DE3426459C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die gattungsgemäße Stelleinrichtung ist, insbesondere für eine bei­ spielsweise in ein Kraftfahrzeug-Armaturenbrett eingebaute und deshalb für den Benutzer nur zifferblattseitig zugängliche Uhr, aus der DE 28 27 918 A1 bekannt. Wegen der Unbequemlichkeiten einer manuellen Drehbewegung an einem Einstellknopf vor oder neben dem Zifferblatt ist dort vorgesehen, zur Grobverstellung das Minutenrad mittels einer unter Federvorspannung stehenden, elektro-magnetisch betätigbaren Hebelkonstruktion aus dem Verzahnungseingriff zum Ritzel seines Zwi­ schenrades zu lösen und stattdessen mit einem Ritzel auf der Motor­ welle zu kuppeln, das einen kleineren Durchmesser als das Motor-Ritzel für das Sekundenrad aufweist. Zusätzlich oder stattdessen ist dort vorgesehen, die Impulsfolgefrequenz für die Ansteuerung des Motors über einen Zwei-Stufen-Schalter zu erhöhen, was als Feinverstellung bezeichnet ist. Aber selbst der Eilgang der getrieblichen Umschaltung (dort Grobverstellung genannt) benötigt eine unangenehm lange Zeit­ spanne für Zeiger-Korrektur-Bewegungen, die sich über praktisch einen Umlauf des Stundenzeigers erstrecken, wie sie beispielsweise zur effektiven Rückstellung um eine Stunde beim Übergang von Sommerzeit auf Winterzeit vorkommen. Wenn dann der avisierte Zeitpunkt überlaufen ist, muß die ganze Prozedur wiederholt werden, weil der Motor das Ge­ triebe nur in einer Richtung antreibt.

Deshalb ist es verschiedentlich bekannt, für die Korrektur der Zeiger­ stellungs-Zeitanzeige reversibel betreibbare Motore einzusetzen. So ist nach der CH-PS 6 13 085 zur Realisierung der beiden Laufrichtungen für das Verstellen bei Nachgang oder bei Vorgang der Zeigeranzeige ein spezieller Motor mit zwei Statorblechkreisen und dementsprechend zwei, je nach der Drehrichtung anzusteuernden, Statorspulen vorgesehen. Daraus resultieren vergleichsweise hohe Erstellungskosten, da solche Doppelspulen-Systeme nicht den gängigen Uhrenmotoren für Synchron- oder für Schrittbetrieb entsprechen, also nicht aus den standardisier­ ten Uhrenschaltkreisen für die zeithaltende Motoransteuerung betrieben werden können und außerdem sehr viel mehr Einbauraum als ein herkömm­ licher, nur in einer Richtung betreibbarer Motor benötigen.

Andererseits weisen aus der Literatur bekannte Vorschläge zum Einsatz der üblichen Einphasen-Schrittmotore in reversibel betreibbaren Uhr­ werken den Nachteil vergleichsweise sehr hoher Betriebsunsicherheit auf, weil zur Umkehr der Drehrichtung eine labile Rotorstellung ange­ fahren werden muß, was die aus Gründen der Betriebssicherheit wün­ schenswerten Richtmomente in der jeweiligen stationären Rotorstellung beeinträchtigt. Für die Drehrichtungs-Umsteuerung sind dann je nach der gewählten Motor-Bauform unterschiedliche unipolare oder bipolare Impulspaare erforderlich, so daß auch diesbezüglich die gängigen, preiswert verfügbaren und bewährten Uhrenschaltkreise nicht einsetzbar sind.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine Stelleinrichtung gattungsgemäßer Art zu schaffen, die bei leichter Bedienbarkeit funktionssicher in beiden Drehrichtungen arbei­ tet und dafür sowohl hinsichtlich des Motors wie auch hinsichtlich seiner zeithaltenden elektrischen Ansteuerung keine Beschaffungs- und Funktions-Probleme bezüglich etwaiger Besonderheiten in der rever­ siblen Betriebsweise aufwirft.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Stelleinrichtung nach dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 ausgelegt ist.

Diese Lösung beruht also auf der Kombination des als solchen aus dem allgemeinen Maschinenbau bekanntem Zahnrad-Wendegetriebes mit einer Umschaltung der Impulsfolgefrequenz für die Motoransteuerung bei ma­ nueller Auslösung einer Drehrichtungsumkehr für die Korrektur der Zei­ gerstellung. Für das in beiden Drehrichtungen umsteuerbar betreibbare Uhrwerk sind somit keinerlei Änderungen im Bereiche des Motors und seiner zeithaltenden Ansteuerung erforderlich. Vielmehr geht mit der Frequenzumschaltung eine getriebetechnische Umschaltung im Zuge des Räderwerks zum raschen Stellen der Zeiger in Gegen-Uhrzeigersinn ein­ her. Die funktional miteinander verkoppelten Umschaltvorgänge sind einfach durch Axialverschiebung eines Radsatzes bei gleichzeitiger Schalterbetätigung realisierbar, wofür es lediglich der Druckbetäti­ gung eines frontseitig im Uhren-Gehäuse zugänglichen Stempels bedarf, der mit dem zu verschiebenden Rad in Eingriff steht. Da während des Überganges der getrieb­ lichen Umschaltung von einer Drehrichtung in die andere eine mecha­ nische Arretierung des Zeigerwerks erfolgt, werden mechanische Zahn-auf-Zahn-Stellungen ebenso vermieden, wie Irritationen des Benutzers bei Überlagerung einer normalen Antriebs-Ansteuerung des Mo­ tors unmittelbar vor oder nach Wirksamwerden der gegenläufigen Stell­ bewegung. Ferner kann durch gezieltes Halten und dann Loslassen der Verstelleinrichtung in der Zeigerwerks-Blockierstellung (als Zwischen­ stellung zwischen normalem Betrieb und rücklaufendem Zeigerwerksan­ trieb) nach einem Stelleingriff der normale Antrieb des Zeigerwerks definiert wieder freigegeben werden, z. B. gerade bei Erscheinen einer Referenz-Zeitmarke.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, Vorteile der Erfindung aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das wesent­ liche stark abstrahiert, aber angenähert maßstabs­ gerecht (vergrößert) dargestellten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Es zeigt

Fig. 1 im Axial-Längsschnitt durch die Zeigerwellen das Räder- und Zeigerwerk einer elektromotorisch an­ getriebenen Uhr in abgebrochener Darstellung und

Fig. 2 das Räder- und Zeigerwerk gemäß Fig. 1 im Axial-Längsschnitt durch seine Verstelleinrichtung.

Beim in Fig. 1 gezeigten Werk handelt es sich um das Räderwerk 11 und das Zeigerwerk 12 einer Uhr 13 - hier in der Bauform einer Kraftfahrzeug-Armaturen­ brettuhr ohne Sekundenanzeige -, die für ihren zeit-hal­ tenden Antrieb mit einem Schrittmotor 14 mit Stator­ spule 15, Statorblechen 16 und permanent-magne­ tischem Rotor 17, zwischen einer Frontplatine 18 und einer Rückplatine 19 für den Werk-Aufbau, ausgestattet ist.

Die Statorspule 15 wird aus einem zeithaltenden elek­ trischen Schaltkreis 20 periodisch angesteuert, in diesem Beispielsfalle in derartiger Folgefrequenz, daß der ge­ trieblich mit dem Rotor 17 gekoppelte Minutenzeiger 21 vor der Minuterie des auf der Frontplatine 18 gehal­ terten Zifferblattes 22 pro Minute um eine Minutentei­ lung (6°) weiterspringt. Dafür ist die Minutenzeigerwel­ le 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 Zwi­ schenrad 28 und das Kupplungsrad 26 - über entspre­ chende Verzahnungseingriffe mit einem Ritzel 29 ge­ trieblich 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, Zwischen­ rad 28 läuft bei diesem getriebetechnischen Ausfüh­ rungsbeispiel leer mit. Wenn eine Zeigerverstellung in Uhrzeigerrichtung vorgenommen werden soll, wird über einen (in Fig. 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 einge­ geben, woraufhin dieser mit erhöhter Frequenz zur An­ steuerung 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 Korrekturfortschaltfre­ quenz z. B. progressiv über der Dauer der Betätigung des Drucktasters 36 zu steigern, um große Einstellwin­ kel 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 Ro­ tor-Ritzel 29 nun über das Kupplungsrad 26 und das Zwischenrad 28 samt Ritzel 27, also über eine weitere Getriebestufe, erfolgt (vgl. auch Fig. 2).

Hierfür wird die Einheit aus Kupplungsrad 26 samt Ritzel 25, gegen die Rückstellkraft einer Rückstellfeder 37 und unter Beibehaltung des Verzahnungseingriffes vom Kupplungsrad 26 zum Rotor-Ritzel 29 entspre­ chender axialer Längserstreckung, axial so weit ver­ schoben, 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 gestri­ chelt 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 vor­ zugsweise, wie in Fig. 2 angedeutet, als gegen die Rück­ stellfeder 37 abgestützter Stempel ausgebildet ist. Die­ ser Stempel 39 ist im wesentlichen parallel zur Achse des Kupplungsrades 26 verschiebbar; und er ist mit ei­ ner seitlich vorstehenden Verschiebe-Gabel 40 ausge­ stattet, zwischen die das Kupplungsrad 26 radial ein­ greift. Das Druck-Betätigungsende 41 ragt durch das Zifferblatt 22 bzw. ein die Uhr 13 einfassendes Gehäuse­ teil 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 Zwischen­ rad 28 verläuft und deshalb eine Zeiger-Drehrichtung entgegen der normalen Drehrichtung hervorruft. Wenn nun auch noch der schon erwähnte Drucktaster 36 betä­ tigt 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 Zeichung berück­ sichtigt, für diesen Rückwärts-Stellvorgang einen ge­ sonderten Drucktaster 43 vorzusehen und dessen elek­ tromechanische Funktion mit der mechanischen Funk­ tion bei Betätigung des Stempels 39 zu verbinden, so daß dessen Betätigungsende 41 als ein Stellknopf 44 (für eine Zeiger-Verstellung entgegen der normalen Dreh­ richtung) dient. Hierfür endet beim in Fig. 2 konstruk­ tiv dargestellten Ausführungsbeispiel der Stempel 39 in gewissem Abstand vor einer Leiterplatte 45, die dort hinter der Rückplatine 19 gehaltert ist und beispielswei­ se den Schaltkreis 20 sowie aufkaschierte Kontaktseg­ mente 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 Kon­ taktstrecken gegen Umwelteinflüsse wie auch als Schnappeffekt-Rückstellfeder 37 dient, wie diesbezüg­ lich als solches aus der Konstruktion der sogenannten Gummimatten-Drucktastschalter bekannt. Die Rück­ stellfeder 37 drückt also den Stempel 39 in seiner nicht­ betätigten Stellung (in der das Kupplungsrad-Ritzel 25 direkt mit dem Minutenrad 24 im Eingriff steht) kraft­ schlüssig mit einem kragenförmig umlaufenden Bund 50 gegen beispielsweise die Frontplatine 18, bzw. den Stell­ knopf 44 mit einem Kragen 51 rückwärts gegen das Gehäuseteil 42. Der Eingriff des Kupplungsrades 26 zwischen die Gabel 40 stellt somit in dieser Ruhestel­ lung sicher, daß die Verzahnung zwischen dem Kupp­ lungsrad 26 und dem Zwischenrad 28 aufgehoben ist, das Zeigerwerk 12 sich also in der normalen (Vorwärts-) Richtung dreht.

Wie in Fig. 1 berücksichtigt, ist es zweckmäßig, den lichten axialen Abstand zwischen dem Minutenrad 24 und dem Zwischenrad 28 kleiner vorzugeben, als die größte axiale Zahnungs-Erstreckung der Gesamtheit aus dem Kupplungsrad 26 und seinem Ritzel 25. Daraus resultiert, daß bei der Betätigung bzw. der Rückbewegung der Verstelleinrichtung 38 das Kupplungsrad 26 schon mit dem Zwischenrad 28 in Eingriff gerät, ehe das Kupplungs­ ritzel 25 das Minutenrad 24 ausgekoppelt hat (und umge­ kehrt) und deshalb also vorübergehend sowohl das Kupp­ lungsrad 26 mit dem Zwischenrad 28 wie auch das Kupp­ lungs-Ritzel 25 mit dem Minutenrad 24 in Eingriff stehen; wodurch eine Drehbewegung des Zeigerwerkes 12 bloc­ kiert wird, weil das Minutenrad 24 über beide Getriebezü­ ge und somit gleichzeitig gegensinnig beaufschlagt wird. Während dieser Blockagestellung vom Schaltkreis 20 an den Motor 14 abgegebene Fortschaltimpulse bewirken also keine Veränderung der momentanen Stellung der Zeiger 21, 31 - bis diese Blockage wieder aufgehoben ist, weil z. B. der Stempel 39 ganz eingedrückt und deshalb der Drucktaster 43 geschlossen ist, also die nun einsetzen­ de raschere Ansteuerung des Motors 14 zur raschen Rückwärts-Verstellung der Zeiger 21, 31 führt. Dadurch sind Irritationen des Bedieners ausgeschlossen, die an­ dernfalls auftreten könnten, wenn sich seine Absicht eines Stelleingriffes mit einem gerade aus dem zeithaltenden Schaltkreis 20 gelieferten normalen Fortschaltimpuls überschneidet. Außerdem ist durch diesen überlappen­ den Übergang bei der Getriebezug-Umschaltung vor dem Minutenrad 24 sichergestellt, daß bei einer Axialver­ schiebung des Kupplungsrades 26 mit Ritzel 25 am Minu­ tenrad 24 bzw. am Zwischenrad 28 nicht Zahn auf Zahn zu liegen kommt, die Verschiebebewegung für den Verzah­ nungseingriff also nicht blockiert werden kann.

Entgegen dem zeichnerisch dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel kann auch vorgesehen sein, den Druckta­ ster 43 gesondert vor dem Zifferblatt 22 zugänglich einzu­ bauen, 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 Schaltkreises 20 dienen, sondern könnte parallel dazu auch zur Ansteuerung eines elektromechanischen Kraft­ elementes (beispielsweise in der Bauform eines Stellma­ gneten) zur Axialverschiebung des Kupplungsrades 26 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 37 führen, um den Verschiebestempel 39 nicht durch die Frontplatine 18 hindurchführen zu müssen, insoweit also größere Gestal­ tungsfreiheit bezüglich des Einbaues der Uhr 13 zu haben.

Bezugszeichenliste

11 Räderwerk (zwischen 14 und 12)
12 Zeigerwerk (hinter 11)
13 Uhr (mit 22 in 42)
14 Motor (vor 11)
15 Statorspule (von 14)
16 Statorbleche (für 15)
17 Rotor (zwischen 16)
18 Frontplatine (mit 22)
19 Rückplatine (mit 45)
20 Schaltkreis (zur Ansteuerung von 15; auf 45)
21 Minutenzeiger (auf 23 vor 22)
22 Zifferblatt
23 Minutenzeigerwelle (mit 32)
24 Minutenrad (an 23/32)
25 Ritzel (an 26)
26 Kupplungsrad (hinter 29)
27 Ritzel (an 28)
28 Zwischenrad (für Drehrichtungsumkehr von 24)
29 Ritzel (an 17)
30 Stundenzeigerrohr (mit 31 vor 22)
31 Stundenzeiger
32 Ritzel (an 30/24)
33 Wechselrad (hinter 32)
34 Ritzel (an 33)
35 Stundenrad (hinter 34, an 30)
36 Drucktaster (für Vorwärts-Stellbewegung der Zei­ ger 21/31)
37 Rückstellfeder (für 25/26 und 39/40/44 und für 43)
38 Verstelleinrichtung (für 25-26 und für 43)
39 Stempel (zwischen 44 und 40/43)
40 Gabel (an 39 für 26)
41 Betätigungsende (von 39 in oder vor 22, bzw. 42; z. B. an 44)
42 Gehäuseteil (vor 22/13)
43 Drucktaster (für Rückwärts-Stellbewegung der Zei­ ger 21/31)
44 Stellknopf (auf 39 in 42; als 41)
45 Leiterplatte (mit 20/46, gehaltert hinter 19/39)
46 Kontaktsegment (auf 45 unter 48)
47 Leiterbahnen (auf 45 nach 20/46)
48 Gegenkontaktbrücke (von 43 für 46)
49 elastischer Hohlkegelstumpf (als 37 bei 39/43)
50 Bund (an 39 unter 18)
51 Kragen (an 39/44 unter 42)

Claims (4)

1. Stelleinrichtung einer elektro-motorisch angetriebenen Uhr (13) mit einer mechanischen Verstelleinrichtung (38) für ein gegen eine ela­ stische Rückstellkraft axial verschiebbares Kupplungsrad (26) im Getriebezug des Räderwerks (11) zwischen dem Ritzel (29) eines Mo­ tor-Rotors (17) und dem Zeigerwerk (12), dadurch gekennzeichnet, daß als Verstelleinrichtung (38) mit dem Kupplungsrad (26) ein frontseitig im Uhrengehäuse betätigbarer Stempel (39) in Wirkver­ bindung steht, mit dessen Betätigung das Kupplungsrad (26) unter Beibehaltung seines Eingriffes mit dem Rotor-Ritzel (29) nicht mehr direkt, sondern über eine weitere Getriebestufe in Form eines Zwi­ schenrads (28) mit dem Zeigerwerk (12) getrieblich gekoppelt und zugleich ein elektrischer Drucktaster (43) für Ansteuerung des Motors (14) mit erhöhter Fortschaltfrequenz betätigt ist, mit Ausbildung einer Übergangsstellung für das Kupplungsrad, in der es sowohl direkt wie auch über das Zwischenrad (28) mit dem Zeigerwerk (12) getrieb­ lich gekoppelt ist.

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Kupplungsrad (26) radial in eine Ga­ bel (40) am verschiebbaren Stempel (39) der Ver­ stelleinrichtung (38) eingreift.

3. Stelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verla­ gerung des Kupplungsrades (26) aus der Normalbe­ triebs-Stellung gegen die elastische Rückstellkraft einer Rückstellfeder (37) erfolgt.

4. Stelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rückstellfeder (37) als elasti­ scher Hohlkegelstumpf (49) ausgebildet ist, in dessen Innerem Kontaktsegmente (46) und eine Gegenkon­ taktbrücke (48) angeordnet sind.