DE102018113535B4

DE102018113535B4 - Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102018113535B4
Application number: DE102018113535.1A
Authority: DE
Inventors: Steve Lehmann
Original assignee: Lange Uhren GmbH
Current assignee: Lange Uhren GmbH
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2018-06-06
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2038-06-07
Also published as: CN110568747B; CH715047B1; CH715047A2; DE102018113535A1; JP6762402B2; JP2019215335A; CN110568747A

Abstract

Antriebseinrichtung mit einem um einen bestimmten Winkelbereich schrittweise um eine Drehachse (11) drehbar angetriebenen Antriebselement (5), von dem über eine Kupplung (7) ein zum Antriebselement (5) in einem bestimmten Abstand koaxial angeordnetes Drehantriebsrad (8) um die Drehachse (11) drehbar antreibbar ist und von dem Drehantriebsrad (8) ein Anzeigeelement (1) schrittweise bewegbar antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (7) ein in dem Abstand zwischen Antriebselement (5) und Drehantriebsrad (8) angeordnetes Kupplungselement(12) aufweist, das mit dem Antriebselement (5) drehfest verbunden sowie axial dazu verschiebbar angeordnet ist, mit ein oder mehreren Wälzkörpern (17), die in Ausnehmungen (16) an der dem Antriebselement(5) zugewandten Stirnseite des Drehantriebsrades (8) mit einem Teil ihres Durchmessers hineinragen und ganz oder mit einem Teil ihres aus den Ausnehmungen (16) herausragenden Durchmessers in an der dem Drehantriebsrad (8) zugewandten Stirnseite des Kupplungselements (12) ausgebildeten Vertiefungen (18) hineinragen, wobei die Vertiefungen (18) in eine oder beide zur Drehachse (11) radial umlaufenden Richtungen rampenartig sich erweiternde Seitenwände (19) aufweisen und das Kupplungselement (12) von einer bestimmten Federkraft gegen das Drehantriebsrad (8) beaufschlagt ist und wobei weiterhin das Drehantriebsrad (8) manuell drehbar antreibbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung mit einem um einen bestimmten Winkelbereich schrittweise um eine Drehachse drehbar angetriebenen Antriebselement, von dem über eine Kupplung ein zum Antriebselement in einem bestimmten Abstand koaxial angeordnetes Drehantriebsrad um die Drehachse drehbar antreibbar ist und von dem Drehantriebsrad ein Anzeigeelement schrittweise bewegbar antreibbar ist.
Derartige Antriebseinrichtungen sind z.B. dazu bekannt, digitale Zeitanzeigen von Uhren schrittweise weiterzuschalten. Dabei erfolgt von dem Drehantriebsrad ein direkter oder indirekter schrittweiser Antrieb eines Anzeigeelements der Uhr. Entspricht die Darstellung der Zeitanzeige nicht der aktuellen Zeit, muß eine Korrektur der Zeitanzeige erfolgen können.
Aus der US 3 703 805 A ist eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der ein axial fest positioniertes Stundenrad in einem variablen Abstand zu einem von einem Uhrwerk antreibbaren Antriebsrad angeordnet ist. Zwischen Stundenrad und Antriebsrad sind Kugeln angeordnet, die mit einem Teil ihres Umfangs in Mulden eingreifen, die im Stundenrad ausgebildet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine manuelle Korrektur des Anzeigeelements ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kupplung ein in dem Abstand zwischen Antriebselement und Drehantriebsrad angeordnetes Kupplungselement aufweist, das mit dem Antriebselement drehfest verbunden sowie axial dazu verschiebbar angeordnet ist, mit ein oder mehreren Wälzkörpern, die in Ausnehmungen an der dem Antriebselement zugewandten Stirnseite des Drehantriebsrades mit einem Teil ihres Durchmessers hineinragen und ganz oder mit einem Teil ihres aus den Ausnehmungen herausragenden Durchmessers in an der dem Drehantriebsrad zugewandten Stirnseite des Kupplungselements ausgebildeten Vertiefungen hineinragen, wobei die Vertiefungen in eine oder beide zur Drehachse radial umlaufenden Richtungen rampenartig sich erweiternde Seitenwände aufweisen und das Kupplungselement von einer bestimmten Federkraft gegen das Drehantriebsrad beaufschlagt ist und wobei weiterhin das Drehantriebsrad manuell drehbar antreibbar ist.
