DE2200920A1

DE2200920A1 - Mit gleichstrom betriebene pendeluhr

Info

Publication number: DE2200920A1
Application number: DE19722200920
Authority: DE
Inventors: Christie Petrides
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1971-12-23
Filing date: 1972-01-10
Publication date: 1973-06-28
Also published as: FR2164870A1; CH561929B5; JPS4873176A; CH56172A4; US3762154A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. V/. Scherrmann Dr.-Ing. R. Ruger

73 Esslingen (Neckar), Fabrlk.stradö 9, Postfach 348 10. Januar 1972

Stuttgart (0711) 356539

Unser Zeichen: 359419

PA 8 2 naki Telegramme Patentschutz

Essllngennecfcar

General Electric Company, 1 River Road, Schenectady, New York, 12 305, N.Y. / USA

Mit Gleichstrom betriebene Pendeluhr

Die Erfindung ,betrifft eine mit Gleichstrom betriebene Pendeluhr, bei welcher unterhalb des mit der Zeitanzeigeeinrichtung gekuppelten, zeithaltenden Werkes das Pendel mit einem längeren Arm und einem Pendelgewicht angeordnet ist.

Die altüberkommenen Pendeluhren, bei denen das Pendel eine zeithaltende Wirkung ausübt, sind nach Auffassung der Uhrenindustrie bei einem großen Teil des Publikums nach wie vor beliebt. Demgemäß besitzen einige neuere, bekannte Pendeluhren das Aussehen und die äußere Funktion der altüberkommenen Pendeluhren, während jedoch das Pendel bei ihnen keine zeithaltende Wirkung mehr aufweist. Die meisten dieser bekannten Pendeluhren enthalten einen Synchronmotor, der über das Hausstromnetz gespeist wird und der sowohl zum Zeithalten als auch zum Antreiben des Pendels dient. Eine solche Pendeluhr ist z. B. in der US-Patentschrift 2 995 005 beschrieben und dargestellt. Diese bekannten Pendeluhren erfordern jedoch zum Antrieb scwshl der Uhrzeiger als auch des Pendels einen Elektromotor verhältnismäßig großer Leistung.

309828/0700

Es sind auch schon batteriebetriebene Uhren bekannt geworden, die unmittelbar mit dem zeithaltenden Werk verbundene verhältnismäßig kleine Pendel besitzen, die einen mechanischen Oszillator darstellen, durch welchen die Frequenz eines elektrischen Oszillators genau synchronisiert wird. Bei diesen bekannten Uhren wird jedoch dem Pendel die Antriebskraft in einiger Entfernung von seiner Aufhängung mitgeteilt, so daß eine derartige Uhr nicht das Aussehen einer altherkömmlichen Pendeluhr besitzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Pendeluhr der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß das nichtzeithaltende. Pendel durch eine Batterie kleiner Kapazität angetrieben werden kann und die Uhr außerdem die äußere Gestalt einer altherkömmlichen Pendeluhr besitzt.

Gemäß der Erfindung ist an dem oberen Teil des Pendels in unmittelbarer Nähe von dessen Aufhängung ein von dem zeithaltenden Werk getrenntes/^ selbständiges, gleichstrombetrJebenes Pendelantriebswerk angeordnet. "Vorzugsweise ist das Pendelantriebswerk unterhalb des zeithaltenden Werkes angeordnet und enthält einen an dem Pendel befestigten Permanentmagneten und einen ortsfesten hochpermeablen Magnetkern mit einer Spule. Das Pendel besteht zweckmäßig aus einem kürzeren, oberen Antriebsarm und einem längeren, das Pendelgewicht tragenden unteren Arm.

309826/0700

In der Zeichnung ist ein Aüsführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Pendeluhr gemäß der Erfindung in einer Vorderansicht, bei der Teile der Uhr weggebrochen sind, um Einzelheiten der Konstruktion zu veranschaulichen,

Fig. 2 das Pendelantriebswerk und das Pendel der Uhr gemäß Fig. 1 in einer Vorderansicht,

Fig. 3 einen Teil des Pendels und des elektromagnetischen Pendelantriebswerkes der Uhr gemäß Fig. 1 in perspektivischer Darstellung,

Fig. 4 einen elektrischen Stromkreis zur Erzeugung der Antriebsimpulse für das Pendel,

Fig. 5 den oberen und den unteren Arm des Pendels in einer vergrößerten Teildarstellung in einer Vorderansicht und

Fig. 6 den oberen und den unteren Arm des Pendels gemäß Fig. in einer Seitenansicht.

In Fig. 1 enthält die Pendeluhr ein an der Wand aufzuhängendes Ziergehäuse 10. Ein Stundenzeiger 12, ein Minutenzeiger 14 und römische Ziffern dienen,wie üblich, zur Anzeige der Stunden und Minuten.

