DE1037973B - Elektrische Uhr. vorzugsweise Kleinuhr, insbesondere Armbanduhr - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung geht allgemein von an sich bekannten elektrischen Uhren mit einem relativ zu mindestens einer Spule beweglichen Magnetsystem mit mindestens einem Permanentmagnet, vorzugsweise runden Querschnitts, aus, in ihren bevorzugten Ausführungsformen jedoch von einem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag des Erfinders, der sich auf eine elektrische Uhr mit einem Stimmgabelsender und einer an die Stimmgabel mechanisch angeschlossenen Übertragungsvorrichtung zur Übertragung der Schwingungen der Stimmgabel in eine Drehbewegung von Teilen des Uhrwerkes bezieht.

Bei Uhren dieser Art mit einem relativ zu einer Spule beweglichen Magnetsystem mit mindestens einem Permanentmagnet, vorzugsweise runden Quer-Schnitts, kann der elektrische Antriebsmechanismus sowohl den üblicherweise aus Federhaus und Feder bestehenden Antrieb als auch andere wichtige Organe, wie die Regulierorgane mit der Unruh und der Spirale und die Verteilungsorgane mit dem Hemmungsrad ersetzen. Durch den Wegfall dieser kostspieligen Teile läßt sich eine wesentliche Preisermäßigung erzielen.

Der Durchmesser des oder der bewegten Permanentoder Topfmagnete einer elektrischen Uhr, insbesondere einer Stimmgabeluhr, nach dem älteren Vorschlag sollte zur Erreichung guter Leistungen möglichst groß sein. Will man nun aber eine solche Uhr als Kleinuhr, insbesondere Armbanduhr, gestalten, dann tritt zusätzlich die scheinbar dazu im Widerspruch stehende Forderung auf, die Uhr möglichst flach zu gestalten. Es liegt also die Aufgabe vor, im Durchmesser möglichst große Permanentmagnete innerhalb eines möglichst flachen Uhrgehäuses unterzubringen. Diese Aufgabe wird bei Uhren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Uhrwerksgestell hinsichtlich der Platinengestaltung so ausgebildet wird, daß Permanentmagnete etwa entsprechend dem Abstand des Gehäusebodens zum Zifferblatt, also im wesentlichen auch die Platinendicke einschließend, mit einer zur Platinenebene im wesentlichen parallelen Kernachse bzw. Schwingungsbahn unterbringbar sind. Eine wertmäßige Weiterbildung der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines kontaktlos erregten, sich selbst steuernden Stimmgabelsenders und mechanischen Antriebes des Zeigerwerkes durch die Stimmgabel nach Patentanmeldung B 31384 VIII d/83b. Eine besonders zweckmäßige Anordnung ergibt sich, wenn das Uhrwerk nur eine einzige Halbplatine aufweist, an welcher die Stimmgabelbasis befestigt ist und in welcher die Achsen aller Räder des Räderwerkes gelagert sind. Es empfiehlt sich, die Räder des Räderwerkes so in der Halbplatine zu lagern, daß die Achse jedes Rades den auf der einen Seite der HaIb-Elektrische Uhr, vorzugsweise Kleinuhr,
insbesondere Armbanduhr

Anmelder:

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

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

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 28. Januar 1955

platine liegenden Trieb mit dem auf der anderen Seite liegenden Zahnrad verbindet, wobei in der bei Zeigerwerksgetrieben allgemein üblicher Weise stets ein Trieb eines Rades mit dem Zahnrad des folgenden Rades kämmt. Die als elektrische Energiequelle verwendete Miniaturbatterie kann durch einen verschwenkbaren Hebel auf der Halbplatine festklemmbar sein

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß gestalteten Uhr wird an Hand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Uhr von der Brückenseite ;

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie A-B-C-D-E-F- G-H der Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Konstruktion der Uhr nach der Fig. 1;

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Befestigung der Batterie auf der Platine;

Fig. 5 zeigt das elektrische Schaltschema der Uhr nach der Fig. 1, und

Fig. 6 und 7 zeigen verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der Spulenanordnungen des in der Fig. 5 gezeigten Schaltschemas.

