CN1095101C - 具有可旋转外环的世界时时计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种世界时时计(10)，具有一用于选择24小时时区之中-的可手动操作的外环(33)，其中的显示装置指示选择的时区的当地时间。为了这个目的，设有一个用于检测外环(33)的旋转位置的装置，其具有特定配置的按照特定数量的在外环(33)中的永久磁铁(39a-j)以及在时计壳体(11、12)中的磁性开关(27a-h)，以及在时计机芯(21)中的计算电子电路。永久磁铁(39a-j)确定磁性开关(27a-h)的二进制状态，这些状态一起看作为一种信号或作为一种状态组合。对于每一旋转位置，磁性开关(27a-h)和永久磁铁(39a-j)的特定配置产生在每一种位置情况下彼此不同的固有的状态组合，使得能够清楚地表示外环(33)所选择的旋转位置。

Description

具有可旋转外环的时计

本发明涉及一种世界时计。

公开在US4451159中的世界时时计具有一可旋转的外环，使得可以手动选择多种可实现的功能。为了实现这一目的，环的下方具有由一些凹凸区域构成的特定结构，与装在时计壳体内的一些开关配合工作。对于外环的每一个确定的旋转位置，在每一种位置状况下的各开关状态构成一种由电子电路鉴别的特定状态组合。例如利用高达12个旋转位置的说明表示各种要解决的问题。假如将其中介绍的方案例如扩展到24个旋转位置，就会使得开关的数量与最小可能的数量不相对应。因而，这种解决方案不能满足对于使开关元件尽可能降至最低和减少费用的需求。另一个缺点是，为了与外环的凹凸区域直接接触，开关不得不通过时计壳体，因此需要附加密封，由于沉积灰尘以及磨损和裂缝，可能随时间延伸而成为可掺入的通道。

在EP 198576中，也是利用装在时计壳体内的开关来确定外环的旋转位置。然而，外环的下侧设有直接与开关触头接触的导电和非导电区。这就再次出现上述密封问题。与前述的解决方案不同，这并不是为了对于每个旋转位置的各开关的不同状态组合而设置的。代之以由小号码的参考旋转位置开始，计数器的状态值根据旋转方向上升或下降。在各种情况下，只有参考旋转位置才清楚地指示选定的状态组合。因此该位置是相对参考旋转位置确定的。假如在运行计数程序的过程中，外环旋转运动时产生位置误差，所有顺序的旋转位置的开关状态将不能正确地表示。只有当参考旋转位置重新选择时，这种传动误差才会被校正，这是由于如前已所述的，在各种情况下仅有参考旋转位置才清楚地指示选定的状态组合。由于这种原因，这种解决方案不能充分保证使用的可靠性。

CH608323公开了一种刻度盘被分为12刻度的24小时时区的世界时时计。装在外环上的凸轮依次拨动装在时计壳体内的各开关。像在前述的实例一样，当外环相对一参考位置旋转时，计数器的状态变化。这里还有密封不良和传动误差的问题。这种产品也是提出用永久磁铁和磁开关来替代凸轮和开关。然而，对于磁方式的解决方案，由于永久磁铁和磁开关之间的距离可能太小，而不可能像在多个相互接近的轨道上的所示凸轮和开关的结构进行传动。

DE-OS 2501973表示了一种解决方案，其中在可旋转外环中装一个永久磁铁，使位于在时计壳体上的各磁性触头开关转换，为每个确定的旋转位置装有一个磁性触头。由于有大量的确定的旋转位置，就必须设有同样大量的磁性触头，因此，必然会明显地提高材料和组装的费用。因而，这一发明对于具有多个确定的旋转位置的外环并没有提供满意的解决方案。

CH 613088提出在位于时计下侧的圆盘中设有两个永久磁铁，以及在时计的壳体中设有两个磁性触头，它们能够检测四个不同的旋转位置。这一文件对于大量的旋转位置也是无效的。

为了能够经济地制造和长期可靠地使用，本发明的目的是提供一种世界时计，其具有一种能够可靠地检测用作手动输入装置的可旋转的外环的分散的旋转位置的装置，并保证时计内侧的优异的密封性能和只需要尽可能少的检测元件。

