DE1523917C - Schaltrad Kontaktanordnung fur bat teriebetriebene Uhren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltrad-Kontakt- Grundriß halbkreisförmig sind und mit ihren Flachanordnung für batteriebetriebene Uhren, insbeson- Seiten aneinander liegen, wobei der Durchmesser des dere Armbanduhren, mit einer mit der Unruh Schaltsteins größer als der des Kontakts ist.
schwingenden Spule, deren Anfang über die Spiral- Im folgenden sind einige bevorzugte Ausführungsfeder und das Uhrwerkgestell mit dem einen Batte- 5 formen der Erfindung an Hand von Zeichnungen riepol und deren Ende mit einem der Kontaktgabe näher erläutert. Es zeigt

und dem Fortschalten des Schaltrads dienenden, an F¹Ig-I einen lotrechten Teilschnitt durch eine

der Unruhwelle mechanisch befestigten Schaltglied Schaltrad-Kontaktanordnung mit den Merkmalen

verbunden ist. der Erfindung,

Kontaktanordnungen dieser Art sind in verschie- ¹⁰ Fig. 2 bis 4 schematische Darstellungen des denen Ausführungen bekannt und finden bei einer Schaltrads zu verschiedenen Zeitpunkten des Schaltgroßen Anzahl der derzeit auf dem Markt befind- zyklus, in vergrößertem Maßstab,
liehen Uhren Anwendung. F i g. 5 eine Aufsicht auf eine abgewandelte Aus-

Der große Nachteil derartiger Anordnungen liegt führungsform des Kontakt- und Schaltradsystems

in erster Linie darin, · daß zur Gewährleistung einer ¹S mit den Merkmalen der Erfindung,

einwandfreien Kontaktierung engste Toleranzen bei Fig. 6 eine Aufsicht auf eine weitere Ausfüh-

der Justierung eingehalten werden . müssen, die zu rungsform des Kontakt- und Schaltradsystems und

unwirtschaftlicher Herstellung und darüber hinaus Fig. 7 eine Teilansicht des Schaltrads, welche die

zu unsicherem Betriebsverhalten führen. Weiterhin erfindungsgemäß bevorzugte Zahnform zeigt, in

treten bei bekannten Anordnungen dieser Art häufig 20 stark vergrößertem Maßstab.

hohe Reibungsverluste an den Stromübergangsstellen In F i g. 1 ist eine Platte 10 dargestellt, die zusamt;

zwischen festen und beweglichen Teilen des Uhr- men mit einer nicht dargestellten Brücke eine Un-

werks auf. . ruhwelle 12 trägt, an welcher die 'nicht dargestellte

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Unruh sowie eine Schaltradscheibe mit einem halb-

Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere ²5 zylindrischen Schaltstein 16 angeBTatht sind. An der

also eine Schaltrad-Kontaktanordnung zu schaffen, Steigradscheibenunterseite ist eine Kontaktplatte 20

die ein zuverlässiges Schalten auch nach langer Be- mittels einer Isolierklebmasse, z. B. Epoxydharz,

triebszeit und Abnutzung der zusammenwirkenden befestigt, die eine Öffnung für den Schaltstein 16

Teile ermöglicht, die ohne aufwendige Justierarbei- aufweist.

ten montierbar ist, die geringe Reibungsverluste auf- 30 Gemäß F i g. 1 und 2 liegt ein von der Kontaktweist und die eine flache Ausführung des Uhrwerks platte 20 nach unten abstehender halbzylindrischer erlaubt. ■ Kontakt 18 am Schaltstein 16 an, und ist beispiels-

