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Batteriegespeiste elektrische Uhr Die Erfindung bezieht sich auf eine
batteriegespeiste elektrische Uhr und insbesondere den Magnetkreis für die elektrische
Uhr, in welcher die Unruh als Frequenzsteuerungsmittel dient und während ihres Durchganges
durch das Magnetfeld periodisch erregt wird.
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Der in dem Gehäuse einer Armbanduhr zur Verfügung stehende begrenzte
Raum bedingt starke Beschränkungen sowohl für die elektrische Stromquelle als auch
für die Mittel zur Umwandlung der elektrischen Energie in mechanische Energie. Weiter
ist die Menge der elektrochemischen Energie, die in einer Batterie von Uhrengröße
untergebracht werden kann, begrenzt. Die verfügbare elektrische Energie muß daher
so wirksam wie möglich in mechanische Energie umgewandelt werden, damit eine möglichst
lange Lebensdauer der Batterie erzielt werden kann. Die Einzelteile des elektrischen
und mechanischen Bewegungsmechanismus müssen in kleinstmöglichen Abtnessungen gehalten
werden. Es sind viele Versuche gemacht worden, dieses Problem zufriedenstellend
zu lösen.
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Die für Armbanduhren vorgeschlagenen elektrischen Antriebe zur Umwandlung
der elektrischen Energie in mechanische Energie besitzen entweder bewegliche oder
stationäre Spulen und arbeiten im allgemeinen mit stationären- oder beweglichen
Permanentmagneten verschiedener Formen. Uhren, in denen Permanentmagnete verwendet
werden, haben sich zum Teil deshalb als unpraktisch erwiesen, weil die Magnete infolge
der erforderlichen Mindestflußdichte notwendigerweise eine mehr oder weniger längliche
Form besitzen müssen. In einigen Konstruktionen werden in Verbindung mit solchen
Magneten Nebenschlüsse oder Magnetanker verwendet, während in anderen Konstruktionen
die Magnete U-förmig gebogen werden. Während diese Anordnungen auf größere Uhren
anwendbar sind, läßt der Raummangel in dem Werk einer Armbanduhr lediglich Motore
mit niedriger Leistung zu, und es entstehen ausgedehnte magnetische Streufelder.
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Magnetische Streufelder haben den Nachteil, daß sie Stahlteile innerhalb
der Uhr magnetisieren. Es müssen daher nichtmagnetische Unruhwellen vorgesehen werden,
um einen magnetischen Einfluß zu verhindern, welcher das isochronische Verhalten
des Frequenzsteuerungselementes ändern würde. Magnetische Streufelder beeinflussen
auch die Spiralfeder der Unruh. Die Spiralfedern müssen jedoch bei Qualitätsuhren
wärmeausgleichend sein, und dies wird im allgemeinen dadurch erreicht, daß Legierungen
mit -gewissen magnetischenEigenschaften verwendet werden.
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Es ist vorgeschlagen worden, daß diesen Problemen der Streufelder,
ausreichender Flußdichte und Größe wirksam beizukommen ist, wenn Magnete und Mägnetkreise
von ganz bestimmten Formen und aus bestimmten magnetischen Stoffen verwendet werden.
So können beispielsweise dadurch Vorteile erzielt werden, daß die bisher üblichen
länglichen, gebogenen oder nicht gebogenen Magnete durch zylinderförmige Magnete
ersetzt werden, deren Länge im Verhältnis zum Durchmesser im wesentlichen nicht
größer als 1:1 ist und denen bestimmte Arten von Nebenschlußkreisen bzw. Rückschlußmitteln
für den Magnetfluß zugeordnet sind. Gewisse Magnete, deren Länge im Verhältnis zum
Durchmesser nicht größer als 1:1 ist, passen sich gut in den in Armbanduhren verfügbaren
Raum ein und erzeugen, wenn sie mit besonderen Konstruktionstypen von Magnetrückschlußteilen
gekuppelt werden, eine ausreichende Flußdichte, während der Streufluß effektiv vermindert
wird.
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Solche Magnete sind auch bei einer bekannten Transistor-Unruhuhr mit
Anordnung der Magnete auf dem Unruhkranz verwendet, hier jedoch in ersterLinie deshalb,
um durch die im Verhältnis zum Schwingungsbogen sehr kleinen Magnete kurze scharfe
Impulse zu erzielen, wobei auch bereits auf der diesen Spulen abgewandten Seite
eine ferromagnetische Rückschlußplatte zur Verminderung des Streuflusses vorgesehen
ist, während auf der Spulenseite keine Rückschlußmittel vorgesehen sind. Ferner
ist ein älterer, nicht vnrcrhlao@ Oramarht nrtcfPCt 211f
sprechenden
Trägerplatte.solche .Magnete in Dreieckskombination anzuordnen, um schwingende Spulen
zu beeinflussen; auch wenn eine ähnliche massive Rückschlußplatte oberhalb der Spulen
angewendet wird, so Werden zwar auch die Kraftflüsse konzentriert, aber ;abgesehen
von dem Raurribedarf sind diese großen massiven Rückschlußplatten ihrerseits für
benachbarte empfindliche Uhrteile magnetische Störungsquellen.
