DE2264556B2 - Einrichtung zur analogen darstellung der zeitanzeige in stunden und minuten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur analogen Darstellung der Zeitanzeige in Stunden und Minuten mittels einer kontinuierlich veränderlichen geometrischen Konfiguration. Dabei ist (vgl. F i g. 1 und 4) die Minutenskala ein durch Sicalenmarken äquidistant unterteilter Kreis m (ausgebildet wie die des gewöhnlichen Zwei-Zeiger-Zifferblattes) und die Stundenskala ein durch Skalenmarken 4 äquiüistant unterteilter Kreis Λ, von kleinerem Durchmesser als der Minutenskalenkreis m. Der Stundenskalenkreis Λ befindet sich ständig innerhalb des Minutenskalenkreises m und tangiert diesen, ständig von innen. Die beiden Skalenkreise Λ und m sind gegeneinander bewegt, aber so, daß der Minutenskalenkreis m sich dabei gar nicht oder aber nur drehungsfrei bewegt Der gemeinsame Berührpunkt B der beiden Skalenkreise m und h läuft auf dem Minutenskalenkreis mum. An seiner jeweüigen Position wird auf der Minutenskala m abgelesen. Der Stundenskalenkreis h führt um seinen eigenen Mittelpunkt \i„ eine Rotation aus mit ein Zwölfte! der Winkelgeschwindigkeit, mit welcher der Berübrpunkt B auf dem Minutenskalenkreis m umläuft. Das; heu*, nach zwölf Umläufen des Berührpunktes Ähat der Stundenskalenkreis h gerade eine volle Umdrehung vollendet Zu vollen Stunden befinden sich sowohl der Berührpunkt B als auch die jeweils betreffende Stundenmarke der Stundenskala h am Scheitel Sdcr Minutenskala m.

Eine Einrichtung dieser Art ist in dem deutschen Hauptpatent 2044 355 beschrieben. Die vorliegende Anmeldung ist eine Weiterentwicklung zu dem betreffenden Patent

In der Uhrentechnik ist es außerdem bekannt (US-PS 34 98 045), bei Zwei-Zeiger-Zifferblatt-Uhren die Stundenzeiger-Bewegung durch Übersetzung von der Minutenzeiger-WeUe durch ein Umlaufgetriebe vorzunehmen, bei dem ein Zahnrad, an dem der Stundenzeiger starr befestigt ist von der Minutenzeiger-Welle m einem innenverzahnten Zahnring umgewälzt wird. Das Zahnrad muß sich dabei um seine eigene Achse im gleichen Drehungssinn drehen wie die Minutenzeiger-Welle. Dies wird dadurch erreicht daß das Zahnrad N χ 12 Zähne und der Zahnring N χ 11 Zähne trägt, wobei die Profile der beiden Zahnkränze in besonderer Weise ausgebildet sind. In der US-PS 34 98 045 ist auch vorgesehen, den Stundenzeiger fortzulassen und statt dessen das Zahnrad mit einer aus zwölf Ziffern bestehenden Stundenskala zu versehen, an der durch ein festes Sichtfenster abgelesen wird. Entfernt man den Minutenzeiger ebenfalls, was in der US-PS 34 98 045 nicht nahegelegt wird, so erhält man eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art, wenn man den Stundenskalenkreis h als durch das Zahnkranzprofil des Zahnrades und den Minutenskalenkreis m als durch das Zahnkrarf.profil des Zahnringes definiert ansieht. Das besondere an dieser Einrichtung ist, daß die Rotation des Stundenkreises Λ um seine Achse und die exzentrische Rotation dieser Achse selbst im gleichen Drehungssinn erfolgen.

Im Hauptpatent 20 44 355 wird zur Erleichterung der Ablesung der Uhrzeit folgende zusätzliche Bedingung aufgestellt

Bedingung A (vgl. F i g. 4, wo die Bedingung jedoch nicht erfüllt ist): Die gerade Verbindungslinie von Scheitel S und Mittelpunkt M_m der Minutenskala m verläuft stets zwischen den beiden Stundenmarken 4' und 4" der Stundenskala h, welche zu den beiden vollen Stunden gehören, zwischen welchen die dargestellte Uhrzeit liegt; ist die dargestellte Uhrzeit eine volle Stunde, so liegt die betreffende Stundenmarke auf der Verbindungslinie.

Es wird in dem Hauptpatent 20 44 355 die weitere Ablesehilfe gegeben, am Scheitel der Minutenskala einen auf deren Mittelpunkt gerichteten Pfeil anzubringen. Diese Maßnahme soll hier nicht als Teil der Bedingung A angesehen werden.

Die Bedingung A ist gemäß dem Hauptpatent gleichbedeutend mit der Bedingung

A': 12 :13 = 0,923 < r/R < 1

(r Radius des Stundenskalenkreises, R Radius des Minutenskalenkreises).

Ein Nachteil einer nach Bedingung A bzw. Bedingung A' ausgeführten Einrichtung der eingangs beschriebe-

Art besteht darin, daß das Radienverhältnis r/R der beiden Skalenkreise sehr nahe bei ems liegt Es ist daher die relative Bewegung der beiden Skalenkreise mit hoher Präzision und genau nach der geometrischen Vorschrift auszuführen, damit ihr gemeinsamer Berührnunkt genau genug definiert ist, um eine bequeme visuelle Erfassung der Minutenangabe zu ermöglichen.

Ein mit dem Radienverhältnis r/R = 12 :13 - dem günstigsten, welches die Bedingung A zuläßt verbundener Vorteil ist nach dem Hauptpatent 20 44 355 ch«\ daß der Stundenskalenkreis im Minutenskalenkreis eine reine Rollbewegung ohne Gleitkomponente ausführt Dadurch wird eine Steuerung des Bewegungsablaufs des Stundenskalenkreises in der Weise möglich, daß das System von Stundenskalenkreis und Minutenskalenkreis als Umlaufgetriebe ausgebildet wird (»äußere Steuerung«).

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine leichtere visuelle Erfassung der Minutenangabe auch bei weniger geometrisch exakter Ausführung von Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu ermöglichen. Dabei sol! die Möglichkeit der »äußeren Steuerung« der Bewegung des Stundenskalenkreises durch Anbringen von N χ 12 Zähnen bzw. Zahnlücken auf dem Stundenskalenkreis und von N χ 13 Zahnlücken bzw. Zähnen auf dem Minutenskalenkreis nicht aufgegeben

werden. .

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs beschriebene Einrichtung zur analogen Darstellung der Zeitanzeige in Stunden und Minuten, enthaltene? einen ersten Körper, welcher einen ersten Kreis definiert, und einen zweiten Körper, welcher einen zweiten, größeren Kreis definiert, wobei die Achse des ersten Kreises parallel ist zur Achse des zweiten Kreises und der erste Kreis sich innerhalb des zweiten Kreises und in tangentieller Lage zu diesem befindet, und wobei der erste Körper relativ zum zweiten Körper derart bewegbar ist, daß der erste Körper eine Umdrehung um die Achse des ersten Kreises ausführt, wenn die Achse des ersten Kreises zwölf exzentrische Umläufe um die Achse des zweiten Kreises ausführt, derart, daß die exzentrische Drehung der Achse des ersten Kreises um die Achse des zweiten Kreises und die Drehung des ersten Körpers um die Achse des ersten Kreises entgegengesetzten Drehsinn haben, nach Hauptpatent 2044 355, erfindungsgemäß derart ausgeüildet, daß das Verhältnis r/R des Radius r des ersten Kreises (h) zum Radius R des zweiten Kreises (m) kleiner ist als zwölf zu dreizehn.

Einzelheiten der Erfindung sowie vorteilhafte Ausbildungen sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert

Fig. la—1 zeigt die Darstellung einer Sequenz von Uhrzeiten durch eine erfindungsgemäße Einrichtung;

F i g. 2 ist ein Schnitt durch die in F i g. 1 gezeigte Einrichtung;

Fig.3 zeigt die Ausbildung des zur äußeren Steuerung des Stundenskalenkreises in der Einrichtung von Fig. 1 benutzten Getriebes in verhältni.getreuer Darstellung;

F i g. 4 dient zur Erläuterung der die erf indungsgemaße Einrichtung definierenden Bedingung.

In F i g. 1 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung abgebildet, deren Radienverhältnis der Skalenkreise

r/R = U : 13 = 0,85 < 12 :13 = 0,92

beträgt. In Fig. 1 sind nacheinander die Uhrzeiten »6 Uhr«. »6 Uhr 5«. »6 Uhr 10« usw. bis »6 Uhr 45« dargestellt (Manche der abgebildeteten Uhrzeiten fallen etwas neben die beabsichtigten I Jhrzeiten.)

Mit jeder Einrichtung der beschriebenen Art kann die Uhrzeit im Prinzip eindeutig dargestellt werden. Es

genügt die Vereinbarung, daß die Stunden am Ort des momentanen Scheitels des Stundenskalenkreises abgelesen werdea Allerdings kann das Ablesen der Uhrzeit nach dieser Vereinbarung mühselig sein. Es kann durch eine weitere Maßnahme erleichtert werden.

ίο Es ist leicht zu sehen, daß die früher definierte Bedingung A nicht erfüllt ist Denn die »6 Uhr«-Marke der Stundenskala gelangt aus ihrer Lage am Scheitel der Minutenskala in der »6 Uhr«-Stellung zunächst auf die rechte Seite des senkrechten Durchmessers der

Minutenskala, und erst bei etwa »6 Uhr 20« gelangt sie endgültig auf die linke Seite dieses Durchmessers. Würde die abgebildete Einrichtung die Bedingung A erfüllen, dürfte die »6Uhr«-Marke nach der Uhrzeit »6 Uhr« nicht mehr auf die rechte Seite dieses Durchmessers gelangen.

An Hand von F i g. 1 ist festzustellen, daß die Minutenangabe hier bequemer zu erfassen ist als bei einer Einrichtung, welche der Bedingung A genügt Ferner ist zu sehen, daß die abgebildete Einrichtung

die folgende Bedingung B erfüllt Beim Ablauf einer Stunde von einer vollen Stunde zur nächsten während der ganzen ersten halben Stunde hat die Marke 4' derjenigen vollen Stunde, von welcher man sich entfernt

— und in der ganzen zweiten halben Stunde die Marke 4" derjenigen vollen Stunde, auf die man sich zu bewegt

— unter allen Stundenmarken in der oberen Hälfte des Stundenskalenkreises h den kleinsten Abstand von der Geraden durch Scheitel S und Mittelpunkt M_n, der Minutenskala.

Zur Ablesung der Uhrzeit an der in F i g. 1

abgebildeten Einrichtung kann die Bedingung ßzu Hilfe genommen werdea In der ersten halben Stunde wird demnach der Abstand von der (in der Situation der Fig. 1) »6Uhr«-Stellung festgestellt, wie z.B. in der

Ablesung »sechs Uhr fünfundzwanzig« (F i g. If); in der zweiten halben Stunde wird dagegen der Abstand von der »7 Uhf«-Stellung festgestellt, wie z. B. in der Ablesung »fünf nach halb sieben« (F i g. 1 h).

Die Bedingung B ist gleichbedeutend mit einer

Bedingung für das Radienverhältnis der Skalenkreise, wie im folgenden kurz an Hand von F i g. 4 abgeleitet werden soll.

In F i g. 4 wird die Uhrzeit »6 Uhr 10« dargestellt. Der Berührpunkt B der beiden Skalen ist, ausgehend vom Scheitel Sder Minutenskala m, an welchem er sich in der »6 Uhr«-Stellung befand, ein Stück auf dem Minutenskalenkreis m entlanggewandert Sein Radiusvektor mit Bezug auf den Mittelpunkt M_m der Minutenskala hat dabei den Winkel U ( = 60°) überstrichen. Der Stundenskalenkreis h hat sich währenddessen in entgegengesetztem Sinn um den Winkel X' = UA 2 um seinen Mittelpunkt Mh gedreht Die Stundenmarke »6« (4') ist dabei zunächst auf die rechte Seite des senkrechten Durchmessers der Minutenskala m gelangt. bo Im Verlauf der Stunde zwischen »6 Uhr« und »7 Uhr« muß er auf die linke Seite dieses Durchmessers gelangen.

Sind x' und x'" bzw. die mit Vorzeichen versehenen Abstände der Stundenmarken »6« (4') und »5« (4'"), so besagt die Bedingung B nichts anderes, als daß für alle Winkel Uzwischen 0° und 180° x* « x"'² sein soll. Der Winkelbereich 0° < U^ 360° braucht aus Symmetriegründen nicht betrachtet zu werden.

Mit d = (R-r) ■ sm(U), x'= d - r ■ sm(X') und χ'" = d - r · sinflffl wobei X'" = (UA2) + (2π/12), läßt sich diese Bedingung umformen in 2 (te r · [sinpf"'; + sinfX'^oder

fi-r

2.-

2 sin (U)

für 0° *? U< 180°. Das Minimum des Ausdrucks auf der rechten Seite von (*) liegt bei U » 76° und beträgt 0,36.

Es folgt also, daß die Bedingung B gleichbedeutend ist mit (R-r)/r s? 036, d. h. mit der Bedingung B':

J * °'⁷⁴·

Das Radienverhältnis der in Fig. 1 abgebildeten Einrichtung beträgt, wie bereits gesagt, r/R = 11 :13 = 0,85. Auch hieraus kann ersehen werden, daß diese Einrichtung die Bedingung B erfüllt.

In F i g. 2 und 3 ist der Aufbau der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung im Detail dargestellt Die Stundenskalenkreisscheibe 1 ist an ihrem Umfang mit zwölf besonders ausgebildeten Zahnlücken 5 versehen, in weiche dreizehn in eine Trägerplatte 7 eingelassene kreisrunde Pflöcke eingreifen.

Die Stundenskalenkreisscheibe 1 wird an einer Achse 9. an welcher sie senkrecht in ihrem Mittelpunkt befestigt ist, frei drehbar — eventuell mit leichtem radialen Druck — in einem Kreis mit dem Radius R—r in festem Abstand von der Trägerplatte 7 herumgeführt. Das Zusammenwirken der Zahnlücken 5 und der Pflöcke 6 bewirkt dabei die benötigte Bewegung der Stundenskalenkreisscheibe 1, bei welcher die Kreisscheibe ! während zwölf Umläufen ihres Mittelpunktes gerade eine volle Drehung um ihren Mittelpunkt ausführt

F i g. 3 ist eine verhältnisgetreue Darstellung des aus Stundenskalenkreisscheibe 1 und Pflöcken 6 bestehenden Getriebes, wie es in der in F i g. 1 abgebildeten Einrichtung zum Antrieb der Stundenskalenkreisscheibe 1 verwendet wird. Die geometrische Form der Zahnlücken 5 wurde auf empirischem Wege entwickelt.

Die Besonderheit dieses Umlaufgetriebes besteht darin, daß die Umgangsgeschwindigkeiten von Zahnrad 1 und innenverzahntem Zahnkranz, bestehend aus den Pflökken 6, relativ zum Kontaktpunkt der Umfange von Zahnrad und Zahnkranz verschieden sind.

ίο Der Minutenskalenkreis wird, wie aus Fig.2 ersichtlich, gebildet durch den Lochrand einer konzentrischen Kreisringplatte 2, welche in Höhe der Stundenskalenkreisscheibe vor der Trägerplatte 7 an den Pflöcken 6 fest montiert ist. Die Markierungen 3 dieser Skala sind auf der Trägerplatte 7 aufgebracht.

Die so beschaffene Ausführung einer erfindungsgemäßen Einrichtung ermöglicht, wie in F i g. 2 angedeutet, eine indirekte Beleuchtung der Zeitanzeige. Das von einer Lichtquelle 8 hinter der Stundenskalenkreisscheibe 1 ausgehende Licht fällt auf die Rückseite der Stundenskalenkreisscheibe 1, von wo es auf die Trägerplatte 7 reflektiert wird, als auch möglicherweise direkt auf die Trägerplatte 7 und wird von dort nach außen reflektiert

Zum Schluß soll noch auf die Möglichkeit hingewiesen werden, erfindungsgemäße Einrichtungen dadurch zu vereinfachen, daß die Markierungen der Minutenskala weggelassen werden. Im allgemeinen praktischen Gebrauch ist eine Ablesegenauigkeit der Minutenablesung von ±5 Minuten ausreichend. Mit dieser Genauigkeit läßt sich von einem Minutenskalenkreis ohne jede Markierung ablesen.

Das letztere gilt auch für das Zwei-Zeiger-Zifferblatt. Allerdings dürfte bei diesem durch Weglassen der Skalenmarkierungen eine Unsicherheit in der Ablesung der Stunden entstehen. Eine solche aber ka^rn auf keinen Fall in Kauf genommen werden. Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung hingegen werden die Stundenmarkierungen beibehalten, und die Stundenablesung wird

durch Weglassen der Minutenmarkierungen nichi erschwert

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur analogen Darstellung der Zeitanzeige in Stunden und Minuten, enthaltend s einen ersten Körper, welcher einen ersten Kreis definiert, und einen zweiten Körper, welcher einen zweiten, größeren Kreis definiert, wobei die Achse des ersten Kreises parallel ist zur Achse des zweiten Kreises und der erste Kreis sich innerhalb des _]0 zweiten Kreises und in tangentieller Lage zu diesem befindet, und wobei der erste Körper relativ zum zweiten Körper derart bewegbar ist, daß der erste Körper eine Umdrehung um die Achse des ersten Kreises ausführt, wenn die Achse des ersten Kreises zwölf exzentrische Umläufe um die Achse des zweiten Kreises ausführt, derart, daß die exzentrische Drehung der Achse des ersten Kreises um die Achse des zweiten Kreises und die Drehung des ersten Körpers um die Achse des ersten Kreises entgegengesetzten Drehsinn haben, nach Hauptpatent 2044355, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis r/R des Radius r des ersten Kreises (h) zum Radius R des zweiten Kreises (m) kleiner ist als zwölf zu dreizehn.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper (1) entlang des ersten Kreises (h) mit einer geschlossenen Stundenskala versehen ist

3. Einrichtung nach einem beliebigen der Ansprüehe 1—2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Ebene des ersten und zweiten Kreises (h und /njeine Lichtquelle zur Beleuchtung der Zeitanzeige angebracht ist

4. Einrichtung nach einem beliebigen der Ansprüehe 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Minuten direkt angezeigt werden durch die exzentrische Lage des ersten Kreises (h) relativ zum zweiten Kreis (m).

5. Einrichtung nach einem beliebigen der Ansprüehe 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stunden direkt angezeigt werden durch die Winkeiposition des ersten Körpers (1) relativ zum zweiten Körper (2)·

(>. Einrichtung nach einem beliebigen der Ansprüehe 1 —5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis r/R des Radius r des ersten Kreises (h) zum Radius R des zweiten Kreises (m) größer als oder gleich 0.74 ist

50