In der Fig. 1 bezeichnet der strichpunktierte Kreis 34 den innern Rand des nicht gezeichneten Uhrgehäuses, in welchem das Uhrwerk unterzubringen ist. Das Uhrwerk weist eine Halbplatine 1 auf, die die Form eines Halbkreises hat und an ihrer geraden Seite einen Fortsatz la besitzt. Auf der dem nicht

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gezeichneten Zifferblatt zugewandten Seite der Halbplatine 1 ist mit einer Schraube 50 und zwei Stiften 51 eine Stimmgabel 2 so befestigt, daß ihre Symmetrieachse in der Symmetrieebene der Platine liegt. Die Gabelzinken 3 und 4 der Stimmgabel reichen über den Fortsatz la der Halbplatine hinaus und tragen an ihren Enden je einen zylindrischen Permanentmagnet 5 bzw. 6.

Der Permanentmagnet 5 ist so ausgebildet, daß er einen zylindrischen Mittelteil 5a aufweist, der von der zylindrischen Außenwand 5 & durch einen Spalt 7 getrennt ist. Der Mittelteil 5a bildet den einen Pol des Permanentmagnets 5, während der andere Pol durch die zylindrische Außenwand 5 b gebildet wird. Die beiden Pole sind durch den Boden 5 c miteinander verbunden. Dieser Permanentmagnet kann aus einem einzigen Stück hergestellt werden; aus fabrikatorischen Gründen wird es jedoch zweckmäßig sein, ihn aus zwei Teilen herzustellen, wie es aus der Fig. 1 ersichtlich ist, wo er durch den zylindrischen Mittelteil 5 a und den den Boden 5 c bildenden Weicheisenbecher gebildet ist. Im Spalt 7 ist eine feste Spule 9 angeordnet, die auf einem rohrförmigen, fest mit dem Träger 11 verbundenen Kern 15 sitzt. Der Träger 11 ist seinerseits mit einer Schraube 13 am Fortsatz la der Halbplatine 1 angeschraubt.

Der Permanentmagnet 6, der auf der Stimmgabelzinke 4 sitzt und genau gleich aufgebaut ist wie der Permanentmagnet 5, ist mit einer feststehenden Spule 10 gekuppelt (wie es aus der Fig. 5 zu ersehen ist), die auf einem rohrförmigen, fest mit dem Träger 12 verbundenen Kern 16 aufgewickelt ist. Der Träger 12 ist seinerseits durch eine Schraube 14 mit dem Fortsatz 1 α verbunden. Die Spulen 9 und 10 sind Bestandteile des Stimmgabelsenders, dessen Schaltschema in der Fig. 5 dargestellt ist. Zu diesem Sender gehört ein Transistor 43, dessen Emitter mit 43 a, dessen Kollektor mit 43 b und dessen Basis mit 43 c bezeichnet ist. Eine Miniaturbatterie 46, wie sie allgemein gebräuchlich ist, mit einer Klemmenspannung von etwa 1,35 V ist mit ihrem negativen Pol mit der Uhrwerksgestellmasse verbunden, d. h. mit der Halbplatine 1, während ihr positiver Pol an den Emitter 43a des Transistors43 angeschlossen ist. DieSpule9 ist einerseits an die Basis 43c des Transistors 43 und andererseits über einen Kondensator 47, der mit einem Widerstand überbrückt sein kann, an die Masse angeschlossen. Die Spule 10 ist mit ihrem einen Ende direkt mit dem Kollektor 43 b verbunden, während ihr anderes Ende an der Masse liegt. Wenn die Gabelzinke 3 der Stimmgabel schwingt, schwingt auch der Permanentmagnet 5 und induziert in der Spule 9 eine Wechselspannung. Diese erzeugt in der Basis 43 c einen Strom, so daß im die Spule 10 enthaltenden Kollektorstromkreis ebenfalls ein Strom fließt, der den elektrodynamisch gekuppelten Permanentmagnet 6 zu phasengleichen Schwingungen anregt.