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Bei den bekannten batteriebetriebenen elektrischen Kleinuhren, die
eine Unruh verwenden, welche das Zeigerwerk antreibt, und die eine senkrecht zur
Unruhwelle verlaufende und-mit der Batterie vorzugsweise durch Kontakte periodisch
verbundene Flachspule trägt, sowie feststehende Magnete aufweisen, die .an einer
Seite der Spule angeordnet sind und parallel zur Unruhwelle verlaufende Magnetfelder
und, wenn sie mit der stromdurchflossenen Spule in Wechselwirkung stehen, ein Drehmoment
erzeugen, und mit Rückschlußmitteln für den Magnetfluß kann ein wesentlich verbesserter
Betrieb und eine bessere Begrenzung der Streufelder erfindungsgemäß dadurch erzielt
-werden, daß zwei axial polarisierte, kleine,. annähernd zylindrische Stabmagnete-
-verwendet werden, deren Verhältnis von Länge zu Durchmesser ungefähr 1:1 ist, und
die an der der Spule abgewandten Seite von einem zweiten Rückschlußmittel getragen
wird, wobei die Anordnung jedoch in der Weise abgeändert ist, daß das erste, oberhalb
der Spulen liegende Rückschlußmittel gegenüber den Magneten angeordnete mittlere
Teile, vorzugsweise Vorsprünge, aufweist und .andererseits an seinem äußeren Ende
durch dritte Rückschlußmittel mit dem nicht die aus unmagnetischem Material bestehende-Werkplatine
bildende, an dieser angebrachten Träger-Rückschlußmittel magnetisch so verbunden
ist, daß geschlossene magnetische Stromkreise entstehen, die die Streufelder daran
hindern, sich zur Unruhwelle und zur Unruhspiralfeder hin auszudehnen.
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Es ist also die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische
Uhr mit einem neuartigen Magnetkreis zu schaffen, -,durch welchen der Streufluß
auf ein Mindestmaß herabgesetzt und ein gleichförmiges, konzentriertes Feld in dem
Luftspalt gebildet wird.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstan-.des ist in den Zeichnungen
erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf die Werkseite einer elektrischen
Armbanduhr, wobei die Unruhbrücke entfernt ist, - Fig. 2 eine Seitenansicht der
Uhr in Fig. 1, Fig.3 eine perspektivische Ansicht der Magnetanordnung der Uhr in
Fig. 1 und 2, Fig.4 eine Teilansicht der Werkseite der in Fig. 1 und 2 gezeigten
Uhr bei entfernter Unruh, - Fig.5 eine Seitenansicht des in Fig.4 gezeigten -Mechanismus,
Fig. 6 eine teilweise Draufsicht auf die Zifferblattseite der Uhr in Fig. 1 und
2, wobei der untere Magnetanker im. Detail dargestellt ist, und Fig. 7 und 8 eine
andere Ausführungsform der Ma--gnetanker.
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Die Fig. 1 bis 3 zeigen-. eine elektrische Armbanduhr 42 nach der
Erfindung. Die Uhr 42, die in Fig. 1 von der Werkantriebsseite--aus gesehen ist,
weist eine =Tragplatte 44 auf, die eine. Batterie 46 trägt, welche durch eine Klammer
48 und eine Feder 50 in ihrer .Stellung gehalten wird. Eihe Unruhwelle 52 trägt
eine Unruh 54 mit einer kreisausschnittförmigen Magnetspule 56, die durch Klemmen
58 und 60 an dem Rand der Unruh befestigt ist. -Ein plattenförmiger Drehteil 62
ist an der Unruhwelle 52 oberhalb der Unruh 54 angeordnet und trägt einen Stift
64 und einen Kontakt 66 zwecks periodischen elektrischen Kontaktes mit einem Kontaktfederarm
68, der an eine Klemme der Batterie 46 angeschlossen ist.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist die Tragplatte 44 eine kreisausschnittförmige
Ausnehmung 70 unterhalb der Unruh 54 auf, und neben dem inneren, spitzen Teil dieser
Ausnehmung besitzt die Tragplatte 44 Öffnungen, in die zwei zylinderförmige Magnete
72 und 74 eingepreßt sind, deren Länge im Verhältnis zum Durchmesser im wesentlichen
nicht mehr als 1:1 beträgt. Wenn diese Magnete hier als zylinderförmig bezeichnet
werden, so ist zu bemerken, daß diese Bezeichnung in ihrem breitesten geometrischen
Sinn gebraucht wird und nicht auf ausgesprochen kreisförmige Zylinder beschränkt
ist. Zwar stellen ausgesprochen kreisförmige Magnete eine bevorzugte Ausführungsform
dar, es können aber natürlich auch andere elliptische und prismatische Formen, wie
beispielsweise sechseckige, achteckige oder ähnliche Querschnitte, verwendet werden.
