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Die
Erfindung betrifft ein Uhrwerk, insbesondere für Fahrtenschreiber, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
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Viele
Registriergeräte,
wie beispielsweise Fahrtenschreiber, bedienen sich eines Uhrwerkantriebs
zur Aufzeichnung der Fahrbewegung, das heißt, der Aufzeichnung der Geschwindigkeit über der
Zeit.
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Bei
den in Nutzfahrzeugen angewandten Tachographen bzw. Fahrtenschreibern
schreiben die gesetzlichen Vorschriften vor, dass der Uhrwerksantrieb
für Diagrammscheiben,
auf welchen die zeitlichen Ereignisse aufgezeichnet werden, ohne
Unterbrechung in Betrieb sein muss.
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Dies
hat zur Folge, dass der Diagrammscheibenantrieb auch dann in Betrieb
ist, wenn die Kabine eines Nutzfahrzeuges als Schlafstätte für einen
Kraftfahrer genutzt wird. Monotone Geräuschemissionen vom Diagrammscheibenantrieb
werden daher von den Fahrern subjektiv als Störquelle in den Ruhephasen empfunden.
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Ein
heute übliches
Uhrwerk basiert auf einem elektromagnetischen Einphasen-Schrittmotor. Ein
Quarz liefert ein Signal konstanter Frequenz, welches durch eine
Elektronik aufbereitet und über
einen Verstärker
dem Einphasen-Schrittmotor
in einer Frequenz von einem Hertz zugeführt wird. Der Motor treibt über ein
Zahnradgetriebe die Registrier- oder Diagrammscheibe an, wobei die
Frequenz von einem Hertz der Auflösung der Transportbewegung
der Diagrammscheibe entspricht. Hierbei wird über ein Tastverhältnis der
antreibende Motor mit seinem Ritzel bzw. seinem Zahnrad jede Sekunde
um eine halbe Umdrehung beschleunigt.
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Bekanntlich
ist bei untereinander im Eingriff stehenden Zahnrädern derartiger
Zahnradgetriebe eines Uhrwerkes ein Eingriffsspiel vorgesehen, um ein
störungsfreies
Abrollen der zusammenwirkenden Zahnflanken zu ermöglichen.
Die dabei auftretenden Reaktionskräfte an Achsen und Verzahnungen
erzeugen bei schrittmotorischem Antrieb das typische Ticken im Sekundentakt
als Geräuschemission.
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Heute
ist es Stand der Technik, solche Geräusche mittels eines Zahnrades
mit Dämpfungseigenschaften,
welches aus einem weichen Thermoplast besteht, zu verringern. Auch
kommen vielfältig Schmierstoffe
an Achsen und in der Verzahnung zum Einsatz mit dem Ziel, Geräusche und
Verschleiß in vertretbarem
Rahmen zu halten. Weiterhin führen Veränderungen
in der Materialqualität,
in dem Verarbeitungsprozess, im Achsenspiel, im Zahnspiel, Veränderungen
in der Schmierstoffviskosität,
Schmierstofflänge
und Schmierstoffdiffusion zu hörbarem
Unterschied in der Geräuschemission.
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In
der
GB 1,162,675 A1 ist
ein Zahnradgetriebe für
Uhren mit elektrischem Antrieb oder für Zeitschalter offenbart. Das
Zahnradgetriebe wird durch einen synchronen Wechselstrommotor angetrieben.
Mindestens ein Zahnrad ist mit einem Dämpfungselement in Form mindestens
eines elastischen Fingers versehen, der sich an einer Oberfläche des Gehäuses abstützt, die
senkrecht zu einer Achse des Zahnrads angeordnet ist.
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In
der
DE 27 51 603 B2 ist
ein stoßdämpfendes
Lager für
Uhrwerke mit einem Metallträger
und einem stoßdämpfenden
Element aus Plastikmaterial offenbart, das in einem Stück einen
Lagerkörper,
eine Lagerbuchse und eine elastische Verbindungszone zwischen der
Lagerbuchse und dem Lagerkörper aufweist.
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Die
DE 1 818 292 U1 offenbart
ein gefedertes Achsspitzenlager für elektrische oder feinmechanische
Mess- und Steuergeräte.