Durch diese Ausbildung erfolgt bei einem manuellen Verdrehen des Drehantriebsrades eine Relativverdrehung des Drehantriebsrades gegenüber dem in diesem Moment unverdrehbaren Antriebselement. Dadurch rollen die Wälzkörper an den rampenartigen Seitenwänden der Vertiefungen des Kupplungselements entlang und bewegen das Kupplungselement aus seiner Normalposition entgegen der Federkraft von dem Drehantriebsrad weg. Bei einer weiteren Verdrehung des Drehantriebsrades gelangen die Wälzkörper in den Bereich von den Vertiefungen benachbarter Vertiefungen und rollen dort bis zum Grund dieser benachbarten Vertiefungen. Dadurch bewegt sich auch das Kupplungselement wieder in seine Normalposition, in der das Drehantriebsrad über die Kupplung mit dem Antriebselement gekuppelt ist. Da von dem Drehantriebsrad das Anzeigeelement bewegbar antreibbar ist, wird dieses dabei ebenfalls um einen Schritt weitergeschaltet.
Die Verwendung von Wälzkörpern, die Wälzzylinder oder Kugeln sein können, erfordert durch Rollreibung nur geringe Kräfte zum manuellen Relativverdrehen des Drehantriebsrades.
Darüber hinaus ermöglichen die Wälzkörper ein Verdrehen des Drehantriebsrades und damit ein Weiterschalten des Anzeigeelements in beide Drehrichtungen, also eine Vorwärtsschalten und ein Rückwärtsschalten des Anzeigeelements.
In einfacher Ausbildung können zur axialen Verschiebbarkeit sowie zur drehfesten Verbindung des Kupplungselements mit dem Antriebselement an dem Antriebselement zum Drehantriebsrad hin hervorstehende, sich parallel zur Drehachse erstreckende Führungszapfen angeordnet sein, die axial verschiebbar in entsprechende Führungsausnehmungen des Kupplungselements ragen.
Dabei kann raumsparend das Kupplungselement eine Kupplungsbuchse sein, die axial verschiebbar und frei drehbar auf einer zur Drehachse koaxialen Achse geführt angeordnet sein, auf der auch das Antriebselement oder das Drehantriebsrad frei drehbar angeordnet sind.
Schließen die radial umlaufend angeordneten Vertiefungen abstandslos aneinander an, so erfolgt nach einem Herausrollen eines Wälzkörpers aus einer Vertiefung sofort ein Hineinrollen in die benachbarte Vertiefung und damit ein Wiederkuppeln von Antriebselement und Drehantriebsrad.
Es ist aber auch möglich, daß die radial umlaufend angeordneten Vertiefungen mit einem Abstand zueinander ausgebildet sind.
Weisen die Vertiefungen einen V-förmigen Querschnitt auf, so rollen die Wälzkörper zwangsläufig bis zum Grund der V-förmigen Vertiefung und richten Antriebselement und Drehantriebsrad exakt zueinander aus, so daß auch das Anzeigeelement exakt positioniert wird.
Die beiden Seitenwände der Vertiefungen können dabei in einem Winkel von zwischen 20° und 178° zueinander stehen.
In einer vorzugsweisen Anwendung kann das Antriebselement von einem Uhrwerk schrittweise drehbar antreibbar und von dem Drehantriebsrad ein Anzeigeelement einer Uhr bewegbar antreibbar sein, wobei das Anzeigeelement ein Anzeigering einer digitalen Zeitanzeige sein kann.
Auf einfache Weise kann das Antriebselement ein Malteserkreuz sein, in dessen Radialschlitze Schaltstifte einer von dem Uhrwerk kontinuierlich oder schrittweise angetriebenen Schaltscheibe zum schrittweisen Drehantrieb des Malteserkreuzes eingreifen.
Zum manuellen Drehantrieb des Drehantriebsrades können an dem Drehantriebsrad ein oder mehrere sich parallel zur Drehachse erstreckende Korrigierstifte angeordnet sein, die von einer manuellen Fortschaltmechanik das Drehantriebsrad drehend beaufschlagbar sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 eine perspektivische Draufsicht einer Antriebseinrichtung mit einem Stundenring einer Datumsanzeige einer Uhr
2 eine perspektivische Unteransicht der Antriebseinrichtung nach 1
3 eine Teilansicht der Antriebseinrichtung nach 1 im Querschnitt in eingekuppelter Normalposition
4 eine Teilansicht der Antriebseinrichtung nach 1 im Querschnitt in eingekuppelter Normalposition in einer zu 3 um 90° verdrehtem Schnitt
5 eine Teilansicht der Antriebseinrichtung nach 1 im Querschnitt in teilauskuppelter Position
6 eine Teilansicht der Antriebseinrichtung nach 1 im Querschnitt in auskuppelter Position.

