DE2126669A1

DE2126669A1 - Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung in einer Uhr

Info

Publication number: DE2126669A1
Application number: DE19712126669
Authority: DE
Inventors: Gaston La Neuveville Raval (Schweiz). P H03h9-14
Original assignee: Omega Louis Brandt and Frere SA
Current assignee: Omega Louis Brandt and Frere SA
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1971-05-28
Publication date: 1971-12-30
Also published as: CH559932B5; GB1347291A; CH559932A; DE2126669B2; DE2126669C3; CH953070A4; US3917965A

Description

28o5o1971

OMEGA Louis Brandt & Frere S.A., Bienne (Schweiz)

Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung in einer Uhr.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer- hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung in einer Uhr, mit mindestens einem permanentmagnetischen,eine Hin- und Herbewegung ausführenden Element und einem Schaltrad mit mindestens einer profilierten Piste aus magnetxsierbarem Material, auf welcher Piste in regelmässigen Abständen Nocken gleicher Form angeordnet sind. Es bestehen verschiedene Vorschläge für die Ausführung solcher Bewegungswandler, doch zeigt es sich, dass die praktische Ausführung solcher Bewegungswandler in den für Uhren geeigneten Dimensionen äusserst schwierig ist. Die Dimensionen der Nocken der profilierten Pisten des Schaltrades und der magnetisierten Pole, des hin- und herbewegten magnetisierten Fortschaltelementes sind in

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der Grössenordnung von einigen Hunderstel mm . Der magnetische Fluss und folglich die zwischen dem Fortschaltelement und der Piste des Schaltrades'wirkenden Kräfte sind sehr gering. Es war daher nicht möglich/ mit den bekannten Ausführungen überhaupt einen Anlauf des Schaltrades zu erzielen und es gelang nicht einmal einen streng synchronen Antrieb des einmal laufenden Schaltrades sicher zu stellen. Bei gewissen bekannten Bewegungswandlern wirken gegenüberliegende Pole eines Permanentmagneten an diametral gegenüberliegenden Stellen auf die Piste des Schaltrades, aber selbst diese doppelte gegenseitige Einwirkung zwischen Schaltelement und Schaltrad führte nicht zu befriedigenden Ergebnissen.

Die vorliegende Erfindung verfolgt da^s Ziel einen Bewegungswandler der oben beschriebenen Art anzugeben, welcher einen sicheren Anlauf in bestimmter Richtung und eine synchrone Fortschaltung ohne Hilfs-Anlaufsvorrichtung gewährleistet. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Element eine Zahnung oder einen Kamm aus mehreren ausgeprägten Polen aufweist, wobei der Schritt dieser Zahnung oder dieses Kammes gleich ist dem Schritt zwischen benachbarten Nocken der Piste, derart, dass stets jeder Pol einer Zahnung oder eines Kammes gleichzeitig dieselbe Lage bezüglich je eines Nockens der Piste einnimmt. Die durchgeführten Versuche haben bestätigt, dass diese Vorrichtung Anlauf und streng synchrone Fortschaltung sicherstellt. Wenn die Antriebswirkung zwischen dem einen oder anderen Pol der Zahnung oder des Kammes und dem einen oder anderen Nocken der Piste ungenügend oder Null ist, so tritt doch mit Sicherheit eine Antriebswirkung zwischen einem oder mehreren anderen Polen der Zahnung oder des Kammes und einem oder mehreren anderen Nocken der Piste des Schaltrades auf.

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Es ist ohne weiteres möglich, und vorteilhaft, allen Polen des Fortschaltelementes dieselbe Polarität zu erteilen und alle Nokken der Piste oder Pisten entgegengesetzt zu magnetisieren, sodass nie irgendwelche ümpolungen stattfinden müssen und können, wie dies bei bekannten Ausführungen der Fall war, bei welchen entgegen-*· gesetzte Pole eines Permanentmagneten auf eine Weicheisenpiste des Schaltrades einwirkten.

Die vorliegende Erfindung wird nun,anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch die wesentlichen Teile einer elektronischen Uhr,

Fig. 2 zeigt in starker Vergrösserung die Zahnung oder den Kamm des Fortschaltelementes und die Nocken des Schaltrades,

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Abwicklung einer ersten Fortschaltpiste und

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine Abwicklung einer weiteren Ausfuhrungsform der Fortschaltpiste.

Das in Fig. 1 schematische dargestellte Uhrwerk weist einen Resonator in Form einer Stimmgabel (1) auf. Diese Stimmgabel ist mittels einer Spule (2) an einen Verstärker (3) gekoppelt. Die Elemented) bis (3) bilden einen an sich bekannten Tonfrequenzoszillator hoher Stabilität. In Serie mit der Spule (2) ist die Spule(4) eines Schwingungsmotors geschaltet, sodass ein Wechselstrom der Frequenz der Stimmgabel (1) die Spulen (2) und (4) durchfliesst. Die Spule (4) wirkt auf einen Permanentmagneten (5) der an einem um die Achse (7) schwenkbaren Arm (6) befestigt ist. Das andere freie Ende des Arms (6) trägt, ein Fortschaltelement (8), dass einem Fortschaltrad (9) gegenüberliegt. Die dem Schaltrad (9) zuge-

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Wandte Fläche des-Elementes (8) weist eine aus Zähnen (10) gebildete Zahnung, bzw. einen Kamm auf. Die Aussenflache des Schaltrades (9) weist unten näher beschriebene, aus Nocken (11) gebildete Pisten auf. Die Form und die relativen Dimensionen dieser Elemente sind in Figur 2 angedeutet. Wenn die Pisten (9) und das Forthoher

schaltelement (8) aus Materialien/Koerzitivkraft bestehen, so sind die Zähne (10) des Elementes (8) und die Nocken (11) des Fortschaltrades (9) magnetisiert und bilden sich gegenüberliegende Pole entgegengesetzter Polarität, wie in Figur 2 angedeutet ist. Die Nocken (11) werden somit von den Polen (10) des Elementes (8) angezogen, wodurch eine.Kupplung und die unten beschriebene Fortschaltung durch die Einwirkung zwischen dem Schaltelement (8) und dem Schaltrad (9) entsteht.

Figur 3 zeigt eine verhältnismässig einfache Ausfuhrungsform der Piste eines Schaltrades in-Abwicklung. Diese Piste weist Nocken (11) mit je einem in Umfangsrichtung liegende³¹ Teil (lla) und eignem geneigten Teil (Hb) auf. Die Piste besteht aus zwei Nockenkränzen,die axial und in Umfangsrichtung derart versetzt sind, dass sich die geneigten Teile(Hb) axial überlappen. Jeder Kranz ist einteilig als Stan^zteil ausgebildet, an welchem die geneigten Teile(Hb) freigeschnitten und in die dargestellte Form gebogen sind. Der Schritt in Umfangsrichtung zwischen je zwei benachbarten Nocken (11) desselben Kranzes ist gleich dem Schritt zwischen benachbarten Po- .len (10) des Schaltelementes (8). In Figur 3 sind fünf Pole (10) dargestellt. Man sieht, dass sich alle Pole (10) in derselben Lage bezüglich aufeinanderfolgender Nocken (H) jedes Kranzes des Schaltrades befinden. Die Zähne oder Pole (10) sind in ihrer neutralen Lage oder Ruhestellung dargestellt. Wenn die Spule (4) von einem

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Wechselstrom oder pulsierendem Strom durchflossen ist, führen der Magnet (5),' der Arm (6) und das Schaltelement (8) eine Drehschwingung um die Achse (7) aus. Die Zähne (10) schwingen somit in einer zur Zeichnungsebene in Figuren 1 und 2 senkrechten Richtung, das heisst quer zur Umfangsrichtung oder Drehrichtung des Schaltrades in Fig. 3. Die Amplitude des Schaltelementes (8) ist so gewählt, dass die axiale Schwingungsamplitude der Pole (10) praktisch der axialen Breite der Piste entspricht, also der totalen axialen Breite der beiden Nockenkränze (11).

Setzt die Schwingung des Schaltelementes (8) mit anfänglich geringer Amplitude ein, so schwingen.die Pole (10) axial über die Piste des Schaltrades (9) , wobei die geneigten Teile der Nocken (11).' von den Polen (10) angezogen werden, was sich in einer Bewegung der Nocken, bzw. des Schaltrades in Umfangsrichtung auswirkt. Wird die Amplitude des Schaltelementes (8) bzw. der Pole (10) so gross, dass die Pole eindeutig die freien Enden der geneigten Teile (lib) der Nocken des rechtsliegenden Kranzes verlassen, so-werden nun die Nocken (11) des linksliegenden Kranzes durch die Pole (10) angezogen und verbleiben im Anziehungsbereiche der Pole bis dieselben die Nocken ^es linksliegenden Kranzes wieder verlassen und wiederum die Nocken des rechtsliegenden Kranzes anziehen. Es ergibt sich damit eine Antriebswirkung in bestimmter Richtung, wodurch das Schaltrad synchron mit der Schwingung des Schaltelementes (8) bzw. seiner Pole (10) in Drehung versetzt wird*

Fig. 4 zeigt eine kompliziertere, aber auch wirksamere Fortschaltvorrichtung als Figur 3. Die Form der Nocken (11) entspricht derjenigen nach Fig. 3, aber die Nocken sind anders angeordnet, nämlich mit ihren in Umfangsrichtung liegenden Teilen (lla) Rücken

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an Rücken und mit nach aussen gerichteten geneigten Teilen (lib). Ausser den beiden Kränzen von Nocken (11) weist das Fortschaltrad drei Kränze von Hilfsnocken oder Hilfszähnen auf, nämlich zwei äussere Kränze von Zähnen (12) und ein mittlerer Kranz von Zähnen (13). Die Hilfzähne (12) befinden sich praktisch in der Mitte zwischen den freien Enden der Nockenteile(lib) zweier aufeinanderfolgender Nocken (11). Die Hilfzähne (13) befinden sich zwischen den geneigten Teilen jedes Nockenpaares (11).

Bei dieser Ausführungsform weist das Fortschaltelement (8) zwei Zahnungen oder Kämme aus Polen (10') bzw. (10") auf. Wahrend die Nocken (11) der beiden Hauptpisten nicht in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, sind die Pole (10V) und (10") um einen halben Schritt gegeneinander in umfangsrichtung versetzt. Wenn sich die einen Zähne des Fortschaltelementes, beispielsweise die Zähne (10') über den Nocken (11) der zugeordneten Hauptpiste befinden, stehen die anderen Pole,im dargestellten Falle die PoIe(IO¹), praktisch symmetrisch zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nocken (11). Die beiden Kämme von Polen (10') und (10") sind auf demselben Arm (6) eines Schwingungsmotors befestigt, und schwingen synchron und in Phase in axialer Richtung bezüglich des Schaltrades. Figur <·. zeigt die Pole des Schaltelementes in Ruhestellung.

Wenn das Fortschaltelement mit geringer Amplitude zu schwingen beginnt, verbleiben die Zähne(10') im Bereiche der linksliegenden Hauptpiste und ziehen deren Nocken an. Werden die Pole (10') und (10") etwas nach links bewegt, so haben die Pole (10') die Tendenz das Schaltrad nach unten (Fig. 4) zu bewegen. Die Pole HO") , die sich hierbei den Nocken (11) der rechtsliegenden Piste nähern, bewirken ebenfalls eine leichte Anziehung dieser Nocken nach unten.

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Wenn die Pole aus der Ruhestellung etwas nach rechts schwingen, haben die Pole (10') die Tendenz das Schaltrad nach oben zu bewegen. Zugleich nähern sich die Pole (10") den Zähnen (12) der rechtsliegenden Hilfpiste, welche Zähne jetzt gegenüber der dargestellten Lage etwas nach oben verschoben sind. Die Pole (10") üben auf die Zähne (12) dieser Hilfspiste einen Zug nach unten aus und verhindern damit, dass das Schaltrad endgültig nach oben zu drehen beginnt. Wenn die Schwingungsamplitude des Schaltelementes zunimmt, verlassen die Pole (10¹) endgültig die äusseren Enden der Nocken (11). Zugleich nähern sich die Pole (10") genügend den Nocken (11) der rechtsliegenden Hauptpiste um diese Nocken nach unten zu ziehen. Ausserden nähern sich die Pole (10¹) den Zähnen (12) der linksliegenden Hilfspiste und üben auf dieselben einen gewissen Zug nach unten aus. Die Nocken (11) der rechtsliegenden Hauptpiste verbleiben nun im Haftbereiche der Pole (10") und werden nach unten gezogen, wenn die Pole (10¹) kurz später nach rechts zurückschwingen, um dann die äusseren Enden der Nocken (11) zu verlassen. Damit beginnt das Schaltrad endgültig nach unten zu drehen und bleibt synchron mit dem schwingenden Schaltelement gekuppelt. Die verhältnis? massig starken Pole (13) der mittleren Hilfspiste verhindern ebenfalls einen Anlauf im falschen Drehsinn. Wenn sich die Pole (10¹) nach innen, das heisst nach rechts bewegen, haben sie vorerst die Tendenz das Schaltrad nach oben zu bewegen. Sie könnten dann eventuell die Nocken (11) am unteren Ende des in Umfangsrichtung liegenden Teils (lla) verlassen, was zu einem Anlauf in der falschen Richtung führen könnte. Diese theoretisch mögliche Wirkungsweise wird

Pole
durch die verhältnismässig starken/(13) verhindert, welche während

des Anlaufs unter den Polen des Schaltelementes haften bleiben, so-

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dass die Pole (10) unmöglich die Nocken (11) am unteren Ende ihrer in Umfangsrichtung liegenden Teile (lla) verlassen und damit einen Anlauf im unerwünschten Drehsinn bewirken können. Bei der Ausführung gemäss Fig. .4 sind alle Nocken (11) und alle Pole (12) und (13) des Schaltrades zu den Polen (10¹) und (10") entgegengesetzt magnetisiert.

Die Ausführung gemäss Fig. 4 kann in· verschiedener Weise modifiziert werden um zu einfacheren Ausführungsformen zu gelangen. . Man kann zum Beispiel die beiden äusseren Hilfspisten mit den Polen (12) weglassen. Die Wirkungsweise ist dieselbe, aber man verliert während der normalen Drehung des Schaltrades einen gewissen Antriebseffekt und einen gewissen Sicherungseffekt gegen Anlauf in der falschen Richtung. Anderseits kann man auch die mittlere Hilfspiste mit den Polen (13) weglassen, wobei dann die Teile (Ha) der Nocken (11) beider Kränze ,einander direkt berühren.

Da die verwendeten Schaltelemente (8) beispielsweise mit zwei Zahnungen oder Kämmen von Polen versehene Schaltelemente gemäss . Fig. 4_/relativ schwer ausfallen, ist es von Vorteil einen besonderen Schwingungsmotor/beispielsweise der in Fig. 1 dargestellten Art für den Antrieb des Schaltelementes vorzusehen. Es wäre jedoch auch möglich, das Schältelement (8) direkt am Resonator beispielsweise am einen Arm der Stimmgabel gemäss Fig. 1 zu befestigen.

Anstelle des in Fig. 1 schematisch dargestellten Schwingungsmotors könnte irgend ein anderes geeigntes Antriebssystem vorgesehen sein.

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Claims

Patentansprüche:

Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung in einer Uhr, mit mindestens einem permanentmagnetisehen, eine Hin- und Herbewegung ausführenden Element und einem Schaltrad mit mindestens einer profilierten Piste aus magnetisierbarem Material, auf welcher Piste in regelmässigen Abständen Nocken gleicher Form angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (8) eine Zahnung oder einen Kamm aus mehreren ausgeprägten Polen (10) aufweist, wobei der Schritt dieser Zahnung oder dieses Kammes gleich ist dem Schritt zwischen benachbarten Nocken (11) der Piste, derart, dass stets jeder Pol (10) einer Zahnung oder eines Kammes gleichzeitig dieselbe Lage bezüglich je eines Nockens (11) der Piste einnimmt.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Piste eine Magnetisierung aufweist, die derjenigen der Pole (10) entgegengesetzt ist.
3) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnung bzw. der Kamm eine dem Durchmesser der Piste angepasste Krümmung aufweist.
4) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei symmetrisch angeordnete Pisten und zwei Zahnungen bzw. Kämme.
5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnungen bzw. Kämme um einen halben Schritt in Fortschaltrich-.tung gegeneinander versetzt sind.
6) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet/ dass die Piste oder Pisten aus mindestens zwei Stanzteilen bestehen, an welchen die Nocken (11) aus dem Material ge-

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schnitten und seitlich gebogen sind.
7) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nocken (11) einen in Umfangsrichtung verlaufenden (lla) und einen geneigten (lib) Teil aufweist.
8) Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mindestens eine Hilfspiste mit in Umfangsrichtung zwischen den freien Enden der Nocken (11) liegenden zahnförmigen Hilfsnocken (12).
9) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich das freie Ende jedes Nockens (11) mindestens annähernd vor einem Pol (10) der Zahnung oder des Kammes bei neutraler Lage desselben befindet, und dass sich die in Umfangsrichtung verlaufenden Nockenteile (lla) und die erwähnte Hilfspiste (12) vor der Zahnung oder dem Kamm befinden, wenn sich diese in der einen bzw. anderen ihrer Extremlagen befindet.
10) Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 8, gekennzeichnet durch zwei Hilfspisten (12) von welchen je eine einer der symmetrisch angeordneten Pisten (11) zugeordnet ist (Fig. 4).
11) Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 8 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten, in Umfangsrichtung liegenden Nockenteile (lla) der beiden Pisten in der Mitte des Schaltrades (9) einander gegenüberliegen, und dass eine dritte, mittlere Hilfspiste vorgesehen ist, welche zwischen je zwei geneigten Nokkenteilen (lib) der beiden Pisten liegende zahnförmige Hilfsnokken (13) aufweist.
12) Vorrichtung nach den Ansprüchen 6, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass, die Hilfspiste oder Hilfspisten je an einer gestanzten Scheibe geformt 1st bzw. sind.
13) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch ge-

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kennzeichnet, dass das Element (8) an einem Schwingungsmotor (4 7) angebracht ist, welcher mit der Frequenz eines freien Resonators, beispielsweise einer Stimmgabel (1). schwingt.

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