DE3942397C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Stromzufuhr zu elektrischen Verbrauchern auf dem Stundenzeiger, dem Minutenzeiger und dem Sekundenzeiger einer Uhr.

Eine solche Anordnung ist in der japanischen Offenlegungsschrift 02-80 995 beschrieben. Die bekannte Anordnung weist zwei ringförmige Leiter auf, die um den Drehmittelpunkt des Zeigers unter diesem angeordnet sind. An der Unterseite des Zeigers sind zwei Stromabnehmer befestigt, die je einen auf einem jeweiligen der ringförmigen Leiter schleifenden Kontakt aufweisen. Die ringförmigen Leiter sind elektrisch mit einer externen Schaltung verbunden. Die Stromabnehmer sind elektrisch mit einem Stromverbraucher auf dem Zeiger ver­ bunden. Auf diese Weise wird elektrischer Strom, der den beiden ringförmigen Leitern von der externen Schaltung ge­ liefert wird, über die beiden auf ihnen schleifenden Strom­ abnehmer genommen und dem elektrischen Verbraucher zuge­ führt.

Wenn bei diesem Stand der Technik die Stromabnehmer auf den ringförmigen Leitern gleiten, setzen sie der Drehung des Zeigers einen Widerstand entgegen. Wird der von den Strom­ abnehmern auf die Leiter ausgeübte Druck reduziert, um die­ sen Widerstand zu verringern, dann wird die Zuverlässigkeit der elektrischen Leitung verschlechtert. Daher muß bei der Herstellung und bei dem Zusammenbau dieser Teile besondere Sorgfalt aufgewendet werden. Dies bereitet Schwierigkeiten. Außerdem müssen die Stromabnehmer in richtiger Lage an dem Zeiger befestigt werden. Damit wird auch die Herstellung der Zeiger arbeitsaufwendig und mühsam.

Aus der deutschen Patentschrift 8 27 771 ist eine Anordnung zur Stromzufuhr zu Leuchtröhren einer mit zwei Zeigern versehenen Uhr bekannt. Bei diesem Stand der Technik wird die elektrische Energie transformatorisch sowohl auf den Stundenzeiger als auch auf den Minutenzeiger übertragen. Zu diesem Zweck ist konzentrisch zur Drehachse der Zeiger ein sich aus drei Abschnitten zusammensetzender Transformator vorgesehen. Ein erster, ortsfester Abschnitt enthält in einem mit U-förmigem Querschnitt versehenen Ringkern die Primärwicklung. Darauf folgt ein eine erste Sekundärwicklung enthaltender mittlerer Abschnitt, der auf das Stundenrohr aufgesetzt ist und an dem der Stundenzeiger befestigt ist. Die erste Sekundärwicklung befindet sich innerhalb eines an seinen beiden Stirnseiten offenen Ringkerns. Über dem mittleren Abschnitt liegt der dritte und letzte Abschnitt des Transformators auf dem Minutenrohr, der in einem Ringkern mit U-förmigem Querschnitt die zweite Sekundärwicklung enthält und an dem der Minutenzeiger befestigt ist. Bei dieser bekannten Anordnung tritt das voranstehend beschriebene Problem der Schleifkontakte nicht auf, dafür müssen aber ein voluminöser und schwerer Aufbau sowie ein verminderter Wirkungsgrad bei der Energieübertragung in Kauf genommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der angegebe­ nen Art zu schaffen, die leicht hergestellt werden kann, das auf den Zeiger einwirkende Drehmoment nicht beeinträch­ tigt und eine sehr zuverlässige elektrische Verbindung er­ laubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung ge­ mäß Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Bei dieser Lösung ist die unterhalb des Zeigers angebrachte zweite Spule elektrisch mit der externen Schaltung verbun­ den. Elektrischer Strom, der durch diese zweite Spule fließt, erzeugt einen magnetischen Fluß. Da es sich bei diesem Strom um einen Wechselstrom handelt, wird ein Wech­ selfluß erzeugt. Dieser Wechselfluß führt zur Induktion ei­ ner Spannung in der ersten Spule, die in der Nähe der zwei­ ten Spule angeordnet ist. Auf diese Weise findet durch elektromagnetische Induktion eine Übertragung elektrischer Energie von der zweiten Spule auf die erste Spule und damit zu dem mit der ersten Spule verbundenen Stromverbraucher statt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht wesentlicher Teile einer Uhr, die mit einer Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Anordnung versehen ist, und

Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild der Uhr.