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch weise mittels eines Klebstoffs an diesem befestigt, gelöst, daß die das Schaltrad und das Schaltradritzel Der Durchmesser des Kontaktsteins ist größer als tragende Welle aus zwei voneinander elektrisch iso- 35 der Durchmeser des Kontakts 18. Von der nicht lierten Abschnitten besteht, auf deren einem Ab- dargestellten, an der Unruh befestigten Spule läuft schnitt das Schaltradritzel und auf deren anderem ein Draht 24 durch ein an der Schaltradscheibe 14 Abschnitt, welcher im Uhrwerkgestell isoliert ge- vorgesehenes Röhrchen 25 zur Kontaktplatte 20, an lagert ist und mit seinem Wellenende über einen die er bei 22 angelötet ist. Das Röhrchen 25 dient axial anliegenden Kontakt mit dem anderen Pol der 40 nicht nur als Schutz für den Draht 24, sondern Batterie verbunden ist, das Schaltrad angeordnet arbeitet auch zur Schwingbegrenzung mit einem sind, daß die sägezahnförmigen Zähne des Schalt- nicht dargestellten Fingerblock zusammen,
rads an ihren Spitzen abgerundet sind und daß das Gemäß Fig. 1 tragen die Platte 10 und eine mit der Unruhwelle verbundene Schaltglied aus Brücke 30 Lagersteine 32 und 34 sowie eine Schalteinem im Grundriß. halbkreisförmigen isolierenden 45 radanordnung 36. Die Lagersteine 32, 34 setzen die Schaltstein und einem an der abgeflachten Seite des beim Arbeiten der Schaltradanordnung auftretende Schaltsteins angeordneten, gegenüber der Unruh- Reibung auf ein Mindestmaß herab. Die Schaliradwelle isolierten Kontakt versehen ist, wobei der anordnung 36 selbst besteht aus einem Schaltradritzef Schaltstein und der Kontakt eine derartige Lage in 38 und einer Welle mit zwei Abschnitten 40 und 42, bezug zur Unruhwelle haben, daß der äußerste Teil 50 von denen der Wellenabschnitt 40 ein mit einer Randes Schaltsteins einen größeren radialen Abstand von delung versehenes verdicktes Endstück 44 aufweist, der Unruhachse aufweist als das äußerste Ende des das in einer Aussparung 46 im Wellenabschnitt 42 Kontakts. ■ sitzt und dazu dient, einer Isolierkittschicht 48 eine

Eine wirtschaftliche Herstellung der Schaltwelle größere Haftfläche zu bieten.

wird insbesondere dann ermöglicht, wenn der eine 55 Der Wellenabschnitt 42 weist ein Wellenende 45

Abschnitt der Schaltradwelle mit seinem einen Ende auf, das an einem vorzugsweise aus einer Edel- oder

mittels einer Isolierkittschicht in einer Aussparung Halbedelmetallegierung bestehenden Kontakt 47 an-

am Ende des anderen Wellenabschnitts befestigt ist. liegt, welcher von einer mit der Batterie verbundenen

Dabei wird durch die erfindungsgemäß erreichte Rei- Feder 49 getragen wird, die elektrisch isoliert an der

bungsverminderung insbesondere auch eine Verrin- 60 Platte 10 befestigt ist.

gerung des Energiebedarfs der Uhr erreicht, wobei Der Wellenabschnitt 42 trägt eine Schaltkombigleichzeitig hohe Ganggenauigkeit durch absolute nation 50 aus einem Schaltrad 52 und einem daran Konstanz der Reibung über lange Betriebszeiten hin- anliegenden, etwas kleineren Zahnrad 54 aus ferroweg gewährleistet wird. magnetischem Material. Beide Räder sind, gemäß

Eine besonders sichere und genau definierte Kon- 65 F i g. 2 bis 4, mit ihren Zähnen gegeneinander ver-

taktauslösung kann dadurch erreicht werden, wenn setzt angeordnet. Das ferromagnetische Zahnrad 54

die Sägezähne des Schaltrads hinterschnitten sind. ist seiner Grundform nach ein Sternrad mit symme-

und wenn der Schaltstein und der Kontakt beide im trischer Zahnanordnung, während das aus einer

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Legierung bestehende Schaltrad 52 eine am besten kraft der Permanentmagnete 56, 57, bis es die in aus F i g. 7 erkennbare unsymmetrische Zahnform F i g. 3 dargestellte Lage erreicht. F i g. 3 zeigt also besitzt. Jeder Zahn 58 weist eine hinterschnittene Kontakt 18, Schaltstein 16 und Schaltrad-Kombina-Führungsflanke 60 auf, die mit dem der Zahnspitze tion 50 in der Stellung, die das Ende der Kontakt-61 zugeordneten Radius einen Winkel A bildet, der 5 gäbe kennzeichnet. Beim gleichsinnigen Weiterbei einer bevorzugten Ausführungsform etwa 13^C schwingen von. Unruh und Schaltrad 52 hört der beträgt. Die nachlaufende Zahnflanke 62 andererseits Kontakt zwischen dem Zahn 58 und der halbkreisbildet mit dem vorerwähnten Bezugsradius einen viel förmigen Kante des Kontakts 18 auf.
größeren Winkel B, der bei einer bevorzugten Aus- Es ist _;zu beachten, daß in der Stellung gemäß führungsform etwa 27⁰¹ beträgt. Alle Zahnspitzen io F i g. 3 der Zahn 65 des magnetischen Zahnrads 54 sind abgerundet. Das Schaltrad 52 ragt mit seinen dem Permanentmagneten 56 näher als der Zahn 64 Zähnen in die Bewegungsbahn der von der Unruh- steht und daher der stärkeren magnetischen Anwelle getragenen Schaltstein-Kontaktkombination 16, Ziehung unterworfen ist, so daß infolgedessen der 18 hinein, während die Zähne des magnetischen Permanentmagnet 56 die Schaltrad-Kombination 50 Zahnrads 54 außerhalb dieser Bahn bleiben. 15 so lange in Pfeilrichtung B verdreht, bis der Zahn 65

