin, einen Kompromiss zu finden zwischen einer Reduktion des Aussendurchmessers der Unruh, was deren Integration in der autonomen Chronographenbaugruppe MCA erleichtert, und einer Erhöhung der Beschleunigungskraft der Spiralfeder, durch ihre CGS Nummer definiert.
In Anbetracht dieser Überlegungen wird also eine Spiralfeder gewählt, deren technische Eigenschaften die Wahl einer Unruh mit einer solchen Dimension erlauben, dass der Regulator mit der vorbestimmten Frequenz schwingt, dass der Regulatororgan eine gute Regulierqualität bietet und dass die Unruh effizient durch die Federklinge 38 angekurbelt werden kann.
Auf der 4 sind ein Anker 113 und ein Hemmungsrad 58 sichtbar, wobei diese Elemente aus den existierenden Assortimenten gewählt werden können. Gemäss einer als Beispiel beschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung, wird ein auf die Welle des Hemmungsrads 58 gejagtes Rad 59 so gewählt, dass es mit einer Geschwindigkeit von 2,5 Drehungen pro Sekunde dreht, wobei die Unruh 23 beispielsgemäss mit 50 Hz (d. h. 360'000 Halbschwingungen pro Stunde) schwingt. Ein Rad 60 des Zeigerwerkorgans der Hundertstelsekunde dreht im Uhrzeigersinn mit einer Geschwindigkeit von einer Drehung pro Sekunde. Ein Rad (auf der Figur nicht sichtbar, da durch das Herz 51 versteckt), mit dem Rad 60 zusammenhaltend, wird auf die Welle 61 des Zeigerwerkorgans der Hundertstelsekunde montiert und greift mit einem auf einen Trieb 63 gejagten Rad 62 ein, wobei der Trieb mit einem Rad 64 eingreift. Ein Rad 65 des Zeigerwerkorgans der Sekunde dreht im Uhrzeigersinn mit der Geschwindigkeit von einer Drehung pro Minute dank einem Wechsler 66, der es mit dem Rad 64 verbindet. Ein durch das Herz 50 verstecktes und mit dem Rad 65 zusammenhaltendes Rad 84 (auf der 5 dargestellt) wird auf die Welle 67 des Zeigerwerkorgans der Sekunde montiert. Dieses Rad 84 greift mit einem Rad 68 ein, gejagt auf eine Welle, die mit einem Rad 69 zusammenhält, das ein auf der Welle 71 des Zeigerwerkorgans der Sekunde montiertes Rad 70 treibt. Das Rad 70 dreht im Uhrzeigersinn mit der Geschwindigkeit von einer Drehung pro 30 Minuten, es greift mit einem Rad 72 ein, gejagt auf eine Welle 73, das mit einem Rad 74 zusammenhält, das mit einer gezahnten Krone 75 des Federhauses 22 eingreift, wobei Letzteres sich unter der Wirkung der (nicht dargestellten) Feder des Federhauses im Uhrzeigersinn mit der Geschwindigkeit einer Drehung pro 29.7 Minuten abspult.
In einem mechanischen Uhrwerk wird die Feder des Federhauses im Allgemeinen so berechnet, um ca. 7,5 Drehungen zu absolvieren. Gemäss der beschriebenen Ausführungsform und aus Gründen der Platzeinsparung, wird die Feder des Federhauses so dimensioniert, um dem Federhaus zu erlauben, ca. sechs Drehungen zu absolvieren, was einer Gangreserve von 178,2 Minuten entspricht. Jedoch, wie oben erklärt, reduziert die Verwendung eines Regulatororgans, dessen Unruh-Spiralfeder-Gruppe mit einer hohen Frequenz (360'000 Halbschwingungen pro Stunde) schwingt, die Verwendung des Motorkräftepaars der Feder des Federhauses auf die Periode, während der die Funktion Δ Motorkräftepaar/Δ Zeit linear ist, wobei die nützliche Gangreserve der autonomen Chronographenbaugruppe MCA in der Grössenordnung von 120 Minuten liegt.
