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Elektrische Uhr, deren Federspeicher von einem Motor ständig aufgezogen
wird Die Erfindung betrifft eine elektrisch aufgezogene Uhr, bei welcher das treibende
Federhaus von einem Elektromotor ständig aufgezogen wird. Das Federhaus wirkt auf
einen die Genauigkeit der Uhr regelnden Gangordner und ist mit dem Motor über einen
Drehmomentbegrenzer und Getriebestufen gekoppelt. Das der Erfindung zugrundeliegende
Problem besteht darin, daß der antreibende Elektromotor ständig läuft, solange er
an Spannung liegt. Das Federhaus wird also ständig aufgezogen und würde nach Erreichen
eines bestimmten Aufzugpunktes überdreht werden, da ja der Motor weiterläuft. Aus
diesem Grund muß zwischen Motor und Federhaus ein Drehmomentbegrenzer angebracht
werden, welcher dieses überdrehen verhindert. Andererseits muß dieser Drehmomentbegrenzer
aber so ausgebildet sein, daß in dem Moment, wo der Motor infolge Spannungsausfalls
stehenbleibt, die volle Energie, d. h. die volle Gangreserve des Federhauses vorhanden
ist.
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Es sind Drehmomentbegrenzer bekanntgeworden, welche als mechanische
Rutschkupplungen ausgebildet sind, die im allgemeinen wie folgt wirken: Beim Einschalten
der Uhr beginnt sich der elektrische Aufzugsmotor zu drehen und so die Feder aufzuziehen.
Das durch die Haftreibung der Kupplung bestehende Mitnahmemoment ist zunächst größer
als das durch die allmählich wachsende Federspannung ausgeübte Gegenmoment. Bei
einer vorgegebenen Größe der Federspannung wird dieses Gegenmoment jedoch größer
als das Mitnahmemoment der Rutschkupplung, und die unter der Wirkung des Motordrehmoments
stehende Kupplung beginnt zu rutschen (Rutscheinsatzpunkt), so daß die Feder nicht
weiter aufgezogen werden kann. Die durch das Rutschen bedingte Gleitbewegung vermindert
jetzt das Mitnahmemoment, da der Koeffizient der Gleitreibung niedriger als der
der Haftreibung liegt, und die Feder beginnt so weit abzulaufen, bis ihr Gegenmoment
dem Mitnahmemoment der Rutschkupplung bei Gleitreibung entspricht (Rutschendpunkt).
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Neben der Aufgabe der Verhinderung des überdrehens des Federhauses
soll die Rutschkupplung aber auch, wie schon erwähnt, eine hohe Gangreserve des
Federhauses garantieren. Da der Abstand zwischen Einsatz- und Endpunkt des Rutschens
der Kupplung nicht wesentlich zu beeinflussen ist, müßte das Maximaldrehmoment des
Federhauses vergrößert werden. Dadurch ergibt sich jedoch eine erhöhte Federspannung,
die wiederum durch die mechanischen Abmessungen und Eigenschaften der gesamten Gangpartie
eine obere Grenze haben. Wird diese obere Grenze überschritten, so ist das Moment
des Federhauses im Fall der Gangreserve so groß, daß das Hemmoment des Gangordners
überschritten wird und Prellungen auftreten, welche die Ganggenauigkeit der Uhr
beeinflussen. Der Einsatz der mechanischen Rutschkupplung ist nach dem Gesagten
also sehr beschränkt, und die eingangs gestellte Aufgabe wird nur unbefriedigend
gelöst.
