DE1903880C - Schrittschaltwerk - Google Patents

Description

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 Senden Bewegungen eines Ankers auf ein Schaltrad nen bestimmt sind und die etwa der /,ahnteilung übertragen und in schrittweise Drehbewegungen um- des Schaltrads entsprechen, und dall die dem gewandelt werden, und zwar durch zwei mit dem s Schaltrad zugekehrten Flanken der j>cnaltnnger Anker in Verbindung stehende Schaltfinger, die an Flächen bilden, die bei Bewegung der Schaltzwei einander gegenüberliegenden Seiten in die linger mindestens angenähert gegenüber dem Zähne des Schaltrads mit ungeradzahliger Zähnezahl Schaltrad stillstehen. Die Zähne des Schaltraqs eingreifen. Die Erfindung betrifft außerdem elektro- sind dabei vorzugsweise sägezahnförmig ausgemeehanische 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 Schritt-

ten, weil in ihnen viel Energie verloren geht. Vor motoren anwenden. Ein erfindungsgemäß ausgestal-

allem bei der Entwicklung elektronischer Armband- teter Schrittmotor ist dadurch gekennzeichnet, daß

uhren haben sich die verschiedensten Systeme elek- die Schaltfinger direkt mit einer schwenkbar gelager-

tromechanischer 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 1480 394). Dieser Motor stellt gleich- a₅ die dem Schaltrad zugekehrten Flanken der Schallzeitig 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 bewej;-selnd in die Zähne eines Schaltrads mit ungeiadzahli- 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 Frsm ei; .r in Rasten Kräfte von den Schaltfingern ziemlich genau tangen-

cingreifenden Klinke aufweist. Durch dit Bremse tial auf das Schaltrad übertragen und somit peri-

geht allerdings sehr viel Energie verlöret.. 35 odisch wechselnde Bewegungen nahezu ohne Kei-

Bei einem anderen bekannten Schrittmotor mit bung und andere Verluste in gleichgerichtete Dreh-

dem 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 -md Schaltrad

tcr 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 wciterschalten 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. fluß von äußeren Stößen oder in anderer Weise er-Währcnd der Drchwinkel 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 fortschaltct.

zugrunde, die genannten Nachteile zu überwinden 55 Die Erfindung wird im folgenden durch verschie-

und ein Schrittschaltwerk insbesondere für Uhren /ti dene AusfUhrungsbcispiele mit Hilfe der Zeichnun-

schaffen, in dem nur wenig Energie verloren geht. gen näher erläutert, fn den Zeichnungen stellt dar

das einfach und billig herzustellen ist und zuverlässig Fig. 1 das Schema eines Querschnitts durch einen

arbeitet. Unmittelbarer Zweck der Erfindung ist ein elektromechanischen Schrittmotor insbesondere für

Schrittmotor für eine elektronische Armbanduhr, der ίο Uhren,

elektrische Anlricbsfmpulse in schrittweise Drchun- Fig. 2 bis 4 Schemaskizzen der wichtigsten Teile

gen umwandelt. Die Antriebsimpulsc sind dabei des erflndungsgemäßen Schrittschaltwerk» des

durch einen Gangordner gesteuert, der nicht un- Schrittmotors nach Fig. 1 in verschiedenen Betriebs*

mittelbarer Teil des Schrittmotors ist. Stellungen,

Die Aufgabe ist bei einem Schrittschaltwerk der 6j Fig. 5 eine schematische Seitenansicht der wich·

anfangs beschriebenen Art crflndungsgemiiß dadurch tigsleri Teile des Schrittschallwerks nach den Fig. 1

gelost, daß clic dem Mittelpunkt des Schallrads züge* bis 4,

kehrten flanken der Schallfingcr den äußeren Um- F i j(. 6 und 7 schematische Ansichten der wichtig'

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

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

F i g, 8 die perspektivische Ansicht eines Bestand- gegen unbeabsichtigte Drehung verriegelt. In der teils des erfindungsgemößen Schrittmotors nach Stellung nach Fig,4 iindem die Sch&Hfinger 12 und Fig, I, jedoch in abgewandelter Ausführungsform, 5 13 während des Betriebs wiederum ihre Schwenket g. 9 bis 11 schematische Ansichten der wichtig- richtung so lange, bis sie wieder in die Stellung nach sten Bestandteile einer dritten Ausführungsform des Fig. 2 zurückgekehrt sind,
erfindungsgemäßen Schrittschaltwerks und Aus Fig. 5 läßt sich insbesondere die Fann der

Fig. 12 die schematiche Ansicht.auf die wichtig- Schaltfinger 12 und 13 und ihre gegenseitige Winkel-

sten 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. I weist einen elektro- F i g. 6 und 7 ist gleich der der Ausführungsform mechanischen Energiewandler I auf, von dem eine nach den F i g. I bis 5. Der einzige Unterschied bc-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 Überwurfkappen 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 ao Achse des Schaltrads zugekehrten Flanken bilden mit von Lagerstützen 10 und 11. An der Achswelle 8 Bezug auf die Schwenkachse 17 etwa konzentrische lind zwei steife Schaltfinger 12 und 13 befestigt. Die Zylinderfiächen, deren radialer /abstand etwa dem freien P..den dieser Schaltfinger ragen in der. Bereich Durchmesser am Schaltrad 14 entspricht, der durch der Zähne an zwei einander gegen überliegen Jen Sei- die Grundlinie der Verzahnung gegeben ist. Alterten des Umfangs eines Schaltrads 14, das sich um »5 dings bestehen Unterschiede zwischen den Schwcnkeine Achse 15 dreht. Die Achse 15 steht etwa senk- winkelr bei denen die beiden Schaltfinger 18 und 19 recht zur Schwenkachse 2 der Drehspule 5. Über ein etwa vergleichbare Stellungen gegenüber deyi 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 F i g. 6 und 7 Räderwerk treibt üblicherweise Zeiger oder andere 30 ebenso fortgeschaltet wird wie bei Jcr Ausführungs-Mittel zum Anzeigen der Zeit an. form nach den F i g. 1 bis 5, bestimmen die Flanken

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

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

zahnförmige Schalt/ähne auf, also eine ungerade An- Die Abwandlung nach F i g. 8 des crfindungs-

zahl. In der Praxis werden jedoch vorzugsweise 35 gemäßen Schrittmotors nach F i g. 1 betrifft insbesun-

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

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 bc- an einem Spulenkörper 20 angeordnet, der ohne die stimmen damit zwei zueinander und zur Achse 15 Wicklung der Drehspule dargestellt ist. Der Spulenparallele F.betien. Die beiden Ebenen schneiden das 40 körper 20 könnte beispielsweise zusammen mit den Schaltrad 14 und bilden in einer Ragebene zwei zu- Schdltfingern 12 und 13 in einem Stück aus Kunststoff einander parallele Sehnen, deren Länge dem Ab- gegossen sein. Eine solche Konstruktion könnte prak- »tand zwischen den Spitzen zweier nebeneinander- tisch nicht mehr einfacher gestaltet werden,
liegenden Zähne gleich ist. Bei ungerader Anzahl dci 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 Zähr.- 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 u:?d 13 in einem bestimmten Verzahnung eingreift und einen Zahn berührt.
Winkel zueinander versetzt angeordnet. 50 Die Zeitspannt zwischen der Entriegelung des

In der Stellung nach F i g. 2 ruhen die Spitzen Schaltrads durch den einen Schaltfinger und die zweier nebeneinanderliegender Zähne des Schaltrads nachfolgende Verriegeiung 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 m Fig. 3 lös) fristige Fntriegelung 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-Gegenuhr/eigersinn weitergedreht, bis der nach ren kann. Die Figuren, insbesondere Fig. 10, zeigen F i g. 3 vrm Schattfinger 14 gestoßene Zahn an der deutlich die Arbeitsweise der elastischen Teile der Flanke des Schaltfinger. entlanggleitet und skh in 65 beiden Schaltfinger. Wenn beispielsweise die Schalteiner Stellung befindet, die in Fig. 4 erkennbar ist. finger im Sinne des TeUsZ⁷I schwenken,befindet sich In dieser Stellung berührt gerade die Spitze des ge- der elastische Teil 21 des Schaltfingers 12 noch in nannten Zahns ebenso «/ie 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 Sehaltrads gekommen ist. Während also noch eine Verriegelung durch den Schahftngcr 12 besteht, wird der elastische Teil 22 des Schattfingers 13 zusammengedrückt, bis der Schaltfinger 12 den Zahn des Sehaltrads 14 freigibt. Danach entspannt sich der elastische Teil 22 wieder und treibt das Schattrad 14 so weit an, bis es die Stellung nach Pig.Il erreicht hat.

In der Stellung nach Fig. 11 ändert sich die Bewegungsrichtung der Schaltfinger, und zwar im Sinne des Pfeils /% 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 Schattflngen 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 Schattfingem 12 und 13 im Anker des *o elektromechanischen Energiewändlers eingespannt sind, fn 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 Feder- 9$ lamellen 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 5dhaltfinger(12,13;18,19) den äußeren Umfang des Schattfads jeweils an zwei Punkten schneiden, durch die %wei zueinander etwa parallele Sehnen bestimmt sind und die etwa der Zahnteiluuig des Schaltrads entsprechen, und daß die dem Schaltrad zugekehrten Flanken der Schattfinger Flächen bilden, die bei Bewegung der Sehaltfinger mindestens angenähert gegenüber dem Schaltrad stillstehen.

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

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

4. Schrittschaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfinger direkt mit einer schwenkbar gelagerten Drehspule (S; 20) als Anker in Verbindung stehen, und daß die Schwenkachse (2) der Drehspule etwa senkrecht :sur Drehachse (15) des Schaltrads steht (Fig. 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 Schaltfingci (18, 19) etwa kreiszyliindrische Flanken bilden deren gemeinsame Zylinderachse mit der Schwenk achse des Ankers zusammenfällt (F i g. 6 und 7)

6. Schrittschattwerk mach Anspruch 5, dadurcl gekennzeichnet, daß der Anker den beweglichei Teil eines elektromechanischen Energiewandler aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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