DE60201978T2

DE60201978T2 - Uhrwerk mit magnetischen massen und einer nichtmagnetischen beschichtung zum bedecken von feststehenden teilen des rohwerks

Info

Publication number: DE60201978T2
Application number: DE60201978T
Authority: DE
Inventors: Frederic Leuba; Denis Burdet
Original assignee: ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
Current assignee: ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: CN1252549C; EP1366391B1; EP1366391A1; CN1498362A; DE60201978D1; EP1237058A1; US20040042349A1; US20070025188A1; ATE282844T1; JP2004521340A; HK1064452A1; WO2002071159A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gangwerk für Zeitmessgerät mit einer funktionalen Einheit, die magnetische Massen umfasst, wobei sich die funktionale Einheit im Inneren des Gangwerks befindet und folglich wenigstens teilweise von nichtmagnetischen und mit einer Oberflächenbeschichtung bedeckten, festen Rohwerkteilen umgeben ist.
Insbesondere betrifft der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ein Zeitmessgerät, dessen funktionale Einheit ein Mikrogenerator ist.
In der Folge der vorliegenden Anmeldung wird unter einem "unmagnetischen" oder "nichtmagnetischen" Werkstoff ein solcher Werkstoff verstanden, der nicht ferromagnetisch ist, der nicht oder nur sehr schwach paramagnetisch ist und der eventuell einen schwachen Diamagnetismus aufweisen wird. Genauso wird unter "in der Nähe des Mikrogenerators" jede unmittelbar an den Mikrogenerator grenzende Region verstanden, in der der Magnetfluss der magnetischen Massen eine signifikante Größe hat.
Das Funktionsprinzip eines derartigen Gangwerks ist insbesondere in den Patentschriften CH 597 636 und EP 851 322 beschrieben, deren Lehre durch Literaturhinweis in die vorliegende Anmeldung eingefügt ist. Das Patent CH 597 636 beschreibt beispielsweise ein Gangwerk, bei dem eine Feder über ein Getriebe einerseits Zeiger und andererseits einen Mikrogenerator antreibt, der einen Wechselstrom erzeugt. Der Generator ermöglicht, eine elektronische Schaltung zu versorgen, die insbesondere einen stabilisierten Quarzoszillator enthält und ermöglicht, den Betrieb des Generators und demnach den Gang der Zeiger zu steuern. Eine solche Uhr kombiniert folglich die Vorteile einer mechanischen Uhr mit der Präzision einer Quarzuhr.
Bei dem Versuch, ein Erzeugnis dieser Art zu entwickeln, hat der Anmelder jedoch das Vorhandensein von magnetischen Störquellen im Inneren des Gangwerks festgestellt. Der Nutzen eines derartigen Zeitmessgeräts nimmt nämlich zu, wenn sein Energieverbrauch sinkt, d. h. wenn beispielsweise der Wirkungsgrad des Generators zunimmt. Von dieser Feststellung ausgehend, hat der Anmelder herausgearbeitet, dass nicht nur ferromagnetische Massen, wie etwa Rohwerkteile oder Ausstattungen aus Stahl, sondern auch vorhandene dünne, ferromagnetische Überzüge auf den nichtmagnetischen festen Rohwerkteilen, die sich in der Nähe des Generators befinden, auf diesen Letzteren eine störende Magnetkraft ausüben, die folglich seinen Wirkungsgrad herabsetzt.
Das Dokument JP-A 57 082 786 (siehe PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 006, Nr. 166 (S. 138)) beschreibt ein Gangwerk, bei dem der Einfluss einer auf den Rotor zurückzuführenden Magnetkraft auf die beweglichen Teile beseitigt wird, indem das Zwischenzahnrad mit einem nichtmagnetischen Überzug bedeckt wird.
Das Dokument US-A-4 482 255 beschreibt eine elektronische Uhr mit einer Kompassfunktion, bei der es ratsam ist, den Rotor abzuschirmen, damit er den Magnetfeldsensor nicht stört.
Die vorliegende Erfindung hat folglich zum Ziel, das oben erwähnte Zeitmessgerät zu verbessern, indem die oben beschriebenen Nachteile insbesondere durch eine Weiterentwicklung, die einfach und preiswert in der Herstellung ist, vermieden werden.
Dazu betrifft die Erfindung ein Zeitmessgerät des oben angegebenen Typs, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung, die die in der Nähe der funktionalen Einheit befindlichen festen Rohwerkteile bedeckt, im Wesentlichen nichtmagnetische Eigenschaften aufweist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die verschiedenen festen Rohwerkteile mit einer unmagnetischen Legierung auf Nickelbasis bedeckt, die einen wirksamen Schutz gegen die Oxidationsgefahr sicherstellt, während sie gleichzeitig eine einwandfreie äußere Erscheinung garantiert. Es ist anzumerken, dass dieser Legierungstyp eine ausgezeichnete Haftfestigkeit auf der Oberfläche des Rohwerks zeigt.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist die erste Schicht auf Nickelbasis mit einer zweiten metallischen Schicht bedeckt, vor allem, um die Ästhetik der Erscheinungsform zu modifizieren. Beispielsweise kann eine Legierung auf Goldbasis verwendet werden, um dem Rohwerk eine goldene Färbung zu geben, was im Allgemeinen dem luxuriösesten Niveau der Oberflächenbehandlung des Zeitmessgerätes entspricht. In diesem Fall stellt die erste Schicht auf Nickelbasis außerdem eine Diffusionsbarrierefunktion sicher, die das Gold daran hindert, in die Rohwerkmasse zu diffundieren.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Einzelnen dargelegt, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird, worin
1 eine vereinfachte Draufsicht des teilweise montierten Gangwerks eines einen Generator umfassenden Zeitmessgeräts ist; und
2 eine Querschnittansicht des Gangwerks längs der Linie II-II in 1 ist.
1 zeigt eine Ansicht des Generators 1, der einen Rotor 2 mit zwei Flanschen 3 umfasst, wovon nur einer dargestellt ist, wobei die Flansche beiderseits dreier flacher Spulen 4, die den Stator bilden, angeordnet und im Wesentlichen in Bezug auf die Achse des Rotors 2 in ein- und derselben Ebene orthogonal zu dieser um 120 Grad gegeneinander versetzt sind.
