Uhr mit einem Scheinpendel Die vorliegende erfindung betrifft eine Uhr mit einem Scheinpenuel und mitteln innerhalb des Uhrgehäuses zum schwenkbaren Aufhängen und Antreiben des Pendels.
werden zahlreiche Uhren hergestellt, welche elektrisch von einem Synchronmotor angetrieben werden, der die Zeiger über ein geeignetes Untersetzungsetriebe bewegt. Die im scharfen konkurrenzkampf stehende Uhrenindustrie sucht zwecks Förderung des Verkaufs diese Uhren attraktiv zu gestalten.
Die älteren Standuhren, Pendulen usw., deren Uhrwerk ein den Gang bestim mundes schwingendes Pendel enthält, werden von der Uhrenin dustrie noch immer als eine zahlreiche Käuferschaft ästhetisch ansprechend betrachtet. °s besteht daher ein Bedürfnis rauch einer Uhr mit den zwar anerkannten Vorteilen des elektrischen Synchronantriebes, wobei aber nach aussen der Anschein erweckt wird, als sei sie von einem schwingenden Pendel angetrieben.
Die Erfindung bezweckt deshalb, eine Uhr zu schaffen, welche ein von aussen sichtbar schwingendes Pendel aufweist, das jedoch keinerlei zeitbestimmende Funktion hat. Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, dass die Aufhängemittel für das Pendel durch zwei Arme und einen Stab gebildet werden, wobei die Arme von je einem fixen Drehpunkt parallel und im Abstand vonerander herabhängen und der Stab an seinen beiden Enden schwenkbar mit den unteren Enden der Arme verbunden ist, und dass das Pendel mit seinem oberen Ende schwenkbar am genannten Stab befestigt ist und mit seinem unteren Ende aus dem Gehäuse herausragt, und dasa die Antriebsmittel derart ausgebildet sind, dass sie einem der beiden Arme und damit dem Pendel eine schwingende Hin- und Herbewegung erteilen.
Ein Ausführungsbeispiel des Brfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt, wobei Fig. 1 eine Vorderansicht der Uhr darstellt; Fix 2 ist eine auseinandergezogene, perspektivische ansicht des Uhrwerks, des Pendels und den Teilen zu dessen
Aufhängung und Antrieb, Fig. 3 zeigt von hinten gesehen das Pendel mit dessen Auf hänge- und Antriebsmitteln in einem grösseren Massstab, Fig. 4 ist eine Seitenansicht der Teile nach Fig. 3, in Fig.
1 von rechts gesehen, Figo 5, 6 und 7 zeigen die einen Teil der Antriebsmittel bil dende Steuerscheibe in einer perspektivischen Ansicht, einem zur Hälfte geschnittenen Seitenriss und einem Grund riss, und i, 8 ist eine schematische Darstellung des Bewegungsablaufs des Pendels und dessen Antriebs- und Aufhängemittein.
Die Uhr als Ganzes ist in Fig. 1 mit 10 bezeichnet. Sie weist ein Gehäuse 12 auf, welches das Uhrwerk aufnimmt und zum Auf hänen an einer Wand eingerichtet ist. Der Antrieb des Ulir- werkes erfolgt durch einen elektrischen Synchronmeter 14, dem der Wechselstrom in üblicher Weise über ein Netzkabel 16 mit Stecker 18 zugeführt wird. Das Uhrwerk weist ferner ein Untersetzungsgetriebe 20, ein Zifferblatt 22 mit den üblichen Teilstrichen 24, und einen Sekunden-, Kinuten- und Stundenzeiger 26, 28 bzw. 30 auf.
Die Hauptwelle 32 mit dem Ritzel 34 (Fig. 2) wird vom Synchronmotor 14 mit konstanter Drehzahl angetrieben, und das Ritzel 34 treibt das Untersetzungs- getriebe 20 von bekannter Bauart und Wirkungseise, so (IEASS schliesslich die Zeiger 26, 28 und 30 mit den passenden Drehzahlen umlaufen, wodurch die richtige Zeitanzeige neähr- leistet ist.
Dem beschriebenen Uhrwerk bekannter Bauart sind nun die Teile beigefügt, welche der Uhr den erwünschten Anschein einer Pendeluhr verleihen. Der Pendelstab 36 trägt am untern Ende das Gewicht 38 und ist am obern Ende gelenkig mit den Auf hängemitteln 40 verbunden. Der obere Teil des Pendelstebes 36 befindet sich im Innern des Gehäuses 12, währenddem der untere Teil samt dem Gewicht 38 sichtbar unten aus dem Gehause herausragen.