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Die Anordnung dieser Magnete ist derart, daß unterhalb jeder Seite
76 und 78 der kreisausschnittförmigen Magnetspule 56 ein Magnet liegt, wobei ungleichnamige
Pole der Magnete 72 und 74 oben liegen. Ein oberer Magnetrückschlußteil 80 ruht
auf zwei Hülsen 82 und 84 aus weichem magnetischem Material, die sich durch die
Tragplatte 44 erstrecken. Durch den oberen Magnetrückschlußteil 80 und die Hülsen
82 und 84 führen Schrauben 86, 88. Sowohl die Schrauben als auch die Hülsen stehen
mit einem unteren Magnetrückschlußteil 90 im Eingriff, welcher auf diese
Weise gegen den Boden der Tragplatte 44 gehalten wird. Die Tragplatte 44 besteht
aus einem geeigneten nicht magnetischen Material, wie Messing oder Neusilber, während
die Magnetrückschlußteile 80 und 90 und die Hülsen 82 und 84 aus einem magnetischen
Material, wie beispielsweise Schmiedeeisen, bestehen. Die Schrauben 86 und 88 können
entweder aus einem magnetischen oder aus einem nicht magnetischen Material hergestellt
sein, da ja schon die Hülsen 82 und 84 die Aufgabe erfüllen, den oberen reit dem
unteren Magnetrückschlußteil magnetisch zu verbinden.
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Der untere Magnetrückschlußtei190 ist im wesentlichen bogenförmig
ausgebildet und weist ein Paar seitwärts gerichteter Vorsprünge oder Nasen 92 und
94 auf, die sich unter die unteren Flächen der Magnete 72 und 74 erstrecken und
mit diesen in Verbindung stehen. Der obere Magnetrückschlüßtei180 hat die Form eines
auseinandergezogenen M und weist Außenschenkel 96 und 98 und einen inneren
flach V-förmigen Teil 100 auf. Von der in Fig. 1 unteren Seite des flach
V-förmigen Teiles 100 erstrecken sich zwei in Form eines umgekehrten V angeordnete
Finger 102 und 104.
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Aus Fig. 4 ist besonders klar ersichtlich, daß weder die Schenkel
96 und 98 noch die Finger 102 und 104 die oberen Flächen der Magnete 72 und 74 wesentlich
überlagern und daß die Schenkel 96 und 98 sich an der Außenseite der Magnete
und die Finger 102 und 104 an der Innenseite derselben erstrecken, Es ist ferner
ersichtlich, daß mit Ausnahme der an den Hülsen 82 und 84 befestigten Enden des
oberen Magnetrückschlußteils 80 und mit Ausnahme der Spitzen der Finger 102 und
104 der obere Magnetrückschlußteil 80 den unteren Magnetrückschlußtei190 nicht wesentlich
überlagert. Obgleich die genaue magnetische Theorie zur Zeit noch nicht völlig geklärt
ist, so hat es sich doch erwiesen, daß sich durch diese besondere Formgebung,
zusammen
mit der Form und Größe der Magnete, ein Minimum an magnetischen Streufeldern innerhalb
derUhr ergibt und einHöchstmaß an gleichmäßiger Flußdichte durch jede der Seiten
76 und 78 der Spule 56 erzielt wird.
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Die Längsachsen der Magnete verlaufen parallel zu der Unruhwelle und
vertikal zur Drehebene der Unruh. Nach entsprechender Wärmebehandlung und Magnetisierung
werden die Magnete dauerhaft in die Tragplatte 44 eingepreßt, so daß sie selbst
von einem Uhrmacher normalerweise nicht entfernt und somit auch nicht im falschenPolaritätsverhältnis
wieder eingesetzt werden können. Die Uhr ist antimagnetisch in bezug auf äußere
magnetische Felder, und sie geht selbst dann noch weiter und zeigt die genaue Zeit
an, wenn sie äußeren magnetischen Feldern ausgesetzt wird, in denen andere im allgemeinen
als antimagnetisch bezeichnete Uhren längst um Stillstand gekommen wären.
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Im Fall einer versehentlichen Magnetisierung der Unruhwelle oder der
Spiralfeder kann die ganze Uhr durch die von denUhrmachern angewendeten üblichen
Methoden entmagnetisiert werden, ohne daß dies einen Einfluß auf die Uhrmagnete
oder den magnetischen Stromkreis hätte.
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In den Fig. 7 und 8 ist eine andere Ausführungsform derMagnetrückschlußteile
dargestellt, in welcher Schlitze 120 in eine Tragplatte 122 geschnitten und aus
einem Stück bestehende U-förmige Magnetrückschlußteile 124 a, 124
b, 124 c bzw. 124 a', 124 b', 124 c' in diese Schlitze eingeschoben
sind. Diese Magnetrückschlußteile 124 überdecken Magnete 126 und werden vermittels
Madenschrauben 128 in ihrer Stellung gehalten. Diese Ausführungsform gibt jedem
Magneten einen gesonderten Rückschlußkreis, und während sie etwas von der zuerst
behandelten Konstruktion abweicht, so bildet sie ebenfalls einen wirksamen magnetischen
Kreis.