Sechs Magnete 5 sind radial und in regelmäßigen Abständen auf jedem Flansch 3 gegenüber den Spulen 4 befestigt. Die Polarität zweier aufeinander folgender Magnete 5 ist entgegengesetzt. Außerdem zeigen zwei einander gegenüberliegende Magnete 5 entgegengesetzte Polaritäten. Eine Leiterplatte 6 dient als Träger, insbesondere für die Spulen 4 und eine integrierte Schaltung 7.
Die Versorgung der integrierten Schaltung 7, die einen niedrigen Energieverbrauch hat, wird von dem elektrischen Mikrogenerator 1 sichergestellt, der aus der die Welle 8 des Rotors 2, Flansche 3, Magnete 5 und Spulen 4 umfassenden Baueinheit gebildet ist und über eine kinematische Kopplung 9 von einer Federhauseinrichtung 10 angetrieben wird. Das Vorbeigehen der Magnete 5 nahe der Spulen 4 erzeugt eine im Wesentlichen sinusförmige Induktionsspannung an den Anschlussklemmen dieser Spulen 4.
In dem Querschnitt längs der Linie II-II in 1, der in 2 gezeigt ist, werden die festen Rohwerkteile 11 und 12 aus Messing sichtbar. Insbesondere ist die Welle 8 des Rotors 2 mittels Zapfen in zwei Steinen 13, 14 angebracht, wovon einer in eine Räderwerkbrücke 11 und der andere in die Halteplatte 12 des Gangwerks getrieben ist. Aus dieser 2 geht klar hervor, dass die festen Rohwerkteile 11, 12 auf Grund ihrer unmittelbaren Nähe zu den Magneten 5 teilweise in das Magnetfeld dieser Magnete tauchen.
Der Anmelder hat bei seinen Untersuchungen herausgearbeitet, dass die Tatsache, dass ein herkömmlicher magnetischer Werkstoff für die Verwirklichung der Oberflächenbeschichtung des Rohwerks benutzt wird, einen signifikanten Einfluss auf den Wirkungsgrad des Mikrogenerators hat. Erstaunlicherweise bewirkt die ausschließliche Verwendung von nichtmagnetischen Werkstoffen für die Beschichtung eine wesentliche Verringerung der magnetischen Störungen, so dass auf diese Weise die Magnetkopplung zwischen den magnetischen Massen 5 und den Spulen 4 und folglich der Wirkungsgrad des Mikrogenerators 1 verbessert wird.
Das Gangwerk gemäß der Erfindung umfasst folglich zumindest feste Teile des Rohwerks 11, 12, die aus Messing oder aus jedem anderen geeigneten Werkstoff, der nichtmagnetische Eigenschaften aufweist, hergestellt sind. Außerdem ist gemäß der Erfindung das Rohwerk mit einer gegen die Oxidation schützenden metallischen Beschichtung bedeckt. Aus den vorerwähnten Gründen ist diese metallische Beschichtung ebenfalls aus einem Werkstoff hergestellt, der kein magnetisches Verhalten zeigt, wie etwa eine unmagnetische Legierung aus Nickel mit Phosphor oder Zinn. Wenn das Gangwerk dafür bestimmt ist, in ein Zeitmessgerät mit hoher Wertschöpfung eingebaut zu werden, kann eine unmagnetische Legierung auf Rhodiumbasis verwendet werden, um die Beschichtung der festen Rohwerkteile 11, 12 auszuführen.
Es kann wünschenswert sein, in einer Ausführungsvariante eine Beschichtung herzustellen, die wenigstens zwei Lagen aus verschiedenen Werkstoffen umfasst. Wenn nämlich gewünscht wird, ein Gangwerk herzustellen, das eine goldfarbene Oberflächenbeschichtung des Rohwerks bietet, empfiehlt es sich, die festen Rohwerkteile 11, 12 einer ersten Bearbeitung zu unterziehen, um sie mit einer schützenden Unterschicht zu bedecken, die im Allgemeinen aus Nickel hergestellt wird. Auf diese Weise wird eine erste, vor Oxidation schützende Schicht erhalten, die außerdem eine Diffusionsbarrierefunktion erfüllt, da sie das Gold daran hindert, in die Rohwerkmasse zu diffundieren.
Überraschenderweise haben die Untersuchungen gezeigt, dass selbst dann, wenn die sichtbare Schicht aus Gold oder aus Rhodium ist, wobei es sich um nichtferromagnetische Werkstoffe handelt, die nur eine magnetische Unterschicht auf Nickelbasis den Wirkungsgrad des Generators und folglich die Gangreserve, die für das Zeitmessgerät zur Verfügung steht, verringert. Deshalb wird hier diese dünne Unterschicht gemäß der Erfindung aus einer unmagnetischen Legierung, vorzugsweise auf Nickelbasis, gebildet.
Zu diesem Zweck kann vor allem eine Legierung auf Nickelbasis, die Phosphor enthält, verwendet werden, da die erhaltene Legierung für bestimmte Werte ihrer Zusammensetzung keine magnetischen Eigenschaften aufweist. Gegebenenfalls kann auf die Verwendung anderer Metalle ausgewichen werden, um das Nickel zu ersetzen, wie beispielsweise auf Palladium, wovon bestimmte Legierungen ebenfalls unmagnetische Eigenschaften aufweisen. Da die Verwirklichung der Oberflächenbeschichtung als solche nicht das Kernstück der Erfindung bildet, wird sie in der vorliegenden Anmeldung nicht ausführlicher erörtert. Der Fachmann wird insbesondere auf das Patent US 6,099,624 verwiesen, das Beispiele für Legierungen offenbart, die bei der Herstellung von metallischen Schutzüberzügen verwendet werden, wobei sie auch ästhetischen Zwecken dienen.
Auf zeitmesstechnischem Gebiet sind vielfältige Anwendungen gemäß der Erfindung denkbar, wobei nichtmagnetische Werkstoffe ausgewählt werden, mit denen das Rohwerk überzogen wird. Ihre Anwendung ist zwar für den Fall eines Zeitmessgeräts, das mit einem Mikrogenerator läuft, beschrieben worden, die Verwendung derartiger Werkstoffe kann jedoch auch in jedem anderen Zeitmessgerätetyp, der eine Empfindlichkeit gegen magnetische Störungen zeigt, vorgesehen werden. Die Erfindung ist insbesondere auf ein Zeitmessgerät anwendbar, dessen funktionale Einheit ein Kompass ist, oder auf jeden anderen Zeitmessgerätetyp, der Mittel gebraucht, die mit einem äußeren Magnetfeld in Wechselwirkung treten, besonders im Hinblick auf seine Erfassung.

