DE1523886C3 - Vorrichtung in einer elektronischen Uhr zur Übertragung der Drehbewegung eines durch einen tonfrequenten elektromechani sehen Oszillator angetriebenen Schaltrades auf das Zeigerwerk - Google Patents

Description

sich jedoch insbesondere bei elektronischen Uhren mit sehr schnell laufenden Schalträdern der besondere Vorteil, daß der Wirkungsgrad dieses magnetischen Getriebes wesentlich höher ist als der von herkömmlichen Zahnradgetrieben. Auf Grund der unvermeidlichen Reibung der Zahnflanken und insbesondere infolge der unvermeidlichen molekularen Ölfilme auf allen Oberflächen innerhalb eines Uhrwerkes wird für den Übertragungsweg zwischen dem Schaltrad und dem' Zeigerwerk bereits bei Leerlauf des Getriebes eine nicht unbeträchtliche Kraft benötigt. Dieser klebrige Ölfilm ist insbesondere bei Getrieben mit großer Geschwindigkeit und kleiner Kraftübertragung nachteilig, da der Wirkungsgrad des Getriebes stark absinkt. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung eines magnetischen Getriebes an dem Schaltrad einer elektronischen Uhr entfällt dieser durch den Ölfilm und die Reibungskraft hervorgerufene Leistungsverlust, so daß der Wirkungsgrad für dieses Getriebe trotz der relativ hohen Geschwindigkeit fast 100% beträgt. Durch die Verwendung eines mit dem Schaltrad verbundenen. Polrades mit einem geringeren Trägheitsmoment als das Trägheitsmoment des Schaltrades ergibt sich eine vernachlässigbare Beeinflussung des Betriebes des Schaltrades durch das zusätzliche Trägheitsmoment des Polrades sowie auf Grund des verwendeten geringen Durchmessers dieses magnetischen Polrades ein hohes Übersetzungsverhältnis zum ersten Rad des Zeigerwerkes, das nunmehr· eine ausreichend niedrige Umfangsgeschwindigkeit aufweist, so daß die störende Wirkung des klebrigen Ölfilms nicht mehr in Erscheinung tritt.

Durch die direkte Anordnung des ersten Polrades, des magnetischen Getriebes auf dem Schaltrad ergibt sich weiterhin der Vorteil, daß sich eine Tiefpaßwirkung unmittelbar an dem Schaltrad ergibt. Auf diese. Weise ergibt sich eine kontinuierliche Bewegung des von dem Polrad des Schaltrades angetriebenen ersten Rades des Zeigerwerkes sowie eine große Sicherheit gegen die Beeinflussung des Schaltrades durch das Zeigerwerk.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Draufsicht auf dieses Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 die Seitenansicht der beiden Polräder nach Fig.l.

Der in F i g. 1 nur teilweise dargestellte Schwinger eines elektromechanischen Oszillators schwingt in Richtung des Doppelpfeils 2 (also in der Zeiehenebene der F i g. 1). Die am Schwinger 1 befestigte Lamelle 3 trägt am freien Ende als Antriebsklinke einen Rubin 4, der in die Verzahnung eines Schaltrades 5 eingreift. Das Schaltrad weist eine große Anzahl von Zähnen in Form gleichschenkliger Dreiecke auf. Eine zweite, an einem Uhrengehäuseteil bzw. an der Werkplatte befestigte Lamelle 6 mit einem Rubin 7 an ihrem freien Ende greift ebenfalls in die Verzahnung des Schaltrades 5 ein und dient als Sperrklinke, die eine Rückdrehung des Rades 5 verhindert, wenn sich die Antriebsklinke 3,4 außer Eingriff mit der Verzahnung des Rades 5 befindet bzw. wenn sie gerade ihren Rückhub ausführt. Die Vorschubbewegung des Schaltrades 5 wird dagegen durch die Klinke 6,7 nicht behindert.

Auf der Welle des Schaltrades 5 ist ein permanentmagnetisiertes Polrad 8 angeordnet, das derart ausgeschnitten ist, daß sechs Pole 9 mit abwechselnder Polarität S bzw. N gebildet sind. Das Polrad 8 besteht vorzugsweise aus einer Platin-Kobalt-Legierung mit

hoher Koerzitivkraft. Obwohl im betrachteten Ausführungsbeispiel das Polrad 8 ungefähr zehnmal so dick wie das Schaltrad 5 ausgebildet sein kann, ist das Trägheitsmoment des Polrades8 wegen seines kleineren Durchmessers weniger als halb so groß wie

ίο das des Schalrades 5. .^l ·

Das Polrad 8 arbeitet mit einem zweiten Polrad 10 zsuammen, das in der gleichen Ebene wie das Polrad 8 liegt und dessen durch die Polflächen gehender Umfang einen kleinen Abstand vom Umfang des Polrades 8 hat. Das Polrad 10 hat einen größeren Durchmesser als das Polrad 8, ist das erste Rad des Zeigerwerks und besteht aus einer Messingscheibe 12, auf deren Umfang eine Krone 11 aus dauermagnetischem Material aufgebracht ist. Diese Krone ist in analoger Weise wie das Polrad 8 derart einge- ^ schnitten und magnetisiert, daß eine Folge von Ma=*" gnetpolen 13 abwechselnder Polarität gebildet ist. "■ Wenn das Polrad 8 gedreht wird, wird infolge der bekannten . magnetischen Wechsehrnkjing zwischen Polrad 8 und 10 das Polrad 10 entsprechend angetrieben.