根据本发明的一种世界时时计，具有机芯，至少一个显示装置，时计壳体，至少一个外环，其作为可手动操作的输入装置，其围绕旋转轴线相对时计壳体可以旋转，适合于设定多个预定的旋转位置并具有用于检测可手动调节的外环的旋转位置的装置，其中这个装置具有：若干个基本上沿着围绕旋转轴线延伸的第一圆周线分布并固定在时计壳体内部的第一种类型的元件；以及若干个基本上沿着围绕旋转轴线延伸且与第一圆周线同心的第二圆周线分布的并固定在输入装置上的第二种类型的元件，因此，第二类型的元件使第一类型的元件移动进入预定的二进制的状态，对于输入装置的每个确定的旋转位置的这些二进制状态的总体是不同的，其特征在于，外环可以位于在24小时的确定的旋转位置中的某一位置上，每个位置都指定一个时区，设有5到8个第一类型的元件并且利用第二类型的元件以非接触方式确定它们的状态。

本发明的世界时计具有超过现有技术的如下优点：

因为外环的每个确定的旋转位置对应磁性开关其自身的一种状态组合，即因为每个旋转位置可以独立地与先前的旋转位置无关地进行检测，因而没有本来可能在时计的电子电路中产生的传动误差。由于使用永久磁铁和磁性开关消除了磨损和裂缝，密封性能优异。对于24个分离的旋转位置使用5至8个磁性开关，使制造的费用很低。

根据本发明的第一实施例，通过选择8个磁性开关和5个永久磁铁，在各永久磁铁之间形成相对大的距离，使得能够较好地隔离由永久磁铁产生的各个磁路，提高了操作的安全可靠性。此外，由于在位置转换的过程中同时使用的磁性开关不超过两个，磁性开关的电流消耗低。然而，在每个确定的旋转位置处至少一个磁性开关发生转换，使得能够检测不能允许的中间位置。

根据本发明的世界时计的第二实施例，仅设有5个磁性开关还设有10个永久磁铁。假如磁性开关的价格明显高于永久磁铁，这种解决方案是特别有益的。由于按照另一个实施例，5个磁性开关并排分布，仅需要小量的空间，例如使得手表的总的厚度可以较小。此外，磁性开关和钟表机构的机芯之间的电连接所需制造成本可以较低。

概括地说，在下文磁性开关和永久磁铁还可以称为检测元件。

下面参照附图，将利用各种实施例解释本发明。其中有：

图1是表示空间结构的本发明的世界时时计的局部断面图；

图2是根据本发明的世界时时计的第一实施例的检测元件的示意分布图；

图3是根据本发明的世界时时计的第二实施例的检测元件的示意分布图；

图4是用于图2的逻辑表；

图5是用于图3的逻辑表。

图1表示本发明的世界时时计10，具有中央部分11，底板12插在其下侧，表玻璃13在其上侧。中央部分11与底板12一起构成时计壳体。密封件14和15分别设在底板12和中央部分11之间以及中央部分11与表玻璃13之间。两个密封件14和15以及调节轴的和电池盖的密封件(未表示)以对外侧防水的方式密封由16标注的世界时时计10的内部空间。

在内部空间16中，利用凸缘17将表刻度盘18固定在表玻璃13的下方，以及利用固定卡具19和螺钉20将机芯21装在中央部分11中，直接在底板12的上方。机芯21具有电子电路和步进电动机(未表示)，以便驱动表针(未表示)。下面将介绍电子电路的用途。由22标注的旋转轴线与表针(未表示)的轴线相对应，表针和刻度盘18一起被称为显示装置。圆盘形中间板23以与旋转轴线22同心的方式装在机芯21的上侧，其上具有的一圆盘形印刷电路板24由板23的周边伸出。

图1表示有一个小的密封的开关壳体25，其插入并粘接到印刷电路24的齿形槽26。开关壳体25完全占据槽26并且在印刷电路板24上突出直达机芯21。具有细长固定触头28和细长动触头29的磁性开关27e位于在开关壳体25中。两个触头28和29利用沿印刷电路板24两侧的导体通路(未表示)与机芯21的电子电路相连接。