Der Stundenzeiger und der Minutenzeiger werden in der Art der eingangs beschriebenen, in der japanischen Patent­ anmeldung offenbarten Weise mit elektrischer Energie ver­ sorgt. Der Sekundenzeiger wird transformatorisch mit elektrischer Energie gespeist.

Gemäß Darstellung in Fig. 1 ist eine Buchse 2 fest an ei­ nem Uhrwerk 1 angebracht. Eine Stundenzeigerwelle 3, eine Minutenzeigerwelle 4 und eine Sekundenzeigerwelle 5 er­ strecken sich durch die Buchse 2. In das obere Ende der Buchse 2 ist ein feststehender Kontaktträger 6 eingepreßt. Ein ringförmiger Vorsprung 6a befindet sich auf der Ober­ seite des Kontaktträgers 6 um die Drehachse der Zeiger herum. Ein ringförmiger, feststehender Leiter 7 ist außer­ halb des Vorsprungs 6a auf dem Kontaktträger 6 angeordnet. Ein weiterer ringförmiger, feststehender Leiter 8 befindet sich innerhalb des Vorsprungs 6a. Teile dieser Leiter 7 und 8 sind zu L-förmigen Anschlußelementen 7a bzw. 8a gebogen. Diese Anschlußelemente 7a und 8a erstrecken sich durch den Kontaktträger 6 nach unten und sind über Leitungsdrähte 9a bzw. 9b elektrisch mit einer nicht gezeigten Treiberschal­ tung verbunden.

Ein starr an der Stundenzeigerwelle 3 befestigter Stunden­ zeiger 10 befindet sich oberhalb des ortsfesten Kontaktträ­ gers 6. Eine Isolierplatte 11, auf der zwei Stromabnehmer 12, 13 angebracht sind, ist an der Unterseite des Stunden­ zeigers 10 befestigt. Die Stromabnehmer 12 und 13 dienen dazu, elektrische Energie an ein Elektrolumineszenzelement EL₁ (siehe Fig. 2) zu liefern, das auf dem Stundenzeiger 10 angebracht ist. Die Stromabnehmer 12 und 13 weisen Kontakte 12a bzw. 13a auf, die sich um die Drehachse des Stundenzei­ gers 10 drehen und auf den ortsfesten Leitern 7 bzw. 8 schleifen.

Ein Kontaktträger 16 gleichen Aufbaus wie der ortsfeste Kontaktträger 6 ist fest auf der Oberseite des Stundenzei­ gers 10 angebracht. Ein ringförmiger Leiter 17 ist außer­ halb eines Vorsprungs 16a des Kontaktträgers 16 angeordnet. Ein weiterer ringförmiger Leiter 18 befindet sich innerhalb des Vorsprungs 16a auf dem Kontaktträger 16. Die Anschluß­ elemente 17a und 18a erstrecken sich durch den Kontaktträ­ ger 16 bis zur Unterseite des Stundenzeigers 10. Die An­ schlußelemente 17a und 18a sind bei 14 mit den Stromabneh­ mern 12 bzw. 13 verlötet.

Ein Minutenzeiger 20 ist an der Minutenzeigerwelle 4 ober­ halb des Stundenzeigers 10 befestigt. Zwei Stromabnehmer 22 und 23, die ähnlich aufgebaut sind wie die Stromabnehmer 12 und 13, sind an einer Isolierplatte 21 befestigt, die ih­ rerseits an der Unterseite des Minutenzeigers 20 angebracht ist. Die Stromabnehmer 22 und 23 liefern elektrische Ener­ gie an ein Elektrolumineszenzelement EL₂ (siehe Fig. 2), das auf dem Minutenzeiger 20 angebracht ist. Die Stromab­ nehmer 22 und 23 weisen Kontakte 22a bzw. 23a auf, die auf den ringförmigen Leitern 17 und 18 auf dem Stundenzeiger 10 schleifen.

Ein Spulenkörper 24 aus magnetischem Material ist fest auf der Oberseite des Minutenzeigers 20 konzentrisch um dessen Drehachse herum angeordnet. Auf den Spulenkörper 24 ist zur Bildung einer (zweiten) Spule 25 ein Leitungsdraht ge­ wickelt, der elektrisch mit den Stromabnehmern 22 und 23 verbunden ist.

Ein Sekundenzeiger 30 ist oberhalb des Minutenzeigers 20 an der Sekundenzeigerwelle 5 befestigt. Ein Spulenkörper 34 aus magnetischem Material ist an der Unterseite des Sekun­ denzeigers 30 konzentrisch um dessen Drehachse herum ange­ ordnet. Der Spulenkörper 34 liegt dem Spulenkörper 24 in geringem Abstand gegenüber. Auf den Spulenkörper 34 ist zur Bildung einer (ersten) Spule 35 ein Leitungsdraht ge­ wickelt, der elektrisch mit einem Elektrolumineszenzelement EL₃ (siehe Fig. 2) verbunden ist, das auf dem Sekundenzei­ ger 30 montiert ist.

Der Stundenzeiger 10, der Minutenzeiger 20 und der Sekun­ denzeiger 30 sind über Hülsen 10a, 20a bzw. ein Rohr 30a fest auf die Stundenzeigerwelle 3, die Minutenzeigerwelle 4 bzw. die Sekundenzeigerwelle 5 aufgesetzt. Diese Zeiger drehen sich oberhalb eines Ziffernblatts 32, das an einer Ziffernblattaufnahme 31 befestigt ist.

Da die Uhr in beschriebener Weise aufgebaut ist, werden der Stundenzeiger 10, der Minutenzeiger 20 und der Sekundenzei­ ger 30 von dem Uhrwerk 1 gedreht, um die Zeit anzuzeigen. Elektrische Energie wird von der Treiberschaltung über die Leitungsdrähte 9a, 9b an die feststehenden, ringförmigen Leiter 7, 8 geliefert. Die Energie wird dann über die Kon­ takte 12a und 13a, die auf dem Leiter 7 bzw. 8 schleifen, an die Stromabnehmer 12, 13 übertragen. Auf diese Weise wird das Elektrolumineszenzelement EL₁, das sich als elek­ trischer Verbraucher auf dem Stundenzeiger 10 befindet, mit elektrischer Energie gespeist. Über die Stromabnehmer 12, 13, die ringförmigen Leiter 17, 18 und die Stromabnehmer 22, 23 wird in gleicher Weise elektrische Energie an das Elektrolumineszenzelement EL₂ geliefert, das sich als elek­ trischer Verbraucher auf dem Minutenzeiger 20 befindet.

Zugleich wird die elektrische Energie von den Stromabneh­ mern 22, 23 an die zweite Spule 25 angelegt. Dadurch wird in der ersten Spule 35 eine Spannung induziert. Diese treibt über eine nicht gezeigte Verbindungseinrichtung einen elektrischen Strom durch das Elektrolumineszenzele­ ment EL₃, das sich als elektrischer Verbraucher auf dem Se­ kundenzeiger 30 befindet.

Unter Bezug auf Fig. 2 soll nun die elektrische Wirkungs­ weise der Anordnung gemäß der Erfindung beschrieben werden.

Beim vorliegenden Beispiel sind die Elektrolumineszenzele­ mente EL₁ bis EL₃ als elektrische Verbraucher auf den Zei­ gern montiert. Wenn eine Wechselspannung an diese Elektro­ lumineszenzelemente angelegt wird, strahlen sie Licht ab und wirken als eine Art Kondensator.

Die Treiberschaltung für die Elektrolumineszenzelemente EL₁ bis EL₃ enthält Kondensatoren C₁, C₂, einen Widerstand R, einen Transformator T₁, einen Transistor T_r sowie die Elek­ trolumineszenzelemente EL₁ und EL₂, die zusammen einen Sperrschwinger bilden, der die Spannung von einer Gleich­ stromquelle E in eine Wechselspannung für die Ansteuerung der Elektrolumineszenzelemente EL₁ und EL₂ umsetzt. Ein Kondensator C₃ stabilisiert die Schwingungen.

Beim vorliegenden Beispiel ist die zweite Spule 25 mit den Elektrolumineszenzelementen EL₁ und EL₂ verbunden, und die erste Spule 35 liegt der zweiten Spule 25 mit geringem Ab­ stand gegenüber, so daß beide einen zweiten Transformator T₂ bilden. Wenn Wechselstrom die zweite Spule 25 durch­ fließt, wird aufgrund elektromagnetischer Induktion in der ersten Spule 35 eine Spannung induziert. Dadurch wird elek­ trische Energie an das Elektrolumineszenzelement EL₃ auf dem Sekundenzeiger 30 geliefert.

Beim vorliegenden Beispiel wird die elektrische Energie an den Stundenzeiger 10 und den Minutenzeiger 20 mittels der herkömmlichen Anordnung zur Stromzufuhr geliefert. Ledig­ lich für den Sekundenzeiger 30 ist die Stromzufuhranordnung gemäß der Erfindung vorgesehen. Es ist aber auch möglich, die erfindungsgemäße Anordnung auch für den Stundenzeiger 10 und den Minutenzeiger 20 zu verwenden.

Die erste Spule 35 oder die zweite Spule 25 kann aus einem Selbstschmelzdraht bestehen. Bei dem Selbstschmelzdraht handelt es sich um einen Draht mit einem Leiterkern, der von einer Isolierung und darauf von einem Mantel aus einem Material umgeben ist, das unter Wärmeeinwirkung schmilzt. Nachdem eine Spule mit diesem Draht gewickelt wurde, wird sie erwärmt, so daß das Mantelmaterial schmilzt und dadurch die einzelnen Windungen der Spule nach der folgenden Abküh­ lung zu einer festen Einheit verbunden werden. Ferner kann es sich um eine Luftkernspule handeln, die weder den ersten Spulenkörper 34 noch den zweiten Spulenkörper 24 aufweist. Auch können der erste Spulenkörper 34 und der zweite Spu­ lenkörper 24 aus nicht-magnetischem Material bestehen. Die elektrischen Verbraucher können verschiedenster Art sein, wie LEDs, sowie die Elektrolumineszenzelemente EL₁ bis EL₃.

Zur Speisung eines mit einem elektrischen Verbraucher ver­ sehenen Zeigers sind eine erste und eine zweite, zusammen einen Transformator bildende Spulen vorgesehen. Beide Spu­ len erstrecken sich ringförmig konzentrisch um die Dreh­ achse des Zeigers. Die erste Spule ist bezogen auf die Dre­ hung des Zeigers ortsfest, während die zweite Spule an dem Zeiger befestigt ist und sich mit ihm dreht. Ein Wechsel­ strom in der ersten Spule führt zur Induktion einer Span­ nung in der zweiten Spule, die mit dem auf dem Zeiger an­ geordneten elektrischen Verbraucher verbunden ist. Auf diese Weise wird eine kontaktlose, leicht herzustellende und einzubauende sowie zuverlässig arbeitende Anordnung zur Stromzufuhr zu dem elektrischen Verbraucher geschaffen.

Wie beschrieben, kann mittels der erfindungsgemäßen Anord­ nung elektrische Energie kontaktlos an die mit einem elek­ trischen Verbraucher versehenen Zeiger geliefert werden. Daher werden die auf die Zeiger einwirkenden Drehmomente nicht beeinträchtigt. Die Erfindung kann daher bei Zeigern eingesetzt werden, die mit einem kleinen Drehmoment getrie­ ben werden, wie es bei dem Sekundenzeiger einer Uhr der Fall ist. Die elektrische Leitung ist zuverlässig. Zusätz­ liche Arbeitsschritte bei der Bearbeitung oder Montage sind leicht auszuführen, und es ist keine besondere Genauigkeit erforderlich. Auch der Zusammenbau ist leicht ausführbar.

Claims (6)

1. Anordnung zur Stromzufuhr zu elektrischen Verbrauchern auf einem Stundenzeiger, einem Minutenzeiger und einem Sekundenzeiger einer Uhr, die um eine gemeinsame Drehachse drehbar sind, umfassend
einen ortsfesten Kontaktträger (6), der unterhalb des Stundenzeigers (10) angeordnet ist und an seiner Oberseite zwei Leiterringe (7, 8) konzentrisch zur Drehachse aufweist,
einen an der Oberseite des Stundenzeigers (10) befestigten weiteren Kontaktträger (16), der an seiner Oberseite zwei Leitringe (17, 18) konzentrisch zur Drehachse aufweist,
zwei Stromabnehmer (12, 13) zur Lieferung von elektrischer Energie an den auf dem Stundenzeiger (10) montierten elektrischen Verbraucher, die an der Unterseite des Stundenzeigers (10) angeordnet sind und auf den Leiterringen des ortsfesten Kontaktträgers (6) schleifende jeweilige Kontakte (12a, 13a) aufweisen,
zwei weitere Stromabnehmer (22, 23) zur Lieferung elektrischer Energie an den auf dem Minutenzeiger montierten elektrischen Verbraucher, die an der Unterseite des Minutenzeigers (20) angeordnet sind und auf den Leiterringen (17, 18) des weiteren Kontaktträgers (16) schleifende jeweilige Kontakte (22a, 23a) aufweisen,
eine an der Unterseite des Sekundenzeigers (30) konzentrisch zur Drehachse angebrachte erste Spule (35) und
eine an der Oberseite des Minutenzeigers angeordnete zweite Spule (25), die der ersten Spule (35) nahe gegenüberliegt,
wobei die Ringleiter (7, 8) des ortsfesten Kontaktträgers (6) mit elektrischer Energie von einer externen Stromquelle gespeist werden, die Ringleiter (7, 8, 17, 18) mit den Stromabnehmern (12, 13, 22, 23) des jeweiligen Kontaktträgers (6, 16) elektrisch verbunden sind, die zweite Spule (25) an die beiden weiteren Stromabnehmer (22, 23) angeschlossen ist und die erste Spule (35) elektrisch mit dem elektrischen Verbraucher auf dem Sekundenzeiger (33) verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Spule (35) auf einen er­ sten Spulenkörper (34) gewickelt ist, der starr an der Un­ terseite des Stundenzeigers (30) befestigt ist, und daß die zweite Spule (25) auf einen zweiten Spulenkörper (24) gewickelt ist, der starr an der Oberseite des Minutenzeigers (20) befestigt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Spulenkörper (34, 24) aus magnetischem Material bestehen.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der elektrische Verbraucher auf dem Sekundenzeiger (30) ein Elektrolumineszenzelement (EL₃) ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Verbraucher auf dem Sekundenzeiger (30) eine Leuchtdiode ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Spule (35, 25) aus einem Draht gewickelt sind, der mit einem unter Wärmeeinwirkung schmelzenden Mantel versehen ist.