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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Jahreskalendermechanismus
für ein
Uhrwerk mit einem Datumdrehteil mit 31 Zähnen, einer Hebelfeder im Eingriff
mit seinen Zähnen,
einem Monatsplanetenrad, dessen Drehachse fest mit diesem Datumdrehteil
verbunden ist und das fünf
Antriebszähne
einer Zahnung von zwölf
Schritten für
die Monate mit weniger als 31 Tagen hat, einer zum Datumdrehteil
koaxialen festen Planetenzahnung in desmodromischer Verbindung mit
dem Monatsplanetenrad und einem Antriebsorgan für das Datumdrehteil in antreibender
Verbindung mit dem Stundenrad des Uhrwerks, das zwei Antriebsfinger
aufweist, von denen der erste die Bahn der Zahnung des Datumdrehteils schneidet
und der zweite die Bahn der Zahnung des Monatsplanetenrades schneidet,
wenn seine Drehachse mit den Achsen der Planetenzahnung, des Antriebsorgans
und des Datumdrehteils abgefluchtet ist.
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Ein
solcher Jahreskalendermechanismus, der mit einem ewigen Kalendermechanismus
verbunden ist, wird in
EP 1 351
104 beschrieben. Dieser Mechanismus umfasst ein Monatsplanetenrad,
dessen Drehachse fest mit einem Datumrad verbunden ist, das pro
Monat eine Umdrehung ausführt.
Dieses Monatsplanetenrad hat zwölf
Zähne,
von denen sieben abgestumpft und fünf nicht abgestumpft sind.
Die zwölf
Zähne dieses
Planetenrades stehen im Eingriff mit einer festen Planetenzahung
von sieben Zähnen, die
zum Datumrad koaxial ist.
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Während des
Jahres nimmt bei jeder Umdrehung des Datumrades die Zahnung des
Monatsplanetenrades eine andere Position ein, während seine Drehachse mit der
Achse der Planetenzahnung und der Drehachse eines Rades abgefluchtet
ist, das für den
Antrieb des Datumrades eine Umdrehung in 24 Stunden ausführt. Dazu
umfasst dieses 24-Stunden-Rad 24 Zähne, von denen 20 abgestumpft
sind, während
unter den anderen vier ein normaler Antriebszahn ist, der einmal
täglich
mit dem Datumrad in Eingriff gelangt, und ein anderer ein Jahreskorrekturzahn
ist, der parallel zu seiner Drehachse versetzt ist, um jedesmal
dann mit einem der fünf
nicht abgestumpften Zähne
des Monatsplanetenrades in Eingriff zu gelangen, wenn der Monat
weniger als 31 Tage hat.
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Wenn
der Monat 31 Tage hat, deckt sich einer der nicht abgestumpften
fünf Zähne des
Monatsplanetenrades mit einem der Zähne des Datumrades und befindet
sich auf der Bahn eines Korrekturzahnes des Rades, das in 24 Stunden
eine Umdrehung ausführt,
so dass bei seiner Drehung der Korrekturzahn dieses Rades, der parallel
zu seiner Drehachse versetzt ist, das Monatsplanetenrad dreht, das
seinerseits, während
es sich im Eingriff mit der festen Planetenzahnung befindet, das
Datumrad dreht, ehe der normale Antriebsfinger dieses 24-Stunden-Rades
das Datumrad um einen Schritt dreht, wie er es bei jeder Umdrehung
tut, so dass das Datumrad bei jeder Umdrehung des 24-Stunden-Rades
um zwei Schritte bewegt wird.
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Dieser
Mechanismus weist den Vorteil auf, die Vorrichtungen mit Nocken
und Hebeln zu vermeiden, wie sie in
CH
685 585 oder
EP 987 609 beschrieben
werden und die Energie verbrauchen, heikel einzustellen und daher
nicht sehr zuverlässig sind.
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Trotz
seiner attraktiven Auslegung weist dieser Mechanismus jedoch einen
wichtigen Nachteil auf, der damit zusammenhängt, dass das Monatsplanetenrad
mit der festen Planetenzahnung auf einem ersten Teilkreis arbeitet,
aber mit den Antriebszähnen des
24-Stunden-Rades
auf einem zweiten Teilkreis, der grösser als der erste ist. Dieser
grössere
Teilkreisdurchmesser ist nötig,
um zu vermeiden, dass die Antriebszähne des 24-Stunden-Rades mit den abgestumpften
Zähnen
des Monatsplanetenrades in Eingriff gelangen. Folglich ist der Durchgriff
zwischen den Zähnen
des 24-Stunden-Rades und der Zahnung des Monatsplanetenrades gering,
ebenso der Führungswinkel.
