DE1903880B2 - Schrittschaltwerk - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft Schrittschaltwerke insbeson- fang des Schaltrads jeweils an zwei Punkten schneidere für Uhren, bei denen die periodisch wechseln- den, durch die zwei zueinander etwa parallele Sehden Bewegungen eines Ankers auf ein Schaltrad nen bestimmt sind und die etwa der Zahnteilung übertragen und in schrittweise Drehbewegungen um- des Schaltrads entsprechen, und daß die dem gewandelt werden, und zwar durch zwei mit dem 5 Schaltrad zugekehrten Flanken der Schaltfinger Anker in Verbindung stehende Schaltfinger, die an Flächen bilden, die bei Bewegung der Schaltzwei einander gegenüberliegenden Seiten in die finger mindestens angenähert gegenüber dem Zähne des Schaltrads mit ungeradzahliger Zähnezahl Schaltrad stillstehen. Die Zähne des Schaltrads eingreifen. Die Erfindung betrifft außerdem elektro- sind dabei vorzugsweise sägezahnförmig ausgemechanische Schrittmotoren mit Schrittschaltwerken io bildet. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des der genannten Art. Erfindungsgedankens können den Schaltfingern ela-

Es ist bekannt, daß Schrittschaltwerke zum Um- stische, auf die Zahnflanken des Schaltrads gerichtete wandeln periodisch wechselnder Bewegungen in Stoßfänger vorgeschaltet sein.

gleichgerichtete, schrittweise Drehbewegungen in Die Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft im

Uhren verhältnismäßig große Schwierigkeiten berei- 15 Zusammenhang mit elektromechanischen Schrittten, weil in ihnen viel Energie verloren geht. Vor motoren anwenden. Ein erfindungsgemäß ausgestalallem bei der Entwicklung elektronischer Armband- teter Schrittmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß uhren haben sich die verschiedensten Systeme elek- die Schaltfinger direkt mit einer schwenkbar gejagertromechanischer Schrittmotoren nicht bewährt, weil ten Drehspule als Anker in Verbindung stehen und sie bei geringer Betriebsenergie unzuverlässig 20 daß die Schwenkachse der Drehspule etwa senkrecht arbeiten. zur Drehachse des Schaltrads steht. Bei einer ande-

Es ist beispielsweise ein elektromechanischer ren Ausführungsform eines erfinderischen Schritt-Schrittmotor mit einem anfangs beschriebenen motors ist der Anker auf einer Schwenkachse etwa Schrittschaltwerk bereits bekannt (französische parallel zur Drehachse des Schaltrads gelagert, wobei Patentschrift 1 480 394). Dieser Motor stellt gleich- 25 die dem Schaltrad zugekehrten Flanken der Schaltzeitig einen Gangordner dar, an dessen Unruh sich finger etwa kreiszylindrische Flanken bilden, deren der bewegliche Teil eines elektromechanischen Ener- gemeinsame Zylinderachse mit der Schwenkachse des giewandlers befindet. Die Unruh treibt über ihre Ankers zusammenfällt. Vorteilhaft weist der Anker Welle zwei Schaltfinger an, die ihrerseits abwech- des zuletzt beschriebenen Schrittmotors den bewegselnd in die Zähne eines Schaltrads mit ungeradzahli- 30 liehen Teil eines elektromechanischen Energiewandger Zähnezahl eingreifen und dieses fortschalten. Das lers auf.

