Automata karórák III.

Működési elvek, megoldások - célkeresztben a konstrukciók

A felhúzás módja az idők folyamán folyamatosan alakult ki mai formájára. Az eleinte zsebórákból eredeztetett automata karórák még egy korlátozott lengésű súly felhúzó erején alapultak, kissé hasonlatosan Breguet eredeti megoldásához. Mint az előző részben láttuk, karórában elsőként Harwood megoldása követte ezt az elvet, amit aztán számos gyártó vett át, illetve fejlesztett tovább. Ez a felhúzási mód volt a leggyakoribb a harmincas, negyvenes években. Általában különféle fogasíves megoldásokkal biztosították a felhúzást, gyakran két irányban. Ezáltal viszonylag egyszerűen lehetővé vált a lengő mozgás átalakítása forgó mozgássá.

Lássuk sorban!

Az első képen egy egyszerű lengősúlyos automatika rajza látható. A 10 -es motor-kilincskerék (ez alatt található a rugóház a motorrugóval) felhúzását a 8 -as köztes keréken keresztül biztosítja az 1 -es lengősúly az alábbi módon. A lengősúlyra fixen erősített 2 -es fogastengely mozgatja a 3 -as fogasívvel egyben kiképzett kart. Ez a 4 -es kilincserékkel közösen van felfüggesztve, és az 5 -ös kilincset hordozza, amit a 6 -os rugó pozícionál.

Ez a rendszer lelke, pirossal ki is emeltem, a kilincskereket pedig kékkel. Az 5 -ös kilincs felhúzó irányban reteszel, másik irányban elcsúszik a farkasfogazású kilincskeréken. A kar és a kilincskerék függetlenül mozoghat, csak a felfüggesztésük közös. Tehát ha az 1 -es súly a nyíl irányában elmozdul, elmozdítja a 3 -as kart, az 5 -ös kilincs reteszel, és a karral együtt ezáltal a 4 -es kilincskerék is elfordul. A kilincskerékkel egybeépített fogastengely (11, sárgával) a köztes keréken keresztül húzza a rugó kilincskerekét.

Amikor a lengősúly a másik irányba mozdul el, a fogasív is ellenkezőleg fordul, ekkor viszont az 5 -ös kilincs enged, mivel így a 4 -es kerék 7 -es kilincse reteszel, és nem engedi visszafelé fordulni a kerékrendszert. Mivel az áttétel a motorkerék felé csökken (lassító áttétel), ezért fontos a 7 -es kilincs szerepe, hiszen mire a motor-kilincskerék saját kilincse egy újabb fognyit reteszel, addig ez a kilincs több fogat ugrik - ha nem lenne, ez a munka visszirányban elveszne.

Kézi felhúzásnál a kilincs nyitó irányában a kilincskerék elforog, és általában nem alkalmaznak külön elválasztást a kézi felhúzás felé sem.

Az elsõ automata órák így mûködtek, ilyen volt a Harvood -féle óra és a késõbbi AS kalapácsos automaták felhúzási megoldása is. De használta ezt az Eterna, és több más ismert cég is elsõ automatáin.

A következő képen a kétirányú felhúzás egyik megvalósítását láthatjuk, kiemelve a felhúzást biztosító karok rendszerét. Itt 1 -el jelöltük a meghajtó fogastengelyt (ami célszerűen a lengősúly tengelyén kap helyet, de természetesen áttétellel később is beiktatható), 2 az egyik felhúzókar, 4 a kilincskerék, 5 a másik felhúzókar, 6 és 3 kilincsek. Az előzőek ismeretébn könnyű megérteni: a kilincskerék és a két kar egymástól függetlenül közös ponton csapágyazott elemek. Egyik kart tekintve működése megegyezik az előző rendszerrel, de míg visszirányban ez a kar szabadon visszafordul, addig a másik húz, és fordítva ugyanígy, nincsen üresjárat. Ebben az esetben a reteszelő kilincs szerepét a másik kar-kilincs rendszer végzi, így külön erre sincsen szükség.

A lengősúlyos, más néven kalapácsos felhúzás alapvető hibája volt, hogy míg kevesebb mozgást gyengén hasznosított (a súly kitérése korlátozva van), a hevesebb mozdulatok erősen terhelték a mechanizmust, kiverődhettek a kalapács ütköztető tőkéi, gyakrabban lazultak ki csavarok, stb. Ezért egyre inkább elterjedtek azok a megoldások, ahol a ma is használt rotoros felhúzást alkalmazták (mint pl. a Rolex). Mivel a rotoros megoldásnál forgó mozgást kell forgó mozgássá alakítani, ezért a fogasíves-karos megoldások helyett különféle kerékrendszerekkel kell ezt megoldani, ráadásul a rotor kétirányú forgási lehetősége miatt úgy, hogy mindig csak egyirányban vigyen át nyomatékot.