In 1 ist ein Stundenring 1 einer nicht dargestellten Uhr drehbar gelagert. Wie in 2 zu sehen ist, wird zum stündlich schrittweisen Drehantrieb des Stundenrings 1 von einem nicht dargestellten Uhrwerk eine Schaltscheibe 2 schrittweise mit einer Umdrehung pro Stunde um eine erste Drehachse 3 drehbar angetrieben.
In einem radialen Abstand zur ersten Drehachse 3 ist an der Schaltscheibe 2 ein sich parallel zur ersten Drehachse 3 erstreckender Schaltstift 4 angeordnet, der einmal pro Umdrehung der Schaltscheibe 2 in einen Radialschlitz 6 eines vier Radialschlitze 6 aufweisenden Malteserkreuzes 5 eingreift und das Malteserkreuz 5 um 90° weiterdreht.
Das Malteserkreuz 5 bildet ein Antriebselement einer Antriebseinrichtung, durch die über eine Kupplung 7 ein ein Antriebselement bildendes Drehantriebsrad 8 in Stundenschritten drehbar antreibbar ist.
Malteserkreuz 5 und Drehantriebsrad 8 sind in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet und um eine zweite Drehachse 11 drehbar.
Das Drehantriebsrad 8 greift in die Innenzahnung eines Stundenzahnrings 9 ein und verdreht diesen pro Stunde um einen Winkel von 30°. Mit dem Stundenzahnring 9 ist der Stundenring 1 mittels Schrauben 10 koaxial fest verbunden, so daß der Stundenring 1 pro Stunde um einen Stundenschritt weitergedreht wird.
Die Uhr weist beobachterseitig vor dem Stundenring 1 ein nicht dargestelltes Zifferblatt auf, das in der Position der anzuzeigenden Stunde ein Fenster aufweist, durch das ein Beobachter die jeweils anzuzeigende Stunde ablesen kann.
Die Kupplung 7 weist eine Kupplungsbuchse 12 auf, die in dem Abstand zwischen Malteserkreuz 5 und Drehantriebsrad 8 auf einer zur zweiten Drehachse 11 koaxialen Achse 13 axial verschiebbar angeordnet ist.
Auf der Achse 13 ist das Malteserkreuz 5 fest und das Drehantriebsrad 8 frei drehbar angeordnet.
Sich zur zweiten Drehachse 11 diametral gegenüberliegend sind an dem Malteserkreuz 5 zwei Führungszapfen 14 befestigt, die parallel zur zweiten Drehachse 11 zum Drehantriebsrad 8 hin hervorstehen und in entsprechende Führungsausnehmungen 15 in der Kupplungsbuchse 12 verschiebbar hineinragen. Dadurch ist die Kupplungsbuchse 12 drehfest mit dem Malteserkreuz 5 verbunden, kann sich aber axial dazu auf der Achse 13 verschieben.
An dem Drehantriebsrad 8 sind zum Malteserkreuz 5 hin offene kegelförmige Ausnehmungen 16 ausgebildet, in denen Wälzkörper bildende Kugeln 17 angeordnet sind, die mit einem Teil ihres Durchmessers aus den Ausnehmungen 16 herausragen.
Den Ausnehmungen 16 und Kugeln 17 axial gegenüberliegend sind an der dem Drehantriebsrad 8 zugewandten Stirnseite der Kupplungsbuchse 12 vier Vertiefungen 18 ausgebildet, die sich am Umfang gleichmäßig verteilt nutartig radial erstrecken und einen V-förmigen Querschnitt aufweisen. Die Seitenwände 19 der Vertiefungen 18 schließen zwischen sich einen Winkel von etwa 140° ein.
Die Kupplungsbuchse 12 wird durch ein Federelement 20 mit einer bestimmten Federkraft über die Kugeln 17 gegen das Drehantriebsrad 8 beaufschlagt. Dabei greifen in der in den 3 und 4 dargestellten eingekuppelten Normalposition die Kugeln 17 sowohl in die Ausnehmungen 16 als auch in die Vertiefungen 18 ein, so daß über die Kupplungsbuchse 12 das Malteserkreuz 5 und das Drehantriebsrad 8 kraftschlüssig drehfest miteinander verbunden sind.
Erfolgt eine Drehweiterschaltung des Malteserkreuzes 5 durch die Schaltscheibe um 90°, so wird auch das Drehantriebsrad 8 um 90° weitergedreht, was den Stundenzahnring 9 zu einem Weiterdrehen um 30° und somit den Stundenring 1 zu einem Weiterdrehen um einen Stundenschritt antreibt.
An dem Drehantriebsrad 8 sind in einem radialen Abstand zur zweiten Drehachse 11 am Umfang gleichmäßig verteilt vier Korrigierstifte 21 parallel zur zweiten Drehachse 11 angeordnet. Durch eine nicht dargestellte manuell betätigbare Fortschaltmechanik ist jeweils einer der Korrigierstifte 21 so kraftbeaufschlagbar, daß das Drehantriebsrad 8 um 90° gedreht wird. Da dabei die Kupplungsbuchse 12 sich nicht mitdrehen kann, rollen unter Überwindung der Federkraft des Federelements 20 die Kugeln 17 entlang der Seitenwände 19 der Vertiefungen 18 bis zu deren Mündungen (5) und gelangen in einen Bereich eines Abstands 22 zwischen zwei Vertiefungen 18. Damit wird die kraftschlüssige Kupplung überwunden und die Kugeln 17 können bei einem Weiterdrehen des Drehantriebsrades 8 in die benachbarte Vertiefung 18 wieder einrollen.
Durch das manuelle Drehen des Drehantriebsrades 8 erfolgt gleichzeitig eine manuelle Korrektur der Position des Stundenrings 1 um eine Stunde.
Bezugszeichenliste