Während einer Messung mittels eines herkömmlichen mechanischen Chronographen, muss das Räderwerk des Chronographenteils vom Räderwerk des Zeitteils entkuppelt werden. Um das Spiel der Zeiger des Chronographen zu verhindern, ist es unerlässlich, die Räder der diese Zeiger tragenden Zeigerwerkorgane still zu halten. Mit der autonomen mechanischen Chronographenbaugruppe MCA gemäss der vorliegenden Erfindung ist diese Stillhalteoperation nicht notwendig, da – wie aus der oberen Beschreibung des Räderwerks der autonomen Chronographenbaugruppe MCA hervorgeht – das Übersetzungsgetriebe ständig von der Feder des Federhauses gezwungen bleibt, da kein Entkupplungssystem vorgesehen wird und da auf allen Zeigerwerkorganen, welche mehrere Räder tragen (wie beispielsweise die Räder 84 und 65 des Zeigerwerkorgans der Sekunden oder die auf der gleichen Welle montierten Hemmungsrad 58 und Rad 59), Letztere zusammenhaltend sind. Diese Merkmale gewährleisten eine beständige Kompensierung des Spiels des Getriebes.
Die Operationen zur Kupplung des Räderwerks des Chronographenteils mit dem Räderwerk des Zeitteils (Basisuhrwerk MB oder in der Chronographenbaugruppe sich befindende Zeigerstellräder des Basisuhrwerks) und/oder zur Entkupplung dieser Räderwerke von einander verursachen zudem auf einem herkömmlichen Chronographen Sprünge, insbesondere während dem Starten des Chronographen, welche die Messung um mehrere Zehntelsekunden fälschen können. Dieser Mangel wird mit der vorliegenden Erfindung behoben. Um die Nullstellung der Zeiger von den auf den Wellen 61, 67 und 71 (4) montierten Zählern durchzuführen, werden die Wellen auf deren jeweiligen Zeigerwerkorganen mit einem bekannten Reibungssystem (beispielsweise mit einer elastischen Unterlagscheibe, durch Kerben, usw.) montiert.
Im Vergleich zu einem mechanischen Chronographen mit einem zusätzlichen herkömmlichen Chronographenmodul, in welchem das Räderwerk und die Anordnung der Zähler geändert werden können, bietet die vorliegende Erfindung zusätzlich die Möglichkeit, die Schwingfrequenz der Unruh-Spiralfeder, die Messresolution und die Gangreserve der autonomen Chronographenbaugruppe MCA zu ändern. Im Allgemeinen ist die vom Regulator der autonomen Chronographenbaugruppe MCA gelieferte Schwingfrequenz gleich N mal die vom Regulatororgan des Basisuhrwerks MB gelieferte Schwingfrequenz, beispielsweise, für ein Basisuhrwerk mit einer Frequenz von 28'800 Halbschwingungen pro Stunde kann N = 12,50 gewählt werden, so dass die autonome Chronographenbaugruppe MCA die Hundertstelsekunde schlägt. Diese Eigenschaften erlauben es, eine praktisch uneingeschränkte Palette von Produkten auszuführen, die alle wirtschaftliche Sektoren und Marktlücken deckt, von der Chronographenuhr für die breite Öffentlichkeit zur Edeluhr, und bis zu Produkten reserviert für professionelle Verwendungen.
5 stellt eine der vielen Arten und Weisen dar, mit welcher die Zeitinformationen, welche vom Basisuhrwerk MB geliefert werden, durch die autonome Chronographenbaugruppe MCA an die auf dem Zifferblatt 14 angeordneten Zeitzeiger 4, 5 und 6 übermittelt werden können (1).
