DE1034551B - Elektrische Uhr - Google Patents

Description

DEUTSCHES

In der Hauptpatentanmeldung wurde eine elektrische Uhr mit einer selbsterregten, in ihrer Eigenfrequenz durch elektromagnetische Antriebssysteme in Schwingungen unterhaltenen Stimmgabel als zeitbestimmendes und zugleich die Uhr treibendes Schwingglied beschrieben, das gekennzeichnet war einerseits durch die Verwendung eines kontaktlosen elektrischen Stimmgabelsenders, d. h. eines eine Stimmgabel als Frequenzgenerator enthaltenden elektronischen Schwingkreises, vorzugsweise mit einer Transistorschaltung, der auf die Stimmgabel, diese antreibend, zurückwirkt, andererseits durch die Verwendung einer mechanisch an die Stimmgabel angeschlossenen, die Schwingung der Stimmgabel in eine Drehbewegung umsetzenden Übertragungsvorrichtung zum Antrieb des Zeigerwerks. Die Stimmgabel wies mindestens einen Gabelzinken auf, der einen Permanentmagnet trägt, welcher im Feld einer ortsfesten Spule, die zu den elektrischen Schaltelementen des Stimmgabelsenders gehört, schwingen kann. Nach dem Ausführungsbeispiel trug jeder Gabelzinken einen permanenten Topf magnet. Die Übertragungsvorrichtung bestand in einem Klinkenantrieb, von dem ein Bestandteil mit der Stimmgabel mechanisch verbunden war. Die Stoßklinke erstreckte sich in der sonst bei Pendeluhren usw. im allgemeinen üblichen Weise senkrecht zur Stimmgabelklinke. Der Gegenstand der Hauptpatentanmeldung ist inzwischen bekanntgeworden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Eingriffsverhältnisse von Klinke und Klinkenrad zu verbessern und den Störeinfluß der Massenträgheit der Klinke zu vermeiden. Diese Aufgabe wird bei einer Uhr nach dem Hauptpatent erfindungsgemäß durch die Vereinigung folgender bekannter bzw. nur vorgeschlagener Merkmale gelöst:

1. An den Schwinger ist eine Schaltklinke an einem Punkt festgelegt, der auf einer Linie liegt, die durch den Eingriffspunkt zwischen der Schaltklinke und dem von dieser beeinflußten Schaltrad verläuft und die etwa senkrecht zu einer Linie liegt, die durch den genannten Eingriffspunkt und durch die Achse verläuft, um die der Schwinger schwingt.

2. Verwendung eines Schwingers mit einer um ein Vielfaches gegenüber den üblichen Schwingfrequenzen von Unruhen und Pendeln höheren Frequenz, vorzugsweise im Bereich der Tonfrequenz.

3. Verwendung eines Klinkenrades mit einer der hohen Frequenz angepaßten großen Zähnezahl und trotzdem zur Erreichung eines kleinen Trägheitsmomentes kleinstmöglichen Abmessung des Gesamtrades.

Elektrische Uhr

Zusatz zur Patentanmeldung B 31384 VHId/ 83b

Anmelder:

Bulova Watch Company, Inc.,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H, Lesser, Patentanwalt,
München 27, Possartstr. 6

Beansprucnte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. Juli 1956

Max Hetzel, Biel (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

Das Merkmal zu 1 ist an sich für niederfrequente Schwinger, und zwar für Pendeluhren, bekannt; dabei waren jedoch für die offenbar rein empirisch gewählte Art der Übertragung nicht die besonderen Aufgaben bekannt, die sich bei Stimmgabelschwingern höherer Frequenz und vor allem bei Kleinuhren, insbesondere Armbanduhren, ergeben.

Zweckmäßig ist es darüber hinaus, das Schaltrad und den Schwinger einander so zuzuordnen, daß das freie Ende der Schaltklinke auf einer Linie hin- und herbewegt wird, die einen'Winkel in der Größenordnung von ungefähr 30° mit der Tangente am Schaltrad im Eingriffspunkt der Klinke bildet, wobei es sich empfiehlt, die Achse, um die das Schaltrad drehbar ist, senkrecht zur Schwingungsebene des Vibrators verlaufen zu lassen.

Da die Schaltklinke mit einem Hub hin- und herläuft, dessen Länge von der Schwingungsweite des Schwingers abhängt, und da diese Hublänge in einer Richtung, die im wesentlichen tangential zu dem Schaltrad an dem Eingriffspunkt zwischen der Schaltklinke und dem Schaltrad liegt, mindestens so groß sein sollen wie die Zahnteilung eines jeden Schaltradzahnes, jedoch geringer als zweimal die Zahnteilung, um das Schaltrad mit einer Geschwindigkeit zu drehen, die der äußerst konstanten Frequenz gleich ist," mit der der Schwinger schwingt, sind die elekirischen Einrichtungen, die den Schwinger schwingen, so zu gestalten, daß der Schwinger mit ,einer solchen Amplitude geschwungen wird, daß die Hublänge der Schaltklinke innerhalb dieser Grenzen liegt. Als Ergebnis bewirkt jedes Hin- und Hergehen der Schalt-

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klinke, daß das Schaltrad um eine winkelmäßige Strecke gedreht wird, die der Zahnteilung eines Schaltzahnrades entspricht.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung schematisch erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schaltklinken- und Schaltradvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 eine teilweise perspektivische Ansicht einer

emitter E verbunden ist. Eine Endklemme der Spule 9 ist mit dem Transistorkollektor C verbunden, und die andere Endklemme der Spule 9 ist mit der negativen Endklemme 12 verbunden.

Der obengenannte Stromkreis ist ein selbstregulierender Stromkreis, in dem die Zinken nicht nur dazu gebracht werden, daß sie mit ihrer Eigenfrequenz schwingen, sondern auch mit einer im wesentlichen konstanten Amplitude. In der Praxis wird die Schwin-

Schaltklinke, die bei einer Schaltklinken- und Schaltradvorrichtung nach der Erfindung verwendet werden io gung der Zinken zwischen solchen Höchst- und Minkann, destamplituden aufrechterhalten, daß die Länge des Fig. 3 eine teilweise perspektivische Ansicht einer Hubes der Hin- und Herbewegung der Schaltklinke Bremsvorrichtung, die in einer Schaltklinken- und in der Richtung T (angezeigt durch die Linie c, die Schaltradvorrichtung nach der Erfindung verwendet eine Tangente zu dem Schaltrad am Eingriffspunkt b werden kann, 15 ist) mindestens so groß ist wie die Zahnteilung P Fig. 4 eine teilweise Ansicht einer weiteren Brems- eines jeden Schaltzahnes., aber nicht mehr als 2P, so vorrichtung, die bei einer Schaltklinken- und Schalt- daß der Schwinger bewirkt, daß das Schaltrad mit radvorrichtung nach der Erfindung verwendet werden einer Umdrehungsgeschwindigkeit gedreht wird, die kann. der Schwingungsfrequenz des Vibrators direkt proin Fig. 1 ist ein Schwinger 1 des Stimmgabeltyps 20 portional ist.

gezeigt, der einen Unterteil 2 und ein Paar Zinken 3 ο Der obengenannte Befestigungspunkt α wird so ge- und 3 b hat. Der Schwinger ist an einem Teil 2 α an- wählt, daß er in einer Linie d liegt, die durch den gelötet, angeschweißt oder in anderer Weise befestigt, Eingriffspunkt b verläuft und die senkrecht zu einer und dieser Teil ist seinerseits in geeigneter Weise an zweiten Linie e liegt, die durch den Berülirungsder Grundplatine des Uhrwerkes befestigt, beispiels- 25 punkt b und durch die Schwingungsachse 3 l·' verläuft, weise durch ein Paar Schrauben 2b, derart, daß die Auf diese Weise wird die Schaltklinke entlang einem Zinken frei um ihre Schwingachsen 3 al und 3 b' durch die Linie d dargestellten Pfad hin- und herschwingen können. bewegt, der im wesentlichen tangential zu einem Eine Schaltklinke 4, die eine Eigenfrequenz hat, die Kreis / liegt, der seinen Mittelpunkt an der Schwingbeträchtlich größer ist und vorzugsweise mindestens 30 achse 3 b' hat und durch den Eingriffspunkt b verläuft,

zweimal so groß ist wie die Eigenfrequenz des Schwingers, ist an der Zinke 3 & an einem Befestigungspunkt α befestigt, und das andere Ende der Schaltklinke, die die Form einer Blattfeder haben

so daß die gesamte Antriebskraft des Schwingers dem Schaltrad übertragen wird, anstatt lediglich eine Komponente davon darzustellen. Auf diese Weise wird der Schwinger mit einer höchstmöglichen Wirk

kann, steht mit einem Schaltrad 5 an einem Beruh- 35 samkeit betätigt, so daß der Kraftbedarf äußerst gerungspunkt b im Eingriff. Das Schaltrad 5 ist vor- ring ist und auch eine sehr kleine Batterie in der Lage zugsweise so angeordnet, daß seine Drehachse senkrecht zur Schwingungsebene des Schwingers liegt.

Jede der Zinken trägt an ihrem freien Ende eine

ist, dem Uhrwerk die notwendige Energie für eine lange Zeitdauer zuzuführen.

Es hat sich herausgestellt, daß zum Erreichen eines Magnettrommel 6, die aus einem topfförmigen Bau- 40 richtigen formschlüssigen Eingreifens zwischen der teil 6<z besteht und ginem Stängenmagnet 6 b aus einem Schaltklinke 4 und dem Schaltrad 5 das freie Ende sehr stark magnetischen Material, wie etwa Alnico. der Schaltklinke auf einer Linie d hin- und herbewegt Jede der Trommeln ist so mit einer inneren ring- werden sollte, die gegenüber der Tangente cam Schaltförmigen Kammer 6 c versehen. rad im Eingriffspunkt b zwischen der Schaltklinke 4

Ein Paar rohrförmiger Träger 7 ragen in die beiden 45 und dem Schaltrad 5 geneigt verläuft. Der zwischen Kammern 6 c hinein, und jeder dieser beiden Träger diesen Linien gebildete Winkel g kann in der Größenist an einem seiner Enden direkt oder indirekt mit der Ordnung von ungefähr 30° liegen. Grundplatte verbunden. Einer der Träger trägt eine Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform

Spule 8 und der andere Träger eine Spule 9, die unge- hat die Schaltklinke die Form einer Blattfeder 2Q, die fähr fünf- bis sechsmal so viele Windungen hat wie die 50 an einem Ende ein im wesentlichen blockförmig aus-Spule 8. Die Anordnung der Teile ist derart, daß jeder gebildetes Eingriffselement 21 hat, das aus üblichem Träger 7 die entsprechende Stange 6 b mit einem ge- geeignetem Material hergestellt ist und beispielsweise wissen Spiel umgibt und daß jeder topfförmige Bau- ein Edelstein oder ein Halbedelstein sein kann. Das teil 6 a die entsprechende Spule mit einem Abstand andere Ende der Blattfeder 20 ist an einem Befestiumgibt, so daß die Magnettrommeln gegenüber den 55 gungsstift 22 angelötet oder in anderer Weise befesten Trägern und Spulen frei beweglich sind. Die festigt, der in eine verhältnismäßig flache Bohrung 23

eingesetzt ist, die sich nicht mehr als ein Viertel der Dicke durch die Zinke 3 b erstreckt.

Auf das Schaltrad wirken zweckmäßigerweise Bremseinrichtungen ein, um eine Vorwärtsdrehung des Schaltrades unter dem Einfluß seiner Trägheit zu

Schwingung der Zinken 3 α und 3 & wird daher nicht behindert, und jede der Spulen bildet mit ihren magnetischen Trommeln zusammen einen elektromechanischen Wandler.