Zwei in der Stützplatte 10 befestigte zylindrische in gleicher Stellung, wie gemäß F i g. 2 der Zahn 64, Permanentmagnete 56 und 57 beaufschlagen über das über d^em Permanentmagneten 56 zentriert wird, magnetische Zahnrad 54 die gesamte Schaltradanord- Ersichtlicherweise tritt die gleiche Wirkung zwischen nung 36 mit einer abwärts gerichteten Kraftkompo- dem Permanentmagneten 57 und zwei anderen Zähnente, um das Wellenende 45 gleichmäßig an den 20 nen des Zahnrads 54 ein. Somit wurde das Schaltrad Kontakt 47 anzudrücken. Diese Magnete dienen 52 um eine Zahnstellung weitergeschaltet und gleich^·. außerdem in nachstehend beschriebener Weise zum zeitig durch die eigentliche Verstellbewegung der Drehen und Sperren des Schaltrads 52. Ersichtlicher- - Kontakt zur Spule hin geschlossen,
weise reicht an Stellender dargestellten und auch Aus Fig.4 ist der Rückschwingvorgang von Unbevorzugten zwei Permanentmagnete 56, 57 grand- 25 ruhwelle und Schaltradscheibe 14 ersichtlich, bei dem sätzlich auch ein einziger Magnet zum Antrieb der der Schaltstein 16 vollständig am Zahn 58 des Konerfindungsgemäßen Anordnung aus. Die Verwen- taktrads vorbeiläuft. Gemäß F i g. 4 stößt der Schaltdung eines Magnetpaars ,gewährleistet jedoch eine stein 16 auf die nachlaufende Zahnflanke 62 eines direktere und gleichmäßigere Belastung des Wellen- Zahns, der sich in der gleichen Relativstellung wie endes 45 und hält es dadurch in sicherer Berührung 30 der Zahn 58 in Fig. 2 befindet, und verlagert diesen mit dem Kontakt 47. Zahn etwas entgegen dem Uhrzeigersinn.

Um die Erregung der Unruhspule nur kurzzeitig Die beim Rückschwung durch das Anstoßen am während des Ausschwingens der Unruh auszulösen, Schaltstein 16 hervorgerufene und in F i g. 4 durch ist die Anordnung so aufgebaut, daß sie die Unruh- den Pfeil D angedeutete Gesamtbewegung der Schaltschwingbewegung in eine einsinnige Drehbewegung 35 rad-Kombination 50 ist aber kleiner als die beim der .Schaltrad-Kombination 50 umwandelt und beim Vorschwung infolge Berührung mit dem Kontakt 18 Ausschwingen der Unruhwelle 12 nur in der einen hervorgerufene und in F i g. 2 und 3 angedeutete Richtung eine gleichförmige, kurzzeitige Erregung Schaltradverdrehung. Die Schaltradverdrehung aus der von der Unruh getragenen Spule hervorruft. der Stellung gemäß F i g. 2 in diejenige gemäß F i g. 3 Während dieses Ausschwingens erfolgt auch das 40 reichet also aus, um den Zahn 64 in eine Läse zu Fortschalten des Schaltrads 52. bringen, in welcher er vom darunter befindlichen

Fig. 2 zeigt die Unruhwelle 12 beim Ausschwingen Magnet vorwärtsgezogen wird. Beim Rückschwung

in Pfeilrichturig/4, wobei sich die Schaltrad-Kombi- dagegen reicht die Schaltradverdrehung nicht 'zur

nation 50 gerade in Ruhestellung befindet und das Fortschaltung durch die Permanentmagnete aus, und

magnetische Zahnrad 54 mit einem Zahn 64 über dem 45 daher kehrt der Zahn 64 beim Freikommen vom

Permanentmagneten 56 ^zentriert steht und folglich Schaltstein 16 wieder in seine Ruhelage über dem

durch die magnetische Anziehung festgehalten wird. Magnet zurück. Im Endergebnis erteilt also die Hin-

In ähnlicher Weise übt der zweite Permanent- und Herbewegung der Unruh dem Steigrad eine ein- '

magnet 57 auf einen anderen, auf der gegenüber- sinnige Drehbewegung.