Ein solcher Mechanismus weist daher keine grosse Zuverlässigkeit
auf und ist zumindest äusserst
schwierig einzustellen, wobei Stücke einzeln
korrigiert werden müssen.
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Ein
zusätzlicher
Nachteil dieser Lösung kommt
daher, dass, während
die Drehachse des Monatsplanetenrades mit den betreffenden Drehachsen der
Planetenzahnung und des 24-Stunden-Rades abgefluchtet ist, das Planetenrad
sich zwischen ihnen befindet, so dass der Antrieb dieses Planetenrades über einen
Teil seiner Zahnung erfolgt, der von der Mitte des Datumrades am
weitesten entfernt ist, und durch das 24-Stunden-Rad, das sich aussen
an diesem Datumrad befindet, wodurch der Führungswinkel auf ein Minimum
verringert wird, wobei der Durchgriff und der Führungswinkel bereits deshalb verringert
sind, weil der Teilkreisdurchmesser zwischen diesem 24-Stunden-Rad
und dem Monatsplanetenrad gegenüber
dem Teilkreisdurchmesser zwischen diesem Planetenrad und der Planetenzahnung vergrössert ist.
Die Realisierung und Einstellung eines solchen Mechanismus ist daher
problematisch und seine Zuverlässigkeit
gering.
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Man
kann daher schliessen, dass trotz der vorhandenen Lösung, die
den Gegenstand des Dokuments
EP
1 351 104 darstellt, noch keine glaubhafte Alternative
zu den Jahreskalendermechanismen vorgeschlagen worden ist, die mit
Nocken und Hebeln arbeiten.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, zumindest teilweise
die oben erwähnten
Nachteile zu beheben.
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Dazu
hat die vorliegende Erfindung einen Kalendermechanismus nach Anspruch
1 zum Gegenstand.
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Der
wesentliche Vorteil dieser Erfindung rührt daher, dass das Vorhandensein
zweier koaxialer Planetenräder,
deren jedes seine besondere Funktion ausfüllt, es jedem von ihnen ermöglicht,
mit normalen Zahnungen zu arbeiten, wobei jede Zahnung nur auf einem
Teilkreis arbeitet und die Teilkreise der beiden miteinander im
Eingriff befindlichen Drehteile tangential sind. Unter diesen Eingriffsbedingungen
können
die Zahnungen einen optimalen Durchgriff haben, somit Führungswinkel,
die in der Lage sind, einen zuverlässigen Antrieb zu erzeugen, was
nicht der Fall ist, wenn man in der Nähe der Spitzen der Zähne arbeitet.
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Die
Auslegung eines Jahreskalendermechanismus gemäss der vorliegenden Erfindung
ohne Wippe und Hebel, aber mit optimalen Durchgriffen und Führungswinkeln
macht jegliche Regulierung dieses Mechanismus überflüssig. Dies stellt einen wichtigen
Faktor für
die Zuverlässigkeit
dar, da einerseits jede Regulierung einen Toleranzbereich hat und andererseits
jede Regulierung sich auch verstellen kann. Die augenblicklich springende
Wippe, die mit der bevorzugten Form des augenblicklichen Datumswechsels
verwendet wird, ist nicht relevant, weil sie nicht an der Korrektur
der Anzahl von Monatstagen im erfindungsgemässen Jahreskalendermechanismus
beteiligt ist, sondern nur dazu dient, eine angesammelte Energie
für den
augenblicklichen Antrieb des Datumdrehteils zu liefern.
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Es
ist von Vorteil, wenn sich die Drehachse des Antriebsorgans des
Datumdrehteils, wenn sie mit den betreffenden Drehachsen der Planetenräder und der
Planetenzahnung abgefluchtet ist, zwischen ihren Drehachsen befindet.
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Dank
dieses Merkmals kann die Führung noch
weiter verbessert werden. Vorzugsweise hat das zweite Planetenrad
einen Durchmesser, der deutlich grösser als der des Monatsplanetenrades ist.
Daher erfolgt der Antrieb des Monatsplanetenrades durch den Korrekturfinger
auf einem Teilkreisradius, der kleiner als der des zweiten Planetenrades ist.
Dank dieser Besonderheit ist der Drehsinn der Planetenräder während ihres
Antriebes durch den zweiten Antriebsfinger der gleiche wie der des
Antriebsorgans, das den zweiten Finger trägt.
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Durch
diesen Antriebsmodus, der als pseudoparadox gekennzeichnet werden
kann, werden der Führungswinkel
und daher die Sicherheit des Mechanismus noch weiter erhöht.
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Vorzugsweise
ist das Datumdrehteil, das das Monatsplanetenrad trägt, ein
Datumring bzw. eine Datumscheibe, die zur Mitte des Uhrwerks koaxial
ist und es dadurch ermöglicht,
Organe mit grösseren Abmessungen
zu haben als bei einem versetzten Mechanismus. Ausserdem kann durch
die Anordnung der Planetenräder
auf dem Datumdrehteil die Anzahl von Teilen verringert werden, indem
zwischen dem Jahreskalendermechanismus und dem Datumdrehteil kein
Zwischengetriebe erforderlich ist.
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Die
Zuverlässigkeit
dieses Mechanismus, bei dem ausschliesslich Getriebe mit guten Durchgriffen
ihrer Zahnungen und mit Führungswinkeln verwendet
werden, die in der Lage sind, ein gutes Funktionieren des Datumdrehteils
zu gewährleisten, macht
ihn besonders gut dafür
geeignet, von einem augenblicklich springenden Antriebsmechanismus angetrieben
zu werden. In diesem Fall ist das Datumdrehteil vorteilhafterweise
ringförmig.
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Die
beigefügten
Zeichnungen veranschaulichen schematisch und beispielhaft eine Ausführungsform
des Kalendermechanismus, der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung
darstellt.
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1 ist
eine Draufsicht dieser Ausführungsform,
die alle ihre Bauteile zeigt;
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2 ist
eine vereinfachte Teilansicht der 1, die die
Stellung der verschiedenen Bauteile am 30. November zeigt;
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2A ist
eine vergrösserte
Teilansicht eines Teiles von 2, der durch
einen strichgepunkteten Kreis A angedeutet ist;
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3 ist
eine der 2 ähnliche Ansicht, die die Stellung
der Bauteile des Mechanismus am 30. November nach der Korrektur
vom 30. zum 31., aber vor dem Übergang
zum 1. Dezember zeigt;
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3A ist
eine vergrösserte
Teilansicht eines Teiles von 3, der durch
einen strichgepunkteten Kreis A angedeutet ist;
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4 ist
eine den vorstehenden ähnliche Ansicht,
die die Stellung der Bauteile des Mechanismus am 30. März zeigt.
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Der
den Gegenstand der Erfindung bildende Kalendermechanismus umfasst
ein Datumdrehteil, das vorzugsweise in Gestalt eines Datumringes 1 vorliegt
und auch Datumscheibe genannt wird. Die Innenkante dieses Datumrings 1 trägt 31 Zähne 1a, die
durch eine Hebelfeder 2 positioniert werden. Der tägliche Antrieb
dieses Datumringes wird durch einen Antriebsfinger 3a realisiert,
der fest mit einem Antriebsorgan 3 verbunden ist, das fest
mit einem augenblicklich springenden Nocken 4 verbunden
ist, der mit einem Rad 5 verbunden ist, und zwar über einen
Stift 4a, der sich mit einer kreisbogenförmigen Öffnung 5a,
die in das Rad 5 eingelassen ist, im Eingriff befindet.
Dieses Rad 5 wird durch das Stundenrad 6 des Uhrwerks
und über
ein Drehteil 6a in 24 Stunden um eine Umdrehung angetrieben.
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Eine
Wippe 7 wird durch eine Feder 8, die dafür bestimmt
ist, den Nocken 4 ruckweise im Uhrzeigersinn zu drehen,
wenn er am Ende der Rampe 4b des Spannen der Feder 8 angekommen
ist, um das Antriebsorgan 3 des Datumrings 1 anzutreiben, gegen
die Peripherie des augenblicklich springenden Nockens 4 gedrückt.
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Was
soeben beschrieben worden ist, entspricht einem einfachen, augenblicklichen
Kalendermechanismus, bei dem der Datumring 1 alle 24 Stunden
um einen Schritt angetrieben wird, was notwendig macht, fünfmal pro
Jahr am Ende der Monate von weniger als 31 Tagen eine Korrektur
vorzunehmen.
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Wir
beschreiben jetzt die Bauteile, die es ermöglichen, von dem oben beschriebenen,
einfachen Kalender zu einem Jahreskalender überzugehen. Dazu wird eine
Planetenzahnung 9 am Gestell des Uhrwerks befestigt, und
zwar konzentrisch zum Datumring 1. Ein Planetenritzel 10,
das zwölf
oder vorzugsweise ein Mehrfaches von zwölf Zähnen hat, ist um eine fest
mit dem Datumring 1 verbundene Achse drehbar montiert.
Dieses Planetenritzel 10 befindet sich dauernd im Eingriff
mit der Planetenzahnung 9 und bildet mit ihr ein einfaches
epizykloides Getriebe, das pro Monat eine Umdrehung ausführt. Ein
zweites Monatsplanetenritzel 11, das nur fünf von zwölf Zähnen trägt, ist
koaxial zum Planetenritzel 10 und fest mit ihm verbunden.
Vorzugsweise ist der Durchmesser des Monatsplanetenritzels 11 kleiner
als der des Planetenritzels 10.
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Schliesslich
trägt das
Antriebsorgan 3 einen zweiten Finger 3b, der einerseits
in seinem Winkel versetzt ist, und zwar nach vorn bezüglich des
Drehsinnes dieses Antriebsorgans 3, der im Uhrzeigersinn
ist, andererseits parallel zu seiner Drehachse. Dieser zweite Finger 3b des
Antriebsorgans 3 stellt einen Korrekturfinger dar, der
dazu bestimmt ist, am Ende jedes Monats von weniger als 31 Tagen
den Datumring 1 um einen zusätzlichen Schritt anzutreiben.
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Das
Prinzip, nach dem der Korrekturmechanismus funktioniert, besteht
darin, am 30. jedes Monats von weniger als 31 Tagen einen der fünf Zähne des
Monatsplanetenritzels 11 im Wesentlichen mit der Geraden
auszufluchten, die die Drehachsen des Planetenrades 9,
des Antriebsorgans 3 des Datumdrehteils 1 und
der Planetenräder 10, 11 verbindet, wie
in 2 veranschaulicht.
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Sobald
die Wippe 7 jenseits des Endes der Kurve 4b für das Spannen
des augenblicklich springenden Nockens 4 anlangt, dreht
sie diesen Nocken 4 und das fest mit ihm verbundene Antriebsorgan 3 ruckartig
im Uhrzeigersinn. Diese ruckartige Drehung des Nockens 4 wird
durch die kreisbogenförmige Öffnung 5a ermöglicht,
in die der Stift 4a des Nockens 4 eingreift. Im
Verlaufe dieser Bewegung wird der Korrekturfinger 3b, der
mit einem der fünf
Zähne des
Monatsplanetenritzels 11 in Berührung steht, angetrieben. Da
einerseits dieses Planetenrad 11 fest mit dem Planetenrad 10 grösseren Durchmessers
verbunden ist, das sich im Eingriff mit dem Planetenrad 9 befindet,
und da sich andererseits das Antriebsorgan 3 zwischen der
Drehachse des Planetenrades 9 und der Drehachse der Planetenräder 10 und 11 befindet,
bewirkt die Verschiebung des Planetenrades 11 durch den
Korrekturfinger 3b eine Drehung dieses Planetenrades 11 im
Uhrzeigersinn, d.h. in der gleichen Richtung wie das Antriebsorgan 3.
Dieses Getriebe, das als pseudoparadox bezeichnet werden kann, ermöglicht eine
Vergrösserung
des Berührungswinkels
zwischen dem Korrekturfinger 3b und dem Planetenritzel 11,
wodurch die Bewegungssicherheit verbessert und gewährleistet
wird, dass der Datumring 1 durch die Hebelfeder 2 nicht
rückwärts bewegt,
sondern im Gegenteil durch sie fertig angetrieben wird, indem sie
ihn im Uhrzeigersinn bewegt.
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Am
Ende dieser ersten Antriebsphase befinden sich die Bauteile des
Kalendermechanismus in der in 3 veranschaulichten
Stellung, d.h. der Datumring 1 ist um einen Schritt zum
31. vorgerückt.
Im Verlaufe der zweiten Phase übernimmt
der normale Antriebsfinger 3a die Führung und verschiebt die Scheibe,
wie er es alle 24 Stunden tut, um die „1" des folgenden Monats in das Fenster 13 zu
bringen, dessen Lage strichgepunktet angedeutet ist.