Eine Endklemme der Spule 8 ist mit der Basis B eines Transistors verbunden, der vorzugsweise ein Germaniumflächentransistor ist, und die andere Endklemme der Spule 8 ist mit einer Endklemme eines parallelen Stromkreises verbunden, in dem sich ein Widerstand 10 und ein Kondensator 11 parallel geschaltet befindet. Die andere Klemme dieses Stromkreises· ist mit der negativen Endklemme 12 einer Batterie oder einer anderen Spannungsquelle verbun-

vermeiden, nachdem die Schaltklinke ihren Vorwärtshub beendet hat, und um auch eine Rückwärtsdrehung des Schaltrades während der Rückwärtsbewegung der Schaltklinke zu verhindern.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer solchen Bremsvorrichtung, die nicht Gegenstand der Erfindung ist. Sie besteht aus einer Blattfeder 30, die vorzugsweise an ihrem freien Ende ein Element 31 hat,

den, deren positive Klemme 13 mit dem Transistor- 70 das durch Reibung an einer Achse 32 angreift, die

sich zusammen mit dem Schaltrad 5 dreht. Das Element 31 ist vorzugsweise konvex um eine Achse gebogen, die quer zur Drehachse der Achse 32 liegt, so daß das Element 31 an einem Punkt in Reibungsberührung mit der Achse 32 steht.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform besteht die Bremsvorrichtung aus einer feststehenden Schaltklinke, die vorzugsweise die Form einer Blattfeder 40 hat, deren freies Ende durch Reibung in die Zähne des Schaltrades 5 eingreift, wobei die Schaltklinke und die sie tragende Zinke bei 4 und 3b gezeigt sind. Die Blattfeder 40 wirkt so nicht nur als Reibungsbremse, sondern auch als Klinke, um eine Rückwärtsdrehung des Schaltrades 5 wirksam zu vermeiden.

Es ist klar, daß ein jedes der vorstehend beschriebenen Bauelemente oder zwei oder mehr zusammen auch nützlich an anderen Arten von Schaltklinken- und Schaltradantrieben verwendet werden können, die von den vorstehend beschriebenen Arten abweichen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Uhr, insbesondere Armbanduhr, mit einer kontaktlos über elektronische Schaltung selbsterregten, in ihrer Eigenfrequenz durch elektromagnetische Antriebssysteme in Schwingungen unterhaltenen Stimmgabel als zeitbestimmendes und zugleich die Uhr durch eine mechanisch an die Stimmgabel angeschlossene, die Schwingung in eine Drehbewegung umwandelnde Übertragungsvorrichtung treibendes Schwingglied, nach Patentanmeldung B 31384 VIIId/83b, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender bekannter bzw. nur vorgeschlagener Merkmale:
1. An dem Schwinger (3 b) ist eine Schaltklinke (4) an einem Punkt (a) festgelegt, der auf einer Linie (d) liegt, die durch den Eingriffspunkt (b) zwischen der Schaltklinke (4) und dem von dieser beeinflußten Schaltrad (S) verläuft und die etwa senkrecht zu einer Linie (e) liegt, die durch den genannten Eingriffspunkt (d) und durch die Achse (3 V) verläuft, um die der Schwinger (3 b) schwingt.

2. Verwendung eines Stimmgabelschwingers (1) mit einer um ein Vielfaches gegenüber den üblichen Schwingfrequenzen von Unruhen und Pendeln höheren Frequenz, vorzugsweise im Bereich der Tonfrequenz.

3. Verwendung eines Klinkenrades (5) mit einer der hohen Frequenz angepaßten großen Zähnezahl und trotzdem zur Erreichung eines kleinen Trägheitsmomentes kleinstmöglichen Abmessung des Gesamtrades.

2. Elektrische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltrad (5) und der Schwinger (1) so einander zugeordnet sind, daß das freie Ende der Schaltklinke (4) auf einer Linie (d) hin- und herbewegt wird, die einen Winkel (g) in der Größenordnung von ungefähr 30° mit der Tangente (c) am Schaltrad (5) im Eingriffspunkt (d) der Klinke (4) bildet.

3. Elektrische Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse, um die das Schaltrad (5) drehbar ist, senkrecht zur Schwingungsebene des Schwingers verläuft.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 840 974;
schweizerische Patentschrift Nr. 296 731;
französische Patentschrift Nr. 1 102 373;
britische Patentschrift Nr. 156 697;
USA.-Patentschrift Nr. 1 839 215.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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