Die Aufhängemittel 40 für das Pendel sind U-förmig angeordnet und bestehen aus dem Stab 42 und den beiden Armen 44 und 46.
Letztere sind an ihren oberen Enden einzeln an je einem Stift 48 bzw. 50 schwenkbar aufgehängt, welche Stifte am Tragrahmen 52 für das Uhrwerk befestigt sind. Die unteren den der Arme sind hingegen über Stifte 54, 56 gelenkig mit den Enden des Stabes 42 verbunden. Die U-förmigen Aufhängemittel lassen sich im allgemeinen bequem neben dem Uhrwerk im Gehäuse unterbringen. Sie sind im Ruhezustand symmetrisch; der Stab 42 ist horizontal und die Arme 44 und 46 parallel im Abstand voneinancer, vertikal und senkrecht zum Stab 42 angeordnet. Dank der sch';enkbaren Aufhängung können die drei Teile unter dem Einfluss einer geeigneten Auslenkkraft in ihrer beine seitliche Schwingungen ausführen.
Während dieser Schwingungen bewegen sich die Arme 44, 46 um ihre fixen Drehpunkte 48 bzw. 50 und bleiben dauernd parallel zueinander, während der Stab 42 sich hin und herbewegt und jeder Punkt auf ihm einen leicht gewölbten Kreisbogen beschreibt.
Das obere Ende des Pendelstabes 36 ist mittels des Stiftes 58 schwenkbar mit der Mitte des Stabes 42 verbunden, so dass der Pendel in der gleichen Ebene wie dessen Aufhängemittel seitwärts schwingen kann. Wenn jedoch bereits die Aufhange- mittel schwingen, so überlagert sich die Bewegung das Pendel Aufhängepunktes 58 der Eigenachwingung des Pendels.
Die Antriebsmittel für das Pendel sind so ausgebildet, dass sie die Aufhängemittel in stetige seitliche Schwingungen versetzen, indem einer der Arme, hier beispielsweise der Arm 46, als Antriebsarm der U-förmigen Anordnung zu Schwenkbewegungen um seinen fixen Drehpunkt 50 veranlasst wird. Dies kann auf irgend eine geeignete Weise bewerkstelligt werden; beim dererstellten Ausführungsbeispiel ist hierfür eine Steuerscheibe 60 mit einer Führungsnut 64 und einem in dieser gleitend ge fahrten, am Arm 46 bef±stigten Stift 62 vorgesehen, wobei die Sührutlgsnut im wesentlichen die Form einer einem Kreis über lagerten, in sich geschlossenen Sinuslinie aufweist.
Indem die oteuerscheibe 60 über das im Ritzel 34 eingreifende Ritzel 68 mit dem Synchronmotor 14 verbunden ist, läuft sie nit konstanter Drehzahl um. Infolge der Form der Führungsnut 64 cird der mit ihr im Eingriff stehende Stift 62 und mit ihm die ganze U-förmige Anordnung in seitliche Schwingungen versetzt.
Durch die Bewegungen des Stiftes 58 wird auch das Pendel zu Schwingungen angeregt, doch ist die resultierende Schwin;ung des Pendels gegenüber seiner Eigenschwingung etwas schneller und zeigt eine grössere Amplitude und einen etwas flacheren Bogen, insbesondere in dessen Mittelteil. Die "Sinusform" der Führungsnut 64 braucht nicht genau zu sein, eine Zickzackform oder ein anderer Antrieb würde auch genügen; die beschriebene Form wird jedoch bevorzugt, da sie weich und geräuschlos arbeitet.
Fig. 8 veranschaulicht schematisch die Bewegungen des Pendels Die Eigenschwingungen des Pendels um einen fixen Punkt 58 bei in Ruhe gehaltenen Aufhängemitteln würde innerhalb der gestrichelt gezeichneten Linien erfolgen, Infolge der seitlichen Schwingungen der U-förmig angeordneten Teile beschreibt das Pendelgewicht 38 jedoch den ausgezogen gezeichneten Bogen. Die strichpunktiert gezeichneten Endstücke des Schwingungsbogens sind etwas stärker gekrümmt als der flachere Mittelteil des Bogens.