Diese rein, magnetische Kopplung zwischen dem vom Schwinger angetriebenen Polrad 8 und dem ersten Rad des Zeigerwerks ermöglicht eine unabhängige Drehung der Zeigerwerksräder, insbesondere bei

. der Uhrzeiteinstellung, ohne daß irgendwelche zusätzlichen Kopplungshilfsmittel, wie bisher üblich, erforderlich wären. Um die Schwingung des Schwingers 1 so wenig wie möglich zu stören, wenn das Rad 10 blockiert wird oder wenn sich dieses Rad bei der Zeigerstellung in einem zur normalen Antriebsdrehrichtung entgegengesetzten Sinne dreht, ist die ma- gnetische Kopplung zwischen den beiden Polrädern 8 und 10 nur verhältnismäßig schwach gewählt. In einer* praktischen, für eine Armbanduhr geeigneten Ausführung wird die Größe des Luftspalts zwischen gegenüberliegenden Polen der beiden Räder 8 und 10 derart groß gewählt, daß die übertragene Leistung ungefähr bei einem Mikrowatt liegt. Es hat sich gezeigt, daß diese geringe Leistung vollständig ausreicht, um das Polrad 10 und die übrigen Räder des' Zeigerwerks sowie eventuell eine Datumsanzeigevorrichtung zuverlässig anzutreiben, daß gleichzeitig jedoch diese Leistung praktisch vernachlässigbar klein gegenüber der vom Oszillator bzw. dem Schwinger gelieferten Leistung ist, so daß diese möglichen, vom Polrad 10 auf das Polrad 8 und damit den Schwinger zurückwirkenden Kräfte praktisch keinen Einfluß auf das Schwihgungsverhalten des Oszillators haben.

Während der Bremsung des Rades 10 ist auch die erhöhte Belastung der Batterie von einem Mikrowatt vernachlässigbar. Die Vorrichtung zur Umwandlung der Schwingungsbewegung eines elektromechanischen Oszillators in die Drehbewegung des ersten Rades eines Zeigerwerks zeichnet sich durch einen sehr einfachen Aufbau aus, wobei gleichzeitig Leisturigsverluste infolge Reibung weitgehend ausgeschaltet sind. Außerdem stellt die beschriebene Vorrichtung einen ausgezeichneten »mechanischen Filter« dar, durch den der Schwinger weitgehend vor mechanischen Störungskräften geschützt ist, die vom Zeigerwerk aus auf den Oszillator rückwirken könnten. Außerdem ist die erforderliche Genauigkeit, mit

der die beiden Polräder 8 und 10 relativ zueinander montiert werden müssen, wesentlich geringer als bei einem mechanisch gekuppelten Räderwerk. Die Fertigung und Montage wird auch dadurch erleichtert, daß man vollständig unabhängig . voneinander zunächst einerseits den Oszillator mit seiner Antriebsklinke, das Schaltrad 5 und das Polrad 8 und an dererseits das auf der Werkplatte zu montierende Zeigerwerk mit dem Polrad 10 herstellen und anschließend ohne Schwierigkeiten alles montieren kann. .

Für besonders preiswerte Uhrenausführungen kann das Polrad 10 aus einer Eisen-Nickel-Legierung oder einfach auch aus Weicheisen gefertigt seih.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 frequenten elektromechanischen Oszillator angetrie- Patentansprüche: benen Schaltrad ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 1 124433 bekannt. Bei dieser elektro-

1. Vorrichtung in einer elektronischen Uhr zur ni sehen Uhr wird das Schaltrad über eine mit dem Übertragung der Drehbewegung eines durch 5 elektromechanischen Oszillator verbundene Schalteinen tonfrequenten elektromechanichen Oszilla- klinke angetrieben und durch eine Sperrklinke an tor angetriebenen Schaltrades auf das Zeiger- einer Rückdrehung gehindert.. Das Schaltrad weist werk, mit einem in den Übertragungsweg einge- ein Abtriebsritzel auf, das über ein Räderwerk mit schalteten magnetischen Getriebe, das aus zwei dem Zeigerwerk der Uhr in Verbindung steht. Die an miteinander zusammenwirkenden Polrädern be- ίο dieses Räderwerk oder den Kraftübertragungsweg steht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schaltrad und dem Zeigerwerk gestelldie Umf angsbahnen der Polräder (8, 10) einander ten Forderungen sind bei einer elektronischen Uhr nicht berühren, daß das magnetische Getriebe von vielfältiger Art. So besteht eine dieser Forderunzwischen dem Schaltrad (S) und dem Zeigerwerk gen beispielsweise darin, daß eine Drehung der derart eingeschaltet ist, daß das erste Polrad (8) 15 Zeigerwerksräder bei einer Zeiteinstellung ohne Stödes magnetischen Getriebes koaxial zum Schalt- rung des Betriebes des elektromechanischen Oszillarad (5) angeordnet und fest mit diesem verbun- tors möglich sein muß, während weiterhin die Leiden ist und das zweite Polrad (10) das erste Rad stungsVerluste dieses Kraftübertragungsweges sehr des Zeigerwerkes bildet, und daß das erste Polrad gering sein sollen und sich eine mechanische Filter-(8) des magnetischen Getriebes ein Trägheitsmo- 20 wirkung, vorzugsweise eine Tiefpaßfilterwirkung, ment aufweist, das kleiner als das Trägheits- dieses Kraftübertragungsweges ergeben soll,
moment des Schaltrades (5) ist. Weiterhin ist es wünschenswert, daß die zulässigen