Das auf dem Minutenrohr des Basisuhrwerks MB montierte Rad 77 greift mit einem Zeigerstellrad 78 ein, gejagt in eine Welle 79 zusammenhaltend mit den Zeigerstellräder 80, 81. Das Zeigerstellrad 80 treibt ein Minutenrohr 82, welches den Minutenzeiger 5 trägt und frei auf einem Rohr 85 montiert ist, während das Zeigerstellrad 81 ein den Stundenzeiger 4 tragendes Stundenrad 83 antreibt.
Ein auf der Sekundenwelle des Basisuhrwerk MB montiertes Rad 86 greift mit einem Zeigerstellrad 87 ein, das ein auf eine Welle der kleinen Sekunde 88 um 3 Uhr gejagtes Rad 89 antreibt. Um das Spiel des Zeigers der kleinen Sekunde 6 zu verhindern, kann eine (nicht dargestellte) Drahtfeder innerhalb einer Kehle 90 der Welle 88 der kleinen Sekunde andrücken.
Diese Anordnung erlaubt es, gemäss einer gängigen Praxis, die Welle 67 der Trotteuse 9 des Chronographen in der Mitte der Baugruppe MCA (siehe auch 4) anzuordnen und dem Benutzer das Anzeigen der von der autonomen Chronographenbaugruppe MCA gemessenen Zeitintervalle zu bieten.
Es ist selbstverständlich, dass andere Anordnungen leicht erdenkbar sind. 8 (vergleichbar mit 2) stellt so eine Variante dar, gemäss welcher eine Sekundenwelle 67B, ein Minutenrohr 82B und ein Stundenrad 83B des Basisuhrwerks MB verlängert wurden, um eine zentrale Öffnung 115 der autonomen Chronographenbaugruppe MCA zu durchdringen und die Stunde, Minute und Sekunde im Zentrum des Zifferblatts 14 anzuzeigen. Gemäss dieser Ausführungsform wird der Sekundenzeiger der autonomen Chronographenbaugruppe MCA von einer um 3 Uhr auf einem Zähler angeordneten Welle 88A getragen.
6 ist eine perspektivische Darstellung eines Aufziehsystems der auf der Basisplatte 76 montierten autonomen Chronographenbaugruppe MCA. Das Aufziehen von Hand des Federhauses 22 erfolgt durch Drehen der Drückwelle 1A, im Ruhezustand, im gleichen Uhrzeigersinn wie derjenige, der für das Handaufziehen des mechanischen Basisuhrwerks MB nötig ist, benötigt für eine Wiederinbetriebnahme Letzteres, wenn es während einer genügend langen Zeit nicht getragen wurde und die Feder des Federhauses ganz abgewickelt ist (automatisches Uhrwerk). Die Drückwelle 1A wird von einem Klotz 91 geführt und durch eine Federklinge 92 an ihrem Platz gehalten. Ein von unten auf das Ende eines Sporns 93 ausgeübter Druck befreit die Drückwelle 1A und erlaubt es, das Uhrwerk aus seinem in 1 ohne Bezugszeichen dargestellten Gehäuse herauszunehmen, so lange die gleiche Operation auf der Aufzugwelle 2B (auf dieser Figur nicht dargestellt) durchgeführt wird.
Ein von einem Antriebviereck 95 der Drückwelle 1A angekurbeltes Winkelrad 94 treibt ein Zeigerstellrad 96, das mit einem Kupplungsrad 97 eingreift. Dieses Rad 97 steht im Eingriff mit einem Zeigerstellrad 98, wenn es im Gegenuhrzeigersinn dreht, wobei die Welle 114 in einer Mandelform abgestumpft ist. Das vom Kupplungsrad 97 angetriebene Zeigerstellrad 98, wenn es im Gegenuhrzeigersinn dreht, greift mit einem Zeigerstellrad 99 ein, das ein auf einem Federkern 101 des Federhauses 22 montiertes Sperrrad 100 ankurbelt. Das Aufziehen der Feder des Federhauses erfolgt also durch Drehen des Sperrrads 100 im Uhrzeigersinn (das vom Fachmann bekannte Gesperrsystem, das für die Konservierung der von der Feder des Federhauses während des Aufziehens gespeicherten Energie benötigt wird, ist nicht dargestellt).