磁性开关27e位于在第一圆周线31和相关第一径向线32形成的第一交点30上，该圆周线围绕旋转轴线22。在静止状态下，即两个触点28和29没有处于磁场中时，两个细长的触头28和29基本上沿着第一径向线32的方向延伸。然而，当磁性开关27e(图1所示)处于磁场中时，只有固定触头28沿这一方向延伸，而动触头29则弯曲。

8个磁性开关27a-h(其位置下文将介绍)设在图2中的第一圆周线31上。在气密封的内部空间16的外侧，一个按世界时标度的环形的可手操作的外环33位于在中央部分11上，利用固定环34以可旋转的方式安装到中央部分11上。图1没有表示最重要的24小时时区的一览表或它们的城市，它们形成在外环33的上侧。

凹槽38形成在外环33的下侧的第二交点35处，该交点是由与第一相同直径的圆周线同心的第二圆周线36和相关的第二径向直线37相交形成的。永久磁铁39c插入到这一凹槽38中并与外环33相连接。永久磁铁39c按照这样一种方式定位，即径向直线37沿着它的N极和S极延伸，并不需要考虑它的N-S极出现的方向。

永久磁铁39C最好位于接近磁性开关27e上方的中部，即将永久磁铁39C与磁性开关27e相连的并通过两个交点30和35的连线40平行于旋转轴线22延伸。在永久磁铁39C和磁性开关27e之间形成一闭合磁场。

在这一实施例中，世界时时计10具有8个磁性开关27a-h，它们与图1所示的磁性开关27e相同，并且利用导电通路(未表示)与机芯21的电子电路相连接。与之相似，所示永久磁铁39c已经作为所有5个永久磁铁39a-e的代表做了介绍。图2和3表示了磁性开关27a-h和永久磁铁39a-e的分布配置情况。

图2表示图1所示的世界时时计的示意平面图，仅表示检测元件。重叠的交点30和35、圆周线31和36以及径向线32和37，每一类都是成对配置的。沿圆周线31和36按照规则角距确定24个位置1h-24h，这些位置对应于表刻度盘18上的24小时标志(未表示)并且还对应最重要的24小时时区。因此，位置1h-24h相对壳体11、12是以不可动的方式确定的。

8个磁性开关27a-h分布在3h、6h、9h、12h、15h、18h、21h和24h的位置上，而这里所示的用于表示外环33的旋转位置的5个永久磁铁39a-e位于在与小时标志5h、11h、15h、19h和24h对应的位置上。由于磁性开关27a-h的触头28和29只有当在永久磁铁39a-e出现在其上方的情况下即处在相同的位置下才闭合，仅两个磁性开关27e和27h在所示旋转位置下是闭合的，而其余的6个磁性开关27a-d及27f-g仍然是打开的。

当外环33沿箭头42的方向旋转一单位角度15°时永久磁铁39a-e移动位置，确切地说永久磁铁39a从5b位置移动到6h位置。39b从11h到12h、39c由15b到16h，39d由19h到20h以及39e由24h到1h。这样也使磁性开关27b和27d闭合，而磁性开关27e和27h打开。

假设8个磁性开关27a-h的状态概括为8位(bit)的状态组合，对于设在外环33的24小时旋转位置的每一位置，形成本身的唯一的状态组合。因而，在外环33的24小时的不连续的旋转位置中的每一个位置和在该情况下的状态组合之间存在清楚客观的相互关系。

图4表示一逻辑表，其中对于外环33的所有24小时旋转位置表示了按照图2所示的8个磁性开关27a-h和5个永久磁铁39a-e配置下的状态组合。由在图2中标注0°的外环33的位置开始，外环33沿箭头的方向以步进15°的方式转动。

这个表表示在对外环33的24小时旋转位置中的每一个位置情况下出现的固有唯一可识别的状态组合。这意味着，每一个旋转位置可以利用机芯21的电子电路以与先前位置无关的方式进行检测。

这种解决方案还具有如下的优点：由于永久磁铁39a-e彼此之间有至少4个旋转位置，即至少分开60°，由这些永久磁铁产生的磁场41实际上是彼此完全分开的。在两个直接相邻的永久磁铁另外的位置情况下，在某些圆周线下方不是在直接重叠的而是邻近的磁性开关上可能有不希望的影响。

这种影响还取决于永久磁铁的磁性取向，即取决于它们是按照相同或按照相反的取向进行定向的。由于这种原因，这种解决方案有助于使磁性开关27a-h彼此尽可能远地进行设置，在每一种位置情况下3个角度位置相距，即角距45°。磁性开关27a-h和永久磁铁39a-e的这种分布保证最大可能的可靠性，当将永久磁铁39a-e插入到凹槽38中时，不需要考虑N-S极的取向。

一方面，按照图4，磁性开关27a-h中仅最多两个产生状态转换，如已经介绍的能够降低机芯10的电子电路的电流消耗，另一方面，至少一个转换接通，检测外环33的不允许的中间位置。在磁性开关27a-h角距为45°以及永久磁铁39a-e最小角距为60°的情况下，不会有利用更少数量的检测元件的解决方案，尽管还有很多不同的在24小时的各位置之中分布永久磁铁39a-e的方式。当例如重新确定磁性开关27a-h和永久磁铁39a-e的最小距离时，还可以产生新的方案。下文介绍在图3中所示的一种非常有益的情况：

在一定意义上说图3是图2的一种代表，但是磁性开关和永久磁铁的数量和分布不同。这里，仅装有5个与图2中的磁性开关27a-h相同的磁性开关，因而标注27a-e。然而，另一方面需要至少有10但最多14个永久磁铁39a-j，以便能够利用磁性开关27a-e产生24小时的不同状态组合。磁性开关39a-j也与图2所示的39a-e相同。5个磁性开关27a-e设在16h-20h的位置上，而10个永久磁铁39a-j分布在2h、3h、6h-8h、14h、17h、19h和23-24h位置上。

彼此直接邻近的永久磁铁39a-j即两个成双的组合39a-b和39i-j的永久磁铁以及第三个组合39c-e的永久磁铁最好具有相反的极性。这意味着，例如永久磁铁39c和39e按照图1取向，而中间插入的永久磁铁39d是相反的，即以N极指向旋转轴线22。由于这样使得在永久磁铁39c-e之间的每一磁场的强度变得最小，当外环33在两个对应的确定旋转位置之间旋转时，处在其下方的磁性开关会短时间断开。

对于不是直接邻近的永久磁铁同样是适用的。例如，如在图1中所示，永久磁铁39a和39i两者以相同的方式取向，在其间即在1h位置可以形成足够强的磁场，以便使直接处于其下方的磁性开关发生转换。在这里最好应当选择使两个永久磁铁39a和39i的极性相反。

在图2所示的本发明的世界时时计的第一实施例中，仍然会使非直接处于下方的磁性开关27a到27d、27f和27g受到不希望有的影响，尽管在两个永久磁铁39a和39b、39b和39c等等间的每一种位置情况下具有相对大的60°的角距，这些永久磁铁或者是彼此邻近的，或者是邻近圆周线36的，如结合图3所示的方案所介绍的，在这种情况下还可以以改变永久磁铁39a-e的取向的方式适当设置。例如按照图1所示的永久磁铁对永久磁铁39b、39d和39e取向，即使北极面向旋转轴线22，而按照图2所示，两个永久磁铁39c和39e的南极背离旋转轴线22。

然而，如图2所示，对于奇数的永久磁铁，在此为39a-e出现一个点，在这一点处不再能够改变取向，即邻近圆周线36的一对永久磁铁，这里为39a和39b，必须显示相同的取向。在这种情况可能会产生在中间插入位置在这里为6h到2h的可能足够强的磁场或许使邻近的磁性开关受到影响的问题，通过按相对宽的角距配置这样两个相似取向的永久磁铁39a和39b可以解决这一问题。