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Es sind aus diesem Grund andere Anordnungen bekanntgeworden, bei welchen
die mechanischen durch magnetische Kupplungen ersetzt werden. Bei einer bekannten
Uhr besteht diese magnetische Kupplung aus zwei Teilen, von denen der eine als Stabmagnet
bzw. als mit aufgeprägten Polen versehene Scheibe ausgebildet ist und der andere
topfförmige Gestalt hat und durch Nuten voneinander getrennte Pole aufweist. Derartige
Magnetkupplungen haben den Nachteil, daß sie in dem Zeitpunkt durchgehen, in welchem
vom Motor ein zu großes Drehmoment geliefert wird. Solange das zu übertragende Drehmoment
unterhalb des Maximalmomentes liegt, reicht die Kraft, welche zwischen den Magneten
der beiden Kupplungshälften besteht, dazu aus, diese beiden Teile in ihrer Lage
zueinander zu halten, d. h., ein Südpol des einen Teils steht einem Nordpol des
anderen Teil gegenüber. Mit steigendem Drehmoment beginnt sich nun der eine Teil
gegenüber dem anderen zu verdrehen, d. h., die Pole der beiden Teile stehen sich
nicht mehr genau gegenüber. Wird nun das Maximalmoment überschritten, so reicht
die Anziehungskraft nicht mehr aus, und es beginnt eine Relativbewegung der beiden
Kupplungsteile gegeneinander. Theoretisch müßte diese Bewegung nach einer Polteilung
beendet sein, nämlich dann, wenn sich wieder zwei Pole unterschiedlicher Polarität
gegenüberstehen. Die magnetische Anziehungskraft reicht jedoch nicht mehr aus, um
die einmal in Bewegung
geratenen Kupplungsteile wieder festzuhalten,
sondern diese drehen infolge ihrer gewonnenen kinetischen Energie über die Haltepunkte
hinweg. Diese Drehung hört erst dann auf, wenn das Federhausdrehmoment erheblich
gefallen, wenn also ein großer Teil der Energie des Federhauses verbraucht ist.
Diese bekannte Magnetkupplung verhält sich somit genauso wie eine mechanische Rutschkupplung,
weist also auch deren Nachteile auf.
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Es ist eine weitere Magnetkupplung bekanntgeworden, bei welcher der
eine Teil aus einem Dauermagneten und der andere Teil aus einem Rad mit angesetzten
Eisenstücken besteht. Diese angesetzten Eisenstücke sind unter der Wirkung des gegenüberliegenden
Dauermagneten als ausgeprägte Pole anzusehen. Auch diese bekannte Anordnung hat
den Nachteil, daß bei Überschreiten eines bestimmten Momentes die Kupplung durchgeht
und erst wieder zum festen Eingriff kommt, wenn ein erheblicher Teil der Federhausenergie
verbraucht ist.
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Durch die Erfindung wird eine Anordnung angegeben, durch weiche die
genannten Nachteile vermieden werden. Für eine elektisch aufgezogene Uhr, bei welcher
ein Eleketromotor eine auf einen Gangordner wirkende Feder dauernd unter Spannung
hält, wobei im Energiepfad zwischen Motor und Gangordner eine über einen Luftspalt
wirkende magnetische Kupplung als Drehmomentbegrenzer angeordnet ist, deren einer
Teil aus einem Dauermagneten und deren anderer Teil aus Weicheisen mit ausgeprägten
Polen besteht, werden die eingangs gestellten Aufgaben erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der aus Weicheisen bestehende Teil einen aus elektrisch gut leitendem Material
bestehenden Dämpferring trägt. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch
den Dämpferring die Verluste der Kupplung bei steigender Schlupfdrehzahl durch Wirbelstrombildung
im Dämpferring stark erhöht werden, da diese Verluste schneller anwachsen als die
Schlupfdrehzahl, so daß letztere erheblich begrenzt wird und die Kupplung nach einer
Drehung von nur wenigen Polteilungen wieder einkuppeln kann, so daß die im Federhaus
gespeicherte Energie nur unwesentlich verringert wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.
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F i g. 1 zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau der gesamten Uhr,
während in F i g. 2 und 3 die Magnetkupplung selbst in ihren Einzelheiten dargestellt
ist.
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Mit 1 ist der Motor bezeichnet, welcher von einer nicht dargestellten
Spannungsquelle betrieben wird und ständig umläuft, solange er mit Strom versorgt
wird. Im Energiepfad folgt das üöersetzungsgetriebe 2, welchem der Drehmomentbegrenzer
3 nachgeschaltet ist. Über eine weitere Getriebestufe 4 folgt das Federhaus 5. Der
Ausgang des Federhauses ist mit einer dritten Getriebestufe 6 verbunden, an welche
sich der Gangordner 7 anschließt. Weiterhin wird über diese Getriebestufe 6 eine
weitere Getriebestufe 8 angetrieben, von welcher der Schalter 9 und die Zeiger
10 der Schaltuhr angetrieben werden.