Die Fig. 1 zeigt, wie die verschiedenen Teile des Stimmgabelsenders und der Übertragungsvorrichtung auf der Halbplatine angeordnet sind.

Auf einer Seite der Halbplatine 1, in der Fig. 1 rechts von der Stimmgabel 2, ist ein rechteckiges Fenster 17 eingeschnitten, das zur Aufnahme des Transistors 43 dient, während eine anschließende Vertiefung 17a für die Befestigung der elektrischen Zuleitungen zum Transistor dient.

Auf der anderen Seite der Stimmgabel besitzt die Platine eine Vertiefung 48 (Fig. 2), in welcher die elektrische Miniaturbatterie 46 liegt, deren Boden und Seitenflächen den negativen Pol und dessen Deckel 46 a den positiven Pol bildet. Die Batterie 46 wird in der Vertiefung 48 durch einen Hebel 49 festgehalten, der aus einer abgekröpften Metallzunge gebildet wird, deren eines Ende durchbohrt ist und um die Schraube 50 verschwenkt werden kann, die dazu dient, die Stimmgabel 2 auf der Halbplatine 1 festzuhalten. Das freie Ende des Hebels 49 stützt sich mit leichtem Druck auf dem Deckel 44 ab, so daß ein guter elektrischer Kontakt sowie ein guter mechanischer Halt der Batterie gewährleistet sind.

In der Mitte des Fortsatzes 1 α der Halbplatine 1 ist ein Metallstift 24 befestigt, der zwischen den beiden Permanentmagneten 5 und 6 hindurchführt und an seinem Ende den Kondensator 47 trägt. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist dieser Stift 24 (Fig. 2) in die Halbplatine 1 eingeschraubt; selbstverständlich könnte er auch anderswie befestigt sein, z. B. durch Schweißung oder durch Einpressung.

Der Hebel 49 ist von der Halbplatine 1 und der Schraube 50 durch eine isolierende Zwischenlage 44 und eine isolierende Ringscheibe 45 isoliert. Der Boden der Batterie 46 liegt so in der Vertiefung 48 der Platine, daß sein negativer Pol an der Masse des Uhrwerkgestells liegt.

Wenn die Stimmgabel 2 schwingt, muß die Schwingungsbewegung ihrer Gabelzinken in eine Drehbewegung umgewandelt werden, um die Räder der Uhr anzutreiben. Diese Umwandlung kann durch die in der Fig. 1 dargestellte Klinkenvorrichtung erreicht werden.