Schaltrad wird gegen unerwünschte Drehung durch Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden die

eine Bremse gesichert, die die Form einer in Rasten Kräfte von den Schaltfingern ziemlich genau tangeneingreifenden Klinke aufweist. Durch die Bremse tial auf das Schaltrad übertragen und somit perigeht allerdings sehr viel Energie verloren. 35 odisch wechselnde Bewegungen nahezu ohne Rei-

Bei einem anderen bekannten Schrittmotor mit bung und andere Verluste in gleichgerichtete Drehdem anfangs beschriebenen Schrittschaltwerk bewegungen umgewandelt. Demgegenüber treten bei-(schweizerische Patentschrift 207 233) ist an eine spielsweise bei der bekannten Ankerhemmung nur elektrisch angetriebene Unruh ein Anker in bekann- nahezu radiale Kräfte zwischen Anker und Schaltrad ter Weise angekoppelt. 40 auf, so daß viel Energie durch Reibung verlorengeht.

Der Anker trägt seinerseits zwei Schaltfinger, die Die Erfindung bringt außerdem den Vorteil mit

abwechselnd einen von drei Zähnen eines Schaltrads sich, daß der Schwenkwinkel des Ankers, an dem die weiterschalten und gleichzeitig das Schaltrad gegen beiden Schaltfinger angeordnet sind, nahezu beliebig unerwünschte Drehungen durch Anschlagstifte oder groß sein kann und das Schaltrad auch dann nicht entsprechende Mittel verriegelt. Bei diesem bekann- 45 unerwünscht weit fortgeschaltet wird, wenn die Beten Schrittmotor ist der Anker verhältnismäßig korn- wegungen des Ankers beispielsweise unter dem Einpliziert ausgebildet und unsicher in der Funktion. nuß von äußeren Stößen oder in anderer Weise er-Während der Drehwinkel der Unruh nahezu 360° zeugten Beschleunigungen besonders groß sind, betragen kann, läßt die Konstruktion des bekannten Demgegenüber besteht beispielsweise bei einem Schrittmotors einen nur eng begrenzten Schwenk- 50 Klinken-Schaltradgetriebe, bei dem das Schaltrad winkel beim Anker zu, so daß bereits die Einregulie- durch eine Halteklinke gebremst ist, immer die Gerung der Lage der Einzelteile zueinander erhebliche fahr, daß unter dem Einfluß von Beschleunigungen Schwierigkeiten bereitet. die Antriebsklinke eine zu große Bewegung ausführt

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe und das Schaltrad zu weit fortschaltet, zugrunde, die genannten Nachteile zu überwinden 55 Die Erfindung wird im folgenden durch verschie- und ein Schrittschaltwerk insbesondere für Uhren zu dene Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Zeichnunschaffen, in dem nur wenig Energie verloren geht, gen näher erläutert. In den Zeichnungen stellt dar das einfach und billig herzustellen ist und zuverlässig F i g. 1 das Schema eirieis Querschnitts durch einen

arbeitet. Unmittelbarer Zweck der Erfindung ist ein elektromechanischen Schrittmotor insbesondere für Schrittmotor für eine elektronische Armbanduhr, der 60 Uhren,

elektrische Antriebsimpulse in schrittweise Drehun- F i g. 2 bis 4 Schemaskizzen der wichtigsten Teile

gen umwandelt. Die Antriebsimpulse sind dabei des erfindungsgemäßen Schrittschaltwerks des durch einen Gangordner gesteuert, der nicht un- Schrittmotors nach F i g. 1 in verschiedenen Betriebsmittelbarer Teil des Schrittmotors ist. Stellungen,

Die Aufgabe ist bei einem Schrittschaltwerk der 65 F i g. 5 eine schematische Seitenansicht der wichanfangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch tigsten Teile des Schrittschaltwerks nach den F i g. gelöst, daß die dem Mittelpunkt des Schaltrads züge- bis 4,
kehrten Flanken der Schaltfinger den äußeren Um- Fig. 6 und 7 schematische Ansichten der wichtig-

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sten Teile einer zweiten Ausführungsform des erfin- folgenden Zahns die durch die Flanke des Schalt-

dungsgemäßen Schrittschaltwerks, fingers 13 bestimmte Sehne. Das Schaltrad 14 ist also