7 ist eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Gangreservenvorrichtung der autonomen Chronographenbaugruppe MCA, wobei die Information bezüglich der Gangreserve um 12 Uhr auf dem Zifferblatt 14 durch den Zeiger 12 angezeigt wird (1). Gemäss der Ausführungsform muss eine Drehung des Sperrrads 100 (6) während des Aufziehens eine Winkelverschiebung einer Gangreservenwelle 102 um ihre Achse verursachen, gleichwertig mit und in entgegen gesetzter Richtung zu derjenigen, welche von einer Drehung der Krone 75 des Federhauses 22 auf der gleichen Welle 102 während des Gangs der autonomen Chronographenbaugruppe MCA erzeugt wird. Während des Aufziehens drehen das Sperrrad 100 und das auf der Welle 106 gejagte Rad 98 mit der gleichen Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung (im Uhrzeigersinn), ein mit einer Welle 106 zusammenhaltendes Rad 103 greift mit einer Aussenverzahnung einer Sonnenkrone 104 ein, die Innenverzahnung der Sonnenkrone 104 treibt ein Planetenrad 105 an, wobei das Rad 105 mit einem Planetenrad 107 zusammenhält, das auf einer Innenverzahnung einer Sonnenkrone 108 andrückt, um die Gangreservenwelle 102 im Gegenuhrzeigersinn um einen Winkel von 30,375 Grad pro Drehung des Sperrrads 100 zu drehen.
Während dem Gang der autonomen Chronographenbaugruppe MCA treibt die Krone 75 des Federhauses 22 ein Rad 109 an, wobei dieses Rad mit einem Trieb 110 zusammenhält und durch eine Wechselradbrücke 111 gehalten wird. Der Trieb 110 greift mit einer Aussenverzahnung der Sonnenkrone 108 ein, die Innenverzahnung der Sonnenkrone 108 treibt das mit dem Planetenrad 105 zusammenhaltende Planetenrad 107 an, das auf der Innenverzahnung der Sonnenkrone 104 andrückt, um die Gangreservenwelle 102 im Uhrzeigersinn um einen Winkel von 30,375 Grad pro Drehung der Krone 75 des Federhauses 22 zu drehen.
Gemäss dieser Ausführungsform beträgt die Gangreserve der autonomen Chronographenbaugruppe MCA ungefähr 120 Minuten, wobei das Federhaus 22 eine Drehung in 29,7 Minuten absolviert, wobei eine Drehung des Federhauses 22 einer Drehung um 30,375 Grad der Gangreservenwelle 102 entspricht. Die ungefähre Gangreserve der autonomen Chronographenbaugruppe MCA entspricht also einem Drehwinkel von 127.72 Grad der Gangreservenwelle 102.
Um zu gewährleisten, dass das Aufziehen oder der Gang der autonomen Chronographenbaugruppe MCA nicht zu einem Abspulen der Feder des Federhauses über die hier oben definierten Grenzen hinaus führt, kann eine Sicherheitsvorrichtung vorgesehen werden, welche das Drehen der Gangreservenwelle 102 einschränkt, wobei diese (nicht dargestellte) Vorrichtung beispielsweise darin bestehen kann, dass ein Anschlagsperrstift in ein auf einem Planetenrad 112 eingerichtetes Loch eingejagt wird, wobei dieser Sperrstift mit einer länglichen Öffnung zusammenarbeitet, die mit der Achse der Welle 102 konzentrisch ist und auf einer Mechanismusdeckplatte eingerichtet ist.
Es ist selbstverständlich, dass die autonome Chronographenbaugruppe MCA als solche ausgeführt werden kann, d. h. nicht unbedingt in Verbindung mit dem Basisuhrwerk MB.