Diese Klinkenvorrichtung besteht hier aus einer Klinke 18, die durch eine elastische Lamelle gebildet wird, deren eines Ende fest mit dem Permanentmagnet 5 verbunden ist und deren anderes Ende in die Zähne eines Klinkenrades 19 eingreift, das in zwei Lagern der an der Halbplatine 1 befestigten Brücken 21 und 23 gelagert ist. Die Klinkenvorrichtung ist mit einer Bremsvorrichtung versehen, die eine Lamellenfeder 20 aufweist, deren eines Ende an der Brücke 21 befestigt ist und deren anderes Ende sich mit einem leichten Druck auf der Achse des Klinkenrades 19 abstützt. Diese Bremsfeder 20 muß nicht nur verhindern, daß sich das Klinkenrad 19 beim Zurückgleiten der Klinke 18 rückwärts dreht, sondern auch bewirken, daß es bei jedem von der Klinke 18 erhaltenen Stoß sich nur so weit dreht, wie es von der Klinke gestoßen wird, d. h. um einen Winkel, der einem Zahnschritt entspricht. Um dieses Resultat zu erhalten, müssen die verschiedenen Elemente, die zur Klinkenvorrichtung gehören, d. h. die Klinke 18 und das Klinkenrad 19, wohlbestimmten Bedingungen genügen, die von der Amplitude und der Frequenz der Stimmgabel abhängen.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß sich beim konstanten Schwingen des Permanentmagnets 5 das Klinkenrad 19 unter der Einwirkung der Klinke 18 mit konstanter Geschwindigkeit dreht. Um die Drehbewegung an ein Rad des Uhrwerkes zu übertragen, ist auf der Achse des Klinkenrades 19 eine Schnecke 22 befestigt, die mit einem Schneckenzahnkranz des Rades 35 kämmt, dessen Achse 35 b teilweise die Halbplatine 1 durchsetzt und bis zum nicht gezeichneten Zifferblatt der Uhr reicht. Die Frequenz der Stimmgabel und die Zähnezahl des Klinkenrades 19 sowie das Übersetzungsverhältnis zwischen diesem Klinkenrad und dem Rad 35 sind so gewählt, daß das Rad 35 eine ganze Umdrehung in einer Minute macht. Am Ende der Achse 35 b kann man daher einen Sekundenzeiger aus der Mitte befestigen. Man kann z. B. die Stimmgabel so ausgestalten, daß sie eine

Frequenz von 240 Hz hat. Dann erteilt die Klinke 18 dem Klinkenrad 19 je Sekunde 240 Stöße. Wenn dieses 240 Zähne aufweist, macht es je Sekunde eine ganze Umdrehung. Wählt man zwischen der Schnecke 22 und dem Zahnkranz des Rades 35 ein Übersetzungsverhältnis von 1: 60, so macht das Rad 35 die gewünschte eine Umdrehung je Minute.

Nun muß man die Drehbewegung auch auf den Minuten- und den Stundenzeiger übertragen. Das kann durch an sich bekannte Übertragungsorgane geschellen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt auf der Welle 35 b (Fig. 1 und 2) des Rades 35 ein Trieb 35 a, der im Eingriff mit dem Rad 36 steht, dessen Trieb 36 a mit dem Minutenrad 37 kämmt. Dieses sitzt mit satter Reibung auf dem Minutenrohr 37 b, welches lose auf die Achse 35 b aufgeschoben ist und ebenfalls bis zum Zifferblatt reicht. Auf dem Rohr 37 b ist der Trieb 37« befestigt, der mit dem Zahnrad 38 b des Rades 38 kämmt, dessen Trieb 38 a seinerseits mit dem Zahnrad 39 im Eingriff steht, das am Stundenrohr 39 b befestigt ist, welch letzteres bis zum Zifferblatt reicht und damit an ihm der Stundenzeiger befestigt werden kann. Um die Zeiger zu richten, ist die Uhr mit einer bekannten Stellvorrichtung versehen, die in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist und zu der der mit dem Rad 38 kämmende Trieb 40 für die Zeigerstellung, der in einem Fenster der Halbplatine 1 sitzende verschiebbare Trieb 41 und die durch eine Bohrung der Halbplatine reichende, mit einer nicht gezeichneten Krone versehene Welle 42 gehören.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die ganze Anordnung im Uhrgehäuse untergebracht werden kann. Die elektrische Anordnung ersetzt nicht nur die Antriebsorgane, d. h. das Federhaus und die Feder, sondern auch die Regulierorgane und die Verteilungsorgane, welche die empfindlichsten und kostspieligsten Teile einer gewöhnlichen Uhr sind. Dieses Resultat wurde dank der Anwendung einer Stimmgabel erhalten, deren konstante Schwingungen durch eine elektrische Rückkopplung unterhalten werden, wozu nur sehr wenig Energie benötigt wird. Andererseits erlaubt die Anwendung des Miniaturelementes, die Anordnung des Uhrwerkes so zu gestalten, daß das Werk nicht größer wird, als es für eine Taschen- oder Armbanduhr üblich ist.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Halbplatine 1 zum Befestigen aller elektrischen Schaltelemente verwendet, und die Übertragung der Schwingungen der Stimmgabel in eine Drehbewegung von Teilen des Uhrwerkes und von diesen zu den Zeigern ist auf die einfachste Art und Weise gelöst. Im übrigen sind zur Lagerung der Radachsen Brücken vorgesehen.

In einer zweiten Ausführungsform, die in der Fig. 3 gezeigt ist, kann man die Anordnung der Räder noch vereinfachen. Hier besteht die Halbplatine 33 aus einer einfachen Platte von überall gleicher Dicke, die mit Bohrungen versehen ist, in welchen alle Radachsen gelagert sind. Das Klinkenrad 52 b, das auf der oberen Seite der Halbplatine 33 liegt, ist durch die Achse 52 c mit einem auf der Unterseite der Platine liegenden Trieb 52 a verbunden. Die Bremsvorrichtung für das Klinkenrad 52, deren Zweck bereits oben beschrieben wurde, wird durch eine elastische Scheibe 53 gebildet, die sich einerseits auf die Halbplatine 33 und andererseits auf den Bund 52 d des Rades 52 abstützt. Der Trieb 52 a des Klinkenrades kämmt mit dem Rad 25, dessen Trieb 25 α mit dem folgenden Rad 26 im Eingriff steht. Der Trieb 26 σ dieses Rades kämmt mit dem folgenden Rad 27, dessen Trieb 27 a seinerseits im Eingriff mit dem Zahnrad 28 a ist, das mit satter Reibung auf der Achse 28 c sitzt, die sich bis zum nicht gezeichneten Zifferblatt der Uhr erstreckt. Die Eigenfrequenz der Stimmgabel und die Übersetzungsverhältnisse zwischen den Zahnrädern und Trieben sind so gewählt, daß die Achse 28 c je Stunde eine ganze Umdrehung macht. Auf dieser Achse läßt sich also der Minutenzeiger befestigen.

Durch den auf der Achse 28 c befestigten Trieb 28 a, der mit dem Rad 30 kämmt, dessen Trieb 30 a mit dem auf dem Rohr 31 c sitzenden Rad 31 im Eingriff steht, wird die Drehgeschwindigkeit der Welle 28 c im Verhältnis 1 :12 verkleinert, so daß auf dem Rohr 31 c der Stundenzeiger befestigt werden kann. Wie man sieht, sind die Räder des Uhrwerkes so angeordnet, daß abwechslungsweise ihre Zahnräder und Triebe auf der einen bzw. der anderen Seite der Halbplatine liegen.

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Spulen 9 und 10 je im Innern eines Permanentmagnets, d. h. des Permanentmagnets 5 bzw. 6, angeordnet. Es ist hier aber zu bemerken, daß selbstverständlich die Spule 10 des Kollektorkreises eine größere Windungszahl aufweist als die Basisspule 9.

In verschiedenen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Spule 10 in zwei zueinander in Serie geschaltete Einzelspulen 10a und 10 b aufzuteilen, wie es in der Fig. 6 dargestellt ist. Die Windungen 10a können dann gemeinsam mit der Spule 9 auf dem Kern 15 im Permanentmagnet 5 untergebracht sein, während die Windungen 10 b im Permanentmagnet 6 angeordnet sind. In anderen Fällen kann man die Spule 9 in zwei in Serie geschaltete Spulen 9 α und 9 δ teilen, wie es in der Fig. 7 dargestellt ist, wo die Wicklungen 9 b mit der Spule 10 auf dem Kern 16 aufgewickelt sind und nur die Wicklungen 9 α im Permanentmagnet 5 untergebracht sind.

