DE3206946A1

DE3206946A1 - Schaltgetriebe fuer geraete der zeitmesstechnik

Info

Publication number: DE3206946A1
Application number: DE19823206946
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 7530 Pforzheim Namyslo
Original assignee: Timex Corp
Current assignee: Timex Group USA Inc
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1983-09-15
Also published as: GB8304999D0; DE3206946C2; GB2115516B; US4473301A; FR2522420A1; GB2115516A; HK79285A; MX157205A; FR2522420B1; JPS58148986A; CA1184043A

Description

HOEGER, STELLRECHT^:&:RÄRTNER"* ·^:

PATENTANW A' u* TE ** * * "**

UHLANDSTRASSE 14 c D 7000 STUTTGART 1 j"" --

A 44 812 b Anmelder: TIMEX Corporation

k - 176 Waterbury, Conn. 06720

12. November 1981 USA

Schaltgetriebe für Geräte der Zeitmesstechnik

Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe für Geräte der Zeitmesstechnik, insbesondere für Datum- und Wochentagringe in Armbanduhren,mit einem angetriebenen, einen Schaltzahn aufweisenden Schaltrad, mit einem durch den Schaltzahn des Schaltrades um jeweils zwei Zähne fortschaltbaren Ritzel, welches zwischen den Schaltvorgängen durch eine längs einer Kreislinie verlaufende, zwischen die zwei ihr benachbarten Zähne des Ritzels bogenförmig vorstehende Schulter des Schaitrades gegen eine Drehung gesichert ist, und mit einem angetriebenen, mit dem Ritzel kämmenden Zahnrad.

Derartige Schaltgetriebe sind beispielsweise in Datumsschaltvorrichtungen für Analoguhren bekannt, (vgl. US-PS 3 413 800) und werden so gebaut, daß während der Nachtstunden ein möglichst schneller Wechsel der Anzeige des Wochentags und/oder des Kalendertages erfolgt.

Bei den bekannten Schaltgetrieben sind die Schulter des Schaltrads und die Zähne des Ritzels unter

-4-

A 44 812 b

k - 176 - 4 -

12. November 1981

Berücksichtigung des Abstands zwischen den Drehachsen dieser beiden Bauelemente so bemessen, daß zwischen der Schulter des Schaltrades und den zwei ihr benachbarten Zähnen während der Schaltpausen, d.h. zwischen den einzelnen Fortschaltvorgängen, ein gewisses Spiel vorgesehen ist, um zu verhindern, daß die Drehung des Schaltrades, welches üblicherweise von einem Stundenrad der Uhr so angetrieben wird, daß es innerhalb eines Zeitraums von 24'Stunden eine volle Umdrehung ausführt, nicht durch ein Auflaufen eines Ritzelzahns behindert bzw. blockiert wird. In entsprechender Weise sind auch die Zähne des angetriebenen Zahnrads und des Ritzels in ihrer Form so aufeinander abgestimmt, daß sich für den jeweils einen in das angetriebene Zahnrad eingreifenden Zahn des Ritzels ein gewisses Spiel ergibt, um auch hier eine leichte Fortschaltung mit geringer Antriebsenergie zu erreichen und um ein Verklemmen zwischen den Zähnen des Ritzels und den Zähnen des Zahnrads zu vermeiden.

Nachteilig an dieser vorbekannten Lösung ist es, daß die Anzeigeringe, d.h. der Datumring und der Wochentagring, wegen des Spiels in dem Schaltrad und dem Ritzel einerseits und zwischen dem angetriebenen Zahnrad und dem Ritzel andererseits ebenfalls ein gewisses Spiel bezüglich ihrer Anzeigeposition aufweisen, so daß hier für den Benutzer eine störende, ungenaue Position bzw.. ein Wackeln der Anzeige eintreten kann. Um dies zu verhindern, wird das angetriebene Zahnrad mit dem Datumoder Wochentagring bei den bekannten Schaltgetrieben

-5-

A 44 812 b

k - 176 - 5 -

12. November 1981

zwischen den Schaltvorgängen mittels einer Rastklinke fixiert, die in eine entsprechende Rastverzahnung des Zahnrads eingreift. Diese Getriebekonstruktion ist wegen der zusätzlich erforderlichen Rasteinrichtungen verhältnismäßig kompliziert, wobei noch hinzukommt, daß die Rasteinrichtungen auch bei dem hin und wieder erforderlich werdenden Nachstellen der Wochentag und/ oder Datumanzeige eigens gelöst werden müssen, wodurch die Stelleinrichtungen verteuert und in ihrem Aufbau komplizierter werden.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, das Ritzelauf einer auslenkbaren Welle anzuordnen, um auf diese Weise ein spielfreies Zusammenwirken der Elemente des Schaltgetriebes und damit eine positionsstabile Datum- bzw. Wochentaganzeige zu erhalten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es schwierig ist, bei diesem Lösungskonzept den gerade bei Armbanduhren stets geforderten, möglichst geringen Energieaufwand für die Fortschaltvorgänge und den Antrieb des Schaltrades zu erreichen.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgetriebe der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß dieses bei einfachem konstruktiven Aufbau spielfrei arbeitet und mit geringer Antriebsenergie angetrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Schaltgetriebe der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch

A 44 812 b

k - 176 - 6 -

12. November 1981

gelöst, daß die Zähne des Ritzels elastisch verformbar und so dimensioniert sind, daß die zwei jeweils dem Schaltrad benachbarten Zähne des Ritzels für die Dauer der Schaltpausen mit einer Vorspannung spielfrei an dessen Schulter anlegbar sind.

Der entscheidende Vorteil des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes besteht dabei darin, daß das Spiel zwischen Schaltrad und Ritzel, welches sich bei den vorbekannten Konstruktionen störend bemerkbar machte, völlig vermieden wird, während gleichzeitig ein leichter und sicherer Antrieb des Schaltrades gewährleistet bleibt, wenn man die Federwirkung bzw. die. Vorspannung so klein hält, daß die gewünschte Spielfreiheit gerade noch gewährleistet ist, so daß der Antrieb des Schaltrades nach wie vor mit geringer Leistung erfolgen kann, obwohl die Zähne des Ritzels nunmehr für die gesamte Dauer der Schaltpausen an der Schulter des Zahnrads anliegen. Aufgrund der Tatsache, daß auf diese Weise das Spiel zwischen Schaltrad und Ritzel völlig, entfällt, kann dann auch das erforderliche Spiel zwischen dem angetriebenen Zahnrad und dem Ritzel so klein gehalten werden, daß eine positionsstabile Datum- oder Wochentaganzeige gewährleistet ist.

Weiterhin besteht in Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit, die Zahnformen des Ritzels und des angetriebenen Zahnrads derart aufeinander abzustimmen, daß der jeweils eine in den Schaltpausen mit dem Zahnrad in Eingriff stehende Zahn des Ritzels mit einer

-7-

A 44 812 b

k - 176 - 7 -

12. November 1981

Vorspannung spielfrei zwischen den angrenzenden Zähnen des Zahnrads festlegbar ist, wobei dieselbe Federwirkung der Zähne des Ritzels ausgenutzt werden kann, die auch für ein spielfreies Zusammenwirken von Schaltrad und Ritzel sorgt.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Ritzel aus einem elastisch verformbaren Kunststoffmaterial hergestellt ist, welches dann vorzugsweise so gewählt wird, daß sich zwischen der Schulter des Schaltrads und dem Ritzel nur eine sehr geringe Reibung ergibt., wobei die Zähne des Ritzels vorzugsweise in Längsrichtung geschlitzt sind, da hierdurch sowohl ein spielfreies Zusammenwirken von Ritzel und Schaltrad als auch ein spielfreies Zusammenwirken zwischen dem Ritzel und dem angetriebenen Zahnrad gewährleistet wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind an den Zahnflanken der Zähne des Ritzels zusätzliche federnde nach außen abstehende Federzungen vorgesehen, die ebenfalls bei geringen Reibverlusten für eine ausreichende Vorspannung zwischen dem Schaltrad und dem Ritzel einerseits und dem anzutreibenden Zahnrad und dem Ritzel andererseits sorgen können.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es ferner möglich, die Zähne des Ritzels als mit dessen Nabe verbundene schleifenförmig gekrümmte Federdrähte auszubilden, die aus demselben Material wie die Nabe des Ritzels oder aus einem anderen geeigneten Material bestehen

-8-

A 44 812 b

k - 176 - 8 -

12. November 1981

können und federelastisch verformbare Zähne bilden, welche an ihren Flanken geringfügig eingedrückt werden können, um die gewünschte Vorspannung gegenüber dem Schaltrad bzw. gegenüber den angrenzenden Zähnen des benachbarten Zahnrads zu erreichen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform eines Schaltgetriebes gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf das Ritzel des Schaltgetriebes gemäß Fig. 1.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein Schaltrad 10, ein Ritzel 12 und ein angetriebenes Zahnrad 14. Das Schaltrad 10 besitzt ein Zahnradsegment 10a und ein Fortschaltsegment 10b mit einem Schaltzahn 10c und einer längs einer Kreislinie verlaufenden Schulter 10d, die konzentrisch zur Drehachse 10e des Schaltrades 10 verläuft. Das Ritzel 12 besitzt mehrere, beim Ausführungsbeispiel 6 ,in Längsrichtung bzw. in radialer Richtung bezüglich einer Drehachse 12c des Ritzels 12 geschlitzte Zähne 12b. Die Schlitze 12a in den Zähnen 12b des Ritzels 12 führen dazu, daß jeder der Zähne 12b zwei verhältnismäßig flexible Hälften aufweist.

A 44 812 b

k - 200

12. November 1981

Wenn das Schaltrad 10 an der Zahnung seines Zahnsegments 10a angetrieben wird, beispielsweise durch das Stundenrad eines Uhrwerks und im Uhrzeigersinn, dann gleitet schließlich von den beiden an die Schulter 10d angrenzenden Zähnen 12b des Ritzels 12 der in Laufrichtung hinten liegende Zahn 12b in eine vor dem Schaltzahn 12c liegende Vertiefung 12f, wodurch die bis dahin vorhandene Blockierung des Ritzels 12 durch die Schulter 10d gegen eine Drehbewegung aufgehoben wird. Der betreffende Zahn 12b beginnt folglich bei weiterlaufendem Schaltrad 10 zu schwenken, so daß der Schaltzahn 10c zwischen diesen Zahn 12b und den nächstfolgenden Zahn 12b des Ritzels 12 gelangt. Dieser neue Zahn 12b kann zunächst wegen der auch auf der Rückseite des Schaltzahns 10c vorgesehenen Vertiefung 10f noch etwas weiter schwenken, bis ein dritter Zahn des Ritzels 12 gegen die Schulter 10d des Schaltrads 10 bzw. des Fortschaltsegmentes» ICb geführt ist. Hierdurch wird eine weitere Drehung des Ritzels 12 verhindert, und auch der zunächst in der hinteren Vertiefung 10f befindliche Zahn 12b gleitet schließlich auf die Schulter 1Od auf.

Im Gegensatz zu den vorbekannten Schaltgetrieben, bei denen zwischen den an die Schulter des Fortschaltesegments angrenzenden Zähnen des Ritzels und der Schulter selbst stets ein gewisses Spiel vorhanden war, sind nun erfindungsgemäß die Abstände zwischen den Drehachsen 10e und 12c des Schaltrads 10 bzw. des Ritzels 12 sowie die Abmessungen der Zähne 12b des Ritzels 12 so gewählt, daß die Zähne 12b in unverformtem Zustand radial in den von der Kreislinie umschlossenen Raum vorstehen würden. Aufgrund dieser Abmessungen der zusammenwirkenden Teile ist

O L· U U O H, U

A 44 812 b

k - 200

12. November 1981

- 10 -

also eine gewisse Verformung der Zähne 12b des Ritzels 12 erforderlich, wobei diese Verformung erfindungsgemäß durch die Schlitze 12a in den einzelnen Zähnen 12b und die Wahl eines geeigneten, elastisch verformbaren Materials für das Ritzel 12 ermöglicht wird/ welches vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoffmaterial hergestellt wird. Die einander zugewandten Hälften der an dem Schaltrad bzw. an der Schulter 10d anliegenden Zähne 12b werden also etwas nach außen bzw. auseinander gedrückt, wobei sich die vorderen Enden der Schlitze 12a etwas verjüngen. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Zähne 12b mit einer schwachen Vorspannung an der Schulter 10d anliegen und eine definierte Lage des Ritzels 12 erzwingen, welches folglich zwischen den einzelnen Schaltvorgängen, wie sie vorstehend beschrieben wurden, nicht mehr wackeln kann, sondern spielfrei gehalten wird.

Die Zähne 14a des angetriebenen Zahnrads 14 und der Abstand zwischen der Drehachse 14b des Zahnrads 14 und der Drehachse 12c des Ritzels 12 sind ebenfalls so gewählt, daß der jeweils eine zwischen zwei Zähne 14a des Zahnrads 14 eingreifende Zahn 12b des Ritzels 12 an seinem vorderen Ende etwas zusammengedrückt wird, so daß sich auch hier bei einer relativ geringen Vorspannung der beiden Hälften des Zahns 12b gegenüber den benachbarten Zahnflanken der Zähne 14a eine spielfreie Antriebsverbindung ergibt. Auf diese Weise wird erreicht, daß ein mit dem angetriebenen Zahnrad 14 verbundener Wochentag- oder Datumring ebenfalls spielfrei fortgeschaltet wird, so daß zwischen den einzelnen Schaltvorgängen kein den Benutzer störendes Wackeln oder eine ungenaue Positionierung der Wochentag·^ .bzw. Datumanzeige mehr auftreten kann.

A 44 812 b

k - 200

12. November 1981

- 11 -

Um einen besseren Überblick über die erfindungsgemäßen Maßnahmen zu ermöglichen ist in Fig. 2, wo das Ritzel 12 allein dargestellt ist, der Radius r des Teilkreises der Zahnspitzen und die Breite b der Schlitze 12a angegeben. Man erkennt, daß bei einem Teilkreisradius r von etwa 1,7 mm bereits eine Breite b von 0,1 mm ausreichend ist, um das angestrebte spielfreie Schaltgetriebe zu erhalten. Aus diesen Angaben wird deutlich, daß die bezüglich der Schulter 10d und die bezüglich der Zähne 12a erzeugten Vorspannungen außerordentlich gering sind und die erforderliche Antriebsenergie für das Schaltgetriebe praktisch kaum erhöhen, insbesondere wenn darauf geachtet wird, daß durch geeignete Wahl der Materialien nur eine geringe Reibung zwischen den in Kontakt stehenden Bauteilen entsteht.

Leerseite

Claims

HOEGER, STELLRECHT:&:RÄRTNER;',· UHUANDSTRASSE 1Ac-D 7000 STUTTGART 1 A 44 812 b Anmelder: TIMEX CORPORATION k - 200 Waterbury, Conn. 06 12. November 1981 USA Patentansprüche

1. Schaltgetriebe für Geräte der Zeitraesstechnik, insbesondere für Datum- und Wochentagringe in Armbanduhren mit einem angetriebenen, einen Schaltzahn aufweisenden Schaltrad, mit einem durch den Schaltzahn des Schaltrades um jeweils zwei Zähne fortschaltbaren Ritzel, welches zwischen den Schaltvorgängen durch eine längs einer Kreislinie verlaufende, zwischen die zwei ihr benachbarten Zähne des Ritzels bogenförmig vorstehende Schulter des Schaltrades gegen eine Drehung gesichert ist, und mit einem angetriebenen, mit dem Ritzel kämmenden Zahnrad, dadurch gekenn- ze ichne t, daß die Zähne (12b) des Ritzels (12) elastisch verformbar und so dimensioniert sind, daß die zwei jeweils dem Schaltrad (10)benachbarten Zähne (12b) des Ritzels (12) für die Dauer der Schaltpausen mit einer Vorspannung spielfrei an dessen Schulter (1Od) anlegbar sind.

2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Zähne (12b) des Ritzels (12) und der Zähne (14a) des angetriebenen Zahnrads (14) derart aufeinander abgestimmt ist, daß der jeweils in den Schaltpausen mit dem Zahnrad (14) im Eingriff stehende Zahn (12b) des Ritzels (12) mit einer Vorspannung spielfrei zwischen den angrenzenden Zähnen (14a) des Zahnrads (14) festlegbar ist.

A 44 812 b

12. November 1981

3. Schaltgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (12) aus einem elastisch verformbaren Kunststoffmaterial hergestellt ist.

4. Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (12b) des Ritzels (12) in Längsrichtung geschlitzt sind.

5. Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis.3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zahnflanken der Zähne des Ritzels federnd nach außen abstehende Federzungen vorgesehen sind.

6. Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des Ritzels aus mit dessen Nabe verbundenen schleifenförmig gekrümmten Federdrähten gebildet sind.