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Es
ist offensichtlich, dass die beiden Antriebsphasen des Datumringes,
die soeben beschrieben worden sind, ohne Unterbrechung und mit der
gleichen Winkelverschiebung des augenblicklich springenden Nockens 4 aufeinander
folgen, wobei die Gesamtdauer des Antriebs nur einige Hundertstel
einer Sekunde beträgt,
was von blossem Auge also nicht wahrnehmbar ist.
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Damit
sich die fünf
Zähne des
Planetenritzels 11 in Abhängigkeit von der Anzahl der
Monatstage am Ende jedes Monats in der richtigen Lage befinden,
ist es offensichtlich notwendig, dass die Anzahl von Umdrehungen
des Planetenrades pro Umdrehung des Datumrings keine ganze Zahl
ist. Allerdings genügt
diese Bedingung nicht.
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Die
erste Bedingung, die erfüllt
werden muss, besteht offensichtlich darin, dass das Planetenrad 10,
das die Monate darstellt, eine Anzahl von Zähnen aufweist, die zwölf oder
ein Mehrfaches von zwölf
beträgt.
Was das Monatsplanetenrad mit fünf Zähnen betrifft,
die über
ein Ritzel von zwölf
Schritten verteilt sind, so müssen
seine fünf
Zähne entweder auf
fünf aufeinander
folgenden Schritten oder chronologisch, wie die Monate von weniger
als 31 Tagen und die Monate von 31 Tagen aufeinander folgen, bzw.
in der umgekehrten Chronologie angeordnet sein.
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Empirisch
konnte eine Formel aufgestellt werden, um die Anzahl von Zähnen des
Planetenrades 9 zu berechnen, die in der Lage ist, einen
der fünf Zähne des
Planetenritzels am 30. jedes Monates mit weniger als 31 Tagen mit
den betreffenden Drehachsen der Planetenräder 10, 11,
des Antriebsorgans 3 des Datumdrehteils 1 und
des Planetenrades 9 abzufluchten. Diese Bedingung wird
für alle
Zahlen oder ein Vielfaches dieser Zahlen erfüllt, die mit der folgenden
Formel gewonnen werden: zi+1 =
zi + 3 + (–1)i mit
i = 1,2,3... und z1 = 5
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Um
die genauest mögliche
Winkellage des Monatsplanetenrades 11 bezüglich des
Korrekturfingers 3b zu gewährleisten, wird die Anzahl
der Zähne des
Planetenrades 10 und des Planetenrades 9 so gross
wie möglich
gewählt,
wodurch das winkelmässige
Spiel des Planetenritzels 10 und somit das des Monatsplanetenritzels 11 mit
fünf Zähnen verringert werden
kann. Im beschriebenen Beispiel hat das Planetenrad 123 Zähne, während das
Planetenritzel 10 deren 36 besitzt.
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Gemäss der Anzahl
von Zähnen
des Planetenrades 9, die nach der obigen Formel gewählt wird, dürfen die
fünf Zähne des
Monatsplanetenritzels 11 nicht wie in dem dargestellten
Beispiel gruppiert sein, sondern müssen durch Leerplätze von
einem oder zwei Schritten voneinander getrennt sein, je nachdem,
ob auf den Monat von weniger als 31 Tagen ein oder, wie es im Juni
und November der Fall ist, zwei Monate von 31 Tagen folgen. In diesem
Fall ist die Anzahl von Umdrehungen der Planetenräder 10, 11 pro
Umdrehung des Datumdrehteils 1 entweder einer ganzen Zahl
von Umdrehungen plus 1/12 einer Umdrehung oder einer ganzen Zahl
von Umdrehungen plus 11/12 einer Umdrehung gleich, je nachdem, ob die
fünf Zähne des
Planetenritzels chronologisch wie die Monate im Jahr oder wie die
umgekehrte Folge der Monate im Jahr aufeinander folgen.
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4 veranschaulicht
die Winkellage der fünf
Zähne des
Monatsplanetenritzels 11 am Ende eines Monats von 31 Tagen,
hier des Monats März. Man
sieht, dass sich keiner der fünf
Zähne des
Planetenritzels 11 auf der Bahn des Korrekturfingers 3b befindet.
Wenn die augenblicklich springende Wippe 7 die Finger 3a und 3b vermittels
des Nockens 4 dreht, begegnet dem Finger 3b folglich
kein Zahn des Planetenritzels 11, und nur der Finger 3a treibt
den Datumring 1 um einen Schritt an, indem er die „31" in das Fenster 13 bringt.