Infolge verschiedener Umstände, z. B. durch äußere Schläge, kann die Amplitude der Gabelzinken 3 und 4 stark über den für den regulären Gang der Uhr erforderlichen Wert anwachsen. Die Klinke 18 treibt dann das Klinkenrad 19 um mehrere Zahnschritte vorwärts, woraus ein zu rascher Gang der Uhr resultiert. Um das zu verhindern, ist hier die Stimmgabel 2 mit einer Vorrichtung versehen, die anomale Schwingungen der Stimmgabelzinken sofort beseitigt. Diese Vorrichtung besteht aus einem Stift 29 aus unmagnetischem Material, der senkrecht auf der dem Magneto zugewandten Fläche des Permanentmagnets 5 befestigt ist und ganz in dessen Nähe reicht. Die Länge dieses .Stiftes ist so gewählt, daß die freie Schwingung der Gabelzinken 3 und 4 nicht gestört wird, solange ihre Amplitude einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Wenn jedoch infolge eines Stoßes eine der beiden Gabelzinken, z.B. die Zinke4, eine anomale Schwingung ausführt, deren Amplitude einen vorbestimmten Wert überschreitet, stößt der Magnet 8 an den Stift 29, so daß infolgedessen auch die Gabelzinke 3 gemeinsam mit der Gabelzinke 4 um denselben Betrag verschoben wird. Dadurch klingen die anomalen Schwingungen, die von irgendwelchen Stoßen herrühren können, rasch ab, und die Uhr läuft mit der richtigen Geschwindigkeit weiter.

Die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung besitzt den großen Vorteil, daß die Batterie 46 leicht ersetzt werden kann, wenn sie erschöpft ist, ohne daß irgendwelche Spezialwerkzeuge notwendig sind. Es genügt, den Hebel 49 leicht zu heben und ihn um die Schraube 15 zu drehen, um die Batterie zu lösen, die dann frei

liegt und ohne Schwierigkeit herausgenommen werden kann. Das Einsetzen einer neuen Batterie erfolgt mit derselben Leichtigkeit.

Die Fig. 4 zeigt eine andere Befestigungsart der Batterie 46, die in einzelnen Fällen vorgezogen werden kann. Hier ist ein Befestigungshebel 32 am Träger 53 mittels der Schraube 54 drehbar gelagert. Um die Batterie 46 herauszunehmen, muß man die Schraube lösen.

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrische Uhr, vorzugsweise Kleinuhr, insbesondere Armbanduhr, mit einem relativ zu mindestens einer Spule beweglichen Magnetsystem mit mindestens einem Permanentmagneten, vorzugsweise runden Querschnitts, dadurch gekennzeichnet, daß das Uhrwerksgestell hinsichtlich der Platinengestaltung so ausgebildet ist, daß Permanentmagnete etwa entsprechend dem Abstand des Gehäusebodens zum Zifferblatt, also im wesentlichen auch die Platinendicke einschließend, mit einer zur Platinenebene im wesentlichen parallelen Kernachse bzw. Schwingungsbahn unterbringbar sind.

2. Elektrische Uhr nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines kontaktlos erregten, sich selbst steuernden Stimmgabelsenders und eines mechanischen Antriebes des Zeigerwerkes durch die Stimmgabel nach Patentanmeldung B 31384 VIIId/83b.

3. Elektrische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Uhrwerk nur eine Halbplatine aufweist, an welcher die Stimmgabelbasis befestigt ist und in welcher die Achsen aller Räder des Räderwerkes gelagert sind.

4. Elektrische Uhr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder des Räderwerkes so in der Halbplatine gelagert sind, daß die Achse jedes Rades den auf der einen Seite der Halbplatine liegenden Trieb mit dem auf der anderen Seite liegenden Zahnrad verbindet.

5. Elektrische Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als elektrische Energiequelle verwendete Miniaturbatterie auf der Halbplatine durch einen verschwenkbaren Hebel festklemmbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 873 973;
französische Patentschriften Nr. 549 785, 519 415, 790;

schweizerische Patentschrift Nr. 297 906.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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