1: Stundenring
2: Schaltscheibe
3: erste Drehachse
4: Schaltstift
5: Malteserkreuz
6: Radialschlitz
7: Kupplung
8: Drehantriebsrad
9: Stundenzahnring
10: Schrauben
11: zweite Drehachse
12: Kupplungsbuchse
13: Achse
14: Führungszapfen
15: Führungsausnehmungen
16: Ausnehmungen
17: Kugeln
18: Vertiefungen
19: Seitenwände
20: Federelement
21: Korrigierstifte
22: Abstand

Claims

Antriebseinrichtung mit einem um einen bestimmten Winkelbereich schrittweise um eine Drehachse (11) drehbar angetriebenen Antriebselement (5), von dem über eine Kupplung (7) ein zum Antriebselement (5) in einem bestimmten Abstand koaxial angeordnetes Drehantriebsrad (8) um die Drehachse (11) drehbar antreibbar ist und von dem Drehantriebsrad (8) ein Anzeigeelement (1) schrittweise bewegbar antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (7) ein in dem Abstand zwischen Antriebselement (5) und Drehantriebsrad (8) angeordnetes Kupplungselement(12) aufweist, das mit dem Antriebselement (5) drehfest verbunden sowie axial dazu verschiebbar angeordnet ist, mit ein oder mehreren Wälzkörpern (17), die in Ausnehmungen (16) an der dem Antriebselement(5) zugewandten Stirnseite des Drehantriebsrades (8) mit einem Teil ihres Durchmessers hineinragen und ganz oder mit einem Teil ihres aus den Ausnehmungen (16) herausragenden Durchmessers in an der dem Drehantriebsrad (8) zugewandten Stirnseite des Kupplungselements (12) ausgebildeten Vertiefungen (18) hineinragen, wobei die Vertiefungen (18) in eine oder beide zur Drehachse (11) radial umlaufenden Richtungen rampenartig sich erweiternde Seitenwände (19) aufweisen und das Kupplungselement (12) von einer bestimmten Federkraft gegen das Drehantriebsrad (8) beaufschlagt ist und wobei weiterhin das Drehantriebsrad (8) manuell drehbar antreibbar ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper Wälzzylinder oder Kugeln (17) sind.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Antriebselement zum Drehantriebsrad (8) hin hervorstehende, sich parallel zur Drehachse (11) erstreckende Führungszapfen (14) angeordnet sind, die axial verschiebbar in entsprechende Führungsausnehmungen (15) des Kupplungselements ragen.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radial umlaufend angeordneten Vertiefungen abstandslos aneinander anschließen.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radial umlaufend angeordneten Vertiefungen (18) mit einem Abstand (22) zueinander ausgebildet sind.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (18) einen V-förmigen Querschnitt aufweisen.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement von einem Uhrwerk schrittweise drehbar antreibbar und von dem Drehantriebsrad (8) ein Anzeigeelement (1) einer Uhr bewegbar antreibbar ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeelement ein Zeitanzeigering einer digitalen Zeitanzeige ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement ein Malteserkreuz (5) ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Drehantriebsrad (8) ein oder mehrere sich parallel zur Drehachse erstreckende Korrigierstifte (21) angeordnet sind, die von einer manuellen Fortschaltmechanik das Drehantriebsrad (8) drehend beaufschlagbar sind.