liegenden Seite des magnetischen Zahnrads 54 be- 50 Aus Fig. 2 ist fernerhin ersichtlich, daß in dem

findlichen Zahn 64 magnetische Anziehung aus. Augenblick, in welchem sich zwecks Erregung der

Wenn die Schaltradscheibe 14 in Pfeilrichtung A Spule im Antriebssystem Kontakt 18 und Zahn 58 gemäß F i g. 2 ausschwingt, legt sich die halbkreis- berühren, diese Berührung zwischen einer gekrümmförmige Kante des Kontakts 18 an die abgerundete ten Fläche am Kontakt 18 und der Zahnspitze 61 Zahnspitze 61 eines Zahnes 58 an und schließt da- 55 des Zahns 58 erfolgt. Wenn sich nun der Kontakt 18 durch den Stromkreis von der Batterie über die in Pfeilrichtung A weiterverlagert, tritt zwar an den Feder 49, den Kontakt 47, das Wellenende 45, den Kontaktflächen ein Gleiten auf, die Relativbewegung Wellenabschnitt 42, das Schaltrad 52, den Kontakt des Kontakts 18 längs des Zahns 58 bleibt aber 18, die Kontaktplatte 20 und den Draht 24 zum äußerst klein oder, anders ausgedrückt, die Zahneinen Ende der von der Unruh getragenen Spule, 60 flankenstrecke, auf welcher eine Verschiebung stattderen anderes Ende über einen Anschluß an die findet, ist äußerst kurz. Es hat sich herausgestellt, Unruhfeder mit dem am anderen Batteriepol an- daß dadurch ein Geringstmaß an Reibung erzeugt geschlossenen Uhrgehäuse verbunden ist, wobei das und außerdem der Reibungsverlust auch nach langer Schaltrad 52 und der Kontakt 18 die einzigen sich Betriebszeit der Uhr auf praktisch gleichbleibendem bewegenden Teile darstellen. 65 Wert gehalten wird. Diese Anordnung erweist sich

Wenn die Unruhwelle 12 und die Schaltradscheibe also als der früher vorgeschlagenen, umgekehrten

14 in Pfeilrichtung A schwingen, verdreht der Kon- Anordnung überlegen, bei welcher ein Kontaktstift

takt 18 das Schaltrad 52 so lange gegen die Halte- mit der nachlaufenden Zahnflanke 62 elektrischen

Kontakt schafft und während der elektrischen Impulsgabe auf ihr entlanggleitet. Hierdurch tritt erfahrungsgemäß ein Anfressen der Zahnflanken und dadurch wiederum eine Reibungserhöhung auf, die von Zahn zu Zahn variabel ist und die Fähigkeit der Uhr mindert, genaue Zeit zu halten.

Wenn auch die in den Zeichnungen ersichtliche Form eines hinterschnittenen Kontaktzahns die zweckmäßigste Ausgestaltung bedeutet, so sind auch Zahnformen verwendbar, bei denen die führende Zahnflanke im allgemeinen radial ist. Zweckmäßigerweise sollte also ein Zahnrad benutzt werden, dessen Zähne in bezug auf einen durch die Zahnspitze gehenden Radius derart unsymmetrisch gestaltet sind, daß der Winkelt zwischen Radius und führender Zahnflanke kleiner als der entsprechende Winkel C zwischen Radius und nachlaufender Zahnflanke ist. Erfindungsgemäß soll dabei der Kontakt an einem Abschnitt der Oberfläche der führenden Zahnflanke erfolgen. Wie bereits gesagt, verdient ein hinterschnittener Zahn den Vorzug, jedoch liegt es im Rahmen der Erfindung, diese führende Flanke im allgemeinen radial oder gar so anzuordnen, daß der Winkel A gemäß F i g. 7 sogar ein kleiner, jen- seits des Radius liegender Winkel wird. Der Ausdruck »im allgemeinen radial« soll also diesen Bereich umfassen.

Aus den F i g. 2 bis 4 ist ersichtlich, daß der im Vergleich zum Kontakt 18 größere Durchmesser des Schaltsteins 16 den radial äußersten Steinabschnitt in weiteren Abstand von der Unruhwellenachse als den entsprechenden Kontaktabschnitt bringt. Dadurch wird ein Schutz gegen eine unerwünschte Kontaktgabe beim Unruhrückschwung und bei etwaigem Schütteln der Uhr geschaffen.

Wenn auch die aus den Fig. 1 bis 4 ersichtliche Form des Kontakts 18 die bevorzugte mit einer im allgemeinen halbkreisförmigen Kante ist, lassen sich auch Kontaktglieder anderer Gestalt verwenden. So zeigt beispielsweise F i g. 5 eine andere Ausführungsform der Erfindung. Hier besitzt der Kontakt nicht die Halbkreisform gemäß Fig. 1 bis 4, sondern besteht aus einem Keil mit abgeschnittener Diagonalkante 72 und senkrechter Endfläche 74.