实际上，这意味着，对于在图2所示的实例，即其中在永久磁铁39a和39b之间的角距为90°，39b和39c以及39c和39d之间为60°，在39d和39e以及39e和39a之间为75°，由于在两个永久磁铁39a和39b之间存在最大的即90°的角距，对两个磁铁指定相同的取向。

对于时计的结构特征，必须在每一情况下判断确定哪一对永久磁铁可以按相似的方式取向。

假如对于时计已经选择一种结构解决方案，其在每种情况下能适当屏蔽由永久磁铁产生的沿与图2中的圆周线36相切方向的磁场，结果使得每个永久磁铁仅对位于其下方的磁性开关27a和27b产生影响，在这些情况下如上所述能够不考虑永久磁铁39a-e的取向。然而，该时计的结构设计会产生半交叉反应，即对非直接处于下方的磁性开关产生影响，在可能的地方采用方向顺序交替的永久磁铁39a-e基本上是有利的。

为了避免误解，例如需要指出，按照图2所示的外环33的旋转位置，磁性开关27a到27d，27f和27g并不是直接位于永久磁铁39a-e的其中一个的下方，而是由于沿对角方向安装永久磁铁39a-e，依然可能使开关转换。这种形式的非预期的转换，如上所述，可以利用改变永久磁铁39a-e的极性取向来防止。

因此，改变沿时计的圆周线的永久磁铁的取向有效地降低或总体上防止了永久磁铁对于非处在其指定旋转位置上的磁性开关的有害影响。可以利用其正面有利的影响，特别是在高的永久磁铁密度的情况下，基本上没有限制永久磁铁和磁性开关的数量。

与图4的逻辑表相似，图5表示了用于图2所示解决方案的逻辑表，在对外环33的24小时旋转位置下的每一种位置情况，也存在一清楚地表示特征的状态组合。

按照图3提出的5个磁性开关27a-e的数量对应于用于24小时旋转位置的绝对最小值。由于磁性开关的价格一般明显高于永久磁铁的价格，较少数量的磁性开关27a-e对于制造成本会产生有利的影响。由于5个磁性开关27a-e位置彼此直接接近，接线的费用可以降低，附带有利的结果使制造成本降低。

迄今所示的所有实例都是根据指定的常规机芯21，其解释了为什么设有圆盘形中间板23和圆盘形印刷电路板24，以便分别承载磁性开关27a-h和27a-e。假设机芯21在其周边具有空间，以便容纳5个相邻的磁性开关27a-e，可以省去中间板23和印刷电路板24。这会导致降低成本和能够有助于减小世界时时计10的厚度。

还可以在机芯21本身内形成一些凹槽，分别容纳磁性开关27a-h和27a-e，或者用于根据图2的分布配置，或者根据图3的分布配置。

根据图1到图3的上述世界时时计的使用方式如下：

使用者通过转动外环33将适当的时区或城市移到24h的位置(图2或3)，同时显示装置继续显示与在此操作之前一样的同一当地时间。显示装置仅显示在简便按压表把柄之后选择的时区中的当地时间。在这样做的过程中，最好包含微处理器的电子电路分别读出磁性开关27a-h和27a-e的状态组合，在存储的表中查找这一组合，读出相关的表针的新的预期的位置，并相应地校正表针的位置。由于在这种情况下，磁性开关27a-h和27a-e的状态可以分别根据指令在很短的时间间隔内提取，不需要将它永久性地存储。由于当按压表把柄时，磁性开关仅处于电位的作用之下，因而节省了电能。

还可以使世界时时计10连续跟踪对外环33的操作，即显示的时间连续地转为由电子电路选择的时区的当地时间，正如前面所介绍的，无需等待认可。

根据另一优选的解决方案，起始显示的当地时间立即随外环33每个位置改变而改变。一旦外环33例如持续10秒已经不再重新调节，显示装置返回显示原来显示的当地时间，与外环33当时设置的旋转位置无关。当表把柄被按下时，显示装置在任何情况下会及时地转为在这一瞬间选择的时区的当地时间。这种解决方案主要是试图适用于这样一些使用者，他们已经离开他们自己所在的时区，但经常需要知道其它时区的当地时间，例如能够选择适当的时间以便打电话。