Aus Fig. 8 geht ferner hervor, dass der Stift 62 durch die Führungsnut 64 der Steuerscheibe 60 zu Schwingungen zwischen einer linken Endlage 62L und einer rechten Endlage 62R gezwungen wird. Diese Bewegungen werden auf den Stab 42 i-bel- setzt, auf dem jeder Punkt einen flachen, im wesentlichen horizontalen Bogen beschreibt, so z.B. die Drehpunkte 54, 56
56L-56R und 58 die Bogen 54L-54R,/bzw. 58L-58R, welche Bogen grösser sind als der Bogen 62L-62R des Stiftes 62.
3o veranlassen die Antriebsinittel den Stift 62 zu Schwingungen von gleichbleibender Frequenz, und der Antriebsarm 46 überträgt diesc Schwingungen vergrössert auf die Aufhängemittel bzw. an Stellen, die für die schwenkbare Aufhängung des Pendels geeignet sind, wie beispielsweise der Punkt des Stiftes 58. Die Ligenschwingung des Pendels überlagert sich der Be wiegung eines Aufhängepunktes 58, und die resultierende Bewegung des Pendels ist eine schnelle, breite und flache Schwingung, die visuell ansprechend und deshalb erwünscht ist.
Die resultierende Bewegung des Pendels gleicht der Schwingung eines Pendels von grösserer Lange L als der tatsächlichen Länge AL des Pendelstabes 36, und es entsteht der Eindruck, als würde das Pendel um einen oberhalb des tatsächlichen ;ufhänìe- punktes 52 liegenden, virtuellen Drehpunkt VP schwingen.
Die Theorie der beschriebenen bewegungen ergibt fol( endes: in frei scilvaingendes Pendel schwingt mit einer Frequenz, welche durch die Pendellänge bestimmt ist. De indem Arm 46 eine Schwin- gung von festgelegter Frequenz aufgezwungen wird, muss sich des Pendel dieser fixen Frequenz anpassen, indem es scheinbar um einen virtuellen Drehpunkt schwingt, dessen Lage derart ist, dass die virtuelle Pendellänge der genannten aufgezwungen n Frequenz entspricht. Das Pendel stellt sich durch Anpassung seiner Schwingungsamplitude automatisch auf den passenden virtuellen Drehpunkt ein.
Die Bewegung des Pendelgewichtes mag dabei nicht genau einem Kreisbogen folgen, doch ist diese tb- weichung visuell nicht von Bedeutung.
Anhand der Fig. 8 lässt sich erkennen, dass bei konstantgehal- tener Frequenz des Armes 46, bei Verkürzung der effektiven Pendellünge AL der virtuelle Drehpunkt VP nach oben rückt und die Amplitude der Pendelschwingung abnimmt. Vird hingegen die effektive Pendellange AL vergrössert, dann stellt sich ein tieferer virtueller Drehpunkt VP ein. Es zeigt sich, das bei zu nahe beim wirklichen Drehpunkt 58 liegendem virtuellen Drehpunkt die Amplitude zu sehr ansteigt und die Schwingung instabil wird. Die Wirkungsweise befriedigt deshalb a meisten, wenn der virtuelle Drehpunkt wesentlich über den tatsächlichen Aufhängepunkt 58 zu liegen kommt.
Dies lässt sich dadurch verwirklichen, dass man eine solche effektive Pendellänge welt, dass die zugehörige Eigenfrequenz des Pendels wesentlich höher ist als die erzwungene Antriebsfre4uenz des Armes 46.
Das beschriebene Pendel mit seinen Arii;rieUs- und Aufhangemitteln bringt zahlreiche Vorteile mit sich. Es sind nur geringfügige kntriebsmittel erforderlich, die zusammen mit den Aufhängemitteln leicht neben dem Uhrwerk in einem gebräuch lichter Gehäuse Platz finden. Der Aufhängepunkt des Pendels Rann passend gewählt werden, wobei sich trotzdem ein schein barer Aufhangepunkt nahe dem Zentrum des Zifferblattes einstellt, was vom Standpunkt des aussehens und der Schwingungs zahl erwünscht ist.
Die Antriebomittel können vom Uhrvverkmotor betrieben werden, denn dank der "freien" Schwingung des Pendels ist nur eine geringe Antriebsleistung erforderlich, welche lediglich die Reibung im Getriebe, den Gelenken und die Luftreihung iiberwinden muss. Natürlich ware aber auch ein separater Motor für die Antriebsmittel denkbar. Bei der beschriebenen Anordnung dient jedoch das Pendel gleichzeitig als Laufanzeige t}r das Uhrwerk. Die Wirkungsweise ist überdies praktisch ge rduschlos, und die Anordnung ist bezüglich des Pendelausschlages anpassungsfahig im Hinblick auf verschiedene Anforderungen der Dimensionierung.