Ez legegyszerűbben úgy oldható meg, hogy egyik irányban bizonyos áttétellel engedjük a nyomatékátadást, másikban pedig nem, azaz arrafelé szabadon mozoghat a rotor. (A rotor mozgásának korlátozása nagy tömege miatt nem célszerű, ez derült ki a kalapácsos megoldásnál is). A szabad forgás sem probléma, mert amikor a rotor megáll, kissé valószínűleg mindig túllendül a holtponton, majd visszafelé forogva - felhúzva - áll meg.

A másik megoldás, hogy valamilyen módon mindkét irányban biztosítják a felhúzást, például egyirányban reteszelő, másik irányban szabadon futó kilincskerék-pár segítségével úgy, hogy egyik kerék mindig zár és nyomatékot visz át, másik pedig nyitva van és szabadon forog. Ilyen kilincskerék-párt látunk az alábbi ábrán, melyeket az ETA - Eterna automata rendszereknél használnak. Ezek ún. alakzáró kilincsek, a geometriai kialakítás folytán egyik irányban függetlenül forog az alsó és felső fogaskoszorú, másik irányban csak együtt tudnak forogni. A képen 6 -ossal jelölt kilincsek az 5 -össel jelölt felsõ fogaskoszorúhoz csatlakoznak egy-egy csapon keresztül. Az alsó fogaskoszorú és 1 fogastengely egy egységet képez, központi csapjuk körül az 5 koszorú elfordulhat, azaz az alsó és felsõ fogaskerék függetlenül foroghat. Azonban a 6 kilincsek csak egyik irányban képesek a 3 és 4 bütykök által határolt speciális pályán mozogni (miközben a bütykök ide-oda lökdösik õket, billegnek a csap körül), a másik irányban kitámasztanak (bal oldali ábra). Tehát ha kitámasztanak, akkor mintegy éket képeznek a felsõ, 5 koszorú és az alsó koszorú és fogastengely között aminek oldalán a 3 bütykök vannak. Tehát ekkor csak együtt képesek forogni. Két ilyen kereket szembe fordítva, az alsó fogasívek kapcsolódnak, a felsõ két koszorút hajtja a rotor hajtó fogaskereke, melyek ellentétesen mozognak (ezért ezek az 5 koszorúk kisebb átmérõjûek, nem kapcsolódnak). A rotor bármelyik forgásirányában az egyik kerék mindig zár, a másik pedig szabadon forog, így az alsó koszorúk mindig együtt, és egyirányban mozognak. Szellemes megoldás, tartós, de viszonylag drága.

A következõ képen egy ún. bolygókerekes megoldást láthatunk, ahol egy megfelelő kiképzésben szabadon elmozduló fogaskerék, a bolygókerék biztosítja az irányváltást. Itt az 1 rotoron levő 2 meghajtó kerék adja át az energiát a 3 bolygókeréknek. A szaggatott nyilaknak megfelelő forgásnál a bolygókerék (szaggatott jelölés) a 4 -es kerékkel kapcsolódik, míg ellenkező irányú forgásnál az 5 -össel. A 6 kilincs reteszel minden esetben. A bolygókerék csapágynyílása határozza meg a kapcsolódást, mely irányváltáskor szükségképpen holtjátékkal jár, bizonytalan és mechanikai elhasználódást okozhat, amit a furat kopása csak növelni fog. Előnye, hogy a kézi felhúzás szétválasztására nincsen szükség, mivel olyankor a bolygókerék a rotor felé kissé elcsúszva kilép a kapcsolódáskor. A megoldásnak többféle változata létezik, például egy köztes kerékkel és két bolygókerékkel; vagy csupán egyirányú felhúzást biztosító egy bolygókerékkel, ahol rugó téríti vissza a bolygókereket felhúzó állapotba, másik irányban "racsnizik", stb.

Az alábbi két képen kétirányú felhúzást biztosító billenőhidas (hívják váltóhidasnak is) megoldást láthatunk, mely a bolygókerekes megoldások korszerűsített kivitele. Az F forgástengely körül az X és Y irányváltó kerekeket tartó V váltóhíd elbillenhet (mozgását általában korlátozzák, pl. a csapágylemezbe mart lyukkal, amiben a híd hátsó végén levő kis csap elmozdul. Ez azért szükséges, hogy ne szorulhassanak össze a fogak túlzottan, ami megszorulást okozhat). A két kerék állandó kapcsolatban van egymással, illetve X meghajtását a rotor (R) meghajtó fogastengelye (K) biztosítja. A nyomatékátadás az A és B áttételi kerékrendszeren jut el a C kilincskerékig (Ru a rugóház). A billenőhíd irányváltását a fogakon ébredő nyomaték (ún. fognyomás) biztosítja. Általában egy kilincset is elhelyeznek valamelyik átviteli keréknél, mivel a rendszer az átváltás pillanatában nem minden konstrukciónál biztosítja a zárást.

Kézi felhúzás esetén általában szükséges az automatika leválasztása az ébredõ erõhatások miatt.

A fenti rendszer az ún. bolygókerekes megoldások továbbfejlesztése, ahol egy vagy két bolygókerék mozoghat a csapágylemezbe mart kényszerpályákon, elvégezve a kapcsolást. A billenõhidas megoldás annyiban korszerûbb azoknál, hogy az egyes kerekek csapágyazásai finomabbak lehetnek (felületi finomság, tûrés, olajtartás).

A megoldás maga továbbra is egyszerű, akárcsak a bolygókerekes rendszereknél, azonban a kapcsolódási ponton az irányváltó kerekek erős, az első átviteli kereket koptató hatását csak megfelelő anyagválasztással lehet némileg kiküszöbölni. Magam is találkoztam olyan Omega órával, ahol az átviteli kerék fogai féloldalasra koptak a sok használattól (ez a kerékkoszorú sárgarézből, míg az irányváltó kerekek acélból készültek), pedig nem valószínû, hogy a patinás gyár gyenge minõségû anyagokat használt volna. (Konstruáltak is egy kilincskerekes automatikát a következõ modellekbe).

A fentiek alapján könnyen elképzelhető ennek a megoldásnak egyszerűbb változata, ahol az egyik irányváltó kerék elmarad, a hidat pedig rugó szorítja az átviteli kerékhez, melyet egy kilincs reteszel (az ábrán ez nem látszik, az A kerék kap egy kilincset). Ekkor egyik irányban tud csak forogni az A kerék, a másikban nem, így amikor abban az irányban akarna erőt átvinni az X kerék, akkor az álló keréken a rugó ellenében elpattan, "racsnizik".

Van végül egy harmadik lehetőség is: amikor a forgó mozgást egyik oldalon karok segítségével alternálóvá átalakítják, majd a karok másik felén hasonló módon visszaalakítják. Hasonló megoldás például a Seiko felhúzó mechanizmusa is.

A képen látható körhagyós mechanizmushoz hasonlót alkalmaz pl. az IWC híres 85 -ös automata kaliberében és annak változataiban, finomított formában. Itt a K körhagyó (excenter) mozgatja a pirossal jelölt kart a T tengely körül, mely két kilincs (és a geometria) segítségével a nyíl irányában továbbítja a kékkel jelölt kilincskereket. Amikor az egyik kilincs húz (helyesebben tol), akkor a másik szabadon átugrik, és fordítva. A kilincskerék tengelyére szerelt fogastengely továbbítja azután a nyomatékot. Ekkor az áttétel az emelőkarok hosszával alakítható ki. A kilincskerék és a körhagyóhoz csatlakozó kar fogásközéppontjainak egyenesének a kilincsek támadáspontjától való távolsága meghatározza az egyes emelőkarok effektív hosszát. A hossz pedig a nyomaték-átalakítás mértékét, végső soron a rotor méretét… Általában ugyanis szükség van bizonyos áttételre a rotor és a rugóház között, ugyanis a mégoly nagy tömegű rotor lendítőnyomatéka sem lenne elegendő a rugó megfeszítésére.

Ez a rendszer kiváló minõségû, igen finoman megmunkált alkatrészeket igényel, a farkasfogazott kilincskerék, a kilincsek kis kopás esetén sem lehetnek már képesek ellátni feladatukat, átugranak és nem húznak fel.

A tervező egyik legnehezebb kompromisszuma a gyors, mégis biztos felhúzás és nagy járástartalék biztosítása, adott méretbeli korlátok esetén. Fontos lehet még az automata felhúzás áttételének és a kézi felhúzás mechanizmusának függetlenítése, lehetőség szerint mindkét irányban. Ugyanis ha az automatika felhúzza a rugót, ezzel forgatja a rugóház kilincskerekét, amely a hagyományos felhúzószerkezeten keresztül húzza - természetesen "visszirányban" a hagyományos kézi felhúzószerkezetet. Amelynek során a kihúzókar rugójának erősségétől függően forgatja a koronát, vagy csak a hornyoskereket "racsniztatja" a körmöskerék fogain. Ez felesleges kopást, de méginkább felesleges erőveszteséget okoz. Kézi felhúzás esetén (amire a legtöbb szerkezetnél lehetőség van, mint az elõzõ írásban kifejtettük) viszont ha felhúzás közben a rugóházat forgatjuk, az forgásba hozná az automatikának ebben az irányban gyorsító áttételét. Ez erőltetett, nehéz felhúzást, felesleges kopásokat, rosszabb esetben törlést okozhat. Főképpen egyszerűbb szerkezeteknél egyik vagy másik elmaradhat, illetve gyakran túl bonyolult vagy felesleges lenne megvalósítani, hiszen minenképpen plusz alkatrészeket igényel. Sokszor kisebb a jelentősége is, ez nagyban függ az adott szerkezet konstrukciójától (áttételétől). Többféle ötletes megoldást dolgoztak ki, mint például a motor kilincskeréknél elhelyezett kuplung, vagy az elsõ felhúzó keréknél elhelyezett körmös kapcsoló, stb.

A tapasztalatok szerint egyik automata megoldás sem biztosít abszolút előnyöket a másikhoz képest, mindhárom képes kiválóan ellátni az feladatot. És bár leginkább költségbeli kompromisszumok szokták vezetni a konstruktõrök kezét, szinte minden megoldásból elõfordul igényesen megtervezett, minõségi kivitel, és olcsóbb, egyszerûbb megoldás egyaránt.