DE1995485U - Elektrisches uhrwerk fuer nichttragbare uhren mit kleinster leistungsaufnahme. - Google Patents

Description

Die Neuerung hat ein elektrisches Uhrwerk für nichttragbare Uhren mit kleinster Leistungsaufnahme zum Gegenstand.

Zweck der Neuerung ist es, ein elektrisches Uhrwerk zu schaffen, das trotz geringstem Leistungsverbrauch und der damit naturgemäß an sich gegebenen technischen Labilität eine sichere Funktion und gleichzeitig eine hohe Ganggenauigkeit ermöglicht. Damit soll ein Zeitmesser zur Verfügung stehen, der auf Grund des geringen Leistungsverbrauches einen sicheren und zuverlässigen Betrieb über viele Jahre, ohne Wartung, beispielsweise durch Speisung mit hochlagerfähigen Luftsauerstoffelementen, fotoelektrischen Zellen, Isotopen-Batterien usw. gewährleistet. Wesentliches Merkmal der Neuerung ist hierbei die Anwendung eines Torsionspendels in Verbindung mit weiteren in Kombination mit dem Torsionspendel die vorgenannten Betriebsbedingungen erfüllenden Bauelementen.

Es ist bereits eine durch ein Torsionspendel ablaufgeregelte Uhr mit einem elektrischen Antrieb, die sich durch verhältnismäßig geringen Stromverbrauch auszeichnete, bekannt geworden.

Bei dem Aufzugssystem handelte es sich jedoch um den sogenannten Schleuderaufzug, bei welchem eine rotierende Masse eine ihr durch einen Elektromagneten momentan erteilte Impulsbeaufschlagung durch Spannen einer Feder oder durch Anheben eines Gewichtes in potentielle Energie umwandelt, welche wiederum nach und nach dem Hemmregler zugeführt wird.

Diese Anordnung hat sich jedoch bei der der Neuerung zugrunde liegenden Anwendung nicht bewährt und diese Uhrenkonstruktion verschwand nach kurzer Zeit wieder vom Markt.

Die Gründe hierfür lagen einmal darin, dass die momentane Beaufschlagung des Aufzugssystemes eine ungünstige Rückwirkung auf die an sich schon sehr empfindlichen Hemmungsteile zur Folge hatte und diese ungünstig beeinflusste. Es kam hinzu, dass bei den gegebenen kleinen Drehmomenten, welche an die Hemmung übertragen wurden, auch die nutzbaren Kontaktdrücke äußerst gering waren und deshalb zu Kontaktunsicherheiten führten. Dies war besonders bedeutsam, da beim Schleuderaufzug im allgemeinen und bei der bekannten Konstruktion insbesondere, der Kontaktschluß durch schleichende Näherung bewirkt wird und sich deshalb bei der bekannt gewordenen Uhr innerhalb kurzer Zeit Kontaktunsicherheiten einstellten, die schließlich völlig zum Versagen derselben führten.

Es sind auch Uhren mit Torsionspendel bekannt geworden, bei denen der Antrieb dem Pendel unmittelbar durch elektromagnetische oder elektrodynamische Beaufschlagung erteilt wird und so ebenfalls die Möglichkeit einer Unterhaltung der Schwingungen bei kleinstem Leistungsverbrauch gegeben ist.

Die rhythmische Betätigung des hierbei notwendigen Kontaktes führte jedoch ebenfalls in kurzer Zeit zu Kontaktunsicherheiten und zum Ausfall der Uhr, außerdem hatte die fortlaufende Beeinflussung des Schwingers durch diese Kontakteinrichtungen erhebliche Gangbeeinträchtigungen zur Folge.

Es sind weiterhin Uhrwerke mit Torsionspendel bekannt geworden, bei denen das Pendel ebenfalls direkt elektrodynamisch oder elektromagnetisch beaufschlagt wird, die Steuerung aber induktiv mittels eines Halbleiters, also kontaktlos, vorgenommen wurde. Diese Einrichtungen arbeiten zuverlässiger, sie haben jedoch den Nachteil erhöhten Stromverbrauches. Diese Einrichtungen haben außerdem den weiteren Nachteil, dass die beim Torsionspendel gegebenen verhältnismäßig geringen Umfangsgeschwindigkeiten eine induktive Beeinflussung des zugeordneten Halbleiters bzw. Transistors nur mit Schwierigkeiten gestatten, so dass ein erheblicher Aufwand erforderlich ist, welcher den Stromverbrauch weiter erhöht und den Schwinger nachteilig beeinflusst.

Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben und durch Anwendung einer technisch günstigen Kombination zwischen Torsionspendel und weiteren Bauelementen ein Uhrwerk zu schaffen, welches den einleitend aufgeführten Betriebsbedingungen gerecht wird.

Die Lösung der der Neuerung zugrunde liegenden Aufgabe wird darin gesehen, dass die Ablaufregelung durch ein an und für sich bekanntes Torsionspendel erfolgt, dass der Aufzug durch einen verhältnismäßig langsam laufenden Gleichstromkleinstmotor bewirkt wird, der durch eine vom, von ihm über ein Schneckengetriebe direkt angetriebenen Federhaus betätigte Wandermutter, die als konisches Zylinderteil ausgebildet ist, und durch einen dieses radial abtastenden, gekapselten Mikroschalter steuerbar ist.

Eine Weiterbildung der Neuerung wird darin gesehen, dass innerhalb des Werkgestelles auf dessen einen Seite das Federhaus mit der auf der Welle derselben aufgebrachten Wandermutter und der diese abtastende Mikroschalter und auf dessen anderer Seite das Zwischenrad mit dem seitlich sitzenden Hemmrad angeordnet sind, während Anker und Minutenwelle, sowie der unterhalb der Getriebeteile senkrecht mit nach oben schauender Abtriebswelle montierte Motor, der mit dem seitlich sitzenden Federhaus im Eingriff steht, etwa längs der Mittenlinie des Werkgestelles angeordnet sind.

In den beigegebenen Zeichnungen ist das der Neuerung zugrunde liegende Uhrwerk im einzelnen dargestellt. Es bedeuten:

Figur 1 eine Vorderansicht des Uhrwerkes; Figur 2 eine rechte Seitenansicht der Figur 1, und Figur 3 eine linke Seitenansicht der Figur 1.

Zwischen dem aus der Vorderplatine 1, der Hinterplatine 2 und den Pfeilern 3 gebildeten Werkgestell 4 ist der Motor 5 mittels der Schrauben 6 und dem Motorhaltewinkel 7 an der Hinterplatine 2 durch die Schraube 8 befestigt.

Die Motorschnecke 9 steht mit der Schneckenverzahnung 10 des Federhauses 11 in Eingriff. Mit der Welle 12 des Federhauses 11 ist das Rad 13 fest verbunden, welches mit der Verzahnung des Minutentriebes 14 auf der Minutenwelle 15 in Eingriff steht.

Mit dem Minutentrieb 14 ist das Minutenrad 16 vernietet und steht mit dem Zwischentrieb 17 in Eingriff. Das auf der Welle des Zwischentriebes 17 befestigte Zwischenrad 18 wiederum steht mit dem Ritzel 19 des Hemmrades 20 in Eingriff. Das Hemmrad ist also seitlich innerhalb des Werkgestelles 4 angeordnet, und steht seinerseits mit dem Anker 21 der Hemmung des Uhrwerkes in Eingriff. Da der Anker etwa in der Mittenlinie des Werkgestelles angeordnet ist, muß er mit seinen Paletten 22 und 23 schräg geneigt zum Hemmrad 20 angeordnet sein. Da der schräggestellte Anker 21 ein Richtmoment durch die Schwerkraft auf die Ankerwelle 24 ausüben würde, ist am Anker ein Gegengewicht 25 angebracht, welches so gewählt ist, dass diese unerwünschte Richtwirkung kompensiert wird. Der Anker 21 trägt den Stift 26, welcher mit der nicht näher dargestellten Gabel der Hemmung des Torsionspendels in Eingriff steht.

Auf der Welle des Federhauses 12 ist ein Gewinde 27 angebracht, auf welchem die Wandermutter 28 dreh- und durch das Gewinde auch längsbeweglich gelagert ist. Die Wandermutter 28 ist als konischer Zylinder ausgebildet, und wird durch einen im Federhaus 11 befestigten Stift 29 geführt. An der Hinterplatine 2 ist der Halteblock 30 befestigt, der den Mikroschalter 31 trägt. Hierzu sind Schrauben 32 vorgesehen, die in den aus Kunststoff gefertigten Halteblock 30 eingreifen. Der Halteblock 30 zusammen mit dem Mikroschalter 31 sind an der Platine 2 mittels einer Schraube 33 befestigt, außerdem ist noch eine kleine Exzenterschraube 34 vorgesehen, die in Fig. 1 ersichtlich ist, und welche dazu dient, um den Mikroschalter 31 einzujustieren.