Schliesslich braucht das Pendel natürlich nicht abgestimmt zu werden, so dass allfällige Massabweichungen bei der Herstellung die Wirkungsweise nicht nennenswert beeinträchtigen.
Clock with a bill pendulum The present invention relates to a clock with a bill pendulum and means within the clock case for pivotably suspending and driving the pendulum.
Numerous clocks are manufactured, which are electrically driven by a synchronous motor that moves the hands via a suitable reduction gear. The watch industry, which is fiercely competitive, seeks to make these watches attractive in order to promote sales.
The older grandfather clocks, pendulum clocks, etc., whose clockwork contains a pendulum swinging the course defining the course, are still considered aesthetically pleasing by the watch industry as a large number of buyers. There is therefore a need for a clock with the recognized advantages of the electrical synchronous drive, but with the appearance of being driven by a swinging pendulum.
The invention therefore aims to create a clock which has a pendulum swinging visible from the outside, but which has no time-determining function. The characteristic of the invention is that the suspension means for the pendulum are formed by two arms and a rod, the arms each hanging down from a fixed pivot point parallel and at a distance from each other and the rod at both ends pivotable with the lower ends of the arms is connected, and that the upper end of the pendulum is pivotally attached to said rod and its lower end protrudes from the housing, and that the drive means are designed in such a way that one of the two arms and thus the pendulum swing back and forth Grant float.
An embodiment of the subject invention is shown in the drawing, wherein Fig. 1 is a front view of the clock; Fix 2 is an exploded perspective view of the clockwork, pendulum and its parts
Suspension and drive, Fig. 3 shows the pendulum seen from behind with its suspension and drive means on a larger scale, Fig. 4 is a side view of the parts of FIG. 3, in Fig.
1 seen from the right, Figo 5, 6 and 7 show the part of the drive means bil Dende control disc in a perspective view, a half-cut side elevation and a plan, and i, 8 is a schematic representation of the movement of the pendulum and its drive - and suspension means.
The clock as a whole is designated by 10 in FIG. 1. It has a housing 12, which receives the clockwork and is set up to hang on a wall. The Ulirwerk is driven by an electrical synchronous meter 14 to which the alternating current is fed in the usual way via a power cord 16 with a plug 18. The clockwork also has a reduction gear 20, a dial 22 with the usual graduation marks 24, and a second, minute and hour hand 26, 28 and 30, respectively.
The main shaft 32 with the pinion 34 (Fig. 2) is driven by the synchronous motor 14 at a constant speed, and the pinion 34 drives the reduction gear 20 of known design and action, so (IEASS finally the pointers 26, 28 and 30 with the revolve around suitable speeds, which ensures the correct time display.
The described clockwork of known design are now attached to the parts that give the clock the desired appearance of a pendulum clock. The pendulum rod 36 carries the weight 38 at the lower end and is articulated to the suspension means 40 at the upper end. The upper part of the pendulum rod 36 is located in the interior of the housing 12, while the lower part together with the weight 38 protrude visibly from the bottom of the housing.
The suspension means 40 for the pendulum are arranged in a U-shape and consist of the rod 42 and the two arms 44 and 46.
The latter are individually hinged at their upper ends on a pin 48 and 50, respectively, which pins are attached to the support frame 52 for the clockwork. The lower ones of the arms, however, are articulated to the ends of the rod 42 via pins 54, 56. The U-shaped suspension means can generally be conveniently accommodated next to the clockwork in the case. They are symmetrical at rest; the rod 42 is horizontal and the arms 44 and 46 are parallel spaced, vertical and perpendicular to the rod 42. Thanks to the pivoting suspension, the three parts can vibrate sideways under the influence of a suitable deflection force in their legs.
During these oscillations, the arms 44, 46 move around their fixed pivot points 48 and 50, respectively, and remain permanently parallel to one another, while the rod 42 moves back and forth and each point on it describes a slightly curved circular arc.
The upper end of the pendulum rod 36 is pivotably connected to the center of the rod 42 by means of the pin 58, so that the pendulum can swing sideways in the same plane as its suspension means. If, however, the suspension means are already swinging, the movement of the pendulum suspension point 58 is superimposed on the self-oscillation of the pendulum.