Die Zeiger der Uhr v/erden von einer zeithaltenden Vorrichtung angetrieben. Wie aus Fig. 2 erkenntlich ist, dient zu diesem Zweck ein von einer elektrischen Batterie betriebenes Werk. Dieses besitzt ein Gehäuse 18, das in üblicher Weise aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material besteht. In einem oberen Teil des Gehäuses ist eine Batterie 20 angeordnet, während in dem unteren Teil des Gehäuses ein Elektromotor 22, ein mechanischer Oszillator 24 und die elektrischen Schaltmittel 26 für

309826/0700

den Oszillatorstromkreis zusammen mit dem Getriebe 28 für die Uhrzeiger untergebracht sind. Das mit dem Motor 22 verbundene Getriebe ist mit konzentrisch und ineinander angeordneten Wellen 30 und 32 gekuppelt, die durch eine Yorderwand des Gehäuses der zeithaltenden Vorrichtung und" durch das Ziergehäuse 10 der Uhr hindurchgehen und den Stundenzeiger 12 bzw. den Minutenzeiger 14 antreiben.

Das dargestellte batteriebetriebene Uhrwerk stellt keinen Teil der Erfindung dar. Es ist im einzelnen in der US-Patentschrift 3 454 856 beschrieben und dargestellt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt es, ein besonderes getrenntes Werk zum Antrieb des Pendels vorzusehen.

Wie insbesondere, aus Fig. 1 zu erkennen ist, ist das übliche batteriebetriebene zeithaltende Werk 16 zum Antrieb der Zeiger der Uhr nicht übermäßig groß. Jedoch nimmt es immerhin hinter der Vorderfläche der Uhr einen beträchtlichen Raum ein, wie dies durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Wie gezeigt, erstreckt es sich etwa vom unteren Teil der römischen Ziffer I bis zum oberen Teil der Ziffer VII. Dagegen ist das elektrische Pendelantriebswerk 34 so klein, daß es in einem Gehäuse 36 untergebracht sein kann, das sich nicht über den äußeren Umfang des Uhrengehäuses hinaus erstreckt. Auf diese Weise sind alle Antriebsmittel für das Pendel 38 derart angeordnet, daß sie nicht sichtbar sind. Wenn daher die Pendeluhr betrachtet wird, bemerkt man in erster Linie die Uhrzeiger und im übrigen eine bekannte Pendeluhr mit einem verhältnismäßig langen Pendelarm 40 und einem großen dekorativen Pendelgewicht 42.

Da das gleichstrombetriebene Pendelantriebswerk 34 selbständig und getrennt von dem zeithaltenden Werk 22, 24 und 26 zum Antrieb der Uhrzeiger ist, kann es ohne weiteres in dem selbständigen Kunststoffgehäuse 36 untergebracht werden. Die elektrische Verbindung von der Batterie 20 zu dem selbständigen Pendelantriebswerk 34 ist über zwei Leitungen 48 und 50 hergestellt, die durch eine öffnung 82 in der oberen Wand des Gehäuses 36 hindurchgehen.

309826/0700 - 5 -

Das Gehäuse 36 des Pendelantriebswerks ist an dem Gehäuse 46 des batteriebetriebenen Zeithaltewerkes mit Hilfe einer Blechplatte 50 befestigt, die an dem Gehäuse 46 des Zeithaltewerkes durch einen gewindetragenden Ring 53 und einer Mutter 52 angebracht ist, wodurch gleichzeitig auch das Gehäuse 16 des Zeithaltewerkes mit dem Uhrengehäuse IO verbunden'ist. Die Blechplatte erstreckt sich von dem gewindetragenden Ring 53 nach unten, und das Gehäuse 36 des Pendelantriebswerkes kann auf beliebige Weise mit der Platte 50 verbunden sein.

Das Pendel 40 besitzt einen solchen Aufbau, daß mannigfaltige verschiedene Zierpendel von dem einzigen Pendelantriebswerk 34 wahlweise angetrieben werden können. Die Konstruktionseinzelheiten des Pendels 40 und die Anordnung des Pendels 40, des Pendelantriebswerkes 34 und des Zeithaltewerkes 16 in einer Uhr bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung und sind in einer anderen gleichzeitigen Anmeldung der Anmelderin beschrieben und dargestellt.

Wie in der vorgenannten Patentanmeldung im einzelnen dargelegt ist, besteht das Pendel 40 aus zwei Teilen, einem sehr kurzen oberen Teil 58 und einem lösbaren unteren Teil 56. Der kurze obere Teil 58 besteht aus einer biegsamen Aufhängung in Gestalt eines Federblattes 60, einem Ansatz 66,und einem Aufhängeglied 74, an dem der untere Pendelarm 56 aufgehängt ist. Das obere Ende des Federblattes 60 ist zwischen zwei L-förmigen Trägern 62 und 63 eingeklemmt, die an der Blechplatte 50 angenietet oder auf andere Weise befestigt sind. An dem Ansatz 66 ist ein Permanentmagnet 64 zum Antrieb des Pendels befestigt.