Claims

Gangwerk für Zeitmessgerät, mit einem Mikrogenerator (1), der magnetische Massen (5) aufweist und wenigstens teilweise von nichtmagnetischen und mit einer Oberflächenbeschichtung bedeckten, festen Rohwerkteilen (11, 12) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung, die die in der Nähe des Mikrogenerators (1) befindlichen festen Rohwerkteile (11, 12) bedeckt, im Wesentlichen nichtmagnetische Eigenschaften aufweist.
Gangwerk für Zeitmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung wenigstens zwei Metalllagen umfasst, wovon wenigstens jene, die sich direkt in Kontakt mit den festen Rohwerkteilen (11, 12) befindet, Nickel enthält, um eine nichtmagnetische Legierung zu bilden.
Gangwerk für Zeitmessgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrogenerator (1) einen Rotor (2) umfasst, der zwei Flansche (3) aufweist, die jeweils im Wesentlichen die Form einer Scheibe haben und jeweils auf ihrer Fläche gegenüber dem anderen Flansch eine gerade Anzahl magnetischer Massen (5) tragen, wobei der Mikrogenerator außerdem ein elektronisches Modul (6) aufweist, das wenigstens eine Statorspule (4) enthält, die teilweise zwischen die zwei Flansche (3) eingefügt ist, und dass der Mikrogenerator sich wenigstens teilweise in einem Volumen befindet, das durch die orthogonalen Vorsprünge der nichtmagnetischen, festen Rohwerkteile (11, 12) begrenzt ist.
Gangwerk für Zeitmessgerät, mit einer funktionalen Einheit (1), die magnetische Massen (5) umfasst und die Erfassung des Vorhandenseins eines äußeren Magnetfeldes ermöglicht, wobei die funktionale Einheit (1) wenigstens teilweise von nichtmagnetischen und mit einer Oberflächenbeschichtung bedeckten, festen Rohwerkteilen (11, 12) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung, die die in der Nähe der funktionalen Einheit (1) befindlichen festen Rohwerkteile (11, 12) bedeckt, im Wesentlichen nichtmagnetische Eigenschaften aufweist.
Gangwerk für Zeitmessgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale Einheit eine Kompassfunktion gewährleistet.