The drive means for the pendulum are designed in such a way that they set the suspension means in constant lateral oscillations by causing one of the arms, here for example arm 46, as the drive arm of the U-shaped arrangement to pivot about its fixed pivot point 50. This can be accomplished in any suitable manner; In the embodiment shown, a control disk 60 with a guide groove 64 and a pin 62 slid in this and attached to the arm 46 is provided, the Sührutlgsnut essentially having the shape of a closed sine line superimposed on a circle.
Since the timing disk 60 is connected to the synchronous motor 14 via the pinion 68 engaging in the pinion 34, it rotates at a constant speed. As a result of the shape of the guide groove 64, the pin 62 which is in engagement with it, and with it the entire U-shaped arrangement, is set in lateral vibrations.
The movements of the pin 58 also cause the pendulum to oscillate, but the resulting oscillation of the pendulum is somewhat faster than its natural oscillation and shows a greater amplitude and a somewhat flatter arc, especially in its central part. The "sinusoidal shape" of the guide groove 64 does not need to be precise; a zigzag shape or another drive would also suffice; however, the form described is preferred because it works smoothly and noiselessly.
Fig. 8 schematically illustrates the movements of the pendulum.The natural oscillations of the pendulum around a fixed point 58 with the suspension means held at rest would occur within the dashed lines, but due to the lateral oscillations of the U-shaped parts, the pendulum weight 38 describes the drawn arc . The dash-dotted end pieces of the oscillation arc are slightly more curved than the flatter middle part of the arc.
8 also shows that the pin 62 is forced to vibrate between a left end position 62L and a right end position 62R by the guide groove 64 of the control disk 60. These movements are placed on the rod 42 i-bel-, on which each point describes a flat, essentially horizontal arc, e.g. the pivot points 54, 56
56L-56R and 58 the arches 54L-54R, / or. 58L-58R, which arcs are larger than the arc 62L-62R of the pin 62.
3o cause the drive means to vibrate the pin 62 at a constant frequency, and the drive arm 46 transmits these vibrations enlarged to the suspension means or to locations that are suitable for the pivoting suspension of the pendulum, such as the point of the pin 58. The ligament oscillation of the The pendulum is superimposed on the cradle of a suspension point 58 and the resulting movement of the pendulum is a fast, broad, and flat oscillation that is visually pleasing and therefore desirable.
The resulting movement of the pendulum resembles the oscillation of a pendulum of greater length L than the actual length AL of the pendulum rod 36, and the impression is created as if the pendulum is swinging about a virtual pivot point VP lying above the actual suspension point 52.
The theory of the movements described results in the following: a freely swinging pendulum oscillates at a frequency which is determined by the length of the pendulum. As arm 46 is forced to oscillate at a fixed frequency, the pendulum must adapt to this fixed frequency by it apparently oscillates around a virtual pivot point, the position of which is such that the virtual pendulum length corresponds to the above-mentioned imposed frequency. The pendulum automatically adjusts itself to the appropriate virtual pivot point by adjusting its oscillation amplitude.
The movement of the pendulum weight may not exactly follow an arc of a circle, but this deviation is of no visual importance.
It can be seen from FIG. 8 that if the frequency of the arm 46 is kept constant and the effective pendulum length AL is shortened, the virtual pivot point VP moves upwards and the amplitude of the pendulum oscillation decreases. On the other hand, if the effective pendulum length AL is increased, a lower virtual pivot point VP is established. It is found that if the virtual pivot point is too close to the real pivot point 58, the amplitude increases too much and the oscillation becomes unstable. The mode of operation is therefore mostly satisfactory when the virtual pivot point comes to lie significantly above the actual suspension point 58.
This can be achieved by creating such an effective pendulum length that the associated natural frequency of the pendulum is significantly higher than the forced drive frequency of the arm 46.
The pendulum described with its arii; rieUs- and suspension means has numerous advantages. Only a small amount of drive means is required, which, together with the suspension means, can easily be placed next to the clockwork in a common, lighter case. The suspension point of the Rann pendulum can be selected appropriately, although an apparent suspension point is set near the center of the dial, which is desirable from the point of view of appearance and the number of vibrations.
The drive means can be operated by the clock speed motor, because thanks to the "free" oscillation of the pendulum, only a low drive power is required, which only has to overcome the friction in the gearing, the joints and the air series. Of course, a separate motor for the drive means would also be conceivable. In the arrangement described, however, the pendulum also serves as a running indicator for the clockwork. The mode of operation is also practically noiseless, and the arrangement is adaptable with regard to the pendulum swing with regard to various dimensioning requirements.
Finally, of course, the pendulum does not need to be tuned, so that any dimensional deviations during manufacture do not noticeably impair its effectiveness.