Der Permanentmagnet 64 wird mit Hilfe einer Kernanordnung 101 hoher Permeabilität und von Spulen 102 und 104 angetrieben, so daß die Schwingbewegung des verhältnismäßig großen Pendels durch die von dem Kern und durch die Spülen erzeugte Magnetkraft in " einwandfreier Weise . auf recht erhalten wird, obwohl die Ausschlagt des Pendelarms 58 und des Magneten 64 lh'dem Bereich, in"'dein siö "' angetrieben werden, nur eine Größe von etwa 2,5 bis'5 mm besitzen

309828/0700 "

und bei den meisten Pendeln die Schwingungszahl nur etwa 1 Schwingung / Sek beträgt.

Der Magnet 64 besitzt eine sehr große Kraftfluß dichte und ist mit der Kernanordnung 101 von hoher Permeabilität und den zugehörigen abwechselnd in entgegengesetzter Richtung wirkenden Spulen 102 und 104 magnetisch gekoppelt. Die Spule 2 besitzt eine große Zahl von Drahtwindungen. Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt sie etwa 5000 Windungen, mit deren Hilfe ein entsprechendes Magnetfeld zur Bewegung des Magneten 64 und des Pendels 40 erzeugt wird. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann der Spalt zwischen den beiden Polstücken der Kernanordnung

101 verhältnismäßig klein sein, so daß das Maß des übergehenden Kraftflusses groß ist.

Wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich ist, stehen die Spulen

102 und 104 jeweils mit einem Transistor 1O6 bzw. 108 in Verbindung. Um ein größtmögliches Maß an Kraftflussänderung (Spannung) zu erzielen, wenn der Magnet 64 hin und her schwingt, ist das für die Kernanordnung 101 verwendete Eisen hochpermeabel. Wie aus Fig. 3 und 4 hervorgeht, ist die Spule 104 auf der gleichen hochpermeablen Magnetkernanordnung 101 aufgewickelt wie die Spule 102. Bei dem Ausführungsbeispiel der beschriebenen Art kann die Spule 104 mit 10000 Windungen, die mit der hochpermeablen Magnetkernanordnung 101 zusammenwirkt, eine induzierte Spannung in der Größenordnung von 0,3 V erzeugen, wenn der Magnet seine Schwingungen von etwa 2,5 bis 5 mm ausführt. Auf diese Weise erzeugen die Spulen 102 und 104 bei der Anordnung gemäß Fig. 4 wechselweise starke Steuersignale, die zum Eingang des Stromkreises mit den beiden Silizium-Transistoren gelangen.

Der in Fig. 4 dargestellte Stromkreis stellt im wesentlichen einen eine Gegentaktschaltung aufweisenden Oszillatorstromkreis dar, durch den die Transistoren wechselweise mit Signalen gespeist werden, die von dem schwingenden Magneten 64 auf dem oberen Pendelarm erzeugt werden. Die Schaltung enthält verhältnismäßig wenig Einzelteile zur Erfüllung ihrer Aufgabe, an den

309826/0700

Spulen 102 und 1-04 wechselweise jeweils rechtzeitig einen Fluß zu erzeugen, um das Pendel schwingend zu erhalten. Die Hauptbestandteile der elektrischen Schaltung sind Transistoren 106 und 108, die mit den Spulen 102 und 104 zusanunenges ehaltet und rückgekoppelt sind, derart, daß ein gut arbeitender Oszillator zustandekommt. Diese Schaltung ist wegen der Gegentaktanordnung der Spulen 102 und 1O4 wirksam. Die Spule 104 ist mit dem Kollektor des Transistors 106 verbunden, während die Spule 102 mit dem Kollektor des Transistors 108 verbunden ist. Die Spulen liegen parallel und sind mit einer Batterie 110 von etwa 1,5 V oder einer anderen geeigneten Gleichstromquelle verbunden. Ein Widerstand 112 von 68 Kiloohm liegt zwischen dem Kollektor des Transistors 106 und der Basis des Transistors 108, während der Kollektor des Transistors 108 direkt mit der Basis des Transistors 106 verbunden ist, um eine geeignete.Zusammenschaltung der Transistoren 1O6 und 108 zu erhalten. Der Kondensator 114 von O,l Mikrofarad liegt zwischen den Basen der Transistoren 106 und 108 und an dem Kollektor des Transistors 108, um hochfrequente Schwingungen zu unterdrücken.