Claims

Vorrichtung mit einem Basisuhrwerk (MB), das mindestens einen Zeitanzeiger (4, 5, 6), der durch ein mit einem ersten Räderwerk verbundenes erstes Federhaus angetrieben wird, und ein erstes Regulierungselement umfasst, sowie mit einem Chronographenmodul (MCA), das mit dem Basismodul (MC) zusammenarbeitet und mindestens einen entsprechenden Anzeiger (8, 9, 11) umfasst, wobei das Chronographenmodul (MCA) ausschliesslich aus mechanischen Elementen besteht und ein zweites Regulierungselement umfasst, das dauernd mit einem zweiten Räderwerk eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Anzeiger des Chronographenmoduls (MCA) durch ein mit dem besagten zweiten Räderwerk verbundenes zweites Federhaus (22) angetrieben wird, und ein zweites Regulierungselement umfasst, wobei das Chronographenmodul (MCA) unabhängig vom Basisuhrwerk (MB) ist, und dass die durch das zweite Regulierungselement gelieferte Schwingungsfrequenz gleich N mal die durch das erste Regulierungselement gelieferte Schwingungsfrequenz ist.
Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Koeffizient N so definiert wird, dass das Chronographenmodul (MCA) eine Auflösung auf mindestens eine Hundertstelsekunde erlaubt.
Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise der Koeffizient N mindestens gleich 12.50 ist, dass die Frequenz des Basisuhrwerks (MB) 28'800 Schwingungen pro Stunde beträgt, und die Frequenz des Chronographenmoduls (MCA) mindestens 360'000 Schwingungen pro Stunde beträgt.
Vorrichtung gemäss Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anzeigerelement des Chronographenmoduls (MCA) auf einer um 360° pro Sekunde drehenden Zählerwelle (61) der Hundertstelsekunde montiert ist, und dass das besagte Anzeigerelement vorzugsweise aus einem Zeiger (11) besteht, der das Lesen von Zeitabständen einer Hundertstelsekunde ermöglicht, durch Zusammentreffen des besagten Zeiger (11) mit einer Graduierung., welche hundert auf einem Zifferblatt angeordnete Markierungen umfasst.
Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unruh des Regulierungselements des Chronographs durch eine auf einem Anwerfer (36) montierte Federklinge (38) in Bewegung gesetzt oder gestoppt wird.
Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ensemble Unruh-Spiralfeder des Regulierungselements des Chronographs gestoppt ist, wenn Letzteres nicht in Betrieb ist.
Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck auf der Brückenwaage (42) eine Rücksetzung auf Null des Chronographs erzeugt, wenn die Unruh (23) des Regulierungselements des Chronographenteils gestoppt ist, und dass ein Druck auf der gleichen Brückenwaage (42) eine Rücksetzung auf Null oder eine Flugsrückkehr des Chronographs erzeugt, wenn die Unruh (23) des Regulierungselements des Chronographenteils in Bewegung ist.
Vorrichtung gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugsrückkehr von einem automatischen Neustarten einer neuen Zeitabstandmessung gefolgt wird.
Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Chronographenteil von Hand aufgezogen wird und eine Gangreserve sowie einen Anzeigerelement (13) umfasst, welches das Lesen der verfügbaren Messdauer auf dem Ziffernblatt (12) ermöglicht.
Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Chronographs auf abnehmbare Weise über den Zeitteil des Uhrwerks ragt.
Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente des Chronographenteils und des Zeitteils auf einer einzigen alle Brücken tragenden Platine (15) angeordnet werden.
Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente des Basisuhrwerks (MB) und des Chronographenmoduls (MCA) so angeordnet sind, dass im zusammengebauten Zustand, deren Höhe und Durchmesser im Ganzen in der Grössenordnung von 7.75 mm bzw. 30 mm liegen und vorzugsweise diese Werte nicht übersteigen.
Armbanduhr, deren Gehäuse eine Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12 beherbergt.
Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente des Chronographenmoduls so angeordnet sind, dass die Höhe und der Aussendurchmesser des besagten Moduls in der Grössenordnung von 4 mm bzw. 30 mm liegen und vorzugsweise diese Werte nicht übersteigen.