Fi g. 8 die perspektivische Ansicht eines Bestand- gegen unbeabsichtigte Drehung verriegelt. In der

teils des erfindungsgemäßen Schrittmotors nach Stellung nach Fig. 4 ändern die Schaltfinger 12 und

Fig. 1, jedoch in abgewandelter Ausführungsform, 5 13 während des Betriebs wiederum ihre Schwenk-

Fig. 9 bis 11 schematische Ansichten der wichtig- richtung so lange, bis sie wieder in die Stellung nach

sten Bestandteile einer dritten Ausführungsform des F i g. 2 zurückgekehrt sind,

erfindungsgemäßen Schrittschaltwerks und Aus F i g. 5 läßt sich insbesondere die Form der

Fig. 12 die schematische Ansicht auf die wichtig- Schaltfinger 12 und 13 und ihre gegenseitige Winkeisten Bestandteile einer vierten Ausführungsform des io Versetzung gegenüber der Achswelle 8 entnehmen,
erfindungsgemäßen Schrittschaltwerks. Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach den

Der Schrittmotor nach F i g. 1 weist einen elektro- F i g. 6 und 7 ist gleich der der Ausführungsform mechanischen Energiewandler 1 auf, von dem eine nach den F i g. 1 bis 5. Der einzige Unterschied be-Drehspule 5 sich um eine Achse 2 schwenken läßt. steht darin, daß bei der Ausführungsform nach den Die Achse verläuft etwa parallel zu einer oberen Pia- 15 Fig. 6 und 7 die Drehachse 15 des Schaltrads 14 tine 3 und einer unteren Platine 4 eines Uhrwerks. parallel zu einer Schwenkachse 17 zweier Schaltfinger Die Drehspule 5 wird durch zwei Überwurf kappen 6 18 und 19 liegt. Die Schaltfinger 18 und 19 sind da- und 7 gehalten, an denen sich Achswellen 8 und 9 bei nicht axial versetzt, sondern konzentrisch mit befinden. Die Achswellen sind in der Achse 2 ausge- Bezug auf die Schwenkachse angeordnet. Ihre der richtet. Ihre Lagerzapfen ragen in die Uhrensteine 20 Achse des Schaltrads zugekehrten Flanken bilden mit von Lagerstützen 10 und 11. An der Achswelle 8 Bezug auf die Schwenkachse 17 etwa konzentrische sind zwei steife Schaltfinger 12 und 13 befestigt. Die Zylinderflächen, deren radialer Abstand etwa dem freien Enden dieser Schaltfinger ragen in den Bereich Durchmesser am Schaltrad 14 entspricht, der durch der Zähne an zwei einander gegenüberliegenden Sei- die Grundlinie der Verzahnung gegeben ist. Allerten des Umfangs eines Schaltrads 14, das sich um 25 dings bestehen Unterschiede zwischen den Schwenkeine Achse 15 dreht. Die Achse 15 steht etwa senk- winkeln, bei denen die beiden Schaltfinger 18 und 19 recht zur Schwenkachse 2 der Drehspule 5. Über ein etwa vergleichbare Stellungen gegenüber den Zähnen Ritzel 16 ist ein an sich bekanntes Räderwerk für die des Schaltrads 14 einnehmen. Obwohl das Schaltrad Zeitanzeige an das Schaltrad 14 angeschlossen. Das 14 bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 Räderwerk treibt üblicherweise Zeiger oder andere 30 ebenso fortgeschaltet wird wie bei der Ausführungs-Mittel zum Anzeigen der Zeit an. form nach den F i g. 1 bis 5, bestimmen die Flanken

Gemäß der Darstellungen in den Fi g. 2 bis 4, 6, der Schaltfinger 18 und 19 mit Bezug auf das Schalt-

7 und 9 bis 11 weist das Schaltrad 14 sieben säge- rad keine Sehnen, sondern konzentrische Bogenstücke.