Der Nippel 35 des Mikroschalters 31 tastet nun die konische Umfangsfläche der Wandermutter 28 ab und wird je nach deren Stellung relativ zur Federwelle 12 verschoben und bewirkt damit die Betätigung der Schalteinrichtung des Mikroschalters.

Bei ablaufendem Federhaus wandert die Wandermutter 28 in Figur 2 nach links, wodurch der Nippel 29 des Mikroschalters 31 freigegeben wird und die Einschaltung bewirkt. Hierdurch wird der Motor 5 bestromt, welcher über seine Schneckenwelle 9 das Federrad 10 des Federhauses 11 antreibt und dieses somit in Drehungen versetzt. Dadurch wird über den Mitnehmerstift 29 der Wandermutter 28 diese ebenfalls in Drehung versetzt und bewegt sich nun in Figur 2 vom Federhaus weg, d.h. nach rechts. Dadurch wird der Nippel 35 des Mikroschalters 31 betätigt und so nach Vollführung einer gewissen Drehbewegung des Federhauses 11 der Motor 5 abgeschaltet.

Diese Aufzugstätigkeit wird zweckmäßig in einer Folge von 4-6 Stunden wiederholt, wobei die Dauer des einzelnen Antriebes nur etwa 1 sec. zu betragen braucht.

Auf der Minutenwelle 15 ist das Minutenrohr 36 aufgebracht, welches an seinem vorderen Ende ein Stück Gewinde sowie eine Abflachung 38 aufweist. Minutenwelle 15 und Minutenrohr 36 sind in dem Stundenrohr 37 geführt, welches das Stundenrad 42 trägt. Minutenwelle 15 und Minutenrohr 36 sind gegeneinander über eine Friktion verdrehbar, welche durch eine kleine Federplatte gebildet wird, die nicht näher dargestellt ist und zwischen das Minutenrohrtrieb 39 und das Minutenrad 16 eingelegt wird.

Auf dem Gewindestück 43 der Minutenwelle 15 wird eine Mutter aufgesetzt, die gegen das die Abflachung 38 aufweisende vordere Ende des Minutenrohres 36 anliegt und dieses gegen die nicht dargestellte Friktionsfeder zwischen den Minutenrohrtrieb 39 und Minutenrad 16 drückt, und auf diese Weise die Friktion bewirkt.

Der Minutenzeiger wird auf der Abflachung 38 des Minutenrohres 36 aufgesetzt und mittels einer Mutter auf dem mit einem Gewinde versehenen Ende des Minutenrohres 36 gehaltert.

Das Minutenrohrtrieb 39 steht mit dem Wechselrad 40 in Eingriff dessen Drehbewegungen durch das Wechseltrieb 41 auf das Stundenrad 42 und damit auf das Stundenrohr 37 übertragen werden.

Der Anordnung nach der Neuerung kommen folgende Vorteile zu:

1.) Geringster Leistungsverbrauch (ca. 6 µWatt) Der an sich schon durch das Torsionspendel gegebene geringe Verbrauch wird durch die neuerungsgemäße Kombination noch weiter verringert. Der einfache Aufbau des Gehwerkes, sowie die geringe Zahl von Getriebegliedern begünstigen den geringen Stromverbrauch noch erheblich weiter.

2.) Große Sicherheit in der Funktion über lange Zeit. Die Funktionssicherheit ist ebenfalls durch den einfachen Aufbau und durch die kleine Anzahl betätigter Glieder gegeben. Es liegen im wesentlichen nur im Eingriff miteinander stehende Getriebeglieder vor, lediglich die Betätigung der Wandermutter und des Mikroschalters erfordert eine von dem Getriebefluß abweichende Betätigung.

Durch die günstige Betätigungsfolge ergibt sich ein außerordentlich geringer Verschleiß.

3.) Geräuscharmer Betrieb des Aufzuges bei günstigem Wirkungsgrad und einfachem Aufbau. Der Motor greift mit seiner Schnecke direkt in das Aufzugsrad des Federhauses ein. Das Federhaus wird zweckmäßig aus Kunststoff gefertigt. Es ist ferner zweckmäßig, die Nennspannung des Motors in der Größenordnung der 2-4-fachen Speisespannung entsprechend zu wählen und auf diese Weise die Drehzahl des Motors erheblich zu verringern. Die damit verbundene Beeinträchtigung des Wirkungsgrades ist unbedeutend und wird durch das Vorliegen nur einer Getriebekupplung zwischen Motor und Aufzugsrad ausgeglichen.

4.) Geschlossener Kraftfluss zwischen Motorwelle und Hemmrad in allen Funktionsphasen des Uhrwerkes. Durch den geschlossenen Kraftfluß in allen Funktionsphasen wird eine negative Beeinflussung der Hemmung und damit des Gangreglers vermieden und so das Gangverhalten der Uhr wesentlich verbessert. Außerdem wird dadurch ein Verklemmen der Hemmung und ein Stehenbleiben der Uhr verhindert.

5.) Die günstige Stromaufnahme von ca. 50-70 mA je nach Motor, bei einer Spannung von 1,2 - 1,5 V, während der Aufzugsperiode, bietet die Möglichkeit eines wirkungsgradgünstigen Betriebes des Uhrwerkes über Kleinstakkumulatoren, womit wiederum die Antriebsmöglichkeit durch lichtelektrische Zellen, langlebige Trockenzellen (Luftsauerstoffelemente), nukleare Spannungsquellen usw. gegeben ist.

6.) Stoßfreier Betrieb des Aufzuges. Der kontinuierliche kurzzeitige Lauf des Motors beeinflusst die Hemmung in keinerlei störender Weise, so dass eine negative Gangbeeinflussung des Gangreglers vermieden wird.

7.) Der Antrieb der Hemmung und damit des Gangreglers mit im Mittel konstantem Drehmoment, hat eine erhöhte Ganggenauigkeit des Uhrwerkes zur Folge.

8.) Die Aufzugsfolge von 4-6 Stunden mit einer jeweiligen Dauer von etwa 1 sec. bietet den Vorteil einer günstigen Auslegung des Federhauses hinsichtlich seiner Windungszahl und des Drehmomentsabfalles von Aufzugsperiode zu Aufzugsperiode und bietet gleichzeitig die Gewähr für eine sichere Betätigung des Mikroschalters.

Claims (4)

1. Elektrisches Uhrwerk für nichttragbare Uhren mit kleinster Leistungsaufnahme, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufregelung durch ein an und für sich bekanntes Torsionspendel erfolgt, dass der Aufzug durch einen verhältnismäßig langsam laufenden Gleichstromkleinstmotor (5) bewirkt wird, der durch eine vom, von ihm über ein Schneckengetriebe (9, 10) direkt angetriebenen Federhaus (11) betätigte Wandermutter (28), die als konisches Zylinderteil ausgebildet ist, und durch einen dieses radial abtastenden, gekapselten Mikroschalter (31) steuerbar ist.

2. Elektrisches Uhrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Werkgestelles (4) auf dessen einen Seite das Federhaus (11) mit der auf der Welle (12) derselben aufgebrachten Wandermutter (28) und der diese abtastende Mikroschalter (31) und auf dessen anderen Seite das Zwischenrad (18) mit dem seitlich sitzenden Hemmrad (20) angeordnet sind, während Anker (21) und Minutenwelle (15), sowie der unterhalb der Getriebeteile senkrecht mit nach oben schauender Abtriebswelle montierte Motor (5), der mit dem seitlich sitzenden Federhaus (11) in Eingriff steht, etwa längs der Mittenlinie des Werkgestelles (4) angeordnet sind.

3. Elektrisches Uhrwerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nennspannung des Gleichstromkleinstmotors (5) etwa in der Größenordnung der 2- bis 4-fachen Betriebsspannung gewählt wird.

4. Elektrisches Uhrwerk nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Verhältnis zur Ablaufregelung häufige Aufzugsfolge kurzer Dauer, z.B. ein Aufzug in 4 oder 6 Stunden von je etwa 1 sec., vorgesehen ist.