Das gefederte Achsspitzenlager weist einen zylindrischen Lagerstein auf,
auf den axial eine Spiralfeder einwirkt.
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Die
DE 26 12 407 A1 ,
die
DE 1 298 454 und die
DE 1 447 374 A1 offenbaren
stoßdämpfende
Lager für
Uhren mit scheibenförmigen
oder ringförmigen
Federelementen, die radial spiralförmig angeordnete Arme aufweisen,
die in eine Nut in einem Gehäuse
eingebracht sind. An dem Federelement ist zentral ein Lagerstein
angeordnet zum Aufnehmen einer Welle.
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In
der
GB 1 548 645 A1 ist
ein Antriebsmechanismus mit Synchronmotor offenbart, bei dem zwischen
einem Zahnrad eines Zahnradgetriebes und einem Gehäuse ein
Kissen aus elastischem Kunststoffmaterial angeordnet ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist, ein Uhrwerk vorzusehen, welches den hörbaren Schalttakt
signifikant akustisch senkt und die Schalleitung außerhalb
des Gehäuses
weitestgehend unterbindet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass zwischen Gehäuse
und Zahnradgetriebe Dämpfungsmittel
vorgesehen sind und dass das Dämpfungsmittel
als Blattfeder ausgebildet ist, die an dem Gehäuse befestigt ist und die axial
oder radial auf ein Zahnrad einwirkt.
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Die
erfindungsgemäße Lösung hat
den Vorteil, dass die vorgesehenen Dämpfungsmittel eine Schallübertragung
auf das Gehäuse
verhindern und darüber
hinaus der Körperschall
ausgefiltert wird und Resonanzen verhindert werden.
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Ferner
wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass zwischen Gehäuse
und Zahnradgetriebe Dämpfungsmittel
vorgesehen sind und das Dämpfungsmittel
als ein scheibenförmiges
Federelement als angespritzte Struktur an dem Gehäuse ausgebildet
ist. Das scheibenförmige
Federelement ist zwischen wenigstens einem Zahnrad des Zahnradgetriebes
und dem Gehäuse
angeordnet und weist radial zur Achse des Federelementes federnde
Krallen auf.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder sich entsprechende
Elemente in verschiedenen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Es
zeigen:
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1 einen
Einphasen-Schrittmotor mit einem Zahnradgetriebe gemäß dem Stand
der Technik,
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2 den
Einphasen-Schrittmotor mit dem Zahnradgetriebe und ein in einem
Gehäuse
ausgebildeter dämpfender
Werkstoff,
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3 ein
zwischen dem Gehäuse
und einem Zahnrad angeordnetes Dämpfungsmittel,
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4a und 4b ein
weiteres zwischen dem Gehäuse
und dem Zahnrad angeordnetes Dämpfungsmittel,
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5a und 5b eine
im Gehäuse
ausgebildete Hülse
zur Aufnahme eines weiteren Dämpfungsmittel,
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6a und 6b ein
axial bzw. radial an dem Zahnrad angeordnetes Dämpfungsmittel und
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7a und 7b ein
mit einer Unwucht versehenes Zahnrad eines Zahnradgetriebes.
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1 zeigt
eine Schnittdarstellung eines Uhrwerkes gemäß dem Stand der Technik. Das
Uhrwerk umfasst in der Regel einen Einphasen-Schrittmotor, aufweisend
einen Rotor 7 mit Statorblechen 8 und ein am Rotor 7 über eine
Achse 4 starr verbundenes Ritzel bzw. Zahnrad 1.
Das Zahnrad 1 treibt ein nachgeschaltetes Zahnradgetriebe,
welches hier zwei Achsen 5 und 6 mit jeweils axial
angeordneten Zahnrädern 2 und 3 aufweist.
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Bei
dem oben beschriebenen Uhrwerk wird bei den im Eingriff stehenden
Zahnrädern
in der Regel ein gewisses Eingriffsspiel vorgesehen, um ein möglichst
störfreies
Abrollen der zusammentreffenden Zahnflanken der Zahnräder 1, 2 und 3 zu
ermöglichen.
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2 zeigt
einen Ausschnitt der Schnittdarstellung des Uhrwerks gemäß 1 mit
einem das Uhrwerk umschließenden
Gehäuse 9.
Die Achse 4 des Rotor 7 und die Achse 5 des
Zahnrades 2 sind in einem dämpfenden Material 10 angeordnet,
welches in dem Gehäuse 9 ausgebildet
ist. Das dämpfende Material 10 ist
in das Gehäuse 9,
welches auch die tragende Konstruktion des Uhrwerks darstellt, durch einen
Montagevorgang eingebettet und in dem Gehäuse 9 festgelegt.
Die Dämpfung
besteht darin, dass der Körperschall
der auftretenden Reaktionskräfte
an den Achsen 4 und 5 und an den Verzahnungen
der Zahnräder 1 und 2 im
dämpfenden
Material 10 ausgefiltert wird und somit auch Resonanzen
verhindert werden.
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3 zeigt
ein zwischen dem Gehäuse 9 und
dem Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes angeordnetes Dämpfungsmittel.
Das Dämpfungsmittel
ist als ein spiralförmiges
Federelement 11 ausgebildet. Die Anordnung des spiralförmigen Federelementes 11 ist axial
zwischen dem Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes und dem Gehäuse 9 vorgesehen.
Die axiale Kraft über
dieses zusätzliche
Federelement 11 erzeugt eine Dämpfung des durch den Schalttakt
des Uhrwerks verursachte Geräuschemissionen.
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Ein
weiteres als Federelement 12 ausgebildetes Dämpfungsmittel
ist in 4a und 4b aufgezeigt. 4a zeigt
eine Schnittansicht und 4b eine
Ansicht von oben. Das Federelement 12 ist scheibenförmig ausgebildet
und weist federnde Krallen 121 auf, die radial zur Achse 5 des
Federelementes 12 angeordnet sind. Das Federelement 12 kann als
angespritzte Struktur am Gehäuse 9 oder
am Zahnrad 2 ausgebildet sein, und das Prinzip einer Tellerfeder
mit einer sehr weichen Kennlinie aufweisen. Die Anordnung des Federelementes 12 ist
ebenfalls zwischen dem Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes und
dem Gehäuse 9 vorzusehen.
Durch Schlitzen und Aufteilen in mehr als einen Bereich und durch
Variation der Wandstärke
des Federelementes 12 können
die Funktionen Bremsen und Dämpfen
austariert werden.
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5a zeigt
eine im Gehäuse 9 angeordnete
Hülse 92 zur
Aufnahme eines weiteren Dämpfungsmittels. 5b zeigt
das Dämpfungsmittel
in der Ansicht von oben. Das hier aufgezeigte Dämpfungsmittel ist als ein Federelement 13 ausgebildet, welches
einen axial zum Zahnrad 2 angeordneten Zylinder 131 mit
spiralförmig
radial um den Zylinder 131 angeordneten Ärmchen 132 aufweist.
Im Gehäuse 9 ist
eine gestellfeste Hülse 92 vorgesehen,
in der sich die Ärmchen 132 des
Federelementes 13 bewegen. Dabei wird über Drehrichtung und Spiralsinn eine
Vorzugsrichtung definiert. Die Dämpfungsverhältnisse
werden über
Länge und
Querschnitt der Ärmchen 132 des
Federelementes 13 den Antriebsverhältnissen angepasst.
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In 6a ist
ein axial und in 6b ein radial an dem Zahnrad 2 angeordnetes
Dämpfungsmittel aufgezeigt.
Die als Dämpfungsmittel
aufgezeigten Federelemente 14 und 15 sind als
Blattfeder ausgebildet, welche über
ein Zwischenstück 141 bzw. 151 axial
bzw. radial auf das Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes einwirken.
Die axiale Einwirkung gemäß 6a erfolgt
exzentrisch.
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Die 7a und 7b zeigen
das Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes mit einer Aussparung 21 bzw.
einer Materialverdickung 20. Diese ungleiche Gewichtsverteilung
des Zahnrades 2 bezüglich
seiner Achse 5 hat eine Unwucht zur Folge, die den Körperschall
sowie Resonanzen dadurch verringert, dass das Ausklingen der gedämpften Schwingung verkürzt wird.