zahnförmige Schaltzähne auf, also eine ungerade An- Die Abwandlung nach F i g. 8 des erfindungs-

zahl. In der Praxis werden jedoch vorzugsweise 35 gemäßen Schrittmotors nach Fig. 1 betrifft insbeson-

Schalträder mit fünf Zähnen angewendet. dere die Anordnung der Schaltfinger an der Dreh-

An beiden Schaltfingern 12 und 13 befinden sich spule. Gemäß Fig. 8 sind die Schaltfinger 12 und 13 jeweils eine der Achse 15 zugekehrte Flanke und be- an einem Spulenkörper 20 angeordnet, der ohne die stimmen damit zwei zueinander und zur Achse 15 Wicklung der Drehspule dargestellt ist. Der Spulenparallele Ebenen. Die beiden Ebenen schneiden das .40 körper 20 könnte beispielsweise zusammen mit den Schaltrad 14 und bilden in einer Ragebene zwei zu- Schaltfingern 12 und 13 in einem Stück aus Kunststoff einander parallele Sehnen, deren Länge dem Ab- gegossen sein. Eine solche Konstruktion könnte prakstand zwischen den Spitzen zweier nebeneinander- tisch nicht mehr einfacher gestaltet werden,
hegenden Zähne gleich ist. Bei ungerader Anzahl der Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispie-Zähne ragt immer ein Zahn unmittelbar in den Be- 45 len ist das Schaltrad 14 in einer Periode während reich eines Schaltfingers, während die Spitzen zweier zweier wenn auch nur sehr kurzer Augenblicke nicht Zähne gerade die genannte Sehne des anderen Schalt- verriegelt, und zwar wenn der eine Schaltfinger das fingers berühren. Gegenüber der Achse 2 sind die Schaltrad freigibt und der andere Schaltfinger in die beiden Schaltfinger 12 und 13 in einem bestimmten Verzahnung eingreift und einen Zahn berührt.
Winkel zueinander versetzt angeordnet. 50 Die Zeitspanne zwischen der Entriegelung des

In der Stellung nach Fig. 2 ruhen die Spitzen Schaltrads durch den einen Schaltfinger und die zweier nebeneinanderliegender Zähne des Schaltrads nachfolgende Verriegelung durch den anderen Schalt-14 auf der Flanke des Schaltfingers 12. Dabei haben finger kann aus Gründen der Betriebssicherheit nicht die Schaltfinger 12 und 13 nach einer Schwenkung vollständig zum Verschwinden gebracht werden, da im Sinn des Pfeils F eine Endstellung erreicht und 55 sonst das Schrittschaltwerk blockieren könnte. Die beginnen, in Drehrichtung des Pfeils Fl zurückzu- Fig. 9 bis 12 zeigen eine Möglichkeit, die kurzschwenken. Gemäß der Darstellung in F i g. 3 löst fristige Entriegelung des Schaltrads zu vermeiden, sich dabei zunächst der Schaltfinger 12 vom Schalt- ohne daß das Schaltwerk klemmt oder vollständig rad 14, während der Schaltfinger 13 auf der anderen blockiert. Dabei weisen beide Schaltfinger 12 und 13 Seite am Umfang des Schaltrads die Flanke eines 60 jeweils an ihrer Vorderfront, die die Zähne des Zahns gerade berührt. Dann wird das Schaltrad 14 im Schaltrads antreiben, einen elastischen Teil 21 bzw. Laufe der Bewegung der beiden Schaltfinger im 22 auf, der sehr verschiedene Ausgestaltungen erfah-Gegenuhrzeigersinn weitergedreht, bis der nach ren kann. Die Figuren, insbesondere F i g. 10, zeigen Fig. 3 vom Schaltfinger 14 gestoßene Zahn an der deutlich die Arbeitsweise der elastischen Teile der Flanke des Schaltfingers entlanggleitet und sich in 65 beiden Schaltfinger. Wenn beispielsweise die Schalteiner Stellung befindet, die in Fig. 4 erkennbar ist. finger im Sinne des TeilsFl schwenken,befindet sich In dieser Stellung berührt gerade die Spitze des ge- der elastische Teil 21 des Schaltfingers 12 noch in nannten Zahns ebenso wie die Spitze des darauf- Berührung mit einem Zahn des Schaltrads 14, wäh-