Ein Widerstand 116 von 3,3 Kiloohm ist mit den Emittern der Transistoren 106 und 108 und dem negativen Pol der Batterie verbunden, um die Eingangimpedanz der Eingangsstromkreise der Transistoren zu erhöhen.

Mit der vorgenannten Schaltung werden die Transistoren 106 und Io8 durch Signale, die durch den schwingenden Magnet auf dem Pendel 4O erzeugt werden, wirksam und unwirksam gemacht. Wenn der Transistor 108 unwirksam ist, ist der Transistor 106 wirksam, und der Magnet 64 schwingt unter der Einwirkung der von der Spule 104 erzeugten Kraft. Wenn andererseits der Transistor 106 unwirksam ist, ist der Transistor 108 wirksam, und der Magnet 64 schwingt unter der Einwirkung, der Kraft, die von der Spule 102 erzeugt wird, so daß das Pendel in Bewegung bleibt.

- 8 309826/0700

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die elektromagnetische Pendelantriebsvorrichtung gemäß der Erfindung an der nach außen in Erscheinung tretenden Funktion einer echten Pendeluhr nichts ändert und daß insbesondere die gefällige schwingende Bewegung des Pendels erhalten bleibt, obwohl die Schwingungszahl des elektrischen Transistor-Oszillators viel höher ist als die Schwingungszahl des Pendels. Darüber hinaus ist die elektrisch angetriebene Pendeluhr gemäß der Erfindung durch die Arbeitslage der Uhr weniger beeinflußbar als die übliche bekannte Pendeluhr. Auch bedarf ihr Pendel hicht einer Längeneinstellung. Außerdem kann der elektromagnetische Antrieb für den oberen Pendelarm so dicht bei der biegsamen Aufhängung des Pendels angebracht werden, daß der untere PendelarMⁿaas Pendelgewicht vollständig sichtbar gemacht werden können und der untere Pendelarm eine große Länge besitzen kann, während der verhältnismäßig kleine Antriebsteil gegenüber dem Betrachter durch das Uhrengehäuse abgeschirmt ist.

- 9 309826/0700

Claims

Patentansprüche

"!J Mit Gleichstrom betriebene Pendeluhr, bei welcher unterhalb

des mit der Zeitanzeigeeinrichtung gekuppelten, zeithaltenden . Wexfkes- das Pendel mit einem längeren Arm und einem Pendelgewicht angeordnet ist/ dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem zeithaltenden Werk (16) getrenntes selbständiges, gleichstrombetriebenes Pendelantriebswerk (34) an dem oberen Teil des Pendels (40) in. unmittelbarer Nähe von dessen Aufhängung (60) angeordnet ist.

nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendelantriebswerk (34) unterhalb des zeithaltenden Werkes (16) angeordnet ist und einen an dem Pendel (40) befestigten Permanent magneten (64) und einen ortsfesten., hochpermeablen Magnetkern (101) mit"einer Spule (102, 104) enthält.

3. Pendeluhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel (40) aus einem kürzeren oberen Antriebsarm (58) und einem längeren, das Pendelgewicht (42) tragenden unteren Arm (38) besteht.

4. Pendeluhr nach Anspruch 2, dadurch .gekennzeichnet, daß die Spule (102, 104) durch einen Transistor-Oszillator-Stromkreis erregt wird.

5. Pendeluhr nach Anspruch 4 _r dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor-Oszillator-Stromkreis zwei Silizium-Transistoren (106, 108) enthält, die zwischen zwei Spulen (102, 104) zusammengeschaltet und rückgekoppelt sind, die auf demselben hochpermeablen Magnetkern (101) sitzen.

- 10 3 (H) ö 2 ß / Ü 7 ü ü

- IO -

6. Pendeluhr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spule (104) zur Zuführung induzierter Signale mit der Basis des ersten Transistors (106) verbunden ist, um die zweite Spule (102) zu erregen und den Magneten (64) und das Pendel (40) in der einen Richtung zu bewegen, während das eine Ende der zweiten Spule (1O2) mit dem Kollektor des ersten Transistors (106) und das andere Ende der zweiten Spule (102) mit einem ersten Ende der ersten Spule (104) und der Gleichstromquelle (110) verbunden ist, so daß auch das erste Ende der ersten Spule (104) mit der Gleichstromquelle (110) in Verbindung steht, während weiterhin das zweite Ende der ersten Spule (104) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (Io8) und der Kollektor des ersten Transistors (106) mit der Basis des zweiten Transistors (108) verbunden ist, um das Wirksamwerden des zweiten Transistors (108) und die Erregung der ersten Spule (104) zu steuern und den Magneten (64) und das Pendel (40) in die andere Richtung zu bewegen, wobei weiterhin die Emitter der Transistoren (106, 108) mit der Gleichstromquelle (110) verbunden sind.

3O9ö'2ß/D70O

Leerseife