由于电子电路不是本发明的目的，不再对其进行介绍。正如众所周知的，存在大量的变化可能性。例如可以完全取消微处理器，例如假若由步进电机驱动的表针实施的步骤直接来源于电子电路的话，该电子电路的状态是由磁性形状27a-h和27a-e分别确定的。

当然，能够以不同的方式例如拉出表把柄或利用附加的按钮来进行认可。

提供一个或多个附加的磁性开关对其余的项目检查也可能是所关注的。来自附加的磁性开关的信息使得能够确认或者甚至校正可能的读数误差。这就使得例如能够测定磁性开关的失效以及引起时计的佩带者对此的注意。另外，磁性开关的不正确的状态组合被看作为外环33的不同的旋转位置，世界时时计10显示不正确的当地时间。

由于永久磁铁的N-S极轴线的放置方向与旋转轴线22垂直，只有很弱的磁场41漏出时计。

基本上可以利用霍尔探测元件代替磁性开关。

然而，磁性开关和永久磁铁也可通过提供非接触式接近型的传感或带有例如装在外环33中的反射镜的光障传感元件来代替。

根据本发明的世界时时计的设计使得能够在低的制造成本下，长期地检测外环的分散的旋转位置，不会使在电子电路中产生的误差积累。这种解决方案还为壳体的密封提供了最佳的先决条件。

Claims (10)

1.一种世界时时计(10)，具有机芯(21)，至少一个显示装置(18)，时计壳体(1、12)，至少一个外环(33)，其作为可手动操作的输入装置，其围绕旋转轴线(22)相对时计壳体(11、12)可以旋转，适合于设定多个预定的旋转位置并具有用于检测可手动调节的外环(33)的旋转位置的装置，其中这个装置具有：若干个基本上沿着围绕旋转轴线(22)延伸的第一圆周线(31)分布并固定在时计壳体(11、12)内部的第一种类型的元件(27a-h；27a-e)；以及若干个基本上沿着围绕旋转轴线(22)延伸且与第一圆周线同心的第二圆周线(36)分布的并固定在输入装置(33)上的第二种类型的元件(39a-e；39a-j)，因此，第二类型的元件(39a-e；39a-i)使第一类型的元件(27a-h；27a-e)移动进入预定的二进制的状态，对于输入装置(33)的每个确定的旋转位置的这些二进制状态的总体是不同的，其特征在于，外环(33)可以位于在24小时的确定的旋转位置中的某一位置上，每个位置都指定一个时区，设有5到8个第一类型的元件(27a-h，27a-e)并且利用第二类型的元件(39a-e，39a-j)以非接触方式确定它们的状态。

2.根据权利要求1所述的世界时时计，其特征在于，第二类型的元件(39a-e；39a-j)由永久磁铁构成。

3.根据权利要求2所述的世界时时计，其特征在于，第一类型的元件(27a-h；27a-e)由磁性开关构成。

4.根据权利要求1所述的世界时时计，其特征在于，还装有一可手动操作的输入装置，其起动使利用外环(33)选择的时区的当地时间转到显示装置上。

5.根据权利要求4所述的世界时时计，其特征在于，设有一表柄作为附加输入装置。

6.根据权利要求4所述的世界时时计，其特征在于，设有一按钮作为附加输入装置。

7.根据权利要求1所述的世界时时计，其特征在于，设有8个磁性开关(27a-h)用作第一类型的元件，设有5个永久磁铁(39a-e)用作第二类型的元件。

8.根据权利要求1所述的世界时时计，其特征在于，设有5个磁性开关(27a-e)用作第一类型的元件，然后设有14个永久磁铁(39a-j)作为第二类型的元件。

9.根据权利要求8所述的世界时时计，其特征在于，设有10个永久磁铁(39a-j)。

10.根据权利要求8所述的世界时时计，其特征在于，配置彼此邻近的磁性开关(27a-e)。

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