rend bereits der elasische Teil 22 des Schaltfingers 13 in Berührung mit einem Zahn des Schaltrads gekommen ist. Während also noch eine Verriegelung durch den Schaltfinger 12 besteht, wird der elastische Teil 22 des Schaltfingers 13 zusammengedrückt, bis der Schaltfinger 12 den Zahn des Schaltrads 14 freigibt. Danach entspannt sich der elastische Teil 22 wieder und treibt das Schaltrad 14 so weit an, bis es die Stellung nach Fig. 11 erreicht hat.

In der Stellung nach Fig. 11 ändert sich die Bewegungsrichtung der Schaltringer, und zwar im Sinne des Pfeils F, bis die Schaltfinger wieder die in F i g. 9 dargestellte Stellung erreicht haben. Dabei durchlaufen die Schaltfinger eine Zone, in der der elastische Teil 22 des Schaltfingers 13 gemäß der Darstellung in Fig. 10.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 bestehen die elastischen Teile aus Federlamellen 23 und 24, die jeweils an ihrem einen Ende zusammen mit den stabförmigen Schaltfingern 12 und 13 im Anker des elektromechanischen Energiewandlers eingespannt sind. In unbelastetem Zustand besteht ein Winkel zwischen den Federlamellen 23 und 24 einerseits und den Schaltfingern 12 und 13 andererseits. Im Kontakt mit dem Schaltrad 14 werden jedoch die Federlamellen gegen die entsprechenden Schaltfinger gedrückt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schrittschaltwerk insbesondere für Uhren, bei dem die periodisch wechselnden Bewegungen eines Ankers auf ein Schaltrad übertragen und in schrittweise Drehbewegungen umgewandelt werden, und zwar durch zwei mit dem Anker in Verbindung stehende Schaltfinger, die an zwei einander gegenüberliegenden Seiten in die Zähne des Schaltrads mit ungeradzahliger Zähnezahl eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Mittelpunkt des Schaltrads (14) zugekehrten Flanken der Schaltfinger (12,13; 18,19) den äußeren Umfang des Schaltrads jeweils an zwei Punkten schneiden, durch die zwei zueinander etwa parallele Sehnen bestimmt sind und die etwa der Zahnteilung des Schaltrads entsprechen, und daß die dem Schaltrad zugekehrten Flanken der Schaltfinger Flächen bilden, die bei Bewegung der Schaltfinger mindestens angenähert gegenüber dem Schaltrad stillstehen.

2. Schrittschaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Schaltfingern elastische, auf die Zahnflanken des Schaltrads gerichtete Stoßfänger vorgeschaltet sind.

3. Schrittschaltwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des Schaltrads sägezahnförmig ausgebildet sind.

4. Schrittschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfinger direkt mit einer schwenkbar gelagerten Drehspule (5; 20) als Anker in Verbindung stehen, und daß die Schwenkachse (2) der Drehspule etwa senkrecht zur Drehachse (15) des Schaltrads steht (F i g. 1, 5 und 8).

5. Schrittschaltwerk nach einem der Ansprüche 1. bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker auf einer Schwenkachse etwa parallel zur Drehachse des Schaltrads gelagert ist und die dem Schaltrad zugekehrten Flanken der Schaltfinger (18, 19) etwa kreiszylindrische Flanken bilden, deren gemeinsame Zylinderachse mit der Schwenkachse des Ankers zusammenfällt (F i g. 6 und 7).

6. Schrittschaltwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker den beweglichen Teil eines elektromechanischen Energiewandlers aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen