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Bremsvorrichtung für das Sekundenrad
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einer elektrischen Uhr Die Erfindung betrifft eine federnde Bremsvorrichtung
für das Sekundenrad einer elektrischen Uhr, insbesondere Quarzbatterieuhr.
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Bei Batterieuhren mit Schwingmotor stellen sich je nach Zeigerstellung
des Sekundenzeigers unterschiedliche Drehmomente ein und diese haben einen starken
rückkoppelnden Einfluß auf die Schwingungsweite und damit den Gang der Uhr. Diese
ungünstigen Einflüsse führten dazu, daß man bei solchen Uhren relativ kurze und
leichte Sekundenzeiger verwenden mußte. Die maximale Länge der Zeiger war auf etwa
70 - 80 mm beschränkt.
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Bei Quarzbatterieuhren mit Schrittmotoren ist dagegen vom Sekundenzeiger
her keine Rückkopplung auf das Frequenznormal möglich. Außerdem wird ein größeres
Abgabedrehmoment
erzielt, so daß längere und schwerere Zeiger verwendet
werden können. Ein Nachteil der längeren Zeiger ist jedoch darin zu sehen, daß sie
größere Trägheit besitzen. Infolgedessen wirkt sich das zwangsläufig vorhandene
Zahnspiel der Getrieberäder negativ auf den gleichmäßigen Bewegungsablauf des Sekundenzeigers
aus. In den beiden Extremlagen, in denen ein maximales Drehmoment und maximale Trägheitsbelastung
auftreten, entsteht dann keine exakte Sekundenbewegung. Hier kann eine Versetzung
bis zu einem ganzen Sekundenstrich auftreten, die sehr Störend wirkt. Ein weiterer
Nachteil bei Quarzbatterieuhren mit Schrittmotoren ist das sogenannte Zeigerflattern
des Sekundenzeigers.
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Dieses entsteht dadurch, daß der Rotor des Motors im Sekundentakt
mit Impulsen angesteuert wird, deren Impulsbreite nur einen Bruchteil des Sekundentaktes
beträgt. Somit muß der Rotor jeweils aus seiner Nullage heraus beschleunigt werden,
und nach dem Schaltschritt schwingt der Rotor mit seiner freien Bewegungsenergie
aus. Dieses Ausschwingen wird über die Getrieberäder auf die Anzeige des Sekundenzeigers
übertragen und wirkt für den Kunden und Beobachter als äußerst störend.
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Bei bekannten Uhren dieser Art wird daher eine Bremsvorrichtung eingebaut,
die eine gleichmäßige Abbremsung des Sekundenrades mittels einer kleinen Blattfeder
bewirkt.
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Dabei wird das axiale Spiel der Sekundenwelle begrenzt und gleichzeitig
das Sekundenrad um den Betrag der auftretenden Trägheitsbelastung gleichförmig abgebremst.
Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß die Bremsung und somit eine nicht
für den Antrieb verwertbare Drehmomententnahme ständig erfolgt. Die dadurch verlorene
Energie muß in Form von zusätzlicher Bewegungsenergie dem Rotor des Schrittmotors
ständig zugeführt werden. Daraus ergibt sich insbesondere ein höherer Stromverbrauch.
Ferner muß
die Blattfeder ständig eine größere Reibungskraft aufbringen,
als zur Festlegung sämtlicher Sekundenzeiger benötigt wird. Schwierigkeiten treten
beim Anbringen dieser Bremsvorrichtung auch deshalb auf, weil die Montage und Form
der gewählten Zeiger vom jeweiligen Design und dem jeweiligen Hersteller abhängen.
Die Montage der bremsenden Blattfeder verursacht überdies höhere Montagekosten.
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Durch die Erfindung soll eine Bremsvorrichtung der eingangs genannten
Art so verbessert werden, daß Betriebsenergie und Montagekosten eingespart werden
können und eine einwandfreie Bewegung und Einstellung des Sekundenzeigers in den
gewünschten Stellungen gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem
Sekundenrad und einem gehäusefesten Teil der Uhr eine federnde Rasteinrichtung angeordnet
ist, deren Rastenteilung den gewünschten Zeigerstellungen entspricht.
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Dadurch wird einerseits gewährleistet, daß die Zeigerbewegung durch
die Rasteinrichtung auf exakte Schaltschritte festgelegt wird, wobei das Zahnspiel
des das Sekundenrad antreibenden Getriebes keinen Einfluß mehr auf die Anzeige hat.
Auch ein Ausschwingen des Rotors des Schrittmotors um die magnetische Nullage herum
kann sich über die Zahnräder nicht auf die Zeigerstellung übertragen. Diese Bewegung
wird im notwendigen Zahn spiel der Übertragungsräder vernichtet. Ein besonderer
Vorteil ist darin zu sehen, daß durch die von Stellung zu Stellung springende Rasteinrichtung
die auf das Sekundenrad wirkende Bremskraft nur vorübergehend einen höheren Wert
erreicht und nicht dauernd am Motor ansteht. Die Rasteinrichtung kann so weich gefedert
sein, daß nur ein verhältnismäßig geringes zusätzliches
Drehmoment
auf einem kleinen Teil des Schaltweges zu überwinden ist.
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Die federnde Rasteinrichtung kann bei einer bevorzugten Ausführungsform
aus mindestens einem am Sekundenrad bzw.
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an dem gehäusefesten Teil befestigten, axial oder radial aus dem Sekundenrad
bzw. dem gehäusefesten Teil vorstehenden, federnden Arm und einem am gehäusefesten
Teil bzw.
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am Sekundenrad angeordneten Rastenkranz bestehen, wobei das freie
Ende des Armes bzw. der Arme in den Rastenkranz eingreift. Es können also federnde
Arme entweder am Sekundenrad oder an einem gegenüberliegenden gehäusefesten Teil
angebracht werden, die in einen gegenüberliegenden Rastenkranz eingreifen.
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Vorzugsweise können mehrere federnde Arme am Sekundenrad bzw. an der
Oberfläche einer das Sekundenrad lagernden Platine einstückig angeformt sein und
der Rastenkranz kann in die Oberfläche der Platine bzw. des Sekundenrades eingeformt
sein. Insbesondere bei Herstellung des Sekundenrades aus einem elastischen Kunststoff
ist diese Ausführungsform äußerst praktisch, da das Sekundenrad einschließlich der
federnden Arme bzw. des Rastenkranzes einstückig gespritzt werden kann.
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Als sehr vorteilhaft stellt sich eine Ausführungsform heraus, bei
der drei sich nahezu über einen Drittelkreis erstreckende, etwa kreisförmig gebogene
federnde Arme vorgesehen sind.
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Die sich dadurch ergebende Länge der federnden Arme sorgt einerseits
für ein geringes zu überwindendes Bremsmoment, während andererseits eine ausreichend
exakte Festlegung der Zeigerstellung gewährleistet bleibt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das der Platine
gegenüberliegende Lager des Sekundenrades als Spurlager mit einstellbarem Anstellmaß
ausgebildet.
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Durch Änderung des Anstellmaßes läßt sich der Anpreßdruck und damit
das Rastmoment der federnden Arme in dem Rastenkranz beliebig einstellen.
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Um die Federwirkung der federnden Arme einzustellen, können diese
nahe ihrem Ansatz eine rillenförmige Einbuchtung aufweisen.
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Anhand der Figuren wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Sekundenrad mit erfindungsgemäßer
Bremsvorrichtung und zwei das Sekundenrad lagernden Platinen gemäß der Linie I-I
in Fig. 2; Fig. 2 eine = t-fsicht auf das in Fig. 1 gezeigte Sekundenrad; Fig. 3
eine Teilaufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte, den Rastenkranz tragende Platine;
Fig. 4 einen Teilschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3; und Fig. 5 einen Teilschnitt
längs der Linie V-V in Fig. 2.
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Ein Sekundenrad 10 ist zwischen einer Platine 12 und einer Gegenplatine
14 in an sich bekannter Weise drehbar gelagert.
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Das an der Platine 14 gelegene Lager 16 ist als Spurlager ausgebildet,
wobei das Anstellmaß x zwischen Sekundenrad und Platine 14 einstellbar ist.
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Die übrigen Teile des Uhrwerks sind, da sie für das Verständnis der
Erfindung nicht erforderlich sind, weggelassen.
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In die Oberfläche der Platine 12 ist ein sternförmiger Rastenkranz
18 eingeformt. An der Unterseite des Sekundenrades 10 sind schräg aus dessen Fläche
vorstehende, sich jeweils über etwa einen Drittelkreis erstreckende, kreisförmig
gebogene federnde Arme 20 einstückig angeformt.
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Die freien Enden 22 der federnden Arme 20 sind leicht verdickt und
werden mit einem einstellbaren Anpreßdruck in die Rastenvertiefungen 24 des Rastenkranzes
18 gedrückt.
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In Drehrichtung 26 des Sekundenrades 10 gleiten die Verdickungen 22
der federnden Arme 20 zuerst jeweils mit steigendem Bremsmoment über die flacheren
Seitenflanken 28 der Rasten und fallen sodann über die steileren Seitenflanken 30
in die nächste Rastenvertiefung 24 ein. Es sind genau sechzig Rastenvertiefungen
24 in gleichmäßigem Abstand vorgesehen, so daß jede Rastenvertiefung einer festzulegenden
Zeigerstellung des nicht dargestellten Sekundenzeigers entspricht.
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Im Bereich der federnden Arme 20 ist das Sekundenrad mit kreisförmigen
Ausnehmungen 32 versehen, so daß das freie Federn der Arme nicht behindert wird.
Weiter sind an den Federarmen 20 nahe ihrem Ansatz rillenförmige Einbuchtungen 34
angebracht, wobei die Stärke a des stehenbleibenden Steges 36 im wesentlichen die
Federkraft bestimmt. Spritztechnisch sind solche Einschnürungen problemlos zu lösen.
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Sie verringern die Federkraft des massiven Armes sehr stark und erlauben
trotzdem, hervorgerufen durch die geringe Viskosität des flüssigen Kunststoffes,
beim Spritzvorgang einen stabilen Federarm zu erzeugen.
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