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-_ Toleranzen bei der gegenseitigen Einstellung der einkennzeichnet, daß das zweite Polrad (10) ein aus zelnen Zahnräder des Übertragungsweges relativ Weicheisen bestehendes Zahnrad ist. 25 groß sein dürfen, ohne das die"Wkkungsweise oder

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- insbesondere der Wirkungsgrad des Kraftübertrakennzeichnet, daß das zweite Polrad (10) zumin- gungsweges nachteilig beeinflußt wird.

dest teilweise aus einem ferromagnetischen Mate- Es ist bereits bekannt, die Forderung nach einer

rial besteht. Einstellbarkeit des Zeigerwerkes unabhängig von

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- 30 dem Schaltrad dadurch zu erfüllen, daß in den Kraftkennzeichnet, daß das zweite Polrad (10) einen übertragungsweg zwischen dem Schaltrad und dem permanentmagnetischen Kranz (11) aus einem Zeigerwerk ein magnetisches Getriebe bzw. eine ma-Material hoher Koerzitivkraft aufweist, der auf gnetische Kupplung eingeschaltet ist (französische einer Nabe (12) aus nichtmagnetischem Material Patentschrift 1 276 734). Bei diesem bekannten mabefestigt ist. 35 gnetischen Getriebe sind miteinander kämmende PoI-

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden räder vorgesehen, deren Verzahnungen sich infolge Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ma- der magnetischen Abstoßung der entsprechend angnetische Kopplung zwischen dem mit dem geordneten gleichnamigen Pole nicht berühren. Hier-Schaltrad (5) fest verbundenen Polrad (8) und durch wird ein Gleiten oder Außereingriffkommen dem zweiten Polrad (10) derart gewählt ist, daß 4° der beiden Polräder vermieden. Auf Grund ihrer bei einer Bremsung oder einer Gegendrehung des komplizierten Form sind diese Polräder in der beizweiten Polrades (10) das Schwingungsverhalten spielsweise für Armbanduhren erforderlichen Größe des Oszillators nicht gestört ist. nur sehr schwierig herzustellen und sehr aufwendig.-

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- Weiterhin sind magnetische Getriebe bekannt kennzeichnet, daß die magnetischen Polstärken 45 (deutsche Patentschrift 868 022), die einfacher aufge- und der Luftspalt zwischen den beiden magne- baut sind und bei denen die Umfangsbahnen der Poltisch gekoppelten Polrädern (8, 10) derart ge- räder einander nicht berühren. Diese bekannten mawählt ist, daß die zwischen den beiden Polrädern gnetischen Getriebe weisen jedoch im allgemeinen (8, 10) übertragene Leistung in der Größenord- Polräder mit relativ hohem Trägheitsmoment auf, so nung von einem Mikrowatt liegt. 5° daß ein derartiges magnetisches Getriebe in zweck-

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden mäßiger Weise in der Nähe des Endes des Kraftüber-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit tragungsweges in Richtung auf das Zeigerwerk andern Schaltrad (5) verbundene Polrad (8) und das zuordnen ist.

zweite Polrad (10) in der gleichen Ebene an- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

geordnet sind. 55 Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen,

die die vorstehend genannten Forderungen erfüllt

und die bei erhöhtem Wirkungsgrad einen einfachen

Aufbau ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentan-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung in 60 sprach 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte einer elektronischen Uhr zur Übertragung der Dreh- Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteranbewegung eines durch einen tonfrequenten elektro- Sprüchen zu entnehmen.

mechanischen Oszillator angetriebenen Schaltrades Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorauf das Zeigerwerk, mit einem in den Übertragungs- richtung, bei der das magnetsiche Getriebe unmittelweg eingeschalteten magnetischen Getriebe, das aus 65 bar in den Kraftübertragungsweg zwischen dem zwei miteinander zusammenwirkenden Polrädern be- Schaltrad und dem ersten Rad des Zeigerwerks ansteht, geordnet ist, bleiben die Vorteile der unabhängigen Eine elektronische Uhr mit einem durch einen ton- Einstellbarkeit des Zeigerwerkes erhalten, es ergibt