In F i g. 6 ist eine weitere Abwandlung der Erfindung dargestellt, bei welcher der Kontakt diesmal aus einem Flachstreife$i 76 mit angeklebtem Schaltstein 16 besteht. Ersichtlicherweise arbeiten die beiden Anordnungen gemäß F i g. 5 und 6 praktisch genau wie die Ausführungsform nach F i g. 1 bis 4.

Auf Grund der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schaltrad-Kontaktanordnung läßt sich das Schaltrad einer elektrischen Uhr von der Schwingbewegung der Unruhwelle her antreiben und diese Antriebsenergie auch zur Schaffung des elektrischen Kontakts nach einer von der Unruhwelle getragenen Spule hin verwenden. Dadurch werden beträchtlich weniger Teile benötigt, als es bisher für diese Kontakterzeugung erforderlich war und der Bau eines flacheren elektrischen Uhrwerks ermöglicht. Außerdem fällt die beim bekannten Federkontakt erforderliche Justierung fort, und gleichzeitig wird die Kontaktzuverlässigkeit erhöht. Dieses Kontaktsystem gewährleistet auch den Selbstanlauf der Uhr, da bereits eine geringe Uhrbewegung den Kontakt 18 einen der Zähne am Schaltrad 52 berühren und dadurch die Uhr in Gang setzen läßt. Wenn aber die Uhr zu laufen begonnen hat, stört jede derartige Uhrbewegung den Gang wegen der den einzelnen Teilen innewohnenden kinetischen Energie nicht mehr.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltrad-Kontaktanordnung für batteriebetriebene Uhren, insbesondere Armbanduhren, mit einer mit der Unruh schwingenden Spule, deren Anfang über die Spiralfeder und das Uhrwerkgestell mit dem einen Batteriepol und deren Ende mit einem der Kontaktgabe und dem Fortschalten des Schaltrads dienenden, an der Unruhwelle mechanisch befestigten Schaltglied verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die das Schaltrad (52) und das Schaltradritzel (38) tragende Welle aus zwei voneinander elektrisch isolierten Abschnitten (40, 42) besteht, auf deren einem Abschnitt (40) das Schaltradritzel (38) und auf deren anderem Abschnitt (42), welcher im Uhrwerkgestell isoliert gelagert ist und mit seinem Wellenende (45) über einen axial anliegenden Kontakt (47) mit dem anderen Pol der Batterie-" verbunden ist, das Schaltrad (52) angeordnet sind, daß die sägezahnförmigen Zähne des Schalltrads (52) an ihren Spitzen abgerundet sind und daß das mit der Unruhwelle verbundene ,,Schaltglied aus einem im Grundriß halbkreisförmigen isolierenden Schaltstein (16) und einem an der abgeflachten Seite des Schaltsteins (16) angeordneten, gegenüber der Unruhwelle isolierten Kontakt (18, 70, 76) versehen ist, wobei der Schaltstein (16) und der Kontakt (18, 70, 76) eine derartige Lage in bezug zur Unruhwelle haben, daß der äußerste Teil des Schaltsteins (16) einen größeren radialen Abstand von der Unruhachse aufweist als das äußerste Ende des Kontakts (18, 70, 76).

2. Schaltrad-Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abschnitt (40) der Schaltradwelle mit seinem

_A einen Ende mittels einer Isolierkittschicht (48) in einer Aussparung (46) am Ende des anderen Wellenabschnitts (42) befestigt ist.

3. Schaltrad-Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittels Isolierkitt in der Aussparung (46) des einen Wellenabschnitts (02) befestigte Zapfen (44) des anderen Wellenabschnitts (40) eine mit einei; Rändelung versehene Verdickung aufweist.

4. Schaltrad-Kontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezähne des Schaltrads hinterschnitten sind.

5. Schaltrad-Kontaktanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstein (16) und der Kontakt (18) beide im Grundriß halbkreisförmig sind und mit ihren Flachseiten aneinanderliegen, wobei der Durchmesser des Schaltsteins (16) größer als der des Kontakts ist.

6. Schaltrad-Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem aus nicht magnetisierbarem elektrisch leitendem Material bestehendem Schaltrad (52) ein Zahnrad (54) aus magnetisierbarem Material mit gegenüber dem Schaltrad kleinerem Durchmesser verbunden ist, welches durch Permanentmagnete (56, 57) nach jedem Schaltschritt arretierbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen