DE3426459C2 - Stelleinrichtung für eine elektromotorisch angetriebene Uhr - Google Patents

Abstract

Eine Stelleinrichtung für die Drehrichtungsumkehr und das elektrische Stellen einer elektromotorisch angetriebenen Uhr (13), insbesondere einer in ein Kraftfahrzeug-Armaturenbrett einbaubaren und deshalb nur zifferblattseitig bedienbaren Uhr (13), soll für elektrische Stellvorgänge der Zeiger-Zeitanzeige eine Drehrichtungsumkehr in der Laufrichtung des Zeigerwerks (12) ermöglichen, ohne dafür einen Motor (14) oder einen zeithaltenden Schaltkreis (20) in Sonderausführung zu benötigen. Dafür ist eine Drehrichtungsumkehr im Getriebezug des Räderwerks (11) zwischen Motor-Rotor (17) und Zeigerwerk (12) mittels eines Kupplungsrades (26) vorgesehen, das das Minutenrad (24) entweder unmittelbar oder aber über ein zusätzlich in den Getriebezug eingeschaltetes Zwischenrad (28) antreibt. Vorzugsweise führt eine manuelle Axialverlagerung des Kupplungsrades (26) nicht nur zu dieser getrieblichen Umschaltung, sondern auch zur Betätigung eines elektromechanischen Drucktasters (43) für die Ansteuerung des Schaltkreises (20) zur Ansteuerung des Motors (14) in unveränderter Drehrichtung.

Description

gerecht (vergrößert) dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung.

Es zeigt

F i g. 1 im Axial-Längsschnitt durch die Z^igerwellen das Räder- und Zeigerwerk einer elektromotorisch angetriebenen Uhr in abgebrochener Darstellung und

F i g. 2 das Räder- und Zeigerwerk gemäß F i g. 1 im Axial-Längsschnitt durch seine Verstelleinrichtung.

Beim in F i g. 1 gezeigten Werk handelt es sich um das Räderwerk 11 und das Zeigerwerk 12 einer Uhr 13 — hier in der Bauform einer Kraftfahrzeug-Armaturenbrettuhr ohne Sekundenanzeige -, die für ihren zeit-haltenden Antrieb mit einem Schrittmotor 14 mit Statorspule 15, Statorblechen 16 und permanent-magnetischem Rotor 17, zwischen einer Frontplatine 18 und einer Rückplatine 19 für den Werk-Aufbau, ausgestattet ist.

Die Statorspule 15 wird aus einem zeithaltenden elektrischen Schaltkreis 20 periodisch angesteuert, in diesem Beispielsfalle in derartiger Folgefrequenz, daß der getrieblich mit dem Rotor 17 gekoppelte Minutenzeiger 21 vor der Minuterie des auf dar Frontplatine 18 gehalterten Zifferblattes 22 pro Minute um eine Minutenteilung (6°) weiterspringt. Dafür ist die Minutenzeigerwelle 23 mittels eines Minutenrades 24 — wie unten näher erläutert je nach Drehrichtung über das Ritzel 25 und ein Kupplungsrad 26 oder über ein Ritzel 27 samt Zwischenrad 28 und das Kupplungsrad 26 — über entsprechende Verzahnungseingriffe mit einem Ritzel 29 getrieblich gekoppelt, welches drehstarr mit dem Rotor 17 des elektromotorischen Antriebs der Uhr 13 verbunden ist. Wie üblich weist das Zeigerwerk 12 einen weiteren Getriebezug zum Antrieb des Stundenzeigerrohres 30 samt Stundenzeiger 31 auf, nämlich vom Minutenrad-Ritzel 32 über ein Wechselrad 33 und dessen Ritzel 34 zum Stundenrad 35 am Stundenzeigerrohr 30.

Im normalen Betrieb der Uhr 13 werden die Zeiger 21, 31 im Uhrzeigersinne fortbewegt, nämlich infolge Antriebes des Zeigerwerks 12 vom Rotor 17 über das Kupplungs-Ritzel 25; das, über sein Ritzel 27 mit dem Minutenrad 24 ebenfalls in Eingriff stehende, Zwischenrad 28 läuft bei diesem getriebetechnischen Ausführungsbeispiel leer mit. Wenn eine Zeigerverstellung in Uhrzeigerrichtung vorgenommen werden soll, wird über einen (in F i g. 1 nur symbolisch angedeuteten) elektro- mechanischen Drucktaster 36 eine Information (bspw. in Form der elektrischen Betriebsspannung oder in Form von Nullpotential) in den Schaltkreis 20 eingegeben, woraufhin dieser mit erhöhter Frequenz zur Ansteuerung des Motors 14 und deshalb zu rascherem Vorrücken der Zeiger 21, 31 führt, bis der Drucktaster 36 wieder losgelassen, diese Informationseinspeisung »Vorwärts-Korrektur« also beendet wird. Dabei kann innerhalb des Schaltkreises 20 in als solcher bekannter Weise vorgesehen sein, diese Korrekturfortschaltfrequenz z. B. progressiv über der Dauer der Betätigung des Drucktasters 36 zu steigern, um große Einstellwinkel über dem Zifferblatt 22 rascher überstreichen zu können.

Für eine Rückwärts-Einstellbewegung der Zeiger 21, 31 sind keinerlei Modifikationen am Schaltkreis 20 oder am Motor 14 erforderlich, diesbezüglich also die am Markt preiswert angebotenen, funktionell bewährten Standard-Komponenten einsetzbar. Stattdessen erfolgt hier eine getriebliche Drehrichtungsumkehr, nämlich dadurch, daß der Antrieb des Minutenrades 24 vom Rotor-Ritzel 29 nun über das Kupplungsrad 26 und das Zwischenrad 28 samt Ritzel 27, also über eine weitere Getriebestufe, erfolgt (vgl. auch F i g. 2\

Hierfür wird die Einheit aus Kupplungsrad 26 samt Ritzel 25, gegen die Rückstellkraft einet Rückstellfeder 37 und unter Beibehaitung des Verzahnungseingriffes vom Kupplungsrad 26 zum Rotor-Ritzel 29 entsprechender axialer Längserstreckung, axial so weit verschoben, bis das Kupplungs-Ritzel 25 außer Eingriff mit dem Minutenrad 24 und das Kupplungsrad 26 in Eingriff mit dem Zwischenrad 28 ist, wie in der Zeichnung gestrichelt angedeutet.

Für diese Axialverschiebung des Kupplungsrades 26 zur Drehrichtungsumkehr des Zeigerwerkes 12 ist die Uhr 13 mit einer Verstelleinrichtung 38 ausgestattet, die in den Bereich des Räderwerkes 11 hineinragt und vorzugsweise, wie in F i g. 2 angedeutet, als gegen die Rückstellfeder 37 abgestützter Stempel ausgebildet ist Dieser Stempel 39 ist im wesentlichen parallel zur Achse des Kupplungsrades 26 verschiebbar; und er ist mit einer seitlich vorstehenden Verschiebe-Gabel 40 ausgestattet, zwischen die das Kupplungsrad 26 radial eingreift Das Druck-Betätigungsende 41 ragt durch das Zifferblatt 22 bzw. ein die Uhr 13 einfassendes Gehäuseteil 42 hindurch.
Bei axialer Verschiebung des Stempels 39 verschiebt also die Gabel 40 dementsprechend das Kupplungsrad 26 bspw. in die Rücklaufstellung, in der der Getriebefluß vom Motor 14 zum Zeigerwerk 12 über das Zwischenrad 28 verläuft und deshalb eine Zeiger-Drehrichtung entgegen der normalen Drehrichtung hervorruft. Wenn nun auch noch der schon erwähnte Drucktaster 36 betätigt wird, führt deshalb die Ansteuerung des Motors 14 aus dem Schaltkreis 20 zu einer Rückwärtsverstellung der Zeiger 21,31.
Zweckmäßiger ist es, wie in der Zeichnung berücksichtigt, für diesen Rückwärts-Stellvorgang einen gesonderten Drucktaster 43 vorzusehen und dessen elektromechanische Funktion mit der mechanischen Funktion bei Betätigung des Stempels 39 zu verbinden, so daß dessen Betätigungsende 41 als ein Stellknopf 44 (für eine Zeiger-Verstellung entgegen der normalen Drehrichtung) dient. Hierfür endet beim in F i g. 2 konstruktiv dargestellten Ausführungsbeispiel der Stempel 39 in gewissem Abstand vor einer Leiterplatte 45, die dort hinter der Rückplatine 19 gehaltert ist und beispielsweise den Schaltkreis 20 sowie aufkaschierte Kontaktsegmente 46 und gedruckte Leiterbahnen 47 trägt. Über den Kontaktsegmenten 46 trägt der Stempel 39 eine Gegenkontaktbrücke 48, beispielsweise in der Form von Leitgummi. Diese Kontaktpaarung 46/48 ist von einem Hohlkegelstumpf 49 aus elastischem Material umgeben, der sowohl dem Schutz der ohmschen Kontaktstrecken gegen Umwelteinflüsse wie auch als Schnappeffekt-Rückstellfeder 37 dient, wie diesbezüglich als solches aus der Konstruktion der sogenannten Gummimatten-Drucktastschalter bekannt. Die Rückstellfeder 37 drückt also den Stempel 39 in seiner nichtbetätigten Stellung (in der das Kupplungsrad Ritzel 25 direkt mit dem Minutenrad 24 im Eingriff steht) kraftschlüssig mit einem kragenförmig umlaufenden Bund 50 gegen beispielsweise die Frontplatine 18, bzw. den Stellknopf 44 mit einem Kragen 51 rückwärts gegen das Gehäuseteil 42. Der Eingriff des Kupplungsrades 26 zwischen die Gabel 40 stellt somit in dieser Ruhestellung sicher, daß die Verzahnung zwischen dem Kupplungsrad 26 und dem Zwischenrad 28 aufgehoben ist, das Zeigerwerk 12 sich also in der normalen (Vorwärts-) Richtungdreht.
Wie in F i g. 1 berücksichtigt, ist es zweckmäßig, den

lichten axialen Abstand zwischen dem Minutenrad 24 und 28 dem Zwischenrad 28 kleiner vorzugeben, als die größte 29 axiale Zahnungs-Erstreckung der Gesamtheit aus dem 30 Kupplungsrad 26 und seinem Ritzel 25. Daraus resultiert, 31 daß bei der Betätigung bzw. der Rückbewegung der 5 32 Verstelleinrichtung 38 das Kupplungsrad 26 schon mit 33 dem Zwischenrad 28 in Eingriff gerät, ehe das Kupplungs- 34 ritzel 25 das Minutenrad 24 ausgekoppelt hat (und umge- 35 kehrt) und deshalb also vorübergehend sowohl dasKupp- 36 lungsrad 26 mit dem Zwischenrad 28 wie auch das Kupp- 10 lungs- Ritzel 25 mit dem Minutenrad 24 in Eingriff stehen; 37 wodurch eine Drehbewegung des Zeigerwerkes 12 blök- 38 kiert wird, weil das Minutenrad 24 über beide Getriebezü- 39 ge und somit gleichzeitig gegensinnig beaufschlagt wird. 40 Während dieser Blockagestellung vom Schaltkreis 20 an 15 4t den Motor 14 abgegebene Fortschaltimpulse bewirken also keine Veränderung der momentanen Stellung der 42 Zeiger21,31 — bis diese Blockage wieder aufgehoben ist, 43 weil z. B. der Stempel 39 ganz eingedrückt und deshalb der Drucktaster 43 geschlossen ist, also die nun einsetzen- 20 44 de raschere Ansteuerung des Motors 14 zur raschen 45 Rückwärts-Verstellung der Zeiger 21,31 führt Dadurch 46 sind Irritationen des Bedieners ausgeschlossen, die an- 47 dernfalls auftreten könnten, wenn sich seine Absicht eines 48 Stelleingriffes mit einem gerade aus dem zeithaltenden 25 49 Schaltkreis 20 gelieferten normalen Fortschaltimpuls 50 überschneidet Außerdem ist durch diesen überlappen- 51 den Übergang bei der Getriebezug-Umschaltung vor dem Minutenrad 24 sichergestellt, daß bei einer Axialverschiebung des Kupplungsrades 26 mit Ritzel 25 am Minu- 30 tenrad 24 bzw. am Zwischenrad 28 nicht Zahn auf Zahn zu liegen kommt, die Verschiebebewegung für den Verzahnungseingriff also nicht blockiert werden kann.

Entgegen dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch vorgesehen sein, den Druckta- 35 ster 43 gesondert vor dem Zifferblatt 22 zugänglich einzubauen, ihn also nicht funktionell mit der Axialverlagerung des Kupplungsrades 26 zu koppeln. In diesem Falle würde eine manuelle Betätigung des Drucktasters 43 nicht nur zur — möglichst zeitverzögerten — Ansteuerung des 40 Schaltkreises 20 dienen, sondern könnte parallel dazu auch zur Ansteuerung eines elektromechanischen Kraftelementes (beispielsweise in der Bauform eines Stellmagneten) zur Axialverschiebung des Kupplungsrades 28 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 37 führen, um den 45 Verschiebestempel 39 nicht durch die Frontplatine 18 hindurchführen zu müssen, insoweit also größere Gestaltungsfreiheit bezüglichdes Einbauesder Uhr 13zu haben.

Bezugszeichenliste 50

11 Räderwerk(zwischenl4undl2)

12 Zeigerwerk(hinterll)

13 Uhr(mit22in42)

14 Motor(vorll) 55

15 Statorspule(vonl4)

16 Statorbleche(fürl5)

17 Rotor(zwischen 16)

18 Frontplatine(mit22)

19 Rückplatine(mit45) 60

Schaltkreis(zur Ansteuerungvon 15;auf45) Minutenzeiger(auf23vor22)

Zifferblatt

Minutenzeigerweile(mit32)

Minutenrad(an 23/32) 65

Ritzel (an 26)

Kupplungsrad (hinter 29)

Ritzel (an 28)

Zwischenrad (für Drehrichtungsumkehr von 24) Ritzel (an 17)

Stundenzeigerrohr(mit31 vor22) Stundenzeiger

Ritzel(an 30/24)

Wechselrad(hinter32) Ritzel(an33)

Stundenrad (hinter 34, an 30) Drucktaster (für Vorwärts-Stellbewegung der Zeiger21/31)

Rückstellfeder(für25/26und39/40/44undfür43) Verstelleinrichtung(für25—26undfür43) Stempel (zwischen 44 und 40/43) Gabel (an 39 für 26)

Betätigungsende (von 39 in oder vor 22, bzw. 42; z. B.

an 44)

Gehäuseteil(vor22/13) Drucktaster (für Rückwärts-Stellbewegung der Zeiger21/31)

Stellknopf(auf39in42;als41) Leiterplatte (mit 20/46, gehaltert hinter 19/39) Kontaktsegment(auf45 unter 48) Leiterbahnen (auf 45 nach 20/46) Gegenkontaktbrücke(von43für46) elastischer Hohlkegelstumpf (als37 bei 39/43) Bund(an39 unter 18) Kragen (an 39/44 unter 42)

Hierzu 1 BlattZeichnungen

Claims (9)

1 2 oder für Schrittbetrieb entsprechen und deshalb auch Patentansprüche: nicht die standardisierten Uhrenschaltkreise für die zeithaltende Motoransteuerung eingesetzt werden können.

1. Stelleinrichtung für die Drehrichtungsumkehr Andererseits weisen vorbekannte Vorschläge zum und das elektrische Stellen einer elektromotorisch 5 Einsatz der einfachen Einphasen-Schrittmotore in reangetriebenen Uhr (13), dadurch gekenn- versibel betreibbaren Uhrwerken den Nachteil verzeichnet, daß eine mechanische Verstelleinrich- gleichsweise sehr hoher Betriebsunsicherheit adf, weil tung (38) für ein Kupplungsrad (26) zur Drehrich- zur Umkehr der Drehrichtung eine labile Rotorstellung tungsumkehr im Getriebezug des Räderwerks (11) angefahren können werden muß, was die aus Gründen zwischen Motor-Rotor (17) und Zeigerwerk (12) io der Betriebssicherheit wünschenswerten Richtmomente vorgesehen ist in der jeweiligen stationären Rotorstellung beeinträchfij

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- tigt; und für die Drehrichtungs-Umsteuerung sind je ν kennzeichnet, daß das Kupplungsrad (26) in seiner nach der Motor-Bauform unterschiedliche unipolare ρ Normalbetriebs-Stellung direkt, in seiner Rücklauf- oder bipolare Impulspaare erforderlich, so daß auch Betriebsstellung dagegen über ein Zwischenrad (28) 15 diesbezüglich die gängigen, preiswert verfügbaren und mit dem Zeigerwerk (12) getrieblich gekoppelt ist bewährten Uhrenschaltkreise nicht einsetzbar sind. ! ^

3. Stellsinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfin-,ⁿ durch gekennzeichnet, daß das Kupplungsrad (26) dung die Aufgabe lugrunde, eine Stelleinrichtung gat-■ unter ständigem Eingriff mit dem Rotor-Ritzel (29) tungsgemäßer Art zu schaffen, die bei leichter Bedienaxial verschiebbar gehaltert ist 20 barkeit funktionssicher arbeitet und sowohl hinsichtlich <i

4. Stelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- des Motors wie auch seiner zeithaltenden elektrischen kennzeichnet daß das Kupplungsrad (26) mit einem Ansteuerung keine Beschaffungs- und Funktionsproblein der Ebene vor dem Uhren-Zifferblatt (22) betätig- me bezüglich etwaiger Besonderheiten in der Betriebsbaren Stempel (39) in Wirkverbindung steht weise aufwirft.

5. Stelleinrichtung nach einem der vorangehenden 25 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentli-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem chen dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Stellein-Kupplungsrad (26) ein elektrischer Drucktaster (43) richtung die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruches zur Ansteuerung eines Schaltkreises (20) für den 1 aufweist

Motor (14) in Wirkverbindung steht Nach dieser Lösung sind für ein in beiden Drehrich-

6. Stelleinrichtung nach einem der vorangehenden 30 tungen umsteuerbar betreibbares Uhrwerk keinerlei Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das Änderungen im Bereiche des Motors und seiner zeithal-Kupplungsrad (26) eine Übergangsstellung ausgebil- tenden Ansteuerung erforderlich. Vielmehr erfolgt die det ist, in der es sowohl direkt wie auch über das Drehrichtungs-Umkehr zum Stellen der Zeiger in Ge-Zwischenrad (28) mit dem Zeigerwerk (12) getrieb- gen-Uhrzeigerrichtung allein durch eine getriebetechnilich gekoppelt ist 35 sehe Umschaltung im Zuge des Räderwerks. Diese läßt

7. Stelleinrichtung nach einem der vorangehenden sich besonders einfach durch Axialverschiebung eines

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das axial Radsatzes realisieren, für die es lediglich der Druckbetä-

verschiebbare Kupplungsrad (26) radial in eine Ga- tigung der frontseitig im Uhren-Gehäuse zugänglichen

f bei (40) am verschiebbaren Stempel (39) der Ver- Verstelleinrichtung bedarf, bei der es sich um die Rad-

<■ stelleinrichtung (38) eingreift. 40 welle selbst oder um einen mechanisch mit dem zu ver-

8. Stelleinrichtung nach einem der vorangehenden schiebenden Rad in Eingriff stehenden Stempel handeln '^l> Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verla- kann. Vorzugsweise ist diese Verstelleinrichtung zu-

gerung des Kupplungsrades (26) aus der Normalbe- gleich als elektromechanischer Drucktast-Schalter aus-

triebs-Stellung gegen die elastische Rückstellkraft gebildet, um die Fortschalt-Ansteuerung des Motors —

einer Rückstellfeder (37) erfolgt. 45 gegebenenfalls mit erhöhter Fortschaltfrequenz — frei-

9. Stelleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge- zugeben, wenn die getriebliche Drehrichtungsumkehr kennzeichnet, daß die Rückstellfeder (37) als elasti- für die Stellbewegung der Zeiger entgegen der normascher Hohlkegelstumpf (49) ausgebildet ist, in dessen len Drehrichtung vorbereitet ist. Dabei kann es zweckinnerem Kontaktsegmente (46) und eine Gegenkon- mäßig sein, während des Überganges der getrieblichen taktbrücke (48) angeordnet sind. 50 Umschaltung von einer Drehrichtung in die andere eine

mechanische Arretierung des Zeigerwerkes vorzuse-

hen, um mechanische Zahn-Auf-Zahn-Stellungen ebenso zu vermeiden, wie Irritationen des Benutzers bei Überlagerung einer normalen Antriebs-Ansteuerung

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung gemäß 55 des Motors unmittelbar vor oder nach Wirksamwerden dem Oberbegriff des Anspruches 1, insbesondere bei der gegenläufigen Stellbewegung. Ferner kann durch einer beispielsweise in einem Kraftfahrzeugarmaturen- gezieltes Halten und dann Loslassen der Verstelleinrichbrett eingebauten und deshalb für den Benutzer nur tunginderZeigerwerks-BlockierstellungialsZwischenzifferblattseitig zugänglichen Uhr. stellung zwischen normalem Betrieb und rücklaufen-

Eine gattungsgemäße Stelleinrichtung ist aus der 60 dem Zeigerwerksantrieb) nach einem Stelleingriff der CH-PS 6 13 085 bekannt. Zur Realisierung der beiden normale Antrieb des Zeigerwerks definiert, z. B. bei ErLaufrichtungen zum Verstellen bei Nachgang oder bei scheinen einer Referenz-Zeitmarke, wieder freigegeben Vorgang der Zeigeranzeige ist dort ein spezieller Motor werden.

mit zwei Statorblechkreisen und dementsprechend Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen der

zwei, je nach der Drehrichtung anzusteuernden, Stator- 65 Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, Vorspulen vorgesehen. Daraus resultieren vergleichsweise teile der Erfindung aus nachstehender Beschreibung eihohe Erstellungskosten, da solche Doppelspulen-Syste- nes in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Weme nicht den gängigen Uhrenmotoren für Synchron- sentliche stark abstrahiert, aber angenähert maßstabs-