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Der im Blockschaltbild mit 3 bezeichnete Drehmomentbegrenzer ist in
den F i g. 2 und 3 genauer dargestellt. Gemäß der Erfindung wird als Drehmomentbegrenzer
eine Dauermagnetkupplung mit einem Weicheisenteil verwendet. Das Zahnrad
20 der Magnetkupplung wird vom Motor über die Getriebestufe 2 angetrieben.
An einem mit 23 bezeichneten Haltering ist der ringförmige Dauermagnet
24 befestigt. Dieser Dauermagnet ist entsprechend der Bezeichnung
N, S magnetisiert. Das Zahnrad 20 ist über die Welle 21 in
einer der Einfachheit halber nicht dargestellten Platine geführt. In der Bohrung
des Dauermagneten 24 ist der innere Kupplungsteil angeordnet, welcher aus
einer mit ausgeprägten Polen versehenen Weicheisenscheibe 27 besteht. Diese Weicheisenscheibe
ist mit einem unmagnetischen metallischen Dämpferring 28 aus elektrisch gut leittendem
Material, vorzugsweise Kupfer, umgeben. Zwischen Dämpferring und Dauermagneten liegt
der Luftspalt 25. Die Weicheisenscheibe 27 ist außerdem mit einer Welle 26 versehen,
auf welcher das Ritzel 22 angebracht ist. Dieses Ritzel22 ist Teil der im Blockschaltbild
mit 4 bezeichneten Getriebestufe. Wie aus den F i g. 2 und 3 zu ersehen ist,
kann der Dämpferring auf den Polen der weichmagnetischen Scheibe 7 unterschiedlich
angebracht werden. In F i g. 2 umfaßt der Ring die Scheibe und liegt außen auf den
Umfangsflächen der Pole auf, während der Ring in F i g. 3 mit 29 bezeichnet ist
und Fenster aufweist, durch welche die Pole der weichmagnetischen Scheibe 27 hindurchragen.
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Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende: Beim Einschalten des
Motors beginnt dieser sich zu drehen und über die Getriebestufen 2 und 4 sowie den
Drehmomentbegrenzer 3 das Federhaus 5 aufzuziehen. Solange das von der Feder des
Federhauses aufgebrachte Gegenmoment einen bestimmten Wert nicht erreicht hat, ist
die Kraftwirkung zwischen Dauermagneten 24 und Weicheisenscheibe 27 so groß, daß
sie als quasi starre Verbindung angesehen werden kann. Wenn das Federhaus voll aufgezogen
ist, wird das Gegenmoment so groß, daß die weichmagnetische Scheibe 27 mit ihrem
Dämpferring 28 gegenüber dem Dauermagneten 24 eine Relativbewegung auszuführen beginnt.
Dadurch wird ein weiteres Aufziehen, d. h. eine weitere Übertragung des Motordrehmomentes
auf das Federhaus verhindert. Mit steigender relativer Drehzahl des Teiles 27 der
Kupplung gegenüber dem Dauermangeten wird die Wirbelstrombildung im Dämpferring
28 immer größer, so daß die Verluste der Kupplung ständig wachsen. Dadurch wird
die Schlupfdrehzahl erheblich begrenzt und ein Durchgehen der Kupplung verhindert.
Fällt nun also der Motor aus, so ist die Kupplung sofort wieder im festen Eingriff,
und die Gangreserve der Uhr hat ihren maximalen Wert. Ein weiterer Vorteil der Erfindung
liegt darin, daß der Einsatzpunkt der Relativbewegung von Teil 27 gegenüber
Teil 24 mit großer Genauigkeit eingestellt werden kann. Gegenüber der mechanischen
Rutschkupplung, bei welcher der Rutscheinsatzpunkt sich infolge der Abnutzungserscheinungen
bei oftmaligem Gebrauch verschiebt, ist hierdurch also eine höhere Sicherheit gegeben.